JP2003175838A - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
電動パワーステアリング制御装置Info
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- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
込んだ位置でハンドルから手を放したとき、自動的にハ
ンドルを戻すことができる電動式パワーステアリング制
御装置を提供すること。 【解決手段】 電動パワーステアリング制御装置におい
て、ステップ51,ステップ52,ステップ53におい
て、手放し停止操舵時と判定されたとき、ステップ57
において、ハンドル戻し方向の復元制御電流Iを印加す
る指令をアシストモータ11に対して出力する自動ハン
ドル戻し制御を行うようにした。
Description
ング系等に適用され、運転者によりハンドルに加えられ
た操舵トルクをモータトルクによりアシストする電動パ
ワーステアリング制御装置に関する。
戻し特性制御)を導入した電動パワーステアリング制御
装置としては、例えば、特開平6−8837号公報や特
開平5−208684号公報に記載の装置が知られてい
る。
放し時のそれぞれの状態に応じた最適なアシスト制御を
行い、操舵時の手応え感と、手放し時のハンドル戻り特
性及び収斂性を両立することを目的とし、モータ角速度
と操舵トルク微分の波形から運転者が操舵状態か手放し
状態かを判定し、手放し状態と判定されたときには、ア
シストトルクを減少させる装置が記載されている。
上することを目的とし、操舵状態検出手段によりステア
リング戻り状態が検出されると、微分補正演算手段によ
りステアリングの戻り状態に応じた操舵トルクの微分補
正値を演算し、ハンドルの戻り時に微分ゲインを大きく
して、戻りをよくする技術が記載されている。
の従来技術にあっては、車両停止状態等でハンドルを切
り込み、切り込んだ位置でハンドルから手を放し、サス
ペンションのセルフアライニングトルクが発生せず、ハ
ンドルが戻らない状況では、以下に述べるように、何れ
の技術でもハンドルを自動的に戻すことができない。
切り込む方向のアシストトルクを小さくする技術であ
り、ハンドルを戻す技術ではない。また、後者の公報に
開示された技術は、操舵トルクが発生しないため、ハン
ドルを戻すことはできない。
ンドル戻し時の操舵力の負荷が大きくなるという問題が
あった。また、何回かのハンドル切り換え操作により、
ハンドルの中立位置が判らなくなり、運転者の操舵操作
を混乱させるという問題もあった。
もので、その目的とするところは、車両停止状態等でハ
ンドルを切り込み、切り込んだ位置でハンドルから手を
放したとき、自動的にハンドルを戻すことができる電動
式パワーステアリング制御装置を提供することにある。
め、請求項1に係る発明では、操舵系に連結され、操舵
補助トルクを発生するモータと、運転者の操舵トルクを
検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検
出手段と、操舵トルク検出値と車速検出値を含む入力情
報によってモータ又はハンドルの回転方向と同一方向に
モータのトルクを発生させるアシスト電流を決め、前記
モータに出力する操舵アシスト制御手段と、を備えた電
動パワーステアリング制御装置において、手放し停止操
舵時かどうかを判定する手放し停止操舵判定手段と、手
放し停止操舵時と判定されたとき、ハンドル戻し方向の
復元制御電流を印加する指令を前記モータに対して出力
する自動ハンドル戻し制御手段と、を設けたことを特徴
とする。
車状態や極低速状態においてハンドルを切り込んだ運転
者がハンドルから手を放したことを判定する手段をい
い、例えば、車速がセルフアライニングトルクを発生し
ない領域の停車や極低速で、且つ、操舵トルクがアシス
ト電流を発生させない不感帯領域の操舵トルクで、且
つ、ハンドル角度が直進領域を超えるハンドル角度であ
る場合、手放し停止操舵時であると判定する。
ドル角度を監視し、ハンドルを戻し方向にハンドル中立
位置まで自動的に戻す制御を行うようにしても良い。
ンドル戻し速度が一定速度となるように、ハンドル戻し
方向の復元制御電流を制御するようにしても良い。
は、通常時、操舵アシスト制御手段において、操舵トル
ク検出手段からの操舵トルク検出値と車速検出手段から
の車速検出値を含む入力情報によってモータ又はハンド
ルの回転方向と同一方向にモータのトルクを発生させる
アシスト電流が決められ、モータに出力される。
手放し停止操舵時と判定されたとき、自動ハンドル戻し
制御手段において、ハンドル戻し方向の復元制御電流を
