JP3422235B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵系に加えられ
る操舵トルクを操舵トルク検出手段で検出し、その検出
値に応じて電動機で発生する操舵補助力を制御すること
により、軽い操舵を行うようにした電動式パワーステア
リング装置に関し、特に電動機の不要な電流制限を行わ
ないようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動式パワーステアリング装置と
しては、例えば特開平８−１３３１０９号公報（以下、
単に従来例と称す）に記載されているものがある。

【０００３】この従来例には、車庫入れや端当て等の状
態にあると考えられる場合に、検出した操舵トルクの平
均値を算出し、この操舵トルク平均値が所定値以上にな
った時に、車速と操舵トルクとに基づいてハンドルの回
転に要する力の補助を行うモータに流す目標電流指令値
を電流最大値制限回路で低減させることにより、操舵補
助力を発生するモータへの通電電流を制限してモータの
発熱を低減するようにした電動パワーステアリング装置
が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電動式パワーステアリング装置にあっては、操舵ト
ルクを監視して、その操舵トルク平均値が所定値以上に
なったときに電流最大値制限回路で目標電流指令値を制
限するようにしているので、車庫入れ時のように、ステ
アリングホイールが最大転舵角に達した状態で、さらに
ステアリングホイールの操舵を継続して操舵トルク平均
値が所定値以上となったときに目標電流指令値が制限さ
れることにより操舵補助力を発生する電動機の発熱を抑
制することはできるが、次にステアリングホイールを逆
方向に操舵したときには、目標電流指令値の制限状態が
解除されないことにより、操舵補助機能が低下してステ
アリングホイールの操舵が重くなり、操舵性能が低下す
るという未解決の課題がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、ステアリングホイ
ールが最大転舵角に達している状態で操舵トルクが検出
されているときには、これを検出して目標電流指令値そ
のものを低下させることにより、操舵性能の低下を確実
に防止することができる電動式パワーステアリング装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る電動式パワーステアリング装置は、
操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検
出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を付加する電
動機と、前記操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値に
基づいて前記電動機に対する電流指令値を算出し、算出
した電流指令値を目標電流指令値とし、該目標電流指令
値に基づいて電動機を制御する電流制御手段とを備えた
電動式パワーステアリング装置において、前記操舵系が
最大転舵角に達したことを検出する最大転舵角操舵状態
検出手段と、該最大転舵角操舵状態検出手段で最大転舵
角を検出し、且つ前記電流指令値が所定値を超えている
ときに当該目標電流値を低下させる電流指令値補正手段
とを備え、前記最大転舵角操舵状態検出手段は、操舵系
の操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、車両の
車速を検出する車速検出手段と、前記操舵角検出手段で
検出した操舵角速度及び車速検出手段で検出した車速検
出値が共に零であり、且つ前記電流指令値が所定値以上
である状態を所定時間以上継続したとき及び前記操舵角
速度が零で、且つ前記車速検出値が低速設定値以下で零
より大きいと共に、前記電流指令値が所定値以上である
ときに最大転舵角操舵状態であると判定する判定手段と
を有することを特徴としている。

【０００７】この請求項１に係る発明においては、最大
転舵角操舵状態検出手段で、停車状態で操舵角速度が零
であり、電流指令値が所定値以上である状態を所定時間
継続したとき及び低速走行状態で、操舵角速度が零であ
り、電流指令値が所定値以上であるときに操舵系が最大
転舵角に達したことを検出し、且つ電動機に対する電流
指令値が所定値を超えているときに、補助操舵の必要性
がないものと判断して電流指令値補正手段で電流制御手
段で算出した目標電流指令値を低下させることにより、
操舵補助力を発生する電動機に不要な駆動電流の供給を
抑制した発熱を低減する。

【０００８】また、請求項２に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項１に係る発明において、前記最大
転舵角操舵状態検出手段は、操舵系に設けられた最大転
舵角規制手段近傍に設けた検出スイッチで構成されてい
ることを特徴としている。

【０００９】この請求項２に係る発明においては、操舵
系の最大操舵角に達したことを最大転舵角規制手段近傍
に設けた検出スイッチで検出するので、操舵系が最大操
舵角に達したことを確実に検出することができる。

【００１０】さらに、請求項３に係る電動式パワーステ
アリング装置は、請求項１に係る発明において、前記最
大転舵角操舵状態検出手段は、操舵系の操舵角速度を検
出する操舵角速度検出手段と、車両の車速を検出する車
速検出手段と、操舵角速度検出手段で検出した操舵角速
度が零で、且つ車速検出手段で検出した車速検出値が低
速設定値以下であると共に、電流制御手段の電流指令値
が所定値以上であるときに最大転舵角操舵状態であると
判定する判定手段とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１１】この請求項３に係る発明においては、既存
の操舵角速度検出手段及び車速検出手段の検出値と電流
制御手段の電流指令値とから最大操舵角操舵状態を検出
する。

【００１２】さらにまた、請求項４に係る電動式パワー
ステアリング装置は、請求項１に係る発明において、前
記最大転舵角操舵状態検出手段は、操舵系の操舵角速度
を検出する操舵角速度検出手段と、車両の車速を検出す
る車速検出手段と、操舵角速度検出手段で検出した操舵
角速度及び車速検出手段で検出した車速検出値が共にが
零であり、且つ電流制御手段の電流指令値が所定値以上
である状態を所定時間以上継続したときに最大転舵角操
舵状態であると判定する判定手段とを備えていることを
特徴としている。

【００１３】この請求項４に係る発明においては、車両
の停止時の据切りによって最大操舵角に達したことを既
存の操舵角速度検出手段、車速検出手段の検出値と電流
制御手段の電流指令値とから検出する。

