JP4193113B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータが発生する駆動力を、ステアリング機構に操舵補助力として伝達する構成の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータが発生する駆動力をギヤ機構（減速機構）やダイレクトドライブ方式によって機械的にステアリング機構に伝達することによって操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置が従来から用いられている。
このような電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクと、電動モータからステアリング機構に与えられるアシストトルク目標値との関係を定めるアシスト特性が予め定められており、アシストマップとしてメモリに格納されている。そして、このアシストマップから操舵トルクに応じたアシストトルク目標値が読み出され、この読み出されたアシストトルク目標値に基づいて電動モータが駆動制御されるようになっている。
【０００３】
アシスト特性は、図７に示すように、操舵トルクが大きいほどアシストトルク目標値が大きくなるように定められている。操舵トルクは、たとえば、右操舵方向に対して正の値が割り当てられ、左操舵方向に対して負の値が割り当てられている。アシスト特性は、操舵トルクの正の値に対して正の値のアシストトルク目標値を対応させ、操舵トルクの負の値に対して負の値のアシストトルク目標値を対応させるように定められている。
【０００４】
アシストトルク目標値が正の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を右方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。これに対して、アシストトルク目標値が負の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を左方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。操舵トルクが零の近傍の不感帯内の値をとるとき、アシストトルク目標値は零とされる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５８５０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなアシスト特性を適用した電動パワーステアリング装置においては、舵角中点に向かってステアリングホイールを回転させる戻し操舵を行うときに、運転者が意図するよりも強く舵角中点へと戻される操舵感（いわゆるばね感）が生じるという問題がある。すなわち、戻し操舵を行うときに、操舵トルクが小さくなるため、それに応じてアシスト力が小さくなり、車輪からの逆入力によって、舵取り車輪が舵角中点へと強く戻されることになるのである。
【０００７】
この問題は、操舵トルクに対して、より大きなアシストトルク目標値が設定されるように、アシスト特性曲線の傾斜を大きくすることによって、解決することができる。しかし、この場合には、切り込み操舵時の手応え感が損なわれるという問題がある。
そこで、本願出願人は、先に提出した特願２００２−１６００６１号において、基本アシスト特性を操舵速度に基づいて修正し、それによって得られる修正アシスト特性に従って操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置を提案した。この先願に係る電動パワーステアリング装置では、基本アシスト特性を操舵速度に応じて操舵トルク座標軸方向にシフトすることによって修正アシスト特性を得るようになっている。より具体的には、たとえば、操舵速度の方向（操舵方向に等しい）および大きさに応じて、基本アシスト特性のシフト方向およびシフト量が可変設定される。たとえば、操舵速度が正の値をとる場合には操舵トルク軸の正方向に基本アシスト特性をシフトさせ、操舵速度が負の値をとる場合には基本アシスト特性を操舵トルク軸の負方向へとシフトさせるとともに、操舵速度の絶対値に応じて単調に（たとえばリニアに）増加するようにシフト量を定めることによって、修正アシスト特性が求められる。
【０００８】
このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、往き操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、往き操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができる。
【０００９】
ところが、このような構成では、操舵速度に応じてハンドルの重さが異なることになるため、車種毎等に基本アシスト特性を最適化するためのチューニングが困難であるという問題がある。
そこで、この発明の目的は、良好な操舵フィーリングを実現できるとともに、基本アシスト特性のチューニングも容易な電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）の駆動力をステアリング機構（３）に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、車両の操向のための操作部材（１）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（５）と、上記操作部材による操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段（２２）と、この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段（２１）と、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、上記操作部材を舵角中点に向かって操作する戻し操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するシフト量設定手段（２４）と、上記モータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段（３０）とを含み、上記操舵トルクが、一方向の操舵に対して正の値をとり、他方向の操舵に対して負の値をとり、上記基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が設定され、操舵トルクの負の値に対してモータ駆動目標値の負の値が設定されており、上記操舵角速度が、上記一方向の操舵に対して正の値をとり、上記他方向の操舵に対して負の値をとり、上記シフト量設定手段が、上記操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度に応じて上記シフト量を可変設定するものであり、上記操舵トルクが零以上である場合には、操舵角速度が正の第１の所定値をとるときの値を零と定め、当該第１の所定値未満の操舵角速度に対しては、負の下限値まで、操舵角速度の減少に伴って単調に減少するように、上記シフト量が定められ、上記操舵トルクが負の値である場合には、操舵角速度が負の第２の所定値をとるときの値を零と定め、当該第２の所定値を超える操舵角速度に対しては、正の上限値まで、操舵角速度の増加に伴って単調に増加するように、上記シフト量が定められることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１１】
この発明によれば、基本アシスト特性設定手段によって設定される基本アシスト特性を修正することによって得られる修正アシスト特性が、操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに適用される。すなわち、修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値が設定される。
基本アシスト特性の修正は、この基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトすることによって行われるが、切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、シフト量が零とされ、戻し操舵時（舵角中点へと向かう方向への操舵時）において、モータ駆動目標値の絶対値が基本アシスト特性のときよりも増大するような修正アシスト特性が得られるようにシフト量が定められる。
【００１２】
