JP4807166B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の操舵装置に係り、特に、電動パワーステアリング装置を備えた車両の操舵装置に関する。

電動パワーステアリング装置は、電動モータなどの電動アクチュエータと、この電動アクチュエータを駆動制御する制御手段を備えており、電動アクチュエータから発生する駆動力を操舵操作の操舵補助力として利用することにより、操舵操作性を向上することができるものである。操舵補助力として作用する電動アクチュエータの駆動力は、操舵ハンドルの操舵トルクが大きいほど大きく設定されるのが一般的である。また、操舵トルクはセルフアライニングトルクなどの外力の影響を受けて変化するが、この外力は操舵ハンドルの操舵角に応じて変化するので、操舵トルクは操舵角の大きさに応じて変化する。一般的には操舵角が大きくなるほど操舵トルクが大きくなる傾向にある。したがって、操舵角が大きくなるほど操舵補助力も大きくなり、これにより電動アクチュエータを駆動するための駆動電流値も大きくなる。

ところで、操舵ハンドルの操舵操作は左右の切込み操舵に限界点（ストロークエンド）があり、このストロークエンドでは、操舵機構に接続された転舵機構（ラックバーなど）に機械的ストッパ（ラックエンドストッパなど）が当接することによって操舵ハンドルのそれ以上の操舵が禁止される。このとき、操舵ハンドルの操舵角速度が大きい（つまり操舵ハンドルを素早く回している）場合は、ストロークエンド付近で電動アクチュエータに大きな回転トルクと大きな慣性力が発生するので、転舵機構が機械的ストッパに当接する際の衝撃力が大きくなる。

上記衝撃力を緩和するため、特許文献１においては、操舵ハンドルの操舵角が最大操舵角（ストロークエンドにおける操舵角）に近い一定の操舵角以上となった場合に、そのときに電動アクチュエータに流れている電流値を制限電流値と決定し、上記一定の操舵角から最大操舵角までは、上記決定した制限電流値によって電動アクチュエータ（電動モータ）を駆動制御している。このような制御を行うことにより、上記一定の操舵角から最大操舵角までの操舵角領域にて操舵補助力が制限され、この領域における操舵ハンドルの回動抵抗がこの制御を行っていない場合と比較して大きくなり、操舵ハンドルを回し難くなる。その結果、操舵角速度が減少するとともに電動アクチュエータの回転トルクも減少し、ストロークエンドにおける衝撃力の低減を図ることができるというものである。
特開平０１−２３３１６５号公報

特許文献１に記載の操舵装置は、操舵角に基づいて電動アクチュエータの電流制限を行う領域を決定しているために、操舵角センサなどの操舵角検出手段が故障した場合であっても、故障した操舵角検出手段により検出された操舵角に基づき電流制限を行う。したがって、操舵ハンドルの回動位置が中立位置に近い場合であっても操舵角検出手段の故障による誤検出によってストロークエンドに近いと判断されることも有り得る。このように判断されて電動アクチュエータの駆動電流が制限される場合は、中立位置付近における小さい電流値を制限電流値としてしまうため、電動アクチュエータからの操舵補助力が小さいものとなる。このため、中立位置付近から操舵限界位置までの広い操舵角領域内で操舵ハンドルを操舵操作するときの回動抵抗が大きくなって、軽快な操舵感が損なわれるおそれがある。特に据え切り時にこのようなことが起こると、据え切りすることができる範囲が狭くなってしまうことも起こり得る。また、電動パワーステアリング装置自体が故障しているものと勘違いするおそれがある。

また上記の状況とは逆に、操舵角が実際には最大操舵角に近いのにも関わらず、誤検出によって未だ操舵角が最大操舵角よりもかなり小さい値として検出された場合には、電動アクチュエータの駆動電流が制限されないままストロークエンドにて転舵機構が機械的ストッパに衝突する事態を引き起こし、実質的に電流制限が行われていないことになる場合もある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、操舵角検出手段が故障している場合においても操舵ハンドルの操舵操作に適度な操舵補助力を付与することができる車両の操舵装置を提供することを技術的課題とする。

上記課題を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操舵操作を補助するための操舵補助力を発生するアクチュエータ（１５）と、前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段（２５）とを備える車両の操舵装置において、運転者が前記操舵ハンドルを操舵操作することにより入力される入力トルクを操舵トルクとして検出する操舵トルクセンサ（２１）と、車速を検出する車速センサ（２３）と、を備え、前記制御手段は、前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクおよび前記車速センサにより検出された車速に基づいて、前記アクチュエータが所定の操舵補助力を発生するように前記アクチュエータの目標制御量（Ｉ _ａｓ ＊）を決定する目標制御量決定手段（Ｓ１０２）と、前記操舵ハンドルの操舵角が最大操舵角に近い操舵角として予め定められる基準操舵角（θ _ａ ）以上であって且つ、前記目標制御量決定手段により決定した目標制御量（Ｉ _ａｓ ＊）が、前記アクチュエータの制御量を制限するための閾値として予め設定される基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）よりも大きい場合に、前記アクチュエータの制御量を前記基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）に制限する制御量制限手段（Ｓ１０６）と、備えるようにしたことにある。