【００１４】なおさらに、請求項５に係る電動式パワー
ステアリング装置は、請求項３又は４に係る発明におい
て、前記操舵角速度検出手段は、電動機の駆動電流及び
駆動電圧を検出し、これらに基づいて操舵角速度を推定
するように構成されていることを特徴としている。

【００１５】この請求項５に係る発明においては、電動
機の駆動電流及び駆動電圧を検出することにより操舵角
速度を推定することにより、操舵角センサ等のセンサを
別設することなく、操舵角速度を検出する。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、最大転舵
角操舵状態検出手段で操舵系が最大転舵角に達した状態
を検出し、且つ操舵トルク検出手段で検出した操舵トル
クが所定値以上であるときには、補助操舵力を発生する
電動機で操舵トルク検出値に見合う補助操舵を発生する
必要がないものと判断して、電流指令値補正手段で、電
流制御手段で操舵トルク検出値に基づいて算出される電
流指令値を低下させる補正を行うので、電動機に不要な
電流が供給されることを抑制し、発熱を防止することが
できると共に、電動機に供給する最大電流値を制限する
のではなく、電流指令値そのものを低下させているの
で、ステアリングホイールの切り返しを行う場合でも軽
い操舵を行って操舵性能が低下することを確実に防止す
ることができるという効果が得られる。

【００１７】また、低速走行状態では、最大転舵角操舵
状態を、操舵角速度検出手段及び車速検出手段で検出し
た検出値と電流制御手段の電流指令値とに基づいて検出
するようにしているので、検出スイッチのような直接検
出手段を設ける必要がなく、この分コストを低減させる
ことができるという効果が得られ、車速検出値が零とな
る停止時における据切りによって最大転舵角に達したこ
とを、これを操舵角速度検出手段及び車速検出手段で検
出した検出値と電流制御手段の電流指令値とに基づいて
検出することができ、検出スイッチのような直接検出手
段を設けることなく、据切り時の最大転舵角操舵状態を
検出することができるという効果が得られる。

【００１８】

【００１９】

【００２０】さらに、請求項２に係る発明によれば、電
動機の駆動電流及び駆動電圧を検出し、これらに基づい
て操舵角速度を推定するようにしたので、ステアリング
ホイールを含む操舵系に操舵角センサ等を別設する必要
がなく、この分コストを低減させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す
概略構成図であり、ステアリングホイール１は、ステア
リングシャフト２の上端部に連結され、このステアリン
グシャフト２は固定部に支持されて下方に延長され、そ
の下端部にピニオン３が装着されている。

【００２２】このピニオン３は、車両幅方向に水平に延
長するラック４に噛合して、ステアリングギヤを構成
し、ステアリングホイール１からステアリングシャフト
２回りの回転運動がラック４の直進運動（並進運動）に
変換される。

【００２３】そして、水平に延在するラック４の両端部
は、夫々タイロッド５を介してナックル及び転舵輪６に
接続され、ラック４が水平方向移動（並進運動）するこ
とで左右の転舵輪６が転舵される。

【００２４】また、ステアリングシャフト２におけるピ
ニオン３の上部には、減速機を構成するリングギヤ１１
が同軸に固定され、このリングギヤ１１に操舵補助モー
タ８の駆動軸９に連結されたリングギヤ１０が噛合さ
れ、操舵補助モータ８が後述するコントロールユニット
７から出力されるデューティ制御されたパルス電流によ
って操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように制
御される。

【００２５】さらに、ステアリングシャフト２における
リングギヤ１１の上部にトルク検出機構１２が設けられ
ている。このトルク検出機構１２は、ステアリングシャ
フト２の下端部とピニオン３の上端部を連結する図示さ
れないトーションバーと、その外周に配置された操舵ト
ルクセンサ１３とで構成されている。

【００２６】この操舵トルクセンサ１３は、上記トーシ
ョンバーの捩じれ量から操舵トルクを検出し、その操舵
トルクの大きさに応じた且つステアリングホイール１の
右切り（ピニオン３からの入力に対しては左回り）で正
値、ステアリングホイール１の左切り（ピニオン３から
の入力に対しては右回り）で負値の電圧信号でなるトル
ク検出値Ｔを、後述するコントロールユニット７に供給
する。

【００２７】また、車両には車速を検出する車速センサ
１４が搭載されており、この車速センサ１４によって車
両前後方向車速が検出され、この車速の大きさに応じた
電圧信号でなる車速検出値Ｖ_SPが後述されるコントロー
ルユニット７に供給される。さらに、操舵補助モータ８
には電流検出手段を構成する例えば変流器で構成される
電流センサ１６が取付けられており、この電流センサ１
６で操舵補助モータ８に流れる実電流が検出され、この
電流検出値ｉ_D がコントロールユニット７に供給される
と共に、操舵補助モータ８の駆動電圧が電圧検出手段と
しての操舵補助モータ８のコイル抵抗値に比べて十分大
きな抵抗値を有する電圧検出抵抗Ｒ_M で検出され、検出
された駆動電圧ｖ_D がコントロールユニット７に供給さ
れる。

【００２８】コントロールユニット７は、図２に示すよ
うに、操舵トルクセンサ１３から入力される操舵トルク
検出値Ｔ、車速センサ１４から入力される車速検出値Ｖ
_SP、電流センサ１６から入力される実電流検出値ｉ_D 及
び電圧検出抵抗Ｒ_M で検出された駆動電圧ｖ_D を入力し
且つ操舵補助モータ８の回転方向と回転速度とを制御す
るための操舵補助モータ８への駆動電流をデューティ制
御するデューティ制御用信号を出力するマイクロコンピ
ュータ１５と、このマイクロコンピュータ１５から出力
されるデューティ制御用信号が供給され、これに基づい
て操舵補助モータ８の回転方向と回転速度とを制御する
モータ駆動回路１９とを備えている。

