JP2005007991A

JP2005007991A - 電動パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2005007991A
Application number: JP2003172903A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Yamaura; 保山浦
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

Abstract

【課題】電源電圧の降下が激しい場合であっても、操舵感覚を損なうことなく安定した操舵アシストを達成可能な電動パワーステアリング装置を提供すること。
【解決手段】電動パワーステアリング装置において、電動モータの電源電圧値の変化量を検出する電圧変化量検出手段と、検出された変化量に応じて前記指令電流値の制限電流上限値を変更する制限電流値変更手段とを設けたこととした。
【選択図】図３

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電動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、電源電圧の低下に伴う技術として特許文献１に記載の技術が開示されている。この技術は、電源電圧が所定値を下回ったときは、モータ制御電流値に制限を与え、更に前記所定値より低い第２の所定値を下回ったときには、モータ制御電流値を０にして操舵アシストを停止するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９８４５７号公報（図４，５参照）。
【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、操舵アシスト力の大きい状態のように、バッテリ電圧の放電が発電機による充電に追いつかない場合は、一気に電圧が降下する。このとき、操舵中に前記第２の所定値を下回ってしまう場合は、突然アシストを停止するため、操舵感覚が著しく損なわれるという問題があった。
【０００５】
また、モータ制御電流値に制限を与える所定値を、ある程度高い電圧値において実行することも考えられるが、頻繁にアシスト力に制限が加えられ、所望とする操舵アシスト力を得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、電源電圧の降下が激しい場合であっても、操舵感覚を損なうことなく安定した操舵アシストを達成可能な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。
【０００７】
【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、電動モータの電源電圧値の変化量を検出し、検出された変化量に応じて指令電流値の制限電流上限値を変更することとした。
【０００８】
具体的には、電源電圧の変化量が大きいときは、一気に電源を消費する虞があるため制限電流上限値を低く設定し、電源の消費速度を遅らせる。一方、電源電圧の変化量が小さいときは、電源を消費する可能性が低いため、制限電流上限値を高くする。すなわち、電源電圧不足の懸念があるときは、消費電流値を低くすることで、急激に操舵アシスト力が無くなることを防止し、同時に、電源電圧が確保されているときは、通常の操舵アシスト力を付与する。よって、運転者に違和感を与えることなく安定した操舵アシスト制御を達成することができる。
【０００９】
【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における電動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にはコラムシャフト２を介してユニバーサルジョイント３、中間軸４、ユニバーサルジョイント５が設けられている。このユニバーサルジョイント５には、入力軸６に接続されたピニオン軸９及びラック軸１０からなる操舵機構によってタイロッド１１を操作し、操舵輪１７の操舵方向を決定する。
【００１０】
入力軸６には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ７と、操舵アシスト力を付与する減速器８が設けられている。この減速器８は電動モータ１２によって駆動され、運転者の操舵力をアシストする。
【００１１】
コントロールユニット１３は、車速センサ１４からの車速信号及びトルクセンサ７からのトルク信号を入力し、バッテリ電圧１６を電源として電動モータ１２へ駆動電流を供給する。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１２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。
【００１２】
図２はコントロールユニット１３内の構成を表すブロック図である。
車速算出手段１０１では、車速センサ１４からの信号を車速Ｖに変換する。
操舵トルク算出手段１０２では、トルクセンサ７からの信号をトルクＴに変換する。
基本アシストトルク算出手段１０３では、車速Ｖ及びトルクＴから基本アシストトルクをマップ等より算出する。
トルク微分補正トルク算出手段１０４では、トルクＴを微分する。そして、運転者の操舵に対して電動モータ１２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Ｖに基づいて算出する。
ダンピングトルク算出手段１０５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、舵角速度推定手段１１２により推定された舵角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。
【００１３】
指示電流算出手段１０６では、各算出手段で算出された電流値を加減し、モータ電流指令値Ｉ^＊を算出する。この算出されたモータ電流指令値は、電流制限手段１０７において、電動パワーステアリング装置の作動状態やバッテリ電圧変動検出手段１１６等により、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電流フィードバック制御手段１０８に出力される。
パワー素子駆動手段１０９では、電流指令値を駆動回路１１０へ出力し、駆動回路１１０から電動モータ１２へ電流が供給される。
【００１４】
電動機端子電圧検出手段１１１では、電動モータ１２の端子電圧を検出し、舵角速度推定手段１１２へ出力する。
