電動パワーステアリング装置
【課題】 電動モータ２０やモータ駆動回路３２の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させる。
【解決手段】 加速度センサ７０により検出される加速度Ｇに基づいて、車両が加速状態となった回数をカウントするとともに、そのカウント値から一定時間以上加速状態とならなかった回数を減算する。この加減算されたカウント値に基づいて、カウント値が大きいほど、電動モータ２０の上限電流値を下げる。従って、電動モータ２０やモータ駆動回路３２が過熱防止温度に到達する前から、電動モータ２０の出力制限を徐々に行うことができるため、従来のように操舵アシスト制限の突然の開始により操舵フィーリングが急変してしまうといった不具合を生じない。
【解決手段】 加速度センサ７０により検出される加速度Ｇに基づいて、車両が加速状態となった回数をカウントするとともに、そのカウント値から一定時間以上加速状態とならなかった回数を減算する。この加減算されたカウント値に基づいて、カウント値が大きいほど、電動モータ２０の上限電流値を下げる。従って、電動モータ２０やモータ駆動回路３２が過熱防止温度に到達する前から、電動モータ２０の出力制限を徐々に行うことができるため、従来のように操舵アシスト制限の突然の開始により操舵フィーリングが急変してしまうといった不具合を生じない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシストトルクを発生する電動モータと、この電動モータの通電を制御する電子制御ユニットとを備える。電子制御ユニットは、主要部がマイクロコンピュータから構成され電動モータの目標通電制御量を演算する演算回路と、この演算回路からの指令信号に応じて電動モータに通電するモータ駆動回路を備える。
【０００３】
演算回路は、例えば、操舵トルクセンサにより検出した操舵ハンドルに働く操舵トルクと車速センサにより検出した車速とに基づいて目標アシストトルク値を演算し、この目標アシストトルク値に対応する目標電流値と電流センサにより検出した実際に電動モータに流れる実電流値との偏差に応じて電動モータに印加すべき電圧指令値を演算する。そして、この電圧指令値に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路に出力する。モータ駆動回路は、演算回路からのＰＷＭ制御信号にしたがってスイッチング素子をオン／オフして、電圧指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。こうして電動モータにより発生した操舵アシストトルクと、運転者により操舵ハンドルに加えられた操舵トルクとに和により転舵輪の向きが変えられる。
【０００４】
このような電動パワーステアリング装置においては、電動モータやモータ駆動回路が過熱して損傷してしまうことを防止するために、それらの温度をモニターし、モニター温度が過熱防止用の設定温度を上回る場合には、電動モータに流す電流を制限するようにしている。こうした過熱防止を図る電動パワーステアリング装置としては、例えば、特許文献１等に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６２３９３
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、温度をモニターして過熱保護を図るシステムの場合、実際にモニター温度が過熱防止温度に達してから電流制限を行うものであるため、操舵アシスト制限が突然開始されてしまい、ハンドル操作が急に重くなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、電動モータやモータ駆動回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させることにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生する電動モータと、運転者の操舵操作に基づいて前記電動モータに流す目標電流値を算出する目標電流値算出手段と、前記算出された目標電流値にしたがって前記電動モータを駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
車両の加速度あるいは減速度を表す情報を取得する情報取得手段と、前記取得した情報に基づいて、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態となった回数、あるいは、車両の減速度が基準減速度を越える制動状態となった回数をカウントするカウント手段と、前記加速状態となった回数から、基準時間内に一度も前記加速状態とならなかった回数を減算した値、あるいは、前記制動状態となった回数から、基準時間内に一度も前記制動状態とならなかった回数を減算した値を算出する減算手段と、記減算手段により算出された値が大きいほど、前記電動モータの目標電流値の上限値を下げる、あるいは、前記電動モータの目標電流値に乗じる電流制限用係数を小さい値にする電流制限手段とを備えたことにある。
【０００９】
本発明においては、目標電流値算出手段が電動モータに流す目標電流値を算出し、モータ駆動制御手段が算出された目標電流値にしたがって電動モータを駆動制御する。例えば、目標電流値算出手段は、ステアリングシャフトに働く操舵トルクを検出し、操舵トルクの増加に伴って増加する目標電流値を算出する。そして、電動モータに流れる電流が目標電流値となるようにモータ駆動制御手段が電動モータを駆動制御する。山岳路を走行しているとき等、大きな操舵トルクが頻繁に働く場合には、電動モータが過負荷になりやすい。電動モータの過負荷時においては、電動モータ自身あるいはモータ駆動回路の発熱が大きくなり、それらを過熱から保護する必要がある。
【００１０】
そこで本発明では、情報取得手段とカウント手段と減算手段とを備え、電動モータが過負荷になると思われる走行を加速度あるいは減速度から事前に検知する。情報取得手段は、車両の加速度あるいは減速度を表す情報を取得する。カウント手段は、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態となった回数、あるいは、車両の減速度が基準減速度を越える制動状態となった回数をカウントする。例えば、加速度センサの検出値と基準値との比較により加速状態あるいは制動状態を判定して、加速状態あるいは制動状態となった回数をカウントする。また、基準加速度や基準減速度は数値で表されるものに限らず、基準となる加速状態や制動状態を表すものであっても良い。例えば、トラクションコントロールシステムが作動した回数を車両が加速状態となった回数とみなしてカウントしてもよいし、アンチロックブレーキシステムが作動した回数を車両が制動状態となった回数とみなしてカウントするようにしてもよい。尚、カウント手段は、一連の加速状態（あるいは制動状態）を１回の加速状態（あるいは制動状態）としてカウントするものである。
【００１１】
そして、減算手段が、加速状態となった回数から基準時間内に一度も加速状態とならなかった回数を減算した値（つまり、加速状態とならなかった連続時間が基準時間を超えるたびに前記加速状態となった回数から１減算した値）、あるいは、制動状態となった回数から基準時間内に一度も制動状態とならなかった回数を減算した値（つまり、減速状態とならなかった連続時間が基準時間を超えるたびに前記減速状態となった回数から１減算した値）を算出する。この減算手段により算出された値は、車両の走行状態を表し、加速状態あるいは制動状態が頻繁に発生するような走行状態ほど大きな値となる。また、こうした走行状態においては、電動モータやモータ駆動回路の発熱も大きくなると推測される。
【００１２】
そこで、電流制限手段は、減算手段により算出された値が大きいほど、電動モータの目標電流値の上限値を下げる、あるいは、電動モータの目標電流値に乗じる電流制限用係数を小さい値にする。従って、電動モータやモータ駆動回路が過熱防止温度に到達する前から、電動モータの出力制限を徐々に行うことができるため、従来のように操舵アシスト制限の突然の開始により操舵フィーリングが急変してしまうといった不具合を生じない。この結果、電動モータやモータ駆動回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一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。
【図２】第１実施形態としての操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】アシストトルクマップを表すグラフである。
【図４】第１実施形態としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。
【図５】上限電流値マップを表すグラフである。
【図６】上限電流値算出ルーチンの第１変形例を表すフローチャートである。
【図７】上限電流値算出ルーチンの第２変形例を表すフローチャートである。
【図８】第２実施形態としての操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図９】第２実施形態としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。
【図１０】電流制限用係数マップを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。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を示す概略図である。
【００１５】
この車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵により転舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷを転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に設けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ２０と、電動モータ２０を駆動制御する電子制御ユニット３０（以下、アシストＥＣＵ３０と呼ぶ）とを備えている。
【００１６】
ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、ステアリングシャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００１７】
ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ４１が設けられる。操舵トルクセンサ４１は、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクを検出する。以下、操舵トルクセンサ４１により検出されるトルクの値を操舵トルクＴと呼ぶ。操舵トルクＴは、その符号（正負）によりトルクの働く方向（右方向、左方向）を表し、その絶対値によりトルクの大きさを表す。
【００１８】
ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ２０（例えば、ブラシレスモータ）が組み付けられている。電動モータ２０の回転軸は、ボールねじ機構２１を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲに転舵力を付与して操舵操作をアシストする。ボールねじ機構２１は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ２０の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。本実施形態においては、電動モータ２０をラックバー１４に組み付けるが、これに代えて、電動モータ２０の回転を減速器を介してステアリングシャフト１２に伝達してステアリングシャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
【００１９】
電動モータ２０には、回転角センサ４２が組み込まれている。回転角センサ４２は、電動モータ２０の回転子の回転角を検出する。この回転角は、電動モータ２０の通電制御に用いられる。
