JP2010052525A - 車両用電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力配分装置を備えた車両において安定した操舵フィールを得ることができる車両用電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】少なくとも操舵トルクに応じてアシストモータ３１による操舵アシスト量を制御する車両用電動パワーステアリング装置１と、前後輪の駆動力配分を行う駆動力配分装置２とを備えた車両において、電動パワーステアリング装置１は、前輪駆動トルクまたは前輪への駆動力配分量が大きくなるにしたがって操舵アシスト量を低減するように補正する補正ゲイン算出部２３を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両操舵時の運転者の操舵力を軽減する車両用電動パワーステアリング装置には、操舵トルクに応じて操舵アシスト量を制御するものがある。この電動パワーステアリング装置では、一般的に、操舵トルクが大きくなるほど電動アシストモータで発生させるアシストトルク（操舵アシスト量）を増大させ、操舵トルクが小さくなるほどアシストトルクを減少させるように制御する。
また、前記電動パワーステアリング装置には、発進加速時の左右の駆動力差に起因して生じるハンドル取られ（所謂、トルクステア）を抑制するために、操舵角に応じて前記アシストトルクを補正するものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、車両には、走行状況に応じて前後輪に駆動力を配分する駆動力配分装置を備えるものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００７−１６８６１８号公報 特開２００７−３０２０２４号公報

ところで、前記電動パワーステアリング装置と前記駆動力配分装置の両方を備えた車両では、駆動力配分装置による前後輪の駆動力配分によって、操舵フィールに変化を感じる場合があるという課題があった。

そこで、この発明は、駆動力配分装置を備えた車両において安定した操舵フィールを得ることができる車両用電動パワーステアリング装置を提供するものである。

この発明に係る車両用電動パワーステアリング装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、少なくとも操舵トルクに応じて電動アシストモータ（例えば、後述する実施例における電動アシストモータ３１）による操舵アシスト量を制御する車両用電動パワーステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１）において、前輪の駆動力または前輪への駆動力配分量が大きくなるにしたがって前記操舵アシスト量を低減するように補正する補正部（例えば、後述する実施例における補正ゲイン算出部２３）を備えることを特徴とする車両用電動パワーステアリング装置である。

前輪の駆動力または前輪への駆動力配分量が大きいときには、転舵輪である前輪における横力が小さくなり、小さな操舵力で転舵が可能であるので、前輪の駆動力または前輪への駆動力配分量が大きくなるにしたがって操舵アシスト量を低減しても操舵フィールが悪化することがない。むしろ、前輪の駆動力または前輪への駆動力配分量の相違に起因して生じる虞のある操舵フィールの変化を改善し、安定した操舵フィールを得ることができる。

請求項１に係る発明によれば、前輪の駆動力または前輪への駆動力配分量の相違に起因して生じる操舵フィールの相違を改善し、安定した操舵フィールを得ることができる。

以下、この発明に係る車両用電動パワーステアリング装置の実施例を図１から図３の図面を参照して説明する。
この実施例における車両は四輪駆動車両であり、図１の構成図に示すように、電動パワーステアリング装置１と駆動力配分装置２を備えている。換言すると、この実施例における電動パワーステアリング装置１は、駆動力配分装置２を備えた車両に搭載されている。

初めに、駆動力配分装置２を説明する。駆動力配分装置２は、駆動力配分制御装置４０と、駆動力配分アクチュエータ５０とを備えて構成されている。駆動力配分制御装置４０は、前後輪駆動力配分制御部４１と、後輪左右駆動力配分制御部４２と、アクチュエータ制御部４３と、を備えて構成されている。

駆動力配分制御装置４０には、各車輪の車輪速を検出する車輪速センサ１３、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１４、車両の左右方向加速度（以下、横加速度という）を検出する横加速度センサ１５、車両の前後方向加速度（以下、前後加速度という）を検出する前後加速度センサ１６、操舵角を検出する操舵角センサ１７等から、それぞれ検出値に応じた出力信号が入力されるとともに、推定駆動トルク値が入力される。なお、推定駆動トルクは、エンジン回転数、エンジンシリンダ吸入空気量、トルクコンバータの出力シャフトの回転数、変速機のシフトポジション等に基づいて算出される。