モータ電流検出手段１１４では、バッテリ１６から駆動回路１１０へ供給される電流値を検出し、舵角速度推定手段１１２へ出力すると共に、電流フィードバック制御手段１０８へ出力する。
バッテリ電圧検出手段１１５では、バッテリ１６の電圧を検出し、バッテリ電圧変動検出手段１１６へ出力する。
バッテリ電圧変動検出手段１１６では、検出されたバッテリ電圧の変化量を算出し、電流制限手段１０７へ出力する。
【００１５】
図３はバッテリ電圧変動検出手段１１６及び電流制限手段１０７の制御構成を表すブロック図である。
【００１６】
バッテリ電圧変動検出手段１１６は、バッテリ電圧の平均値を算出するローパスフィルタ処理部１１６ａと、算出されたバッテリ電圧平均値の変化量を算出する電圧微分部１１６ｂから構成されている。
【００１７】
電流制限手段１０７は、電圧値が十分確保されているかどうかを判断する閾値比較部１０７ａと、図４に示すように、予め設定されたマップに基づいて電圧変化量から制限電流値Ｔｅｍｐ１を算出する制限電流値算出部１０７ｂと、制限電流値の最大値を出力する制限電流最大値出力部１０７ｃと、閾値比較部１０７ａの比較結果に基づいて、制限電流値と制限電流最大値を切り換える切換部１０７ｄから構成されている。
【００１８】
図５は、バッテリ電圧変化量に伴う指令電流値の上限可変制御を表すフローチャートである。
ステップ３０１では、バッテリ電圧Ｖｂが閾値より小さいかどうかを判断し、小さい場合はステップ３０２へ、大きい場合はステップ３０６へ進む。
【００１９】
ステップ３０２において、バッテリ電圧Ｖｂの平均値を算出するために、ＬＰＦ処理（ローパスフィルタ処理）を行い、ステップ３０３へ進む。
【００２０】
ステップ３０３において、バッテリ電圧Ｖｂの変化量を求めるために、バッテリ電圧Ｖｂの微分処理を行い、ステップ３０４へ進む。
【００２１】
ステップ３０４において、バッテリ電圧Ｖｂの変化量に応じた電流制限値マップから電流制限値Ｔｅｍｐ１を算出し、ステップ３０５へ進む。
【００２２】
ステップ３０５において、指令電流値Ｉ^＊の上限値Ｖｂ＿Ｌｉｍｉｔを電流制限値Ｔｅｍｐ１に設定し、本制御フローを終了する。
【００２３】
一方、ステップ３０１において、バッテリ電圧Ｖｂが閾値より大きい場合には、ステップ３０６において、指令電流値Ｉ^＊の上限値Ｖｂ＿Ｌｉｍｉｔを最大値ＭＡＸ＿Ｌｉｍｉｔに設定し、本制御フローを終了する。
【００２４】
図６は、バッテリ電圧低下時の電流指令値とアシストトルクを表すタイムチャートである。
図６（ａ）は従来技術における制御を表し、図６（ｂ）は本願発明の制御を表す。図６（ａ）の従来技術にあっては、時刻ｔ１において、バッテリ電圧が第１所定値を下回ったときは電流指令値に制限が掛けられ、これに伴いアシスト量も減少する。次に、電圧降下が激しく、時刻ｔ２において第２の所定値を下回った場合には電流指令値が０とされ、アシスト量も無くなるため、運転者に違和感を与える。
【００２５】
これに対し、図６（ｂ）の本願発明にあっては、時刻ｔ１において、バッテリ電圧の変化量に応じて制限電流値を出力する。このとき、変化量が大きいときは、制限電流値を小さくし、変化量が小さいときは、制限電流値を大きくすることで、バッテリ電圧の消費を抑制することができる。このように消費を抑制することで、アシスト量が十分ではないにせよ、操舵アシスト制御を継続することが可能となる。よって、従来技術のように突然アシスト量が０になることが無く、安定した操舵アシスト制御を達成することができる（請求項１に対応）。
【００２６】
尚、上述の実施の形態１にあっては、電圧変化量に基づいて制限電流値を算出したが、この構成に限られるものではなく、例えば、発電機側の発電能力を検出し、発電量と消費量の収支に基づいて制限電流値を決定しても良い。また、バッテリ電圧と指令電流を入力パラメータとしたマップを予め作成しておき、このマップに基づいて制限電流値を決定しても良い。これにより、更に安定した操舵アシスト制御を達成することができる。
【００２７】
更に、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００２８】
（イ）請求項１に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記指令電流演算手段により演算された指令電流値と、前記制限電流値変更手段により変更された制限電流上限値のうち、低い方を前記電動モータへの指令電流値として出力する最終指令電流値出力手段と備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【００２９】
消費電流値を低くすることで、急激に操舵アシスト力が無くなることを防止し、同時に、電源電圧が確保されているときは、通常の操舵アシスト力を付与する。よって、運転者に違和感を与えることなく安定した操舵アシスト制御を達成することができる。
【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におけるコントロールユニット内の構成を表すブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるバッテリ電圧変化量に伴う指令電流値の上限可変制御を表すブロック図である。
【図４】電流制限値と電圧変化量との関係を表すマップである。
【図５】実施の形態１におけるバッテリ電圧変化量に伴う指令電流値の上限可変制御を表すフローチャートである。
【図６】実施の形態１における指令電流値の上限可変制御に伴う電圧降下抑制効果を表す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コラムシャフト
３ユニバーサルジョイント
４中間軸
５ユニバーサルジョイント
６入力軸
７トルクセンサ
８減速器
９ピニオン軸
１０ラック軸
１１タイロッド
１２電動モータ
１３コントロールユニット
１４車速センサ
１５イグニッションスイッチ
１６バッテリ
１７操舵輪

Claims

電動モータの駆動力により運転者の操舵をアシストする電動パワーステアリング手段と、
少なくとも運転者の操舵トルクに基づいて指令電流値を演算する指令電流演算手段と、
前記指令電流演算手段により求められた指令電流値に基づいて、前記電動モータへの駆動電圧指令値を出力する電動モータ制御手段と、
を備えたパワーステアリング装置において、
前記電動モータの電源電圧値の変化量を検出する電圧変化量検出手段と、
検出された変化量に応じて前記指令電流値の制限電流上限値を変更する制限電流値変更手段と、
を設けたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。