JP2002067997A - 電動パワーステアリング制御装置及びその制御方法 - Google Patents
電動パワーステアリング制御装置及びその制御方法Info
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Abstract
ハンドルにかかる運転者の操舵力を検出して、これを基
準に電動機のトルクを決定していたが、これでは、例え
ば緩いカーブや極低速で交差点を曲がるときなどには運
転者がハンドルを戻さない限りハンドル戻りトルクが発
生せず、運転フィーリングが向上しない。 【解決手段】 まず路面反力トルク推定器15により路
面反力トルクをハンドル角との関係に於いて推定する。
このハンドル角に対する路面反力トルクの関係をもとに
ハンドルの中立点を中立点学習器24と中立点補償器2
5が学習する。現在のモータ角と学習した中立点との差
からハンドルを中立点に戻す戻しトルクを演算する。こ
れにより運転者がハンドルに力を加えなくとも、ハンド
ルが現在の走行状態における中立点に向かって戻る。
Description
ル操作により生じる操舵トルクを補助するトルクを、電
動モータにより発生させる自動車用の電動パワーステア
リング装置の制御装置およびその制御方法に関するもの
である。
4号公報に記載されたものと類似の従来の電動パワース
テアリング制御装置の構成を示すブロック図である。図
において、1は運転者が操舵を行った場合に、ハンドル
に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出器、2は
操舵トルク検出器1の出力に基づいて、補助すべきトル
クを演算して補助トルク信号を出力する操舵トルク制御
器、3はモータ速度を検出するモータ速度検出器、4は
モータ速度検出器3によって検出されたモータ速度に基
づいてダンピング補償信号を演算するダンピング補償
器、5はモータ速度検出器3の出力を用いてモータ加速
度を検出するモータ加速度検出器、6はモータ加速度検
出器5によって検出されたモータ加速度に基づいて慣性
補償信号を演算する慣性補償器である。7は操舵トルク
検出器1の出力とモータ速度検出器3の出力の向きが同
一であるか否かを判定する判定器で、判定結果を操舵ト
ルク制御器2、ダンピング補償器4及び慣性補償器6に
それぞれ出力する。
及び慣性補償信号の和(即ち、これが目標トルクであ
る)を演算する第1の加算器、9は第1の加算器8によ
って演算される目標トルクから目標電流信号を演算する
モータ電流決定器、10はモータで、印加された電圧に
応じたモータ電流値が生じ、モータ電流値に略比例関係
にある補助トルクを発生して図示しないステアリング機
構を駆動する。11はモータ10の電流値を検出するモ
ータ電流検出器、12はモータ電流決定器9の出力であ
る目標電流信号とモータ電流検出器11によって検出さ
れたモータ電流値との差を求める第2の加算器である。
13はモータ電流決定器9で演算された目標電流信号と
モータ電流検出器11によって検出されたモータ電流値
との誤差に基づいてモータ10に印加する電圧を決定
し、モータ10に決定した電圧を印加するモータ駆動器
である。また、14は車速を検出するとともに、検出さ
れた車速信号を操舵トルク制御器2、ダンピング補償器
4及び慣性補償器6に出力する車速検出器である。
パワーステアリング制御装置の動作について説明する。
自動車の運転者が図示しないハンドルを操舵すると、ハ
ンドルにかかる操舵トルクは操舵トルク検出器1で測定
され、操舵トルク制御器2に出力される。操舵トルク制
御器2では、操舵トルク検出器1の出力信号に略比例関
係にある補助トルク信号を演算し、この補助トルク信号
に基づいてモータ10を駆動してアシストトルクを発生
させ、運転者の操舵トルクをアシストすることにより、
運転者が感じる操舵トルクを軽減する。
器1の出力と、モータ速度検出器3の出力の向きが同一
であるか否かを判定し、同一であればダンピング補償器
4及び慣性補償器6は動作させず、操舵トルク制御器2
のみを動作させる。操舵トルク制御器2は、操舵トルク
検出器1の出力と車速検出器14からの車速信号とに応
じて補助トルク信号を決定する。ここで決定された補助
トルク信号に基づいて目標トルクが定められ、モータ電
流決定器9によりモータ駆動電流が定められる。また、
操舵トルク検出器1の出力と、モータ速度検出器3の出
力の向きが同一でない場合には、操舵トルク制御器2は
動作させず、ダンピング補償器4と慣性補償器6を動作
させる。このときには、ダンピング補償器4と慣性補償
器6との出力に基づいて目標トルクが定められ、モータ
電流決定器9によりモータ駆動電流が定められる。な
お、このとき、車速が低速の場合には、目標トルクの方
