JP2015101152A - パワーステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ラックエンド付近で油圧ポンプの作動音を低減させることができる油圧パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電源オン時においては、ステップS1、S2およびS3の処理(通常モード処理)が実行され、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。通常モード処理が実行されているときに、検出車速Vが所定値α以下でかつ検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β以上でかつ検出操舵角速度の絶対値|ωh|が所定値γ以下であるという第1モード切替条件を満たすと、ステップS2でYESとなる。したがって、ステップS4でモードフラグFMODEの値が1に設定された後、ステップS5に移行し、ラックエンドモード用の回転速度マップM2に基いて目標回転速度Vmが設定される。
【選択図】図5

Description

この発明は、パワーステアリング装置に関する。
ラックアンドピニオン機構等のステアリング機構に連結されたパワーシリンダに、油圧ポンプからの作動油を供給することによって、ステアリングホイールの操作を補助するパワーステアリング装置が従来から知られている。このようなパワーステアリング装置において、油圧ポンプの駆動源として、例えば三相ブラシレスモータからなる電動モータが用いられる場合がある。この場合、電動モータがステアリングホイールの操舵角速度(操舵速度)に応じた目標回転速度で回転されるように、電動モータに供給される駆動電力が制御される。
特開平11−321674号公報
前述した従来装置においては、次のような問題があった。すなわち、ラックエンドからの切り戻し時において操舵角速度が増加すると、これに伴って電動モータの目標回転速度が大きな値に変化する。これにより、電動モータの回転速度が上昇するため、オーバーシュート量が大きくなる。この結果、油圧ポンプの作動音が大きくなってしまう。
この発明の目的は、ラックエンド付近で油圧ポンプの作動音を低減させることができるパワーステアリング装置を提供することである。
請求項1記載の発明は、電動モータ(24)と、電動モータによって駆動され、操舵補助力を発生させる油圧ポンプ(22)と、前記電動モータを制御する制御手段(40)とを含み、前記制御手段は、操舵角速度と車速とに基いて、前記電動モータの回転速度を制御する第1制御手段(52)と、操舵角に基いて、前記電動モータの回転速度を制御する第2制御手段(52)と、車速が第1閾値以下でありかつ操舵角の絶対値が第2閾値以上である場合に、前記第1制御手段による回転速度制御から前記第2制御手段による回転速度制御に制御態様を切り替える切替手段(52)とを含む、パワーステアリング装置である。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が、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
この発明では、車速が第1閾値以下でありかつ操舵角の絶対値が第2閾値以上である場合に、操舵角速度および車速に基づく第1制御手段による回転速度制御から操舵角に基づく第2制御手段による回転速度制御に制御態様を切り替えることができる。これにより、操舵角がラックエンド付近の角度である場合に、第1制御手段によって回転速度制御を行う場合に比べて、電動モータの目標回転速度を低く設定することが可能となる。これにより、ラックエンドからの切り戻し時において操舵角速度が増加したとしても、これに伴って電動モータの目標回転速度が大きな値に変化するのを抑制できる。これにより、オーバーシュート量が大きくなるのを抑制できるから、ラックエンド付近で油圧ポンプの作動音を低減させることができるようになる。
請求項2記載の発明は、前記第2制御手段は、操舵角と操舵角速度とに基いて、前記電動モータの回転速度を制御するように構成されている、請求項1に記載のパワーステアリング装置である。
請求項3記載の発明は、前記切替手段は、車速が第1閾値以下でありかつ操舵角の絶対値が第2閾値以上でありかつ操舵角速度の絶対値が第3閾値以下である場合に、前記第1制御手段による回転速度制御から前記第2制御手段による回転速度制御に制御態様を切り替えるように構成されている、請求項1または2に記載のパワーステアリング装置である。
図1は、本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 図2は、ECUの電気的構成を示す概略図である。 図3は、通常モード用の回転速度マップM1の内容例を示す模式図である。 図4は、ラックエンドモード用の回転速度マップM2の内容例を示す模式図である。 図5は、目標回転速度設定部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 図6は、目標回転速度設定部の動作の他の例を説明するためのフローチャートである。 図7は、目標回転速度設定部の動作のさらに他の例を説明するためのフローチャートである。 図8は、ラックエンドモード用の回転速度マップM3の内容例を示す模式図である。 図9は、目標回転速度設定部の動作のさらに他の例を説明するためのフローチャートである。
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
パワーステアリング装置1は、車両のステアリング機構2に関連して設けられ、このステアリング機構2に操舵補助力を与えるためのものである。ステアリング機構2は、車両の操向のために運転者によって操作される操作部材としてのステアリングホイール3と、このステアリングホイール3に連結されたステアリングシャフト4と、ステアリングシャフト4の先端部に油圧制御弁14を介して連結され、ピニオンギア6を持つピニオンシャフト5と、ピニオンギア6に噛合するラック7aを有し、車両の左右方向に延びた転舵軸としてのラック軸7とを備えている。
ラック軸7の両端にはタイロッド8がそれぞれ連結されており、このタイロッド8は、それぞれ、左右の転舵輪9,10を支持するナックルアーム11に連結されている。ナックルアーム11は、キングピン12まわりに回動可能に設けられている。
ステアリングホイール3が操作されてステアリングシャフト4が回転されると、この回転が、ピニオンギア6およびラック7aによって、ラック軸7の軸方向に沿う直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム11のキングピン12まわりの回転運動に変換され、これにより、左右の転舵輪9,10の転舵が達成される。
油圧制御弁14は、ロータリーバルブであり、ステアリングシャフト4に接続されたスリーブ弁体(図示せず)と、ピニオンシャフト5に接続されたシャフト弁体(図示せず)と、両弁体を連結するトーションバー(図示せず)とからなる。トーションバーは、ステアリングホイール3に加えられた操舵トルクの方向および大きさに応じてねじれを生じ、このトーションバーのねじれの方向および大きさに応じて油圧制御弁14の開度が変化する。