【００２０】
アシストＥＣＵ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部として備えたマイコン部３１と、モータ駆動回路３２とを備えている。モータ駆動回路３２は、例えば、三相インバータ回路にて構成されマイコン部３１からのＰＷＭ制御信号を入力して、内部のスイッチング素子のデューティ比を制御することにより電動モータ２０への通電量を調整する。モータ駆動回路３２には、電動モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ４３が設けられる。この電流センサ４３により検出される電流値をモータ電流ｉｍと呼ぶ。
【００２１】
マイコン部３１は、図示しない通信インタフェースを介してＣＡＮ（Controller Area Network）通信システムと接続されている。ＣＡＮ通信システムには、スキッドＥＣＵ５０，エンジンＥＣＵ６０等の車両制御装置と、加速度センサ７０，車速センサ７１，操舵角センサ７２，ヨーレートセンサ７３等のセンサ類とが接続されている。加速度センサ７０は、車両の水平方向の加速度Ｇを表す加速度信号を出力する。加速度Ｇは、車両の前方への速度が増加する加速度を正の値で、車両の前方への速度が減少する減速度を負の値で表すことにする。車速センサ７１は、車速Ｖを表す車速信号を出力する。操舵角センサ７２は、ステアリングシャフト１２に設けられ、操舵ハンドル１１の中立位置に対する操舵角θを表す操舵角信号を出力する。ヨーレートセンサ７３は、車体のヨーレートγを表すヨーレート信号を出力する。操舵角θおよびヨーレートγは、その絶対値により大きさを表し、符号（正負）により左右方向が識別される。各センサ７０〜７３は、その検出信号をＣＡＮ通信システムに送信する。
【００２２】
スキッドＥＣＵ５０は、図示しない車輪速センサ、ブレーキペダルセンサ等のセンサ類とブレーキアクチュエータを接続し、これらセンサの検出信号およびＣＡＮ通信システムから送られてくるセンサ検出信号に基づいて、急ブレーキ時の車輪ロックを防止するアンチロックブレーキ制御、急発進，急加速時の駆動輪のスリップを防止するトラクション制御、車両の旋回方向の安定性を確保する挙動安定制御を行う。また、アンチロックブレーキ制御、トラクション制御、挙動安定制御に係る制御状態を表す制御信号をＣＡＮ通信システムに出力する。
【００２３】
次に、マイコン部３１の実施する操舵アシスト制御について説明する。尚、操舵アシスト制御については２つの実施形態を説明するため、最初に説明する操舵アシスト制御を第１実施形態の操舵アシスト制御と呼ぶ。図２は、マイコン部３１により実施される操舵アシスト制御ルーチンを表す。操舵アシスト制御ルーチンは、マイコン部３１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶され、イグニッションスイッチ（図示略）がオンされて初期診断が完了した後に起動し、所定の短い周期で繰り返される。
【００２４】
本制御ルーチンが起動すると、マイコン部３１は、まず、ステップＳ１１において、車速センサ７１によって検出された車速Ｖと、操舵トルクセンサ４１によって検出された操舵トルクＴとを読み込む。
【００２５】
続いて、ステップＳ１２において、図３に示すアシストトルクマップを参照して、入力した車速Ｖおよび操舵トルクＴに応じて設定される基本アシストトルクＴasを計算する。アシストトルクマップは、マイコン部３１のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴの増加にしたがって基本アシストトルクＴasも増加し、しかも、車速Ｖが低くなるほど大きな値となるように設定される。尚、図３のアシストトルクマップは、右方向の操舵トルクＴに対する基本アシストトルクＴasの特性を表すが、左方向の特性については方向が反対になるだけで絶対値でみれば同じである。
【００２６】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ１３において、この基本アシストトルクＴasに補償トルクを加算して目標指令トルクＴ＊を計算する。この補償トルクは、操舵角θに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の基本位置への復帰力と、操舵速度ωに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として計算する。この計算に当たっては、ＣＡＮ通信システムに送信される操舵角情報から操舵角θを取得するとともに、操舵角θを時間で微分することにより操舵速度ωを算出して行う。尚、操舵角θの検出は、回転角センサ４２により検出されるモータ回転角から算出するようにしてもよい。
【００２７】
次に、マイコン部３１は、ステップＳ１４において、目標指令トルクＴ＊に対応した電流値である目標電流値ｉas＊を計算する。目標電流値ｉas＊は、目標指令トルクＴ＊をトルク定数で除算することにより求められる。
【００２８】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ１５において、電動モータ２０に流すことのできる上限値である上限電流値ｉlimを計算する。上限電流値ｉlimは、電動モータ２０やモータ駆動回路３２の過電流保護を図るために設定される。この上限電流値ｉlimの計算処理については、図４に示すサブルーチンを用いて後述する。
【００２９】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ１６において、先のステップＳ１４で計算した目標電流値ｉas＊がステップＳ１５で設定した上限電流値ｉlimよりも大きいか否かを判断する。そして、目標電流値ｉas＊が上限電流値ｉlimよりも大きい場合には（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７において、目標電流値ｉas＊を上限電流値ｉlimに設定する。一方、目標電流値ｉas＊が上限電流値ｉlim以下であれば、目標電流値ｉas＊を変更しない。
【００３０】
続いて、マイコン部３１はステップＳ１８において、電動モータ２０に流れるモータ電流ｉｍを電流センサ４３から読み込む。続いて、ステップＳ１９において、このモータ電流ｉｍと先に計算した目標電流値ｉas＊との偏差Δｉを計算し、この偏差Δｉに基づくＰＩ制御（比例積分制御）により目標指令電圧ｖ＊を計算する。尚、目標指令電圧ｖ＊の計算に当たっては、３相のモータ電流をｄ−ｑ座標系の２相電流（ｄ軸電流、ｑ軸電流）に変換し、２相の目標電流値ｉas＊（ｄ軸目標電流値、ｑ軸目標電流値）との偏差を計算する。そして、２相／３相変換により２相の電流偏差に応じた３相の目標指令電圧ｖ＊を計算する。
【００３１】
そして、マイコン部３１は、ステップＳ２０において、目標指令電圧ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３２に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の速い周期で繰り返し実行される。従って、本制御ルーチンの実行により、モータ駆動回路３２のスイッチング素子のデューティ比が制御されて、運転者の操舵操作に応じた所望のアシストトルクが得られる。
【００３２】
次に、ステップＳ１５の上限電流値算出処理について説明する。図４は、マイコン部３１により実施される上限電流値算出ルーチンを表す。上限電流値算出ルーチンは、操舵アシスト制御ルーチンのステップＳ１５として組み込まれて所定の短い周期で繰り返される。
【００３３】
上限電流値算出ルーチンが起動すると、マイコン部３１は、ステップＳ２１において、加速度センサ７０により検出される加速度ＧをＣＡＮ通信を介して読み込む。続いて、ステップＳ２２において、フラグＦが「０」であるか否かを判断する。このフラグＦは、後述する処理から分かるように、現在の車両の走行状態が所定の加速状態にあるか否かを表すフラグであって、本ルーチンの起動時においては「０」（非加速状態）に設定されている。従って、マイコン部３１は、Ｆ＝０との判断により、その処理をステップＳ２３に進める。
【００３４】
マイコン部３１は、ステップＳ２３において、加速度Ｇが予め設定した基準加速度Ｇａ１を越えているか否かを判断する。加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１以下である場合（Ｓ２３：Ｎｏ）には、続くステップＳ２４において、タイマ値ｔが設定時間ｔａに達したか否かを判断する。このタイマ値ｔは、車両が所定の加速状態となっていない連続時間を表すもので、本ルーチンの起動時においては、ｔ＝０に設定されている。従って、マイコン部３１は、ここでは、「Ｎｏ」と判断し、続くステップＳ２５においてタイマ値ｔを値「１」だけインクリメントする。
【００３５】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ２６において、図５に示す上限電流値マップを参照して上限電流値ｉlimを算出する。上限電流値マップは、後述するカウント値Ｎと上限電流値ｉlimとの関係を対応付けたもので、カウント値Ｎが大きくなるにしたがって減少する上限電流値ｉlimを設定する。カウント値Ｎは、本ルーチンの起動時においては「０」（Ｎ＝０）に設定されている。従って、ここでは、上限電流値ｉlimは、最大値となるｉlim１に設定される。
【００３６】
マイコン部３１は、上限電流値ｉlimを算出すると、本ルーチンを一旦抜けて、メインルーチン（図３の操舵アシスト制御）のステップＳ１６に処理を進める。上限電流値算出ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１以下となっているあいだは、タイマ値ｔが加算されていくことになる。そして、タイマ値ｔがｔａに達する前に、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１を越えると（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、マイコン部３１は、その処理をステップＳ２７に進める。
【００３７】
マイコン部３１は、ステップＳ２７において、カウント値Ｎを値「１」だけインクリメントし、続くステップＳ２８において、フラグＦを「１」に設定する。続いて、マイコン部３１は、ステップＳ２６において、このカウント値Ｎ（＝１）に基づいて、上限電流値マップを参照して上限電流値ｉlimを計算する。上限電流値マップは、カウント値Ｎが０〜Ｎ１となるあいだは、上限電流値ｉlimを最大のｉlim１に設定し、カウント値ＮがＮ１より大きくなると、カウント値Ｎが大きくなるにしたがって減少する上限電流値ｉlimを設定する。また、カウント値ＮがＮ２より大きくなる場合には、上限電流値ｉlimを最小となる一定のｉlim２に設定する。従って、ここでは、まだカウント値Ｎが小さいため（Ｎ＜Ｎ１）、上限電流値ｉlimは、最大値となるｉlim１に設定される。尚、本実施形態においては、上限電流値マップを使って上限電流値ｉlimを算出する構成を採用しているが、カウント値Ｎと上限電流値ｉlimとの関係を表す関数をＲＯＭ等の記憶素子に記憶しておき、この関数を用いてカウント値Ｎから上限電流値ｉlimを算出するようにしてもよい。
【００３８】
マイコン部３１は、ステップＳ２６にて上限電流値ｉlimを計算すると本ルーチンをいったん抜ける。そして、次回からは、フラグＦが「１」に設定されているため、ステップＳ２２の判断が「Ｎｏ」となり、ステップＳ２９からの加速状態の終了判断処理を開始する。
【００３９】
マイコン部３１は、いったん車両が加速状態となったと判定した（Ｓ２３：Ｙｅｓ）後は、ステップＳ２９において、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ２を下回ったか否かを繰り返し判断する。この基準加速度Ｇａ２は、基準加速度Ｇａ１よりも小さな値に設定され加速状態の終了を判定する判定値である。加速度Ｇが基準加速度Ｇａ２を下回らないあいだは（Ｓ２９：Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ２６の上限電流値ｉlimの算出処理に移行する。この場合、カウント値Ｎは変更されていないため、上限電流値ｉlimも変更されない。
