JP4997466B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵部材に加えられ、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用のモータを駆動制御することにより操舵補助する電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。

モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置は、操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに基づき、出力軸に連動する操舵補助用のモータを駆動制御するものである。
特開平１１−３２１６７０号公報

車両が、滑り易い低μ（摩擦係数）路を走行する場合、ドライバは、ステアリングの操舵力が軽くなる為、意図せずに急操舵を行ってしまい、車両の走行姿勢が不安定になることがあるという問題がある。
特許文献１には、車輪と路面との間の摩擦係数に対応する路面状態値を算出し、操舵補助力を決定する場合に、操舵トルク及び車速に加えて、路面状態値も考慮して操舵補助力を決定し、さらに、圧雪路や氷路の場合には、操舵補助力に代えて操舵反力を発生させる電動パワーステアリング装置が開示されている。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、滑り易い低μ路を走行する場合に、ドライバが急操舵する虞が小さく、車両の走行姿勢が不安定になることが少ない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵速度を検出する操舵速度検出手段とを備え、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用のモータを駆動制御することにより操舵補助力を出力する電動パワーステアリング装置において、前記トルクセンサが検出した操舵トルクが所定トルク未満であるか否かを判定するトルク判定手段と、前記操舵速度検出手段が検出した操舵速度が所定操舵速度以上であるか否かを判定する操舵速度判定手段と、前記トルク判定手段が所定トルク未満であると判定し、前記操舵速度判定手段が所定操舵速度以上であると判定したときに、前記操舵補助力を低減する低減手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、車両の外気温を検出する手段と、該手段が検出した外気温が所定温度未満であるか否かを判定する外気温判定手段とを更に備え、前記低減手段は、該外気温判定手段が所定温度未満であると更に判定したときに、前記操舵補助力を低減するように構成してあることを特徴とする。

第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、操向車輪の空気圧を検出する手段と、該手段が検出した空気圧が所定空気圧以上であるか否かを判定する空気圧判定手段とを更に備え、前記低減手段は、該空気圧判定手段が所定空気圧以上であると更に判定したときに、前記操舵補助力を低減するように構成してあることを特徴とする。

第１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、トルクセンサが検出した操舵トルクが所定トルク未満であると判定し、操舵速度検出手段が検出した操舵速度が所定操舵速度以上であると判定するという通常路（高μ路）では通常あり得ない場合に、操舵補助力を低減するので、滑り易い低μ路を走行する場合に、ドライバが急操舵する虞が小さく、車両の走行姿勢が不安定になることが少ない電動パワーステアリング装置を実現することができる。また、ＥＳＰ（Electronic Stability Program；横滑り防止装置）を用いることなく、電動パワーステアリング装置のみで簡易姿勢制御システムを実現することができる。

第２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、検出した外気温が所定温度未満であると更に判定したときに、低減手段は、操舵補助力を低減するので、冬季に凍結した滑り易い低μ路を走行する場合に、ドライバが急操舵する虞が小さく、車両の走行姿勢が不安定になることが少ない電動パワーステアリング装置を実現することができる。

第３発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、検出した操向車輪の空気圧が所定空気圧以上であると更に判定したときに、低減手段は、操舵補助力を低減するので、滑り易い低μ路を走行する場合に、ドライバが急操舵する虞が小さく、車両の走行姿勢が不安定になることが少ない電動パワーステアリング装置を実現することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵部材（図示せず）に加えられトルクセンサ１１が検出した操舵トルク、及び車速センサ１６が検出した車速が、それぞれマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記述）１９へ与えられる。また、操舵角センサ１２が検出した操舵部材の操舵角、外気温センサ２０が検出した車両の外気温、空気圧センサ２１が検出した操向車輪の空気圧が、それぞれマイコン１９へ与えられる。

マイコン１９から出力されるリレー制御信号がリレー駆動回路１５へ入力され、リレー駆動回路１５はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー接点１５ａをオン又はオフさせる。
マイコン１９は、操舵トルク、車速、操舵角、外気温、空気圧及び後述するモータ電流に基づき、メモリ１８内のトルク／電流テーブル１８ａ，１８ｂを参照することにより、ブラシレスモータ（操舵補助用のモータ）２２に流すべき電流値である出力レベル指令を作成する。作成した出力レベル指令はモータ駆動回路１３へ与えられる。