向がモータ回転方向と同一方向となるように、また車速
が高速の場合は、モータ回転方向と逆方向となるように
している。したがって、ドライバがハンドルを切り込ん
でいる場合には、操舵に必要なトルクを軽減するように
運転者の操舵トルクをアシストする。また、ドライバが
ハンドルを戻している場合、車速が低速であればハンド
ルが原点に戻るのを補助し、車速が高速である時はハン
ドルが過度な回転速度で戻ろうとするのを防止するよう
にモータ10が制御される。以上のフローを図10に示
す。以下、この図のフローをメインルーチンと呼ぶ。ま
た、理解を助けるため、車速の高低にともなう操舵トル
クの方向とモータ速度の方向との関係を図11に示す。
がる際に操舵し、その後直線走行に復帰する際に、タイ
ヤの路面反力トルクによるハンドルの自発的な戻り力を
利用してハンドルを戻すことを行う。しかしながら、車
速が低速である時や、高速時の微小操舵時にはタイヤの
路面反力トルクが弱いため、路面反力トルクがステアリ
ング機構内の摩擦トルク以下となってしまい、直線復帰
時にハンドルが戻らない場合が多い。これに対して、図
9〜11に示した従来の技術では、車速が低速時に、操
舵トルク検出器1の出力とモータ速度検出器3の出力と
が同一であるか否かを判定し、異なる場合には、モータ
回転方向と同一方向にモータ10を回転させるようにモ
ータ駆動電流を定めることにより、低速におけるハンド
ル戻り性を向上させている、とはいうものの、大抵の場
合、運転者がハンドルにトルクを加えてハンドルを戻さ
なければならず、そのため操舵フィーリングが低下して
しまうという現象が生じる。
でカーブを曲がる場合や、高速で緩い湾曲の道路を曲が
る場合のように、タイヤの路面反力トルクが小さい範囲
で操舵した場合には、ドライバがハンドルを戻す方向に
トルクを加えない限り、ハンドルは止まっており、モー
タ10は回転しない。 即ち、この場合、判定器7で
は、操舵トルク検出器1の出力とモータ速度検出器3の
出力の向きが同一であるか否かを判定することができな
いので、操舵トルク制御器がモータ回転方向と同一方向
にモータを回転させるようにトルク(モータ駆動電流)
を定めることができず、モータに電流が流れないのでハ
ンドル戻り性を向上させることができないという問題が
あった。
ためになされたもので、低速でカーブを曲がる場合や、
高速で緩いカーブを曲がる場合等のように、タイヤの路
面反力トルクが小さい範囲で操舵した際に、運転者がハ
ンドルを戻す方向にトルクを加えなくてもハンドルを戻
すことができると共に、運転者の意志に対応する目標操
舵角(ハンドルを原点に戻したい場合は0度である)を
使用してハンドル戻りを制御することにより、全ての運
転状態でハンドル戻り性を向上させることができ、さら
に操舵角を使用してハンドル手放し後の収れん性やダン
ピング性能を向上させることができる電動ステアリング
装置とその制御方法を得ることを目的としている。
ーステアリング制御装置は、自動車の操向車輪を操作す
るハンドルに補助トルクを加える電動機、運転者がハン
ドルに加えたトルクを操舵トルクとして検出する操舵ト
ルク検出手段、電動機の回転角を検出するモータ角検出
手段、操舵トルクを用いて操向車輪の路面反力トルクを
推定する路面反力トルク推定手段、推定した路面反力ト
ルクと電動機の回転角から、現在の走行状態に於けるハ
ンドルの中立点を学習する中立点学習手段、電動機の回
転角と学習した中立点との差からハンドルを中立点に戻
す戻しトルクを演算し、この戻しトルクを電動機の電流
に換算する操舵角補償手段を備え、ハンドルが中立点か
ら回転した状態にあるとき戻しトルクをハンドルに加え
るようにしたものである。
ルに補助トルクを加える電動機、運転者がハンドルに加
えたトルクを操舵トルクとして検出する操舵トルク検出
手段、電動機の回転角を検出するモータ角検出手段、ト
ルク指令信号を受けて電動機に流れる電流の目標値を設
定するモータ電流設定手段、電動機に流れた電流値を検
出するモータ電流検出手段、操舵トルクと電動機の電流
とを用いて操向車輪の路面反力トルクを推定する路面反
力トルク推定手段、路面反力トルクと電動機の回転角か
ら、現在の走行状態におけるハンドルの中立点を学習す
る中立点学習手段、学習した中立点と電動機の回転角に
よりハンドルを中立点に戻すトルクを演算しモータ電流
設定手段に出力する操舵角補償手段を備え、ハンドルが
中立点から回転した状態にあるとき戻しトルクをハンド
ルに加えるようにしたものである。
検出手段が検出した車速があらかじめ定めた所定の値よ
り低い場合に中立点学習手段の動作を停止させる手段を
備えたものである。
号を出力する回転方向検出手段を備え、中立点学習手段
は、中立点を学習した時点での回転方向検出手段の出力
