JP4349092B2

JP4349092B2 - 車両のパワーステアリング制御装置

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Publication number: JP4349092B2
Application number: JP2003382532A
Authority: JP
Inventors: 育生久代; 弘之河井; 光弘星野; 明彦小澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: JP2005145141A

Description

本発明は、左右の操舵輪を互いに独立して回転駆動することが可能な左右のモータを備える車両のパワーステアリング制御装置に関する。

近年、ドライバの操舵をアシストするために、パワーステアリング装置がほとんどの車両に装備されている。パワーステアリング装置には、油圧式と電動式がある。電動式の場合、モータによって操舵アシスト力を発生させるので、このモータの慣性がステアリング系に作用する。そのため、車両では、モータの慣性によってステアリング系の慣性が増加し、特に、高車速時に操舵安定性を低下させる。そこで、この操舵安定性の低下を防止するために、電動パワーステアリング装置には、モータの慣性に対して減衰力を付加するものがある（特許文献１参照）。
特開平６−８８３７号公報

しかしながら、電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに比較的近い位置に配設されるので、ドライバの操舵フィーリングに対して影響を与える。そのため、電動パワーステアリング装置で減衰力を付加した場合、ドライバはステアリングホイールを介して粘性感を受け、操舵フィーリングが低下する。

そこで、本発明は、操舵安定性及び操舵フィーリングを向上させる車両のパワーステアリング制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る車両のパワーステアリング制御装置は、左右の操舵輪を互いに独立して回転駆動することが可能な左右のモータを備える車両のパワーステアリング制御装置であって、少なくとも操舵トルク及び車両速度に基づいて操舵アシスト力を設定する操舵アシスト力設定手段と、車両速度、操舵角速度及び操舵トルクの少なくとも１つに基づいてステアリング系に付加する付加減衰力を設定する付加減衰力設定手段と、付加減衰力設定手段で設定した付加減衰力を発生するために左右のモータの駆動を制御する駆動制御手段とを備え、付加減衰力は、操舵トルクと逆向きの力であることを特徴とする。

この車両のパワーステアリング制御装置では、操舵アシスト力設定手段により操舵トルク及び車両速度に基づいて操舵アシスト力を設定し、設定した操舵アシスト力を発生させるための制御を行う。ステアリング系では、慣性に対する減衰不足によって操舵安定性が低下したり、あるいは、慣性に対する減衰過多によってステアリングホイールを介して粘性感が現れる。そこで、この制御装置では、付加減衰力設定手段により車両速度、操舵角速度及び操舵トルクの少なくとも１つに基づいて付加減衰力を設定する。そして、制御装置では、駆動制御手段によりこの付加減衰力を発生させるために左右のモータの駆動を制御し、左右の操舵輪による駆動力によってステアリング系に付加減衰力を付加する。この際、制御装置では、減衰不足の場合には減衰を増加させるような付加減衰力を発生させ、減衰過多の場合には減衰を減少させるような付加減衰力を発生し、ステアリング系における減衰力を適正な減衰力に調整する。そのため、減衰不足の場合には付加減衰力によってステアリング系の慣性に対して適正な減衰が作用し、操舵安定性が確保され、減衰過多状態の場合には付加減衰力によって減衰力が減少し、ドライバが受ける粘性感が抑制される。特に、この付加減衰力をステアリングホイールから最も離れた左右の操舵輪で発生させるため、付加減衰力がステアリング系を伝わるうちになまされるので、ドライバがステアリングホイールを介して受ける粘性感が更に抑制される。したがって、この制御装置では、操舵安定性及び操舵フィーリングを向上させることができる。

本発明の上記車両のパワーステアリング制御装置では、操舵アシスト力を、車体側に搭載された操舵アシスト力発生手段によって発生させる構成としてもよい。

この車両のパワーステアリング制御装置では、操舵アシスト力設定手段で設定した操舵アシスト力を発生させるために、車体側に搭載された操舵アシスト力発生手段を制御する。この操舵アシスト力発生手段としては、電動式や油圧式のパワーステアリング装置がある。

