JP3774599B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、操舵トルクに応じて駆動制御される電動モータからの駆動力をステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電動モータからの駆動力をステアリング機構に伝達することによって操舵補助を行う電動パワーステアリング装置が、車両に搭載されて用いられている。電動モータは、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに応じて設定された目標電流に基づいてフィードバック制御されるようになっており、これにより、操舵トルクに応じた操舵補助力がステアリング機構に与えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
高速道路の出入り口のランプや高速道路内の緩やかに続く長いカーブを走行する場合、および転回して車両の方向を変更する場合などには、車両はほぼ一定の曲率の円軌道に沿って旋回する旋回走行状態となる。この旋回走行状態のとき、運転者は、ステアリングホイールにほぼ一定のトルクを加えて、ほぼ一定の舵角を保持する操作、すなわち保舵操作を行う。
【0004】
しかし、上述のような旋回時における保舵操作は比較的長時間に及ぶため、操舵補助がされているとはいえ、運転者にとって負担となっており、操舵フィーリングの向上の観点からは、改善の余地があった。
そこで、この発明の目的は、旋回走行時における運転者の負担を軽減して操舵フィーリングを向上できる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、操作部材(1)に加えられた操舵トルクに応じて設定される目標電流に基づいて電動モータ(20)を制御し、この電動モータからの駆動力をステアリング機構(3)に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段(5)と、操舵トルクと目標電流との関係であるアシスト特性に従って、前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに応じた目標電流を定める目標電流設定手段(11)と、この目標電流設定手段によって設定された目標電流に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段(12)と、当該電動パワーステアリング装置が装着された車両が所定の旋回走行状態のときに、前記アシスト特性を初期特性からオフセットされた特性に変更するアシスト特性変更手段(13,14)と、操作部材の操舵角を検出する舵角検出手段(6)とを含み、前記アシスト特性変更手段は、前記舵角検出手段が所定値以上の舵角を所定時間以上継続して検出していることを条件に、車両が前記所定の旋回走行状態にあると判断する手段(U2,U3,U5;W2,W3,W5)を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
なお、括弧内の数字等は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【0006】
この発明によれば、車両が旋回走行状態のときに、操舵トルクに応じた目標電流を定めるアシスト特性が、初期特性からオフセットされた特性に変更される。これにより、旋回走行状態のときには、それ以外の走行状態の場合とは異なる操舵補助力が発生される。
すなわち、請求項2に記載のように、旋回走行状態のときに、初期特性の場合よりも大きな駆動力が電動モータから発生されるようにアシスト特性をオフセットすれば、旋回走行状態以外の走行状態のときよりも大きな操舵補助力がステアリング機構に与えられる。これにより、保舵操作を良好に補助することができ、運転者の負担を軽減して、操舵フィーリングを向上できる。
【0007】
なお、請求項に記載のように、前記アシスト特性変更手段が、前記操舵トルク検出手段が所定値以上のトルクを所定時間以上継続して検出していることを条件に、車両が前記所定の旋回走行状態にあると判断する手段(S2〜S6)を含むようにしてもよい。
【0008】
請求項4記載の発明は、車両の車速を検出する車速検出手段(7)をさらに含み、前記アシスト特性変更手段は、前記車速検出手段によって検出される車速が所定の第1車速以下であることを条件に(U1)、前記アシスト特性を初期特性からオフセットするものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置である。
