JP6058984B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。

近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にて運転者の操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。
この電動パワーステアリング装置の電動モータの駆動は、制御装置にて制御される。制御装置は、電動モータの駆動を制御するために、先ず、操舵トルクや車速などに応じて電動モータに供給する目標電流を設定する。例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置においては、目標電流算出部が、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいたマップに基づいて、操舵トルクに基づいて算出した目標補助トルクを電動モータが供給するのに必要となる目標電流を算出する。

特開２０１０−１９５０９７号公報

ステアリング装置に、操舵トルクが同じであったとしてもアシスト力が異なる複数のアシストモードを設け、運転者がアシストモードを切り替えられるようにする構成も考えられる。かかる構成である場合、アシストモードが切り替えられた場合にアシスト力をどのように変化させるかが重要となる。例えば、アシストモードが切り替えられた直後にアシスト力を瞬時に切り替えると、アシスト力が急激に変化し、操舵安定性が損なわれるおそれがある。他方、アシストモードが切り替えられた後に早目にアシスト力を切り替えないと、運転者がいつまで経っても所望のアシスト力にならないと感じるおそれがある。つまり、運転者が操舵フィーリングに違和感があると思うおそれがある。
本発明は、アシストモードを選択可能な構成において、操舵安定性を図りつつ、操舵フィーリングの違和感を抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、車両に設けられたステアリングホイールの操作に対するアシスト力を付与する電動モータと、前記電動モータによるアシスト力が互いに異なる複数のアシストモードの切り替えを受け付ける受付手段と、前記電動モータに供給する目標電流を設定する目標電流設定手段と、を備え、前記目標電流設定手段は、仮の目標電流を算出するとともに、算出した当該仮の目標電流に補正係数を乗算することにより最終的な目標電流を算出し、当該仮の目標電流を算出するための制御マップを、前記複数のアシストモードのそれぞれに対応するように複数有し、前記受付手段がアシストモードの切り替えを受け付けた場合には、当該制御マップを、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップから切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに切り替え、前記車両が走行している状態から、当該車両が停止しており、かつ前記ステアリングホイールが操作されていない状態となった場合には、予め定められた移行期間の間に当該補正係数を１から零へ徐々に減少させ、当該車両が停止しており、かつ当該ステアリングホイールが操作されていないときに当該アシストモードが切り替えられた場合には、当該補正係数が零となる前は、予め定められた期間をかけて、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を１００％から零％へと徐々に減少させ、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を零％から１００％へと徐々に増加するように変化させ、当該補正係数を零とした後には、当該予め定められた期間内であっても、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を零％、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を１００％とすることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

ここで、前記目標電流設定手段は、前記車両が走行している場合に前記アシストモードが切り替えられた場合には、予め定められた期間をかけて、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を徐々に減少させるとともに、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を徐々に増加させるとよい。

また、前記目標電流設定手段は、前記車両が停止しており、かつ前記ステアリングホイールが操作されていない場合には、前記目標電流の上限値を徐々に零まで減少させ、当該車両が停止しており、かつ前記ステアリングホイールが操作されていない場合に前記アシストモードが切り替えられた場合には、当該目標電流の上限値を零とする前は、予め定められた期間をかけて、当該目標電流における、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合が１００％から零％へと徐々に減少し、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合が零％から１００％へと徐々に増加するように変化させ、当該目標電流の上限値を零とした後には、当該目標電流における、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を零％、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を１００％とするとよい。

本発明によれば、アシストモードを選択可能な構成において、操舵安定性を図りつつ、操舵フィーリングの違和感を抑制することができる。

実施の形態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。 制御装置の概略構成図である。 補正係数決定部が決定する補正係数の変化を示す図である。 補正係数決定部が行う補正係数決定処理の手順を示すフローチャートである。 自動車が走行中であるときにアシストモードが切り替えられた場合のマップの切り替えを示す図である。 自動車が停止中であって、ステアリングホイールが操作されていないときにアシストモードが切り替えられた場合のマップの切り替えを示す図である。 ベース電流算出部が行うマップ切替処理の手順を示すフローチャートである。 自動車がアイドリングストップ状態であるときにアシストモードが切り替えられた場合のマップの切り替えを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１００の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置１００（以下、単に「ステアリング装置１００」と称する場合もある。）は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車に適用した構成を例示している。

ステアリング装置１００は、自動車の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１０１と、ステアリングホイール１０１に一体的に設けられたステアリングシャフト１０２とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ステアリングシャフト１０２と自在継手１０３ａを介して連結された上部連結シャフト１０３と、この上部連結シャフト１０３と自在継手１０３ｂを介して連結された下部連結シャフト１０８とを備えている。下部連結シャフト１０８は、ステアリングホイール１０１の回転に連動して回転する。