【００２９】ここで、マイクロコンピュータ１５は、Ｆ
／Ｖ変換機能及びＡ／Ｄ変換機能を備えた入力側インタ
フェース回路１５ａ、マイクロプロセッサユニット等か
らなる演算処理装置（ＣＰＵ）１５ｂ及びＲＡＭ，ＲＯ
Ｍ等からなる記憶装置１５ｃ及び出力側インタフェース
回路１５ｄを有する。

【００３０】そして、入力インタフェース回路１５ａに
は、操舵トルクセンサ１３の操舵トルク検出値Ｔ、車速
センサ１４の車速検出値Ｖ_SPと電流センサ１６からの実
電流検出値ｉ_D 及び電圧検出抵抗Ｒ_M の駆動電圧検出値
ｖ_D とが入力され、出力インタフェース回路１５ｄから
は操舵補助力発生方向を表す左切り方向信号ＬＤ及び右
切り方向信号ＲＤと、操舵補助モータ８に供給する電流
をデューティ制御する左切りデューティ制御用電流パル
スＬＰ及び右切りデューティ制御用電流パルスＲＰと、
モータ駆動回路１９の通電を制御する通電制御信号ＣＳ
とをモータ駆動回路１９に出力する。

【００３１】また、演算処理装置１５ｂは、後述する図
３の演算処理を実行して、正常時には操舵トルクセンサ
１３の操舵トルク検出値Ｔ、操舵トルク変化速度Ｔ′、
操舵角速度ω及び車速センサ１４の車速検出値Ｖ_SPに基
づいて所定の演算を行ってモータ目標駆動電流ｉ^* を算
出するが、ステアリングホイールを含む操舵系が最大転
舵角に達した状態で大きな操舵トルク検出値Ｔが得られ
ている状態では、モータ目標駆動電流ｉ^* を所定値に制
限し、算出されたモータ目標駆動電流ｉ^* と電流センサ
１６からの実電流ｉ_D との偏差に基づいて操舵状態に応
じた操舵補助力を発生するように左右切り方向信号Ｌ
Ｄ，ＲＤ及び左右切りデューティ制御用電流パルスＬ
Ｐ，ＲＰを形成して出力側インタフェース回路１５ｄに
送出する。

【００３２】さらに、記憶装置１５ｃには、予め演算処
理装置１５ｂの演算処理に必要な制御マップや演算式、
プログラム等が格納されていると共に、演算処理装置１
５ｂの演算過程で必要な演算結果を逐次記憶する。

【００３３】一方、モータ駆動回路１９は、４個のＭＯ
ＳＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ₁〜Ｑ₄ を２個づつ直
列に接続して２組の直列回路を構成し、これら直列回路
のスイッチング素子Ｑ₁ 及びＱ₂ 間とＱ₃ 及びＱ₄ 間と
の間に操舵補助モータ８を接続し、且つスイッチング素
子Ｑ₁ 及びＱ₃ の入力側が互いに接続されてモータリレ
ー２０及びキースイッチ２１を介して負極側が接地され
たバッテリ２２の正極側に接続され、スイッチング素子
Ｑ₂ 及びＱ₄ の出力側が互いに接続されて接地されて、
所謂Ｈブリッジ回路に構成されている。

【００３４】そして、スイッチング素子Ｑ₁ 及びＱ₃ に
夫々マイクロコンピュータ１５の出力側インタフェース
回路１５ｄから出力される左切り方向信号ＬＤ及び右切
り方向信号ＲＤが、スイッチング素子Ｑ₄ 及びＱ₂ に夫
々マイクロコンピュータ１５の出力側インタフェース回
路１５ｄから出力される左切りデューティ制御用電流パ
ルスＬＰ及び右切りデューティ制御用電流パルスＲＰが
夫々供給され、モータリレー２０のリレーコイルの一端
がスイッチング素子としてのＮＰＮトランジスタ２３を
介してキースイッチ２１に接続されていると共に、他端
が接地され、このトランジスタ２３にマイクロコンピュ
ータ１５の出力側インタフェース回路１５ｄから出力さ
れる通電制御信号ＣＳが供給されている。

【００３５】次に、上記実施形態の動作をマイクロコン
ピュータ１５における演算処理装置１５ｂで実行される
制御処理手順を示す図３を伴って説明する。図３の電流
制御処理は、メインプログラムとしてマイクロコンピュ
ータ１５に電源が投入されたときに実行開始され、先
ず、ステップＳ１で初期化を行って、少なくとも操舵系
が最大転舵角に達していることを表す最大転舵角状態フ
ラグＦを“０”にリセットすると共に、通電制御信号Ｃ
Ｓをオン状態とし、その他演算処理に必要な初期化を行
う。

【００３６】次いで、ステップＳ２に移行して、操舵ト
ルクセンサ１３の操舵トルク検出値Ｔ、車速センサ１４
の車速検出値Ｖ_SP、電流センサ１６の実電流検出値ｖ_D
及び電圧検出抵抗Ｒ_M の駆動電圧検出値ｖ_D を夫々読込
み、次いでステップＳ３に移行して、操舵トルク検出値
Ｔを例えばハイパスフィルタ処理による微分処理を行う
ことにより、操舵トルク微分値Ｔ′を算出する。

【００３７】次いで、ステップＳ４に移行して、車速検
出値Ｖ_SP及び操舵トルク検出値Ｔをもとに記憶装置１５
ｃに予め格納された基本電流制御マップを参照して基本
モータ電流指令値ｉ_F を算出する。

【００３８】ここで、基本モータ電流制御マップは、図
４に示すように、車速検出値Ｖをパラメータとして操舵
トルク検出値Ｔと基本モータ電流指令値ｉ_F との関係を
表し、操舵トルク検出値Ｔが不感帯を規定する所定値Ｔ
₁ から増加するに応じて基本モータ電流指令値ｉ_F の増
加率が増加し、操舵トルク検出値Ｔが所定値Ｔ₂ 以上と
なると飽和するように設定され、車速検出値Ｖ_SPが増加
するに従って操舵トルク検出値Ｔの増加に対する基本モ
ータ電流指令値ｉ_F の増加が少なくなるように設定され
ている。