この発明によれば、車速が第1車速以下であることを条件にアシスト特性が初期特性からオフセットされる。この発明は、たとえば、車両を転回させて進行方向を変更する場合などに適用することが好ましく、たとえば、前記第1車速を時速30キロメートル程度に定めておき、大きな舵角(たとえば、ステアリングホイールの回転角で約180度以上)での旋回走行状態のときに、アシスト特性をオフセットするようにすればよい。これにより、転回操舵時に大きな操舵補助力をステアリング機構に作用させることができるので、運転者の負担が軽減され、操舵フィーリングを向上できる。
【0009】
請求項5記載の発明は、車両の車速を検出する車速検出手段(7)をさらに含み、前記アシスト特性変更手段は、前記車速検出手段によって検出される車速が所定の第2車速以上であることを条件に(W1)、前記アシスト特性を初期特性からオフセットするものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置である。
前記第2車速は、前記第1車速よりも大きく設定されることが好ましい。
【0010】
また、アシスト特性を初期特性からオフセット特性まで漸次的に変更する場合には、車速が第1車速以下の場合よりも第2車速以上の場合の方が、アシスト特性の変化の割合が緩やかとなるようにされることが好ましい。
この発明によれば、車速が第2車速以上であることを条件にアシスト特性が初期特性からオフセットされる。この発明は、たとえば、高速道路の緩やかなカーブを走行している場合などに適用することが好ましく、たとえば前記第2車速を時速80キロメートル程度に定めておき、小さな舵角(たとえば、ステアリングホイールの回転角で約15度)以上での旋回走行状態のときに、アシスト特性をオフセットするようにすればよい。これにより、高速道路中で緩やかなカーブを走行する場合などに操舵補助力を増大することができるので、運転者の保舵の負担が軽減され、操舵フィーリングを向上できる。
【0011】
請求項6記載の発明は、前記アシスト特性変更手段は、車両が前記所定の旋回走行状態となったことに応答して、前記初期特性から所定値だけオフセットされた初期オフセット特性まで、アシスト特性を漸次的に遷移させるアシスト特性遷移手段(S14,S15;U7〜U9;W7〜W9)を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置である。
この発明によれば、アシスト特性が初期特性から初期オフセット特性まで漸次的に遷移していくので、操舵補助力の急変を防ぐことができ、操舵フィーリングをさらに向上できる。
【0012】
請求項7記載の発明は、前記アシスト特性変更手段は、アシスト特性が前記初期オフセット特性まで遷移した後には、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクの増減に応じて、さらにアシスト特性を変更するトルク適応手段(S17〜S21)をさらに含むことを特徴とする請求項6記載の電動パワーステアリング装置である。
この発明によれば、初期オフセット特性まで遷移した後、アシスト特性は、さらに、操舵トルクの増減に応じて変更される。これにより、操舵状態に応じた適切なアシスト特性が得られるので、操舵フィーリングのさらなる向上に寄与できる。
【0013】
たとえば、旋回状態でハンドルを切り込めば操舵トルクが増加し、それによって、アシストトルクが大きくなり、逆にハンドルを戻し操舵すると操舵トルクが減少し、アシストトルクが小さくなる。そのため、修正操舵時の左右のハンドル操舵トルクの差が小さくなり、操舵負担が減少する。
請求項8記載の発明は、前記アシスト特性変更手段は、アシスト特性を前記初期オフセット特性に変更する前の所定期間における操舵補助の大小に応じて、前記初期オフセット特性を定める初期オフセット設定手段をさらに含むものであることを特徴とする請求項6または7記載の電動パワーステアリング装置である。
【0014】
この発明によれば、初期オフセット特性が、アシスト特性を変更する前の操舵補助の大小(操舵トルクの大小または目標電流の大小)に基づいて定められるので、初期オフセット特性の最適化を図ることができ、操舵フィーリングをさらに向上できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール1に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト2を介して、ステアリング機構3に伝達される。ステアリング機構3には、電動モータ20から発生する駆動力が操舵補助力として伝達されるようになっている。
【0016】
ステアリングシャフト2は、ステアリングホイール1側に結合された入力軸2Aと、ステアリング機構3側に結合された出力軸2Bとに分割されていて、これらの入力軸2Aおよび出力軸2Bは、トーションバー4によって互いに連結されている。トーションバー4は、操舵トルクTに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ5によって検出されるようになっている。このトルクセンサ5の出力信号は、コントローラ10(ECU)に入力されている。