前後輪駆動力配分制御部４１と後輪左右駆動力配分制御部４２は、車輪速センサ１３により検出された各車輪の回転速度に基づいて算出される車両の速度（車速）と、ヨーレートセンサ１４により検出されたヨーレートと、横加速度センサ１５により検出された横加速度と、前後加速度センサ１６により検出された前後加速度と、操舵角センサ１７により検出された操舵角等の情報に基づいて車両の走行状態を検出し、検出された走行状態に応じて最適な駆動力配分となるように、前後輪の駆動力配分と、後輪の左右駆動力配分を行う。

例えば、車両が発進あるいは急加速の走行状態であることが検出された場合には、この走行状態のときには荷重が後に移動することから、前後輪駆動力配分制御部４１は後輪への駆動力の配分を増やし、駆動性能を向上させる。また、車両がクルーズ走行状態であることが検出された場合には、前後輪駆動力配分制御部４１は、直進安定性を向上させるために、後輪への駆動力の配分を減らす。このように、前後輪駆動力配分制御部４１は車両の走行状態に応じて前輪と後輪の駆動力配分を算出し、算出された駆動力配分に応じて算出した前輪の駆動トルク（前輪駆動トルク）Ｆ＿ＶＡＬＵＥをアクチュエータ制御部４３へ出力し、後輪の駆動トルク（後輪駆動トルク）Ｒ＿ＶＡＬＵＥを後輪左右駆動力配分制御部４２へ出力する。

また、車両が旋回中であることが検出された場合には、後輪左右駆動力配分制御部４２は、旋回外側の後輪（すなわち、後輪外輪）の駆動力の配分を増やし、内向きのヨーモーメントを発生させることで、旋回性能を向上させる。このように、後輪左右駆動力配分制御部４２は車両の走行状態に応じて後輪の左右の駆動力配分を算出し、算出された駆動力配分に応じて算出した後輪外輪への駆動トルク（後輪外輪駆動トルク）Ｏ＿Ｒ＿ＶＡＬＵＥをアクチュエータ制御部４３へ出力する。

駆動力配分アクチュエータ５０は、前後輪の駆動力配分を行うクラッチ等を作動するアクチュエータと、後輪の左右駆動力配分を行うクラッチ等を作動するアクチュエータからなる。
アクチュエータ制御部４３は、前後輪駆動力配分制御部４１から入力した前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥと、後輪左右駆動力配分制御部４２から入力した後輪外輪駆動トルクＯ＿Ｒ＿ＶＡＬＵＥとに基づいて、駆動力配分アクチュエータ５０の前記各アクチュエータの制御量を算出し、駆動力配分アクチュエータ５０へ出力して、駆動力配分アクチュエータ５０の前記各アクチュエータを制御する。これにより、車両の各輪には、前後輪駆動力配分制御部４１で算出された前後輪の駆動力配分と、後輪左右駆動力配分制御部４２で算出された後輪の左右駆動力配分にしたがった駆動力が伝達される。

次に、電動パワーステアリング装置１について説明する。電動パワーステアリング装置１は、操舵アシストトルクを発生させる電動アシストモータ（以下、アシストモータと略す）３１と、アシストモータ３１を駆動するモータ駆動回路３２と、電動パワーステアリング制御装置（以下、ＥＰＳ制御装置と略す）２０と、を備えて構成されている。
ＥＰＳ制御装置２０には、ステアリングシャフトに印加される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１１、アシストモータ３１の回転数を検出するモータ回転数センサ１２、前述した車輪速センサ１３、ヨーレートセンサ１４から、それぞれ検出値に応じた出力信号が入力されるとともに、前述した駆動力配分制御装置４０の前後輪駆動力配分制御部４１から前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが入力される。

