JP2008155693A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドル角に応じて目標副操舵角が設定され、目標副操舵角に従って副操舵角重畳機構を駆動制御する車両の操舵装置において、副操舵角の制御性を向上させる。
【解決手段】ハンドル角検出手段６の出力と、伝達特性設定手段８の伝達特性ｆ（θ_Ｈ）から、目標副操舵角設定手段７によって目標副操舵角θ_ＳＲＥＦが設定され、目標副操舵角と副操舵角検出手段１０の出力θ_Ｓから、目標電流設定手段１１によって目標電流Ｉ_ＲＥＦが設定される。電流制御手段１２は、目標電流Ｉ_ＲＥＦと、電流検出手段１２０３の電流
Ｉ_Ｓが一致するよう、副操舵角重畳機構２の電動モータ２１２に流れる電流を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の操舵装置に関し、特に、運転者のハンドル操舵角に、副操舵機構により電気的に制御可能な副操舵角を機械的に加算して、車輪を転舵するようにした車両用操舵装置に関するものである。

従来から、ハンドルと操向車輪の間に副操舵角重畳機構を搭載し、運転者のハンドル操舵角に対する操向車輪の転舵角の伝達特性を、車両の走行状態に応じて変化させる操舵装置が多数知られている。（例えば、特開２００５−４１３６３号公報（以下、特許文献１と称す。）参照。）
この特許文献１の操舵装置においては、副操舵角重畳機構を駆動する電動モータの目標回転角と、検出した回転角の偏差より、ＰＷＭデューティを演算して電動モータを駆動制御することが開示されている。

また、特開平１１−２０８４９９号公報（以下、特許文献２と称す。）には、ハンドル角と伝達特性によって演算された、操向車輪の目標操向角と、検出された操向角の偏差から、副操舵角重畳機構の追従遅れを検出し、前記偏差が小さくなるように、前記伝達特性の補正や、前記目標操向角を補正することが開示されている。

特開２００５−４１３６３号公報 特開平１１−２０８４９９号公報

上記特許文献１の操舵装置では、副操舵角重畳機構を駆動する電動モータの目標回転角と、検出した回転角の偏差から、ＰＷＭデューティ（ＤＵＴＹ）を演算して、電動モータの回転角をフィードバック制御しているが、電動モータの回転に起因する誘導電圧等によって、ＰＷＭデューティと電動モータに流れる電流は一意には決まらないため、回転角の偏差から求めた必要トルク通りのトルクを電動モータで発生させることが困難である。
即ち、回転角の偏差からＰＷＭデューティを求める演算に用いる制御定数の設定を行うのは、困難であるという問題点があった。

また、特許文献２においては、副操舵角重畳機構の追従遅れを目標操向角と検出操向角の偏差で検出しているので、検出した段階では既に追従遅れが生じているという問題点があった。

この発明は、以上のような従来装置の問題点を解決するために成されたもので、角度偏差より目標電流を求める演算式の制御定数の設定が容易となり、ひいては、副操舵角あるいは操向角の角度制御を高精度に行うことができる車両用操舵装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる車両用操舵装置は、運転者が操作するハンドルと、電動モータによって制御自在な副操舵角重畳機構により操向車輪を操舵する操舵機構を備えた車両の操舵装置において、車両の走行状態に応じて、前記ハンドルの操舵角と前記操向車輪の操向角の伝達特性を設定する伝達特性設定手段と、前記運転者のハンドル操舵角を検出するハンドル角検出手段と、前記副操舵角重畳機構により操舵される副操舵角を検出する副操舵角検出手段と、前記ハンドル角検出手段の出力と前記伝達特性設定手段によって設定された伝達特性から、前記副操舵角重畳機構により付加される目標副操舵角を生成し、前記目標副操舵角と前記副操舵角検出手段の出力が一致するよう、前記副操舵角重畳機構を駆動制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、前記目標副操舵角と前記副操舵角検出手段の出力との角度偏差から、前記電動モータへの目標駆動電流を設定する目標電流設定手段と、前記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段を有し該電流検出手段の出力が前記目標電流設定手段の設定電流と一致するよう、電動モータへの電流を制御する電流制御手段とを具備したものである。

また、運転者が操作するハンドルと、電動モータによって制御自在な副操舵角重畳機構により操向輪を操舵する操舵機構を有する車両の操舵装置において、車両の走行状態に応じて、前記ハンドルの操舵角と前記操向車輪の操向角の伝達特性を設定する伝達特性設定手段と、前記運転者のハンドル操舵角を検出するハンドル角検出手段と、前記操向車輪の操向角を検出する操向角検出手段と、前記ハンドル角検出手段の出力と前記伝達特性設定手段によって設定された伝達特性から、前記副操舵角重畳機構により付加される目標操向角を生成し、前記目標操向角と前記操向角検出手段の出力が一致するよう、前記副操舵角重畳機構を駆動制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、前記目標操向角と前記操向角検出手段の出力との角度偏差から、前記電動モータへの目標駆動電流を設定する目標電流設定手段と、前記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段を有し該電流検出手段の出力が前記目標電流設定手段の設定電流と一致するよう、電動モータへの電流を制御する電流制御手段とを具備したものである。

この発明の車両用操舵装置によれば、電流制御手段によって、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓが一致するように、フィードバック制御しているので、電動モータが回転することにより生じる逆起電圧等の外乱が抑制され、角度偏差から目標電流を求める演算式の制御定数の設定が容易となり、ひいては、副操舵角あるいは操向角の角度制御を高精度に行うことができる車両用操舵装置を得ることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

以下この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の車両用操舵装置の全体構成を示す概略図である。
図１において、１は運転者が操舵するハンドル、２は副操舵角重畳機構であり、２つの遊星歯車機構より構成されている。第１の遊星歯車機構は、ハンドル１が接続されているサンギア２０１、キャリア２０３にて支持されている遊星ギア２０２ａ、２０２ｂ、リングギア２０４、及びリングギアを回転させるためのウオームホイール２０５より構成されている。２１１は、ウォームギアであり、モータ２１２により駆動される。
第２の遊星歯車機構は、サンギア２０６、キャリア２０８にて支持されている遊星ギア２０７ａ、２０７ｂ、及び固定されたリングギア２０９にて構成される。
また、第１の遊星歯車機構のキャリア２０３と、第２の遊星歯車機構のキャリア２０８はシャフト２１０にて連結されている。

３は、ラックアンドピニオン方式の操舵機構であり、ピニオンギア３０１とラックギア３０２によって構成されている。４ａ、４ｂは、ナックルアームであり、５ａ、５ｂは、操向車輪である。ピニオンギア３０１の回転は、ラックギア３０２の直動に変換され、さらに、直動は、ナックルアーム４ａ、４ｂにより、操向車輪５ａ、５ｂの操舵角に変換される。６は、運転者が操舵するハンドル１の操舵ハンドル角を検出するハンドル角検出手段であり、その検出出力は目標副操舵角設定手段７に入力される。８は伝達特性設定手段であり、車両走行状態９が入力されている。１０は、副操舵角検出手段であり、この実施の形態１では、実質的に副操舵角に相当する電動モータ２１２の回転角度を検出する。

