JP2782254B2 - 電動式パワー・ステアリング装置 - Google Patents

電動式パワー・ステアリング装置

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JP2782254B2 JP31771189A JP31771189A JP2782254B2 JP 2782254 B2 JP2782254 B2 JP 2782254B2 JP 31771189 A JP31771189 A JP 31771189A JP 31771189 A JP31771189 A JP 31771189A JP 2782254 B2 JP2782254 B2 JP 2782254B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明はモータの回転出力によって操舵力を補助す
る電動式パワーステアリング装置に関する。
従来技術とその問題点 従来の電動式パワー・ステアリング装置においては,
操舵トルク検出値および車速検出値に基づいて操舵アシ
スト(補助)モータを制御し,操舵アシスト・トルクを
発生していた。このような電動式パワー・ステアリング
装置においてはアシスト・モータの慣性力により高車速
時の手放し安定性が不足するために,アシスト・モータ
のアシスト指令に負帰還を与える減衰指令部を儲け,こ
の減衰指令部の出力を車速によって可変制御することが
考えられている(たとえば特開昭63−291769号公報)。
しかしながらこの考え方では常に粘性値が正または零に
保たれているので,低車速時にハンドルを速く回転させ
たときにモータの逆起電力により粘性感が生じ,ハンド
ルがねっとりしてフィーリングが悪化するという問題が
ある。この粘性感はアシスト・モータが大型化するほ
ど,またモータとステアリング機構のギヤ比が大きくな
るほど,大きく感じる。
発明の概要 発明の目的 この発明は低車速時における粘性感の問題を解消し,
常に適切なフィーリングが得られる電動式パワー・ステ
アリング装置を提供することを目的とする。
発明の構成,作用および効果 この発明は,検出操舵トルク,検出車速等に基づいて
アシスト指令を作成し,このアシスト指令により,操舵
アシスト・トルクを発生する操舵アシスト・モータを制
御する電動式パワー・ステアリング装置において,舵角
速度を検出する手段,検出舵角速度に応じて粘性補償値
を算出する手段,および算出された粘性補償値を検出車
速に応じて,高車速時には粘性が大となり,低車速時に
は粘性を打消す極性でかつ絶対値が小さくなるように補
正する手段を備え,上記アシスト指令にこの補正された
粘性補償値を加算して得られた指令信号によって上記ア
シスト・モータを制御するようにしたことを特徴とす
る。
この発明によると,検出舵角速度に応じて粘性補償値
が算出される。この粘性補償値は高車速時には大きな値
となり,アシスト指令をより大きく減らす方向に働くの
で,粘性制動の効果は大きくなる。これによって高車速
時ほど不安定になる傾向にある手放し戻り時の不安定を
抑え,良好なハンドル・フィーリングが得られる。ま
た,低車速時には粘性を打消すような,すなわちアシス
ト指令値を増大させる方向に補償が働くことになり,ハ
ンドルの粘性感を減らせることができ良好なフィーリン
グが得られることになる。このようにして高車速時にお
ける手放し安定性の確保と低車速時の粘性感の打消しと
を両立させることができる。
実施例の説明 第1図はこの発明による電動式パワー・ステアリング
装置の実施例の全体を機能的に示すブロック図である。
第2図はこのパワー・ステアリング装置が適用されるス
テアリング機械系の一例を示す構成図である。
まず第2図に示すパワー・ステアリング機械系につい
て説明しておく。
操舵ハンドル71の回転力はハンドル軸を経てピニオン
・ギヤを含むステアリング・ギヤ72に伝達され,さらに
上記ピニオン・ギヤによりラック軸74に伝達され,ナッ
クル・アーム等を経て車輪75が転向される。また,コン
トロール装置11により制御駆動される操舵アシスト(補
助)モータ(DCモータ)10の回転力はピニオン・ギヤを
含むステアリング・ギヤ73とラック軸74との噛み合いに
よりラック軸74に伝達され,ハンドル71による操舵を補
助することになる。ハンドル71とモータ10の回転軸はギ
ヤ72,73およびラック軸74により機械的に連結されてい
る。操舵トルク・センサ21により操舵トルク(捩りトル
ク)が検出され,また車速センサ22により車速が検出さ
れ,後述するようにこれらの検出トルク,車速等に基づ
いてコントロール装置11はモータ10を制御する。コント
ロール装置11およびモータ10には車両に搭載されたバッ
テリ12からその動作電力が供給される。
コントロール装置11は,電流検出器,モータ10を駆動
する駆動回路,モータ10の全体的な制御を統括するコン
ピュータ(CPU,たとえばマイクロプロセッサ),メモ
リ,コンピュータと上記の入,出力機器とのインターフ
ェイス回路等から構成されている。第1図は,コントロ
ール装置11に内蔵されたコンピュータの各種機能をブロ
ック的に,他の入,出力機器,各種回路を示すブロック
とともに描いたものと位置付けることができる。
第1図において,アシスト指令部20にはトルク・セン
サ21の検出トルクVTと車速センサ22の検出車速VSとが与
えられる。アシスト指令部20内のアシスト・トルク値指
示関数部23は検出トルクVTに応じてモータ10によって発
生すべきアシスト・トルクを表わす指令値を出力する。
また乗算定数関数部24は検出車速VSに応じて定数を発生
し,この定数が乗算演算部25において上記のアシスト・
トルク指令値に乗じられる。この結果,乗算演算部25か
ら出力されるアシスト・トルク値(またはモータ電流指
令値)は,第3図に示すように,検出トルクVTと検出車
速VSによって定められた値となる。第3図は,操舵トル