【００４０】
マイコン部３１は、こうした処理を繰り返し、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ２を下回ったことを検出すると（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、加速状態が終了したとして、ステップＳ３０において、フラグＦを「０」にリセットし、ステップＳ３１においてタイマ値をゼロクリアする。従って、次回からは、フラグＦが「０」にリセットされているため、ステップＳ２２の判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ２３からの加速状態の開始判断処理が開始される。
【００４１】
マイコン部３１は、ステップＳ２３において、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１以下であると判定しているあいだは、タイマ値ｔを値「１」ずつインクリメントしていく。つまり、加速状態とならない連続時間を計測していく。そして、タイマ値ｔが設定時間ｔａに達しないうちに加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１を上回った場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、上述したようにステップＳ２７において、カウント値Ｎを値「１」だけインクリメントし、ステップＳ２８においてフラグＦを「１」に設定する。従って、加速走行が頻繁に行われた場合には、カウント値Ｎが次第に増加していく。
【００４２】
一方、非加速状態となる連続時間を表すタイマ値ｔが設定時間ｔａに到達した場合には、ステップＳ３２において、カウント値Ｎを値「１」だけデクリメントし、ステップＳ３３において、タイマ値ｔをゼロクリアする。従って、加速走行が余り行われない穏やかな走行中においては、設定時間ｔａ経過する度にカウント値Ｎが「１」ずつ減少していく。尚、マイコン部３１は、ステップＳ３２において減算したカウント値Ｎがマイナス（−１）になる場合には、カウント値Ｎを「０」に設定する。
【００４３】
従って、カウント値Ｎは、車両が加速状態となる頻度を表す指標となる。換言すれば、カウント値Ｎが大きいほど、加速状態となる頻度が高い走行状態にあると言える。マイコン部３１は、このように設定した最新のカウント値Ｎに基づいて、上限電流値マップから上限電流値ｉlimを算出する。
【００４４】
山岳路等の曲がりくねった道路を走行しているときには、操舵操作が繰り返されるため電動モータ２０が過負荷状態となりやすい。電動モータ２０が過負荷状態となるとき、電動モータ２０やモータ駆動回路３２（以下、両者をモータ回路と総称する）が大きく発熱する。従って、モータ回路の過熱による損傷防止、つまり、過熱保護を図る必要が生じるが、従来においては、モータ回路の温度検出を行い、その温度検出値が過熱防止用温度に達したときに電動モータ２０の出力を制限するようにしていたため、操舵アシスト制限が突然開始されてしまい、ハンドル操作が急に重くなっていた。
【００４５】
操舵操作が繰り返されるような車両走行中では、車両が加速と減速とを交互に繰り返す状況になるケースが多い。そこで、本実施形態においては、車両が加速状態となる頻度を表すカウント値Ｎに基づいて、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を検出し、カウント値Ｎの増加にしたがって徐々に上限電流値ｉlimを低減する。従って、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。このため、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。
【００４６】
次に、上限電流値算出ルーチンに係る第１変形例について説明する。上述した実施形態においては、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を、車両が加速状態となる頻度から推定しているが、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態は、車両が制動状態となる頻度からも推定することができる。そこで、第１変形例においては、減速度に基づいてカウント値Ｎを設定する。
【００４７】
図６は、第１変形例としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。この第１変形例の上限電流値算出ルーチンは、上述した第１実施形態の上限電流値算出ルーチンにおけるステップＳ２３とステップＳ２９の判断処理に代えて、ステップＳ２３１とステップＳ２９１の判断処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。従って、第１実施形態と同一の処理については、図面に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００４８】
マイコン部３１は、第１変形例の上限電流値算出ルーチンを開始すると、加速度センサ７０により検出される加速度Ｇを読み込み（Ｓ２１）、フラグＦが「０」の場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３１において、加速度Ｇが予め設定した基準減速度−Ｇｂ１よりも小さいか否かを判断する。加速度センサ７０は、車両が減速している場合には、負の値を示す加速度Ｇ（＝減速度）を出力する。また、基準減速度−Ｇｂ１は負の値である。従って、このステップＳ２３１では、車両が基準減速度−Ｇｂ１よりも大きな減速度で減速する制動状態（加速度Ｇが負の値で、その絶対値がＧｂ１よりも大きくなる制動状態）となっているか否かを判断する。
【００４９】
加速度センサ７０により検出される加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１以上となる場合には、マイコン部３１は、ステップＳ２３１において「Ｎｏ」と判定して、その処理をステップＳ２４に進める。一方、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１を下回る場合には、マイコン部３１は、ステップＳ２３１において「Ｙｅｓ」と判定して、その処理をステップＳ２７に進める。つまり、車両が基準減速度−Ｇｂ１よりも大きな減速度で減速する制動状態であると判定した場合（Ｓ２３１：Ｙｅｓ）にはカウント値Ｎを「１」だけインクリメントし、そのような制動状態ではない、つまり、非制動状態であると判定した場合（Ｓ２３１：Ｎｏ）には非制動状態の継続時間を計測してタイマ値ｔが設定時間ｔａに達したときにカウント値Ｎを「１」だけデクリメントする。
【００５０】
また、マイコン部３１は、いったん制動状態であると判定した場合には、フラグＦを「１」に設定し（Ｓ２８）、その後は、ステップＳ２９１において、制動状態の終了判断処理を開始する。このステップＳ２９１においては、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２を上回っているか否かを判断する。この基準減速度−Ｇｂ２は、基準減速度−Ｇｂ１よりも大きな（絶対値は小さい）負の値に設定され制動状態の終了を判定する判定値である。加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２を上回らないあいだは（Ｓ２９１：Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ２６の上限電流値ｉlimの算出処理に移行する。この場合、カウント値Ｎは変更されていないため、上限電流値ｉlimも変更されない。
【００５１】
マイコン部３１は、こうした処理を繰り返し、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２を上回ったことを検出すると（Ｓ２９１：Ｙｅｓ）、制動状態が終了したとして、ステップＳ３０において、フラグＦを「０」にリセットし、ステップＳ３１においてタイマ値ｔをゼロクリアする。従って、次回からは、フラグＦが「０」にリセットされているため、ステップＳ２２の判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ２３１からの制動状態の開始判断処理が開始される。
【００５２】
このように、第１変形例においては、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１を下回る制動状態（つまり、減速度が基準減速度を上回る制動状態）を検知するたびにカウント値Ｎを「１」ずつインクリメントし、制動状態が検出されない連続時間が設定時間ｔａ経過する度にカウント値Ｎを「１」ずつデクリメントする。従って、このカウント値Ｎは、車両が制動状態となる頻度を表す指標となる。換言すれば、カウント値Ｎが大きいほど、制動状態となる頻度が高い走行状態にあると言える。マイコン部３１は、このように設定した最新のカウント値Ｎに基づいて、上限電流値マップから上限電流値ｉlimを算出する。
【００５３】
操舵操作が繰り返されるような車両走行中では、車両が加速と減速とを交互に繰り返す状況になるケースが多い。そこで、第１変形例においては、車両が制動状態となる頻度を表すカウント値Ｎに基づいて、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を検出し、カウント値Ｎの増加にしたがって徐々に上限電流値ｉlimを低減する。従って、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。このため、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。
【００５４】
次に、上限電流値算出ルーチンに係る第２変形例について説明する。この第２変形例は、上述した第１実施形態と第１変形例とを組み合わせたもので、車両が加速状態および制動状態となる頻度から上限電流値ｉlimを算出する。
【００５５】
図７は、第２変形例としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。この第２変形例の上限電流値算出ルーチンは、上述した第１実施形態の上限電流値算出ルーチンにおけるステップＳ２３とステップＳ２９の判断処理に代えて、ステップＳ２３２とステップＳ２９２の判断処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。従って、第１実施形態と同一の処理については、図面に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００５６】
マイコン部３１は、第２変形例の上限電流値算出ルーチンを開始すると、加速度センサ７０により検出される加速度Ｇを読み込み（Ｓ２１）、フラグＦが「０」の場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３２において、加速度Ｇが予め設定した基準減速度−Ｇｂ１から基準加速度Ｇａ１のあいだに収まっているか否かを判断する。つまり、車両が、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１より大きくなる加速状態、あるいは、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１より小さくなる（絶対値としては大きくなる）制動状態でないか否かを判断する。
【００５７】
マイコン部３１は、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１から基準加速度Ｇａ１のあいだに収まっていない場合（Ｓ２３２：Ｎｏ）には、その処理をステップＳ２７に進め、逆に、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１から基準加速度Ｇａ１のあいだに収まっている場合、（Ｓ２３２：Ｙｅｓ）には、その処理をステップＳ２４に進める。つまり、車両が加速状態、あるいは、制動状態であると判断した場合には、カウント値Ｎを「１」だけインクリメントし、そのような状態ではないと判定した場合には、その状態の継続時間を計測してタイマ値ｔが設定時間ｔａに達したときにカウント値Ｎを「１」だけデクリメントする。
