JP2017132331A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングジオメトリによっては操舵角の大きさが大きくなるほどセルフアライニングトルクが小さくなる操舵角の領域が存在する場合がある。操舵角がこの領域に含まれているとき、運転者が切り増し操作から保舵操作及び切り戻し操作へ移行するために操舵トルクを弱めても操舵角の大きさが上昇し続ける舵角増加継続現象が発生する場合がある。【解決手段】操舵トルクを弱めても操舵角の大きさが上昇し続けていれば、舵角増加継続現象が発生していると判定し、アシストトルクを弱めるアシストトルク補正制御を実行することによって操舵角の大きさの上昇を抑える電動パワーステアリング装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両が備える操舵ハンドルに対する運転者の操舵操作を補助するためのアシストトルクを電動機によって発生させる電動パワーステアリング装置に関する。

一般に、車両の操舵ハンドルの操舵角の大きさが大きくなるほどセルフアライニングトルクが大きくなる。セルフアライニングトルクは操舵ハンドルに伝達され、車両の運転者はそのトルクを操舵反力として認識する。そのため、運転者は、操舵角が大きくなるほど操舵角の大きさを増加させる操作（以下、「切り増し操作」とも称呼される。）に必要な操舵トルクが大きくなると予期する。よって、一般に、運転者は、切り増し操作を行うにあたり操舵角が大きくなるほど操舵トルクを増加させる。

しかし、操舵角が大きくなるほどセルフアライニングトルクが小さくなる操舵角の領域（ＳＡＴ減少領域）が存在するように構成されたステアリングジオメトリを採用している車両もある。そのため、例えば、運転者が切り増し操作を終え、操舵角を一定に維持する操作（以下、「保舵操作」とも称呼される。）を開始するために操舵トルクの大きさを減少させても、操舵角の大きさが増加し続け、その結果、運転者が違和感を覚える場合がある。同様の事象は、運転者が、切り増し操作の後、操舵角の大きさを減少させる操作（以下、「切り戻し操作」とも称呼される。）に移行するために操舵トルクの大きさを減少させた場合にも起こり得る。

そこで、従来の電動パワーステアリング装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼される。）は、操舵角（絶対操舵角）を検出する操舵角センサを備え、操舵角がＳＡＴ減少領域に含まれていても、操舵角が大きくなるほど切り増し操作に必要な操舵トルクが大きくなるように電動機が発生させるアシストトルクを調整していた（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００７−９９０５３号公報

ところで、操舵ハンドルの操舵角を検出するための車両の操舵角センサが検出する操舵角と、実際の操舵角と、の間に一定の差分（誤差）が発生する場合がある。即ち、所謂、ステアリングの０点補正が正しく行われていない状態が発生し得る。この場合、操舵角センサの検出値が誤差を含んでいるので、従来装置は、その時点の操舵角がＳＡＴ減少領域に含まれているか否かを正しく判定できず、その結果、アシストトルクを適切に決定することができなくなる。

或いは、絶対操舵角を検出する操舵角センサの替わりに「操舵角の変化方向及び単位時間あたりの操舵角の変化量を表す相対操舵角変位量」を検出する操舵角変位量センサが車両に搭載されている場合がある。この場合、操舵角がＳＡＴ減少領域に含まれているか否かを判定できないので、この車両に従来装置を適用することができない。

そこで、本発明の目的の一つは、ＳＡＴ減少領域が存在する車両において絶対操舵角が正確に取得できない場合であってもアシストトルクを適切に制御し、以て、切り増し操作から保舵操作及び切り戻し操作への円滑な移行を行うことができる車両の電動ステアリング装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る車両の操舵装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、車両に適用される電動パワーステアリング装置であって、トルク検出部、電動機、操舵角変位量検出部、ヨーレート検出部及び制御部を備える。

前記トルク検出部は、操舵ハンドルと操舵輪とを連結するステアリング機構に対し前記操舵ハンドルから入力された操舵トルクの作用方向及び大きさを検出する。
前記電動機は、前記ステアリング機構に設けられて操舵操作をアシストするためのアシストトルクを発生する。

前記操舵角変位量検出部は、前記操舵ハンドルの舵角である操舵角の変化方向及び単位時間あたりの変化量を検出する。
前記ヨーレート検出部は、前記車両のヨー角の変化方向及び単位時間あたりの変化量を検出する。

前記制御部は、
少なくとも前記操舵トルクに応じて基本アシストトルクを決定し、前記基本アシストトルクに応じたトルクを前記アシストトルクとして前記電動機に発生させる。

加えて、前記制御部は、
（１）現時点における前記操舵トルクの作用方向が前記ヨー角の変化方向に対応しており、
（２）現時点における前記操舵角の変化方向が前記ヨー角の変化方向に対応しており、
（３）現時点における前記操舵トルクの作用方向が現時点よりも所定時間だけ前の第１時点における前記操舵トルクの作用方向と同じであり、
（４）現時点における前記操舵トルクの大きさが前記第１時点における前記操舵トルクの大きさよりも所定の第１閾値を越えて減少しており、且つ、
（５）現時点における前記操舵角の単位時間あたりの変化量が所定の第２閾値よりも大きい、
というトルク補正実行条件が成立しているとき、
前記基本アシストトルクの作用方向と反対方向のトルクであって所定の大きさを有する補正アシストトルクを前記基本アシストトルクに加えたトルクを前記アシストトルクとして前記電動機に発生させる、アシストトルク補正制御を実行する。

上記条件（１）〜条件（５）が総て成立しているとき、運転者が保舵操作又は切り戻し操作を行うために操舵トルクの大きさ（絶対値）を減少させたにも拘わらず操舵角の大きさが増加し続けている。運転者が操舵トルクの大きさを減少させたにも拘わらず操舵角の大きさが増加し続ける現象は、「舵角増加継続現象」とも称呼される。