印加する指令がモータに対して出力される。
込み、切り込んだ位置でハンドルから手を放したとき、
ハンドル戻し制御により自動的にハンドルが戻るため、
運転者の操舵負荷が大幅に削減される。一方、運転者が
ハンドルを操舵したら、手放しであるという条件が不成
立となり、自動ハンドル戻し制御から通常の操舵アシス
ト制御に戻るため、運転者に違和感を与えない。
リング制御装置を実現する実施の形態を、請求項1,
2,3,4に係る発明に対応する第1実施例に基づいて
説明する。
ワーステアリング制御装置を示す全体システム図であ
り、図1において、1はステアリングハンドル、2はス
テアリングシャフト、3はステアリングギヤ部、4,4
は前輪、5は舵角センサ(ハンドル角度検出手段)、6
は車速センサ(車速検出手段)、7は操舵トルクセンサ
(操舵トルク検出手段)、8は舵角速度演算部(回転速
度検出手段)、9はバッテリ、10は制御コントロー
ラ、11はアシストモータ(モータ)、12は減速ギヤ
である。
出し、舵角速度演算部8と制御コントローラ10に検出
信号を出力する。
御コントローラ10に検出信号を出力する。
を検出し、制御コントローラ10に検出信号を出力す
る。
の微分演算処理によりステアリング回転速度ωを算出
し、制御コントローラ10に算出結果を出力する。
サ5と車速センサ6と操舵トルクセンサ7と舵角速度演
算部8から信号が送られる。これらの信号に基づいてモ
ータ電流が演算され、アシストモータ11に対してモー
タ電流を出力することでアシストモータ11が駆動され
る。このモータ駆動力は、減速ギヤ12を介してステア
リングギヤ部3に伝えられ、運転者のステアリングハン
ドル1に対する操舵トルクをアシストするように構成さ
れている。
実施例の制御コントローラ10で行われる自動自動ハン
ドル戻し制御処理の流れを示すフローチャートで、以
下、各ステップについて説明する。
信号(V)、舵角センサ5からハンドル角度信号
(θ)、舵角速度演算部8からステアリング回転速度信
号(ω)を読み込む。
下かどうか、つまり、車両が停止状態か極低速状態かを
判断する。ここで、設定車速Aとは、前輪サスペンショ
ンがセルフアライニングトルクを発生しない領域の車速
(例えば、5km/h)である。そして、YESの場合はス
テップ52へ進み、NOの場合はステップ54(通常制
御)へ進む。
|が不感帯トルクT。より小さいかどうか、つまり、運
転者がハンドル手放しかどうかを判断する。そして、Y
ESの場合はステップ53へ進み、NOの場合はステッ
プ54(通常制御)へ進む。
θ|が設定ハンドル角度Bを超えているかどうか、つま
り、ステアリングハンドル1を切っているかどうかを判
断する。ここで、設定ハンドル角度Bは、直進付近の舵
角(例えば、±5deg)に設定される。そして、YESの
場合はステップ52へ進み、NOの場合はステップ54
(通常制御)へ進む。
ップ53は、請求項2の手放し停止操舵判定手段に相当
する。
に従って、通常の操舵アシスト制御が実行される(操舵
アシスト制御手段)。
ステアリング回転速度信号(ω)の最新値ω2を読み込
む。。
まれたステアリング回転速度値ω1と、ステップ55で
読み込まれた最新値ω2とのステアリング回転速度平均
値Cを算出する(請求項5の回転速度平均値算出手段に
相当)。
められている電流初期値によるハンドル戻し方向の復元
制御電流Iをアシストモータ11に出力し、その後、ス
テップ60やステップ61にて電流値が補正された場合
には補正値による復元制御電流Iをアシストモータ11
に出力する。
回転速度ωがステアリング回転速度平均値Cと一致して
いるかどうかを判断し、ω≠Cと判断された場合はステ
ップ59へ進み、ω=Cと判断された場合はステップ6
2へ進む。
ωがステアリング回転速度平均値Cを超えているかどう
かを判断し、ω>Cと判断された場合はステップ60へ
進み、ω<Cと判断された場合はステップ61へ進む。
Iから微小復元制御電流iを差し引いた値を新たな復元
制御電流Iとする。
Iから微小復元制御電流iを加えた値を新たな復元制御
電流Iとする。
θ|が設定ハンドル角度B未満かどうかを判断する。そ
して、|θ|≧Bの場合はステップ57へ戻り、|θ|
<Bの場合はステアリングハンドル1がハンドル中立位
置まで戻ったと判断してステップ63へ進む。
=0として自動ハンドル戻し制御を停止する。
は、請求項1,3,4,5の自動ハンドル戻し制御手段
に相当する。
2のステップ54で実行される通常の操舵アシスト制御
処理(通常制御)を示すフローチャートで、以下、各ス
テップについて説明する。
アリング回転速度ω、車速Vを読み込む。
き、図4の微分演算回路20〜加減算器26において電
流指令値0(操舵アシスト分)を算出する。