この油圧制御弁14は、ステアリング機構2に操舵補助力を与えるパワーシリンダ15に接続されている。パワーシリンダ15は、ラック軸7に一体に設けられたピストン16と、このピストン16によって区画された一対のシリンダ室17,18とを有している。各シリンダ室17,18は、それぞれ、対応する油路19,20を介して、油圧制御弁14に接続されている。
油圧制御弁14は、リザーバタンク21および操舵補助力発生用の油圧ポンプ22を通る油循環路23の途中部に介装されている。油圧ポンプ22は、例えば、ギヤポンプからなり、電動モータ24によって駆動され、リザーバタンク21に貯留されている作動油をくみ出して油圧制御弁14に供給する。余剰分の作動油は、油圧制御弁14から油循環路23を介してリザーバタンク21に帰還される。
電動モータ24は、一方向に回転駆動されて、油圧ポンプ22を駆動するものである。具体的には、電動モータ24は、その出力軸が油圧ポンプ22の入力軸に連結されており、電動モータ24の出力軸が回転することで、油圧ポンプ22の入力軸が回転して油圧ポンプ22の駆動が達成される。
油圧制御弁14は、トーションバーに一方方向のねじれが加わった場合には、油路19,20のうちの一方を介してパワーシリンダ15のシリンダ室17,18のうちの一方に作動油を供給するとともに、他方の作動油をリザーバタンク21に戻す。また、トーションバーに他方方向のねじれが加えられた場合には、油路19,20のうちの他方を介してシリンダ室17,18のうちの他方に作動油を供給するとともに、一方の作動油をリザーバタンク21に戻す。
トーションバーにねじれがほとんど加わっていない場合には、油圧制御弁14は、いわば平衡状態となり、操舵中立でパワーシリンダ15の両シリンダ室17,18は等圧に維持され、作動油は油循環路23を循環する。操舵により油圧制御弁14の両弁体が相対回転すると、パワーシリンダ15のシリンダ17,18のいずれかに作動油が供給され、ピストン16が車幅方向(車両の左右方向)に沿って移動する。これにより、ラック軸7に操舵補助力が作用することになる。
電動モータ24は三相ブラシレスモータからなり、モータ制御装置としてのECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)40によって制御される。ECU40には、操舵角センサ31、回転角センサ32および車速センサ33が接続されている。
操舵角センサ31は、運転者によって操作されるステアリングホイール3の操舵角θhを検出するものである。この実施形態では、操舵角センサ31は、ステアリングシャフト4の中立位置からのステアリングシャフト4の正逆両方向の回転量(回転角)を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。
回転角センサ32は、電動モータ24のロータの回転角(ロータ回転角)を検出するものであり、例えばレゾルバからなる。車速センサ33は、車両の速度を検出するものである。
図2は、ECU40の電気的構成を示す概略図である。
ECU40は、マイクロコンピュータ41と、マイクロコンピュータ41によって制御され、電動モータ24に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)42とを備えている。
マイクロコンピュータ41は、CPUおよびメモリ(ROM、RAM、不揮発性メモリ43など)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、操舵角速度演算部51と、目標回転速度設定部52と、回転角演算部53と、回転速度演算部54と、速度偏差演算部55と、PI制御部56と、PWM制御部57とを含んでいる。
操舵角速度演算部51は、操舵角センサ31の出力値を時間微分することによって、操舵角速度ωhを演算する。操舵角速度演算部51は、車両側のECUに設けられていてもよい。目標回転速度設定部52は、電動モータ24(油圧ポンプ23)の回転速度の目標値である目標回転速度Vmを設定する。この実施形態では、モータ制御モードには、通常モードとラックエンドモードとがあり、両者間において目標回転速度Vmの設定方法が異なっている。ラックエンドモードとは、操舵角がラックエンド付近の角度でありかつ所定の条件が満たされた場合に適用される制御モードである。この実施形態では、前記所定の条件は、車速が所定速度以下でありかつ操舵角速度の絶対値が所定値以下であることである。
目標回転速度設定部52は、通常モード時には、操舵角速度演算部51によって演算された操舵角速度(検出操舵角速度)ωhと車速センサ33によって検出された車速(検出車速)Vに基いて、目標回転速度Vmを設定する。より具体的には、通常モード時には、目標回転速度設定部52は、操舵角速度ωhおよび車速Vに対する目標回転速度Vmを記憶したマップ(以下、「通常モード用の回転速度マップM1」という。)を用いて、検出操舵角速度ωhおよび検出車速Vに応じた目標回転速度Vmを設定する。通常モード用の回転速度マップM1は、不揮発性メモリ43に記憶されている。
図3は、通常モード用の回転速度マップM1の内容例を示す模式図である。目標回転速度Vmの単位は、[rpm]である。図3の隣り合う列の間および隣り合う行の間の目標回転速度Vmは、線形補間によって求められる。図3からわかるように、通常モード時においては、原則的には、検出操舵角速度ωhの絶対値が大きいほど目標回転速度Vmが大きな値に設定され、検出車速Vが大きいほど目標回転速度Vmが小さな値に設定される。
一方、ラックエンドモード時には、目標回転速度設定部52は、操舵角センサ31によって検出された操舵角(検出操舵角)θhに基いて、目標回転速度Vmを設定する。より具体的には、ラックエンドモード時には、目標回転速度設定部52は、操舵角θhに対する目標回転速度Vmを記憶したマップ(以下、「ラックエンドモード用の回転速度マップM2」という。)を用いて、検出操舵角θhに応じた目標回転速度Vmを設定する。ラックエンドモード用の回転速度マップM2は、不揮発性メモリ43に記憶されている。
図4は、ラックエンドモード用の回転速度マップM2の内容例を示す模式図である。目標回転速度Vmの単位は、[rpm]である。図4の隣り合う列の間の目標回転速度Vmは、線形補間によって求められる。図4からわかるように、ラックエンドモード時においては、原則的には、検出操舵角θhの絶対値が大きいほど目標回転速度Vmが小さな値に設定される。また、ラックエンドモード時においては、操舵角がラックエンドにより近い角度である場合には、通常モード時に比べて、目標回転速度Vmが小さくされる。
このため、ラックエンドからの切り戻し時において操舵角速度が急激に増加したとしても、これに伴って電動モータ24の目標回転速度が急激に大きな値に変化するのを抑制できる。これにより、オーバーシュート量が大きくなるのを抑制できるから、ラックエンド付近で油圧ポンプ22の作動音を低減させることができるようになる。
回転角演算部53は、回転角センサ32の出力信号に基いて、電動モータ24のロータの回転角θe,θmを演算する。θeは電気角であり、θmは機械角である。回転角演算部53によって演算されるロータ回転角θe(電気角)は、PWM制御部57に与えられる。回転角演算部53によって演算されるロータ回転角θm(機械角)は、回転速度演算部54に与えられる。回転速度演算部54は、回転角演算部53によって演算されたロータ回転角θmを時間微分することにより、電動モータ24の回転速度Vmを演算する。
