JP4250722B2 - 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、パワーステアリング制御装置に関するものであり、とくに、ハンドルとタイヤが機械的に接続されておらず、ハンドルの操舵量を検知してその操舵量に応じて電動モータによりタイヤを操舵するパワーステアリング制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来のバッテリフォークリフトのパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。図において、パルスエンコーダ1は、ハンドルの回転角度に応じてパルスを発生するもので、CPU2aおよび駆動回路2bを備えた電子制御装置であるECU2と電気的に接続されている。PSモータ(ステアリングモータ)3は、図示しないタイヤを操舵する電動機であり、トランジスタ回路11乃至14を介してECU2の駆動回路2bと接続されている。ポテンショメータ6は、タイヤの実際の切れ角であるタイヤ切れ角を検出するセンサでありECU2と接続されている。また、ECU2に電力を供給するバッテリ7が設けられ、キースイッチ8を介してECU2と接続されている。さらに、PSモータ3は、ヒューズ9を介してバッテリ7と接続されている。
【0003】
次に、従来のパワーステアリング制御装置の動作を図4の機能ブロック図を参照しながら説明する。
まず、パルスエンコーダ1では、ハンドル操作量に応じたパルス信号を発生しECU2に出力している。
また、ECU2のCPU2aはパルスエンコーダ1から出力されたパルス信号のパルス数をカウントして、その数からハンドル操舵量、パルス間隔時間からハンドル操舵速度をそれぞれ算出する(ステップS31)。また、CPU2aはこのハンドル操舵量とポテンショメータ6が検出したタイヤ切れ角とを比較し、その差分に応じたDゲインを算出する(ステップS32)。さらに、CPU2aはハンドル操舵速度に応じたPゲインを算出する(ステップS33)。
その後、CPU2aは、DゲインおよびPゲインの和を算出し、この値からデューティ比を算出しトランジスタ回路13または14を介してPSモータ3へPWM(パルス幅変調)出力する(ステップS34)。また、CPU2aは、ハンドル操作量とポテンショメータ6が検出したタイヤ切れ角とを比較し左右いずれの方向にタイヤを操舵させるか、すなわちPSモータ3の回転方向を決める出力信号をトランジスタ回路11または12を介してPSモータ3に出力する。
さらに、タイヤのタイヤ切れ角をポテンショメータ6で検出してECU2に入力してフィードバック制御する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来のパワーステアリング制御装置では、ハンドル操舵量とタイヤの実際の切れ角とが一致しない場合に、ハンドルが既に操舵されていない状態すなわちハンドル操舵速度が0になっても、ECU2はハンドル操舵量に合わせるように、Dゲイン分のデューティ比でPSモータをさらに駆動させ続ける。従って、PSモータの消費電流量が大きくなり、バッテリの稼働時間が短くなってしまうという問題点がある。
【0005】
また、タイヤが溝にはまってしまったときや障害物にぶつかったときタイヤにかかる路面負荷が大きい状態になるため、ハンドルだけ先に進みタイヤが操舵されない追従遅れが発生し、ハンドル操舵量とタイヤの実際の切れ角とが一致しなくなる。このとき、ECU2はハンドル操舵量に合わせるように、Dゲイン分のデューティ比でPSモータをさらに駆動させ続ける。しかし、その後、タイヤが溝から脱出したり、障害物を乗り越えると、タイヤにかかる路面負荷が大きい状態から急激に減少することになる。この場合、ハンドル操舵量よりタイヤが行き過ぎて切れる場合があり、ハンドルを操作するオペレータは、ハンドルを逆方向に切って車両の進行方向を修正する必要が生じる場合が発生するという問題点がある。
【0006】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、PSモータの消費電力を低減し、ハンドルの操舵性に優れたパワーステアリング制御装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパワーステアリング制御装置は、ハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分およびハンドル操舵速度に応じて制御回路がステアリングモータを駆動制御するパワーステアリング制御装置であって、制御回路は、ハンドル操舵速度が0の場合にハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分にかかわらず、ステアリングモータを停止するとともにハンドル操舵量にそのときのタイヤの切れ角を代入するものである。
