JPWO2012144069A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵補助力開始条件を満たしていないときで、電源関係に異常がなければ、操舵補助力を得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。【解決手段】この発明による電動パワーステアリング装置は、運転者の操作によって、通常時の操舵補助力よりも小さく制限された制限付き操舵補助力をステアリング系に付与するようにモータの出力を制御し、車両故障、若しくは燃料が無くなる等でエンジンが停止状態に陥った場合等に於いても、車両の退避時に制限付き操舵補助力をステアリング系に付与し、車両を安全な場所に移動するための運転者の負担を軽減することができるようにした。

Description

この発明は、モータにより操舵力を補助する電動パワーステアリング装置に関するものである。

周知のように、自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、主電源である車載バッテリから電力が供給されて駆動されるモータにより操舵補助力を発生し、その操舵補助力をステアリング軸に加えて運転者による操舵力を補助する装置である。通常、この電動パワーステアリング装置は、車両が運転状態にある場合に、前述の操舵力の補助を行うように構成されている。

しかしながら、主電源である車載バッテリが、何らかの原因で電圧が極端に低下する等の故障した場合、電動パワーステアリング装置のモータへの電流供給が不足し、安定した操舵補助力が継続的に得られなくなる。そこで、従来、主電源に対するバックアップ機能を備えた補助電源を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１２００９７号公報

しかし、車載バッテリに関係のない車両故障、例えば車両の燃料不足やエンジンストール等によりエンジンを駆動させることができなくなる等の車両故障が発生すると、車載バッテリに異常がなくとも、電動パワーステアリングが作動しなくなる恐れがある。

例えば、赤信号で停車した際にエンストが発生し、エンジンを再始動させることができないときに、車両を路肩等の安全な場所に移動させようとする場合があるが、エンジンの停止した車両を移動させようとすると、車両重量が大きく、又、エンストしているために電動パワーステアリング装置による操舵補助力も発生しないため、極めて大きな操舵力をハンドルに加える必要がある。従って、運転者が車両を押し、ハンドルを操舵しながら車両を安全な場所に移動させるには、大きな困難を伴うことが予想される。

このように、従来の電動パワーステアリング装置は、車載バッテリに異常がなく十分に操舵補助力が継続できる状態にもかかわらず、操舵補助力開始条件が整わないということだけで、操舵補助力を発生することができない状態となることがある。

この発明は、従来の電動パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、操舵補助力開始条件を満たしていないときで、電源関係に異常がなければ、操舵補助力を得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している。

この発明による電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に操舵補助力を付与する出力を発生するモータと、前記モータに電力を供給する電源と、前記モータの出力を制御する制御装置とを備えた車両の電動パワーステアリング装置であって、前記制御装置は、運転者の操作によって、通常時の操舵補助力よりも小さく制限された制限付き操舵補助力を前記ステアリング系に付与するように前記モータの出力を制御することを特徴とするものである。

この発明による電動パワーステアリング装置によれば、運転者の操作によって、通常時の操舵補助力よりも小さく制限された制限付き操舵補助力を前記ステアリング系に付与するように前記モータの出力を制御するようにしたので、車両故障、若しくは燃料が無くなる等でエンジンが停止状態に陥った場合等に於いても、車両の退避時に制限付き操舵補助力をステアリング系に付与し、車両を安全な場所に移動するための運転者の負担を軽減することが可能となる。

この発明の実施の形態１による電動式パワーステアリング装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明する説明図である。 この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。

この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の動作を説明する説明図である。 この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置について、図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を示す構成図である。図１に於いて、車両のステアリング１は、ステアリングシャフト２を介してラックアンドピニオン機構８に連結されている。車両の操舵輪である前輪９は、ラックアンドピニオン機構８に連結されており、車両の運転者によりステアリング１に加えられた操舵力に基づいてラックアンドピニオン機構８により操舵される。

この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置は、ギア７を介してステアリングシャフト２に連結されたモータ６と、モータ６を制御する電動パワーステアリング制御装置（以下、ＥＰＳ・ＥＣＵと称する）５と、ステアリングシャフト２に設けられたトルクセンサ３、及び車速を検出する車速センサ４とを備えている。ＥＰＳ・ＥＣＵ５は、車載バッテリ１０から電力が供給される。

