JP4250722B2

JP4250722B2 - パワーステアリング制御装置

Info

Publication number: JP4250722B2
Application number: JP19894999A
Authority: JP
Inventors: 洋村田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: JP2001026278A

Description

【０００１】
【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

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。