上記発明によれば、操舵角が所定の基準操舵角以上となったときに、目標制御量決定手段により決定されたアクチュエータの目標制御量を基準制御量と比較して、目標制御量が基準制御量よりも大きい場合に制御量を基準制御量に制限する。よって、基準制御量を比較的大きな値（例えば制御量を電動モータの電流値とした場合、操舵ハンドルの中立位置にて電動モータに流れる電流値よりも十分大きな電流値）に設定しておき、目標制御量が基準制御量よりも小さい場合には目標制御量決定手段により決定された目標制御量をそのままアクチュエータの制御量として用いることにより、制御量が小さい値で制限されるのを防ぐことができる。また、目標制御量が基準制御量よりも大きい場合には、アクチュエータの制御量は十分大きく設定された基準制御量に制限される。このように本発明は、操舵角の大小のみならず、アクチュエータの制御量の大小をも、操舵補助力を制限するか否かの判断の対象としているため、操舵角検出手段等が故障している場合においても操舵ハンドルの操舵操作に適度な操舵補助力を付与することができ、制限された制御量が小さすぎることによって軽快な操舵感が損なわれるなどの、操舵操作に関する悪影響を防止することができる。

この場合、アクチュエータとして電動モータを用い、制御量を、電動モータに流れる電流値とすることができる。また、上記基準操舵角は、操舵ハンドルの一方の最大操舵角から他方の最大操舵角（lock to lock）までの操舵角領域で任意に設定することができるが、できるだけ最大操舵角に近い操舵角とするのがよい。たとえば、最大操舵角の９割程度の操舵角（最大操舵角が６００°の場合には、基準操舵角は５４０°）とすることができる。また、操舵角が所定の基準操舵角以上となっているか否かを検出する手段としては、操舵角センサなどの操舵角検出手段が挙げられるが、角度そのものを判断するものでなく、操舵角が上記基準操舵角以上であるか否かを検出するもの（例えば検出スイッチなど）であればよい。

前記制御手段（２５）は、前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）となったときまたは前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）以上となったときの前記アクチュエータの実制御量（Ｉ）が、前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角であるときに発生すべき制御量として予め定められる制限制御量（Ｉ _{ｌｉｍｉｔ＿ｌｏｗ} ）以下である場合に、前記制限制御量（Ｉ _{ｌｉｍｉｔ＿ｌｏｗ} ）を前記基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）に設定する基準制御量設定手段（Ｓ２００）を備えるものであるとよい。操舵ハンドルの操舵角が基準操舵角と同じかまたはそれを越える程度に大きくなってもアクチュエータの実制御量が小さい場合は、操舵角が誤検出されている可能性がある。本発明ではこのような場合に基準制御量をそのときに検出した実制御量ではなく所定の制限制御量とする。したがって、制限制御量を基準制御量に設定した後は、操舵角がさらに大きくなっても目標制御量が上記制限制御量に達しない限りは制御量の制限がされず、目標制御量が上記制限制御量に達して初めてアクチュエータの制御量が制限制御量に制限される。よって、基準制御量として設定される制限制御量を適切な値に設定しておくことにより、小さい制御量でアクチュエータの駆動が制限されることを効果的に防止することができる。

上記制限制御量は、アクチュエータの電流を制限するときの制限値となり得るため、上述した従来の不具合を解消することができる程度に適切な値に設定されるのが好ましい。例えば、経験上、上記基準操舵角において必要な通常の操舵補助力を発生するための制御量を制限制御量とすることもできるし、また、予め実験などによって基準操舵角における必要な制御量を取得して、この取得した制御量を制限制御量とすることもできる。

この場合、前記基準制御量設定手段（Ｓ２００）は、前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）となったときまたは前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）以上となったときの前記アクチュエータの実制御量（Ｉ）が、前記制限制御量（Ｉ _{ｌｉｍｉｔ＿ｌｏｗ} ）よりも大きい場合に、前記実制御量（Ｉ）を前記基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）に設定するものであるとよい。操舵ハンドルの操舵角が基準操舵角と同じかまたはそれよりも大きくなったときにアクチュエータの実制御量が制限制御量を越えるほど大きくなっていれば、操舵角は正常に検出されたものと考えられる。本発明ではこのような場合に実制御量を基準制御量に設定する。したがって、この実制御量を基準制御量に設定した後さらに操舵角が大きくなって目標制御量が基準制御量より大きくなった場合に、アクチュエータの制御量が基準制御量に制限される。これにより、ストロークエンドの手前でアクチュエータの制御量を制限し、ストロークエンドにおける転舵機構と機械的ストッパとの衝突の際の衝撃力を緩和することができる。なお、基準制御量に設定する実制御量は、操舵ハンドルの操舵角が基準操舵角となったときのアクチュエータの実制御量、あるいは、操舵ハンドルの操舵角が基準操舵角以下である状態から基準操舵角以上である状態になったときのアクチュエータの実制御量とするのがよい。

