JP5965968B2 - 電動パワーステアリング装置及び保舵支援制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵部材に作用する操舵力に応じてアシストモータの駆動制御を行うことにより、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置及び保舵支援制御装置に関する。

従来、ステアリングホイール等の操舵部材に作用する操舵力に応じてアシストモータの駆動制御を行うことにより、車両の操舵系に操舵補助力を付与する構成の電動パワーステアリング装置が知られている。

例えば特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、実操舵角や目標操舵角などに基づいてステアリングホイールに付与すべき付加摩擦トルクを設定すると共に、この付加摩擦トルクをステアリングホイールに付与する制御を行う。付加摩擦トルク変更部は、旋回時間の長さに基づいて、付加摩擦トルクを変更する。
特許文献１に係る電動パワーステアリング装置によれば、車両の旋回時間が長い場合に、腕の疲れを考慮した大きさの付加摩擦トルクをステアリングホイールに付与するため、旋回保舵時における運転者の腕の疲れを軽減させることができる。

特開２０１０−１４９７８１号公報

特許文献１に係る電動パワーステアリング装置では、旋回保舵時における運転者の腕の疲れを軽減させるために、車両の旋回時間が長いほど、ステアリングホイールに付与される付加摩擦トルクを大きな値に変更している。このため、旋回保舵時においてさらなる操舵を試みた際に、運転者がステアリングホイールを切る手応えを重く感じてしまうおそれがあった。

本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、旋回保舵時の操舵フィーリングを良好に維持可能な電動パワーステアリング装置及び保舵支援制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、（１）に係る発明は、操舵部材に作用する操舵力に応じてアシストモータの駆動制御を行うことにより、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置であって、前記車両の測定ヨーレートを取得する測定ヨーレート取得部と、前記車両の速度を検出する車速検出部と、前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出部と、前記車両の速度及び前記操舵部材の操舵角を用いて舵角規範ヨーレートを算出する舵角規範ヨーレート算出部と、前記測定ヨーレート又は前記舵角規範ヨーレートのうちいずれか一方と前記車両の速度とに基づいて前記車両の転舵輪に生じるセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて前記操舵補助力を補正するトルク推定装置と、を備え、前記トルク推定装置は、前記測定ヨーレート又は前記舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と前記車両の速度とに基づいて前記セルフアライニングトルクを推定することを最も主要な特徴とする。

（１）に係る発明は、ステアリングホイール等の操舵部材に作用する操舵力に応じてアシストモータの駆動制御を行うことにより、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置が前提となる。

（１）に係る発明において、測定ヨーレート取得部は、車両の測定ヨーレートを取得する。車速検出部は、車両の速度を検出する。操舵角検出部は、操舵部材の操舵角を検出する。舵角規範ヨーレート算出部は、車両の速度及び操舵部材の操舵角を用いて舵角規範ヨーレートを算出する。トルク推定装置は、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と車両の速度とに基づいてセルフアライニングトルク（以下において、セルフアライニングトルクを“ＳＡＴ”と省略する場合がある。）を推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する。これにより、旋回保舵時の操舵トルクを軽減する。

ここで、トルク推定装置が、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と車両の速度とに基づいてセルフアライニングトルクを推定する意義について説明する。
第１の意義は、例えば、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうちいずれかが本来の値と比べて大きな値になった際の、電動パワーステアリング装置の信頼性確保のためである。

仮に、車両の測定ヨーレートを取得する測定ヨーレート取得部（例えばヨーレトセンサ）が異常状態に陥って本来の値と比べて大きな値を測定ヨーレートとして出力し、この大きな値をとる測定ヨーレートに基づいて、トルク推定装置がセルフアライニングトルクを推定したとする。かかるケースでは、トルク推定装置は、本来の値と比べて大きな値を、セルフアライニングトルクとして推定し、大きな値をとるセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する。その結果、本来の値と比べて過大な操舵補助力を出力してしまうおそれがあった。
また、例えば車速センサ又は操舵角センサが異常状態に陥って本来の値と比べて大きな値を出力し、この大きな値に基づいて、舵角規範ヨーレート算出部が舵角規範ヨーレートを算出し、この算出された大きな値をとる舵角規範ヨーレートに基づいて、トルク推定装置がセルフアライニングトルクを推定したとする。かかるケースでは、前記と同様に、トルク推定装置は、本来の値と比べて大きな値を、セルフアライニングトルクとして推定し、大きな値をとるセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する。その結果、本来の値と比べて過大な操舵補助力を出力してしまうおそれがあった。
前記のようなケースにおいて、電動パワーステアリング装置が、本来の値と比べて過大な操舵補助力を車両の操舵系に付与してしまうと、電動パワーステアリング装置の信頼性が損なわれるため、好ましくない。

第２の意義は、例えば、車両が旋回中に正カント路を走行する場合に、操舵部材がセルフステア状態に陥る事態を回避するためである。操舵部材がセルフステア状態に陥るとは、運転者の意図とは無関係の方向に操舵部材が切れてゆく状態をいう。また、正カント路とは、車両の進行方向に対して道路の幅方向に傾いた路面であって、旋回中の車両の外側方向が内側方向に対して高位になっている道路をいう。

