電動パワーステアリング装置
【課題】ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御することで、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】ステアリングホイールの操舵トルクに応じた値を検出するトルク検出部２１０と、実際の操舵トルクとトルク検出部が検出する検出値との間のヒステリシスを考慮してトルク検出部２１０が検出した検出値を補正するトルク値補正部２２０と、トルク値補正部２２０が補正した検出値に基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流を算出する目標電流算出部２０と、を備え、トルク値補正部２２０は、トルク検出部２１０が検出した検出値に応じた補正量を用いて、操舵トルクが小さい場合にはヒステリシスを小さく、操舵トルクが大きい場合にはヒステリシスを大きくするように補正する。
【解決手段】ステアリングホイールの操舵トルクに応じた値を検出するトルク検出部２１０と、実際の操舵トルクとトルク検出部が検出する検出値との間のヒステリシスを考慮してトルク検出部２１０が検出した検出値を補正するトルク値補正部２２０と、トルク値補正部２２０が補正した検出値に基づいて電動モータ１１０に供給する目標電流を算出する目標電流算出部２０と、を備え、トルク値補正部２２０は、トルク検出部２１０が検出した検出値に応じた補正量を用いて、操舵トルクが小さい場合にはヒステリシスを小さく、操舵トルクが大きい場合にはヒステリシスを大きくするように補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トルクセンサにより検出されたステアリングホイールの操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する電動パワーステアリング装置が提案されている。
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は、ステアリングの操舵機構に動力を与えてステアリングの操舵力を補助する電動モータと、ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサと、このトルクセンサにより検出された操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する制御回路とを備えている。そして、トルクセンサは、入力軸と出力軸とを同軸上に連結するトーションバー、入力軸の端部に取り付けられる磁石、出力軸の端部に取り付けられる一組の磁気ヨーク、及びこの一組の磁気ヨーク間に生じる磁束密度を検出する磁気センサ等より構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４９０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルクセンサからの出力値には、ステアリングホイール、入力軸等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイールを左から右へ操舵する場合のトルクセンサの出力値と、右から左へ操舵する場合のトルクセンサの出力値とが異なる現象（ヒステリシス）が生じる。
したがって、ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御することで、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、ステアリングホイールの操舵トルクに応じた値を検出する検出手段と、実際の操舵トルクと前記検出手段が検出する検出値との間のヒステリシスを考慮して当該検出手段が検出した検出値を補正する補正手段と、前記補正手段が補正した検出値に基づいて電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、を備え、前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に応じた補正値を用いて、前記操舵トルクが小さい場合には前記ヒステリシスを小さく、当該操舵トルクが大きい場合には当該ヒステリシスを大きくするように補正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。
【０００６】
ここで、前記補正手段の前記補正値は、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転するとよい。
また、前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて前記補正値を決定する決定手段と、当該検出手段が検出した検出値に対して当該決定手段が決定した補正値を用いた四則演算を行うことにより当該検出手段が検出した検出値を補正するとともに補正した検出値を出力する出力手段と、を備えるとよい。
【０００７】
また、前記操舵トルクの方向が、前記ステアリングホイールの一方の回転方向である場合をプラス、他方の回転方向である場合をマイナスとした場合に、前記補正手段の前記決定手段は、前記補正値の符号を、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合にはプラス、大きい場合にはマイナスに決定し、前記出力手段は、前記操舵トルクが増加している場合には、当該検出手段が検出した検出値に当該決定手段が決定した補正値を加算し、当該操舵トルクが減少している場合には、当該検出手段が検出した検出値から当該決定手段が決定した補正値を減算することにより当該検出手段が検出した検出値を補正するとよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御するので、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。
【図３】目標電流算出部の概略構成図である。
【図４】制御部の概略構成図である。
【図５】トルク値補正部の概略構成図である。
【図６】検出トルク信号と補正量との関係を示す図である。
【図７】補正量決定部が行う補正量決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】増減度合い判定部が行う増減度合い判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】出力部が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施の形態に係るステアリング装置における操舵トルクと制御トルク信号との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、乗り物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自動車に適用した構成を例示している。
【００１１】
ステアリング装置１００は、ドライバが操作する車輪（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。
【００１２】
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
【００１３】
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との相対回転角度に応じた電気信号（例えば電圧信号）出力するトルクセンサ１０９が設けられている。
【００１４】
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。電動モータ１１０に実際に流れる実電流の大きさおよび方向は、モータ電流検出部３３（図４参照）にて検出される。
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の出力値が入力される。
【００１５】
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に応じた値をトルクセンサ１０９からの出力に基づいて検出し、その検出された値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。
【００１６】
次に、制御装置１０について説明する。
図２は、ステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３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から出力された電気信号と、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。