（第一実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態に係り、運転者による操舵操作に対してアシスト機能を有する装置である電動パワーステアリング装置を備えた車両の操舵装置の全体概略図である。

この車両の操舵装置は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されており、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。電動モータ１５は、操舵ハンドル１１の操舵操作を補助するためのアシストトルクＴas（操舵補助力）を発生する。このアシストトルクＴasは、減速器を構成するボールねじ機構１６によって減速（高出力化）されるとともに直線駆動力に変換される。そして、変換された直線駆動力がラックバー１４に付与される。

電動モータ１５は、電気制御装置２０によってその作動が制御される。電気制御装置２０は、操舵トルクセンサ２１、操舵角センサ２２、車速センサ２３および電流センサ２４を備えている。操舵トルクセンサ２１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられていて、運転者が操舵ハンドル１１を操舵操作することにより入力される入力トルクを操舵トルクＴとして検出する。なお、操舵トルクＴは、操舵ハンドルが右方向に回動されているときに検出される操舵トルクを正の値で表し、左方向に回動されているときに検出される操舵トルクを負の値で表す。

操舵角センサ２２もステアリングシャフト１２に組み付けられていて、操舵ハンドル１１の操舵操作によって生じるステアリングシャフト１２の回転角度に基づいて操舵ハンドル１１の操舵角θを検出する。なお、操舵角θは、中立位置を「０」とし、右方向の回転角を正の値で表すとともに、左方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ２３は、車速Ｖを検出して出力する。電流センサ２４は、電動モータ１５に流れている実電流値Ｉを検出して出力する。なお、実電流値Ｉは、電動モータ１５が操舵ハンドル１１を右方向に回転させるように操舵補助力を発生しているときに電動モータ１５に流れる電流値を正の値で表すとともに、電動モータ１５が操舵ハンドル１１を左方向に回転させるように操舵補助力を発生しているときに電動モータ１５に流れる電流値を負の値で表す。

また、電気制御装置２０は、操舵トルクセンサ２１、操舵角センサ２２、車速センサ２３および電流センサ２４に接続された電子制御ユニット２５を備えている。電子制御ユニット２５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、図２のアシスト制御プログラムを実行することにより、駆動回路２６を介して電動モータ１５を駆動制御する。駆動回路２６は、電子制御ユニット２５によって指定されるアシスト電流（駆動電流）Ｉasを電動モータ１５に流す。

次に、上記のように構成した本実施形態の動作について説明する。電子制御ユニット２５は、イグニッションスイッチの投入により、アシスト制御プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。アシスト制御プログラムの実行は図２のステップＳ１００にて開始し、ステップＳ１０１にて操舵トルクセンサ２１から操舵トルクＴを、操舵角センサ２２から操舵角θを、車速センサ２３から車速Ｖを入力する。次いで、電子制御ユニット２５は、ステップＳ１０２にてアシスト電流テーブルを参照して、前記入力した操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じた基本アシスト電流値（目標制御量）Ｉas＊を決定する。

アシスト電流テーブルは、電子制御ユニット２５のＲＯＭ内に記憶されていて、図４に示すように、複数の代表的な車速値ごとに、操舵トルクＴに依存して複数の基本アシスト電流値Ｉas＊が記憶されている。図からわかるように、基本アシスト電流値Ｉas＊は、操舵トルクＴが正方向に増加するに従って非線形的に増加し、所定の操舵トルクＴに達すると一定の値となる。また、操舵トルクＴが負方向に増加するに従って非線形的に減少（負方向に増加）し、所定の操舵トルクＴに達すると一定の値となる。基本アシスト電流値Ｉas＊は、同一の操舵トルクＴに対して、車速Ｖが低いほど大きい。なお、このアシスト電流テーブルを利用するのに代えて、操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じて変化する基本アシスト電流値Ｉas＊を関数により予め定義しておき、同関数を利用して基本アシスト電流値Ｉas＊を計算するようにしてもよい。

