JP2011131629A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成簡素且つ容易に、操舵角に基づく代替制御時のヒステリシス特性を最適化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。
【解決手段】代替アシスト制御部３０は、基礎制御量演算部３２と、ヒステリシス制御量演算部３３とを備え、操舵角に基づく基礎制御量ε_bsにヒステリシス制御量ε_hyを付加することにより代替アシスト制御量Ｉsb*を出力する。そして、車速Ｖの上昇に従って減少する第１ヒス幅ε_hy1を演算する第１ヒス幅演算部３５と、操舵角θsの増大及び車速Ｖの上昇に従って増大する第２ヒス幅ε_hy2を演算する第２ヒス幅演算部３６とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、通常、このようなＥＰＳでは、ステアリングシャフトの途中にトルクセンサが設けられている。そして、操舵系に付与するアシスト力の制御は、その検出される操舵トルクに基づいて行なわれる。

また、ＥＰＳには、ステアリングに生じた操舵角に基づいて、そのパワーアシスト制御を実行するものがある。そして、こうした操舵角（操舵速度）を用いたパワーアシスト制御の態様としては、そのパワーアシスト制御の基礎成分を補償すべく実行される各種補償制御の他、その基礎成分となる制御目標値（目標アシスト力）自体を演算する代替制御が挙げられる。

具体的には、操舵角（操舵速度）を用いた補償制御としては、例えば、ステアリング中立位置への復帰性（ステアリング戻り性）を向上させる所謂ステアリング戻し制御等が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。また、操舵角（及び操舵速度）に基づく代替制御については、例えば、特許文献２等にその開示がある。そして、このように操舵角をパワーアシスト制御に用いることにより、優れた操舵フィーリングを実現し、或いはトルクセンサに異常が生じた後においても、その操舵系に対するアシスト力付与を継続することが可能になる。

ところで、従来、パワーステアリング装置においては、その操舵トルクに対する軸力（ステアリング操作に際してラック軸に作用する軸方向反力）のヒステリシス特性を最適化することで良好な操舵フィーリングが得られることが知られている。例えば、特許文献３には、トルクセンサにより検出される操舵トルクの大きさに基づいて、そのヒステリシスを増大させる構成が開示されている。そして、特許文献４には、操舵角に基づく基礎成分に操舵速度に応じたヒステリシス成分を付加することにより目標操舵トルクを演算し、その目標操舵トルクに実際の操舵トルクが追従するようにフィードバック制御を実行することにより、その目標アシスト力に対応する電流指令値を演算する構成が開示されている。

即ち、通常、ステアリング操作時に生ずる軸力は、操舵角の増大に従って大となり、これにより操舵トルクもまた大となる。従って、例えば、上記特許文献３の構成を適用することにより、バタフライ状のヒステリシス特性が得られる（同文献第５図及び第６図参照）。そして、操舵角に基づく代替制御においてもまた、その操舵角に基づく目標アシスト力の基礎成分に対し、操舵方向に応じて同様のヒステリシス成分を付加することで、そのヒステリシス特性を制御することができる。

特開２００６−１３７３５９号公報 特開２００４−３３８５６２号公報 特開平９−１５６５２６号公報 特開２００２−１０４２２０号公報

しかしながら、実際には、操舵角の大きさのみによって、一義的に、ステアリング操作時に生ずる軸力を求めることはできない。このため、操舵角に基づく代替制御の場合、そのヒステリシス特性を如何に最適なものとするかが問題となる。

即ち、トルクセンサにより検出される操舵トルクには、当然にその検出時点における実際の軸力が反映される。従って、その検出値を用いたヒステリシス制御では、そのヒステリシス特性が自動的に最適化されることになる。ところが、操舵角に基づく代替制御では、そのヒステリシス制御に実際の軸力を反映させることができない。このため、従来、そのヒステリシス特性を最適化するための適合データが必要となっており、その収集に多大な時間及び労力を要するとともに、実装段階においても大容量のメモリが必要である等の課題を残しており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、構成簡素且つ容易に、操舵角に基づく代替制御時のヒステリシス特性を最適化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にある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、ステアリングに生じた操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角に基づいて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記操舵角に基づく目標アシスト力の基礎成分に対して操舵方向に応じたヒステリシス成分を付加する電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記ヒステリシス成分として、車速の上昇に従って減少する第１のヒステリシス成分と、前記操舵角の増大及び車速の上昇に従って増大する第２のヒステリシス成分と、を演算すること、を要旨とする。

