JP2011213156A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げモーメントの検出のために別途センサを設けることなく、磁歪式トルクセンサのみでステアリングシャフトに作用する曲げ荷重を検出する。
【解決手段】ステアリングシャフト７に捻りトルクのみをかけたときの第１検出コイル及び第２検出コイルの検出値の特性曲線を、初期検出値からなる初期特性曲線として記憶部３１に記憶し、ＥＣＵ３内の曲げ荷重検出部３２において、第１検出コイル及び第２検出コイルの検出値とこの検出値に対応する前記初期特性曲線における初期検出値との差分に基づき、ステアリングシャフト７に作用する曲げ荷重量を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、より詳しくは、磁歪式トルクセンサの検出値に基づきステアリングの操舵をアシストする電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。

ステアリングシャフトに生じる捻りトルクをトルクセンサにより検出し、捻りトルクに応じて電動モータによりステアリングの操舵をアシストする電動パワーステアリング装置が従来から知られている。このような電動パワーステアリング装置は、通常車両の制御装置（ＥＣＵ）に制御されている。

この種の電動パワーステアリング装置には、トルクセンサとして磁歪式トルクセンサを用いるものがあり（特許文献１参照）、この磁歪式トルクセンサは、ステアリングシャフト表面に磁歪膜を形成し、この磁歪膜の周囲に検出コイルを設けることで構成されている。このセンサは、比較的コンパクトに構成できるものであるため、車両の小型化に寄与するという利点がある。

特開２００８−８３０６３号公報

ところで、磁歪式トルクセンサは曲げ荷重の影響を受けるため、軸受けを複数設けて曲げを抑制することを必要とするが、この場合は、装置が大型化し、製造コストが増加してしまう。

本発明は係る実情に鑑みてなされたものであり、ステアリングシャフトに作用する曲げ荷重の抑制のために別途軸受けを設けることなく、磁歪式トルクセンサのみで曲げ荷重を検出可能とし、かつ、曲げ荷重検出値によりライダーアクション判定を行ない、走行状態に応じた電動パワーステアリング装置のアシスト制御を可能とする電動パワーステアリング装置の制御装置の提供を目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載の発明は、ステアリングシャフト（例えば実施形態におけるステアリングシャフト７）表面に周方向に亘り互いに逆方向の磁気異方特性を有する第１磁歪膜（例えば実施形態における第１磁歪幕１５）と第２磁歪膜（例えば実施形態における第２磁歪膜１６）をそれぞれ形成し、前記第１磁歪膜及び前記第２磁歪膜の周囲にそれぞれ第１検出コイル（例えば実施形態における第１検出コイル１７）と第２検出コイル（例えば実施形態における第２検出コイル１８）を設け、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの検出値に基づき前記ステアリングシャフトにかかる捻りトルクを検出し、前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整する電動パワーステアリング装置（例えば実施形態における電動パワーステアリング装置２）の制御装置において、前記ステアリングシャフトに捻りトルクのみをかけたときの前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの検出値の特性曲線を、初期検出値からなる初期特性曲線（例えば実施形態における初期特性曲線Ｃ１，Ｃ２）として記憶する記憶部（例えば実施形態における記憶部３１）と、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの検出値と、この検出値に対応する前記初期特性曲線における初期検出値との差分に基づき、前記ステアリングシャフトに作用する曲げ荷重量を検出する曲げ荷重検出部（例えば実施形態における曲げ荷重検出部３２）と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記初期特性曲線は、前記ステアリングシャフトの中立位置から一方向に捻りトルクがかかると所定トルクでピークとなる上に凸の曲線形状を描き、前記ステアリングシャフトの中立位置から他方向に捻りトルクがかかるとなだらかに減衰する曲線形状を描く曲線であり、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの前記初期特性曲線は、前記ステアリングシャフトの中立位置を挟んで検出値が対称となる逆特性を有し、前記曲げ荷重検出部は、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルが検出した検出値に対応する捻りトルクを、前記第１検出コイルの前記初期特性曲線及び前記第２検出コイルの前記初期特性曲線のうちの一方の前記初期特性曲線における前記減衰する曲線形状の領域から検出するとともに、他方の前記初期特性曲線の前記上に凸の曲線形状の領域から前記検出した捻りトルクに対応する初期検出値を求め、この初期検出値と、前記第１検出コイル又は前記第２検出コイルが検出した検出値との差分により、曲げ荷重量を検出することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記曲げ荷重検出部が検出した曲げ荷重量に基づき、車両の走行状態を判定するとともに、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整するアシスト特性決定部（例えば実施形態におけるアシスト特性決定部３３）を有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、車両の速度を検出する車速センサが検出する車速値とに基づき、車両の走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、この曲げ荷重量を検出したときの前記車速センサの車速値と、この曲げ荷重量を検出したときの前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値とに基づき、車両の走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記アシスト特性決定部は、前記車速センサの車速値と、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値とに基づき、前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を決定し、前記曲げ荷重検出部で曲げ荷重が検出されると、前記曲げ荷重検出部が検出した曲げ荷重量と、この曲げ荷重量を検出したときの前記車速センサの車速値とに基づき、車両の走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対する前記決定したアシスト量を調整することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、この曲げ荷重量を検出したときの前記車速センサの車速値と、この曲げ荷重量を検出したときの前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値とに基づき、前記ステアリングシャフトに対するダンパ感制御を行うことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、車両の速度を検出する車速センサが検出する車速値と、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値と、車両の傾斜角を検出する傾斜角センサからの傾斜角値とに基づき、走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整するとともにダンパ感制御を行うことを特徴とする。

