JP3814372B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動パワーステアリング制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6に示すように、ステアリングホイールWに連係する入力軸1の先端に、ピニオン2を設けている。また、両端に車輪3R、3Lが連係するロッド4に、ラック5を形成している。そして、上記入力軸1のピニオン2を、このロッド4のラック5にかみ合せている。
また、電動モータ6を設け、そのモータ出力を、減速機7を介して上記ロッド4に伝達するようにしている。
さらに、入力軸1に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ8と、車速を検出する車速センサ9とを設け、コントローラーCに接続している。
【0003】
このコントローラーCは、図7に示すように、アシスト指令値決定回路10とモータ電流制御回路11とを備えている。
アシスト指令値決定回路10では、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定している。そして、モータ電流制御回路11は、そのアシスト指令値に基づいて、電動モータ6にモータ電流を流す。したがって、電動モータ6には、操舵トルク及び車速に応じたアシストトルクが発生し、アシスト力を付与することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電動パワーステアリング制御装置において、例えば、車両の低速走行域では、接地抵抗が大きくなるので、ステアリングの切り込みのために大きなアシスト力が必要となる。逆に、高速走行域では、ステアリングの切り込みのためのアシスト力がほとんどいらなくなる。
一方、転舵状態では、車輪3R、3Lを中立方向に復帰させようとするセルフアライニングトルクが発生するので、ステアリングホイールWを回転させる力をゼロにすると、このセルフアライニングトルクによって車輪3R、3Lが中立方向に復帰しようとする。
【0005】
ところが、低速走行域では、このセルフアライニングトルクが小さく、その戻り性が悪くなってしまう。しかも、このときステアリングホイールWも戻り方向に回転させられるが、それ自体の質量により元の位置に止まろうとする慣性が働き、戻り方向とは逆の操舵トルクが発生してしまう。そのため、その操舵トルクをトルクセンサが検出してしまい、電動モータには、セルフアライニングトルクに抗するアシストトルクが発生して、戻り性をさらに悪くしてしまう。
【0006】
逆に、高速走行域では、セルフアライニングトルクが大きくなり、車輪3R、3Lが中立位置に復帰しても、その勢いで、中立位置を超えて反対方向に転舵してしまうこともあり、収れん性が悪くなってしまう。
また、高速走行域では、セルフアライニングトルクが大きいので、転舵状態を維持するためには大きな保舵力が必要となる。
この発明の目的は、制御対象の異なるステアリングホイールの切り込み時・戻り時に、それに応じたアシストトルクを発生させて、操舵フィーリングを向上させることのできる電動パワーステアリング制御装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、電動パワーステアリング制御装置に係り、アシストトルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域ではアシストトルクを小さく発生させるかまたはアシストトルクを発生させないアシスト指令値を決定する一方、高速走行域ではアシストトルクを大きく発生させるアシスト指令値を決定する点に特徴を有する。
【0008】
第2の発明は、第1の発明と同様の構成要素を備えたうえで、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、上記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクがゼロから設定値±T2の範囲にあるとき、アシスト指令値をゼロとしてアシストトルクを発生せず、操舵トルクが設定値±T2を超えたとき、操舵トルクに比例的なアシスト指令値を決定し、操舵トルクがT2<T3の関係にある設定値±T3を超えたとき、アシスト指令値を一定にする点に特徴を有する。ただし、ここでいう操舵トルク値を表すT2は任意に決められる設定値であり、T3はT2よりも大きな範囲において任意に決められる設定値である。
第3の発明は、アシストトルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向あるいは操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域では操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生するアシスト指令値を決定する点に特徴を有する。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1〜5に、この発明の電動パワーステアリング制御装置の一実施例を示す。ただし、上記従来例と同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図1に示すように、電動モータ6のモータ角速度を検出するモータ角速度センサ12を設け、コントローラーCに接続している。
