JP2014024423A - 車両の電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トルクセンサの異常が検出されている場合であっても、良好な操舵アシストを行う。
【解決手段】 第１計算部８１は、タイヤと路面との擦れにより発生する反力に見合うアシストトルクであって、車速Ｖを操舵速度ωで除算した値（Ｖ／ω）の大きさが大きくなるほど小さくなる第１目標アシストトルクＴａ11を計算する。第２計算部８２は、車両の横加速度により発生する反力に見合うアシストトルクであって、横加速度ＬＡに比例した第２目標アシストトルクＴａ12を計算する。第３計算部８３は、ステアリング機構１０に存在する摩擦要素により発生する反力に見合うアシストトルクであって、操舵速度の方向に働く一定の大きさの第３目標アシストトルクＴａ13を計算する。合算部８５は、これらを加算した値を目標アシストトルクＴａ１（＝Ｔａ11＋Ｔａ12＋Ｔａ13）に設定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、運転者の操舵操作に基づいてモータを駆動して操舵アシストトルクを発生する車両の電動パワーステアリング装置に関する。

従来から、電動パワーステアリング装置は、ドライバーが操舵ハンドルに入力した操舵トルクをトルクセンサにより検出し、検出した操舵トルクに基づいて目標アシストトルクを計算する。そして、目標アシストトルクが得られるようにモータに流す電流を制御することにより、ドライバーの操舵操作をアシストする。こうしたモータの通電制御をアシスト制御と呼ぶ。

トルクセンサが故障した場合には、目標アシストトルクの計算ができなくなり、アシスト制御を行うことができない。これに対してトルクセンサの故障時においても操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置が特許文献１において提案されている。特許文献１に提案された電動パワーステアリング装置は、トルクセンサの故障が検出された場合、横加速度を計測し、この横加速度に基づいてモータの通電を制御する。この電動パワーステアリング装置においては、横加速度とモータ駆動電流との関係を設定したマップを備え、このマップを参照して横加速度に応じて設定される駆動電流をモータに通電する。この場合、駆動電流は、横加速度に比例して増加するように設定される。

特開２００６−２４８２５０号公報

しかしながら、特許文献１に提案された電動パワーステアリング装置では、低車速時において測定される横加速度が小さくなるため、適切なアシスト力を設定することが難しい。つまり、低車速時においては、横加速度に比例して設定したアシスト力では不十分となってしまう。このため、据え切り操作が困難となる。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、トルクセンサの異常が検出されている場合であっても、良好な操舵アシストを行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドル（１１）からステアリングシャフト（１２）に入力された操舵トルクを検出するトルクセンサ（２１）と、ステアリング機構（１０）に設けられて操舵アシストトルクを発生するモータ（２０）と、前記トルクセンサの異常を検出する異常検出手段（７２）と、前記トルクセンサの異常が検出されていない場合に、前記トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて目標操舵アシスト制御量を設定する正常時制御量設定手段（７１）と、前記トルクセンサの異常が検出されている場合に、前記操舵トルクとは異なる情報に基づいて目標操舵アシスト制御量を設定する異常時制御量設定手段（８０）と、前記正常時制御量設定手段あるいは前記異常時制御量設定手段により設定された前記目標操舵アシスト制御量に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御手段（４０，６０）とを備えた車両の電動パワーステアリング装置において、
前記異常時制御量設定手段（８０）は、車速（Ｖ）を取得する車速取得手段（２２）と、操舵速度（ω）を取得する操舵速度取得手段（２３，８４）と、タイヤと路面との擦れにより発生する操舵反力に見合うアシスト制御量であって、前記車速を前記操舵速度で除算した値（Ｖ／ω）が小さいほど大きくなる第１アシスト制御量（Ｔｒ11）を計算する第１アシスト制御量計算部（８１）とを備え、前記第１アシスト制御量を含んだ目標操舵アシスト制御量を設定することにある

