JP2003220964A - 車両用セルフアライメントトルク補正装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
車両用セルフアライメントトルク補正装置および電動パワーステアリング装置Info
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- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0466—Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position
Abstract
ことができる車両用セルフアライメントトルク補正装置
を提供する。 【解決手段】電動モータMからの操舵補助力がステアリ
ング機構3に与えられる。目標電流値設定部22は、操
舵トルクおよび車速に基づいて、電動モータMの目標電
流値Iobjを設定する。セルフアライメントトルク補正
制御部24は、舵角に対応した補正電流Iθを生成する
舵角適応補正部41と、車速に応じた補正ゲインkを生
成する車速適応補正部42と、補正電流Iθに補正ゲイ
ンkを乗じて補正値Ib(=k・Iθ)を生成する乗算
処理部43とを有する。この補正値Ibによって目標電
流値Iobjを補正し、補正後の目標電流値Iobj+Ibに
よって、電動モータMが制御される。
Description
ライメントトルクを補正するための装置、およびセルフ
アライメントトルク補正機能を有する電動パワーステア
リング装置に関する。
反力を受けて直進操舵状態へと向かうセルフアライメン
トトルクが働くように設計されている。すなわち、車両
の走行中にステアリングホイールから手を放すと、車両
は直進方向に進もうとする。全車速域(停止状態を除
く。)、全舵角位置において、このような走行特性が得
られれば、理想的な車両特性であると言える。
(一般的には低速域)で、ある舵角(大舵角)時には、
走行中にステアリングホイールから手を放すと、直進操
舵状態ではなく、逆に、右または左方向の限界舵角まで
ステアリングが切り込まれてしまう場合がある。たとえ
ば、図3に示すように、高速域および中速域では、全舵
角位置において、セルフアライメントトルクが正の値
(直進操舵状態へ向かう方向)であるのに対して、低速
域および極低速域では、大舵角時に、セルフアライメン
トトルクが負の値となる場合がある。
の1つの先行技術では、ラック軸にばねを結合し、ばね
力によって、直進操舵状態への復帰が図られている。し
かし、車速域に関係なく、ばね力によって車両の直進性
を保持しようとするため、一部の車速域においてのみ直
進性が問題となる車両においては、補正が不要な車速域
においてもセルフアライメントトルクが補正される可能
性がある。また、セルフアライメントトルクを機械的に
補正する上記の先行技術では、個々の車種毎に、ばねに
よるセルフアライメントトルク補正構造を設計しなけれ
ばならず、開発工数が著しく多くなるという問題があっ
た。
的は、上述の技術的課題を解決し、セルフアライメント
トルクの補正を容易に行うことができる車両用セルフア
ライメントトルク補正装置を提供することである。ま
た、この発明の他の目的は、セルフアライメントトルク
補正機能を有する電動パワーステアリング装置を提供す
ることである。
目的を達成するための請求項1記載の発明は、車両のス
テアリング機構(3)に駆動力を与える駆動源(M)
と、操作部材(1)の舵角を検出する舵角検出手段
(6)と、車両の車速を検出する車速検出手段(7)
と、上記舵角検出手段によって検出された舵角および上
記車速検出手段によって検出された車速に基づいて、上
記駆動源を制御することによって、車両のセルフアライ
メントトルクの過不足を補償するセルフアライメントト
ルク補償手段(24)とを含むことを特徴とする車両用
セルフアライメントトルク補正装置である。なお、括弧
内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を
表す。以下、この項において同じ。
出し、これらに基づいて駆動源を制御することにより、
電気的にセルフアライメントトルクの過不足が補償され
る。したがって、たとえば、特定の車速域のみ、または
特定の舵角域のみに関して、セルフアライメントトルク
を補正したりすることが可能になる。しかも、機械的な
補正手段とは異なり、ステアリング機構の構造を個々の
車種毎に検討する必要がないから、セルフアライメント
トルクの補正が容易であり、ステアリング機構の開発工
数を削減できる。
電気的に行えることから、ステアリング機構の機械設計
が容易になり、その自由度が高くなる。たとえば、ラッ
ク位置の変動によるセルフアライメントトルクの変化を
電気的に補償することができるから、ラック位置を従来
よりも自由に設定してステアリング機構の開発設計を行
うことができる。つまり、従来の車両のように、ステア
リングホイールを中立位置に戻す力であるセルフアライ
メントトルクが発生するように足回りを設計する際に、
サスペンション諸元およびステアリングギアの搭載位
置、機構設計などの制限があるが、本発明によればその
制限が緩和される。
の駆動力を車両のステアリング機構(3)に伝達して操
舵補助する電動パワーステアリング装置であって、操作
部材(1)の舵角を検出する舵角検出手段(6)と、車
