JP2003312510A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置の制御装置Info
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Abstract
に達する前後で、徐々にアシストを感じながら、出力を
停止させるようにした電動パワーステアリング装置を提
供することにある。 【解決手段】少なくともステアリングシャフトに発生す
る操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクに
応じた操舵補助力をステアリング機構に与えるモータを
具備した電動パワーステアリング装置において、システ
ムの電源電圧が異常とみなされる設定値に近づいたと判
断された場合、設定値に近づくに従い徐々に1より小さ
くなり0に至る所定値をアシスト指令値に乗ずるように
した。
Description
舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電
動パワーステアリング装置の制御装置に関し、システム
の電源電圧に異常が発生した場合の操舵力の急変を避け
るようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に
関する。 【0002】 【従来の技術】自動車や車両のステアリング装置をモー
タの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング
装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベ
ルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いは
ラック軸に補助負荷付勢するようになっている。 【0003】かかる従来の電動パワーステアリング装置
は、アシストトルク(操舵補助トルク)を正確に発生さ
せるため、モータ電流のフィードバック制御を行ってい
る。フィードバック制御は、電流制御値とモータ電流検
出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整す
るものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPW
M(パルス幅変調)制御のデューティ比の調整で行って
いる。 【0004】ここで、電動パワーステアリング装置の一
般的な構成を図10に示して説明すると、ハンドル1の
軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4
b、ピニオンラック機構5を経て走行車輪のタイロッド
6に結合されている。軸2には、ハンドル1の操舵トル
クを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハン
ドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介
して軸2に結合されている。パワーステアリング装置を
制御するコントロールユニット(ECU)30には、バ
ッテリ14からイグニッションキー11を経て電力が供
給され、コントロールユニット30は、トルクセンサ1
0で検出された操舵トルクT、車速センサ12で検出さ
れた車速vに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Iの
演算を行い、演算された操舵補助指令値Iに基いてモー
タ20に供給する電流を制御する。 【0005】コントロールユニット30は主としてCP
Uで構成されるが、そのCPU内部においてプログラム
で実行される一般的な機能を示すと図11のようにな
る。 【0006】コントロールユニット30の機能及び動作
を説明すると、トルクセンサ10で検出されて入力され
る操舵トルクTは、操舵系の安定性を高めるために位相
補償器31で位相補償され、位相補償された操舵トルク
TAが操舵補助指令値演算器32に入力される。また、
車速センサ12で検出された車速vも操舵補助指令値演
算器32に入力される。操舵補助指令値演算器32は入
力された操舵トルクT及び車速vに基いて、モータ20
に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値I
を、予め設定されているデータテーブル又は関数式を用
いて決定する。操舵補助指令値Iは減算器30Aに入力
されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワ
ード系の微分補償器34に入力され、減算器30Aの偏
差(I−i)は比例演算器35に入力されると共に、フ
ィードバック系の特性を改善するための積分演算器36
に入力される。微分補償器34及び積分補償器36の出