本発明においては、トルクセンサの異常が検出されている場合には、異常時制御量設定手段が操舵トルクとは異なる情報に基づいて目標操舵アシスト制御量を設定し、モータ制御手段が、この目標操舵アシスト制御量に基づいてモータを駆動制御する。異常時制御量設定手段は、車速取得手段と操舵速度取得手段と第１アシスト制御量計算部とを備える。

車速取得手段は、車速を取得する。操舵速度取得手段は、操舵速度を取得する。例えば、操舵角速度センサの検出値を取得しても良いし、操舵角センサの検出値（操舵角）の単位時間当たりの変化量から操舵速度を計算により取得しても良い。また、操舵角あるいは操舵角速度に対応する物理量を検出するセンサの検出値を取得するようにしてもよい。例えば、モータの回転角を検出する回転角センサを備えている場合には、回転角センサにより検出される回転角の単位時間当たりの変化量から操舵速度を計算することにより取得しても良い。

第１アシスト制御量計算部は、タイヤと路面との擦れにより発生する操舵反力に見合うアシスト制御量であって、車速を操舵速度で除算した値が小さいほど大きくなる第１アシスト制御量を計算する。操舵操作によりタイヤが接地面に対して転舵されると、そのときにタイヤと路面との擦れにより、操舵操作に抗する反力（転舵軸に作用する反力）が発生する。このタイヤと路面との擦れにより発生する操舵反力は、車速を操舵速度で除算した値と相関関係を有し、車速を操舵速度で除算した値が小さいほど大きくなる。そこで、第１アシスト制御量計算部は、車速を操舵速度で除算した値が小さいほど大きくなる第１アシスト制御量を計算する。例えば、第１アシスト制御量計算部は、車速を操舵速度で除算した値を計算し、この値に対応する第１アシスト制御量を取得する。また、直接的に車速を操舵速度で除算した値を計算しなくてもよく、車速を操舵速度で除算した値が小さいほど大きくなる第１アシスト制御量を計算できるものであればよい。

異常時制御量設定手段は、この第１アシスト制御量を含んだ目標操舵アシスト制御量を設定する。従って、低車速時においても適切な目標操舵アシスト制御量を設定することができ、ドライバーの操舵負担を軽減することができる。このため、据え切り操作が可能となる。

本発明の他の特徴は、前記異常時制御量設定手段（８０）は、車両の横加速度（ＬＡ）を取得する横加速度取得手段（２４）と、前記横加速度に基づいて、前記横加速度により発生する操舵反力に見合う第２アシスト制御量（Ｔｒ12）を計算する第２アシスト制御量計算部（８２）と、前記操舵速度（ω）に基づいて、前記ステアリング機構に存在する摩擦要素により発生する操舵反力に見合う第３アシスト制御量（Ｔｒ13）を計算する第３アシスト制御量計算部（８３）とを備え、前記第１アシスト制御量と前記第２アシスト制御量と前記第３アシスト制御量とを含んだ目標操舵アシスト制御量を設定することにある。

本発明においては、異常時制御量設定手段は、第１アシスト制御量に加えて、第２アシスト制御量と第３アシスト制御量とを含んだ目標操舵アシスト制御量を設定する。そのために、異常時制御量設定手段は、横加速度取得手段と第２アシスト制御量計算部と第３アシスト制御量計算部とを備えている。横加速度取得手段は、車両の横加速度を取得する。例えば、横加速度センサにより検出される検出値を取得しても良いし、操舵角と車速等から横加速度を計算により取得するようにしてもよい。車両が横加速度運動をすると、操舵操作に抗する反力（転舵軸に発生する反力）が発生する。この操舵反力は、横加速度が大きくなるほど大きくなるように発生する。そこで、第２アシスト制御量計算部は、横加速度に基づいて、横加速度により発生する操舵反力に見合う第２アシスト制御量を計算する。

また、操舵操作が行われると、ステアリング機構に存在する摩擦要素により、操舵操作に抗する反力（転舵軸に発生する反力）が発生する。この操舵反力は、ほぼ一定の大きさで発生する。そこで、第３アシスト制御量計算部は、ステアリング機構に存在する摩擦要素により発生する操舵反力に見合う第３アシスト制御量を計算する。