請求項１，２に記載の発明によれば、磁歪式センサのみでステアリングシャフトに作用する曲げ荷重量を定量的に検知可能となるため、別途曲げ荷重検出用のセンサを設ける必要が無く、車両の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。
より詳しくは、記憶部が記憶する初期特性曲線における減衰する曲線形状の領域では曲げ荷重が入っても特性変化をほとんど受けない性質があり、第１検出コイル及び第２検出コイルの検出値から捻りトルクを一意に求める絶対値として利用可能であるため、この減衰する曲線形状の領域の値を捻りトルクの検出のための基準とすることができ、そして、この捻りトルクに対応する記憶値である初期特性曲線から曲げ荷重がかからない状態での第１検出コイル及び第２検出コイルの初期検出値を求め、この初期検出値と実測値との差分を取り比較することができるので、別途曲げ荷重検出用のセンサを設ける必要が無く、ステアリングシャフトに曲げが発生しているか否かの判定、及び、曲がり荷重量の測定が可能となる。これにより、車両の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。
そして、請求項３〜８に記載の発明によれば、走行状態に応じた電動パワーステアリング装置に対するアシスト特性を得ることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置を含む電動パワーステアリングシステムの構成を示した図である。 本発明の実施形態における電動パワーステアリング装置の磁歪式トルクセンサ周辺部の断面図である。 本発明の実施形態においてＥＣＵの記憶部が記憶する初期特性曲線を説明する図である。 本発明の実施形態においてＥＣＵが実行するダンパ感制御を説明する図である。 本発明の実施形態において記憶部が記憶する特性情報を説明する図である。 本発明の実施形態において記憶部が記憶する特性情報を説明する図である。 本発明の実施形態において記憶部が記憶する特性情報を説明する図である。 本発明の実施形態において記憶部が記憶する特性情報を説明する図である。 本発明の実施形態においてＥＣＵが実行する電動パワーステアリング装置に対する制御の一例を説明するフローチャートである。 ＥＣＵが実行する電動パワーステアリング装置に対する制御の他の例を説明するフローチャートである。 ＥＣＵが実行する電動パワーステアリング装置に対する制御の他の例を説明するフローチャートである。 ＥＣＵが実行する電動パワーステアリング装置に対する制御の他の例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照し説明する。
図１に本実施形態に係る制御装置を含む電動パワーステアリングシステム１の構成が示されている。本実施形態において電動パワーステアリングシステム１は、所謂不正地走行車両（ＡＴＶ）に搭載されており、電動パワーステアリング装置２とこれを制御する制御装置であるＥＣＵ３とで構成されている。

＜電動パワーステアリング装置の構成＞
図１に示すように電動パワーステアリング装置２は、ステアリング系４と、磁歪式トルクセンサ５と、電動モータ６とを備えており、ステアリング系４は、図示しない車体フレームに回転可能に支持されたステアリングシャフト７と、ステアリングシャフト７の上端に設けられたステアリングハンドル８と、ステアリングシャフト７の下端に設けられたピットマンアーム９と、ピットマンアーム９の両端に設けられたタイロッド１０，１０とを有している。タイロッド１０，１０には前輪１１，１１がそれぞれ連結され、ステアリングハンドル８からの操舵力は、ステアリングシャフト７及びタイロッド１０，１０を介して前輪１１，１１に伝達されるようになっている。

ステアリングシャフト７の下部にウォームホイール１２が設けられており、これに隣接してステアリングシャフト７に対してアシスト力を付与する電動モータ６が配置されている。磁歪式トルクセンサ５はステアリングシャフト７に作用する捻りトルクを検出するものであり、電動モータ６及びウォームギヤ１２の上方に配置されている。磁歪式トルクセンサ５はセンサハウジング１３に収容され、電動モータ６はウォームホイール１２を覆う減速機ケース１４に固定されている。

図２に示すように磁歪式トルクセンサ５は、ステアリングシャフト８に形成され上下に並ぶ第１磁歪膜１５及び第２磁歪膜１６と、この第１磁歪膜１５及び第２磁歪膜１６周りに設けられたそれぞれ一対の第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８とを備えている。第１磁歪膜１５及び第２磁歪膜１６は、ステアリングシャフト８の外周面に周方向全周にわたって環状に形成され、トルクに応じて磁歪特性が変化する磁歪膜からなり、例えば気相メッキ法で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜からなる。第１磁歪膜１５及び第２磁歪膜１６は互いに逆方向の磁気異方特性を有しており、第１磁歪膜１５の磁歪方向に対して、第２磁歪膜１６の磁歪方向は異なっている。