本発明の上記車両のパワーステアリング制御装置では、付加減衰力設定手段は、車両速度が所定車速より低い領域ではステアリング系における減衰力を減少させるための付加減衰力を設定し、車両速度が所定車速より高い領域ではステアリング系における減衰力を増加させるための付加減衰力を設定する構成にすると好適である。

この車両のパワーステアリング制御装置では、付加減衰力設定手段により車両速度を所定速度と比較する。そして、車両速度が所定速度より低い場合にはステアリング系では慣性に対して減衰が過多状態となっているので、制御装置では、付加減衰力設定手段により減衰を減少させる付加減衰力を設定し、左右のモータによりステアリング系の減衰を減少させる。一方、車両速度が所定速度より高い場合にはステアリング系では慣性に対して減衰が不足状態となっているので、制御装置では、付加減衰力設定手段により減衰を増加させる付加減衰力を設定し、左右のモータによりステアリング系の減衰を増加させる。このように、制御装置では、車両速度に基づいてステアリング系における減衰の状態を認識することによって、的確な付加減衰力をステアリング系に付加することができる。

なお、所定速度は、ステアリング系における減衰の過多状態と不足状態との境界を示す車両速度であり、車両実験やシミュレーション等によって設定される。

本発明の上記車両のパワーステアリング制御装置では、付加減衰力を、左右のモータの駆動力の差を制御することによって発生させる。

この車両のパワーステアリング制御装置では、駆動制御手段により付加減衰力を発生させるために必要な左右のモータの駆動力の差（つまり、モータ回転数の差）を求め、その駆動力差を発生するように左右のモータを各々制御する。

本発明の上記車両のパワーステアリング制御装置では、左右の操舵輪に、キングピンオフセットが設けられている。

この車両のパワーステアリング制御装置では、左右の操舵輪にキングピンオフセットが設けられているので、左右のモータによって異なる回転駆動力を左右の操舵輪に伝達することによって車両で転舵力が発生し、付加減衰力を発生させることができる。

本発明によれば、左右の操舵輪を各々回転駆動するモータを駆動制御して付加減衰力を発生させることによって、操舵安定性及び操舵フィーリングを向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る車両のパワーステアリング制御装置の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明に係る車両のパワーステアリング制御装置を、四輪にインホイールモータが各々組み込まれた電動式の四輪駆動車におけるパワーステアリング装置を制御するＥＣＵ[Electronic Control Unit]に適用する。本実施の形態に係るパワーステアリング装置は、電動パワーステアリング装置及び操舵輪に組み込まれる２個のインホイールモータを備え、電動パワーステアリング装置で操舵アシスト力を発生させ、操舵輪のインホイールモータで付加減衰力を発生させる。本実施の形態に係るＥＣＵは、パワーステアリング装置の制御装置として機能するとともに、インホイールモータによる車両の駆動力制御装置としても機能する。

図１〜図４を参照して、パワーステアリング装置１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るパワーステアリング装置の構成図である。図２は、図１の左操舵輪の構成図である。図３は、図１のＥＣＵの内部構成図である。図４は、ステアリングホイールを操舵した場合の車速に対するステアリングトルク（虚部）特性を示す図である。

パワーステアリング装置１は、ドライバによる操舵をアシストするために、ドライバによる操舵に応じて操舵アシストトルク（操舵アシスト力）を発生させる。さらに、パワーステアリング装置１は、操舵アシストトルクを発生させた場合の操舵安定性及び操舵フィーリングを向上させるために、付加減衰トルク（付加減衰力）を発生させる。そのために、パワーステアリング装置１は、主に、電動パワーステアリング装置２、操舵輪（前輪）ＷＡ，ＷＢのインホイールモータ３Ａ，３Ｂ、車輪速センサ４Ａ〜４Ｄ、操舵トルクセンサ５、操舵角センサ６及びＥＣＵ７を備え、ステアリング系Ｓにそれぞれ配設される。

なお、本実施の形態では、電動パワーステアリング装置２が特許請求の範囲に記載する操舵アシスト力発生手段に相当し、ＥＣＵ７が特許請求の範囲に記載するパワーステアリング制御装置に相当する。

