JP5298822B2

JP5298822B2 - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP5298822B2
Application number: JP2008317317A
Authority: JP
Inventors: 久賀小岩井; 圭二佐藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP2010137775A

Description

本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、ステアリング機構に操舵補助トルクを与える電動モータと、前記電流指令値に基づいて電動モータを制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置に関する。

従来、ステアリング装置として、運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより、ステアリング機構に操舵補助トルクを与えるようにした電動パワーステアリング装置が普及している。
また、このような電動パワーステアリング装置においては、左折あるいは右折をするために信号待ちを行っている場合等、操舵トルクがかかったままの状態でステアリングホイールを保舵した場合には、比較的大きなアシスト電流が電動モータに継続して流れるため、電動モータの温度上昇及び消費電流の増大を招くことが知られている。

これを回避するために、操舵トルク及び舵角速度に基づき、ステアリングホイールをかなり切り込んだ状態か若しくはステアリング機構がメカニカルストッパに当接してそれ以上の操舵ができない操舵限界状態であると判定され、さらに、車速が低いときには、アシスト電流を減少させるようにした電動式パワーステアリング装置（例えば、特許文献１参照）等も提案されている。
特開平６−９９８３２号公報

しかしながら、上述のように、操舵トルク及び舵角速度、さらに車速に基づいてアシスト電流を減少させる方法にあっては、操舵トルク及び舵角速度から、ステアリングホイールをかなり切り込んだ状態か若しくは操舵限界状態であると判定し、車速がしきい値以下の場合にアシスト電流を減少させている。
このため、本来操舵アシストを減少させたくない車速でアシスト電流を減少させたり、或いは、ある程度の車速で走行しているため運転者は操舵アシストを必要と感じていないにも関わらず操舵アシストを継続してしまう等、本来操舵アシストを減少させたい車速でアシスト電流を減少させないという現象が発生し、運転者の期待する操舵アシストを行うことが困難な場合があった。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、運転者が期待する操舵アシストを行い、且つ電動モータの温度上昇等を回避することの可能な電動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。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、車速を検出する車速検出手段と、舵角の変化速度である舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクが予め設定した操舵トルクしきい値以上であり、かつ前記車速検出手段で検出した車速が予め設定した車速しきい値以下であり、さらに前記舵角速度検出手段で検出した舵角速度が予め設定した舵角速度しきい値以下であるとき、操舵補助トルク制限開始判定用の判定条件を満足すると判断して、前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備え、当該トルク制限手段は、前記車速検出手段で検出した車速が大きいときほど、前記操舵トルクしきい値をより大きな値に変更し、変更後の操舵トルクしきい値を用いて、前記判定条件を満足するかを判断することを特徴としている。

また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、車速を検出する車速検出手段と、舵角の変化速度である舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクが予め設定した操舵トルクしきい値以上であり、前記車速検出手段で検出した車速が予め設定した車速しきい値以下であり、かつ前記舵角速度検出手段で検出した舵角速度が予め設定した舵角速度しきい値以下であり、さらに前記電流指令値演算手段で演算した電流指令値が指令値しきい値以上であるとき、操舵補助トルク制限開始判定用の判定条件を満足すると判断して、前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備え、当該トルク制限手段は、前記車速検出手段で検出した車速が大きいときほど、前記操舵トルクしきい値または前記指令値しきい値をより大きな値に変更し、変更後の前記操舵トルクしきい値または変更後の指令値しきい値を用いて、前記判定条件を満足するかを判断することを特徴としている。

また、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、前記トルク制限手段は、前記車速検出手段で検出した車速が大きいときほど、前記操舵トルクしきい値および前記指令値しきい値を共に、より大きな値に変更し、変更後の前記操舵トルクしきい値および指令値しきい値を用いて、前記判定条件を満足するかを判断することを特徴としている。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、操舵トルク検出手段で検出した操舵トルク、車速検出手段で検出した車速及び舵角速度検出手段で検出した舵角速度や、さらに、電流指令値演算手段で演算した電流指令値に基づき、ステアリング機構がメカニカルストッパに当接した操舵限界状態又はステアリングホイールをかなり切り込んだ状態で保舵されている状態であると判定される場合には、発生される操舵補助トルクを制限するため、電動モータの温度上昇等を回避することができると共に、操舵トルクや電流指令値が一定であっても、車速が比較的高い時には操舵補助トルクを制限し、逆に車速が比較的低い時には操舵補助トルクを制限せずに十分操舵アシストを行うことができ、運転者の期待に則した操舵アシスト性能を発揮することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａと出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）３を介して出力軸２ｂの一端に連結されている。

そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント４を介してロアシャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって図示しない転舵輪を転舵させる。

ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助トルクを出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助トルクを発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
また、操舵トルクセンサ３は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。

この操舵トルクセンサ３から出力される操舵トルクＴは、コントローラ１４に入力される。このコントローラ１４には、操舵トルクＴの他に車速センサ（車速検出手段）１５で検出した車速検出値Ｖ、電動モータ１２に流れるモータ電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗ及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ１６で検出した電動モータ１２のモータ回転角θも入力されると共に、ステアリングシャフト２に設けられた操舵角を検出する舵角センサ１７からの舵角検出値δが入力され、コントローラ１４は、入力される操舵トルクＴ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルクを電動モータ１２で発生させるための操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*を算出し、算出した操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*とモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御処理すると共に、モータ回転角θに基づいて算出したモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいて各種補償処理を行って、電動モータ１２を駆動制御するモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを出力する。また、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ及び、舵角検出値δから算出した舵角速度ｄδに基づいて操舵補助トルクの制限の必要性の有無を判断し、必要に応じて操舵補助トルクを制限する。

コントローラ１４は、図２に示すように、操舵トルクＴ及び車速検出値Ｖに基づいて操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*を算出する操舵補助トルク指令値演算部（電流指令値演算手段）２１と、この操舵補助トルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*を補償する指令値補償部２２と、この指令値補償部２２で補償された操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*である補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′を制限することにより、電動モータ１２で発生させる操舵補助トルクを制限する指令値制限部（トルク制限手段）２３と、この指令値制限部２３で制限された電流指令値からなる制限指令値Ｉ_Ｍ ^＊″に基づいてｄ軸及びｑ軸の電流指令値を算出するｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４から出力される指令電流に基づいてモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを生成するモータ電流制御部（モータ制御手段）２５と、で構成されている。