クVTに応じて,一定範囲の操舵トルクVTに対してはこれ
にほぼ比例するモータ電流が流れ(アシスト・トルクが
発生し),上記範囲を超えるとある一定のモータ電流が
流れる(アシスト・トルクが発生する)ように,そし
て,車速VSに応じて,車速VSが速いときにはモータ電流
(アシスト・トルク)を少なくし,車速VSが遅いときに
はモータ電流(アシスト・トルク)を多くするように,
モータ10を制御するためのアシスト指令が発生すること
を表わしている。検出トルクVTは位相補償部26にも与え
られ,この位相補償部26によって検出トルクVTの微分値
が乗算演算部25の出力に加算されることにより,最終的
にアシスト指令部20の出力(基準電流指令値)となる。
この基準電流指令値には後述する粘性指令部の指令値
が加算されたのち,目標電流指令値として電流制御部40
に与えられる。電流制御部40はその全部をハードウェア
の回路で構成してもよいし,その一部をコンピュータ・
ソフトウェアで実現することもできる。
電流制御部40はたとえば,4個のスイッチング素子を含
むHブリッジ駆動法にしたがうPWM(Pulse Width Modul
ation)パルスを用いたチョッパ動作によってモータ10
を駆動制御するものであり,電流フィードバック制御を
行なう。電機子電流検出部46によってモータ10の電機子
電流が検出され,電流偏差演算部41において,与えられ
た目標電流指令値と検出電流との偏差が演算される。こ
の偏差の絶対値が絶対値変換部44で得られ,この絶対値
に基づいてPWMパルスのデューティ比が決定される。一
方,上記偏差の極性(正または負)が正負判別部42で判
別される。デューティ生成部45によって生成されたデュ
ーティ比と判別された極性はモータ駆動部43に与えら
れ,モータ駆動部43はこれらに基づいてHブリッジ型に
配線された4個のスイッチング素子をオン,オフ制御し
てモータ10を駆動する。
粘性指令部30は基本的には舵角の中立位置へ戻す力,
すなわち復元力を生じさせるものである。舵角速度を
検出するセンサ33が設けられている。この舵角速度セン
サ33はタコジェネレータ,エンコーダのようなものであ
ってもよいし,センサ33に代えて舵角速度を確定するオ
ブザーバを設けてもよい。このオブザーバは,モータ10
の印加電圧と電機子電流とに基づいて,またはモータ10
への指令電流値と測定した電機子電流とに基づいて舵角
速度(モータの回転速度)を推定する。
いずれにしても舵角速度は粘性補償値指示関数部31
に与えられる。この関数部31は,第4図に示すように,
舵角速度が大きいほど絶対値が大きくかつ逆方向のト
ルクを発生させる粘性補償値を出力する。
一方,車速センサ22によって検出された車速VSは車速
演算定数関数部34に与えられる。この関数部34は,第5
図に示すように,車速VSが低い値(たとえば5〜10km/h
以下)では絶対値が小さくかつ極性が負の車速演算定数
を出力し,車速VSがこれよりも大きい値のときは車速VS
が大きいほど大きくなる車速演算定数を出力する。
この車速演算定数は乗算演算部32において関数部31か
ら出力される粘性補償値に乗算される。この乗算結果は
アシスト指令部20から出力される基準電流指令値に加算
されることになる。このようにして,粘性指令部30の出
力は舵角速度が大きいほどアシスト指令部20の出力を
より大きく減らすように働く。また車速VSが大きくなる
ほどより大きな定数が掛けられるために大きくなり,粘
性制動の効果は大きくなる。これによって高車速時ほど
不安定になる傾向にある手放し戻り時の不安定を抑え,
良好なハンドル・フィーリングが得られる。また低車速
時には粘性を減らせるような補償が働くことになりハン
ドルの粘性感を減らせることができ良好なフィーリング
が得られることになる。
必要ならば,モータ10のロータ慣性があたかも小さく
なったかのように制御することにより,急ハンドル時に
モータ10がハンドルの回転に追従しないことにより生じ
る重たさを解消したり,手放し時の戻りスピードを早く
したりするように作用する慣性補償部を設け,その出力
をアシスト指令部20の出力に加算するようにしてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す機能ブロック図であ
る。 第2図はパワー・ステアリング機械系の一例を示す構成
図である。 第3図は操舵トルクおよび車両速度に基づいて基準電流
指令値を求めるためのグラフである。 第4図は舵角速度に応じて粘性補償値を求めるための一
例を示すグラフである。 第5図は粘性補償値に掛けられるべき車速演算定数が車
速に応じて変化する様子を示すグラフである。 10…操舵アシスト・モータ,20…アシスト指令部,21…ト
ルク・センサ,22…車速センサ,30…粘性指令部,31…粘
性補償値指示関数部,32…乗算演算部,33…舵角速度セン
サ,34…車速演算定数関数部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検出操舵トルク,検出車速等に基づいてア
    シスト指令を作成し,このアシスト指令により,操舵ア
    シスト・トルクを発生する操舵アシスト・モータを制御
    する電動式パワー・ステアリング装置において, 舵角速度を検出する手段, 検出舵角速度に応じて粘性補償値を算出する手段,およ
    び 算出された粘性補償値を検出車速に応じて,高車速時に
    は粘性が大となり,低車速時には粘性を打消す極性でか
    つ絶対値が小さくなるように補正する手段を備え, 上記アシスト指令にこの補正された粘性補償値を加算し
    て得られた指令信号によって上記アシスト・モータを制
    御するようにした電動式パワー・ステアリング装置。
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