JP2005007989A

JP2005007989A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2005007989A
Application number: JP2003172900A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsuoka; 淳松岡
Original assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Current assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JP4128112B2

Abstract

【課題】操舵トルクが反転し、かつ慣性力によりすぐには操舵トルクの反転が行われないような場合や、操舵トルク０付近において切込み制御と切戻し制御が頻繁に切り換わる場合であっても、安定した操舵制御を達成可能なパワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】パワーステアリング装置において、操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、トルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向と、操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向とによりステアリング中立位置へ復帰する戻し操舵を判定する戻し操舵判定手段とを備え、戻し制御判定手段は、今回制御周期においてトルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向と、操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向が互いに異なり、且つ、今回制御周期と前回制御周期における操舵速度の出力方向が一致する場合は前回の操舵状況の判定を保持することとした。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサの出力に基づき電動モータを駆動することで操舵アシストするパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動パワーステアリング装置にあっては、ステアリングの切込み時には、アシストトルクを出力する切込み操舵制御を実行する。また、ステアリング戻し時には、戻し方向にアシストトルクを出力すると共に、戻しすぎを防止するダンピングトルクを戻し方向と逆方向に付与する戻し操舵制御を実行する。この切込み操舵制御から戻し操舵制御の切換は、操舵トルクと舵角速度の出力方向の一致から不一致への移行時とする技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６４８３３号公報（第３頁右中段、図２参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、操舵トルクが０付近、すなわち、運転者がさほど操舵トルクを入力していない場合であっても、出力方向が切り換わる際には、切込み操舵制御と戻し操舵制御を頻繁に切り換えるため、運転者に違和感を与えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、運転者の操舵トルクが極低トルク域であっても安定した操舵アシスト制御を達成可能なパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため請求項１記載の発明では、操舵トルクの出力方向が切り換わったとしても、操舵速度の出力方向が切り換わっていないときは、操舵状態の判定を保持する。すなわち、第２操舵制御手段の出力値が操舵トルクの出力方向のみに応じて頻繁に切り換わることが無い。よって、ダンピングトルクに起因する振動の抑制が可能となり、運転者に違和感を与えることがなく安定した操舵を提供することができる。また、高速スラローム等において、基本アシスト量が小さくなり、ダンピングトルクが大きく設定される制御構成にあっては、特に有効に制御量の変動を防止することが可能となり、操舵安定性を向上することができる。
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるパワーステアリング装置の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、ステアリングホイール１に連結されたステアリングシャフト２には、ラックアンドピニオン式ギア機構３が設けられ、ステアリングホイール１の操舵に応じて操舵輪７を操行する。また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング機構５が設けられている。
【０００７】
パワーステアリング機構５は、電動モータ６の回転をステアリングシャフト２に設けられた減速機構に伝達する。運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向に応じて電動モータ６の回転方向が切り換えられ、運転者の操舵力をアシストする。
【０００８】
また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられている。
【０００９】
コントロールユニット１０には、トルクセンサ１２からの操舵トルク信号が入力される。この入力された信号に基づいて、電動モータ６へ指令信号を出力する。
【００１０】