【００３９】次いで、ステップＳ５に移行して、車速検
出値Ｖ_SPをもとに記憶装置１５ｃに予め格納された微分
係数制御マップを参照して微分係数Ｋ₂ を算出する。こ
こで、微分係数制御マップは、図５に示すように、縦軸
に微分係数Ｋ₂ を横軸に車速検出値Ｖ_SPをとり、車速検
出値Ｖ_SPが増加するに応じて微分係数Ｋ₂ の増加率が減
少するような放物線状の特性曲線が設定されている。

【００４０】次いで、ステップＳ６に移行して、車速検
出値Ｖ_SPをもとに記憶装置１５ｃに予め格納された操舵
角速度係数制御マップを参照して操舵角速度係数Ｋ₃ を
算出する。

【００４１】ここで、操舵角速度係数制御マップは、図
６に示すように、縦軸に操舵角速度係数Ｋ₃ を、横軸に
車速検出値Ｖ_SPを夫々とり、所定車速Ｖ_SP1 以上となっ
たときに車速検出値Ｖ_SPの増加に比例して操舵角速度係
数Ｋ₃ が増加し、所定車速Ｖ _SP2 以上で飽和する特性線
が設定されている。

【００４２】次いで、ステップＳ７に移行して、モータ
電流検出値ｉ_D 、駆動電圧検出値ｖ _D をもとに下記
（１）式の演算を行って操舵角速度ωを算出する。 ω＝（ｖ_D −ｉ_D ・Ｒ）／Ｋ₄ …………（１） ここで、Ｒはモータのコイル抵抗値、Ｋ₄ はモータの誘
起電圧定数である。

【００４３】次いで、ステップＳ８に移行して、基本モ
ータ電流指令値ｉ_F 、微分係数Ｋ₂、操舵トルク微分値
Ｔ′、操舵角速度係数Ｋ₃ 及び操舵角速度ωをもとに下
記（２）式の演算を行ってモータ電流指令値ｉ_T を算出
し、これを記憶装置１５ｃの指令値記憶領域に更新記憶
する。

【００４４】 ｉ_T ＝ｉ_F ＋Ｋ₂ ・Ｔ′−Ｋ₃ ω …………（２） 次いで、ステップＳ９に移行して、最大転舵角に達して
いることを表す最大転舵角状態フラグＦが“１”にセッ
トされているか否かを判定し、これが“０”にリセット
されているときには、ステップＳ１０に移行してステッ
プＳ８で算出したモータ電流指令値ｉ_T をモータ目標電
流指令値ｉ^* として記憶装置１５ｃに形成した目標値記
憶領域に更新記憶してからステップＳ１３に移行する。

【００４５】一方、ステップＳ９の判定結果が最大転舵
角状態フラグＦが“１”にセットされているときには、
ステップＳ１１に移行して、ステップＳ８で算出された
モータ電流指令値ｉ_T が予め設定された設定値ｉ_S （据
切り状態で必要とする最小電流値に相当する最大電流値
の６０％程度に設定し、最大電流値が３５Ａであるとき
には２０Ａ程度に設定する）以下であるか否かを判定
し、ｉ_T ≦ｉ_S であるときにはステップＳ１２に移行し
て、最大転舵角状態フラグＦを“０”にリセットしてか
ら前記ステップＳ１０に移行し、ｉ_T ＞ｉ_S であるとき
には、後述するステップＳ１８に移行する。

【００４６】ステップＳ１３では、操舵角速度ωが零で
あるか否かを判定し、操舵角速度ωが零でないときには
直接後述するステップＳ２０に移行し、操舵角速度ωが
零であるときには、ステップＳ１４に移行して、車速検
出値Ｖ_SPが零であるか否かを判定し、Ｖ_SP＝０であると
きには据切り状態であると判断して後述するステップＳ
２４に移行し、Ｖ_SP＞０であるときには、車両が走行中
であると判断してステップＳ１５に移行する。

【００４７】このステップＳ１５では、車速検出値Ｖ_SP
が予め設定した低車速設定値Ｖ_L （例えば車庫入れ等を
想定した５km/h程度）以下であるか否かを判定し、Ｖ_SP
＞Ｖ _L であるときには、最大転舵角まで操舵する可能性
が少ないものと判断して直接後述するステップＳ２０に
移行し、Ｖ_SP≦Ｖ_L であるときには、車庫入れ等によっ
て最大転舵角まで操舵する可能性があるものと判断して
ステップＳ１６に移行する。

【００４８】このステップＳ１６では、ステップＳ８で
算出したモータ電流指令値ｉ_T が予め設定された所定電
流設定値ｉ_S 以上であるか否かを判定し、ｉ_T ＜ｉ_S で
あるときにはステップＳ２０に移行し、ｉ_T ≧ｉ_S であ
るときには、最大転舵角に達している状態での操舵状態
であると判断してステップＳ１７に移行し、最大転舵角
状態フラグＦを“１”にセットしてからステップＳ１８
に移行する。

【００４９】このステップＳ１８では、記憶装置１５ｃ
の目標値記憶領域に記憶されているモータ目標電流指令
値ｉ^* が前述した設定値ｉ_S 以下であるか否かを判定
し、ｉ ^* ≦ｉ_S であるときにはそのままステップＳ２０
に移行し、ｉ^* ＞ｉ_S であるときにはステップＳ１９に
移行して現在のモータ目標電流指令値ｉ^* から所定値Δ
ｉを減算した値を新たなモータ目標電流指令値ｉ^* とし
て記憶装置１５ｃの目標値記憶領域に更新記憶してから
ステップＳ２０に移行する。

