JP2002293258A

JP2002293258A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2002293258A
Application number: JP2001101140A
Authority: JP
Inventors: Harutaka Tamaizumi; 晴天玉泉; Yoshinobu Hiyamizu; 由信冷水
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の操舵トルク等に基づく操舵補助力の制御
では、操舵トルクが生じてから、制御が開始されるた
め、その間にタイムラグが発生し、運転者に不自然な感
じを与えていた。【解決手段】前方車両から走行状態信号（前方車両の操
舵トルク、転舵角、車速等）を受信する送受信装置１６
と、自車両の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０
と、トルクセンサ１０により検出された操舵トルクに基
づきモータ１３を駆動するための目標値を求める基本目
標電流値設定部２２とを備え、基本目標電流値設定部２
２は、送受信装置１６により取得された前方車両の走行
状態情報に基づき前記目標電流値を補正する。【効果】前方車両の走行状態情報を通信で取得すること
により、自車両の走行状態を予想することができる。こ
の予想走行状態にもとづいて、目標値を補正して、アシ
スト制御するので、運転者にタイムラグによる不自然感
を与えることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータが発生
するトルクをステアリング機構に伝達することによって
操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電動モータが発生するトルクをステアリ
ング機構に伝達することによって、運転者のステアリン
グ操作を補助する電動パワーステアリング装置が用いら
れている。電動モータは、ステアリングホイールに加え
られた操舵トルク等に基づいて制御される。すなわち、
電動モータの目標電流値は、操舵トルクが大きいほど大
きく定められる。これにより、操舵トルクに応じた操舵
補助力（アシスト力）がステアリング機構に与えられ
る。

【０００３】これにより、道路のカーブ等走行時には、
運転者がステアリングホイールを保持するのに必要な操
舵トルク（保舵力）が補助される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の操舵
トルク等に基づく制御では、操舵トルクが生じてから、
制御が開始されるため、その間にタイムラグが発生し、
運転者に不自然な感じを与えていた。このときに、迅速
な操舵補助ができれば、運転者の操舵負担を軽減でき
る。そこで、本発明は、迅速な操舵補助を実現すること
のできる電動パワーステアリング装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
電動パワーステアリング装置は、前方車両から走行状態
信号を受信することにより、前方車両の走行状態情報を
取得する走行状態取得手段(16)と、自車両の操舵トルク
を検出する操舵トルク検出手段(10)と、操舵トルク検出
手段により検出された操舵トルクに基づきモータを駆動
するための目標値を求める目標値設定手段(22)とを備
え、前記目標値設定手段は、走行状態取得手段により取
得された前方車両の走行状態情報に基づき前記目標値を
補正する機能を有するものである。

【０００６】前記の構成によれば、前方車両の走行状態
情報を通信により取得することにより、自車両の走行状
態を予想することができる。この予想走行状態にもとづ
いて、目標値を補正して、アシスト制御するので、運転
者にタイムラグによる不自然感を与えることがない。よ
って、運転者の操舵負担を軽減することができる。前記
補正は、前方車両の操舵トルク、転舵角、車速の情報に
基づいて行うことができる。これにより、目標値を適切
に補正することができる。

【０００７】前方車両の走行状態情報を取得する手段と
して、光通信を採用することができる。また、前方車両
との車間距離を検出する車間距離検出手段(17)をさらに
備え、前記目標値設定手段は、自車両が現時点の前方車
両の位置に到達する時点で、前記目標値を補正すること
が好ましい。この制御によれば、前方車両の位置に到達
するまでの、処理の遅延時間を考慮した、よりきめ細か
な補正をすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、電動パ
ワーステアリング装置の基本的な構成を示す概念図であ
る。この電動パワーステアリング装置は、車両のステア
リング機構１に関連して設けられ、操舵補助力を与える
ための装置である。この電動パワーステアリング装置に
は、他の車両とのデータ通信を行う送受信装置１６、前
方車両との車間距離を計測する車間距離計測装置１７が
備えられている。