符号に応じて、先ず左操舵時中立点、右操舵時中立点を
それぞれ学習し、次に左操舵時中立点、右操舵時中立点
の平均を演算して中立点を学習するものである。
号を出力する回転方向検出手段を備え、中立点学習手段
は、推定された路面反力トルクから回転方向に応じて予
め記憶した操向機構の摩擦トルクを減算または加算して
得られた値に基づき中立点を学習するものである。
回転速度検出手段または回転角加速度を検出するモータ
角加速度検出手段を備え、中立点学習手段は電動機の回
転速度または回転角加速度の少なくとも一方の値が、予
め定めた所定の値より小さいときに中立点学習を行い、
所定の値より大きいとき中立点学習を行わないものであ
る。
定めた所定のレベルを越えないように制限するリミッタ
を備えたものである。
機の速度に基づいてダンピング補償を行うダンピング補
償器、電動機の加速度に基づいて慣性補償を行う慣性補
償器を備え、車速が所定のレベルを越えた時には、ダン
ピング補償器と慣性補償器を動作させ、所定のレベルを
越えない時には、ダンピング補償器と慣性補償器の動作
を停止させるものである。
御装置の制御方法は、自動車の操向車輪を操作するハン
ドルに補助トルクを加える電動機の回転角を検出するモ
ータ角検出手順と、運転者がハンドルに加えた操舵トル
クと電動機の電流信号とを用いて路面反力トルクを推定
する路面反力トルク推定手順と、操向車輪の路面反力ト
ルクと電動機の回転角からハンドルの中立点を学習する
中立点学習手順と、中立点と電動機の回転角によりハン
ドルを中立点に戻すトルクを演算する操舵角補償手順と
を含むものである。
速があらかじめ定めた所定の値より低い場合は、中立点
学習手順の動作を停止させる手順を含むものである。
号を出力する回転方向検出手順と、中立点を学習した時
点での回転方向の符号に応じて、先ず左操舵時中立点、
右操舵時中立点をそれぞれ学習し、次に左操舵時中立
点、右操舵時中立点の平均を演算する事により操舵角の
中立点を学習する第2の中立点学習手順とを含むもので
ある。
の実施の形態1による電動パワーステアリング制御装置
を示すブロック図である。図1において、1は運転者が
ハンドルを操舵した場合に、ハンドルにかかる操舵トル
ク(Tsens)を検出する操舵トルク検出器(操舵トルク
検出手段)、2は操舵トルク検出器1の出力に基づいて
モータが補助すべき補助トルク信号を演算する操舵トル
ク制御器である。3はモータ速度を検出するモータ速度
検出器(モータ回転速度検出手段)であり同時にその回
転方向をも検知できる(回転方向検出手段)。4はモー
タ速度検出器3によって検出されたモータ速度に基づい
てダンピング補償信号を演算するダンピング補償器、5
はモータ速度検出器3の出力を用いてモータ加速度を検
出するモータ加速度検出器、6はモータ加速度検出器5
によって検出されたモータ加速度に基づいて慣性補償信
号を演算する慣性補償器である。7は操舵トルク検出器
1の出力とモータ速度検出器3の出力の向きが同一であ
るか否かを判定する判定器で、判定結果を操舵トルク制
御器2、ダンピング補償器4及び慣性補償器6にそれぞ
れ出力する。
操舵トルク制御器2の出力する補助トルク信号と、操舵
角補償器26の出力信号との和(目標トルク)を演算す
る第1の加算器、9は第1の加算器8によって演算され
る目標トルクから目標電流信号を演算するモータ電流決
定器(モータ電流設定手段)、10はモータで、印加さ
れた電圧に応じたモータ電流値が生じ、モータ電流値に
略比例関係にある補助トルクを発生して、自動車の操向
車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える。11は
モータ10の電流値(I)を検出するモータ電流検出器
(モータ電流検出手段)である。12はモータ電流決定
器9の出力である目標電流信号とモータ電流検出器11
によって検出されたモータ電流値との差を求める第2の
加算器である。13はモータ電流決定器9で演算された
目標電流信号とモータ電流検出器11によって検出され
たモータ電流値との誤差に基づいてモータ10に印加す
る電圧を決定し、この電圧をモータ10に印加するモー
タ駆動器である。また、14は車速を検出するととも
に、検出された車速信号を、操舵トルク制御器2、中立
点学習器24、ダンピング補償器4、慣性補償器6、操
舵角補償器26に出力する車速検出器(車速検出手段)
である。
れた操舵トルクと、モータ電流検出器11によって検出
されたモータ電流値を用いて、前輪の舵角を原点(ここ
で言う原点とは機械的な中央角ではなく、路面の状態と
走行状態によって変化するハンドルの回転力のバランス
点を言う)に復帰、即ちハンドルを戻させようと作用す
る路面反力トルクを推定する路面反力トルク推定器(路