即ち、ステアリング操作に伴いラック軸に生じる軸方向反力（軸力）を構成する次の二つの要素、転舵輪のグリップ力に基づく「路面摩擦力」、及び走行時、転舵輪に生じた転舵角を中立状態に復元させる方向に作用する「路面抵抗力」は、その車速との関連性において、相反した傾向を有する。しかしながら、上記構成のように、その車速の上昇に従って減少する路面摩擦力に対応する第１のヒステリシス成分、及び操舵角の増大及び車速の上昇に従って増大する路面抵抗力に対応する第２のヒステリシス成分を、それぞれ独立に演算することで、そのヒステリシス特性に関する適合データの収集が容易になる。そして、実装段階においてまた、その必要とするメモリ容量を小さく抑えることができる。特に、上記車速と路面抵抗力との関係を考慮して当該車速が速いほど基礎制御量の絶対値を大とする構成を有するものについては、第２のヒステリシス成分を調整することにより、容易に、その車速の上昇に応じて増大するアシスト力に合わせてヒステリシスを拡大することができる。従って、上記構成によれば、構成簡素且つ容易に、操舵角に基づく代替制御時のヒステリシス特性を最適化することができる。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記操舵角がステアリング中立に対応する小舵角領域にある場合には、前記ヒステリシス成分を低減すること、を要旨とする。
上記構成によれば、ステアリング中立付近においては、そのアシスト力を低減させて、ステアリング戻り性を向上させることができる。加えて、ステアリングの「ふらつき」を抑えて所謂ステアリング剛性感を高めることができ、これにより「節度ある操舵フィーリング」を確保することができる。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記操舵角に基づく目標アシスト力が上限値を超えないように制限するとともに該上限値を前記車速に応じて可変すること、を要旨とする。

即ち、所謂ステアリングエンドに対応する最大舵角近傍の領域においては、通常、車両のホイールアライメント（キャスター角等）の影響により、その操舵角の増加に応じた軸力の増大が鈍化する傾向がある。従って、上記構成によれば、その最大舵角近傍の領域において発生するアシスト過剰を抑制することができ、これにより、そのアシスト過剰を要因する問題、即ち急激に手応えが軽くなる所謂「抜け感」の発生、及びそれに起因したステアリングエンドへの衝突を抑制することができる。また、低車速領域では、車速に応じて増大する「路面抵抗力」に対応した第２のヒステリシス成分が小さな値となる。従って、上記構成により、その車速に応じてガード処理を低減することによって、当該ガード処理による最大舵角領域でのアシスト過剰の抑制を適切なものとすることができる。

請求項４に記載の発明は、ステアリングシャフトを介して伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサの異常を判定する異常判定手段とを備え、前記制御手段は、前記トルクセンサが正常である場合には、前記操舵トルクに基づき前記操舵力補助装置の作動を制御するとともに、前記トルクセンサに異常が生じた場合には、前記操舵角に対応した前記アシスト力を発生させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御すること、を要旨とする。

上記構成によれば、簡素な構成にて、トルクセンサの異常時においても、安定的に、操舵系に対するアシスト力付与を継続することができる。

本発明によれば、構成簡素且つ容易に、操舵角に基づく代替制御時のヒステリシス特性を最適化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ができる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳの制御ブロック図。 操舵角及び車速と基礎制御量との関係を示す説明図。 車速と第１ヒス幅との関係を示す説明図。 車速と第２ヒス幅の演算に用いる乗算係数との関係を示す説明図。 第１ヒス幅及び第２ヒス幅により得られるヒステリシス特性を示す説明図。 操舵角（の絶対値）と舵角ゲインとの関係を示す説明図。 舵角ゲインにより得られるヒステリシス特性を示す説明図。 ガード処理の実行により得られるヒステリシス特性を示す説明図。 車速とガード処理の上限値との関係を示す説明図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト３ａ、インターミディエイトシャフト３ｂ、及びピニオンシャフト３ｃを連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド６を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪７の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。

また、ＥＰＳ１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ１０と、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ１１とを備えている。

本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１０は、駆動源であるモータ１２が減速機構１３を介してコラムシャフト３ａと駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、モータ１２には、ブラシ付の直流モータが採用されている。そして、ＥＰＳアクチュエータ１０は、同モータ１２の回転を減速してコラムシャフト３ａに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。