ステアリングシャフト２に取り付けられたトルクセンサ３は、ステアリング１を操作する運転者の操舵トルクを検出し、操舵トルク信号としてＥＰＳ・ＥＣＵ５に入力する。又、車速センサ４は、車速を検出し、車速信号としてＥＰＳ・ＥＣＵ５に入力する。ＥＰＳ・ＥＣＵ５は、入力された操舵トルク信号と車速信号とに基づいて操舵補助力を演算し、その演算した操舵補助力をステアリングシャフト２にギア７を介して加えるようにモータ６を制御する。これが、電動パワーステアリング装置に於ける通常の操舵補助力付与動作である。

次に、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を説明する。図２は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。図２に於いて、先ず、ステップＳ１０１に於いて、操舵補助を付与できる状態であるのか否か、つまり操舵補助力付与条件を満たしているか否か、の判定を行なう。操舵補助力付与条件を満たしている状態とは、例えば、エンジンの回転数が１０００［ｒｐｍ］以上であり、オルタネータにより発電がされていて、電源供給が十分にされている状態である。

ステップＳ１０１での判定の結果、操舵補助力付与条件を満たしていると判定すれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０２に於いてトルクセンサ１の出力である操舵トルク信号、及び車速センサ４の出力である車速信号をＥＰＳ・ＥＣＵ５に取り込み、前述の通常の操舵補助力付与動作を行う。

一方、ステップＳ１０１に於いて、車両故障、若しくは燃料不足等により、エンジンが停止する状態に陥った場合等、操舵補助力付与条件が不成立であると判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、電動パワーステアリング装置のＥＰＳ・ＥＣＵ５等に電力を供給するバッテリ１０、及びその電源供給系統等の電源関係は正常か否かの判定を行ない、電源関係が正常ではないと判定した場合には（ＮＯ）、ステップＳ１０６において、操舵補助力を停止させる。

しかし、ステップＳ１０３に於いて電源供給系統等の電源関係に異常がないと判定された場合に（ＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進み、退避モードの要求があるか否かの判定を行なう。ステップＳ１０４に於いて対比モードの要求があると判定された場合は（ＹＥＳ）、退避モードへ移行し、制限をかけた操舵補助力をステアリングシャフト２に付与するようにモータ６を制御する。この制限付き操舵補助力の付与は、例えばモータ電流を通常時よりも小さくなるように制限することで行なう。その結果、車両を安全な場所に移動するための必要最低限の操舵補助が確保され、運転者の負担軽減が可能となる。

ステップＳ１０３に於いて電源関係が正常ではないと判定された場合（ＮＯ）、或いはステップＳ１０４に於いて対比モードの要求がないと判定された場合（ＮＯ）は、夫々ステップＳ１０６に進み、操舵補助力の停止が行われる。

以上述べたこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、操舵補助力付与条件を満たしており、電源関係が正常であり、且つ退避モードの要求があれば、制限付き操舵補助力を付与するようにしているので、車両を安全な場所に移動するための必要最低限の操舵補助が確保され、運転者の負担軽減が可能となる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置について説明する。図３は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。図３に於けるステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６は、図２に於けるそれらと同符号のステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６と同一である。

図３に於いて、車両故障若しくは、燃料が無くエンジンが動作しない状態に陥った場合等、ステップＳ１０１に於いて操舵補助力を付与する条件が不成立となり（ＮＯ）、ステップＳ１０３に於いて、電動パワーステアリング装置に電源を供給するバッテリ１０や、電源供給系統等の電源関係が正常か否かを判定し、電源関係に異常があると判定した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０６に進み、操舵補助力を停止する。

一方、ステップＳ１０３に於いて電源供給系統等の電源関係に異常がないと判定した場合（ＹＥＳ）に、ステップＳ１０４に進んで退避モードの要求があると判定した場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ２０１の退避モードへ移行する。ステップＳ２０１では、以下のように退避モードを実行する。

図４は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の動作を説明する説明図で、横軸は電源であるバッテリ１０のバッテリ電圧ＶＢ、縦軸は係数Ｇを示している。図４に示すバッテリ電圧に対する係数Ｇの特性から、その時のバッテリ電圧ＶＢに対応する係数Ｇを求め、次に示す式（１）から電流ＬｉｍｉｔＩを算出する。