図２はコントロールユニット１０内の構成を表すブロック図である。入力されたトルク信号に基づいて、電動モータ６の目標電流を演算する操舵制御部３１、実際のモータ電流及び目標電流の偏差に基づいて指令電圧を出力するモータ制御部３２、指令された電圧を電動モータ６へ出力する駆動回路３３から成る。
【００１１】
図３は操舵制御部３１の制御構成を表すブロック図である。
基本アシストトルク算出部１０１では、複数の車速域毎に操舵トルクを基本指令電流値に変換するためのマップを備えており、操舵トルク及び車速に基づいて、基本指令電流値を算出する。
【００１２】
微分補正トルク算出部１０２では、トルクセンサ１２からの操舵トルクを微分する。そして、運転者の操舵に対して電動モータ６の慣性力を補償するための慣性補償電流値を、操舵トルク微分値及び車速に基づいて算出する。
【００１３】
ハンドル戻しトルク算出部１０３では、ステアリングを切り戻す際に、中立位置に戻ることを補償するために、操舵速度及び車速に基づいて、ハンドル戻し電流値を算出する。
【００１４】
ダンピング補正トルク算出部１０４では、ステアリング操作に対して抵抗を付与することを補償するために、操舵速度及び車速に基づいて、操舵速度と反対方向に作用するダンピング電流値を算出する。
【００１５】
上記各算出部で算出された電流値を加減し、モータ電流指令値を算出する。この算出されたモータ電流指令値は、モータ電流リミット処理部１０５において、電動パワーステアリング装置の作動状態などにより、モータ電流指令値に制限を加える。この制限されたモータ電流指令値が最終的な指令値としてモータ制御部３２に出力される。
【００１６】
図４はダンピング補正トルク算出部１０４の制御内容を表すブロック図である。絶対値処理部４１では、舵角速度αの絶対値化を行う。ダンピング算出部４２では、絶対値化された舵角速度に応じたダンピングトルクを算出する。車速ゲイン算出部４３では、車速に応じたゲインを算出する。トルク符号処理部４４では、トルクセンサ１２の値を符号化する。ここで、操舵トルクの符号とは、操舵トルクの出力方向のことであり、符号の正、負はそれぞれステアリングの右方向、左方向に対応している。舵角速度符号処理部４５では、舵角速度の値を符号化する。ここで、舵角速度の符号とは、舵角速度の出力方向のことであり、符号の正、負はそれぞれ速度の右方向、左方向に対応している。なお、ダンピングトルク算出は本実施例のパラメータ舵角速度信号の絶対値による算出には限らず、舵角速度の左右の操舵方向で個別にダンピングトルクを割り付けるようにしても良い。
【００１７】
戻し判定部４６では、トルク符号処理部４４及び舵角速度符号処理部４５から入力された符号が一致しているかどうかを判断し、一致しているときはダンピングフラグ＝１を出力し、一致していないときはダンピングフラグ＝０を出力する。ダンピングトルク切換部４７では、戻し判定部４６のダンピングフラグ値に基づいて、舵角速度α及び車速に基づいて算出されたダンピングトルク値をそのまま出力（ダンピングフラグ＝１）するか、０として出力（ダンピングフラグ＝０）するかを切り換える。
【００１８】
上述の制御構成により、最終的に決定されたダンピング補正トルク値は、実際の操舵方向とは逆向きのトルク指令値として出力される。
【００１９】
図５はダンピング補正トルク演算処理の制御内容を表すフローチャートである。
ステップ２０１では、舵角速度αの読込み及び絶対値化を行い、ステップ２０２へ進む。
【００２０】
ステップ２０２では、車速Ｖの読込みを行い、ステップ２０３へ進む。
【００２１】
ステップ２０３では、ダンピング補正トルクの算出を行い、ステップ２０４へ進む。
【００２２】
ステップ２０４では、操舵トルクの符号化処理を行い、ステップ２０５へ進む。
【００２３】
ステップ２０５では、舵角速度の符号化処理を行い、ステップ２０６へ進む。
【００２４】
ステップ２０６では、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なるかどうかを判断し、異なる場合はステップ２０７へ、同じ場合はステップ２０９へ進む。
【００２５】
ステップ２０７において、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるかどうかを判断し、異なる場合はステップ２０８へ進み、同じ場合は本制御フローを終了する（すなわち現在の制御状態保持となる）。
【００２６】
ステップ２０８において、切戻し状態であると判断し、ダンピングフラグ＝１を出力する。
【００２７】
ステップ２０９において、切込み状態であると判断し、ダンピングフラグ＝０を出力する。
【００２８】
図６は戻し判定のパターン図である。符号の組み合わせにより、以下のように戻し判定を場合分けすることができる。
【００２９】
（操舵トルク符号が正のとき）
舵角速度符号が正で、舵角速度符号の前回値が負のとき、切込み状態と判断される。
舵角速度符号が正で、舵角速度符号前回値が正のとき、切戻し状態と判断される。
舵角速度符号が負で、舵角速度符号前回値が負のとき、前回の状態を保持していると判断される。
【００３０】
（操舵トルク符号が負のとき）
舵角速度符号が正で、舵角速度符合の前回値が正のとき、前回の状態を保持していると判断される。
舵角速度符号が正で、舵角速度符号の前回値が負のとき、切戻し状態と判断される。
舵角速度符号が負で、舵角速度符合の前回値が負のとき、切込み状態と判断される。
【００３１】
上記制御内容について、図６のタイムチャートに基づいて説明する。図６（ａ）は操舵トルクの符号と舵角速度の符号のみで操舵状態を判定した場合（従来技術）を表し、図６（ｂ）は本実施例制御によって操舵状態を判定した場合を表す。
【００３２】
（従来技術における操舵制御）
時刻Ｔ_１において、操舵トルクの符号と舵角速度の符号が異なるため、戻し状態と判定され、ダンピングトルクを付与する戻し制御が実行される。