操舵補助トルク指令値演算部２１は、操舵トルクＴ及び車速検出値Ｖをもとに図３に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*を算出する。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図３に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*をとると共に、車速検出値Ｖをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*は“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*が操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が、車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。

指令値補償部２２は、回転角センサ１６で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する角速度演算部３１と、この角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する角加速度演算部３２と、角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部３３と、角加速度演算部３２で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部３４と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定するＳＡＴ推定フィードバック部３５と、を少なくとも有する。

ここで、収斂性補償部３３は、車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖ及び角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対してブレーキをかけるように、車速検出値Ｖに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖをモータ角速度ωに乗じて収斂性制御値Ｉｃを算出する。

また、ＳＡＴ推定フィードバック部３５は、操舵トルクＴ、モータ角速度ω、モータ角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定演算する。
このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングホイール１までの間に発生するトルクの様子を図４に示して説明する。

運転者がステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ１２がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。また、その際、電動モータ１２の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
Ｊ・α＋Ｆｒ・sign(ω)＋ＳＡＴ＝Ｔｍ＋Ｔｓ …（１）

ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
ＳＡＴ（ｓ）
＝Ｔｍ（ｓ）＋Ｔｓ（ｓ）−Ｊ・α（ｓ）−Ｆｒ・sign（ω（ｓ）） …（２）
上記（２）式からわかるように、電動モータ１２の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、モータ角加速度α、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*に比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*を適用する。

そして、慣性補償部３４で算出された慣性補償値Ｉｉ及びＳＡＴ推定フィードバック部３５で算出されたセルフアライニングトルクＳＡＴが加算器３６で加算され、この加算器３６の加算出力と収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器３７で加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部２１から出力される操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*に加算器３８で加算され、その加算結果が補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′として出力される。

指令値制限部２３は、図５に示すように、入力される操舵トルクＴが予め設定した操舵トルクしきい値Ｔth以上であるか否かを判定する操舵トルク判定部１０１と、車速検出値Ｖ及び後述の舵角速度判定部１０５での判定結果に基づき、前記操舵トルクしきい値Ｔthを設定するトルクしきい値設定部１０２と、車速検出値Ｖが予め設定した車速しきい値Ｖth以下であるか否かを判定する車速判定部１０３と、舵角センサ１７からの舵角検出値δを微分処理して舵角速度ｄδを算出する舵角速度演算部（舵角速度検出手段）１０４と、舵角速度演算部１０４で算出された舵角速度ｄδが予め設定した舵角速度しきい値ｄδth以下であるか否かを判定する舵角速度判定部１０５と、操舵トルク判定部１０１、車速判定部１０３及び舵角速度判定部１０５での判定結果に応じてトルク制限を行うか否かを判定する制限判定部１０６と、ゲイン“１”を発生するゲイン発生器１０７と、所定のゲインＧを発生するゲイン発生器１０８と、前記ゲイン発生器１０７及び１０８の何れかの出力を選択する選択スイッチ部１０９と、選択スイッチ部１０９で選択された選択ゲインＧｔを、加算器３８から出力される補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′に乗算するゲイン乗算部１１０とを備える。

トルクしきい値設定部１０２は、舵角速度判定部１０５での判定結果を入力し、舵角速度ｄδが判定条件（ｄδ≦ｄδth）を満足しない間は、操舵トルクしきい値Ｔthとしてその最小値を設定する。一方、舵角速度判定部１０５での判定の結果、舵角速度ｄδが判定条件を満足するときには、操舵トルクしきい値Ｔthを車速検出値Ｖに基づいて設定し、車速検出値Ｖが零のとき、操舵トルクしきい値Ｔthをその最小値に設定し、車速検出値Ｖが大きいときほど、操舵トルクしきい値Ｔthが、その最小値よりも大きな値となるように設定する。

なお、操舵トルクしきい値Ｔth、舵角速度しきい値ｄδth及び車速しきい値Ｖthは、操舵補助トルクの低減を行うか否かを判断するためのしきい値である。これらしきい値は、操舵補助トルクを低減したとしても運転者に違和感を与えることのない値に、予め実験を行うこと等により設定される。
制限判定部１０６は、操舵トルク判定部１０１、車速判定部１０３及び舵角速度判定部１０５の判定結果に基づき操舵補助トルクの低減を行うか否かの判断を行う。具体的には、操舵トルク判定部１０１、車速判定部１０３及び舵角速度判定部１０５の全てが、それぞれの判定条件を満足するときには、操舵補助トルクの低減を行う必要があると判断し、選択スイッチ部１０９に対し、ゲイン発生器１０８を選択する選択信号ＳＬを出力し、それ以外のときには、ゲイン発生器１０７を選択する選択信号ＳＬを出力する。

ゲイン発生器１０８は、選択信号ＳＬによりゲイン発生器１０８が新たに選択された時点からの経過時間ｔを計測し、この経過時間ｔに応じたゲインを発生させる。例えば、図５のブロック中に示すように、経過時間ｔが零のときゲインは“１”となり、経過時間ｔが増加すると、この経過時間ｔに反比例して減少するゲインを発生させる関数発生器で構成される。
ゲイン乗算部１１０は、選択スイッチ部１０９で選択された選択ゲインＧｔを、加算器３８から出力されるトルク補償後の補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′に乗算する。

指令値制限部２３で、選択ゲインＧｔが乗算された補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′は、制限指令値Ｉ_M ^*″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に入力される。このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４は、制限指令値Ｉ_M ^*″とモータ角速度ωとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ^*を算出するｄ軸目標電流算出部５１と、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（ＥｌｅｃｔｒｏＭｏｔｉｏｎＦｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部５２と、この誘起電圧モデル算出部５２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)とｄ軸目標電流算出部５１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ^*と指令値制限部２３のゲイン乗算部２３ｄから出力される制限指令値Ｉ_M ^*″とに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ^＊を算出するｑ軸目標電流算出部５３と、ｄ軸目標電流算出部５１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ^*とｑ軸目標電流算出部５３から出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ^＊とを３相電流指令値Ｉｕ^*、Ｉｖ^*及びＩｗ^*に変換する２相／３相変換部５４と、を備えている。