異常時制御量設定手段は、操舵反力の発生要因ごとに計算した３つのアシスト制御量（第１アシスト制御量、第２アシスト制御量、第３アシスト制御量）を含んだ目標操舵アシスト制御量を設定する。従って、本発明によれば、トルクセンサが故障した場合であっても、一層適切な目標操舵アシスト制御量を設定することができ、ドライバーの操舵負担を軽減することができる。このため、据え切り操作が可能となる。尚、本明細書において、制御量や物理量の大きさを論じる場合は、左右の操舵方向を特定しない絶対値について述べている。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 アシストＥＣＵの機能ブロック図である。 正常時アシストマップを表すグラフである。 異常時制御量計算部の機能ブロック図である。 第１マップを表すグラフである。 第２マップを表すグラフである。 第３マップを表すグラフである。 車速と操舵速度との関係を表す説明図である。 車速と操舵速度との関係を表す説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置１の概略構成を表している。

この電動パワーステアリング装置１は、操舵ハンドル１１の操舵操作により転舵輪を転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に組み付けられ操舵アシストトルクを発生するモータ２０と、操舵ハンドル１１の操作状態に応じてモータ２０の作動を制御する電子制御ユニット１００とを主要部として備えている。以下、電子制御ユニット１００をアシストＥＣＵ１００と呼ぶ。

ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１の回動操作に連動したステアリングシャフト１２の軸線周りの回転をラックアンドピニオン機構１３によりラックバー１４の左右方向のストローク運動に変換して、このラックバー１４のストローク運動により左前輪Ｗflと右前輪Ｗfrとを転舵するようになっている。ステアリングシャフト１２は、操舵ハンドル１１を上端に連結したメインシャフト１２ａと、ラックアンドピニオン機構１３と連結されるピニオンシャフト１２ｃと、メインシャフト１２ａとピニオンシャフト１２ｃとをユニバーサルジョイント１２ｄ，１２ｅを介して連結するインターミディエイトシャフト１２ｂとから構成される。

ラックバー１４は、ギヤ部１４ａがラックハウジング１５内に収納され、その左右両端がラックハウジング１５から露出してタイロッド１６と連結される。左右のタイロッド１６の他端は、左右前輪Ｗfl，Ｗfrに設けられたナックル（図示略）に接続される。以下、左前輪Ｗflと右前輪Ｗfrとを単に転舵輪Ｗと呼ぶ。

ステアリングシャフト１２（メインシャフト１２ａ）には減速機２５を介してモータ２０が組み付けられている。モータ２０は、例えば、三相ブラシレスモータが使用される。モータ２０は、ロータの回転により減速機２５を介してステアリングシャフト１２をその中心軸周りに回転駆動して、操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシストトルクを付与する。

モータ２０には、モータ回転角センサ２３が設けられる。このモータ回転角センサ２３は、ステータに対するロータの相対角度であるモータ回転角θｍを表す検出信号を出力する。モータ回転角センサ２３は、例えば、レゾルバにより構成される。モータ回転角θｍは、モータ２０の位相を制御するために必要な電気角の検出に利用される。

ステアリングシャフト１２（メインシャフト１２ａ）には、操舵ハンドル１１と減速機２５との間にトルクセンサ２１が設けられている。トルクセンサ２１は、ステアリングシャフト１２（メインシャフト１２ａ）に介装されているトーションバー１２ｔに働いた捩り力を、操舵ハンドル１１に付与された操舵トルクＴｒとして検出する。従って、トルクセンサ２１は、トーションバー１２ｔの捩れ度合に応じた操舵トルクＴｒを検出するものであって、例えば、トーションバー１２ｔの捩れ角度に比例した磁束をホールＩＣに伝えることにより操舵トルクＴｒを検出するホールＩＣ式トルクセンサや、トーションバー１２ｔの両端にレゾルバを設け、この２つのレゾルバにより検出される回転角度の差に基づいて操舵トルクＴｒを検出するツインレゾルバ式トルクセンサなど種々のものを使用することができる。