T|が不感帯トルクT。より小さいかどうかを判定し、
YESであればステップ104へ進み、NOであればス
テップ107へ進む。
リング回転速度ωに基づいて回転速度対応のゲインK
ω1を算出する。
転速度復元制御電流iωFを算出する。
以下の式により算出する。 iF=Kω1×iωF ステップ107では、復元制御電流iFを、iF=0と
する。
指令1=電流指令0+iFの式を用いて算出し、電流指
令1に基づいてアシストモータ11へ電流を印加する。
ブロックにより表したものが図4であり、この図4にお
いて、20は微分演算回路、21は乗算器、22はゲイ
ン演算回路、23はトルク対応電流演算回路、24はゲ
イン演算回路、25は乗算器、26は加減算器、27は
ゲイン演算回路、28は乗算器、29は復元制御電流演
算回路、30は比較器、31は開閉器、32は加算器で
ある。
より演算された操舵トルク微分値T'と、ゲイン演算回
路22により演算された車速対応のゲインKT'とを乗
算することでトルク微分値対応電流iT'を求める。こ
のトルク微分値対応電流iTは、加減算器26にプラス
の信号として出力する。
舵トルクTと車速Vを読み込み、操舵トルクTが不感帯
トルクT。以上である場合、車速V及び操舵トルクTに
応じたトルク対応電流iTを演算する。このトルク対応
電流iTは、加減算器26にプラスの信号として出力す
る。
により演算された車速対応のゲインKωと、ステアリン
グ回転速度ωとを乗算することで回転速度対応電流iω
を求める。この回転速度対応電流iωは、加減算器26
にマイナスの信号として出力する。
電流指令0を、0=iT'+iT−iωの式により算出
し、加算器32に出力する。
により演算された回転速度対応のゲインKω1と、復元
制御電流演算回路29により演算された車速対応の回転
速度復元制御電流iωFとを乗算することで復元制御電
流iFを演算する。この復元制御電流iFは、開閉器3
1に出力する。なお、ゲイン演算回路27では、ステア
リング回転速度ωが−ω1<ω<ω1の時、すなわち、
回転速度不感領域は0を、ω≧ω1の時は1を、ω≦−
ω1の時は−1を乗算器28に出力する。
値|T|と不感帯トルクT。とを比較し、|T|<T。
のときは、開閉器31を閉じ、復元制御電流iFを加算
器32に出力し、|T|≧T。のときは、開閉器31を
開き、復元制御電流iFの加算器32への出力を遮断す
る。
の電流指令0と復元制御電流iFを加算し電流指令1を
求める。この電流指令1は、アシストモータ11に対し
出力する。
ローチャートにおいて、ステップ51の車速条件、ステ
ップ52の操舵トルク条件、ステップ53のハンドル角
度条件の何れか1つの条件でも成立しないときには、ス
テップ54へ進み、通常の操舵アシスト制御が行われ
る。
出される操舵トルクTが不感帯トルクT。よりも大きく
なり、図3のフローチャートにおいて、ステップ101
→ステップ102→ステップ103→ステップ107→
ステップ108へと進む流れとなり、操舵トルクTや車
速Vによりハンドル切り込み方向と同一方向にモータト
ルクを発生させる電流指令0がアシストモータ11に与
えられ、運転者のハンドル切り込み操舵負担がモータア
シストにより軽減される。
のハンドル戻し操舵時には、ハンドル切り込み操舵時と
同様に、検出される操舵トルクTが不感帯トルクT。よ
りも大きくなり、図3のフローチャートにおいて、ステ
ップ101→ステップ102→ステップ103→ステッ
プ107→ステップ108へと進む流れとなり、操舵ト
ルクTや車速Vによりハンドル戻し方向と同一方向にモ
ータトルクを発生させる電流指令0がアシストモータ1
1に与えられ、運転者のハンドル戻し操舵負担がモータ
アシストにより軽減される。つまり、運転者が操舵力を
使ってハンドルを中立位置に戻すときは、復元制御は働
かずアシスト制御による電流指令0のみがアシストモー
タ11に印加されることで、操舵の途中で復元制御電流
iFが加わることによる操舵違和感(抜け感)の発生を
防止することができる。
テアリングシャフト2に入力される操舵トルクTが極め
て小さいものとなる。このため、検出される操舵トルク
Tが不感帯トルクT。よりも小さくなり、図3のフロー
チャートで、ステップ101→ステップ102→ステッ
プ103→ステップ104→ステップ105→ステップ
106→ステップ108へと進む流れとなる。よって、
アシスト電流である電流指令0は、操舵トルクTが不感
帯トルクT。よりも小さいためにほぼゼロであるが、復
元制御電流iFがステアリング回転速度ωと車速Vによ
り与えられる。つまり、走行中の手放し戻し操舵時に
は、アシスト力を増大させる復元制御が働くことでハン
ドル戻り性能が向上する。
ーチャートにおいて、ステップ51の車速条件、ステッ
