JP3941553B2 - 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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3941553B2 JP3941553B2 JP2002068061A JP2002068061A JP3941553B2 JP 3941553 B2 JP3941553 B2 JP 3941553B2 JP 2002068061 A JP2002068061 A JP 2002068061A JP 2002068061 A JP2002068061 A JP 2002068061A JP 3941553 B2 JP3941553 B2 JP 3941553B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steering
- torque
- speed
- target
- viscosity compensation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌のパワーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式のパワーステアリング装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌の電動式パワーステアリング装置の一つとして、例えば特許第２５４６６７３号公報に記載されている如く、操舵トルクに基づいて運転者の操舵負担を軽減するための目標補助操舵トルクを演算し、車速が高いほど大きくなるよう操舵速度及び車速に基づいて目標粘性補償トルク（目標減衰トルク）を演算し、目標補助操舵トルク及び目標粘性補償トルクに基づいて電動モータの目標トルクを演算し、該目標トルクに基づき電動モータを制御するよう構成された電動式パワーステアリング装置が従来より知られている。
【０００３】
かかる電動式パワーステアリング装置によれば、車速が高いほど大きくなるよう操舵速度及び車速に基づいて目標粘性補償トルクが演算され、目標補助操舵トルク及び目標粘性補償トルクに基づく目標トルクに基づき電動モータが制御されるので、操舵速度のみに基づいて目標粘性補償トルクが演算される場合に比して、高速走行時の良好な手放し安定性を確保しつつ低速走行時の好ましい手放し復元性を確保することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、電動式パワーステアリング装置を備えた操舵系には回転振動の共振周波数があり、車輌にはヨー共振周波数があり、これらの共振周波数は互いに近い値であるので、操舵系の回転振動の共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われると、操舵系が回転共振振動すると共に車輌がヨー方向に共振振動し、或いは操舵系が回転共振振動することに起因して車輌がヨー方向に共振振動し、そのため車輌の走行安定性が低下することがある。従って往復操舵に起因して車輌の走行安定性が低下することを防止するためには、操舵系の回転共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われる状況に於いて目標粘性補償トルクが高く設定され、操舵系及び車輌の共振振動が効果的に減衰されることが好ましい。
【０００５】
しかるに上述の如き従来の電動式パワーステアリング装置に於いては、目標粘性補償トルクは操舵の周波数や周期を考慮することなく操舵速度及び車速に基づいて演算されるため、操舵系の回転共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われた場合に於ける操舵系の回転共振振動や車輌のヨー方向の共振振動及びこれに起因する車輌の走行安定性の低下を防止することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、操舵トルクに基づいて目標補助操舵トルクを演算し、操舵速度及び車速に基づいて目標粘性補償トルクを演算し、目標補助操舵トルク及び目標粘性補償トルクに基づく該目標トルクに基づいて電動モータを制御するよう構成された従来の電動式パワーステアリング装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、往復操舵が行われる場合には操舵の周期に応じて目標粘性補償トルクを最適化することにより、通常の操舵時に於ける粘性補償トルク及びこれに起因する操舵反力を過剰に高くすることなく操舵系の回転共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われる場合に於ける操舵系の回転共振振動や車輌のヨー方向の共振振動及びこれに起因する車輌の走行安定性の低下を効果的に防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ちステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられ補助操舵トルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する手段と、操舵速度を検出する手段と、操舵トルクに基づく目標補助操舵トルク及び操舵速度に基づく目標粘性補償トルクに基づき前記電動モータの目標トルクを演算し、該目標トルクに基づき前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動式パワーステアリング装置に於いて、前記制御手段は操舵周期を判定する手段と、操舵周期が所定の範囲内にあるときには操舵周期が前記所定の範囲外にあるときに比して前記目標粘性補償トルクを増大させる目標粘性補償トルク可変手段を有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置によって達成される。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記目標粘性補償トルク可変手段は操舵範囲を推定する手段を有し、操舵範囲が大きいほど前記目標粘性補償トルクの増大量を大きくするよう構成される（請求項２の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記操舵周期を判定する手段は前記操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の符号反転を判定すると共に、操舵速度の符号反転の間の時間的間隔の２倍を操舵周期として判定するよう構成される（請求項３の構成）。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、操舵トルクに基づく目標補助操舵トルク及び操舵速度に基づく目標粘性補償トルクに基づき電動モータの目標トルクが演算されるに留まらず、操舵周期が判定され、操舵周期が所定の範囲内にあるときには操舵周期が所定の範囲外にあるときに比して目標粘性補償トルクが増大されるので、通常の操舵時に於ける粘性補償トルク及びこれに起因する操舵反力が過剰に高くなることを防止すると共に、操舵周期が所定の範囲内にある場合には目標粘性補償トルクを高くして操舵系の回転振動及び車輌のヨー方向の振動を効果的に減衰させ、これにより車輌がヨー方向に共振振動して車輌の走行安定性が低下することを効果的に防止することができる。
【００１１】
また上記請求項２の構成によれば、操舵範囲が推定され、操舵範囲が大きいほど目標粘性補償トルクの増大量が大きくされるので、所定の範囲内の操舵周期にて往復操舵が行われた場合であっても、その操舵の範囲が小さく操舵系が回転共振したり車輌がヨー方向に共振したりしない状況に於いて目標粘性補償トルクが不必要に大きくされること及びこれに起因して操舵反力が不必要に過剰に高くなることを確実に防止することができる。
【００１２】
また上記請求項３の構成によれば、操舵周期を判定する手段は操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の符号反転を判定すると共に、操舵速度の符号反転の間の時間的間隔の２倍を操舵周期として判定するので、操舵周期を判定するための特別の検出手段は不要であり、従って操舵周期を判定するための特別の検出手段が使用される場合に比して構造を簡略化すると共にコストを低減することができる。
【００１３】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、所定の範囲は操舵系の回転振動の共振周波数に対応する操舵周期及び車輌のヨー共振周波数に対応する操舵周期を含むよう構成される（好ましい態様１）。
【００１４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手段は操舵トルクに基づき目標補助操舵トルクを演算し、操舵速度に基づき目標粘性補償トルクを演算すると共にローパスフィルタ処理し、目標補助操舵トルク及びローパスフィルタ処理された目標粘性補償トルクに基づき電動モータの目標トルクを演算するよう構成される（好ましい態様２）。