尚、操舵トルクＴｒは、トルクの働く方向を符号により特定し、ステアリングシャフト１２に右回転方向に働くトルク（トーションバー１２ｔの上部が下部に対して相対的に右回転位置となる捩り状態でのトルク）を正の値で、左回転方向に働くトルク（トーションバー１２ｔの上部が下部に対して相対的に左回転位置となる捩り状態でのトルク）を負の値で表すことにする。また、操舵トルクＴｒの大きさについて論じる場合には、その絶対値を用いる。

トーションバー１２ｔの出力側は、減速機２５を介してモータ２０と連結されているため、トーションバー１２ｔの出力側の回転角速度は、モータ２０の回転角速度と対応している。この場合、モータ回転角θｍの単位時間当たりの変化量を算出し、算出したモータ回転角速度を減速ギヤ比を使ってトーションバー１２ｔの回転角速度、つまり、操舵速度に換算することができる。従って、モータ回転角センサ２３は、モータ２０の電気角の検出だけでなく、操舵速度の検出に利用される。尚、本実施形態においては、モータ回転角センサ２３を利用して操舵速度を検出するが、例えば、操舵ハンドル１１の操舵角を検出する操舵角センサを備えている車両であれば、操舵角センサの検出値（操舵角）の単位時間当たりの変化量を算出して操舵速度を検出するようにしてもよい。

次に、アシストＥＣＵ１００について説明する。アシストＥＣＵ１００は、上述したトルクセンサ２１，モータ回転角センサ２３に加えて、車速センサ２２と横加速度センサ２４とを接続している。車速センサ２２は、車速Ｖを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。横加速度センサ２４は、車両の横加速度ＬＡを表す検出信号をアシストＥＣＵ１００に出力する。横加速度ＬＡは、右方向の横加速度を正の値で、左方向の横加速度を負の値で表すことにする。

アシストＥＣＵ１００は、図２に示すように、モータ２０の目標制御量を演算し、演算された目標制御量に応じたスイッチ駆動信号を出力する電子制御回路５０と、電子制御回路５０から出力されたスイッチ駆動信号にしたがってモータ２０に通電するモータ駆動回路４０とを含んで構成される。

電子制御回路５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと、各種の入出力インタフェースと、モータ駆動回路４０にスイッチ駆動信号を供給するスイッチ駆動回路等を備えている。

電子制御回路５０は、その機能に着目すると、モータ２０の制御量である目標アシストトルクを計算するモータ制御量計算部７０と、目標アシストトルクがモータ２０に流れるようにスイッチ駆動信号をモータ駆動回路４０に出力するモータ制御部６０とを備えている。各機能部における処理は、マイコンにより、それぞれ所定の短い周期で繰り返し実行される。

モータ制御量計算部７０は、正常時制御量計算部７１と、異常時制御量計算部８０と、異常検出部７２と、制御切替部７３とを備えている。正常時制御量計算部７１は、異常検出部７２から出力される異常判定フラグＦfailを入力し、異常判定フラグＦfailが「０」である場合に、目標アシストトルクＴａ０を計算し、異常判定フラグＦfailが「１」である場合には、その計算処理を停止する演算ブロックである。異常時制御量計算部８０は、異常検出部７２から出力される異常判定フラグＦfailを入力し、異常判定フラグＦfailが「１」である場合に、目標アシストトルクＴａ１を計算し、異常判定フラグＦfailが「０」である場合には、その計算処理を停止する演算ブロックである。

異常検出部７２は、トルクセンサ２１の異常の有無を判定し、異常無しと判定している場合には、異常判定フラグＦfailを「０」に設定し、異常有りと判定している場合には、異常判定フラグＦfailを「１」に設定し、設定した異常判定フラグＦfailを正常時制御量計算部７１と異常時制御量計算部８０と制御切替部７３とに出力する。