ＥＰＳ制御装置２０は、ＥＰＳ基本制御部２１と、反力制御部２２と、補正ゲイン算出部（補正部）２３とを備えている。
ＥＰＳ基本制御部２１は、車輪速センサ１３により検出された各車輪の回転速度に基づいて算出される車両の車速と、操舵トルクセンサ１１により検出された操舵トルクと、モータ回転数センサ１２により検出されたモータ回転数とに基づいて、アシストモータ３１のＥＰＳ基本制御量ＥＰＳ＿ＶＡＬＵＥを算出する。ＥＰＳ基本制御量ＥＰＳ＿ＶＡＬＵＥの算出方法は公知の電動パワーステアリング装置と同じであるので詳細説明は省略するが、概略、アシストモータ１６の回転数が大きくなるにしたがって（換言すると、操舵角速度が大きいほど）ＥＰＳ基本制御量ＥＰＳ＿ＶＡＬＵＥが小さくなり、操舵トルクが大きくなるにしたがってＥＰＳ基本制御量ＥＰＳ＿ＶＡＬＵＥが大きくなり、車速が大きくなるにしたがってＥＰＳ基本制御量ＥＰＳ＿ＶＡＬＵＥが小さくなるように設定される。

反力制御部２２は、ヨーレートセンサ１４の出力信号に基づいて反力補正量ＣＮＴ＿ＶＡＬＵＥを算出する。反力補正量ＣＮＴ＿ＶＡＬＵＥは、例えば車両の旋回走行時などにおいてヨーレートが発生したときに、このヨーレートを打ち消す方向のトルクを発生させる反力成分であり、ヨーレートが大きくなるにしたがって反力補正量ＣＮＴ＿ＶＡＬＵＥが大きくなるように設定されている。

補正ゲイン算出部２３は、車輪速センサ１３により検出された各車輪の回転速度に基づいて算出される車両の車速Ｖと、前後輪駆動力配分制御部４１から入力される前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥとに基づいて、操舵アシスト量に対する補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋを算出する。

補正ゲイン算出部２３において実行される補正ゲイン算出処理を図２を参照して説明する。
まず、車速Ｖに基づきマップＭ１を参照して車速ゲインＦ＿Ｖの値を算出する。この実施例におけるマップＭ１では、車速Ｖが所定値Ｖ１以下のときに車速ゲインＦ＿Ｖ＝１．０に設定されており、車速Ｖが所定値Ｖ１を越えると車速Ｖの増大にしたがって車速ゲインＦ＿Ｖが減少し、車速Ｖが所定値Ｖ２以上では車速ゲインＦ＿Ｖが下限値（１より小さく０より大きい値、例えば０．２）となるように設定されている。

また、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥに基づきマップＭ２を参照して前輪駆動力ゲインＦ＿ＦＶの値を設定する。この実施例におけるマップＭ２では、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが所定値Ｆ１以下のときに前輪駆動力ゲインＦ＿ＦＶ＝１．０に設定されており、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが所定値Ｆ１を越えると前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥの増大にしたがって前輪駆動力ゲインＦ＿ＦＶが減少し、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが所定値Ｆ２以上では前輪駆動力ゲインＦ＿ＦＶが下限値（１より小さく０より大きい値、例えば０．３）となるように設定されている。

そして、補正ゲイン算出部２３は、車速ゲインＦ＿Ｖと前輪駆動力ゲインＦ＿ＦＶを乗算し、その積を補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋとして出力する。
したがって、車速ＶがＶ１以下で且つ前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥがＦ１以下のときには、補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋは１となり、それ以外の場合、すなわち車速がＶ１を越えるとき、あるいは、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥがＦ１を越えるとき、あるいは車速ＶがＶ１を越え且つ前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥがＦ１を越えるときには、補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋは１より小さい値となり、しかも、車速Ｖが大きくなるにしたがって、および、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが大きくなるにしたがって、補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋは小さい値となる。