【００５８】
また、マイコン部３１は、いったん加速状態あるいは制動状態であると判定した場合には、フラグＦを「１」に設定し（Ｓ２８）、その後は、ステップＳ２９２において、加速状態あるいは制動状態の終了判断処理を開始する。このステップＳ２９２においては、加速度Ｇが予め設定した基準減速度−Ｇｂ２から基準加速度Ｇａ２のあいだに収まっているか否かを判断する。加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２から基準加速度Ｇａ２のあいだに収まらないあいだは（Ｓ２９２：Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ２６の上限電流値ｉlimの算出処理に移行する。この場合、カウント値Ｎは変更されていないため、上限電流値ｉlimも変更されない。
【００５９】
マイコン部３１は、こうした処理を繰り返し、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２から基準加速度Ｇａ２のあいだに収まったことを検出すると（Ｓ２９２：Ｙｅｓ）、加速状態あるいは制動状態が終了したとして、ステップＳ３０において、フラグＦを「０」にリセットし、ステップＳ３１においてタイマ値ｔをゼロクリアする。従って、次回からは、フラグＦが「０」にリセットされているため、ステップＳ２２の判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ２３２からの判断処理が開始される。
【００６０】
このように、第２変形例においては、車両が加速状態または制動状態になるたびに、カウント値Ｎを「１」ずつインクリメントし、また、車両が加速状態あるいは制動状態とならない連続時間が設定時間ｔａ経過するたびにカウント値Ｎを「１」ずつデクリメントする。従って、カウント値Ｎは、車両が加速状態および制動状態となる頻度を表す指標となる。そして、このカウント値Ｎから電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を検出し、カウント値Ｎが大きくなるほど上限電流値ｉlimを低減する。従って、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。この結果、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。尚、第２変形例で用いる基準加速度Ｇａ１，Ｇａ２および基準減速度Ｇｂ１，Ｇｂ２は、第１実施形態および第１変形例で用いたものと同じ値に設定すればよい。
【００６１】
次に、第２実施形態の電動パワーステアリング装置について説明する。上述した第１実施形態およびその変形例１，２においては、上限電流値ｉlimを使ってモータ回路の過熱防止を図ったが、第２実施形態においては、目標電流値ｉas＊に電流制限用係数α（０≦α≦１）を乗じることによりモータ回路の過熱防止を図る。以下、第２実施形態について説明するが、第２実施形態は、第１実施形態に対してマイコン部３１の処理が異なるだけであるため、ここでは相違点についての説明に留める。
【００６２】
図８は、第２実施形態に係る操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。この第２実施形態の操舵アシスト制御ルーチンは、上述した第１実施形態の操舵アシスト制御ルーチンにおけるステップＳ１５〜Ｓ１７の処理に代えて、ステップＳ５０とステップＳ５１の処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。また、図９は、そのステップＳ５０の処理である電流制限用係数算出ルーチンを表すフローチャートである。この電流制限用係数算出ルーチンは、第１実施形態の上限電流値算出ルーチンのステップＳ２６の処理に代えて、ステップＳ２６１の処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。従って、図８，図９において、第１実施形態と同一の処理については、図面に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００６３】
操舵アシスト制御ルーチンが起動すると、マイコン部３１は、各種パラメータ（Ｔ，Ｖ，θ，ω）に基づいて目標電流値ｉas＊を算出する（Ｓ１１〜Ｓ１４）。続いて、ステップＳ５０において、電流制限用係数αの算出処理を実行する。このステップＳ５０の処理については後述する。マイコン部３１は、ステップＳ５０により電流制限用係数αを算出すると、続くステップＳ５１において、目標電流値ｉas＊に電流制限用係数αを乗じた値（α・ｉas＊）を求め、この値を、新たな目標電流値ｉas＊として設定する。マイコン部３１は、この目標電流値ｉas＊とモータ電流ｉｍとの偏差Δｉに基づいて目標指令電圧ｖ＊を計算し、目標指令電圧ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３２に出力して電動モータ２０を駆動制御する（Ｓ１８〜Ｓ２０）。
【００６４】
マイコン部３１は、ステップＳ５０の電流制限用係数αの算出にあたって、図９に示す電流制限用係数算出ルーチンを実行する。この電流制限用係数算出ルーチンでは、走行状態に応じて加減算したカウント値Ｎを使って、ステップＳ２６１において、電流制限用係数αを算出する。電流制限用係数αは、図１０に示す電流制限用係数マップを参照して算出される。電流制限用係数マップは、カウント値Ｎと電流制限用係数αとの関係を対応付けたもので、カウント値Ｎが大きくなるにしたがって減少する電流制限用係数αを設定する。この例においては、カウント値Ｎが０〜Ｎ１となるあいだは、一定値「１」となる電流制限用係数αを設定し（α＝１）、カウント値ＮがＮ１より大きくなると、カウント値Ｎの増加にしたがって減少する電流制限用係数αを設定する。また、カウント値ＮがＮ２より大きくなる場合には、電流制限用係数αを最小となる一定値αminに設定する。尚、本実施形態においては、電流制限用係数マップを使って電流制限用係数αを算出する構成を採用しているが、カウント値Ｎと電流制限用係数αとの関係を表す関数をＲＯＭ等の記憶素子に記憶しておき、この関数を用いてカウント値Ｎから電流制限用係数αを算出するようにしてもよい。
【００６５】
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。このため、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させることができる。尚、図９に示す電流制限用係数算出ルーチンは、車両が加速状態となる頻度に基づいてカウント値Ｎを加減算する構成の例を示しているが、第１実施形態の２つの変形例１，２のように、制動状態となる頻度、あるいは、加速状態および制動状態となる頻度に基づいてカウント値Ｎを計算する構成のものにも適用することができる。
【００６６】
以上、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６７】
例えば、本実施形態においては、加速度センサ７０により検出される加速度Ｇに基づいて、車両の加速状態あるいは制動状態を判別しているが、スキッドＥＣＵ５０により実行されるトラクション制御あるいはアンチロックブレーキ制御の作動状態を表す制御信号をＣＡＮ通信システムを介して読み込み、この制御信号に基づいて加速状態あるいは制動状態を検出することもできる。
【００６８】
スキッドＥＣＵ５０は、車両の急発進，急加速を検出したときに、駆動輪がスリップしないように、エンジンＥＣＵ６０やブレーキアクチュエータ（図示略）に対してトラクション制御信号を出力して、エンジンの出力を下げたりブレーキ制動を働かしたりする。従って、このトラクション制御信号が出力されたときには、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態にあるとみなすことができる。また、スキッドＥＣＵ５０は、急ブレーキを検出したときに、車輪がロックしないように、ブレーキアクチュエータに対してアンチロックブレーキ制御信号を出力してブレーキ制動力を減少させる。従って、このアンチロックブレーキ制御信号が出力されたときには、車両の減速度が基準減速度を超える制動状態にあるとみなすことができる。そこで、加速度Ｇに代えて、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号に基づいてカウント値Ｎを加減算するようにしてもよい。
【００６９】
この場合、例えば、図４に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２１において、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、トラクション制御信号が出力されているか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９においては、トラクション制御信号の出力が停止されたか否かを判断すればよい。
【００７０】
同様に、図６に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２３１において、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、アンチロックブレーキ制御信号が出力されているか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９１においては、アンチロックブレーキ制御信号の出力が停止されたか否かを判断すればよい。
【００７１】
また、図７に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２３２において、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、アンチロックブレーキ制御信号あるいはトラクション制御信号が出力されているか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９２においては、検出した制御信号の出力が停止されたか否かを判断すればよい。
【００７２】
また、スキッドＥＣＵ５０の制御信号にて車両の加速状態あるいは制動状態を検出する構成は、第２実施形態においても同様に適用できるものである。
【００７３】
また、スキッドＥＣＵ５０に代えて、エンジンＥＣＵ６０の制御状態情報を取得して車両の加速状態を検出するようにしてもよい。例えば、エンジンＥＣＵ６０からアクセル情報を取得し、アクセル開度の増加速度が基準速度を上回る場合に、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態であるとみなすこともできる。この場合、例えば、図４に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２１において、エンジンＥＣＵ６０の制御状態を表す信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、アクセル開度の増加速度が基準速度を上回るか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９においては、アクセル開度の増加が停止したか否かを判断すればよい。尚、エンジンＥＣＵ６０の制御状態情報に基づいて車両の加速状態を判定する構成は、第２実施形態においても同様に適用できるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…電動モータ、３０…アシストＥＣＵ、３１…マイコン部、３２…モータ駆動回路、４１…操舵トルクセンサ、５０…スキッドＥＣＵ、６０…エンジンＥＣＵ、７０…加速度センサ、７１…車速センサ、７２…操舵角センサ、７３…ヨーレートセンサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシストトルクを発生する電動モータと、この電動モータの通電を制御する電子制御ユニットとを備える。電子制御ユニットは、主要部がマイクロコンピュータから構成され電動モータの目標通電制御量を演算する演算回路と、この演算回路からの指令信号に応じて電動モータに通電するモータ駆動回路を備える。
