JP2592610B2 - 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 - Google Patents
電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置Info
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- JP2592610B2 JP2592610B2 JP14386587A JP14386587A JP2592610B2 JP 2592610 B2 JP2592610 B2 JP 2592610B2 JP 14386587 A JP14386587 A JP 14386587A JP 14386587 A JP14386587 A JP 14386587A JP 2592610 B2 JP2592610 B2 JP 2592610B2
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
本発明は、車両の操舵系にモータ駆動による補助操舵
力（パワーアシスト）を与える電動式パワーステアリン
グ装置のモータ制御装置に関するものである。
力（パワーアシスト）を与える電動式パワーステアリン
グ装置のモータ制御装置に関するものである。
上述のような電動式パワーステアリング装置のモータ
制御装置としては、操舵系の捩りトルクを検出する捩り
トルクセンサの他に車速を検出する車速センサと舵角を
検出する舵角センサとを設け、捩りトルクセンサの出力
に基づく指令信号を、上記車速センサの出力に基づき車
速の増大に伴って減少するよう補正すると共に、上記舵
角センサの出力から舵角の増大に伴って増大する戻し信
号を加算して、電動モータの回転方向，回転トルクを制
御するようにしたものが本件出願人により既に提案され
ている（特開昭61−98675号公報参照）。
制御装置としては、操舵系の捩りトルクを検出する捩り
トルクセンサの他に車速を検出する車速センサと舵角を
検出する舵角センサとを設け、捩りトルクセンサの出力
に基づく指令信号を、上記車速センサの出力に基づき車
速の増大に伴って減少するよう補正すると共に、上記舵
角センサの出力から舵角の増大に伴って増大する戻し信
号を加算して、電動モータの回転方向，回転トルクを制
御するようにしたものが本件出願人により既に提案され
ている（特開昭61−98675号公報参照）。
ところで上述のような従来の電動式パワーステアリン
グ装置のモータ制御装置では、モータ慣性を吸収するた
めに操舵系の捩りトルクの微分値に応じた出力指令を位
相補償指示関数部で行っている。このため直進走行時に
は路面からの僅かな外乱に対するだけで捩りトルクの絶
対値が小さく、かつアシスト指令がゼロであるにもかか
わらず、捩りトルクの微分値によって生じる出力指令が
常時発生し、無益な電流を消費している。 本発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、捩りトルクセンサ等のセンサ信号の入力値
に対してヒステリシス手段を設け、このヒステリシスの
範囲内の変動では制御動作が追従しないようにすること
により、無益な消費電流の発生を抑制できる電動式パワ
ーステアリング装置のモータ制御装置を提供することを
目的とする。
グ装置のモータ制御装置では、モータ慣性を吸収するた
めに操舵系の捩りトルクの微分値に応じた出力指令を位
相補償指示関数部で行っている。このため直進走行時に
は路面からの僅かな外乱に対するだけで捩りトルクの絶
対値が小さく、かつアシスト指令がゼロであるにもかか
わらず、捩りトルクの微分値によって生じる出力指令が
常時発生し、無益な電流を消費している。 本発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、捩りトルクセンサ等のセンサ信号の入力値
に対してヒステリシス手段を設け、このヒステリシスの
範囲内の変動では制御動作が追従しないようにすること
により、無益な消費電流の発生を抑制できる電動式パワ
ーステアリング装置のモータ制御装置を提供することを
目的とする。
【問題点を解決するための手段】 上記目的を達成するため、本発明の第１発明は、操舵
系の捩りトルクを検出する捩りトルクセンサの出力信号
に基づく指令信号に応じて駆動制御部により電動モータ
の回転方向，回転トルクを制御する電動式パワーステア
リング装置において、 前記捩りトルクセンサの出力信号系に、検出されたト
ルク値がヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力
信号を発するヒステリシス手段を介在させて、該ヒステ
リシス手段を介して入力した所定値以上の捩りトルクセ
ンサの出力信号の微分値に基づいて捩りトルクの変化率
に応じたアシスト補助信号を出力する位相補償指令部を
設け、 前記捩りトルク信号に前記アシスト補助信号を加算し
て前記指令信号とすることを特徴とする。 また本発明の第２発明は、操舵系の捩れトルクを検出
する捩りトルクセンサと舵角を検出する舵角センサとの
出力信号に基づく指令信号に応じて駆動制御部により電
動モータの回転方向，回転トルクを制御する電動式パワ
ーステアリング装置において、 前記捩りトルクセンサの出力信号系に、検出されたト
ルク値がヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力