力も加算器30Bに加算入力され、加算器30Bでの加
算結果である電流制御値Eが、モータ駆動信号としてモ
ータ駆動回路37に入力される。モータ20のモータ電
流値iはモータ電流検出回路38で検出され、検出され
たモータ電流値iは減算器30Aに入力されてフィード
バックされる。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】ところで、電動パワー
ステアリング装置には、電源電圧が所定の値を超えた場
合、オルタネータに異常があると判断し、モータへの出
力を停止し、誤動作を防ぐ機能をもつものがある。しか
し、この機能が急激に動作した場合、ドライバーに違和
感を与えてしまう。 【0008】そこで、システムの電源電圧が異常とみな
される設定値に近づいたと判断された場合、設定値に近
づくに従い徐々に1より小さくなり0に至る所定値をア
シスト指令値に乗じ、徐々にアシスト量を減らしながら
停止させることによって消費電力を減少させ、従来より
も長くアシストを持続させ、上記違和感を軽減させるよ
うにした。 【0009】すなわち、本発明の目的は、システムの電
源電圧が異常とみなされる設定値に達する前後で、アシ
スト指令値に徐々に1より小さくなる所定値を乗じるこ
とにより、アシスト機能をより長く持続させながら、ア
シストを徐々に停止させるようにした電動パワーステア
リング装置を提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、少
なくともステアリングシャフトに発生する操舵トルクを
検出するトルクセンサと、操舵トルクに応じた操舵補助
力をステアリング機構に与えるモータを具備した電動パ
ワーステアリング装置において、システムの電源電圧が
異常とみなされる設定値に近づいたと判断された場合、
設定値に近づくに従い徐々に1より小さくなり0に至る
所定値をアシスト指令値に乗ずることにより、効果的に
達成される。 【0011】 【発明の実施の形態】電動パワーステアリング装置では
操舵トルクに応じたモータ電流を演算し、モータに適正
な電流を与えるようになっており、この電流値は操舵ト
ルクに基いて予め設定されたデータテーブル又は関数式
を用いて決定される。この場合、電源電圧が所定の設定
値を超えた場合、オルタネータに異常があると判断し、
モータへの出力を停止して誤動作を防ぐ機能を持つもの
があって、この機能が急激に動作した場合、アシスト力
が急に失われ危険であった。しかしながら、本発明で
は、電源電圧が異常とみなされる設定値を超えた場合の
アシスト停止を滑らかにするために、徐々に1より小さ
くなり0に至るような所定値を乗じるようにし、急激に
アシストが停止するのを防止している。 【0012】以下に、本発明の実施例を、図面を参照し
て説明する。 【0013】図1は本発明の制御機能ブロック図であ
り、トルクセンサからの操舵トルクTは操舵補助指令値
演算部100及びセンタ応答性改善部101に入力さ
れ、各出力が加算器102に入力され、その加算結果が
トルク制御演算部103に入力されている。操舵補助指
令値演算部100には、車速vも入力されている。セン
タ応答性改善部101は、アシスト特性不感帯での安定
性確保、静摩擦の補償を行う。トルク制御演算部103
の出力信号はモータロス電流補償部104に入力され、
その出力が加算器105を経て最大電流制限部106に
入力され、最大電流制限部106で最大電流値が制限さ
れて電流制御部110に入力される。モータロス電流補
償部104は、モータ電流が流れてもモータ出力に現れ
ない電流を上乗せして、モータ出力トルク0からの立ち
上りを改善し、最大電流制限部106は、電流指令値の
最大値が定格電流となるように制限している。電流制御
部110の出力は、Hブリッジ特性補償部111を経て
電流ドライブ回路112に入力され、これによりモータ
113を駆動する。 【0014】モータ113のモータ電流iは、モータ電
流オフセット補正部120を経てモータ角速度推定部1
21、電流ドライブ切換部122及び電流制御部110
に入力されると共に、モータ出力限界検知部200に入
力される。モータ端子電圧Vmはモータ角速度推定部1
21に入力されると共に、モータ出力限界検知部200
に入力される。また、モータ角速度推定部121で推定
された角速度ωは、モータ角加速度推定部・慣性補償部
123、モータロストルク補償部124及びヨーレート
推定部125に入力され、ヨーレート推定部125の出
力は収れん制御部126に入力され、収れん制御部12
6及びモータロストルク補償部124の各出力は加算器
127で加算され、その加算結果が加算器102に入力
される。 【0015】モータ角加速度推定部・慣性補償部123
はモータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクから排
除し、慣性感のない操舵感にし、収れん制御部126は
