JP2001114122A - 電動式パワーステアリングの制御方法 - Google Patents

電動式パワーステアリングの制御方法

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JP2001114122A
JP2001114122A JP29397899A JP29397899A JP2001114122A JP 2001114122 A JP2001114122 A JP 2001114122A JP 29397899 A JP29397899 A JP 29397899A JP 29397899 A JP29397899 A JP 29397899A JP 2001114122 A JP2001114122 A JP 2001114122A
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steering
motor
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motor angular
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JP29397899A
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Kei Kashiyama
慶 樫山
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Suzuki Motor Corp
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Suzuki Motor Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0466Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車の電動式パワーステアリングの操舵フ
ィーリングを良好にし、かつ、ステアリング戻り時のオ
ーバーシュートを防ぐ制御方法を提供する。 【解決手段】 ステアリングトルクセンサと車速センサ
により基本電流を求め、車速センサとモータ角速度セン
サの出力から得られるゲインにより戻し電流を求め、ス
テアリング戻り時に、基本電流と戻し電流とを加算した
アシスト電流によりモータ駆動する制御方法において、
モータ角速度センサの出力からマップ3により得られる
ゲインK2 ,K2 ’は、モータの低回転領域と高回転領
域とにおいて、上昇変化あるいは下降変化する領域から
求め、モータ駆動を滑らかに制御する。これにより、戻
し電流が滑らかに制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】自動車の電動式パワーステア
リング機構は、ステアリングの切り込み時や戻し時に同
時にアシスト電流を発生させてモータを作動し、ステア
リング操作を容易にさせている。本発明は、操舵フィー
リングを良くするようにモータを制御するようにした電
動式パワーステアリングの制御方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】自動車に設置する従来の電動式パワース
テアリング機構の概要を図8を参照して説明する。ステ
アリング1はステアリングシャフト2及びユニバーサル
ジョイント3を介してステアリングギヤボックス4に連
結されており、ステアリングギヤボックス4の左右のタ
イロッド5を操作するようになっている。ステアリング
シャフト2にはステアリングトルクセンサ6が設けられ
ている。また、ステアリングシャフト2は減速ギヤ7を
介してモータ8により助勢されるようになっている。
【0003】ステアリングトルクセンサ6と車体に設け
られた車速センサ9はコントロールユニット10に接続
される。コントロールユニット10はステアリングトル
クセンサ6と車速センサ9とからの入力及びモータ8の
回転数(rpm)を検出し、ステアリング1の切り込み
時や戻り時にモータ8を駆動して操舵力を助勢するよう
になっている。なお、符号11は電源である。
【0004】このように構成した電動式パワーステアリ
ング機構において、操舵力に対してアシストトルク量が
設定されているため、ステアリング1の切り込み時と同
様戻し時にもアシストトルクが働く。したがって、切り
込み時のアシストトルク量を大きく設定した場合、戻し
時にも過分のアシストトルク量が助勢され、収斂性が悪