信号を発する第１のヒステリシス手段を介在させて、該
第１のヒステリシス手段を介して入力した所定値以上の
捩りトルクセンサの出力信号の微分値に基づいて捩りト
ルクの変化率に応じたアシスト補助信号を出力する位相
補償指令部と、 前記舵角センサの出力信号系に、検出された転舵角が
ヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力信号を発
する第２のヒステリシス手段を介在させて、該第２のヒ
ステリシス手段を介して入力した所定値以上の舵角セン
サの出力信号の微分値に基づいて転舵速度に応じた減衰
信号を出力する舵角位相補償指令部とを設け、 前記捩りトルク信号に前記アシスト補助信号と前記減
衰信号とを加算して前記指令信号とすることを特徴とす
る。
系の捩りトルクを検出する捩りトルクセンサの出力信号
に基づく指令信号に応じて駆動制御部により電動モータ
の回転方向，回転トルクを制御する電動式パワーステア
リング装置において、 前記捩りトルクセンサの出力信号系に、検出されたト
ルク値がヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力
信号を発するヒステリシス手段を介在させて、該ヒステ
リシス手段を介して入力した所定値以上の捩りトルクセ
ンサの出力信号の微分値に基づいて捩りトルクの変化率
に応じたアシスト補助信号を出力する位相補償指令部を
設け、 前記捩りトルク信号に前記アシスト補助信号を加算し
て前記指令信号とすることを特徴とする。 また本発明の第２発明は、操舵系の捩れトルクを検出
する捩りトルクセンサと舵角を検出する舵角センサとの
出力信号に基づく指令信号に応じて駆動制御部により電
動モータの回転方向，回転トルクを制御する電動式パワ
ーステアリング装置において、 前記捩りトルクセンサの出力信号系に、検出されたト
ルク値がヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力
信号を発する第１のヒステリシス手段を介在させて、該
第１のヒステリシス手段を介して入力した所定値以上の
捩りトルクセンサの出力信号の微分値に基づいて捩りト
ルクの変化率に応じたアシスト補助信号を出力する位相
補償指令部と、 前記舵角センサの出力信号系に、検出された転舵角が
ヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力信号を発
する第２のヒステリシス手段を介在させて、該第２のヒ
ステリシス手段を介して入力した所定値以上の舵角セン
サの出力信号の微分値に基づいて転舵速度に応じた減衰
信号を出力する舵角位相補償指令部とを設け、 前記捩りトルク信号に前記アシスト補助信号と前記減
衰信号とを加算して前記指令信号とすることを特徴とす
る。
このような手段では、据切り操作等によって捩りトル
クがヒステリシス手段を通過する所定値以上に増加する
と、その変化率に応じたアシスト補助信号が発生して直
ちに電動モータの制御用指令信号が生起される。しか
し、路面からの外乱による場合のように捩りトルクが所
定値以下の時は、ヒステリシス手段によってアシスト補
助信号の出力はカットされる。
クがヒステリシス手段を通過する所定値以上に増加する
と、その変化率に応じたアシスト補助信号が発生して直
ちに電動モータの制御用指令信号が生起される。しか
し、路面からの外乱による場合のように捩りトルクが所
定値以下の時は、ヒステリシス手段によってアシスト補
助信号の出力はカットされる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて具体的に説
明する。 第１図において符号１はパワーアシスト用の電動モー
タであり、図示省略した操舵系のラック・ピニオン機構
のピニオン軸に減速機，ジョイントなどを介して連結さ
れ、上記操舵系にアシスト力を付与できるようになって
いる。このような電動モータ１は、正負判別部21,絶対
値変換部22,デューティ制御部23,電機子電流検出部24,
電動モータ駆動部25などを備える駆動制御部２により、
後述の指令信号に基づいて回転方向，回転トルクが制御
される。すなわち、指令信号は正負判別部21と絶対値変
換部22とに入力され、正負判別部21の判別信号が電動モ
ータ駆動部25に入力されることでモータ電流の方向が指
令信号に応じて切換え制御されると共に、絶対値変換部
22の出力信号がデューティ制御部23に入力してデューテ
ィ比が定められ、これが電動モータ駆動部25に入力する
ことで指令信号の大きさに応じた回転トルクが設定され
るようになっている。なお、上記電動モータ１の回転ト
ルクは、電機子電流検出部24が電動モータ１の電機子電
流を検出し、その検出値をデューティ制御部23にフィー
ドバックすることで一定の指示値に収束するように制御
される。 ここで、前記駆動制御部２へ指令信号を出力するもの
として、本実施例では、アシスト指令部3,戻し指令部4,
位相補償指令部5,舵角位相補償指令部６が設けられてい
る。 アシスト指令部３は、基本的には操舵系の捩りトルク
の大きさおよび方向に応じたアシスト信号を発生するも
ので、ステアリング系（操舵系）のピニオンに設置され
てその捩りトルクの方向および大きさを検出する捩りト
ルクセンサ31と、この捩りトルクセンサ31の出力電圧信
号（第２図参照）に基づいて、基本的には第３図のグラ
フの実線で示すような特性のアシスト信号、すなわち、
