JP5152470B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵負荷トルクに応じて決定されるアシスト指令値に基づいて駆動回路が駆動源を駆動して、ハンドルの操舵を補助するためのアシスト力を出力する電動パワーステアリング装置に関する。

一般に、この種の電動パワーステアリング装置は、トルクセンサが失陥した場合には、アシスト力無しのマニュアル操舵に切り替わる。しかしながら、トルクセンサの失陥と同時にマニュアル操舵に切り替わると、アシスト力の消失によって操舵負荷トルクが急増し、運転者に不安感を抱かせることになる。これに対し、従来の電動パワーステアリング装置として、操舵負荷トルクに応じて第１のアシスト指令値を決定する通常時用の制御系と、操舵負荷トルクとは無関係に操舵角に応じて第２のアシスト指令値を決定する非常時用の制御系とを備えておき、トルクセンサの失陥と同時に第１のアシスト指令値を用いた制御から第２のアシスト指令値を用いた制御に切り替え、その第２のアシスト指令値を徐々に減衰させてマニュアル操舵に移行する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−５８５０５号公報（請求項１，段落［０００４］，［００１７］）

ところで、上記した電動パワーステアリング装置では、操舵負荷トルクに基づいて決定した第１のアシスト指令値による制御中は、路面抵抗の相違をアシスト力に反映させることができるが、操舵角に基づいて決定した第２のアシスト指令値による制御中は、路面抵抗の相違をアシスト力に反映させることができない。このため、平均的な路面に比べて路面抵抗が著しく大きいか小さい路面上で操舵中にトルクセンサが失陥し、第１のアシスト指令値による制御から第２のアシスト指令値による制御へと切り替わったときに操舵負荷が急変し、運転者に不安感を抱かせる事態が生じ得る。また、上記した電動パワーステアリング装置では、アシスト力を減衰させてマニュアル操舵に完全に切り替わってから、ハンドルを操舵せざるを得ない状態が続いた場合、腕力が弱い運転者にとって負担が大きかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、トルクセンサの失陥時に急激な操舵抵抗の変化を防ぐと共に、腕力の弱い運転者への負担を軽減可能な電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電動パワーステアリング装置（１１）は、運転状況に応じて決定されるアシスト指令値（Ｉｘ）に基づいて駆動回路（４２）が駆動源（１９）を駆動して、ハンドル（３３）の操舵を補助するためのアシスト力を出力する電動パワーステアリング装置（１１）であって、ハンドル（３３）の操舵に対する操舵負荷トルク（Ｔ１）を検出するためのトルクセンサ（３５）と、ハンドル（３３）の操舵角（θ１）を検出又は推定するための操舵角検出手段（３４）と、操舵負荷トルク（Ｔ１）に基づいてアシスト指令値（Ｉｘ）としての通常指令値（Ｉａ）を決定する通常指令値決定手段（Ｓ３，１００）と、操舵角（θ１）に基づきかつ、操舵負荷トルク（Ｔ１）とは無関係に、アシスト指令値（Ｉｘ）としての非常指令値（Ｉｄ）を決定する非常指令値決定手段（Ｓ５，１０１）と、トルクセンサ（３５）が失陥した場合に、その失陥時直前の通常指令値（Ｉａ）から時間（ｔ１）の経過と共に徐々に０に近づくように変化する減衰過渡指令値（Ｉｂ）を生成する減衰過渡指令値生成手段（Ｓ７，１０２）と、トルクセンサ（３５）が失陥した場合に、その失陥時からの時間（ｔ１）の経過と共に０から徐々に増加して非常指令値（Ｉｄ）と一致するまで変化する増加過渡指令値（Ｉｅ）を生成する増加過渡指令値生成手段（Ｓ８、１０３）と、増加過渡指令値（Ｉｅ）が非常指令値（Ｉｄ）と一致するまでは、増加過渡指令値（Ｉｅ）と同じ値になり、増加過渡指令値（Ｉｅ）が非常指令値（Ｉｄ）と一致してからは非常指令値（Ｉｄ）と同じ値になる複合指令値（Ｉｃ）を生成する複合指令値生成手段（Ｓ９，１０４，１０５）と、駆動回路（４２）に付与するアシスト指令値（Ｉｘ）として、通常は通常指令値（Ｉａ）を選択し、トルクセンサ（３５）失陥してから減衰過渡指令値（Ｉｂ）と複合指令値（Ｉｃ）とが一致する迄の間は減衰過渡指令値（Ｉｂ）を選択し、減衰過渡指令値（Ｉｂ）と複合指令値（Ｉｃ）とが一致した後は複合指令値（Ｉｃ）を選択する指令値選択手段（Ｓ２，Ｓ４，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１４）とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置（１１）において、操舵角検出手段（３４）は、ハンドル（３３）の回転軸に備えられた回転位置センサ（３４）であるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置（１１）において、車両のヨーレートに基づいて操舵角（θ１）を推定する演算回路であるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置（１１）において、左右の車輪の回転差に基づいて操舵角（θ１）を推定する演算回路であるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１に記載の電動パワーステアリング装置（１１）において、操舵角検出手段は、車両（１０）にかかる横Ｇに基づいて操舵角（θ１）を推定する演算回路であるところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の構成を有した電動パワーステアリング装置は、通常は、操舵負荷トルクに基づいて決定された通常指令値に応じてアシスト力を出力する。また、この電動パワーステアリング装置は、操舵負荷トルクを検出するためのトルクセンサが失陥した場合に備えて、操舵負荷トルクとは無関係に、操舵角に基づいた非常指令値をアシスト指令値として決定することができるようになっている。そして、トルクセンサが失陥した場合には、その失陥時直前の通常指令値から時間の経過と共に徐々に０に近づくように変化する減衰過渡指令値を生成すると共に、失陥時からの時間の経過と共に０から徐々に増加して非常指令値と一致するまで変化し、非常指令値と一致してからは非常指令値と同じ値になる複合指令値を生成する。そして、この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサが失陥してから減衰過渡指令値と複合指令値とが一致する迄の間は減衰過渡指令値に応じたアシスト力を出力し、減衰過渡指令値と複合指令値とが一致した後は複合指令値に応じたアシスト力を出力する。これにより、操舵負荷トルクに基づいたアシスト力の出力から、操舵角に基づいたアシスト力の出力へと切り替わる過程で、アシスト力を緩やかに変化させることができ、運転者への不安感を取り除くことができる。しかも、操舵角に基づいたアシスト力の出力に完全に移行した後は、従来のようにアシスト力を消失させたマニュアル操舵に移行しないので、腕力が弱い運転者への負担も軽減される。