【０００３】
演算回路は、例えば、操舵トルクセンサにより検出した操舵ハンドルに働く操舵トルクと車速センサにより検出した車速とに基づいて目標アシストトルク値を演算し、この目標アシストトルク値に対応する目標電流値と電流センサにより検出した実際に電動モータに流れる実電流値との偏差に応じて電動モータに印加すべき電圧指令値を演算する。そして、この電圧指令値に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路に出力する。モータ駆動回路は、演算回路からのＰＷＭ制御信号にしたがってスイッチング素子をオン／オフして、電圧指令値に応じた電圧を電動モータに印加する。こうして電動モータにより発生した操舵アシストトルクと、運転者により操舵ハンドルに加えられた操舵トルクとに和により転舵輪の向きが変えられる。
【０００４】
このような電動パワーステアリング装置においては、電動モータやモータ駆動回路が過熱して損傷してしまうことを防止するために、それらの温度をモニターし、モニター温度が過熱防止用の設定温度を上回る場合には、電動モータに流す電流を制限するようにしている。こうした過熱防止を図る電動パワーステアリング装置としては、例えば、特許文献１等に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６２３９３
【発明の概要】
【０００６】
しかしながら、温度をモニターして過熱保護を図るシステムの場合、実際にモニター温度が過熱防止温度に達してから電流制限を行うものであるため、操舵アシスト制限が突然開始されてしまい、ハンドル操作が急に重くなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、電動モータやモータ駆動回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させることにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生する電動モータと、運転者の操舵操作に基づいて前記電動モータに流す目標電流値を算出する目標電流値算出手段と、前記算出された目標電流値にしたがって前記電動モータを駆動制御するモータ駆動制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
車両の加速度あるいは減速度を表す情報を取得する情報取得手段と、前記取得した情報に基づいて、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態となった回数、あるいは、車両の減速度が基準減速度を越える制動状態となった回数をカウントするカウント手段と、前記加速状態となった回数から、基準時間内に一度も前記加速状態とならなかった回数を減算した値、あるいは、前記制動状態となった回数から、基準時間内に一度も前記制動状態とならなかった回数を減算した値を算出する減算手段と、記減算手段により算出された値が大きいほど、前記電動モータの目標電流値の上限値を下げる、あるいは、前記電動モータの目標電流値に乗じる電流制限用係数を小さい値にする電流制限手段とを備えたことにある。
【０００９】
本発明においては、目標電流値算出手段が電動モータに流す目標電流値を算出し、モータ駆動制御手段が算出された目標電流値にしたがって電動モータを駆動制御する。例えば、目標電流値算出手段は、ステアリングシャフトに働く操舵トルクを検出し、操舵トルクの増加に伴って増加する目標電流値を算出する。そして、電動モータに流れる電流が目標電流値となるようにモータ駆動制御手段が電動モータを駆動制御する。山岳路を走行しているとき等、大きな操舵トルクが頻繁に働く場合には、電動モータが過負荷になりやすい。電動モータの過負荷時においては、電動モータ自身あるいはモータ駆動回路の発熱が大きくなり、それらを過熱から保護する必要がある。
【００１０】
そこで本発明では、情報取得手段とカウント手段と減算手段とを備え、電動モータが過負荷になると思われる走行を加速度あるいは減速度から事前に検知する。情報取得手段は、車両の加速度あるいは減速度を表す情報を取得する。カウント手段は、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態となった回数、あるいは、車両の減速度が基準減速度を越える制動状態となった回数をカウントする。例えば、加速度センサの検出値と基準値との比較により加速状態あるいは制動状態を判定して、加速状態あるいは制動状態となった回数をカウントする。また、基準加速度や基準減速度は数値で表されるものに限らず、基準となる加速状態や制動状態を表すものであっても良い。例えば、トラクションコントロールシステムが作動した回数を車両が加速状態となった回数とみなしてカウントしてもよいし、アンチロックブレーキシステムが作動した回数を車両が制動状態となった回数とみなしてカウントするようにしてもよい。尚、カウント手段は、一連の加速状態（あるいは制動状態）を１回の加速状態（あるいは制動状態）としてカウントするものである。
【００１１】
そして、減算手段が、加速状態となった回数から基準時間内に一度も加速状態とならなかった回数を減算した値（つまり、加速状態とならなかった連続時間が基準時間を超えるたびに前記加速状態となった回数から１減算した値）、あるいは、制動状態となった回数から基準時間内に一度も制動状態とならなかった回数を減算した値（つまり、減速状態とならなかった連続時間が基準時間を超えるたびに前記減速状態となった回数から１減算した値）を算出する。この減算手段により算出された値は、車両の走行状態を表し、加速状態あるいは制動状態が頻繁に発生するような走行状態ほど大きな値となる。また、こうした走行状態においては、電動モータやモータ駆動回路の発熱も大きくなると推測される。
【００１２】
そこで、電流制限手段は、減算手段により算出された値が大きいほど、電動モータの目標電流値の上限値を下げる、あるいは、電動モータの目標電流値に乗じる電流制限用係数を小さい値にする。従って、電動モータやモータ駆動回路が過熱防止温度に到達する前から、電動モータの出力制限を徐々に行うことができるため、従来のように操舵アシスト制限の突然の開始により操舵フィーリングが急変してしまうといった不具合を生じない。この結果、電動モータやモータ駆動回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一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。
【図２】第１実施形態としての操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図３】アシストトルクマップを表すグラフである。
【図４】第１実施形態としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。
【図５】上限電流値マップを表すグラフである。
【図６】上限電流値算出ルーチンの第１変形例を表すフローチャートである。
【図７】上限電流値算出ルーチンの第２変形例を表すフローチャートである。
【図８】第２実施形態としての操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。
【図９】第２実施形態としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。
【図１０】電流制限用係数マップを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。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を示す概略図である。
【００１５】
この車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル１１の操舵により転舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷを転舵するステアリング機構１０と、ステアリング機構１０に設けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ２０と、電動モータ２０を駆動制御する電子制御ユニット３０（以下、アシストＥＣＵ３０と呼ぶ）とを備えている。
【００１６】
ステアリング機構１０は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、ステアリングシャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。
【００１７】
ステアリングシャフト１２には、操舵トルクセンサ４１が設けられる。操舵トルクセンサ４１は、操舵ハンドル１１の回動操作によってステアリングシャフト１２に作用する操舵トルクを検出する。以下、操舵トルクセンサ４１により検出されるトルクの値を操舵トルクＴと呼ぶ。操舵トルクＴは、その符号（正負）によりトルクの働く方向（右方向、左方向）を表し、その絶対値によりトルクの大きさを表す。
【００１８】
ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ２０（例えば、ブラシレスモータ）が組み付けられている。電動モータ２０の回転軸は、ボールねじ機構２１を介してラックバー１４に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪ＦＷＬ，ＦＷＲに転舵力を付与して操舵操作をアシストする。ボールねじ機構２１は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ２０の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー１４に伝達する。本実施形態においては、電動モータ２０をラックバー１４に組み付けるが、これに代えて、電動モータ２０の回転を減速器を介してステアリングシャフト１２に伝達してステアリングシャフト１２を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
【００１９】
電動モータ２０には、回転角センサ４２が組み込まれている。回転角センサ４２は、電動モータ２０の回転子の回転角を検出する。この回転角は、電動モータ２０の通電制御に用いられる。
【００２０】
アシストＥＣＵ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部として備えたマイコン部３１と、モータ駆動回路３２とを備えている。モータ駆動回路３２は、例えば、三相インバータ回路にて構成されマイコン部３１からのＰＷＭ制御信号を入力して、内部のスイッチング素子のデューティ比を制御することにより電動モータ２０への通電量を調整する。モータ駆動回路３２には、電動モータ２０に流れる電流を検出する電流センサ４３が設けられる。この電流センサ４３により検出される電流値をモータ電流ｉｍと呼ぶ。
【００２１】
マイコン部３１は、図示しない通信インタフェースを介してＣＡＮ（Controller Area Network）通信システムと接続されている。ＣＡＮ通信システムには、スキッドＥＣＵ５０，エンジンＥＣＵ６０等の車両制御装置と、加速度センサ７０，車速センサ７１，操舵角センサ７２，ヨーレートセンサ７３等のセンサ類とが接続されている。加速度センサ７０は、車両の水平方向の加速度Ｇを表す加速度信号を出力する。加速度Ｇは、車両の前方への速度が増加する加速度を正の値で、車両の前方への速度が減少する減速度を負の値で表すことにする。車速センサ７１は、車速Ｖを表す車速信号を出力する。操舵角センサ７２は、ステアリングシャフト１２に設けられ、操舵ハンドル１１の中立位置に対する操舵角θを表す操舵角信号を出力する。ヨーレートセンサ７３は、車体のヨーレートγを表すヨーレート信号を出力する。操舵角θおよびヨーレートγは、その絶対値により大きさを表し、符号（正負）により左右方向が識別される。各センサ７０〜７３は、その検出信号をＣＡＮ通信システムに送信する。
【００２２】