制御切替部７３は、正常時制御量計算部７１により計算された目標アシストトルクＴａ０と異常時制御量計算部８０により計算された目標アシストトルクＴａ１とを入力して、異常判定フラグＦfailが「０」の場合には、目標アシストトルクＴａ０を選択し、異常判定フラグＦfailが「１」の場合には、目標アシストトルクＴａ１を選択する。そして、選択した目標アシストトルクＴａ０（またはＴａ１）を目標アシストトルクＴａ＊に設定して、目標アシストトルクＴａ＊をモータ制御部６０に出力する。

モータ制御量計算部７０の各機能部の詳細については後述する。

モータ制御部６０は、電流フィードバック制御部６１とＰＷＭ信号発生部６２とを備えている。電流フィードバック制御部６１は、制御切替部７３から出力された目標アシストトルクＴａ＊を入力し、目標アシストトルクＴａ＊をモータ２０のトルク定数で除算することにより、目標アシストトルクＴａ＊を発生させるために必要な目標電流ｉ＊を計算する。そして、モータ駆動回路４０に設けられた電流センサ４１により検出されるモータ電流ｉｍ（実電流ｉｍと呼ぶ）を読み込み、目標電流ｉ＊と実電流ｉｍとの偏差を計算し、この偏差を使った比例積分制御により実電流ｉｍが目標電流ｉ＊に追従するように目標電圧ｖ＊を計算する。そして、目標電圧ｖ＊に対応したＰＷＭ制御信号（スイッチ駆動信号）をモータ駆動回路（インバータ）４０のスイッチング素子に出力する。これにより、モータ２０が駆動され、目標アシストトルクＴａ＊に追従したアシストトルクがステアリング機構１０に付与される。

尚、電流フィードバック制御部６１は、モータ２０に設けたモータ回転角センサ２３により検出されるモータ回転角θｍを入力し、このモータ回転角θｍを電気角に変換して、電気角に基づいて目標電流の位相角を制御する。この場合、モータ回転角センサ２３が検出するモータ回転角θｍが電気角を表すものであれば、その検出値を用いればよい。

例えば、電流フィードバック制御部６１は、モータ回転角センサ２３により検出された電気角に基づいて、三相ブラシレスモータ２０の永久磁石の磁界が貫く方向となるｄ軸と、ｄ軸に直交する方向（ｄ軸からπ／２だけ電気角を進めた方向）となるｑ軸とを定めたｄ−ｑ座標を用いた電流ベクトル制御によりモータ２０を駆動制御する。

次に、モータ制御量計算部７０の各機能部について詳細説明する。正常時制御量計算部７１は、車速センサ２２により検出される車速Ｖと、トルクセンサ２１により検出される操舵トルクＴｒとを入力して、図３に示す正常時アシストマップを参照して目標アシストトルクＴａ０を計算する。正常時アシストマップは、正常時制御量計算部７１に記憶されており、代表的な複数の車速Ｖごとに、操舵トルクＴｒと目標アシストトルクＴａ０との関係を設定した関係付けデータであり、操舵トルクＴｒの大きさ（絶対値）が大きくなるほど大きくなり、かつ、車速Ｖが大きくなるほど小さくなる目標アシストトルクＴａ０を設定する特性を有する。

尚、目標アシストトルクＴａ０の計算にあたっては、各種の補償トルクを目標アシストトルクＴａ０に付加するようにしてもよい。また、車速Ｖに応じて目標アシストトルクＴａ０を可変しない構成であってもよい。

正常時制御量計算部７１は、異常検出部７２から出力される異常判定フラグＦfailが「０」である場合に、こうした計算処理を所定の短い周期で繰り返し実行し、計算結果である目標アシストトルクＴａ０を制御切替部７３に出力する。