【0017】
コントローラ10は、トルクセンサ5によって検出される操舵トルクTに応じた駆動電流を電動モータ20に与え、操舵トルクTに応じた操舵補助力がステアリング機構3に与えられるように、電動モータ20を駆動制御する。このコントローラ10には、トルクセンサ5の出力信号のほかにも、ステアリングホイール1の回転角としての舵角θを検出する舵角センサ6と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両Vの車速を検出する車速センサ7との各出力信号も入力されている。
【0018】
コントローラ10は、内部に備えられたマイクロコンピュータによるプログラム処理によって、操舵トルクTに応じた目標電流を設定する目標電流設定部11、この目標電流設定部11によって設定された目標電流に基づいて電動モータ20をフィードバック制御するモータ制御部12、目標電流設定部11における操舵トルク対目標電流特性であるアシスト特性を変更するためのアシスト特性変更部13、および車両が所定の旋回走行状態であるかどうかを判定するための走行状態判定部14の各機能を実現するようになっている。
【0019】
走行状態判定部14は、車速センサ7によって検出される車速V、舵角センサ6によって検出される舵角θおよびトルクセンサ5によって検出される操舵トルクTのうちの少なくとも1つを用いて、車両が所定の旋回状態であるかどうかを判定し、その判定結果を表す信号をアシスト特性変更部13に与える。
図2は、目標電流設定部11が目標電流を定める場合に従うアシスト特性の一例を示す図である。初期特性は曲線L0で示されており、所定の旋回状態以外の場合には、目標電流設定部11は、曲線L0に従って、操舵トルクTに対応する目標電流を設定する。トルクセンサ5が検出する操舵トルクTには、ステアリングホイール1を右回転させる方向へのトルク(以下「右回転トルク」という。)に対しては正符号が与えられ、ステアリングホイール1を左回転させる方向へのトルク(以下「左回転トルク」という。)に対しては負符号が与えられる。また、目標電流は、ステアリング機構3に右方向への転舵のためのトルクを与えるべきときには正の値とされ、ステアリング機構3に左方向への転舵のためのトルクを与えるべきときには負の値とされる。
【0020】
操舵トルクTが零の付近の一定の区間は、いわゆる不感帯NSとされていて、操舵トルクTの値によらずに、目標電流は零に設定される。以下では、説明の便宜上、曲線L0において不感帯NSよりも正側の部分を正側初期アシスト特性曲線L0pと呼び、同じく曲線L0において不感帯NSよりも負側の部分を負側初期アシスト特性曲線L0nと呼ぶ。同様に、不感帯NSよりも正側におけるアシスト特性曲線を正側アシスト特性曲線と呼び、不感帯NSよりも負側におけるアシスト特性曲線を負側アシスト特性曲線と呼ぶ。
【0021】
この実施形態では、所定の旋回走行状態が検出されたときには、アシスト特性変更部13の働きによって、正側アシスト特性曲線または負側アシスト特性曲線が、初期アシスト特性曲線L0pまたはL0nからオフセットされる。すなわち、ステアリングホイール1に右回転トルクが加えられている状態で所定の旋回走行状態が検出されると、正側アシスト特性曲線は、正側初期アシスト特性曲線L0pから目標電流を増大する方向にオフセットされた初期オフセット特性曲線L1pへと漸次的に変更される。同様に、ステアリングホイール1に左回転トルクが加えられている状態で所定の旋回走行状態が検出されると、負側アシスト特性曲線は、負側初期アシスト特性曲線L0nから目標電流を減少(目標電流の絶対値を増加)する方向にオフセットされた初期オフセット特性曲線L1nへと漸次的に変更される。
【0022】
すなわち、所定の旋回走行状態のときには、その他の走行状態の場合に比較して、大きな操舵補助力が電動モータ20からステアリング機構3に与えられ、これにより、ステアリングホイール1を保舵している運転者の負担が軽減される。さらに、この実施形態では、旋回走行状態において、初期アシスト特性曲線L0p,L0nから初期オフセット特性曲線L1p,L1nへの遷移が完了した後には、操舵トルクTの増減に応じて、さらにアシスト特性曲線が変更される。すなわち、正側アシスト特性曲線は、初期オフセット特性曲線L1pと、正側上限アシスト特性曲線L2pとの間で、目標電流を増減するように変更される。同様に、負側アシスト特性曲線は、初期オフセット特性曲線L1nと、負側下限アシスト特性曲線L2nとの間で、目標電流を増減するように変更される。
【0023】
これにより、旋回走行状態の期間中であっても、ステアリングホイール1に加えられている操舵トルクTの変化に応じてアシスト特性が変化し、適切な操舵補助力がステアリング機構3に与えられることになるので、良好な操舵フィーリングを実現できる。
