JP2007030769A

JP2007030769A - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JP2007030769A
Application number: JP2005219427A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tamaki; 明宏田巻
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP4698321B2

Abstract

【課題】ステアリングの略手放し状態で電動モータの制御量を制限して必要以上のステアリング戻り速度となるのを回避することができる電動パワーステアリング装置を供する。
【解決手段】ステアリング舵角θと車速ｖに基づいて目標操舵トルクＴｍを導出する目標操舵トルク演算処理手段40と、目標操舵トルクＴｍと操舵トルクＴとの差に基づいてフィードバック制御量Ｄfbを算出するフィードバック制御量演算手段57と、ステアリング舵角θと車速ｖに基づいてアシストモータＭの戻り上限出力Ｄ_Ｌを導出する戻り上限出力導出手段51と、ステアリングが略手放し状態にあると判断したときにフィードバック制御量演算手段57により算出されたフィードバック制御量Ｄfbの出力を上限出力導出手段51により導出された戻り上限出力Ｄ_Ｌ以下に制限する出力制限処理手段58とを備えた電動パワーステアリング装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車に搭載されステアリング操舵力を電動モータにより補助する電動パワーステアリング装置に関する。

電動パワーステアリング装置の操舵トルク制御は、基本的にステアリングホイールを操舵したときに、ステアリングシャフトに加わる操舵トルクに応じた補助力をモータから操舵機構に与え、操舵力を補助するものである。

例えば、特許文献１に開示された電動パワーステアリング装置では、コントロールユニットＥＣＵによりステアリングの舵角と車速に基づいて目標操舵トルクを導出し、同目標操舵トルクと検出された操舵トルクとの偏差に基づいてモータのフィードバック制御を行っている。

特開２００２−１２０７４３号公報

このように操舵トルクのフィードバック制御がなされる電動パワーステアリング装置において、走行中にステアリングを切り込んだ状態から略手放し状態にすると、検出される操舵トルクが略０となるので、目標操舵トルクとの偏差による大きな制御量とともに、走向車輪が路面から受けるセルフアライニングトルクが加わって、ステアリングの戻り速度が必要以上に速くなることがある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、ステアリングの略手放し状態で電動モータの制御量を制限して必要以上のステアリング戻り速度となるのを回避することができる電動パワーステアリング装置を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、アシストモータの駆動力がステアリング操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、操舵トルクを検出するトルクセンサと、車速を検出する車速センサと、ステアリング舵角を検出するステアリング舵角検出手段と、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいて目標操舵トルクを導出する目標操舵トルク演算処理手段と、前記目標操舵トルク演算手段により算出された目標操舵トルクと前記トルクセンサにより検出された操舵トルクとの差に基づいてフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量演算手段と、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてアシストモータの戻り上限出力を導出する戻り上限出力導出手段と、ステアリングが略手放し状態であると判断したときに前記フィードバック制御量演算手段により算出されたフィードバック制御量の出力を前記上限出力導出手段により導出された戻り上限出力以下に制限する出力制限処理手段とを備えた電動パワーステアリング装置とした。

請求項２記載の発明は、
前記戻り上限出力導出手段は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置において、ステアリング舵角に対するベース戻り上限ステアリング角速度の予め設定された関係マップに基づき前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角に応じたベース戻り上限ステアリング角速度を抽出するベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段と、前記ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段により抽出されたベース戻り上限ステアリング角速度を前記車速センサにより検出された車速に基づき補正し戻り上限モータ角速度に換算する戻り上限モータ角速度演算手段と、前記戻り上限モータ角速度演算手段により算出された戻り上限モータ角速度を戻り上限出力に換算する戻り上限出力演算手段とを備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の電動パワーステアリング装置において、前記戻り上限モータ角速度演算手段は、車速に対する車速補正係数の予め設定された関係マップに基づき前記車速センサにより検出された車速に応じた車速補正係数を抽出する車速補正係数抽出手段を備え、前記ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段により抽出されたベース戻り上限ステアリング角速度に前記車速補正係数抽出手段により抽出された車速補正係数を乗算して戻り上限ステアリング角速度を算出し、同戻り上限ステアリング角速度に減速比を乗算して戻り上限モータ角速度に換算することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの項記載の電動パワーステアリング装置において、前記目標操舵トルク演算処理手段は、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてセルフアライニングトルクを算出するセルフアライニングトルク演算手段と、前記ステアリング角速度演算手段により検出された角速度と前記車速センサにより検出された車速に基づいてステアリングのフリクショントルクを算出するフリクショントルク演算手段とを備え、前記セルフアライニングトルク演算手段により算出されたセルフアライニングトルクに前記フリクショントルク演算手段により算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクを算出することを特徴とする。