舵角増加継続現象の発生時、制御部はアシストトルク補正制御を実行することによって操舵角の大きさの増加を抑える。その結果、ＳＡＴ減少領域が存在する車両において絶対操舵角が正確に取得できない場合であっても切り増し操作から保舵操作及び切り戻し操作への円滑な移行を行うことができる。

本発明装置の一態様において、前記制御部は、
前記トルク補正実行条件が成立している期間において前記補正アシストトルクの大きさを徐々に増加させ、前記トルク補正実行条件が不成立となった後に前記補正アシストトルクの大きさを徐々に減少させるように構成されることが好適である。

本態様によれば、アシストトルク補正制御の開始及び終了時にアシストトルクが急激に変化し、その結果、運転者に違和感を与えることを回避することができる。加えて、前記トルク補正実行条件が成立すると、同条件が不成立になるまで前記補正アシストトルクの大きさが徐々に増加するので、前記補正アシストトルクが「操舵角の大きさの増加が抑えられる必要最小限の大きさ」を越えて大きくなることが回避される。その結果、前記補正アシストトルクの大きさが増えすぎることによって運転者に違和感を与えることを回避することができる。

本発明装置の他の態様において、前記制御部は、
前記第１時点における前記ヨー角の単位時間あたりの変化量が所定の第３閾値よりも小さいときには、前記アシストトルク補正制御を実行しないように構成され得る。

本発明装置が適用される車両の速度（車速）が小さく且つ操舵角の大きさが小さいとき（即ち、ヨーレートが小さいとき）、セルフアライニングトルクの大きさが小さく、以て、操舵反力の大きさが小さい。保舵操作及び切り戻し操作の開始時、操舵反力の大きさが小さければ、舵角増加継続現象が発生する可能性が低い。或いは、この場合、舵角増加継続現象が発生しても運転者に違和感を与える可能性が低い。

そこで、この場合、本発明装置はアシストトルク補正制御を実行しない。換言すれば、この態様によれば、運転者が違和感を覚える状況では無いにも拘わらずアシストトルク補正制御を実行することを回避することが可能となる。

本発明装置の他の態様において、前記制御部は、
前記車両と路面との間で所定のスリップが発生しているか否かを判定し、前記所定のスリップが発生していると判定したときには、前記アシストトルク補正制御を実行しないように構成されることが好適である。

車両（具体的には、操舵輪及び操舵輪以外の車輪のうちの一部又は全部）と路面との間でスリップが発生すると（具体的には、スリップ率が上昇すると）、セルフアライニングトルクの大きさが小さくなり、以て、操舵反力の大きさが小さくなる。そのため、舵角増加継続現象が発生する可能性が低い。そこで、この場合、本発明装置はアシストトルク補正制御を実行しない。換言すれば、この態様によれば、舵角増加継続現象が発生していないにも拘わらずアシストトルク補正制御を実行することを回避することが可能となる。

前記制御部は、
現時点における前記ヨー角の単位時間あたりの変化量から前記第１時点における前記ヨー角の単位時間あたりの変化量を減じた値が所定の第４閾値よりも小さいとき、前記スリップが発生していると判定することができる。

より具体的に述べると、操舵角の単位時間あたりの増加量が上記第２閾値よりも大きいにも拘わらず、ヨー角の単位時間あたりの変化量が充分に増加していなければ、制御部は、スリップが発生している（具体的には、スリップ率が増加している）と判定することができる。

或いは、前記制御部は、
現時点における前記ヨー角の単位時間あたりの変化量から前記第１時点における前記ヨー角の単位時間あたりの変化量を減じた値であるヨーレート変化量の推定値と、実際の同ヨーレート変化量との間の差分が所定の第５閾値よりも大きいとき、スリップが発生していると判定することができる。

本発明の実施形態に係る車両の操舵装置（本操舵装置）が適用される車両の概略図である。 操舵トルク及び車速と基本アシスト制御量との関係を表したグラフである。 操舵角と操舵反力との関係を表したグラフである。 本操舵装置に係る各パラメータの経時的変化を表したタイムチャートである。 本操舵装置のＥＣＵが実行するアシストトルク決定処理ルーチンを示したフローチャートである。 本操舵装置のＥＣＵが実行するトルク補正フラグ設定処理ルーチンを示したフローチャートである。

（構成）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る車両の操舵装置（以下、「本操舵装置」とも称呼される。）について説明する。本操舵装置が適用される車両１０の概略構成が図１に示される。車両１０は、操舵ハンドル１１、ステアリングシャフト１２、ピニオンギア１３、ラックバー１４、操舵輪（前輪）１５、減速機１６、電動機１７、駆動回路１８、後輪１９及びＥＣＵ２０を含んでいる。

操舵ハンドル１１は、本操舵装置が搭載される車両の運転者によって同車両の進路（進行方向）を変更するために操作される。即ち、操舵ハンドル１１は、運転者によって操舵輪１５の転舵角を変更するために操舵される。

ステアリングシャフト１２の一端には操舵ハンドル１１がステアリングシャフト１２と一体回転可能に接続されている。ステアリングシャフト１２の他端にはピニオンギア１３が一体回転可能に接続されている。従って、操舵ハンドル１１が回転すれば、ピニオンギア１３が回転するようになっている。

ピニオンギア１３は、ラックバー１４に形成されたラックギアと噛合している。ピニオンギア１３とラックバー１４とはラックアンドピニオン機構を構成している。このラックアンドピニオン機構によって、ピニオンギア１３の回転運動はラックバー１４の往復直線運動に変換される。