プ52の操舵トルク条件、ステップ53のハンドル角度
条件、の全てが同時に成立するときには、ステップ55
以降の処理へ進み、自動ハンドル戻し制御が行われる。
り込み、切り込んだ位置でハンドルから手を放したとき
には、ステップ57において、ハンドル戻し方向の復元
制御電流Iを印加する指令がアシストモータ11に対し
て出力され、その復元制御電流Iの出力は、ステップ6
2において、ステアリングハンドル1がハンドル中立位
置になるまで続けられるため、自動的にステアリングハ
ンドル1がハンドル中立位置まで戻されることになる。
転者に対してハンドル戻し時の操舵負荷が大幅に削減さ
れることになるし、また、車庫入れ等で何回かのハンド
ル切り換え操作により、ステアリングハンドル1の中立
位置が判らなくなるような場合も、ハンドル中立位置ま
で戻されることで、運転者の操舵操作を混乱させること
も解消される。
ては、ステアリング回転速度平均値Cを算出し、ステッ
プ58〜ステップ61において、実際のステアリング回
転速度ωがこの平均値Cに一致するように復元制御電流
Iを増減補正するようにしているため、運転者にとって
違和感のないハンドル戻し速度により自動的にステアリ
ングハンドル1が中立位置まで戻されることになる。
いて、ステップ51,ステップ52,ステップ53にお
いて、手放し停止操舵時と判定されたとき、ステップ5
7において、ハンドル戻し方向の復元制御電流Iを印加
する指令をアシストモータ11に対して出力する自動ハ
ンドル戻し制御を行うようにしたため、車両停止状態等
でステアリングハンドル1を切り込み、切り込んだ位置
でステアリングハンドル1から手を放したとき、自動的
にステアリングハンドル1が戻され、運転者の操舵負荷
を大幅に削減することができる。
がセルフアライニングトルクを発生しない領域の車速
(V≦A)で、且つ、操舵トルクセンサ7により検出さ
れた操舵トルクTがアシスト電流を発生させない不感帯
領域の操舵トルク(|T|<T。)で、且つ、舵角セン
サ5により検出されたハンドル角度θが直進領域を超え
るハンドル角度(|θ|>B)である場合、手放し停止
操舵であると判定するようにしたため、自動ハンドル戻
し制御を実行する手放し停止操舵を精度良く判定するこ
とができる。
2において、ハンドル角度絶対値|θ|が、直進付近の
舵角である設定ハンドル角度B未満になると、復元制御
電流Iの出力を止めるようにしたため、ステアリングハ
ンドル1がハンドル中立位置まで戻されることになり、
車庫入れ等で何回かのハンドル切り換え操作により、ス
テアリングハンドル1の中立位置が判らなくなるような
場合も、運転者の操舵操作を混乱させることを解消する
ことができる。
し速度が一定速度となるようにハンドル戻し方向の復元
制御電Iを補正制御するようにしたため、運転者にとっ
て違和感のない一定速度によりステアリングハンドル1
をハンドル中立位置まで戻すことができる。
アリング回転速度平均値Cを算出し、実際のステアリン
グ回転速度ωがこの平均値Cに一致するように復元制御
電流Iを増減補正するようにしているため、運転者の操
舵個性に合わせたハンドル戻し速度により自動的にステ
アリングハンドル1を中立位置まで戻すことができる。
ステアリング制御装置を第1実施例に基づき説明してき
たが、具体的な構成については、この第1実施例に限ら
れるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発
明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容
される。
戻し操舵時においてハンドルの戻り性能を向上させる復
元制御を含む通常の操舵アシスト制御を行う例を示した
が、通常制御においては単にアシスト制御を行うだけで
復元制御を行わないものであっても良い。
の復元制御において、回転速度対応のゲインKω1を、
ステアリング回転速度ωが−ω1<ω<ω1の時は0と
し、ω≧ω1の時は1とし、ω≦−ω1の時は−1とす
る例を示したが、この例に限られるものではない。
等においてハンドルの収束性の向上を図るため、図5に
示すように、回転速度対応のゲインKω1を、ステアリ
ング回転速度ωが−ω1<ω<ω1の時は0とし、ω1
≦ω≦ω2の時は1とし、−ω2≦ω≦−ω1の時は−
1とし、ω>ω2あるいはω<−ω2の時は0とするよ
うにしても良い。
ハンドルの不自然な動きを防止するため、図6に示すよ
うに、回転速度対応のゲインKω1を、ステアリング回
転速度ωが−ω1<ω<ω1の時は0とし、ω1≦ω≦
ω2の時は1とし、−ω2≦ω≦−ω1の時は−1と
し、ω>ω2あるいはω<−ω2の時は徐々に0に収束
する値とする例としても良い。