請求項１記載の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリング舵角と車速に基づいてアシストモータの戻り上限出力を導出し、フィードバック制御量の出力を該戻り上限出力以下に制限するので、ステアリングが略手放し状態であるときに電動モータの制御量を制限して必要以上のステアリング戻り速度となるのを回避することができる。

請求項２記載の電動パワーステアリング装置によれば、予め設定された関係マップに基づきステアリング舵角に応じたベース戻り上限ステアリング角速度を抽出し、車速に基づき補正し戻り上限モータ角速度に換算し、さらに戻り上限モータ角速度を換算して戻り上限出力を算出するので、所望の戻り上限出力以下に電動モータの制御量を確実に制限することができる。

請求項３記載の電動パワーステアリング装置によれば、前記ベース戻り上限ステアリング角速度を車速により補正する車速補正係数を、車速に対する車速補正係数の予め設定された関係マップに基づき抽出するので、ベース戻り上限ステアリング角速度が車速に適切に補正され、より理想的な戻り上限出力を求めることができる。

請求項４記載の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリング舵角と車速に基づいて算出されたセルフアライニングトルクに、角速度と車速に基づいて算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクとするので、特に低車速で小さくなるセルフアライニングトルクを補うようにフリクショントルクが加算され、路面状況をフィードバック制御に反映させつつ路面に対するタイヤの摩擦などの影響をカバーして常に安定した操舵フィーリングを実現することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１３に基づいて説明する。
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１の全体の概略後面図を図１に示す。

電動パワーステアリング装置１は、車両の左右方向（図１における左右方向に一致）に指向した略円筒状のラックハウジング２内にラック軸３が左右軸方向に摺動自在に収容されている。

ラックハウジング２の両端開口から突出したラック軸３の両端部にそれぞれジョイントを介してタイロッドが連結され、ラック軸３の移動によりタイロッドが動かされ、さらに転舵機構を介して車両の転舵輪が転舵される。

ラックハウジング２の右端部にステアリングギヤボックス４が設けられている。
ステアリングギヤボックス４には、ステアリングホイール（図示せず）が一体に取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸５が軸受を介して回動自在に軸支されており、図２に示すように入力軸５はステアリングギヤボックス４内でトーションバー６を介して相対的なねじり可能に操舵ピニオン軸７と連結されている。

この操舵ピニオン軸７のはす歯７ａがラック軸３のラック歯３ａと噛合している。
したがってステアリングホイールの回動操作により入力軸５に伝達された操舵力は、トーションバー６を介して操舵ピニオン軸７を回動して操舵ピニオン軸７のはす歯７ａとラック歯３ａの噛合によりラック軸３を左右軸方向に摺動させる。

ラック軸３は、ラックガイドスプリング８に付勢されたラックガイド９により背後から押圧されている。

ステアリングギヤボックス４の上部にはアシストモータＭが取り付けられ、アシストモータＭの駆動力を減速して操舵ピニオン軸７に伝達するウオーム減速機構10がステアリングギヤボックス４内に構成されている。

ウオーム減速機構10は、操舵ピニオン軸７の上部に嵌着されたウオームホイール11にアシストモータＭの駆動軸に同軸に連結されたウオーム12が噛合して構成されている。
アシストモータＭの駆動力をこのウオーム減速機構10を介して操舵ピニオン軸７に作用させて操舵を補助する。