ラックバー１４の往復直線運動はタイロッド（不図示）を介して操舵輪１５のナックル（不図示）に伝達され、その結果、このラックバー１４の往復直線運動に伴って操舵輪１５の転舵角が変更される。即ち、操舵ハンドル１１の回転に従って、操舵輪１５の転舵角が変更される。

ピニオンギア１３及びラックバー１４並びにタイロッド及びナックル等の操舵輪１５の転舵角を変更する部材の幾何学的配置はステアリングジオメトリとも称呼される。ステアリングジオメトリに応じて操舵輪１５の転舵角とセルフアライニングトルクとの関係が決定される。図３を参照して後述されるように、車両１０が採用しているステアリングジオメトリは、転舵角の大きさが大きくなるほどセルフアライニングトルクの大きさが大きくなる転舵角の領域を有している。

操舵ハンドル１１の回転角度は、操舵角θによって表される。操舵角θは、操舵ハンドル１１が中立位置Ｐｎよりも反時計回りに回転しているときに正の値となり（即ち、θ＞０）、操舵ハンドル１１が中立位置Ｐｎよりも時計回りに回転しているときに負の値となる（即ち、θ＜０）。従って、操舵ハンドル１１が中立位置Ｐｎにある場合の操舵角θはゼロ（「０」）である。操舵ハンドル１１が中立位置Ｐｎから１回転以上回転すると、操舵角θの絶対値は３６０°よりも大きな値となる。

ステアリングシャフト１２には減速機１６が介装されている。電動機１７は、減速機１６を介してステアリングシャフト１２とトルク伝達可能に接続されている。従って、「電動機１７が発生させ減速機１６を介してステアリングシャフト１２に作用するアシストトルクＴａ」は、運転者が操舵ハンドル１１を操作するときのアシストトルク（アシスト力）となる。

電動機１７が、操舵角θを増加させる方向（即ち、操舵ハンドル１１を反時計回りに回転させる方向）にトルクを発生させているとき、アシストトルクＴａは正の値となる（即ち、Ｔａ＞０）。一方、電動機１７が操舵角θを減少させる方向（即ち、操舵ハンドル１１を時計回りに回転させる方向）にトルクを発生させているとき、アシストトルクＴａは負の値となる（即ち、Ｔａ＜０）。

電動機１７は、三相（ｕ相、ｖ相、及び、ｗ相）ブラシレスモータである。電動機１７に供給される電力はインバータを含む駆動回路１８によって制御される。駆動回路１８はＥＣＵ２０によって制御される。後輪１９の車軸の回転中心と操舵輪１５の車軸の回転中心との間の距離は、ホイールベースＬとも称呼される。

ＥＣＵ２０は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３及びインタフェース等を含んでいる。ＲＯＭ２２は、ＣＰＵ２１が実行するプログラム及びルックアップテーブル等を記憶している。ＲＡＭ２３は、データを一時的に記憶する。ＥＣＵ２０は、後述される相対操舵角センサ３１、トルクセンサ３２、車速センサ３３及びヨーレートセンサ３４等と接続されていて、これらのセンサ類の検出量を受信するようになっている。

相対操舵角センサ３１は、ステアリングシャフト１２に配設されている。相対操舵角センサ３１は、ステアリングシャフト１２の回転方向及び回転速度に応じて変化する矩形波信号を出力する。ＥＣＵ２０は、相対操舵角センサ３１から受信した矩形波信号に基づいて単位時間あたりの操舵角θの変化量である操舵角変位量Δθを算出する。即ち、操舵角変位量Δθは、最新の操舵角θから単位時間前の操舵角θを減じた量である。操舵角θが増加しているとき、操舵角変位量Δθは正の値となり（即ち、Δθ＞０）、操舵角θが減少しているとき、操舵角変位量Δθは負の値となる（即ち、Δθ＜０）。

トルクセンサ３２は、ステアリングシャフト１２の「操舵ハンドル１１と減速機１６との間に介装されたトーションバーの部分（トルク作用部）」に配設されている。トルクセンサ３２は、トルク作用部に作用している操舵トルクＴｓを表す信号を出力する。操舵ハンドル１１に対して操舵角θを増加させる方向にトルクが作用しているとき、操舵トルクＴｓは正の値となり（即ち、Ｔｓ＞０）、操舵角θを減少させる方向にトルクが作用しているとき、操舵トルクＴｓは負の値となる（即ち、Ｔｓ＜０）。

車速センサ３３は、車両１０の車速Ｖｓを表す信号を出力する。
ヨーレートセンサ３４は、車両１０のヨーレートγを表す信号を出力する。車両１０が車両重心を通る鉛直軸線に対して左方向に回転（旋回）しているときヨーレートγは正の値となり（即ち、γ＞０）、車両１０が車両重心を通る鉛直軸線に対して右方向に回転しているときヨーレートγは負の値となる（即ち、γ＜０）。

（アシストトルク補正処理の概要）
車両１０の運転者が、車両１０の進路（進行方向）を変更するために操舵ハンドル１１を中立位置Ｐｎから回転させる（即ち、操舵角θの絶対値を「０」から増加させる）切り増し操作を行うと、車両１０は旋回する。即ち、ヨーレートγの絶対値が「０」よりも大きくなる。運転者が操舵角θを一定値に維持する（即ち、操舵角変位量Δθを「０」に維持する）保舵操作を行うと、車速Ｖｓが一定値であれば、ヨーレートγが一定値となる。

運転者が旋回中の車両１０の進行方向を直進方向へと変更するために操舵角θの絶対値を減少させる方向に操舵ハンドル１１を回転させる切り戻し操作を行うと、ヨーレートγの絶対値が減少する。切り戻し操作の結果、操舵ハンドル１１が中立位置Ｐｎに戻ると（即ち、操舵角θが「０」になると）、ヨーレートγが「０」となる。