車両が旋回中に正カント路を走行する場合、測定ヨーレートは、平面路でのそれと同様の値になるのに対し、舵角規範ヨーレートは、操舵角が平面路でのそれと比べて小さくなるため、路面環境の実態にしたがって、平面路でのそれと比べて小さな値になる。要するに、車両が旋回中に正カント路を走行するケースでは、測定ヨーレートは、本来の値と比べて大きな値をとる。
このとき、本来の値と比べて大きな値をとる測定ヨーレートに基づいて、トルク推定装置がセルフアライニングトルクを推定したとする。かかるケースでは、トルク推定装置は、本来の値と比べて大きな値を、セルフアライニングトルクとして推定してしまう。これを受けて補正部は、大きな値をとるセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する。その結果、本来の値と比べて過大な操舵補助力を出力してしまうおそれがあった。
こうしたケースにおいて、電動パワーステアリング装置が、本来の値と比べて過大な操舵補助力を車両の操舵系に付与してしまうと、操舵部材がセルフステア状態に陥る事態が懸念されるなど、電動パワーステアリング装置の信頼性が損なわれるため、好ましくない。

そこで、（１）に係る発明では、トルク推定装置は、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と車両の速度とに基づいてセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する構成を採用することとした。

（１）に係る発明によれば、仮に、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうちいずれかが、本来の値と比べて異常値（大きな値）をとるような事態に陥ったとしても、かかる異常値の影響を未然に回避することにより、旋回保舵時の操舵フィーリングを良好に維持して、電動パワーステアリング装置の信頼性を確保することができる。

一方、（２）に係る発明は、車両が旋回中に保舵状態にあるか否かを判定し、当該車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定が下された場合に、操舵部材に作用する操舵力に応じてアシストモータの駆動制御を行い、当該車両の操舵系に操舵補助力を付与することにより、当該車両の保舵状態を支援する制御を行う保舵支援制御装置が前提となる。

（２）に係る発明において、舵角規範ヨーレート算出部は、車両の速度及び操舵部材の操舵角を用いて舵角規範ヨーレートを算出する。トルク推定装置は、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と車両の速度とに基づいてセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する。これにより、旋回保舵時の操舵トルクを軽減する。

（２）に係る発明によれば、（１）に係る発明と同様に、仮に、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうちいずれかが、本来の値と比べて異常値（大きな値）をとるような事態に陥ったとしても、かかる異常値の影響を未然に回避することにより、旋回保舵時の操舵フィーリングを良好に維持して、電動パワーステアリング装置が有する保舵支援制御装置の信頼性を確保することができる。

また、（３）に係る発明は、（２）に係る発明に記載の保舵支援制御装置であって、前記車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定は、前記測定ヨーレートが旋回閾値を超えており、前記操舵部材の操舵速度が速度閾値に満たず、かつ、当該車両に搭載されたクルーズコントロール装置が作動中である状態が、予め定められる所定時間を超えて継続した場合に下されることを特徴とする。

（３）に係る発明において、車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定は、測定ヨーレートが旋回閾値を超えており、操舵部材の操舵速度が速度閾値に満たず、かつ、当該車両に搭載されたクルーズコントロール装置が作動中である状態が、予め定められる所定時間を超えて継続した場合に下される。

（３）に係る発明によれば、車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定を下す際の条件を明確に定義することにより、本発明に係る保舵支援制御装置を車両に実装する際の設計上の便宜を図ることができる。

また、（４）に係る発明は、（３）に係る発明に記載の保舵支援制御装置であって、前記車両の保舵状態を支援する制御は、前記測定ヨーレートが旋回閾値に満たない、前記クルーズコントロール装置が作動中でない、又は、前記操舵部材に作用する操舵力が舵力閾値を超えている、のうちいずれかの条件を充足した場合に停止されることを特徴とする。

（４）に係る発明において、車両の保舵状態を支援する制御は、測定ヨーレートが旋回閾値に満たない、クルーズコントロール装置が作動中でない、又は、操舵部材に作用する操舵力が舵力閾値を超えている、のうちいずれかの条件を充足した場合に停止される。

（４）に係る発明によれば、車両の保舵状態を支援する制御を停止させる際の条件を明確に定義することにより、本発明に係る保舵支援制御装置を車両に実装する際の設計上の便宜を図ると共に、省エネルギーに貢献することができる。

本発明によれば、旋回保舵時の操舵フィーリングを良好に維持可能な電動パワーステアリング装置及び保舵支援制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 保舵支援制御装置を含むＥＰＳ制御装置のブロック構成図である。 保舵支援制御装置に内包されたＳＡＴ推定装置のブロック構成図である。 保舵判定部の動作説明に供する論理回路図である。 手放し判定部の動作説明に供する論理回路図である。 異常診断部の動作説明に供する論理回路図である。 保舵支援制御装置の動作説明に供するフローチャート図である。