１１は、目標電流設定手段であり、目標副操舵角設定手段７の出力と、副操舵角検出手段１０の出力が入力され、電動モータ２１２を駆動するための目標電流が演算される。
１２は、電流制御手段であり、電動モータ２１２に流れる電流を検出する電流検出手段１２０３と、目標電流設定手段１１の出力と電流検出手段１２０３の出力によってデューティー比を演算するデューティー比設定手段１２０１と、デューティー比設定手段１２０１の出力に基づいて、電動モータ２１２を駆動する駆動手段１２０２より構成されている。

次に、装置の動作について説明する。
始めに、副操舵角重畳機構２のウォームギア２１１を回転させない状態について説明する。ウォームギア２１１を回転させない場合、第１の遊星歯車機構のリングギア２０４が固定されることになる。この状態で、運転者がハンドル１を操舵すると、その回転は第１の遊星歯車機構のサンギア２０１に伝達される。サンギア２０１の回転は、遊星ギア２０２ａ、２０２ｂに伝えられるが、リングギア２０４が先に説明したように固定されているので、遊星ギア２０２ａ、２０２ｂを支持しているキャリア２０３の公転となり、第２の遊星歯車機構へ回転を伝達するシャフト２１０を回転させる。即ち、遊星歯車方式の減速機として第１の遊星歯車機構は動作することになる。

シャフト２１０の回転は、第２の遊星歯車機構のキャリア２０８に回転を伝達する。
キャリア２０８が回転するので、遊星ギア２０７ａ、２０７ｂは、サンギア２０６の周りを公転する。第２の遊星歯車機構では、リングギア２０９が固定されているので、遊星ギア２０７ａ、２０７ｂの公転はサンギア２０１の回転となり、操舵機構３のピニオンギア３０１を回転させることとなる。ここで、第２の遊星歯車機構は、シャフト２１０からみて増速機として動作することになる。従って、ハンドル１の回転は、ピニオンギア３０１に機械的に伝達されることになり、またその伝達比も１対１となる。（第１の遊星歯車機構の減速比と第２の遊星歯車機構の増速比を掛け合わせた値。双方の構成が同じであれば、全体として伝達比は１となる。）即ち、この実施の形態１の機構で、ウォームギア２１１の回転を停止すれば、ハンドル角とピニオン角が１対１の通常の操舵系となることがわかる。

次に、ハンドル１を固定してウォームギア２１１を電動モータ２１２を用いて回転させた場合について説明する。
ウォームギア２１１が回転すると、ウォームホィール２０５を介して、リングギア２０４が回転する。リングギア２０４の回転は遊星ギア２０２ａ、２０２ｂに伝達されるが、サンギア２０１がハンドル１により固定されているので、リングギア２０４の回転は、遊星ギア２０２ａ、２０２ｂの公転として伝達され、キャリア２０３を介してシャフト２１０へ伝達される。シャフト２１０が回転すると、先に説明したように、第２の操舵機構を介して操舵機構３が駆動され、操舵輪５ａ、５ｂが転舵される。

次に、ハンドル１を操舵しながら、電動モータ２１２を用いてウォームギア２１１を回転させた場合について説明する。ここで、ハンドル１のハンドル角をθ_Ｈ、電動モータ２１２の回転角をθ_Ｍ、ピニオンギア３０１の回転角をθ_Ｐとし、ウォームギア２１１からピニオンギア３０１の速度比をＧ_Ｓとすると、上述したように、以下の式（１）が成り立ち、電気的に制御自在な副操舵角重畳機構が構成される。

θ_Ｐ＝θ_Ｈ＋θ_Ｍ／Ｇ_Ｓ・・・・・（１）

以下θ_Ｍ／Ｇ_Ｓを副操舵角θ_Ｓと表すと、式（１）は、以下の式（２）のように変形できる。

θ_Ｐ＝θ_Ｈ＋θ_Ｓ・・・・・・（２）

次に、実施の形態１の具体的動作の一例について、車両の走行状態９によって、ハンドル１の操舵角と、操向輪５ａ、５ｂの転舵角との比率を変化させる可変ギアレシオ機構を例にして説明する。
図２（ａ）は、車速に応じた、ハンドル角θ_Ｈに対する、目標操向角θ_ＰＲＥＦの伝達特性ｆ（θ_Ｈ）の一例を示している。また、図２（ｂ）は、ハンドル角θ_Ｈに対する目標副操舵角θ_ＳＲＥＦを、伝達特性ｆ（θ_Ｈ）と、機構の特性を表している式（２）から、以下の式（３）、（４）によって求めた結果を示している。

θ_ＰＲＥＦ＝θ_Ｈ＋θ_ＳＲＥＦ ・・・・・・・・（３）

∴θ_ＳＲＥＦ＝θ_ＰＲＥＦ―θ_Ｈ ・・・・・・・（４）

この実施の形態１においては、車両の走行状態９の一つとしての車両速度に応じて、伝達特性ｆ（θ_Ｈ）が、伝達特性設定手段８によって設定され、ハンドル角検出手段６の出力θ_Ｈと伝達特性ｆ（θ_Ｈ）から、目標副操舵角設定手段７により目標副操舵角θ_ＳＲＥＦが設定される。一方、副操舵角検出手段１０により、副操舵角θ_Ｓが検出され、目標電流設定手段１１には、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦと検出副操舵角θ_Ｓが入力されて、目標電流
Ｉ_ＲＥＦが算出される。この目標電流Ｉ_ＲＥＦの算出方法について、図３を用いて説明する。図３は、目標電流設定手段１１とデュ−ティ比設定手段１２０１の構成の一例を示すブロック図である。

まず、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦと検出副操舵角θ_Ｓの偏差Δθ_Ｓが演算器１１０１で演算される。さらに、偏差Δθ_Ｓに、乗算器１１０２で比例ゲインＫＰｐが乗じられる。また、偏差Δθ_Ｓは微分器１１０３ａで微分されて、乗算器１１０３ｂで微分ゲインＫＤｐが乗じられ、さらに、偏差Δθ_Ｓは積分器１１０４ａで積分されて、乗算器１１０４ｂで積分ゲインＫＩｐが乗じられる。加算器１１０５で、これら３つの乗算結果が加算されて目標トルクＴ_ＲＥＦが求められる。
なお、３つのゲインである、比例ゲインＫＰｐ、微分ゲインＫＤｐ、積分ゲインＫＩｐは、副操舵角重畳機構２において、電動モータ２１２が発生するトルクを入力、副操舵角を出力とした時の周波数特性に応じて最適に設定される。ここで、電動モータ２１２の駆動電流Ｉ_Ｍに対して発生するトルクＴ_Ｍの関係を表すトルク定数をＫｔとすると、トルクＴ_Ｍは、以下の式（５）のように表される。

Ｔ_Ｍ＝Ｋｔ×Ｉ_Ｍ ・・・・・（５）

従って、この関係を用い、乗算器１１０７にて目標トルクＴ_ＲＥＦを目標電流Ｉ_ＲＥＦへ変換する。また、以上の処理は、所定時間毎（角度制御周期）に、繰り返し演算されて目標電流Ｉ_ＲＥＦが順次更新されて、電流制御手段１２に入力される。

次に、電流制御手段１２の動作について説明する。
電流制御手段１２は、デューティー比設定手段１２０１と、駆動手段１２０２と、電流検出手段１２０３より構成されている。
まず、駆動手段１２０２と、電流検出手段１２０３について図４を用いて説明する。
図４は、駆動手段１２０２と、電流検出手段１２０３の一例を示しており、デューティー比設定手段１２０１から出力されるデューティーは、ＦＥＴドライバー１２０２Ｄｒに入力され、ＦＥＴドライバーは、デューティーに従いＨブリッジを構成する４つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、電動モータ２１２に印加する電圧をＰＷＭ制御する。また、電動モータ２１２の配線上にある抵抗Ｒの両端に発生する電圧を、差動増幅器（電流検出手段）１２０３で検出することにより電流Ｉｓが検出される。