また、ステアリング装置１００は、転動輪としての左右の前輪１５０のそれぞれに連結されたタイロッド１０４と、タイロッド１０４に連結されたラック軸１０５とを備えている。また、ステアリング装置１００は、ラック軸１０５に形成されたラック歯１０５ａとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１０６ａを備えている。ピニオン１０６ａは、ピニオンシャフト１０６の下端部に形成されている。

また、ステアリング装置１００は、ピニオンシャフト１０６を収納するステアリングギアボックス１０７を有している。ピニオンシャフト１０６は、ステアリングギアボックス１０７にてトーションバー（不図示）を介して下部連結シャフト１０８と連結されている。ステアリングギアボックス１０７の内部には、下部連結シャフト１０８とピニオンシャフト１０６との相対角度に基づいてステアリングホイール１０１の操舵トルクＴを検出するトルクセンサ１０９が設けられている。

また、ステアリング装置１００は、ステアリングギアボックス１０７に支持された電動モータ１１０と、電動モータ１１０の駆動力を減速してピニオンシャフト１０６に伝達する減速機構１１１とを有している。本実施の形態に係る電動モータ１１０は、３相ブラシレスモータである。減速機構１１１は、例えば、ピニオンシャフト１０６に固定されたウォームホイール（不図示）と、電動モータ１１０の出力軸に固定されたウォームギヤ（不図示）などから構成される。
このように、本実施の形態に係るステアリング装置１００は、いわゆるピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置である。

また、ステアリング装置１００は、自動車の運転席側に設けられ、運転者が後述するアシストモードを切り替えるための切替スイッチ１９０を備えている。切替スイッチ１９０は、回転させることでアシストモードを切り替え可能なレバーやつまみ、押すことでアシストモードを切り替え可能なボタンであることを例示することができる。言い換えれば、切替スイッチ１９０は、電動モータ１１０によるアシスト力が互いに異なる複数のアシストモードの切り替えを受け付ける受付手段の一例として機能する。
そして、ステアリング装置１００は、電動モータ１１０の作動を制御する制御装置１０を備えている。制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９の出力値、自動車の移動速度である車速Ｖｃを検出する車速センサ１７０の出力値、切替スイッチ１９０の出力値などが入力される。

以上のように構成されたステアリング装置１００は、ステアリングホイール１０１に加えられた操舵トルクＴをトルクセンサ１０９にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ１１０を駆動し、電動モータ１１０の発生トルクをピニオンシャフト１０６に伝達する。これにより、電動モータ１１０の発生トルクが、ステアリングホイール１０１に加える運転者の操舵力をアシストする。

次に、制御装置１０について説明する。
図２は、制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である。
制御装置１０には、上述したトルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが出力信号に変換されたトルク信号Ｔｄと、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが出力信号に変換された車速信号ｖなどが入力される。また、制御装置１０には、切替スイッチ１９０を介して切り替えられたアシストモードが出力信号に変換されたモード信号ｍが入力される。
そして、制御装置１０は、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよびモード信号ｍに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ１１０が供給するのに必要となる目標電流Ｉｔを算出する目標電流設定手段の一例としての目標電流算出部２０と、目標電流算出部２０が算出した目標電流Ｉｔに基づいてフィードバック制御などを行う制御部３０とを有している。

次に、目標電流算出部２０について詳述する。
目標電流算出部２０は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部２１と、電動モータ１１０の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部２２と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部２３とを備えている。また、目標電流算出部２０は、補正係数αを決定する補正係数決定部２４と、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３にて算出された値、および補正係数決定部２４が決定した補正係数αに基づいて目標電流Ｉｔを決定する目標電流決定部２５を備えている。

なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖ、モード信号ｍ、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓなどが入力される。回転速度信号Ｎｍｓは、例えば３相ブラシレスモータである電動モータ１１０の回転子（ロータ）の回転位置を検出するセンサ（例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路）にて検出された電動モータ１１０の回転角度が微分されることにより得られた値が出力信号に変換されたものであることを例示することができる。

ベース電流算出部２１は、位相補償部２６にてトルク信号Ｔｄが位相補償されたトルク信号Ｔｓと、車速センサ１７０からの車速信号ｖなどに基づいてベース電流Ｉｂを算出する。つまり、ベース電流算出部２１は、位相補償された操舵トルクＴと、車速Ｖｃとに応じたベース電流Ｉｂを算出する。なお、ベース電流算出部２１は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とベース電流Ｉｂとの対応を示すマップであって、後述するようにモード信号ｍに基づいて設定されるマップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｓ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりベース電流Ｉｂを算出する。