【００１５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手段は操舵速度に基づき目標粘性補償トルクを演算し、操舵速度の大きさが基準値以下のときには目標粘性補償トルクを０に設定し、操舵周期が所定の範囲内にあるときの基準値は操舵速度が所定の範囲外にあるときの基準値よりも小さいよう構成される（好ましい態様３）。
【００１６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、目標粘性補償トルク可変手段は操舵周期を判定する手段により操舵周期が判定されないときには、目標粘性補償トルクを増大させないよう構成される（好ましい態様４）。
【００１７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、操舵速度を検出する手段は電動モータに対する駆動電流の電圧値及び電流値を検出し、駆動電流の電圧値及び電流値に基づき電動モータの回転角速度を演算し、電動モータの回転角速度に基づき操舵速度を演算するよう構成される（好ましい態様５）。
【００１８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、操舵範囲を推定する手段は操舵周期を判定する手段により判定された操舵周期の時間内に操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の大きさの最大値が大きいほど操舵範囲が大きいと推定するよう構成される（好ましい態様６）。
【００１９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、操舵範囲を推定する手段は操舵周期を判定する手段により判定された操舵周期の時間内に操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の大きさの最大値が大きいほど操舵範囲が大きいと推定するよう構成される（好ましい態様７）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手段は操舵速度及び車速に基づき目標粘性補償トルクを演算し、車速が基準値以下のときには目標粘性補償トルクを０に設定し、操舵周期が所定の範囲内にあるときの基準値は操舵速度が所定の範囲外にあるときの基準値よりも大きいよう構成される（好ましい態様８）。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明による電動式パワーステアリング装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
【００２３】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ操舵輪である左右の前輪を示しており、左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１２の操作に応答してステアリングシャフト１４を介して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリングユニット１６によりタイロッド１８L及び１８Rを介して転舵される。パワーステアリングユニット１６はピニオンシャフト２０及びラックバー２２を含み、ピニオンシャフト２０がステアリングシャフト１４により回転されると、その回転がステアリングギヤボックス２４によりラックバー２２の往復動に変換される。
【００２４】
図示の実施形態に於いては、電動式パワーステアリングユニット１６はラック同軸型の電動式パワーステアリングユニットであり、電動モータ２６と、電動モータ２６の回転トルクをラックバー２２の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構２８とを有し、ラックハウジング３０に対し相対的にラックバー２２を駆動する補助転舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助操舵トルクを発生する。尚電動式パワーステアリングユニットは補助操舵トルクを発生し得る限り、ピニオンアシスト型やコラムアシスト型の如く当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。
【００２５】
図示の実施形態に於ては、ステアリングシャフト１４には該ステアリングシャフトのトルクを操舵トルクＴsとして検出するトルクセンサ３２が設けられており、トルクセンサ３２の出力は電子制御装置３４のマイクロコンピュータ３６へ供給される。マイクロコンピュータ３６には車速センサ３８により検出された車速Ｖを示す信号も入力される。
【００２６】
電子制御装置３４はマイクロコンピュータ３６及び駆動回路４０を有し、マイクロコンピュータ３６はＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有しこれらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のものであってよい。駆動回路４０には該駆動回路より電動モータ２６へ出力される駆動電流の電圧値Ｖd及び電流値Ｉdをそれぞれ検出する電圧計４２及び電流計４４を内蔵し、電圧計４２により検出された電圧値Ｖd及び電流計４４により検出された電流値Ｉdを示す信号もマイクロコンピュータ３６へ供給される。
【００２７】
マイクロコンピュータ３６は、後に詳細に説明する如く、図２に示された制御ルーチンに従って運転者の操舵負担を軽減するための操舵補助トルクＴa及び操舵速度に応じた操舵抵抗を付与するための粘性補償トルクＴdを演算し、これらの和である目標制御トルクＴcに基づき電動式パワーステアリングユニット１６の電動モータ２６を制御し、電動式パワーステアリングユニット１６によるトルクアシストを制御する。尚トルクセンサ３２は車輌の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵トルクＴsを検出する。
【００２８】
特に図示の実施形態に於いては、マイクロコンピュータ３６は電圧計４２により検出された電圧値Ｖd及び電流計４４により検出された電流値Ｉdに基づき、当技術分野に於いて周知の要領にて電動モータ２６の回転角速度ωmを演算し、回転角速度ωmと変換機構２８及びステアリングギヤボックス２４のギヤ比に基づきステアリングシャフト１４の回転角速度として操舵速度ωを演算する。尚操舵速度ωも左旋回切り増し方向が正である。
【００２９】
次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於ける電動式パワーステアリング装置の制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【００３０】
まずステップ１０に於いては操舵トルクＴsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより運転者の操舵負担を軽減するための補助操舵トルクＴaが演算され、ステップ３０に於いては電流計４２により検出された電圧値Ｖd、電流計４４により検出された電流値Ｉd等に基づき操舵速度ωが演算される。
【００３１】
ステップ４０に於いては操舵速度ωの符号が正から負又は負から正へ反転したか否かの判別により操舵方向が反転したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１１０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進む。
【００３２】
ステップ５０に於いてはタイマが動作中であるか否かの判別、即ち上述のステップ４０に於いて操舵方向が反転した旨の判別が行われた時点よりの経過時間がカウントされているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ６０に於いてタイマのカウントがスタートされ、肯定判別が行われたときにはステップ７０に於いてタイマのカウント値に基づき前回の操舵方向の反転時点より今回の操舵方向の反転時点までの時間（操舵半周期）の２倍として操舵周期Ｐcが演算される。
【００３３】
ステップ８０に於いてはステップ７０に於いて演算された操舵半周期に対応する時間内に、即ち前回の操舵方向の反転時点より今回の操舵方向の反転時点までの間に検出された操舵トルクＴsの大きさの最大値としてトルクピークＴpが演算され、ステップ９０に於いてはタイマのカウント値が０にリセットされた後タイマが停止される。
【００３４】
尚一般に操舵周期が同一であれば、トルクピークＴpが大きいほど操舵範囲（振幅）が大きくなり、操舵半周期内に検出される操舵速度ωの大きさの最大値、即ち後述の操舵速度ピークωpが大きいほど操舵範囲（振幅）が大きくなるので、トルクピークＴpや操舵速度ピークωpは運転者により往復操舵が繰り返し行われる際に於ける操舵範囲を示す値である。
【００３５】
ステップ１００に於いては操舵周期Ｐcが第一の基準値Ｐc1以上であり且つ第二の基準値Ｐc2以下であるか否かの判別、即ち操舵周期Ｐcが操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動が生じる虞れのある所定の操舵周期の範囲内にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１４０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１１０へ進む。尚基準値Ｐc1及びＰc2により郭定される所定の操舵周期の範囲は、操舵系の回転共振周波数に対応する操舵周期及び車輌のヨー共振周波数に対応する操舵周期の一方、好ましくは両方を含む範囲に設定される。