操舵角θが「０」以外の値であるとき、操舵輪１５が接する路面が操舵輪１５に及ぼす摩擦力に起因して操舵輪１５にセルフアライニングトルクが作用する。セルフアライニングトルクに応じて操舵ハンドル１１に操舵反力Ｔｒが作用する。操舵ハンドル１１に操舵角θを減少させる方向の操舵反力Ｔｒが作用しているとき、操舵反力Ｔｒは正の値となる。操舵反力Ｔｒが操舵ハンドル１１に作用していても、運転者が操舵ハンドル１１を容易に操作できるように、ＥＣＵ２０は電動機１７にアシストトルクＴａを発生させる。

ＥＣＵ２０は、アシストトルクＴａを、基本アシスト制御量Ｔｂと補正アシスト制御量Ｔｍとの和として決定する（即ち、Ｔａ＝Ｔｂ＋Ｔｍ）。基本アシスト制御量Ｔｂは、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓに応じて決定される「操舵角θの絶対値が増加する方向のトルク」である。

一方、補正アシスト制御量Ｔｍは、切り増し操作から保舵操作及び切り戻し操作への円滑な移行のため、アシストトルクＴａを一時的に弱める「基本アシスト制御量Ｔｂとは反対方向のトルク」である。従って、基本アシスト制御量Ｔｂと補正アシスト制御量Ｔｍとは、互いに符号が異なる（即ち、Ｔｂ×Ｔｍ≦０）。

先ず、基本アシスト制御量Ｔｂの決定方法について説明する。
操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓと基本アシスト制御量Ｔｂとの関係は図２に示される。図２から理解されるように、操舵トルクＴｓの絶対値が大きくなるほど基本アシスト制御量Ｔｂの絶対値は大きくなり、車速Ｖｓが大きくなるほど基本アシスト制御量Ｔｂの絶対値は小さくなる。図２に示される関係は、ルックアップテーブルの形式にてＲＯＭ２２に記憶されている。

次に、補正アシスト制御量Ｔｍの設定が必要となる理由について説明し、更に、補正アシスト制御量Ｔｍの決定方法について説明する。
操舵トルクＴｓとアシストトルクＴａとの和が操舵反力Ｔｒよりも強ければ、操舵角θの絶対値は上昇する。操舵角θが上昇するほど操舵反力Ｔｒの大きさが上昇すれば、操舵トルクＴｓ及びアシストトルクＴａの和と、操舵反力Ｔｒと、が釣り合う操舵角θにて操舵角θが変化しなくなる保舵状態となる。

しかし、操舵角θが上昇するほど操舵反力Ｔｒの大きさが減少すれば、操舵角θの絶対値が上昇し続ける。このとき、運転者が保舵操作又は切り戻し操作を行うべく操舵トルクＴｓを弱めても、操舵トルクＴｓ及びアシストトルクＴａの和が操舵反力Ｔｒよりも強ければ、操舵角θの絶対値が上昇し続ける。即ち、舵角増加継続現象が発生する。

そこで、ＥＣＵ２０は、舵角増加継続現象が発生したとき、補正アシスト制御量Ｔｍの絶対値を増加させることによって「操舵トルクＴｓ及びアシストトルクＴａの和」を小さくし、以て、運転者による切り増し操作から保舵操作及び切り戻し操舵への円滑な移行を支援する。ＥＣＵ２０が実行する補正アシスト制御量Ｔｍを設定する制御は、「アシストトルク補正制御」とも称呼される。

操舵角θが上昇するほど操舵反力Ｔｒの大きさが減少する状態の例として、特定の車速Ｖｓにおける車両１０における操舵角θと操舵反力Ｔｒとの関係が、図３の曲線Ｌｃ１により示される。操舵角θが負の値であるときの操舵角θと操舵反力Ｔｒとの関係は、原点（操舵角θ及び操舵反力Ｔｒが共に「０」である点）に関して曲線Ｌｃ１と対称な曲線によって表されるので図示を省略する。

図３から理解されるように、操舵角θの絶対値が操舵角閾値θ１よりも小さい範囲において、操舵角θの絶対値が大きくなるほど操舵反力Ｔｒの絶対値が大きくなる。一方、操舵角θの絶対値が操舵角閾値θ１よりも大きい範囲（即ち、ＳＡＴ減少領域）において、操舵角θの絶対値が大きくなるほど操舵反力Ｔｒの絶対値が小さくなる。そのため、運転者が切り増し操作を行い、操舵角θの絶対値が操舵角閾値θ１より大きくなっているとき、舵角増加継続現象が発生する可能性がある。

舵角増加継続現象が発生したときの操舵トルクＴｓ、操舵角変位量Δθ及びヨーレートγのそれぞれの、時刻ｔに対する変化の例を表したタイムチャートを図４に示す。図４の曲線Ｌｃ２は操舵トルクＴｓの変化を表し、曲線Ｌｃ３は操舵角変位量Δθの変化を表し、曲線Ｌｃ４はヨーレートγの変化を表している。

時刻ｔａまでの期間、運転者は、操舵トルクＴｓを増加させる（即ち、操舵ハンドル１１に加える力を強める）ことによって操舵角変位量Δθを上昇させ（即ち、操舵角θを増加させ）、以て、ヨーレートγが増加している。その後、時刻ｔがｔａになると、運転者は保舵操作を行うために操舵トルクＴｓを減少させ始めている。しかし、曲線Ｌｃ３及び曲線Ｌｃ４から理解されるように、操舵トルクＴｓが減少しても、操舵角変位量Δθが増加を継続し、その結果、ヨーレートγも増加し続けている。即ち、舵角増加継続現象が発生している。