車両のヨーの収れん性を改善するために、ハンドルが振
れ回る動作に対してブレーキをかけるようになってお
り、モータロストルク補償部124はモータ113のロ
ストルクの発生する方向、つまりモータ113の回転方
向に対してロストルク相当のアシストを行う。ロストル
クはモ−タの出力トルクのうち、モ−タの構造に基く摩
擦損失及び磁気的要因に基く損失であり、このようなロ
ストルクは、直進走行時に僅かな操舵が行われたときに
操舵方向に対して意図しない力が付加されたり、反対方
向の力が付加されたりして操舵感覚を悪化させるもので
ある。また、電流ディザ信号発生部130が設けられて
おり、電流ディザ信号発生部130及びモータ角加速度
推定部・慣性補償部123の各出力が加算器131で加
算され、その加算結果が加算器105に入力されてい
る。電流ディザ信号発生部130は、モータが静摩擦で
張り付いてしまうのを防止する。 【0016】なお、上記モータ出力検知部200では下
記の演算が行われる。 【0017】モータの出力Pは、モータの出力トルクを
Tm[N・m]とし、モータの角速度をω[rad/
s]とすると、下記(1)式で求められる。 【0018】P=Tm×ω ・・・(1) そして、モータの出力トルクTmはモータのトルク定数
をKT[N・m/A]、モータ電流をi[A]とする
と、下記(2)式で表される。 【0019】Tm=KT×i ・・・(2) 上記(2)式を(1)式に代入すると、モータ出力Pは
下記(3)式となる。 【0020】P=KT×i×ω ・・・(3) トルク定数KTは既知のため、モータ出力Pはモータ電
流i及び角速度ωから推定することができることにな
る。角速度ωの推定は、例えば特開平10−10965
5号公報に説明されている。 【0021】例えばモータ角速度ωは、モータ端子間電
圧をVm[V]、モータ巻線抵抗をRm[Ω]、モータ
の起電力定数をKe[V・s/rad]とすると、下記
(4)式で求められる。 【0022】 ω=(Vm−i・Rm)/Ke ・・・(4) ここで、トルク定数KTと起電力定数Keは同一モータ
では同じ値であるため、(4)式を(3)式に代入する
と、モータ出力Pは下記(5)式で表される。 【0023】 P=i・(Vm−i・Rm) ・・・(5) 巻線抵抗Rmは既知であるため、モータ出力Pはモータ
電流i及びモータ端子間電圧Vmでも推定できることに
なる。また、モータ角速度センサや舵角センサがある場
合は、これから角速度を得ても良い。 【0024】そして、本発明の特徴として、操舵補助指
令値演算部100には、電動パワーステアリング装置の
動作中、常に電源電圧Vが入力され、図2に示すよう
に、操舵トルクTに基づいて操舵補助指令値SS1を演
算する操舵補助指令値演算部100Aと、操舵補助指令
値SS1を車速vに基づいてゲイン乗算して操舵補助指
令値SS2を出力する車速ゲイン乗算部100Bと、操
舵補助指令値SS2を電源電圧の異常とみなす設定値に
基いてゲイン乗算する電源電圧ゲイン乗算部100Cと
で構成されている。なお、車速ゲインの乗算に関して
は、例えば特開平8−150954号に開示されてい
る。 【0025】また、電動パワーステアリングの動作中、
常に電源電圧が検知され、この電源電圧Vと設定値V
LIMとの差(VLIM−V)を演算し、その差が小さ
くなるに従って徐々に1から0に減少するように、図3
に示すようなゲイン特性を予め設定しておく。つまり、
電源電圧Vと設定値VLIMとの差が大きい領域でゲイ
ンGainは“1”若しくは“1”に近い値となっており、
電源電圧Vと設定値VL IMとの差が小さい領域でゲイ
ンGainは“1”より小さくなるように変化する非線型関
数となっている。そして、車速ゲイン乗算の後の操舵補
助指令値SS2に、図3に示すようなゲイン特性を乗算
することで、電源電圧Vが設定値VLIMから離れてい
る領域では操舵補助指令値SS3を大きく、電源電圧V
が設定値V LIMに近い領域では操舵補助指令値SS3
を小さく出力するようになっている。 【0026】なお、図3の特性は一例であり、電源電圧
Vが設定値VLIMから離れている領域でゲインGainを
大きく(最大値“1”)、電源電圧Vが設定値VLIM
に近い領域でゲインGainが小さく(“0”より大)変化
するような関数式であれば、非線型でも線形でも良い。 【0027】次に、図1の他の部分の構成を簡単に説明
する。本例では先ずセンタ応答性改善部101を図4に
示すように、位相補償部101A、近似微分部101B
及びゲイン設定部101Cで構成し、位相補償部101
Aを図5に示す周波数特性とし、近似微分部101Bを
図6に示す周波数特性とする。これにより、位相補償と
近似微分との合成特性は図7に示すようになる。また、
ゲイン設定部101Cでは、車速v及び操舵トルクTに
よってゲインを切り換えて設定する。更に、ハンドルが
急に戻されるような不安な操舵感を低減し、保舵を安定