より具体的には、操作部材による操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段（２３）を設けられており、この操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度の方向（操舵方向に等しい）および大きさに応じて、基本アシスト特性のシフト方向およびシフト量が可変設定される。たとえば、操舵トルク検出手段（５）によって検出される操舵トルクが、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとり、基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が割り当てられ、負の値の操舵トルクに対しては負の値のモータ駆動目標値が設定されているものとする。また、操舵角速度は、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとるものとする。
【００１３】
操舵トルクが零以上である場合には、操舵角速度が第１の所定値以上の正の値をとるとき（切り込み操舵時）には、シフト量を零とし、操舵角速度が当該第１の所定値未満の値をとるときには、操舵角速度に応じたシフト量を定める。このとき基本アシスト特性は、操舵トルク座標軸の正方向へはシフトさせず、専ら操舵トルク座標軸の負方向へとシフトされる。すなわち、シフト量は、操舵角速度が第１の所定値をとるときの値を零と定め、第１の所定値未満の操舵角速度に対しては、負の下限値まで、操舵角速度の減少に伴って単調に（たとえばステップ状またはリニアに）減少するように定められる。これにより、基本アシスト特性において正の操舵トルクの範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できる。上記第１の所定値は、正の値とされているので、操舵角速度がほぼ零となる保舵状態のときに操舵補助力を増加させることができるから、保舵状態のときの運転者の操舵負担を軽減できる。操舵角速度が負の値をとる戻し操舵状態においては、シフト量は、操舵角速度に応じて可変設定してもよいし、操舵角速度によらずに負の下限値に固定してもよい。
【００１４】
また、操舵トルクが負の値である場合に、操舵角速度が第２の所定値以下の負の値をとるときには、シフト量を零とし、操舵角速度が当該第２の所定値を超える値をとるときには、操舵角速度に応じたシフト量が定められる。このとき、基本アシスト特性は、操舵トルク座標軸の負方向へはシフトさせず、専ら操舵トルク軸方向の正方向へとシフトされる。すなわち、シフト量は、操舵角速度が第２の所定値をとるときの値を零と定め、第２の所定値を超える操舵角速度に対しては、正の上限値まで、操舵角速度の増加に伴って単調に（たとえばステップ状またはリニアに）増加するように定められる。これにより、基本アシスト特性において負の操舵トルク範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できる。上記第２の所定値は、負の値であるので、操舵角速度がほぼ零となる保舵状態のときに操舵補助力を増加させることができるから、保舵状態のときの運転者の操舵負担を軽減できる。操舵角速度が正の値をとる戻し操舵状態においては、シフト量は、操舵角速度に応じて可変設定してもよいし、操舵角速度によらずに正の上限値に固定してもよい。
【００１５】
このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、切り込み操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができる。しかも、切り込み操舵時には、基本アシストマップがそのまま用いられるから、操舵角速度に応じて操舵負担が変動したりしないので、基本アシストマップのチューニングが容易である。
【００１６】
上記電動パワーステアリング装置は、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段（６）と、この車速検出手段によって検出される車速に応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する車速適応シフト量設定手段（２４，Ｓ５，Ｓ７）とをさらに含んでいてもよい。
この構成によれば、基本アシスト特性のシフト量を、車速に応じて可変設定できるから、たとえば、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
【００１７】
また、上記電動パワーステアリング装置は、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する操舵トルク適応シフト量設定手段（２４，Ｓ６，Ｓ７）をさらに含んでいてもよい。
この構成により、たとえば、操舵トルクが零の近傍の小さな値をとるときには、シフト量を抑えるかまたは零とすることができ、これにより、操舵補助が不必要な微小操舵トルク範囲における操舵補助を制限できる。
請求項２記載の発明は、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに含み、上記シフト量設定手段は、上記操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度に応じた基本シフト量に、上記車速検出手段によって検出される車速に応じた車速ゲインと、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに応じたトルクゲインとを乗じて、シフト量を定めるものであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。
また、請求項３記載の発明は、上記車速ゲインが、車速が零のときに零で、車速の増加に伴って増加することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置である。
さらに、請求項４記載の発明は、上記トルクゲインが、操舵トルクが零の近傍の領域において零であり、当該領域外において、操舵トルクの絶対値の増加に伴って増加することを特徴とする請求項２または３記載の電動パワーステアリング装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ラック軸を含むステアリング機構３に機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから操舵補助力が、ギヤ機構（減速機構）等の駆動力伝達機構を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。
【００１９】
ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。
【００２０】
トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、コントローラ１０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に入力されている。
コントローラ１０には、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ６の出力信号と、ステアリングホイール１の操舵角（たとえば、入力軸２Ａの回転角）を検出する舵角センサ７の出力信号とが入力されている。
【００２１】
コントローラ１０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルク、車速センサ６によって検出される車速、および舵角センサ７の出力に基づいて求められる操舵角速度に応じて、電動モータＭからステアリング機構３に与えるべきアシストトルク目標値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構３に与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。
コントローラ１０は、マイクロコンピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０からの制御信号に基づいて電動モータＭを駆動するモータドライバ３０とを有している。
【００２２】
マイクロコンピュータ２０は、プログラム処理を実行することによって実現される機能処理部であるアシストトルク目標値設定部２１と、マイクロコンピュータ２０内のメモリの記憶領域により構成されるアシスト特性記憶部２２とを備えている。アシスト特性記憶部２２は、複数の車速域のそれぞれに対して予め定めた複数の基本アシスト特性にそれぞれ対応する複数の基本アシストマップを記憶している。基本アシスト特性は、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の基本特性を定めたものであり、複数の操舵トルクの値に対応付けて、アシストトルク目標値の基本値がアシストマップ（テーブル）の形式でアシスト特性記憶部２２に記憶されている。