モータ電流制御部２５は、電動モータ１２の各相コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗに供給されるモータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを検出するモータ電流検出回路６０と、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４の２相／３相変換部５４から入力される電流指令値Ｉｕ^*，Ｉｖ^*，Ｉｗ^*からモータ電流検出回路６０で検出したモータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを減算して各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗを求める減算器６１ｕ、６１ｖ及び６１ｗと、求めた各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出するＰＩ電流制御部６２と、このＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが入力されて、これらをパルス幅変調したパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路６３と、このパルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号が入力されて３相モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを電動モータ１２に出力するインバータ６４とで構成されている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、車両の走行を開始するために、イグニッションスイッチＩＧをオン状態とすると、これにより、コントローラ１４に電源が投入されて、操舵補助制御処理が実行開始される。
このため、操舵トルクセンサ３で検出した操舵トルクＴ、車速センサ１５で検出した車速検出値Ｖ、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗ、回転角センサ１６で検出したモータ回転角θ、舵角センサ１７で検出した舵角検出値δがコントローラ１４に供給される。

したがって、操舵補助トルク指令値演算部２１で、操舵トルクＴと車速検出値Ｖとに基づいて図３に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊を算出する。
一方、回転角センサ１６で検出したモータ回転角θが角速度演算部３１に入力されてモータ角速度ωが算出され、このモータ角速度ωが角加速度演算部３２に入力されてモータ角加速度αが算出される。

そして、収斂性補償部３３でモータ角速度ωに基づいて収斂性補償値Ｉｃが算出され、慣性補償部３４でモータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉが算出され、さらにＳＡＴ推定フィードバック部３５でモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴが算出され、これらが加算器３６及び加算器３７で加算されて指令値補償値Ｉｃｏｍが算出され、これが加算器３８で操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊に加算されて補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が算出される。

そして、この補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′に指令値制限部２３のゲイン乗算部１１０で選択ゲインＧｔが乗算されて、制限指令値Ｉ_M ^*″が算出される。
このとき、車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクＴが“０”であり、車速センサ１５で検出される車速検出値Ｖも“０”であるので、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*も“０”となっている。また、電動モータ１２は停止しているため、角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αも“０”となり、指令補償値２２で算出される指令補償値Ｉｃｏｍも“０”となり、補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′も“０”となる。

また、操舵が行われていないことから、舵角センサ１７で検出される舵角検出値δは一定値を維持するため、舵角速度演算部１０４で算出される舵角速度ｄδは零となる。このため、指令値制限部２３では、車速検出値Ｖ及び舵角速度ｄδは判定条件を満足するが、操舵トルクＴが判定条件を満足しないことから、制限判定部１０６で、操舵補助トルクの制限は不要と判断され、ゲイン発生器１０７を選択する選択信号ＳＬが出力される。このため、選択スイッチ部１０９は、ゲイン発生器１０７の出力を選択し、ゲイン発生器１０７から出力されるゲイン“１”が選択ゲインＧｔとしてゲイン乗算部１１０に供給される。

そして、選択ゲインＧｔが“１”であるため、ゲイン乗算部１１０に入力された加算器３８からの補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が、そのまま制限指令値Ｉ_Ｍ ^＊″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力される。
ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４では、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸座標系での指令値演算が行われて、ｄ軸目標電流Ｉｄ^＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ^＊が算出され、これらｄ軸目標電流Ｉｄ^＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ^＊が２相／３相変換部５４でそれぞれ“０”の３相電流指令値Ｉｕ^＊〜Ｉｗ^＊に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。

このモータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗも“０”であることから、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗも“０”となり、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗも“０”となって、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号も“０”となり、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”となって、電動モータ１２が停止状態を継続する。

この電動モータ１２の停止状態で、ステアリングホイール１を右切り（又は左切り）操舵するいわゆる据え切りを行うと、操舵トルクセンサ３で操舵方向に応じた操舵トルクＴが検出され、この操舵トルクＴがコントローラ１４に供給されることにより、操舵補助トルク指令値演算部２１で、車速検出値Ｖが“０”であるので、図３の操舵補助トルク指令値算出マップにおいて、一番内側の特性曲線が選択されて操舵トルクＴの増大に応じて早めに大きな値となる操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊が算出され、この操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊が加算器３８に出力される。

この状態では、操舵が行われており舵角速度ｄδはｄδ＞ｄδthであることから、操舵トルクしきい値Ｔthはその最小値に設定され、このとき据え切りが行われており操舵トルクＴは比較的大きいことから、操舵トルクＴはＴ≧Ｔthとなって判定条件を満足し、同様に車速検出値ＶもＶ≦Ｖthとなって判定条件を満足するが、舵角速度ｄδが判定条件を満足しないことから、制限判定部１０６では、操舵補助トルクの制限は不要と判断し、ゲイン発生器１０７を選択する選択信号ＳＬを出力する。このため、選択ゲインＧｔとして、ゲイン発生器１０７で発生される“１”が設定されることから、引き続きゲイン乗算部１１０に入力された比較的大きな補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が、そのまま制限指令値Ｉ_Ｍ ^＊″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力される。

このため、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で、制限指令値Ｉ_Ｍ ^＊″に応じたｄ軸目標電流Ｉｄ^＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ^＊が算出され、これらが２相／３相変換部５４で３相電流指令値Ｉｕ^＊〜Ｉｗ^＊に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。
したがって、モータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが“０”であるので、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗは電流指令値Ｉｕ^＊〜Ｉｗ^＊がそのままＰＩ電流制御部６２に供給されることにより、このＰＩ電流制御部６２でＰＩ制御処理が行われて、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗがパルス幅変調回路６３に出力される。

このため、インバータ６４からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが出力されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、これが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達されるので、据え切り状態での操舵を軽く行うことができる。
そして、電動モータ１２の回転に伴いモータ角加速度αが出力されると、加算器３８によって、指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが、操舵トルクＴ及び車速検出値Ｖに応じた操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊に加算されて補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が算出され、この補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が指令値制限部２３に供給されてこれに応じた３相の電流指令値Ｉｕ^＊〜Ｉｗ^＊が算出され、モータ電流検出回路６０で検出されたモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗがフィードバックされて、電動モータ１２のフィードバック制御が行われる。