以下、本発明の複数の実施形態に係る電動パワーステアリング装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図において、共通の機能を有する部材間、又は、相互に対応する機能を有する部材間には、原則として共通の参照符号を付するものとする。また、説明の便宜のため、部材のサイズ及び形状は、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。

〔本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１１と連係する操舵装置１０の構成〕
本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１１の説明に先だって、電動パワーステアリング装置１１と連係する操舵装置１０の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。

操舵装置１０は、図１に示すように、ステアリングホイール１３、操舵補助装置１５、転舵装置１７を備える。

本発明の“操舵部材”に相当するステアリングホイール１３は、車両（不図示）の進行方向を、運転者が所望の方向に変えようとする際に操作される部材である。ステアリングホイール１３の中央部には、操舵軸１９の一方の端部が連結されている。操舵軸１９は、上部筺体２１における下部、上部のそれぞれに設けた軸受２３ａ，２３ｂを介して、上部筺体２１に対して回動自在に支持されている。

操舵軸１９には、ステアリングホイール１３の操舵角を検出する操舵角センサ２６が設けられている。操舵角センサ２６で検出された操舵角情報は、通信媒体２４を介して、ＥＰＳ制御装置５１に供給される。

操舵軸１９のうち、ステアリングホイール１３が設けられた一方の端部とは反対側の他方の端部には、中間軸部２７及び一対の自在継手２９を直列に介して、転舵軸３１が連結されている。転舵軸３１は、下部筺体３２における下部及び上部のそれぞれに設けた一対の軸受３３ａ，３３ｂを介して、下部筺体３２に対して回動自在に支持されている。

下部筺体３２の内部には、転舵軸３１を囲むように、磁歪式の操舵トルクセンサ２５が設けられている。転舵軸３１のうち操舵トルクセンサ２５と対向する位置には、転舵軸３１の周方向全周を覆うように、例えばＮｉ−Ｆｅメッキよりなる磁歪膜（不図示）が設けられている。操舵トルクセンサ２５は、ステアリングホイール１３、操舵軸１９、中間軸部２７及び一対の自在継手２９を介して転舵軸３１に入力される操舵トルクの大きさを、例えばソレノイド型の第１及び第２コイル２５ａ，２５ｂを用いて、転舵軸３１に対し非接触で検出する機能を有する。

ここで、磁歪式の操舵トルクセンサ２５における操舵トルクの検出原理について説明する。転舵軸３１に操舵トルクが入力されると、転舵軸３１の表面には、張力方向（＋45°方向）及び圧縮方向（−45°方向）の歪みが発生する。このとき、張力方向では透磁率が増加する一方、圧縮方向では透磁率が減少する。この現象を“磁歪効果”と呼ぶ。透磁率が増加する方向に沿って磁束が通過するように、第１コイル２５ａを設ける。一方、透磁率が減少する方向に沿って磁束が通過するように、第２コイル２５ｂを設ける。

すると、透磁率が増加する方向に沿って磁束が通過するように設けた第１コイル２５ａではインダクタンスが増加する一方、透磁率が減少する方向に沿って磁束が通過するように設けた第２コイル２５ｂではインダクタンスが減少する。第１コイル２５ａと第２コイル２５ｂとをブリッジ接続して、差動増幅回路（不図示）において差動電圧を増幅し出力する。これにより、操舵トルクに比例した出力電圧（操舵トルク情報）を検出することができる。

操舵トルクセンサ２５で検出された操舵トルク情報は、後記する電動パワーステアリング制御装置（以下、“ＥＰＳ制御装置”と省略する場合がある。）５１に供給される。ただし、操舵トルク情報が、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）のような通信媒体２４を介して、ＥＰＳ制御装置５１に供給される構成を採用してもよい。

転舵軸３１に設けられる操舵補助装置１５は、運転者によるステアリングホイール１３の手動操作に係る補助力を与える機能を有する。操舵補助装置１５は、運転者の手動操作によるステアリングホイール１３の操舵トルクを軽減（手応えの調整を含む）するための補助力（操舵反力）を供給するアシストモータ３５、及び、減速機構３７を備えて構成される。

減速機構３７は、アシストモータ３５の出力軸部３９に連結されるウォームギア４１及びウォームギア４１に噛合するウォームホイールギア４３を有する。ウォームホイールギア４３は、転舵軸３１の軸方向における中間部分に、転舵軸３１と一体に回動可能に設けられている。減速機構３７は、アシストモータ３５の出力軸部３９及び転舵軸３１の間に介在するように設けられている。
これにより、ウォームホイールギア４３は、アシストモータ３５の駆動力を、減速機構３７、転舵軸３１、操舵軸１９等を介してステアリングホイール１３に伝えると同時に、転舵装置１７を介して転舵輪６１ａ，６１ｂに伝える役割を果たす。

アシストモータ３５には、その回転角度情報を検出・出力するレゾルバ（不図示）が一体に設けられている。レゾルバで検出されたアシストモータ３５の回転角度情報は、ＥＰＳ制御装置５１に供給される。