そこで、ＥＣＵ２０は、舵角増加継続現象の発生時、切り増し操作から保舵操作へ円滑に移行できるようにアシストトルク補正制御を実行し、アシストトルクＴａを一時的に減少させる。その結果、破線Ｌｄ３及び破線Ｌｄ４に示されるように、時刻ｔａ以降、操舵角変位量Δθ及びヨーレートγのそれぞれが、略一定の値に維持される。

アシストトルク補正制御の開始条件（トルク補正実行条件）は、以下の条件（ａ）〜（ｈ）の成立総ての条件が成立したときに成立する条件である。
（ａ）操舵トルクＴｓの符号がヨーレートγの符号と等しい（即ち、Ｔｓ×γ＞０）。
（ｂ）操舵角変位量Δθの符号がヨーレートγの符号と等しい（即ち、Δθ×γ＞０）。
（ｃ）現在時刻（便宜上、「時刻ｔ２」と称呼する。）における操舵トルクＴｓの符号と、現在時刻よりも所定時間Δｔだけ以前の時刻ｔ１（即ち、ｔ１＝ｔ２−Δｔ）における操舵トルクＴｓである旧操舵トルクＴｓｏｌｄの符号と、が互いに等しい（即ち、Ｔｓ×Ｔｓｏｌｄ＞０）。
（ｄ）時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて操舵トルクＴｓの絶対値の減少量が所定の第１閾値Ｘｔｈ１よりも大きい（即ち、｜Ｔｓｏｌｄ｜−｜Ｔｓ｜＞Ｘｔｈ１）。
（ｅ）時刻ｔ２における操舵角変位量Δθの絶対値が所定の第２閾値Ｘｔｈ２よりも大きい（即ち、｜Δθ｜＞Ｘｔｈ２）。

（ｆ）時刻ｔ２におけるヨーレートγの絶対値が所定の第３閾値Ｘｔｈ３よりも大きい（即ち、｜γ｜＞Ｘｈｔ３）。

（ｇ）時刻ｔ２におけるヨーレートγの符号と、時刻ｔ１におけるヨーレートγである旧ヨーレートγｏｌｄの符号と、が互いに等しく（即ち、γ×γｏｌｄ＞０）、且つ、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけてヨーレートγの絶対値の増加量が所定の第４閾値Ｘｔｈ４よりも大きい（即ち、｜γ｜−｜γｏｌｄ｜＞Ｘｔｈ４）。

（ｈ）単位時間あたりのヨーレート変化量Δγの実際の値と、操舵角変位量Δθ及び車速Ｖｓ等に基づくヨーレート変化量Δγの推定値Δγｅｓｔと、の差分の大きさが所定の正の閾値Ｘｔｈ５よりも小さい。即ち、推定値Δγｅｓｔを、ヨー角速度ゲイン定数Ｇを用いて下式（１）により表したとき、下式（２）が成立している。

ここで、Ｋｈは、車両１０のスタビリティファクタであり、
Ｌは、車両１０のホイールベースである。

スタビリティファクタＫｈ及びホイールベースＬは、予め取得されＲＯＭ２２に記憶されている。

上記条件（ａ）〜（ｆ）が総て成立していれば、車両１０の旋回中に運転者が操舵トルクＴｓを弱めたにも拘わらず操舵角θの絶対値が減少しない舵角増加継続現象が発生していることが判る。一方、上記条件（ｇ）及び（ｈ）が共に成立していれば、車両１０の車輪（操舵輪１５及び後輪１９）のそれぞれと路面との間でスリップが発生していないことが判る。従って、ＥＣＵ２０は、条件（ａ）〜（ｈ）の総てが成立しているとき、トルク補正実行条件が成立していると判定し、アシストトルク補正制御を実行する。

具体的には、トルク補正実行条件が成立している間、ＥＣＵ２０は、トルク補正実行条件が成立した時点での補正アシスト制御量Ｔｍの符号を維持しながら、補正アシスト制御量Ｔｍの絶対値を所定の上限値（トルク補正最大値Ｔｃｍａｘ）まで徐々に増加させる。一方、トルク補正実行条件が成立しなくなると、ＥＣＵ２０は、補正アシスト制御量Ｔｍの絶対値を徐々に減少させる。

（アシストトルク補正処理の具体的作動）
次に、ＥＣＵ２０の具体的作動について、補正アシスト制御量Ｔｍの詳細な決定方法も含めて説明する。
ＥＣＵ２０のＣＰＵ２１（以下、単に「ＣＰＵ」とも称呼される）は、図５にフローチャートにより表された「アシストトルク決定処理ルーチン」を所定時間Δｔが経過する毎に実行する。従って、適当なタイミングになると、ＣＰＵは、図５のステップ５００から処理を開始し、ステップ５０５に進む。

（Ａ）いま、車両１０の始動後、初めて本ルーチンが実行された（従って、トルク補正実行条件が未だ成立していない）と仮定する。
ステップ５０５にてＣＰＵは、上記図２に表された「操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓと基本アシスト制御量Ｔｂとの関係」に、実際に検出されている「操舵トルクＴｓ及び車速Ｖｓ」を適用することにより、基本アシスト制御量Ｔｂを決定する。次いでＣＰＵはステップ５１０に進み、トルク補正フラグ設定処理を行うことにより、上記トルク補正実行条件が成立しているか否かを判定する。

より具体的に述べると、ＣＰＵはステップ５１０に進むと、図６にフローチャートにより表されたトルク補正フラグ設定処理ルーチンを実行する。トルク補正フラグ設定処理ルーチンの実行後、トルク補正実行条件が成立していればトルク補正フラグＦｔｒの値が「１」に設定され、トルク補正実行条件が成立していなければトルク補正フラグＦｔｒの値が「０」に設定される。トルク補正フラグ設定処理ルーチンの詳細については後述される。

