JP2943569B2 - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

車両用操舵制御装置

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JP2943569B2
JP2943569B2 JP17784093A JP17784093A JP2943569B2 JP 2943569 B2 JP2943569 B2 JP 2943569B2 JP 17784093 A JP17784093 A JP 17784093A JP 17784093 A JP17784093 A JP 17784093A JP 2943569 B2 JP2943569 B2 JP 2943569B2
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動アクチュエータに
より車輪の舵角を制御する車両用操舵制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、車両用操舵制御装置としては、例
えば、特開平1−95978号公報や特開平1−172
073号公報に記載のものが知られている。
【0003】上記従来出典には、後輪舵角を制御するア
クチュエータとして電動モータを動力源とする電動アク
チュエータを用い、制御入力情報として、前輪の操舵角
や車速に加え、前輪の転舵速度を用いて後輪操舵制御を
行なうことにより、高速走行時で速いハンドル操作を行
なったような場合、後輪操舵速度を速くして後輪操舵の
遅れ過ぎを防ぐ後輪操舵装置が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車両用操舵制御装置にあっては、後輪の高速な転舵
速度が必要になると、電動モータへの指令電流値は大き
な値となり、仮に指令にしたがって瞬時最大定格以上の
電流を加え続けると、電動モータの破損を招く。したが
って、上記公知例の場合、定常的に電流を流し続けても
電動モータが破損しない定格相当値に固定の電流リミッ
タを設け、モータ電流を制限している。
【0005】ところが、定格相当値にモータ電流を制限
した場合、後輪の転舵速度が制限されてしまい、後輪の
高速な転舵速度必要時、必要とする転舵速度となる制御
を行なうことができなくなる。
【0006】これに対し、所望の応答が得られるように
大きな電流を流せる電動モータを用いれば良いが、コス
ト,スペース及び重量の面で不利となる。
【0007】本発明は、上記課題に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、電動アクチュエータに
より車輪の舵角を制御する車両用操舵制御装置におい
て、小型の電動モータを用いながら、電動モータの耐久
性確保と高転舵速度要求時の制御応答性確保との両立を
図ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の車両用操舵制御装置では、図1のクレーム対応
図に示すように、所定の操舵指令電流によって作動する
電動アクチュエータAを有し、この電動アクチュエータ
Aの動作状態に応じて前輪と後輪の少なくとも一方の舵
角を制御する車両用操舵制御装置において、ステアリン
グホイールの操舵角を検出し、ステアリング操舵角信号
を出力するステアリング操舵角センサBと、少なくとも
前記ステアリング操舵角信号に基づき車輪の操舵指令電
流値を演算し、操舵指令信号を出力する操舵指令電流値
演算手段Cと、前記操舵指令電流値の大きさに制限を与
える電流値制限手段Dと、前記操舵指令信号を入力し、
該操舵指令信号の変化状態から操舵の指令状態が過渡的
指令状態か定常的指令状態かを判別する指令状態判別手
段Eと、前記指令状態判別手段Eからの信号に基づき、
前記電流値制限手段Dによる制限電流値を、過渡的指令
状態であると判断された場合には定常的指令状態の場合
に比べ操舵指令電流を大なる値まで許容するよう変更す
る制限電流値変更手段Fと、を備えていることを特徴と
する。
【0009】
【作用】前輪と後輪の少なくとも一方の舵角を制御する
車両用操舵制御時には、ステアリング操舵角センサBに
おいて、ステアリングホイールの操舵角が検出され、操
舵指令電流値演算手段Cにおいて、少なくともステアリ
ング操舵角信号に基づき車輪の操舵指令電流値が演算さ
れ、電流値制限手段Dにおいて、操舵指令電流値演算手
段Cからの操舵指令電流値の大きさに制限が与えられ、
電流値制限手段Dからの制限電流値が電動アクチュエー
タAに出力され、電動アクチュエータAの動作状態に応
じて舵角が制御される。
【0010】そして、前記電流値制限手段Dによる制限
電流値は、指令状態判別手段Eにおいて、操舵指令電流
値演算手段Cからの操舵指令信号を入力し、該操舵指令
信号の変化状態から操舵の指令状態が過渡的指令状態か
定常的指令状態かが判別され、制限電流値変更手段Fに
おいて、指令状態判別に基づき過渡的指令状態であると
判断された場合には定常的指令状態の場合に比べ操舵指
令電流を大なる値まで許容するよう変更される。
【0011】したがって、例えば、ステアリングホイー
ルを保舵したままでの大半径旋回時等では、操舵の指令
状態が定常的指令状態と判断され、制限電流値が低電流
値に設定され、電動アクチュエータAに制限電流値を加
え続けても破損等の問題が生じない。例えば、高速走行
時でのステップ操舵時等では、操舵の指令状態が過渡的
指令状態と判断され、制限電流値が高電流値に設定さ
れ、高電流値まで電動アクチュエータAに加えることが
許容されることで高転舵速度要求に応えることができ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0013】まず、構成を説明する。
【0014】図2は本発明実施例の車両用操舵制御装置
を示すブロック図、図3は後輪操舵アクチュエータ部を
示す斜視図である。
【0015】図2において、1は操舵角センサ(ステア
リング操舵角センサBに相当)、2は車速センサ、3は
後輪舵角センサ、4はコントロールユニット、5はPW
M電流制御アンプ、6は後輪操舵アクチュエータ(電動
アクチュエータAに相当)である。
【0016】前記コントロールユニット4は、車速Vx
と操舵角θにより後輪舵角指令値δr *を演算する後輪舵
角指令値演算部4−1と、前記後輪舵角指令値δr *と実
後輪舵角δr と電流制限値iL により電流指令値iC
演算する後輪舵角サーボ演算部4−2(操舵指令電流値
演算手段Cに相当)と、前記電流指令値iC の状態によ
って電流指令値iC に制限を加え電流制限値iL とする
電流指令値制限部4−3(電流値制限手段Dに相当)と
を有する。
【0017】前記PWM電流制御アンプ5は、後輪操舵
アクチュエータ6に流す電流iを電流制限値iL に追従
させる。
【0018】前記後輪操舵アクチュエータ6は、図3に
示すように、DCモータ6−1を駆動源に用い、これに
電流iが流れると、ウォームギア6−2,ウォームホイ
ール6−3を介してピニオンギア6−4が回転し、ラッ
ク6−5が左右に移動する。これによってタイロッド7
が、ナックルアーム8を介してタイヤ9を左右に操舵す
る。
【0019】次に、作用を説明する。
【0020】[電流制限の考え方]コントロールユニッ
ト4は、操舵角センサ1と車速センサ2からの車速Vx
と操舵角θをもとに、後輪舵角指令部4−1で、例え
ば、特開昭61−67670号公報に記載の方法にて後
輪舵角指令値δr *を演算し、さらに、後輪舵角サーボ演
算部4−2で、後輪舵角指令値δr *と後輪舵角センサ3
からの実後輪舵角δrとによって、例えば、特願平4−
30419号記載のロバスト補償器を用いた制御則によ
り電流指令値iC を演算する。
【0021】この電流指令値iC は、ともするとDCモ
ータ6−1の定格電流の数倍の電流値となるので電流指
令値制限部4−3によって電流指令値iC を制限する。
【0022】この電流制限値iL は、電流指令値iC
状態によって可変とし、定常的にはDCモータ6−1の
定格電流値を電流制限値iL とし、過渡的にはDCモー
タ6−1の瞬時最大定格電流値を電流制限値iL とする
ものである。
【0023】[電流制限手法]電流指令値iC の制限手
法について、図4の電流指令値制限部の詳細ブロック図
と図5の動作説明図を用いて説明する(指令状態判別手
段E及び制限電流値変更手段Fに相当)。
【0024】まず、電流指令値制限部4−3に入力され
た電流指令値iC は、DCモータ6−1の定格電流相当
値のリミッタ4−3−1によって定格制限値iLFとなる
(図5a)。
【0025】そして、電流指令値iC と定格制限値iLF
との差分Δiを減算器4−3−4で作る(図5b)。
【0026】 Δi=iC −iLF …(1) この差分Δiを所定のカットオフ周波数fC を持つハイ
パスフィルタ4−3−2に通して過渡成分ΔiP のみを
得る(図5c)。
【0027】符号弁別スイッチ4−3−6を使い定格制
限値iLFの正負によりリミッタ4−3−7とリミッタ4
−3−8とを切り替え、過渡成分ΔiP の立ち上がり成
分ΔiPrを注出する(図5のd)。
【0028】この立ち上がり過渡成分ΔiPrと定格制限
値iLFとを加算器4−3−5により加えてiLMとし、 iLM=ΔiPr+iLF …(2) このiLMを瞬時最大定格電流相当値のリミッタ4−3−
3によって制限することにより電流制限値iL とする
(図5のe)。
【0029】この電流制限値iL がPWM電流制御アン
プ5に入力される指令電流となる。
【0030】[シミュレーション計算例]以上述べた制
御方法による効果をシミュレーション計算例により説明
する。
【0031】図6,図7,図8は同一シミュレーション
によるタイムチャートである。
【0032】計算条件は、車速が120km/hで走行中、
30deg(=π/6rad)のステップ状の操舵入力を加えた。
DCモータ6−1の定格電流は15A、瞬時最大定格電
流は25Aとし、これらをリミッタ4−3−2,4−3
−3の制限値とした。ハイパスフィルタ4−3−2のカ
ットオフ周波数fC は1Hzとした。
【0033】まず、図6は電流特性図であり、aはDC
モータ6−1の定格電流相当値、bはDCモータ6−1
の瞬時最大定格電流相当値、cは電流指令値、dは本発
明による電流制限値、eは従来の定格値リミッタを通し
た電流制限値である。
【0034】この図6のd特性とe特性との比較から明
らかなように、電流指令値の過渡状態において、本発明
による電流制限値は従来の定格リミッタを通した電流制
限値より大きくなる。
【0035】次に、図7は後輪舵角指令値に対する実後
輪舵角特性であり、aは後輪舵角指令値、bは従来の定
格値リミッタを通した実後輪舵角、cは本発明による実
後輪舵角である。
【0036】この図7のb特性とc特性との比較から明
らかなように、実後輪舵角特性において、本発明の場
合、従来例に比べて後輪の舵角立ち上がり速度が良好に
なっている。
【0037】そして、図8(イ) はステアリング操舵角特
性,図8(ロ) はヨーレート特性であり、aは前輪操舵
角、bは目標ヨーレート、cは本発明による発生ヨーレ
ート、dは従来の定格値リミッタを用いた発生ヨーレー
トである。
【0038】図8(イ) に示すように前輪をステップ的に
操舵した場合、図8(ロ) のc特性とd特性との比較から
明らかなように、本発明の場合、従来例に比べてヨーレ
ートのオーバーシュート及びアンダーシュートが小さく
なり、車両操安性が向上していることがわかる。
【0039】次に、効果を説明する。
【0040】以上説明してきたように、DCモータ6−
1を有する後輪操舵アクチュエータ6による後輪操舵機
構を持つ車両において、DCモータ6−1への電流iの
大きさを制限するリミッタとして、DCモータ6−1の
定格電流相当値固定のリミッタとするのではなく、電流
指令値iC の状態により、過渡状態と判断される場合に
は瞬時最大定格電流相当値までリミッタを緩和し、定常
状態と判断できる場合には、定格電流相当値までリミッ
タを強化して電流制限値iL を得る電流指令値制限部4
−3を設けた装置としたため、小型のDCモータ6−1
を用いてのコスト,スペース及び重量の面での有利性を
享受しながら、定常状態での制限強化によるDCモータ
6−1の耐久性確保と、過渡状態での制限緩和による高
転舵速度要求時の制御応答性確保との両立を図ることが
できる。
【0041】この制御応答性により、実後輪舵角δr
目標後輪舵角δr *からの遅れが小さくなり、ヨーレート
の安定性が増大し、車両の操安性能が向上する。
【0042】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。
【0043】例えば、実施例では、電動アクチュエータ
により後輪の舵角を制御する後輪操舵制御装置への適用
例を示したが、電動アクチュエータにより前輪の舵角を
制御する前輪操舵制御装置へも適用できるし、また、前
後輪共に舵角を制御する前後輪操舵制御装置へも適用で
きる。
【0044】実施例では、制限電流値変更手段で瞬時最
大定格電流相当値と定格電流相当値との2段階に制限電
流値を変更する例を示したが、操舵指令電流による指令
状態判別精度を増し、指令状態判別に応じて3段階や4
段階等の複数段階や、さらには無段階に制限電流値を変
更するようにしても良い。
【0045】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、電動アクチュエータにより車輪の舵角を制御する車
両用操舵制御装置において、操舵指令電流値の大きさに
制限を与える電流値制限手段と、操舵指令信号を入力
し、該操舵指令信号の変化状態から操舵の指令状態が過
渡的指令状態か定常的指令状態かを判別する指令状態判
別手段と、指令状態判別手段からの信号に基づき、電流
値制限手段による制限電流値を、過渡的指令状態である
と判断された場合には定常的指令状態の場合に比べ操舵
指令電流を大なる値まで許容するよう変更する制限電流
値変更手段を設けた装置としたため、小型の電動モータ
を用いながら、電動モータの耐久性確保と高転舵速度要
求時の制御応答性確保との両立を図ることができるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両用操舵制御装置を示すクレーム対
応図である。
【図2】実施例の車両用操舵制御装置を示すブロック図
である。
【図3】実施例の車両用操舵制御装置の後輪操舵アクチ
ュエータ部を示す斜視図を示す図である。
【図4】実施例装置のコントロールユニットの電流指令
値制限部のブロック構成図である。
【図5】実施例装置のコントロールユニットの電流指令
値制限部の動作説明図である。
【図6】各電流値特性のシミュレーションタイムチャー
ト図である。
【図7】後輪舵角指令値に対する実後輪舵角特性のシミ
ュレーションタイムチャート図である。
【図8】ステアリング操舵角特性とヨーレート特性のシ
ミュレーションタイムチャート図である。
【符号の説明】
A 電動アクチュエータ B ステアリング操舵角センサ C 操舵指令電流値演算手段 D 電流値制限手段 E 指令状態判別手段 F 制限電流値変更手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B62D 137:00 (56)参考文献 特開 平6−179375(JP,A) 特開 平3−114971(JP,A) 特開 平4−71960(JP,A) 特開 平5−16829(JP,A) 特開 平3−169771(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 6/00 B62D 5/04 B62D 7/14 H02P 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の操舵指令電流によって作動する電
    動アクチュエータを有し、この電動アクチュエータの動
    作状態に応じて前輪と後輪の少なくとも一方の舵角を制
    御する車両用操舵制御装置において、 ステアリングホイールの操舵角を検出し、ステアリング
    操舵角信号を出力するステアリング操舵角センサと、 少なくとも前記ステアリング操舵角信号に基づき車輪の
    操舵指令電流値を演算し、操舵指令信号を出力する操舵
    指令電流値演算手段と、 前記操舵指令電流値の大きさに制限を与える電流値制限
    手段と、 前記操舵指令信号を入力し、該操舵指令信号の変化状態
    から操舵の指令状態が過渡的指令状態か定常的指令状態
    かを判別する指令状態判別手段と、 前記指令状態判別手段からの信号に基づき、前記電流値
    制限手段による制限電流値を、過渡的指令状態であると
    判断された場合には定常的指令状態の場合に比べ操舵指
    令電流を大なる値まで許容するよう変更する制限電流値
    変更手段と、 を備えていることを特徴とする車両用操舵制御装置。
JP17784093A 1993-07-19 1993-07-19 車両用操舵制御装置 Expired - Lifetime JP2943569B2 (ja)

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JP3862907B2 (ja) * 1999-12-17 2006-12-27 株式会社ケーヒン 電動パワーステアリング装置の電動モータ電流制御方法
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JP6729090B2 (ja) * 2016-07-01 2020-07-22 日産自動車株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法

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