【００３６】
ステップ１１０に於いては操舵速度ωに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより通常操舵時の基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１２０に於いては車速Ｖに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算され、ステップ１３０に於いてはトルクピーク係数Ｋtが例えば０．５の如き予め設定された定数に設定され、しかる後ステップ１７０へ進む。
【００３７】
ステップ１４０に於いては、操舵速度ωに基づき図６に示されたグラフに対応するマップより操舵系の回転共振振動及び車輌のヨー共振振動を防止するための基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１５０に於いては車速Ｖに基づき車速係数Ｋvが演算され、ステップ１６０に於いてはトルクピークＴpに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより操舵範囲に基づく係数としてのトルクピーク係数Ｋtが演算される。
【００３８】
ステップ１７０に於いては下記の式１に従って粘性補償トルクＴdが演算され、ステップ１８０に於いては粘性補償トルクＴdの前回値及び現在値をそれぞれＴd(n-1)及びＴd(n)とし、フィルタ定数をＲとして下記の式２に従ってローパスフィルタ処理が行われることにより、ローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfが演算される。
Ｔd＝Ｋv・Ｋt・Ｔdb ……（１）
Ｔdf＝（１−Ｒ）Ｔd(n-1)＋Ｒ・Ｔd(n) ……（２）
【００３９】
ステップ１９０に於いては下記の式３に従って補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfとの和として目標制御トルクＴcが演算され、ステップ２００に於いては目標制御トルクＴcに基づき電動モータ２６に対する駆動電流の目標電圧が演算され、該目標電圧に基づき電動モータ２６に対する駆動電流が例えば当技術分野に於いて周知の如くＰI制御されることにより、電動モータ２６の出力トルクが目標制御トルクＴcになるよう制御される。
Ｔc＝Ｔa＋Ｔdf ……（３）
【００４０】
かくして図示の実施形態によれば、ステップ３０及び４０に於いて操舵速度ωに基づき操舵方向が反転したか否かが判定され、操舵方向が反転したと判定されると、ステップ５０及び６０に於いてタイマのカウントが開始される。そしてその後更に操舵方向が反転したと判定されると、ステップ４０及び５０に於いてそれぞれ肯定判別が行われ、ステップ７０に於いて操舵周期Ｐcが演算され、操舵周期が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがある所定の操舵周期の範囲内にあるか否かが判定される。
【００４１】
操舵周期が所定の範囲内にないときには、操舵系が回転共振振動したり車輌がヨー共振振動したりする虞れがないので、ステップ１００に於いて否定判別が行われ、ステップ１１０に於いて操舵速度ωに基づき通常操舵時の基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１２０に於いて車速が高いほど大きくなるよう車速係数Ｋvが演算され、ステップ１３０に於いてトルクピーク係数Ｋtが一定の値に設定され、ステップ１７０に於いて基本粘性補償トルクＴdb、車速係数Ｋv、トルクピーク係数Ｋtの積として粘性補償トルクＴdが演算される。
【００４２】
そしてステップ１８０に於いて粘性補償トルクＴdがローパスフィルタ処理され、ステップ１９０に於いてステップ１２０にて車速Ｖ及び操舵トルクＴsに基づき演算された補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdとの和として目標制御トルクＴcが演算され、ステップ２００に於いて目標制御トルクＴcに基づき電動モータ２６が制御される。
【００４３】
これに対し操舵周期が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れのある所定の操舵周期の範囲内にあるときには、ステップ１００に於いて肯定判別が行われ、ステップ１４０に於いて操舵速度ωの大きさが比較的小さい領域に於いても十分な粘性補償が行われるよう車輌のヨー共振振動を防止するための基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１５０に於いて車速Ｖが比較的高い領域に於いて車速が高いほど大きくなるよう車速係数Ｋvが演算され、ステップ１６０に於いてトルクピークＴpが基準値以上であるときにはトルクピークが高くなるほど１よりも大きくなるトルクピーク係数Ｋtが演算され、ステップ１７０〜２００が通常操舵時の場合と同様に実行される。
【００４４】
従って運転者により操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがある操舵周波数にて往復操舵が繰り返し行われたときには、粘性補償トルクＴdが通常操舵時に比して大きさの大きい値に演算されるので、その後の操舵系の回転振動及び車輌のヨー方向の振動を効果的に減衰させ、これにより操舵系が回転共振振動し車輌がヨー共振振動して車輌の走行安定性が低下することを効果的に防止することができ、また運転者により往復操舵が繰り返し行われても、その操舵周波数が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがない操舵周波数である場合には、粘性補償トルクＴdが通常操舵時の値に演算されるので、操舵反力が過剰に高くなることを確実に防止することができる。
【００４５】
特に図示の実施形態によれば、操舵周期は操舵方向の反転により判定され、操舵方向の反転は操舵速度ωの符号反転により判定され、従って基本粘性補償トルクＴdbの演算に必要な操舵速度ωを使用して操舵周期が判定されるので、操舵周期を判定するために例えば操舵角センサにより操舵角を検出したりする必要がなく、これにより必要なセンサの数を低減して電動式パワーステアリング装置の構造を簡素化しコストを低減することができる。
【００４６】
また図示の実施形態によれば、車速Ｖに基づき車速係数Ｋvが演算され、操舵の程度としての操舵範囲を示すトルクピーク係数Ｋtが演算され、粘性補償トルクＴdは基本粘性補償トルクＴdbと車速係数Ｋvとトルクピーク係数Ｋtとの積として演算され、トルクピーク係数ＫtはトルクピークＴpが基準値以下のときには１に設定されトルクピークＴpが基準値よりも大きいときには１よりも大きい値に設定されるので、操舵周波数が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがある操舵周波数であっても、操舵範囲が小さく、操舵系が回転共振振動したり車輌がヨー共振振動したりする虞れがないときには、粘性補償トルクＴdの大きさが過剰になることを確実に防止し、これにより操舵反力が過大になることを確実に防止することができる。
【００４７】
また図示の実施形態によれば、粘性補償トルクＴdがローパスフィルタ処理され、目標制御トルクＴcは補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfとの和として演算されるので、ステップ１００の判定が変化することにより基本粘性補償トルクＴdbの値が急激に変化すること及びこれに起因して粘性補償トルクＴdの値が急激に変化することを確実に防止し、これにより運転者が感じる反力トルクが急変することを確実に防止することができる。
【００４８】
また図示の実施形態によれば、電動モータ２６へ出力される駆動電流の電圧値Ｖd及び電流値Ｉdに基づき電動モータ２６の回転角速度ωmが演算され、回転角速度ωmと変換機構２８及びステアリングギヤボックス２４のギヤ比に基づき操舵速度ωが演算されるので、操舵速度を検出するための特別のセンサは不要であり、従ってこのことによっても必要なセンサの数を低減して電動式パワーステアリング装置の構造を簡素化しコストを低減することができる。
【００４９】
また図示の実施形態によれば、基本粘性補償トルクＴdbは操舵速度ωに基づき演算され、操舵速度ωの大きさが基準値以下のときには０に設定され、操舵周期が所定の範囲内にあるときの基準値は操舵速度が所定の範囲外にあるときの基準値よりも小さいので、操舵周期が所定の範囲内にあり操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動が生じる虞れがある状況に於いて必要な粘性補償トルクを確実に確保し、これにより操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を確実に防止することができる。