図3は、走行状態判定部14およびアシスト特性変更部13の処理の具体例を説明するためのフローチャートである。この例では、初期アシスト特性曲線L0p,L0nと正側上限および負側下限アシスト特性曲線L2p,L2nとの間をそれぞれ64段階に分割し、オフセット値OS(0≦OS≦64)に基づいて、いずれかの段階に対応するアシスト特性曲線を選択するようになっている。初期アシスト特性曲線L0p,L0nは、オフセット値OS=0に相当し、初期オフセット特性曲線L1p,L1nは、オフセット値OS=32に相当し、正側上限および負側下限アシスト特性曲線L2p,L2nは、オフセット値OS=64に相当している。
【0024】
具体的には、初期アシスト特性曲線L0p,L0nに従って操舵トルクTの値から求めた目標電流(通常値)に、オフセット値OSに対応した値を加算(T>0の場合)または減算(T<0の場合)すれば、オフセットされた目標電流が得られ、結果的に、オフセットされたアシスト特性曲線に従った目標電流値が設定される。
この図3の処理は、当該電動パワーステアリング装置の動作中(すなわち、イグニッションキースイッチがオン状態の期間中)、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0025】
詳細について説明すると、まず、旋回状態に入ったかどうかを表す第1制御フラグF1がオフかどうが判断される(ステップS1)。旋回状態に入っていなければ、この第1制御フラグF1はオフ状態であり、この場合には、操舵トルクT(絶対値)が一定値(この実施形態では2N)以上かどうかが判断される(ステップS2)。操舵トルクTが2N以上であれば、このような状態の継続時間を計測するための第1タイマT1が加算され(ステップS4)、さらに、第1タイマT1の計測時間が一定時間(この実施形態では2秒)に達したかどうかが判断される(ステップS5)。第1タイマT1の計測時間が2秒に達していれば、第1制御フラグF1をオン状態として(ステップS6)、車両が旋回状態に入ったことを示す。
【0026】
第1制御フラグF1がオフ状態のときに、操舵トルクTが2Nに満たなければ(ステップS2のNO)、第1タイマT1はリセットされる(ステップS3)。したがって、第1制御フラグF1は、操舵トルクTが2N以上の状態が2秒以上継続したときにオン状態とされて、旋回状態に入ったことを示すことになる。
ステップS1において第1制御フラグF1がオン状態であると判断された場合、およびステップS5において第1タイマT1の計測時間が2秒に達していないと判断された場合、ならびにステップS6で第1制御フラグF1がオン状態とされた後には、処理は、ステップS7に移る。
【0027】
ステップS7では、第1制御フラグF1がオンで、かつ、舵角センサ6により検出される舵角θ(ステアリングホイール1の回転角)の絶対値が30度以下かどうかが判断される。すなわち、舵角θが中点付近の小さな値かどうかが判断される。舵角中点付近では大きな操舵補助は不要であるので、第1制御フラグF1がオンの状態であっても、ステップS7の条件が満たされている状態が一定時間(この実施形態では2秒)にわたって継続したときには、第2タイマT2を用いてこれを検出し(ステップS9,S10)、第1制御フラグF1をオフ状態とし(ステップS11)、さらに、第2制御フラグF2をオフする(ステップS12)。この第2制御フラグF2は、初期アシスト特性L0p、L0nから初期オフセット特性L1p,L1nへの遷移が完了した時点でオン状態とされるフラグである。
【0028】
ステップS7において、第1制御フラグF1がオフ、または、舵角θの絶対値が30度を越えていると判断されると、第2タイマT2をリセットして(ステップS8)、ステップS13に進む。同様に、ステップS7の条件が満たされている継続時間(第2タイマT2により計測)が2秒に満たない場合にも、ステップS13へと処理が進められる(ステップS10のNO)。
ステップS13では、第1制御フラグF1がオン状態で、かつ、第2制御フラグF2がオフ状態であるかどうかが判断される。すなわち、旋回状態に入ったが、アシスト特性の初期オフセット特性L1p,L1nへの遷移が未了であるかどうかが判断される。そして、ステップS13の条件が満たされると、オフセット値OSが32未満かどうかが判断される(ステップS14)。アシスト特性を初期アシスト特性L0p,L0nから初期オフセット特性L1p,L1nに遷移させている過程では、オフセット値OSは32未満であるので、ステップS14での判断が肯定され、オフセット値OSが1だけインクリメントされる(ステップS15)。舵角θが小さい状態が2秒以上継続して第1制御フラグF1がオフされるまで(ステップS11)は、制御周期ごとに、オフセット値OSがインクリメントされていく。これにより、アシスト特性は、初期アシスト特性曲線L0p,L0nから初期オフセット特性曲線L1p,L1nまで漸次的に変更されていく。
【0029】