転舵装置１７は、ステアリングホイール１３及び操舵軸１９を介して入力された運転者の操舵力（操舵トルク）を、転舵輪６１ａ，６１ｂに伝達する機能を有する。転舵装置１７は、転舵軸３１に設けられたピニオンギア６３と、ピニオンギア６３に噛合するラック歯６５を有して車幅方向に往復運動可能なラック軸６７と、ラック軸６７の両端側にそれぞれ設けられるタイロッド６９ａ，６９ｂと、タイロッド６９ａ，６９ｂをそれぞれ介して回動可能に設けられる転舵輪６１ａ，６１ｂと、を含んで構成されている。

〔本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１１の構成〕
次に、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１１の構成について、図１を参照して説明する。
電動パワーステアリング装置１１は、図１に示すように、操舵補助装置１５及びＥＰＳ制御装置５１を含んで構成されている。ＥＰＳ制御装置５１は、通信媒体２４に接続されている。通信媒体２４には、前記の操舵角センサ２６の他に、自車両の速度（車速）を検出する車速センサ５３、自車両の測定ヨーレートを検出して出力するヨーレートセンサ５５、及び、自車両の定速走行制御を行うクルーズコントロール装置（以下、“ＣＣ装置”と省略する。）５７がそれぞれ接続されている。ＣＣ装置５７の作動状態を含むＣＣ作動情報は、通信媒体２４を介して、ＥＰＳ制御装置５１に供給される。

（ＥＰＳ制御装置５１の構成）
次に、保舵支援制御装置７１を含むＥＰＳ制御装置５１について、図２〜図３を参照して説明する。図２は、保舵支援制御装置７１を含むＥＰＳ制御装置５１のブロック構成図である。図３は、保舵支援制御装置７１に内包されたＳＡＴ推定装置７７のブロック構成図である。

ＥＰＳ制御装置５１は、操舵トルクセンサ２５により時々刻々と検出される操舵トルク情報、操舵角センサ２６により検出される操舵角情報、車速センサ５３により検出される車速情報、レゾルバにより検出されるアシストモータ３５の回転角度情報などの各種情報を参照して、アシストモータ３５に供給すべき目標電流（アシスト電流）の値を算出し、アシストモータ３５に流れる実電流値がアシスト電流に追従するように制御することで、運転者がステアリングホイール１３を操舵する際に要する操舵力を軽減する機能を有する。ＥＰＳ制御装置５１は、演算処理を行うマイクロコンピュータ、及び、アシストモータ３５の駆動制御回路を含む各種の周辺回路を含んで構成される。

詳しく述べると、ＥＰＳ制御装置５１は、図２に示すように、保舵支援制御装置７１、第１トルク電流変換部７３、及び加算部７５を備えて構成されている。

保舵支援制御装置７１は、図２に示すように、車両の転舵輪（不図示）に生じるセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正するＳＡＴ推定装置７７、第２トルク電流変換部７９、保舵判定部８１、手放し判定部８３、異常診断部８５、許可判定部８７、及び電流制限部８９を備えて構成されている。

ＳＡＴ推定装置７７は、図３に示すように、舵角規範ヨーレート算出部９１、低値選択部９３、及びＳＡＴ推定部９５を備えて構成されている。

舵角規範ヨーレート算出部９１は、操舵角センサ２６により検出された操舵角データと車速センサ５３により検出された車速データとを用いて舵角規範ヨーレートを算出する機能を有する。舵角規範ヨーレート算出部９１により算出された舵角規範ヨーレートは、低値選択部９３に出力される。

低値選択部９３は、ヨーレートセンサ５５により実測された測定ヨーレートデータと、舵角規範ヨーレート算出部９１により算出された舵角規範ヨーレートとのうち、低い値をとるヨーレートデータを選択する。ここで選択されたヨーレートデータは、制御用ヨーレートデータとしてＳＡＴ推定部９５に出力される。

ＳＡＴ推定部９５は、車両の転舵輪に生じるセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する機能を有する。具体的には、ＳＡＴ推定部９５は、制御用ヨーレートデータ（測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方）及び車速データに基づいて、車両の諸元に由来するＳＡＴ定数を考慮し、車両の旋回中に転舵輪に生じるセルフアライニングトルクを推定し、この推定により得られたセルフアライニングトルクを打ち消すための要求アシストトルクを演算により求める。ここで、セルフアライニングトルクは、例えば、制御用ヨーレートデータ、車速データ、及びＳＡＴ定数の関数として推定することができる。
なお、セルフアライニングトルクを推定するに際しては、例えば特開２００７−５０７４３号公報に開示されているような公知の手法を適宜用いればよい。
こうして求められた要求アシストトルクは、図２に示す保舵支援制御装置７１においてＳＡＴ推定装置７７の後段に位置する、第２トルク電流変換部７９に出力される。

ここで、保舵支援制御装置７１の説明に戻る。第２トルク電流変換部７９は、図２に示すように、ＳＡＴ推定装置７７から出力されてきた要求アシストトルクを、アシストモータ３５に係る補正電流に変換する機能を有する。第２トルク電流変換部７９で変換されたアシストモータ３５に係る補正電流は、許可判定部８７に出力される。