なお、図２には図示しないが、操舵ピニオン軸７にはステアリング舵角θを検出するステアリング舵角検出装置29が設けられている。

ウオーム減速機構10のさらに上方に操舵トルクセンサ20が設けられている。
トーションバー６の捩れをコア21の軸方向の移動に変換し、コア21の移動をコイル22，23のインダクタンス変化に変えて操舵トルクＴを検出している。
なお、トーションバー６の捩れを光学的に検出するトルクセンサでもよい。

以上のようなアシストモータＭを駆動制御して操舵力を補助する操舵トルク制御装置30の制御系のＣＰＵ等が搭載された制御基板がステアリングギヤボックス４内に収容されている。

この操舵トルク制御装置30の概略ブロック図を図３に示す。
操舵トルク制御装置30は、操舵トルクセンサ20により検出された操舵トルクＴ，車速センサ25により検出された車速ｖ，ステアリング舵角検出装置29により検出されたステアリング舵角θが入力され、データ処理して、ＰＷＭ制御信号（デューティ信号等）であるモータのフィードバック制御量Ｄ_Ｍをモータ駆動回路26に出力し、モータ駆動回路26がそのＰＷＭ制御信号に従ってアシストモータＭを駆動する。
なお、モータ駆動回路26は、操舵トルク制御装置30側に設けてもよい。

そして、操舵トルク制御装置30は、主に目標操舵トルク演算処理手段40、フィードバック制御量演算手段57、出力制限処理手段58を備え、その他に、ステアリング角速度演算手段50および戻り上限出力導出手段51とを有している。
そして、戻り上限出力導出手段51は、ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段52、車速補正係数抽出手段53、戻り上限モータ角速度演算手段54および戻り上限出力デューティ演算手段55を備えている。

ステアリング角速度演算手段50は、前記ステアリング舵角検出装置29が検出したステアリング舵角θを時間微分してステアリング角速度ωを算出する。
そして、同ステアリング角速度ωとステアリング舵角θおよび前記車速センサ25が検出した車速ｖに基づいて目標操舵トルク演算処理手段40が目標操舵トルクＴｍを演算する。

該目標操舵トルク演算処理手段40について図４ないし図９に基づいて説明する。
図４は、目標操舵トルク演算処理手段40の概略ブロック図であり、同図４に示すように、目標操舵トルク演算処理手段40は、セルフアライニングトルク演算手段41とフリクショントルク演算手段45の２つの演算手段からなる。

セルフアライニングトルク演算手段41は、セルフアライニングベーストルク抽出手段42とセルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43とを備える。
セルフアライニングベーストルク抽出手段42は、基準車速におけるステアリング舵角に対するセルフアライニングベーストルクの関係を記憶するセルフアライニングベーストルク（ＳＡＢＴ）記憶手段42ａからステアリング舵角θに基づいてセルフアライニングベーストルクＴsbを抽出する。

セルフアライニングベーストルク記憶手段42ａが記憶する基準車速Ｖｏにおけるステアリング舵角θに対するセルフアライニングベーストルクＴsbの関係マップを、図５の座標に示す。
図５において、横軸のステアリング舵角θは、正の値が右舵角（θ＞０）、負の値が左舵角（θ＜０）を示す。

ここに、縦軸のセルフアライニングベーストルクＴsbは、正の値が右方向トルク（Ｔsb＞０）、負の値が左方向トルク（Ｔsb＜０）であって、実際のセルフアライニングトルク（走向車輪が路面から受けるトルクであり、走向車輪を直進姿勢に復元するように働く力）の反力として示している。
したがって、例えば右舵角θ（＞０）が大きくなれば、実際とは反対方向の右方向のセルフアライニングベーストルクＴsb（＞０）が大きくなる。

セルフアライニングトルク演算手段41が備えるもう一つのセルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43は、車速に対するセルフアライニングトルク乗算係数を記憶するセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）乗算係数記憶手段43ａから車速ｖに基づいてセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを抽出する。