そして、制御装置１０は、トルクセンサ１０９から入力される信号に基づいて操舵トルクＴに応じた値を検出するトルク検出部２１０と、トルク検出部２１０からの出力値（Ｔｐ）を補正し、補正後のトルク信号である制御トルク信号Ｔｄを出力するトルク値補正部２２０とを有している。また、トルク値補正部２２０から出力された制御トルク信号Ｔｄ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を算出する目標電流算出部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。
【００１７】
先ずは、トルク検出部２１０について詳述する。
トルク検出部２１０は、トルクセンサ１０９から入力される信号に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号（電圧信号）に変換した検出トルク信号Ｔｐをトルク値補正部２２０へ出力する。トルクセンサ１０９から出力される電気信号と、操舵トルクＴとの関係を示すマップをＲＯＭ１２に記憶しておき、トルク検出部２１０は、このマップに、トルクセンサ１０９からの電気信号を代入することにより操舵トルクＴを算出する。又は、トルクセンサ１０９からの電気信号と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、トルク検出部２１０は、この関数にトルクセンサ１０９からの電気信号を代入して操舵トルクＴを算出してもよい。なお、トルク検出部２１０は、トーションバーの捩れ量が零の状態を中点にし、右回転方向の操舵トルクＴをプラス、左回転方向の操舵トルクＴをマイナスの値として出力する。
トルク値補正部２２０については、後で詳述する。
【００１８】
次に、目標電流算出部２０について詳述する。図３は、目標電流算出部２０の概略構成図である。
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、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などからの出力に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部２５を備えている。さらに、目標電流算出部２０は、制御トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部２６を備えている。
【００１９】
なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓとが入力される。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）の出力信号が微分されることにより得られるものであることを例示することができる。
なお、制御装置１０には、車速センサ１７０などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部２０に取り込んでいる。
【００２０】
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とに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Ｉｍｂを出力する。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ＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流を算出する。
【００２１】
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し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。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ＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｄおよび車速信号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。
【００２２】
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を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。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ＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよび回転速度信号Ｎｍｓと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｄと車速信号ｖと回転速度信号Ｎｍｓとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
【００２３】
目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１から出力されたベース電流信号Ｉｍｂ、イナーシャ補償電流算出部２２から出力されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３から出力されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴを出力する。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、補償電流と目標電流との対応を示すマップに代入することにより目標電流を算出する。
【００２４】
次に、制御部３０について詳述する。図４は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、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。
【００２５】
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。
偏差演算部４１は、目標電流算出部２０からの出力値である目標電流信号ＩＴＦとモータ電流検出部３３からの出力値であるモータ電流信号Ｉｍｓとの偏差の値を偏差信号４１ａとして出力する。
【００２６】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流と実電流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、入力された偏差信号４１ａに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号４２ａを生成・出力する。
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ＰＷＭ信号６０ａを生成し、生成したＰＷＭ信号６０ａを出力する。
【００２７】
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の値を検出して、検出した実電流Ｉｍをモータ電流信号Ｉｍｓに変換して出力する。
【００２８】
以上のように構成されたステアリング装置１００において、トルクセンサ１０９からの出力値には、ステアリングホイール１０１、下部連結シャフト１０８等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイール１０１を左から右へ操舵する場合（以下、「右回転時」と称する場合もある）のトルクセンサ１０９の出力値と、右から左へ操舵する場合（以下、「左回転時」と称する場合もある）のトルクセンサ１０９の出力値とが異なる現象（ヒステリシス）が生じる。
かかる事項に鑑み、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐを、ヒステリシスを考慮した値に補正するためにトルク値補正部２２０を備えている。
【００２９】
図５は、トルク値補正部２２０の概略構成図である。
トルク値補正部２２０は、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐに基づいて補正量αを決定する補正量決定部２２１と、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐに基づいて操舵トルクＴの増減を判定する増減度合い判定部２２２と、を備えている。また、トルク値補正部２２０は、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐ、補正量決定部２２１にて決定された補正量αおよび増減度合い判定部２２２にて判定された操舵トルクＴの増減に基づいて制御トルク信号Ｔｄを決定するとともに、決定した制御トルク信号Ｔｄを目標電流算出部２０へ出力する出力部２２３を備えている。