時刻Ｔ_２において、ダンピングトルク付与によって運転者は操舵方向と逆向きのトルクを感じ、操舵方向と同じ向きに再度トルクを付与する。このとき、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と一致するため、ダンピングトルクが０となる。
時刻Ｔ_３では、付与されたダンピングトルクが突然０となるため、再び操舵トルクの符号が舵角速度の符号と不一致となり、再び戻し制御を行う。
時刻Ｔ_４では、再び操舵トルクの符号が舵角速度の符号と同じであるため、通常制御を行う。
この後も、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なる度に、戻し制御を行うことになる。つまり、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるかどうかの判断を行わない場合、操舵トルク０付近においては、戻し制御（ダンピングトルク有り）と通常制御（ダンピングトルク無し）が頻繁に切り換わり、運転者に違和感を与えることとなる。
【００３３】
（本願発明における操舵制御）
時刻Ｔ_１において、ステップ３０１において操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なると判断されるため、ステップ３０２へ進む。ステップ３０２において、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるため、ステップ３０３へ進み、切戻し状態と判断する。
【００３４】
時刻Ｔ_２では、ステップ３０１において操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なると判断されるため、ステップ３０２へ進む。ステップ３０２において、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と同じであるため、通常の操舵制御を保持することとなる。よって、操舵トルクの符号が０付近で頻繁に反転したとしても、ダンピングトルクが付与されることがなく、運転者に違和感を与えることがない。よって、安定した操舵制御を達成することができる。
【００３５】
以上説明したように、実施の形態１においては、戻し判定において、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なるかどうかの判断に加え、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるかどうかについても判断を行うこととした。よって、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なる場合であっても、今回の舵角速度符号と前回の舵角速度符号が一致する場合には、前回の操舵状態を保持することとしている。
【００３６】
つまり、操舵トルク反転が生じても慣性力が働いて、すぐに反転が行われないような場合には、切込み制御（ダンピングトルク無し）を保持し、戻し制御（ダンピングトルク有り）を行わないことでダンピングに起因する振動の抑制が可能となり、運転者に違和感を与えることがなく安定した操舵を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるパワーステアリング装置の全体構成を表す概略図である。
【図２】実施の形態１における制御回路を表すブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるトルク算出部の制御内容を表す図である。
【図４】実施の形態１におけるダンピング補正の制御内容を表すブロック図である。
【図５】実施の形態１におけるダンピング補正制御を表すフローチャートである。
【図６】実施の形態１における戻し判定のパターン図である。
【図７】従来技術における操舵制御時におけるタイムチャートと、本願発明の操舵制御時におけるタイムチャートである。
【符号の説明】
１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３ギア機構
５パワーステアリング機構
６電動モータ
７操舵輪
１０コントロールユニット（ＳＢＷＣＵ）
１２トルクセンサ

Claims

操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
少なくとも前記トルク検出手段により検出された操舵トルク信号に基づいて基本となるアシストトルクを算出する第１操舵制御量算出手段と、
ステアリング中立位置に復帰する戻し操舵時に、前記アシストトルクと逆方向に付与されるダンピングトルクを算出する第２操舵制御量算出手段と、
前記第１操舵制御手段の出力と前記第２操舵制御手段の出力を加算して所望とする操舵補助力の制御量を算出する指令制御量算出手段を備えたパワーステアリング装置において、
操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記トルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向と、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向とによりステアリング中立位置へ復帰する戻し操舵を判定する戻し操舵判定手段とを備え、
前記戻し制御判定手段は、今回制御周期において前記トルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向と、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向が互いに異なり、且つ、今回制御周期と前回制御周期における操舵速度の出力方向が一致する場合は前回の操舵状況の判定を保持することを特徴とするパワーステアリング装置。