させるため、操舵トルク大で、かつ操舵トルク変化率大
とし、操舵トルク減少方向の場合にゲインを小さくす
る。 【0028】なお、本発明では操舵補助指令値演算部1
00におけるアシスト量の計算において、代表車速
(0、v1、v2Km/h)によるアシスト特性を基本
特性として設定し、その他の車速では車速補間ゲインに
応じて各基本特性間の補間を行う。基本アシスト特性
(トルク対電流)は図8に示すものであり、0Km/h
=Io特性、v1=Ia特性、v2=Ib特性で表わさ
れている。そして、その他の車速についての車速補間演
算は、図9で示す車速(Km/h)対車速補間係数γで
行う。車速0〜v1のとき、アシスト電流IはI=Ia
(T)+γ(v)(Io(T)−Ia(T))であり、
車速(v1+2)〜v2Km/hのとき、アシスト電流
IはI=Ib(T)+γ(v)(Ia(T)−Ib
(T))である。 【0029】従って、上記実施例では、電源電圧Vをあ
らかじめ測定し、電源電圧Vと設定値VLIMとの差を
知り、この差が小さくなるにつれ小さくなるようなゲイ
ン(例えば図3のようなゲイン設定)をあらかじめ設定
し、車速補間ゲイン乗算の後の電流指令値に乗ずること
で、電源電圧が設定値に近づいた場合でも、徐々にアシ
スト量を減らしながら停止させることにより、少しでも
長くアシストを持続させることができる。 【0030】 【発明の効果】以上のごとく、本発明に係る電動パワー
ステアリング装置の制御装置によると、常に電源電圧を
検知することにより、電源電圧がシステムの電源電圧の
異常とみなす設定値に近づくに従って、徐々に1より小
さくなり0に至る所定値をアシスト指令値に乗ずること
で、徐々にアシスト量を減らすようにし、電源電圧の異
常に起因して、アシスト力が急に停止することを防止す
る。よって、検知した電源電圧が、システムの電源電圧
の異常とみなす設定値を超えた場合でも、少しでも長く
アシストを持続させ、アシスト力の急激な停止による危
険性を減少させることができる。
ブロック図である。 【図3】本発明による電源電圧ゲイン乗算特性の一例を
示す図である。 【図4】センタ応答改善部のブロック構成図である。 【図5】位相補償部の特性例を示す図である。 【図6】近似微分部の特性例を示す図である。 【図7】位相補償部及び近似微分部の合成特性を示す図
である。 【図8】基本アシスト特性を示す図である。 【図9】車速補間演算の一例を示す図である。 【図10】電動パワーステアリングの一般例を示す機構
図である。 【図11】コントロールユニットの一般的な内部構成を
示すブロック図である。 【符号の説明】 10 トルクセンサ 12 車速センサ 20 モータ 30 コントロールユニット 100 操舵補助指令値演算部 100A 操舵補助指令値演算部 100B 車速ゲイン乗算部 100C 高温限界域ゲイン乗算部 101 センタ応答性改善部 103 トルク制御演算部 110 電流制御部 112 電流ドライブ回路 113 モータ 121 モータ角速度推定部 124 モータロストルク補償部 125 ヨーレート推定部 126 収れん制御部
8) 【手続補正1】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0004 【補正方法】変更 【補正内容】 【0004】ここで、電動パワーステアリング装置の一
般的な構成を図10に示して説明すると、ハンドル1の
軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4
b、ピニオンラック機構5を経て走行車輪のタイロッド
6に結合されている。軸2には、ハンドル1の操舵トル
クを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハン
ドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介
して軸2に結合されている。パワーステアリング装置を
制御するコントロールユニット(ECU)30には、バ
ッテリ14からイグニッションキー11及びリレー13
を経て電力が供給され、コントロールユニット30は、
トルクセンサ10で検出された操舵トルクT、車速セン
サ12で検出された車速vに基いてアシスト指令の操舵
補助指令値Iの演算を行い、演算された操舵補助指令値
Iに基いてモータ20に供給する電流を制御する。 【手続補正2】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0006 【補正方法】変更 【補正内容】 【0006】コントロールユニット30の機能及び動作
を説明すると、トルクセンサ10で検出されて入力され
る操舵トルクTは、操舵系の安定性を高めるために位相
補償器31で位相補償され、位相補償された操舵トルク
TAが操舵補助指令値演算器32に入力される。また、
車速センサ12で検出された車速vも操舵補助指令値演