スキッドＥＣＵ５０は、図示しない車輪速センサ、ブレーキペダルセンサ等のセンサ類とブレーキアクチュエータを接続し、これらセンサの検出信号およびＣＡＮ通信システムから送られてくるセンサ検出信号に基づいて、急ブレーキ時の車輪ロックを防止するアンチロックブレーキ制御、急発進，急加速時の駆動輪のスリップを防止するトラクション制御、車両の旋回方向の安定性を確保する挙動安定制御を行う。また、アンチロックブレーキ制御、トラクション制御、挙動安定制御に係る制御状態を表す制御信号をＣＡＮ通信システムに出力する。
【００２３】
次に、マイコン部３１の実施する操舵アシスト制御について説明する。尚、操舵アシスト制御については２つの実施形態を説明するため、最初に説明する操舵アシスト制御を第１実施形態の操舵アシスト制御と呼ぶ。図２は、マイコン部３１により実施される操舵アシスト制御ルーチンを表す。操舵アシスト制御ルーチンは、マイコン部３１のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶され、イグニッションスイッチ（図示略）がオンされて初期診断が完了した後に起動し、所定の短い周期で繰り返される。
【００２４】
本制御ルーチンが起動すると、マイコン部３１は、まず、ステップＳ１１において、車速センサ７１によって検出された車速Ｖと、操舵トルクセンサ４１によって検出された操舵トルクＴとを読み込む。
【００２５】
続いて、ステップＳ１２において、図３に示すアシストトルクマップを参照して、入力した車速Ｖおよび操舵トルクＴに応じて設定される基本アシストトルクＴasを計算する。アシストトルクマップは、マイコン部３１のＲＯＭ内に記憶されるもので、操舵トルクＴの増加にしたがって基本アシストトルクＴasも増加し、しかも、車速Ｖが低くなるほど大きな値となるように設定される。尚、図３のアシストトルクマップは、右方向の操舵トルクＴに対する基本アシストトルクＴasの特性を表すが、左方向の特性については方向が反対になるだけで絶対値でみれば同じである。
【００２６】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ１３において、この基本アシストトルクＴasに補償トルクを加算して目標指令トルクＴ＊を計算する。この補償トルクは、操舵角θに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の基本位置への復帰力と、操舵速度ωに比例して大きくなるステアリングシャフト１２の回転に対向する抵抗力に対応した戻しトルクとの和として計算する。この計算に当たっては、ＣＡＮ通信システムに送信される操舵角情報から操舵角θを取得するとともに、操舵角θを時間で微分することにより操舵速度ωを算出して行う。尚、操舵角θの検出は、回転角センサ４２により検出されるモータ回転角から算出するようにしてもよい。
【００２７】
次に、マイコン部３１は、ステップＳ１４において、目標指令トルクＴ＊に対応した電流値である目標電流値ｉas＊を計算する。目標電流値ｉas＊は、目標指令トルクＴ＊をトルク定数で除算することにより求められる。
【００２８】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ１５において、電動モータ２０に流すことのできる上限値である上限電流値ｉlimを計算する。上限電流値ｉlimは、電動モータ２０やモータ駆動回路３２の過電流保護を図るために設定される。この上限電流値ｉlimの計算処理については、図４に示すサブルーチンを用いて後述する。
【００２９】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ１６において、先のステップＳ１４で計算した目標電流値ｉas＊がステップＳ１５で設定した上限電流値ｉlimよりも大きいか否かを判断する。そして、目標電流値ｉas＊が上限電流値ｉlimよりも大きい場合には（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７において、目標電流値ｉas＊を上限電流値ｉlimに設定する。一方、目標電流値ｉas＊が上限電流値ｉlim以下であれば、目標電流値ｉas＊を変更しない。
【００３０】
続いて、マイコン部３１はステップＳ１８において、電動モータ２０に流れるモータ電流ｉｍを電流センサ４３から読み込む。続いて、ステップＳ１９において、このモータ電流ｉｍと先に計算した目標電流値ｉas＊との偏差Δｉを計算し、この偏差Δｉに基づくＰＩ制御（比例積分制御）により目標指令電圧ｖ＊を計算する。尚、目標指令電圧ｖ＊の計算に当たっては、３相のモータ電流をｄ−ｑ座標系の２相電流（ｄ軸電流、ｑ軸電流）に変換し、２相の目標電流値ｉas＊（ｄ軸目標電流値、ｑ軸目標電流値）との偏差を計算する。そして、２相／３相変換により２相の電流偏差に応じた３相の目標指令電圧ｖ＊を計算する。
【００３１】
そして、マイコン部３１は、ステップＳ２０において、目標指令電圧ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３２に出力して本制御ルーチンを一旦終了する。本制御ルーチンは、所定の速い周期で繰り返し実行される。従って、本制御ルーチンの実行により、モータ駆動回路３２のスイッチング素子のデューティ比が制御されて、運転者の操舵操作に応じた所望のアシストトルクが得られる。
【００３２】
次に、ステップＳ１５の上限電流値算出処理について説明する。図４は、マイコン部３１により実施される上限電流値算出ルーチンを表す。上限電流値算出ルーチンは、操舵アシスト制御ルーチンのステップＳ１５として組み込まれて所定の短い周期で繰り返される。
【００３３】
上限電流値算出ルーチンが起動すると、マイコン部３１は、ステップＳ２１において、加速度センサ７０により検出される加速度ＧをＣＡＮ通信を介して読み込む。続いて、ステップＳ２２において、フラグＦが「０」であるか否かを判断する。このフラグＦは、後述する処理から分かるように、現在の車両の走行状態が所定の加速状態にあるか否かを表すフラグであって、本ルーチンの起動時においては「０」（非加速状態）に設定されている。従って、マイコン部３１は、Ｆ＝０との判断により、その処理をステップＳ２３に進める。
【００３４】
マイコン部３１は、ステップＳ２３において、加速度Ｇが予め設定した基準加速度Ｇａ１を越えているか否かを判断する。加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１以下である場合（Ｓ２３：Ｎｏ）には、続くステップＳ２４において、タイマ値ｔが設定時間ｔａに達したか否かを判断する。このタイマ値ｔは、車両が所定の加速状態となっていない連続時間を表すもので、本ルーチンの起動時においては、ｔ＝０に設定されている。従って、マイコン部３１は、ここでは、「Ｎｏ」と判断し、続くステップＳ２５においてタイマ値ｔを値「１」だけインクリメントする。
【００３５】
続いて、マイコン部３１は、ステップＳ２６において、図５に示す上限電流値マップを参照して上限電流値ｉlimを算出する。上限電流値マップは、後述するカウント値Ｎと上限電流値ｉlimとの関係を対応付けたもので、カウント値Ｎが大きくなるにしたがって減少する上限電流値ｉlimを設定する。カウント値Ｎは、本ルーチンの起動時においては「０」（Ｎ＝０）に設定されている。従って、ここでは、上限電流値ｉlimは、最大値となるｉlim１に設定される。
【００３６】
マイコン部３１は、上限電流値ｉlimを算出すると、本ルーチンを一旦抜けて、メインルーチン（図３の操舵アシスト制御）のステップＳ１６に処理を進める。上限電流値算出ルーチンは、所定の短い周期で繰り返される。従って、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１以下となっているあいだは、タイマ値ｔが加算されていくことになる。そして、タイマ値ｔがｔａに達する前に、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１を越えると（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、マイコン部３１は、その処理をステップＳ２７に進める。
【００３７】
マイコン部３１は、ステップＳ２７において、カウント値Ｎを値「１」だけインクリメントし、続くステップＳ２８において、フラグＦを「１」に設定する。続いて、マイコン部３１は、ステップＳ２６において、このカウント値Ｎ（＝１）に基づいて、上限電流値マップを参照して上限電流値ｉlimを計算する。上限電流値マップは、カウント値Ｎが０〜Ｎ１となるあいだは、上限電流値ｉlimを最大のｉlim１に設定し、カウント値ＮがＮ１より大きくなると、カウント値Ｎが大きくなるにしたがって減少する上限電流値ｉlimを設定する。また、カウント値ＮがＮ２より大きくなる場合には、上限電流値ｉlimを最小となる一定のｉlim２に設定する。従って、ここでは、まだカウント値Ｎが小さいため（Ｎ＜Ｎ１）、上限電流値ｉlimは、最大値となるｉlim１に設定される。尚、本実施形態においては、上限電流値マップを使って上限電流値ｉlimを算出する構成を採用しているが、カウント値Ｎと上限電流値ｉlimとの関係を表す関数をＲＯＭ等の記憶素子に記憶しておき、この関数を用いてカウント値Ｎから上限電流値ｉlimを算出するようにしてもよい。
【００３８】
マイコン部３１は、ステップＳ２６にて上限電流値ｉlimを計算すると本ルーチンをいったん抜ける。そして、次回からは、フラグＦが「１」に設定されているため、ステップＳ２２の判断が「Ｎｏ」となり、ステップＳ２９からの加速状態の終了判断処理を開始する。
【００３９】
マイコン部３１は、いったん車両が加速状態となったと判定した（Ｓ２３：Ｙｅｓ）後は、ステップＳ２９において、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ２を下回ったか否かを繰り返し判断する。この基準加速度Ｇａ２は、基準加速度Ｇａ１よりも小さな値に設定され加速状態の終了を判定する判定値である。加速度Ｇが基準加速度Ｇａ２を下回らないあいだは（Ｓ２９：Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ２６の上限電流値ｉlimの算出処理に移行する。この場合、カウント値Ｎは変更されていないため、上限電流値ｉlimも変更されない。
【００４０】
マイコン部３１は、こうした処理を繰り返し、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ２を下回ったことを検出すると（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、加速状態が終了したとして、ステップＳ３０において、フラグＦを「０」にリセットし、ステップＳ３１においてタイマ値をゼロクリアする。従って、次回からは、フラグＦが「０」にリセットされているため、ステップＳ２２の判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ２３からの加速状態の開始判断処理が開始される。
【００４１】
マイコン部３１は、ステップＳ２３において、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１以下であると判定しているあいだは、タイマ値ｔを値「１」ずつインクリメントしていく。つまり、加速状態とならない連続時間を計測していく。そして、タイマ値ｔが設定時間ｔａに達しないうちに加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１を上回った場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、上述したようにステップＳ２７において、カウント値Ｎを値「１」だけインクリメントし、ステップＳ２８においてフラグＦを「１」に設定する。従って、加速走行が頻繁に行われた場合には、カウント値Ｎが次第に増加していく。
【００４２】
一方、非加速状態となる連続時間を表すタイマ値ｔが設定時間ｔａに到達した場合には、ステップＳ３２において、カウント値Ｎを値「１」だけデクリメントし、ステップＳ３３において、タイマ値ｔをゼロクリアする。従って、加速走行が余り行われない穏やかな走行中においては、設定時間ｔａ経過する度にカウント値Ｎが「１」ずつ減少していく。尚、マイコン部３１は、ステップＳ３２において減算したカウント値Ｎがマイナス（−１）になる場合には、カウント値Ｎを「０」に設定する。