【００５０】ステップＳ２０では、記憶装置１５ｃの目
標値記憶領域に更新記憶されているモータ目標電流指令
値ｉ^* と実電流検出値ｉ_D をもとに下記（３）式の演算
を行って、デューティ比Ｄを算出し、これを記憶装置１
５ｃのデューティ比記憶領域に更新記憶する。

【００５１】 Ｄ＝Ｋ（ｉ^* −ｉ） …………（３） ここに、Ｋは制御ゲインであって、モータ目標電流指令
値ｉ^* と実電流検出値ｉ_D との許容誤差範囲を例えば数
Ａ程度と見込んで十数〜数十程度の値に設定される。

【００５２】次いで、ステップＳ２１に移行して、前記
ステップＳ２で読込んだ操舵トルク検出値Ｔが零を含む
負であるか否かを判定し、Ｔ≦０であるときには左切り
状態であると判断してステップＳ２２に移行し、左切り
方向信号ＬＤをオン状態とし、且つ右切り方向信号ＲＤ
をオフ状態とすると共に、記憶装置１５ｃのデューティ
比記憶領域に更新記憶されているデューティ比Ｄを読出
し、これに応じた左切りデューティ制御用電流パルスＬ
Ｐを出力し、且つオフ状態の右切りデューティ制御用電
流パルスＲＰを出力してから前記ステップＳ２に戻り、
Ｔ＞０であるときには右切り状態であると判断してステ
ップＳ２３に移行し、右切り方向信号ＲＤをオン状態と
し、且つ左切り方向信号ＬＤをオフ状態とすると共に、
記憶装置１５ｃのデューティ比記憶領域に更新記憶され
ているデューティ比Ｄを読出し、これに応じたデューテ
ィ比Ｄの右切りデューティ制御用電流パルスＲＰを出力
し、且つオフ状態の左切りデューティ制御用電流パルス
ＬＰを出力してから前記ステップＳ２に戻る。そして、
前記ステップＳ１４の判定結果が、Ｖ _SP ＝０即ち停止状
態であるときには、ステップＳ２４に移行し、前述した
ステップＳ１６と同様にステップＳ８で算出したモータ
電流指令値ｉ _T が設定値ｉ _S 以上であるか否かを判定
し、ｉ _T ＜ｉ _S であるときには据切り時の保舵状態であ
ると判断してそのまま前記ステップＳ２０に移行する
が、ｉ _T ≧ｉ _S であるときには、ステップＳ２５に移行
して、ｉ _T ≧ｉ _S の状態を所定時間以上継続しているか
否かを判定し、所定時間が経過していないときにそのま
ま前記ステップＳ２０に移行し、所定時間が経過したと
きには前記ステップＳ１７に移行する。

【００５３】以上の処理において、図３の処理が電流制
御手段に対応し、このうちステップＳ９〜Ｓ１９の処理
が電流指令値補正手段に対応している。したがって、
今、車両が停止状態であり且つキースイッチ２１がオフ
状態であると共に、エンジンも停止しているものとす
る。

【００５４】この停止状態では、マイクロコンピュータ
１５及びモータ駆動回路１９に電源が投入されていない
ので、操舵補助モータ８に駆動電圧が印加されておら
ず、操舵補助制御も停止している。

【００５５】この状態から、キースイッチ２１をオン状
態とすることにより、モータ駆動回路１９に電源が投入
されると共に、マイクロコンピュータ１５にも電源が投
入されて図３の処理が実行開始される。

【００５６】このとき、先ず、図３の制御処理における
ステップＳ１の初期化処理で、少なくとも最大転舵角状
態フラグＦを“０”にリセットすると共に、制御信号Ｃ
Ｓがオン状態とされることにより、モータ駆動回路１９
がキースイッチ２１を介してバッテリ２２に接続されて
駆動電圧を印加可能な状態となる。

【００５７】この状態では操舵補助制御が開始されてい
ないので、操舵補助モータ８に電圧が印加されておら
ず、電流センサ１６で検出される実電流検出値Ｖ_i 及び
電圧検出抵抗Ｒ_V で検出される駆動電圧検出値ｖ_D も零
となっている。

【００５８】このとき、ステアリングホイール１を操舵
していない状態では、操舵トルクセンサ１３の操舵トル
ク検出値Ｔは略“０”となっており、車速検出値Ｖ_SPも
零であるので、ステップＳ３で算出される操舵トルク微
分値Ｔ′も“０”となり、さらにステップＳ４で図４に
示す特性曲線の内傾斜が一番大きい特性曲線Ｌ₁ に対応
する電流制御マップが選択されるが、操舵トルク検出値
Ｔが“０”であるので、基本モータ電流指令値ｉ_F も
“０”となると共に、ステップＳ７で算出される操舵角
速度ωも“０”となり、ステップＳ８で算出されるモー
タ電流指令値ｉ_Tも“０”となる。

【００５９】そして、初期化によって最大転舵状態フラ
グＦが“０”にリセットされているので、ステップＳ９
からステップＳ１０に移行して、ステップＳ８で算出さ
れたモータ電流指令値ｉ_T をモータ目標電流指令値ｉ^*
として記憶装置１５ｃの目標値記憶領域に更新記憶して
からステップＳ１３に移行する。

【００６０】このステップＳ１３では、操舵角速度ωが
“０”であることにより、ステップＳ１４に移行する
が、車速検出値Ｖ_SPが“０”であることにより、直接ス
テップＳ２０に移行し、操舵補助モータ８が停止してい
て電流センサ１６で検出される実電流検出値ｉ_D も
“０”であるので、このステップＳ２０で算出されるデ
ューティ比Ｄも“０”となり、ステップＳ２１を経てス
テップＳ２２に移行して左方向信号ＬＤをオン状態、右
方向信号ＲＤをオフ状態とし、左切りデューティ制御用
電流パルスＬＰをデューティ比“０”即ちオフ状態を維
持し、さらに右切りデューティ制御用電流パルスＲＰを
オフ状態に維持する。