［請求項２〜５の発明］
本発明において、操舵角を検出するための操舵角検出手段としては、ハンドルの回転軸に備えられた回転位置センサであってもよいし（請求項２の発明）、車両のヨーレートに基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよいし（請求項３の発明）、左右の車輪の回転差に基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよいし（請求項４の発明）、車両にかかる横Ｇに基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよい（請求項５の発明）。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。
図１に示すように車両１０には、電動パワーステアリング装置１１が搭載されている。電動パワーステアリング装置１１は、両転舵輪５０，５０（前輪）の間に差し渡された転舵輪間シャフト１６にアシストモータ１９を連結して備えている。具体的には、転舵輪間シャフト１６は筒形ハウジング１８の内部に挿通され、その両端はタイロッド１７，１７を介して各転舵輪５０，５０に連結されている。また、筒形ハウジング１８は、車両１０の本体に固定されている。

アシストモータ１９は、筒形ハウジング１８の内面に嵌合固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側に遊嵌された筒状のロータ２１とを備えてなり、そのロータ２１の内側を転舵輪間シャフト１６が貫通している。そして、ロータ２１の内面に固定されたボールナット２２と、転舵輪間シャフト１６の外面に形成されたボールネジ部２３とが螺合され、ロータ２１が回転するとボールネジ部２３が直動して転舵輪５０，５０が転舵する。

転舵輪間シャフト１６の一端部側には、ラック３０が形成され、ステアリングシャフト３２の下端部に備えたピニオン３１がこのラック３０に噛合している。ステアリングシャフト３２の上端部には、ハンドル３３が取り付けられると共に、ステアリングシャフト３２の中間部には、舵角センサ３４（本発明の「回転位置センサ」に相当する）とトルクセンサ３５とが取り付けられている。そして、舵角センサ３４にてハンドル３３の操舵角θ１を検出し、トルクセンサ３５により操舵負荷トルクＴ１を検出している。また、転舵輪５０の近傍には、転舵輪５０の回転に基づいて車速Ｖを検出するための車速センサ３６が設けられている。

さて、電動パワーステアリング装置１１に備えた操舵制御装置４１は、所定周期で、例えば図２に示した操舵制御プログラムＰＧ１を実行してアシスト指令値Ｉｘを決定し、図１に示したモータ駆動回路４２にそのアシスト指令値Ｉｘを付与する。すると、モータ駆動回路４２が、そのアシスト指令値Ｉｘに応じたモータ駆動電流をアシストモータ１９に流して駆動し、この結果、ハンドル３３の操舵を補助するアシスト力が電動パワーステアリング装置１１から出力される。