ここでは、このモータ角速度センサ12によって、モータ回転方向を検出している。もちろん、モータ回転方向を検出できるものであればなんでもよいが、一般的にモータ角速度センサ12は車両に搭載されることが多いので、それを利用すれば新たにセンサ等を設ける必要がない。
また、モータ電圧、モータ電流情報から、モータ角速度を推定により求めてもよい。
【0010】
コントローラーCには、切り込み時用のアシスト指令値決定回路13及び戻り時用のアシスト指令値決定回路17を設けている。
そして、切り込み時用のアシスト指令値決定回路13からは、そのアシスト指令値を、スイッチ14を介してモータ電流制御回路11に出力している。同じく、戻り時用のアシスト指令値決定回路17からは、そのアシスト指令値を、スイッチ14を介してモータ電流制御回路11に出力している。
以下では、右方向をプラスとし、左方向をマイナスと特定して説明する。
【0011】
上記切り込み時用のアシスト指令値決定回路13は、アシスト値テーブル部15と車速テーブル部16とからなる。
このうち、アシスト値テーブル部15には、図2に示すように、操舵トルクとアシスト値との特性を、テーブル値としてメモリしている。つまり、操舵トルクがゼロから大きくなるにつれて、その操舵トルクと同方向にアシストトルクを発生するために、アシスト値は立ち上がって大きくなる。そして、操舵トルクがトルク値±T1を超えてからは、そのアシスト値が一定となる。
【0012】
また、車速テーブル部16には、図3に示すように、車速に応じて変化させるアシスト指令値のゲインをテーブル値としてメモリしている。そして、そのゲインを上記アシスト値に乗算して、アシスト指令値を決定するようにしている。
例えば、低車速域においては、ゲインを大きくしたアシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路11に伝えられると、電動モータ6には、操舵トルクと同方向に大きなアシストトルクが発生することになる。
そして、高車速になるにつれて、そのゲインを小さくしたアシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路11に伝えられても、電動モータ6には、ほとんどアシストトルクは発生しない。
【0013】
また、上記戻り時用のアシスト指令値決定回路17も、アシスト値テーブル部19と車速テーブル部20とからなる。以下では、上記切り込み時用のアシスト指令値決定回路13との相違点のみについて説明する。
アシスト値テーブル部19には、図4に示すように、操舵トルクとアシスト値との特性をテーブル値としてメモリしている。つまり、操舵トルクがゼロからトルク値±T2の範囲では、アシスト値はゼロとなっている。そして、トルク値±T2を超えてからは、その操舵トルクと同方向にアシストトルクを発生するために、アシスト値も比例的に大きくなり、操舵トルクがトルク値±T3を超えてからは一定となる。
【0014】
また、車速テーブル部20には、車速に応じて変化させるアシスト指令値のゲインをテーブル値としてメモリしている。そして、そのゲインを上記アシスト値に乗算して、アシスト指令値を決定するようにしている。
例えば、低車速域においては、ゲインを小さくしたアシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路11に伝えられても、電動モータ6には、ほとんどアシストトルクは発生しない。
そして、高車速になるにつれて、そのゲインを大きくして、アシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路11に伝えられると、電動モータ6には、操舵トルクと同方向に大きなアシストトルクが発生することになる。
【0015】
上記スイッチ14は、ステアリングホイールWの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別回路21によって制御されている。
この切り込み・戻り判別回路21には、トルクセンサ8とモータ角速度センサ12とを接続している。
そして、これらセンサ8、12で検出した操舵トルクの極性とモータ角速度の極性とが同極性であれば、つまり、その方向が同じであれば、切り込み時であると判別する。そして、スイッチ14を切り換えるので、切り込み時用のアシスト指令値決定回路13から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路11に伝えられる。