保舵判定部８１は、車両が旋回中に保舵状態にあるか否かを判定する機能を有する。保舵判定部８１による判定結果は、許可判定部８７に送られる。保舵判定部８１の判定手順について、図４を参照して説明する。図４は、保舵判定部８１の動作説明に供する論理回路図である。

車両が旋回中に保舵状態にあるとして保舵判定部８１が保舵判定フラグをオンにする条件は次の通りである。すなわち、図４に示すように、測定ヨーレートが旋回閾値（例えば、１ｄｅｇ／ｓなどの適宜設定される値）を超えており（車両が旋回中）、操舵部材の操舵速度が速度閾値（例えば、３０ｄｅｇ／ｓなどの適宜設定される値）に満たず（ステアリングホイール１３の操舵位置がほぼ一定）、かつ、ＣＣ装置５７が作動中である状態が、予め定められる所定時間（例えば、１秒間などの適宜設定される値）を超えて継続した場合に、車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定が下されて、保舵判定部８１は、保舵判定フラグをオンにする。

一方、図４に示すように、測定ヨーレートが前記旋回閾値（１ｄｅｇ／ｓなど）以下である（車両が旋回中でない）か、ＣＣ装置５７が不作動であるか、又は、操舵トルクがトルク閾値（例えば、３Ｎ・ｍなどの適宜設定される値）未満である（保舵状態でない）場合に、車両が旋回中でも保舵状態でもない旨の判定が下されて、保舵判定部８１は、保舵判定フラグをオフする。

手放し判定部８３は、運転者がステアリングホイール１３から手を放しているか否かを判定する機能を有する。手放し判定部８３による判定結果は、許可判定部８７に送られる。手放し判定部８３の存在意義は、次の通りである。すなわち、車両の旋回中での保舵状態を支援する保舵支援制御が開始後の期間では、セルフアライニングトルクを打ち消すようにアシストモータ３５の駆動制御が行われるため、旋回が終了する屈曲路の出口付近において、ステアリングホイール１３が中立位置へと戻りにくくなる現象が生じる。
そこで、運転者がステアリングホイール１３から手を放した（ステアリングホイール１３の把持力を弱める態様を含む）か否かを判定し、この手放し判定結果を保舵支援制御にフィードバックする（例えば、手放し判定がなされた場合に、アシストモータ３５による操舵補助力を弱める）ことにより、ステアリングホイール１３が中立位置へと戻りにくくなる現象を抑制している。

次に、手放し判定部８３の判定手順について、図５を参照して説明する。図５は、手放し判定部８３の動作説明に供する論理回路図である。
運転者がステアリングホイール１３から手を放しているとして手放し判定部８３が手放し判定フラグをオンにする条件は次の通りである。すなわち、図５に示すように、アシストモータ３５による操舵補助力（操舵トルク）の向きとステアリングホイール１３の操舵方向とが同一であり、かつ、操舵トルクが所定のトルク閾値を超えている旨の第１の条件が成立する（運転者が通常の運転操作を行っているケース）か、又は、操舵速度が速度閾値（積極的な操舵が行われていないとみなせる値）未満であり、かつ、操舵トルクが所定のトルク閾値を超えている旨の第２の条件が成立する（車両が保舵状態にあるケース）場合に、運転者がステアリングホイール１３から手を放していない旨の判定が下されて、手放し判定部８３は、手放し判定フラグをオフする。

一方、図５に示すように、前記第１の条件が不成立（運転者が通常の運転操作を行っていない、例えば停車中のケース）であり、かつ、前記第２の条件が不成立（車両が保舵状態にない、例えば停車中のケース）の場合に、運転者がステアリングホイール１３から手を放している旨の判定が下されて、手放し判定部８３は、手放し判定フラグをオンする。

異常診断部８５は、操舵角センサ２６、車速センサ５３、車輪速センサ（不図示）、及びヨーレートセンサ５５を含む各種センサ類の異常診断を行う機能を有する。異常診断部８５による異常診断結果は、許可判定部８７に送られる。異常診断部８５の異常診断手順について、図６を参照して説明する。図６は、異常診断部８５の動作説明に供する論理回路図である。

各種センサ類のうちいずれかが異常状態に陥っているとして異常診断部８５が異常診断フラグをオンにする条件は次の通りである。すなわち、図６に示すように、ヨーレートセンサ５５が異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオンか、車輪速センサが異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオンか、操舵角センサ２６が異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオンか、又は、車速センサ５３が異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオンか、のうちいずれかの条件が成立した場合に、各種センサ類のうちいずれかが異常状態に陥っている旨の判定が下されて、異常診断部８５は、異常診断フラグをオンにする。

一方、図６に示すように、ヨーレートセンサ５５が異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオフであり、車輪速センサが異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオフであり、操舵角センサ２６が異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオフであり、かつ、車速センサ５３が異常状態に陥っている旨の異常診断フラグがオフである旨の条件が成立した場合に、各種センサ類が全て正常状態にある旨の判定が下されて、異常診断部８５は、異常診断フラグをオフにする。

