JP2000238652A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハンドルを中立位置に戻すためのワークロー
ドが軽減されていながら、コストアップを最小限に止め
ることが可能な電動パワーステアリング装置を提供する
こと。 【解決手段】 本発明の電動パワーステアリング装置
は、制御ユニット１０に、ＡＢＳの車輪速センサ１から
車輪速差信号を生成する左右車輪速差演算手段１９と、
パワーアシストモータ３の電圧・電流に基づいてモータ
回転角速度を推定するモータ回転角速度推定手段１７
と、各信号に基づいて戻し状態であるか否かを判定する
ハンドル戻し検出手段１８と、戻し状態にある場合には
パワーアシストモータ３に適正な戻し操舵をさせる戻し
補正信号を生成する戻し補正制御手段２０とをもつ。本
構成により良好な戻し操舵感覚が得られながら、新たに
操舵角センサ等を付加する必要がないので、コストアッ
プが最小限に止められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車等の車
両に装備される電動パワーステアリング装置の技術分野
に属する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵装置では、一方に切られた
ハンドル（ステアリングホイール）から運転者が手を離
すなり操舵力を抜くなりして、自然に操舵車輪が中立位
置に戻す操作が通常行われてきた。ところが通常の電動
パワーステアリング装置では、自然に操舵車輪が中立位
置に戻るのを期待していると、特に低速時にはハンドル
が戻りにくいという不都合があった。これは、路面から
各操舵車輪にかかる力により自然にハンドルが戻ろうと
する際に、パワーアシストモータおよびその減速機がも
つ慣性モーメントおよび摩擦抵抗などの影響に起因して
いる。その結果、運転者がハンドルから手を離しても、
ハンドルの戻りが遅かったり、ハンドルが中立位置まで
戻りきらなかったりするので、運転者は積極的にハンド
ルを中立位置にまで戻す操作をしなければならず、ワー
クロードが大きかった。

【０００３】このような不都合を解消する目的で、特開
平３−１１９４４号公報には、ハンドルを一方に切るト
ルクを弱めると、直ちに戻し操舵が自動的に行われて操
舵車輪が中立位置に戻る電動パワーステアリング装置が
開示されている。すなわち、同公報の電動パワーステア
リング装置には、ステアリングラック軸の左右位置を検
出することにより直接的に操舵車輪の操舵角を検出する
舵角センサが装備されている。そして、ステアリングコ
ラムにかかる操舵トルクの急激な減少によってハンドル
が戻し状態にあると判定された場合には、積極的にパワ
ーアシストモータが駆動され、操舵車輪は速やかに中立
位置に戻されるようになっている。その結果、同公報の
技術によれば、ハンドルを中立位置に戻すための積極的
な運転操作を行うことが不要になり、運転者のワークロ
ードが軽減されるという効果がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報の技術では、通常の電動パワーステアリング装置のハ
ードウェア構成に加えて、操舵車輪の操舵角を検出する
ための舵角センサが必要とされるので、その分のコスト
アップは不可避であった。そこで本発明は、ハンドルを
中立位置に戻すためのワークロードが軽減されていなが
ら、コストアップを最小限に止めることが可能な電動パ
ワーステアリング装置を提供することを解決すべき課題
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、発明者は以下の手段を発明した。 （第１手段）本発明の第１手段は、請求項１記載の電動
パワーステアリング装置である。本手段では、制御ユニ
ットは、車輪速センサからの左右一対の車輪速信号と、
トルクセンサからの操舵トルク信号とに基づいて、パワ
ーアシストモータを駆動する作用を有する。この作用を
発揮するために、制御ユニットは、左右車輪速差演算手
段、モータ回転角速度推定手段、ハンドル戻し検出手段
および戻し補正制御手段の四つの演算手段を備えてい
る。

【０００６】左右車輪速差演算手段は、左右一対の車輪
速信号に基づいた演算を行なって、左右の各車輪の速度
差を示す車輪速差信号を生成する数値演算手段である。
また、モータ回転角速度推定手段は、パワーアシストモ
ータに加えられるモータ端子間電圧と、そのモータ電流
検出値とに基づいて、モータ回転角速度を推定する演算
を行う数値演算手段である。一方、ハンドル戻し検出手
段は、操舵トルク信号と車輪速差信号とモータ回転角速
度とに基づいて、ハンドルが戻し状態にあるか否かを判
定する論理演算手段である。さらに、戻し補正制御手段
は、このハンドル戻し検出手段によってハンドルが戻し
状態にあると判定された場合には、パワーアシストモー
タに適正な戻し操舵をさせる戻し補正信号を生成する数
値演算手段である。これら四つの演算手段が、所定の制
御ロジックに従って互いに関連しながら作用することに
より、制御ユニットは、ハンドルが戻し状態にある場合
には、適正な戻し操舵をさせるように、パワーアシスト
モータを駆動することができる。