その後、ステアリングギヤ８が操舵限界位置に達してメカニカルストッパに当接する状態となりそれ以上の切り増しが不可となるか、或いはステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態で保舵することにより、舵角速度ｄδがそのしきい値ｄδth以下となり、舵角速度ｄδがその判定条件（ｄδ≦ｄδth）を満足すると、トルクしきい値設定部１０２では車速検出値Ｖに応じて操舵トルクしきい値Ｔthを設定するが、この場合車速検出値Ｖは零であることから、操舵トルクしきい値Ｔthはその最小値を維持する。
このため、この時点で、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ及び舵角速度ｄδが全てそれぞれの判定条件を満足することから、制限判定部１０６ではゲイン発生器１０８を選択する選択信号ＳＬを出力する。

ゲイン発生器１０８では、選択信号ＳＬにより新たにゲイン発生器１０８が選択されたことから、この新たに選択された時点からの経過時間ｔを計測すると共に、この経過時間ｔに応じて“１”から徐々に低下するゲインＧを発生する。そして、このゲイン発生器１０８で発生されるゲインＧが選択ゲインＧｔとして選択され、この選択ゲインＧｔがゲイン乗算部１１０で補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′に乗算される。このため、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′は選択ゲインＧｔに応じて制限されて出力され、且つ、時間経過と共に選択ゲインＧｔはより小さな値になることから、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の低減量が徐々に増加し、結果的に制限指令値Ｉ_Ｍ ^＊″は徐々に減少する。

このため、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４から出力されるモータ電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*の振幅が小さくなり、これに応じてモータ電流制御部２５のＰＩ電流制御部６２で算出される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗも小さくなるので、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が減少する。したがって、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗの振幅が小さくなって、電動モータ１２に供給されるモータ電流が減少し、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクが減少される。

そして、ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態或いは操舵限界状態が継続すると、操舵トルクＴは比較的大きい状態を維持し、車速検出値Ｖは零、舵角速度ｄδは零の状態となって、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδのそれぞれが判定条件を満足することから、引き続き操舵補助トルクの制限が行われ、電動モータ１２に供給されるモータ電流が低減される。

ここで、ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態又は操舵限界状態が継続した場合、電動モータ１２に比較的大きなモータ電流が流れることになって温度上昇等を引き起こすことになる。
しかしながら、ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態又は操舵限界状態が継続する状態では、上述のように操舵補助トルクを制限し、電動モータ１２に流れるモータ電流量を制限していることから、電動モータ１２に比較的大きなモータ電流が継続して流れることに起因して温度上昇等が生じることを回避することができる。

その後、車両を発進させると、車速センサ１５で検出される車速検出値Ｖが増加することにより、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊は図３の操舵補助トルク指令値算出マップで車速検出値Ｖが速くなるほど外側の特性曲線が選択されることになるので、操舵トルクＴの増加に対応する操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*の増加量が少なくなることにより、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクも据え切り時に比較して小さい値となり、車速検出値Ｖに応じた最適の操舵補助トルクを発生させることができる。

このとき、車両の発進に伴い車速が増加すると、トルクしきい値設定部１０２では、車速検出値Ｖの増加に伴い操舵トルクしきい値Ｔthを増加させる。ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態又は操舵限界状態が継続される場合には、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδは、それぞれ判定条件を満足するため、引き続き操舵補助トルクの制限が行われる。このため、保舵している状態であって操舵アシストをそれほど必要としていない状態であるときには、操舵補助トルクの制限が行われることになって、不要な操舵補助トルクの発生を回避しつつ、電動モータ１２に比較的大きなモータ電流が流れることに起因する温度上昇を抑制することができる。

この状態からさらに車速が増加すると、車速検出値Ｖの増加に伴って操舵トルクしきい値Ｔthが増加するが、操舵トルクＴが操舵トルクしきい値Ｔth以上である間は、引き続き操舵補助トルクの制限が行われて不要な操舵アシストの抑制と温度上昇の抑制とが図られ、その後、車速検出値Ｖが車速しきい値Ｖthを上回るか、若しくはステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態又は操舵限界状態から中立方向に戻すことにより、操舵トルクＴがトルクしきい値Ｔthを下回るか或いは中立方向への戻し操舵に伴い舵角速度ｄδがそのしきい値ｄδthを上回った時点で、制限判定部１０６では、操舵補助トルクの制限は不要と判断して、ゲイン“１”を発生するゲイン発生器１０７を選択する選択信号ＳＬを出力する。

このため、選択スイッチ部１０９では、ゲイン発生器１０８に代えてゲイン発生器１０７の出力を選択し、これにより選択ゲインＧｔは“１”に設定されるから、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′に対する制限が停止され、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生されることになる。したがって、以後、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生されることから、軽い操舵を行うことができる。

そして、車速しきい値Ｖthを上回る車速で走行しているときには、車速検出値Ｖがその判定条件を満足しないことから、操舵トルクＴや舵角速度ｄδの大きさに関わらず、ゲイン“１”を発生するゲイン発生器１０７が選択されるため、選択ゲインＧｔは“１”となり、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′に対する制限は行われないから、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生されることになって、軽い操舵を行うことができる。

ここで、上述のように、トルクしきい値設定部１０２では、舵角速度ｄδが舵角速度しきい値ｄδth以下のとき、つまり、舵角速度ｄδが略零であって保舵されている状態と同等のときには、車速検出値Ｖが大きいときほどトルクしきい値Ｔthを大きな値に設定している。つまり、車速検出値Ｖが大きいときほど操舵補助トルクを制限しにくくしている。このため、図６に示すように、車速検出値Ｖが零の場合には、車速検出値Ｖが零のときの操舵トルクしきい値Ｔth１以上の大きさの操舵トルクＴが発生された時点で、ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態で保舵している状態であると判断し、操舵アシストは不要として操舵補助トルクを制限するから、比較的大きなモータ電流が通電されることに伴う電動モータ１２の温度上昇を回避することができる。