異常検出部７２は、トルクセンサ２１の異常の有無を判定する。例えば、トルクセンサ２１が異常検出機能を備えている場合には、トルクセンサ２１の出力する異常検出信号を入力して、異常の有無を判定すればよい。また、トルクセンサ２１の出力する検出信号に基づいて、検出信号の示す値（電圧値等）が正常範囲から外れている場合に、トルクセンサ２１に異常が発生していると判定するようにしてもよい。また、例えば、レゾルバのように出力電圧が正弦波状に周期的に変化する回転角センサを使用したトルクセンサ２１の場合には、その出力電圧が一定値に固定されている場合に、断線や短絡といった異常が発生していると判定するようにしてもよい。

異常検出部７２は、上記のようにトルクセンサ２１の異常の有無を判定し、異常判定結果にしたがって、異常判定フラグＦfailを「１」（異常あり）または「０」（異常なし）に設定する。

次に、異常時制御量計算部８０について説明する。上述した正常時制御量計算部７１は、操舵トルクＴｒに基づいて目標アシストトルクＴａ０を計算するが、トルクセンサ２１が故障した場合には、目標アシストトルクＴａ０を計算することができない。そこで、異常時制御量計算部８０は、トルクセンサ２１の異常が検出された場合に、正常時制御量計算部７１に代わって、目標アシストトルクＴａ１を計算する。

異常時制御量計算部８０は、操舵操作時に転舵軸（ラックバー１４やタイロッド１６）に作用する反力を推定し、この反力に釣り合う操舵アシストトルクを付与するように目標アシストトルクを計算する。操舵操作に抗する反力は、発生要因により３つに分類され、タイヤと路面との擦れにより発生する反力（第１反力と呼ぶ）と、車両の横加速度により発生する反力（第２反力と呼ぶ）と、ステアリング機構に存在する摩擦要素により発生する反力（第３反力と呼ぶ）とからなる。そこで、異常時制御量計算部８０は、発生要因ごとに反力（第１反力〜第３反力）を推定し、その推定した各反力に見合う操舵アシストトルクを合算した目標アシストトルクＴａ１を計算する。

異常時制御量計算部８０は、図４に示すように、第１計算部８１と、第２計算部８２と、第３計算部８３と、操舵速度計算部８４と、合算部８５とを備えている。第１計算部８１は、タイヤと路面との擦れにより発生する第１反力に見合う操舵アシストトルクを計算するブロックである。第１計算部８１は、車速Ｖと操舵速度ωとを入力し、図５に示す第１マップを参照して、第１目標アシストトルクＴａ11を計算する。この第１マップは、車速Ｖを操舵速度ωで除算した値（Ｖ／ω）の大きさが大きくなるほど小さくなる第１目標アシストトルクＴａ11を設定する特性を有する。この場合、第１計算部８１は、操舵速度計算部８４の出力する操舵速度ωを入力する。操舵速度計算部８４は、モータ回転角θｍを入力し、モータ回転角θｍの単位時間当たりの変化量に基づいて操舵速度ωを計算し、その計算結果を出力する。操舵速度ωは、右操舵方向の速度を正の値で、左操舵方向の速度を負の値で表すことにする。また、操舵速度ωの大きさについて論じる場合には、その絶対値を用いる。

本願発明者らは、車速Ｖを操舵速度ωで除算した値（Ｖ／ω）が第１反力と相関関係を有し、値（Ｖ／ω）が大きいほど第１反力が小さくなり、逆に、値（Ｖ／ω）が小さいほど第１反力が大きくなることを見出した。従って、値（Ｖ／ω）を第１反力の指標として使用することができる。そこで、第１計算部８１は、値（Ｖ／ω）に対する第１反力の特性に基づいて設定された第１マップを記憶しており、この第１マップを参照して第１反力に釣り合う第１目標アシストトルクＴａ11を計算する。

例えば、図８にてイメージを示すように、車速Ｖ、操舵速度ωが異なる状況においても、値（Ｖ１／ω１）、値（Ｖ２／ω２）、値（Ｖ３／ω３）が同一であれば、ほぼ同じ大きさの第１反力が発生する。つまり、車速ベクトルの始点と、車速ベクトルの終点（＝操舵速度ベクトルの始点）と、操舵速度ベクトルの終点とを結んで形成される三角形が、互いに相似の関係となれば、第１反力の大きさはほぼ同一になる。一方、図９に示すように、値（Ｖ４／ω４）、値（Ｖ５／ω５）が異なる場合には、上記三角形が相似の関係ではないため、第１反力の大きさは相違する。