一方、ＥＣＵ１１には、トルクセンサ１４、車速センサ１５及び操舵角検出手段を構成するステアリングセンサ（操舵角センサ）１６が接続されている。そして、ＥＣＵ１１は、これら各センサの出力信号に基づいて、操舵トルクτ、車速Ｖ及び操舵角θsを検出する。

詳述すると、本実施形態では、コラムシャフト３ａの途中、詳しくは、上記ＥＰＳアクチュエータ１０を構成する減速機構１３よりもステアリング２側にトーションバー１７が設けられている。そして、本実施形態のトルクセンサ１４は、このトーションバー１７の捩れに基づいて、ステアリングシャフト３を介して伝達される操舵トルクτを検出可能なセンサ信号Ｓa，Ｓbを出力するセンサ素子１４ａ，１４ｂを備えて構成されている。

尚、このようなトルクセンサは、例えば、特開２００３−１４９０６２号公報に示されるように、トーションバー１７の捩れに基づき磁束変化を生ずるセンサコア（図示略）の外周に、二つの磁気検出素子（本実施形態ではホールＩＣ）を上記各センサ素子１４ａ，１４ｂとして配置することにより形成することが可能である。

即ち、回転軸であるステアリングシャフト３に対するトルク入力によりトーションバー１７が捻れることで、その各センサ素子１４ａ，１４ｂを通過する磁束が変化する。そして、本実施形態のトルクセンサ１４は、その磁束変化に伴い変動する各センサ素子１４ａ，１４ｂの出力電圧を、それぞれセンサ信号Ｓa，Ｓbとして、ＥＣＵ１１に出力する構成となっている。

また、本実施形態のステアリングセンサ１６は、トルクセンサ１４よりもステアリング２側においてコラムシャフト３ａに固定された回転子１８と、該回転子１８の回転に伴う磁束変化を検出するセンサ素子（ホールＩＣ）１９とを備えた磁気式の回転角センサにより構成されている。

そして、ＥＣＵ１１は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、当該目標アシスト力をＥＰＳアクチュエータ１０に発生させるべく、その駆動源であるモータ１２への駆動電力の供給を通じて、該ＥＰＳアクチュエータ１０の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する構成となっている（パワーアシスト制御）。

次に、本実施形態のＥＰＳによるパワーアシスト制御の態様について説明する。
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ１０の駆動源であるモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。

尚、以下に示す各制御ブロックは、マイコン２１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン２１は、所定のサンプリング周期で各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

詳述すると、マイコン２１は、モータ１２に対する電力供給の目標値、即ち目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉ*を演算する電流指令値演算部２５と、電流指令値演算部２５により算出された電流指令値Ｉ*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部２６とを備えている。

電流指令値演算部２５には、基本アシスト制御部２７が設けられており、上記車速Ｖ及び操舵トルクτは、この基本アシスト制御部２７に入力される。そして、この基本アシスト制御部２７において、上記目標アシスト力の基礎成分となる基本アシスト制御量Ｉas*が演算される。

ここで、本実施形態では、このように目標アシスト力の基礎となる操舵トルクτは、マイコン２１に設けられた操舵トルク検出部２８において、上記トルクセンサ１４が出力するセンサ信号Ｓa，Ｓbに基づき検出される。そして、本実施形態の基本アシスト制御部２７は、当該操舵トルク検出部２８の出力する操舵トルクτ（の絶対値）が大きいほど、また車速Ｖが小さいほど、より大きなアシスト力を付与すべき値を有した基本アシスト制御量Ｉas*を演算するように構成されている。

更に、本実施形態では、上記操舵トルク検出部２８には、トルクセンサ１４の出力するセンサ信号Ｓa，Ｓbに基づき同トルクセンサ１４の異常を判定する異常判定手段としての機能が備えられており、電流指令値演算部２５には、その判定結果を示す異常判定信号Ｓtrが入力されるようになっている。そして、電流指令値演算部２５は、その入力される異常判定信号Ｓtrが正常である旨を示すものである場合、即ちトルクセンサ１４が正常に作動している通常時には、この基本アシスト制御量Ｉas*に基づく値を、上記目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉ*として、モータ制御信号出力部２６に出力する構成となっている。