面反力トルク推定手段)である。23はモータ回転角度
を検出するモータ角検出器(モータ角検出手段)でモー
タ角度のゼロ点と現在の角度(以下モータ角と言う)を
出力するとともにモータ回転角加速度も検知できる(モ
ータ角加速度検出手段)。24はモータ角検出器23に
よって検出されたモータ角と路面反力トルク推定器15
に基づいてハンドル回転のゼロ点(中立点であり前述の
とおり走行中に変化する場合がある)を演算し中立点を
学習する中立点学習器、25はモータ角検出器23の出
力を用いてモータ10と図示しないステアリングハンド
ルへの連結ギア比を換算し、操舵角の相対値を演算し、
該演算結果を中立点学習器24により中立点補正して操
舵角の絶対値を検出する中立点補正器(中立点補正手
段)である。なお、中立点学習器24と中立点補正器2
5とを合わせて中立点学習手段と言う。26は中立点補
正器25によって検出された操舵角絶対値に基づいて操
舵角補償信号(単純にはハンドル戻しトルクである。)
を演算する操舵角補償器(操舵角補償手段)である。な
お、一点鎖線で囲んだ部分がこの発明による追加部分
で、一点鎖線の外側は従来の図9と同じである。
動作について、本発明の特徴たる部分の動作を、図2に
示したフローチャートを用いて説明する。フローチャー
ト中に示した助変数、j、k、△Kは制御装置の電源が
OFFからONへと操作され、制御装置内のROMに記
憶されたプログラムが動作を開始する際にゼロにリセッ
トされるように予め設定されている。図2のフローは、
従来例で説明した図10のフローの中で所定の時間間隔
ごとに実行される。ステップstep101で操舵トルクを
読み込み記憶する。ステップstep102でモータ電流を
読み込み記憶する。ステップstep103で、路面反力ト
ルク推定器15が、操舵トルク信号Tsensとモータ電流
信号Iとを用いて、下記の式(1)により、路面反力ト
ルクTreactを演算する(路面反力トルク推定手順と言
う)。 Treact=Tsens+Kt ・I ‥‥‥‥(1) ここで、Kt はモータのトルク定数(ステアリング軸換
算)である。ステップstep104でモータ角(モータ軸
の回転角)を読み込み、θmとして記憶する(モータ角
検出手順と言う)。
ctの絶対値が予め定められた微小値Treact0より小さい
か否か判定し、Yes と判定された場合は、step10
6へ進む。Noと判定された場合は、step113へ進
み、step113でK=K+1と路面反力推定演算カウン
タKを1だけインクリメントして本処理ルーチンを終了
する。ステップstep106では、KーK0が予め定めた
△Kの値より大きいか否かを判定し、Yes と判定さ
れた場合は、step107へ進む。Noと判定された場合
は、step113へ進む。この処理の目的は、左右に所定
周波数で操舵していないにも関わらず、ノイズなどによ
りstep105でYES と一度判定されたのちすぐに何回も
YES と判定されることを防ぐものである。ステップstep
107において、step106でYES と判定されたらK0
=KとしてK0をリセットする。ステップstep108で
モータ角θm を、第j回目の中立点からのずれ量△θm
(j)として記憶する。ステップstep109では中立点
学習カウンタjを、j=j+1として1だけインクリメ
ントする。
jが2に等しいか否かを判定し、YESと判定された場
合は、左右に操舵され2回中立点を通過する操舵を実施
したとして、step111へ進む。NOならばステップS
113へ進む。ステップstep111では、2回中立点を
通過した際のモータ角の中立点からのずれ量を算術平均
により演算し、該演算結果を中立点学習値θm(0)として
記憶(中立点学習手順と言う)し、step112へ進み、
step112で中立点学習カウンタjをゼロにリセットす
る。ステップstep109〜112は中立点学習器24に
より実行する。ステップstep113では路面反力推定演
算カウンタKを1だけインクリメントして(K=K+
1)本処理ルーチンを終了する。本処理ルーチンで検出
された中立点補正量を、中立点オフセット値θm(offse
t) とする。そして、中立点補正器25により、モータ
角θm よりθmoffsetを減算した結果に、更にモータか
らステアリングコラム軸へのリンクギア比分を換算して
簡易ハンドル角θs を得る(中立点補正手順と言う)。
そしてこのθs と目標操舵角θs0(学習した中立点θm
0であるが、大抵の場合、ハンドルを原点に戻すことが
目標なので、目標は0度である場合が多い。)との差に
基づき比例、微分、積分制御量を演算しハンドル戻しト
ルクとして基本操舵トルク制御量へ加算する(操舵角補
償手順と言う)。この結果に基づき、目標モータ電流値