【0008】
また、制御回路は、ハンドル操舵速度が0でない場合に、ハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分に基づいて算出されたDゲインとハンドル操舵速度に基づいて算出されたPゲインとの和をステアリングモータへ出力することもできる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この実施の形態に係るパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。
このパワーステアリング制御装置は、図3に示した従来の制御装置においてECU2の代わりに、この発明の制御回路を構成するECU102を用いたものである。すなわち、パルスエンコーダ1は、図示しないハンドルの回転角度に応じてパルスを発生するもので、CPU102aおよび駆動回路102bを備えた電子制御装置であるECU102と電気的に接続されている。PSモータ(ステアリングモータ)3は、図示しないタイヤを操舵する電動機であり、トランジスタ回路11乃至14を介してECU102の駆動回路102bと接続されている。ポテンショメータ6は、タイヤの切れ角を検出するセンサでありECU102と接続されている。また、ECU102に電力を供給するバッテリ7が設けられ、キースイッチ8を介してECU102と接続されている。さらに、PSモータ3は、ヒューズ9を介してバッテリ7と接続されている。
【0010】
次に、この実施の形態に係るパワーステアリング制御装置の動作を図2の機能ブロック図を参照しながら説明する。
このパワーステアリング制御装置は、図3に示した従来の制御装置においてECU2の代わりに、この発明に制御回路を構成するECU102を用いたものである。
パルスエンコーダ1は、図示しないハンドルの回転角度に応じてパルスを発生するもので、CPU102aおよび駆動回路102bを備えた電子制御装置であるECU102と電気的に接続されている。また、ポテンショメータ6は、タイヤ切れ角を示すアナログ電圧を発生させるもので、ECU102と接続されている。
ECU102のCPU102aはパルスエンコーダ1から出力されたパルス信号のパルス数をカウントして、そのカウント数からハンドル操舵量を算出する(ステップS131)。また、ポテンショメータ6から出力されたアナログ電圧に基づいてタイヤ切れ角を算出する(ステップS132)。
次に、ハンドル操舵量とタイヤ切れ角とを比較し、一致するか否かを判定する(ステップS133)。一致しない場合は、その差分に応じて、CPU102aの図示しない内部メモリに格納された演算式を用いてDゲインを算出する(ステップS134)。一致した場合は、Dゲインの値を0とする(ステップS135)。
一方、CPU102aは、パルスエンコーダ1から出力されたパルス信号のパルス間隔を計測し、ハンドル操舵速度を算出する(ステップS136)。このハンドル操舵速度については、CPU102aがパルスを取り込んでから所定時間内に次のパルスを取り込めなかったときはハンドル操舵速度を0とする。続いて、このハンドル操舵速度が内部メモリに格納された所定量であるXrpm以上か否かを判定する(ステップS137)。ハンドル操舵速度がXrpm以上のときは、ハンドル操舵速度に応じて、内部メモリに格納された演算式を用いてPゲインを算出する(ステップS138)。ハンドル操舵速度がXrpm未満のときは、Pゲインを0とし、PSモータ3の操作量を少なくする(ステップS139)。
次に、CPU102aは、PゲインおよびDゲインの和を算出し、この値をPSモータ3への出力量として、デューティ比を算出する(ステップS140)。
【0011】
さらに、ハンドルが停止しているか否かすなわちハンドル操舵速度が0か否かを判定する(ステップS141)。ハンドルが停止していなければ、駆動回路102bはステップS140で算出したデューティ比でトランジスタ回路13または14を介してPSモータ3へPWM出力し、PSモータ3を駆動してタイヤを操舵する(ステップS142)。ハンドルが停止していれば、デューティ比を0にするとともに、ハンドル操舵量にタイヤ切れ角を代入する(ステップS143)。すなわち、PWM出力が停止したのと同等となり、PSモータを停止するとともに、ハンドル操舵量とタイヤ切れ角との差分があっても、ハンドル操舵量をそのときのタイヤ切れ角に変更してしまう。