【００２３】
マイクロコンピュータ２０は、さらに、舵角センサ７の出力信号に基づいて操舵角速度を演算する操舵角速度演算部２３と、基本アシスト特性を操舵トルク軸方向にシフトさせて仮想的な修正アシスト特性を得るときのシフト量を演算するシフト量演算部２４とを備えている。シフト量演算部２４は、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ωと、車速センサ６によって検出される車速Ｖと、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈとに基づいて、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトした仮想的な修正アシスト特性を得るためのシフト量を演算する。
【００２４】
アシストトルク目標値設定部２１は、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴｈ、車速センサ６が検出する車速Ｖ、およびシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴｈ（その符号によりシフト方向を表し、その絶対値によりシフト長を表す量）に基づいて、アシスト特性記憶部２２から、修正アシスト特性に対応したアシストトルク目標値Ｔａを読み出す。この読み出されたアシストトルク目標値Ｔａに基づいて、モータドライバ３０が、電動モータＭに対して、必要充分な駆動電流を供給する。
【００２５】
図２は、アシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップに対応した基本アシスト特性と、これを操舵トルク軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。
トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈは、ステアリングホイール１に右方向操舵のためのトルクが加えられているときには正の値をとり、ステアリングホイール１に左方向操舵のためのトルクが加えられているときには負の値をとる。基本アシスト特性は、図２において、曲線Ｌ０で示されている。この基本アシスト特性は、操舵トルクＴｈの正の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの正の値を対応付け、操舵トルクＴｈの負の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの負の値を対応付けるように定められている。上述のとおり、アシスト特性記憶部２２には、複数の車速域に対応した複数の基本アシストマップが記憶されているが、説明を簡単にするために、図２においては、或る車速域において適用される１つの基本アシスト特性が示されている。
【００２６】
曲線Ｌ０に示された基本アシスト特性において、操舵トルクＴｈ＝０の近傍においては、操舵トルクＴｈの値によらずにアシストトルク目標値Ｔａ＝０とされる。このような操舵トルク範囲が不感帯ＮＳである。
この実施形態では、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ω、車速Ｖおよび操舵トルクＴｈに基づいてシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴｈだけ、基本アシスト特性を操舵トルクＴｈの座標軸方向（正方向または負方向）にシフトさせた仮想的な修正アシスト特性（たとえば、曲線Ｌ１１，Ｌ１２で示す特性）に基づいて、アシストトルク目標値Ｔａが設定されることになる。
【００２７】
ただし、以下に説明するように、操舵トルクＴｈが零以上の状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴｈの座標軸の負方向にのみシフトされ（曲線Ｌ１１参照）、操舵トルクＴｈが負の値をとる状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴｈの座標軸の正方向にのみシフトされる（曲線Ｌ１２参照）。
図３は、シフト量演算部２４の働きを説明するための図であり、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴｈBの関係が示されている。シフト量演算部２４は、この基本シフト量ΔＴｈBに後述の車速ゲインＧVおよびトルクゲインＧTを乗じることによって、シフト量ΔＴｈ（＝ＧV×ＧT×ΔＴｈB）を求める。
【００２８】
シフト量演算部２４は、たとえば図３(a)(b)に示された特性の曲線（この例では折れ線）に対応したテーブルを記憶したメモリを有している。シフト量演算部２４は、操舵トルクＴｈがＴｈ≧０のときには、図３(a)に示す特性のテーブルに従って基本シフト量ΔＴｈBを定め、操舵トルクＴｈがＴｈ＜０のときには、図３(b)に示す特性のテーブルに従って基本シフト量ΔＴｈBを定める。
Ｔｈ≧０のときに適用される図３(a)の特性のテーブルでは、操舵角速度ωが第１の所定値ω１（＞０）以下の範囲において、零または負の基本シフト量ΔＴｈBが設定される。より具体的には、操舵角速度ωが第１の所定値ω１以下の範囲では、操舵角速度ωの減少に伴って、下限値β（ただし、β＜０）を下限として単調に（図３(a)の例ではリニアに）減少するように基本シフト量ΔＴｈBが設定される。これに対して、操舵角速度ωが第１の所定値ω１を超える範囲では、操舵角速度ωによらずに、基本シフト量ΔＴｈB＝０とされる。
【００２９】
一方、Ｔｈ＜０のときに適用される図３(b)の特性のテーブルでは、操舵角速度ωが第２の所定値ω２（ただし、ω２＜０。たとえば、｜ω２｜＝ω１。）以上の範囲において、零または正の基本シフト量ΔＴｈBが設定される。より具体的には、操舵角速度ωが第２の所定値ω２以上の範囲では、操舵角速度ωの増加に伴って、上限値α（ただし、α＞０。たとえば、α＝｜β｜。）を上限として単調に（図３(b)の例ではリニアに）増加するように基本シフト量ΔＴｈBが設定される。これに対して、操舵角速度ωが第２の所定値ω２未満の範囲では、操舵角速度ωによらずに、基本シフト量ΔＴｈB＝０とされる。
【００３０】
よって、操舵トルクＴｈの方向と操舵角速度ωの方向とが一致する切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、基本シフト量ΔＴｈBが零となる。その一方で、操舵トルクＴｈの方向と操舵角速度ωの方向とが不一致となる戻し操舵時（舵角中点へ向かう方向への操舵時）には、基本シフト量ΔＴｈBは、基本アシスト特性を、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトするような値に定められる。さらに、操舵角速度ωが零の近傍の値（ω２＜ω＜ω１）をとるときには、基本アシスト特性が、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトされるように基本シフト量ΔＴｈBが定められる。
【００３１】
このようにして、切り込み操舵時には、基本アシスト特性をシフトしないので、操舵角速度に応じて操舵負担が変動することがなく、基本アシスト特性のチューニングを容易に行えるとともに、十分な手応え感を運転者に与えることができる。一方、戻し操舵時および保舵時には、基本アシスト特性を原点方向へシフトすることによって、戻し操舵時におけるばね感を解消でき、かつ、保舵時における操舵負担を軽減して、良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【００３２】
図４は、車速Ｖに対応したシフト量ΔＴｈの可変設定について説明するための図であり、図５は、操舵トルクＴｈに対応したシフト量ΔＴｈの可変設定について説明するための図である。シフト量演算部２４は、図３に示された特性に従って基本シフト量ΔＴｈBを求め、さらに図４に示された特性に従って定められる車速ゲインＧVと、図５に示された特性に従って定められるトルクゲインＧTとを基本シフト量ΔＴｈBに乗じることによって、シフト量ΔＴｈ（＝ΔＴｈB×ＧV×ＧT）を求める。このシフト量ΔＴｈを用いて、アシストトルク目標値設定部２１がアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索することによって、操舵角速度ω、車速Ｖおよび操舵トルクＴｈに応じて仮想的に定められる修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａを読み出すことになる。
【００３３】
車速ゲインＧVは、車速Ｖが零のときに零で、車速Ｖが零から所定速度までの範囲内において、車速Ｖの増加に伴って所定の上限値（図４の例では「１」）を上限として単調に（この例ではリニアに）増加するように定められている。