一方、モータ制御信号出力部２６には、電流指令値演算部２５が出力する電流指令値Ｉ*とともに、電流センサ２９により検出されたモータ１２の実電流値Ｉが入力される。即ち、本実施形態のモータ制御信号出力部２６は、目標アシスト力に対応する電流指令値Ｉ*に実電流値Ｉを追従させるべく電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成する。そして、本実施形態では、このようにして生成されたモータ制御信号が、マイコン２１から駆動回路２２へと出力され、同駆動回路２２により当該モータ制御信号に基づく駆動電力がモータ１２へと供給されることにより、その目標アシスト力に対応するアシスト力が操舵系に付与される構成となっている。

また、本実施形態の電流指令値演算部２５には、上記のように操舵トルクτ（及び車速Ｖ）に基づいて基本アシスト制御量Ｉas*を演算する基本アシスト制御部２７とともに、ステアリング２に生じた操舵角θsに基づいて代替アシスト制御量Ｉsb*を演算する代替アシスト制御部３０が設けられている。そして、トルクセンサ１４に何らかの異常が発生した場合には、その操舵トルクτに基づく通常のアシスト制御に代えて、操舵角θsに基づく代替アシスト制御を実行すべく、代替アシスト制御部３０が演算する代替アシスト制御量Ｉsb*を、その代替アシスト制御における目標アシスト力に対応する制御成分とする構成になっている。

具体的には、本実施形態の電流指令値演算部２５には、切替制御部３１が設けられており、代替アシスト制御部３０において演算された代替アシスト制御量Ｉsb*は、上記基本アシスト制御部２７において演算された基本アシスト制御量Ｉas*及び上記操舵トルク検出部２８の出力する異常判定信号Ｓtrとともに、この切替制御部３１に入力される。そして、その入力される異常判定信号Ｓtrがトルクセンサ１４の異常を示すものである場合には、同切替制御部３１が、上記基本アシスト制御量Ｉas*に代えて、代替アシスト制御量Ｉsb*を出力することにより、その操舵角θsに基づく代替アシスト制御が実行されるようになっている。

（操舵角に基づく代替アシスト制御時におけるヒステリシス制御）
次に、本実施形態における代替アシスト制御部の構成、及び操舵角に基づく代替アシスト制御時におけるヒステリシス制御の態様について説明する。

図２に示すように、本実施形態の代替アシスト制御部３０は、操舵角θsに基づく目標アシスト力の基礎成分となる基礎制御量ε_bsを演算し、当該基礎制御量ε_bsに対してヒステリシス成分となるヒステリシス制御量ε_hyを付加することにより、上記代替アシスト制御量Ｉsb*を演算する。

詳述すると、本実施形態では、代替アシスト制御部３０には、基礎制御量演算部３２及びヒステリシス制御量演算部３３が設けられており、これらの各演算部には、それぞれ、操舵角θs及び車速Ｖが入力される。そして、これら操舵角θs及び車速Ｖに基づいて、基礎制御量演算部３２は、基礎制御量ε_bsを演算し、ヒステリシス制御量演算部３３は、ヒステリシス制御量ε_hyを演算する。

具体的には、本実施形態のヒステリシス制御量演算部３３において、これら基礎制御量ε_bs及びヒステリシス制御量ε_hy（ε_hy´）は、付加演算部３４に入力される。また、この付加演算部３４には、操舵速度ωsが入力されるようになっており、同付加演算部３４は、その操舵速度ωsに基づいて操舵方向を特定する。そして、付加演算部３４は、その操舵方向に応じて基礎制御量ε_bsにヒステリシス制御量ε_hyを付加する。

より具体的には、付加演算部３４は、操舵方向が「＋」方向（本実施形態では、右操舵に対応）である場合には、当該「＋」方向にヒステリシス制御量ε_hyを付加（加算）し、操舵方向が「−」方向（同じく、左操舵に対応）である場合には、当該「−」方向にヒステリシス制御量ε_hyを付加（減算）する。そして、本実施形態の代替アシスト制御部３０は、このように基礎制御量ε_bsにヒステリシス制御量ε_hyを付加することにより得られる合算制御量ε_cm（ε_cm´）を代替アシスト制御量Ｉsb*として上記切替制御部３１に出力することにより、操舵角θsに基づく代替制御におけるヒステリシス特性を制御する。

さらに詳述すると、図３に示すように、基礎制御量演算部３２は、検出される操舵角θsの絶対値が大きいほど、また、車速Ｖが速いほど、より大きな絶対値を有した基礎制御量ε_bsを演算する。具体的には、本実施形態では、基礎制御量ε_bsは、操舵角θsと比例関係となるように設定されている。そして、本実施形態の基礎制御量演算部３２は、車速Ｖに応じて、その傾きαを変化させることにより、上記基礎制御量ε_bsの演算を実行する。