イナーシャ補償電流算出部２２は、トルク信号Ｔｄと車速信号ｖとに基づいて電動モータ１１０およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出する。つまり、イナーシャ補償電流算出部２２は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とに応じたイナーシャ補償電流Ｉｓを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部２２は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）とイナーシャ補償電流Ｉｓとの対応を示すマップであって、後述するようにモード信号ｍに基づいて設定されるマップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）および車速Ｖｃ（車速信号ｖ）を代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。

ダンパー補償電流算出部２３は、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度信号Ｎｍｓとに基づいて、電動モータ１１０の回転を制限するダンパー補償電流Ｉｄを算出する。つまり、ダンパー補償電流算出部２３は、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）と、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）と、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）に応じたダンパー補償電流Ｉｄを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部２３は、例えば、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）と、ダンパー補償電流Ｉｄとの対応を示すマップであって、後述するようにモード信号ｍに基づいて設定されるマップに、操舵トルクＴ（トルク信号Ｔｄ）、車速Ｖｃ（車速信号ｖ）および回転速度Ｎｍ（回転速度信号Ｎｍｓ）を代入することによりダンパー補償電流Ｉｄを算出する。

次に、補正係数決定部２４について説明する。
図３は、補正係数決定部２４が決定する補正係数αの変化を示す図である。
補正係数決定部２４は、基本的には、ステアリング装置１００が搭載された自動車が走行している（車速Ｖｃが零ではない）、またはステアリングホイール１０１が操作されている（操舵トルクＴが零ではない）場合には、補正係数αを１に決定する。他方、自動車が停止し（車速Ｖｃが零）、かつステアリングホイール１０１が操作されていない（操舵トルクＴが零である（操舵トルクＴが所定値未満でもよい））場合には、補正係数αを零に決定する。ただし、自動車が走行している状態から、自動車が停止され（車速Ｖｃが零となり）、かつステアリングホイール１０１が操作されていない（操舵トルクＴが零である）状態となった場合には、予め定められた移行期間Ｔｃの間に補正係数αを１から零へ徐々に減少させる。また、自動車が停止しており（車速Ｖｃが零であり）、かつステアリングホイール１０１が操作されておらず（操舵トルクＴが零）、補正係数αが零に決定されている状態から、自動車が走行し始めた（車速Ｖｃが零でなくなった）、またはステアリングホイール１０１が操作された（操舵トルクＴが零でなくなった）場合には、移行期間Ｔｃの間に補正係数αを零から１へ徐々に増加させる。また、自動車が走行している状態から、自動車が停止され（車速Ｖｃが零となり）、かつステアリングホイール１０１が操作されていない（操舵トルクＴが零である）状態となり、補正係数αを１から零へ徐々に減少させている間に、自動車が走行し始めた（車速Ｖｃが零でなくなった）、またはステアリングホイール１０１が操作された（操舵トルクＴが零でなくなった）とき（このときの経過時間を以下では「反転時間Ｔｉ」と称す。）には、補正係数αを、反転時間Ｔｉにおける値から１まで徐々に増加させる。

次に、フローチャートを用いて、補正係数決定部２４が行う補正係数決定処理の手順について説明する。
図４は、補正係数決定部２４が行う補正係数決定処理の手順を示すフローチャートである。補正係数決定部２４は、この補正係数決定処理を予め定めた期間毎に繰り返し実行する。

先ず、補正係数決定部２４は、自動車が走行している状態から、自動車が停止され（車速Ｖｃが零となり）、かつステアリングホイール１０１が操作されていない（操舵トルクＴが零である）状態となったときからの経過時間を計測するタイマのタイマ値Ｔｘが零より大きいか否かを判断する（ステップ（以下、単に「Ｓ」と称す。）４０１）。そして、タイマ値Ｔｘが零より大きくない場合（Ｓ４０１でＮＯ）、自動車が停止中であるか否かを判断する（Ｓ４０２）。これは、車速センサ１７０にて検出された車速Ｖｃが零（所定値未満でもよい）であるか否かにより判断する処理である。そして、自動車が停止中ではない場合（Ｓ４０２でＮＯ）、補正係数αを１に決定する（Ｓ４０３）。他方、自動車が停止中である場合（Ｓ４０２でＹＥＳ）、ステアリングホイール１０１が操作されていないか否かを判断する（Ｓ４０４）。これは、トルクセンサ１０９にて検出された操舵トルクＴが零（所定範囲内でもよい）であるか否かにより判断する処理である。