【００３０】
図６は、検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの関係を示す図である。
補正量決定部２２１は、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐに基づいて補正量αを決定する。例えば、予め経験則に基づいてトルク検出部２１０から出力される検出トルク信号Ｔｐに応じた最適な補正量αを図６に示すように導き出しておく。そして、補正量決定部２２１は、予め作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの対応を示すマップに、検出トルク信号Ｔｐを代入することにより補正量αを算出する。あるいは、予め作成した検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの関係式に検出トルク信号Ｔｐを代入することにより補正量αを算出してもよい。
【００３１】
図６に示すように、本実施の形態においては、補正量αは、検出トルク信号Ｔｐの絶対値が予め定められた値Ｔｏより小さい場合にはプラスの符号であり、検出トルク信号Ｔｐの絶対値が予め定められた値Ｔｏより大きい場合にはマイナスの符号である。つまり、補正量αは、検出トルク信号Ｔｐの絶対値が予め定められた値Ｔｏよりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転する。
【００３２】
増減度合い判定部２２２は、トーションバーの捩れ量が零の状態を中点にし、右方向の操舵トルクＴをプラス、左方向の操舵トルクＴをマイナスとした場合に、現時点における操舵トルクＴの増減を判定する。増減度合い判定部２２２は、トルク検出部２１０から定期的に入力された検出トルク信号Ｔｐの履歴から現時点における操舵トルクＴの増減を判定する。
より具体的には、増減度合い判定部２２２は、ＲＡＭ１３に記憶された検出トルク信号Ｔｐの内、最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を含む過去ｋ個分の検出トルク信号Ｔｐの平均値である今回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ）を算出するとともに、最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を含まない、つまり最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）より前に入力された過去ｋ個分のトルク信号Ｔｐの平均値である前回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）を算出する。例えば、ｋが２である場合、Ｔｐａｖｅ（ｎ）＝（Ｔｐ（ｎ）＋Ｔｐ（ｎ−１））／２、Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）＝（Ｔｐ（ｎ−１）＋Ｔｐ（ｎ−２））／２である。
【００３３】
そして、増減度合い判定部２２２は、今回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ）から前回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）を減算することにより得られた平均値変化ΔＴｐａｖｅ（＝Ｔｐａｖｅ（ｎ）−Ｔｐａｖｅ（ｎ−１））に基づいて操舵トルクＴの増減の度合いを判定する。増減度合い判定部２２２は、平均値変化ΔＴｐａｖｅが、予め定められたの第１の判定値よりも大きい場合には、増加量が大きいと判定し、操舵トルクＴが増加している場合にセットされる増加判定をＲＡＭ１３にセットする。他方、増減度合い判定部２２２は、平均値変化ΔＴｐａｖｅが、予め定められたの第２の判定値よりも小さい場合には、減少量が大きいと判定し、操舵トルクＴが減少している場合にセットされる減少判定をＲＡＭ１３にセットする。また、増減度合い判定部２２２は、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値以下である場合には、ＲＡＭ１３にセットされた増加判定をクリアし、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値以上である場合には、ＲＡＭ１３にセットされた減少判定をクリアする。なお、第１の判定値はプラスの値、第２の判定値はマイナスの値であることを例示することができる。
【００３４】
出力部２２３は、ＲＡＭ１３に増加判定がセットされている場合には、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐが示す値に補正量決定部２２１が決定した補正量αを加算した値に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する。また、出力部２２３は、ＲＡＭ１３に減少判定がセットされている場合には、トルク検出部２１０から出力されたトルク信号Ｔｐが示す値から補正量決定部２２１が決定した補正量αを減算した値に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する。また、出力部２２３は、ＲＡＭ１３に増加判定も減少判定もセットされていない場合には、今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として、前回出力した制御トルク信号Ｔｄ（ｎ−１）と同じ信号を出力する。
【００３５】
次に、フローチャートを用いて、補正量決定部２２１が行う補正量決定処理について説明する。
図７は、補正量決定部２２１が行う補正量決定処理の手順を示すフローチャートである。補正量決定部２２１は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの補正量決定処理を実行する。
補正量決定部２２１は、先ず、トルク検出部２１０から出力され、ＲＡＭ１３に記憶された最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を読み込む（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）７０１）。
次に、補正量決定部２２１は、Ｓ７０１にて読み込んだ最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）とＲＯＭ１２に記憶されたマップとに基づいて補正量αを決定する（Ｓ７０２）。
【００３６】
次に、フローチャートを用いて、増減度合い判定部２２２が行う増減度合い判定処理について説明する。
図８は、増減度合い判定部２２２が行う増減度合い判定処理の手順を示すフローチャートである。増減度合い判定部２２２は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの増減判定処理を実行する。
増減度合い判定部２２２は、先ず、トルク検出部２１０から出力され、ＲＡＭ１３に記憶された検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を読み込む（Ｓ８０１）。その後、今回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ）を算出する（Ｓ８０２）とともに前回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）を算出し（Ｓ８０３）、平均値変化ΔＴｐａｖｅを算出する（ΔＴｐａｖｅ＝Ｔｐａｖｅ（ｎ）−Ｔｐａｖｅ（ｎ−１））（Ｓ８０４）。
【００３７】
その後、増減度合い判定部２２２は、Ｓ８０４にて算出された平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値よりも大きいか否かを判別する（Ｓ８０５）。そして、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値よりも大きい場合（Ｓ８０５でＹｅｓ）、増加判定をＲＡＭ１３にセットし（Ｓ８０６）、ＲＡＭ１３にセットされた減少判定をクリアする（Ｓ８０７）。
一方、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値よりも大きくない場合（Ｓ８０５でＮｏ）、Ｓ８０４にて算出された平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値よりも小さいか否かを判別する（Ｓ８０８）。そして、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値よりも小さい場合（Ｓ８０８でＹｅｓ）、減少判定をＲＡＭ１３にセットし（Ｓ８０９）、ＲＡＭ１３にセットされた増加判定をクリアする（Ｓ８１０）。他方、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値よりも小さくない場合（Ｓ８０８でＮｏ）、言い換えれば、平均値変化ΔＴｐａｖｅが、第２の判定値以上、第１の判定値以下である場合、ＲＡＭ１３にセットされた増加判定をクリアし（Ｓ８１１）、減少判定をクリアする（Ｓ８１２）。