それに対して、これら操舵トルクの極性とモータ角速度の極性とが同極性でなければ、つまり、その方向が同じでなければ、戻り時であると判別する。そして、スイッチ14を切換えるので、戻り時用のアシスト指令値決定回路17から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路11に伝えられる。
【0016】
次に、この実施例の電動パワーステアリング制御装置の作用を説明する。
いま、例えば、中立状態から、ステアリングホイールWを右方向に切り込んだとする。
このとき、操舵トルクは右方向に発生するとともに、ロッド4のラック5に連係する電動モータ6にも、わずかであるが右方向にモータ回転が発生する。したがって、切り込み・戻り判別回路21が切り込み時であると判別し、スイッチ14を切換えて、切り込み時用のアシスト指令値決定回路13から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路11に伝えられる。
【0017】
この切り込み状態では、車両が低速走行していれば、操舵トルクも大きく、ゲインも大きいので、電動モータ6には比較的大きなアシストトルクが発生する。したがって、そのハンドル操舵を軽快に行うことができる。
それに対して、車両が高速走行しているときは、操舵トルクが小さく、ゲインも小さくなるので、電動モータ6にほとんどアシストトルクが発生しない。したがって、ハンドルがふらつくこともなく、安定した高速走行が可能となる。
【0018】
上記切り込み状態から、例えば、保舵しようとするとき、電動モータ6が停止するが、操舵トルクはセルフアライニングトルクに抗するため右方向に発生したままである。したがって、切り込み・戻り判別回路21が戻り時であると判別し、スイッチ14を切り換えて、戻り時用のアシスト指令値決定回路17から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路11に伝えられる。
【0019】
この保舵状態では、車両が低速走行していれば、セルフアライニングトルクが小さいので、トルク値±T2以下の小さな操舵トルクしか発生しない。
また、操舵トルクがトルク値±T2を超えたとしても、低速走行域ではゲインが小さいので、結局、電動モータ6にはほとんど、あるいは、全くアシストトルクが発生しない。この場合には、セルフアライニングトルクが小さく、ドライバーの保舵力だけで保舵することになる。
【0020】
それに対して、車両が高速走行しているときは、セルフアライニングトルクが大きいので、操舵トルクが±T2を超えて発生する。しかも、高速走行域ではゲインが大きくなるので、電動モータ6に比較的大きなアシストトルクが発生する。このアシストトルクは、操舵トルクと同方向、ここでは右方向に発生するため、それがセルフアライニングトルクに抗して作用し、しっかりと保舵することが可能となる。
【0021】
また、上記切り込み状態あるいは保舵状態から、車輪3R、3Lを中立位置に復帰させようと、ステアリングホイールWを回転させる力をゼロにすると、セルフアライニングトルクによってステアリングホイールWが戻り方向、ここでは左方向に回転させられる。このとき、ステアリングホイールW自体の質量により元の位置に止まろうとする慣性が働くため、戻り方向とは逆に、ここでは右方向に操舵トルクが発生する。したがって、切り込み・戻り判別回路21が戻り時であると判別し、スイッチ14を切り換えて、戻り時用のアシスト指令値決定回路17から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路11に伝えられる。
【0022】
この戻り状態では、車両が低速走行していれば、セルフアライニングトルクが小さく、その分慣性トルクも小さいので、トルク値±T2以下の小さな操舵トルクしか発生しない。
また、操舵トルクがトルク値±T2を超えたとしても、低速走行域ではゲインが小さいので、結局、電動モータ6にはほとんど、あるいは、全くアシストトルクが発生しない。したがって、ステアリングホイールWの戻り性を確保することができる。
【0023】
それに対して、車両が高速走行しているときは、セルフアライニングトルクが大きく、その分慣性トルクも大きくなるので、操舵トルクは±T2を超えて発生する。しかも、高速走行域ではゲインが大きくなるので、電動モータ6に比較的大きなアシストトルクが発生する。このアシストトルクは、操舵トルクと同方向、ここでは右方向に発生するため、それがセルフアライニングトルクに抗して作用し、車輪3R、3Lが中立位置に復帰しようとする勢いを抑えて、収れん性を向上させることができる。
【0024】
以上述べたように、切り込み・戻り判別回路21が判別する切り込みとは、ステアリングホイールWを切った状態をいう。ここでは、中立状態からステアリングホイールWを切り込んだ状態について説明したが、例えば、ステアリングホイールWを切った状態から、積極的に中立位置に戻したり、ステアリングホイールWを左右に切り返したりする状態も、ここでいう切り込み時と判別されることになる。