しかしながら、操舵トルクＴが車速検出値Ｖが零のときの操舵トルクしきい値Ｔth１以上であっても、車両が極低速で走行している場合には、操舵トルクしきい値Ｔthは、車速検出値Ｖが大きいときほど大きな値に設定されることから、操舵トルクＴは同一であっても車両が走行している場合には、操舵補助トルクの制限は行われない。
したがって、例えば、右折或いは左折のためにステアリングホイール１がかなり切り込まれて停車している状態から、そのまま保舵した状態で発進した場合には、車速検出値Ｖの増加に伴い操舵トルクしきい値Ｔthが増加し、操舵トルクしきい値Ｔthが操舵トルクＴを上回った時点で、操舵トルクＴがその判定条件を満足しなくなることから、操舵補助トルクの制限が解除され、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生される。

このため、このようにステアリングホイール１がかなり切り込まれた状態で停車しているときには、操舵補助トルクを制限するための各判定条件を満足するため操舵補助トルクの制限が行われるが、このまま保舵した状態で車両が発進すると、車速の増加に伴い操舵トルクしきい値Ｔthが増加し、操舵トルクしきい値Ｔthが操舵トルクＴを上回った時点で操舵補助トルクの制限が解除されるため、右折或いは左折のために発進した後の、初期の段階で操舵補助トルクの制限が解除されて操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生される。したがって、右折或いは左折を軽い操舵で行うことができる。

また、図６に示すように、車速検出値Ｖが大きいときほど、操舵トルクしきい値Ｔthをより大きな値に設定し、比較的高速なときほど、操舵トルクＴがその判定条件を満足しにくくしている。ここで、同じ操舵トルクＴであっても、車速が高くなるほど、運転者が期待する操舵アシストは小さくなるため、車速に関わらず操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生させると、運転者が期待する以上の操舵補助トルクが発生されて運転者に違和感を与える可能性があるが、上述のように、車速が比較的高くなるまで、操舵補助トルクの制限を行うようにしているから、運転者が期待する以上の操舵補助トルクが発生されることにより運転者に違和感を与えることを回避することができると共に、操舵トルクＴが比較的大きく且つ車速が比較的高い状態であって通常あまり生じ得ることのない状況であるときにのみ操舵補助トルクの制限を行うようにし、操舵トルクＴが比較的大きく且つ車速が比較的低い状態であって、通常生じ得ることの多い状況では操舵補助トルクの制限を行わないようにしているから、操舵補助トルクの制限が行われる頻度を低減しつつ、不要な操舵アシストが行われることを回避することができる。

したがって、極低速走行時の操舵アシストを可能とすることができると共に、ある程度の車速で走行している場合に、不要な操舵アシストが行われることを回避することができる。
図７は、操舵トルクしきい値Ｔthを一定とし、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ及び舵角速度ｄδがそれぞれの判定条件を満足したときに、操舵補助トルクの制限を行うようにした場合の、操舵補助トルクの制限が行われる範囲を示したものである。
図７に示すように、車速しきい値Ｖthをｘｘ〔km/h〕とした場合、車速検出値Ｖが車速しきい値Ｖth以下となり、操舵トルクＴが操舵トルクしきい値Ｔth以上となる、図７のハッチングで表す領域で、操舵補助トルクの制限が行われることになる。

これに対し、図６に示すように、操舵トルクしきい値Ｔthを車速検出値Ｖが大きいときほど大きな値に設定し、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδがそれぞれの判定条件を満足したときに、操舵補助トルクの制限を行う場合の範囲は、図６のハッチングで表す領域で表され、図７の車速しきい値ｘｘ〔km/h〕以下の領域では、図７に示す操舵トルクしきい値Ｔthを一定とした場合に比較して、Ａで示す領域だけ狭くすることができる。すなわち、操舵トルクしきい値Ｔthを一定とした場合に比較して、操舵トルクしきい値Ｔthを変化させた方が、より多くの状況下において、操舵アシストを行うことができる。

また、図７に示すように、操舵トルクしきい値Ｔthを一定とした場合、操舵トルクＴがその操舵トルクしきい値Ｔthを越えるときには、車速に関係なく、操舵補助トルクの制限が図られる。このため、車速がある程度出ているため、実際には操舵アシストは必要ないにも関わらず、操舵アシストが行われることになって運転者に違和感を与える可能性がある。これを回避するためには、車速しきい値Ｖthを比較的大きな値に設定する必要がある。一方、低速での操舵アシストを十分行うためには、車速しきい値Ｖthを比較的小さな値に設定する必要があり、矛盾する。

これに対し、本願発明では、図６に示すように、車速検出値Ｖが大きいときほど操舵トルクしきい値Ｔthが大きな値になるように設定し、車速が比較的低いときには、操舵トルクがそれほど大きくない領域であっても操舵アシストを行い、車速が比較的高いときには、比較的操舵トルクが大きい領域であっても、操舵アシストは不要として、操舵補助トルクを制限するようにしたから、運転者の期待に則した操舵アシストを行いつつ、不要な操舵アシストを回避することができる。

また、このように、操舵トルクしきい値Ｔthを、車速検出値Ｖに応じて設定し、車両が走行している場合には、操舵トルクＴが比較的小さい場合であっても操舵補助トルクの低減を行わずに操舵アシストを行って、比較的低速走行時の操舵アシストを確保するようにしたから、比較的低速走行時における操舵アシストを確保しつつ比較的高速時における操舵補助トルクの制限を行うことができ、車速しきい値Ｖthを比較的大きな値に設定することができる。したがって、より多くの状況下で不要な操舵アシストの発生を回避することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、指令値制限部２３の機能構成が異なること以外は同様であるので、同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
図８は、第２の実施の形態における指令値制限部２３の構成を示すブロック図である。

第２の実施の形態における指令値制限部２３は、入力される操舵トルクＴが予め設定した一定値の操舵トルクしきい値Ｔth以上であるか否かを判定する操舵トルク判定部１０１ａと、車速検出値Ｖが予め設定した車速しきい値Ｖth以下であるか否かを判断する車速判定部１０３と、舵角センサ１７からの舵角検出値δを微分処理して舵角速度ｄδを算出する舵角速度演算部１０４と、舵角速度演算部１０４で算出された舵角速度ｄδが予め設定した舵角速度しきい値ｄδth以下であるか否かを判定する舵角速度判定部１０５と、加算器３８からの補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′が指令値しきい値Ｉth以上であるか否かを判定する指令値判定部１１１と、車速検出値Ｖ及び舵角速度判定部１０５の判定結果に基づき、指令値判定部１１１における指令値しきい値Ｉthを設定する指令値しきい値設定部１１２と、操舵トルク判定部１０１ａ、車速判定部１０３、舵角速度判定部１０５及び指令値判定部１１１での判定結果に応じてトルク制限を行うか否かを判定する制限判定部１０６ａと、ゲイン“１”を発生するゲイン発生器１０７と、所定のゲインＧを発生するゲイン発生器１０８と、前記ゲイン発生器１０７及び１０８の何れかを選択する選択スイッチ部１０９と、選択スイッチ部１０９で選択された選択ゲインＧｔを、加算器３８から出力されるトルク補償後の補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′に乗算するゲイン乗算部１１０とを備える。