これによって、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
一方、トルクゲインＧTは、操舵トルクＴｈ＝０の近傍の領域を不感帯とし、この不感帯外において、操舵トルクＴｈの絶対値の増加に伴って、所定の上限値（この例では「１」）を上限として、単調に（この例ではリニアに）増加するように設定される。これにより、操舵トルクＴｈ＝０の近傍の操舵補助が不必要な範囲における操舵補助が制限される。
【００３４】
上記のようにして定められるシフト量ΔＴｈに基づき、アシストトルク目標値Ｔａは、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸に沿ってシフト量ΔＴｈだけシフトさせた仮想的な修正アシスト特性に従って定められることになる。
具体的には、基本アシスト特性を関数ｆを用いてＴａ＝ｆ（Ｔｈ）と表わすとすると、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴｈからシフト量ΔＴｈを引いた値をアシストマップ検索用の操舵トルク値Ｔｈ*として用い（すなわち、Ｔｈ*＝Ｔｈ−ΔＴｈ）、この検索用操舵トルク値Ｔｈ*を用いてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索すればよい。これによって、仮想的な修正アシスト特性に従って、アシストトルク目標値Ｔａ（＝ｆ（Ｔｈ*））を定めることができる。
【００３５】
図６は、マイクロコンピュータ２０の働きを説明するためのフローチャートである。マイクロコンピュータ２０は、車速センサ６によって検出される車速Ｖおよびトルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈを読み込む（ステップＳ１，Ｓ２）。さらに、舵角センサ７の出力信号が読み込まれて、操舵角速度演算部２３によって操舵角速度ωが求められる（ステップＳ３）。この求められた操舵角速度ωに基づき、シフト量演算部２４は、その操舵角速度ωに対応する基本シフト量ΔＴｈBを読み出すことになる（ステップＳ４）。さらに、シフト量演算部２４は、車速センサ６が検出する車速Ｖに基づいて、車速ゲインＧVを求める（ステップＳ５）。また、シフト量演算部２４は、トルクセンサ５によって検出された操舵トルクＴｈに基づいてトルクゲインＧTを求める（ステップＳ６）。そして、この求められた車速ゲインＧVおよびトルクゲインＧTを基本シフト量ΔＴｈBに乗じることによって、シフト量ΔＴｈが演算される（ステップＳ７）。
【００３６】
この求められたシフト量ΔＴｈがアシストトルク目標値設定部２１に与えられる。アシストトルク目標値設定部２１は、Ｔｈ*←Ｔｈ−ΔＴｈとして、検索用の操舵トルク値Ｔｈ*を求め、この検索用操舵トルク値Ｔｈ*に基づいてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索する（ステップＳ８）。このようにして、基本アシスト特性をシフト量ΔＴｈだけ操舵トルク軸方向に沿ってシフトさせて得られる仮想的な修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａが、アシスト特性記憶部２２から読み出されることになる。この読み出されたアシスト特性目標値Ｔａに基づき、モータドライバ３０が制御され、それに応じた駆動力をモータＭが発生して、ステアリング機構３に与えることになる。
【００３７】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、アシスト特性のシフト量ΔＴｈに対して車速Ｖおよび操舵トルクＴｈが加味されているが、車速Ｖおよび操舵トルクＴｈに依存するシフト量の可変設定は必ずしも必要ではない。すなわち、上述の実施形態における基本シフト量ΔＴｈBをそのままシフト量ΔＴｈとして用いてもよいし、トルクゲインＧTは用いずに車速ゲインＧVのみを基本シフト量ΔＴｈBに乗じてシフト量ΔＴｈを求めたり、車速ゲインＧVを用いずにトルクゲインＧTのみを基本シフト量ΔＴｈBに乗じてシフト量ΔＴｈを求めたりしてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態では、アシスト特性記憶部２２に、基本アシスト特性に対応するアシストマップを記憶させておいて、このアシストマップからアシストトルク目標値Ｔａを読み出す構成とされているが、関数演算によって、検索用操舵トルク値Ｔｈ*に対応したアシストトルク目標値Ｔａを定める構成としてもよい。
シフト量演算部２４についても同様であり、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴｈBの特性を予めメモリに記憶させておいてもよいし、関数演算によって、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴｈBを求める構成としてもよい。車速Ｖに対する車速ゲインＧVや操舵トルクＴｈに対するトルクゲインＧTの演算についても同様のことが当てはまる。
【００３９】
また、上記の実施形態では、アシストトルク目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の特性をアシスト特性として説明したが、本発明はこれに限らず、モータ電流目標値またはモータ電圧目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクとこれらとの関係をアシスト特性としてもよい。
さらに、上記の実施形態では、舵角センサ７が検出する操舵角を時間微分することによって操舵角速度を演算しているが、舵角センサを用いずに、電動モータＭのモータ電流を求めるモータ電流検出回路の出力と、電動モータＭの端子間電圧を検出する端子間電圧検出回路の出力とに基づいて、電動モータＭの端子間に生じる逆起電力を求め、これに対応した操舵角速度を推定する構成を採用してもよい。
【００４０】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】基本アシスト特性と、これを操舵トルク軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。
【図３】操舵角速度に対する基本シフト量の関係を示す図である。
【図４】車速に対するシフト量の可変設定について説明するための図である。
【図５】操舵トルクに対するシフト量の可変設定について説明するための図である。
【図６】マイクロコンピュータによる電動モータの駆動制御に関連する処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】アシスト特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
３ ステアリング機構
５ トルクセンサ
６ 車速センサ
７ 舵角センサ
１０ コントローラ
２０ マイクロコンピュータ
２１ アシストトルク目標値設定部
２２ アシスト特性記憶部
２３ 操舵角速度演算部
２４ シフト量演算部
３０ モータドライバ
Ｍ 電動モータ
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータが発生する駆動力を、ステアリング機構に操舵補助力として伝達する構成の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータが発生する駆動力をギヤ機構（減速機構）やダイレクトドライブ方式によって機械的にステアリング機構に伝達することによって操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置が従来から用いられている。
このような電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクと、電動モータからステアリング機構に与えられるアシストトルク目標値との関係を定めるアシスト特性が予め定められており、アシストマップとしてメモリに格納されている。そして、このアシストマップから操舵トルクに応じたアシストトルク目標値が読み出され、この読み出されたアシストトルク目標値に基づいて電動モータが駆動制御されるようになっている。
【０００３】
アシスト特性は、図７に示すように、操舵トルクが大きいほどアシストトルク目標値が大きくなるように定められている。操舵トルクは、たとえば、右操舵方向に対して正の値が割り当てられ、左操舵方向に対して負の値が割り当てられている。アシスト特性は、操舵トルクの正の値に対して正の値のアシストトルク目標値を対応させ、操舵トルクの負の値に対して負の値のアシストトルク目標値を対応させるように定められている。
【０００４】