速度偏差演算部55は、目標回転速度設定部52によって設定された目標回転速度Vmと回転速度演算部54によって演算された電動モータ24の回転速度Vmとの偏差ΔVm(=Vm−Vm)を演算する。
PI制御部56は、速度偏差演算部55によって演算された回転速度偏差ΔVmに対してPI演算を行なう。すなわち、速度偏差演算部55およびPI制御部56によって、電動モータ24の回転速度Vmを目標回転速度Vmに導くための速度フィードバック制御手段が構成されている。PI制御部56は、回転速度偏差ΔVmに対してPI演算を行なうことで、電動モータ24に印加すべき制御電圧値を演算する。
PWM制御部57は、PI制御部56によって演算された制御電圧値と、回転角演算部53によって演算されたロータ回転角θeとに基いて、駆動信号を生成して、駆動回路42に供給する。これにより、駆動回路42から、PI制御部56によって演算された制御電圧値に応じた電圧が電動モータ24に印加される。
図5は、目標回転速度設定部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図5の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
目標回転速度設定部52は、モードフラグFMODEの値が0であるか否かを判別する(ステップS1)。前述したように、モータ制御モードには、通常モードとラックエンドモードとがある。モードフラグFMODEは、現在設定されている制御モードを記憶するためのフラグである。現在設定されている制御モードが通常モードである場合には、モードフラグFMODEの値が0にされる。現在設定されている制御モードがラックエンドモードである場合には、モードフラグFMODEの値が1にされる。モードフラグFMODEの初期値は、0である。
モードフラグFMODEの値が0である場合、つまり制御モードが通常モードである場合には(ステップS1:YES)、目標回転速度設定部52は、第1モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS2)。第1モード切替条件は、検出車速Vが所定値α(α>0)以下でかつ検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β(β>0)以上でかつ検出操舵角速度の絶対値|ωh|が所定値γ(γ>0)以下であるという条件である。前記所定値αは、例えば、1km〜10kmの範囲内の速度に設定される。前記所定値βは、例えば、400deg〜最大舵角degの範囲内の角度に設定される。前記所定値γは、例えば、150deg/s〜300deg/sの範囲内の操舵角速度に設定される。
ステップS2において、第1モード切替条件を満たしていないと判別された場合には(ステップS2:NO)、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1(図3参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS3)。つまり、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1を用いて、検出操舵角速度ωhおよび検出車速Vに応じた目標回転速度Vmを設定する。そして、今演算周期での処理を終了する。
前記ステップS2において、第1モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS2:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードを通常モードからラックエンドモードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を1に設定する(ステップS4)。そして、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM2(図4参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS5)。つまり、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM2を用いて、検出操舵角θhに応じた目標回転速度Vmを設定する。そして、今演算周期での処理を終了する。
前記ステップS1において、モードフラグFMODEの値が1であると判別された場合、つまり制御モードがラックエンドモードであると判別された場合には(ステップS1:NO)、目標回転速度設定部52は、第2モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS6)。第2モード切替条件は、検出車速Vが所定値αより大きいかまたは検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β未満であるかまたは検出操舵角速度の絶対値|ωh|が所定値γより大きいという条件である。
ステップS6において、第2モード切替条件を満たしていないと判別された場合には(ステップS6:NO)、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM2(図4参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS5)。そして、今演算周期での処理を終了する。
ステップS6において、第2モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS6:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードをラックエンドモードから通常モードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を0に設定する(ステップS7)。そして、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1(図3参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS3)。そして、今演算周期での処理を終了する。
電源オン時においては、ステップS1、S2およびS3の処理(通常モード処理)が実行され、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。
通常モード処理が実行されているときに、第1モード切替条件を満たすと、ステップS2でYESとなる。したがって、ステップS4でモードフラグFMODEの値が1に設定された後、ステップS5に移行し、ラックエンドモード用の回転速度マップM2に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS1、S6およびS5の処理(ラックエンドモード処理)が実行される。
ラックエンドモード処理が実行されているときに、第2モード切替条件を満たすと、ステップS6でYESとなる。したがって、ステップS7でモードフラグFMODEの値が0に設定された後、ステップS3に移行し、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS1、S2およびS3の処理(通常モード処理)が実行される。