ステアリング系Ｓでは、ステアリングホイールＳＷにステアリングシャフトＳＳを介してステアリングギヤボックスＳＧが接続される。ステアリングギヤボックスＳＧは、ラック＆ピニオン機構からなり、ステアリングシャフトＳＳの先端にピニオンＰが取り付けられ、ラックＲの両端にタイロッドＴＡ，ＴＢが各々取り付けられている。さらに、ステアリング系Ｓでは、ステアリングギヤボックスＳＧの両端にタイロッドＴＡ，ＴＢを介して左右の操舵輪ＷＡ，ＷＢが各々連結されている。また、ステアリング系Ｓでは、ステアリングシャフトＳＳに電動パワーステアリング装置２が配設され、さらに、ステアリングシャフトＳＳに操舵トルクセンサ５及び操舵角センサ６が配設されている。

操舵輪ＷＡ，ＷＢの各ホイールＨ内には、インホイールモータ３Ａ，３Ｂが各々配設されている（図２参照）。さらに、後輪ＷＣ，ＥＤの各ホイール内にも、インホイールモータ３Ｃ，３Ｄが各々配設されている。また、車輪ＷＡ〜ＷＤには、車輪速センサ４Ａ〜４Ｄが各々配設されている。

電動パワーステアリング装置２は、主に、電動モータ（図示せず）、モータ駆動回路（図示せず）、減速機（図示せず）を備えている。減速機がステアリングシャフトＳＳの中間部に取り付けられ、減速機には電動モータの出力軸が連結されている。電動パワーステアリング装置２では、モータ駆動回路にＥＣＵ７からパワステモータ駆動信号ＰＳが送信されると、モータ駆動回路からパワステモータ駆動信号ＰＳに応じた電流を電動モータに供給する。そして、電動パワーステアリング装置２では、この供給された電流によって駆動した電動モータの回転駆動力を、減速機を介してステアリングシャフトＳＳに伝達する。

インホイールモータ３Ａ〜３Ｄは、車輪ＷＡ〜ＷＤにおける回転駆動力を各々発生するモータである。インホイールモータ３Ａ〜３Ｄでは、ＥＣＵ７からインホイールモータ駆動信号ＩＡ〜ＩＤが各々送信されると、インホイールモータ駆動信号ＩＡ〜ＩＤに応じた電流により回転駆動し、その回転駆動力を車輪ＷＡ〜ＷＤに各々伝達する。

なお、通常、インホイールモータ３Ａ，３Ｂは、同じ電流が供給され、同じモータ回転数となる。したがって、操舵輪ＷＡ，ＷＢには同じ回転駆動力が伝達され、左右の操舵輪ＷＡ，ＷＢでは同じ駆動力を発生する。しかし、付加減衰トルクを発生させる場合には、インホイールモータ３Ａ，３Ｂは、異なる電流が供給され、異なるモータ回転数となる。このモータ回転数差により、操舵輪ＷＡ，ＷＢには異なる回転駆動力が伝達され、左右の操舵輪ＷＡ，ＷＢで異なる駆動力が発生する。操舵輪ＷＡ，ＷＢには、タイヤ接地面におけるキングピンＫＰの軸線ＫＡ（操舵輪が転舵する時の回転の中心となる線）とタイヤ接地面の中心ＴＣとの距離であるキングピンオフセットＫＯが各々設けられている（図２参照）。そのため、左右の操舵輪ＷＡ，ＷＢの駆動力が異なる場合、このキングピンオフセットＫＯによって、軸線ＫＡを中心とした回転力が車両に作用する。つまり、インホイールモータ３Ａ，３Ｂにモータ回転数差を生じさせることにより、車両に回転力（転舵力）を発生させることができる。さらに、この回転力により、ステアリング系Ｓの減衰を増減することができる。