モータ駆動回路１３は、フェイルセーフリレー接点１５ａを通じて、車載バッテリＰの出力電圧が印加され、与えられた出力レベル指令に基づき、ブラシレスモータ２２を回転駆動させる。
ブラシレスモータ２２が回転する際、ロータ位置検出器１４がそのロータ位置を検出し、モータ駆動回路１３は、この検出したロータ位置信号に基づき、ブラシレスモータ２２を回転制御する。
ブラシレスモータ２２に流れるモータ電流は、モータ電流検出回路１７により検出され、モータ電流としてマイコン１９に与えられる。

以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を、それを示す図２、３のフローチャートを参照しながら説明する。
マイコン１９は、電動パワーステアリング装置の起動時に、フラグ及びパラメータ類を初期化するものとする。
マイコン１９は、操舵補助動作において、先ず、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクを読込み（Ｓ２）、操舵角センサ１２が検出した操舵角を読込み（Ｓ４）、読込んだ操舵角を微分して、操舵角速度（操舵速度）を演算する（Ｓ６）。次いで、車速センサ１６が検出した車速を読込み（Ｓ８）、外気温センサが検出した車両の外気温を読込み（Ｓ１０）、空気圧センサが検出した操向輪の空気圧を読込む（Ｓ１２）。

マイコン１９は、次に、路面が滑り易い低μ路であるか否かを判定する路面判定処理を行い（Ｓ１４）、次いで、読込んだ車速（Ｓ８）及び読込んだ操舵トルク（Ｓ２）により、トルク／電流テーブル１８ａを参照して、目標モータ電流を決定する（Ｓ１６）。
トルク／電流テーブル１８ａでは、図４（ａ）に示すように、操舵トルクが所定の不感帯を超えると、操舵トルクの増加に従って目標モータ電流が増加し、さらに操舵トルクが所定値以上になると目標モータ電流が飽和するような関数が、車速に応じて可変的に定められている。前記関数は、車速が低となるに従って、操舵トルクに対する目標モータ電流の比が大になると共に、目標モータ電流の飽和値が大となるようになっている。

マイコン１９は、次に、後述するフラグＦ（図３）が１であるか否かを判定し（Ｓ１８）、フラグＦが１であれば、操舵補助力を低減した（Ｓ２０）後、モータ電流検出回路１７からモータ電流を読込む（Ｓ２２）。フラグＦが１でなければ、そのまま、モータ電流検出回路１７からモータ電流を読込む（Ｓ２２）。
マイコン１９は、操舵補助力を低減する（Ｓ２０）際は、読込んだ車速（Ｓ８）及び読込んだ操舵トルク（Ｓ２）により、トルク／電流テーブル１８ｂを参照して、モータ電流を決定し、決定したモータ電流を、目標モータ電流（Ｓ１６）に加算する。

トルク／電流テーブル１８ｂでは、図４（ｂ）に示すように、操舵トルクが所定の不感帯を超えると、操舵トルクの増加に従ってモータ電流が増大し（但し、目標モータ電流（ａ）とは符号が逆になる）、さらに操舵トルクが所定値以上になるとモータ電流が飽和するような関数が、車速に応じて可変的に定められている。前記関数は、車速が低となるに従って、操舵トルクに対するモータ電流の比の絶対値が大になると共に、モータ電流の飽和値の絶対値が大となる（但し、目標モータ電流の飽和値よりは小さく設定される）ようになっている。

マイコン１９は、次に、決定した目標モータ電流（Ｓ１６）と読込んだモータ電流（Ｓ２２）との差を演算し、演算した差に基づき、ブラシレスモータ２４に目標モータ電流を流すべく、モータ電流指令値を決定する（Ｓ２４）。次いで、決定したモータ電流指令値（Ｓ２４）に応じた回転方向及び出力レベルを決定し（Ｓ２６）、決定した回転方向及び出力レベルの各指令信号をモータ駆動回路１３に与え（Ｓ２８）、リターンして他の処理へ移る。