セルフアライニングトルク乗算係数記憶手段43ａが記憶する車速ｖに対するセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの関係マップを、図６の座標に示す。
図６において、車速ｖの増加に従いセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの値は上昇している。
基準車速Ｖｏのとき、セルフアライニングトルク乗算係数ｋs＝1.0である。

セルフアライニングトルク演算手段41は、セルフアライニングベーストルク抽出手段42がステアリング舵角θに基づいて抽出したセルフアライニングベーストルクＴsbに、セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43が車速ｖに基づいて抽出したセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを、乗算手段44により乗算して、セルフアライニングトルクＴｓを算出する。
なお、このセルフアライニングトルクＴｓは、実際のセルフアライニングトルクの反力としてのセルフアライニングトルクである。

セルフアライニングベーストルクＴsbにセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを乗算することにより、セルフアライニングトルクＴｓは、車速ｖが基準車速Ｖｏより小さくなる程セルフアライニングベーストルクＴsbが減少し、基準車速Ｖｏより大きくなる程増幅する。

一方、フリクショントルク演算手段45は、フリクションベーストルク抽出手段46とフリクショントルク乗算係数抽出手段47とを備える。
フリクションベーストルク抽出手段46は、停車時における角速度に対するフリクションベーストルクの関係を記憶するフリクションベーストルク（ＦＢＴ）記憶手段46ａから角速度ωに基づいてフリクションベーストルクＴfbを抽出する。

フリクションベーストルク記憶手段46ａが記憶する停車時（車速ｖ＝０）における角速度ωに対するフリクションベーストルクＴfbの関係マップを、図７の座標に示す。
図７において、横軸の角速度ωは、正の値が右方向の角速度（ω＞０）、負の値が左方向の角速度（ω＜０）を示す。

縦軸のフリクションベーストルクＴfbは、正の値が右方向トルク（Ｔfb＞０）、負の値が左方向トルク（Ｔfb＜０）であって、実際のタイヤ等の摩擦相当の反力として示している。
したがって、例えば右方向の角速度ω（＞０）が大きくなれば、実際とは反対方向の右方向のフリクションベーストルクＴfb（＞０）が大きくなり、前記セルフアライニングベーストルクＴsbに比べ低いトルクで略一定になる。

フリクショントルク演算手段45が備えるもう一つのフリクショントルク乗算係数抽出手段47は、車速に対するフリクショントルク乗算係数を記憶するフリクショントルク（ＦＴ）乗算係数記憶手段47ａから車速ｖに基づいてフリクショントルク乗算係数ｋｆを抽出する。

フリクショントルク乗算係数記憶手段47ａが記憶する車速ｖに対するフリクショントルク乗算係数ｋｆの関係マップを、図８の座標に示す。
図８において、車速ｖ＝０（停車時）のとき、フリクショントルク乗算係数ｋｆの値は、1.0を示し、車速ｖが停車時から高くなるに従いフリクショントルク乗算係数ｋｆの値は減少し、約20km/hを過ぎる辺りから略一定の値（約0.5）となっている。

フリクショントルク演算手段45は、フリクションベーストルク抽出手段46が角速度ωに基づいて抽出したフリクションベーストルクＴfbに、フリクショントルク乗算係数抽出手段47が車速ｖに基づいて抽出したフリクショントルク乗算係数ｋｆを、乗算手段48により乗算して、フリクショントルクＴｆを算出する。
なお、このフリクショントルクＴｆは、実際のフリクショントルクの反力としてのフリクショントルクである。

フリクションベーストルクＴfbにフリクショントルク乗算係数ｋｆを乗算することにより、フリクショントルクＴｆは、車速ｖが約20km/hまではフリクションベーストルクＴfbが徐々に減少し、約20km/hを過ぎると略半減する状態が継続する。