それに対して、切り込み・戻り判別回路21が判別する戻りとは、保舵状態、及び、車輪3R、3Lを中立位置に復帰させようと、ステアリングホイールWを回転させる力をゼロにした状態をいう。
【0025】
なお、図2〜5に示す特性はほんの一例にすぎず、テーブル部15、16、19、20のテーブル値を変更してやれば、車種に応じて、あるいは、ユーザーからの要望に応じて、操舵フィーリングをきめこまやかにチューニングすることができる。
例えば、この実施例では、低速走行域における戻り時にアシストトルクをほとんど、あるいは、全く発生させないようにしたが、このとき、操舵トルクと逆方向に、すなわち、セルフアライニングトルクと同じ方向に、積極的にアシストトルクを発生させるなどしてもかまわない。このようにすれば、セルフアライニングトルクに加えてアシストトルクが戻り補助力として作用し、低速走行域における戻り性をさらに向上させることができる。
また、この実施例では、保舵状態、つまり、電動モータ6が停止しながら、トルクセンサ8が操舵トルクを検出した状態を、戻り時として判別するようにしたが、車種やユーザーからの要望に応じて、それを切り込み時と判別し、切り込み時のアシスト力を発生させるようにしてもよい。
【0026】
【発明の効果】
第1、第2の発明によれば、制御対象の異なるステアリングホイールの切り込み時・戻り時に、それに応じたアシストトルクを発生させて、操舵フィーリングを向上させることができる。しかも、切り込み時用あるいは戻り時用のアシスト指令値決定手段の特性をそれぞれ変更してやれば、車種に応じて、あるいは、ユーザーからの要望に応じて、操舵フィーリングをきめこまやかにチューニングすることができる。
また、低速走行域ではアシストトルクを小さく発生させるかまたはアシストトルクを発生させず、高速走行域ではアシストトルクを大きく発生させる構成にしたので、低速走行域でのステアリングホイールの戻り性を確保することができるとともに、高速走行域では収れん性を向上させることができる。
第3の発明によれば、低速走行域であって、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向と逆方向に積極的にアシストトルクを発生させる構成にしたので、セルフアライニングトルクに加えてアシストトルクが戻り補助力として作用する。したがって、低速走行域における戻り性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の電動パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
【図2】切り込み時における操舵トルクとアシスト値との特性を示す一例である。
【図3】切り込み時における車速とゲインとの関係を示す一例である。
【図4】戻り時における操舵トルクとアシスト値との特性を示す一例である。
【図5】戻り時における車速とゲインとの関係を示す一例である。
【図6】電動パワーステアリング制御装置を示す図である。
【図7】従来例の電動パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
6 電動モータ
8 トルクセンサ
9 車速センサ
10 アシスト指令値決定回路
11 モータ電流制御回路
12 モータ角速度センサ
13 切り込み時用のアシスト指令値決定回路
17 戻り時用のアシスト指令値決定回路
21 切り込み・戻り判別回路
Claims (3)
- アシストトルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域ではアシストトルクを小さく発生させるかまたはアシストトルクを発生させないアシスト指令値を決定する一方、高速走行域ではアシストトルクを大きく発生させるアシスト指令値を決定する構成にした電動パワーステアリング制御装置。
- アシストトルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、上記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクがゼロから設定値±T2の範囲にあるとき、アシスト指令値をゼロとしてアシストトルクを発生せず、操舵トルクが設定値±T2を超えたとき、操舵トルクに比例的なアシスト指令値を決定し、操舵トルクがT2<T3の関係にある設定値±T3を超えたとき、アシスト指令値を一定にする構成にした電動パワーステアリング制御装置。
- アシストトルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向あるいは操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域では操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生するアシスト指令値を決定する構成にした電動パワーステアリング制御装置。
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