捩りトルクの大きさが所定値以下では出力せず、所定値
を越えると捩りトルクの方向に応じた極性で捩りトルク
の値に応じて増減するアシスト信号を出力するアシスト
トルク値指示関数部32とを備える。 また、アシスト指令部３には、車両の速度を検出する
車速センサ33が設けられると共に、この車速センサ33の
出力電圧信号に基いて、第４図のグラフに示すように車
速の増大に伴い減少する特性の加算定数信号Svを発生す
る加算定数関数部34、およびこの加算定数信号Svと前記
捩りトルクセンサ31の出力信号とを入力してアシストト
ルク値指示関数部32へ出力する加算演算部35が設けられ
る。そして、この加算演算部35が捩りトルクセンサ31の
出力信号の極性に合わせてこれに加算定数信号Svを加減
算処理することで、第３図のグラフに示す特性は車速を
パラメータとしてＸ軸方向に平行移動させるようになっ
ている。すなわち右切りの場合の特性を例示すれば、第
５図に示すようにアシストトルク値指示関数部32の出力
は、同一捩りトルクにおいて車速の増大に伴い絶大値が
減少し、同一車速では捩りトルクの絶対値の増加に伴い
出力の絶対値が増大する。そしてこのような出力特性
を、車速に応じて第５図の破線に示すように補正すべ
く、乗算定数関数部36,乗算演算部37が設けられてい
る。この乗算定数関数部36は、車速センサ33の出力電圧
信号に基いて第６図に示す特性の乗算定数信号、すなわ
ち、車速が０では乗算定数が１であり、車速の増大に伴
って次第に定数が０に近づいて減少する特性の乗算定数
信号を発生するものである。また、乗算演算部37は、前
記アシストトルク値指示関数部32の出力に上記乗算定数
を乗算処理するものであり、この乗算演算部37からのア
シスト信号itは、車速に応じて、第５図の破線に示すよ
うになる。 次に、戻し指令部４は、操舵系の転舵角に応じて舵角
を中立（直進）位置に戻す方向の戻し信号を発生するも
のであり、操舵系のたとえば、ラック・ピニオン機構に
おけるラックの移動量に基いて転舵角を検出する舵角セ
ンサ41,およびこの舵角センサ41の出力電圧信号に基い
て第７図のグラフに示す特性の戻し信号ｉθを出力する
戻しトルク値指示関数部42を備えている。 位相補償指令部５は、前記捩りトルクセンサ31の出力
信号を入力し、これを後述の第10図で説明するようにヒ
ステリシス手段を介して処理した後、その微分値に比例
する信号を発する位相補償部51,およびこの位相補償部5
1の出力信号に基いて例えば第８図のグラフに示すよう
な特性のアシスト補助信号iaを出力する位相補償指示関
数部52を備え、本実施例では位相補償部51の出力信号
が、さらに捩りトルクセンサ31の出力信号に加えられて
加算演算部35に入力され、アシストトルク値指示関数部
32への入力信号に影響を与える。 さらに舵角位相補償指令部６は、転舵操作の速度に応
じて舵の進む方向と逆方向の減衰信号を発生するもので
あり、前記舵角センサ41の出力信号を入力し、前記位相
補償部51と同様に舵角センサ41の信号に対してヒステリ
シス手段を介して処理した信号の微分値に比例する信号
を発する舵角位相補償部61と、この舵角位相補償部61の
出力信号に基いて、例えば第９図のグラフに示す特性の
減衰信号ｉを出力する舵角位相補償指示関数部62とを
備えてなる。 また本実施例においては、前記戻し指令部４からの戻
し信号ｉθおよび舵角位相補償指令部６からの減衰信号
ｉの出力を規制する車速判別部７が設けられる。この
車速判別部７は、上記戻し信号ｉθと減衰信号ｉとの
加算信号を入力し、前記車速センサ33の出力信号に基づ
いて車速が例えば5km/h以上では上記加算信号をそのま
ま出力するが、車速が5km/h以下では加算信号の出力を
規制するようになっている。 そして、上記車速判別部７の規制をうけた状態で、ア
シスト指令部３からのアシスト信号itと、戻し指令部４
からの戻し信号ｉθと、位相補償指令部５からのアシス
ト補助信号iaと、舵角位相補償指令部６からの減衰信号
ｉとの加算信号が指令信号として駆動制御部２へ出力
されるよう構成してある。 以上のような構成では、転舵操作に伴い操舵系に戻り
トルクが発生すると、捩りトルクセンサ31がこれを検出
して出力信号を発生するが、この時、車速センサ33およ
び舵角センサ41からの各情報によって、上記出力信号に
基づくアシスト信号itに補正を加える。そしてこのアシ
スト信号itの正負判別および絶対値に応じたデューティ
比制御を通じて、電動モータ１の回転方向，回転トルク
が制御される。ここで捩りトルクとアシスト信号itとの
関係をみると、基本的には、第３図のグラフに示すとお
りであり、例えば右切りの際の捩りトルクに対しては正
のアシスト信号が捩りトルクの増加に伴い増大するよう
に出力する。従って、電動モータ１は、右切りを補助す
る回転方向に捩りトルクの大きさに応じた出力トルクで
回転駆動され、右切りの際の操舵力が軽減される。な
お、左切りの際には負のアシスト信号に基いて電動モー
タ１の左切りを補助する回転方向に制御されることで、
右切りの場合と同様に作用する。 ここで捩りトルクセンサ31で検出されるトルク値は、
前述の位相補償部51におけるヒステリシス手段によって
第10図のフローチャートで示すように処理される。まず
今回検出のトルク値Tnが一定幅のヒステリシス付加領域
内か否かが判別され、NOであれば前回検出のトルク値T
n-1との差すなわちTn−Tn-1の値に対応した信号が位相