アシストトルク目標値が正の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を右方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。これに対して、アシストトルク目標値が負の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を左方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。操舵トルクが零の近傍の不感帯内の値をとるとき、アシストトルク目標値は零とされる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５８５０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなアシスト特性を適用した電動パワーステアリング装置においては、舵角中点に向かってステアリングホイールを回転させる戻し操舵を行うときに、運転者が意図するよりも強く舵角中点へと戻される操舵感（いわゆるばね感）が生じるという問題がある。すなわち、戻し操舵を行うときに、操舵トルクが小さくなるため、それに応じてアシスト力が小さくなり、車輪からの逆入力によって、舵取り車輪が舵角中点へと強く戻されることになるのである。
【０００７】
この問題は、操舵トルクに対して、より大きなアシストトルク目標値が設定されるように、アシスト特性曲線の傾斜を大きくすることによって、解決することができる。しかし、この場合には、切り込み操舵時の手応え感が損なわれるという問題がある。
そこで、本願出願人は、先に提出した特願２００２−１６００６１号において、基本アシスト特性を操舵速度に基づいて修正し、それによって得られる修正アシスト特性に従って操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置を提案した。この先願に係る電動パワーステアリング装置では、基本アシスト特性を操舵速度に応じて操舵トルク座標軸方向にシフトすることによって修正アシスト特性を得るようになっている。より具体的には、たとえば、操舵速度の方向（操舵方向に等しい）および大きさに応じて、基本アシスト特性のシフト方向およびシフト量が可変設定される。たとえば、操舵速度が正の値をとる場合には操舵トルク軸の正方向に基本アシスト特性をシフトさせ、操舵速度が負の値をとる場合には基本アシスト特性を操舵トルク軸の負方向へとシフトさせるとともに、操舵速度の絶対値に応じて単調に（たとえばリニアに）増加するようにシフト量を定めることによって、修正アシスト特性が求められる。
【０００８】
このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、往き操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、往き操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができる。
【０００９】
ところが、このような構成では、操舵速度に応じてハンドルの重さが異なることになるため、車種毎等に基本アシスト特性を最適化するためのチューニングが困難であるという問題がある。
そこで、この発明の目的は、良好な操舵フィーリングを実現できるとともに、基本アシスト特性のチューニングも容易な電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）の駆動力をステアリング機構（３）に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、車両の操向のための操作部材（１）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（５）と、上記操作部材による操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段（２２）と、この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段（２１）と、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、上記操作部材を舵角中点に向かって操作する戻し操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するシフト量設定手段（２４）と、上記モータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段（３０）とを含み、上記操舵トルクが、一方向の操舵に対して正の値をとり、他方向の操舵に対して負の値をとり、上記基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が設定され、操舵トルクの負の値に対してモータ駆動目標値の負の値が設定されており、上記操舵角速度が、上記一方向の操舵に対して正の値をとり、上記他方向の操舵に対して負の値をとり、上記シフト量設定手段が、上記操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度に応じて上記シフト量を可変設定するものであり、上記操舵トルクが零以上である場合には、操舵角速度が正の第１の所定値をとるときの値を零と定め、当該第１の所定値未満の操舵角速度に対しては、負の下限値まで、操舵角速度の減少に伴って単調に減少するように、上記シフト量が定められ、上記操舵トルクが負の値である場合には、操舵角速度が負の第２の所定値をとるときの値を零と定め、当該第２の所定値を超える操舵角速度に対しては、正の上限値まで、操舵角速度の増加に伴って単調に増加するように、上記シフト量が定められることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１１】
この発明によれば、基本アシスト特性設定手段によって設定される基本アシスト特性を修正することによって得られる修正アシスト特性が、操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに適用される。すなわち、修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値が設定される。
基本アシスト特性の修正は、この基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトすることによって行われるが、切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、シフト量が零とされ、戻し操舵時（舵角中点へと向かう方向への操舵時）において、モータ駆動目標値の絶対値が基本アシスト特性のときよりも増大するような修正アシスト特性が得られるようにシフト量が定められる。
【００１２】
より具体的には、操作部材による操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段（２３）を設けられており、この操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度の方向（操舵方向に等しい）および大きさに応じて、基本アシスト特性のシフト方向およびシフト量が可変設定される。たとえば、操舵トルク検出手段（５）によって検出される操舵トルクが、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとり、基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が割り当てられ、負の値の操舵トルクに対しては負の値のモータ駆動目標値が設定されているものとする。また、操舵角速度は、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとるものとする。
【００１３】
操舵トルクが零以上である場合には、操舵角速度が第１の所定値以上の正の値をとるとき（切り込み操舵時）には、シフト量を零とし、操舵角速度が当該第１の所定値未満の値をとるときには、操舵角速度に応じたシフト量を定める。このとき基本アシスト特性は、操舵トルク座標軸の正方向へはシフトさせず、専ら操舵トルク座標軸の負方向へとシフトされる。すなわち、シフト量は、操舵角速度が第１の所定値をとるときの値を零と定め、第１の所定値未満の操舵角速度に対しては、負の下限値まで、操舵角速度の減少に伴って単調に（たとえばステップ状またはリニアに）減少するように定められる。これにより、基本アシスト特性において正の操舵トルクの範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できる。上記第１の所定値は、正の値とされているので、操舵角速度がほぼ零となる保舵状態のときに操舵補助力を増加させることができるから、保舵状態のときの運転者の操舵負担を軽減できる。操舵角速度が負の値をとる戻し操舵状態においては、シフト量は、操舵角速度に応じて可変設定してもよいし、操舵角速度によらずに負の下限値に固定してもよい。