そして、ステアリングホイール１０１が操作されている場合（Ｓ４０４でＮＯ）、補正係数αを１に決定する（Ｓ４０３）。他方、ステアリングホイール１０１が操作されていない場合（Ｓ４０４でＹＥＳ）、タイマ値Ｔｘが零であり、自動車が停止し、かつステアリングホイール１０１が操作されていないので、タイマ値Ｔｘをスタートする（Ｓ４０５）。その後、タイマ値Ｔｘが移行期間Ｔｃ以下であるか否かを判断する（Ｓ４０６）。そして、タイマ値Ｔｘが移行期間Ｔｃ以下である場合（Ｓ４０６でＹＥＳ）、補正係数αを、タイマ値（経過時間）Ｔｘを移行期間Ｔｃで除算した値を１から減算することにより得た値（α＝１−（Ｔｘ／Ｔｃ））に決定する（Ｓ４０７）。他方、タイマ値Ｔｘが移行期間Ｔｃより大きい場合（Ｓ４０６でＮＯ）、移行期間Ｔｃが経過しているので、補正係数αを零に決定する（Ｓ４０８）。

一方、タイマ値Ｔｘが０より大きい場合（Ｓ４０１でＹＥＳ）、自動車が停止中であるか否かを判断し（Ｓ４０９）、自動車が停止中である場合（Ｓ４０９でＹＥＳ）、ステアリングホイール１０１が操作されていないか否かを判断する（Ｓ４１０）。そして、ステアリングホイール１０１が操作されていない場合（Ｓ４１０でＹＥＳ）、Ｓ４０６以降の処理を実行する。

他方、自動車が停止中ではない場合（Ｓ４０９でＮＯ）、およびステアリングホイール１０１が操作されている場合（Ｓ４１０でＮＯ）、上述した反転時間ＴｉがＲＡＭに記憶されているか否かを判断する（Ｓ４１１）。反転時間ＴｉがＲＡＭに記憶されていない場合（Ｓ４１１でＮＯ）、Ｓ４０９にて自動車が停止中ではないと判断された経過時間Ｔｘ、またはＳ４１０にてステアリングホイール１０１が操作されていると判断された経過時間Ｔｘを反転時間ＴｉとしてＲＡＭに記憶する（Ｓ４１２）。他方、反転時間ＴｉがＲＡＭに記憶されている場合（Ｓ４１１でＹＥＳ）、およびＳ４１２にて反転時間ＴｉをＲＡＭに記憶した後に、反転時間Ｔｉが移行期間Ｔｃ以上であるか否かを判断する（Ｓ４１３）。

反転時間Ｔｉが移行期間Ｔｃ以上である場合（Ｓ４１３でＹＥＳ）、直前の補正係数αは零であると考えられるので（Ｓ４０８参照）、補正係数αを、タイマ値（経過時間）Ｔｘから反転時間Ｔｉを減算した値を移行期間Ｔｃで除算することにより得た値（α＝（Ｔｘ−Ｔｉ）／Ｔｃ）に決定する（Ｓ４１４）。他方、反転時間Ｔｉが移行期間Ｔｃより小さい場合（Ｓ４１３でＮＯ）、補正係数αを、１から、反転時間Ｔｉを移行期間Ｔｃで除算するにより得た値を減算した値に、タイマ値（経過時間）Ｔｘから反転時間Ｔｉを減算した値を移行期間Ｔｃで除算することにより得た値に加算した値（α＝１−Ｔｉ／Ｔｃ＋（Ｔｘ−Ｔｉ）／Ｔｃ）に決定する（Ｓ４１５）。

Ｓ４１４、またはＳ４１５にて補正係数αを決定した後、補正係数αが１以上であるか否かを判断する（Ｓ４１６）。そして、補正係数αが１以上である場合（Ｓ４１６でＹＥＳ）、タイマをストップするとともに反転時間ＴｉをＲＡＭから消去する（Ｓ４１７）。他方、補正係数αが１以上ではない場合（Ｓ４１６でＮＯ）、処理を終了する。
このようにして、補正係数決定部２４は、予め定めた期間毎に補正係数αを決定し、目標電流決定部２５に出力する。

目標電流決定部２５は、先ず、ベース電流算出部２１にて算出されたベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流算出部２２にて算出されたイナーシャ補償電流Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３にて算出されたダンパー補償電流Ｉｄに基づいて仮の目標電流Ｉｔｆを決定する。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流Ｉｂに、イナーシャ補償電流Ｉｓを加算するとともにダンパー補償電流Ｉｄを減算して得た補償電流Ｉｃを、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭに記憶しておいた、補償電流Ｉｃと仮の目標電流Ｉｔｆとの対応を示すマップであって、後述するようにモード信号ｍに基づいて設定されるマップに代入することにより仮の目標電流Ｉｔｆを算出する。