【００４３】
従って、カウント値Ｎは、車両が加速状態となる頻度を表す指標となる。換言すれば、カウント値Ｎが大きいほど、加速状態となる頻度が高い走行状態にあると言える。マイコン部３１は、このように設定した最新のカウント値Ｎに基づいて、上限電流値マップから上限電流値ｉlimを算出する。
【００４４】
山岳路等の曲がりくねった道路を走行しているときには、操舵操作が繰り返されるため電動モータ２０が過負荷状態となりやすい。電動モータ２０が過負荷状態となるとき、電動モータ２０やモータ駆動回路３２（以下、両者をモータ回路と総称する）が大きく発熱する。従って、モータ回路の過熱による損傷防止、つまり、過熱保護を図る必要が生じるが、従来においては、モータ回路の温度検出を行い、その温度検出値が過熱防止用温度に達したときに電動モータ２０の出力を制限するようにしていたため、操舵アシスト制限が突然開始されてしまい、ハンドル操作が急に重くなっていた。
【００４５】
操舵操作が繰り返されるような車両走行中では、車両が加速と減速とを交互に繰り返す状況になるケースが多い。そこで、本実施形態においては、車両が加速状態となる頻度を表すカウント値Ｎに基づいて、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を検出し、カウント値Ｎの増加にしたがって徐々に上限電流値ｉlimを低減する。従って、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。このため、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。
【００４６】
次に、上限電流値算出ルーチンに係る第１変形例について説明する。上述した実施形態においては、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を、車両が加速状態となる頻度から推定しているが、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態は、車両が制動状態となる頻度からも推定することができる。そこで、第１変形例においては、減速度に基づいてカウント値Ｎを設定する。
【００４７】
図６は、第１変形例としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。この第１変形例の上限電流値算出ルーチンは、上述した第１実施形態の上限電流値算出ルーチンにおけるステップＳ２３とステップＳ２９の判断処理に代えて、ステップＳ２３１とステップＳ２９１の判断処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。従って、第１実施形態と同一の処理については、図面に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００４８】
マイコン部３１は、第１変形例の上限電流値算出ルーチンを開始すると、加速度センサ７０により検出される加速度Ｇを読み込み（Ｓ２１）、フラグＦが「０」の場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３１において、加速度Ｇが予め設定した基準減速度−Ｇｂ１よりも小さいか否かを判断する。加速度センサ７０は、車両が減速している場合には、負の値を示す加速度Ｇ（＝減速度）を出力する。また、基準減速度−Ｇｂ１は負の値である。従って、このステップＳ２３１では、車両が基準減速度−Ｇｂ１よりも大きな減速度で減速する制動状態（加速度Ｇが負の値で、その絶対値がＧｂ１よりも大きくなる制動状態）となっているか否かを判断する。
【００４９】
加速度センサ７０により検出される加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１以上となる場合には、マイコン部３１は、ステップＳ２３１において「Ｎｏ」と判定して、その処理をステップＳ２４に進める。一方、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１を下回る場合には、マイコン部３１は、ステップＳ２３１において「Ｙｅｓ」と判定して、その処理をステップＳ２７に進める。つまり、車両が基準減速度−Ｇｂ１よりも大きな減速度で減速する制動状態であると判定した場合（Ｓ２３１：Ｙｅｓ）にはカウント値Ｎを「１」だけインクリメントし、そのような制動状態ではない、つまり、非制動状態であると判定した場合（Ｓ２３１：Ｎｏ）には非制動状態の継続時間を計測してタイマ値ｔが設定時間ｔａに達したときにカウント値Ｎを「１」だけデクリメントする。
【００５０】
また、マイコン部３１は、いったん制動状態であると判定した場合には、フラグＦを「１」に設定し（Ｓ２８）、その後は、ステップＳ２９１において、制動状態の終了判断処理を開始する。このステップＳ２９１においては、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２を上回っているか否かを判断する。この基準減速度−Ｇｂ２は、基準減速度−Ｇｂ１よりも大きな（絶対値は小さい）負の値に設定され制動状態の終了を判定する判定値である。加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２を上回らないあいだは（Ｓ２９１：Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ２６の上限電流値ｉlimの算出処理に移行する。この場合、カウント値Ｎは変更されていないため、上限電流値ｉlimも変更されない。
【００５１】
マイコン部３１は、こうした処理を繰り返し、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２を上回ったことを検出すると（Ｓ２９１：Ｙｅｓ）、制動状態が終了したとして、ステップＳ３０において、フラグＦを「０」にリセットし、ステップＳ３１においてタイマ値ｔをゼロクリアする。従って、次回からは、フラグＦが「０」にリセットされているため、ステップＳ２２の判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ２３１からの制動状態の開始判断処理が開始される。
【００５２】
このように、第１変形例においては、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１を下回る制動状態（つまり、減速度が基準減速度を上回る制動状態）を検知するたびにカウント値Ｎを「１」ずつインクリメントし、制動状態が検出されない連続時間が設定時間ｔａ経過する度にカウント値Ｎを「１」ずつデクリメントする。従って、このカウント値Ｎは、車両が制動状態となる頻度を表す指標となる。換言すれば、カウント値Ｎが大きいほど、制動状態となる頻度が高い走行状態にあると言える。マイコン部３１は、このように設定した最新のカウント値Ｎに基づいて、上限電流値マップから上限電流値ｉlimを算出する。
【００５３】
操舵操作が繰り返されるような車両走行中では、車両が加速と減速とを交互に繰り返す状況になるケースが多い。そこで、第１変形例においては、車両が制動状態となる頻度を表すカウント値Ｎに基づいて、電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を検出し、カウント値Ｎの増加にしたがって徐々に上限電流値ｉlimを低減する。従って、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。このため、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。
【００５４】
次に、上限電流値算出ルーチンに係る第２変形例について説明する。この第２変形例は、上述した第１実施形態と第１変形例とを組み合わせたもので、車両が加速状態および制動状態となる頻度から上限電流値ｉlimを算出する。
【００５５】
図７は、第２変形例としての上限電流値算出ルーチンを表すフローチャートである。この第２変形例の上限電流値算出ルーチンは、上述した第１実施形態の上限電流値算出ルーチンにおけるステップＳ２３とステップＳ２９の判断処理に代えて、ステップＳ２３２とステップＳ２９２の判断処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。従って、第１実施形態と同一の処理については、図面に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００５６】
マイコン部３１は、第２変形例の上限電流値算出ルーチンを開始すると、加速度センサ７０により検出される加速度Ｇを読み込み（Ｓ２１）、フラグＦが「０」の場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３２において、加速度Ｇが予め設定した基準減速度−Ｇｂ１から基準加速度Ｇａ１のあいだに収まっているか否かを判断する。つまり、車両が、加速度Ｇが基準加速度Ｇａ１より大きくなる加速状態、あるいは、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１より小さくなる（絶対値としては大きくなる）制動状態でないか否かを判断する。
【００５７】
マイコン部３１は、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１から基準加速度Ｇａ１のあいだに収まっていない場合（Ｓ２３２：Ｎｏ）には、その処理をステップＳ２７に進め、逆に、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ１から基準加速度Ｇａ１のあいだに収まっている場合、（Ｓ２３２：Ｙｅｓ）には、その処理をステップＳ２４に進める。つまり、車両が加速状態、あるいは、制動状態であると判断した場合には、カウント値Ｎを「１」だけインクリメントし、そのような状態ではないと判定した場合には、その状態の継続時間を計測してタイマ値ｔが設定時間ｔａに達したときにカウント値Ｎを「１」だけデクリメントする。
【００５８】
また、マイコン部３１は、いったん加速状態あるいは制動状態であると判定した場合には、フラグＦを「１」に設定し（Ｓ２８）、その後は、ステップＳ２９２において、加速状態あるいは制動状態の終了判断処理を開始する。このステップＳ２９２においては、加速度Ｇが予め設定した基準減速度−Ｇｂ２から基準加速度Ｇａ２のあいだに収まっているか否かを判断する。加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２から基準加速度Ｇａ２のあいだに収まらないあいだは（Ｓ２９２：Ｎｏ）、そのまま、ステップＳ２６の上限電流値ｉlimの算出処理に移行する。この場合、カウント値Ｎは変更されていないため、上限電流値ｉlimも変更されない。
【００５９】
マイコン部３１は、こうした処理を繰り返し、加速度Ｇが基準減速度−Ｇｂ２から基準加速度Ｇａ２のあいだに収まったことを検出すると（Ｓ２９２：Ｙｅｓ）、加速状態あるいは制動状態が終了したとして、ステップＳ３０において、フラグＦを「０」にリセットし、ステップＳ３１においてタイマ値ｔをゼロクリアする。従って、次回からは、フラグＦが「０」にリセットされているため、ステップＳ２２の判断が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ２３２からの判断処理が開始される。
【００６０】
このように、第２変形例においては、車両が加速状態または制動状態になるたびに、カウント値Ｎを「１」ずつインクリメントし、また、車両が加速状態あるいは制動状態とならない連続時間が設定時間ｔａ経過するたびにカウント値Ｎを「１」ずつデクリメントする。従って、カウント値Ｎは、車両が加速状態および制動状態となる頻度を表す指標となる。そして、このカウント値Ｎから電動モータ２０が過負荷状態となりやすい走行状態を検出し、カウント値Ｎが大きくなるほど上限電流値ｉlimを低減する。従って、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。この結果、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させるができる。尚、第２変形例で用いる基準加速度Ｇａ１，Ｇａ２および基準減速度Ｇｂ１，Ｇｂ２は、第１実施形態および第１変形例で用いたものと同じ値に設定すればよい。