詳細には、図２に示すように操舵制御プログラムＰＧ１が実行されると、操舵制御装置４１が、車速センサ３６、トルクセンサ３５、舵角センサ３４の各検出結果（車速Ｖ、操舵負荷トルクＴ１、操舵角θ１）を取得する（Ｓ１）。そして、トルクセンサ３５が失陥しているか否かを判別する（Ｓ２）。

なお、トルクセンサ３５の検出結果が予め設定された上限値を超えた場合や、操舵角θ１が変化しているにも関わらずトルクセンサ３５の検出結果が０である場合に、トルクセンサ３５が失陥しているものと判断される。また、操舵制御プログラムＰＧ１の実行により図１０に示した制御系が構成され、さらに上記ステップＳ２の実行により、同図の制御系におけるトルクセンサ失陥判別部１０９とスイッチ１０８が構成される。

トルクセンサ３５が失陥していなかった場合には、本発明の「通常指令値決定手段」に相当する通常指令値決定処理（Ｓ３）を実行する。この処理（Ｓ３）では、図３に示すように、まず、操舵負荷トルクＴ１から基礎電流指令値Ｉ１１を決定する（Ｓ３１）。具体的には、予め設定されたトルク−電流指令値マップｍｐ１（図８参照）を用いて操舵負荷トルクＴ１に対応した基礎電流指令値Ｉ１１を決定する。なお、このトルク−電流指令値マップｍｐ１は、操舵負荷トルクＴ１が大きくなるに従って、基礎電流指令値Ｉ１１が大きくなるように設定されている。

次いで、操舵角θ１を時間微分して操舵角速度ωを求め、その操舵角速度ωに応じた付加電流指令値Ｉ１２を決定する（Ｓ３２）。具体的には、予め設定された操舵角速度−電流指令値マップｍｐ２（図８参照）を用いて操舵角速度ωに対応した付加電流指令値Ｉ１２を決定する。なお、この操舵角速度−電流指令値マップｍｐ２は、操舵角速度ωが大きくなるに従って、付加電流指令値Ｉ１２が大きくなるように設定されている。

次いで、車速Ｖに応じたゲインＧ１を決定する（Ｓ３３）。具体的には、予め設定された、車速−ゲインマップｍｐ３（図８参照）を用いて車速Ｖに対応したゲインＧ１を決定する。なお、この車速−ゲインマップｍｐ３は、車速Ｖが大きくなるに従ってゲインＧ１が小さくなるように設定されている。

そして、上記した基礎電流指令値Ｉ１１、付加電流指令値Ｉ１２及びゲインＧ１を用いて、下記式（１）から通常電流指令値Ｉａ（本発明の「通常指令値」に相当する）を演算する（Ｓ３４）。

Ｉａ＝Ｇ１・（Ｉ１１−Ｉ１２） ・・・・・・（１）

なお、上記した通常指令値決定処理（Ｓ３）の実行により、図８及び図１０のブロック図で示した制御系の通常指令値決定部１００が構成される。

図２に示すように、操舵制御プログラムＰＧ１では、通常指令値決定処理（Ｓ３）から抜けると、アシスト指令値Ｉｘに通常電流指令値Ｉａの値を設定する（Ｓ４）。そして、アシスト指令値Ｉｘとしての通常電流指令値Ｉａをモータ駆動回路４２に付与し（Ｓ１２）、操舵制御プログラムＰＧ１から抜ける。

上記したステップＳ２において、トルクセンサ３５が失陥していた場合には、本発明の「非常指令値決定手段」に相当する非常指令値決定処理（Ｓ５）を実行する。また、トルクセンサ３５が失陥した場合には、図示しないタイマが起動し、トルクセンサ３５の失陥時からの経過時間である失陥経過時間ｔ１が計測される。

非常指令値決定処理（Ｓ５）では、図４に示すように、まず、操舵角θ１から基礎電流指令値Ｉ２１を決定する（Ｓ５１）。具体的には、予め設定された操舵角−電流指令値マップｍｐ２１（図９参照）を用いて操舵角θ１に対応した基礎電流指令値Ｉ２１を決定する。なお、この操舵角−電流指令値マップｍｐ２１は、操舵角θ１が大きくなるに従って、基礎電流指令値Ｉ２１が大きくなるように設定されている。

次いで、前記通常指令値決定処理（Ｓ３）と同様に、操舵角速度−電流指令値マップｍｐ２２（図９参照）を用いて操舵角速度ωに対応した付加電流指令値Ｉ２２を決定し（Ｓ５２）、車速−ゲインマップｍｐ２３（図９参照）を用いて車速Ｖに対応したゲインＧ２を決定する（Ｓ５３）。