を決め、モータ電流と目標値とが一致するように電流制
御を行う。
順を省略して、モータ角θmと中立点学習値θm(0)
との差から戻しトルクを直接求めても、類似の効果は得
ることができる。また、本実施の形態では、ステップS
110〜S112で、中立点学習カウンタjが2になっ
た時、すぐに中立点学習カウンタjをゼロにリセットし
ているが、2以上の更に大きい数字になったときにリセ
ットしてもよく、例えば中立点学習カウンタjが100
になるまで中立点からのずれ量△θm の算術平均をとり
続けても良い。また、算術平均しないで最新の中立点か
らのずれ量△θm の100回の移動平均としても良い。
出が可能となる理由について説明する。ステアリング機
構の運動方程式は、(3)式で表される。 J×dωs /dt=Thdl+ Tmtr − Tfric・sign( ωs)− Treact … (3) dωs /dt:ハンドル軸回転加速度 Thdl :操舵トルク Tmtr :モータ出力トルク(ハンドル軸換算) Tfric :ステアリング機構内の摩擦トルク Treact:路面反力トルク(ハンドル軸換算) (3)式を路面反力トルクTreactについて解くと、
(4)式のようになる。 Treact= Thdl + Tmtr −J×dωs /dt− Tfric・sign( ωs) ……(4)
ハンドル軸回転加速度,ステアリング機構内の摩擦トル
クから、路面反力Treactの演算が可能である。このうち
操舵トルクThdlは、操舵トルク信号Tsens に置換可能で
ある。また、モータ出力トルクTmtrは、モータ電流検出
信号Iにトルク定数を乗じたものに置換可能である。ま
た、ハンドル軸回転加速度に替えて、モータ加速度信号
d ωを使用可能であるが、もともとこの項の値は小さい
ので、一般に極端な急操舵をしない限り無視してもよ
い。またステアリング機構内の摩擦トルクの影響Tfric
は、左右操舵時にほぼ同じ大きさで方向が逆である。こ
のことから、左右に操舵した場合にモータ角の中立点か
らのずれ量を算術平均により演算し、該演算結果を中立
点学習値θm0として記憶すれば、摩擦トルクTfric の影
響はキャンセルできる。
に操舵した時の路面反力トルクの変化を示す。図3の横
軸は時間軸であるが、特定の時間を示すものではなく、
単にハンドルを切り回している間の時間の流れを示して
いる。縦軸は操舵角(300)を示すとともに路面反力
トルク(301)の大きさを示している。図の路面反力
は(1)式で推定した路面反力である。摩擦トルクの影
響のため、路面反力ゼロ点と操舵角のゼロ点は一致しな
い。しかし、左操舵時の路面反力ゼロ点で学習した学習
中立操舵角1(図中に記載)と、右操舵時の路面反力ゼ
ロ点で学習した学習中立操舵角2(図中に記載)を算術
平均して、その結果を中立学習値とすれば、摩擦トルク
の影響はキャンセルできる。したがって、(1)式で検
出した路面反力トルクにもとづいて操舵角中立点の学習
が可能である。
動パワーステアリング制御装置は、図1と同じ構成のも
のであって、処理フローを変えたものである。実施の形
態1の図2のフローチャートでは、中立点学習を実施す
る際に車速を考慮していなかったが、実施の形態2のフ
ローでは、図4に示したフローチャートのように、車速
を考慮する。即ち、実施の形態1の図2のフローで、中
立点学習を実施する前(例えば、step110と111の
間)に図4のフローを実施する。即ち、先ず、ステップ
S201で平均車速を読み込む(車速検出手順と言
う)。ステップstep202で該車速が所定値以上と判定
された場合は、ステップstep203で中立点補正量θm0
を読み込み、ステップstep204で中立点オフセット値
θmoffset =θm0とする。
値以上でないと判定された場合は、中立点オフセット値
θmoffset を変更せず本処理ルーチンを終了する。ま
た、θmoffset は制御装置の電源がONされ制御装置内
のROMに記憶されたプログラムが動作を開始する際に
初期値にリセットされるように予め設定されている。本
処理ルーチンは、説明を略したメインルーチンの中で所
定の時間間隔ごとに実行する。
力が小さく演算が正確に行えない条件で学習した中立点
オフセット値をθmoffset として使用しないようにする
ことにより、演算精度が低下することを防止する。
おいて学習された中立点補正量θm0のみを使用するよう
に構成したとして説明したが、車速に対して学習重み係
数Wを予め定めて制御装置内のメモリーに記憶してお
き、今回の中立点補正量θm01と前回の中立点補正量θm
02 を次式 θmoffset =(1−W)・θm02 +W・θm01 として、学習重み係数Wを図5に示すように、車速が増
大するに連れ大きくなるように構成し、車両走行速度が