【００１４】
また、操舵トルクが負の値である場合に、操舵角速度が第２の所定値以下の負の値をとるときには、シフト量を零とし、操舵角速度が当該第２の所定値を超える値をとるときには、操舵角速度に応じたシフト量が定められる。このとき、基本アシスト特性は、操舵トルク座標軸の負方向へはシフトさせず、専ら操舵トルク軸方向の正方向へとシフトされる。すなわち、シフト量は、操舵角速度が第２の所定値をとるときの値を零と定め、第２の所定値を超える操舵角速度に対しては、正の上限値まで、操舵角速度の増加に伴って単調に（たとえばステップ状またはリニアに）増加するように定められる。これにより、基本アシスト特性において負の操舵トルク範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できる。上記第２の所定値は、負の値であるので、操舵角速度がほぼ零となる保舵状態のときに操舵補助力を増加させることができるから、保舵状態のときの運転者の操舵負担を軽減できる。操舵角速度が正の値をとる戻し操舵状態においては、シフト量は、操舵角速度に応じて可変設定してもよいし、操舵角速度によらずに正の上限値に固定してもよい。
【００１５】
このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、切り込み操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができる。しかも、切り込み操舵時には、基本アシストマップがそのまま用いられるから、操舵角速度に応じて操舵負担が変動したりしないので、基本アシストマップのチューニングが容易である。
【００１６】
上記電動パワーステアリング装置は、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段（６）と、この車速検出手段によって検出される車速に応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する車速適応シフト量設定手段（２４，Ｓ５，Ｓ７）とをさらに含んでいてもよい。
この構成によれば、基本アシスト特性のシフト量を、車速に応じて可変設定できるから、たとえば、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
【００１７】
また、上記電動パワーステアリング装置は、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する操舵トルク適応シフト量設定手段（２４，Ｓ６，Ｓ７）をさらに含んでいてもよい。
この構成により、たとえば、操舵トルクが零の近傍の小さな値をとるときには、シフト量を抑えるかまたは零とすることができ、これにより、操舵補助が不必要な微小操舵トルク範囲における操舵補助を制限できる。
請求項２記載の発明は、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに含み、上記シフト量設定手段は、上記操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度に応じた基本シフト量に、上記車速検出手段によって検出される車速に応じた車速ゲインと、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに応じたトルクゲインとを乗じて、シフト量を定めるものであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。
また、請求項３記載の発明は、上記車速ゲインが、車速が零のときに零で、車速の増加に伴って増加することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置である。
さらに、請求項４記載の発明は、上記トルクゲインが、操舵トルクが零の近傍の領域において零であり、当該領域外において、操舵トルクの絶対値の増加に伴って増加することを特徴とする請求項２または３記載の電動パワーステアリング装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ラック軸を含むステアリング機構３に機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから操舵補助力が、ギヤ機構（減速機構）等の駆動力伝達機構を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。
【００１９】
ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。
【００２０】
トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、コントローラ１０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に入力されている。
コントローラ１０には、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ６の出力信号と、ステアリングホイール１の操舵角（たとえば、入力軸２Ａの回転角）を検出する舵角センサ７の出力信号とが入力されている。
【００２１】
コントローラ１０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルク、車速センサ６によって検出される車速、および舵角センサ７の出力に基づいて求められる操舵角速度に応じて、電動モータＭからステアリング機構３に与えるべきアシストトルク目標値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構３に与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。
コントローラ１０は、マイクロコンピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０からの制御信号に基づいて電動モータＭを駆動するモータドライバ３０とを有している。
【００２２】
マイクロコンピュータ２０は、プログラム処理を実行することによって実現される機能処理部であるアシストトルク目標値設定部２１と、マイクロコンピュータ２０内のメモリの記憶領域により構成されるアシスト特性記憶部２２とを備えている。アシスト特性記憶部２２は、複数の車速域のそれぞれに対して予め定めた複数の基本アシスト特性にそれぞれ対応する複数の基本アシストマップを記憶している。基本アシスト特性は、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の基本特性を定めたものであり、複数の操舵トルクの値に対応付けて、アシストトルク目標値の基本値がアシストマップ（テーブル）の形式でアシスト特性記憶部２２に記憶されている。
【００２３】
マイクロコンピュータ２０は、さらに、舵角センサ７の出力信号に基づいて操舵角速度を演算する操舵角速度演算部２３と、基本アシスト特性を操舵トルク軸方向にシフトさせて仮想的な修正アシスト特性を得るときのシフト量を演算するシフト量演算部２４とを備えている。シフト量演算部２４は、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ωと、車速センサ６によって検出される車速Ｖと、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈとに基づいて、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトした仮想的な修正アシスト特性を得るためのシフト量を演算する。
【００２４】
アシストトルク目標値設定部２１は、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴｈ、車速センサ６が検出する車速Ｖ、およびシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴｈ（その符号によりシフト方向を表し、その絶対値によりシフト長を表す量）に基づいて、アシスト特性記憶部２２から、修正アシスト特性に対応したアシストトルク目標値Ｔａを読み出す。この読み出されたアシストトルク目標値Ｔａに基づいて、モータドライバ３０が、電動モータＭに対して、必要充分な駆動電流を供給する。
【００２５】