一方、図２に示すように、本実施形態のヒステリシス制御量演算部３３には、第１ヒス幅演算部３５及び第２ヒス幅演算部３６が設けられている。第１ヒス幅演算部３５は、図４に示すように、車速Ｖの上昇に従って減少する第１のヒステリシス成分としての第１ヒス幅ε_hy1を演算する。尚、本実施形態では、第１ヒス幅ε_hy1は、車速Ｖの上昇に対して略反比例状に減少する設定となっている。また、第２ヒス幅演算部３６は、図５に示すように、車速Ｖの上昇に従って大となる乗算係数βを演算し、当該乗算係数βを操舵角θs（の絶対値）に乗ずることにより、操舵角θsの増大及び車速Ｖの上昇に従って増大する第２のヒステリシス成分としての第２ヒス幅ε_hy2を演算する（ε_hy2＝|θs|×β）。尚、本実施形態では、所定速度Ｖ１以下の低速度領域（Ｖ≦Ｖ１）においては、乗算係数βは「ゼロ」となるように設定されている（β＝０）。そして、ヒステリシス制御量演算部３３は、これら第１ヒス幅ε_hy1及び第２ヒス幅ε_hy2を加算器３７において合算することにより、ヒステリシス制御量ε_hyを演算する。

そして、本実施形態の代替アシスト制御部３０は、このヒステリシス制御量ε_hy（ε_hy´）を、上記付加演算部３４において基礎制御量ε_bsに付加することにより、図６に示すように、操舵角θs（の絶対値）の増大に従って、そのヒステリシスの大きさ（ヒス幅）が大となる所謂バタフライ状のヒステリシス特性が得られるような代替アシスト制御量Ｉsb*を演算する。

尚、図６中、操舵角θsに基づく基礎成分としての基礎制御量ε_bsは、直線Ｌに表すことができる。そして、第１のヒステリシス成分として第１ヒス幅ε_hy1は、破線に示す囲みＭ内の領域、第２のヒステリシス成分としての第２ヒス幅ε_hy2は、その囲みＭと実線に示す囲みＮとの間の領域（ハッチング部分）に表される。

即ち、ステアリング操作に伴いラック軸５に生じる軸方向反力（軸力）は、転舵輪７のグリップ力に基づき当該転舵輪７と路面との間に生ずる摩擦力、及び走行時、転舵輪７に生じた転舵角を中立状態に復元させる方向に作用する路面抵抗力（セルフアライニングトルクに相当する力）の二つを主たる構成要素とする。そして、前者の路面摩擦力は、車速Ｖが上昇するに従って減少する一方、後者のセルフアライニングトルクに相当する路面抵抗力は、その舵角が大きいほど、また車速Ｖが上昇するほどに大となる。つまり、ステアリング操作により生ずる軸力の二つの構成要素、上記「路面摩擦力」及び「路面抵抗力」は、車速Ｖとの関連性において、相反した傾向を有している。

この点を踏まえ、本実施形態では、車速Ｖの上昇に従って減少する路面摩擦力に対応する第１ヒス幅ε_hy1、及び操舵角θsの増大及び車速Ｖの上昇に従って増大する路面抵抗力に対応する第２ヒス幅ε_hy2を、それぞれ独立して演算する。即ち、これらを独立に演算することで、適合データの収集が容易になるとともに、実装段階において必要となるメモリ容量を小さく抑えることが可能になる。そして、本実施形態では、これにより、簡素な構成にて容易に、そのヒステリシス特性を最適化することが可能となっている。

また、本実施形態では、ヒステリシス制御量演算部３３には、舵角ゲイン演算部３８が設けられており、当該舵角ゲイン演算部３８は、操舵角θs（の絶対値）に基づいて舵角ゲインＫθ（０≦Ｋθ≦１）を演算する。

具体的には、図７に示すように、舵角ゲイン演算部３８は、検出される操舵角θsがステアリング中立に対応する小舵角領域にある場合（|θs|≦θ１）には、当該操舵角θs（の絶対値）の減少に従って、より小さな値の舵角ゲインＫθを演算する。尚、舵角ゲイン演算部３８は、操舵角θsが小舵角領域にない場合（|θs|＞θ１）には、舵角ゲインＫθとして「１」を演算する。そして、操舵角θsがステアリング中立を示す場合（θs＝０）には、舵角ゲインＫθとして「１」を演算する。