【００５０】
また一般に、車輌のヨー共振振動は車速が低いときには発生せず、高車速域に於いて生じ易い。図示の実施形態によれば、図５と図７との比較より解る如く、車速係数Ｋvが０よりも大きくなる基準車速は操舵周期が所定の範囲内にあり車輌のヨー共振振動の虞れがあるときには操舵周期が所定の範囲外にあり車輌のヨー共振振動の虞れがない通常操舵時に比して大きい値であるので、中高速走行時に於ける通常操舵時に適度の操舵反力を発生させ、また高車速域に於いて所定の範囲内の操舵周期にて往復操舵が行われた際の車輌のヨー共振振動を効果的に防止することができると共に、所定の範囲内の操舵周期にて往復操舵が行われても車速が中低速域にあり車輌がヨー共振振動する虞れがない状況に於いて操舵反力が不必要に過剰に高くなることを確実に防止することができる。
【００５１】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００５２】
例えば上述の実施形態に於いては、操舵周期は操舵方向の反転により判定され、操舵方向の反転は操舵速度ωの符号反転により判定されるようになっているが、操舵方向の反転は操舵速度ωの符号反転以外の情報に基づいて判定されてもよく、また操舵周期は操舵方向の反転判定以外の方法により判定されてもよい。
【００５３】
また上述の実施形態に於いては、電動モータ２６へ出力される駆動電流の電圧値Ｖd及び電流値Ｉdに基づき電動モータ２６の回転角速度ωmが演算され、回転角速度ωmと変換機構２８及びステアリングギヤボックス２４のギヤ比に基づき操舵速度ωが演算されるようになっているが、操舵速度は例えば操舵角を検出しその変化率を演算する方法やステアリングシャフト１４の回転角速度を検出する方法の如く当技術分野に於いて公知の任意の態様にて検出されてよい。
【００５４】
また上述の実施形態に於いては、車速Ｖに基づき車速係数Ｋvが演算され、操舵の程度としての操舵範囲を示すトルクピーク係数Ｋtが演算され、粘性補償トルクＴdは基本粘性補償トルクＴdbと車速係数Ｋvとトルクピーク係数Ｋtとの積として演算されるようになっているが、操舵半周期に対応する時間内に検出された操舵速度ωの大きさの最大値として操舵速度ピークωpが演算され、操舵速度ピークωpが操舵範囲の大きさを示す値として使用され、トルクピーク係数Ｋtに代えて操舵範囲に基づく係数としての操舵速度ピーク係数Ｋsが図９に示されたグラフに対応するマップより演算され、粘性補償トルクＴdが下記の式４に従って演算されるよう修正されてもよい。
Ｔd＝Ｋv・Ｋs・Ｔdb ……（４）
【００５５】
また上述の実施形態に於いては、目標制御トルクＴcは補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfとの和として演算されるようになっているが、目標制御トルクＴcは補助操舵トルクＴa及び粘性補償トルクＴdfに加えて電動モータ２６の慣性を補償するためのトルク、ステアリングホイール１２をニュートラル位置へ戻すためのトルク、操舵系の摩擦力を補償するためのトルク等を加味して演算されてもよい。
【００５６】
また上述の実施形態に於いては、粘性補償トルクＴdがローパスフィルタ処理されるようになっているが、目標制御トルクＴcが補助操舵トルクＴaと粘性補償トルクＴdとの和として演算され、目標制御トルクＴcがローパスフィルタ処理されてもよく、ステップ１００の判別と同様の判別が操舵半周期について行われるよう修正されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動式パワーステアリング装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
【図２】実施形態に於ける電動式パワーステアリング装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】車速Ｖ及び操舵トルクＴsと補助操舵トルクＴaとの間の関係を示すグラフである。
【図４】通常操舵時に於ける操舵速度ωと基本粘性補償トルクＴdbとの間の関係を示すグラフである。
【図５】通常操舵時に於ける車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。
【図６】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときの操舵速度ωと基本粘性補償トルクＴdbとの間の関係を示すグラフである。
【図７】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときの車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。
【図８】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときのトルクピークＴpとトルクピーク係数Ｋtとの間の関係を示すグラフである。
【図９】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときの操舵速度ピークωpと操舵速度ピーク係数Ｋsとの間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１４…ステアリングシャフト
１６…電動式パワーステアリングユニット
２６…電動モータ
３２…トルクセンサ
３４…電子制御装置
３６…マイクロコンピュータ
３８…車速センサ
４０…駆動回路
４２…電圧計
４４…電流計
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌のパワーステアリング装置に係り、更に詳細には電動式のパワーステアリング装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車輌の電動式パワーステアリング装置の一つとして、例えば特許第２５４６６７３号公報に記載されている如く、操舵トルクに基づいて運転者の操舵負担を軽減するための目標補助操舵トルクを演算し、車速が高いほど大きくなるよう操舵速度及び車速に基づいて目標粘性補償トルク（目標減衰トルク）を演算し、目標補助操舵トルク及び目標粘性補償トルクに基づいて電動モータの目標トルクを演算し、該目標トルクに基づき電動モータを制御するよう構成された電動式パワーステアリング装置が従来より知られている。
【０００３】
かかる電動式パワーステアリング装置によれば、車速が高いほど大きくなるよう操舵速度及び車速に基づいて目標粘性補償トルクが演算され、目標補助操舵トルク及び目標粘性補償トルクに基づく目標トルクに基づき電動モータが制御されるので、操舵速度のみに基づいて目標粘性補償トルクが演算される場合に比して、高速走行時の良好な手放し安定性を確保しつつ低速走行時の好ましい手放し復元性を確保することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、電動式パワーステアリング装置を備えた操舵系には回転振動の共振周波数があり、車輌にはヨー共振周波数があり、これらの共振周波数は互いに近い値であるので、操舵系の回転振動の共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われると、操舵系が回転共振振動すると共に車輌がヨー方向に共振振動し、或いは操舵系が回転共振振動することに起因して車輌がヨー方向に共振振動し、そのため車輌の走行安定性が低下することがある。従って往復操舵に起因して車輌の走行安定性が低下することを防止するためには、操舵系の回転共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われる状況に於いて目標粘性補償トルクが高く設定され、操舵系及び車輌の共振振動が効果的に減衰されることが好ましい。
【０００５】
しかるに上述の如き従来の電動式パワーステアリング装置に於いては、目標粘性補償トルクは操舵の周波数や周期を考慮することなく操舵速度及び車速に基づいて演算されるため、操舵系の回転共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われた場合に於ける操舵系の回転共振振動や車輌のヨー方向の共振振動及びこれに起因する車輌の走行安定性の低下を防止することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、操舵トルクに基づいて目標補助操舵トルクを演算し、操舵速度及び車速に基づいて目標粘性補償トルクを演算し、目標補助操舵トルク及び目標粘性補償トルクに基づく該目標トルクに基づいて電動モータを制御するよう構成された従来の電動式パワーステアリング装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、往復操舵が行われる場合には操舵の周期に応じて目標粘性補償トルクを最適化することにより、通常の操舵時に於ける粘性補償トルク及びこれに起因する操舵反力を過剰に高くすることなく操舵系の回転共振周波数域又は車輌のヨー共振周波数域の周波数にて往復操舵が行われる場合に於ける操舵系の回転共振振動や車輌のヨー方向の共振振動及びこれに起因する車輌の走行安定性の低下を効果的に防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ちステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられ補助操舵トルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する手段と、操舵速度を検出する手段と、操舵トルクに基づく目標補助操舵トルク及び操舵速度に基づく目標粘性補償トルクに基づき前記電動モータの目標トルクを演算し、該目標トルクに基づき前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動式パワーステアリング装置に於いて、前記制御手段は操舵周期を判定する手段と、操舵周期が所定の範囲内にあるときには操舵周期が前記所定の範囲外にあるときに比して前記目標粘性補償トルクを増大させる目標粘性補償トルク可変手段を有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置によって達成される。