JPH08207811A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両が他車両と接近しているような危険状態に
おいて、車両が他車両により接近する方向に操舵されよ
うとしたとき、操舵が困難か不可能なように、電動パワ
ーステアリング装置におけるアシスト電流値を制御し、
他車両との接触事故を未然に防止すること。また、危険
状態が回避された後、電動パワーステアリング装置のア
シスト電流値を徐々に通常電流値に戻して、危険状態回
避後、操舵力が突然軽くなる事態を防止して、ドライバ
ーによるステアリング操作と操舵補助力との危険な干渉
をなくすること。 【構成】障害物センサ１５ａ〜１５ｄにより車両周囲に
障害物が存在すると検知され、かつ、その検知方向にス
テアリング操作があったときには、車両が障害物方向に
操舵されないよう、モータ１３に与えるアシスト電流値
を変更する。また、危険状態が解除した後は、アシスト
電流値を通常の電流値に復帰するが、その際、アシスト
電流値が徐々に通常電流値に復帰するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電動パワーステアリン
グ装置に関し、特に、車両に障害物が接近している状況
等で、車両が障害物の方向に操舵されるのを防止するこ
とのできる電動パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行中の車両において発生し得る危険状
態の１つとして、斜め後ろから迫ってくる車両に気付か
ずに進路変更を行おうとする場合がある。このようなド
ライバーの意思によるステアリング操作に起因して発生
し得る危険状態や事故を防止する考えは、ＡＳＶ（Adva
nced Safety Vehicle)構想にも取り上げられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ドライバー
の意思によるステアリング操作によって発生し得る危険
状態を具体的にどのように回避するか、特に、該危険状
態の回避を電動パワーステアリング装置の制御によって
実現し得る技術は、現在のところ、具体化されてはいな
い。

【０００４】本願発明者は、危険状態の発生時に、電動
パワーステアリング装置をソフトウェアによリ安全に制
御し、車両に生じた危険状態を回避することのできる電
動パワーステアリング装置を発明した。すなわち、この
発明の目的は、車両が障害物に接近した危険状態を検出
し、該危険状態のときには、車両が障害物方向に進まな
いように、操舵状態を制御することのできる電動パワー
ステアリング装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、ある態様で
は、ステアリングホイールを含むステアリング機構に結
合され、ステアリングホイールによる操舵時に、操舵補
助力を発生させるためのモータと、車両の走行状態を検
出するためのセンサと、該センサの検出出力に基づく目
標制御値を用いて前記モータを駆動させる駆動制御手段
とを含む電動パワーステアリング装置において、障害物
の接近による危険を予測する危険予測手段、および危険
予測手段により危険が予測されたときに、その危険を回
避する安全制御を実現するために、前記駆動制御手段に
与えられる目標制御値を変更する制御値変更手段を設け
たことを特徴とする電動パワーステアリング装置であ
る。

【０００６】またこの発明は、他の態様では、前記電動
パワーステアリング装置において、前記制御値変更手段
は、過去の目標制御値に関連してオフセット値を算出
し、現在の目標制御値からオフセット値を減算した値に
１以下の所定係数倍した値をオフセット値から減算した
値を変更した目標制御値として出力することを特徴とす
るものである。

【０００７】またこの発明は、さらに他の態様では、前
記電動パワーステアリング装置において、前記制御値変
更手段は、危険予測手段により危険が予測されなくなっ
たときに、変更された目標制御値の代わりに前記センサ
の検出出力に基づく通常の目標制御値が与えられるよう
に目標制御値を復帰させることを特徴とするものであ
る。

【０００８】またこの発明は、さらに他の態様では、前
記電動パワーステアリング装置において、前記制御値変
更手段は、前記復帰時に、変更された目標制御値を、所
定時間かけて徐々にセンサの検出出力に基づく通常の目
標制御値に切換えることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】この発明のある態様によれば、車両が障害物に
接近して危険が予測された場合には、ドライバーがその
危険に気付かずに車両をさらに障害物方向に操舵しよう
としても、電動パワーステアリング装置による操舵補助
力が減少され、あるいは操舵補助力が働かず、さらにあ
るいは逆方向の操舵補助力が加えられることにより、操
舵が困難な状態にする。これにより、車両は障害物の方
向に近づくことはできず、接触事故等を予防することが
できる。