オフセット値OSが32に達すると、ステップS14の判断が否定され、第2制御フラグF2がオン状態とされて(ステップS16)、初期オフセット特性曲線L1p,L1nへの遷移が完了したことが示される。
続くステップS17では、第2制御フラグF2がオン状態であることを判断し、第2制御フラグF2がオン状態となっていれば、さらに、操舵トルクT(絶対値)が増加し、かつ、オフセット値OSが上限値である64未満かどうかが判断される(ステップS18)。操舵トルクTが増加したかどうかは、たとえば、今制御周期で検出された操舵トルクTが、一定時間(たとえば、250ミリ秒)前に検出された操舵トルクTと比較して増加しているかどうかを調べることにより判断できる。
【0030】
操舵トルクTが増加し、かつ、オフセット値OSが上限値64未満であれば(ステップS18でYES)、オフセット値OSを1だけインクリメントし(ステップS19)、さもなくば(ステップS18でNO)、オフセット値OSは同一値に保持される。
そして、操舵トルクTが減少し、かつ、オフセット値OSが初期オフセット特性曲線L1p,L1nに対応する32よりも大きいかどうかが判断される(ステップS20)。操舵トルクTの減少は、たとえば、今制御周期で検出された操舵トルクTが、一定時間(たとえば、250ミリ秒)前に検出された操舵トルクTと比較して減少しているかどうかを調べることにより判断できる。
【0031】
操舵トルクTが減少し、かつ、オフセット値OSが32を越えていれば(ステップS20でYES)、オフセット値OSを1だけデクリメントし(ステップS21)、さもなくば(ステップS20でNO)、オフセット値OSは同一値に保持される。
このようにして、旋回中には、操舵トルクTの増減に応じて、オフセット値OSが32〜64の範囲で増減され、初期オフセット特性(L1p,L1n)と正側上限または負側下限オフセット特性(L2p,L2n)との間で、アシスト特性の適正化が図られる。
【0032】
正側のアシスト特性の変更は、具体的には、オフセット値OSの増加に伴って目標電流を増加させ、オフセット値OSの減少に伴って目標電流を減少させるようにして行われる。同様に、負側のアシスト特性の変更は、オフセット値OSの増加に伴って目標電流を減少(絶対値を増加)し、オフセット値OSの減少に伴って目標電流を増加(絶対値を減少)させるようにして行われる。
第2制御フラグF2がオフのとき(ステップS17でNO)には、アシスト特性が初期オフセット特性曲線L1p,L1nに達していないので、ステップS18〜S21の処理は省かれる。
【0033】
続くステップS22では、第1および第2制御フラグF1,F2がともにオフかどうかが判断され、この判断が肯定されれば、オフセット値OSは0にリセットされて(ステップS23)、アシスト特性は、初期アシスト特性曲線L0p, L0nに対応する特性に戻される。第1および第2制御フラグF1,F2の少なくとも一方がオン状態であれば(ステップS22でNO)、オフセット値OSのリセットは行わない。
【0034】
このようにして、この実施形態によれば、車両が旋回状態に入ると、初期アシスト特性(L0p,L0n)から初期オフセット特性(L1p,L1n)へと漸次的にアシスト特性が変更され、さらに、その後は、初期オフセット特性(L1p,L1n)と正側上限または負側下限オフセット特性(L2p,L2n)との間で、操舵トルクTの増減に応じて、アシスト特性のオフセット量が増減される。これにより、旋回状態における保舵操作を適切に補助して、良好な操舵フィーリングを実現することができる。
【0035】
図4は、この発明の第2の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作を説明するためのフローチャートである。この実施形態の説明では、上述の図1および図2を再び参照することとし、重複した説明を可能な限り省くこととする。
この実施形態では、とくに、旋回走行の一典型である転回操舵時における運転者の保舵負担の軽減を目的としている。すなわち、この実施形態では、低速走行中(30km/h以下)に、舵角θ(絶対値)が180度以上の状態が一定時間(たとえば、2秒)以上継続した場合に、転回操舵に入ったものと見なして、操舵補助力を増大することとしている。
【0036】
詳細に説明すると、まず、コントローラ10(図1参照)は、車速センサ7が検出する車速Vが30km/h以下かどうかを判断する(ステップU1)。車速が30km/h以下であれば、舵角センサ6が検出する舵角(ステアリングホイール1の回転角)θの絶対値が180度以上であるかどうかを判断する(ステップU2)。これが肯定されると、カウント値tを1インクリメントする(ステップU3)。このカウント値tは、車速Vが30km/h以下で舵角θが180度以上の状態の継続時間に対応しており、この実施形態では、t=2000が1秒に相当している。もしも、ステップU1で車速Vが30km/hを越えていると判断されたり、また、ステップU2で舵角θが180度未満であると判断されたりすれば、カウント値tは零にリセットされ(ステップU4)、目標電流値Taは、図2の初期アシスト特性L0に対応する通常値Toに設定される(ステップU6)。この通常値Toは、図2の初期アシスト特性曲線L0に従い、操舵トルクTの値に応じて設定されることになる。