そして、ＥＰＳ制御装置２０は、ＥＰＳ基本制御量ＥＰＳ＿ＶＡＬＵＥから反力補正量ＣＮＴ＿ＶＡＬＵＥを減算した値に、補正ゲイン算出部２３により算出された補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋを乗じて、アシストモータ３１の目標電流Ｉｏを求め、この目標電流Ｉｏをモータ駆動回路３２へ出力する。
モータ駆動回路３２では、アシストモータ３１の実電流が前記目標電流Ｉｏと一致するように、フィードバック制御が行われる。

次に、この実施例の電動パワーステアリング装置１におけるアシストモータ３１の制御手順を図３のフローチャートにしたがって説明する。
まず、ステップＳ１０１では、駆動力配分制御装置４０において駆動力配分（前後輪の駆動力配分と後輪の左右駆動力配分）を算出する。
次に、ステップＳ１０２に進み、ステップＳ１０１で算出された駆動力配分にしたがって駆動力配分アクチュエータ５０を制御する。
次に、ステップＳ１０３に進み、車速と前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥに基づいて補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋを算出する。
次に、ステップＳ１０４に進み、電動パワーステアリング装置１の制御量、すなわちアシストモータ３１の目標電流Ｉｏを算出する。アシストモータ３１の目標電流Ｉｏは、ＥＰＳ基本制御量ＥＰＳ＿ＶＡＬＵＥから反力補正量ＣＮＴ＿ＶＡＬＵＥを減算した値に補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋを乗じて算出する。
次に、ステップＳ１０５に進み、アシストモータ３１の実電流が前記目標電流Ｉｏと一致するように制御する。

このように構成された電動パワーステアリング装置１によれば、車速ＶがＶ１以下で且つ前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥがＦ１以下のときには、補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋは１となるので、このときには前後輪駆動力配分に基づくアシストモータ３１の目標電流Ｉｏに対する補正は行われない。

しかしながら、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥがＦ１を越えるときには、補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋが１より小さい値となり、且つ、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが大きくなるにしたがって補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋが小さくなるので、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが大きくなるにしたがってアシストモータ３１の目標電流Ｉｏを低減するように補正されることとなる。

ここで、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが大きいときには、転舵輪である前輪における横力が小さくなり、小さな操舵力で転舵が可能であるので、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが大きくなるにしたがって操舵アシスト量（アシストモータ３１の目標電流Ｉｏ）を低減しても操舵フィールが悪化することがない。むしろ、前輪への駆動力配分量の相違（前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥの大小の違い）に起因して生じる虞のある操舵フィールの変化を改善することができ、安定した操舵フィールを得ることができる。

また、前輪駆動トルクＦ＿ＶＡＬＵＥが同じであっても車速Ｖが大きいほど補正ゲインＥＰＳ＿ＨＯＳＥＩ＿Ｋが小さくなるので、車速Ｖが大きいほど操舵アシスト量（アシストモータ３１の目標電流Ｉｏ）をより低減することができる。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
前述した実施例では四輪駆動車両の態様で説明したが、この発明は、四輪駆動車両以外の車両にも適用可能であり、少なくとも前後輪の駆動力配分が可能な車両に搭載された電動パワーステアリング装置に適用可能である。
また、前述した実施例における前輪駆動トルク（前輪駆動力）に代えて、前輪への駆動力配分量（駆動力配分比率）を用いても、この発明は成立する。
また、図２に示される車速ゲインＦ＿ＶのマップＭ１および前輪駆動力ゲインＦ＿ＦＶのマップＭ２は一例であり、これに限られるものではない。

この発明に係る車両用電動パワーステアリング装置を備えた車両の実施例における構成図である。 実施例の電動パワーステアリング装置における補正ゲイン算出部のブロック図である。 実施例の電動パワーステアリング装置においてアシストモータ制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
２ 駆動力配分装置
２３ 補正ゲイン算出部（補正部）
３１ 電動アシストモータ

Claims (1)

1. 少なくとも操舵トルクに応じて電動アシストモータによる操舵アシスト量を制御する車両用電動パワーステアリング装置において、
   前輪の駆動力または前輪への駆動力配分量が大きくなるにしたがって前記操舵アシスト量を低減するように補正する補正部を備えることを特徴とする車両用電動パワーステアリング装置。

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