次いでＣＰＵは図５のルーチンのステップ５１５に進み、トルク補正フラグＦｔｒの値が「１」であるか否かを判定する。前述の仮定によればトルク補正実行条件は成立していない。従って、ＣＰＵはステップ５１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５２５に進み、トルク補正量Ｔｃの前回値（後述のステップ５５０を参照。）から補正トルク減少量Ｔｄｒを減じることによってトルク補正量Ｔｃの値を算出する。なお、トルク補正量Ｔｃの前回値は、所定時間Δｔ前のトルク補正量Ｔｃであって、前回トルク補正量Ｔｃｐｒｅとも称呼される。更に、本例において、補正トルク減少量Ｔｄｒは予め定められた正の定数である。

前回トルク補正量Ｔｃｐｒｅの値は、車両１０の始動時にＣＰＵが実行するイニシャルルーチン（不図示）において「０」に設定される。このイニシャルルーチンにおいて、前回トルク補正量Ｔｃｐｒｅに加えて、後述される旧操舵トルクＴｓｏｌｄ及び旧ヨーレートγｏｌｄの値がそれぞれ「０」に設定される。

前述の仮定のとおり、いま本ルーチンが初めて実行されているので前回トルク補正量Ｔｃｐｒｅの値は「０」であり、従って、トルク補正量Ｔｃは補正トルク減少量Ｔｄｒに「−１」を乗じた値と等しくなる（即ち、Ｔｃ＝−Ｔｄｒ）。

次いでＣＰＵはステップ５３０に進み、トルク補正量Ｔｃが「０」より小さいか否かを判定する。いま、Ｔｃ＝−Ｔｄｒ＜０であるから、ＣＰＵ６６はステップ５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３５に進み、トルク補正量Ｔｃの値を「０」に設定する。

次いでＣＰＵはステップ５５０に進み、前回トルク補正量Ｔｃｐｒｅに現時点のトルク補正量Ｔｃの値を代入する。

その後ＣＰＵはステップ５５５に進み、基本アシスト制御量Ｔｂが「０」より大きいか否かを判定する。基本アシスト制御量Ｔｂが「０」より大きければ、ＣＰＵはステップ５５５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５６０に進み、補正アシスト制御量Ｔｍに「トルク補正量Ｔｃに『−１』を乗じた値」を代入する。一方、基本アシスト制御量Ｔｂが「０」以下であれば、ＣＰＵはステップ５５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５６５に進み、補正アシスト制御量Ｔｍにトルク補正量Ｔｃの値を代入する。従って、補正アシスト制御量Ｔｍは、「０」又は「基本アシスト制御量Ｔｂと符号の異なる値」となる。なお、現時点においてはステップ５３０及びステップ５３５の処理によりトルク補正量Ｔｃは「０」に設定されているので、補正アシスト制御量Ｔｍも「０」になる。

次いでＣＰＵはステップ５７０に進み、アシストトルクＴａを「基本アシスト制御量Ｔｂと補正アシスト制御量Ｔｍとの和」として算出する。更にＣＰＵはステップ５７５に進み、駆動回路１８を制御して電動機１７にアシストトルクＴａに等しいトルクを発生させる。その後ＣＰＵはステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

その後、トルク補正実行条件が成立しない状態が継続すれば、補正アシスト制御量Ｔｍの値は「０」に維持される。換言すれば、アシストトルク補正制御は実行されない。

（Ｂ）車両１０の始動後、初めてトルク補正実行条件が成立したと仮定する。
この場合、ＣＰＵはステップ５１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２０に進む。ステップ５２０にてＣＰＵはトルク補正量Ｔｃの値を前回トルク補正量Ｔｃｐｒｅに補正トルク増加量Ｔｄｉを加えることによって算出する。本例において、補正トルク増加量Ｔｄｉは予め定められた正の定数である。

その後、ＣＰＵはステップ５３０に進む。前述の仮定の通り、車両１０が始動してから前回本ルーチンが実行されるまでトルク補正実行条件が成立していなかったので、前回トルク補正量Ｔｃｐｒｅの値は「０」である。従って、この時点のトルク補正量Ｔｃの値は補正トルク増加量Ｔｄｉに等しい（即ち、Ｔｃ＝Ｔｄｉ＞０）。

従って、ＣＰＵはステップ５３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５４０に進み、トルク補正量Ｔｃの値がトルク補正最大値Ｔｃｍａｘよりも大きいか否かを判定する。トルク補正最大値Ｔｃｍａｘは予め定められた正の定数であり、補正トルク増加量Ｔｄｉよりも大きい値である（即ち、Ｔｄｉ＜Ｔｃｍａｘ）。いま、トルク補正量Ｔｃの値はトルク補正最大値Ｔｃｍａｘよりも小さいので（即ち、Ｔｃ＝Ｔｄｉ＜Ｔｃｍａｘ）、ＣＰＵはステップ５４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５５０に直接進む。

更に、ステップ５６０又はステップ５６５の処理の後、ＣＰＵはステップ５７０及びステップ５７５の処理を実行し、その結果、電動機１７が発生させるアシストトルクＴａの絶対値が補正トルク増加量Ｔｄｉだけ小さくなる。換言すれば、アシストトルク補正制御が実行される。

その後、トルク補正実行条件が成立した状態が継続すれば、本ルーチンが実行される度にトルク補正量Ｔｃの値が補正トルク増加量Ｔｄｉだけ大きくなる。その結果、トルク補正量Ｔｃの値がトルク補正最大値Ｔｃｍａｘよりも大きくなると、ＣＰＵはステップ５４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５４５に進み、トルク補正量Ｔｃの値をトルク補正最大値Ｔｃｍａｘと等しくする。従って、トルク補正実行条件が成立した状態が継続しても、トルク補正量Ｔｃの値はトルク補正最大値Ｔｃｍａｘよりも大きくはならない。