低い条件での中立点学習結果は反映しにくくなるように
してもよい。ここで、重み係数Wは、0≦W≦1であ
る。
学習カウンタjが2になった場合に左右に操舵されたと
判定し、Δθm(j)の平均を得るようにしたが、図6
のフローに示す方法をとってもよい。図6のステップst
ep101,102,103,105,106,107は
図2の同符号のステップと同じなので説明を省略する。
step304でモータ回転速度信号を読み込み、その符号
に基づいて操舵の方向を認識する(回転方向検出手順と
いう)。step308では、操舵方向に応じて左操舵時の
中立点からのずれ量△θm_Lか、または、右操舵時の中
立点からのずれ量△θm_Rに区別して記憶する。step3
09では、それぞれの操舵方向に応じて左操舵カウン
タ,右操舵カウンタをインクリメントし、step310で
は、両方が1以上になった場合にstep311に進み、左
操舵時の中立点からのずれ量△θm_Lと右操舵時の中立
点からのずれ量△θm_Rから(△θm_L +△θm_R )/
2を演算した値を中立点オフセット値θmoffset とする
(第2の中立点補正手順と言う)。
ンタj_L ,j_R がともに1以上になった時に中立点学習
カウンタをゼロにリセットしているが、たとえば100
以上になった時としても良い。この場合、step310で
は、左操舵時の中立点からのずれ量△θm_Lの算術平均
△θm_L_ave と、右操舵時の中立点からのずれ量△θm_
R の算術平均△θm_R_aveから、(△θm_L_ave +△θm
_R_ave)/2を演算した値を中立点オフセット値θmoff
set とする。
作した際、左右対称な操作性を確保するようにステアリ
ング機構を構成することがベターであるが、ハンドルは
大抵の車両では幅方向の中心に設けられておらず、左右
非対称の構造にならざるを得ない。そのため、摩擦など
に起因する非線形要素が影響する動作領域では、左右対
称な操作性を確保できない場合もある。これに対して、
路面反力トルク推定手段によって推定された路面反力ト
ルクから、操舵左右の摩擦トルクをオフセット量として
減算する処理を、図2のstep103で行い、この結果に
基づき中立点を学習するようにしてもよい。即ち、 Treact=Tsens+Kt ・I −Tfric・sign( ω) ‥‥‥‥(2) ただし、sign( ω) は、モータ速度ωの符号であり、該
符号に応じて制御装置内の図示しないROMに記憶され
た摩擦トルクTfricを、予め記憶させておいたテーブル
からテーブルルックアップするように構成する。
変更などの特定の運転パターンにおいて、左右に操舵さ
れて中立点をより精度よく学習できる操舵パターンがあ
る。このような特定の運転パターンの操舵速度と操舵加
速度は、所定の範囲内に収まっている場合が多い。そこ
で実施の形態5では、精度よく学習できる操舵パターン
以外での学習頻度を小さくするため、モータ回転角を検
出するモータ角検出手段をステアリング角の中立点を学
習する中立点学習手段へ入力し、所定の操舵速度及び操
舵加速度範囲で中立点学習を行うようにする。図2にお
いて、step104でモータ回転角を読み込み、さらにモ
ータ速度とその加速度を演算し、step105で路面反力
トルクの絶対値の大きさを判定する際、合わせてモータ
速度と加速度が所定範囲内であるかどうかを判定するよ
うに構成してもよい。
おいて、万一中立点学習器24が誤学習をしてしまった
時にも、操舵角補償器26により発生するトルクが該所
定量を越えることがないようにして、運転者が容易にリ
カバーできるようにしておくことが好ましい。この目的
のため、操舵角補償器26の後段に出力リミッタ16を
設けた構成とする。これによって図7に示す操舵角補償
器26の出力が、所定量以下となり、万一の誤動作にも
危険な運転状態になることを防止できる。
のうち、ダンピング補償器4、慣性補償器6、判定器
7、モータ加速度検出器5、モータ速度検出器3は従来
例の説明の図10で説明したとおり、従来から用いられ
ている部分であり、実施の形態1〜6の構成としては必
ずしも必要ではない。図8にこれらを取り除いた構成を
示す。図8の動作は実施の形態1の図2のフローと同じ
であるので説明は省略する。
したので、以下に示すような効果を奏する。推定された
路面反力トルク信号に基づき中立点を補正したモータ角
を用いてハンドル回転角度を検出するので、ハンドル角
センサを用いる事なく、ハンドルの中立点を把握するこ
とができ、また、これにもとづいて、ハンドル戻しトル
クを発生させるので、緩いカーブなどでハンドルが戻ら
ないようなとき運転者がハンドルを戻し操作しなくても
自然にハンドルが戻る運転フィーリングの優れたパワー
ステアリングの制御装置を構成することができる。