第１計算部８１は、計算した第１目標アシストトルクＴａ11を合算部８５に出力する。

第２計算部８２は、車両の横加速度により発生する第２反力に見合う操舵アシストトルクを計算するブロックである。第２計算部８２は、横加速度ＬＡを入力し、図６に示す第２マップを参照して、第２目標アシストトルクＴａ12を計算する。第２反力は、横加速度に比例して大きくなる。従って、第２マップは、横加速度ＬＡに比例した第２目標アシストトルクＴａ12を設定する特性を有する。第２マップは、第２計算部８２に記憶されている。第２計算部８２は、横加速度ＬＡに応じた第２目標アシストトルクＴａ12を計算すると、その計算した第２目標アシストトルクＴａ12を合算部８５に出力する。

第３計算部８３は、ステアリング機構１０に存在する摩擦要素により発生する第３反力に見合う操舵アシストトルクを計算するブロックである。第３計算部８３は、操舵速度計算部８４の出力する操舵速度ωを入力し、図７に示す第３マップを参照して、第３目標アシストトルクＴａ13を計算する。第３反力は、ほぼ一定の大きさで発生する。従って、第３マップは、操舵速度ωがゼロ近傍範囲に入る場合には、操舵速度ωに比例した第３目標アシストトルクＴａ13を設定する特性を有し、操舵速度がゼロ近傍範囲を外れる場合には、操舵速度の方向に働く一定の大きさの第３目標アシストトルクＴａ13を設定する特性を有する。第３マップは、第３計算部８３に記憶されている。第３計算部８３は、操舵速度ωに応じた第３目標アシストトルクＴａ13を計算すると、その計算した第３目標アシストトルクＴａ13を合算部８５に出力する。

合算部８５は、第１計算部８１で計算された第１目標アシストトルクＴａ11と、第２計算部８２で計算された第２目標アシストトルクＴａ12と、第３計算部８３で計算された第３目標アシストトルクＴａ13とを入力し、それらを加算した値を目標アシストトルクＴａ１に設定する（Ｔａ１＝Ｔａ11＋Ｔａ12＋Ｔａ13）。

これにより、トルクセンサ２１が故障した場合には、目標アシストトルクＴａ１にしたがってモータ２０が駆動制御される。

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置１によれば、トルクセンサ２１の異常が検出されている場合には、正常時制御量計算部７１に代わって異常時制御量計算部８０が目標アシストトルクＴａ１を計算する。この目標アシストトルクＴａ１は、発生要因別に推定した操舵反力に釣り合うアシストトルクを合算した値であって、タイヤと路面との擦れにより発生する第１反力に見合う第１目標アシストトルクＴａ11と、横加速度により発生する第２反力に見合う第２目標アシストトルクＴａ12と、ステアリング機構１０に存在する摩擦要素により発生する第３反力に見合う第３目標アシストトルクＴａ13とを加算して算出される。従って、トルクセンサ２１の異常が検出されている場合であっても、適切な目標アシストトルクＴａ１を設定することができ、ドライバーの操舵負担を軽減することができる。例えば、低車速時においては、横加速度ＬＡが小さな値となって、第２目標アシストトルクＴａ12が小さくなるが、これを補うように、大きな第１目標アシストトルクＴａ11が設定される。このため、据え切り操作が可能となる。

また、上述したように、操舵反力を発生要因別に推定し、各操舵反力に見合うアシストトルクを合算して目標アシストトルクＴａ１を設定しているため、車両諸元（例えば、車両ジオメトリ、タイヤの仕様等）が変更された場合であっても、車両諸元の変更にあわせて各操舵反力特性に応じたマップ（第１マップ〜第３マップ）を設定することにより、所望の操舵アシスト性能を維持することができる。従って、車両諸元の変更に柔軟に対応することができる。