図5のステップS2で用いられる第1モード切替条件は、検出車速Vが所定値α(α>0)以下でかつ検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β(β>0)以上であるという条件であってもよい。この場合、図5のステップS6で用いられる第2モード切替条件は、検出車速Vが所定値αより大きいかまたは検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β未満であるという条件となる。
図6は、目標回転速度設定部の動作の他の例を説明するためのフローチャートである。図6の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
前述した図5の動作例では、制御モードが切替えられると、目標回転速度を設定するために用いられる回転速度マップが直ちに切替えられている。これに対して、図6の動作例では、制御モードの切替時には原則的に制御モード切替期間を設定し、この制御モード切替期間において目標回転速度を制御モードの切替後の目標回転速度に徐々に近づけるための処理が行われる点が、図5の動作例と異なっている。
目標回転速度設定部52は、モードフラグFMODEの値が0であるか否かを判別する(ステップS11)。モードフラグFMODEは、現在設定されている制御モードを記憶するためのフラグである。現在設定されている制御モードが通常モードである場合には、モードフラグFMODEの値が0にされ、現在設定されている制御モードがラックエンドモードである場合には、モードフラグFMODEの値が1にされる。モードフラグFMODEの初期値は、0である。
モードフラグFMODEの値が0である場合、つまり制御モードが通常モードである場合には(ステップS11:YES)、目標回転速度設定部52は、第1モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS12)。第1モード切替条件は、検出車速Vが所定値α(α>0)以下でかつ検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β(β>0)以上でかつ検出操舵角速度の絶対値|ωh|が所定値γ(γ>0)以下であるという条件である。
ステップS12において、第1モード切替条件を満たしていないと判別された場合には(ステップS12:NO)、目標回転速度設定部52は、切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されているか否かを判別する(ステップS13)。切替期間中フラグFSWは、制御モード切替期間中であるか否かを記憶するためのフラグであり、制御モード切替期間中でなければリセット(FSW=0)され、制御モード切替期間中であればセット(FSW=1)される。切替期間中フラグFSWは、初期状態ではリセットされている。
切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されている場合には(ステップS13:YES)、目標回転速度設定部52は、ステップS14に移行する。ステップS14では、目標回転速度設定部52は、現在設定されている制御モードに対応した回転速度マップを用いて、目標回転速度Vmを設定する。具体的には、モードフラグFMODEの値が0(通常モード)であれば、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1(図3参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する。つまり、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1を用いて、検出操舵角速度ωhおよび検出車速Vに応じた目標回転速度Vmを設定する。
一方、モードフラグFMODEの値が1(ラックエンドモード)であれば、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM2(図4参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する。つまり、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM2を用いて、検出操舵角θhに応じた目標回転速度Vmを設定する。ステップS14の処理が行われると、目標回転速度設定部52は、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップS12において、第1モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS12:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードを通常モードからラックエンドモードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を1に設定する(ステップS15)。また、目標回転速度設定部52は、切替期間中フラグFSW-をセット(FSW-=1)する(ステップS16)。また、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間での経過時間を計測するための経過時間計測用カウンタとして使用される変数KSWを0に設定する(ステップS17)。さらに、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間を記憶するための変数TSWに第1所定時間T1を設定する(ステップS18)。第1所定時間T1は、例えば、100msec〜1000msecの範囲内の時間に設定される。そして、目標回転速度設定部52は、ステップS13に移行し、切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されているか否かを判別する。
この場合には、切替期間中フラグFSWはセット(FSW-=1)されているので、目標回転速度設定部52は、ステップS13からステップS19に移行する。ステップS19では、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間中の目標回転速度Xを算出する。制御モード切替期間中の目標回転速度Xは、現在設定されている目標回転速度をA、制御モード切替後の目標回転速度をB、演算周期をΔt[msec]、制御モード切替期間の残り時間をTrest(=TSW−KSW・Δt)[msec]とすると、次式(1)に基いて算出される。なお、KSW・Δtは、制御モード切替期間が開始されてからの経過時間である。
X=A−[{(A−B)/Trest}×Δt] …(1)
制御モード切替後の目標回転速度Bは、制御モード切替後の制御モードがラックエンドモードである場合には、ラックエンドモード用の回転速度マップM2と検出操舵角θhとから求められる。制御モード切替後の制御モードが通常モードである場合には、制御モード切替後の目標回転速度Bは、通常モード用の回転速度マップM1と検出操舵角速度ωhおよび検出車速Vとから求められる。