電子制御ユニット２５は、ステップＳ１０２にて基本アシスト電流値Ｉas＊を決定した後、ステップＳ１０３にて操舵角θの絶対値｜θ｜が基準操舵角θaの絶対値｜θa｜未満であるかを判定する。基準操舵角θaは、電動モータ１５に流れる電流値を所定値に制限することを考慮する必要があるかを判断するための閾値となる角度である。この基準操舵角θaは、操舵ハンドルの操舵可能な操舵角領域内で任意に決定することができるが、最大操舵角（ストロークエンドにおける操舵角）θmaxに近い操舵角に設定するのがよい。例えば、θmaxが６００°である場合、θaを５００°前後に設定することができる。このステップＳ１０３において、｜θ｜が｜θa｜未満と判定した場合はステップＳ１０４に進み、｜θ｜が｜θa｜以上と判定した場合はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０４に進んだ場合は、｜θ｜が｜θa｜未満であり、操舵角θが最大操舵角θmaxから離れた操舵角であることが想定される。したがって、この場合には、転舵機構が機械的ストッパに衝突するときの衝撃力を緩和することを考慮する必要がなく、そのため電動モータ１５の電流制限を行う必要もない。よって、ステップＳ１０４では、アシスト電流テーブルから求めた基本アシスト電流値Ｉas＊をそのままアシスト電流Ｉasに設定する。続いて電子制御ユニット２５は、ステップＳ１０７にて、電動モータ１５にアシスト電流Ｉasが流れるように駆動回路２６に指示する。これにより駆動回路２６は電動モータ１５にアシスト電流Ｉasを供給する。電動モータ１５は与えられたアシスト電流Ｉasに応じた駆動力を出力し、この駆動力が操舵補助力として作用する。そして、ステップＳ１０８に進んでこのプログラムの実行を終了する。

一方、ステップＳ１０３の判定において｜θ｜が｜θa｜以上であると判定してステップＳ１０５に進んだ場合は、操舵角θが最大操舵角θmaxに近づいていることが予想される。このとき、操舵角センサ２２が正常であって、検出された操舵角θが正しいのであれば、真に操舵角θが最大操舵角θmaxに近づいているので、電動モータ１５の電流制限を行って転舵機構と機械的ストッパとが当接するときの衝撃力を緩和する必要がある。しかし、操舵角センサ２２が故障していて、検出された操舵角θが間違っている場合は、本当は操舵角θが最大操舵角θmaxとはほど遠いのに、操舵角θを最大操舵角θmaxに近い操舵角と誤って検出しているに過ぎない。このような場合に電動モータ１５の電流制限をすると、中立位置に近い操舵角であるにも関わらず電動モータ１５の電流制限が行われる事態が生じる。

従来（上記特許文献１）においては、操舵角θが基準操舵角θaとなったときに電動モータに流れている実電流を制限電流値とし、基準操舵角θaよりも大きい操舵角領域ではこの制限電流値により電動モータの駆動を制御している。このような制御を上記の事態において適用すると、操舵角が中立位置に近いときに電動モータ１５に流れている小さい電流値が制限電流とされてしまうので、電動モータ１５から与えられる操舵補助力も小さいものとなる。さらに、中立位置に近い操舵角から最大操舵角までの広い操舵角領域において電動モータ１５の電流制限が行われてしまう。したがって、幅広い操舵角領域において小さな操舵補助力しか得ることができないため、アシスト不足になってドライバーの回動操作に負担をかけ、快適な操舵感を損なう場合がある。特に、据え切り動作においては多大な操舵補助力が必要であるのに、上記のような場合には電動モータ１５から僅かな操舵補助力しか得ることができないので、実質的に据え切りの範囲が狭くなることも起こり得る。

また、操舵角センサ２２が正常であるときでも、例えば切込み操舵中に一旦操舵を止め、そこから再度切り込み方向に操舵を行う場合には、操舵角θが基準操舵角θaに達したときにも操舵トルクが十分大きくならず、連続的に切込み操舵を行った場合と比較して、電動モータに流れる実電流が小さくなる場合がある。この場合は、この小さい電流値を制限電流値に設定してしまい、その後の切り込み操舵が困難になってしまう場合もある。

上記不具合を解消するために、本実施形態では、ステップＳ１０３にて｜θ｜が｜θa｜以上であると判定してもすぐに電動モータ１５の電流制限を行うのではなく、ステップＳ１０５にて、操舵トルクＴおよび車速Ｖに基づいて決定される基本アシスト電流値Ｉas＊が、所定のエンド電流制限値Ｉend以下であるかを判定し、この判定結果に基づいて電流制限を行うか否かを決定している。このエンド電流制限値Ｉendの決定方法については後述するが、ステップＳ１０３の比較により操舵角センサ２２が故障しているか否かを判断することができる程度の大きさであるか、あるいはそのエンド電流値で電動モータ１５を駆動しているときに転舵機構が機械的ストッパに衝突しても、衝撃力がさほど大きくならない程度の大きさに設定することができる。例えば、予め操舵角θが基準操舵角θaとなるときに電動モータ１５に流れる標準的な電流値を調査しておき、この電流値をエンド電流制限値Ｉendとすることができる。