デューティー比設定手段１２０１の動作について、図３を用いて説明する。
デューティー比設定手段１２０１には、目標電流設定手段１１より目標電流Ｉ_ＲＥＦが入力され、電流検出手段１２０３より検出電流Ｉｓが入力されており、演算器１２０１ａにて偏差が演算される。この偏差に、乗算器１２０１ｂで比例ゲインＫＰｉが乗じられ、また、偏差を積分器１２０１ｃで積分した結果に、乗算器１２０１ｄで積分ゲインＫＩｉが乗じられ、２つの乗算結果は、加算器１２０１ｅにて加算されて、目標印加電圧算出手段１２０１ｆで電動モータ２１２への目標印加電圧Ｖ_Ｍが演算される。デューティー比算出手段１２０１ｇは、設定したデューティー比を元に駆動手段１２０２で電動モータ２１２を駆動した結果、電動モータ２１２への印加電圧が目標印加電圧Ｖ_Ｍと略等しくなるようなデューティー比を、駆動手段１２０２へ入力されている駆動用電源電圧等を用いて算出する。また、上記比例ゲインＫＰｉ及び積分ゲインＫＩｉは、電動モータ２１２の電気的特性を元に、電流制御特性が上記の副操舵角を制御するのに適した特性となるように設定される。

電流制御手段１２は、上記した手順を所定時間毎（電流制御周期）に繰り返すことにより、目標電流設定手段１１により角度制御周期にて順次更新される目標電流Ｉ_ＲＥＦ通りに電動モータ２１２に流れる電流を制御する。
ここで、前記したように、目標電流設定手段１１が出力する目標電流Ｉ_ＲＥＦは、角度制御周期毎に更新されるので、電流制御手段１２による電流の制御は、目標電流Ｉ_ＲＥＦが更新されてから、次回の更新までの間に、電動モータ２１２を流れる電流を、目標電流Ｉ_ＲＥＦと一致するよう制御する必要がある。したがって、電流制御周期は、角度制御周期よりも短くした方が望ましい。このとき、２つの制御周期は、同期させたほうが望ましいが、それぞれの制御を非同期に動作させても良い。

また、図５は、デューティー比設定手段１２０１の変形例を示すもので、図３に示したデューティー比設定手段１２０１に、電動モータ２１２の回転に伴う誘起電圧を考慮してデューティー比を設定するように補償手段を追加したものである。
即ち、電動モータ２１２の逆起電圧定数をＫｅ、回転数をωＭとすると、逆起電力Ｖ_Ｅは、次の式（６）によって演算される。

Ｖ_Ｅ＝Ｋｅ×ωＭ・・・・・・（６）

よって、図５に示すように、電動モータ２１２の回転数ωＭに、乗算器１２０１ｈで逆起電圧定数Ｋｅを乗じ、この乗算結果を、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの偏差より演算された結果と加算器１２０１ｅで加算することによって、逆起電圧の補償ができる。
このようにして、電流を制御することにより、図３で示したような電流制御系の最大外乱である逆起電圧を補償できるので、逆起電圧に依存する外乱が抑制でき、ひいては、精度良く電流を制御することができる。

以上説明したように、この発明の実施の形態１によれば、電流制御手段１２によって、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓが一致するように、フィードバック制御しているので、電動モータが回転することにより生じる逆起電圧等の外乱が抑制され、角度偏差から目標電流を求める演算式の制御定数の設定が容易となり、ひいては、精度良く副操舵角を目標副操舵角通りに制御することが出来る。

また、目標電流設定手段１１は、少なくとも目標副操舵角と副操舵角検出手段の出力との偏差に所定のゲインを乗じる比例制御手段と、前記偏差を微分した値に所定のゲインを乗じる微分制御手段を含み、比例制御手段と微分制御手段の出力の加算により目標駆動電流を算出し、電流制御手段１２によって目標駆動電流通りに電動モータが駆動されるように構成したので、前記２つのゲインは、電動モータの特性に依存することなく、目標副操舵角の変化に対する副操舵角重畳機構の副操舵角の応答性が最適となるように設定することができ、制御の応答性を向上させることができる。

さらに、目標電流設定手段には、上記比例制御手段および微分制御手段に加えて、目標副操舵角と副操舵角検出手段の出力との偏差の積分値に所定のゲインを乗じる積分制御手段を内在させ、比例制御手段と、微分制御手段と、積分制御手段の出力の加算により目標駆動電流を算出し、電流制御手段により目標駆動電流通りに電動モータが駆動されるように構成することによって、応答性に加え制御性も向上させることができ、より精度良く副操舵角の制御が可能となる。

さらにまた、目標副操舵角と検出副操舵角によって目標電流を演算する目標電流設定手段の制御周期より、目標電流に検出電流を一致させる電流制御手段の制御周期を短く設定することによって、目標電流に遅れることなく電動モータへ駆動電流を流すことができ、副操舵角重畳機構を精度良く制御することができる。

なお、上記の説明では、電動モータ２１２を、２入力のＤＣモータ（ブラシ付き）を用いて説明したが、３相のＤＣブラシレスモータでも良く、この場合、ＤＣブラシレスモータの制御方式に合わせた目標電流の設定と、電流の制御方式が採用される。
また、副操舵角度重畳機構２として、２つの遊星歯車装置を組み合わせた物で説明しているが、ハンドルの操舵に対して、副操舵角を重畳できる機構であれば、どのような機構を用いても良い。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２における車両用操舵装置の全体構成を示す概略図である。
この実施の形態２が前述の実施の形態１と異なる点は、実施の形態１においては、伝達特性設定手段８の出力と、ハンドル角検出手段６の出力から、目標副操舵角設定手段７によって目標副操舵角を算出するのに対して、この実施の形態２では、目標副操舵角設定手段７の代わりに、目標操向角設定手段１３を備えている。即ち、図６に示すように、目標操向角設定手段１３では、ハンドル角検出手段６の出力と、図２（ａ）に示したような伝達特性設定手段８により設定された伝達特性に基づいて、目標操向角θ_ＰＲＥＦが設定される。さらに、実施の形態１が、角度制御対象が副操舵角であるのに対し、実施の形態２では車輪の操向角を角度制御対象としており、操向角θ_Ｐを検出する操向角検出手段１４を備えている。従って、この実施の形態２の目標電流設定手段１１は、目標操向角θ_ＰＲＥＦと検出操向角θ_Ｐが一致するように目標電流Ｉ_ＲＥＦを電流制御手段１２に出力する。
その他の構成および動作は実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
なお、ここでいう操向角は、操向車輪５ａ、５ｂの操向角に相当する角度であれば、どれでも良く、例えばラックアンドピニオン機構３のピニオンギア３０１の回転角度や、ラック３０１の直動位置でも良い。