図２に示すように、本実施形態では、舵角ゲイン演算部３８の出力する舵角ゲインＫθは、上記ヒステリシス制御量ε_hyとともに乗算器３９に入力される。そして、本実施形態のヒステリシス制御量演算部３３は、上記付加演算部３４に対し、この舵角ゲインＫθを乗ずることにより補正された後のヒステリシス制御量ε_hy´を出力する。

即ち、図８に示すように、このような舵角ゲインＫθによる補正を行うことにより、操舵角θsが小舵角領域にある場合には、当該操舵角θsがステアリング中立位置に近づくほど、補正後のヒステリシス制御量ε_hy´が減少することにより、その操舵系に付与されるアシスト力が減少する。尚、同図中の二点鎖線は、舵角ゲインＫθによる補正を行わなかった場合のアシスト力の推移を示している。そして、本実施形態では、これにより、そのステアリング戻り性を向上させるとともに、ステアリング２の「ふらつき」を抑えて所謂ステアリング剛性感を高めることにより、「節度ある操舵フィーリング」を確保することが可能となっている。

更に、図２に示すように、本実施形態のヒステリシス制御量演算部３３には、ガード処理部４０が設けられており、上記付加演算部３４において基礎制御量ε_bsにヒステリシス制御量ε_hyを付加することにより得られた合算制御量ε_cmには、このガード処理部４０によるガード処理が施される。具体的には、ガード処理部４０は、合算制御量ε_cmの絶対値が上限値（εth）を超えないように制限する。そして、ヒステリシス制御量演算部３３は、そのガード処理後の合算制御量ε_cm´を代替アシスト制御量Ｉsb*として上記切替制御部３１に出力する。

即ち、所謂ステアリングエンドに対応する最大舵角近傍の領域においては、通常、車両のホイールアライメント（キャスター角等）の影響により、上述のような操舵角θsの増加に応じた軸力の増大が鈍化する傾向がある。この点を踏まえ、本実施形態では、上記ガード処理によって、代替アシスト制御量Ｉsb*となる合算制御量ε_cmを制限することにより、図９に示すように、操舵角θsが最大舵角領域にある場合において発生するアシスト過剰を抑制する。そして、これにより、当該最大舵角近傍の領域において、急激に手応えが軽くなる所謂「抜け感」の発生、及びそれに起因したステアリングエンドへの衝突を抑制する構成となっている。

さらに詳述すると、本実施形態のガード処理部４０は、セルフアライニングトルクに相当する上記「路面抵抗力」に対応して演算される第２ヒス幅ε_hy2の影響を考慮して、図１０に示すように、車速Ｖに応じて、そのガード処理における上限値εthを可変する。具体的には、ガード処理部４０は、検出される車速Ｖが所定値Ｖ２以下である場合には、その車速Ｖが低いほど上限値εthを低減する。即ち、上記のように「路面抵抗力」は、車速Ｖに応じて増大する。そして、本実施形態では、この「路面抵抗力」に対応した第２ヒス幅ε_hy2が小さくなる低車速領域では、そのガード処理の上限値εthを低減することにより、当該ガード処理の実行による最大舵角領域でのアシスト力の低減を適切なものとする構成になっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）代替アシスト制御部３０は、基礎制御量演算部３２と、ヒステリシス制御量演算部３３とを備え、操舵角に基づく基礎制御量ε_bsにヒステリシス制御量ε_hyを付加することにより代替アシスト制御量Ｉsb*を出力する。そして、車速Ｖの上昇に従って減少する第１ヒス幅ε_hy1を演算する第１ヒス幅演算部３５と、操舵角θsの増大及び車速Ｖの上昇に従って増大する第２ヒス幅ε_hy2を演算する第２ヒス幅演算部３６とを備える。

即ち、ステアリング操作に伴いラック軸５に生じる軸方向反力（軸力）を構成する次の二つの要素、転舵輪７のグリップ力に基づく「路面摩擦力」、及び走行時、転舵輪７に生じた転舵角を中立状態に復元させる方向に作用する「路面抵抗力」は、その車速Ｖとの関連性において、相反した傾向を有する。しかしながら、上記構成のように、その車速Ｖの上昇に従って減少する路面摩擦力に対応する第１ヒス幅ε_hy1、及び操舵角θsの増大及び車速Ｖの上昇に従って増大する路面抵抗力に対応する第２ヒス幅ε_hy2を、それぞれ独立に演算することで、ヒステリシス特性に関する適合データの収集が容易になる。そして、実装段階においてまた、その必要とするメモリ容量を小さく抑えることができる。従って、上記構成によれば、構成簡素且つ容易に、操舵角に基づく代替制御時のヒステリシス特性を最適化することができる。