そして、目標電流決定部２５は、仮の目標電流Ｉｔｆに補正係数決定部２４が決定した補正係数αを乗算することにより最終的な目標電流Ｉｔを算出する。これにより、目標電流決定部２５は、基本的には、ステアリング装置１００が搭載された自動車が走行している、またはステアリングホイール１０１が操作されている場合には、仮の目標電流Ｉｔｆを目標電流Ｉｔと算出する。他方、自動車が停止し、かつステアリングホイール１０１が操作されていない場合には、目標電流Ｉｔを零と算出する。また、自動車が走行している状態から、自動車が停止され、かつステアリングホイール１０１が操作されていない状態となった場合には、予め定められた移行期間Ｔｃの間に目標電流Ｉｔの上限値を徐々に零まで減少させる。また、自動車が停止しており、かつステアリングホイール１０１が操作されておらず、目標電流Ｉｔを零に決定している状態から、自動車が走行し始めた、またはステアリングホイール１０１が操作された場合には、移行期間Ｔｃの間に目標電流Ｉｔの上限値を徐々に増加させる。

以上が目標電流算出部２０を構成する各要素の基本的な処理である。切替スイッチ１９０を介するアシストモードの切り替えと、各要素の処理との関係については後で詳述する。

次に、制御部３０について詳述する。
制御部３０は、図２に示すように、電動モータ１１０の作動を制御するモータ駆動制御部３１と、電動モータ１１０を駆動させるモータ駆動部３２と、電動モータ１１０に実際に流れる実電流Ｉｍを検出するモータ電流検出部３３とを有している。
モータ駆動制御部３１は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流ＩＴＦと、モータ電流検出部３３にて検出された電動モータ１１０へ供給される実電流Ｉｍとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御部４０と、電動モータ１１０をＰＷＭ駆動するためのＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成するＰＷＭ信号生成部６０とを有している。

フィードバック制御部４０は、目標電流算出部２０にて最終的に決定された目標電流Ｉｔとモータ電流検出部３３にて検出された実電流Ｉｍとの偏差を求める偏差演算部４１と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２とを有している。

フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流Ｉｔと実電流Ｉｍとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部４１にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
ＰＷＭ信号生成部６０は、フィードバック制御部４０からの出力値に基づいて電動モータ１１０をＰＷＭ（パルス幅変調）駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号６０ａを出力する。

モータ駆動部３２は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として６個の独立したトランジスタ（ＦＥＴ）を備え、６個の内の３個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の３個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側（アース）ラインと接続されている。そして、６個の中から選択した２個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ１１０の駆動を制御する。
モータ電流検出部３３は、モータ駆動部３２に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ１１０に流れる実電流Ｉｍの値を検出する。

次に、目標電流算出部２０と、切替スイッチ１９０を介するアシストモードの切り替えとの関係について説明する。
本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、複数のアシストモードを有し、運転者が切替スイッチ１９０を介して複数のアシストモードのうちのどのアシストモードにするかを選択することが可能になっている。複数のアシストモードとは、ノーマルモード、マイナスモード、プラスモードの３タイプのモードである。マイナスモードは、操舵トルクＴ、車速Ｖｃおよび電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが同じであるとしてもノーマルモードよりも電動モータ１１０によるアシスト力が大きく、軽快に操舵（ハンドリング操作）を可能とするモードである。プラスモードは、操舵トルクＴ、車速Ｖｃおよび回転速度Ｎｍが同じであるとしてもノーマルモードよりも電動モータ１１０によるアシスト力が小さく、しっかりとした手応えを感じることを可能とするモードである。以下では、マイナスモードをＭモード、ノーマルモードをＮモード、プラスモードをＰモードと称す。

そして、目標電流算出部２０は、アシストモードに応じた目標電流Ｉｔを算出する。つまり、目標電流算出部２０は、操舵トルクＴ、車速Ｖｃおよび回転速度Ｎｍが同じであるとしても、Ｐモード、Ｎモード、Ｍモードの順に大きな目標電流Ｉｔを算出する。そのために、目標電流算出部２０の、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５は、複数のアシストモードそれぞれに対応するマップを複数有している。より具体的には、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５は、それぞれ、Ｍモード用のＭマップ、Ｎモード用のＮマップ、Ｐモード用のＰマップを有している。

そして、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５は、制御マップの一例としてのＭマップ、ＮマップおよびＰマップのうち、切替スイッチ１９０を介して選択されたアシストモードに対応するマップ（切替スイッチ１９０からのモード信号ｍに基づいて設定されるマップ）を選択し、そのマップを用いて、ベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流Ｉｓ、ダンパー補償電流Ｉｄ、仮の目標電流Ｉｔｆを算出する。