算器32に入力される。操舵補助指令値演算器32は入
力された操舵トルクT及び車速vに基いて、モータ20
に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値I
を、予め設定されているデータテーブル又は関数式を用
いて決定する。操舵補助指令値Iは減算器30Aに入力
されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワ
ード系の微分補償器34に入力され、減算器30Aの偏
差(I−i)は比例演算器35に入力されると共に、フ
ィードバック系の特性を改善するための積分演算器36
に入力される。微分補償器34及び積分演算器36の出
力も加算器30Bに加算入力され、加算器30Bでの加
算結果である電流制御値Eが、モータ駆動信号としてモ
ータ駆動回路37に入力される。モータ20のモータ電
流値iはモータ電流検出回路38で検出され、検出され
たモータ電流値iは減算器30Aに入力されてフィード
バックされる。 【手続補正3】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0011 【補正方法】変更 【補正内容】 【0011】 【発明の実施の形態】電動パワーステアリング装置では
操舵トルクに応じたモータ電流を演算し、モータに適正
な電流を与えるようになっており、この電流値は操舵ト
ルクに基いて予め設定されたデータテーブル又は関数式
を用いて決定される。この場合、電源電圧が所定の設定
値を超えた場合、オルタネータに異常があると判断し、
モータへの出力を停止して誤動作を防ぐ機能を持つもの
があって、この機能が急激に動作した場合、アシスト力
が急に失われる。しかしながら、本発明では、電源電圧
が異常とみなされる設定値を超えた場合のアシスト停止
を滑らかにするために、徐々に1より小さくなり0に至
るような所定値を乗じるようにし、急激にアシストが停
止するのを防止している。 【手続補正4】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0016 【補正方法】変更 【補正内容】 【0016】なお、上記モータ出力限界検知部200で
は下記の演算が行われる。 【手続補正5】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0030 【補正方法】変更 【補正内容】 【0030】 【発明の効果】以上のごとく、本発明に係る電動パワー
ステアリング装置の制御装置によると、常に電源電圧を
検知することにより、電源電圧がシステムの電源電圧の
異常とみなす設定値に近づくに従って、徐々に1より小
さくなり0に至る所定値をアシスト指令値に乗ずること
で、徐々にアシスト量を減らすようにし、電源電圧の異
常に起因して、アシスト力が急に停止することを防止す
る。よって、検知した電源電圧が、システムの電源電圧
の異常とみなす設定値を超えた場合でも、少しでも長く
アシストを持続させ、アシスト力の急激な停止による違
和感を減少させることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】少なくともステアリングシャフトに発生す
る操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクに
応じた操舵補助力をステアリング機構に与えるモータを
具備した電動パワーステアリング装置において、システ
ムの電源電圧が異常とみなされる設定値に近づいたと判
断された場合、設定値に近づくに従い徐々に1より小さ
くなり0に至る所定値をアシスト指令値に乗ずることを
特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002118923A JP2003312510A (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002118923A JP2003312510A (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003312510A true JP2003312510A (ja) | 2003-11-06 |
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ID=29535628
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002118923A Pending JP2003312510A (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2003312510A (ja) |
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