以上、本実施形態にかかる車両の電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、第１計算部８１において、車速Ｖを操舵速度ωで除算した値（Ｖ／ω）を計算し、この値に対応する第１目標アシストトルクＴａ11を算出したが、直接的に車速Ｖを操舵速度ωで除算した値を計算しなくてもよく、車速Ｖを操舵速度ωで除算した値が小さいほど大きくなる第１目標アシストトルクＴａ11を計算できるものであればよい。例えば、操舵速度ωを車速Ｖで除算した値（ω／Ｖ）を計算し、この値が小さいほど小さくなる第１目標アシストトルクＴａ11を計算するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、目標アシストトルクを計算するにあたってマップを参照する構成を採用しているが、マップに代えて、関数を用いてもよい。例えば、値（Ｖ／ω）から第１目標アシストトルクＴａ11を導く関数、横加速度ＬＡから第２目標アシストトルクＴａ12を導く関数、操舵速度ωから第３目標アシストトルクＴａ13を導く関数、操舵トルクＴｒから目標アシストトルクＴａ０を導く関数を予め設定してアシストＥＣＵ１００に記憶しておき、この記憶した関数を使って目標アシストトルクを計算するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、モータ２０の発生するトルクをステアリングシャフト１２に付与するコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置について説明したが、モータの発生するトルクをラックバー１４に付与するラックアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよい。

１…電動パワーステアリング装置、１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…モータ、２１…トルクセンサ、２２…車速センサ、２３…モータ回転角センサ、２４…横加速度センサ、２５…減速機、４０…モータ駆動回路、５０…電子制御回路、６０…モータ制御部、７０…モータ制御量計算部、７１…正常時制御量計算部、７２…異常検出部、７３…制御切替部、８０…異常時制御量計算部、８１…第１計算部、８２…第２計算部、８３…第３計算部、８４…操舵速度計算部、８５…合算部、１００…アシストＥＣＵ、Ｖ…車速、ＬＡ…横加速度、θｍ…モータ回転角、ω…操舵速度、Ｗfl…左前輪、Ｗfr…右前輪。

Claims (2)

1. 操舵ハンドルからステアリングシャフトに入力された操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生するモータと、
   前記トルクセンサの異常を検出する異常検出手段と、
   前記トルクセンサの異常が検出されていない場合に、前記トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて目標操舵アシスト制御量を設定する正常時制御量設定手段と、
   前記トルクセンサの異常が検出されている場合に、前記操舵トルクとは異なる情報に基づいて目標操舵アシスト制御量を設定する異常時制御量設定手段と、
   前記正常時制御量設定手段あるいは前記異常時制御量設定手段により設定された前記目標操舵アシスト制御量に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御手段と
   を備えた車両の電動パワーステアリング装置において、
   前記異常時制御量設定手段は、
   車速を取得する車速取得手段と、
   操舵速度を取得する操舵速度取得手段と、
   タイヤと路面との擦れにより発生する操舵反力に見合うアシスト制御量であって、前記車速を前記操舵速度で除算した値が小さいほど大きくなる第１アシスト制御量を計算する第１アシスト制御量計算部と
   を備え、前記第１アシスト制御量を含んだ目標操舵アシスト制御量を設定することを特徴とする車両の電動パワーステアリング装置。
2. 前記異常時制御量設定手段は、
   車両の横加速度を取得する横加速度取得手段と、
   前記横加速度に基づいて、前記横加速度により発生する操舵反力に見合う第２アシスト制御量を計算する第２アシスト制御量計算部と、
   前記操舵速度に基づいて、前記ステアリング機構に存在する摩擦要素により発生する操舵反力に見合う第３アシスト制御量を計算する第３アシスト制御量計算部と
   を備え、前記第１アシスト制御量と前記第２アシスト制御量と前記第３アシスト制御量とを含んだ目標操舵アシスト制御量を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の電動パワーステアリング装置。

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