もとに路面反力トルクを推定するので、目標電流を用い
る場合に比べて、目標値と実際の電流の間にオフセット
がある場合でも精度よくハンドル角の中立点学習が可能
である。
て、低速時には中立点の学習を行わないようにしている
ので、中立点の検出精度をさらに向上させ、良好で適切
なモータの補助トルクを発生させることができる。
点を学習した時点でのモータ角速度の符号に応じて、左
操舵時中立点、右操舵時中立点をそれぞれ学習し、両者
の平均を演算する事により操舵角中立点を学習するの
で、左右操舵時にほぼ同じ大きさで方向が逆なステアリ
ング機構の摩擦成分は、自動的にキャンセルされ、ステ
アリング機構の摩擦の大きさを予め把握しなくても、中
立点の検出精度をさらに向上させられ、常に良好で適切
なモータの補助トルクを発生させることができる。
定された路面反力トルクに操舵左右の摩擦トルクをオフ
セット量として減算することにより、中立点を学習する
ので、中立点の検出精度をさらに向上させ、常に良好で
適切なモータの補助トルクを発生させることができる。
タ角加速度範囲内で中立点学習を行うように構成したの
で、最も精度良く学習が可能な操舵条件でのみ中立点学
習が可能となり、中立点の検出精度が悪化せず常に良好
で適切なモータの補助トルクを発生させることができ
る。
をリミッタにより制限する構成にしたので、万一操舵角
の中立点を誤学習してしまった場合にも、容易にドライ
バーがリカバーできる補助トルクを発生させることがで
き、安全性を高めることができる。
備え、車速の高低に従いこれらの使用、不使用を制御し
ているので、より運転フィーリングに優れた電動パワー
ステアリング制御装置を得ることができる。
御装置の制御方法は、路面反力トルクを推定する手順
と、路面反力トルクからハンドル中立点を学習する手順
と、この中立点に基づいて電動機の回転角を補正する手
順と、この回転角によりハンドルを中立点に戻すトルク
を演算する操舵角補償手順とを含むので、ハンドル角セ
ンサを用いなくとも、また、運転者がハンドルを戻す操
作をしなくてもハンドルを中立点に戻すトルクを発生さ
せることができる。
立点学習手順を停止させているので、誤差の多い中立点
の判断を防止することができ、より正確な制御を行うこ
とができる。
応じて左操舵時中立点と右操舵時中立点とを学習し、こ
れらの平均を本来の中立点としているので、より正確に
中立点を認識することができる。
テアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
作を説明するフローチャートである。
テアリング制御装置の動作を説明するフローチャートで
ある。
との関係を示す特性図である。
テアリング制御装置の動作を説明するフローチャートで
ある。
テアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
テアリング制御装置の構成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
動作を説明するフローチャートである。
動作を示す特性図である。
モータ速度検出器、9 モータ電流決定器、 10
モータ、 11 モータ電流検出器 14 車速検出器、 15 路面反力トルク推定器、2
3 モータ角検出器、 24 中立点学習器、 25
中立点補正器、26 操舵角補償器。
Claims (11)
- 【請求項1】 自動車の操向車輪を操作するハンドルに
補助トルクを加える電動機、 前記自動車の運転者が前記ハンドルに加えたトルクを操
舵トルクとして検出する操舵トルク検出手段、 前記電動機の回転角を検出するモータ角検出手段、 前記操舵トルクを用いて前記操向車輪の路面反力トルク
を推定する路面反力トルク推定手段、 前記推定した路面反力トルクと前記電動機の回転角か
ら、現在の走行状態に於ける前記ハンドルの中立点を学
習する中立点学習手段、 前記電動機の回転角と前記学習した中立点との差から前
記ハンドルを前記中立点に戻す戻しトルクを演算し、こ
の戻しトルクを前記電動機の電流に換算する操舵角補償
手段を備え、前記ハンドルが前記中立点から回転した状
態にあるとき前記戻しトルクを前記ハンドルに加えるよ
うにしたことを特徴とする電動パワーステアリング制御
装置。 - 【請求項2】 自動車の操向車輪を操作するハンドルに
補助トルクを加える電動機、 前記自動車の運転者が前記ハンドルに加えたトルクを操
舵トルクとして検出する操舵トルク検出手段、 前記電動機の回転角を検出するモータ角検出手段、 トルク指令信号を受けて前記電動機に流れる電流の目標
値を設定するモータ電流設定手段、 前記電動機に流れた電流値を検出するモータ電流検出手
段、 前記操舵トルクと前記電動機の電流とを用いて前記操向