ステップＳ１０５にて基本アシスト電流値Ｉas＊がエンド電流制限値Ｉend以下であると判定した場合は、判定の対象とされた基本アシスト電流値Ｉas＊が、操舵角θが基準操舵角θa以上である場合に決定される基本アシスト電流値Ｉas＊としては小さい値であると判断できる。このような場合は、操舵角センサ２２が故障していて、操舵角θが誤検出されている可能性がある。また、誤検出していないにしても、この程度の電流値で電動モータ１５を駆動しているときに転舵機構が機械的ストッパに衝突したとしても、衝撃力はさほど大きくないと考えられる。したがって、この場合には電動モータ１５の電流制限は行わず、ステップＳ１０４に進んで電動モータのアシスト電流Ｉasを基本アシスト電流値Ｉas＊に設定する。その後、ステップＳ１０７に進んで、電動モータ１５にアシスト電流Ｉasが流れるように駆動回路２６に指示する。これにより駆動回路２６は電動モータ１５にアシスト電流Ｉasを供給する。電動モータ１５は与えられたアシスト電流Ｉasに応じた駆動力を出力し、この駆動力が操舵補助力として作用する。そして、ステップＳ１０８に進んでこのプログラムの実行を終了する。

一方、ステップＳ１０５にて基本アシスト電流値Ｉas＊がエンド電流制限値Ｉend以上であると判定した場合には、この操舵角センサ２２が正常に働いて正確な操舵角θを検出しており、決定された基本アシスト電流値Ｉas＊で電動モータ１５を駆動しているときに転舵機構が機械的ストッパに衝突したときには衝撃力が大きくなるものと考えられる。したがって、この場合にはステップＳ１０６に進んで電動モータ１５のアシスト電流Ｉasをエンド電流制限値Ｉendに設定する。その後、ステップＳ１０７に進んで、電動モータ１５にアシスト電流Ｉas（＝エンド電流制限値Ｉend）が流れるように駆動回路２６に指示する。これにより駆動回路２６は電動モータ１５にアシスト電流Ｉasを供給する。電動モータ１５は与えられたアシスト電流Ｉasに応じた駆動力を出力し、この駆動力が操舵補助力として作用する。このように、ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進む場合には、電動モータ１５のアシスト電流Ｉasがエンド電流制限値Ｉendに制限された状態で電動モータ１５が駆動する。そして、ステップＳ１０８に進んでこのプログラムの実行を終了する。

以上の説明からわかるように、本実施形態においては、操舵角θが基準操舵角θa以上（Ｓ１０３：Ｎｏ）であって且つアシスト電流テーブルにより決定した基本アシスト電流値Ｉas＊がエンド電流制限値Ｉendよりも大きい（Ｓ１０５：Ｎｏ）場合に、電動モータ１５のアシスト電流Ｉasをエンド電流制限値Ｉendに制限し（Ｓ１０６）、操舵角θが基準操舵角θa以上（Ｓ１０３：Ｎｏ）であって且つ基本アシスト電流値Ｉas＊がエンド電流制限値Ｉend以下（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）である場合に、電動モータ１５に電流制限は行わずに基本アシスト電流値Ｉas＊をアシスト電流Ｉasに設定している（Ｓ１０４）。このため、操舵角θが基準操舵角θaよりも大きい操舵角領域であっても、アシスト電流が小さいときには電動モータ１５の電流制限を行わないようにして、アシスト不足となることを防ぐことができる。

アシスト制御プログラムにおいて、ステップＳ１０５およびステップＳ１０６にて用いるエンド電流制限値Ｉendは予め実験などにより決定する固定値でもよいが、本実施形態においては、状況に応じて適切なエンド電流制限値Ｉendを設定できるよう、図３のエンド電流決定プログラムにより決定される。このエンド電流決定プログラムは、電子制御ユニット２５が所定の短時間ごとに繰り返し実行しており、図３のステップＳ２００にて開始され、ステップ２０１にて操舵角センサ２２からの操舵角θおよび電流センサ２４からの実電流Ｉがそれぞれ入力される。次いで、電子制御ユニット２５は、ステップＳ２０２にて操舵角θの絶対値｜θ｜が基準操舵角θaの絶対値｜θa｜よりも大きいかを判定する。｜θ｜が｜θa｜よりも大きいと判定した場合はステップＳ２０３に進む。｜θ｜が｜θa｜以下であると判定した場合はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０２にて｜θ｜が｜θa｜以下であると判定してステップＳ２０８に進む場合は、現在の操舵角θがストロークエンドにおける最大操舵角θmaxから離れていて、電動モータ１５のアシスト電流を所定の電流値に制限する必要のない領域と考えられる。したがって、ステップＳ２０８にてエンドフラグＥＦＬＧを０に設定する。ここで、エンドフラフＥＦＬＧは、エンド電流制限値Ｉendを電動モータ１５に流し得る最大の電流値Ｉmax未満の所定の電流値に設定する必要があることを示すフラグである。続いて、ステップＳ２０９にてエンド電流制限値Ｉendを最大電流値Ｉmaxに設定する。そして、ステップＳ２１０にてこのエンド電流決定プログラムの実行を終了する。なお、エンド電流制限値Ｉendを最大電流値Ｉmaxに設定するということは、実質的に電動モータ１５の電流制限がないことと同じことである。