なお、前記通常指令値決定処理（Ｓ３）と非常指令値決定処理（Ｓ５）とで用いられる操舵角速度−電流指令値マップｍｐ２，ｍｐ２２（図８，９参照）は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。車速−ゲインマップｍｐ３，ｍｐ２３（図８，９参照）に関しても同様である。

図４に示すように非常指令値決定処理（Ｓ５）では最後に、基礎電流指令値Ｉ２１、付加電流指令値Ｉ２２及びゲインＧ２を用いて、下記式（２）から非常電流指令値Ｉｄ（本発明の「非常指令値」に相当する）を演算する（Ｓ５４）。

Ｉｄ＝Ｇ２・（Ｉ２１−Ｉ２２） ・・・・・・（２）

なお、この非常指令値決定処理（Ｓ５）の実行により、図９及び図１０のブロック図で示した制御系の非常指令値決定部１０１が構成される。

図２に示すように非常指令値決定処理（Ｓ５）から抜けると、フラグＦＬＧ１が「１」であるか否かが判別される（Ｓ６）。第１フラグＦＬＧ１は、初期状態では「０」に設定されている。そして、第１フラグＦＬＧ１は「０」である場合には（Ｓ６：ＮＯ）、本発明の「減衰過渡指令値生成手段」に相当する減衰過渡指令値決定処理（Ｓ７）が実行される。この処理（Ｓ７）では、図５に示すように、前記した失陥経過時間ｔ１を取得し（Ｓ７１）、その失陥経過時間ｔ１が予め設定された基準経過時間ｔ２を超えているか否かを判別する（Ｓ７２）。ここで、失陥経過時間ｔ１が基準経過時間ｔ２を超えていた場合には（Ｓ７２：ＹＥＳ）、この処理（Ｓ７）から抜ける。

失陥経過時間ｔ１が基準経過時間ｔ２を超えていなかった場合には（Ｓ７２：ＮＯ）、前記通常指令値決定処理（Ｓ３）にて決定した通常電流指令値Ｉａを取得する（Ｓ７３）。

次いで、失陥経過時間ｔ１に基づいて過渡係数ｋ１を決定する（Ｓ７４）。具体的には、図１１（Ａ）に示した失陥経過時間−過渡係数マップｍｐ７１を用いて失陥経過時間ｔ１に対応した過渡係数ｋ１を決定する。ここで、失陥経過時間−過渡係数マップｍｐ７１では、失陥経過時間ｔ１が「０」の場合に過渡係数ｋ１が「１」になり、失陥経過時間ｔ１が基準経過時間ｔ２の場合に、過渡係数ｋ１が「０」になる。また、失陥経過時間ｔ１が進行して基準経過時間ｔ２に近づくに従って過渡係数ｋ１が徐々に減少して「０」に近づく。より詳細には、図１１（Ａ）の如く、失陥経過時間ｔ１をＸ軸（横軸）、過渡係数ｋ１をＹ軸（縦軸）で表したＸＹ座標系で過渡係数ｋ１の変化をグラフＦ１で表した場合、そのグラフＦ１は、Ｘ座標軸から離れた位置から失陥経過時間ｔ１の進行と共にＸ座標軸に近づきかつ丸みを帯びてＸ座標軸側に膨らんだ曲線となるように設定されている。

図５に示すように、過渡係数ｋ１の決定後は、その過渡係数ｋ１と通常電流指令値Ｉａとの積を本発明に係る減衰過渡指令値Ｉｂとして演算して（Ｓ７５）、この減衰過渡指令値決定処理（Ｓ７）を抜ける。

ここで、図１１（Ｂ）には、失陥経過時間ｔ１をＸ軸（横軸）、減衰過渡指令値ＩｂをＹ軸（縦軸）で表したグラフＦ２が示されている。ここで、減衰過渡指令値Ｉｂは、上記の通り、過渡係数ｋ１と通常電流指令値Ｉａとの積であるから、この減衰過渡指令値ＩｂのグラフＦ２も、過渡係数ｋ１のグラフＦ１と同様に、Ｘ座標軸から離れた位置から失陥経過時間ｔ１の進行と共にＸ座標軸に近づきかつ丸みを帯びてＸ座標軸側に膨らんだ曲線になる。そして、失陥経過時間ｔ１が「０」の場合に減衰過渡指令値Ｉｂが失陥時直前の通常電流指令値Ｉａの値（図１１（Ｂ）の「ｍ」）になり、失陥経過時間ｔ１が基準経過時間ｔ２の場合に、減衰過渡指令値Ｉｂが「０」になる。