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記目標粘性補償トルク可変手段は操舵範囲を推定する手段を有し、操舵範囲が大きいほど前記目標粘性補償トルクの増大量を大きくするよう構成される（請求項２の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記操舵周期を判定する手段は前記操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の符号反転を判定すると共に、操舵速度の符号反転の間の時間的間隔の２倍を操舵周期として判定するよう構成される（請求項３の構成）。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、操舵トルクに基づく目標補助操舵トルク及び操舵速度に基づく目標粘性補償トルクに基づき電動モータの目標トルクが演算されるに留まらず、操舵周期が判定され、操舵周期が所定の範囲内にあるときには操舵周期が所定の範囲外にあるときに比して目標粘性補償トルクが増大されるので、通常の操舵時に於ける粘性補償トルク及びこれに起因する操舵反力が過剰に高くなることを防止すると共に、操舵周期が所定の範囲内にある場合には目標粘性補償トルクを高くして操舵系の回転振動及び車輌のヨー方向の振動を効果的に減衰させ、これにより車輌がヨー方向に共振振動して車輌の走行安定性が低下することを効果的に防止することができる。
【００１１】
また上記請求項２の構成によれば、操舵範囲が推定され、操舵範囲が大きいほど目標粘性補償トルクの増大量が大きくされるので、所定の範囲内の操舵周期にて往復操舵が行われた場合であっても、その操舵の範囲が小さく操舵系が回転共振したり車輌がヨー方向に共振したりしない状況に於いて目標粘性補償トルクが不必要に大きくされること及びこれに起因して操舵反力が不必要に過剰に高くなることを確実に防止することができる。
【００１２】
また上記請求項３の構成によれば、操舵周期を判定する手段は操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の符号反転を判定すると共に、操舵速度の符号反転の間の時間的間隔の２倍を操舵周期として判定するので、操舵周期を判定するための特別の検出手段は不要であり、従って操舵周期を判定するための特別の検出手段が使用される場合に比して構造を簡略化すると共にコストを低減することができる。
【００１３】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、所定の範囲は操舵系の回転振動の共振周波数に対応する操舵周期及び車輌のヨー共振周波数に対応する操舵周期を含むよう構成される（好ましい態様１）。
【００１４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手段は操舵トルクに基づき目標補助操舵トルクを演算し、操舵速度に基づき目標粘性補償トルクを演算すると共にローパスフィルタ処理し、目標補助操舵トルク及びローパスフィルタ処理された目標粘性補償トルクに基づき電動モータの目標トルクを演算するよう構成される（好ましい態様２）。
【００１５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手段は操舵速度に基づき目標粘性補償トルクを演算し、操舵速度の大きさが基準値以下のときには目標粘性補償トルクを０に設定し、操舵周期が所定の範囲内にあるときの基準値は操舵速度が所定の範囲外にあるときの基準値よりも小さいよう構成される（好ましい態様３）。
【００１６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、目標粘性補償トルク可変手段は操舵周期を判定する手段により操舵周期が判定されないときには、目標粘性補償トルクを増大させないよう構成される（好ましい態様４）。
【００１７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、操舵速度を検出する手段は電動モータに対する駆動電流の電圧値及び電流値を検出し、駆動電流の電圧値及び電流値に基づき電動モータの回転角速度を演算し、電動モータの回転角速度に基づき操舵速度を演算するよう構成される（好ましい態様５）。
【００１８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、操舵範囲を推定する手段は操舵周期を判定する手段により判定された操舵周期の時間内に操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の大きさの最大値が大きいほど操舵範囲が大きいと推定するよう構成される（好ましい態様６）。
【００１９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、操舵範囲を推定する手段は操舵周期を判定する手段により判定された操舵周期の時間内に操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の大きさの最大値が大きいほど操舵範囲が大きいと推定するよう構成される（好ましい態様７）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制御手段は操舵速度及び車速に基づき目標粘性補償トルクを演算し、車速が基準値以下のときには目標粘性補償トルクを０に設定し、操舵周期が所定の範囲内にあるときの基準値は操舵速度が所定の範囲外にあるときの基準値よりも大きいよう構成される（好ましい態様８）。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明による電動式パワーステアリング装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
【００２３】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ操舵輪である左右の前輪を示しており、左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１２の操作に応答してステアリングシャフト１４を介して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリングユニット１６によりタイロッド１８L及び１８Rを介して転舵される。パワーステアリングユニット１６はピニオンシャフト２０及びラックバー２２を含み、ピニオンシャフト２０がステアリングシャフト１４により回転されると、その回転がステアリングギヤボックス２４によりラックバー２２の往復動に変換される。
【００２４】
図示の実施形態に於いては、電動式パワーステアリングユニット１６はラック同軸型の電動式パワーステアリングユニットであり、電動モータ２６と、電動モータ２６の回転トルクをラックバー２２の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構２８とを有し、ラックハウジング３０に対し相対的にラックバー２２を駆動する補助転舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助操舵トルクを発生する。尚電動式パワーステアリングユニットは補助操舵トルクを発生し得る限り、ピニオンアシスト型やコラムアシスト型の如く当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。
【００２５】
図示の実施形態に於ては、ステアリングシャフト１４には該ステアリングシャフトのトルクを操舵トルクＴsとして検出するトルクセンサ３２が設けられており、トルクセンサ３２の出力は電子制御装置３４のマイクロコンピュータ３６へ供給される。マイクロコンピュータ３６には車速センサ３８により検出された車速Ｖを示す信号も入力される。
【００２６】
電子制御装置３４はマイクロコンピュータ３６及び駆動回路４０を有し、マイクロコンピュータ３６はＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有しこれらが双方向性のコモンバスにより互いに接続された一般的な構成のものであってよい。駆動回路４０には該駆動回路より電動モータ２６へ出力される駆動電流の電圧値Ｖd及び電流値Ｉdをそれぞれ検出する電圧計４２及び電流計４４を内蔵し、電圧計４２により検出された電圧値Ｖd及び電流計４４により検出された電流値Ｉdを示す信号もマイクロコンピュータ３６へ供給される。