セルフアライニングトルク演算手段41により算出されたセルフアライニングトルクＴｓと、フリクショントルク演算手段45により算出されたフリクショントルクＴｆとは、加算手段49により加算されて目標操舵トルクＴｍが算出される。

セルフアライニングトルクＴｓは、特に低車速で小さくなるが、フリクショントルクＴｆは低車速でこれを補うように比較的大きい値を示すので、セルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルクＴｆが加算されることで、低車速で大きく現出する路面に対するタイヤの摩擦などの影響を補うことができる。

以上の目標操舵トルクＴｍが算出されるまでの処理手順を、図９にフローチャートで示す。
まず、ステアリング舵角検出手段29が検出したステアリング舵角θを読込み（ステップ１）、角速度演算手段50により角速度ωを算出し（ステップ２）、車速センサ25により検出した車速ｖを読込む（ステップ３）。

次いで、セルフアライニングベーストルク抽出手段42によりステアリング舵角θに基づきセルフアライニングベーストルクＴsbを抽出し（ステップ４）、セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段43により車速ｖに基づきセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを抽出し（ステップ５）、セルフアライニングベーストルクＴsbにセルフアライニングトルク乗算係数ｋsを乗算してセルフアライニングトルクＴｓを算出する（ステップ６）。

次に、フリクションベーストルク抽出手段46により角速度ωに基づいてフリクションベーストルクＴfbを抽出し（ステップ７）、フリクショントルク乗算係数抽出手段47により車速ｖに基づきフリクショントルク乗算係数ｋｆを抽出し（ステップ８）、フリクションベーストルクＴfbにフリクショントルク乗算係数ｋｆを乗算してフリクショントルクＴｆを算出する（ステップ９）。

そして、ステップ10において、セルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルクＴｆを加算して目標操舵トルクＴｍを算出する。
以上の各ステップの処理が繰り返し実行される。

こうして算出された目標操舵トルクＴｍは、図３を参照して、減算手段56により前記操舵トルクセンサ20が検出した操舵トルクＴとの偏差ΔＴ（＝Ｔｍ−Ｔ）が算出され、フィードバック制御量演算手段57に入力される。

フィードバック制御量演算手段57は、ＰＩ（比例・積分）制御手段とＰＷＭ制御信号発生手段とからなり、ＰＩ制御手段が偏差ΔＴから偏差ΔＴを０にして目標操舵トルクＴｍを得るためにＰ（比例）動作とＩ（積分）動作を組み合わせてフィードバックの最適制御量を算出し、同最適制御量をＰＷＭ制御信号発生手段がＰＷＭ制御のデューティのフィードバックデューティＤfbに変換して出力制限処理手段58に出力する。

一方で、ステアリング舵角検出装置29により検出されたステアリング舵角θおよび車速センサ25により検出された車速ｖに基づき戻り上限出力デューティＤ_Ｌが、戻り上限出力導出手段51により導出されるが、その処理手順を図１０のフローチャートに従って説明する。

まず、ステップ21において、ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段52によりステアリング舵角θからベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬを抽出する。
ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段52は、所定の基準車速におけるステアリング舵角θに対するベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬの関係マップを備えており、同関係マップを図１１に座標で示す。

図１１において、横軸がステアリング舵角θで、縦軸がベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬを示しており、両者の対応が関係曲線で示されている。
すなわち、基準車速においてステアリング舵角θに対して上限となるステアリング角速度ω_ＢＬを所望の関係にあるように予め設定したものである。
したがって、ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段52は、同関係マップに基づきステアリング舵角θからベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬを抽出する。

次のステップ22では、車速補正係数抽出手段53により車速ｖから車速補正係数Ｋｖを抽出する。
車速補正係数抽出手段53は、車速ｖに対する車速補正係数Ｋｖの関係マップを備えている。
図１２は、同関係マップを座標で示したもので、横軸が車速ｖで、縦軸が車速補正係数Ｋｖであり、両者の対応が関係曲線で示されている。