許可判定部８７は、第２トルク電流変換部７９で変換されたアシストモータ３５に係る補正電流を、後段の電流制限部８９に出力するか否かを判定する関門としての機能を有する。詳しく述べると、許可判定部８７は、車両が旋回中に保舵状態にあり（保舵判定フラグ：オン）、運転者がステアリングホイール１３から手を放しておらず（手放し判定フラグ：オフ）、かつ、各種センサ類が全て正常状態にある（異常診断フラグ：オフ）場合に、第２トルク電流変換部７９で変換されたアシストモータ３５に係る補正電流を、後段の電流制限部８９に出力する許可判定を行う。

電流制限部８９は、許可判定部８７の許可判定を受けて通過してきた、第２トルク電流変換部７９で変換されたアシストモータ３５に係る補正電流を、適宜の値に制限する機能を有する。具体的には、電流制限部８９は、アシストモータ３５に係る補正電流の値が、所定の下限値及び上限値により規定される許容範囲に収束するように電流制限を行う。この所定の下限値及び上限値により規定される許容範囲は、セルフアライニングトルクを打ち消すための補正値として適切であることを考慮して適宜設定すればよい。電流制限部８９で処理後のアシストモータ３５に係る補正電流は、加算部７５に出力される。
なお、電流制限部８９は、アシストモータ３５に係る補正電流の値を、予め定められる遅延時間をもって、徐々に増やす（徐々に減じる）ように加算部７５に出力するのが好ましい。ステアリングホイール１３に係るアシスト力が急変すると、運転者に違和感を与えてしまうからである。また、前記の遅延時間は、補正電流に係る絶対値の大きさに応じて、補正電流に係る絶対値が大きい際の遅延時間を、補正電流に係る絶対値が前記と比べて小さい際の遅延時間に対して長くするように、可変設定してもよい。

第１トルク電流変換部７３は、操舵トルクセンサ２５により検出される操舵トルク情報を、アシストモータ３５に係るベース電流の値に変換する機能を有する。第１トルク電流変換部７３で変換後のアシストモータ３５に係るベース電流は、加算部７５に出力される。

加算部７５は、第１トルク電流変換部７３で変換後のアシストモータ３５に係るベース電流の値と、電流制限部８９で処理後のアシストモータ３５に係る補正電流の値とを加算し、アシストモータ３５に係るアシスト電流として出力する機能を有する。ＥＰＳ制御装置５１は、アシストモータ３５に流れる実電流値が、加算部７５で加算処理後のアシストモータ３５に係るアシスト電流に追従するように制御することで、運転者がステアリングホイール１３を操舵する際に要する操舵力を軽減するように動作する。

〔本発明の実施形態に係る保舵支援制御装置７１の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る保舵支援制御装置７１の動作について、図７を参照して説明する。図７は、保舵支援制御装置７１の動作説明に供するフローチャート図である。

ステップＳ１１において、舵角規範ヨーレート算出部９１は、操舵角センサ２６により検出された操舵角データと車速センサ５３により検出された車速データとを用いて舵角規範ヨーレートを算出する。

ステップＳ１２において、低値選択部９３は、ヨーレートセンサ５５により実測された測定ヨーレートデータと、舵角規範ヨーレート算出部９１により算出された舵角規範ヨーレートとのうち、低い値をとるヨーレートデータを選択し、選択されたヨーレートデータを、制御用ヨーレートデータとしてＳＡＴ推定部９５に出力する。

ステップＳ１３において、ＳＡＴ推定部９５は、前記制御用ヨーレートデータ及び車速データに基づいて、車両の旋回中に転舵輪に生じるセルフアライニングトルクを推定し、この推定により得られたセルフアライニングトルクを打ち消すための要求アシストトルクを演算により求める。

ステップＳ１４において、第２トルク電流変換部７９は、ＳＡＴ推定装置７７から出力されてきた要求アシストトルクを、アシストモータ３５に係る補正電流に変換する。

ステップＳ１５において、保舵判定部８１は、車両が旋回中に保舵状態にあるか否か（保舵判定フラグがオンか否か）を判定する。ステップＳ１５の判定の結果、車両が旋回中に保舵状態にある（保舵判定フラグがオン）旨の判定が下された場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、保舵支援制御装置７１は、処理の流れを次のステップＳ１６へと進ませる。

一方、ステップＳ１５の判定の結果、車両が旋回中に保舵状態にない（保舵判定フラグがオフ）旨の判定が下された場合（ステップＳ１５のＮｏ）、保舵支援制御装置７１は、処理の流れを終了させる。

ステップＳ１６において、手放し判定部８３は、運転者がステアリングホイール１３から手を放していないか否か（手放し判定フラグがオフか否か）を判定する。ステップＳ１６の判定の結果、運転者がステアリングホイール１３から手を放していない（手放し判定フラグがオフ）旨の判定が下された場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）、保舵支援制御装置７１は、処理の流れを次のステップＳ１７へと進ませる。