【００２７】
マイクロコンピュータ３６は、後に詳細に説明する如く、図２に示された制御ルーチンに従って運転者の操舵負担を軽減するための操舵補助トルクＴa及び操舵速度に応じた操舵抵抗を付与するための粘性補償トルクＴdを演算し、これらの和である目標制御トルクＴcに基づき電動式パワーステアリングユニット１６の電動モータ２６を制御し、電動式パワーステアリングユニット１６によるトルクアシストを制御する。尚トルクセンサ３２は車輌の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵トルクＴsを検出する。
【００２８】
特に図示の実施形態に於いては、マイクロコンピュータ３６は電圧計４２により検出された電圧値Ｖd及び電流計４４により検出された電流値Ｉdに基づき、当技術分野に於いて周知の要領にて電動モータ２６の回転角速度ωmを演算し、回転角速度ωmと変換機構２８及びステアリングギヤボックス２４のギヤ比に基づきステアリングシャフト１４の回転角速度として操舵速度ωを演算する。尚操舵速度ωも左旋回切り増し方向が正である。
【００２９】
次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於ける電動式パワーステアリング装置の制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。
【００３０】
まずステップ１０に於いては操舵トルクＴsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより運転者の操舵負担を軽減するための補助操舵トルクＴaが演算され、ステップ３０に於いては電流計４２により検出された電圧値Ｖd、電流計４４により検出された電流値Ｉd等に基づき操舵速度ωが演算される。
【００３１】
ステップ４０に於いては操舵速度ωの符号が正から負又は負から正へ反転したか否かの判別により操舵方向が反転したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１１０へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進む。
【００３２】
ステップ５０に於いてはタイマが動作中であるか否かの判別、即ち上述のステップ４０に於いて操舵方向が反転した旨の判別が行われた時点よりの経過時間がカウントされているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ６０に於いてタイマのカウントがスタートされ、肯定判別が行われたときにはステップ７０に於いてタイマのカウント値に基づき前回の操舵方向の反転時点より今回の操舵方向の反転時点までの時間（操舵半周期）の２倍として操舵周期Ｐcが演算される。
【００３３】
ステップ８０に於いてはステップ７０に於いて演算された操舵半周期に対応する時間内に、即ち前回の操舵方向の反転時点より今回の操舵方向の反転時点までの間に検出された操舵トルクＴsの大きさの最大値としてトルクピークＴpが演算され、ステップ９０に於いてはタイマのカウント値が０にリセットされた後タイマが停止される。
【００３４】
尚一般に操舵周期が同一であれば、トルクピークＴpが大きいほど操舵範囲（振幅）が大きくなり、操舵半周期内に検出される操舵速度ωの大きさの最大値、即ち後述の操舵速度ピークωpが大きいほど操舵範囲（振幅）が大きくなるので、トルクピークＴpや操舵速度ピークωpは運転者により往復操舵が繰り返し行われる際に於ける操舵範囲を示す値である。
【００３５】
ステップ１００に於いては操舵周期Ｐcが第一の基準値Ｐc1以上であり且つ第二の基準値Ｐc2以下であるか否かの判別、即ち操舵周期Ｐcが操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動が生じる虞れのある所定の操舵周期の範囲内にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１４０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１１０へ進む。尚基準値Ｐc1及びＰc2により郭定される所定の操舵周期の範囲は、操舵系の回転共振周波数に対応する操舵周期及び車輌のヨー共振周波数に対応する操舵周期の一方、好ましくは両方を含む範囲に設定される。
【００３６】
ステップ１１０に於いては操舵速度ωに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより通常操舵時の基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１２０に於いては車速Ｖに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算され、ステップ１３０に於いてはトルクピーク係数Ｋtが例えば０．５の如き予め設定された定数に設定され、しかる後ステップ１７０へ進む。
【００３７】
ステップ１４０に於いては、操舵速度ωに基づき図６に示されたグラフに対応するマップより操舵系の回転共振振動及び車輌のヨー共振振動を防止するための基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１５０に於いては車速Ｖに基づき車速係数Ｋvが演算され、ステップ１６０に於いてはトルクピークＴpに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより操舵範囲に基づく係数としてのトルクピーク係数Ｋtが演算される。
【００３８】
ステップ１７０に於いては下記の式１に従って粘性補償トルクＴdが演算され、ステップ１８０に於いては粘性補償トルクＴdの前回値及び現在値をそれぞれＴd(n-1)及びＴd(n)とし、フィルタ定数をＲとして下記の式２に従ってローパスフィルタ処理が行われることにより、ローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfが演算される。
Ｔd＝Ｋv・Ｋt・Ｔdb ……（１）
Ｔdf＝（１−Ｒ）Ｔd(n-1)＋Ｒ・Ｔd(n) ……（２）
【００３９】
ステップ１９０に於いては下記の式３に従って補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfとの和として目標制御トルクＴcが演算され、ステップ２００に於いては目標制御トルクＴcに基づき電動モータ２６に対する駆動電流の目標電圧が演算され、該目標電圧に基づき電動モータ２６に対する駆動電流が例えば当技術分野に於いて周知の如くＰI制御されることにより、電動モータ２６の出力トルクが目標制御トルクＴcになるよう制御される。
Ｔc＝Ｔa＋Ｔdf ……（３）
【００４０】
かくして図示の実施形態によれば、ステップ３０及び４０に於いて操舵速度ωに基づき操舵方向が反転したか否かが判定され、操舵方向が反転したと判定されると、ステップ５０及び６０に於いてタイマのカウントが開始される。そしてその後更に操舵方向が反転したと判定されると、ステップ４０及び５０に於いてそれぞれ肯定判別が行われ、ステップ７０に於いて操舵周期Ｐcが演算され、操舵周期が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがある所定の操舵周期の範囲内にあるか否かが判定される。
【００４１】
操舵周期が所定の範囲内にないときには、操舵系が回転共振振動したり車輌がヨー共振振動したりする虞れがないので、ステップ１００に於いて否定判別が行われ、ステップ１１０に於いて操舵速度ωに基づき通常操舵時の基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１２０に於いて車速が高いほど大きくなるよう車速係数Ｋvが演算され、ステップ１３０に於いてトルクピーク係数Ｋtが一定の値に設定され、ステップ１７０に於いて基本粘性補償トルクＴdb、車速係数Ｋv、トルクピーク係数Ｋtの積として粘性補償トルクＴdが演算される。
【００４２】
そしてステップ１８０に於いて粘性補償トルクＴdがローパスフィルタ処理され、ステップ１９０に於いてステップ１２０にて車速Ｖ及び操舵トルクＴsに基づき演算された補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdとの和として目標制御トルクＴcが演算され、ステップ２００に於いて目標制御トルクＴcに基づき電動モータ２６が制御される。
【００４３】
これに対し操舵周期が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れのある所定の操舵周期の範囲内にあるときには、ステップ１００に於いて肯定判別が行われ、ステップ１４０に於いて操舵速度ωの大きさが比較的小さい領域に於いても十分な粘性補償が行われるよう車輌のヨー共振振動を防止するための基本粘性補償トルクＴdbが演算され、ステップ１５０に於いて車速Ｖが比較的高い領域に於いて車速が高いほど大きくなるよう車速係数Ｋvが演算され、ステップ１６０に於いてトルクピークＴpが基準値以上であるときにはトルクピークが高くなるほど１よりも大きくなるトルクピーク係数Ｋtが演算され、ステップ１７０〜２００が通常操舵時の場合と同様に実行される。