【０００９】車間距離計測装置１７は、車両の前面に備
えられたもので、超音波レーダ、パルス赤外線レーダな
ど公知の装置により前方車両との車間距離を計測するも
のである。ステアリング機構１は、運転者によって操作
されるステアリングホイール２と、このステアリングホ
イール２に連結されたステアリング軸３と、ステアリン
グ軸３の先端に設けられたピニオン４と、ピニオン４に
歯合するラックギヤ部５ａを有し車両の左右方向（車幅
方向）に延びたラック軸５とを備えている。

【００１０】ラック軸５の両端には、タイロッド６がそ
れぞれ結合されており、このタイロッド６は、それぞれ
操舵輪としての前左右輪ＦＬ，ＦＲを支持するナックル
アーム７に連結されている。８はキングピンを示す。こ
の構成により、ステアリングホイール２が操作されてス
テアリング軸３が回転されると、この回転がピニオン４
及びラック軸５によって、車両の左右方向に沿う直線運
動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム７の
キングピン８まわりの回動に変換され、これによって、
前左右輪ＦＬ，ＦＲの転舵が行われる。

【００１１】ステアリング軸３は、ステアリングホイー
ル２に連結された入力軸３Ａと、ピニオン４に連結され
た出力軸３Ｂとに分割されている。入力軸３Ａと出力軸
３Ｂとは、ステアリングホイール２に加えられた操舵ト
ルクの方向及び大きさに応じて捩れを生じるトーション
バー９によって結合されている。トーションバー９に関
連して、入力軸３Ａと出力軸３Ｂとの相対角度変位を検
出することによって、操舵トルクの方向及び大きさを検
出するトルクセンサ１０が配置されている。また、出力
軸３Ｂに関連して、この出力軸３Ｂの回転角を検出する
ことによりステアリング機構１の転舵角を検出する転舵
角センサ１１が設けられている。

【００１２】出力軸３Ｂ又はラック軸５のいずれかに
は、減速機構１２を介して電動モータ１３が結合され、
電動モータ１３が発生するトルクは、減速機構１２によ
って所定の減速比で減速されて、ステアリング機構１に
操舵補助力として伝達されるようになっている。この電
動モータ１３に関連して、電動モータ１３に実際に流れ
る電流（モータ電流）を検出するための電流検出回路１
４が設けられている。また、車速センサ１５から車速信
号が出力される。車速センサ１５は、車輪の回転軸の回
転速度を検出する車輪速センサであってもよい。なお、
車速センサ１５に代えて、車載ＡＢＳ(Anti-lock Braki
ng System)コンピュータ等から出力される車速信号を利
用してもよい。

【００１３】電動モータ１３は、電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）２０によって制御されるようになっている。電子
制御ユニット２０は、トルクセンサ１０によって検出さ
れる操舵トルクＴ等に基づいて、アシストテーブル２４
を参照して、基本目標電流値ｉを定める基本目標電流値
設定部２２を備えている。電子制御ユニット２０は、電
流検出回路１４の出力信号を参照して、基本目標電流値
ｉに相当する電流が流れるように、電動モータ１３をフ
ィードバック制御する。具体的には、減算部２８によ
り、基本目標電流値設定部２２からの基本目標電流値ｉ
と電流検出回路１４によって検出されたモータ電流Ｉと
の偏差を求め、この偏差をモータ制御部２９に与える。
このモータ制御部２９は、例えばＰＩ（比例積分）制御
演算を行うＰＩ制御部と、このＰＩ制御部の出力に基づ
いてＰＷＭ（パルス幅変調）制御のためのデューティを
定めるデューティ設定部と、このデューティ設定部によ
って設定されたデューティのパルス幅駆動信号を生成す
るパルス幅制御部とを含むものであってもよい。