具体的には例えば第１磁歪膜１５の磁歪方向はステアリングシャフト７の軸方向に対して４５度の磁歪方向を有しているのに対し、第２磁歪膜１６はステアリングシャフト７の軸方向に対して−４５度の磁歪方向を有している。これにより、第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８からは、異なるインピーダンスが出力されるようになっている。

第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８はそれぞれ、ステアリングシャフト７を通された上下計４つのコイルボビン１９・・・と、コイルボビン１９・・・にそれぞれ巻かれたコイル２０・・・と、コイルボビン１９・・・及びコイル２０・・・を収納する磁性を有した上下一対のヨーク２１，２１とからなり、ステアリングシャフト７を囲うように円筒形状に形成されステアリングシャフト７の軸方向に長さをもった上記センサハウジング１３内に収容されている。センサハウジング１３はその内周面にヨーク２１，２１の外周を当接させるように保持し、コイル２０・・・を第１磁歪膜１５及び第２磁歪膜１６の周囲に位置付ける。コイル１９・・・には上下一対のカプラ２２，２２が設けられ、このカプラ２２によりコイル１９・・・の検出信号が外部へ取り出される。

減速機ケース１４は、ステアリングシャフト７を覆うと共に、ステアリングシャフト７に設けられたウォームホイール１２を覆う箱形状を呈し、その外壁面に電動モータ６を固定している。電動モータ６は、その軸部２３を減速機ケース１４内に延ばすようにして減速ケース１４に固定され、軸部２３の先端に設けられたウォームギヤ２４をウォームホイール１２に噛合させている。これにより、ステアリングシャフト７に駆動モータ６からのアシスト力が付与される。また、センサハウジング１３は上下にステアリングシャフト７を回転可能に支持するベアリング２５，２６を有し、減速機ケース１４は下部にステアリングシャフト７を回転可能に支持するベアリング２７を有している。

＜ＥＣＵの構成＞
ＥＣＵ３は、図１に示すように磁歪式トルクセンサ５及び電動モータ６と電気的に接続し、さらに、車両の速度を検出する速度センサ２８及び車両の傾斜角度を検出する傾斜角センサ２９に電気的に接続している。ＥＣＵ３は、磁歪式トルクセンサ５からの捻りトルクの検出信号に基づき曲げ荷重量を検出し、捻りトルク、曲げ荷重量、速度センサ２８からの車速値、及び傾斜角センサ２９からの傾斜角値に基づき、アシスト特性決定部３３により所定の制御信号を電動モータ６に出力可能なものである。

ＥＣＵ３は、記憶部３１、曲げ荷重検出部３２、及びアシスト特性決定部３３を有している。記憶部３１は、典型的にはＲＯＭ等の記憶手段から構成されるものであって、ステアリングシャフト７に捻りトルクのみをかけたときの第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８の検出値の特性曲線を、初期検出値からなる初期特性曲線として記憶している。ここで、ステアリングシャフト７に捻りトルクのみをかけたときの第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８の検出値を、上記のように「初期検出値」と呼び、この初期検出値を座標上にプロットした曲線を初期特性曲線と呼ぶものとする。

図３に記憶部３１が記憶する初期特性曲線が概念的に示されている。図３において、横軸はステアリングシャフト５に付加したトルク（Ｔ）を示し、縦軸は付加したトルクによって出力される第１検出コイル１７及び第２検出コイルのインピーダンス（Ｚ）を示している。図中Ｃ１は、第１検出コイル１７の初期特性曲線を示し、図中Ｃ２は第２検出コイル１８の初期特性曲線を示している。図から明らかなように、初期特性曲線Ｃ１，Ｃ２は、ステアリングシャフトの中立位置から一方向に捻りトルクがかかると所定トルクでピークとなる上に凸の曲線形状（領域Ｒ１，Ｒ２）を描き、ステアリングシャフト７の中立位置から他方向に捻りトルクがかかるとなだらかに減衰する曲線形状（領域Ｒ３，Ｒ４）を描く曲線である。また初期特性曲線Ｃ１，Ｃ２は、第１磁歪膜１５及び第２磁歪膜１６が互いに異なる磁歪方向を有することから（詳しくは左右対称）、ステアリングシャフト７の中立位置を挟んで検出値が対称となる逆特性を有している。

曲げ荷重検出部３２は、上記初期特性曲線Ｃ１，Ｃ２を参照し、曲げ荷重量を検出するものであり、第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８が検出した検出値に対応する捻りトルクを、第１検出コイル１７の初期特性曲Ｃ１線及び第２検出コイル１８の初期特性曲線Ｃ２のうちの一方の初期特性曲線における減衰する曲線形状の領域Ｒ３又はＲ４から検出するとともに、他方の初期特性曲線Ｃ１又は初期特性曲線Ｃ２の上に凸の曲線形状の領域Ｒ１又はＲ２から、上述のように領域Ｒ３又はＲ４から検出した捻りトルクに対応する初期検出値を求め、この初期検出値と、第１検出コイル１７又は第２検出コイル１８が検出した検出値（実測値）との差分により、曲げ荷重量を検出する。