補償部51より出力される。そしてYESであれば今回検出
のトルク値Tnが前回検出のトルク値Tn-1を基準として設
定したヒステリシス幅Hys.の上限Hys.Hまたは下限Hys.L
の何れを越えているかが判別され、これらの何れをも越
えていない，すなわちヒステリシス幅Hys.内である時は
出力がされない。そして、今回検出のトルク値Tnが上限
Hys.Hを越えている時は、Tn−Hys.Hに対応した出力とな
り、下限Hys.Lを越えている時は、Tn−Hys.Lに対応した
出力となる。従って、例えば直進走行時に生じる路面か
らの僅かな外乱によるトルク変動では、位相補償部51は
無益な信号を出力しない。 なお今回検出のトルク値Tnが上限Hys.Hを越えている
場合は、トルク値Tnが新たな上限Hys.Hとしてセットさ
れ、Tn−Hys.が新たな下限Hys.Lとしてセットされる。
また下限Hys.Lを越えている場合は、トルク値Tnが新た
な下限Hys.Lとしてセットされ、Tn＋Hys.が新たな上限
としてセットされる。 次に捩りトルクとアシスト信号との関数特性は、本実
施例では車速センサ33の出力信号に基づいて変化する。
例えば、右切りの捩りトルクに対するアシスト信号の特
性グラフを示す第５図において、車速０の状態をM0で示
すと、車速がV1,V2と増加するにつれ、加算定数関数部3
4からの加算定数信号SVの加算処理に基づいて特性グラ
フはM1,M2と第５図のＸ軸方向へ平行移動して変化す
る。そして乗算定数信号の乗算処理により特性グラフM1
はm1に、M2はm2に傾きを小さくするように変化する。従
って、捩りトルクの大きさが同一の場合、アシスト信号
の大きさは車速の増大に伴って減少する。このことは、
同一捩りトルクに対する電動モータ１の出力トルクが車
速の増加に従って減少することを意味し、車両の低速走
行時には、充分なパワーアシストが得られるものであり
ながら、高速走行時には、操舵力過剰となることがな
く、従って、転舵時にハンドルが軽すぎて不安感を持つ
ということがなくなる。 一方、転舵操作に伴い、舵角センサ41が転舵角を検出
し、これに基づいて第７図に示す特性、すなわち、舵角
０の中立位置の近傍では出力せず、この範囲を越えて左
右の転舵角±θ０の範囲では比例的に増大し、±θ０を
越えると一定値となり、右転舵領域では負の値（左切り
方向）、左転舵領域では正の値（右切り方向）となる戻
し信号ｉθを出力する。 また、車両が半径の小さなカーブを急ハンドルで走行
するなど、転舵速度が速いとき、転舵角θが急激に変化
することから、そのことが舵角位相補償部61で検出さ
れ、その検出信号に基いて減衰信号ｉが舵角位相補償
指示関数部62から出力される。これは、第９図に示す特
性となる。 この場合、転舵角θの変化が小さい時にはヒステリシ
ス手段によって舵角位相補償部61は無駄な信号出力をカ
ットする。 ここで車速5km/h以上では、車速判別部７の作用によ
り上記戻し信号ｉθ，減衰信号ｉは、アシスト信号it
を減少するように加えられる。そのため急転舵の際にハ
ンドルが軽すぎて不安感を持つということがなくなる。
また、例えば、右転舵角θ１で保舵している場合には、
前述した捩りトルクセンサ31の出力信号に基く正のアシ
スト信号itと、舵角センサ41の出力信号に基づく負の戻
し信号ｉθ１との加算信号により電動モータ１の制御が
行なわれる。ここでアシスト信号itのグラフを第３図の
実線で示すとすれば、上記加算信号は破線で示すように
なる。従って、右転舵角θ１の保舵状態を解除すると、
捩りトルクＴが激減することで加算信号は第３図の破線
に沿って直ちに負の値（左切り方向）になる。これによ
り電動モータ１に左切り方向のトルクが発生して減速機
などの摩擦力や、モータの慣性モーメントなどを相殺す
ることになり、このため車両の走行時（5km/h以上）に
はキャスタ効果などにより操舵系は直進状態へスムーズ
に復元し得るなどハンドル戻り動作が良好となる。そし
て、転舵角θの減少に伴い戻し信号ｉθの大きさは次第
に０に近づくべく減少し、転舵角が中立位置に戻ると、
電動モータのトルクは消失する。 一方、急旋回（高Ｇ旋回）からのハンドル戻り時に
は、モータ慣性のためハンドルが中立を越える場合もあ
る。しかし、舵角位相補償指令部６から減衰信号ｉが
出力すると、この減衰信号はハンドルの回転方向と逆の
出力トルクを指令するためハンドルが戻り過ぎることも
なく、高速走行時などにおけるハンドル手放し状態から
の収束性も向上する。 次に、車両の停止状態などにおける転舵操作、すなわ
ち据切り操舵について説明すると、この場合、接地抵抗
が大きいことから転舵操作に伴い捩りトルクが急増し、
捩りトルクセンサ31の出力電圧もそれに比例して急増す
る。すると、この捩りトルクの急増傾向が位相補償指令
部５の位相補償部51で検出され、捩りトルクの増加度に
応じた出力信号が捩りトルクセンサ31の出力信号に加算
されるようになる。従って、捩りトルクＴが小さく、こ
れに伴うアシスト信号itが未だ発生しない段階において
も、捩りトルクの変化度合が大きければアシスト信号it
が直ちに出力されるようになり、据切り操舵に際しては
電動モータ１は応答遅れなく直ちに起動するようにな
り、自励振動の発生が防止される。 そして据切り操舵時には、車速が5km/h以下であっ
て、戻し指令部４の戻し信号ｉθおよび舵角位相補償指
令部６からの減衰信号ｉが車速判別部７により規制さ