一方、ステップＳ２０２にて｜θ｜が｜θa｜よりも大きいと判定してステップＳ２０３に進む場合は、現在の操舵角θがストロークエンドにおける最大操舵角θmaxに近づいていて、エンド電流制限値ＩendをＩmax未満の所定の値に設定する必要がある場合である。この場合は、まずステップＳ２０３にてエンドフラグＥＦＬＧが０であるかを判定する。エンドフラグＥＦＬＧが０である場合は、次のステップＳ２０４にてエンドフラグＥＦＬＧを１に設定する。

次に、電子制御ユニットは、ステップＳ２０５にて、電流センサ２４が検出した電動モータ１５の現在の実電流Ｉの絶対値｜Ｉ｜が、制限電流下限値Ｉlimit_lowの絶対値｜Ｉlimit_low｜よりも大きいかを判定する。ここで、制限電流下限値Ｉlimit_lowは、電動モータ１５が制限される場合であっても最低限電動モータ１５に流す電流値である。よって、電動モータ１５の電流制限によって軽快な操舵感が損なわれることのないような大きさに設定される。例えば、本実施形態においては、Ｉlimit_lowは図６に示す操舵角と駆動電流との関係を示すグラフから決定される。

図６は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置が搭載された車両について、操舵ハンドルを中立位置から右切り側の最大操舵角θmaxまで回し、さらに左切り側の最大操舵角−θmaxまで回し、再び中立位置まで戻したときの、操舵角θと電動モータ１５に流れる実電流Ｉとの関係（操舵角−実電流特性線）を示したもので、図の曲線Ａは最大積載時の操舵角−実電流特性曲線、図の曲線Ｂは最小積載時の操舵角−実電流特性曲線である。ここで、最大操舵角θmaxは６００°（−θmax＝−６００°）とし、電流制限を行う基準となる基準操舵角θaは５００°（−θa＝−５００°）とする。

そして、本実施形態においては、２つの操舵角−実電流特性曲線のうち、最小積載時の特性曲線Ｂにおける基準操舵角θaのときの実電流と、基準操舵角−θaのときの実電流との絶対値が大きい方の電流値を制限電流下限値Ｉlimit_lowとする。この例では、特性曲線Ｂにおいて、基準操舵角θaのときの実電流は４３Ａであり、基準操舵角−θaのときの実電流は−５０Ａであるので、±Ｉlimit_lowは±５０Ａに設定される。なお、このような設定の仕方はあくまで一例であり、その他の方法、例えば最大積載時における基準操舵角θaのときの実電流をＩlimit_lowとしてもよいし、基準操舵角θaの前後の操舵角のときの実電流の値をＩlimit_lowとしてもよい。あるいは経験上導かれる値をＩlimit_lowとしてもよい。

図３のステップＳ２０５においては、上記のようにして設定されたＩlimit_lowの絶対値｜Ｉlimit_low｜と実電流値Ｉの絶対値｜Ｉ｜とを比較する。このステップにて｜Ｉ｜が｜Ｉlimit_low｜よりも大きいと判定した場合はステップＳ２０６に進み、｜Ｉ｜が｜Ｉlimit_low｜以下と判定した場合はステップＳ２０７に進む。

制限電流下限値Ｉlimit_lowは、本実施形態では上記したように基準操舵角θaのときの実電流に基づいて定められている。したがって、基準操舵角θaよりも大きい操舵角領域では、そのときの電動モータ１５の実電流ＩはＩlimit_lowよりも大きいはずである。したがって、ステップＳ２０５にて｜Ｉ｜が｜Ｉlimit_low｜よりも大きいと判定する場合は、操舵角センサ２２が正常に働いていて、検出された操舵角θは正しいものと想定される。この場合は、ステップＳ２０６にてそのときに実測された実電流値Ｉをエンド電流制限値Ｉendに設定する。そして、ステップＳ２１０にてこのエンド制限電流決定プログラムの実行を終了する。