この曲げ荷重検出部３２は、ステアリングシャフト７に曲げ荷重が負荷された場合に、初期特性曲線Ｃ１及び初期特性曲線Ｃ２における減衰する曲線形状の領域Ｒ３及び領域Ｒ４においては、その初期検出値が実測値との差分がほぼ無く、上に凸の曲線形状の領域Ｒ１及びＲ２においては差分が生じる性質を利用して、曲げ荷重の発生及び曲げ荷重量を検出するものである。図３を参照し、図中Ｃ３，Ｃ４はステアリングシャフト７に曲げ荷重が負荷された状態において捻りトルクを負荷した第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８の検出値からなる特性曲線（曲げ荷重印可特性曲線）を示しており、これと初期特性曲線Ｃ１，Ｃ２とを比較すると、上述したように、初期特性曲線Ｃ１及び初期特性曲線Ｃ２における減衰する曲線形状の領域Ｒ３及び領域Ｒ４（二点鎖線で囲われた領域）においては、その初期検出値が実測値との差分がほぼ無く、上に凸の曲線形状の領域Ｒ１及びＲ２においては差分が生じる性質があることが分かる。

曲げ荷重検出部３２は、具体的には図３に示すように例えば第１検出コイル１７において図中Ｐ１で示す検出値が検出され、第２検出コイル１８において図中Ｐ２で示す検出値が検出されたとすると、第２検出コイル１８の初期特性曲線Ｃ２の減衰する曲線形状の領域Ｒ４を参照し、第２検出コイル１８が検出した実測値Ｐ２に対応する捻りトルクＴ１を検出し、そして、この捻りトルクＴ１に対応する初期特性曲線Ｃ１の上に凸の曲線形状の領域Ｒ１を参照し、初期検出値Ｚ１を求め、この初期検出値Ｚ１と第１検出コイル１７の検出した実測値Ｐ１とを比較する。そして、上記比較において差分（図中ΔＳ）が生じていると、曲げ荷重が発生していると判定し、差分に応じて曲げ荷重量を検出する。
ここで、曲げ荷重検出部３２は差分の大小に応じて曲げ荷重量を演算しており、この演算については所定の演算式を用いて算出する方法や、差分に応じた曲げ荷重量を予め求めておき、この情報を記憶部３１等に記録しておき比較参照して演算する等の態様がある。

そして、アシスト特性決定部３３は、曲げ荷重検出部３２が検出した曲げ荷重量と、車速センサ２８が検出した車速値と、第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８からの捻りトルク値と、傾斜角センサ２９からの傾斜角値とに基づき、ステアリングシャフト７に対するアシスト量及びダンパ感を決定し、走行状態を判定し、この判定状態に応じてステアリングシャフト７に対するアシスト量を調整するとともにダンパ感制御を行う。

ここで、アシスト量とは、乗員のステアリングシャフト７の操舵を容易に回転させるためのものであって、電動モータ６の出力値の高低をいう。また、ダンパ感とは、ステアリングシャフト７を外力（路面反力等）により回転させないようにすることであって、図４に示すようにステアリングシャフト７に負荷された捻りトルクの振動４１を打ち消すように、この振動と逆位相の電力４２を電動モータ６へ流すことをいい、これにより、電動モータ６を捻りトルクの振動と逆方向に微作動させることでステアリングシャフト７を回りにくくさせることをいう。ダンパ感は供給する電力の大小により強弱が調整されるものであり、ダンパ感の決定とは供給する電力の高低をいい、ダンパ感制御とは供給する電力を調整することである。

アシスト特性決定部３３は、予め記録された複数の特性情報を基に、アシスト量及びダンパ感の決定、走行状態の判定、アシスト量の調整、ダンパ感制御を行う。これら各特性情報は記憶部３１に予め記録されている。

＜ＥＣＵに格納される各種情報＞
図５〜図８にアシスト特性決定部３３が参照する各種特性情報（ＭＡＰ）が示されている。図５に記憶部３１に記録されたアシスト量の決定のためのアシスト量特性情報Ｍ１が、図６にダンパ感制御のためのダンパ感特性情報Ｍ２が、図７にアシスト量調整（アップ）のためのアシストアップ特性情報Ｍ３が、図８にアシスト量調整（ダウン）のためのアシストダウン特性情報Ｍ４がそれぞれ概念的に示されている。

図５を参照し、アシスト量特性情報Ｍ１は、捻りトルクと車速値とに応じてアシスト電流を定めるための情報である。このアシスト特性情報Ｍ１には、低速時における捻りトルクに応じたアシスト量を定めた低速時アシスト特性情報５１と、中速時における捻りトルクに応じたアシスト量を定めた中速時アシスト特性情報５２と、高速時における捻りトルクに応じたアシスト量を定めた高速時アシスト特性情報５３とが含まれている。

この例では、高速時アシスト特性情報５３、中速時アシスト特性情報５２、低速時アシスト特性情報５１の順にアシスト量を高くする設定がなされており、また、低速、中速、及び高速それぞれの特性情報には、捻りトルクが比較的小さい範囲ではアシスト量を捻りトルクに応じて漸増させ、捻りトルクが比較的大きい範囲ではアシスト量を一定となるように設定されている。また、捻りトルクが比較的小さい範囲とする閾値範囲は、低速、中速、高速でそれぞれ異なっている。本実施形態においてアシスト特性決定部３３は、車速値を基に、低速、中速、及び高速を判断するそれぞれ閾値範囲を有しており（例えば、低速は０Ｋｍ／ｈ以上〜１０Ｋｍ／ｈ未満、中速は１０Ｋｍ／ｈ以上〜２０Ｋｍ／ｈ未満等）、この３類型を判定した上で、アシスト特性情報Ｍ１を参照し、アシスト量を決定する。