なお、上記した減衰過渡指令値決定処理（Ｓ７）の実行により、図１０のブロック図で示した制御系における減衰過渡指令値決定部１０２が構成される。

図２に示すように減衰過渡指令値決定処理（Ｓ７）から抜けると、本発明の「増加過渡指令値生成手段」に相当する増加過渡指令値決定処理（Ｓ８）が実行される。この処理（Ｓ８）では、図６に示すように、前記した失陥経過時間ｔ１を取得し（Ｓ８１）、失陥経過時間ｔ１が前記した基準経過時間ｔ２を超えているか否かを判別する（Ｓ８２）。ここで、失陥経過時間ｔ１が基準経過時間ｔ２を超えていた場合には（Ｓ８２：ＹＥＳ）、この処理（Ｓ８）から抜ける。

失陥経過時間ｔ１が基準経過時間ｔ２を超えていなかった場合には（Ｓ８２：ＮＯ）、操舵角θ１の正負に基づいて右側操舵用か或いは左側操舵用の何れかの増加過渡指令値決定マップｍｐ８１，８２（図１２参照）を選択する（Ｓ８３）。

ここで、本実施形態では、例えば、ハンドル３３を右側に切った場合に操舵角θ１が正になり、ハンドル３３を左側に切った場合に操舵角θ１が負になるように設定されている。また、ハンドル３３を右側に切ったときに発生する操舵負荷トルクＴ１が正になり、ハンドル３３を左側に切ったときに発生する操舵負荷トルクＴ１が負になるように設定されている。そして、右側操舵用の増加過渡指令値決定マップｍｐ８１は、図１２（Ａ）に示すように例えば、失陥経過時間ｔ１と本発明に係る増加過渡指令値Ｉｅとを対応させたものになっており、失陥経過時間ｔ１が０から基準経過時間ｔ２に変化する迄の間に、増加過渡指令値Ｉｅが０から非常電流指令値Ｉｄの上限値まで徐々に変化するように設定されている。より詳細には、同図に示すように失陥経過時間ｔ１をＸ軸（横軸）、増加過渡指令値ＩｅをＹ軸（縦軸）で表した場合、増加過渡指令値ＩｅのグラフＦ３は、Ｘ座標軸上の位置（０点）から失陥経過時間ｔ１の進行と共にＸ座標軸から離れかつ丸みを帯びてＸ座標軸側に膨らんだ曲線になるように設定されている。

また、左側操舵用の増加過渡指令値決定マップｍｐ８２は、図１２（Ｂ）に示すように右側操舵用の増加過渡指令値決定マップｍｐ８１（図１２（Ａ）参照）に比べて増加過渡指令値Ｉｅの符号の正負を逆転させた点のみが異なる。従って、左側操舵用の増加過渡指令値決定マップｍｐ８２で設定された増加過渡指令値Ｉｅに関しても、失陥経過時間ｔ１をＸ軸（横軸）、通常電流指令値ＩａをＹ軸（縦軸）で表した場合、増加過渡指令値ＩｅのグラフＦ４は、やはり、Ｘ座標軸上の位置（０点）から失陥経過時間ｔ１の進行と共にＸ座標軸から離れかつ丸みを帯びてＸ座標軸側に膨らんだ曲線になる。

図６に示すように増加過渡指令値決定マップｍｐ８１，８２を選択したら（Ｓ８３）、次いで、その選択した何れかのマップｍｐ８１（又はマップｍｐ８２）を用いて、失陥経過時間ｔ１に対応した増加過渡指令値Ｉｅを決定し（Ｓ８４）、増加過渡指令値決定処理（Ｓ８）から抜ける。

なお、上記した増加過渡指令値決定処理（Ｓ８）の実行により、図１０のブロック図で示した制御系における増加過渡指令値決定部１０３が構成される。

図２に示すように増加過渡指令値決定処理（Ｓ８）から抜けると、本発明の「複合指令値生成手段」に相当する複合指令値決定処理（Ｓ９）が実行される。この処理（Ｓ９）では、図７に示すように、第２判別フラグＦＬＧ２が「１」であるか否かを判別する（Ｓ９１）。第２フラグＦＬＧ２は、初期状態では「０」に設定されている。そして、第２判別フラグＦＬＧ２が「０」であった場合には（Ｓ９１：ＮＯ）、増加過渡指令値Ｉｅと非常電流指令値Ｉｄとが所定の誤差範囲内で一致しているか否かを判別する（Ｓ９２）。