一方、ステップＳ１６の判定の結果、運転者がステアリングホイール１３から手を放している（手放し判定フラグがオン）旨の判定が下された場合（ステップＳ１６のＮｏ）、保舵支援制御装置７１は、処理の流れを終了させる。

ステップＳ１７において、異常診断部８５は、各種センサ類のうちいずれかが異常状態に陥っていないか否か（異常診断フラグがオフか否か）を判定する。ステップＳ１７の判定の結果、各種センサ類が全て正常状態にある（異常診断フラグ：オフ）旨の判定が下された場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）、保舵支援制御装置７１は、処理の流れを次のステップＳ１８へと進ませる。

一方、ステップＳ１７の判定の結果、各種センサ類のうちいずれかが異常状態に陥っている（異常診断フラグがオン）旨の判定が下された場合（ステップＳ１７のＮｏ）、保舵支援制御装置７１は、処理の流れを終了させる。

ステップＳ１８において、許可判定部８７は、車両が旋回中に保舵状態にあり（ステップＳ１５のＹｅｓ：保舵判定フラグオン）、運転者がステアリングホイール１３から手を放しておらず（ステップＳ１６のＹｅｓ：手放し判定フラグオフ）、かつ、各種センサ類が全て正常状態にある（ステップＳ１７のＹｅｓ：異常診断フラグオフ）場合に、第２トルク電流変換部７９で変換されたアシストモータ３５に係る補正電流を、後段の電流制限部８９に出力する許可判定を行う。セルフアライニングトルクを打ち消すための補正電流を、アシストモータ３５に与える場面として適切だからである。

ステップＳ１９において、電流制限部８９は、許可判定部８７の許可判定を受けて通過してきた、第２トルク電流変換部７９で変換されたアシストモータ３５に係る補正電流を、適宜の値に制限する処理（電流制限処理）を行う。

ステップＳ２０において、保舵支援制御装置７１は、電流制限部８９で電流制限処理後のアシストモータ３５に係る補正電流を加算部７５に出力した後、処理の流れを終了させる。

その後、ＥＰＳ制御装置５１の加算部７５は、第１トルク電流変換部７３で変換後のアシストモータ３５に係るベース電流の値と、電流制限部８９で電流制限処理後のアシストモータ３５に係る補正電流の値とを加算し、アシストモータ３５に係るアシスト電流として出力する。これを受けてＥＰＳ制御装置５１は、アシストモータ３５に流れる実電流値が、加算部７５で加算処理後のアシストモータ３５に係るアシスト電流に追従するように制御することで、運転者がステアリングホイール１３を操舵する際に要する操舵力を軽減するように働く。

〔本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１１及び保舵支援制御装置７１が奏する作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置１１及び保舵支援制御装置７１が奏する作用効果について説明する。

第１の観点（請求項１に対応）に基づく電動パワーステアリング装置１１は、ステアリングホイール（操舵部材）１３に作用する操舵力に応じてアシストモータ３５の駆動制御を行うことにより、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置１１であって、車両の測定ヨーレートを取得するヨーレートセンサ（測定ヨーレート取得部）５５と、車両の速度を検出する車速センサ（車速検出部）５３と、ステアリングホイール（操舵部材）１３の操舵角を検出する操舵角センサ（操舵角検出部）２６と、車両の速度及びステアリングホイール（操舵部材）１３の操舵角を用いて舵角規範ヨーレートを算出する舵角規範ヨーレート算出部９１を有し、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうちいずれか一方と車両の速度とに基づいて車両の転舵輪に生じるセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正するトルク推定装置７７と、を備える。
ここで、トルク推定装置７７は、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と車両の速度とに基づいてセルフアライニングトルクを推定する。

トルク推定装置７７が、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と車両の速度とに基づいてセルフアライニングトルクを推定する意義はふたつある。第１の意義は、例えば、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうちいずれかが本来の値と比べて大きな値になった際の、電動パワーステアリング装置１１の信頼性確保のためである。第２の意義は、例えば、車両が旋回中に正カント路を走行する場合に、ステアリングホイール（操舵部材）１３がセルフステア状態に陥る事態を回避するためである。

第１の観点に基づく電動パワーステアリング装置１１に係る発明によれば、仮に、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうちいずれかが、本来の値と比べて異常値（大きな値）をとるような事態に陥ったとしても、かかる異常値の影響を未然に回避することにより、旋回保舵時の操舵フィーリングを良好に維持して、電動パワーステアリング装置１１の信頼性を確保することができる。

一方、第２の観点（請求項２に対応）に基づく保舵支援制御装置７１に係る発明は、車両が旋回中に保舵状態にあるか否かを判定し、車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定が下された場合に、ステアリングホイール（操舵部材）１３に作用する操舵力に応じてアシストモータ３５の駆動制御を行い、車両の操舵系に操舵補助力を付与することにより、車両の保舵状態を支援する制御を行う保舵支援制御装置７１が前提となる。

第２の観点に基づく保舵支援制御装置７１に係る発明において、トルク推定装置７７が有する舵角規範ヨーレート算出部９１は、車両の速度及びステアリングホイール（操舵部材）１３の操舵角を用いて舵角規範ヨーレートを算出する。トルク推定装置７７は、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と車両の速度とに基づいてセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて操舵補助力を補正する。これにより、旋回保舵時の操舵トルクを軽減する。