(ハンドル回転速度)を用いた制御例を示したが、ステ
アリング回転速度に代えてモータ回転速度を用いるよう
にしても良い。
を示す全体システム図である。
自動自動ハンドル戻し制御処理の流れを示すフローチャ
ートである。
通常の操舵アシスト制御処理(通常制御)を示すフロー
チャートである。
す制御ブロック図である。
を示す特性図である。
を示す特性図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 操舵系に連結され、操舵補助トルクを発
生するモータと、 運転者の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 操舵トルク検出値と車速検出値を含む入力情報によって
モータ又はハンドルの回転方向と同一方向にモータのト
ルクを発生させるアシスト電流を決め、前記モータに出
力する操舵アシスト制御手段と、 を備えた電動パワーステアリング制御装置において、 手放し停止操舵時かどうかを判定する手放し停止操舵判
定手段と、 手放し停止操舵時と判定されたとき、ハンドル戻し方向
の復元制御電流を印加する指令を前記モータに対して出
力する自動ハンドル戻し制御手段と、 を設け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】 請求項1に記載の電動パワーステアリン
グ制御装置において、 ハンドル角度を検出するハンドル角度検出手段を設け、 前記手放し停止操舵判定手段は、車速検出手段により検
出された車速がセルフアライニングトルクを発生しない
領域の車速で、且つ、操舵トルク検出手段により検出さ
れた操舵トルクがアシスト電流を発生させない不感帯領
域の操舵トルクで、且つ、ハンドル角度検出手段により
検出されたハンドル角度が直進領域を超えるハンドル角
度である場合、手放し停止操舵時を判定する手段とした
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】 請求項1または請求項2に記載の電動パ
ワーステアリング制御装置において、 前記自動ハンドル戻し制御手段は、ハンドル角度を監視
し、ハンドルを戻し方向にハンドル中立位置まで戻す制
御を行う手段と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4】 請求項1ないし請求項3の何れかに記載
の電動パワーステアリング制御装置において、 モータ又はハンドルの回転速度を検出する回転速度検出
手段を設け、 前記自動ハンドル戻し制御手段は、手放し停止操舵判定
時にハンドル戻し速度が一定速度となるようにハンドル
戻し方向の復元制御電流を制御する手段としたことを特
徴とする電動パワーステアリング制御装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の電動パワーステアリン
グ制御装置において、 手放し停止操舵判定前の回転速度の値と、手放し停止操
舵時と判定されたとき回転速度の最新値を読み込み、両
値の回転速度平均値を算出する回転速度平均値算出手段
を設け、 前記自動ハンドル戻し制御手段は、手放し停止操舵判定
時にハンドル戻し速度が回転速度平均値と一致する速度
となるようにハンドル戻し方向の復元制御電流を補正す
る手段と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。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001377338A JP3972643B2 (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 電動パワーステアリング制御装置 |
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JP2001377338A JP3972643B2 (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 電動パワーステアリング制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP3972643B2 JP3972643B2 (ja) | 2007-09-05 |
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ID=19185337
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---|---|---|---|
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