れることから、エネルギの労費がなく軽快な操舵が実現
される。 また、前記位相補償部51から出力信号が発せられる
と、位相補償指示関数部52からは第８図に示す特性のア
シスト補助信号iaが出力される。すなわち捩りトルクの
変化度合が所定値内では比例的に増減し、所定値を越え
ると一定値となるアシスト補助信号iaが捩りトルクの変
化の方向に応じて直ちに出力されるのである。従って左
右転舵を繰返す場合などにおいては、アシスト補助信号
iaが直ちに出力して電動モータ１の起動，停止時の慣性
力を吸収するようになっている。
明する。 第１図において符号１はパワーアシスト用の電動モー
タであり、図示省略した操舵系のラック・ピニオン機構
のピニオン軸に減速機，ジョイントなどを介して連結さ
れ、上記操舵系にアシスト力を付与できるようになって
いる。このような電動モータ１は、正負判別部21,絶対
値変換部22,デューティ制御部23,電機子電流検出部24,
電動モータ駆動部25などを備える駆動制御部２により、
後述の指令信号に基づいて回転方向，回転トルクが制御
される。すなわち、指令信号は正負判別部21と絶対値変
換部22とに入力され、正負判別部21の判別信号が電動モ
ータ駆動部25に入力されることでモータ電流の方向が指
令信号に応じて切換え制御されると共に、絶対値変換部
22の出力信号がデューティ制御部23に入力してデューテ
ィ比が定められ、これが電動モータ駆動部25に入力する
ことで指令信号の大きさに応じた回転トルクが設定され
るようになっている。なお、上記電動モータ１の回転ト
ルクは、電機子電流検出部24が電動モータ１の電機子電
流を検出し、その検出値をデューティ制御部23にフィー
ドバックすることで一定の指示値に収束するように制御
される。 ここで、前記駆動制御部２へ指令信号を出力するもの
として、本実施例では、アシスト指令部3,戻し指令部4,
位相補償指令部5,舵角位相補償指令部６が設けられてい
る。 アシスト指令部３は、基本的には操舵系の捩りトルク
の大きさおよび方向に応じたアシスト信号を発生するも
ので、ステアリング系（操舵系）のピニオンに設置され
てその捩りトルクの方向および大きさを検出する捩りト
ルクセンサ31と、この捩りトルクセンサ31の出力電圧信
号（第２図参照）に基づいて、基本的には第３図のグラ
フの実線で示すような特性のアシスト信号、すなわち、
捩りトルクの大きさが所定値以下では出力せず、所定値
を越えると捩りトルクの方向に応じた極性で捩りトルク
の値に応じて増減するアシスト信号を出力するアシスト
トルク値指示関数部32とを備える。 また、アシスト指令部３には、車両の速度を検出する
車速センサ33が設けられると共に、この車速センサ33の
出力電圧信号に基いて、第４図のグラフに示すように車
速の増大に伴い減少する特性の加算定数信号Svを発生す
る加算定数関数部34、およびこの加算定数信号Svと前記
捩りトルクセンサ31の出力信号とを入力してアシストト
ルク値指示関数部32へ出力する加算演算部35が設けられ
る。そして、この加算演算部35が捩りトルクセンサ31の
出力信号の極性に合わせてこれに加算定数信号Svを加減
算処理することで、第３図のグラフに示す特性は車速を
パラメータとしてＸ軸方向に平行移動させるようになっ
ている。すなわち右切りの場合の特性を例示すれば、第
５図に示すようにアシストトルク値指示関数部32の出力
は、同一捩りトルクにおいて車速の増大に伴い絶大値が
減少し、同一車速では捩りトルクの絶対値の増加に伴い
出力の絶対値が増大する。そしてこのような出力特性
を、車速に応じて第５図の破線に示すように補正すべ
く、乗算定数関数部36,乗算演算部37が設けられてい
る。この乗算定数関数部36は、車速センサ33の出力電圧
信号に基いて第６図に示す特性の乗算定数信号、すなわ
ち、車速が０では乗算定数が１であり、車速の増大に伴
って次第に定数が０に近づいて減少する特性の乗算定数
信号を発生するものである。また、乗算演算部37は、前
記アシストトルク値指示関数部32の出力に上記乗算定数
を乗算処理するものであり、この乗算演算部37からのア
シスト信号itは、車速に応じて、第５図の破線に示すよ
うになる。 次に、戻し指令部４は、操舵系の転舵角に応じて舵角
を中立（直進）位置に戻す方向の戻し信号を発生するも
のであり、操舵系のたとえば、ラック・ピニオン機構に
おけるラックの移動量に基いて転舵角を検出する舵角セ
ンサ41,およびこの舵角センサ41の出力電圧信号に基い
て第７図のグラフに示す特性の戻し信号ｉθを出力する
戻しトルク値指示関数部42を備えている。 位相補償指令部５は、前記捩りトルクセンサ31の出力
信号を入力し、これを後述の第10図で説明するようにヒ
ステリシス手段を介して処理した後、その微分値に比例
する信号を発する位相補償部51,およびこの位相補償部5
1の出力信号に基いて例えば第８図のグラフに示すよう
な特性のアシスト補助信号iaを出力する位相補償指示関
数部52を備え、本実施例では位相補償部51の出力信号
が、さらに捩りトルクセンサ31の出力信号に加えられて
加算演算部35に入力され、アシストトルク値指示関数部
32への入力信号に影響を与える。 さらに舵角位相補償指令部６は、転舵操作の速度に応
じて舵の進む方向と逆方向の減衰信号を発生するもので
あり、前記舵角センサ41の出力信号を入力し、前記位相
補償部51と同様に舵角センサ41の信号に対してヒステリ
シス手段を介して処理した信号の微分値に比例する信号