例えば、制御モード切替期間の残り時間Trestが500[msec]であり、演算周期Δtが8[msec]であり、現在設定されている目標回転速度Aが4000[rpm]であり、制御モード切替後の目標回転速度Bが1600[rpm]である場合には、制御モード切替期間中の目標回転速度Xは、3961.6[rpm]となる。
次に、目標回転速度設定部52は、経過時間計測用カウンタのカウント値KSWを1だけインクリメントする(ステップS20)。そして、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間が開始されてからの経過時間KSW・Δtが、制御モード切替期間の設定値TSW以上であるか否かを判別する(ステップS21)。経過時間KSW・Δtが制御モード切替期間の設定値TSW未満である場合には(ステップS21:NO)、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間が終了していないと判別し、前記ステップS19で算出された制御モード切替期間中の目標回転速度Xを、目標回転速度Vmとして設定する(ステップS22)。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップS21において、経過時間KSW・Δtが制御モード切替期間の設定値TSW以上であると判別された場合には(ステップS21:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間が終了したと判別し、切替期間中フラグFSWをリセット(FSW=0)する(ステップS23)。この後、目標回転速度設定部52は、ステップS14に移行し、現在設定されている制御モードに応じた回転速度マップに基いて目標回転速度Vmを設定する。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップS11において、モードフラグFMODEの値が1であると判別された場合、つまり制御モードがラックエンドモードであると判別された場合には(ステップS11:NO)、目標回転速度設定部52は、検出操舵角速度の絶対値|ωh|が所定値γより大きいという第3モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS24)。第3モード切替条件を満たしていない場合には(ステップS24:NO)、目標回転速度設定部52は、検出車速Vが所定値αより大きいかまたは検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β未満であるという第4モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS27)。第4モード切替条件を満たしていない場合には(ステップS27:NO)、ステップS13に移行する。
前記ステップS24において、第3モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS24:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードを通常モードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を0に設定する(ステップS25)。第3モード切替条件を満たしている場合には、操舵角速度の絶対値が大きいので、大きな操舵補助力が必要である状態であると想定される。そこで、制御モードを直ちに通常モードに切替えるために、目標回転速度設定部52は、切替期間中フラグFSW-をリセット(FSW-=0)する(ステップS26)。そして、ステップS13に移行する。この場合には、ステップS13でYESと判別されるので、ステップS14に進み、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定されることになる。
前記ステップS27において、第4モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS27:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードをラックエンドモードから通常モードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を0に設定する(ステップS28)。また、目標回転速度設定部52は、切替期間中フラグFSW-をセット(FSW-=1)する(ステップS29)。また、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間での経過時間を計測するための経過時間計測用カウンタとして使用される変数KSWを0に設定する(ステップS30)。さらに、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間を記憶するための変数TSWに第2所定時間T2を設定する(ステップS18)。第2所定時間T2は、例えば、500msec〜1000msecの範囲内の時間に設定される。そして、目標回転速度設定部52は、ステップS13に移行し、切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されているか否かを判別する。この場合には、切替期間中フラグFSWはセット(FSW-=1)されているので、目標回転速度設定部52は、ステップS13からステップS19に移行する。
電源オン時においては、ステップS11、S12、S13およびS14の処理(通常モード処理)が実行され、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。
通常モード処理が実行されているときに、第1モード切替条件を満たすと、ステップS12でYESとなるため、ステップS15〜S18の処理が行われた後、ステップS13に移行する。この場合には、ステップS13でNOとなるため、ステップS19〜S22の処理が行われる。このため、ステップS19で算出された制御モード切替期間中の目標回転速度Xが、目標回転速度Vmとして設定される。この後、制御モード切替期間が終了するまでの間に第3モード切替条件および第4モード切替条件のいずれもが満たされないとすると、制御モード切替期間が終了するまで、ステップS11、S24、S27、S13、S19〜S22の処理が実行される。
そして、制御モード切替期間が終了すると、ステップS21でYESとなるため、ステップS23からS14に移行し、ラックエンドモード用の回転速度マップM2に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS11、S24、S27、S13およびS14の処理(ラックエンドモード処理)が実行される。
ラックエンドモード処理が実行されているときに、第3モード切替条件を満たすと、ステップS24でYESとなるため、ステップS25およびS26の処理が行われた後、ステップS13に移行する。この場合には、そして、ステップS13でYESとなるため、ステップS14に移行し、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。