（２）基礎制御量演算部３２は、検出される操舵角θsの絶対値が大きいほどより大きな絶対値を有した基礎制御量ε_bsを演算するとともに、併せて、その車速Ｖが速いほど、当該基礎制御量ε_bsの絶対値を大とする。

即ち、車両走行時においては、車速Ｖが大となるほど、そのセルフアライニングトルクに相当する路面抵抗力が大となる。従って、上記構成によれば、車速Ｖによらず、より適切なアシスト力を付与することができる。そして、ヒステリシス特性については、上記第２ヒス幅ε_hy2により、車速Ｖの上昇に応じて増大するアシスト力に合わせて、ヒステリシスを拡大することで、容易に最適化を図ることができる。

（３）ヒステリシス制御量演算部３３は、操舵角θs（の絶対値）に基づき舵角ゲインＫθ（０≦Ｋθ≦１）を演算する舵角ゲイン演算部３８を備える。そして、この舵角ゲインＫθをヒステリシス制御量ε_hyに乗ずることにより、操舵角θsがステアリング中立に対応する小舵角領域にある場合（|θs|≦θ１）には、当該操舵角θsがステアリング中立位置に近づくほど、その補正後のヒステリシス制御量ε_hy´を低減させる。

上記構成によれば、ステアリング中立付近においては、そのアシスト力を低減させて、ステアリング戻り性を向上させることができる。加えて、ステアリング２の「ふらつき」を抑えて所謂ステアリング剛性感を高めることができ、これにより「節度ある操舵フィーリング」を確保することができる。

（４）ヒステリシス制御量演算部３３は、ガード処理部４０を備え、当該ガード処理部４０は、基礎制御量ε_bsにヒステリシス制御量ε_hyを付加することにより得られる合算制御量ε_cm（の絶対値）が上限値（εth）を超えないように制限する。そして、ガード処理部４０は、車速Ｖに応じて、そのガード処理における上限値εthを可変する。

即ち、所謂ステアリングエンドに対応する最大舵角近傍の領域においては、通常、車両のホイールアライメント（キャスター角等）の影響により、その操舵角θsの増加に応じた軸力の増大が鈍化する傾向がある。従って、上記構成によれば、その最大舵角近傍の領域において発生するアシスト過剰を抑制することができ、これにより、そのアシスト過剰を要因する問題、即ち急激に手応えが軽くなる所謂「抜け感」の発生、及びそれに起因したステアリングエンドへの衝突を抑制することができる。また、低車速領域では、車速Ｖに応じて増大する「路面抵抗力」に対応した第２ヒス幅ε_hy2が小さな値となる。従って、上記構成のように、車速に応じてガード処理の上限値εthを低減することにより、当該ガード処理の実行による最大舵角領域でのアシスト力の低減を適切なものとすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を所謂コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、本発明は、所謂ピニオン型やラックアシスト型のＥＰＳに適用してもよい。

・上記実施形態では、本発明をブラシ付の直流モータを駆動源とするＥＰＳ１に具体化したが、ブラシレスモータを駆動源とするＥＰＳに適用してもよい。
・上記実施形態では、本発明を、トルクセンサ異常後の代替アシスト制御に具体化したが、常時、操舵角θsに基づくアシスト力を操舵系に付与する構成に適用してもよい。

・上記実施形態では、第２ヒス幅演算部３６は、車速Ｖの上昇に従って大となる乗算係数βを演算し、当該乗算係数βを操舵角θs（の絶対値）に乗ずることにより、操舵角θsの増大及び車速Ｖの上昇に従って増大する第２のヒステリシス成分としての第２ヒス幅ε_hy2を演算することとした（ε_hy2＝|θs|×β）。しかし、これに限らず、マップ演算等により、操舵角θs及び車速Ｖから直接的に第２のヒステリシス成分を演算する構成であってもよい。