【００６１】このため、モータ駆動回路１９では、スイ
ッチング素子Ｑ₁ のみがオン状態となり、他のスイッチ
ング素子Ｑ₂ 〜Ｑ₄ がオフ状態となるので、Ｈ型ブリッ
ジ回路には電流が流れず、操舵補助モータ８は非通電状
態に維持され、この操舵補助モータ８で発生する操舵補
助トルクは“０”を維持し、非操舵状態が継続される。

【００６２】その後、車両の停止状態でステアリングホ
イール１を例えば右切りして所謂据切りを行うと、操舵
トルク検出値Ｔがステアリングホイール１の操舵に応じ
た正の値となり、ステップＳ３で算出される操舵トルク
微分値Ｔ′もトルク変化量にに応じた値となるが、車速
検出値Ｖ_SPが“０”であるので、ステップＳ５で算出さ
れる微分係数Ｋ₂ は“０”となり、且つ操舵トルク検出
値Ｔが図４に示す電流制御マップの不感帯を規定する設
定値Ｔ₁ を越えるまでの間は、ステップＳ４で算出され
る基本モータ駆動電流値ｉ_F が“０”を維持するので、
ステップＳ８で算出されるモータ電流指令値ｉ_T が
“０”の状態を継続する。

【００６３】しかしながら、操舵トルク検出値Ｔが図４
に示す電流制御マップの不感帯を規定する設定値Ｔ₁ を
越えた値となると、ステップＳ４で、その増加量に応じ
た基本モータ駆動電流ｉ_F が算出されることにより、ス
テップＳ８で算出されるモータ電流指令値ｉ_T も操舵ト
ルク検出値Ｔに応じた値となる。

【００６４】このとき、ステップＳ７で算出される操舵
角速度ωは、操舵補助モータ８が停止状態にあって、電
流検出値ｉ_D 及び電圧検出ｖ_D が共に“０”であること
から、“０”を維持するので、ステップＳ１３からステ
ップＳ１４に移行し、車速検出値Ｖ_SPが“０”であるこ
とにより、直接ステップＳ１４に移行して、デューティ
比Ｄがステアリングホイール１に与えられる据切り時の
操舵トルクに応じたデューティ比Ｄが算出され、操舵ト
ルク検出値Ｔが正であることからステップＳ２１からス
テップＳ２３に移行し、右方向信号ＲＤをオン状態、左
方向信号ＬＤをオフ状態とし、右切りデューティ制御用
電流パルスＲＰを算出されたデューティ比Ｄに応じたオ
ン・オフ比とし、左切りデューティ制御用電流パルスＬ
Ｐをオフ状態に維持させる。

【００６５】このため、モータ駆動回路１９のスイッチ
ング素子Ｑ₁ がオン状態を継続し、これに加えてスイッ
チング素子Ｑ₄ がデューティ比Ｄでオン・オフするの
で、操舵補助モータ８にデューティ比Ｄに応じた右切り
用の駆動電圧が印加されることになり、操舵補助モータ
８が回転駆動されて操舵トルク検出値Ｔに応じた右切り
用操舵補助トルクを発生することになり、軽い操舵を行
うことができる。

【００６６】このように、操舵補助モータ８に駆動電圧
が印加されると、電流センサ１６から操舵補助モータ８
に実際に流れる実電流値に応じた実電流検出値ｉ_D が出
力されると共に、電圧検出抵抗Ｒ_V から操舵補助モータ
８の回転速度に応じた逆起電圧の増加に応じた電圧検出
値ｖ_D が出力され、これらがマイクロコンピュータ１５
の入力側インタフェース回路１５ａに入力される。

【００６７】このため、ステップＳ４で操舵補助モータ
８の回転速度に応じた操舵角速度ωが算出されるが、ス
テップＳ６で算出される操舵角速度係数Ｋ₃ は車両が停
車状態であるため“０”を維持するので、モータ目標電
流指令値は操舵トルク検出値Ｔによって決定される。

【００６８】一方、ステップＳ１３では操舵角速度ωが
ステアリングホイール１の操舵角速度に対応して増加す
るので、ステップＳ１４に移行することなく直接ステッ
プＳ２０に移行して、上記据切り制御処理を継続し、こ
れによって操舵補助モータ８が駆動制御されて、最適な
補助操舵力を発生して、軽い操舵を行うことができる。
ところが、据切り状態で、操舵系が最大転舵角に達し
て、さらにステアリングホイール１を操舵している状態
では、前述したように操舵角速度ωが“０”となること
により、ステップＳ１３からステップＳ１４に移行し、
車速検出値Ｖ _SP が“０”であるので、ステップＳ２４に
移行し、ステップＳ８で算出されるモータ電流指令値ｉ
_T が設定値ｉ _S 以上となったときには、この状態が継続
している継続時間が設定時間に達するまでは、ステップ
Ｓ２５からステップＳ２０に移行して、ステップＳ８で
算出されるモータ電流指令値ｉ _T に応じたデューティ比
Ｄで操舵補助モータ８を駆動制御するが、ｉ _T ≧ｉ _S の
状態を継続する時間が所定時間を越えると、ステップＳ
２５からステップＳ１７に移行して、徐々にモータ目標
電流指令値ｉ ^* を低下させて、操舵補助モータ８の発熱
を防止すると共に、消費電流を低下させる。