（Ｃ）トルク補正実行条件が成立した後、同条件が成立しなくなったと仮定する。
この場合、本ルーチン（具体的には、ステップ５２５）が実行される度にトルク補正量Ｔｃの値が補正トルク減少量Ｔｄｒだけ小さくなる。その結果、トルク補正量Ｔｃの値が「０」よりも小さくなると、ＣＰＵはステップ５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３５に進み、トルク補正量Ｔｃの値を「０」に設定する。従って、トルク補正実行条件が成立しなくなると、トルク補正量Ｔｃの値が減少するが、トルク補正量Ｔｃの値は「０」よりも小さくはならない。

次に、上述したトルク補正フラグ設定処理ルーチンについて説明する。図５のステップ５１０が実行されると、ＣＰＵは、トルク補正フラグ設定処理ルーチンを実行する。具体的には、ＣＰＵは、図のステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進む。ステップ６０５にてＣＰＵは、操舵トルクＴｓ、操舵角変位量Δθ及びヨーレートγを取得し、それらの値をＲＡＭ２３にそれぞれ記憶する。

ステップ６１０にてＣＰＵは、上記条件（ａ）が成立しているか否かを判定する。条件（ａ）が成立していれば、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１５に進み、上記条件（ｂ）が成立しているか否かを判定する。条件（ｂ）が成立していれば、ＣＰＵはステップ６１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２０に進み、上記条件（ｃ）が成立しているか否かを判定する。

条件（ｃ）が成立していれば、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２５に進み、上記条件（ｄ）が成立しているか否かを判定する。条件（ｄ）が成立していれば、ＣＰＵはステップ６２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６３０に進み、上記条件（ｅ）が成立しているか否かを判定する。条件（ｅ）が成立していれば、ＣＰＵはステップ６３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６３５に進み、上記条件（ｆ）が成立しているか否かを判定する。

条件（ｆ）が成立していれば、ＣＰＵはステップ６３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６４０に進み、トルク補正フラグＦｔｒの値を「１」に設定する。次いでＣＰＵはステップ６４５に進み、操舵トルクＴｓ及びヨーレートγの値のそれぞれを、旧操舵トルクＴｓｏｌｄ及び旧ヨーレートγｏｌｄとしてＲＡＭ２３にそれぞれ記憶する。

次いでＣＰＵは、ステップ６９５に進んで本ルーチンを終了する。なお、条件（ａ）〜条件（ｆ）の何れかが成立していなければ、ＣＰＵは、ステップ６１０〜ステップ６３５のうちの成立していない条件に対応するステップにて「Ｎｏ」と判定してステップ６５０に進み、トルク補正フラグＦｔｒの値を「０」に設定する。次いでＣＰＵは、ステップ６４５に進む。

以上説明したように、本操舵装置は、
車両（１０）に適用される電動パワーステアリング装置（操舵ハンドル１１、ステアリングシャフト１２、ピニオンギア１３、ラックバー１４、操舵輪１５、減速機１６、電動機１７及び駆動回路１８等）であって、
操舵ハンドル（１１）と操舵輪（１５）とを連結するステアリング機構に対し前記操舵ハンドルから入力された操舵トルク（Ｔｓ）の作用方向（操舵トルクＴｓの符号）及び大きさ（操舵トルクＴｓの絶対値）を検出するトルク検出部（３２）と、
前記ステアリング機構に設けられて操舵操作をアシストするためのアシストトルクを発生する電動機（１７）と、
前記操舵ハンドルの舵角である操舵角の変化方向（操舵角変位量Δθの符号）及び単位時間あたりの変化量（操舵角変位量Δθの絶対値）を検出する操舵角変位量検出部（３１）と、
前記車両のヨー角の変化方向（ヨーレートγの符号）及び単位時間あたりの変化量（ヨーレートγの絶対値）を検出するヨーレート検出部（３４）と、
少なくとも前記操舵トルクに応じて基本アシストトルクを決定し（図２）、前記基本アシストトルクに応じたトルクを前記アシストトルクとして前記電動機に発生させる（補正アシスト制御量Ｔｍが「０」であるときの図５のステップ５７０及びステップ５７５）制御部（ＥＣＵ２０）と、
を備える電動パワーステアリング装置において、
前記制御部は、
現時点における前記操舵トルクの作用方向が前記ヨー角の変化方向に対応しており（上記条件（ａ）及び図６のステップ６１０）、
現時点における前記操舵角の変化方向が前記ヨー角の変化方向に対応しており（上記条件（ｂ）及び図６のステップ６１５）、
現時点における前記操舵トルクの作用方向が現時点よりも所定時間だけ前の第１時点における前記操舵トルクの作用方向と同じであり（上記条件（ｃ）及び図６のステップ６１５）、
現時点における前記操舵トルクの大きさが前記第１時点における前記操舵トルクの大きさよりも所定の第１閾値を越えて減少しており（上記条件（ｄ）及び図６のステップ６１５）、且つ、
現時点における前記操舵角の単位時間あたりの変化量が所定の第２閾値よりも大きい（上記条件（ｅ）及び図６のステップ６２０）、
というトルク補正実行条件が成立しているとき、
前記基本アシストトルクの作用方向と反対方向のトルクであって所定の大きさを有する補正アシストトルクを前記基本アシストトルクに加えたトルクを前記アシストトルクとして前記電動機に発生させる（図５のステップ５７０及びステップ５７５）、アシストトルク補正制御を実行するように構成されている。

更に、前記制御部は、
前記トルク補正実行条件が成立している期間において前記補正アシストトルクの大きさを徐々に増加させ（図５のステップ５２０）、前記トルク補正実行条件が不成立となった後に前記補正アシストトルクの大きさを徐々に減少させる（図５のステップ５２５）ように構成されている。