車輪速センサ４Ａ〜４Ｄは、車輪ＷＡ〜ＷＤの回転速度を各々検出するセンサである。車輪速センサ４Ａ〜４Ｄでは、その検出値を車輪速信号ＳＡ〜ＳＢとしてＥＣＵ７に各々送信する。車輪速センサ４Ａ〜４Ｄの検出値により車輪速（車速）が算出される。なお、車輪速センサ４Ａ〜４Ｄ以外にもトランスミッションの回転数を検出するセンサ等の他の車速センサを用いてもよい。

操舵トルクセンサ５は、ステアリングシャフトＳＳに設けられたトーションバー（図示せず）の両端のねじれ量の差からステアリングホイールＳＷから入力された操舵トルクを検出するセンサである。操舵トルクセンサ５では、その検出値を操舵トルク信号ＴＳとしてＥＣＵ７に送信する。

操舵角センサ６は、ステアリングシャフトＳＳの回転角と回転方向（ステアリングホイールＳＷから入力された操舵角と操舵方向）を検出するセンサである。操舵角センサ６では、その検出値を操舵角信号ＡＳとしてＥＣＵ７に送信する。

ＥＣＵ７は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等からなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ７は、アクセル開度センサ８が接続され、このセンサ８からの検出信号に基づいてインホイールモータ３Ａ〜３Ｄに対する駆動力制御を行う。また、ＥＣＵ７は、車輪速センサ４Ａ〜４Ｄ、操舵トルクセンサ５、操舵角センサ６が接続され、これらセンサ４Ａ〜４Ｄ，５，６からの検出信号に基づいてパワーステアリング装置１に対するパワステ制御を行う。そのために、ＥＣＵ７は、基本モータ回転数設定部７ａ、操舵アシストトルク設定部７ｂ、付加減衰トルク設定部７ｃ、パワステモータ駆動制御部７ｄ及びインホイールモータ駆動制御部７ｅを有している。ＥＣＵ７では、ＲＯＭに各種制御量を設定するための各種マップを保持しており、各設定部７ａ〜７ｃではマップに基づいて制御量を設定する。

なお、本実施の形態では、操舵アシストトルク設定部７ｂが特許請求の範囲に記載する操舵アシスト力設定手段に相当し、付加減衰トルク設定部７ｃが特許請求の範囲に記載する付加減衰力設定手段に相当し、インホイールモータ駆動制御部７ｅが特許請求の範囲に記載する駆動制御手段に相当する。

ＥＣＵ７では、車輪速センサ４Ａ〜４Ｄからの車輪速信号ＳＡ〜ＳＢ、操舵トルクセンサ５からの操舵トルク信号ＴＳ、操舵角センサ６からの操舵角信号ＡＳ及びアクセル開度センサ８からのアクセル開度信号ＯＳを読み込む。そして、ＥＣＵ７では、車輪ＷＡ〜ＷＤの回転速度に基づいて車速を算出する。また、ＥＣＵ７では、操舵角に基づいて操舵角速度を算出する。

基本モータ回転数設定部７ａでは、アクセル開度に応じてインホイールモータ３Ａ〜３Ｄの基本となるモータ回転数を設定する。なお、車輪ＷＡ〜ＷＤ全てに対して同じモータ回転数を設定してもよいし、前輪ＷＡ、ＷＢのインホイールモータ３Ａ，３Ｂと後輪ＷＣ，ＷＤのインホイールモータ３Ｃ，３Ｄとで異なるモータ回転数を設定してもよい。例えば、前輪駆動車とする場合にはインホイールモータ３Ｃ，３Ｄの基本モータ回転数を０とし、後輪駆動車とする場合にはインホイールモータ３Ａ，３Ｂの基本モータ回転数を０とし、あるいは、前後輪でトルク配分を変えてもよい。しかし、左右の前輪ＷＡ，ＷＢに対しては同じ基本モータ回転数を設定し、左右の後輪ＷＣ，ＷＤに対しても同じ基本モータ回転数を設定する。

操舵アシストトルク設定部７ｂでは、車速及び操舵トルクに基づいて操舵アシストトルクを設定する。設定される操舵アシストトルクは、車速に対して、路面反力の大きい低速の場合には大きい値が対応づけられ、高速の場合には走行時の安定性を確保するために小さい値が対応づけられる。また、設定される操舵アシストトルクは、操舵トルクに対して、操舵トルクが大きくなるほど大きな値が対応づけられる。