を発する舵角位相補償部61と、この舵角位相補償部61の
出力信号に基いて、例えば第９図のグラフに示す特性の
減衰信号ｉを出力する舵角位相補償指示関数部62とを
備えてなる。 また本実施例においては、前記戻し指令部４からの戻
し信号ｉθおよび舵角位相補償指令部６からの減衰信号
ｉの出力を規制する車速判別部７が設けられる。この
車速判別部７は、上記戻し信号ｉθと減衰信号ｉとの
加算信号を入力し、前記車速センサ33の出力信号に基づ
いて車速が例えば5km/h以上では上記加算信号をそのま
ま出力するが、車速が5km/h以下では加算信号の出力を
規制するようになっている。 そして、上記車速判別部７の規制をうけた状態で、ア
シスト指令部３からのアシスト信号itと、戻し指令部４
からの戻し信号ｉθと、位相補償指令部５からのアシス
ト補助信号iaと、舵角位相補償指令部６からの減衰信号
ｉとの加算信号が指令信号として駆動制御部２へ出力
されるよう構成してある。 以上のような構成では、転舵操作に伴い操舵系に戻り
トルクが発生すると、捩りトルクセンサ31がこれを検出
して出力信号を発生するが、この時、車速センサ33およ
び舵角センサ41からの各情報によって、上記出力信号に
基づくアシスト信号itに補正を加える。そしてこのアシ
スト信号itの正負判別および絶対値に応じたデューティ
比制御を通じて、電動モータ１の回転方向，回転トルク
が制御される。ここで捩りトルクとアシスト信号itとの
関係をみると、基本的には、第３図のグラフに示すとお
りであり、例えば右切りの際の捩りトルクに対しては正
のアシスト信号が捩りトルクの増加に伴い増大するよう
に出力する。従って、電動モータ１は、右切りを補助す
る回転方向に捩りトルクの大きさに応じた出力トルクで
回転駆動され、右切りの際の操舵力が軽減される。な
お、左切りの際には負のアシスト信号に基いて電動モー
タ１の左切りを補助する回転方向に制御されることで、
右切りの場合と同様に作用する。 ここで捩りトルクセンサ31で検出されるトルク値は、
前述の位相補償部51におけるヒステリシス手段によって
第10図のフローチャートで示すように処理される。まず
今回検出のトルク値Tnが一定幅のヒステリシス付加領域
内か否かが判別され、NOであれば前回検出のトルク値T
n-1との差すなわちTn−Tn-1の値に対応した信号が位相
補償部51より出力される。そしてYESであれば今回検出
のトルク値Tnが前回検出のトルク値Tn-1を基準として設
定したヒステリシス幅Hys.の上限Hys.Hまたは下限Hys.L
の何れを越えているかが判別され、これらの何れをも越
えていない，すなわちヒステリシス幅Hys.内である時は
出力がされない。そして、今回検出のトルク値Tnが上限
Hys.Hを越えている時は、Tn−Hys.Hに対応した出力とな
り、下限Hys.Lを越えている時は、Tn−Hys.Lに対応した
出力となる。従って、例えば直進走行時に生じる路面か
らの僅かな外乱によるトルク変動では、位相補償部51は
無益な信号を出力しない。 なお今回検出のトルク値Tnが上限Hys.Hを越えている
場合は、トルク値Tnが新たな上限Hys.Hとしてセットさ
れ、Tn−Hys.が新たな下限Hys.Lとしてセットされる。
また下限Hys.Lを越えている場合は、トルク値Tnが新た
な下限Hys.Lとしてセットされ、Tn＋Hys.が新たな上限
としてセットされる。 次に捩りトルクとアシスト信号との関数特性は、本実
施例では車速センサ33の出力信号に基づいて変化する。
例えば、右切りの捩りトルクに対するアシスト信号の特
性グラフを示す第５図において、車速０の状態をM0で示
すと、車速がV1,V2と増加するにつれ、加算定数関数部3
4からの加算定数信号SVの加算処理に基づいて特性グラ
フはM1,M2と第５図のＸ軸方向へ平行移動して変化す
る。そして乗算定数信号の乗算処理により特性グラフM1
はm1に、M2はm2に傾きを小さくするように変化する。従
って、捩りトルクの大きさが同一の場合、アシスト信号
の大きさは車速の増大に伴って減少する。このことは、
同一捩りトルクに対する電動モータ１の出力トルクが車
速の増加に従って減少することを意味し、車両の低速走
行時には、充分なパワーアシストが得られるものであり
ながら、高速走行時には、操舵力過剰となることがな
く、従って、転舵時にハンドルが軽すぎて不安感を持つ
ということがなくなる。 一方、転舵操作に伴い、舵角センサ41が転舵角を検出
し、これに基づいて第７図に示す特性、すなわち、舵角
０の中立位置の近傍では出力せず、この範囲を越えて左
右の転舵角±θ０の範囲では比例的に増大し、±θ０を
越えると一定値となり、右転舵領域では負の値（左切り
方向）、左転舵領域では正の値（右切り方向）となる戻
し信号ｉθを出力する。 また、車両が半径の小さなカーブを急ハンドルで走行
するなど、転舵速度が速いとき、転舵角θが急激に変化
することから、そのことが舵角位相補償部61で検出さ
れ、その検出信号に基いて減衰信号ｉが舵角位相補償
指示関数部62から出力される。これは、第９図に示す特
性となる。 この場合、転舵角θの変化が小さい時にはヒステリシ
ス手段によって舵角位相補償部61は無駄な信号出力をカ
ットする。 ここで車速5km/h以上では、車速判別部７の作用によ
り上記戻し信号ｉθ，減衰信号ｉは、アシスト信号it
を減少するように加えられる。そのため急転舵の際にハ
ンドルが軽すぎて不安感を持つということがなくなる。