【００６１】
次に、第２実施形態の電動パワーステアリング装置について説明する。上述した第１実施形態およびその変形例１，２においては、上限電流値ｉlimを使ってモータ回路の過熱防止を図ったが、第２実施形態においては、目標電流値ｉas＊に電流制限用係数α（０≦α≦１）を乗じることによりモータ回路の過熱防止を図る。以下、第２実施形態について説明するが、第２実施形態は、第１実施形態に対してマイコン部３１の処理が異なるだけであるため、ここでは相違点についての説明に留める。
【００６２】
図８は、第２実施形態に係る操舵アシスト制御ルーチンを表すフローチャートである。この第２実施形態の操舵アシスト制御ルーチンは、上述した第１実施形態の操舵アシスト制御ルーチンにおけるステップＳ１５〜Ｓ１７の処理に代えて、ステップＳ５０とステップＳ５１の処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。また、図９は、そのステップＳ５０の処理である電流制限用係数算出ルーチンを表すフローチャートである。この電流制限用係数算出ルーチンは、第１実施形態の上限電流値算出ルーチンのステップＳ２６の処理に代えて、ステップＳ２６１の処理を行うものであり、他の処理については第１実施形態の処理と同一である。従って、図８，図９において、第１実施形態と同一の処理については、図面に同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【００６３】
操舵アシスト制御ルーチンが起動すると、マイコン部３１は、各種パラメータ（Ｔ，Ｖ，θ，ω）に基づいて目標電流値ｉas＊を算出する（Ｓ１１〜Ｓ１４）。続いて、ステップＳ５０において、電流制限用係数αの算出処理を実行する。このステップＳ５０の処理については後述する。マイコン部３１は、ステップＳ５０により電流制限用係数αを算出すると、続くステップＳ５１において、目標電流値ｉas＊に電流制限用係数αを乗じた値（α・ｉas＊）を求め、この値を、新たな目標電流値ｉas＊として設定する。マイコン部３１は、この目標電流値ｉas＊とモータ電流ｉｍとの偏差Δｉに基づいて目標指令電圧ｖ＊を計算し、目標指令電圧ｖ＊に応じたＰＷＭ制御信号をモータ駆動回路３２に出力して電動モータ２０を駆動制御する（Ｓ１８〜Ｓ２０）。
【００６４】
マイコン部３１は、ステップＳ５０の電流制限用係数αの算出にあたって、図９に示す電流制限用係数算出ルーチンを実行する。この電流制限用係数算出ルーチンでは、走行状態に応じて加減算したカウント値Ｎを使って、ステップＳ２６１において、電流制限用係数αを算出する。電流制限用係数αは、図１０に示す電流制限用係数マップを参照して算出される。電流制限用係数マップは、カウント値Ｎと電流制限用係数αとの関係を対応付けたもので、カウント値Ｎが大きくなるにしたがって減少する電流制限用係数αを設定する。この例においては、カウント値Ｎが０〜Ｎ１となるあいだは、一定値「１」となる電流制限用係数αを設定し（α＝１）、カウント値ＮがＮ１より大きくなると、カウント値Ｎの増加にしたがって減少する電流制限用係数αを設定する。また、カウント値ＮがＮ２より大きくなる場合には、電流制限用係数αを最小となる一定値αminに設定する。尚、本実施形態においては、電流制限用係数マップを使って電流制限用係数αを算出する構成を採用しているが、カウント値Ｎと電流制限用係数αとの関係を表す関数をＲＯＭ等の記憶素子に記憶しておき、この関数を用いてカウント値Ｎから電流制限用係数αを算出するようにしてもよい。
【００６５】
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、モータ回路の温度が上昇してくる前から、徐々に電動モータ２０の出力制限を開始して過熱防止を図ることができる。このため、モータ回路の過熱保護と操舵フィーリングの急変防止とを両立させることができる。尚、図９に示す電流制限用係数算出ルーチンは、車両が加速状態となる頻度に基づいてカウント値Ｎを加減算する構成の例を示しているが、第１実施形態の２つの変形例１，２のように、制動状態となる頻度、あるいは、加速状態および制動状態となる頻度に基づいてカウント値Ｎを計算する構成のものにも適用することができる。
【００６６】
以上、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６７】
例えば、本実施形態においては、加速度センサ７０により検出される加速度Ｇに基づいて、車両の加速状態あるいは制動状態を判別しているが、スキッドＥＣＵ５０により実行されるトラクション制御あるいはアンチロックブレーキ制御の作動状態を表す制御信号をＣＡＮ通信システムを介して読み込み、この制御信号に基づいて加速状態あるいは制動状態を検出することもできる。
【００６８】
スキッドＥＣＵ５０は、車両の急発進，急加速を検出したときに、駆動輪がスリップしないように、エンジンＥＣＵ６０やブレーキアクチュエータ（図示略）に対してトラクション制御信号を出力して、エンジンの出力を下げたりブレーキ制動を働かしたりする。従って、このトラクション制御信号が出力されたときには、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態にあるとみなすことができる。また、スキッドＥＣＵ５０は、急ブレーキを検出したときに、車輪がロックしないように、ブレーキアクチュエータに対してアンチロックブレーキ制御信号を出力してブレーキ制動力を減少させる。従って、このアンチロックブレーキ制御信号が出力されたときには、車両の減速度が基準減速度を超える制動状態にあるとみなすことができる。そこで、加速度Ｇに代えて、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号に基づいてカウント値Ｎを加減算するようにしてもよい。
【００６９】
この場合、例えば、図４に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２１において、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、トラクション制御信号が出力されているか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９においては、トラクション制御信号の出力が停止されたか否かを判断すればよい。
【００７０】
同様に、図６に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２３１において、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、アンチロックブレーキ制御信号が出力されているか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９１においては、アンチロックブレーキ制御信号の出力が停止されたか否かを判断すればよい。
【００７１】
また、図７に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２３２において、スキッドＥＣＵ５０の制御状態を表す制御信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、アンチロックブレーキ制御信号あるいはトラクション制御信号が出力されているか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９２においては、検出した制御信号の出力が停止されたか否かを判断すればよい。
【００７２】
また、スキッドＥＣＵ５０の制御信号にて車両の加速状態あるいは制動状態を検出する構成は、第２実施形態においても同様に適用できるものである。
【００７３】
また、スキッドＥＣＵ５０に代えて、エンジンＥＣＵ６０の制御状態情報を取得して車両の加速状態を検出するようにしてもよい。例えば、エンジンＥＣＵ６０からアクセル情報を取得し、アクセル開度の増加速度が基準速度を上回る場合に、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態であるとみなすこともできる。この場合、例えば、図４に示す上限電流値算出ルーチンでは、ステップＳ２１において、エンジンＥＣＵ６０の制御状態を表す信号を読み込むようにし、ステップＳ２３において、アクセル開度の増加速度が基準速度を上回るか否かを判断すればよい。また、ステップＳ２９においては、アクセル開度の増加が停止したか否かを判断すればよい。尚、エンジンＥＣＵ６０の制御状態情報に基づいて車両の加速状態を判定する構成は、第２実施形態においても同様に適用できるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…ステアリング機構、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、２０…電動モータ、３０…アシストＥＣＵ、３１…マイコン部、３２…モータ駆動回路、４１…操舵トルクセンサ、５０…スキッドＥＣＵ、６０…エンジンＥＣＵ、７０…加速度センサ、７１…車速センサ、７２…操舵角センサ、７３…ヨーレートセンサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生する電動モータと、
運転者の操舵操作に基づいて前記電動モータに流す目標電流値を算出する目標電流値算出手段と、
前記算出された目標電流値にしたがって前記電動モータを駆動制御するモータ駆動制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
車両の加速度あるいは減速度を表す情報を取得する情報取得手段と、
前記取得した情報に基づいて、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態となった回数、あるいは、車両の減速度が基準減速度を越える制動状態となった回数をカウントするカウント手段と、
前記加速状態となった回数から、基準時間内に一度も前記加速状態とならなかった回数を減算した値、あるいは、前記制動状態となった回数から、基準時間内に一度も前記制動状態とならなかった回数を減算した値を算出する減算手段と、
前記減算手段により算出された値が大きいほど、前記電動モータの目標電流値の上限値を下げる、あるいは、前記電動モータの目標電流値に乗じる電流制限用係数を小さい値にする電流制限手段と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生する電動モータと、
運転者の操舵操作に基づいて前記電動モータに流す目標電流値を算出する目標電流値算出手段と、
前記算出された目標電流値にしたがって前記電動モータを駆動制御するモータ駆動制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
車両の加速度あるいは減速度を表す情報を取得する情報取得手段と、
前記取得した情報に基づいて、車両の加速度が基準加速度を超える加速状態となった回数、あるいは、車両の減速度が基準減速度を越える制動状態となった回数をカウントするカウント手段と、
前記加速状態となった回数から、基準時間内に一度も前記加速状態とならなかった回数を減算した値、あるいは、前記制動状態となった回数から、基準時間内に一度も前記制動状態とならなかった回数を減算した値を算出する減算手段と、
前記減算手段により算出された値が大きいほど、前記電動モータの目標電流値の上限値を下げる、あるいは、前記電動モータの目標電流値に乗じる電流制限用係数を小さい値にする電流制限手段と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６０４６９（Ｐ２０１０−２６０４６９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１３４５７（Ｐ２００９−１１３４５７）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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