ただし、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５は、自動車が走行中であるときに（車速Ｖｃが零ではないときに）、切替スイッチ１９０を介してアシストモードが切り替えられた場合には、以下のようにしてベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流Ｉｓ、ダンパー補償電流Ｉｄ、目標電流Ｉｔを算出する。以下では、代表してベース電流算出部２１がベース電流Ｉｂを算出する過程を詳しく説明するが、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５も同じようにして算出する。

図５は、自動車が走行中であるときにアシストモードが切り替えられた場合のマップの切り替えを示す図である。
切替スイッチ１９０を介してアシストモードが切り替えられた場合、ベース電流算出部２１は、切り替えられる前のアシストモード用のマップにのみ基づいて算出する状態から切り替え後のアシストモード用のマップにのみ基づいて算出する状態へと予め定められた期間Ｔｔで徐々に変化させる。以下では、徐々に変化させる予め定められた期間Ｔｔを、「変遷期間Ｔｔ」と称す。つまり、ベース電流算出部２１は、切替スイッチ１９０を介してアシストモードが切り替えられた場合、切り替えられた時点からの経過時間Ｔｙ（０≦Ｔｙ≦Ｔｔ）におけるベース電流Ｉｂを以下の式（１）に基づいて算出する。
ベース電流Ｉｂ＝（切り替え後のアシストモード用のマップに基づいて算出したベース電流Ｉｂ）×Ｔｙ／Ｔｔ＋（切り替えられる前のアシストモード用のマップに基づいて算出したベース電流Ｉｂ）×（１−Ｔｙ／Ｔｔ）・・・（１）
例えば、ＰモードからＭモードへ切り替えられた場合、ベース電流算出部２１は、ベース電流ＩｂＭ×Ｔｙ／Ｔｔ＋ベース電流ＩｂＰ×（１−Ｔｙ／Ｔｔ）を変遷期間Ｔｔ内におけるベース電流Ｉｂとする。なお、ＩｂＭ、ＩｂＰは、それぞれ、Ｍモード用のマップに基づいて算出したベース電流Ｉｂ、Ｐモード用のマップに基づいて算出したベース電流Ｉｂである。

このように、目標電流算出部２０が、アシストモードが切り替えられた場合に、切り替えられる前のアシストモード用のマップにのみ基づいて算出する状態から切り替え後のアシストモード用のマップにのみ基づいて算出する状態へと徐々に変化させるのは、アシスト力が急激に変化することに起因して自動車の進行方向が急激に変化するなど、操舵安定性が損なわれることを抑制するためである。

一方、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５は、自動車が停止しているとき（車速Ｖｃが零であるとき）であって、ステアリングホイール１０１が操作されていない（操舵トルクＴが零である（操舵トルクＴが所定値未満でもよい））ときに、切替スイッチ１９０を介してアシストモードが切り替えられた場合には、以下のようにしてベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流Ｉｓ、ダンパー補償電流Ｉｄ、仮の目標電流Ｉｔｆを算出する。

図６は、自動車が停止中であって、ステアリングホイール１０１が操作されていないときにアシストモードが切り替えられた場合のマップの切り替えを示す図である。
ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５は、自動車が停止中であって、ステアリングホイール１０１が操作されていないときにアシストモードが切り替えられた場合、補正係数αを変化させる期間である上述した移行期間Ｔｃ内である場合には式（１）に基づいて、ベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流Ｉｓ、ダンパー補償電流Ｉｄ、仮の目標電流Ｉｔｆを算出する。そして、移行期間Ｔｃ内ではなくなったら、マップを切り替える。言い換えれば、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５は、アシストモードが切り替えられた時点からの経過時間Ｔｙが変遷期間Ｔｔ内であっても、補正係数αが零になったときに、切り替え後のアシストモード用のマップにのみ基づいて、ベース電流Ｉｂ、イナーシャ補償電流Ｉｓ、ダンパー補償電流Ｉｄ、仮の目標電流Ｉｔｆを算出する。

このように、目標電流算出部２０が、自動車が停止中であって、ステアリングホイール１０１が操作されていないときにアシストモードが切り替えられた場合には、アシストモードが切り替えられた時点からの経過時間Ｔｙが変遷期間Ｔｔ内であっても補正係数αが零になった場合にマップを切り替えるのは、運転者に与える操舵フィーリングの違和感を抑制するためである。すなわち、アシストモードが切り替えられた場合には、運転者の意図に早目に応じるように、できる限り早くマップを切り替え、所望のアシスト力に変更することが好ましい。運転者にとっては、アシストモードを切り替えたにもかかわらずアシスト力がいつまで経っても変わらないと、操舵フィーリングに違和感があると思うおそれがあるからである。一方で、自動車が走行中であるとき、またはステアリングホイール１０１が操作されているときに急激にアシスト力を変更するのは操舵安定性が損なわれるおそれがある。操舵力が同じであったとしてもアシスト力が異なることから、運転者の思い通りに車両の進行方向が変わらないおそれがあるからである。本実施の形態に係る目標電流算出部２０においては、自動車が停止中であって、ステアリングホイール１０１が操作されておらず、補正係数αが零である場合には、変遷期間Ｔｔ内であってもマップを切り替えるので、操舵安定性が損なわれることを回避しつつ、運転者に与える操舵フィーリングの違和感を抑制することができる。