【００１４】前記トルクセンサ１０によって検出される
操舵トルクＴ、転舵角センサ１１によって検出される出
力軸回転角θ、車速センサ１５により検出される車速Ｖ
の各データは、送受信装置１６に送られ、車両後方に向
けて送信される。また、送受信装置１６を通じて前方車
両の操舵トルクＴ₁、出力軸回転角θ₁、車速Ｖ₁の各デ
ータが取得されるようになっている。送受信装置１６の
機能を説明すると、当該車両の操舵トルクＴ、出力軸回
転角θ、車速Ｖの各データは、変調部３１に入力され
て、これらのデータに基づいて基本周波数信号が変調さ
れる。さらに、コンバータ３２により高い周波数の信号
に変換され、発光素子３３により電気-光変換が行わ
れ、車両後方に向けて照射される。光の波長は限定され
ないが、通常、可視光又は赤外線の波長になるように発
光素子の種類が選定される。

【００１５】また、車両前方に指向性を向けて設置され
た受光素子３４の出力信号は、電気信号に変換され、コ
ンバータ３５により所定の周波数に変換され、復調部３
６に入力される。復調後、前方車両の操舵トルクＴ₁、
出力軸回転角θ₁、車速Ｖ₁の各データが再現される。再
現された前方車両の操舵トルクＴ₁、出力軸回転角θ₁、
車速Ｖ₁の各データは、オフセット演算部２３に入力さ
れる。ここにおいて、前方車両の操舵トルクＴ₁、出力
軸回転角θ₁、車速Ｖ₁の関数として、目標電流値ｉのオ
フセット量Δｉが演算される。

【００１６】 Δｉ＝ｆ（Ｔ₁，θ₁，Ｖ₁）（１）図２は、目標電流値ｉを定めるときに用いるアシスト特
性グラフである。横軸は操舵トルクＴ、縦軸は目標電流
値ｉを表す。ステアリングホイール２を右方向へ回転さ
せる場合はＴ＞０，左方向へ回転させる場合はＴ＜０と
なる。目標電流値ｉは、ステアリング機構１に右方向へ
の転舵のためのトルクを与えるときはｉ＞０，左方向へ
の転舵のためのトルクを与えるときはｉ＜０となる。

【００１７】初期特性は曲線Ｌで示されており、前方車
両から得られる操舵トルクＴ₁がしきい値以内のとき、
出力軸回転角θ₁がしきい値以内のとき、車速Ｖ₁がしき
い値以上のときは、この曲線Ｌに従って操舵トルクＴに
対応する目標電流値ｉを設定する。ところが、前方車両
から得られる操舵トルクＴ₁がしきい値を超え、出力軸
回転角θ₁がしきい値を超え、又は車速Ｖ₁がしきい値を
下回れば、曲線Ｌを、Ｔ＞０の場合は上方向に、Ｔ＜０
の場合は下方向にオフセットさせる。このオフセット量
Δｉは、操舵トルクＴ₁がしきい値をどのくらい超えた
か、出力軸回転角θ₁がしきい値をどのくらい超えた
か、又は車速Ｖ₁がしきい値をどのくらい下回ったかに
基づいて定める。その関数形が前記（１）式となる。具
体的には、オフセット量Δｉは、操舵トルクＴ₁がしき
い値を超える量が多いほど、出力軸回転角θ₁がしきい
値を超える量が多いほど、車速Ｖ₁がしきい値を下回る
量が多いほど、大きく設定される。

【００１８】設定されたオフセット量Δｉは、基本目標
電流値設定部２２に入力される。基本目標電流値設定部
２２は、通常、アシストテーブル２４に格納されている
初期特性曲線Ｌに従って目標電流値ｉを設定する。前方
車両の操舵トルクＴ₁、出力軸回転角θ₁、車速Ｖ₁の各
データが得られているときは、前記（１）式に従って求
められた、目標電流値ｉのオフセット量Δｉを用いて、
オフセットされた特性曲線Ｌ₁に基づいて、目標電流値
ｉを設定する。