【００３８】
次に、フローチャートを用いて、出力部２２３が行う出力処理について説明する。
図９は、出力部２２３が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。出力部２２３は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの出力処理を実行する。
出力部２２３は、先ず、ＲＡＭ１３に増加判定がセットされているかどうかを判別する（Ｓ９０１）。そして、増加判定がセットされている場合（Ｓ９０１でＹｅｓ）、トルク検出部２１０から今回出力された検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）が示す値に補正量決定部２２１が決定した補正量αを加算した値（Ｔｐ（ｎ）＋α）に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する（Ｓ９０２）。
【００３９】
一方、増加判定がセットされていない場合（Ｓ９０１でＮｏ）、ＲＡＭ１３に減少判定がセットされているかどうかを判別する（Ｓ９０３）。そして、減少判定がセットされている場合（Ｓ９０３でＹｅｓ）、トルク検出部２１０から今回出力された検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）が示す値から補正量決定部２２１が決定した補正量αを減算した値（Ｔｐ（ｎ）−α）に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する（Ｓ９０４）。他方、減少判定がセットされていない場合（Ｓ９０３でＮｏ）、今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として、前回出力した制御トルク信号Ｔｄ（ｎ−１）と同じ信号を出力する（Ｓ９０５）。
【００４０】
図１０は、本実施の形態に係るステアリング装置１００における操舵トルクＴと制御トルク信号Ｔｄとの関係を示す図である。操舵トルクＴと制御トルク信号Ｔｄとの関係を実線で示している。また、この図１０には、操舵トルクＴと検出トルク信号Ｔｐとの関係を破線で示している。
上述したように、トルクセンサ１０９からの出力値にはヒステリシスが生じることから、操舵トルクＴに対するトルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐは、図１０の破線で示したように、ステアリングホイール１０１の右回転時の検出トルク信号Ｔｐの値と、左回転時の検出トルク信号Ｔｐの値とで異なる。
【００４１】
本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、図６に示すように、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐの絶対値の値が小さい場合には補正量αの値がプラスに設定される。そして、操舵トルクＴの増加量が大きい場合、言い換えればステアリングホイール１０１の右回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値に補正量αを加算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定される。また、操舵トルクＴの減少量が大きい場合、言い換えればステアリングホイール１０１の左回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値から補正量αを減算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定される。それゆえ、操舵トルクＴが小さい場合には、検出トルク信号Ｔｐのヒステリシスよりも小さいヒステリシスとなる。言い換えれば、操舵トルクＴが小さい場合には、検出トルク信号Ｔｐのヒステリシスの幅よりも小さな幅のヒステリシスとなる。その結果、操舵トルクＴが小さい場合には、ステアリングホイール１０１の戻りが良い特性とすることができる。
【００４２】
一方、図６に示すように、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐの絶対値の値が大きい場合には、絶対値が大きくなるに従って補正量αの値がマイナス方向に大きくなるように設定される。そして、ステアリングホイール１０１の右回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値に補正量αを加算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定され、ステアリングホイール１０１の左回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値から補正量αを減算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定される。それゆえ、操舵トルクＴが大きくなるに従って、検出トルク信号Ｔｐのヒステリシスよりも大きなヒステリシスとなる。その結果、操舵トルクＴが大きい場合には、ステアリングホイール１０１のすわり感を向上させることができる。これにより、例えば、ステアリングホイール１０１の切り戻し時に、電動モータ１１０の戻し方向の駆動トルクが減少するので、車両の挙動を安定させることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、操舵トルクＴが小さい場合および大きい場合の広い領域でヒステリシスが調整されるので、広域で操舵感（操舵特性）を向上させることができ、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。また、トルクセンサ１０９からの出力値のみをパラメータとしているので、簡便な構成で操舵フィーリングの向上と安全性の向上の両立を実現している。
また、図６に例示した、検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの関係を、任意に変更することで、操舵トルクＴに対する制御トルク信号Ｔｄの値（ヒステリシス）を任意に変更することができる。それゆえ、本実施の形態に係るステアリング装置１００が搭載される車両毎に、容易にヒステリシスを変更することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…制御装置、２０…目標電流算出部、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、１０１…ステアリングホイール（ハンドル）、１０９…トルクセンサ、１１０…電動モータ、２１０…トルク検出部、２２０…トルク値補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トルクセンサにより検出されたステアリングホイールの操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する電動パワーステアリング装置が提案されている。
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は、ステアリングの操舵機構に動力を与えてステアリングの操舵力を補助する電動モータと、ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサと、このトルクセンサにより検出された操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する制御回路とを備えている。そして、トルクセンサは、入力軸と出力軸とを同軸上に連結するトーションバー、入力軸の端部に取り付けられる磁石、出力軸の端部に取り付けられる一組の磁気ヨーク、及びこの一組の磁気ヨーク間に生じる磁束密度を検出する磁気センサ等より構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４９０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルクセンサからの出力値には、ステアリングホイール、入力軸等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイールを左から右へ操舵する場合のトルクセンサの出力値と、右から左へ操舵する場合のトルクセンサの出力値とが異なる現象（ヒステリシス）が生じる。