付加減衰トルク設定部７ｃでは、車速及び操舵角速度に基づいて付加減衰トルクを設定する。この際、付加減衰トルク設定部７ｃでは、図４に示すステアリングトルクが０になる所定車速と実際の車速とを比較し、所定車速より低い低速の領域ＬＡかあるいは所定車速より高い高速の領域ＨＡかを判定する。設定される付加減衰トルクは、車速に対して、低速の領域ＬＡではプラスのステアリングトルクを０にするための値（つまり、減衰を減少させるための値）が対応づけられ、高速の領域ＨＡではマイナスのステアリングトルクを０にするための値（つまり、減衰を増加させるための値）が対応づけられる（図４参照）。また、設定される付加減衰トルクは、操舵角速度に対して、操舵角速度が高速になるほど（ドライバによる操舵が速くなるほど）大きな値が対応づけられる。

図４には、ドライバがステアリングホイールＳＷを操舵した場合に、車両（ステアリング系Ｓ）に発生する車速に応じたステアリングトルク（ドライバがステアリングホイールＳＷを介して受ける反力トルク）の特性を示している。ステアリングトルクは実部と虚部で表され、図４に示すステアリングトルクは虚部の特性を示している。低速の領域ＬＡでは、ステアリング系Ｓにおいて慣性に対する減衰が過多状態であり、ステアリングトルク（虚部）が車速が増加するに従って０からプラス量が増加し、領域ＬＡの中央あたりの車速をピークとしてプラス量が０まで減少する。一方、高速の領域ＨＡでは、ステアリング系Ｓにおいて慣性に対する減衰が不足状態であり、ステアリングトルク（虚部）が車速が増加するに従って０からマイナス量が増加する。この減衰過多状態と減衰不足状態との境界を示す（ステアリングトルク（虚部）が０になる）所定車速は、数１０ｋｍ／ｈ程度の車速であり、車両における転舵に関する特性等に応じて変わる。また、操舵が速くなるほど、減衰不足及び減衰過多が顕著になり、ステアリングトルク（虚部）の変化量が大きくなる。

低速の場合、ドライバによる操舵に対して位相進み項が生じるため、ステアリングトルクが進む方向に作用し、ステアリング系Ｓに対して減衰を増加させる作用が働く。この場合、過多状態の減衰がステアリングホイールＳＷを介して粘性感となって現れ、操舵フィーリングが低下する。そこで、ＥＣＵ７では、この過多状態の減衰を低下させるための付加減衰トルクを設定し、ステアリング系Ｓの減衰が低下するようにインホイールモータ３Ａ，３Ｂを駆動制御する。

高速の場合、ドライバによる操舵に対して車体スリップ角の応答が遅れるため、ステアリングトルクが遅れる方向に作用し、ステアリング系Ｓに対して減衰を低下させる作用が働く。この場合、ステアリング系Ｓにおける慣性（特に、電動パワーステアリング装置２の電動モータによる慣性）に対する減衰不足のため、操舵安定性が低下する。そこで、ＥＣＵ７では、この不足状態の減衰を増加させるための付加減衰トルクを設定し、減衰が増加するようにインホイールモータ３Ａ，３Ｂを駆動制御する。

パワステモータ駆動制御部７ｄでは、操舵アシストトルク設定部７ｂで設定した操舵アシストトルクを電動パワーステアリング装置２の電動モータで発生させるために必要な目標電流値を設定し、その目標電流値を示すパワステモータ駆動信号ＰＳを電動パワーステアリング装置２のモータ駆動回路に送信する。そして、パワステモータ駆動制御部７ｄでは、電動パワーステアリング装置２の電動モータに実際に流れる電流値をセンサ（図示せず）から取り入れ、電動パワーステアリング装置２をフィードバック制御する。