ラックエンドモード処理が実行されているときに、第4モード切替条件を満たすと、ステップS27でYESとなるため、ステップS28〜S31の処理が行われた後、ステップS13に移行する。この場合には、ステップS13でNOとなるため、ステップS19〜S22の処理が行われる。このため、ステップS19で算出された制御モード切替期間中の目標回転速度Xが、目標回転速度Vmとして設定される。この後、制御モード切替期間が終了するまでの間に第1モード切替条件が満たされないとすると、制御モード切替期間が終了するまで、ステップS11、S12、S13、S19〜S22の処理が実行される。
そして、制御モード切替期間が終了すると、ステップS21でYESとなるため、ステップS23からS14に移行し、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS11、S12、S13およびS14の処理(通常モード処理)が実行される。
図6のステップS12で用いられる第1モード切替条件は、検出車速Vが所定値α(α>0)以下でかつ検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β(β>0)以上であるという条件であってもよい。この場合、図6のステップS24〜S26は省略され、ステップS11でNOの場合にはステップS27に移行することになる。
図7は、目標回転速度設定部の動作のさらに他の例を説明するためのフローチャートである。図7の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
図7の動作例は、前述した図5の動作例と類似している。図7において、図5に示された各ステップと同様の処理が行われるステップには、図5中と同一参照符号を付して示す。
図5の動作例では、第1モード切替条件および第2モード切替条件に操舵角速度ωhに関する条件が含まれていたが、図7の動作例では、これらのモード切替条件に操舵角速度ωhに関する条件は含まれていない。また、図5の動作例で使用されるラックエンド用の回転速度マップM2は、操舵角θhに対する目標回転速度Vmが記憶されたマップであるが、図7の動作例で使用されるラックエンド用の回転速度マップM3は、操舵角θhおよび操舵角速度ωhに対する目標回転速度Vmが記憶されたマップである。したがって、図7の動作例では、ラックエンドモード時には、ラックエンド用の回転速度マップM3と、検出操舵角θhおよび検出操舵角速度ωhとに基いて、目標回転速度Vmが設定される。
図8は、ラックエンドモード用の回転速度マップM3の内容例を示す模式図である。目標回転速度Vmの単位は、[rpm]である。図8の隣り合う列の間および隣り合う行の間の目標回転速度Vmは、線形補間によって求められる。図8からわかるように、ラックエンドモード時においては、原則的には、検出操舵角θhの絶対値が大きいほど目標回転速度Vmが小さな値に設定され、検出操舵角速度ωhの絶対値が大きいほど目標回転速度Vmが大きな値に設定される。また、ラックエンドモード時においては、操舵角がラックエンドにより近い角度である場合には、目標回転速度Vmは通常モード時の目標回転速度Vm以下とされる。
このため、ラックエンドからの切り戻し時において操舵角速度が急激に増加したとしても、これに伴って電動モータ24の目標回転速度が急激に大きな値に変化するのを抑制できる。これにより、オーバーシュート量が大きくなるのを抑制できるから、ラックエンド付近で油圧ポンプ22の作動音を低減させることができるようになる。
図7に戻り、目標回転速度設定部52は、モードフラグFMODEの値が0であるか否かを判別する(ステップS1)。モードフラグFMODEは、現在設定されている制御モードを記憶するためのフラグである。現在設定されている制御モードが通常モードである場合には、モードフラグFMODEの値が0にされる。現在設定されている制御モードがラックエンドモードである場合には、モードフラグFMODEの値が1にされる。モードフラグFMODEの初期値は、0である。
モードフラグFMODEの値が0である場合、つまり制御モードが通常モードである場合には(ステップS1:YES)、目標回転速度設定部52は、第1モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS2A)。第1モード切替条件は、検出車速Vが所定値α(α>0)以下でかつ検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β(β>0)以上であるという条件である。前記所定値αは、例えば、1km〜10kmの範囲内の速度に設定される。前記所定値βは、例えば、400deg〜最大舵角degの範囲内の角度に設定される。
ステップS2Aにおいて、第1モード切替条件を満たしていないと判別された場合には(ステップS2A:NO)、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1(図3参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS3)。つまり、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1を用いて、検出操舵角速度ωhおよび検出車速Vに応じた目標回転速度Vmを設定する。そして、今演算周期での処理を終了する。
前記ステップS2Aにおいて、第1モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS2A:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードを通常モードからラックエンドモードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を1に設定する(ステップS4)。そして、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM3(図8参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS5A)。つまり、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM3を用いて、検出操舵角θhに応じた目標回転速度Vmを設定する。そして、今演算周期での処理を終了する。
前記ステップS1において、モードフラグFMODEの値が1であると判別された場合、つまり制御モードがラックエンドモードであると判別された場合には(ステップS1:NO)、目標回転速度設定部52は、第2モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS6A)。第2モード切替条件は、検出車速Vが所定値αより大きいかまたは検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β未満であるかという条件である。
ステップS6Aにおいて、第2モード切替条件を満たしていないと判別された場合には(ステップS6A:NO)、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM3(図8参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS5A)。そして、今演算周期での処理を終了する。