したがって、ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御することで、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、ステアリングホイールの操舵トルクに応じた値を検出する検出手段と、実際の操舵トルクと前記検出手段が検出する検出値との間のヒステリシスを考慮して当該検出手段が検出した検出値を補正する補正手段と、前記補正手段が補正した検出値に基づいて電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、を備え、前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に応じた補正値を用いて、前記操舵トルクが小さい場合には前記ヒステリシスを小さく、当該操舵トルクが大きい場合には当該ヒステリシスを大きくするように補正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。
【０００６】
ここで、前記補正手段の前記補正値は、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転するとよい。
また、前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて前記補正値を決定する決定手段と、当該検出手段が検出した検出値に対して当該決定手段が決定した補正値を用いた四則演算を行うことにより当該検出手段が検出した検出値を補正するとともに補正した検出値を出力する出力手段と、を備えるとよい。
【０００７】
また、前記操舵トルクの方向が、前記ステアリングホイールの一方の回転方向である場合をプラス、他方の回転方向である場合をマイナスとした場合に、前記補正手段の前記決定手段は、前記補正値の符号を、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合にはプラス、大きい場合にはマイナスに決定し、前記出力手段は、前記操舵トルクが増加している場合には、当該検出手段が検出した検出値に当該決定手段が決定した補正値を加算し、当該操舵トルクが減少している場合には、当該検出手段が検出した検出値から当該決定手段が決定した補正値を減算することにより当該検出手段が検出した検出値を補正するとよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御するので、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。
【図３】目標電流算出部の概略構成図である。
【図４】制御部の概略構成図である。
【図５】トルク値補正部の概略構成図である。
【図６】検出トルク信号と補正量との関係を示す図である。
【図７】補正量決定部が行う補正量決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】増減度合い判定部が行う増減度合い判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】出力部が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施の形態に係るステアリング装置における操舵トルクと制御トルク信号との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、乗り物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自動車に適用した構成を例示している。
【００１１】
ステアリング装置１００は、ドライバが操作する車輪（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。
【００１２】
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
【００１３】
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との相対回転角度に応じた電気信号（例えば電圧信号）出力するトルクセンサ１０９が設けられている。
【００１４】
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。電動モータ１１０に実際に流れる実電流の大きさおよび方向は、モータ電流検出部３３（図４参照）にて検出される。
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の出力値が入力される。
【００１５】
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に応じた値をトルクセンサ１０９からの出力に基づいて検出し、その検出された値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。
【００１６】
次に、制御装置１０について説明する。
図２は、ステアリング装置１００の制御装置１０の概略構成図である。
制御装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３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から出力された電気信号と、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。
そして、制御装置１０は、トルクセンサ１０９から入力される信号に基づいて操舵トルクＴに応じた値を検出するトルク検出部２１０と、トルク検出部２１０からの出力値（Ｔｐ）を補正し、補正後のトルク信号である制御トルク信号Ｔｄを出力するトルク値補正部２２０とを有している。また、トルク値補正部２２０から出力された制御トルク信号Ｔｄ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を算出する目標電流算出部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。
【００１７】
先ずは、トルク検出部２１０について詳述する。
トルク検出部２１０は、トルクセンサ１０９から入力される信号に基づいて操舵トルクＴを算出し、算出した操舵トルクＴを電気信号（電圧信号）に変換した検出トルク信号Ｔｐをトルク値補正部２２０へ出力する。トルクセンサ１０９から出力される電気信号と、操舵トルクＴとの関係を示すマップをＲＯＭ１２に記憶しておき、トルク検出部２１０は、このマップに、トルクセンサ１０９からの電気信号を代入することにより操舵トルクＴを算出する。又は、トルクセンサ１０９からの電気信号と操舵トルクＴとの関係を示す関数を組み込んでおき、トルク検出部２１０は、この関数にトルクセンサ１０９からの電気信号を代入して操舵トルクＴを算出してもよい。なお、トルク検出部２１０は、トーションバーの捩れ量が零の状態を中点にし、右回転方向の操舵トルクＴをプラス、左回転方向の操舵トルクＴをマイナスの値として出力する。
トルク値補正部２２０については、後で詳述する。
【００１８】
次に、目標電流算出部２０について詳述する。図３は、目標電流算出部２０の概略構成図である。
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、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などからの出力に基づいて目標電流を決定する目標電流決定部２５を備えている。さらに、目標電流算出部２０は、制御トルク信号Ｔｄの位相補償を行う位相補償部２６を備えている。
【００１９】
なお、目標電流算出部２０には、トルク信号Ｔｄと、車速信号ｖと、電動モータ１１０の回転速度Ｎｍが出力信号に変換された回転速度信号Ｎｍｓとが入力される。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）の出力信号が微分されることにより得られるものであることを例示することができる。
なお、制御装置１０には、車速センサ１７０などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないＡ／Ｄ変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部２０に取り込んでいる。
【００２０】
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とに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Ｉｍｂを出力する。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ＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｓおよび車速信号ｖを代入することによりベース電流を算出する。