また、例えば、右転舵角θ１で保舵している場合には、
前述した捩りトルクセンサ31の出力信号に基く正のアシ
スト信号itと、舵角センサ41の出力信号に基づく負の戻
し信号ｉθ１との加算信号により電動モータ１の制御が
行なわれる。ここでアシスト信号itのグラフを第３図の
実線で示すとすれば、上記加算信号は破線で示すように
なる。従って、右転舵角θ１の保舵状態を解除すると、
捩りトルクＴが激減することで加算信号は第３図の破線
に沿って直ちに負の値（左切り方向）になる。これによ
り電動モータ１に左切り方向のトルクが発生して減速機
などの摩擦力や、モータの慣性モーメントなどを相殺す
ることになり、このため車両の走行時（5km/h以上）に
はキャスタ効果などにより操舵系は直進状態へスムーズ
に復元し得るなどハンドル戻り動作が良好となる。そし
て、転舵角θの減少に伴い戻し信号ｉθの大きさは次第
に０に近づくべく減少し、転舵角が中立位置に戻ると、
電動モータのトルクは消失する。 一方、急旋回（高Ｇ旋回）からのハンドル戻り時に
は、モータ慣性のためハンドルが中立を越える場合もあ
る。しかし、舵角位相補償指令部６から減衰信号ｉが
出力すると、この減衰信号はハンドルの回転方向と逆の
出力トルクを指令するためハンドルが戻り過ぎることも
なく、高速走行時などにおけるハンドル手放し状態から
の収束性も向上する。 次に、車両の停止状態などにおける転舵操作、すなわ
ち据切り操舵について説明すると、この場合、接地抵抗
が大きいことから転舵操作に伴い捩りトルクが急増し、
捩りトルクセンサ31の出力電圧もそれに比例して急増す
る。すると、この捩りトルクの急増傾向が位相補償指令
部５の位相補償部51で検出され、捩りトルクの増加度に
応じた出力信号が捩りトルクセンサ31の出力信号に加算
されるようになる。従って、捩りトルクＴが小さく、こ
れに伴うアシスト信号itが未だ発生しない段階において
も、捩りトルクの変化度合が大きければアシスト信号it
が直ちに出力されるようになり、据切り操舵に際しては
電動モータ１は応答遅れなく直ちに起動するようにな
り、自励振動の発生が防止される。 そして据切り操舵時には、車速が5km/h以下であっ
て、戻し指令部４の戻し信号ｉθおよび舵角位相補償指
令部６からの減衰信号ｉが車速判別部７により規制さ
れることから、エネルギの労費がなく軽快な操舵が実現
される。 また、前記位相補償部51から出力信号が発せられる
と、位相補償指示関数部52からは第８図に示す特性のア
シスト補助信号iaが出力される。すなわち捩りトルクの
変化度合が所定値内では比例的に増減し、所定値を越え
ると一定値となるアシスト補助信号iaが捩りトルクの変
化の方向に応じて直ちに出力されるのである。従って左
右転舵を繰返す場合などにおいては、アシスト補助信号
iaが直ちに出力して電動モータ１の起動，停止時の慣性
力を吸収するようになっている。
以上説明したように、本発明によれば、アシスト補助
信号を出力する位相補償指令部が、ヒステリシス手段を
介して微小入力に基づく出力をカットするから、直進走
行などにおける路面などからの僅かな外乱によって生じ
る捩りトルクの変動によっては無益な信号が出力せず、
消費電力を抑制できる。
信号を出力する位相補償指令部が、ヒステリシス手段を
介して微小入力に基づく出力をカットするから、直進走
行などにおける路面などからの僅かな外乱によって生じ
る捩りトルクの変動によっては無益な信号が出力せず、
消費電力を抑制できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は捩りトルクセンサの出力信号の特性グラフ、第３図
はアシスト信号の基本特性グラフ、第４図は加算定数信
号の特性グラフ、第５図はアシスト信号の特性変化を示
すグラフ、第６図は乗算定数信号の特性グラフ、第７図
は戻し信号の特性グラフ、第８図はアシスト補助信号の
特性グラフ、第９図は減衰信号の特性グラフ、第10図は
ヒステリシス手段の動作を示すフローチャートである。 １……電動モータ ２……駆動制御部 21……正負判別部、22……絶対値変換部 23……デューティ制御部、24……電機子電流検出部 25……電動モータ駆動部 ３……アシスト指令部 31……捩りトルクセンサ、32……アシストトルク値指示
関数部、33……車速センサ、34……加算定数関数部、35
……加算演算部、36……乗算定数関数部、37……乗算演
算部 ４……戻し指令部 41……舵角センサ、42……戻しトルク値指示関数部 ５……位相補償指令部 51……位相補償部、52……位相補償指示関数部 ６……舵角位相補償指令部 61……舵角位相補償部、62……舵角位相補償指示関数部 ７……車速判別部
図は捩りトルクセンサの出力信号の特性グラフ、第３図
はアシスト信号の基本特性グラフ、第４図は加算定数信
号の特性グラフ、第５図はアシスト信号の特性変化を示
すグラフ、第６図は乗算定数信号の特性グラフ、第７図
は戻し信号の特性グラフ、第８図はアシスト補助信号の
特性グラフ、第９図は減衰信号の特性グラフ、第10図は
ヒステリシス手段の動作を示すフローチャートである。 １……電動モータ ２……駆動制御部 21……正負判別部、22……絶対値変換部 23……デューティ制御部、24……電機子電流検出部 25……電動モータ駆動部 ３……アシスト指令部 31……捩りトルクセンサ、32……アシストトルク値指示
関数部、33……車速センサ、34……加算定数関数部、35