一方、ステップＳ２０５にて｜Ｉ｜が｜Ｉlimit_low｜以下と判定した場合は、電動モータ１５に流れる実電流Ｉが本来流れているべきである電流よりも小さいので、操舵角センサ２２が故障などして正確な操舵角が検出されていない場合（特に操舵角が実際の角度よりも大きく検出される場合）であると想定される。あるいは、操舵角センサ２２は正常に働いているけれども、運転者が操舵操作の途中で一旦操舵を停止し（この段階で操舵トルクが０になるためアシスト電流も低くなる）、その後に再び操舵を開始するような操舵操作をしたために、基準操舵角θaにおける電動モータ１５のアシスト電流が上がりきらずに低くなっている場合が想定される。いずれの場合にも、そのときの実電流で電流を制限すると、その後の操舵ハンドルの回動操作をする上で運転者に大きな負担をかけることになる。そこで、この場合には、ステップＳ２０７にて制限電流下限値Ｉlimit_lowをエンド電流制限値Ｉendに設定する。そして、ステップＳ２１０にてこのエンド制限決定プログラムの実行を終了する。なお、ステップＳ２０３にてエンドフラグＥＦＬＧが０ではない、すなわち１であると判定した場合は、既にＩendが上述のようにして所定の値に決定されている状態と判断できるので、この場合は新たにＩendを決定することなく、ステップＳ２１０に進んでこのプログラムを終了する。

このようなエンド電流決定プログラムを実行することにより、図２のステップＳ１０５における判定で基本アシスト電流値Ｉas＊と比較されるエンド電流制限値Ｉendが決定される。具体的には、操舵角θが基準操舵角θaより大きくなったとき（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）の電動モータ１５に流れている実電流Ｉの絶対値が制限電流下限値Ｉlimit_lowの絶対値よりも小さいとき（ステップＳ２０５：Ｎｏ）にはエンド電流制限値Ｉendは実電流Ｉよりも大きい制限電流下限値Ｉlimit_lowとされる（ステップＳ２０７）。また、操舵角θが基準操舵角θaより大きくなったとき（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）の電動モータ１５に流れている実電流Ｉの絶対値が制限電流下限値Ｉlimit_lowの絶対値以上であるとき（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）にはエンド電流制限値Ｉendは制限電流下限値Ｉlimit_low以上の電流値である実電流Ｉとされる（ステップＳ２０６）。つまり、制限電流下限値Ｉlimit_lowは、電動モータ１５が電流制限されているときであっても最低限流れる電流であり、この値以下の電流値で電動モータ１５の電流が制限されることはない。よって、小さな電流値で電動モータが電流制限されて、軽快な操舵感が損なわれたり、運転者に余分な負担をかけることはない。なお、ステップＳ２０２の判定は、操舵角θが基準操舵角θaとなったとき、または、操舵角θが基準操舵角θa以上になったときを判断基準にしてもよい。同様に、ステップＳ２０５の判定は、｜Ｉ｜が｜Ｉlimit_low｜となったとき、または、｜Ｉ｜が｜Ｉlimit_low｜以上となったときを判断基準にしてもよい。

図５は、上述のように電動モータ１５の電流値を制御した場合における、操舵角θと電動モータ１５に流れる実電流Ｉとの関係を示すグラフである。図からわかるように操舵角センサ２２が正常である場合（「正常時」のグラフ）には、基準操舵角θaにおける電動モータ１５に流れる実電流値Ｉは制限電流下限値Ｉlimit_lowよりも大きくなっている。このため、基準操舵角θaよりも大きな操舵角領域では、そのときの実電流（Ｉm）がエンド電流制限値Ｉendとされ、この電流値により電動モータ１５に流れる電流が制限される。

一方、操舵角センサ２２が故障している場合、特に操舵角センサ２２が実際の操舵角よりも小さい値を検出する場合（「異常時」のグラフ）には、基準操舵角θaにおける電動モータ１５に流れる実電流値Ｉは制限電流下限値Ｉlimit_lowよりも小さくなる。このような場合はエンド電流制限値Ｉendが制限電流下限値Ｉlimit_lowに設定される。したがって、操舵角センサ２２により検出される操舵角θが基準操舵角θaよりも大きい操舵領域においても（例えば図における操舵角θ₁）、基本アシストマップに基づいて決定される基本アシスト電流値Ｉas＊が制限電流下限値Ｉlimit_low（＝Ｉend）になるまで電流制限は行われない。そして、基本アシスト電流値Ｉas＊が制限電流下限値Ｉlimit_lowに達して初めて電流制限が行われる。