次のステップ23では、ベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬに車速補正係数Ｋｖを乗算補正して車速ｖにおける戻り上限ステアリング角速度ω_ＳＬ（＝ω_ＢＬ×Ｋｖ）を算出する。
さらに、次のステップ24で、戻り上限ステアリング角速度ω_ＳＬにウオーム減速機構10の減速比Ｎ（＞１）を乗算して戻り上限モータ角速度ω_ＭＬ（＝ω_ＳＬ×Ｎ）に換算する。

この戻り上限ステアリング角速度ω_ＳＬおよび戻り上限モータ角速度ω_ＭＬは、戻り上限モータ角速度演算手段54がステアリング舵角θと車速ｖを入力して演算処理して算出される。

そして、次のステップ25では、戻り上限出力デューティ演算手段55により戻り上限モータ角速度ω_ＭＬを戻り上限出力デューティＤ_Ｌに換算する。
すなわち、戻り上限モータ角速度ω_ＭＬに誘起電圧定数ｋ_Ｅを乗算することで、戻り上限モータ電圧とし、この戻り上限モータ電圧をモータＭの電源電圧Ｖ_Ｂで除算して戻り上限出力デューティＤ_Ｌ（＝ω_ＭＬ×ｋ_Ｅ／Ｖ_Ｂ）を算出する。
以上のようにして、ステアリング舵角θと車速ｖから上限出力デューティＤ_Ｌを導出する。

上限出力デューティＤ_Ｌの導出例を以下に記述する。
ウオーム減速機構10の減速比Ｎが15（15：１）で、モータＭの誘起電圧定数ｋ_Ｅが0.3（Ｖ/rps）、電源電圧Ｖ_Ｂが14（Ｖ）とする。
車速ｖが60（km/h）のときの上限出力デューティＤ_Ｌを求める。
車速ｖに対する車速補正係数Ｋｖの関係マップ（図１２）から車速ｖが60（km/h）のとき、車速補正係数Ｋｖは２である。

以上の条件下で、ステアリング舵角θが360（deg）の場合、ステアリング舵角θに対するベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬの関係マップ（図１１）からベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬとして360（deg/s）が抽出される。

すると、
戻り上限ステアリング角速度ω_ＳＬ＝ω_ＢＬ×Ｋｖ＝360×２＝720（deg/s）＝２(rps)
戻り上限モータ角速度ω_ＭＬ＝ω_ＳＬ×Ｎ＝２×15＝30(rps)
戻り上限出力デューティＤ_Ｌ＝ω_ＭＬ×ｋ_Ｅ／Ｖ_Ｂ＝30×0.3／14＝９／14＝64.3（％）
となり、戻り上限出力デューティＤ_Ｌは、64.3（％）である。

また、上記条件下で、ステアリング舵角θが20（deg）の場合は、ステアリング舵角θに対するベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬの関係マップ（図１１）からベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬとして70（deg/s）が抽出される。

したがって、
戻り上限ステアリング角速度ω_ＳＬ＝ω_ＢＬ×Ｋｖ＝70×２＝140（deg/s）＝0.39(rps)
戻り上限モータ角速度ω_ＭＬ＝ω_ＳＬ×Ｎ＝0.39×15＝5.83(rps)
戻り上限出力デューティＤ_Ｌ＝ω_ＭＬ×ｋ_Ｅ／Ｖ_Ｂ＝5.83×0.3／14＝12.5（％）
となり、戻り上限出力デューティＤ_Ｌは、12.5（％）である。

このようにして戻り上限出力導出手段51により導出された上限出力デューティＤ_Ｌは、出力制限処理手段58に入力され、同出力制限処理手段58に前記したようにフィードバック制御量演算手段57から別途入力されたフィードバックデューティＤfbのモータ駆動回路26への出力が制限される。