車輪の路面反力トルクを推定する路面反力トルク推定手
段、 前記路面反力トルクと前記電動機の回転角から、現在の
走行状態における前記ハンドルの中立点を学習する中立
点学習手段、 前記学習した中立点と前記電動機の回転角により前記ハ
ンドルを前記中立点に戻すトルクを演算し、前記モータ
電流設定手段に出力する操舵角補償手段を備え、前記ハ
ンドルが前記中立点から回転した状態にあるとき前記中
立点に戻すトルクを前記ハンドルに加えるようにしたこ
とを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 - 【請求項3】 車速を検出する車速検出手段、 前記車速検出手段が検出した前記車速があらかじめ定め
た所定の値より低い場合に中立点学習手段の動作を停止
させる手段を備えた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制御装置。 - 【請求項4】 電動機の回転方向に応じて異なる符号を
出力する回転方向検出手段を備え、 中立点学習手段は、中立点を学習した時点での前記回転
方向検出手段の出力符号に応じて、先ず左操舵時中立
点、右操舵時中立点をそれぞれ学習し、次に前記左操舵
時中立点、右操舵時中立点の平均を演算して中立点を学
習するものであることを特徴とする請求項1〜3のいず
れか一項に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 【請求項5】 電動機の回転方向に応じて異なる符号を
出力する回転方向検出手段を備え、 中立点学習手段は、推定した路面反力トルクから前記回
転方向に応じて予め記憶した操向機構の摩擦トルクを減
算または加算して得た値に基づき中立点を学習すること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動
パワーステアリング制御装置。 - 【請求項6】 電動機の回転速度を検出するモータ回転
速度検出手段または回転角加速度を検出するモータ角加
速度検出手段を備え、 中立点学習手段は前記電動機の前記回転速度または前記
回転角加速度の少なくとも一方の値が、予め定めた所定
の値より小さいときに中立点学習を行い、前記所定の値
より大きいとき中立点学習を停止することを特徴とする
請求項4または5記載の電動パワーステアリング制御装
置。 - 【請求項7】 操舵角補償手段は、その出力が予め定め
た所定のレベルを越えないように制限するリミッタを備
えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記
載の電動パワーステアリング制御装置。 - 【請求項8】 車速を検出する車速検出手段、 電動機の速度に基づいてダンピング補償を行うダンピン
グ補償器、 前記電動機の加速度に基づいて慣性補償を行う慣性補償
器を備え、前記車速が所定のレベルを越えた時には、前
記ダンピング補償器と前記慣性補償器を動作させ、前記
所定のレベルを越えない時には、前記ダンピング補償器
と前記慣性補償器の動作を停止させることを特徴とする
請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動パワーステア
リング制御装置。 - 【請求項9】 自動車の操向車輪を操作するハンドルに
補助トルクを加える電動機の回転角を検出するモータ角
検出手順と、 前記自動車の運転者が前記ハンドルに加えた操舵トルク
と前記電動機の電流信号とを用いて前記操向車輪の路面
反力トルクを推定する路面反力トルク推定手順と、 前記路面反力トルクと前記電動機の回転角から、前記ハ
ンドルの中立点を学習する中立点学習手順と、 前記中立点と前記電動機の回転角により前記ハンドルを
前記中立点に戻すトルクを演算する操舵角補償手順とを
含むことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置
の制御方法。 - 【請求項10】 車速を検出する車速検出手順と、 前記車速があらかじめ定めた所定の値より低い場合は、
中立点学習手順の動作を停止させる手順を含むことを特
徴とする請求項9に記載の電動パワーステアリング制御
装置の制御方法。 - 【請求項11】 電動機の回転方向に応じて異なる符号
を出力する回転方向検出手順と、 中立点を学習した時点での前記回転方向の符号に応じ
て、まず左操舵時中立点、右操舵時中立点をそれぞれ学
習し、次に前記左操舵時中立点、右操舵時中立点の平均
を演算する事により操舵角の中立点を学習する第2の中
立点学習手順とを含むことを特徴とする請求項9または
10に記載の電動パワーステアリング制御装置の制御方
法。
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