図６を参照し、ダンパ感特性情報Ｍ２は、車速値と、捻りトルク値と、曲げ荷重量（曲げ力）とに応じてダンパ感の強弱を定めるための情報であり、このダンパ感特性情報Ｍ２では、車速値が大きいほどダンパ感を強める度合いを大きくし、車速値が小さいほどダンパ感を強める度合いを小さくする設定がなされている。つまり、車速値が大きいとする判断閾値６１（例えば３０Ｋｍ／ｈ以上）と、車速値が小さいとする判断閾値６２（例えば０Ｋｍ／ｈ以上〜５Ｋｍ／ｈ未満）とを設定しており、車速値が大きいほど曲げ荷重量に対するダンパ感の増大量を大きくする設定がなされている。そして、曲げ荷重量が大きいほどダンパ感を強める（ダンパ感強め量を高くする）ように設定されている。本実施形態においてアシスト特性決定部３３は、車速値と、捻りトルク値と、曲げ荷重量（曲げ力）とに基づき、ダンパ感特性情報Ｍ２を参照し、ダンパ感の強弱を定める。ここでアシスト特性決定部３３は、判断閾値６１と判断閾値６２との間の速度値においては、車速値と曲げ荷重量を２項のパラメータとして、判断閾値６１と判断閾値６２との間の値をリニアに演算して、ダンパ感の強弱を定める。

図７を参照し、アシストアップ特性情報Ｍ３は、車速値と曲げ荷重量（曲げ力）とに応じてアシストアップ量を定めるための情報であり、このアシストアップ特性情報Ｍ３では、車速値が小さいほどアシストアップ量を大きくする度合いを大きくし、車速値が大きいほどアシストアップ量を大きくする度合いを小さくする設定がなされている。つまり、車速値が小さいとする判断閾値７１（例えば０Ｋｍ／ｈ以上〜５Ｋｍ／ｈ未満）と、車速値が大きいとする判断閾値７２（例えば３０Ｋｍ／ｈ以上）とを設定しており、車速値が小さいほど曲げ荷重量に対するアシストアップの増大量を大きくする設定がなされている。そして、曲げ荷重量が大きいほどアシストアップ量を高くするように設定されている。

ここで、アシストアップ特性情報Ｍ３は捻りトルクが比較的大きい場合にアシスト特性決定部３３が参照するものであり、捻りトルクが比較的大きく、かつ車速が小さく曲げ荷重が大きい場合は、車両の走行状態が「降板路」又は「据え切り」又は「バンク付き路（逆方向切り）」である傾向があり、車速が大きく曲げ荷重が大きい場合には、車両の走行状態が「悪路走行」又は「フルブレーキ」又は「ジャンプ」である傾向がある。したがって、このアシストアップ特性情報Ｍ３では、車速が小さく曲げ荷重が大きい場合にはアシスト量を強めに高くする設定をし、車速が大きく曲げ荷重が小さい場合にはアシスト量弱めに高くする設定をしてある。

そして、図８を参照し、アシストダウン特性情報Ｍ４は、速度値と曲げ荷重量（曲げ力）とに応じてアシストダウン量を定めるための情報であり、このアシストダウン特性情報Ｍ４では、車速値が小さいほどアシストダウン量を大きくする度合いを大きくし、車速値が大きいほどアシストダウン量を大きくする度合いを小さくする設定がなされている。つまり、車速値が小さいとする判断閾値８１（例えば０Ｋｍ／ｈ以上〜５Ｋｍ／ｈ未満）と、車速値が大きいとする判断閾値８２（例えば３０Ｋｍ／ｈ以上）とを設定しており、車速値が小さいほど曲げ荷重量に対するアシストダウンの増大量を大きくする設定がなされている。そして、曲げ荷重量が大きいほどアシストダウン量を高くするように設定されている。

ここで、アシストダウン特性情報Ｍ４は捻りトルクが比較的小さい場合にアシスト特性決定部３３が参照するものであり、捻りトルクが比較的小さく、かつ車速が小さく曲げ荷重が大きい場合には、車両の走行状態が「登板路」または「バンク付き路（順方向切り）」である傾向がある。このため、このアシストダウン特性情報Ｍ４では、車速が小さく曲げ荷重が大きい場合にはアシスト量を強めに低くする設定をし、車速が大きく曲げ荷重が小さい場合にはアシスト量弱めに低くする設定をしてある。本実施形態においてアシスト特性決定部３３は、捻りトルクの高低を判定した上で、アシストアップ特性情報Ｍ３又はアシストダウン特性情報Ｍ４を参照し、車速値と曲げ荷重量（曲げ力）とに基づき、アシストアップ量又はアシストダウン量を定める。ここでアシスト特性決定部３３は、判断閾値７１（８１）と判断閾値７２（８２）との間の速度値においては、車速値と曲げ荷重量を２項のパラメータとして、判断閾値７１（８１）と判断閾値７２（８２）との間の値をリニアに演算して、アシストアップ量又はアシストダウン量を定める。なお、アシストアップ補正とは、図４、図５を参照し、矢印ＵＰの方向にアシスト電流の出力を上げることであり、アシストダウン補正とは、矢印ＤＯＷＮの方向にアシスト電流の出力を下げることである。