この出力制限処理手段58による出力制限の処理手順を図１３のフローチャートに示し説明する。
まず、ステップ31で、ステアリングが略手放し状態にあるか否かを判別する。
ステアリングの略手放し状態は、ステアリング舵角θが０（直進）でなく操舵トルクセンサ20の検出する操舵トルクＴが０または０近傍にあるかで判断することができる。
走行中にステアリングが略手放し状態にあるときは、直進でなければ通常ステアリングは戻りの状態にある。

略手放し状態にあると判別されたときはステップ32に飛び、略手放し状態でないと判別されたときはステップ33に進む。
略手放し状態でないと判別されステップ33に進んだときは、モータ駆動回路26に出力する出力デューティＤ_Ｍとしてフィードバック制御量演算手段57により算出されたフィードバックデューティＤfbを制限することなく、そのまま使用する（Ｄ_Ｍ＝Ｄfb）。

ステアリングが略手放し状態にあると判別されステップ32に飛んだときは、フィードバック制御量演算手段57により算出されたフィードバックデューティＤfbが、戻り上限出力導出手段51により導出された上限出力デューティＤ_Ｌを超えているか否かを判別する。

フィードバックデューティＤfbが上限出力デューティＤ_Ｌを超えていなければ（Ｄfb≦Ｄ_Ｌ）、ステップ33に進み、出力デューティＤ_ＭとしてフィードバックデューティＤfbをそのまま使用する（Ｄ_Ｍ＝Ｄfb）。
逆に、フィードバックデューティＤfbが上限出力デューティＤ_Ｌを超えていれば（Ｄfb＞Ｄ_Ｌ）、ステップ34に進み、出力デューティＤ_Ｍとして上限出力デューティＤ_Ｌを使用する（Ｄ_Ｍ＝Ｄ_Ｌ）。

すなわち、ステアリングが略手放し状態にあるときは、出力デューティＤ_Ｍは、常に上限出力デューティＤ_Ｌ以下に制限される。
したがって、ステアリングの略手放し状態で電動モータの制御量を制限して必要以上のステアリング戻り速度となるのを回避することができる。

通常の操舵において出力デューティＤ_Ｍとして使用されるフィードバックデューティＤfbを、ステアリングの略手放し状態のときに上限出力デューティＤ_Ｌで制限するので、通常の操舵には影響しない。

すなわち、ステアリングの切り込み時はもちろんのこと、ステアリングの戻り状態でセルフアライニングトルクが小さいときにも、トルクフィードバック制御によるモータ駆動によりモータによる補助が得られる。

さらに、本操舵トルク制御装置30は、目標操舵トルク演算処理手段40がセルフアライニングトルク演算手段41により算出されたセルフアライニングトルクＴｓにフリクショントルク演算手段45により算出されたフリクショントルクＴｆを加算して目標操舵トルクＴｍを求めているので、特に低車速で小さくなるセルフアライニングトルクＴｓをフリクショントルクＴｆが補い、路面状況を操舵フィーリングに適度に反映させつつ低車速で大きく現出する路面に対するタイヤの摩擦などの影響をカバーして常に安定した操舵フィーリングを実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体の概略後面図である。ステアリングギヤボックス内の構造を示す断面図である。操舵トルク制御装置の概略ブロック図である。目標操舵トルク演算処理手段の概略ブロック図である。基準車速におけるステアリング舵角θに対するセルフアライニングベーストルクＴsbの関係マップを座標で示す図である。車速ｖに対するセルフアライニングトルク乗算係数ｋsの関係マップを座標で示す図である。停車時における角速度ωに対するフリクションベーストルクＴfbの関係マップを座標で示す図である。車速ｖに対するフリクショントルク乗算係数ｋｆの関係マップを座標で示す図である。目標操舵トルクの算出処理手順を示すフローチャートである。戻り上限出力デューティＤ_Ｌを導出する処理手順を示すフローチャートである。ステアリング舵角θに対するベース戻り上限ステアリング角速度ω_ＢＬの関係マップを座標で示す図である。車速ｖに対する車速補正係数Ｋｖの関係マップを座標で示す図である。出力制限処理手段による出力制限の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｍ…アシストモータ、１…電動パワーステアリング装置、２…ラックハウジング、３…ラック軸、４…ステアリングギヤボックス、５…入力軸、６…トーションバー、７…操舵ピニオン軸、８…ラックガイドスプリング、９…ラックガイド、10…ウオーム減速機構、11…ウオームホイール、12…ウオーム、20…操舵トルクセンサ、21…コア、22，23…コイル、25…車速センサ、26…モータ駆動回路、29…ステアリング舵角検出装置、
30…操舵トルク制御装置、
40…目標操舵トルク演算処理手段、41…セルフアライニングトルク演算手段、42…セルフアライニングベーストルク抽出手段、42ａ…セルフアライニングベーストルク記憶手段、43…セルフアライニングトルク乗算係数抽出手段、43ａ…セルフアライニングトルク乗算係数記憶手段、44…乗算手段、45…フリクショントルク演算手段、46…フリクションベーストルク抽出手段、46ａ…フリクションベーストルク記憶手段、47…フリクショントルク乗算係数抽出手段、47ａ…フリクショントルク乗算係数記憶手段、48…乗算手段、49…加算手段、
50…ステアリング角速度演算手段、51…戻り上限出力導出手段、52…ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段、53…車速補正係数抽出手段、54…戻り上限モータ角速度演算手段、55…戻り上限出力デューティ演算手段、56…減算手段、57…フィードバック制御量演算手段、58…出力制限処理手段。