ここで、増加過渡指令値Ｉｅと非常電流指令値Ｉｄとが一致していなかった場合には（Ｓ９２：ＮＯ）、複合指令値Ｉｃに増加過渡指令値Ｉｅの値を設定して（Ｓ９３）、この複合指令値決定処理（Ｓ９）から抜ける。一方、増加過渡指令値Ｉｅと非常電流指令値Ｉｄとが一致していた場合には（Ｓ９２：ＹＥＳ）、第２判別フラグＦＬＧ２に「１」をセットしてから（Ｓ９４）、複合指令値Ｉｃに増加過渡指令値Ｉｅの値を設定し（Ｓ９５）、この複合指令値決定処理（Ｓ９）から抜ける。

このように複合指令値決定処理（Ｓ９）によって決定された複合指令値Ｉｃの推移を示したグラフＦ６は、例えば図１３（Ｂ）の実線で示したように、トルクセンサ３５の失陥後、非常電流指令値Ｉｄと増加過渡指令値Ｉｅとが一致するまでは、増加過渡指令値Ｉｅの推移を示したグラフＦ３と一致し、非常電流指令値Ｉｄと増加過渡指令値Ｉｅとが一致してからは、非常電流指令値Ｉｄの推移を示したグラフＦ５と一致する。また、ハンドル３３が中立点の近傍にある場合には、図１４（Ａ）に示すように非常電流指令値Ｉｄと増加過渡指令値Ｉｅとが一致するタイミングが、ハンドル３３が大きく切られた場合（図１３（Ｂ）参照）より早くなる。

なお、上記した複合指令値決定処理（Ｓ９）の実行により、図１０のブロック図で示した制御系における第１比較部１０４とスイッチ１０５が構成される。

図２に示すように、複合指令値決定処理（Ｓ９）から抜けると、減衰過渡指令値Ｉｂと複合指令値Ｉｃとが所定の誤差範囲内で一致しているか否かが判別される（Ｓ１０）。ここで、減衰過渡指令値Ｉｂと複合指令値Ｉｃとが一致していなかった場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、アシスト指令値Ｉｘに減衰過渡指令値Ｉｂの値を設定する（Ｓ１１）。そして、そのアシスト指令値Ｉｘとしての減衰過渡指令値Ｉｂをモータ駆動回路４２に付与して（Ｓ１２）、操舵制御プログラムＰＧ１から抜ける。

一方、減衰過渡指令値Ｉｂと複合指令値Ｉｃとが一致していた場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、第１判別フラグＦＬＧ１に「１」をセットしてから（Ｓ１３）、アシスト指令値Ｉｘに複合指令値Ｉｃの値を設定する（Ｓ１４）。そして、そのアシスト指令値Ｉｘとしての複合指令値Ｉｃをモータ駆動回路４２に付与して（Ｓ１２）、操舵制御プログラムＰＧ１から抜ける。

このように操舵制御プログラムＰＧ１によって決定されたアシスト指令値Ｉｘの失陥経過時間ｔ１に対するグラフは、例えば図１３（Ｃ）の実線で示したように、トルクセンサ３５の失陥前は、時間経過に伴って変化する通常電流指令値Ｉａの推移のグラフと一致する。そして、トルクセンサ３５の失陥後、減衰過渡指令値Ｉｂと複合指令値Ｉｃとが一致するまでは、失陥時直前の通常電流指令値Ｉａから徐々に減衰する前記減衰過渡指令値ＩｂのグラフＦ２（図１３（Ａ）参照）と一致し、減衰過渡指令値Ｉｂと複合指令値Ｉｃとが一致してからは、複合指令値ＩｃのグラフＦ６（図１３（Ｂ）参照）と一致する。

なお、上記したステップＳ１０の実行により、図１０のブロック図で示した制御系における第２比較部１０６とスイッチ１０７が構成される。また、上記したステップＳ２，Ｓ４，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１４によって、本発明の「指令値選択手段」が構成されている。

本実施形態の構成に関する説明は以上である。本実施形態の電動パワーステアリング装置１１は、上記した構成により、通常は、操舵負荷トルクＴ１に基づいて決定された通常指令値Ｉａに応じてアシスト力を出力する。

ここで、路面が、例えば、濡れているか否か、舗装されているか否か等により、路面抵抗が相違する。そして、路面抵抗は操舵負荷トルクＴ１に反映され、その操舵負荷トルクＴ１に基づいた通常指令値Ｉａを用いてアシスト力を制御している間は、運転者が受ける操舵負荷トルクＴ１は安定する。また、通常電流指令値Ｉａには、車速Ｖが増すに従って小さくなるゲインＧ１が掛けられているので、高速走行時には通常電流指令値Ｉａが減少してハンドル３３が重くなり、低速走行時には通常電流指令値Ｉａが増加してハンドル３３が軽くなる。これにより、高速走行時に急ハンドルが防がれ、低速走行における車庫入れ等が容易になる。