この第２の実施の形態では、操舵トルク判定部１０１ａにおける、操舵トルクしきい値Ｔthは予め設定された一定値であって、操舵トルク判定部１０１ａでは、操舵トルクＴと一定値の操舵トルクしきい値Ｔthとを比較する。
指令値しきい値設定部１１２は、舵角速度判定部１０５での判定の結果、舵角速度ｄδがその判定条件（ｄδ≦ｄδth）を満足しないときには、補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′のしきい値Ｉthとして、その最小値を設定する。一方、舵角速度判定部１０５での判定の結果、舵角速度ｄδがそのしきい値ｄδth以下であって、判定条件を満足するときには補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′のしきい値Ｉthを、車速検出値Ｖに応じて設定する。具体的には、図８のブロック中に示すように、車速検出値Ｖが零のときに指令値しきい値Ｉthの最小値をとり、車速検出値Ｖが大きいときほど大きな値となるように指令値しきい値Ｉthを設定する。この指令値しきい値Ｉthの最小値は、この最小値相当の通電を行った場合に、短時間で電動モータ１２のモータ温度が上昇することのない電流値相当の値であり、且つこの最小値相当の操舵アシストが行われた場合に運転者に対してステアリングホイール１をかなり切り込んでいるという感覚を与えることの可能な操舵補助トルク相当の値に設定される。

そして、指令値判定部１１１では、このようにして指令値しきい値設定部１１２で設定された指令値しきい値Ｉthと、加算器３８からの補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′とを比較し、指令値しきい値Ｉthが補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′以上であるとき、判定条件を満足すると判定する。
制限判定部１０６ａは、操舵トルク判定部１０１ａ、車速判定部１０３、舵角速度判定部１０５及び指令値判定部１１１の判定結果に基づき操舵補助トルクの低減を行うか否かの判断を行う。具体的には、操舵トルク判定部１０１、車速判定部１０３、舵角速度判定部１０５及び指令値判定部１１１の全てが、それぞれの判定条件を満足するときには、操舵補助トルクの制限を行う必要があると判断し、選択スイッチ部１０９に対してゲイン発生器１０８を選択する選択信号ＳＬを出力し、それ以外のときには、ゲイン発生器１０７を選択する選択信号ＳＬを出力する。

次に、この第２の実施の形態の動作を説明する。
車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、操舵トルクセンサ３で検出される操舵トルクＴが“０”であり、車速センサ１５で検出される車速検出値Ｖも“０”であるので、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊も“０”となっている。また、角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αも“０”となっているため、補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′も略零となる。

また、操舵が行われていないことから、舵角センサ１７で検出される舵角検出値δは一定値を維持するため、舵角速度演算部１０４で算出される舵角速度ｄδは零となる。このため、車速検出値Ｖ及び舵角速度ｄδは判定条件を満足するが、操舵トルクＴ及び補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′が判定条件を満足しないことから、制限判定部１０６ａからゲイン発生器１０７を選択する選択信号ＳＬが出力される。

これを受け、選択スイッチ部１０９は、ゲイン発生器１０７の出力を選択し、ゲイン発生器１０７から発生されるゲイン“１”が選択ゲインＧｔとしてゲイン乗算部１１０に供給される。
このため、ゲイン乗算部１１０に入力された加算器３８からの補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が、そのまま制限指令値Ｉ_Ｍ ^＊″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力され、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で、３相電流指令値Ｉｕ^＊〜Ｉｗ^＊が生成されてこれがモータ電流制御部２５に出力され、この時点では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”であることから、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”となって、電動モータ１２が停止状態を継続する。

この電動モータ１２の停止状態で、ステアリングホイール１を右切り（又は左切り）操舵する所謂据え切りを行うと、車速検出値Ｖが“０”であるので、操舵トルクＴの増大に応じて早めに大きな値となる操舵補助トルク指令値Ｉ_M ^*が算出され、この操舵補助指令値Ｉ_M ^*が加算器３８に出力される。また、電動モータ１２の回転に伴いモータ角加速度αが出力される。

このため、加算器３８によって、指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′が算出され、この補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に供給され、補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′に応じた値の３相の電流指令値Ｉｕ^*〜Ｉｗ^*に変換され、これに応じたモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗがモータ電流制御部２５から出力されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、据え切り状態での操舵を軽く行うことができる。

このとき、操舵に伴い舵角速度ｄδが増加し、舵角速度しきい値ｄδthを上回るため、制限判定部１０６ａでは操舵補助トルクの制限は不要と判断し、引き続き操舵補助トルクの制限を行わない。このため、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、軽い操舵を行うことができる。
その後、ステアリングホイール１が操舵限界状態となるか、或いはかなり切り込まれた状態で保舵され、舵角速度ｄδがそのしきい値ｄδth以下となり、舵角速度ｄδがその判定条件（ｄδ≦ｄδth）を満足すると、指令値しきい値設定部１１２では、車速検出値Ｖに応じて補償後トルク指令値Ｉ_M ^*′のしきい値Ｉthを設定するが、この場合車速検出値Ｖは零であることから、指令値しきい値Ｉthはその最小値を維持する。

このため、この時点で、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδ及び補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の全てがそれぞれの判定条件を満足することから、制限判定部１０６ａでは、ゲイン発生器１０８を選択する選択信号ＳＬを出力する。このため、ゲイン発生器１０８の出力が選択ゲインＧｔとして設定され、この選択ゲインＧｔがゲイン乗算部１１０で補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′に乗算される。ゲイン発生器１０８では、ゲイン発生器１０８が新たに選択された時点からの経過時間ｔに応じて“１”から減少するゲインを発生するから、このゲインを補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′に乗算することによって、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の低減量が徐々に増加し、結果的に制限指令値Ｉ_M ^*″は徐々に減少する。