【0037】
ステップU3でカウント値tがインクリメントされた後には、このカウント値tが1秒間の経過に相当する2000を越えたかどうかが判断される(ステップU5)。カウント値tが2000を越えていなければ、ステップU6に進み、目標電流値Taを通常値Toに設定する。すなわち、通常の操舵補助力がステアリング機構3に与えられることになる。
カウント値tが2000を越えると(ステップU5のYES)、さらに、このカウント値tが4000を越えたかどうかが判断され(ステップU7)、この判断が否定されている間は、ステップU8をスキップし、ステップU9において、次式に従って目標電流値Taが設定される。
【0038】
Ta=(t/2000)To ・・・・・・(1)
すなわち、目標電流値Taは、旋回状態の継続時間を表すカウントtの増加に伴って通常値Toから漸次的に変化し、その絶対値が増大していく。したがって、ステアリング機構3に与えられる操舵補助力が漸次的に増大していくことになる。
ステップU7での判断が肯定されると、カウント値tは4000に固定され(ステップU8)、Ta=2Toの状態とされる(ステップU9)。すなわち、目標電流値Taは、通常値Toの2倍に達した時点でその絶対値の増加が停止されることになる。
【0039】
この後は、車速Vが30km/hを越えるか(ステップU1でNO)、舵角θの絶対値が180度未満となるか(ステップU2でNO)のいずれかの条件が満たされたときに、カウント値tが零にリセットされ(ステップU4)、目標電流値Taが、通常値Toに戻されることになる(ステップU6)。
このように、この実施形態によれば、転回操舵に伴う旋回走行状態を検出し(ステップU1〜U5)、転回操舵時には、通常時よりも大きな操舵補助力を発生させるようにしている(ステップU7〜U9)。これにより、転回操舵時に、運転者は、保舵のために大きなトルクをステアリングホイール1に加える必要がないから、操舵フィーリングが向上される。
【0040】
図5は、この発明の第3の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作を説明するためのフローチャートである。この実施形態の説明では、上述の図1および図2を再び参照することとし、重複した説明を可能な限り省くこととする。
この実施形態では、高速道路などにおいて長く続く緩やかなカーブを走行している場合の旋回走行状態の際における運転者の保舵負担の軽減を目的としている。すなわち、この実施形態では、高速走行中(80km/h以上)に、舵角θ(絶対値)が15度以上の状態が一定時間(たとえば、3秒)以上継続した場合に、長く続く緩やかなカーブを走行していることに対応した旋回状態に入ったものと見なして、操舵補助力を増大することとしている。
【0041】
詳細に説明すると、まず、コントローラ10(図1参照)は、車速センサ7が検出する車速Vが80km/h以上かどうかを判断する(ステップW1)。車速が80km/h以上であれば、舵角センサ6が検出する舵角(ステアリングホイール1の回転角)θの絶対値が15度以上であるかどうかを判断する(ステップW2)。これが肯定されると、カウント値tを1インクリメントする(ステップW3)。このカウント値tは、車速Vが80km/h以上で舵角θが15度以上の状態の継続時間に対応しており、この実施形態では、t=2000が1秒に相当している。もしも、ステップW1で車速Vが80km/hに満たないと判断されたり、また、ステップW2で舵角θが15度未満であると判断されたりすれば、カウント値tは零にリセットされ(ステップW4)、目標電流値Taは、図2の初期アシスト特性L0に対応する通常値Toに設定される(ステップW6)。この通常値Toは、図2の初期アシスト特性曲線L0に従い、操舵トルクTの値に応じて設定されることになる。
【0042】
ステップW3でカウント値tがインクリメントされた後には、このカウント値tが3秒間の経過に相当する6000を越えたかどうかが判断される(ステップW5)。カウント値tが6000を越えていなければ、ステップW6に進み、目標電流値Taを通常値Toに設定する。すなわち、通常の操舵補助力がステアリング機構3に与えられることになる。
カウント値tが6000を越えると(ステップW5のYES)、さらに、このカウント値tが18000を越えたかどうかが判断され(ステップW7)、この判断が否定されている間は、ステップW8をスキップし、ステップW9において、次式に従って目標電流値Taが設定される。
【0043】
Ta=(t/6000)To ・・・・・・(2)