ステップS6Aにおいて、第2モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS6A:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードをラックエンドモードから通常モードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を0に設定する(ステップS7)。そして、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1(図3参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する(ステップS3)。そして、今演算周期での処理を終了する。
電源オン時においては、ステップS1、S2AおよびS3の処理(通常モード処理)が実行され、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。
通常モード処理が実行されているときに、第1モード切替条件を満たすと、ステップS2AでYESとなる。したがって、ステップS4でモードフラグFMODEの値が1に設定された後、ステップS5Aに移行し、ラックエンドモード用の回転速度マップM3に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS1、S6AおよびS5Aの処理(ラックエンドモード処理)が実行される。
ラックエンドモード処理が実行されているときに、第2モード切替条件を満たすと、ステップS6AでYESとなる。したがって、ステップS7でモードフラグFMODEの値が0に設定された後、ステップS3に移行し、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS1、S2AおよびS3の処理(通常モード処理)が実行される。
図9は、目標回転速度設定部の動作のさらに他の例を説明するためのフローチャートである。図9の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
図9の動作例は、前述した図6の動作例と類似している。図9において、図6に示された各ステップと同様の処理が行われるステップには、図6中と同一参照符号を付して示す。
図9の動作例においては、第1モード切替条件に操舵角速度ωhに関する条件が含まれていない点と、図9の動作例で使用されるラックエンド用の回転速度マップが図8に示される回転速度マップM3である点が、図6の動作例と異なっている。
目標回転速度設定部52は、モードフラグFMODEの値が0であるか否かを判別する(ステップS11)。モードフラグFMODEは、現在設定されている制御モードを記憶するためのフラグである。現在設定されている制御モードが通常モードである場合には、モードフラグFMODEの値が0にされ、現在設定されている制御モードがラックエンドモードである場合には、モードフラグFMODEの値が1にされる。モードフラグFMODEの初期値は、0である。
モードフラグFMODEの値が0である場合、つまり制御モードが通常モードである場合には(ステップS11:YES)、目標回転速度設定部52は、第1モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS12A)。第1モード切替条件は、検出車速Vが所定値α(α>0)以下でかつ検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β(β>0)以上であるという条件である。
ステップS12Aにおいて、第1モード切替条件を満たしていないと判別された場合には(ステップS12A:NO)、目標回転速度設定部52は、切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されているか否かを判別する(ステップS13)。切替期間中フラグFSWは、制御モード切替期間中であるか否かを記憶するためのフラグであり、制御モード切替期間中でなければリセット(FSW=0)され、制御モード切替期間中であればセット(FSW=1)される。切替期間中フラグFSWは、初期状態ではリセットされている。
切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されている場合には(ステップS13:YES)、目標回転速度設定部52は、ステップS14Aに移行する。ステップS14Aでは、目標回転速度設定部52は、現在設定されている制御モードに対応した回転速度マップを用いて、目標回転速度Vmを設定する。具体的には、モードフラグFMODEの値が0(通常モード)であれば、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1(図3参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する。つまり、目標回転速度設定部52は、通常モード用の回転速度マップM1を用いて、検出操舵角速度ωhおよび検出車速Vに応じた目標回転速度Vmを設定する。
一方、モードフラグFMODEの値が1(ラックエンドモード)であれば、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM3(図8参照)に基いて、目標回転速度Vmを設定する。つまり、目標回転速度設定部52は、ラックエンドモード用の回転速度マップM3を用いて、検出操舵角θhおよび検出操舵角速度ωhに応じた目標回転速度Vmを設定する。ステップS14Aの処理が行われると、目標回転速度設定部52は、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップS12Aにおいて、第1モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS12A:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードを通常モードからラックエンドモードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を1に設定する(ステップS15)。また、目標回転速度設定部52は、切替期間中フラグFSW-をセット(FSW-=1)する(ステップS16)。また、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間での経過時間を計測するための経過時間計測用カウンタとして使用される変数KSWを0に設定する(ステップS17)。さらに、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間を記憶するための変数TSWに第1所定時間T1を設定する(ステップS18)。第1所定時間T1は、例えば、100msec〜1000msecの範囲内の時間に設定される。そして、目標回転速度設定部52は、ステップS13に移行し、切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されているか否かを判別する。
この場合には、切替期間中フラグFSWはセット(FSW-=1)されているので、目標回転速度設定部52は、ステップS13からステップS19に移行する。ステップS19では、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間中の目標回転速度Xを算出する。制御モード切替期間中の目標回転速度VSWは、前述した式(1)に基いて算出される。