更に、前記制御部は、
前記第１時点における前記ヨー角の単位時間あたりの変化量が所定の第３閾値よりも小さいときには、前記アシストトルク補正制御を実行しない（上記条件（ｆ）及び図６のステップ６２５）ように構成されている。

更に、前記制御部は、
前記車両と路面との間で所定のスリップが発生しているか否かを判定し、前記所定のスリップが発生していると判定したときには、前記アシストトルク補正制御を実行しない（上記条件（ｇ）及び条件（ｈ）並びに図６のステップ６３０及びステップ６３５）ように構成されている。

本操舵装置によれば、ＳＡＴ減少領域が存在する車両において正確な操舵角θを取得できなくても、舵角増加継続現象が発生したとき、アシストトルク補正制御によってアシストトルクを減少させ、以て、切り増し操作から保舵操作及び切り戻し操作への移行を円滑に行うことが可能となる。

以上、本発明に係る車両の操舵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、本発明の目的に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、操舵トルクＴｓの符号が変化したとき、トルク補正量Ｔｃの値を「０」とする処理が加えられても良い。

或いは、トルク補正量Ｔｃの絶対値が基本アシスト制御量Ｔｂの絶対値がよりも大きいとき、トルク補正量Ｔｃの絶対値を基本アシスト制御量Ｔｂの絶対値に等しくする処理が加えられても良い。

加えて、本実施例において、トルク補正量Ｔｃの値がトルク補正最大値Ｔｃｍａｘをこえたとき、トルク補正量Ｔｃの値をトルク補正最大値Ｔｃｍａｘと等しくしていた。しかし、この処理は割愛されても良い。即ち、図５のステップ５４０及びステップ５４５の処理は割愛されても良い。

加えて、本実施形態に係るＥＣＵ２０は、上記条件（ａ）〜（ｈ）が総て成立したとき、アシストトルク補正制御を実行していた。しかし、ＥＣＵ２０は、条件（ａ）〜（ｅ）が総て成立していれば、条件（ｆ）〜（ｈ）のうちの何れかが成立していなくてもアシストトルク補正制御を実行しても良い。

加えて、本実施形態において、電動機１７は、ステアリングシャフト１２にアシストトルクＴａを作用させていた。即ち、電動機１７が発生させるトルクによってステアリングシャフト１２が回転させられていた。しかし、電動機１７はラックバー１４にアシストトルクＴａを作用させても良い。即ち、電動機１７が発生されるトルクによってラックバー１４の往復直線運動が発生するように操舵装置が構成されても良い。

加えて、本操舵装置は、ヨーレート検出部としてヨーレートセンサ３４を備え、ＥＣＵ２０は、ヨーレートセンサ３４からヨーレートγを表す信号を受信していた。しかし、本操舵装置は、ヨーレート検出部として横加速度センサを備え、ＥＣＵ２０は、横加速度センサから横加速度Ｇｙを表す信号を受信し、更に、ヨーレートγを横加速度Ｇｙを車速Ｖｓにより除算した値（即ち、γ＝Ｇｙ／Ｖｓ）として取得するように構成されても良い。

１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１３…ピニオンギア、１４…ラックバー、１５…操舵輪、１６…減速機、１７…電動機、１８…駆動回路、１９…後輪、ＥＣＵ…２０。

Claims (4)

1. 車両に適用される電動パワーステアリング装置であって、
   操舵ハンドルと操舵輪とを連結するステアリング機構に対し前記操舵ハンドルから入力された操舵トルクの作用方向及び大きさを検出するトルク検出部と、
   前記ステアリング機構に設けられて操舵操作をアシストするためのアシストトルクを発生する電動機と、
   前記操舵ハンドルの舵角である操舵角の変化方向及び単位時間あたりの変化量を検出する操舵角変位量検出部と、
   前記車両のヨー角の変化方向及び単位時間あたりの変化量を検出するヨーレート検出部と、
   少なくとも前記操舵トルクに応じて基本アシストトルクを決定し、前記基本アシストトルクに応じたトルクを前記アシストトルクとして前記電動機に発生させる制御部と、
   を備える電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、
   現時点における前記操舵トルクの作用方向が前記ヨー角の変化方向に対応しており、
   現時点における前記操舵角の変化方向が前記ヨー角の変化方向に対応しており、
   現時点における前記操舵トルクの作用方向が現時点よりも所定時間だけ前の第１時点における前記操舵トルクの作用方向と同じであり、
   現時点における前記操舵トルクの大きさが前記第１時点における前記操舵トルクの大きさよりも所定の第１閾値を越えて減少しており、且つ、
   現時点における前記操舵角の単位時間あたりの変化量が所定の第２閾値よりも大きい、
   というトルク補正実行条件が成立しているとき、
   前記基本アシストトルクの作用方向と反対方向のトルクであって所定の大きさを有する補正アシストトルクを前記基本アシストトルクに加えたトルクを前記アシストトルクとして前記電動機に発生させる、アシストトルク補正制御を実行するように構成された、
   電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、
   前記トルク補正実行条件が成立している期間において前記補正アシストトルクの大きさを徐々に増加させ、前記トルク補正実行条件が不成立となった後に前記補正アシストトルクの大きさを徐々に減少させるように構成された電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、
   前記第１時点における前記ヨー角の単位時間あたりの変化量が所定の第３閾値よりも小さいときには、前記アシストトルク補正制御を実行しないように構成された電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御部は、
   前記車両と路面との間で所定のスリップが発生しているか否かを判定し、前記所定のスリップが発生していると判定したときには、前記アシストトルク補正制御を実行しないように構成された電動パワーステアリング装置。
   
   
   

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