第２の観点に基づく保舵支援制御装置７１に係る発明によれば、第１の観点に基づく電動パワーステアリング装置１１に係る発明と同様に、仮に、測定ヨーレート又は舵角規範ヨーレートのうちいずれかが、本来の値と比べて異常値（大きな値）をとるような事態に陥ったとしても、かかる異常値の影響を未然に回避することにより、旋回保舵時の操舵フィーリングを良好に維持して、電動パワーステアリング装置１１が有する保舵支援制御装置７１の信頼性を確保することができる。

また、第３の観点（請求項３に対応）に基づく保舵支援制御装置７１に係る発明では、車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定は、測定ヨーレートが旋回閾値を超えており、ステアリングホイール（操舵部材）１３の操舵速度が速度閾値に満たず、かつ、車両に搭載されたクルーズコントロール装置５７が作動中である状態が、予め定められる所定時間を超えて継続した場合に下される。

第３の観点に基づく保舵支援制御装置７１に係る発明によれば、車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定を下す際の条件を明確に定義することにより、本発明に係る保舵支援制御装置７１を車両に実装する際の設計上の便宜を図ることができる。

また、第４の観点（請求項４に対応）に基づく保舵支援制御装置７１に係る発明では、車両の保舵状態を支援する制御は、測定ヨーレートが旋回閾値に満たない、クルーズコントロール装置５７が作動中でない、又は、ステアリングホイール（操舵部材）１３に作用する操舵力が舵力閾値を超えている、のうちいずれかの条件を充足した場合に停止される。

第４の観点に基づく保舵支援制御装置７１に係る発明によれば、車両の保舵状態を支援する制御を停止させる際の条件を明確に定義することにより、本発明に係る保舵支援制御装置７１を車両に実装する際の設計上の便宜を図ると共に、省エネルギーに貢献することができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

１１ 電動パワーステアリング装置
１３ ステアリングホイール（操舵部材）
２６ 操舵角センサ（操舵角検出部）
３５ アシストモータ
５３ 車速センサ（車速検出部）
５５ ヨーレートセンサ（測定ヨーレート取得部）
５７ クルーズコントロール装置
７７ ＳＡＴ推定装置（トルク推定装置）
９１ 舵角規範ヨーレート算出部

Claims (4)

1. 操舵部材に作用する操舵力に応じてアシストモータの駆動制御を行うことにより、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置であって、
   前記車両の測定ヨーレートを取得する測定ヨーレート取得部と、
   前記車両の速度を検出する車速検出部と、
   前記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出部と、
   前記車両の速度及び前記操舵部材の操舵角を用いて舵角規範ヨーレートを算出する舵角規範ヨーレート算出部と、
   前記測定ヨーレート又は前記舵角規範ヨーレートのうちいずれか一方と前記車両の速度とに基づいて前記車両の転舵輪に生じるセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて前記操舵補助力を補正するトルク推定装置と、を備え、
   前記トルク推定装置は、前記測定ヨーレート又は前記舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と前記車両の速度とに基づいて前記セルフアライニングトルクを推定する
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 車両が旋回中に保舵状態にあるか否かを判定し、当該車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定が下された場合に、操舵部材に作用する操舵力に応じてアシストモータの駆動制御を行い、当該車両の操舵系に操舵補助力を付与することにより、当該車両の保舵状態を支援する制御を行う保舵支援制御装置であって、
   前記車両の速度及び前記操舵部材の操舵角を用いて舵角規範ヨーレートを算出する舵角規範ヨーレート算出部と、
   前記測定ヨーレート又は前記舵角規範ヨーレートのうちいずれか一方と前記車両の速度とに基づいて前記車両の転舵輪に生じるセルフアライニングトルクを推定し、該推定されたセルフアライニングトルクに基づいて前記操舵補助力を補正するトルク推定装置と、を備え、
   前記トルク推定装置は、前記測定ヨーレート又は前記舵角規範ヨーレートのうち絶対値の小さい方と前記車両の速度とに基づいて前記セルフアライニングトルクを推定する
   ことを特徴とする保舵支援制御装置。
3. 請求項２に記載の保舵支援制御装置であって、
   前記車両が旋回中に保舵状態にある旨の判定は、前記測定ヨーレートが旋回閾値を超えており、前記操舵部材の操舵速度が速度閾値に満たず、かつ、当該車両に搭載されたクルーズコントロール装置が作動中である状態が、予め定められる所定時間を超えて継続した場合に下される
   ことを特徴とする保舵支援制御装置。
4. 請求項３に記載の保舵支援制御装置であって、
   前記車両の保舵状態を支援する制御は、前記測定ヨーレートが旋回閾値に満たない、前記クルーズコントロール装置が作動中でない、又は、前記操舵部材に作用する操舵力が舵力閾値を超えている、のうちいずれかの条件を充足した場合に停止される
   ことを特徴とする保舵支援制御装置。

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