・上記実施形態では、舵角ゲインＫθをヒステリシス制御量ε_hyに乗ずることにより、操舵角θsがステアリング中立に対応する小舵角領域にある場合（|θs|≦θ１）には、当該操舵角θsがステアリング中立位置に近づくほど、その補正後のヒステリシス制御量ε_hy´を低減させることとした。しかし、これに限らず、同様にヒステリシス制御量ε_hyを低減させる低減成分を演算してヒステリシス制御量ε_hyに加算する構成としてもよい。

・上記実施形態では、基礎制御量演算部３２は、検出される操舵角θsの絶対値が大きいほどより大きな絶対値を有した基礎制御量ε_bsを演算するとともに、併せて、その車速Ｖが速いほど、当該基礎制御量ε_bsの絶対値を大とすることとした。しかし、これに限らず、操舵角θsのみ、或いは車速Ｖ以外の状態量との組み合わせに基づいて基礎制御量ε_bsを演算する構成に適用してもよい。

・上記実施形態では、操舵角θsがステアリング中立に対応する小舵角領域にある場合（|θs|≦θ１）には、当該操舵角θsがステアリング中立位置に近づくほど、その補正後のヒステリシス制御量ε_hy´を低減させることとした。しかし、これに限らず、その低減の態様については、例えば、小舵角領域の全域に亘って一律に低減する、或いはステップ状に段階的に低減する等としてもよい。

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記車速の上昇に従って大となる乗算係数を演算し、該乗算係数を前記操舵角に乗ずることにより、第２のヒステリシス成分を演算すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。これにより、適合データを格納するためのメモリ容量を抑えることができる。

（ロ）請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記小舵角領域においては、前記操舵角の減少に従って、前記ヒステリシス成分を低減すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。これにより、アシスト力の変動を抑えて良好な操舵フィーリングを確保することができる。

（ハ）上記（ロ）又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記操舵角がゼロである場合には、前記基礎成分に付加する前記ヒステリシス成分をゼロとすること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。これにより、そのステアリング戻り性を更に向上させることができる。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、３ａ…コラムシャフト、５…ラック軸、７…転舵輪、１０…ＥＰＳアクチュエータ、１１…ＥＣＵ、１２…モータ、１４…トルクセンサ、１５…車速センサ、１６…ステアリングセンサ、２１…マイコン、２２…駆動回路、２５…電流指令値演算部、２６…モータ制御信号出力部、２７…基本アシスト制御部、２８…操舵トルク検出部、３０…代替アシスト制御部、３１…切替制御部、３２…基礎制御量演算部、３３…ヒステリシス制御量演算部、３４…付加演算部、３５…第１ヒス幅演算部、３６…第２ヒス幅演算部、３７…加算器、３８…舵角ゲイン演算部、３９…乗算器、４０…ガード処理部、Ｉ*…電流指令値、Ｉas*…基本アシスト制御量、τ…操舵トルク、Ｓa，Ｓb…センサ信号、Ｓtr…異常検出信号、Ｉsb**…代替アシスト制御量、θs…操舵角、Ｖ…車速、ε_bs…基礎制御量、ε_hy，ε_hy´…ヒステリシス制御量、ε_hy1…第１ヒス幅、ε_hy2…第２ヒス幅、ε_cm，ε_cm´…合算制御量、εth…上限値、Ｋθ…舵角ゲイン。

Claims (4)

1. モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、ステアリングに生じた操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角に基づいて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記操舵角に基づく目標アシスト力の基礎成分に対して操舵方向に応じたヒステリシス成分を付加する電動パワーステアリング装置において、
   前記制御手段は、前記ヒステリシス成分として、
   車速の上昇に従って減少する第１のヒステリシス成分と、
   前記操舵角の増大及び車速の上昇に従って増大する第２のヒステリシス成分と、
   を演算すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御手段は、前記操舵角がステアリング中立に対応する小舵角領域にある場合には、前記ヒステリシス成分を低減すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動パワーステアリング装置において、
   前記制御手段は、前記操舵角に基づく目標アシスト力が上限値を超えないように制限するとともに該上限値を前記車速に応じて可変すること、
   を特徴とする電動パワーステアリング装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
   ステアリングシャフトを介して伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記トルクセンサの異常を判定する異常判定手段とを備え、
   前記制御手段は、前記トルクセンサが正常である場合には、前記操舵トルクに基づき前記操舵力補助装置の作動を制御するとともに、前記トルクセンサに異常が生じた場合には、前記操舵角に対応した前記アシスト力を発生させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。

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