このように、本実施形態の車両の操舵装置において、電動モータ１５が電流制限されているときは、少なくとも制限電流下限値Ｉlimit_lowだけの電流は流れるようにされている。よって、電動モータ１５の制限電流が低すぎることによって生じる不具合を防止することができる。また、操舵角θが基準操舵角θaに達したときに電動モータ１５に流れる実電流値に応じてエンド制限電流値Ｉendを決定しているため、状況に応じて適切なエンド制限電流値を設定することができる。

また、本実施形態においては、制限電流下限値Ｉlimit_lowは、図６に示すように操舵角θの絶対値｜θ｜が基準操舵角θaの絶対値｜θa｜となったときに電動モータ１５に流れる実電流に基づいて決定されている。このように制限電流下限値Ｉlimit_lowを決定することにより、幅広い領域において（特に最小積載時においては図６に示すように操舵角θが−５００°〜約５７０°操舵角領域において）、小さい電流値で電動モータが電流制限されるのを効果的に防止することができる。また、最小積載時のみならず、最大積載時においても操舵角θが約−４４０度〜約３９０°の広い範囲で電流制限されるのを防止することができる。このように、車両の運転状態が変化しても電動モータが電流制限されない領域を幅広く確保することができる。

本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。 図１の電子制御ユニットにより実行されるアシスト制御プログラムのフローチャートである。 図１の電子制御ユニットにより実行されるエンド電流決定プログラムのフローチャートである。 操舵トルクと基本アシスト電流値との関係を示す基本アシストマップである。 本発明の実施形態において、操舵角と電動モータに流れる実電流との関係を示すグラフである。 制限電流下限値Ｉlimit_lowを決定するための操舵角−実電流特性曲線を示すグラフである。

符号の説明

１１…操舵ハンドル、１５…電動モータ（アクチュエータ）、２０…電気制御装置、２１…操舵トルクセンサ、２２…操舵角センサ、２３…車速センサ、２４…電流センサ、２５…電子制御ユニット（制御手段）、２６…駆動回路、Ｉas＊…基本アシスト電流値（目標制御量）、Ｉas…駆動電流、Ｉend…エンド電流制限値（基準制御量）、Ｉlimit_low…制限電流下限値（制限制御量）、Ｉ…実電流値、Ｉmax…最大電流値、θa…基準操舵角、θmax…最大操舵角

Claims (4)

1. 操舵ハンドルの操舵操作を補助するための操舵補助力を発生するアクチュエータ（１５）と、前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段（２５）とを備える車両の操舵装置において、
   運転者が前記操舵ハンドルを操舵操作することにより入力される入力トルクを操舵トルクとして検出する操舵トルクセンサ（２１）と、
   車速を検出する車速センサ（２３）と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記操舵トルクセンサにより検出された操舵トルクおよび前記車速センサにより検出された車速に基づいて、前記アクチュエータが所定の操舵補助力を発生するように前記アクチュエータの目標制御量（Ｉ _ａｓ ＊）を決定する目標制御量決定手段（Ｓ１０２）と、
   前記操舵ハンドルの操舵角が最大操舵角に近い操舵角として予め定められる基準操舵角（θ _ａ ）以上であって且つ、前記目標制御量決定手段により決定した目標制御量（Ｉ _ａｓ ＊）が、前記アクチュエータの制御量を制限するための閾値として予め設定される基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）よりも大きい場合に、前記アクチュエータの制御量を前記基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）に制限する制御量制限手段（Ｓ１０６）と、
   を備えることを特徴とする、車両の操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両の操舵装置において、
   前記制御手段（２５）は、前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）となったときまたは前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）以上となったときの前記アクチュエータの実制御量（Ｉ）が、前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角であるときに発生すべき制御量として予め定められる制限制御量（Ｉ _{ｌｉｍｉｔ＿ｌｏｗ} ）以下である場合に、前記制限制御量（Ｉ _{ｌｉｍｉｔ＿ｌｏｗ} ）を前記基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）に設定する基準制御量設定手段（Ｓ２００）を備えることを特徴とする、車両の操舵装置。
3. 請求項２に記載の車両の操舵装置において、
   前記基準制御量設定手段（Ｓ２００）は、前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）となったときまたは前記操舵ハンドルの操舵角が前記基準操舵角（θ _ａ ）以上となったときの前記アクチュエータの実制御量（Ｉ）が、前記制限制御量（Ｉ _{ｌｉｍｉｔ＿ｌｏｗ} ）よりも大きい場合に、前記実制御量（Ｉ）を前記基準制御量（Ｉ _ｅｎｄ ）に設定することを特徴とする、車両の操舵装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両の操舵装置において、
   前記アクチュエータは電動モータであり、
   前記制御量は前記電動モータに流れる電流値であることを特徴とする、車両の操舵装置。

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