両の車速を検出する車速検出手段(7)と、上記電動モ
ータの駆動目標値を設定する駆動目標値設定手段(2
2)と、上記舵角検出手段によって検出された舵角およ
び上記車速検出手段によって検出された車速に基づい
て、車両のセルフアライメントトルクの過不足を補償す
るように、上記駆動目標値設定手段が定める駆動目標値
を補正するセルフアライメントトルク補償手段(24,
25)と、上記セルフアライメントトルク補償手段によ
って補正された駆動目標値に基づいて上記電動モータを
駆動するモータ駆動手段(30)とを含むことを特徴と
する電動パワーステアリング装置である。
装置にセルフアライメントトルク補償機能を付加するこ
とができ、既存の電気機械装置を利用しつつ、請求項1
の発明と同様な効果を達成できる。なお、セルフアライ
メントトルク補償手段は、車速に応じたセルフアライメ
ントトルク補正特性を記憶する記憶手段(42a)と、
舵角に応じたセルフアライメントトルク補正特性を記憶
する記憶手段(41a)と、これらの記憶手段に記憶さ
れた各特性に基づいて、駆動目標値を補正する手段(2
5,41〜43)とを含むものであってもよい。
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、この
発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の
電気的構成を示すブロック図である。操作部材としての
ステアリングホイール1に加えられた操舵トルクは、ス
テアリングシャフト2を介して、ステアリング機構3に
機械的に伝達される。ステアリング機構3には、電動モ
ータMから操舵補助力が伝達されるようになっている。
ホイール1側に結合された入力軸2Aと、ステアリング
機構3側に結合された出力軸2Bとに分割されていて、
これらの入力軸2Aおよび出力軸2Bは、トーションバ
ー4によって互いに連結されている。トーションバー4
は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、こ
のねじれの方向および量は、トルクセンサ5によって検
出されるようになっている。
と出力軸2Bとの回転方向の位置関係の変化に応じて変
化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されてい
る。このトルクセンサ5の出力信号は、コントローラ1
0(ECU)に入力されている。コントローラ10に
は、さらに、ステアリングホイール1の舵角を検出する
舵角センサ6、および当該電動パワーステアリング装置
が搭載される車両の車速を検出する車速センサ7の各出
力信号が入力されている。
って検出される操舵トルクおよび車速センサ7によって
検出される車速に応じて電動モータMの目標電流値を定
め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機
構3に与えられるように、電動モータMを駆動制御す
る。コントローラ10は、マイクロコンピュータ20
と、このマイクロコンピュータ20からの制御信号に基
づいて電動モータMを駆動するモータドライバ30とを
有している。
処理を実行することによって実現される複数の機能処理
部を実質的に有している。具体的には、マイクロコンピ
ュータ20は、トルクセンサ5の出力信号の位相を進
め、系を安定化させるための位相補償部21と、トルク
センサ5および車速センサ7の出力に基づいて、電動モ
ータMの目標電流値Iobjを設定する目標電流値設定部
22と、付加制御のための補正値Iaを生成する付加制
御部23と、当該電動パワーステアリング装置が搭載さ
れた車両のセルフアライメントトルクを補償するための
補正値Ibを生成するセルフアライメントトルク補正制
御部24と、目標電流値Iobjに補正値Ia,Ibを加
算する加算処理部25とを有している。
補償制御、慣性補償制御およびハンドル戻し制御などの
ための補正値Iaを発生する。セルフアライメントトル
ク補正制御部24は、舵角センサ6が検出する舵角に応
じた補正電流Iθを生成する舵角適応補正部41と、車
速センサ7が検出する車速に応じた補正ゲインkを生成
する車速適応補正部42と、舵角適応補正部41が生成
する補正電流Iθに車速適応補正部42が生成する補正
ゲインkを乗じて、補正値Ib=k・Iθを求める乗算
処理部43とを有している。
電流Iθの特性を記憶した舵角適応補正特性記憶部41
aを有している。同様に、車速適応補正部42は、車速
に対する補正ゲインkの特性を記憶した車速適応補正特
性記憶部42aを有している。舵角適応補正部41およ
び車速適応補正部42は、舵角および車速に応じた補正
電流Iθおよび補正ゲインkを、それぞれ、舵角適応補
正特性記憶部41aおよび車速適応補正特性記憶部42
aから読み出して生成する。
ためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のため
のトルクが負の値にとられている。目標電流値設定部2
2が設定する目標電流値Iobjは、電動モータMから右
方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには
正の値とされ、電動モータMから左方向操舵のための操
舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。目
標電流値Iobjは、操舵トルクの正の値に対しては正の