【００１０】この発明の他の態様によれば、危険状態予
測時の電動パワーステアリング装置による操舵補助力
は、過去の操舵補助力に基づいて変更される。よって、
ドライバーに対してステアリング操作に要する力の違い
を明確にかつ滑らかに知らせることができる。これによ
り、ドライバーはステアリング操作が危険であることに
気付きやすい。

【００１１】この発明のさらに他の態様では、危険状態
が過ぎると、電動パワーステアリング装置は通常の操舵
補助力を発生するので、ステアリング操作がスムーズに
行える。特に、危険予測状態から通常状態に操舵補助力
が切換わる場合は、操舵補助力は危険状態から通常状態
へと徐々に段階的に戻る。よって、ステアリング操作力
が重い状態から急に軽くなり、重い時に応じてドライバ
ーが力を加えており、それがステアリング操作に反映さ
れて危険状態が発生するような事態を防止することがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下には、図面を参照して、この発明の実施
例について詳細に説明をする。図１は、この発明の一実
施例にかかる電動パワーステアリング装置の全体構成を
示す概要図である。まず、図１を参照して、この実施例
にかかる電動パワーステアリング装置の全体構成および
動作について説明をする。

【００１３】ステアリング機構には、ステアリングホイ
ール１と、ステアリングホイール１に接続された入力軸
２と、入力軸２に連結された出力軸３とが含まれてい
る。入力軸２と出力軸３とはトーションバー４を介して
連結されている。出力軸３の先方にはピニオンギヤ５が
接続されており、ピニオンギヤ５は車幅方向に延びるラ
ック軸６と歯合している。ラック軸６にはタイロッド７
を介してタイヤ８が取り付けられている。

【００１４】かかるステアリング機構には、操舵補助シ
ステムとして、この発明の一実施例にかかる電動パワー
ステアリング装置が組み込まれている。電動パワーステ
アリング装置には、トーションバー４に関連して備えら
れたトルクセンサ１０と、出力軸３に係合された減速機
１１と、減速機１１にクラッチ１２を介して駆動力を与
えるためのモータ１３と、コントロールユニット１４と
が含まれている。

【００１５】コントロールユニット１４には、トルクセ
ンサ１０からのトルク電圧Ｔ_V と、図示しない車速セン
サからの車速信号と、舵角センサからの舵角信号とが与
えられる。これらトルク電圧Ｔ_V 、車速信号および舵角
信号が車両の走行状態を表わす信号として用いられてい
る。さらに、障害物センサ１５ａ，１５ｂ，１５ｃおよ
び１５ｄからの信号が与えられる。障害物センサ１５ａ
〜１５ｄは、たとえば車両の左右側方部および後方角部
に備えられた４つのセンサを含む。この４つのセンサ
は、車両の側方や斜め後方から他車両等の障害物が迫っ
ている場合に、信号を出力するためのものである。これ
ら障害物センサ１５ａ〜１５ｄは、たとえば超音波セン
サや赤外線センサのように、超音波や赤外線等の信号を
放射し、その反射波を検出するセンサを用いることがで
きる。また、ＣＣＤ等の画像読取素子と、画像処理ユニ
ットとを組合わせた装置によって構成することもでき
る。障害物センサ自体については、既に公知のものや市
販のものを用いればよいから、その構成については、本
願明細書においては詳しい説明は省略する。

【００１６】コントロールユニット１４は、障害物セン
サ１５ａ〜１５ｄからの信号が与えられていない通常ア
シスト制御時には、トルクセンサ１０からのトルク電圧
Ｔ_V、車速信号および舵角信号に基づいてモータ１３に
供給する電流およびクラッチ１２のオン，オフを制御す
る。また、障害物センサ１５ａ〜１５ｄからの信号が与
えられているときには、後述する通常アシスト制御とは
異なる安全制御を実行する。