図２は、アシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップに対応した基本アシスト特性と、これを操舵トルク軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。
トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈは、ステアリングホイール１に右方向操舵のためのトルクが加えられているときには正の値をとり、ステアリングホイール１に左方向操舵のためのトルクが加えられているときには負の値をとる。基本アシスト特性は、図２において、曲線Ｌ０で示されている。この基本アシスト特性は、操舵トルクＴｈの正の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの正の値を対応付け、操舵トルクＴｈの負の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの負の値を対応付けるように定められている。上述のとおり、アシスト特性記憶部２２には、複数の車速域に対応した複数の基本アシストマップが記憶されているが、説明を簡単にするために、図２においては、或る車速域において適用される１つの基本アシスト特性が示されている。
【００２６】
曲線Ｌ０に示された基本アシスト特性において、操舵トルクＴｈ＝０の近傍においては、操舵トルクＴｈの値によらずにアシストトルク目標値Ｔａ＝０とされる。このような操舵トルク範囲が不感帯ＮＳである。
この実施形態では、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ω、車速Ｖおよび操舵トルクＴｈに基づいてシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴｈだけ、基本アシスト特性を操舵トルクＴｈの座標軸方向（正方向または負方向）にシフトさせた仮想的な修正アシスト特性（たとえば、曲線Ｌ１１，Ｌ１２で示す特性）に基づいて、アシストトルク目標値Ｔａが設定されることになる。
【００２７】
ただし、以下に説明するように、操舵トルクＴｈが零以上の状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴｈの座標軸の負方向にのみシフトされ（曲線Ｌ１１参照）、操舵トルクＴｈが負の値をとる状況では、基本アシスト特性は操舵トルクＴｈの座標軸の正方向にのみシフトされる（曲線Ｌ１２参照）。
図３は、シフト量演算部２４の働きを説明するための図であり、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴｈBの関係が示されている。シフト量演算部２４は、この基本シフト量ΔＴｈBに後述の車速ゲインＧVおよびトルクゲインＧTを乗じることによって、シフト量ΔＴｈ（＝ＧV×ＧT×ΔＴｈB）を求める。
【００２８】
シフト量演算部２４は、たとえば図３(a)(b)に示された特性の曲線（この例では折れ線）に対応したテーブルを記憶したメモリを有している。シフト量演算部２４は、操舵トルクＴｈがＴｈ≧０のときには、図３(a)に示す特性のテーブルに従って基本シフト量ΔＴｈBを定め、操舵トルクＴｈがＴｈ＜０のときには、図３(b)に示す特性のテーブルに従って基本シフト量ΔＴｈBを定める。
Ｔｈ≧０のときに適用される図３(a)の特性のテーブルでは、操舵角速度ωが第１の所定値ω１（＞０）以下の範囲において、零または負の基本シフト量ΔＴｈBが設定される。より具体的には、操舵角速度ωが第１の所定値ω１以下の範囲では、操舵角速度ωの減少に伴って、下限値β（ただし、β＜０）を下限として単調に（図３(a)の例ではリニアに）減少するように基本シフト量ΔＴｈBが設定される。これに対して、操舵角速度ωが第１の所定値ω１を超える範囲では、操舵角速度ωによらずに、基本シフト量ΔＴｈB＝０とされる。
【００２９】
一方、Ｔｈ＜０のときに適用される図３(b)の特性のテーブルでは、操舵角速度ωが第２の所定値ω２（ただし、ω２＜０。たとえば、｜ω２｜＝ω１。）以上の範囲において、零または正の基本シフト量ΔＴｈBが設定される。より具体的には、操舵角速度ωが第２の所定値ω２以上の範囲では、操舵角速度ωの増加に伴って、上限値α（ただし、α＞０。たとえば、α＝｜β｜。）を上限として単調に（図３(b)の例ではリニアに）増加するように基本シフト量ΔＴｈBが設定される。これに対して、操舵角速度ωが第２の所定値ω２未満の範囲では、操舵角速度ωによらずに、基本シフト量ΔＴｈB＝０とされる。
【００３０】
よって、操舵トルクＴｈの方向と操舵角速度ωの方向とが一致する切り込み操舵時（舵角中点から離れる方向への操舵時）には、基本シフト量ΔＴｈBが零となる。その一方で、操舵トルクＴｈの方向と操舵角速度ωの方向とが不一致となる戻し操舵時（舵角中点へ向かう方向への操舵時）には、基本シフト量ΔＴｈBは、基本アシスト特性を、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトするような値に定められる。さらに、操舵角速度ωが零の近傍の値（ω２＜ω＜ω１）をとるときには、基本アシスト特性が、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトされるように基本シフト量ΔＴｈBが定められる。
【００３１】
このようにして、切り込み操舵時には、基本アシスト特性をシフトしないので、操舵角速度に応じて操舵負担が変動することがなく、基本アシスト特性のチューニングを容易に行えるとともに、十分な手応え感を運転者に与えることができる。一方、戻し操舵時および保舵時には、基本アシスト特性を原点方向へシフトすることによって、戻し操舵時におけるばね感を解消でき、かつ、保舵時における操舵負担を軽減して、良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【００３２】
図４は、車速Ｖに対応したシフト量ΔＴｈの可変設定について説明するための図であり、図５は、操舵トルクＴｈに対応したシフト量ΔＴｈの可変設定について説明するための図である。シフト量演算部２４は、図３に示された特性に従って基本シフト量ΔＴｈBを求め、さらに図４に示された特性に従って定められる車速ゲインＧVと、図５に示された特性に従って定められるトルクゲインＧTとを基本シフト量ΔＴｈBに乗じることによって、シフト量ΔＴｈ（＝ΔＴｈB×ＧV×ＧT）を求める。このシフト量ΔＴｈを用いて、アシストトルク目標値設定部２１がアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索することによって、操舵角速度ω、車速Ｖおよび操舵トルクＴｈに応じて仮想的に定められる修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａを読み出すことになる。
【００３３】
車速ゲインＧVは、車速Ｖが零のときに零で、車速Ｖが零から所定速度までの範囲内において、車速Ｖの増加に伴って所定の上限値（図４の例では「１」）を上限として単調に（この例ではリニアに）増加するように定められている。
これによって、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
一方、トルクゲインＧTは、操舵トルクＴｈ＝０の近傍の領域を不感帯とし、この不感帯外において、操舵トルクＴｈの絶対値の増加に伴って、所定の上限値（この例では「１」）を上限として、単調に（この例ではリニアに）増加するように設定される。これにより、操舵トルクＴｈ＝０の近傍の操舵補助が不必要な範囲における操舵補助が制限される。
【００３４】
上記のようにして定められるシフト量ΔＴｈに基づき、アシストトルク目標値Ｔａは、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸に沿ってシフト量ΔＴｈだけシフトさせた仮想的な修正アシスト特性に従って定められることになる。
具体的には、基本アシスト特性を関数ｆを用いてＴａ＝ｆ（Ｔｈ）と表わすとすると、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴｈからシフト量ΔＴｈを引いた値をアシストマップ検索用の操舵トルク値Ｔｈ*として用い（すなわち、Ｔｈ*＝Ｔｈ−ΔＴｈ）、この検索用操舵トルク値Ｔｈ*を用いてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索すればよい。これによって、仮想的な修正アシスト特性に従って、アシストトルク目標値Ｔａ（＝ｆ（Ｔｈ*））を定めることができる。
【００３５】