次に、フローチャートを用いて、ベース電流算出部２１、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５が行う、アシストモードが切り替えられた場合のマップ切替処理の手順について説明する。以下では、代表してベース電流算出部２１がベース電流Ｉｂを算出するマップを切り替える処理を例示して説明するが、イナーシャ補償電流算出部２２、ダンパー補償電流算出部２３および目標電流決定部２５も同じようにして算出する。
図７は、ベース電流算出部２１が行うマップ切替処理の手順を示すフローチャートである。ベース電流算出部２１は、このマップ切替処理を予め定めた期間毎に繰り返し実行する。

先ず、ベース電流算出部２１は、マップが切り替えられた時点からの経過時間を計測するタイマのタイマ値Ｔｙが零より大きいか否かを判断する（Ｓ７０１）。そして、タイマ値Ｔｙが零より大きくない場合（Ｓ７０１でＮＯ）、アシストモードが切り替えられたか否かを判断する（Ｓ７０２）。これは、切替スイッチ１９０からのモード信号ｍに基づいて判断する処理である。そして、アシストモードが切り替えられていない場合（Ｓ７０２でＮＯ）、現在使用しているマップに基づいてベース電流Ｉｂを算出する（Ｓ７０３）。他方、アシストモードが切り替えられた場合（Ｓ７０２でＹＥＳ）、タイマ値Ｔｙをスタートする（Ｓ７０４）。そして、自動車が停止中であるか否かを判断する（Ｓ７０５）。

自動車が停止中ではない場合（Ｓ７０５でＮＯ）、タイマ値Ｔｙが変遷期間Ｔｔ以上であるか否かを判断する（Ｓ７０６）。タイマ値Ｔｙが変遷期間Ｔｔ以上ではない場合（Ｓ７０６でＮＯ）、上述した式（１）に基づいてベース電流Ｉｂを算出する（Ｓ７０７）。他方、自動車が停止中である場合（Ｓ７０５でＹＥＳ）、ステアリングホイール１０１が操作されていないか否かを判断する（Ｓ７０８）。そして、ステアリングホイール１０１が操作されている場合（Ｓ７０８でＮＯ）、タイマ値Ｔｙが変遷期間Ｔｔ以上であるか否かを判断し（Ｓ７０６）、タイマ値Ｔｙが変遷期間Ｔｔ以上ではない場合（Ｓ７０６でＮＯ）、上述した式（１）に基づいてベース電流Ｉｂを算出する（Ｓ７０７）。

一方、ステアリングホイール１０１が操作されていない場合（Ｓ７０８でＮＯ）、現在移行期間Ｔｃ内であるか否かを判断する（Ｓ７０９）。そして、移行期間Ｔｃ内である場合（Ｓ７０９でＹＥＳ）、Ｓ７０６以降の処理を実行する。他方、移行期間Ｔｃではない場合（Ｓ７０９でＮＯ）、タイマ値Ｔｙの計測をストップし（Ｓ７１０）、切り替え後のアシストモード用のマップにのみ基づいて、ベース電流Ｉｂを算出する（Ｓ７１１）。

一方、タイマ値Ｔｙが０より大きい場合（Ｓ７０１でＹＥＳ）、アシストモードが切り替えられたか否かを判断する（Ｓ７１２）。そして、アシストモードが切り替えられていない場合（Ｓ７１２でＮＯ）、Ｓ７０５以降の処理を実行する。他方、アシストモードが切り替えられている場合（Ｓ７１２でＹＥＳ）、再度アシストモードが切り替えられているので、タイマ値Ｔｙをリセットするべく、すでにカウントスタートしているタイマ値Ｔｙをストップするとともに、再度タイマ値Ｔｙを零からカウントスタートする（Ｓ７１３）。その後、Ｓ７０５以降の処理を実行する。

目標電流算出部２０がこのマップ切替処理に基づいてマップを切り替えることにより、より精度高く、危険を回避しつつ運転者に与える操舵フィーリングの違和感を抑制することが実現される。