そして、ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態又は操舵限界状態で保舵すると、操舵トルクＴは比較的大きい状態を維持し、これに伴い、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′も比較的大きい状態を維持し、車速検出値Ｖは零、舵角速度ｄδは零の状態となって、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδ、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′がそれぞれの判定条件を満足することから、引き続き操舵補助トルクの制限が行われる。このため、ステアリングホイール１を据え切り状態で保舵した状態を継続した場合であっても、上述のように操舵補助トルクを制限し、電動モータ１２に流れる電流量を制限していることから、電動モータ１２に比較的大きな電流が継続して流れることに起因して温度上昇等が生じることを回避することができる。

その後、車両を発進させると、車速センサ１５で検出される車速検出値Ｖが増加することにより、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊は図３の操舵補助トルク指令値算出マップで車速検出値Ｖが速くなるほど外側の特性曲線が選択され、操舵トルクＴ及び車速検出値Ｖに応じた最適の操舵補助トルクを発生させることができる。

このとき、車両の発進に伴い速度が増加すると、車速検出値Ｖの増加に伴い指令値しきい値Ｉthが増加する。ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態又は操舵限界状態が継続する場合には、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδ、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′は、それぞれ判定条件を満足し、引き続き操舵補助トルクの制限が行われるため、保舵している状態であって操舵アシストを必要としていない状態であるときには、操舵補助トルクが低減されて、不要な操舵補助トルクの発生を回避しつつ温度上昇が回避される。

この状態からさらに車速が増加すると、車速検出値Ｖの増加に伴って指令値しきい値Ｉthが増加するが、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が指令値しきい値Ｉthよりも大きい間は、引き続き操舵補助トルクの制限が行われて温度上昇の抑制が図られ、その後、ステアリングホイール１を中立方向に戻すことにより、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が指令値しきい値Ｉthを下回ったとき、或いは中立方向への戻し操作に伴い、舵角速度ｄδが舵角速度しきい値ｄδthを上回るか、操舵トルクＴが操舵トルクしきい値Ｔthを下回った時点で、制限判定部１０６ａでは、ゲイン発生器１０７を選択する選択信号ＳＬに切り換える。このため、選択ゲインＧｔはゲイン発生器１０７が発生するゲイン“１”に設定されるから、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′に対する制限が停止され、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生されることになる。したがって、軽い操舵を行うことができる。

そして、車速しきい値Ｖthを上回る速度で走行しているときには、判定条件を満足しないことから、操舵トルクＴや舵角速度ｄδ、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の大きさに関わらず、ゲイン“１”を発生するゲイン発生器１０７が選択されるため、選択ゲインＧｔは“１”となり、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′に対する制限は行われないから、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生されることになって、軽い操舵を行うことができる。

また、図９に示すように、車速検出値Ｖが大きいときほど、指令値しきい値Ｉthをより大きな値に設定し、車速が高いときほど、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が指令値しきい値Ｉthを上回りにくくすることで判定条件を満足しにくくしている。したがって、前述のように、車速に関わらず操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクを発生させると、運転者が期待する以上の操舵補助トルクが発生されて運転者に違和感を与える可能性があるが、上述のように、車速に応じて補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′のしきい値Ｉthを設定することで、比較的高速であっても操舵補助トルクの低減を図るようにしているから、運転者が期待する以上の操舵補助トルクが発生されることを回避することができる。さらに、車速が高くなるときほど判定条件を満足しにくくし、操舵補助トルクの制限が行われにくくしているから、車速が高くなるほど操舵補助トルクの制限が行われる頻度を減少させることができ、比較的車速が高い場合でも不要な操舵補助トルクの発生を回避しつつ、操舵補助トルクの制限が行われることに伴う、操舵アシスト性能の低下を抑制することができる。

図１０は、指令値しきい値Ｉthを一定とし、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδ、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′がそれぞれの判定条件を満足したときに、操舵補助トルクを制限するようにした場合の、操舵補助トルクの制限が行われる範囲を示したものである。
図１０に示すように、車速しきい値Ｖthをｘｘ〔km/h〕とした場合、車速検出値Ｖが車速しきい値Ｖth以下となり、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が指令値しきい値Ｉth以上となる、図１０にハッチングで表す領域で、操舵補助トルクの制限が行われることになる。

これに対し、図９に示すように、指令値しきい値Ｉthを車速検出値Ｖが大きいときほど大きな値に設定し、操舵トルクＴ、車速検出値Ｖ、舵角速度ｄδ、指令値しきい値Ｉthがそれぞれの判定条件を満足したときに、操舵補助トルクを制限する場合の操舵補助トルクの制限が行われる範囲は、図９にハッチングした領域で表され、図１０に示す指令値しきい値Ｉthを一定とした場合に比較して、領域Ｂで示す範囲だけ狭めることができ、すなわちより多くの状況下において、操舵補助トルクを発生させることができる。

また、同じ操舵トルクＴであっても、運転者が必要とする操舵補助トルクは、車速が高いときほど小さくなる。図１０に示すように、指令値しきい値Ｉthを一定とし、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′及び操舵トルクＴがそれぞれのしきい値を越え、且つ車速検出値Ｖ及び舵角速度ｄδがそれぞれのしきい値以下であるときに、停車或いは極低速走行をしており、ステアリングホイール１をかなり切り込んだ状態又は操舵限界状態にあるため、操舵アシストは不要と判断するようにした場合、車速がそのしきい値以下の範囲では、車速の大きさに関係なく、操舵補助トルクの低減が図られることになる。このため、車速がある程度出ているため、実際には操舵アシストは必要ないにも関わらず、操舵アシストが行われることになって運転者に違和感を与える可能性がある。これを回避するためには、指令値しきい値Ｉthを大きくする必要がある。一方、低速での操舵アシストを十分行うためには、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の指令値しきい値Ｉthを比較的小さな値に設定する必要があり、矛盾することになる。