【００１９】図３は、基本目標電流値設定部２２が目標
電流値ｉを設定してモータを制御する手順を示すフロー
チャートである。前方車両の操舵トルクＴ₁、出力軸回
転角θ₁、車速Ｖ₁の各データを含む前方車両の走行状態
信号を受信すれば（ステップＳ１）、車間距離計測装置
１７により前方車両との車間距離Ｄを計測する（ステッ
プＳ２）。この計測された車間距離Ｄと、自車の走行速
度Ｖとに基づいて、自車が現時点の前方車両位置に到達
するまでの遅延時間δｔを算出し、記憶しておく（ステ
ップＳ３）。

【００２０】次に、前方車両の走行状態信号に基づいて
前方車両の操舵トルクＴ₁、出力軸回転角θ₁、車速Ｖ₁
の各データを取得し（ステップＳ４）、前記目標電流値
ｉのオフセット量Δｉを算出する（ステップＳ５）。こ
のオフセット量Δｉをメモリに保存しておき（ステップ
Ｓ６）、前記遅延時間δｔの経過を待って（ステップＳ
７）、このオフセット量Δｉを基本目標電流値に加算し
て求められた目標電流値ｉを出力する。モータ制御部２
９はモータ制御電流を算出し（ステップＳ８）、これに
よりモータの制御が行われる（ステップＳ９）。

【００２１】以上の電子制御ユニット２０は、マイクロ
コンピュータを有するものであって、以上に説明した電
子制御ユニット２０の機能の全部又は一部は、プログラ
ムＲＯＭ等の記録媒体に記録されたプログラムをコンピ
ュータが実行することにより実現される。以上で、本発
明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の
形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形
態では、車間距離Ｄに基づく遅延時間δｔを考慮した制
御が採用されているが、遅延時間δｔをまったく考慮し
ないで制御を行うこともできる。広い道路や高速道路を
走行しているときは、前方車両と自車両との走行状態に
あまり差はないと考えられるので、遅延時間δｔは無視
できるからである。その他、本発明の範囲内で、種々の
変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の基本的
な構成を示す概念図である。

【図２】目標電流値ｉを定めるときに用いるアシスト特
性グラフである。

【図３】基本目標電流値設定部２２が目標電流値ｉを設
定してモータを制御する手順を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ステアリング機構２ステアリングホイール３ステアリング軸３Ａ入力軸３Ｂ出力軸４ピニオン５ラック軸１０トルクセンサ１１転舵角センサ１２減速機構１３電動モータ１４電流検出回路１６送受信装置１７車間距離計測装置２０電子制御ユニット２２基本目標電流値設定部２３オフセット演算部２４アシストテーブル２８減算部２９モータ制御部３３発光素子３４受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00 137:00 Ｆターム(参考） 3D032 CC08 DA03 DA15 DA23 DA64 DA86 EB11 EC23 3D033 CA13 CA16 CA18 CA21 CA28 CA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータを駆動源として操舵補助力をス
テアリング機構に与える電動パワーステアリング装置で
あって、前方車両から走行状態信号を受信することにより、前方
車両の走行状態情報を取得する走行状態取得手段と、自
車両の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操
舵トルク検出手段により検出された操舵トルクに基づき
モータを駆動するための目標値を求める目標値設定手段
とを備え、前記目標値設定手段は、走行状態取得手段により取得さ
れた前方車両の走行状態情報に基づき前記目標値を補正
する機能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。
【請求項２】前方車両の走行状態情報には、前方車両の
操舵トルク、転舵角、車速の情報が含まれることを特徴
とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】走行状態取得手段は、車両前方に指向性を
有する光受信機を含むことを特徴とする請求項１記載の
電動パワーステアリング装置。
【請求項４】前方車両との車間距離を検出する車間距離
検出手段をさらに備え、前記目標値設定手段は、自車両
が現時点の前方車両の位置に到達する時点で、前記目標
値を補正することを特徴とする請求項１記載の電動パワ
ーステアリング装置。