＜ＥＣＵの処理＞
次に、上記のように構成されたＥＣＵ３による電動パワーステアリング装置２に対するアシスト制御の一例を図９に示すフローチャートを参照し説明する。

ステップＳ１でＥＣＵ３は、車速センサ２８から車速値を読み込むとともに、磁歪式トルクセンサ５から捻りトルク値を読み込む。ステップＳ２においてアシスト特性決定部３３によりアシスト量及びダンパ感を決定する。ここで、アシスト特性決定部３３は、ステップＳ１で読み込んだ車速値及び捻りトルク値を、図５に示したアシスト量特性情報Ｍ１と比較参照してアシスト量を決定し、またダンパ感については所定の電力値を定める。

ステップＳ３でＥＣＵ３は、曲げ荷重検出部３２により曲げ荷重を読み込み、ステップＳ４で曲げが検知されているか否かを判定する。ここで曲げが検知されている場合はステップＳ５に進み、曲げが検知されていない場合は処理を終了し、ステップＳ１からの処理を繰り返す。そして、ステップＳ５においてＥＣＵ３は、曲げ荷重を検出したときの車速値及び捻りトルクを読み込み、ステップＳ６においてアシスト特性決定部３３によりダンパ感補正を行う。ここで、アシスト特性決定部３３は、ステップＳ５で読み込んだ車速値及び捻りトルク値を、図６に示したダンパ感特性情報Ｍ２と比較参照してダンパ感補正を行う。

ステップＳ７でＥＣＵ３は、アシスト特性決定部３３によりステップＳ５で読み込んだ捻りトルク値が所定の捻りトルク値よりも高いか否かを判定し、高い場合にはステップＳ８に進み、所定捻りトルク値未満である場合にはステップＳ９に進む。ここで、所定の捻りトルク値の判断閾値は、車速に応じて変化されるものであり、係る情報も記憶部３１に記録されている。

そして、ステップＳ８においてＥＣＵ３は、アシスト特性決定部３３によりアシスト量アップ補正を行い、ステップＳ９ではアシスト量ダウン補正を行う。ここでアシスト特性決定部３３はステップＳ８では図７に示したアシストアップ特性情報Ｍ３を参照し、ステップＳ９では図８に示したアシストダウン特性情報Ｍ４を参照し、アシスト調整量を決定する。

以上の本発明の実施形態では、ステアリングシャフト７に捻りトルクのみをかけたときの第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８の検出値の特性曲線を、初期検出値からなる初期特性曲線Ｃ１，Ｃ２としてＥＣＵ３内の記憶部３１に記憶し、第１検出コイル１７及び第２検出コイル１８の検出値と、この検出値に対応する初期特性曲線Ｃ１，Ｃ２における初期検出値との差分に基づき、ステアリングシャフト７に作用する曲げ荷重量を検出するＥＣＵ３内の曲げ荷重検出部３２を有する。これにより、磁歪式センサ５のみで曲げ荷重量を定量的に検知可能となるため、別途曲げ荷重検出用のセンサを設ける必要が無く、車両の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。

そして、本実施形態では、曲げ荷重検出部３２が検出した曲げ荷重量等に基づき、車両の走行状態を判定するとともに、この判定状態に応じてステアリングシャフト７に対するアシスト量を調整するアシスト特性決定部３３を有している。これによれば、走行状態に応じた電動パワーステアリング装置２に対するアシスト特性を適切に得ることができる。

＜ＥＣＵの処理の変形例（１）＞
次に、ＥＣＵ３の処理の変形例を図１０、図１１に示すフローチャートを併せて参照し説明する。この処理においては、先ずステップＳ２１でＥＣＵ３は、車速センサ２８から車速値を読み込むとともに、磁歪式トルクセンサ５から捻りトルク値を読み込む。ステップＳ２２においてアシスト特性決定部３３によりアシスト量及びダンパ感を決定する。ここで、アシスト特性決定部３３は、ステップＳ２１で読み込んだ車速値及び捻りトルク値を、図５に示したアシスト量特性情報Ｍ１と比較参照してアシスト量を決定し、またダンパ感については所定の電力値を定めるものとする。

ステップＳ２３でＥＣＵ３は、曲げ荷重検出部３２により曲げ荷重を読み込み、曲げが検知されているか否かを判定する。曲げが検知されていればステップＳ２１に戻り、検知されていればステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、走行中から否か判定する。走行中であればステップＳ２５に進む、走行中でなければステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、ＥＣＵ３はアシスト特性決定部３３によりアシスト量アップ補正を行う。ここでアシスト量アップするのは、車両状態が据え切りと推定されるからである。