すなわち、目標電流値Taは、旋回状態の継続時間を表すカウントtの増加に伴って通常値Toから漸次的に変化し、その絶対値が増大していく。したがって、ステアリング機構3に与えられる操舵補助力が漸次的に増大していくことになる。ただし、操舵補助力の増加の割合は、第2の実施形態の場合よりも緩やかである。
【0044】
ステップW7での判断が肯定されると、カウント値tは18000に固定され(ステップW8)、Ta=3Toの状態とされる(ステップW9)。すなわち、目標電流値Taは、通常値Toの3倍に達した時点でその絶対値の増加が停止されることになる。
この後は、車速Vが80km/h未満となるか(ステップW1でNO)、舵角θの絶対値が15度未満となるか(ステップW2でNO)のいずれかの条件が満たされたときに、カウント値tが零にリセットされ(ステップW4)、目標電流値Taが、通常値Toに戻されることになる(ステップW6)。
【0045】
このように、この実施形態によれば、長く続く緩やかなカーブの走行に伴う旋回走行状態を検出し(ステップW1〜W5)、このような旋回走行状態のときには、通常時よりも大きな操舵補助力を発生させるようにしている(ステップW7〜W9)。これにより、運転者は、大きな保舵トルクをステアリングホイール1に長時間にわたって加え続ける必要がないから、操舵フィーリングが向上される。
【0046】
以上、この発明の3つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態でも実施することができる。たとえば、上述の第1の実施形態では、アシスト特性が初期特性から初期オフセット特性に変更された後に、操舵トルクの増減に応じてさらにアシスト特性を変更するようにしているが、このような処理は省かれてもよい。また、逆に、上述の第2および第3の実施形態では、操舵トルクの増減に応じたアシスト特性の変更を行っていないが、カウント値tが上限値(第2実施形態の場合は4000、第3実施形態の場合は18000)に達した状態のアシスト特性を初期オフセット特性とみなし、その後は、操舵トルクの増減に応じて、アシスト特性をさらに変更するようにしてもよい。むろん、このような制御を実行する場合には、カウント値tの上限値を上述の各実施形態で示した値よりも小さく設定するようにしてもよい。
【0047】
また、たとえば、上述の第1の実施形態では、オフセット値OS=32に対応したアシスト特性を初期オフセット特性として固定的に設定しているが、初期オフセット特性を操舵トルクの大小に適応して可変設定するようにしてもよい。すなわち、たとえば、第1制御フラグF1がオン状態とされる(ステップS6)前の所定回数の操舵トルクTのサンプリング値の平均値をとり、この平均値に応じて初期オフセット特性を設定するようにしてもよい。また、オフセット値OSが漸増されている間(ステップS13〜S16)の制御周期においてサンプリングされる操舵トルクTの値をも加味することとして、初期オフセット特性に達したと判断(ステップS14)される直前までの所定個数の操舵トルクTの平均値に基づいて初期オフセット特性を定めてもよい。
【0048】
同様に、初期オフセット特性を過去の目標電流の大小に応じて可変設定することもできる。すなわち、たとえば、第1制御フラグF1がオン状態とされる前の所定回数の制御周期における目標電流の平均値をとり、この平均値に対応したオフセット特性を設定するようにしてもよい。
いずれの場合にも、結局、アシスト特性が初期オフセット特性に変更される前の操舵補助の大小に応じて初期オフセット特性を設定することになる(初期オフセット設定手段)。
【0049】
また、上述の第1の実施形態において、舵角θの絶対値が30度以下の状態が2秒以上継続すると、アシスト特性を初期特性に戻すようにしているが(ステップS7〜S12,S22,S23)、たとえば、操舵トルクTの減少の割合が所定値以上(たとえば、5N/sec程度)の場合にも、オフセット値OSをリセットして、アシスト特性を初期特性に戻すようにしてもよい。第2および第3の実施形態においても同様である。
【0050】
さらに、たとえば、第2および第3の実施形態を組み合わせて、車速に応じてアシスト特性の変更の速さを変化させ、転回操舵時および緩やかなカーブの走行時のそれぞれに適した態様でアシスト特性を漸次的にオフセットするようにしてもよい。また、第1,第2および第3の実施形態を組み合わせ、車速が30km/h以下の低速走行時には、第2実施形態の制御を適用し、車速が80km/h以上の高速走行時には第3の実施形態の制御を適用し、それ以外のときには、第1の実施形態の制御を適用することとしてもよい。
【0051】
これらの他にも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。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】アシスト特性の一例を示す図である。