このように、実施の形態２の構成によっても、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができ、角度偏差から目標電流を求める演算式の制御定数の設定が容易となり、操向角の角度制御を高精度に行うことができるものである。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３の車両用操舵装置の全体構成を示す概略図である。
実施の形態３は、図１に示した実施の形態１の車両用操舵装置において、目標副操舵角補正手段１５が追加された物であって、目標副操舵角補正手段１５は、目標電流設定手段１１から目標電流Ｉ_ＲＥＦが、電流制御手段１２から検出電流Ｉｓが入力され、これら２つの電流の偏差に基づいて、目標副操舵角設定手段７からの目標副操舵角を補正し、目標電流設定手段１１へ補正した目標副操舵角を出力するものである。
以下、実施の形態３の装置について説明する。

図２に示したように、低車速での伝達特性は、ハンドル１の操舵に対する副操舵角の動きは大きくなる。従って、低車速でハンドル１を早く操舵すると、副操舵角も早く応答しなければならない。即ち、副操舵角重畳機構２の電動モータ２１２を早く回転させなければならない。しかし、電動モータ２１２を早く回転させようとしても、電動モータ２１２の回転に伴う逆起電圧等により、目標副操舵角設定手段７の出力通りに電動モータ２１２を駆動できないことがある。このような例を、図８に示す。

図８は、ハンドル１を素早くステップ状に操舵したときの目標副操舵角θ_ＳＲＥＦと、検出された副操舵角θ_Ｓと、目標電流Ｉ_ＲＥＦと、検出電流Ｉｓの概略を示した図である。
切り始め（（ａ）参照）では、ハンドル１の操舵速度はまだ低いため、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦと検出副操舵角θ_Ｓは一致しており、当然目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓも一致している。さらに操舵速度が速くなると、電動モータ２１２の回転が早くなるため、回転に起因する逆起電圧が大きくなり、目標電流Ｉ_ＲＥＦ通りに検出電流Ｉｓは流れなくなる。即ち、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦと検出副操舵角θ_Ｓに偏差が生じる。（（ｂ）参照）
偏差が生じると、目標電流Ｉ_ＲＥＦはその偏差により最大電流を目標として出力する。
操舵終了時（（ｃ）参照）では、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦと検出副操舵角θ_Ｓの間には偏差が生じているので、電動モータ２１２の駆動が継続され、操舵が終了しているのにも拘わらず副操舵角の回転は継続され、これが運転者への違和感となる。実施の形態３の装置は、この違和感を解消させるものである。

次に、実施の形態３の動作について、図９を用いて説明する。
図９（ｂ）は、目標副操舵角補正手段１５の構成の一例を示すブロック図で、図９（ｂ）において、目標副操舵角補正手段１５には、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓが入力され、演算器１５０１で電流偏差ΔＩが演算される。さらに、電流偏差ΔＩは、少なくとも運転者の操舵周波数以上の時定数を持つ、ノイズ除去の為のＬＰＦ（ローパスフィルタ）１５０２を介して、積分器１５０３により積分される。積分された結果には、乗算器１５０４で所定のゲインＧが乗じられ、目標副操舵角補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}が演算される。
さらに、演算器１５０５で、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦから目標副操舵角補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}を減算し、補正された目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’} が得られる。
この補正された目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}は、目標電流設定手段１１に入力され、副操舵角検出手段１０からの検出副操舵角θ_Ｓとにより、新たな目標電流Ｉ_ＲＥＦが設定される。
即ち、電流偏差ΔＩをフィードバックすることにより、電流偏差ΔＩを小さくするように目標電流Ｉ_ＲＥＦが補正されるわけである。

この様な処理により、図９（ａ）に示すように、補正された目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}と検出副操舵角θ_Ｓが一致するように副操舵角重畳機構２が制御される。補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}が変化しているのは、操舵速度が速すぎて、副操舵角の制御が追従できない時のみであり、操舵終了に近づくにつれて操舵速度が遅くなると、補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}が変化しなくなる。
よって、操舵終了に近づくにつれて相対的なハンドル操舵に対する副操舵角の動きは通常通りとなるため、運転者への違和感は抑制される。ただし、補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}に相当する分、ハンドルの中立点がずれることになるので、電流偏差ΔＩが０になった時点或いは、所定時間経過後から、補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}を０に向けて運転者への違和感が生じない程度に徐々に変化させる。

なお、上記説明では、目標副操舵角を補正した場合について説明したが、検出副操舵角やハンドル角を補正しても良い。また、電流偏差ΔＩをそのまま積分したが、積分の際に、正常な電流制御時に生じる電流偏差を見込んだ不感帯を設けて積分しても良い。また、上記説明では、実施の形態１で説明した副操舵角を制御する方法への適用を示したが、実施の形態２で説明したような、操向角を制御する方法へ適用しても良い。この場合、目標副操舵角を目標操向角、検出副操舵角を検出操向角とすれば良い。

以上のように、実施の形態３の車両用操舵装置によれば、目標駆動電流と電流検出手段の出力との偏差により、電動モータの駆動制御状態を検出し、この制御状態に基づいて目標副操舵角を補正するので、目標副操舵角と副操舵角検出手段により検出される副操舵角との偏差が大きくなることなく副操舵角を制御することができる。したがって、操舵が終了しているのにも拘わらず電動モータ２１２の駆動が継続され、副操舵角の回転が継続されて、これが運転者への違和感となることを防止することができる。

実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４の車両用操舵装置の全体構成を示す概略図である。
実施の形態４は、実施の形態３と比較して、副操舵角補正手段１５の構成を変形させたものであって、目的は実施の形態３と同一である。
以下、実施の形態４の装置について、図１１を参照して説明する。

図１１（ｂ）は、目標副操舵角補正手段１５の構成を示すブロック図で、同図において、目標副操舵角補正手段１５には、電動モータ２１２の角速度ω、電動モータ２１２に印加できる最大印加電圧Ｖ_Ｂ及び、目標電流Ｉ_ＲＥＦが入力されており、まず、乗算器１５０７で角速度ωに電動モータ２１２の逆起電圧定数Ｋｅが乗じられて、電動モータ２１２が発生している逆起電圧Ｖ_Ｅが演算される。次に、最大印加電圧Ｖ_Ｂとの差分が演算されてＶ_ＭＡＸが演算される。
駆動手段１２０２の内部抵抗や、電動モータ２１２の内部抵抗、配線抵抗等の、電流経路の総抵抗をＲｍとし、除算器１５０９で前記のＶ_ＭＡＸをＲｍで徐すことにより、電動モータ２１２へ流すことの出来る最大電流Ｉ_ＬＩＭが演算される。
即ち、ここで演算されたＩ_ＬＩＭ以上に、電動モータ２１２へは電流が流せないことになる。

次に、目標電流Ｉ_ＲＥＦと最大電流Ｉ_ＬＩＭの差が演算器１５０１で演算される。
ここで、差の演算結果が負のときは、電流制御手段１２により目標電流Ｉ_ＲＥＦ通りに電動モータ２１２へ電流が流せることを意味している。一方、正の時は、電流制御手段１２により目標電流Ｉ_ＲＥＦ通りには電動モータ２１２へ電流を流すことができず、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦ通りに副操舵角重畳機構２の駆動制御ができないことになる。
１５０６は、クリップ手段であり、目標電流Ｉ_ＲＥＦと最大電流Ｉ_ＬＩＭの差の下限を０にクリップすることにより、電動モータ２１２へ流すことができない電流成分を取り出す。
クリップ手段１５０６の出力は、実施の形態３における、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの差と同等となり、以降の処理は実施の形態３の装置と同等である。