値をとり、操舵トルクの負の値に対しては負の値をと
る。操舵トルクが所定の不感帯内の微小な値のときに
は、目標電流値Iobjは零とされる。また、目標電流値
Iobjは、車速センサ7によって検出される車速が大き
いほど、その絶対値が小さく設定されるようになってい
る。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発
生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さ
くすることができる。
に応じて、たとえば実験によって適切に定められた特性
データが格納される。図1の例では、舵角の正の値(舵
角中点から右方向に操舵された状態)に対しては、負の
補正電流Iθが対応付けられており、舵角の負の値(舵
角中点から左方向に操舵された状態)に対しては、正の
補正電流Iθが対応付けられている。これにより、ステ
アリング機構3を直進操舵状態へ導くためのトルクの方
向に対応した補正が行われることになる。
に応じて、たとえば実験によって適切に定められた特性
データが格納される。図1の例では、極低速域(停止状
態を除く。)および低速域において、補正ゲインkが大
きくとられ、中速域およひ高速域においては、補正ゲイ
ンkはほぼ零とされている。これにより、極低速域およ
び低速域では、補正電流Iθによる目標電流値Iobjへ
の補正の寄与が大きく、ステアリング機構3を直進操舵
状態に戻そうとする傾向が大きくなる。逆に、中高速域
では、補正電流Iθの寄与が小さく抑えられ、ステアリ
ング機構3が本来的に備えている特性に従い、路面反力
によるセルフアライメントトルクがステアリング機構3
が与えられることになる。
トトルクと、セルフアライメントトルク補正制御部24
からの補正値Ibによるトルクとを合成したトルク特性
を示す図である。高速域、中速域、低速域および極低速
域のいずれの車速域においても、舵角に対してリニアに
増大する良好なセルフアライメントトルク特性が得られ
ていることが理解される。すなわち、図3のようなセル
フアライメントトルク特性を有する車両であっても、セ
ルフアライメントトルク補正制御部24による電気的な
補正によってセルフアライメントトルクの過不足が補わ
れ、車両の特性を理想的なセルフアライメントトルク特
性に補正することができる。
っても自然な直進性を得ることができる。また、直進性
の悪い車速域または舵角域に関してはセルフアライメン
トトルクを大きく補正でき、直進性の良好な車速域また
は舵角域については、補正を少なくしたりなくしたりす
ることができる。以上、この発明の一実施形態について
説明したが、この発明は、他の形態で実施することもで
きる。たとえば、上記の実施形態では、目標電流値設定
部22によって設定された目標電流値Iobjに対して舵
角および車速に応じた補正を施すことによってセルフア
ライメントトルクの過不足が補償されているが、たとえ
ば、目標電流値設定部22に入力されるトルク値に対し
て、舵角および車速に応じた補正を施すことにより、セ
ルフアライメントトルクの過不足を補償するための補正
を目標電流値Iobjに対して施すこともできる。
テアリング装置の電動モータMを駆動源として用いて車
両のセルフアライメントトルク特性を電気的に補正する
例について説明したが、電動パワーステアリング装置と
は別の駆動源を設けて、この駆動源の制御により、セル
フアライメントトルク特性の改善を図るようにしてもよ
い。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。
リング装置の電気的構成を示すブロック図である。
セルフアライメントトルク補正制御部からの補正値によ
るトルクとを合成したトルク特性を示す図である。
性例を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】車両のステアリング機構に駆動力を与える
駆動源と、 操作部材の舵角を検出する舵角検出手段と、 車両の車速を検出する車速検出手段と、 上記舵角検出手段によって検出された舵角および上記車
速検出手段によって検出された車速に基づいて、上記駆
動源を制御することによって、車両のセルフアライメン
トトルクの過不足を補償するセルフアライメントトルク
補償手段とを含むことを特徴とする車両用セルフアライ
メントトルク補正装置。 - 【請求項2】電動モータの駆動力を車両のステアリング
機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装
置であって、 操作部材の舵角を検出する舵角検出手段と、 車両の車速を検出する車速検出手段と、 上記電動モータの駆動目標値を設定する駆動目標値設定
手段と、 上記舵角検出手段によって検出された舵角および上記車
速検出手段によって検出された車速に基づいて、車両の
セルフアライメントトルクの過不足を補償するように、
上記駆動目標値設定手段が定める駆動目標値を補正する
セルフアライメントトルク補償手段と、 上記セルフアライメントトルク補償手段によって補正さ
れた駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモ
ータ駆動手段とを含むことを特徴とする電動パワーステ
アリング装置。
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