ＬｉｍｉｔＩ＝Ｉｍａｘ×Ｇ・・・・・・・・・・式（１）

ここに、Ｉｍａｘは、正常時の最大電流である。

このようにバッテリ電圧ＶＢに応じて設定した係数Ｇにより、モータ６に供給する電流の制限を行い、制限付き操舵補助力をステアリングシャフト２に付加する。

以上述べたこの発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置によれば、例えば、バッテリ１０が劣化している場合でも、バッテリ１０の電力供給量に応じた制限付き操舵補助力を発生して、車両を安全な場所に移動するための操舵補助力が付与され、運転者のステアリング操作力の軽減を図ることが可能となる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置について説明する。図５は、この発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。図５に於けるステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、図２に於けるそれらと同符号のステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同一である。

前述の実施の形態１では、退避モードの要求があった場合、退避モードの実施時間に制限を設けていなかったが、バッテリ１０のみで電源供給されているため、バッテリ１０が機能不全に陥ることが懸念される。そこで、この発明の実施の形態３では、車両を安全な場所に退避する退避モードの実施時間に制限を設けるようにしたものである。

即ち、図５に於いて、ステップＳ１０４にて退避モードの要求があると判定された場合（ＹＥＳ）に、ステップＳ２１１に於いて操舵補助力の付与は所定時間内であるか否かの判定を行なう。ステップＳ２１１に於ける判定の結果、所定時間内であると判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０５による制限付き操舵補助力の付与が行われ、所定時間内ではないと判定されれば（ＮＯ）、ステップＳ１０６に進んで操舵補助力の付与を停止させる。

以上述べたこの発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置によれば、操舵補助力の付与が所定時間内である場合に制限付き操舵補助力の付与が行なわれるので、電源であるバッテリー１０が機能不全に陥ることがなく、再び車両移動する場合に於いても、電動パワーステアリング装置への電源供給の時間を延ばすことが可能となる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置について説明する。図６は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。図６に於けるステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６は、図２に於けるそれらと同符号のステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６と同一である。

前述の実施の形態１では、退避モードの要求があった場合、退避モードの電力供給に制限を設けていなかったが、この実施の形態４では、退避モードに於いては、操舵補助力をあまり必要としないため、高速時に使用する操舵補助力マップを使用するようにしたものである。

図７は、この発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置の動作を説明する説明図である。通常の操舵補助力の付与を行う場合には、ＥＰＳ・ＥＣＵ５内に記憶している図７に示すような操舵補助力マップを使用し、車速に応じた操舵補助力を付与するようにしている。そこで、図６に於いて、ステップＳ１０４にて退避モードの要求があると判定されたときは（ＹＥＳ）、ステップＳ２２１に於いて、操舵補助力を図７に示す高速用操舵補助力マップ、例えば車速２００［ｋｍ／ｈ］の操舵補助力マップに固定するものである。

以上述べたこの発明の実施の形態４による電動パワーステアリング装置によれば、退避モードに於いては、操舵補助力をあまり必要としない高速時に使用する操舵補助力マップに固定するようにしたので、モータ６への電力供給を抑えることが可能となり、操舵補助力に制限はあるものの、車両を安全な場所に移動するための操舵補助力を確保する時間を延ばすことができる。

実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置について説明する。図８は、この発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。図８に於けるステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６は、図２に於けるそれらと同符号のステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６と同一である。

この実施の形態５では、退避モードへの要求の有無を、エンジンの再始動操作が複数回行われたか否かにより判定するようにしたものである。即ち、図８に於いて、ステップＳ１０１にてエンジンが停止していて操舵補助力付与条件を満たしていないと判定した場合に（ＮＯ）、ステップＳ１０２に於いて電源関係が正常であると判定されたときは（ＹＥＳ）、ステップＳ３０１によりエンジンの再始動操作が所定時間内に複数回行われたか否かを判定し、再始動操作が複数回行われたと判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進んで制限付き操舵補助力の付与を行なう。

一方ステップＳ３０１に於いてエンジンの再始動操作が複数回行われていないと判定されれば（ＮＯ）、ステップＳ１０６へ進んで操舵補助力の付与を停止させる。

以上述べたこの発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置によれば、エンジンの再始動操作が複数回行われたか否かにより退避モードの要求があるか否かを判定するようにしたので、容易に退避モードの要求があるか否かの判定を行なうことができる。

実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置について説明する。図９は、この発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。図９に於けるステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６は、図２に於けるそれらと同符号のステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６と同一である。