即ち、クリップ手段１５０６の出力を電流偏差ΔＩとして、電流偏差ΔＩは、少なくとも運転者の操舵周波数以上の時定数を持つ、ノイズ除去の為のＬＰＦ１５０２を介して、積分器１５０３により積分される。積分された結果は、乗算器１５０４で所定のゲインＧが乗じられ、目標副操舵角補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}が演算される。さらに、演算器１５０５で、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦから目標副操舵角補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}が減算され、補正された目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’} が得られる。
この補正された目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}は、目標電流設定手段１１に入力され、副操舵角検出手段１０からの検出副操舵角θ_Ｓとにより、新たな目標電流Ｉ_ＲＥＦが設定される。
即ち、電流偏差ΔＩをフィードバックすることにより、電流偏差ΔＩを小さくするように目標電流Ｉ_ＲＥＦが補正されるわけである。

この様な処理により、図１１（ａ）に示すように、補正された目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}と検出副操舵角θ_Ｓが一致するように副操舵角重畳機構２が制御される。
補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}が変化しているのは、操舵速度が速すぎて、副操舵角の制御が追従できない時のみであり、操舵終了に近づくにつれて操舵速度が遅くなると、補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}が変化しなくなる。よって、操舵終了に近づくにつれて相対的なハンドル操舵に対する副操舵角の動きは通常通りとなるため、運転者への違和感は抑制される。
ただし、補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}に相当する分、ハンドルの中立点がずれることになるので、電流偏差ΔＩが０になった時点或いは、所定時間経過後から、補正量θ_{ＳＯＦＳＴ}を０に向けて運転者への違和感が生じない程度に徐々に変化させる。

なお、上記説明では、目標副操舵角を補正した場合について説明が、検出副操舵角やハンドル角を補正しても良い。また、電流偏差ΔＩをそのまま積分したが、積分の際に、正常な電流制御時に生じる電流偏差を見込んだ不感帯を設けて積分しても良い。また、上記説明では、実施の形態１で説明した副操舵角を制御する方法への適用を示したが、実施の形態２で説明したような、操向角を制御する方法へ適用しても良い。この場合、目標副操舵角を目標操向角、検出副操舵角を検出操向角とすれば良い。

以上のように、実施の形態４の車両用操舵装置によれば、電動モータの回転速度を検出する手段と、電動モータへの最大印加電圧を検出する手段を備え、電動モータの回転数と、最大印加電圧を用いて、電動モータに流すことが出来る電流範囲を演算するとともに、目標電流設定手段による目標電流が前記電流範囲内となるよう、目標副操舵角を補正するので、目標副操舵角と副操舵角検出手段により検出される副操舵角の偏差が大きくなることなく副操舵角を制御することができる。

実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５の車両用操舵装置の全体構成を示す概略図である。
実施の形態５は、実施の形態３、実施の形態４と比較して、目標副操舵角補正手段１５の代わりに車両走行状態補正手段１６を備えたものである。
以下、実施の形態５の装置について、図１３、図１４を参照して説明する。

図１３は、車両走行状態補正手段１６の構成を示すブロック図である。
図１３において、まず、絶対値演算手段１６０１において、目標電流設定手段１１より出力される目標電流Ｉ_ＲＥＦの絶対値が演算される。
また、目標電流の極性が検出手段１６０２で検出され、符号調節手段１６０３で、検出電流Ｉｓの符号が調節される。即ち、目標電流Ｉ_ＲＥＦが正の場合は、検出電流Ｉｓはそのまま符号調節手段１６０３より出力され、目標電流Ｉ_ＲＥＦが負の場合は、検出電流Ｉｓは符号調節手段１６０３により、符号が反転されて出力される。この処理により、電動モータ２１２の回転方向に寄らず、以降の処理が実行されることになる。

すなわち、目標電流Ｉ_ＲＥＦの絶対値と、符号調整された検出電流Ｉｓは、演算器１６０４にて差分が演算され、電流偏差ΔＩが得られる。ここで、電流偏差ΔＩ≒０の時は、電流制御手段１２による電流制御が成立していることを意味している。
電流偏差ΔＩ＞０の時は、電動モータ２１２の回転による逆起電圧等により目標電流通りに電動モータ２１２へ電流を流せていないことを意味し、そのまま制御を続けると、目標副操舵角と副操舵角重畳機構２の実際の副操舵角に大きな偏差が生じてくる。そこで、この電流偏差ΔＩを、少なくとも運転者の操舵周波数以上の時定数を持つノイズ除去の為のＬＰＦ１６０５を介して、ゲート１６０６に入力する。ゲート１６０６は、切り増し判定１６０７が切り増しと判定しているときのみ、ＬＰＦ１６０５の出力を通過させ、ＬＰＦ１６０５の出力は積分器１６０８に入力されて積分される。
切り増しの判定は、図示していないが、ハンドル角検出手段６の出力を用い、ハンドル角が右操舵且つハンドル操舵速度が右方向、又は、ハンドル角が左操舵且つハンドル操舵速度が左方向であれば、切り増し方向であると判定される。また、副操舵角検出手段１０の出力を用いて同等の処理をして判定しても良い。

積分された結果は、乗算器１６０９において所定のゲインＧが乗じられ、補正車両走行状態Ｖｅｌが演算される。ここでは、車両走行状態は、車速としている。
最大値選択手段１６１０では、演算された補正車両走行状態Ｖｅｌと車両走行状態９とを比較し、大きい方を伝達特性設定手段８へ出力する。伝達特性設定手段８では、入力された車両走行状態によって伝達特性を設定する。
ここで、伝達特性設定手段８の特性について、改めて説明する。
図２に伝達特性設定手段８による伝達特性例を示している。図に示しているように、車速が高くなると、同じハンドル角に対する副操舵角は小さくなっている。即ち、切り増しながら、伝達特性を車速の高い側に変更すると、副操舵角速度が抑えられることを意味している。

さらに、図１４に示したタイムチャートを用いて動作説明をする。
図１４（ａ）において、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦは、この実施の形態５を適用しないとき、即ち、車両走行状態を補正しないときの状態を示している。
一方、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’} は、この実施の形態５の車両走行状態補正手段１６を適用したときの状態を示している。
即ち、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}は、車両走行状態（速度）として、図１３に示したように、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの電流偏差ΔＩから演算した車両状態補正値Ｖｅｌ
を伝達特性設定手段８に入力して得られた伝達特性と、ハンドル角とから目標副操舵角設定手段７によって得られた結果である。
目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの電流偏差ΔＩが生じると、車両状態補正値Ｖｅｌが大きくなり、その結果、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’} は、車両走行状態補正手段１６を適用しない場合よりも低く設定されていることが分かる。また、副操舵角検出値θ_Ｓは、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}に追従する。
図１４（ｂ）は、車両状態補正値Ｖｅｌが伝達特性設定手段８に入力されて設定された伝達特性の変化と、目標副操舵角設定手段７によって設定される目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}を示した図である。図１４（ｂ）において、Ａ点までは、初期の伝達特性（１）上を目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}はハンドル角の動きに合わせて変化し、車両状態補正値Ｖｅｌの変化と共に、伝達特性が（１）から（２）の方向へ変化しつつ、ハンドル角の動きに合わせて変化する。車両状態補正値Ｖｅｌの変化がしなくなるＢ点から伝達特性は（２）の特性となり、操舵終了点であるＣ点まで、ハンドル角の動きに合わせて伝達特性（２）上を変化する。
次に、ハンドルを中点まで戻すと、伝達特性は（２）なので、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}も中立点に戻る。