なお、ステアリング装置１００を適用した自動車が、例えば信号待ち時など車速Ｖｃが零で、アクセルペダルおよびステアリングホイール１０１がいずれも操作されないまま所定期間が経過した場合にエンジン（内燃機関）を自動的に停止させる、いわゆるアイドリングストップ機能を有する自動車である場合には、ステアリング装置１００の目標電流算出部２０を以下のように構成してもよい。

図８は、自動車がアイドリングストップ状態であるときにアシストモードが切り替えられた場合のマップの切り替えを示す図である。
図６および図７を示して説明したマップの切り替えにおいては、目標電流算出部２０が式（１）に基づいて、目標電流Ｉｔを算出するのは、自動車が停止中であってステアリングホイール１０１が操作されていないときにアシストモードが切り替えられた場合であって、補正係数αが零ではない場合である。これに対して、自動車がアイドリングストップ状態であるときには、ステアリングホイール１０１が操作されていないときであることから、目標電流算出部２０が式（１）に基づいて、目標電流Ｉｔを算出するのは、アイドリングストップ状態であるときにアシストモードが切り替えられた場合であって、補正係数αが零ではない場合とするとよい。

また、図６および図７を示して説明したマップの切り替えにおいては、目標電流算出部２０が、切り替え後のマップにのみ基づいて、目標電流Ｉｔを算出するのは、自動車が停止中であってステアリングホイール１０１が操作されていないときにアシストモードが切り替えられた場合であって、補正係数αが零になった場合である。これに対して、目標電流算出部２０が切り替え後のマップにのみ基づいて目標電流Ｉｔを算出するのは、自動車がアイドリングストップ状態であるときにアシストモードが切り替えられた場合であって、補正係数αが零になった場合とするとよい。

このように目標電流算出部２０が目標電流Ｉｔを算出しても、アイドリングストップ機能を有する自動車においても、操舵安定性が損なわれることを回避しつつ、運転者に与える操舵フィーリングの違和感を抑制することができる。

なお、上述した実施形態においては、上述した特徴を有する制御装置１０を、いわゆるピニオンアシストタイプのステアリング装置１００に適用した例を示したが、特に限定されない。ラックアシストタイプなど他の型式の電動パワーステアリング装置に本実施の形態に係る制御装置１０を適用した場合でも、操舵安定性が損なわれることを回避しつつ、運転者に与える操舵フィーリングの違和感を抑制することができる。

１０…制御装置、２０…目標電流算出部、２１…ベース電流算出部、２２…イナーシャ補償電流算出部、２３…ダンパー補償電流算出部、２４…補正係数決定部、２５…目標電流決定部、３０…制御部、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…電動モータ、１９０…切替スイッチ

Claims (3)

1. 車両に設けられたステアリングホイールの操作に対するアシスト力を付与する電動モータと、
   前記電動モータによるアシスト力が互いに異なる複数のアシストモードの切り替えを受け付ける受付手段と、
   前記電動モータに供給する目標電流を設定する目標電流設定手段と、
   を備え、
   前記目標電流設定手段は、
   仮の目標電流を算出するとともに、算出した当該仮の目標電流に補正係数を乗算することにより最終的な目標電流を算出し、
   当該仮の目標電流を算出するための制御マップを、前記複数のアシストモードのそれぞれに対応するように複数有し、前記受付手段がアシストモードの切り替えを受け付けた場合には、当該制御マップを、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップから切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに切り替え、
   前記車両が走行している状態から、当該車両が停止しており、かつ前記ステアリングホイールが操作されていない状態となった場合には、予め定められた移行期間の間に当該補正係数を１から零へ徐々に減少させ、
   当該車両が停止しており、かつ当該ステアリングホイールが操作されていないときに当該アシストモードが切り替えられた場合には、当該補正係数が零となる前は、予め定められた期間をかけて、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を１００％から零％へと徐々に減少させ、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を零％から１００％へと徐々に増加するように変化させ、当該補正係数を零とした後には、当該予め定められた期間内であっても、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を零％、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を１００％とする
   ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記目標電流設定手段は、前記車両が走行している場合に前記アシストモードが切り替えられた場合には、予め定められた期間をかけて、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を徐々に減少させるとともに、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を徐々に増加させ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. 前記目標電流設定手段は、前記車両が停止しており、かつ前記ステアリングホイールが操作されていない場合には、前記目標電流の上限値を徐々に零まで減少させ、当該車両が停止しており、かつ当該ステアリングホイールが操作されていない場合に前記アシストモードが切り替えられた場合には、当該目標電流の上限値を零とする前は、予め定められた期間をかけて、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合が１００％から零％へと徐々に減少し、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合が零％から１００％へと徐々に増加するように変化させ、当該目標電流の上限値を零とした後には、切り替えられる前のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を零％、切り替え後のアシストモードに対応する制御マップに基づく値の割合を１００％とすることを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。

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