ステップＳ２５においては、ＥＣＵ３は、車速が所定の車速値よりも高いか否かで高速がどうかを判定し、高速であれば図１１に示すステップＳ２９に進み、そうでなければステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では車速が所定の車速値よりも高いか否かで中速かどうかを判定し、中速であればステップＳ２８に進み、そうでなければ低速と判定して図１１に示すステップＳ３４に進む。

高速と判定した場合のステップＳ２９においては、ＥＣＵ３は曲げ荷重が所定の数値よりも高いか否かで曲げ荷重が「大」であるかい否かを判定し、「大」であればステップＳ３０に進み、そうでなければステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では曲げ荷重が所定の数値よりも高いか否かで曲げ荷重が「中」程度であるか否かを判定し、「中」であればステップＳ３２に進み、そうでなければ曲げ荷重が小さいと判定してステップＳ３３に進む。

曲げ荷重が「大」と判定した場合のステップＳ３０ではＥＣＵ３は、アシスト特性決定部３３によりダンパ感をアップする補正を行い、曲げ荷重が「中」であると判定した場合のステップＳ３２ではダンパ感をやや強める補正を行い、曲げ荷重が「小」と判定した場合のステップＳ３３では通常特性を維持する。ここで、この例では、曲げ荷重「大」のときにはジャンプ、着地等と推定しダンパ感を強め、曲げ荷重が「中」のときにはフルブレーキ等と推定してダンパ感をやや強めている。なお、このようにダンパ感補正を行った後はステップＳ２１の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２７で車速が中速であると判定した場合のステップＳ２８では、アシスト量及びダンパ感の双方をリニアに制御する。これは、捻りトルクも参照する図６〜図８に示したダンパ感特性情報Ｍ２、アシストアップ特性情報Ｍ３、及びアシストダウン特性情報Ｍ４に基づく、図９で示した処理と同様のものとする。

そして、車速が中速であると判定したステップＳ３４（図１１）においては、ＥＣＵ３は曲げ荷重が所定の数値よりも高いか否かで曲げ荷重が「大」であるかい否かを判定し、「大」であればステップＳ３５に進み、そうでなければステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では曲げ荷重が所定の数値よりも高いか否かで曲げ荷重が「中」程度であるか否かを判定し、「中」であればステップＳ３７に進み、そうでなければ曲げ荷重が小さいと判定してステップＳ３８に進む。

そして、曲げ荷重が「大」と判定した場合のステップＳ３５ではＥＣＵ３は、アシスト特性決定部３３によりアシスト量を弱めにアップさせる補正を行い、曲げ荷重が「中」であると判定した場合のステップＳ３６では通常特性を維持し、曲げ荷重が「小」と判定した場合のステップＳ３８ではアシスト量をやや強めに補正する。ここで、この例では、曲げ荷重「大」のときには登板路又は降板路又はバンク付き路面走行と推定しアシスト量を弱めにアップさせる補正を行っている。なお、このようにアシスト量補正を行った後はステップＳ２１の処理を繰り返す。このような処理でも、走行状態に応じた電動パワーステアリング装置２に対するアシスト特性を適切に得ることが可能である。

＜ＥＣＵの処理の変形例（２）＞
次に、ＥＣＵ３の処理の別の変形例について説明する。
この処理では、電動モータ６にかかる反力によるモータ回転加速度を検出し、この検出した値の絶対値が所定の数値よりも大きい場合（又は、所定の数値以上である場合）に、電動モータ６に対する電流値を下げる制御を行うことでダンパ感を出す。
また、検出したモータ回転加速度の絶対値が所定の数値以下である場合（又は、所定の数値よりも小さい場合）には、捻りトルクに応じて電動モータ６に対する電流値を上げてアシスト電流をアップさせる。
さらに、この処理では、ハンドルの操舵角に応じて、ダンパ感において電流を下げる量、アシスト量アップにおいて電流を上げる量を調整する。

図１２を参照して具体的に説明すると、図中紙面左側半分の領域に注目し、図中Ａ線（実線、太線）に示すようにモータ回転加速度が検出され、この検出値が所定の数値よりも大きいとする。この場合に本処理では、図中Ｂ線（二点鎖線）に示す電動モータ６に対する通常のアシスト電流を、図中紙面下方向に向く矢印（ダンパ感ＵＰ）に示すように下げ、電動モータ６に対しては、図中Ｃ線（一点鎖線）に示す電流（ダンパ感ＵＰモータ電流）を出力するようにし、ダンパ感を出すようにする。
一方、図中紙面右側半分の領域に注目し、モータ回転加速度が「０」である場合には、通常のアシスト電流Ｂを、図中Ｄ（点線）に示す検出トルク（捻りトルク）に応じて、図中紙面上方向の矢印（アシスト量ＵＰ）に示すように上げ、電動モータ６に対して、図中Ｅ（実線、細線）に示す電流（アシストＵＰ時モータ電流）を出力し、ダンパ感制御は行わないようにする。
そして、図１２において図中Ｆ線はハンドル操舵角を示し、紙面上方は右に操舵した場合の変位角、紙面下方は左に操舵した場合の変位角を示しており、このＦ線と、Ｂ線、Ｃ線及びＥ線を比較して分かるように、ハンドルが中立位置に近いほど、上記のようにダンパ感制御において電流を下げる量、アシスト量アップにおいて電流を上げる量を高くし、ハンドルが操舵限界位置に近いほど、ダンパ感制御において電流を下げる量、アシスト量アップにおいて電流を上げる量を小さくする。