なお、高速時に減衰を増加するために過大な付加減衰トルクを与えなければならない場合、インホイールモータ３Ａ，３Ｂによって過大な減衰トルクを付加するが、その過大な減衰トルクによって粘性感が生じる可能性がある。このような場合には、ＥＣＵ７では、電動パワーステアリング装置２の電動モータによって粘性感を抑えるために必要な目標電流値を設定し、電動パワーステアリング装置２に対して減衰を減少させるための制御を行ってもよい。また、低速時に減衰を減少するための過大な付加減衰トルクを与えなければならない場合、インホイールモータ３Ａ，３Ｂによって減衰が減少するが、反力トルクも減少し、ドライバがステアリングホイールＳＷから手応えも感じなくなる。このような場合には、ＥＣＵ７では、電動パワーステアリング装置２の電動モータによって反力トルクを増すために必要な目標電流値を設定し、電動パワーステアリング装置２に対して反力トルクを増加させるための制御を行ってもよい。

インホイールモータ駆動制御部７ｅでは、基本モータ回転数設定部７ａで設定した基本モータ回転数となるために必要な目標電流値をインホイールモータ３Ａ〜３Ｄに対して設定し、その目標電流値を示すインホイールモータ駆動信号ＩＡ〜ＩＤをインホイールモータ３Ａ〜３Ｄに各々送信する。この際、インホイールモータ駆動信号ＩＡ〜ＩＤ全てに同じ目標電流値が設定される場合、あるいは、インホイールモータ駆動信号ＩＡ，ＩＢに同じ目標電流値が設定されるとともにインホイールモータ駆動信号ＩＣ，ＩＤに同じ目標電流値が設定される場合がある。さらに、インホイールモータ駆動制御部７ｅでは、付加減衰トルク設定部７ｃで付加減衰トルクが設定されている場合、付加減衰トルクを発生させるために必要なモータ回転数差を求め、基本モータ回転数を基準としてそのモータ回転数差となるために必要な目標電流値をインホイールモータ３Ａ、３Ｂに対して各々設定し、その各目標電流値を示すインホイールモータ駆動信号ＩＡ，ＩＢをインホイールモータ３Ａ，３Ｂに各々送信する。モータ回転数差を生じさせるために、インホイールモータ３Ａ、３Ｂのどちらか一方の回転数を基本モータ回転数に対して増加させるとともに他方の回転数を基本モータ回転数に対して減少させてもよいし、あるいは、どちら一方の回転数だけを基本モータ回転数に対して増加又は減少させてもよい。

図１〜図４を参照して、パワーステアリング装置１の動作について説明する。ここでは、まず、インホイールモータ３Ａ〜３Ｄによる車両の駆動及びドライバが操舵を行った場合の電動パワーステアリング装置２による操舵アシストについて説明し、続いて、低速の場合及び高速の場合のインホイールモータ３Ａ，３Ｂによる減衰調整について説明する。

ドライバがアクセル操作を行うと、アクセル開度センサ８では、そのアクセル開度を検出し、アクセル開度信号ＯＳをＥＣＵ７に送信する。ＥＣＵ７では、アクセル開度信号ＯＳを読み込み、アクセル開度に基づいて基本モータ回転数を設定する。そして、ＥＣＵ７では、この基本モータ回転数からインホイールモータ駆動信号ＩＡ〜ＩＤを各々生成し、インホイールモータ３Ａ〜３Ｄに各々送信する。インホイールモータ３Ａ〜３Ｄは、基本モータ回転数となるように駆動制御され、基本モータ回転数に応じた回転駆動力を車輪ＷＡ〜ＷＤに各々伝達する。この回転駆動力によって、車輪ＷＡ〜ＷＤは各々駆動され、車両はアクセル開度に応じた車速となる。車輪速センサ４Ａ〜４Ｄでは、各車輪ＷＡ〜ＷＤの回転速度を検出し、車輪速信号ＳＡ〜ＳＤをＥＣＵ７に各々送信する。