これに対し、本願発明では、図９に示すように、車速検出値Ｖが大きいときほど指令値しきい値Ｉthが大きな値になるように設定し、且つ、車速が高いときほど補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′が判定条件を満足しにくくなるようにしたから、低速のときには操舵アシストを行いつつ且つ操舵トルクが大きい領域では十分に操舵補助トルクを制限して温度上昇を回避し、逆に高速のときには操舵アシストを制限して不要な操舵アシストが行われることを回避しつつ且つ操舵補助トルクの制限が行われにくくすることにより操舵補助トルクが制限される頻度を抑制することによって、運転者の期待に応じた操舵補助を行うことができる。

また、このように、指令値しきい値Ｉthを車速検出値Ｖに応じて設定し、車速が高い場合であっても、操舵補助トルクを制限することにより不要な操舵アシストの発生を回避しつつ且つ操舵補助トルクの制限が行われる頻度を抑制することで、操舵アシストを可能に構成したから、車速しきい値Ｖthを比較的大きな値に設定することができる。したがって、比較的高速走行時における不要な操舵補助トルクの発生を回避することができる。

このように、この第２の実施の形態においては、車速検出値Ｖに応じて補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の指令値しきい値Ｉthを設定するようにしたから、この場合も上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
なお、第２の実施の形態においては、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の指令値しきい値Ｉthのみを車速検出値Ｖに応じて可変にした場合について説明したが、これに限るものではなく、上記第１の実施の形態を組み合わせ、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′の指令値しきい値Ｉthを車速検出値Ｖに応じて可変にすると共に、さらに、操舵トルクＴの操舵トルクしきい値Ｔthを車速検出値Ｖに応じて可変にしてもよく、このようにすることによって、さらに、操舵補助トルク制限開始判定用の各判定条件を走行状況に応じてフレキシブルに設定することができ、運転者の期待により則した操舵アシストを行うことができる。

なお、上記各実施形態においては、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に２相／３相変換部５４を設けた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、２相／３相変換部５４を省略し、これに代えてモータ電流検出回路６０の出力側に３相／２相変換部を設け、てモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換し、２つの減算部でｄ軸目標電流Ｉｄ^*及びｑ軸目標電流Ｉｑ^*とモータのｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの偏差を算出するようにしてもよい。

また、上記各実施の形態においては、舵角センサ１７を設け、この舵角センサ１７で検出した操舵角を微分処理して舵角速度を算出する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、モータ回転角θからモータ回転数Ｎｍを算出し、この算出したモータ回転数Ｎｍから操舵速度ｄδを算出するようにしてもよい。
また、上記各実施の形態においては、コントローラ１４をハードウェアで構成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、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、指令値制限部２３、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ電流制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、パルス幅変調回路６３の機能をソフトウェアで処理することもできる。

また、上記各実施の形態においては、補償後トルク指令値Ｉ_Ｍ ^＊′を制限することで、操舵補助トルクを制限する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、パルス幅変調回路６３で発生されるパルス幅変調信号のデューティ比を制限することで操舵補助トルクを制限するように構成してもよく、要は電動モータ１２から発生される操舵補助トルクを制限することができればどの段階で制限するようにしてもよい。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。本発明に係るコントローラの具体例を示すブロック図である。車速をパラメータとした、操舵トルクと操舵補助トルク指令値との関係を示す操舵補助トルク指令値算出マップを示す特性線図である。セルフアライニングトルクの説明に供する模式図である。第１の実施の形態における指令値制限部の具体例を示すブロック図である。第１の実施の形態における操舵補助トルクの制限領域を表す説明図である。従来の操舵補助トルクの制限領域を表す説明図である。第２の実施の形態における指令値制限部の具体例を示すブロック図である。第２の実施の形態における操舵補助トルクの制限領域を表す説明図である。従来の操舵補助トルクの制限領域を表す説明図である。

符号の説明

ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、２ａ…入力軸、２ｂ…出力軸、３…操舵トルクセンサ、５…中間シャフト、１２…電動モータ、１４…コントロールユニット、１５…車速センサ、１６…回転角センサ、１７…舵角センサ、２１…操舵補助トルク指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…指令値制限部、２４…ｄ−ｑ軸電流指令値演算部、２５…モータ電流制御部、１０１，１０１ａ…操舵トル判定部、１０２…トルクしきい値設定部、１０３…車速判定部、１０４…舵角速度演算部、１０５…操舵速度判定部、１０６，１０６ａ…制限判定部、１０９…選択スイッチ部、１１０…ゲイン乗算部、１１１…指令値判定部、１１２…指令値しきい値設定部

Claims

ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、
前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、
車速を検出する車速検出手段と、
舵角の変化速度である舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、
前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクが予め設定した操舵トルクしきい値以上であり、かつ前記車速検出手段で検出した車速が予め設定した車速しきい値以下であり、さらに前記舵角速度検出手段で検出した舵角速度が予め設定した舵角速度しきい値以下であるとき、操舵補助トルク制限開始判定用の判定条件を満足すると判断して、前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備え、
当該トルク制限手段は、前記車速検出手段で検出した車速が大きいときほど、前記操舵トルクしきい値をより大きな値に変更し、変更後の操舵トルクしきい値を用いて、前記判定条件を満足するかを判断することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、
前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置であって、
車速を検出する車速検出手段と、
舵角の変化速度である舵角速度を検出する舵角速度検出手段と、
前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクが予め設定した操舵トルクしきい値以上であり、前記車速検出手段で検出した車速が予め設定した車速しきい値以下であり、かつ前記舵角速度検出手段で検出した舵角速度が予め設定した舵角速度しきい値以下であり、さらに前記電流指令値演算手段で演算した電流指令値が指令値しきい値以上であるとき、操舵補助トルク制限開始判定用の判定条件を満足すると判断して、前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備え、
当該トルク制限手段は、前記車速検出手段で検出した車速が大きいときほど、前記操舵トルクしきい値または前記指令値しきい値をより大きな値に変更し、変更後の前記操舵トルクしきい値または変更後の指令値しきい値を用いて、前記判定条件を満足するかを判断することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記トルク制限手段は、前記車速検出手段で検出した車速が大きいときほど、前記操舵トルクしきい値および前記指令値しきい値を共に、より大きな値に変更し、変更後の前記操舵トルクしきい値および指令値しきい値を用いて、前記判定条件を満足するかを判断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。