【００４４】
従って運転者により操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがある操舵周波数にて往復操舵が繰り返し行われたときには、粘性補償トルクＴdが通常操舵時に比して大きさの大きい値に演算されるので、その後の操舵系の回転振動及び車輌のヨー方向の振動を効果的に減衰させ、これにより操舵系が回転共振振動し車輌がヨー共振振動して車輌の走行安定性が低下することを効果的に防止することができ、また運転者により往復操舵が繰り返し行われても、その操舵周波数が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがない操舵周波数である場合には、粘性補償トルクＴdが通常操舵時の値に演算されるので、操舵反力が過剰に高くなることを確実に防止することができる。
【００４５】
特に図示の実施形態によれば、操舵周期は操舵方向の反転により判定され、操舵方向の反転は操舵速度ωの符号反転により判定され、従って基本粘性補償トルクＴdbの演算に必要な操舵速度ωを使用して操舵周期が判定されるので、操舵周期を判定するために例えば操舵角センサにより操舵角を検出したりする必要がなく、これにより必要なセンサの数を低減して電動式パワーステアリング装置の構造を簡素化しコストを低減することができる。
【００４６】
また図示の実施形態によれば、車速Ｖに基づき車速係数Ｋvが演算され、操舵の程度としての操舵範囲を示すトルクピーク係数Ｋtが演算され、粘性補償トルクＴdは基本粘性補償トルクＴdbと車速係数Ｋvとトルクピーク係数Ｋtとの積として演算され、トルクピーク係数ＫtはトルクピークＴpが基準値以下のときには１に設定されトルクピークＴpが基準値よりも大きいときには１よりも大きい値に設定されるので、操舵周波数が操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を惹起す虞れがある操舵周波数であっても、操舵範囲が小さく、操舵系が回転共振振動したり車輌がヨー共振振動したりする虞れがないときには、粘性補償トルクＴdの大きさが過剰になることを確実に防止し、これにより操舵反力が過大になることを確実に防止することができる。
【００４７】
また図示の実施形態によれば、粘性補償トルクＴdがローパスフィルタ処理され、目標制御トルクＴcは補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfとの和として演算されるので、ステップ１００の判定が変化することにより基本粘性補償トルクＴdbの値が急激に変化すること及びこれに起因して粘性補償トルクＴdの値が急激に変化することを確実に防止し、これにより運転者が感じる反力トルクが急変することを確実に防止することができる。
【００４８】
また図示の実施形態によれば、電動モータ２６へ出力される駆動電流の電圧値Ｖd及び電流値Ｉdに基づき電動モータ２６の回転角速度ωmが演算され、回転角速度ωmと変換機構２８及びステアリングギヤボックス２４のギヤ比に基づき操舵速度ωが演算されるので、操舵速度を検出するための特別のセンサは不要であり、従ってこのことによっても必要なセンサの数を低減して電動式パワーステアリング装置の構造を簡素化しコストを低減することができる。
【００４９】
また図示の実施形態によれば、基本粘性補償トルクＴdbは操舵速度ωに基づき演算され、操舵速度ωの大きさが基準値以下のときには０に設定され、操舵周期が所定の範囲内にあるときの基準値は操舵速度が所定の範囲外にあるときの基準値よりも小さいので、操舵周期が所定の範囲内にあり操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動が生じる虞れがある状況に於いて必要な粘性補償トルクを確実に確保し、これにより操舵系の回転共振振動や車輌のヨー共振振動を確実に防止することができる。
【００５０】
また一般に、車輌のヨー共振振動は車速が低いときには発生せず、高車速域に於いて生じ易い。図示の実施形態によれば、図５と図７との比較より解る如く、車速係数Ｋvが０よりも大きくなる基準車速は操舵周期が所定の範囲内にあり車輌のヨー共振振動の虞れがあるときには操舵周期が所定の範囲外にあり車輌のヨー共振振動の虞れがない通常操舵時に比して大きい値であるので、中高速走行時に於ける通常操舵時に適度の操舵反力を発生させ、また高車速域に於いて所定の範囲内の操舵周期にて往復操舵が行われた際の車輌のヨー共振振動を効果的に防止することができると共に、所定の範囲内の操舵周期にて往復操舵が行われても車速が中低速域にあり車輌がヨー共振振動する虞れがない状況に於いて操舵反力が不必要に過剰に高くなることを確実に防止することができる。
【００５１】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００５２】
例えば上述の実施形態に於いては、操舵周期は操舵方向の反転により判定され、操舵方向の反転は操舵速度ωの符号反転により判定されるようになっているが、操舵方向の反転は操舵速度ωの符号反転以外の情報に基づいて判定されてもよく、また操舵周期は操舵方向の反転判定以外の方法により判定されてもよい。
【００５３】
また上述の実施形態に於いては、電動モータ２６へ出力される駆動電流の電圧値Ｖd及び電流値Ｉdに基づき電動モータ２６の回転角速度ωmが演算され、回転角速度ωmと変換機構２８及びステアリングギヤボックス２４のギヤ比に基づき操舵速度ωが演算されるようになっているが、操舵速度は例えば操舵角を検出しその変化率を演算する方法やステアリングシャフト１４の回転角速度を検出する方法の如く当技術分野に於いて公知の任意の態様にて検出されてよい。
【００５４】
また上述の実施形態に於いては、車速Ｖに基づき車速係数Ｋvが演算され、操舵の程度としての操舵範囲を示すトルクピーク係数Ｋtが演算され、粘性補償トルクＴdは基本粘性補償トルクＴdbと車速係数Ｋvとトルクピーク係数Ｋtとの積として演算されるようになっているが、操舵半周期に対応する時間内に検出された操舵速度ωの大きさの最大値として操舵速度ピークωpが演算され、操舵速度ピークωpが操舵範囲の大きさを示す値として使用され、トルクピーク係数Ｋtに代えて操舵範囲に基づく係数としての操舵速度ピーク係数Ｋsが図９に示されたグラフに対応するマップより演算され、粘性補償トルクＴdが下記の式４に従って演算されるよう修正されてもよい。
Ｔd＝Ｋv・Ｋs・Ｔdb ……（４）
【００５５】
また上述の実施形態に於いては、目標制御トルクＴcは補助操舵トルクＴaとローパスフィルタ処理後の粘性補償トルクＴdfとの和として演算されるようになっているが、目標制御トルクＴcは補助操舵トルクＴa及び粘性補償トルクＴdfに加えて電動モータ２６の慣性を補償するためのトルク、ステアリングホイール１２をニュートラル位置へ戻すためのトルク、操舵系の摩擦力を補償するためのトルク等を加味して演算されてもよい。
【００５６】
また上述の実施形態に於いては、粘性補償トルクＴdがローパスフィルタ処理されるようになっているが、目標制御トルクＴcが補助操舵トルクＴaと粘性補償トルクＴdとの和として演算され、目標制御トルクＴcがローパスフィルタ処理されてもよく、ステップ１００の判別と同様の判別が操舵半周期について行われるよう修正されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動式パワーステアリング装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
【図２】実施形態に於ける電動式パワーステアリング装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】車速Ｖ及び操舵トルクＴsと補助操舵トルクＴaとの間の関係を示すグラフである。
【図４】通常操舵時に於ける操舵速度ωと基本粘性補償トルクＴdbとの間の関係を示すグラフである。
【図５】通常操舵時に於ける車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。
【図６】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときの操舵速度ωと基本粘性補償トルクＴdbとの間の関係を示すグラフである。
【図７】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときの車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。
【図８】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときのトルクピークＴpとトルクピーク係数Ｋtとの間の関係を示すグラフである。
【図９】車輌のヨー共振振動が発生する虞れがあるときの操舵速度ピークωpと操舵速度ピーク係数Ｋsとの間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１４…ステアリングシャフト