電流偏差ΔＩが０になった時点或いは、所定時間経過後から、車両状態補正値Ｖｅｌの値は、運転者に違和感を生じないよう、徐々に０になるよう、積分器１６０８の積分量は変化させられる。さらに、車両走行状態９が、車両走行状態補正量Ｖｅｌより大きくなると、最大値選択手段１６１０により、伝達特性設定手段８には、車両走行状態９が入力され、通常の状態となる。この時、積分器１６０８の積分量は０にリセットされる。

なお、上記説明では、電流偏差ΔＩをそのまま積分しているが、積分の際に、正常な電流制御時に生じる電流偏差を見込んだ不感帯を設けて積分しても良い。また、電動モータの回転に伴う逆起電圧により、目標電流通りに電流を流せない状態の時のみ積分されるよう、目標電流が所定電流以上の時のみ積分するようにしても良い。また、上記説明では、実施の形態１で説明した副操舵角を制御する方法への適用を示したが、実施の形態２で説明したような、操向角を制御する方法へ適用しても良い。この場合、伝達特性として操向角を出力する様にし、さらに、目標副操舵角を目標操向角、検出副操舵角を検出操向角とすれば良い。

以上のようにこの発明の実施の形態５によれば、ハンドルが切り増し方向に操舵されている状態において、目標駆動電流と電流検出手段の出力との偏差より車両走行状態を補正し、補正された車両走行状態を用いて伝達特性が設定される。そして設定された伝達特性と、ハンドル角より目標副操舵角あるいは、目標操向角が設定され、目標副操舵角と検出副操舵角の偏差、或いは、目標操向角と検出操向角の偏差より、目標駆動電流が設定され、電流制御手段は、この目標駆動電流に基づいて電流を制御するので、実施の形態３、４と同様に運転者の違和感を抑制することができる。

実施の形態６．
図１５は、この発明の実施の形態６の車両用操舵装置の全体構成を示す概略図である。
この実施の形態６は、実施の形態５と比較して、車両走行状態補正手段１６の構成を変形したものであって、目的は実施の形態５と同様のものである。
以下、実施の形態６の装置について、図１６、図１７を参照して説明する。

図１６は、車両走行状態補正手段１６の構成を示すブロック図である。
図１６において、車両走行状態補正手段１６には、電動モータ２１２の角速度ω、電動モータ２１２に印加できる最大印加電圧Ｖ_Ｂ及び、目標電流Ｉ_ＲＥＦが入力されており、まず、絶対値演算手段１６１２において角速度ωの絶対値が演算され、乗算器１６１３で電動モータ２１２の逆起電圧定数Ｋｅを乗じることにより、電動モータ２１２が発生している逆起電圧Ｖ_Ｅが演算される。
続いて、この逆起電圧Ｖ_Ｅと最大印加電圧Ｖ_Ｂとの差分Ｖ_ＭＡＸが演算器１６１４で演算される。駆動手段１２０２の内部抵抗や、電動モータ２１２の内部抵抗、配線抵抗等の、電流経路の総抵抗をＲｍとした時、演算器１６１５で、差分Ｖ_ＭＡＸを総抵抗Ｒｍで徐することにより、電動モータ２１２へ流すことの出来る最大電流Ｉ_ＬＩＭが演算される。即ち、ここで演算されたＩ_ＬＩＭ以上には、電動モータ２１２へは電流が流せないことになる。

次に、絶対値演算手段１６０１において、目標電流設定手段１１から出力される目標電流Ｉ_ＲＥＦの絶対値が演算され、この目標電流Ｉ_ＲＥＦの絶対値と最大電流Ｉ_ＬＩＭとの差が演算器１６０４で演算される。
ここで、差の演算結果が負のときは、電流制御手段１２により目標電流Ｉ_ＲＥＦ通りに電動モータ２１２へ電流が流せることを意味している。
一方、差が正の時は、電流制御手段１２により目標電流Ｉ_ＲＥＦ通りに電動モータ２１２へ電流が流せず、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦ通りに副操舵角重畳機構２の駆動制御ができないことになる。１６１１は、クリップ手段であり、目標電流Ｉ_ＲＥＦと最大電流Ｉ_ＬＩＭの差の下限を０にクリップすることにより、電動モータ２１２へ流すことができない電流成分を取り出す。クリップ手段１６１１の出力は、実施の形態５における、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの差と同等となり、以降の処理は実施の形態５と同等である。

即ち、電流偏差ΔＩ＞０の時は、電動モータ２１２の回転による逆起電圧等により目標電流通りに電動モータ２１２へ電流を流せていないことを意味し、そのまま制御を続けると、目標副操舵角と副操舵角重畳機構２の実際の副操舵角に大きな偏差が生じてくる。
そこで、この電流偏差ΔＩを、少なくとも運転者の操舵周波数以上の時定数を持つノイズ除去の為のＬＰＦ１６０５を介して、ゲート１６０６に入力する。
ゲート１６０６の開閉は、切り増し判定１６０７が切り増しと判定しているときのみ、ＬＰＦ１６０５の出力は、積分器１６０８に入力されて積分される。切り増しの判定は、図示していないが、ハンドル角検出手段６の出力を用い、ハンドル角が右操舵且つハンドル操舵速度が右方向、又は、ハンドル角が左操舵且つハンドル操舵速度が左方向であれば、切り増し方向であると判定される。また、副操舵角検出手段１０の出力を用いて同等の処理をして判定しても良い。

積分器１６０８で積分された結果は、乗算器１６０９において所定のゲインＧが乗じられ、補正車両走行状態Ｖｅｌが演算される。ここでは、車両走行状態は、車速としている。
最大値選択手段１６１０では、演算された補正車両走行状態Ｖｅｌと車両走行状態９とを比較し、大きい方を伝達特性設定手段８へ出力する。伝達特性設定手段８では、入力された車両走行状態に応じて伝達特性を設定する。
実施の形態５で述べたように、伝達特性設定手段８の伝達特性は、図２に示されるように、車速が高くなると、同じハンドル角に対する副操舵角は小さくなる。即ち、切り増しながら、前記伝達特性を車速の高い側に変更すると、副操舵角速度が抑えられることを意味している。

さらに、図１７に示したタイムチャートを用いて動作説明をする。
図１７（ａ）において、目標副操舵角θ_ＳＲＥＦは、この実施の形態６を適用しないとき、即ち、車両走行状態を補正しないときの状態を示している。
一方、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’} は、この実施の形態６の車両走行状態補正手段１６を適用したときの状態を示している。
即ち、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}は、車両走行状態（速度）として、図１６に示したように、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの電流偏差ΔＩから演算した車両状態補正値Ｖｅｌを伝達特性設定手段８に入力して得られた伝達特性と、ハンドル角とから目標副操舵角設定手段７によって得られた結果である。
図に示したように、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの電流偏差ΔＩが生じると、車両状態補正値Ｖｅｌが大きくなり、その結果、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’} は、車両走行状態補正手段１６を適用しない場合よりも低く設定されていることが分かる。また、副操舵角検出値θ_Ｓは、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}に追従する。