Claims

アシストモータの駆動力がステアリング操舵力を補助する電動パワーステアリング装置において、
操舵トルクを検出するトルクセンサと、
車速を検出する車速センサと、
ステアリング舵角を検出するステアリング舵角検出手段と、
前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいて目標操舵トルクを導出する目標操舵トルク演算処理手段と、
前記目標操舵トルク演算手段により算出された目標操舵トルクと前記トルクセンサにより検出された操舵トルクとの差に基づいてフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量演算手段と、
前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてアシストモータの戻り上限出力を導出する戻り上限出力導出手段と、
ステアリングが略手放し状態であると判断したときに前記フィードバック制御量演算手段により算出されたフィードバック制御量の出力を前記上限出力導出手段により導出された戻り上限出力以下に制限する出力制限処理手段とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記戻り上限出力導出手段は、
ステアリング舵角に対するベース戻り上限ステアリング角速度の予め設定された関係マップに基づき前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角に応じたベース戻り上限ステアリング角速度を抽出するベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段と、
前記ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段により抽出されたベース戻り上限ステアリング角速度を前記車速センサにより検出された車速に基づき補正し戻り上限モータ角速度に換算する戻り上限モータ角速度演算手段と、
前記戻り上限モータ角速度演算手段により算出された戻り上限モータ角速度を戻り上限出力に換算する戻り上限出力演算手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
前記戻り上限モータ角速度演算手段は、
車速に対する車速補正係数の予め設定された関係マップに基づき前記車速センサにより検出された車速に応じた車速補正係数を抽出する車速補正係数抽出手段を備え、
前記ベース戻り上限ステアリング角速度抽出手段により抽出されたベース戻り上限ステアリング角速度に前記車速補正係数抽出手段により抽出された車速補正係数を乗算して戻り上限ステアリング角速度を算出し、
同戻り上限ステアリング角速度に減速比を乗算して戻り上限モータ角速度に換算することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
前記目標操舵トルク演算処理手段は、前記ステアリング舵角検出手段により検出されたステアリング舵角と前記車速センサにより検出された車速に基づいてセルフアライニングトルクを算出するセルフアライニングトルク演算手段と、前記ステアリング角速度演算手段により検出された角速度と前記車速センサにより検出された車速に基づいてステアリングのフリクショントルクを算出するフリクショントルク演算手段とを備え、前記セルフアライニングトルク演算手段により算出されたセルフアライニングトルクに前記フリクショントルク演算手段により算出されたフリクショントルクを加算して目標操舵トルクを算出することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかの項記載の電動パワーステアリング装置。