……加算演算部、36……乗算定数関数部、37……乗算演
算部 ４……戻し指令部 41……舵角センサ、42……戻しトルク値指示関数部 ５……位相補償指令部 51……位相補償部、52……位相補償指示関数部 ６……舵角位相補償指令部 61……舵角位相補償部、62……舵角位相補償指示関数部 ７……車速判別部
Claims (4)
- 【請求項１】操舵系の捩りトルクを検出する捩りトルク
センサの出力信号に基づく指令信号に応じて駆動制御部
により電動モータの回転方向，回転トルクを制御する電
動式パワーステアリング装置において、 前記捩りトルクセンサの出力信号系に、検出されたトル
ク値がヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力信
号を発するヒステリシス手段を介在させて、該ヒステリ
シス手段を介して入力した所定値以上の捩りトルクセン
サの出力信号の微分値に基づいて捩りトルクの変化率に
応じたアシスト補助信号を出力する位相補償指令部を設
け、 前記捩りトルク信号に前記アシスト補助信号を加算して
前記指令信号とすることを特徴とする電動式パワーステ
アリング装置のモータ制御装置。 - 【請求項２】前記ヒステリシス手段は、所定のヒステリ
シス付加領域を有し、前記捩りトルクセンサの出力信号
に応じて付加領域内でヒステリシス幅の中心値が変動す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電動式
パワーステアリング装置のモータ制御装置。 - 【請求項３】操舵系の捩りトルクを検出する捩りトルク
センサと舵角を検出する舵角センサとの出力信号に基づ
く指令信号に応じて駆動制御部により電動モータの回転
方向，回転トルクを制御する電動式パワーステアリング
装置において、 前記捩りトルクセンサの出力信号系に、検出されたトル
ク値がヒステリシス付加領域内が否かを判別して出力信
号を発する第１のヒステリシス手段を介在させて、該第
１のヒステリシス手段を介して入力した所定値以上の捩
りトルクセンサの出力信号の微分値に基づいて捩りトル
クの変化率に応じたアシスト補助信号を出力する位相補
償指令部と、 前記舵角センサの出力信号系に、検出された転舵角がヒ
ステリシス付加領域内が否かを判別して出力信号を発す
る第２のヒステリシス手段を介在させて、該第２のヒス
テリシス手段を介して入力した所定値以上の舵角センサ
の出力信号の微分値に基づいて転舵速度に応じた減衰信
号を出力する舵角位相補償指令部とを設け、 前記捩りトルク信号に前記アシスト補助信号と前記減衰
信号とを加算して前記指令信号とすることを特徴とする
電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置。 - 【請求項４】前記ヒステリシス手段は、所定のヒステリ
シス付加領域を有し、前記捩りトルクセンサと前記舵角
センサの出力信号に応じて付加領域内でヒステリシス幅
の中心値が変動することを特徴とする特許請求の範囲第
３項記載の電動式パワーステアリング装置のモータ制御
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14386587A JP2592610B2 (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 |
| US07/203,286 US4875541A (en) | 1987-06-08 | 1988-06-06 | Electric power steering system |
| DE3819394A DE3819394A1 (de) | 1987-06-08 | 1988-06-07 | Elektrisches kraftlenksystem |
| GB8813384A GB2209315B (en) | 1987-06-08 | 1988-06-07 | Electric power steering system |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP14386587A JP2592610B2 (ja) | 1987-06-08 | 1987-06-08 | 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2592610B2 true JP2592610B2 (ja) | 1997-03-19 |
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| JPS6181866A (ja) * | 1984-09-12 | 1986-04-25 | Honda Motor Co Ltd | 電動式パワ−ステアリング装置 |
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| JPH0662093B2 (ja) * | 1985-03-29 | 1994-08-17 | 豊田工機株式会社 | 電気式動力舵取装置 |
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| GB2209315B (en) | 1991-05-15 |
| US4875541A (en) | 1989-10-24 |
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