図１７（ｂ）は、車両状態補正値Ｖｅｌが伝達特性設定手段８に入力されて設定された伝達特性の変化と、目標副操舵角設定手段７によって設定される目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}を示した図である。図は、Ａ点までは、初期の伝達特性（１）上を目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}はハンドル角の動きに合わせて変化し、車両状態補正値Ｖｅｌの変化と共に、伝達特性が（１）から（２）の方向へ変化しつつ、ハンドル角の動きに合わせて変化する。
車両状態補正値Ｖｅｌの変化がしなくなるＢ点から伝達特性は（２）の特性となり、操舵終了点であるＣ点まで、ハンドル角の動きに合わせて伝達特性（２）上を変化する。
次に、ハンドル１を中点まで戻すと、伝達特性は（２）なので、目標副操舵角θ_{ＳＲＥＦ’}も中立点に戻る。

電流偏差ΔＩが０になった時点或いは、所定時間経過後から、車両状態補正値Ｖｅｌの値は、運転者に違和感を生じないよう、徐々に０になるよう、積分器１６０８の積分量は変化させられる。さらに、車両走行状態９が、車両走行状態補正量Ｖｅｌより大きくなると、最大値選択手段１６１０により、伝達特性設定手段８には、車両走行状態９が入力され、通常の状態となる。この時、積分器１６０８の積分量は０にリセットされる。

なお、上記の説明では、実施の形態１で説明した副操舵角を制御する方法への適用を示したが、実施の形態２で説明したような、操向角を制御する方法へ適用しても良い。
この場合、伝達特性は操向角を出力する様にし、さらに、目標副操舵角を目標操向角、検出副操舵角を検出操向角とすれば良い。

以上のようにこの発明の実施の形態６によれば、ハンドルが切り増し方向に操舵されている状態において、電動モータの回転速度を検出する手段と、電動モータへの最大印加電圧を検出する手段を備え、電動モータの回転数と、最大印加電圧を用いて、車両走行状態を補正し、補正された車両走行状態を用いて伝達特性が設定される。そして設定された伝達特性と、ハンドル角より目標副操舵角あるいは、目標操向角が設定され、目標副操舵角と検出副操舵角の偏差、或いは、目標操向角と検出操向角の偏差より、目標駆動電流が設定され、電流制御手段は、この目標駆動電流に基づいて電流を制御するので、実施の形態５と同様に運転者の違和感を抑制することができる。

実施の形態７．
図１８は、この発明の実施の形態７の車両用操舵装置の全体構成を示す概略図である。
この実施の形態７は、実施の形態１の装置に、電流制御監視手段１７を追加したものである。実施の形態１で説明したように、電流制御手段１２は目標電流設定手段１１で設定した目標電流通りに、電動モータ２１２へ電流を供給するように構成されている。
ここで、電流制御手段１２中の、駆動手段１２０２や、電流検出手段１２０３の故障等により、目標電流設定手段１１で設定した目標電流通りに、電動モータ２１２へ電流が供給できなくなると、目標副操舵角設定手段７で設定された目標副操舵角通りに、副操舵角重畳機構２の副操舵角が制御できず、振動等が生じる。この実施の形態７は、このような電流制御手段１２が正常であるか否かを検出するものである。

以下、電流制御監視手段１７の動作について説明する。
目標電流設定手段１１によって設定された目標電流Ｉ_ＲＥＦと、電流検出手段１２０３によって検出された検出電流Ｉｓは、電流制御手段１２が正常であれば、電動モータ２１２の回転に伴う逆起電圧によって電流が流せなくなる場合を除いて、基本的に、以下の式（７）が成立している。

Ｉ_ＲＥＦ−Ｉｓ＝０ ・・・・・・・（７）

従って、電流検出手段１２０３が正しい電流の検出が出来ない場合や、駆動手段１２０２等の故障により、期待される電流を流すことが出来ない場合、Ｉ_ＲＥＦ−Ｉｓ≠０となる。よって、所定の閾値Ｉ_ＴＨを用いて、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓの偏差より、
｜_ＩＲＥＦ−Ｉｓ｜＞Ｉ_ＴＨ により、異常が検出される。

ただし、上記したように、電動モータ２１２の逆起電圧による電流偏差と区別するため、目標電流Ｉ_ＲＥＦと検出電流Ｉｓが同極性、且つ、｜Ｉ_ＲＥＦ｜＞｜Ｉｓ｜の場合は、異常と判定しない。また、上記異常判定を確定する場合は、異常判定の状態が所定時間継続した場合とした方がよい。ここで、上記閾値Ｉ_ＴＨや所定時間は、本装置が異常時の挙動により、適切に決められるものである。

さらに、別の電流制御監視手段１７の動作について説明する。電動モータ２１２の回転に伴う逆起電圧をＶ_Ｅ、電動モータ２１２へ印加される電圧をＶ_Ｍ、流れている電流をＩ_Ｍ、配線や電動モータ２１２の巻き線等の電流経路の総インピーダンスをＲ_Ｍとすると、これらの間には、以下の式（８）が成立する。

Ｉ_Ｍ×Ｒ_Ｍ＝Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ｅ ・・・・・・（８）

従って、電流検出手段１２０３が正しい電流の検出が出来ない場合や、駆動手段１２０２等の故障により、期待される電流を流すことが出来ない場合、電流検出手段１２０３による電流検出値Ｉｓを用いて計算すると、 Ｉｓ×Ｒ_Ｍ≠Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ｅ となる。
よって、例えば所定の閾値Ｉ_ＴＨ２を用いて、 Ｉｓ＞（Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ｅ）／Ｒ_Ｍ＋Ｉ_ＴＨ２
又は、 Ｉｓ＜（Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ｅ）／Ｒ_Ｍ−Ｉ_ＴＨ２ により、異常が検出される。

また、上記異常判定を確定する場合は、異常判定の状態が所定時間継続した場合とした方がよい。ここで、上記閾値Ｉ_ＴＨ２や所定時間は、本装置の異常時における挙動により、適切に決められるものである。また、電動モータ２１２へ印加される電圧Ｖ_Ｍは、実際に電動モータ２１２へ印加されている電圧を検出したものや、デューティー比設定手段１２０２で演算された目標印加電圧を用いても良い。
また、逆起電圧Ｖ_Ｅは、実施の形態１で説明したように、電動モータ２１２の回転数ωＭ
と、逆起弾圧定数Ｋｅより演算される。
なお、上記説明では、 Ｉ_Ｍ＝（Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ｅ）／Ｒ_Ｍ を中心とした片幅Ｉ_ＴＨ２を正常エリアとして説明したが、図１９に示すように、（Ｖ_Ｍ−Ｖ_Ｅ）対Ｉｓ平面上で、異常判定領域を指定しても良い。この異常判定領域も、本装置の異常時における挙動により、適切に決められるものである。