以上のように、ハンドルが停止していれば、PSモータが停止するとともに、ハンドル操舵量がそのときのタイヤ切れ角に変更されるので、ハンドルを操作するオペレータがハンドルを動かしていないときに、タイヤが不用意に左右に切れてしまうことがない。
【0012】
また、CPU102aは、このようにして算出されたデューティ比に基づきトランジスタ回路13または14にPWM出力するとともに、ハンドル操作量とポテンショメータ6が検出したタイヤ切れ角とを比較し左右いずれの方向にタイヤを操舵させるか、すなわちPSモータ3の回転方向を決める出力信号をトランジスタ回路11または12に出力する。
例えば、タイヤを左に操舵したい場合は、CPU102aはトランジスタ回路11をオンし、且つトランジスタ回路12をオフした状態で、トランジスタ回路13にCPU102aで算出したデューティ比をPWM出力し、その結果PSモータ3にデューティ比に比例した電流量が流れタイヤが左に操舵される。一方、タイヤを右に操舵したい場合は、CPU102aはトランジスタ回路11をオフし、且つトランジスタ回路12をオンした状態で、トランジスタ回路14にCPU102aで算出したデューティ比をPWM出力することになる。
さらに、タイヤのタイヤ切れ角をポテンショメータ6で検出してECU2に入力してフィードバック制御する。
【0013】
なお、ハンドル操舵速度は、ECU102がパルスエンコーダ1から入力されたパルス信号のパルス間隔を計測して算出したものに限られず、ECU102が所定時間内に取り込んだパルス数から算出してもよい。
また、Dゲインの値は、内部メモリに格納され、且つハンドル操舵量とタイヤ切れ角との差分に応じたDゲインの値を定めたマップからCPU102aが読み出してもよい。さらに、Pゲインの値も、内部メモリに格納され、且つハンドル操舵速度に応じたPゲインの値を定めたマップからCPU102aが読み出してもよい。
【0014】
【発明の効果】
この発明によれば、制御回路がハンドル操舵速度が0の場合にハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分にかかわらず、ステアリングモータを停止するとともにハンドル操舵量をそのときのタイヤの切れ角に変更するので、ハンドル操舵量とタイヤの実際の切れ角とが一致しない場合に、PSモータをさらに駆動させ続けることがなく、PSモータの消費電流量が低減する。また、タイヤにかかる路面負荷が大きい状態から急激に減少しても、オペレータの意思に反してハンドル操舵量よりタイヤが行き過ぎて切れることはなく、操舵性が向上する。
【0015】
また、制御回路が、ハンドル操舵速度が0でない場合に、ハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分に基づいて算出されたDゲインとハンドル操舵速度に基づいて算出されたPゲインとの和をステアリングモータへ出力するようにすれば、オペレータのハンドル操作速度の大小でタイヤの追従性が変化し、オペレータの意思をより反映した操舵性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態に係るパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。
【図2】 実施の形態に係るパワーステアリング制御装置の動作を示す機能ブロック図である。
【図3】 従来のパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。
【図4】 従来のパワーステアリング制御装置の動作を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
3…PSモータ、102…ECU、102a…CPU、102b…駆動回路。
Claims (2)
- ハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分およびハンドル操舵速度に応じて制御回路がステアリングモータを駆動制御するパワーステアリング制御装置において、
制御回路は、ハンドル操舵速度が0の場合にハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分にかかわらず、ステアリングモータを停止するとともにハンドル操舵量にそのときのタイヤの切れ角を代入することを特徴とするパワーステアリング制御装置。 - 前記制御回路は、ハンドル操舵速度が0でない場合に、ハンドル操舵量とタイヤの切れ角との差分に基づいて算出されたDゲインとハンドル操舵速度に基づいて算出されたPゲインとの和をステアリングモータへ出力する請求項1に記載のパワーステアリング制御装置。
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