【０００７】すなわち、これら四つの演算手段は、ＥＣ
Ｕ等の制御ユニット内に装備されているマイクロコンピ
ュータのソフトウェアを改修する等のマイナーチェンジ
によって実現可能である。それゆえ、本手段では、操舵
角センサ等のハードウェアを新たに装備すること必要が
なくなり、その分のコストアップがなくなる。それでい
て、本手段の電動パワーステアリング装置によれば、ハ
ンドルを中立位置に戻すためのワークロードを軽減する
ことができる。

【０００８】したがって、本手段の電動パワーステアリ
ング装置によれば、ハンドルを中立位置に戻すためのワ
ークロードが軽減されていながら、コストアップを最小
限に止めることができるという効果がある。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の電動パワーステアリング
装置の実施の形態については、当業者に実施可能な理解
が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明す
る。 ［実施例１］ （実施例１の構成）本発明の実施例１としての電動パワ
ーステアリング装置は、電気自動車用の操舵装置であっ
て、図１に示すように、左右一対の車輪速センサ１、ト
ルクセンサ２、制御ユニット１０およびパワーアシスト
モータ３とを有する。

【００１０】左右一対の車輪速センサ１は、ＡＢＳのセ
ンサとしてすでに自動車に標準装備されているデジタル
周波数検出用のピックアップであって、左右の各車輪の
回転角速度に関する車輪速信号をそれぞれ生成するセン
サである。一方、トルクセンサ２は、ステアリングコラ
ムにかかる操舵トルクを検出して操舵トルク信号を生成
するセンサである。本実施例の電動パワーステアリング
装置は、自動車の状態を検知するセンサとしてはこれら
二種類のセンサだけを採用しており、操舵車輪の操舵角
度を検出するポテンショメータなどの操舵角センサは、
必要としていない。

【００１１】パワーアシストモータ３は、制御ユニット
１０によって適正に制御されながら駆動され、運転者が
ハンドルにかける操舵トルクを補強して、操舵車輪に舵
角を与える操舵力を高める直流モータである。一方、制
御ユニット１０は、前述の左右一対の車輪速信号と操舵
トルク信号とに基づいて、パワーアシストモータを適正
に駆動するＥＣＵである。

【００１２】すなわち、制御ユニット１０は、車速演算
器１１、電流指令値演算手段１２、モータ制御回路１
３、モータ駆動回路１４、モータ電流検出回路１５、モ
ータ端子間電圧検出回路１６、モータ回転角速度推定手
段１７、ハンドル戻し検出手段１８、左右車輪速差演算
手段１９および戻し補正制御手段２０を内蔵している。
これらの構成要素のうち、車速演算器１１、電流指令値
演算手段１２、モータ制御回路１３、モータ駆動回路１
４、モータ電流検出回路１５およびモータ端子間電圧検
出回路１６は、普通の電動パワーステアリング装置がも
っているものと基本的に同じであるので、詳しい説明は
省略する。

【００１３】また、電流指令値演算手段１２、モータ回
転角速度推定手段１７、ハンドル戻し検出手段１８、左
右車輪速差演算手段１９および戻し補正制御手段２０
は、制御ユニット１０に内蔵されているマイクロコンピ
ュータ（図略）によってそれぞれ実現されるデジタル演
算手段である。すなわち、左右車輪速差演算手段１９
は、左右一対の車輪速信号に基づいた演算を行なって、
左右の各車輪の速度差を示す車輪速差信号を生成する数
値演算手段である。また、モータ回転角速度推定手段１
７は、パワーアシストモータ３に加えられるモータ端子
間電圧と、そのモータ電流検出値とに基づいて、モータ
回転角速度を推定する演算を行う数値演算手段である。
一方、ハンドル戻し検出手段１８は、操舵トルク信号と
車輪速差信号とモータ回転角速度とに基づいて、ハンド
ルが戻し状態にあるか否かを判定する論理演算手段であ
る。さらに、戻し補正制御手段２０は、このハンドル戻
し検出手段によってハンドルが戻し状態にあると判定さ
れた場合には、パワーアシストモータ３に適正な戻し操
舵をさせる戻し補正信号を生成する数値演算手段であ
る。