【００１７】次にまず、通常アシスト制御時の動作につ
いて説明をする。ステアリングホイール１に加えられた
トルクにより入力軸２が回転される。出力軸３には、前
述したように、その先方側に連結されたピニオンギヤ
５，ラック軸６、タイロッド７およびタイヤ８等があ
り、路面反力等の負荷がかかっている。このため、入力
軸２の回転はそのまま出力軸３に伝達されるのではな
く、入力軸２が回転されると、ステアリング系の負荷に
より、トーションバー４にねじれが生じる。このねじ
れ、すなわち入力軸２と出力軸３との軸間の相対回転角
変位は、トルクセンサ１０によってトルク電圧Ｔ_V とし
て検出され、コントロールユニット１４に送られる。コ
ントロールユニット１４は、このトルク電圧Ｔ_V と車速
信号と舵角信号とに応じて、モータ１３に与える電流値
を制御する。この結果、モータ１３は所定のトルクを出
力する。この出力トルクはクラッチ１２を介して減速機
１１へ与えられて増幅され、出力軸３が回転される。な
お、モータ１３による出力トルクを出力軸３に与えなく
てもよい場合は、コントロールユニット１４によりクラ
ッチ１２がオフされる。

【００１８】コントロールユニット１４は、通常、ステ
アリングホイール１に加えられたトルクにより入力軸２
が右または左に回転されるとき、入力軸２の回転に伴っ
て出力軸３が同方向に回転するように、モータ１３にト
ルクを発生させる。これにより、ステアリングホイール
１に反力として現れるステアリング系の負荷を軽減する
ことができ、ステアリングホイール１の操舵が軽く行え
る。

【００１９】また、モータ１３に与える電流は、車速信
号および舵角信号に応じて変化され、モータ１３により
発生されるトルク、すなわち操舵補助力が変化される。
通常は、車両が停止中、またはごく低速度のときには、
モータ１３に発生されるトルクは大きくされ、車両速度
が所定速度以上では、モータ１３に発生されるトルクは
小さくされる。

【００２０】図２は、図１に示すコントロールユニット
１４による安全制御処理（障害物センサ１５ａ〜１５ｄ
からの信号が与えられているときの処理）を中心とする
制御処理の内容を示すフローチャートである。図２の流
れに従って説明する。制御処理中には、コントロールユ
ニット１４で、モータ１３に供給するアシスト電流値Ａ
Ｖｎの決定処理が行われる（ステップＳ１）。この処理
は、前述した通常アシスト時のアシスト電流値ＡＶｎの
決定処理であり、公知技術であるから、具体的な説明に
ついては省略する。

【００２１】ステップＳ１では、さらに、決定されたア
シスト電流値ＡＶｎがメモリに記憶される。メモリに記
憶されたアシスト電流値は、一定期間保持される。たと
えば、５０ミリ秒前のアシスト電流値ＡＶｎ１、４０ミ
リ秒前のアシスト電流値ＡＶｎ２および３０ミリ秒前の
アシスト電流値ＡＶｎ３が保持されている。これら保持
されている過去のアシスト電流値ＡＶｎ１〜ＡＶｎ３
は、後述する危険状態におけるアシスト電流値の補正に
利用される。

【００２２】次いで、ステップＳ２で、危険状態か否か
の判別がされる。４つの障害物センサ１５ａ〜１５ｄの
いずれかからコントロールユニット１４に信号が与えら
れて障害物が検知され、その検知の方向にステアリング
操作があった時には、コントロールユニット１４は危険
状態であると判別する。コントロールユニット１４が危
険状態でないと判別したときには、さらに、コントロー
ルユニット１４内のメモリに備えられた危険フラグがオ
ンか否かの判別がされ（ステップＳ８）、危険フラグが
オンでなければ、ステップＳ１で決定された現在のアシ
スト電流値ＡＶｎがリミッタに与えられ（ステップＳ
６）、リミッタの電流値になるようにモータ１３への供
給電流が制御され（ステップＳ７）、通常アシスト制御
が行われる。