【００６９】その後、据え切りを終了すると、操舵トル
ク検出値Ｔが略“０”の初期状態に復帰し、マイクロコ
ンピュータ１５から出力される右方向信号ＲＤ及び左方
向信号ＬＤがオフ状態となると共に、右切りデューティ
制御用電流パルスＲＰ及び左切りデューティ制御用電流
パルスＬＰもオフ状態となり、モータ駆動回路１９から
の操舵補助モータ８に対する駆動電圧の印加が停止され
て、操舵補助制御が停止される。

【００７０】その後、車両が前進走行を開始することに
より車速センサ１４の車速検出値Ｖ _SPが増加して、低速
設定値Ｖ_SP1 に達するまでの間において、非操舵状態で
あるときには、操舵角速度ωが“０”となるので、ステ
ップＳ１３からステップＳ１４及びＳ１５を経てステッ
プＳ１６に移行するが、この非操舵状態では操舵トルク
検出値Ｔが“０”であり、モータ電流指令値ｉ_T も
“０”であるので、直接ステップＳ２０に移行し、
“０”のデューティ比Ｄが算出されることにより、操舵
補助モータ８は停止状態を継続する。

【００７１】このとき、ステアリングホイール１を操舵
して転舵状態としたときには、操舵補助モータ８が回転
を開始するまでは操舵角速度ωが“０”を継続している
ので、ステップＳ１３〜Ｓ１５を経てステップＳ１６に
移行するが、前進走行状態では、ステアリングホイール
１を操舵しても最大操舵角まで操舵することはないの
で、操舵トルク検出値Ｔが大きな値となることはなく、
ステップＳ８で操舵トルク検出値Ｔ、操舵トルク微分値
Ｔ′及び操舵角速度ωに基づいて算出されるモータ目標
電流指令値ｉ^* も所定値ｉ_S 未満となるため、ステップ
Ｓ１６からステップＳ２０に移行して、前進時の操舵状
態に応じた操舵補助力が操舵補助モータ８から発生され
て、軽い操舵を行うことができる。

【００７２】その後は、車速検出値Ｖ_SPの増加に応じて
基本モータ電流指令値ｉ_F が低下すると共に、操舵角速
度係数Ｋ₃ が増加することにより、ステップＳ８で算出
されるモータ目標電流指令値ｉ^* は小さい値となり、操
舵系に操舵抵抗を与えて操縦安定性を確保することがで
きる。

【００７３】一方、車庫入れを行う場合には、低速で後
進すると共に、操舵角も大きくなり、操舵系が最大転舵
角を規制するストッパに当接する最大転舵角に達した状
態で、さらにステアリングホイール１に負荷を掛ける状
態となることがある。

【００７４】この状態では、操舵トルク検出値Ｔが大き
な値となり、ステップＳ８で算出されるモータ目標電流
指令値ｉ^* も設定値ｉ_S 以上の大きな値となるが、操舵
系の最大転舵角以上の転舵が規制されることになるた
め、操舵補助モータ８の負荷が急増してその回転が停止
することになる。

【００７５】このように、操舵補助モータ８の負荷が増
大すると、逆起電圧が低下することにより、ステップＳ
７で算出される操舵角速度ωが“０”となり、ステップ
Ｓ１３からステップＳ１４に移行し、車両が低速で後進
しているので、ステップＳ１５を経てステップＳ１６に
移行し、モータ目標電流指令値ｉ^* が設定値ｉ_S 以上で
あるため、ステップＳ１７に移行し、最大転舵角状態フ
ラグＦが“１”にセットされる。

【００７６】次いで、ステップＳ１８に移行して、記憶
装置１５ｃに記憶されているモータ目標電流指令値ｉ^*
が設定値ｉ_S 以上であるので、ステップＳ１９に移行し
て、現在のモータ目標電流指令値ｉ^* から所定値Δｉが
減算されて、これが更新記憶されるので、ステップＳ２
０で算出されるデューティ比Ｄも小さい値に抑制され、
操舵補助モータ８に供給される電流が制限される。

【００７７】このように、最大転舵角状態フラグＦが
“１”にセットされると、次にステップＳ９に移行した
ときに、ステップＳ１１に移行し、ステップＳ８で算出
されるモータ電流指令値ｉ_T が設定値ｉ_S 以上となる状
態を継続すると、直接ステップＳ１８からステップＳ１
９に移行するので、モータ目標電流指令値ｉ^* が徐々に
設定値ｉ_S まで低下されれ、操舵補助モータ８の発熱を
確実に抑制することができる。しかも、この最大転舵角
に達した操舵状態では、操舵系がこれ以上転舵できない
状態であるので、操舵補助モータ８に対する電流指令値
を制限することは操舵に影響を与えることなくモータ発
熱の防止と消費電力の低下とを行うことができる。

【００７８】そして、この状態からステアリングホイー
ル１を逆方向に操舵したときには、操舵トルク検出値Ｔ
が減少すると共に、操舵補助モータ８が逆方向に回転駆
動されるため、ステップＳ７で算出される操舵角速度ω
がステアリングホイール１の操舵角速度に応じて増加す
ることになると共に、ステップＳ８で算出されるモータ
電流指令値ｉ_T も設定値ｉ_S より小さい値となるので、
ステップＳ１１からステップＳ１２に移行して、最大転
舵状態フラグＦが直ちに“０”にリセットされることに
なり、ステップＳ１０でステップＳ８で算出されたモー
タ電流指令値ｉ _T がモータ目標電流指令値ｉ^* として設
定されると共に、ステップＳ１３から直接ステップＳ２
０に移行することにより、ステップＳ８で算出されたモ
ータ電流指令値ｉ_T に応じたデューティ比Ｄが算出さ
れ、電流制限が行われることなく、良好な補助操舵を行
って、軽い操舵を行うことができる。