以上のように、この発明の実施の形態７によれば、目標駆動電流と電流検出手段の検出電流との偏差により電流制御系の故障を判定することができる。

あるいはまた、電動モータへ印加している電圧から電動モータの誘起電圧の影響を差し引いた電動モータの駆動電圧を演算し、この駆動電圧と、電流検出手段の出力の相関関係から電流制御系の故障を検出することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概要図である。 この発明の実施の形態１におけるハンドル角−目標転舵角を決定するのに用いる伝達特性の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１における目標電流設定手段とデューティー比設定手段の構成の一例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における駆動手段と電流検出手段の説明図である。 この発明の実施の形態１におけるデューティー比設定手段の変形例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概要図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概要図である。 この発明の実施の形態３における目標副舵角の変化量が、電動モータの能力を超えた時の装置の動きを示すタイムチャート図である。 この発明の実施の形態３における電流偏差により目標副舵角を補正する方法の説明図である。 この発明の実施の形態４に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概要図である。 この発明の実施の形態４における誘起電圧と目標電流より目標副舵角を補正する方法の説明図である。 この発明の実施の形態５に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概要図である。 この発明の実施の形態５における車両走行状態補正手段の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５における目標副操舵角の設定に用いる車両走行状態を補正する方法の説明図である。 この発明の実施の形態６に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概要図である。 この発明の実施の形態６における車両走行状態補正手段の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６における目標副操舵角の設定に用いる車両走行状態を補正する方法の説明図である。 この発明の実施の形態７に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概要図である。 この発明の実施の形態７における電流制御手段の故障を検出する方法の説明図である。

符号の説明

１ ハンドル
２ 電気的制御自在な副操舵角重畳機構
３ 操向車輪の転舵機構
５ 操向車輪
６ ハンドル角検出手段
７ 目標副舵角設定手段
８ 伝達特性設定手段
９ 車両走行状態」
１０ 副操舵角検出手段
１１ 目標電流設定手段
１２ 電流制御手段
１２０３ 電流検出手段
１３ 目標操向角設定手段
１４ 操向角検出手段
１５ 目標副操舵角補正手段
１６ 車両走行状態補正手段

Claims (16)

1. 運転者が操作するハンドルと、電動モータによって制御自在な副操舵角重畳機構により操向車輪を操舵する操舵機構を備えた車両の操舵装置において、
   車両の走行状態に応じて、前記ハンドルの操舵角と前記操向車輪の操向角の伝達特性を設定する伝達特性設定手段と、前記運転者のハンドル操舵角を検出するハンドル角検出手段と、前記副操舵角重畳機構により操舵される副操舵角を検出する副操舵角検出手段と、前記ハンドル角検出手段の出力と前記伝達特性設定手段によって設定された伝達特性から、前記副操舵角重畳機構により付加される目標副操舵角を生成し、前記目標副操舵角と前記副操舵角検出手段の出力が一致するよう、前記副操舵角重畳機構を駆動制御する駆動制御手段を備え、
   前記駆動制御手段は、前記目標副操舵角と前記副操舵角検出手段の出力との角度偏差から、前記電動モータへの目標駆動電流を設定する目標電流設定手段と、
   前記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段を有し、該電流検出手段の出力が前記目標電流設定手段の設定電流と一致するよう電動モータへの電流を制御する電流制御手段とを具備したことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記目標電流設定手段は、少なくとも前記目標副操舵角と前記副操舵角検出手段の出力との偏差に所定のゲインを乗じる比例制御手段と、前記偏差を微分した値に所定のゲインを乗じる微分制御手段とを含み、前記比例制御手段と前記微分制御手段の出力によって前記目標駆動電流を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記目標電流設定手段は、さらに前記目標副操舵角と前記副操舵角検出手段の出力との偏差を積分した値に所定のゲインを乗じる積分制御手段を含み、前記比例制御手段と、前記微分制御手段と、前記積分制御手段の出力によって前記目標駆動電流を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記目標駆動電流と前記電流検出手段の出力との偏差に基づいて、前記目標副操舵角を補正する目標副操舵角補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の操舵装置。
5. 前記電動モータの回転速度を検出する速度検出手段と、前記電動モータへの最大印加電圧を検出する手段を具備し、前記電動モータの回転数と前記最大印加電圧に基づいて、前記目標副操舵角を補正する目標副操舵角補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の操舵装置。
   車両用操舵装置。
6. 運転者が操作するハンドルと、電動モータによって制御自在な副操舵角重畳機構により操向輪を操舵する操舵機構を備えた車両の操舵装置において、
   車両の走行状態に応じて、前記ハンドルの操舵角と前記操向車輪の操向角の伝達特性を設定する伝達特性設定手段と、前記運転者のハンドル操舵角を検出するハンドル角検出手段と、前記操向車輪の操向角を検出する操向角検出手段と、前記ハンドル角検出手段の出力と前記伝達特性設定手段によって設定された伝達特性から、前記副操舵角重畳機構により付加される目標操向角を生成し、前記目標操向角と前記操向角検出手段の出力が一致するよう、前記副操舵角重畳機構を駆動制御する駆動制御手段を備え、
   前記駆動制御手段は、前記目標操向角と前記操向角検出手段の出力との角度偏差から、前記電動モータへの目標駆動電流を設定する目標電流設定手段と、
   前記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段を有し、該電流検出手段の出力が前記目標電流設定手段の設定電流と一致するよう電動モータへの電流を制御する電流制御手段とを具備したことを特徴とする車両用操舵装置。
7. 前記目標電流設定手段は、少なくとも前記目標操向角と前記操向角検出手段の出力との偏差に所定のゲインを乗じる比例制御手段と、前記偏差を微分した値に所定のゲインを乗じる微分制御手段とを含み、前記比例制御手段と前記微分制御手段の出力によって前記目標駆動電流を算出することを特徴とする請求項６に記載の車両用操舵装置。
8. 前記目標電流制御手段は、さらに前記目標操向角と前記操向角検出手段の出力との偏差を積分した値に所定のゲインを乗じる積分制御手段を含み、前記比例制御手段と、前記微分制御手段と、前記積分制御手段の出力によって前記目標駆動電流を算出することを特徴とする請求項７に記載の車両用操舵装置。
9. 前記目標駆動電流と前記電流検出手段の出力との偏差に基づいて、前記目標操向角を補正する目標操向角補正手段を備えたことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
10. 前記電動モータの回転速度を検出する速度検出手段と、前記電動モータへの最大印加電圧を検出する手段を具備し、前記電動モータの回転数と、前記最大印加電圧に基づいて、前記目標操向角を補正する目標操向角補正手段を備えたことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
11. 前記ハンドルが切り増し方向に操舵されている状態において、前記目標駆動電流と前記電流検出手段の出力との偏差が小となるよう、車両の走行状態を補正する車両走行状態補正手段を備え、前記車両走行状態補正手段によって補正された車両走行状態を用いて、前記伝達特性を設定することを特徴とする請求項１〜請求項３及び請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
12. 前記ハンドルが切り増し方向に操舵されている状態において、前記電動モータの回転速度を検出する手段と、前記電動モータへの最大印加電圧を検出する手段とを具備し、前記電動モータの回転数と、前記最大印加電圧を用いて、車両の走行状態を補正する車両走行状態補正手段を備え、前記車両走行状態補正手段によって補正された車両走行状態を用いて、前記伝達特性を設定することを特徴とする請求項１〜請求項３及び請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
13. 前記電流制御手段は、前記電動モータの回転に伴う逆起電圧を推定する逆起電圧推定手段を備え、前記電動モータへの駆動電圧を前記逆起電圧推定手段の出力を用いて補償することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
14. 前記目標駆動電流と前記電流検出手段の検出電流との偏差により電流制御系の故障を判定する電流制御監視手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
15. 前記電動モータへ印加している電圧から該電動モータの逆起電圧の影響を差し引いた電動モータの駆動電圧を演算し、この駆動電圧と、前記電流検出手段の出力との相関関係から電流制御系の故障を判定する電流制御監視手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
16. 前記電流制御手段の制御周期が、前記目標駆動電流設定手段の制御周期より短い事を特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。

Images