１６…電動式パワーステアリングユニット
２６…電動モータ
３２…トルクセンサ
３４…電子制御装置
３６…マイクロコンピュータ
３８…車速センサ
４０…駆動回路
４２…電圧計
４４…電流計
Claims (3)
- ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系に設けられ補助操舵トルクを発生する電動モータと、操舵トルクを検出する手段と、操舵速度を検出する手段と、操舵トルクに基づく目標補助操舵トルク及び操舵速度に基づく目標粘性補償トルクに基づき前記電動モータの目標トルクを演算し、該目標トルクに基づき前記電動モータを制御する制御手段とを有する電動式パワーステアリング装置に於いて、前記制御手段は操舵周期を判定する手段と、操舵周期が所定の範囲内にあるときには操舵周期が前記所定の範囲外にあるときに比して前記目標粘性補償トルクを増大させる目標粘性補償トルク可変手段とを有することを特徴とする電動式パワーステアリング装置。
- 前記目標粘性補償トルク可変手段は操舵範囲を推定する手段を有し、操舵範囲が大きいほど前記目標粘性補償トルクの増大量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の電動式パワーステアリング装置。
- 前記操舵周期を判定する手段は前記操舵速度を検出する手段により検出された操舵速度の符号反転を判定すると共に、操舵速度の符号反転の間の時間的間隔の２倍を操舵周期として判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電動式パワーステアリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068061A JP3941553B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 電動式パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068061A JP3941553B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 電動式パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003267244A JP2003267244A (ja) | 2003-09-25 |
| JP3941553B2 true JP3941553B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=29199246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002068061A Expired - Fee Related JP3941553B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 電動式パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3941553B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4692730B2 (ja) * | 2005-04-19 | 2011-06-01 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| JP4780194B2 (ja) * | 2006-05-10 | 2011-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | 車両転舵制御装置 |
| JP4978091B2 (ja) * | 2006-07-26 | 2012-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | 車両転舵制御装置 |
| JP5061768B2 (ja) * | 2007-07-23 | 2012-10-31 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
| WO2014119359A1 (ja) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
| KR102302556B1 (ko) * | 2018-02-27 | 2021-09-16 | 현대모비스 주식회사 | 스티어링 휠 진동 저감 장치 및 방법 |
| JP7420128B2 (ja) * | 2021-10-19 | 2024-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | ステアリングシステム |
-
2002
- 2002-03-13 JP JP2002068061A patent/JP3941553B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003267244A (ja) | 2003-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7684912B2 (en) | Electric power steering apparatus | |
| JP4639759B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| US7203582B2 (en) | Vehicular steering control apparatus | |
| CN102066182B (zh) | 电动助力转向控制装置 | |
| JP2004114910A (ja) | 電動式パワーステアリング装置 | |
| JP2001039324A (ja) | 電動式パワーステアリング装置 | |
| JP2000333488A (ja) | 直流モータ駆動装置および電動パワーステアリング制御装置 | |
| US20050027417A1 (en) | Vehicle power steering apparatus capable of suppressing vibration of EPS motor during changes in steering angle | |
| JP3941553B2 (ja) | 電動式パワーステアリング装置 | |
| JP2005522373A5 (ja) | ||
| JP2004256068A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP4089394B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3036197B2 (ja) | 電動式パワーステアリング装置 | |
| JP2004058895A (ja) | 電動操舵装置 | |
| JP3840313B2 (ja) | 電動パワーステアリング制御装置 | |
| JP4003104B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3633358B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3010898B2 (ja) | パワーステアリング装置 | |
| JP2004351983A (ja) | 電動パワーステアリング装置およびモータ制御方法 | |
| CN107848561B (zh) | 用于运行助力转向机构的方法和装置 | |
| JP3010944B2 (ja) | 電動式パワーステアリング装置 | |
| JP2005022468A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP3726941B2 (ja) | 電動式パワーステアリングの制御装置 | |
| JP3601368B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
| JP4200949B2 (ja) | 電動式パワーステアリング装置及びその制御定数決定方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050207 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20051226 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070313 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070326 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120413 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120413 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140413 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |