JP3630278B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は電動機の動力をステアリング系に直接作用させ、ドライバの操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング装置に係り、特に操舵反力の変化をドライバに伝えて適切な操舵を行わせる電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
本願出願人は特願平10−249730号で、車両速度、ヨー角速度、操舵角に基づいて車両の前輪の滑り角(βf)と車両の後輪の滑り角(βr)との差(以降、角差βfr=βf−βrと称する)を演算し、この角差βfrに基づいて車両挙動(オーバステア状態、アンダステア状態等)の補正量を決定し、操舵トルクに基づいた目標トルク信号を角差βfrに対応した補正量で補正して電動機を駆動することにより、電動機が発生する補助トルクを補正してステアリング系に作用させ、路面からハンドルを介して伝えられる操舵反力を車両挙動に応じてドライバに感知させ、ドライバが車両挙動に応じた適切なハンドル操作が可能となるような電動パワーステアリング装置を提案した。
【0003】
また、特開平5−131942号公報に開示されているように、操舵トルクセンサが検出した操舵トルクに対応したモータ駆動電流値でモータを駆動し、モータが発生する補助トルクをステアリング系に作用させてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置において、車速、操舵量、車体のヨーレイトに基づいて所定のファジールールに従ってファジー推論を行い、ファジー推論した走行路面の路面状態の推定値を直接モータ駆動電流値に乗算し、路面状態に応じてモータ駆動電流値を補正するものも知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
角差βfrに対応した補正量で目標トルク信号を補正する電動パワーステアリング装置は、アンダステア状態やオーバステア状態の車両挙動を判定し、車両挙動に対応した補正量で目標トルク信号を補正することはできるが、路面摩擦係数(μ)の変化に応じた補正ができないため、路面摩擦係数(μ)の変化が大きい場合、特に路面摩擦係数(μ)が低下する低μ路では車両挙動に対して目標トルク信号を充分に補正することができなく、操舵フィーリングが低下する課題がある。
【0005】
また、特開平5−131942号公報に開示された電動パワーステアリング装置は、ファジー推論に基づいて路面状態の推定値をモータ駆動電流値に乗算し、路面状態に応じてモータ駆動電流値を補正することにより、路面摩擦係数(μ)の変化に対応した補助トルクを発生するが、車両のアンダステア状態やオーバステア状態を判定しないため、このような車両挙動に対応した操舵反力をドライバに正確に伝えることができず、ドライバは車両挙動に応じた適切な操舵ができないために操舵フィーリングの低下を招く課題がある。
【0006】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は路面が低μ路であっても、アンダステアやオーバステア等の車両挙動に対応して最適な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電動パワーステアリング装置は、制御手段に、路面摩擦に応じた摩擦補正係数を発生する摩擦補正係数発生手段と、車両挙動判定手段からの補正量に摩擦補正係数を乗算してトルク補正信号を出力する乗算手段とを備え、目標トルク信号をトルク補正信号で補正することを特徴とする。
【0008】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、制御手段に、路面摩擦に応じた摩擦補正係数を発生する摩擦補正係数発生手段と、車両挙動判定手段からの補正量に摩擦補正係数を乗算してトルク補正信号を出力する乗算手段とを備え、目標トルク信号をトルク補正信号で補正するので、アンダステアやオーバステア等の車両状態および路面摩擦係数に対応した操舵反力をハンドルを介してドライバに伝達するとともに、ドライバに操舵に適した操舵特性を提供することができる。
【0009】
また、この発明に係る摩擦補正係数発生手段は、ヨー角速度センサが検出するヨー角速度信号と切れ角センサが検出する切れ角信号とに基づいて摩擦応動係数を発生する摩擦応動係数発生手段と、車速信号に基づいて車速応動係数を発生する車速応動係数発生手段と、摩擦応動係数と車速応動係数を乗算して摩擦補正係数を出力する乗算手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
この発明に係る摩擦補正係数発生手段は、ヨー角速度センサが検出するヨー角速度信号と切れ角センサが検出する切れ角信号とに基づいて摩擦応動係数を発生する摩擦応動係数発生手段と、車速信号に基づいて車速応動係数を発生する車速応動係数発生手段と、摩擦応動係数と車速応動係数を乗算して摩擦補正係数を出力する乗算手段とを備えたので、路面摩擦係数(μ)の影響を摩擦応動係数と車速応動係数の積である摩擦補正係数で補償することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は、オーバステアやアンダステアの車両状態に対する補正量を路面摩擦係数(μ)に応じた摩擦補正係数で補正し、摩擦補正係数で補正した補正量で目標トルク信号を補正することにより、車両状態および路面摩擦係数(μ)の変化を操舵反力としてドライバに正確に伝えるとともに、適切な操舵特性を与え、ドライバに最適な操舵フィーリングを提供するものである。
【0012】
図1はこの発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
図1において、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2、ステアリング軸3、ハイポイドギア4、ピニオン5aおよびラック軸5bなどからなるラック&ピニオン機構5、タイロッド6、操向車輪の前輪7、補助トルクをステアリング系に作用する電動機8、制御手段13、電動機駆動手段14、電動機電流検出手段15を備える。
【0013】
また、電動パワーステアリング装置1は、車両に作用するヨー角速度を検出し、ヨー角速度に対応した電気信号に変換されたヨー角速度信号Yを検出するヨー角速度センサ9、前輪の切れ角を検出し、前輪の切れ角に対応した電気信号に変換された切れ角信号δを出力する切れ角センサ10、車速を検出し、車速に対応した電気信号に変換された車速信号Vを出力する車速センサ11、ステアリングホイール2に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルクに対応した電気信号に変換された操舵トルク信号Tを出力する操舵トルクセンサ12を備える。
なお、切れ角信号δは操舵角からステアリングギヤボックス内(図示せず)のギア比を用いて算出してもよい。
【0014】
ヨー角速度信号Y、切れ角信号δ、操舵トルク信号Tは、それぞれ大きさと方向を有し、車速信号Vは大きさのみを有し、制御手段13に供給される。
なお、ヨー角速度信号Y、切れ角信号δ、操舵トルク信号Tの方向は、車両上方から見て時計回り方向を正(プラス)とし、反時計回り方向を負(マイナス)とする。
【0015】
ステアリングホイール2を操舵すると、ステアリング軸3に加えられる手動操舵トルクは、ラック&ピニオン機構5を介してピニオン5aの回転力がラック軸5bの軸方向の直線運動に変換され、タイロッド6を介して前輪7の操向を変化させる。
【0016】
手動の操舵トルクをアシストするため、操舵トルク信号Tに対応して電動機8が駆動されると、電動機トルクがハイポイドギア4を介して倍力された補助トルク(アシストトルク)に変換されてステアリング軸3に作用し、ドライバの操舵力を軽減する。
【0017】
制御手段13は、マイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、判定手段、係数発生手段、信号発生手段、メモリ等で構成し、操舵トルク信号Tに対応した目標トルク信号(IMS)を発生し、この目標トルク信号(IMS)と電動機電流検出手段15が検出した電動機電流IMに対応した電動機トルク信号IMFとの差(負帰還)に応じた電動機制御信号VO(例えば、オン信号、オフ信号およびPWM信号の混成信号)を発生し、この差が速やかに0となるように電動機駆動手段14の駆動を制御する。
【0018】
また、制御手段13は、滑り角差推定手段、補正手段を備え、ヨー角速度信号Y、切れ角信号δ、車速信号Vおよび車両の寸法パラメータ(ホイールベース)に基づいて前輪の滑り角と後輪の滑り角の差(角差信号)を演算で推定し、この差(角差信号)の大きさに基づいてアンダステア補正量、オーバステア補正量およびカウンタステア補正量を決定し、この補正量で目標トルク信号(IMS)を補正する。
【0019】
さらに、制御手段13は、前輪の滑り角と後輪の滑り角の角差(角差信号)の方向(P)、ヨー角速度信号Yの方向(N)および操舵トルク信号Tの方向(S)を比較することにより、車両の状態(車両挙動)がアンダステア領域、オーバステア領域またはカウンタステア領域のいずれであるかを判定する。
【0020】
また、制御手段13は、ヨー角速度信号Y、切れ角信号δおよび車速信号Vに基づいて摩擦補正係数(Kμ)を発生する摩擦補正係数発生手段を備え、アンダステア補正量、オーバステア補正量およびカウンタステア補正量を路面摩擦に応じた摩擦補正係数(Kμ)で補正する。
【0021】
電動機駆動手段14は、例えば4個のパワーFET(電界効果トランジスタ)、絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ(IGBT)等のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号VOに基づいてPWM(パルス幅変調)の電動機電圧VMを出力し、電動機8を正回転または逆回転にPWM駆動する。
【0022】
電動機電流検出手段15は、電動機8と直列に接続された抵抗器またはホール素子等で電動機電流IMを電圧に変換して検出し、電動機電流IMに対応した電動機トルク信号IMFを制御手段13にフィードバック(負帰還)する。
【0023】
図2は本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施の形態基本要部ブロック構成図である。
図2において、電動パワーステアリング装置1の制御手段13は、目標トルク信号設定手段21、差演算手段22、駆動制御手段23、車両挙動判定手段24、補正手段25、摩擦補正係数発生手段16、乗算手段17を備える。
【0024】
目標トルク信号設定手段21は、ROM等のメモリに予め図5に示す操舵トルク信号T−目標トルク信号IMS特性データ、および図6に示す車速信号V−車速係数KT特性データを記憶しておき、操舵トルクセンサ12が検出した操舵トルク信号Tおよび車速センサ11が検出した車速信号Vに基づいて操舵トルク信号Tに対応した目標トルク信号(IMS)に車速信号Vに対応した車速係数KTを乗算(KT*IMS)して目標トルク信号IMOとして補正手段25に供給する。
目標トルク信号IMOは、トルク信号Tが同一でも車速信号Vが増加するにつれて減少するようにし、高車速領域での操舵の安定性を確保するように設定する。
【0025】
差演算手段22は、減算機能を備え、補正手段25から供給される目標トルク信号IMHと、電動機電流検出手段15から供給される電動機トルク信号IMFとの差ΔI(=IMH−IMF)を演算し、差信号ΔI(=IMH−IMF)を駆動制御手段23に供給する。
【0026】
駆動制御手段23は、PIDコントローラ、電動機制御信号発生手段等を備え、差演算手段22から供給される差信号ΔIに比例(P)、積分(I)および微分(D)制御を施した後、これら比例・積分・微分(PID)制御を施した信号を混合した混合信号に基づいてハンドルの右操舵または左操舵に対応したPWMの電動機制御信号VOを発生し、電動機制御信号VOを電動機駆動手段14に供給する。
【0027】
車両挙動判定手段24は、滑り角差推定手段、方向判定手段、選択手段、アンダステア補正量出力手段、オーバステア補正量出力手段、カウンタステア補正量出力手段等を備え、車速センサ11から供給される車速信号V、ヨー角速度センサ9から供給されるヨー角速度信号Yおよび切れ角センサ10から供給される切れ角信号δに基づいて車両の前輪滑り角(βf)と車両の後輪滑り角(βr)との差(角差βfr=βf−βr)を演算し、この角差(βfr)基づいてアンダステア補正量(DA)、オーバステア補正量(DO)およびカウンタステア補正量(DC)を発生し、補正信号IDを乗算手段17に供給する。
【0028】
図3はこの発明に係る車両挙動判定手段の要部ブロック構成図である。
図3において、車両挙動判定手段24は、滑り角差推定手段30、第1方向判定手段31、選択手段32、第2方向判定手段33、選択手段34、第3方向判定手段35、選択手段36、オーバステア補正量出力手段37、アンダステア補正量出力手段38、カウンタステア補正量出力手段39、角差変化量演算手段40、角差変化係数発生手段41、加算手段42,43、乗算手段44,45、加算手段46を備える。
【0029】
滑り角差推定手段30は、メモリ、演算手段等を備え、車速信号V、ヨー角速度信号Y、前輪の切れ角に対応する切れ角信号δおよびメモリに予め設定した車両の寸法パラメータ(例えば、ホイールベースL)に基づいて数1から前輪滑り角(βf)と後輪滑り角(βr)との角差βfr(=βf−βr)を演算し、角差信号βfrを第1方向判定手段31、第2方向判定手段33、選択手段32、角差変化量演算手段40に供給する。
【0030】
【数1】
βfr=Y*L/V−δ
【0031】
なお、前輪滑り角(βf)および後輪滑り角(βr)は、タイヤの向きを基準としてタイヤの進行方向への角度を表わすので、時計回り方向へハンドルを切った場合、前輪タイヤの向きに対してタイヤの進行方向は反時計回り方向となり、時計回り方向を正(プラス)とすると前輪滑り角(βf)の方向は負(マイナス)となる。
同様に、後輪滑り角(βr)も負(マイナス)となり、角差信号βfrの方向(符号)は後輪滑り角(βr)の絶対値|βr|が前輪滑り角(βf)の絶対値|βf|以上(|βr|≧|βf|)となるまでは、負(マイナス)で表わす。
【0032】
第1方向判定手段31は、符号比較機能を備え、滑り角差推定手段30から供給される角差信号βfrの方向符号Pと、ヨー角速度センサ9から供給されるヨー角速度信号Yの方向符号Nに基づいて、方向符号Pと方向符号Nが一致(符号が同一)する場合には、例えばHレベルの判定信号HO1を選択手段32に供給し、方向符号Pと方向符号Nが異なる(符号が異なる)場合には、例えばLレベルの判定信号HO1を選択手段32に供給する。
【0033】
選択手段32は、ソフト制御のスイッチ機能を備え、第1方向判定手段31から供給される判定信号HO1に基づいてスイッチを切り替え、滑り角差推定手段30から供給される角差信号βfrを選択手段34、またはオーバステア補正量出力手段37に供給する。
なお、選択手段32は、判定信号HO1がHレベル(符号が同一)の場合には、オーバステア補正量出力手段37を選択(実線表示)し、判定信号HO1がLレベル(符号が不一致)の場合には、選択手段34を選択(破線表示)する。
【0034】
角差信号βfrの方向符号Pとヨー角速度信号Yの方向符号Nとが同じ(一致)場合、例えばヨー角速度Yが時計回り方向であって、後輪の反時計回り方向滑り角(βr)が前輪の反時計回り方向滑り角(βf)よりも大きいような場合には、ヨー角速度信号Yの方向符号Nがプラス(+)で角差信号βfrの方向符号Pがプラス(+)となり、車両挙動のオーバステア領域と判定して選択手段32はオーバステア補正量出力手段37を選択(実線表示)する。
【0035】
一方、角差信号βfrの方向符号Pとヨー角速度信号Yの方向符号Nとが異なる(不一致)場合、例えばヨー角速度Yが時計回り方向であって、前輪の反時計回り方向滑り角(βf)が後輪の反時計回り方向滑り角(βr)よりも大きいような場合には、ヨー角速度信号Yの方向符号Nがプラス(+)で角差信号βfrの方向符号Pがマイナス(−)となり、選択手段32は選択手段34を選択(破線表示)する。
【0036】
第2方向判定手段33は、符号比較機能を備え、滑り角差推定手段30から供給される角差信号βfrの方向符号Pと、操舵トルク信号Tの方向符号Sに基づいて、方向符号Pと方向符号Sが一致(符号が同一)する場合には、例えばHレベルの判定信号HO2を選択手段34に供給し、方向符号Pと方向符号Sが異なる(符号が異なる)場合には、例えばLレベルの判定信号HO2を選択手段34に供給する。
【0037】
選択手段34は、ソフト制御のスイッチ機能を備え、第2方向判定手段33から供給される判定信号HO2に基づいてスイッチを切り替え、選択手段32から供給される角差信号βfrをアンダステア補正量出力手段38またはカウンタステア補正量出力手段39に供給する。
なお、選択手段34は、判定信号HO2がHレベル(符号が同一)の場合には、カウンタステア補正量出力手段39を選択(実線表示)し、判定信号HO2がLレベル(符号が不一致)の場合には、アンダステア補正量出力手段38を選択(破線表示)する。
【0038】
角差信号βfrの方向符号Pと操舵トルク信号Tの方向符号Sとが同じ(一致)場合、例えば操舵トルク信号Tが時計回り方向であって、後輪の反時計回り方向滑り角(βr)が前輪の反時計回り方向滑り角(βf)よりも大きいような場合には、操舵トルク信号Tの方向符号Sがプラス(+)で角差信号βfrの方向符号Pがプラス(+)となり、車両挙動のカウンタステア過大領域と判定して選択手段34はカウンタステア補正量出力手段39を選択(実線表示)する。
【0039】
一方、角差信号βfrの方向符号Pと操舵トルク信号Tの方向符号Sとが異なる(不一致)場合、例えば操舵トルク信号Tが時計回り方向であって、前輪の反時計回り方向滑り角(βf)が後輪の反時計回り方向滑り角(βr)よりも大きいような場合には、操舵トルク信号Tの方向符号Sがプラス(+)で角差信号βfrの方向符号Pがマイナス(−)となり、車両挙動のアンダステア領域と判定して選択手段34はアンダステア補正量出力手段38を選択(破線表示)する。
【0040】
このように、車両挙動判定手段24は、第1方向判定手段31で角差信号βfrの方向符号Pとヨー角速度信号Yの方向符号Nとが一致と判定した場合(選択手段32の実線表示側)には、オーバステア状態であると判定し、角差信号βfrを選択手段32を介してオーバステア補正量出力手段37に供給する。
【0041】
車両の強いオーバステア領域とは、そのままでは車両がスピンする虞のある状態であり、ドライバに操舵反力を強く感じさせてカウンタステアを行い易くしている。
【0042】
また、車両挙動判定手段24は、第1方向判定手段31で角差信号βfrの方向符号Pとヨー角速度信号Yの方向符号Nとが不一致と判定(選択手段32の破線表示側)し、かつ第2方向判定手段33で角差信号βfrの方向符号Pと操舵トルク信号Tの方向符号Sとが不一致(選択手段34の破線表示側)と判定した場合には、車両挙動がアンダステア状態であると判定して角差信号βfrを選択手段32および選択手段34を介してアンダステア補正量出力手段38に供給する。
【0043】
車両挙動の強いアンダステア領域とは、現在の操舵状態からこれ以上ハンドルを切り込んでも車両が曲らない状態であり、ドライバに操舵反力を強く感じさせてハンドルを戻した方が良いことを知らせる操舵領域である。
【0044】
なお、弱いアンダステア領域では操舵反力の補正は不要であるので、図8に示すように角差信号βfrの絶対値|βfr|に対するアンダステア補正量DAの不感帯領域を大きく設定している。
【0045】
さらに、車両挙動判定手段24は、第1方向判定手段31で角差信号βfrの方向符号Pとヨー角速度信号Yの方向符号Nとが不一致と判定(選択手段32の破線表示側)し、かつ第2方向判定手段33で角差信号βfrの方向符号Pと操舵トルク信号Tの方向符号Sとが一致(選択手段34の実線表示側)と判定した場合には、車両挙動がカウンタステア過大状態であると判定して角差信号βfrを選択手段32および選択手段34を介してカウンタステア補正量出力手段39に供給する。
【0046】
角差変化量演算手段40は、微分演算機能を備え、滑り角差推定手段30から供給される角差信号βfrに微分演算を施し、角差変化量信号DV(=dβfr/dt)を角差変化係数発生手段41および第3方向判定手段35に供給する。
【0047】
角差変化係数発生手段41は、ROM等のメモリを備え、予め図10に示す角差変化量DVと角差変化係数KVの特性データを記憶しておき、角差変化量信号DVが供給されると、対応した角差変化係数KVを読み出して乗算手段44および乗算手段45に供給する。
【0048】
第3方向判定手段35は、符号比較機能を備え、角差変化量演算手段40から供給される角差変化量信号DV(=dβfr/dt)の方向符号Fと操舵トルク信号Tの方向符号Sとに基づいて、方向符号Fと方向符号Sが一致(符号が同一)する場合には、例えばHレベルの判定信号HO3を選択手段36に供給し、方向符号Fと方向符号Sが異なる(符号が異なる)場合には、Lレベルの判定信号HO3を選択手段36に供給する。
なお、角差変化量信号DVの方向符号Fは、角差信号βfrが正(+)で、かつ絶対値|βfr|が増加する時は正(+)とし、絶対値|βfr|が減少する時は負(−)とする。
また、角差変化量信号DVの方向符号Fは、角差信号βfrが負(−)で、かつ絶対値|βfr|が増加するする時は正(+)とし、絶対値|βfr|が減少する時は負(−)とする。
【0049】
選択手段36は、ソフト制御のスイッチ機能を備え、第3方向判定手段35から供給される判定信号HO3に基づいてスイッチを切り替え、カウンタステア補正量出力手段39から加算手段43を介して供給されるカウンタステア補正量DCもしくはオーバステア補正量出力手段37から加算手段43を介して供給されるオーバステア補正量DOを加算手段42または乗算手段45に供給する。
なお、選択手段36は、判定信号HO3がHレベル(符号が同一)の場合には加算手段42を選択(破線表示側)し、判定信号HO3がLレベル(符号が不一致)の場合には乗算手段45を選択(実線表示)する。
【0050】
角差変化量信号DV(=dβfr/dt)の方向符号Fと操舵トルク信号Tの方向符号Sとが不一致(符号が異なる)の場合、例えばカウンタ当てを行って操舵トルク信号Tの方向符号Sが反時計回り方向で、後輪の反時計回り方向滑り角(βr)が前輪の反時計回り方向滑り角(βf)よりも大きくその差が拡大するような場合には、方向符号Sがマイナス(−)で方向符号Fがプラス(+)となり、選択手段36は乗算手段45を選択(実線表示側)し、カウンタステア補正量DCを乗算手段45に供給する。
【0051】
一方、角差変化量信号DV(=dβfr/dt)の方向符号Fと操舵トルク信号Tの方向符号Sとが一致(符号が同一)する場合、例えばカウンタステア当てを行い、操舵トルク信号Tの方向符号Sが反時計回り方向で、後輪の反時計回り方向滑り角(βr)が前輪の反時計回り方向滑り角(βf)よりも大きく、その差が縮小するような場合には、方向符号Sがマイナス(−)で方向符号Fがマイナス(−)となり、選択手段36は加算手段42を選択(破線表示側)し、カウンタステア補正量DCを加算手段42に供給する。
【0052】
オーバステア補正量出力手段37は、ROM等のメモリを備え、予め図8に示す角差信号の絶対値|βfr|とオーバステア補正量DOとの特性データを記憶しておき、選択手段32から角差信号βfrが供給されると、対応するオーバステア補正量DOを読み出し、オーバステア補正量信号DOを加算手段43を介して切替手段36に供給する。
【0053】
アンダステア補正量出力手段38は、ROM等のメモリを備え、予め図7に示す角差信号の絶対値|βfr|とアンダステア補正量DAとの特性データを記憶しておき、選択手段34から角差信号βfrが供給されると、対応するアンダステア補正量DAを読み出し、アンダステア補正量信号DAを加算手段42に供給する。
【0054】
カウンタステア補正量出力手段39は、ROM等のメモリを備え、予め図9に示す角差信号の絶対値|βfr|とカウンタステア補正量DCとの特性データを記憶しておき、選択手段34から角差信号βfrが供給されると、対応するカウンタステア補正量DCを読み出し、カウンタステア補正量信号DCを加算手段43を介して選択手段36に供給する。
【0055】
加算手段42は、加算機能を備え、アンダステア補正量出力手段38から供給されるアンダステア補正量DAと選択手段36(破線表示側)から供給されるオーバステア補正量DOもしくはカウンタステア補正量DCを加算し、アンダステア状態ではアンダステア補正量DA、オーバステアステア状態ではオーバステア補正量DO、カウンタステア状態ではカウンタステア補正量DCを乗算手段44に供給する。
【0056】
乗算手段44は、乗算機能を備え、加算手段42から供給されるアンダステア補正量DA、カウンタステア補正量DCもしくはオーバステア補正量DOに角差変化係数発生手段41から供給される角差変化係数KVと定数−1(極性反転)を乗算し、それぞれアンダステア補正量信号−IDA(=−KV*DA)、カウンタステア補正量信号−IDC(=−KV*DC)もしくはオーバステア補正量−IDO(=−KV*DO)を加算手段46に供給する。
【0057】
乗算手段45は、乗算機能を備え、選択手段36から供給されるオーバステア補正量DOまたはカウンタステア補正量DCに角差変化係数発生手段41から供給される角差変化係数KVを乗算し、それぞれオーバステア補正量信号IDO(=KV*DO)またはカウンタステア補正量信号IDC(=KV*DC)を加算手段46に供給する。
【0058】
加算手段46は、加算機能を備え、アンダステア補正量信号−IDA(=−KV*DA)、オーバステア補正量信号−IDO(=−−KV*DO)もしくはカウンタステア補正量信号−IDC(=−KV*DC)、またはオーバステア補正量信号IDO(=KV*DO)またはカウンタステア補正量信号IDC(=KV*DC)を加算処理し、アンダステア状態、2つのオーバステア状態または2つのカウンタステア状態に対応してそれぞれアンダステア補正量信号−IDA、オーバステア補正量信号−IDOまたはオーバステア補正量信号IDO、カウンタステア補正量信号−IDCまたはカウンタステア補正量信号IDCを補正量IDとして図2に示す乗算手段17に出力する。
【0059】
図2に戻り、摩擦補正係数発生手段16は、演算機能、ROM等のメモリを備え、車速信号V、ヨー角速度信号Y、前輪の切れ角に対応する切れ角信号δに基づいて路面摩擦に応じた摩擦補正係数Kμを発生し、摩擦補正係数Kμを乗算手段17に供給する。
【0060】
図4はこの発明に係る摩擦補正係数発生手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。
図4において、摩擦補正係数発生手段16は、摩擦応動係数発生手段18、車速応動係数発生手段19、乗算手段20を備える。
【0061】
摩擦応動係数発生手段18は、演算手段、ROM等のメモリを備え、路面摩擦係数μが小さくなって路面が低μ路になるにつれてヨー角速度Yに対する切れ角δが大きくなる現象を利用し、ヨー角速度Yと切れ角信号δの比Y/δを演算する。
【0062】
予め実験的に求めた図11に示すヨー角速度Yと切れ角信号δの比Y/δ−摩擦応動係数Kα特性データを記憶しておき、ヨー角速度センサ9が検出したヨー角速度信号Yおよび切れ角センサ10が検出した切れ角信号δが供給されると、対応した摩擦応動係数Kαを読み出し、摩擦応動係数Kαを乗算手段20に供給する。
【0063】
車速応動係数発生手段19は、ROM等のメモリを備え、予め図12に示す車速信号V−車速応動係数Kβ特性データを記憶しておき、車速センサ11が検出した車速信号Vが供給されると、対応する車速応動係数Kβを読み出して乗算手段20に供給する。
【0064】
乗算手段20は、乗算機能を有し、摩擦応動係数発生手段18から供給される摩擦応動係数Kαと車速応動係数発生手段19から供給される車速応動係数Kβを乗算(Kα*Kβ)し、摩擦補正係数Kμ(=Kα*Kβ)を乗算手段17に供給する。
【0065】
図2に戻り、乗算手段17は、乗算機能を備え、車両挙動判定手段24から出力される補正量IDに、摩擦補正係数発生手段16から出力される摩擦補正係数Kμ(=Kα*Kβ)を乗算してトルク補正信号IH(=Kμ*ID)を補正手段25に供給する。
【0066】
補正手段25は、加算機能を備え、目標トルク信号設定手段21から供給される目標トルク信号IMOを、車両挙動判定手段24から出力される補正量IDに摩擦補正係数発生手段16から出力される摩擦補正係数Kμを乗算した補正トルク信号IH(=Kμ*ID)で補正し、新たな目標トルク信号IMH(=IMO+IH)を差演算手段22に供給する。
【0067】
なお、車両挙動判定手段24から出力される補正量IDは、アンダステア補正量が−IDA、オーバステア補正量が−IDOとIDO、カウンタステア補正量が−IDCとIDCなので、極性がマイナス(−)の補正量−IDA、−IDOおよび−IDCは補正手段25で減算補正となり、極性がプラス(+)の補正量IDOおよびIDCは補正手段25で増加補正となる。
【0068】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置1は、制御手段13に、路面摩擦に応じた摩擦補正係数Kμを発生する摩擦補正係数発生手段16と、車両挙動判定手段24からの補正量IDに摩擦補正係数Kμを乗算してトルク補正信号IHを出力する乗算手段17とを備え、目標トルク信号IMOをトルク補正信号IHで補正するので、アンダステアやオーバステアの車両状態および路面摩擦係数に対応した操舵反力をハンドルを介してドライバに伝達するとともに、ドライバの操舵に適した操舵特性を与えることができる。
【0069】
また、この発明に係る摩擦補正係数発生手段16は、ヨー角速度センサ9が検出するヨー角速度信号Yと切れ角センサ10が検出する切れ角信号δとに基づいて摩擦応動係数Kαを発生する摩擦応動係数発生手段18と、車速信号Vに基づいて車速応動係数Kβを発生する車速応動係数発生手段19と、摩擦応動係数Kαと車速応動係数Kβを乗算して摩擦補正係数Kμを出力する乗算手段20とを備えたので、路面摩擦係数(μ)の影響を摩擦応動係数Kαと車速応動係数Kβの積である摩擦補正係数Kμ(=Kα*Kβ)で補償することができる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係る電動パワーステアリング装置は、目標トルク信号を補正量に摩擦補正係数を乗算したトルク補正信号で補正するので、アンダステアやオーバステアの車両状態および路面摩擦係数に対応した操舵反力をハンドルを介してドライバに伝達するとともに、ドライバに操舵に適した操舵特性を提供することができるので、ドライバは低μ路でもオーバステアやアンダステアの車両挙動に応じた良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【0071】
また、この発明に係る摩擦補正係数発生手段は、路面摩擦係数(μ)の影響を摩擦応動係数と車速応動係数の積である摩擦補正係数で路面摩擦の影響を補償することができるので、低μ路でも車両挙動を操舵反力としてドライバに正確に伝えることができる。
【0072】
よって、低μ路でも操舵特性に優れ、良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図2】本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施の形態基本要部ブロック構成図
【図3】この発明に係る車両挙動判定手段の要部ブロック構成図
【図4】この発明に係る摩擦補正係数発生手段の一実施の形態要部ブロック構成図
【図5】操舵トルク信号T−目標トルク信号IMS特性図
【図6】車速信号V−車速係数KT特性図
【図7】角差信号の絶対値|βfr|−アンダステア補正量DA特性図
【図8】角差信号の絶対値|βfr|−オーバステア補正量DO特性図
【図9】角差信号の絶対値|βfr|−カウンタステア補正量DC特性図
【図10】角差変化量DV−角差変化係数KV特性図
【図11】ヨー角速度Yと切れ角信号δの比Y/δ−摩擦応動係数Kα特性図
【図12】車速信号V−車速応動係数Kβ特性図
【符号の説明】
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリングホイール、9…ヨー角速度センサ、10…切れ角センサ、11…車速センサ、12…操舵トルクセンサ、13…制御手段、16…摩擦補正係数発生手段、17,20…乗算手段、18…摩擦応動係数発生手段、19…車速応動係数発生手段、21…目標トルク信号設定手段、24…車両挙動判定手段、25…補正手段。
Claims (2)
- ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、ステアリング系に補助トルクを付加する電動機と、前後輪の滑り角差に基づいて車両挙動を判定して補正信号を出力する車両挙動判定手段、少なくとも前記操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて目標トルク信号を設定する目標トルク設定手段、この目標トルク設定手段からの目標トルク信号を前記車両挙動判定手段からの補正量に基づいて補正する補正手段を備え、前記電動機の駆動を制御する制御手段と、からなる電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、路面摩擦に応じた摩擦補正係数を発生する摩擦補正係数発生手段と、前記車両挙動判定手段からの補正量に摩擦補正係数を乗算してトルク補正信号を出力する乗算手段と、を備え、目標トルク信号をトルク補正信号で補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記摩擦補正係数発生手段は、ヨー角速度センサが検出するヨー角速度信号と切れ角センサが検出する切れ角信号とに基づいて摩擦応動係数を発生する摩擦応動係数発生手段と、車速信号に基づいて車速応動係数を発生する車速応動係数発生手段と、摩擦応動係数と車速応動係数を乗算して摩擦補正係数を出力する乗算手段と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
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