さて、トルクセンサ３５が失陥した場合には、操舵負荷トルクＴ１に基づくアシスト力の制御を行うことができなくなる。そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置１１では、舵角センサ３４が検出した操舵角θ１に基づいて操舵負荷トルクＴ１とは無関係に非常指令値Ｉｄを所定周期で決定する。しかしながら、操舵負荷トルクＴ１とは無関係に決定した非常指令値Ｉｄには、路面抵抗の変化を反映させることができない。このため、平均的な路面より路面抵抗が著しく大きいか小さい場合には、通常電流指令値Ｉａを用いた制御から非常指令値Ｉｄを用いた制御へと急峻に切り替えると、従来のようにアシスト力が急変して運転者が受ける操舵負荷トルクＴ１も急変することになる。

そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置１１では、トルクセンサ３５が失陥した場合には、その失陥時直前の通常指令値Ｉａから時間の経過と共に徐々に０に近づくように変化する減衰過渡指令値Ｉｂを生成すると共に、失陥経過時間ｔ１の進行と共に０から徐々に増加して非常指令値Ｉｄと一致するまで変化し、非常指令値Ｉｄと一致してからは非常指令値Ｉｄと同じ値になる複合指令値Ｉｃを生成している。そして、図１３（Ｃ）に示すようにトルクセンサ３５が失陥してから減衰過渡指令値Ｉｂと複合指令値Ｉｃとが一致する迄の間は減衰過渡指令値Ｉｂに応じたアシスト力を出力し、減衰過渡指令値Ｉｂと複合指令値Ｉｃとが一致した後は複合指令値Ｉｃに応じたアシスト力を出力する。これにより、操舵負荷トルクＴ１に基づいたアシスト力の制御から、操舵角θ１に基づいたアシスト力の制御へと切り替わる過程で、アシスト力を緩やかに変化させることができる。

より具体的には、平均より路面抵抗が大きな路面上でハンドル３３を切っている状態でトルクセンサ３５が失陥し、その後もハンドル３３を切った状態に保持した場合には、図１３（Ｃ）に示すようにアシスト指令値Ｉｘが変化する。即ち、トルクセンサ３５の失陥時直後にアシスト指令値Ｉｘが、減衰過渡指令値Ｉｂの値になって徐々に減衰してから、複合指令値Ｉｃに含まれる増加過渡指令値Ｉｅの値に切り替わって徐々に増加し、やがて、複合指令値Ｉｃに含まれる非常電流指令値Ｉｄの値になって、操舵角θ１に基づいたアシスト力の制御に完全に切り替わる。

また、平均より路面抵抗が大きな路面上でハンドル３３を切っている間にトルクセンサ３５が失陥し、その後、ハンドル３３を中立点付近に切り戻した場合には、図１４（Ｂ）に示すようにアシスト指令値Ｉｘが変化する。即ち、トルクセンサ３５の失陥時直後にアシスト指令値Ｉｘが、減衰過渡指令値Ｉｂの値になって徐々に減衰する。そして、複合指令値Ｉｃに含まれる非常電流指令値Ｉｄは十分小さくなっているので、減衰した減衰過渡指令値Ｉｂから複合指令値Ｉｃに含まれる非常電流指令値Ｉｄの値に切り替わって操舵角θ１に基づいたアシスト力の制御に完全に切り替わる。なお、図１３（Ｃ）及び図１４（Ｂ）では、ハンドルを右に切った場合のアシスト指令値Ｉｘの推移を例示したが、ハンドルを左に切った場合のアシスト指令値Ｉｘの正負が逆転したグラフになる。

このように、本実施形態の電動パワーステアリング装置１１によれば、操舵負荷トルクＴ１に基づいたアシスト力の出力から、操舵角θ１に基づいたアシスト力の出力へと切り替わる過程で、アシスト力を緩やかに変化させることができ、運転者への不安感を取り除くことができる。しかも、操舵角θ１に基づいたアシスト力の出力に移行した後は、従来のようにアシスト力を消失させたマニュアル操舵に移行しないので、腕力が弱い運転者への負担も軽減される。また、操舵角θ１に基づいて決定される非常電流指令値Ｉｄにも車速Ｖが増すに従って小さくなるゲインＧ１を掛けられているので、高速走行時にはハンドル３３が重くなり、ハンドル３３が軽くなる。これにより、高速走行時に急ハンドルを切ることが防がれ、低速走行で車庫入れ等を容易に行うことができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態では、操舵角θ１を検出するために舵角センサ３４を備えていたが、その舵角センサ３４の代わりに、車両のヨーレートに基づいて操舵角を推定する演算回路を設けてもよいし、左右の車輪の回転差に基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよいし、車両にかかる横Ｇに基づいて操舵角を推定する演算回路を設けてもよい。