【００１４】本実施例の電動パワーステアリング装置に
おける各種信号の入出力は、図１に示す通りであるが、
本実施例の特徴的な部分については後ほど作用効果の項
で説明する。 （実施例１の作用効果）本実施例の電動パワーステアリ
ング装置は、以上のように構成されているので、以下の
ような作用効果を発揮する。読者におかれては、図１を
参照しつつ読み進められたい。

【００１５】左右車輪速差演算手段１９は、前述の左右
一対の車輪速センサ１からのパルス信号の間隔をパルス
カウンタで計測することにより、左右一対の車輪速信号
に基づいた演算を行なって、左右の各車輪の速度差を示
す車輪速差信号を生成する。すなわち、自動車が左右の
一方に旋回中には左右の車輪の回転速度の差が生じるの
で、左右車輪速差演算手段１９は、その差を検出して数
値演算を行うことにより、左右の各車輪の速度差を示す
車輪速差信号を生成する。

【００１６】また、モータ回転角速度推定手段１７は、
パワーアシストモータ３に加えられるモータ端子間電圧
と、そのモータ電流検出値とに基づいて、モータ回転角
速度を推定する数値演算を行う。ここで、モータ端子間
電圧は、モータ駆動回路１４に付属しているモータ端子
間電圧検出回路１６のよって検出され、Ａ／Ｄ変換器を
介してモータ回転角速度推定手段１７に入力される。一
方、モータ電流検出値は、モータ制御回路１３等と共に
マイナー・フィードバックループを形成しているモータ
電流検出回路１５によって計測され、やはりＡ／Ｄ変換
器を介してモータ回転角速度推定手段１７に入力され
る。

【００１７】モータ回転角速度推定手段１７によって算
定されたモータ回転角速度信号は、ハンドル戻し検出手
段１８に伝達される。ハンドル戻し検出手段１８にはま
た、前述の左右車輪速差演算手段１９によって算出され
た車輪速差信号と、前述のトルクセンサ２からのトルク
信号とが、それぞれ入力される。ハンドル戻し検出手段
１８は、操舵トルク信号と車輪速差信号とモータ回転角
速度信号とに基づいて、論理演算を行い、ハンドルが戻
し状態にあるか否かを判定する論理演算を行う。ハンド
ル戻し検出手段１８によるこの判定結果は、左右車輪速
差演算手段１９によって算出された車輪速差信号と、車
速演算器１１により計測された車速信号とに並行して、
戻し補正制御手段２０に供給される。

【００１８】最後に、戻し補正制御手段２０は、前述の
ようにハンドル戻し検出手段１８によってハンドルが戻
し状態にあると判定された場合には、数値演算を行い、
パワーアシストモータ３に適正な戻し操舵をさせる戻し
補正信号を生成する。この数値演算は、車速演算器１１
によって測定された車速信号と、左右車輪速差演算手段
１９によって算出された車輪速差信号とに基づき、所定
の演算ロジックに従ってなされ、適正な戻し補正信号が
生成される。

【００１９】このようにして戻し補正制御手段２０によ
って生成された戻し補正信号は、電流指令値演算手段１
２に提供される。その結果、電流指令値演算手段１２で
は、トルクセンサ２からのトルク信号と、車速演算器１
１からの車速信号と、戻し補正制御手段２０からの戻し
補正信号とに基づき、適正な電流指令値が算出されて戻
し操舵がスムースに行われるようになる。

【００２０】以上の作用のうち、モータ回転角速度推定
手段１７、左右車輪速差演算手段１９およびハンドル戻
し検出手段１８の作用について、図２のフローチャート
を参照しつつより具体的に説明する。すなわち、先ず処
理ステップＳ１で、各種入力データが、制御ユニット１
０のマイクロコンピュータ（図略）に読み込まれる。こ
れらの入力データは、トルクセンサ２からの操舵トルク
値、モータ電流検出回路１５からのモータ電流検出値、
モータ端子間電圧検出回路１６からのモータ端子間電圧
値、並びに車輪速センサ１からの右車輪速度および左車
輪速度である。