また、ドライバがステアリングホイールＳＷに対して操舵を行うと、ステアリングシャフトＳＳに操舵トルクが与えられる。操舵トルクセンサ５では、その操舵トルクを検出し、操舵トルク信号ＴＳをＥＣＵ７に送信する。また、操舵角センサ６では、その操舵角を検出し、操舵角信号ＡＳをＥＣＵ７に送信する。ＥＣＵ７では、操舵トルク信号ＴＳと車輪速信号ＳＡ〜ＳＤを読み込み、操舵トルクと車速に基づいて操舵アシストトルクを設定する。そして、ＥＣＵ７では、この操舵アシストトルクからパワステモータ駆動信号ＰＳを生成し、電動パワーステアリング装置２に送信する。電動パワーステアリング装置２では、電動モータが操舵アシストトルクを発生するように駆動制御され、発生した操舵アシストトルクを減速機を介してステアリングシャフトＳＳに加える。ステアリングシャフトＳＳにドライバによる操舵トルクと操舵アシストトルクが加えられると、そのトルクに応じてピニオンＰが回転する。ピニオンＰの回転によって、ラックＲがステアリングギヤボックスＳＧに対して摺動させられ、タイロッドＴＡ，ＴＢを介して左右操舵輪ＷＡ，ＷＢが転舵される。

低速の場合、車両では、ステアリングトルク（虚部）が増加し、ステアリング系Ｓの慣性（特に、電動パワーステアリング装置２の電動モータの慣性）に対して減衰が過多となる。ＥＣＵ７では、車輪速信号ＳＡ〜ＳＤと操舵角信号ＡＳを読み込み、低速領域ＬＡのプラスのステアリングトルク（虚部）を打ち消すために、ステアリング系Ｓの減衰を減少させる方向で操舵角速度に応じた大きさの付加減衰トルクを設定する（図４参照）。そして、ＥＣＵ７では、この減衰を減少させるトルクを発生させるために必要なインホイールモータ３Ａ，３Ｂのモータ回転数を各々設定し、各モータ回転数からインホイールモータ駆動信号ＩＡ，ＩＢを各々生成し、インホイールモータ３Ａ，３Ｂに各々送信する。インホイールモータ３Ａ，３Ｂは、異なるモータ回転数に駆動制御され、減衰を減少させるトルクを発生するための回転駆動力を操舵輪ＷＡ，ＷＢに各々伝達する。この異なる回転駆動力によって、操舵輪ＷＡ，ＷＢは各々駆動され、その駆動差によってステアリング系Ｓに対して減衰を減少させるトルクを与える。この減衰を減少させるための付加減衰トルクによってステアリングトルク（虚部）が減少し、減衰過多状態が抑制される。そのため、ドライバは、ステアリングホイールＳＷを介して粘性感を感じ難くなる。

高速の場合、車両では、ステアリングトルク（虚部）が減少し、ステアリング系Ｓの慣性（特に、電動パワーステアリング装置２の電動モータの慣性）に対して減衰が不足する。ＥＣＵ７では、車輪速信号ＳＡ〜ＳＤと操舵角信号ＡＳを読み込み、高速領域ＨＡのマイナスのステアリングトルク（虚部）を打ち消すために、ステアリング系Ｓの減衰を増加させる方向で操舵角速度に応じた大きさの付加減衰トルクを設定する（図４参照）。そして、ＥＣＵ７では、この減衰を増加させるトルクを発生させるために必要なインホイールモータ３Ａ，３Ｂのモータ回転数を各々設定し、各モータ回転数からインホイールモータ駆動信号ＩＡ，ＩＢを各々生成し、インホイールモータ３Ａ，３Ｂに各々送信する。インホイールモータ３Ａ，３Ｂは、異なるモータ回転数に駆動制御され、減衰を増加させるトルクを発生するための異なる回転駆動力を操舵輪ＷＡ，ＷＢに各々伝達する。この異なる回転駆動力によって、操舵輪ＷＡ，ＷＢは各々駆動され、その駆動差によってステアリング系Ｓに対して減衰を増加させるトルクを与える。この減衰を増加させるための付加減衰トルクはステアリングホイールＳＷから最も離れた操舵輪ＷＡ，ＷＢで付加されるので、そのトルクがステアリング系Ｓを伝わるうちに粘性感が徐々に緩和される。そのため、ドライバは、ステアリングホイールＳＷを介して粘性感を感じ難くなる。また、この減衰を増加させるための付加減衰トルクによってステアリングトルク（虚部）が増加し、減衰不足状態が抑制される。その結果、ステアリング系Ｓの慣性による操舵安定性の低下が抑制される。