ＥＣＵ３のアシスト電流及びダンパ感決定の処理として、このような処理を採用してもよい。そして、その後に、曲げ荷重に応じて、決定したアシスト電流を調整するようにしてもよい。なお、図１２においては図中縦軸がモータ電流及びハンドル操舵角を示し、Ｂ線、Ｃ線、Ｄ線及びＦ線の指標としているが、Ａ線、Ｄ線は、Ｂ線、Ｃ線、Ｄ線及びＦ線との関連の説明便宜のために示したものである。

なお、以上の実施形態において図９、図１０及び図１１を用いて説明したＥＣＵ３の処理では傾斜角センサ２９の傾斜角度値を考慮せずにアシスト特性の決定を行う例を説明したが、傾斜角値を含めて走行状態を反転すれば、より細かい走行状態の切り分けが可能となるため、走行状況に応じた高精度なアシスト量及びダンパ量を制御可能となる。具体的には、傾斜角値に基づき走行状態が登板路であるか降板路であるか等を判定すれば、より高精度なアシスト特性を得ることが可能となる。

２ 電動パワーステアリング装置
３ ＥＣＵ（制御装置）
７ ステアリングシャフト
１５ 第１磁歪膜
１６ 第２磁歪膜
１７ 第１検出コイル
１８ 第２検出コイル
３１ 記憶部
３２ 曲げ荷重検出部
３３ アシスト特性決定部
Ｃ１，Ｃ２ 初期特性曲線

Claims (8)

1. ステアリングシャフト表面に周方向に亘り互いに逆方向の磁気異方特性を有する第１磁歪膜と第２磁歪膜をそれぞれ形成し、前記第１磁歪膜及び前記第２磁歪膜の周囲にそれぞれ第１検出コイルと第２検出コイルを設け、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの検出値に基づき前記ステアリングシャフトにかかる捻りトルクを検出し、前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整する電動パワーステアリング装置の制御装置において、
   前記ステアリングシャフトに捻りトルクのみをかけたときの前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの検出値の特性曲線を、初期検出値からなる初期特性曲線として記憶する記憶部と、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの検出値と、この検出値に対応する前記初期特性曲線における初期検出値との差分に基づき、前記ステアリングシャフトに作用する曲げ荷重量を検出する曲げ荷重検出部と、を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
2. 前記初期特性曲線は、前記ステアリングシャフトの中立位置から一方向に捻りトルクがかかると所定トルクでピークとなる上に凸の曲線形状を描き、前記ステアリングシャフトの中立位置から他方向に捻りトルクがかかるとなだらかに減衰する曲線形状を描く曲線であり、
   前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルの前記初期特性曲線は、前記ステアリングシャフトの中立位置を挟んで検出値が対称となる逆特性を有し、
   前記曲げ荷重検出部は、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルが検出した検出値に対応する捻りトルクを、前記第１検出コイルの前記初期特性曲線及び前記第２検出コイルの前記初期特性曲線のうちの一方の前記初期特性曲線における前記減衰する曲線形状の領域から検出するとともに、他方の前記初期特性曲線の前記上に凸の曲線形状の領域から前記検出した捻りトルクに対応する初期検出値を求め、この初期検出値と、前記第１検出コイル又は前記第２検出コイルが検出した検出値との差分により、曲げ荷重量を検出することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
3. 前記曲げ荷重検出部が検出した曲げ荷重量に基づき、車両の走行状態を判定するとともに、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整するアシスト特性決定部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
4. 前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、車両の速度を検出する車速センサが検出する車速値とに基づき、車両の走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
5. 前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、この曲げ荷重量を検出したときの前記車速センサの車速値と、この曲げ荷重量を検出したときの前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値とに基づき、車両の走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整することを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
6. 前記アシスト特性決定部は、
   前記車速センサの車速値と、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値とに基づき、前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を決定し、
   前記曲げ荷重検出部で曲げ荷重が検出されると、前記曲げ荷重検出部が検出した曲げ荷重量と、この曲げ荷重量を検出したときの前記車速センサの車速値とに基づき、車両の走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対する前記決定したアシスト量を調整することを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
7. 前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、この曲げ荷重量を検出したときの前記車速センサの車速値と、この曲げ荷重量を検出したときの前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値とに基づき、前記ステアリングシャフトに対するダンパ感制御を行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
8. 前記アシスト特性決定部は、前記曲げ荷重検出部が検出する曲げ荷重量と、車両の速度を検出する車速センサが検出する車速値と、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルからの捻りトルク値と、車両の傾斜角を検出する傾斜角センサからの傾斜角値とに基づき、走行状態を判定し、この判定状態に応じて前記ステアリングシャフトに対するアシスト量を調整するとともにダンパ感制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

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