【００２１】次に処理ステップＳ２では、同ステップの
ブロックに記載された数式に従って、モータ回転角速度
推定手段１７によるモータ回転角速度の数値演算が行わ
れ、モータ回転角速度信号θdot が算出される。さら
に、処理ステップＳ３では、同ステップのブロックに記
載された数式に従って数値演算が行われ、左右車輪速差
演算手段１９による左右の車輪の速度差を示す車輪速差
信号Ｖrdifが算出される。ここで、左右車輪速度差補正
値Ｖost は、左右の車輪の空気圧の差などに起因して直
進状態でも生じる左右の車輪速差を補正するための補正
値であり、学習演算により自動的に調整されて設定され
る値である。

【００２２】以下、ステップＳ４〜Ｓ１０は、ハンドル
戻し検出手段１８による論理演算のロジックを示す部分
である。すなわち、判断ステップＳ４では、先ず、前回
のハンドル戻し検出手段１８の論理演算でハンドル戻し
制御フラグがセットされているか、あるいは逆にリセッ
トされているかが判定される。ここで、ハンドル戻し制
御フラグがセットされている状態は、ハンドルが戻し状
態にあることを示し、逆に、ハンドル戻し制御フラグが
リセットされている状態は、ハンドルが戻し状態にはな
いことを示す。それゆえ、前回のハンドル戻し検出手段
１８による論理演算の結果、ハンドル戻し制御フラグが
リセットされおりハンドルが戻し状態にはないと判定さ
れていた場合には、判断ステップＳ５以下に進み、新た
に戻し状態になってないかが判定される。

【００２３】判断ステップＳ５では、操舵トルク信号Ｔ
ｓとパワーアシストモータ３の回転方向とが一致してい
るか、あるいは逆になっているかが判定さる。両者が一
致している場合には、ハンドルは依然として戻し状態に
ないものと判定され、ハンドル戻し制御フラグはそのま
までルーチンが終了する。逆に、両者が正負逆になって
いる場合には、パワーアシストモータ３の回転方向とハ
ンドルにかかっている操舵トルクＴｓとが逆になってい
るわけであるから、戻し状態になっている可能性ありと
判定され、次の判断ステップＳ６にロジックは進む。な
お、パワーアシストモータ３が静止しており、操舵トル
クＴｓが正負いずれかである場合にも、戻し状態になっ
ている可能性ありと判定され、次の判断ステップＳ６に
ロジックは進む。

【００２４】次の判断ステップＳ６では、車輪速差信号
Ｖrdifの絶対値が規定値（１ｋｍ／ｈ弱程度）を越えて
いるかが判定され、自動車が旋回状態にあるか否かの判
定がなされる。すなわち、車輪速差信号Ｖrdifの絶対値
が規定値を越えてなければ、自動車は旋回状態にはなく
ほぼ直進状態であるものと判定され、戻し状態にはない
ので、ハンドル戻し制御フラグをそのままにしてルーチ
ンを終了する。逆に、車輪速差信号Ｖrdifの絶対値が規
定値を越えいる場合には、自動車は旋回状態にあるもの
と判定され、戻し状態である可能性が高いと判定され
て、次の判断ステップＳ７にロジックは進む。

【００２５】判断ステップＳ７では、前述の判断ステッ
プＳ５および判断ステップＳ６の判定がごく短時間の所
定時間中に保たれているか否かが判定される。これは、
操舵トルクＴｓが瞬間的に戻し操作側の符号になっただ
けで戻し状態にあると判定すると、ハンドルの微動等を
拾ってしまい、判定を誤る可能性があるからである。そ
れゆえ、所定時間の間、判断ステップＳ５および判断ス
テップＳ６の判定が維持されているか否かが判定され
る。その結果、同判定が維持されていないようであれ
ば、処理ステップＳ１１で所定時間カウンタがリセット
され、ハンドル戻し制御フラグをそのまま（リセット状
態のまま）にしてルーチンは終了する。逆に、判断ステ
ップＳ５および判断ステップＳ６の判定が維持されてお
り、戻し状態になったと判断ステップＳ７で判定された
場合には、次の処理ステップＳ８でハンドル戻し制御フ
ラグがセットされ、戻し状態にあるとの認識がなされ
る。

【００２６】一方、前述の判断ステップＳ４において、
前回のハンドル戻し検出手段１８の論理演算でハンドル
戻し制御フラグがセットされており、ハンドルが戻し状
態にあったと判定された場合には、判断ステップＳ９へ
とロジックは進む。判断ステップＳ９では、車輪速差信
号Ｖrdifの絶対値が前述の規定値以内であるか否かが判
定される。同絶対値が規定値以内にない場合には、自動
車は旋回状態にあるわけであるから、依然としてハンド
ルは戻し状態にあるものと判定され、ハンドル戻し制御
フラグはリセットされることなくルーチンは終了する。
逆に、同絶対値が規定値以内にある場合には、自動車は
旋回状態を終え直進状態に復帰しているわけである。そ
れゆえ、この場合には、ハンドルはすでに中立状態にあ
り戻し状態を脱していると判定され、ハンドル戻し制御
フラグはリセットされてルーチンが終了する。

【００２７】このようなハンドルが戻し状態にあるか否
かの判定が、ハンドル戻し検出手段１８で行われた後、
戻し状態であるある場合には、戻し補正制御手段２０に
より適正な戻し補正信号が算出されて、電流指令値演算
手段１２に伝達される。その結果、前述のように、電流
指令値演算手段１２では、トルクセンサ２からのトルク
信号と、車速演算器１１からの車速信号と、戻し補正制
御手段２０からの戻し補正信号とに基づき、適正な電流
指令値が算出されて戻し操舵がスムースに行われるよう
になる。

【００２８】以上詳述したように、制御ユニット１０に
内蔵されたマイクロコンピュータにおいて各演算手段が
作用し、制御ユニット１０は、ハンドルが戻し状態にあ
る場合には適正な戻し操舵をさせるように、パワーアシ
ストモータ３を駆動することができる。すなわち、本実
施例の電動パワーステアリング装置は、すでに電気自動
車に装備されている制御ユニット（ＥＣＵ）１０内に装
備されているマイクロコンピュータのソフトウェアを改
修する等のマイナーチェンジによって実現可能である。
それゆえ、本実施例では、電気自動車に標準装備されて
いるＡＢＳの車輪速センサ１を利用することによって、
操舵角センサ等のハードウェアを新たに装備すること必
要がなくなり、その分のコストアップがなくなる。それ
でいて、本実施例によれば、ハンドルを中立位置に戻す
ための運転者のワークロードを軽減することができる。

【００２９】したがって、本実施例の電動パワーステア
リング装置によれば、ハンドルを中立位置に戻すための
ワークロードが軽減されていながら、コストアップを最
小限に抑制することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の電動パワーステアリング装置の構
成を示すブロック図

【図２】 実施例１でのステアリング戻し制御の主要な
作用を示す流れ図

【符号の説明】

１：車輪速センサ（左右一対） ２：トルクセンサ（ステアリングコラムに装備） ３：パワーアシストモータ（直流モータ） １０：制御ユニット（ＥＣＵ） １１：車速演算器 １２：電流指令値演算手段 １３：モータ制御回路 １４：モータ駆動回路 １５：モータ電流検出回路 １６：モータ端子間電圧
検出回路 １７：モータ回転角速度推定手段 １８：ハンドル戻
し検出手段 １９：左右車輪速差演算手段 ２０：戻し補正制御手
段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右の各車輪の回転角度位置または回転角
   速度に関する車輪速信号をそれぞれ生成する左右一対の
   車輪速センサと、 ステアリングコラムにかかる操舵トルクを検出して操舵
   トルク信号を生成するトルクセンサと、 この操舵トルクを補強して操舵力を高めるパワーアシス
   トモータと、 これらの車輪速信号のうち少なくとも一方とこの操舵ト
   ルク信号とに基づいてこのパワーアシストモータを駆動
   する制御ユニットと、を有する電動パワーステアリング
   装置において、 前記制御ユニットは、 両前記車輪速信号に基づいて左右の各前記車輪の速度差
   を示す車輪速差信号を生成する左右車輪速差演算手段
   と、 前記パワーアシストモータに加えられるモータ端子間電
   圧とモータ電流検出値とに基づいてモータ回転角速度を
   推定するモータ回転角速度推定手段と、 前記操舵トルク信号とこの車輪速差信号とこのモータ回
   転角速度とに基づいてハンドルが戻し状態にあるか否か
   を判定するハンドル戻し検出手段と、 このハンドル戻し検出手段によってハンドルが戻し状態
   にあると判定された場合には、前記パワーアシストモー
   タに適正な戻し操舵をさせる戻し補正信号を生成する戻
   し補正制御手段と、を有することを特徴とする電動パワ
   ーステアリング装置。