図６は、マイクロコンピュータ２０の働きを説明するためのフローチャートである。マイクロコンピュータ２０は、車速センサ６によって検出される車速Ｖおよびトルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴｈを読み込む（ステップＳ１，Ｓ２）。さらに、舵角センサ７の出力信号が読み込まれて、操舵角速度演算部２３によって操舵角速度ωが求められる（ステップＳ３）。この求められた操舵角速度ωに基づき、シフト量演算部２４は、その操舵角速度ωに対応する基本シフト量ΔＴｈBを読み出すことになる（ステップＳ４）。さらに、シフト量演算部２４は、車速センサ６が検出する車速Ｖに基づいて、車速ゲインＧVを求める（ステップＳ５）。また、シフト量演算部２４は、トルクセンサ５によって検出された操舵トルクＴｈに基づいてトルクゲインＧTを求める（ステップＳ６）。そして、この求められた車速ゲインＧVおよびトルクゲインＧTを基本シフト量ΔＴｈBに乗じることによって、シフト量ΔＴｈが演算される（ステップＳ７）。
【００３６】
この求められたシフト量ΔＴｈがアシストトルク目標値設定部２１に与えられる。アシストトルク目標値設定部２１は、Ｔｈ*←Ｔｈ−ΔＴｈとして、検索用の操舵トルク値Ｔｈ*を求め、この検索用操舵トルク値Ｔｈ*に基づいてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索する（ステップＳ８）。このようにして、基本アシスト特性をシフト量ΔＴｈだけ操舵トルク軸方向に沿ってシフトさせて得られる仮想的な修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａが、アシスト特性記憶部２２から読み出されることになる。この読み出されたアシスト特性目標値Ｔａに基づき、モータドライバ３０が制御され、それに応じた駆動力をモータＭが発生して、ステアリング機構３に与えることになる。
【００３７】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、アシスト特性のシフト量ΔＴｈに対して車速Ｖおよび操舵トルクＴｈが加味されているが、車速Ｖおよび操舵トルクＴｈに依存するシフト量の可変設定は必ずしも必要ではない。すなわち、上述の実施形態における基本シフト量ΔＴｈBをそのままシフト量ΔＴｈとして用いてもよいし、トルクゲインＧTは用いずに車速ゲインＧVのみを基本シフト量ΔＴｈBに乗じてシフト量ΔＴｈを求めたり、車速ゲインＧVを用いずにトルクゲインＧTのみを基本シフト量ΔＴｈBに乗じてシフト量ΔＴｈを求めたりしてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態では、アシスト特性記憶部２２に、基本アシスト特性に対応するアシストマップを記憶させておいて、このアシストマップからアシストトルク目標値Ｔａを読み出す構成とされているが、関数演算によって、検索用操舵トルク値Ｔｈ*に対応したアシストトルク目標値Ｔａを定める構成としてもよい。
シフト量演算部２４についても同様であり、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴｈBの特性を予めメモリに記憶させておいてもよいし、関数演算によって、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴｈBを求める構成としてもよい。車速Ｖに対する車速ゲインＧVや操舵トルクＴｈに対するトルクゲインＧTの演算についても同様のことが当てはまる。
【００３９】
また、上記の実施形態では、アシストトルク目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の特性をアシスト特性として説明したが、本発明はこれに限らず、モータ電流目標値またはモータ電圧目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクとこれらとの関係をアシスト特性としてもよい。
さらに、上記の実施形態では、舵角センサ７が検出する操舵角を時間微分することによって操舵角速度を演算しているが、舵角センサを用いずに、電動モータＭのモータ電流を求めるモータ電流検出回路の出力と、電動モータＭの端子間電圧を検出する端子間電圧検出回路の出力とに基づいて、電動モータＭの端子間に生じる逆起電力を求め、これに対応した操舵角速度を推定する構成を採用してもよい。
【００４０】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】基本アシスト特性と、これを操舵トルク軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。
【図３】操舵角速度に対する基本シフト量の関係を示す図である。
【図４】車速に対するシフト量の可変設定について説明するための図である。
【図５】操舵トルクに対するシフト量の可変設定について説明するための図である。
【図６】マイクロコンピュータによる電動モータの駆動制御に関連する処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】アシスト特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
３ ステアリング機構
５ トルクセンサ
６ 車速センサ
７ 舵角センサ
１０ コントローラ
２０ マイクロコンピュータ
２１ アシストトルク目標値設定部
２２ アシスト特性記憶部
２３ 操舵角速度演算部
２４ シフト量演算部
３０ モータドライバ
Ｍ 電動モータ
Claims (4)
- 電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
車両の操向のための操作部材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、
上記操作部材による操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段と、
この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段と、
上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を零に定め、上記操作部材を舵角中点に向かって操作する戻し操舵がされたときには、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するシフト量設定手段と、
上記モータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段とを含み、
上記操舵トルクが、一方向の操舵に対して正の値をとり、他方向の操舵に対して負の値をとり、
上記基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が設定され、操舵トルクの負の値に対してモータ駆動目標値の負の値が設定されており、
上記操舵角速度が、上記一方向の操舵に対して正の値をとり、上記他方向の操舵に対して負の値をとり、
上記シフト量設定手段が、上記操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度に応じて上記シフト量を可変設定するものであり、
上記操舵トルクが零以上である場合には、操舵角速度が正の第１の所定値をとるときの値を零と定め、当該第１の所定値未満の操舵角速度に対しては、負の下限値まで、操舵角速度の減少に伴って単調に減少するように、上記シフト量が定められ、
上記操舵トルクが負の値である場合には、操舵角速度が負の第２の所定値をとるときの値を零と定め、当該第２の所定値を超える操舵角速度に対しては、正の上限値まで、操舵角速度の増加に伴って単調に増加するように、上記シフト量が定められることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに含み、
上記シフト量設定手段は、上記操舵角速度検出手段によって検出される操舵角速度に応じた基本シフト量に、上記車速検出手段によって検出される車速に応じた車速ゲインと、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに応じたトルクゲインとを乗じて、シフト量を定めるものであることを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。 - 上記車速ゲインが、車速が零のときに零で、車速の増加に伴って増加することを特徴とする請求項２記載の電動パワーステアリング装置。
- 上記トルクゲインが、操舵トルクが零の近傍の領域において零であり、当該領域外にお いて、操舵トルクの絶対値の増加に伴って増加することを特徴とする請求項２または３記載の電動パワーステアリング装置。
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