パワーステアリング装置１によれば、ステアリングホイールＳＷから最も離れているインホイールモータ３Ａ，３Ｂの駆動力差（ひいては、操舵輪ＷＡ，ＷＢの駆動力差）によってステアリング系Ｓにおける減衰を調整する構成としたので、操舵安定性を向上させ、かつ、操舵フィーリングを向上させることができる。さらに、パワーステアリング装置１では、減衰を調整するために車両の駆動力源であるインホイールモータ３Ａ，３Ｂを利用しているので、操舵輪近傍で減衰を調整するための専用モータを必要としない。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では電動パワーステアリング装置で操舵アシスト力を発生させる構成としたが、油圧式のパワーステアリング装置で操舵アシスト力を発生させる構成でもよいし、操舵輪に組み込まれるインホイールモータによる駆動力差により操舵アシスト力を発生させる構成でもよいし、あるいは、インホイールモータによる駆動力差といずれかのパワーステアリング装置により操舵アシスト力を発生させる構成でもよい。

また、本実施の形態では車両の駆動力源であるインホイールモータによって付加減衰力を発生させる構成としたが、インホイールモータを備えない車両の場合には左右の操舵輪を独立して回転駆動する専用モータを設け、そのモータによって付加減衰力を発生させる構成でもよい。この場合、このモータによって操舵アシスト力も発生させる構成にすることによって、従来の電動式や油圧式の電動パワーステアリング装置が必要ない。

また、本実施の形態では車速と操舵角速度に基づいて付加減衰力を設定する構成としたが、そのいずれか一方を用いて設定する構成でもよいし、あるいは、それに操舵トルクも用いて設定する構成でもよい。

本実施の形態に係るパワーステアリング装置の構成図である。図１の左操舵輪の構成図である。図１のＥＣＵの内部構成図である。ステアリングホイールを操舵した場合の車速に対するステアリングトルク（虚部）特性を示す図である。

符号の説明

１…パワーステアリング装置、２…電動パワーステアリング装置、３Ａ〜３Ｂ…インホイールモータ、４Ａ〜４Ｄ…車輪速センサ、５…操舵トルクセンサ、６…操舵角センサ、７…ＥＣＵ、７ａ…基本モータ回転数設定部、７ｂ…操舵アシストトルク設定部、７ｃ…付加減衰トルク設定部、７ｄ…パワステモータ駆動制御部、７ｅ…インホイールモータ駆動制御部、８…アクセル開度センサ

Claims

左右の操舵輪を互いに独立して回転駆動することが可能な左右のモータを備える車両のパワーステアリング制御装置であって、
少なくとも操舵トルク及び車両速度に基づいて操舵アシスト力を設定する操舵アシスト力設定手段と、
車両速度、操舵角速度及び操舵トルクの少なくとも１つに基づいてステアリング系に付加する付加減衰力を設定する付加減衰力設定手段と、
前記付加減衰力設定手段で設定した付加減衰力を発生するために前記左右のモータの駆動を制御する駆動制御手段と
を備え、
付加減衰力は、操舵トルクと逆向きの力であることを特徴とする車両のパワーステアリング制御装置。
前記操舵アシスト力を、車体側に搭載された操舵アシスト力発生手段によって発生させることを特徴とする請求項１に記載する車両のパワーステアリング制御装置。
前記付加減衰力設定手段は、車両速度が所定車速より低い領域ではステアリング系における減衰力を減少させるための付加減衰力を設定し、車両速度が所定車速より高い領域ではステアリング系における減衰力を増加させるための付加減衰力を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載する車両のパワーステアリング制御装置。
前記付加減衰力を、前記左右のモータの駆動力の差を制御することによって発生させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載する車両のパワーステアリング制御装置。
前記左右の操舵輪に、キングピンオフセットが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載する車両のパワーステアリング制御装置。