この実施の形態６では、退避モードへの要求の有無を、ステアリング１、つまりハンドルを９０度以上複数回操舵したか否かにより判定するようにしたものである。即ち、図９に於いて、ステップＳ１０１にてエンジンが停止していて操舵補助力付与条件を満たしていないと判定した場合に（ＮＯ）、ステップＳ１０３に於いて電源関係が正常であると判定されたときは（ＹＥＳ）、ステップＳ４０１によりハンドルを９０度以上複数回操舵したか否かを判定し、ハンドルを９０度以上複数回操舵したと判定されれば（ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進んで制限付き操舵補助力の付与を行なう。

一方ステップＳ４０１に於いてハンドルを９０度以上複数回操舵していないと判定されれば（ＮＯ）、ステップＳ１０６へ進んで操舵補助力の付与を停止させる。

以上述べたこの発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置によれば、ハンドルを９０度以上複数回操舵したか否かにより退避モードの要求があるか否かを判定するようにしたので、容易に退避モードの要求があるか否かの判定を行なうことができる。

実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置について説明する。図１０は、この発明の実施の形態７による電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。図１０に於けるステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６は、図２に於けるそれらと同符号のステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５、Ｓ１０６と同一である。

この実施の形態７では、退避モード要求スイッチが設けられており、その退避モード要求スイッチのＯＮ／ＯＦＦに基づいて退避モードへの要求の有無を判定するようにしたものである。即ち図１０に於いて、ステップＳ１０１にてエンジンが停止していて操舵補助力付与条件を満たしていないと判定した場合に（ＮＯ）、ステップＳ１０３に於いて電源関係が正常であると判定されたときは（ＹＥＳ）、ステップＳ５０１により退避モード要求スイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定し、退避モード要求スイッチがＯＮであると判定したときは（ＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進んで制限付き操舵補助力の付与を行なう。

一方ステップＳ５０１に於いてハンドルを９０度以上複数回操舵していないと判定されれば（ＮＯ）、ステップＳ１０６へ進んで操舵補助力の付与を停止させる。

尚、退避モード要求スイッチは、ハードウェアによるスイッチ以外に、例えば車載通信等の信号を用いてもよい。

以上述べたこの発明の実施の形態６による電動パワーステアリング装置によれば、退避モード要求スイッチのＯＮによる信号をＥＰＳ・ＥＣＵ５に入力して退避モード要求があることを認識指せることができ、運転者の退避モード要求の意図を明確にし、不都合に退避モードに入ってしまうことを避けることができる。

この発明は、自動車産業分野、とりわけ自動車の電動パワーステアリング装置の分野に利用することができる。

１ ステアリング、２ ステアリングシャフト、３ トルクセンサ、
４ 車速センサ、５ ＥＰＳ・ＥＣＵ、６ モータ、７ ギア、
８ ラックアンドピニオン機構、９ 車輪、１０ バッテリ

この発明による電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に操舵補助力を付与する出力を発生するモータと、前記モータに電力を供給する電源と、前記モータの出力を制御する制御装置とを備えた車両の電動パワーステアリング装置であって、前記制御装置は、運転者の退避モードへの移行を要求する操作があったとき、前記車両の退避時であると判定して、通常時の操舵補助力よりも小さく制限された制限付き操舵補助力を前記ステアリング系に付与するように前記モータの出力を制御することを特徴とするものである。

Claims (8)

1. ステアリング系に操舵補助力を付与する出力を発生するモータと、前記モータに電力を供給する電源と、前記モータの出力を制御する制御装置とを備えた車両の電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御装置は、運転者の操作によって、通常時の操舵補助力よりも小さく制限された制限付き操舵補助力を前記ステアリング系に付与するように前記モータの出力を制御する、
   ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
2. 前記制限付き操舵補助力の付与は、前記制御装置により前記電源から前記モータへ供給する電流を通常時より制限することにより行なわれる、
   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. 前記制御装置による前記電流の制限は、前記電源の電圧に応じた係数を通常時のモータ電流に乗算することに基づいて行なわれる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記制限付き操舵補助力の付与は、所定時間内に行なわれる、
   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. 前記制限付き操舵補助力の付与は、前記制御装置内に保持されている高速走行時の操舵保持力のデータに基づいて行なわれる、
   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。
6. 前記車両のエンジンの再始動操作が複数回行なわれたとき、前記車両の退避時であると判定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の電動式パワーステアリング装置。
7. 前記車両のハンドルが所定角度以上に複数回操舵されたとき、前記車両の退避時であると判定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の電動式パワーステアリング装置。
8. 車両の退避時に操作されるスイッチを備え、
   前記スイッチが前記退避時に操作されたとき、前記車両の退避時であると判定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一項に記載の電動式パワーステアリング装置。

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