【００２１】
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し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Ｉｓを出力する。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ＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄおよび車速信号ｖとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｄおよび車速信号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。
【００２２】
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を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Ｉｄを出力する。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ＲＯＭ１２に記憶しておいた、トルク信号Ｔｄ、車速信号ｖおよび回転速度信号Ｎｍｓと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Ｔｄと車速信号ｖと回転速度信号Ｎｍｓとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
【００２３】
目標電流決定部２５は、ベース電流算出部２１から出力されたベース電流信号Ｉｍｂ、イナーシャ補償電流算出部２２から出力されたイナーシャ補償電流信号Ｉｓおよびダンパー補償電流算出部２３から出力されたダンパー補償電流信号Ｉｄに基づいて目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ＩＴを出力する。目標電流決定部２５は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、補償電流と目標電流との対応を示すマップに代入することにより目標電流を算出する。
【００２４】
次に、制御部３０について詳述する。図４は、制御部３０の概略構成図である。
制御部３０は、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。
【００２５】
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。
偏差演算部４１は、目標電流算出部２０からの出力値である目標電流信号ＩＴＦとモータ電流検出部３３からの出力値であるモータ電流信号Ｉｍｓとの偏差の値を偏差信号４１ａとして出力する。
【００２６】
フィードバック（Ｆ／Ｂ）処理部４２は、目標電流と実電流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、入力された偏差信号４１ａに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号４２ａを生成・出力する。
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ＰＷＭ信号６０ａを生成し、生成したＰＷＭ信号６０ａを出力する。
【００２７】
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の値を検出して、検出した実電流Ｉｍをモータ電流信号Ｉｍｓに変換して出力する。
【００２８】
以上のように構成されたステアリング装置１００において、トルクセンサ１０９からの出力値には、ステアリングホイール１０１、下部連結シャフト１０８等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイール１０１を左から右へ操舵する場合（以下、「右回転時」と称する場合もある）のトルクセンサ１０９の出力値と、右から左へ操舵する場合（以下、「左回転時」と称する場合もある）のトルクセンサ１０９の出力値とが異なる現象（ヒステリシス）が生じる。
かかる事項に鑑み、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐを、ヒステリシスを考慮した値に補正するためにトルク値補正部２２０を備えている。
【００２９】
図５は、トルク値補正部２２０の概略構成図である。
トルク値補正部２２０は、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐに基づいて補正量αを決定する補正量決定部２２１と、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐに基づいて操舵トルクＴの増減を判定する増減度合い判定部２２２と、を備えている。また、トルク値補正部２２０は、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐ、補正量決定部２２１にて決定された補正量αおよび増減度合い判定部２２２にて判定された操舵トルクＴの増減に基づいて制御トルク信号Ｔｄを決定するとともに、決定した制御トルク信号Ｔｄを目標電流算出部２０へ出力する出力部２２３を備えている。
【００３０】
図６は、検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの関係を示す図である。
補正量決定部２２１は、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐに基づいて補正量αを決定する。例えば、予め経験則に基づいてトルク検出部２１０から出力される検出トルク信号Ｔｐに応じた最適な補正量αを図６に示すように導き出しておく。そして、補正量決定部２２１は、予め作成しＲＯＭ１２に記憶しておいた、検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの対応を示すマップに、検出トルク信号Ｔｐを代入することにより補正量αを算出する。あるいは、予め作成した検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの関係式に検出トルク信号Ｔｐを代入することにより補正量αを算出してもよい。
【００３１】
図６に示すように、本実施の形態においては、補正量αは、検出トルク信号Ｔｐの絶対値が予め定められた値Ｔｏより小さい場合にはプラスの符号であり、検出トルク信号Ｔｐの絶対値が予め定められた値Ｔｏより大きい場合にはマイナスの符号である。つまり、補正量αは、検出トルク信号Ｔｐの絶対値が予め定められた値Ｔｏよりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転する。
【００３２】
増減度合い判定部２２２は、トーションバーの捩れ量が零の状態を中点にし、右方向の操舵トルクＴをプラス、左方向の操舵トルクＴをマイナスとした場合に、現時点における操舵トルクＴの増減を判定する。増減度合い判定部２２２は、トルク検出部２１０から定期的に入力された検出トルク信号Ｔｐの履歴から現時点における操舵トルクＴの増減を判定する。
より具体的には、増減度合い判定部２２２は、ＲＡＭ１３に記憶された検出トルク信号Ｔｐの内、最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を含む過去ｋ個分の検出トルク信号Ｔｐの平均値である今回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ）を算出するとともに、最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を含まない、つまり最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）より前に入力された過去ｋ個分のトルク信号Ｔｐの平均値である前回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）を算出する。例えば、ｋが２である場合、Ｔｐａｖｅ（ｎ）＝（Ｔｐ（ｎ）＋Ｔｐ（ｎ−１））／２、Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）＝（Ｔｐ（ｎ−１）＋Ｔｐ（ｎ−２））／２である。
【００３３】