次に、目標回転速度設定部52は、経過時間計測用カウンタのカウント値KSWを1だけインクリメントする(ステップS20)。そして、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間が開始されてからの経過時間KSW・Δtが、制御モード切替期間の設定値TSW以上であるか否かを判別する(ステップS21)。経過時間KSW・Δtが制御モード切替期間の設定値TSW未満である場合には(ステップS21:NO)、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間が終了していないと判別し、前記ステップS19で算出された制御モード切替期間中の目標回転速度Xを、目標回転速度Vmとして設定する(ステップS22)。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップS21において、経過時間KSW・Δtが制御モード切替期間の設定値TSW以上であると判別された場合には(ステップS21:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間が終了したと判別し、切替期間中フラグFSWをリセット(FSW=0)する(ステップS23)。この後、目標回転速度設定部52は、ステップS14Aに移行し、現在設定されている制御モードに応じた回転速度マップに基いて目標回転速度Vmを設定する。そして、今演算周期の処理を終了する。
前記ステップS11において、モードフラグFMODEの値が1であると判別された場合、つまり制御モードがラックエンドモードであると判別された場合には(ステップS11:NO)、目標回転速度設定部52は、検出車速Vが所定値αより大きいかまたは検出操舵角の絶対値|θh|が所定値β未満であるという第4モード切替条件を満たしているか否かを判別する(ステップS27)。第4モード切替条件を満たしていない場合には(ステップS27:NO)、ステップS13に移行する。
前記ステップS27において、第4モード切替条件を満たしていると判別された場合には(ステップS27:YES)、目標回転速度設定部52は、制御モードをラックエンドモードから通常モードに切替えるために、モードフラグFMODEの値を0に設定する(ステップS28)。また、目標回転速度設定部52は、切替期間中フラグFSW-をセット(FSW-=1)する(ステップS29)。また、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間での経過時間を計測するための経過時間計測用カウンタとして使用される変数KSWを0に設定する(ステップS30)。さらに、目標回転速度設定部52は、制御モード切替期間を記憶するための変数TSWに第2所定時間T2を設定する(ステップS31)。第2所定時間T2は、例えば、100msec〜1000msecの範囲内の時間に設定される。そして、目標回転速度設定部52は、ステップS13に移行し、切替期間中フラグFSWがリセット(FSW=0)されているか否かを判別する。この場合には、切替期間中フラグFSWはセット(FSW-=1)されているので、目標回転速度設定部52は、ステップS13からステップS19に移行する。
電源オン時においては、ステップS11、S12A、S13およびS14Aの処理(通常モード処理)が実行され、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。
通常モード処理が実行されているときに、第1モード切替条件を満たすと、ステップS12AでYESとなるため、ステップS15〜S18の処理が行われた後、ステップS13に移行する。この場合には、ステップS13でNOとなるため、ステップS19〜S22の処理が行われる。このため、ステップS19で算出された制御モード切替期間中の目標回転速度Xが、目標回転速度Vmとして設定される。この後、制御モード切替期間が終了するまでの間に第4モード切替条件が満たされないとすると、制御モード切替期間が終了するまで、ステップS11、S27、S13、S19〜S22の処理が実行される。
そして、制御モード切替期間が終了すると、ステップS21でYESとなるため、ステップS23からS14Aに移行し、ラックエンドモード用の回転速度マップM3に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS11、S27、S13およびS14Aの処理(ラックエンドモード処理)が実行される。
ラックエンドモード処理が実行されているときに、第4モード切替条件を満たすと、ステップS27でYESとなるため、ステップS28〜S31の処理が行われた後、ステップS13に移行する。この場合には、ステップS13でNOとなるため、ステップS19〜S22の処理が行われる。このため、ステップS19で算出された制御モード切替期間中の目標回転速度Xが、目標回転速度Vmとして設定される。この後、制御モード切替期間が終了するまでの間に第1モード切替条件が満たされないとすると、制御モード切替期間が終了するまで、ステップS11、S12A、S13、S19〜S22の処理が実行される。
そして、制御モード切替期間が終了すると、ステップS21でYESとなるため、ステップS23からS14Aに移行し、通常モード用の回転速度マップM1に基いて目標回転速度Vmが設定される。この後、ステップS11、S12A、S13およびS14Aの処理(通常モード処理)が実行される。
この発明は、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。
1…パワーステアリング装置、22…油圧ポンプ、24…電動モータ、40…ECU、31…操舵角センサ、33…車速センサ、43…不揮発性メモリ、51…操舵角速度演算部、52…目標回転速度設定部

Claims (3)

  1. 電動モータと、
    前記電動モータによって駆動され、操舵補助力を発生させる油圧ポンプと、
    前記電動モータを制御する制御手段とを含み、
    前記制御手段は、
    操舵角速度と車速とに基いて、前記電動モータの回転速度を制御する第1制御手段と、
    操舵角に基いて、前記電動モータの回転速度を制御する第2制御手段と、
    車速が第1閾値以下でありかつ操舵角の絶対値が第2閾値以上である場合に、前記第1制御手段による回転速度制御から前記第2制御手段による回転速度制御に制御態様を切り替える切替手段とを含む、パワーステアリング装置。
  2. 前記第2制御手段は、操舵角と操舵角速度とに基いて、前記電動モータの回転速度を制御するように構成されている、請求項1に記載のパワーステアリング装置。
  3. 前記切替手段は、車速が第1閾値以下でありかつ操舵角の絶対値が第2閾値以上でありかつ操舵角速度の絶対値が第3閾値以下である場合に、前記第1制御手段による回転速度制御から前記第2制御手段による回転速度制御に制御態様を切り替えるように構成されている、請求項1または2に記載のパワーステアリング装置。
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