【００２３】一方、ステップＳ２で、危険状態と判別さ
れると、車速信号および舵角信号に基づいて係数ａが決
定される（ステップＳ３）。係数ａは１未満の値で、た
とえば０〜０．３程度が好ましい。そして、決定された
係数ａに基づき、ステップＳ１で決定された現在のアシ
スト電流値ＡＶｎが補正される（ステップＳ４）。ステ
ップＳ４におけるアシスト電流値ＡＶｎの補正は、次の
ようにして行われる。

【００２４】まず、たとえば５０ミリ秒前のアシスト電
流値ＡＶｎ１をオフセット値とし、現在のアシスト電流
値ＡＶｎからオフセット値ＡＶｎ１を減算した値を求め
る。そしてその減算した値に対して、ステップＳ３で決
定した係数ａを乗じる。そしてその結果を、オフセット
値ＡＶｎ１、すなわち５０ミリ秒前のアシスト電流値か
ら減じた値を、補正されたアシスト電流値とする。

【００２５】このようにすれば、補正されたアシスト電
流値は、５０ミリ秒前のアシスト電流値に関連した値と
なるので、車両の走行状態に応じた適切な値が得られ
る。オフセット値は、上述のように５０ミリ秒前のアシ
スト電流値ＡＶｎ１とせず、たとえば、５０ミリ秒前の
アシスト電流値ＡＶｎ１、４０ミリ秒前のアシスト電流
値ＡＶｎ２および３０ミリ秒前のアシスト電流値ＡＶｎ
３の平均値としてもよい。その他、オフセット電流値
は、過去に決定されたアシスト電流値に関連した値にな
るように定めればよい。

【００２６】上記ステップＳ４でアシスト電流値の補正
を行った後、危険フラグがオンされる（ステップＳ
５）。この危険フラグは、コントロールユニット１４の
メモリに設けられている。そしてステップＳ４で補正さ
れたアシスト電流値がリミッタに与えられ（ステップＳ
６）、リミッタに与えられた電流値になるようにモータ
１３への供給電流が制御される（ステップＳ７）。

【００２７】モータ１３に与えられるアシスト電流値が
上述のように補正された安全制御では、具体的には次の
ような作用がある。たとえば障害物センサ１５ｄが障害
物の接近を検出している状態で、ドライバーが右後方か
らの車両の接近に気付かず、車両の走行車線を右側の車
線に変更しようとステアリングホイール１を右に操作し
ようとする。そのときにアシスト電流値は上述の値に制
御されるから、ステアリングホイール１は右方向に操作
しようとすると重くなる。あるいは右方向に操作できな
くなる。つまり、ステアリングホイール１を右に操作し
ようとしても、ロック感を感じて、ステアリングホイー
ル１が右方向に操作できないか、またはしにくい状態に
なる。その結果、危険な走行車線の変更が防止できて、
接触事故等を未然に防ぐことができる。

【００２８】上述の危険状態におけるステアリングホイ
ール１のロック感は、ステップＳ３で求めた係数ａを、
車速および舵角に基づいて変更することで、適切な範囲
とすることができる。障害物センサ１５ａ〜１５ｄから
の信号が与えられている状態が過ぎると、ステップＳ２
では、危険状態でないと判別され、次いで危険フラグが
オンしているか否かの判別がされる（ステップＳ８）。
一旦危険状態になると、アシスト電流値が補正されて
（ステップＳ４）、危険フラグがオンされる（ステップ
Ｓ５）。それゆえ、ステップＳ８で危険フラグのオンが
判別された場合は、危険状態における安全制御が終わ
り、通常アシスト制御に移る場合である。この場合は、
たとえば５ミリ秒タイマが作動され（ステップＳ９）、
５ミリ秒単位の微小時間が測定される。そして５ミリ秒
タイマがタイムアップする毎に、リミッタに与えられる
アシスト電流値は、一定値αずつ増加される（ステップ
Ｓ１０，Ｓ１１）。