そして、増減度合い判定部２２２は、今回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ）から前回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）を減算することにより得られた平均値変化ΔＴｐａｖｅ（＝Ｔｐａｖｅ（ｎ）−Ｔｐａｖｅ（ｎ−１））に基づいて操舵トルクＴの増減の度合いを判定する。増減度合い判定部２２２は、平均値変化ΔＴｐａｖｅが、予め定められたの第１の判定値よりも大きい場合には、増加量が大きいと判定し、操舵トルクＴが増加している場合にセットされる増加判定をＲＡＭ１３にセットする。他方、増減度合い判定部２２２は、平均値変化ΔＴｐａｖｅが、予め定められたの第２の判定値よりも小さい場合には、減少量が大きいと判定し、操舵トルクＴが減少している場合にセットされる減少判定をＲＡＭ１３にセットする。また、増減度合い判定部２２２は、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値以下である場合には、ＲＡＭ１３にセットされた増加判定をクリアし、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値以上である場合には、ＲＡＭ１３にセットされた減少判定をクリアする。なお、第１の判定値はプラスの値、第２の判定値はマイナスの値であることを例示することができる。
【００３４】
出力部２２３は、ＲＡＭ１３に増加判定がセットされている場合には、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐが示す値に補正量決定部２２１が決定した補正量αを加算した値に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する。また、出力部２２３は、ＲＡＭ１３に減少判定がセットされている場合には、トルク検出部２１０から出力されたトルク信号Ｔｐが示す値から補正量決定部２２１が決定した補正量αを減算した値に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する。また、出力部２２３は、ＲＡＭ１３に増加判定も減少判定もセットされていない場合には、今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として、前回出力した制御トルク信号Ｔｄ（ｎ−１）と同じ信号を出力する。
【００３５】
次に、フローチャートを用いて、補正量決定部２２１が行う補正量決定処理について説明する。
図７は、補正量決定部２２１が行う補正量決定処理の手順を示すフローチャートである。補正量決定部２２１は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの補正量決定処理を実行する。
補正量決定部２２１は、先ず、トルク検出部２１０から出力され、ＲＡＭ１３に記憶された最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を読み込む（ステップ（以下、単に、「Ｓ」と記す。）７０１）。
次に、補正量決定部２２１は、Ｓ７０１にて読み込んだ最新の検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）とＲＯＭ１２に記憶されたマップとに基づいて補正量αを決定する（Ｓ７０２）。
【００３６】
次に、フローチャートを用いて、増減度合い判定部２２２が行う増減度合い判定処理について説明する。
図８は、増減度合い判定部２２２が行う増減度合い判定処理の手順を示すフローチャートである。増減度合い判定部２２２は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの増減判定処理を実行する。
増減度合い判定部２２２は、先ず、トルク検出部２１０から出力され、ＲＡＭ１３に記憶された検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）を読み込む（Ｓ８０１）。その後、今回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ）を算出する（Ｓ８０２）とともに前回平均値Ｔｐａｖｅ（ｎ−１）を算出し（Ｓ８０３）、平均値変化ΔＴｐａｖｅを算出する（ΔＴｐａｖｅ＝Ｔｐａｖｅ（ｎ）−Ｔｐａｖｅ（ｎ−１））（Ｓ８０４）。
【００３７】
その後、増減度合い判定部２２２は、Ｓ８０４にて算出された平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値よりも大きいか否かを判別する（Ｓ８０５）。そして、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値よりも大きい場合（Ｓ８０５でＹｅｓ）、増加判定をＲＡＭ１３にセットし（Ｓ８０６）、ＲＡＭ１３にセットされた減少判定をクリアする（Ｓ８０７）。
一方、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第１の判定値よりも大きくない場合（Ｓ８０５でＮｏ）、Ｓ８０４にて算出された平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値よりも小さいか否かを判別する（Ｓ８０８）。そして、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値よりも小さい場合（Ｓ８０８でＹｅｓ）、減少判定をＲＡＭ１３にセットし（Ｓ８０９）、ＲＡＭ１３にセットされた増加判定をクリアする（Ｓ８１０）。他方、平均値変化ΔＴｐａｖｅが第２の判定値よりも小さくない場合（Ｓ８０８でＮｏ）、言い換えれば、平均値変化ΔＴｐａｖｅが、第２の判定値以上、第１の判定値以下である場合、ＲＡＭ１３にセットされた増加判定をクリアし（Ｓ８１１）、減少判定をクリアする（Ｓ８１２）。
【００３８】
次に、フローチャートを用いて、出力部２２３が行う出力処理について説明する。
図９は、出力部２２３が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。出力部２２３は、定期的に、例えば１０ｍｓ毎にこの出力処理を実行する。
出力部２２３は、先ず、ＲＡＭ１３に増加判定がセットされているかどうかを判別する（Ｓ９０１）。そして、増加判定がセットされている場合（Ｓ９０１でＹｅｓ）、トルク検出部２１０から今回出力された検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）が示す値に補正量決定部２２１が決定した補正量αを加算した値（Ｔｐ（ｎ）＋α）に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する（Ｓ９０２）。
【００３９】
一方、増加判定がセットされていない場合（Ｓ９０１でＮｏ）、ＲＡＭ１３に減少判定がセットされているかどうかを判別する（Ｓ９０３）。そして、減少判定がセットされている場合（Ｓ９０３でＹｅｓ）、トルク検出部２１０から今回出力された検出トルク信号Ｔｐ（ｎ）が示す値から補正量決定部２２１が決定した補正量αを減算した値（Ｔｐ（ｎ）−α）に応じた電気信号を今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として出力する（Ｓ９０４）。他方、減少判定がセットされていない場合（Ｓ９０３でＮｏ）、今回の制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として、前回出力した制御トルク信号Ｔｄ（ｎ−１）と同じ信号を出力する（Ｓ９０５）。
【００４０】
図１０は、本実施の形態に係るステアリング装置１００における操舵トルクＴと制御トルク信号Ｔｄとの関係を示す図である。操舵トルクＴと制御トルク信号Ｔｄとの関係を実線で示している。また、この図１０には、操舵トルクＴと検出トルク信号Ｔｐとの関係を破線で示している。
上述したように、トルクセンサ１０９からの出力値にはヒステリシスが生じることから、操舵トルクＴに対するトルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐは、図１０の破線で示したように、ステアリングホイール１０１の右回転時の検出トルク信号Ｔｐの値と、左回転時の検出トルク信号Ｔｐの値とで異なる。
【００４１】