（２）前記実施形態では、減衰過渡指令値Ｉｂ及び増加過渡指令値Ｉｅが曲線を描いて変化していたが、減衰過渡指令値Ｉｂ及び増加過渡指令値Ｉｅを直前状に変化させる構成にしてもよい。

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置を搭載した車両の概念図 操舵制御プログラムのフローチャート 通常指令値決定処理のフローチャート 非常指令値決定処理のフローチャート 減衰過渡指令値決定処理のフローチャート 増加過渡指令値決定処理のフローチャート 複合指令値決定処理のフローチャート 通常指令値決定部のブロック図 非常指令値決定部のブロック図 操舵制御プログラムの実行によって構成される制御系のブロック図 （Ａ）失陥経過時間−過渡係数の概念図、（Ｂ）減衰過渡指令値の推移を示したグラフ （Ａ）右側操舵用の増加過渡指令値決定マップの概念図、（Ｂ）左側操舵用の増加過渡指令値決定マップの概念図、 各指令値の推移を示したグラフ 各指令値の推移を示したグラフ

符号の説明

１０ 車両
１１ 電動パワーステアリング装置
１９ アシストモータ（駆動源）
３３ ハンドル
３４ 舵角センサ（回転位置センサ，操舵角検出手段）
３５ トルクセンサ
４２ モータ駆動回路（駆動回路）
１００ 通常指令値決定部（通常指令値決定手段）
１０１ 非常指令値決定部（非常指令値決定手段）
１０２ 減衰過渡指令値決定部（減衰過渡指令値生成手段）
１０３ 増加過渡指令値決定部（増加過渡指令値生成手段）
Ｓ３ 通常指令値決定処理（通常指令値決定手段）
Ｓ５ 非常指令値決定処理（非常指令値決定手段）
Ｓ７ 減衰過渡指令値決定処理（減衰過渡指令値生成手段）
Ｓ８ 増加過渡指令値決定処理（増加過渡指令値生成手段）
Ｓ９ 複合指令値決定処理（複合指令値生成手段）
Ｔ１ 操舵負荷トルク
ｔ１ 失陥経過時間
ｔ２ 基準経過時間
θ１ 操舵角

Claims (5)

1. 運転状況に応じて決定されるアシスト指令値に基づいて駆動回路が駆動源を駆動して、ハンドルの操舵を補助するためのアシスト力を出力する電動パワーステアリング装置であって、
   前記ハンドルの操舵に対する操舵負荷トルクを検出するためのトルクセンサと、
   前記ハンドルの操舵角を検出又は推定するための操舵角検出手段と、
   前記操舵負荷トルクに基づいて前記アシスト指令値としての通常指令値を決定する通常指令値決定手段と、
   前記操舵角に基づきかつ、前記操舵負荷トルクとは無関係に、前記アシスト指令値としての非常指令値を決定する非常指令値決定手段と、
   前記トルクセンサが失陥した場合に、その失陥時直前の前記通常指令値から時間の経過と共に徐々に０に近づくように変化する減衰過渡指令値を生成する減衰過渡指令値生成手段と、
   前記トルクセンサが失陥した場合に、その失陥時からの時間の経過と共に０から徐々に増加して前記非常指令値と一致するまで変化する増加過渡指令値を生成する増加過渡指令値生成手段と、
   前記増加過渡指令値が前記非常指令値と一致するまでは、前記増加過渡指令値と同じ値になり、前記増加過渡指令値が前記非常指令値と一致してからは前記非常指令値と同じ値になる複合指令値を生成する複合指令値生成手段と、
   前記駆動回路に付与する前記アシスト指令値として、通常は前記通常指令値を選択し、前記トルクセンサが失陥してから前記減衰過渡指令値と前記複合指令値とが一致する迄の間は前記減衰過渡指令値を選択し、前記減衰過渡指令値と前記複合指令値とが一致した後は前記複合指令値を選択する指令値選択手段とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記舵角検出手段は、前記ハンドルの回転軸に備えられた回転位置センサであることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記舵角検出手段は、車両のヨーレートに基づいて前記操舵角を推定する演算回路であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記舵角検出手段は、左右の車輪の回転差に基づいて前記操舵角を推定する演算回路であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記舵角検出手段は、車両にかかる横Ｇに基づいて前記操舵角を推定する演算回路であることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

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