【００２９】すなわち、図３に示すように、通常アシス
ト状態から安全制御状態になった後、通常アシスト状態
へ復帰するときには、補正されたアシスト電流値が直ち
に通常のアシスト電流値ＡＶｎになるのではなく、一定
の復帰期間をかけて、たとえば５ミリ秒毎にαずつ、徐
々に戻される。このような処理を行う理由は、ドライバ
ーによるステアリングホイール１の操作との危険な干渉
を防止するためである。すなわち、たとえばドライバー
がステアリングホイール１を右に操作しようとしたとき
に、危険状態ではステアリング操作は重い。ところが、
危険状態が回避された後、操作力が急に軽くなると、ド
ライバーは重いときに応じてステアリングホイール１を
右へ操作しようとする力を増加させている場合に、ドラ
イバーの予想に反して余計にステアリングホイール１は
右へ操作されすぎてしまう場合がある。このような不具
合をなくすように、アシスト電流値を徐々に増加するよ
うにしたものである。

【００３０】次いで、ステップＳ１２で、ステップＳ１
で決定された現在のアシスト電流値ＡＶｎの方がリミッ
タに与えられた電流値よりも大きくなったときに、危険
フラグがオフされる（ステップＳ１３）。これにより通
常アシスト処理に完全に戻る。この発明は、以上の実施
例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の
内容に基づいて種々の変形等が可能である。たとえば、
モータ１３の制御は、電流制御に代えて、電圧制御とし
てもよい。また、係数αは車速信号のみに基づいて決め
てもよいし、固定値としてもよい。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、ハードウェア構成は
従来の電動パワーステアリング装置に備えられているも
のを用いながら、ソフトウェアの変更のみにより、障害
物の接近による危険予測時に、車両が障害物により接近
する方向には操舵できないかまたは操舵が困難になるよ
うにしたので、車両が障害物や他車両等と接触事故を起
こすことを未然に防止することができる。

【００３２】また、この発明によれば、アシスト電流値
を補正する係数ａを適当に選択することにより、ドライ
バーに対して危険方向への操舵に対して最適なロック感
を与えることができる。さらにこの発明によれば、危険
状態が解除したときには、危険方向への操舵に対し与え
られていたロック感が突然解消するのではなく、徐々に
解消するように制御されるから、ドライバーの操舵と安
全制御の干渉とに基づく不具合が生じない。

【００３３】さらに、この発明は、ソフトウェアにより
安全制御が実現されるので、廉価で安全性の高い電動パ
ワーステアリング装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる電動パワーステア
リング装置の全体構成を示す概要図である。

【図２】この発明の一実施例にかかる電動パワーステア
リング装置における制御内容を表わすフローチャートで
ある。

【図３】通常アシスト状態、安全制御状態および通常ア
シスト状態への復帰過程におけるアシスト電流値の変化
例を示す図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ 入力軸 ３ 出力軸 ４ トーションバー １０ トルクセンサ １３ モータ １４ コントロールユニット １５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 障害物センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングホイールを含むステアリング
   機構に結合され、ステアリングホイールによる操舵時
   に、操舵補助力を発生させるためのモータと、 車両の走行状態を検出するためのセンサと、 該センサの検出出力に基づく目標制御値を用いて前記モ
   ータを駆動させる駆動制御手段とを含む電動パワーステ
   アリング装置において、 障害物の接近による危険を予測する危険予測手段、およ
   び危険予測手段により危険が予測されたときに、その危
   険を回避する安全制御を実現するために、前記駆動制御
   手段に与えられる目標制御値を変更する制御値変更手段
   を設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電動パワーステアリング装
   置において、 前記制御値変更手段は、過去の目標制御値に関連してオ
   フセット値を算出し、現在の目標制御値からオフセット
   値を減算した値に１以下の所定係数倍した値をオフセッ
   ト値から減算した値を変更した目標制御値として出力す
   ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の電動パワーステア
   リング装置において、 前記制御値変更手段は、危険予測手段により危険が予測
   されなくなったときに、変更された目標制御値の代わり
   に前記センサの検出出力に基づく通常の目標制御値が与
   えられるように目標制御値を復帰させることを特徴とす
   る電動パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の電動パワーステアリング装
   置において、 前記制御値変更手段は、前記復帰時に、変更された目標
   制御値を、所定時間かけて徐々にセンサの検出出力に基
   づく通常の目標制御値に切換えることを特徴とする電動
   パワーステアリング装置。