【図3】アシスト特性変更のための処理の具体例を説明するためのフローチャートである。
【図4】この発明の第2の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図5】この発明の第3の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
3 ステアリング機構
5 トルクセンサ
6 舵角センサ
7 車速センサ
10 コントローラ
11 目標電流設定部
12 モータ制御部
13 アシスト特性変更部
14 走行状態判定部
20 電動モータ
L0 初期アシスト特性曲線
L0n 負側初期アシスト特性曲線
L0p 正側初期アシスト特性曲線
L1n 負側初期オフセット特性曲線
L1p 正側初期オフセット特性曲線
L2n 負側下限アシスト特性曲線
L2p 正側上限アシスト特性曲線
NS 不感帯
OS オフセット値

Claims (8)

  1. 操作部材に加えられた操舵トルクに応じて設定される目標電流に基づいて電動モータを制御し、この電動モータからの駆動力をステアリング機構に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
    操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
    操舵トルクと目標電流との関係であるアシスト特性に従って、前記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクに応じた目標電流を定める目標電流設定手段と、
    この目標電流設定手段によって設定された目標電流に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と、当該電動パワーステアリング装置が装着された車両が所定の旋回走行状態のときに、前記アシスト特性を初期特性からオフセットされた特性に変更するアシスト特性変更手段と
    操作部材の操舵角を検出する舵角検出手段とを含み、
    前記アシスト特性変更手段は、前記舵角検出手段が所定値以上の舵角を所定時間以上継続して検出していることを条件に、車両が前記所定の旋回走行状態にあると判断する手段を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2. 前記アシスト特性変更手段は、車両が前記所定の旋回走行状態にあるときに、初期特性の場合よりも大きな駆動力が前記電動モータから発生されるようにアシスト特性をオフセットする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。
  3. 前記アシスト特性変更手段は、前記操舵トルク検出手段が所定値以上のトルクを所定時間以上継続して検出していることを条件に、車両が前記所定の旋回走行状態にあると判断する手段を含むことを特徴とする請求項1または2記載の電動パワーステアリング装置。
  4. 車両の車速を検出する車速検出手段をさらに含み、
    前記アシスト特性変更手段は、前記車速検出手段によって検出される車速が所定の第1車速以下であることを条件に、前記アシスト特性を初期特性からオフセットするものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  5. 車両の車速を検出する車速検出手段をさらに含み、
    前記アシスト特性変更手段は、前記車速検出手段によって検出される車速が所定の第2車速以上であることを条件に、前記アシスト特性を初期特性からオフセットするものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  6. 前記アシスト特性変更手段は、車両が前記所定の旋回走行状態となったことに応答して、前記初期特性から所定値だけオフセットされた初期オフセット特性まで、アシスト特性を漸次的に遷移させるアシスト特性遷移手段を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
  7. 前記アシスト特性変更手段は、アシスト特性が前記初期オフセット特性まで遷移した後には、前記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクの増減に応じて、さらにアシスト特性を変更するトルク適応手段をさらに含むことを特徴とする請求項6記載の電動パワーステアリング装置。
  8. 前記アシスト特性変更手段は、アシスト特性を前記初期オフセット特性に変更する前の所定期間における操舵補助の大小に応じて、前記初期オフセット特性を定める初期オフセット設定手段をさらに含むものであることを特徴とする請求項6または7記載の電動パワーステアリング装置。
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