くなる虞がある。ステアリング1の戻り時の制御を改善
する方法として、ステアリング系の動摩擦係数を低減さ
せる方法がある。これはステアリング1の回転速度が一
定値を越えると(モータ8の回転数がある一定の域値を
越えたとき)、その回転している方向に対し、回転を助
勢するようにアシスト電流を流すものである。
【0005】上記の制御方法では、ステアリング戻し時
のアシスト電流は操舵トルクの変化量の微分電流(基本
電流)+戻し電流となる。戻し電流は、操舵トルクの変
化量に対して車速センサ9の検出量に対して図9(a)
に示すマップ21から求めたゲインK1とモータ回転数
(モータ角速度)に対して図9(b)に示すマップ31
から求めたゲインK2を乗算演算して求めるものであ
る。一例として、モータ回転数の域値a(図9(b)参
照)をほぼ25rpmに設定し、25rpmとなったと
きに車速センサ9の出力に基づいて戻し電流(K1×K
2)が決定されている。なお、モータ回転数の域値を上
限あるいは下限に求めて、アシスト電流を制御するよう
にしたものもある(特開平10−264842号公報参
照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
回転数の域値aを25rpmに設定したときに、停止状
態のステアリング1(ステアリング1に回転応力がない
状態)を回した時、図10に示すように、ステアリング
1の回転速度がモータ回転数の域値aの25rpmを越
えたときに急激に制御が入り、戻し電流が急激に流れ
る。これにより、この時点でモータ角速度が上り、フリ
クションが少なくなるため、操舵トルクが急激に減少
し、このときに「引っかかっていた物が急に取れ、ステ
アリング操作が急に軽くなる」ような感触があり、操舵
フィーリングの違和感を招いている。
【0007】また、セルフアライニングトルクが大きい
状態(車両に大きな横方向の加速度が加わっている状
態)のときにステアリング1から手を離した場合、ステ
アリング1が勢いよく戻るが、このときにも制御が働
く。図11に示すように、手から離れた(図面上、矢印
位置)ステアリング1がセルフアライニングトルクによ
り回転を始め、ステアリング1によるモータ回転数が域
値aに達すると戻し電流が流れ、勢い良くセンター位置
に戻ろうとする。ステアリング1の戻りの勢いが良く、
戻し電流が大き過ぎるとオーバーシュートを助長する。
そして、センター位置をオーバーすれば、セルフアライ
ニングトルクが逆向きに発生し、ステアリング1が徐々
に逆向きに回転するようになり、モータ回転数が域値a
を越すと、また、戻り電流が発生し、ステアリング1は
勢いを付けられてセンター位置に戻るように回転して停
止する。このようにステアリング機構が制御されるの
で、ステアリングの戻りは良好になるが収斂性が悪化し
てしまう。
【0008】本発明は、ステアリング操作(特に戻し
時)において、操舵フィーリングを改善し、収斂性を良
くするようにした電動式パワーステアリングの制御方法
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項1の発明は、ステアリングを操舵す
るトルクの大きさと方向を検出するステアリングトルク
センサ、車両の車速センサ及び前記ステアリングを助勢
する電動モータのモータ角速度センサを備え、ステアリ
ングの切り込み時や戻し時に、これらのセンサのデータ
により前記電動モータを作動させて、前記ステアリング
の操舵力を助勢するようにした電動式パワーステアリン
グの制御方法において、ステアリング戻し操作のアシス
トトルク量を決定するための車速とモータ角速度とによ
る制御量のうち、モータ停止状態から初動の設定値まで
の低いモータ角速度領域において制御量を連続に上昇変
化させる設定をしたマップにより、対応する制御量に変
換するようにしたことを特徴とする。モータ角速度値は
モータ回転数(rpm)と対応するので、モータ回転数
から制御量を求めるときは、モータ停止状態から回転数
が上り始める領域において、制御量を連続に上昇変化す
るように設定したマップを使用する。
【0010】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、高いモータ角速度の制御領域において制御量を滑ら
かに減少変化させる領域と、該領域よりも高いモータ角
速度領域で制御量をゼロとする設定をしたマップによ
り、該領域における高いモータ角速度値を、対応する制
御量に変換するようにしたことを特徴とする。また、モ
ータ角速度値はモータ回転数(rpm)と対応すること
から、モータ回転数が高い領域(ハンドルの戻る勢いが
良過ぎるとき)の制御をカットする場合、モータ回転数
が高い領域において、制御量を連続に減少変化するよう
に設定したマップを使用する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係る電
動式パワーステアリングの制御方法を、図2に示す制御
回路を参照して説明すると、該制御方法に必要な入力装
置としてステアリングトルクセンサ6と車速センサ9及
びモータ角速度センサ12が設置される。ステアリング
トルクセンサ6で検出したトルク値は基本電流演算回路
13に入力され、適宜位相補償がなされる。そして、基
本電流演算回路13から基本電流が出力される。また、
車速センサ9及びモータ角速度センサ12で検出した出
力は戻し電流演算回路14に入力され、戻し電流演算回
路14から戻し電流が出力される。そして、ステアリン
グの戻し時においては、基本電流演算回路13の出力及
び、戻し電流演算回路14の出力を加算したもの(基本
電流+戻し電流)がアシスト電流として流れ、モータ駆
動に使用される。なお、ステアリングの切り込み時には
基本電流演算回路13の出力がアシスト電流として流れ
る。
【0012】ところで、図2に示す基本電流演算回路1
3には図4に示すマップ1が収納され、マップ1は操舵
トルクからその時の車速に応じた基本電流を算出するの
に利用される。
【0013】また、戻し電流演算回路14は図3に示す
ように、第1利得変換回路15と第2利得変換回路16
とを備え、第1利得変換回路15には図5(a)に示す
反比例特性のマップ2が収納され、マップ2は車速セン
サ9で得た値を対応する第1利得のゲインK1(制御
量)に変換するのに利用される。マップ2は一例とし
て、車速ゼロ付近のとき、ゲインK1はほぼ1とさせ、
車速40km/h付近のとき、ゲインK1はほぼ0とな
るように設定されている。
【0014】第2利得変換回路16には図5(b)に示
すマップ3が収納され、マップ3はモータ回転数の0か
ら初動設定値までの領域において、モータ回転数の上昇
に伴い第2利得のゲインK2(制御量)が大きくなるよ
うに設定し、モータ回転数が高回転制御領域では、第2
利得のゲインK2’(制御量)がモータ回転数の上昇に
伴い低くなるように設定し、モータ回転数からゲインK
2(K2’)に変換するのに利用される。マップ3は一
例として、モータ回転数が0〜100rpmの間は上昇
変化するグラフであり、モータ回転数が200rpm以
上では下降変化するグラフとなっている。
【0015】このように構成した電動式パワーステアリ
ング機構において、ステアリングの停止状態からステア
リングを操作すると、マップ3により、モータ回転数に
比例して初動時のゲインK2が求められる。この領域で
は、戻し電流が徐々に流れるように制御され、図6に示
すように、モータ角速度も徐々に大きくなる。また、操
舵力も開始時に一旦僅かに低くなるが、徐々に高くされ
滑らかな操舵フィーリングが得られる。
【0016】また、セルフアライニングトルクが大きい
状態(車両に大きな横方向の加速度が加わっている状
態)のときにステアリングから手を離す場合、図7に示
すように、矢印位置で手を離すと、ステアリングの初動
時によりゲインK2が発生する。その後、モータ回転数
が高くなるとゲインK2’が0となり、ステアリング戻
りの助勢を停止する。そして、ステアリングがセンター
位置に近付くにつれてセルフアライニングトルクが減少
すると、ステアリングの回転数(すなわちモータ回転
数)が低くなるためゲインK2が発生する。このゲイン
K2,K2’により戻し電流の変化が滑らかであり、ス
テアリングがセンター位置に滑らかに戻ることができる
ようになる。
【0017】このように、ステアリングの戻し時におい
ては、図1に示すフローチャートのステップと戻し電流
演算回路14に備えた第1利得変換回路15及び第2利
得変換回路16を使用し、設定されたマップ2、マップ
3を利用して戻し電流ひいてはアシスト電流を決定す
る。
【0018】すなわち、図1に示すステップ1,2,3
により、ステアリングトルクセンサ6、車速センサ9及
びモータ角速度センサ12からそれぞれ、トルクT0
車速V0 及びモータ角速度dθ0 を検出する。次に、ス
テップ4においてマップ1より操舵トルクと車速の関係
から基本電流を決定する。また、ステップ5においてマ
ップ2より車速からゲインK1を決定する。さらに、ス
テップ6においてマップ3よりモータ回転数からゲイン
K2を決定する。ここで、ステップ7によって「K1×
K2」を演算して戻し電流を決定する(戻し電流=K1
×K2)。ステアリングの戻し時においてはステップ8
によりアシスト電流を求める。すなわち、アシスト電流
=基本電流+戻し電流である。このアシスト電流によっ
てモータを駆動し(ステップ9)、操舵フィーリングの
良いものが得られることになる。
【0019】以上のように、ステアリング回し始めにお
ける「ステアリングに引っ掛かった物が急に取れて操舵
が急に軽くなる感触」のフィーリングを減じるようにで
き、また、ステアリングの戻り時におけるオーバーシュ
ートはセルフアライニングトルクに対して時系列に滑ら
かに変化する制御量によって回避することができ、総じ
て、時系列に滑らかに変化する制御量を使用することに
よってステアリング操作時の制御のオンオフ感がなくな
り、運転性を向上させる。
【0020】
【発明の効果】本発明は以上述べた通りであり、請求項
1に記載の発明では、低いモータ角速度値を連続に上昇
変化させる設定をしたマップにより対応する制御量に変
換したので、ステアリング戻し操作において、制御が急
に入った時に発生する「引っ掛かっていた物が急に取れ
る感触」がなくなり、操舵フィーリングが良くなる。請
求項2に記載の発明では、ステアリング戻り時の、高い
モータ角速度値に対して滑らかに減少変化させた制御量
を発生させてモータ駆動させるので、ステアリング戻り
時のオーバーシュートを助長しなくて済むことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施の形態の電動式パワーステア
リングの制御方法におけるステアリング戻し時のフロー
チャートである。
【図2】本発明による実施の形態の電動式パワーステア
リングの制御に係るブロック図である。
【図3】図2の戻し電流演算回路の要部を説明するブロ
ック図である。
【図4】図2の基本電流演算回路に収納されたマップ1
に関するグラフである。
【図5】図2の戻し電流演算回路の(a)第1利得変換
回路に収納されたマップ2に関するグラフと、(b)第
2利得変換回路に収納されたマップ3に関するグラフで
ある。
【図6】本発明による実施の形態の操舵力に関するグラ
フである。
【図7】本発明による実施の形態のステアリングの収斂
性に関するグラフである。
【図8】従来の電動式パワーステアリング機構を示す構
成図である。
【図9】従来のステアリング戻し時の、(a)車速デー
タをゲインに変換するためのマップ21に関するグラフ
と、(b)モータ回転数データをゲインに変換するため
のマップ31に関するグラフである。
【図10】従来の操舵力に関するグラフである。
【図11】従来のステアリングの収斂性に関するグラフ
である。
【符号の説明】
0 ステアリングトルク V0 車速 dθ0 モータ角速度

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングを操舵するトルクの大きさ
    と方向を検出するステアリングトルクセンサ、車両の車
    速センサ及び前記ステアリングを助勢する電動モータの
    モータ角速度センサを備え、 ステアリングの切り込み時や戻し時に、これらのセンサ
    のデータにより前記電動モータを作動させて、前記ステ
    アリングの操舵力を助勢するようにした電動式パワース
    テアリングの制御方法において、 ステアリング戻し操作のアシストトルク量を決定するた
    めの車速とモータ角速度とによる制御量のうち、モータ
    停止状態から初動の設定値までの低いモータ角速度領域
    において制御量を連続に上昇変化させる設定をしたマッ
    プにより、対応する制御量に変換するようにしたことを
    特徴とする電動式パワーステアリングの制御方法。
  2. 【請求項2】 高いモータ角速度の制御領域において制
    御量を滑らかに減少変化させる領域と、該領域よりも高
    いモータ角速度領域で制御量をゼロとする設定をしたマ
    ップにより、該領域における高いモータ角速度値を、対
    応する制御量に変換するようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の電動式パワーステアリングの制御方法。
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