【００７９】また、車両の走行中では、操舵系が最大転
舵角に達する以外は、上述したように据切り時のように
操舵トルク検出値Ｔが大きな値となることはなく、走行
中におけるステアリングホイール１の操舵に影響を及ぼ
すことは全くないと共に、停車中の据切り時には、ステ
ップＳ１７〜Ｓ１９に移行することがないので、モータ
目標電流指令値ｉ^* が制限されることはない。

【００８０】また、車庫入れに限らず、低速前進状態
で、ステアリングホイール１を操舵して最大転舵角に達
した状態でステアリングホイール１をさらに操舵した場
合にも、操舵角速度ωが零となるので、車庫入れ時と同
様にモータ目標電流指令値ｉ^*を徐々に低下させて、操
舵補助モータ８の発熱を防止すると共に、消費電力を低
下させることができる。

【００８１】このように、上記実施形態によると、操舵
補助モータ８の駆動電流及び駆動電圧から操舵角速度ω
を算出するようにしているので、操舵系に操舵角速度を
検出する操舵角速度センサを新設する必要はなく、この
分コストを低減することができると共に、既存の車速セ
ンサ１４の車速検出値Ｖ_SPを及びモータ電流指令値ｉ_T
を使用して最大転舵操舵状態を検出することができる。

【００８２】なお、上記実施形態においては、最大転舵
角到達時における操舵状態で、モータ目標電流指令値ｉ
^* を徐々に低下させる場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、最大転舵角状態での操舵状態
を検出したときに、モータ目標電流指令値ｉ^* を直ちに
設定値ｉ_S に制限するようにしてもよい。

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】なお、上記実施形態においては、最大転舵
角に達したことを操舵角速度ω、車速検出値Ｖ_SP及びモ
ータ電流指令値ｉ_T に基づいて検出する場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、ステアリン
グホイール１の操舵角を検出する操舵角センサを設け、
この操舵角センサの操舵角検出値に基づいて最大転舵角
を検出するようにしてもよく、さらには、操舵角速度ω
を積分して操舵角を求め、この操舵角から最大転舵角を
検出するようにしてもよい。

【００８８】また、上記実施形態においては、モータ駆
動回路１９をデューティ制御する場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、モータ駆動回路１
９にデューティ制御用パルスＬＰ，ＲＰに変えて直接電
圧を指示する電圧制御信号を供給することにより、操舵
補助モータ８に供給する電圧を直接変化させるようにし
てもよい。

【００８９】さらに、上記実施形態においては、モータ
電流指令値ｉ_T を（２）式に基づいて算出する場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、予め
記憶装置に車速検出値Ｖ_SPをパラメータとした操舵トル
ク検出値とモータ電流指令値ｉ_T との関係を示す制御マ
ップを記憶させておき、操舵トルク検出値Ｔをもとに制
御マップを参照してモータ電流指令値ｉ_T を算出するよ
うにしてもよく、さらには車速に拘わらず１つの制御マ
ップでモータ電流指令値を求めるようにしてもよい。

【００９０】さらにまた、上記実施形態においては、コ
ントロールユニット７をマイクロコンピュータ１５を使
用して構成した場合について説明したが、これに限ら
ず、関数発生器、減算器、乗算器、パルス幅変調回路等
を電子回路を組み合わせて構成することもでき、さらに
は、マイクロコンピュータ１５の演算処理装置１５ｂで
デューティ制御用電流パルスＬＰ，ＲＰを形成すること
を省略して、外部にパルス幅変調回路を設けるようにし
てもよい。

【００９１】なおさらに、モータ駆動回路１９も上記構
成に限定されるものではなく、Ｈ型ブリッジ回路を構成
するスイッチング素子はトランジスタやリレー等の他の
任意のスイッチング素子を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

【図２】図１のコントロールユニットの具体例を示すブ
ロック図である。

【図３】コントロールユニットにおけるマイクロコンピ
ュータの電流制御処理の一例を示すフローチャートであ
る。

【図４】車速をパラメータとした操舵トルク検出値と基
本モータ電流指令値との関係を表す制御マップを示す特
性線図である。

【図５】車速検出値と微分係数との関係を表す微分係数
制御マップを示す特性線図である。

【図６】車速検出値と操舵角速度検出値との関係を表す
操舵角速度係数制御マップを示す特性線図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ７ コントロールユニット ８ 電動モータ １３ 操舵トルクセンサ １４ 車速センサ １６ 電流センサ Ｒ_V 電圧検出抵抗 １５ マイクロコンピュータ １９ モータ駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/06 B62D 5/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵系に加えられる操舵トルクを検出す
   る操舵トルク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助
   力を付加する電動機と、前記操舵トルク検出手段の操舵
   トルク検出値に基づいて前記電動機に対する電流指令値
   を算出し、算出した電流指令値を目標電流指令値とし、
   該目標電流指令値に基づいて電動機を制御する電流制御
   手段とを備えた電動式パワーステアリング装置におい
   て、前記操舵系が最大転舵角に達したことを検出する最
   大転舵角操舵状態検出手段と、該最大転舵角操舵状態検
   出手段で最大転舵角を検出し、且つ前記電流指令値が所
   定値を超えているときに当該目標電流値を低下させる電
   流指令値補正手段とを備え、前記最大転舵角操舵状態検
   出手段は、操舵系の操舵角速度を検出する操舵角速度検
   出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、前記
   操舵角検出手段で検出した操舵角速度及び車速検出手段
   で検出した車速検出値が共に零であり、且つ前記電流指
   令値が所定値以上である状態を所定時間以上継続したと
   き及び前記操舵角速度が零で、且つ前記車速検出値が低
   速設定値以下で零より大きいと共に、前記電流指令値が
   所定値以上であるときに最大転舵角操舵状態であると判
   定する判定手段とを有することを特徴とする電動式パワ
   ーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記操舵角速度検出手段は、電動機の駆
   動電流及び駆動電圧を検出し、これらに基づいて操舵角
   速度を推定するように構成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。