本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、図６に示すように、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐの絶対値の値が小さい場合には補正量αの値がプラスに設定される。そして、操舵トルクＴの増加量が大きい場合、言い換えればステアリングホイール１０１の右回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値に補正量αを加算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定される。また、操舵トルクＴの減少量が大きい場合、言い換えればステアリングホイール１０１の左回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値から補正量αを減算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定される。それゆえ、操舵トルクＴが小さい場合には、検出トルク信号Ｔｐのヒステリシスよりも小さいヒステリシスとなる。言い換えれば、操舵トルクＴが小さい場合には、検出トルク信号Ｔｐのヒステリシスの幅よりも小さな幅のヒステリシスとなる。その結果、操舵トルクＴが小さい場合には、ステアリングホイール１０１の戻りが良い特性とすることができる。
【００４２】
一方、図６に示すように、トルク検出部２１０から出力された検出トルク信号Ｔｐの絶対値の値が大きい場合には、絶対値が大きくなるに従って補正量αの値がマイナス方向に大きくなるように設定される。そして、ステアリングホイール１０１の右回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値に補正量αを加算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定され、ステアリングホイール１０１の左回転時には、検出トルク信号Ｔｐが示す値から補正量αを減算した値に応じた電気信号が制御トルク信号Ｔｄ（ｎ）として設定される。それゆえ、操舵トルクＴが大きくなるに従って、検出トルク信号Ｔｐのヒステリシスよりも大きなヒステリシスとなる。その結果、操舵トルクＴが大きい場合には、ステアリングホイール１０１のすわり感を向上させることができる。これにより、例えば、ステアリングホイール１０１の切り戻し時に、電動モータ１１０の戻し方向の駆動トルクが減少するので、車両の挙動を安定させることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態に係るステアリング装置１００においては、操舵トルクＴが小さい場合および大きい場合の広い領域でヒステリシスが調整されるので、広域で操舵感（操舵特性）を向上させることができ、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。また、トルクセンサ１０９からの出力値のみをパラメータとしているので、簡便な構成で操舵フィーリングの向上と安全性の向上の両立を実現している。
また、図６に例示した、検出トルク信号Ｔｐと補正量αとの関係を、任意に変更することで、操舵トルクＴに対する制御トルク信号Ｔｄの値（ヒステリシス）を任意に変更することができる。それゆえ、本実施の形態に係るステアリング装置１００が搭載される車両毎に、容易にヒステリシスを変更することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…制御装置、２０…目標電流算出部、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、１０１…ステアリングホイール（ハンドル）、１０９…トルクセンサ、１１０…電動モータ、２１０…トルク検出部、２２０…トルク値補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵トルクに応じた値を検出する検出手段と、
実際の操舵トルクと前記検出手段が検出する検出値との間のヒステリシスを考慮して当該検出手段が検出した検出値を補正する補正手段と、
前記補正手段が補正した検出値に基づいて電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、
を備え、
前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に応じた補正値を用いて、前記操舵トルクが小さい場合には前記ヒステリシスを小さく、当該操舵トルクが大きい場合には当該ヒステリシスを大きくするように補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記補正手段の前記補正値は、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転す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。
【請求項３】
前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて前記補正値を決定する決定手段と、当該検出手段が検出した検出値に対して当該決定手段が決定した補正値を用いた四則演算を行うことにより当該検出手段が検出した検出値を補正するとともに補正した検出値を出力する出力手段と、を備え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。
【請求項４】
前記操舵トルクの方向が、前記ステアリングホイールの一方の回転方向である場合をプラス、他方の回転方向である場合をマイナスとした場合に、
前記補正手段の前記決定手段は、前記補正値の符号を、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合にはプラス、大きい場合にはマイナスに決定し、前記出力手段は、前記操舵トルクが増加している場合には、当該検出手段が検出した検出値に当該決定手段が決定した補正値を加算し、当該操舵トルクが減少している場合には、当該検出手段が検出した検出値から当該決定手段が決定した補正値を減算することにより当該検出手段が検出した検出値を補正することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵トルクに応じた値を検出する検出手段と、
実際の操舵トルクと前記検出手段が検出する検出値との間のヒステリシスを考慮して当該検出手段が検出した検出値を補正する補正手段と、
前記補正手段が補正した検出値に基づいて電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、
を備え、
前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に応じた補正値を用いて、前記操舵トルクが小さい場合には前記ヒステリシスを小さく、当該操舵トルクが大きい場合には当該ヒステリシスを大きくするように補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記補正手段の前記補正値は、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転す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。
【請求項３】
前記補正手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて前記補正値を決定する決定手段と、当該検出手段が検出した検出値に対して当該決定手段が決定した補正値を用いた四則演算を行うことにより当該検出手段が検出した検出値を補正するとともに補正した検出値を出力する出力手段と、を備え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。
【請求項４】
前記操舵トルクの方向が、前記ステアリングホイールの一方の回転方向である場合をプラス、他方の回転方向である場合をマイナスとした場合に、
前記補正手段の前記決定手段は、前記補正値の符号を、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合にはプラス、大きい場合にはマイナスに決定し、前記出力手段は、前記操舵トルクが増加している場合には、当該検出手段が検出した検出値に当該決定手段が決定した補正値を加算し、当該操舵トルクが減少している場合には、当該検出手段が検出した検出値から当該決定手段が決定した補正値を減算することにより当該検出手段が検出した検出値を補正することを特徴とする請求項３に記載の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２０１３−６７３４０（Ｐ２０１３−６７３４０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８９３８（Ｐ２０１１−２０８９３８）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００１４６０１０）株式会社ショーワ (715)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００１４６０１０）株式会社ショーワ (715)
【Ｆターム（参考）】
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