マイコン１９は、路面判定処理（Ｓ１４）では、図３に示すように先ず、読込んだ操舵トルク（Ｓ２）が、所定トルクＴ（例えば１Ｎ・ｍ）未満であるか否かを判定し（Ｓ３０）、所定トルクＴ未満であれば（Ｓ３０：ＹＥＳ）、演算した操舵角速度（Ｓ６）が、所定操舵角速度ω（例えば３６０ｄｅｇ／ｓ）以上であるか否かを判定する（Ｓ３２）。次いで、所定操舵角速度ω以上であれば（Ｓ３２：ＹＥＳ）、読込んだ外気温（Ｓ１０）が、所定温度Ｄ（例えば０ｄｅｇＣ）未満であるか否かを判定し（Ｓ３４）、所定温度Ｄ未満であれば（Ｓ３４：ＹＥＳ）、読込んだ車速（Ｓ８）が、所定速度Ｖ以上であるか否かを判定する（Ｓ３６）。

マイコン１９は、車速が所定速度Ｖ以上であれば（Ｓ３６：ＹＥＳ）、読込んだ操向輪の空気圧（Ｓ１２）が所定圧力Ｐ以上であるか否かを判定し（Ｓ３８）、所定圧力Ｐ以上であれば（Ｓ３８：ＹＥＳ）、フラグＦが０であるか否かを判定する（Ｓ４０）。
マイコン１９は、フラグＦが０であれば（Ｓ４０：ＹＥＳ）、フラグＦを１にした（Ｓ４２）後、操舵補助力の低減動作（Ｓ２０）によりハンチングが生じないように、所定トルクＴ、所定操舵角速度ω、所定温度Ｄ、所定速度Ｖ及び所定圧力Ｐを、判定条件が緩和する方向に調整する（Ｓ４４）。

ここで、所定トルクＴ、所定操舵角速度ω、所定温度Ｄ、所定速度Ｖ及び所定圧力Ｐの各判定条件が緩和する方向に調整する量（Ｓ４４）を、それぞれΔＴ、Δω、ΔＤ、ΔＶ、ΔＰとすると、
Ｔ←Ｔ＋ΔＴ， ω←ω−Δω， Ｄ←Ｄ＋ΔＤ，
Ｖ←Ｖ−ΔＶ， Ｐ←Ｐ−ΔＰ，
のように調整する。
マイコン１９は、フラグＦが０でなければ（Ｓ４０：ＮＯ）、つまり、フラグＦ＝１であれば、そのままリターンする。

マイコン１９は、操舵トルクが所定トルクＴ未満でないとき（Ｓ３０：ＮＯ）、操舵角速度が所定操舵角速度ω以上でないとき（Ｓ３２：ＮＯ）、外気温が所定温度Ｄ未満でないとき（Ｓ３４：ＮＯ）、車速が所定速度Ｖ以上でないとき（Ｓ３６：ＮＯ）、又は空気圧が所定圧力Ｐ以上でないとき（Ｓ３８：ＮＯ）、フラグＦが０であるか否かを判定する（Ｓ４６）。
マイコン１９は、フラグＦが０でなければ（Ｓ４６：ＮＯ）、フラグＦを０にした（Ｓ４８）後、判定条件が緩和する方向に調整していた所定トルクＴ、所定操舵角速度ω、所定温度Ｄ、所定速度Ｖ及び所定圧力Ｐ（Ｓ４４）を、初期値に復帰させた（Ｓ５０）後、リターンする。

ここで、所定トルクＴ、所定操舵角速度ω、所定温度Ｄ、所定速度Ｖ及び所定圧力Ｐを初期値に復帰させるときは、判定条件が緩和する方向に調整したときとは逆に、
Ｔ←Ｔ−ΔＴ， ω←ω＋Δω， Ｄ←Ｄ−ΔＤ，
Ｖ←Ｖ＋ΔＶ， Ｐ←Ｐ＋ΔＰ，
のように処理する。
マイコン１９は、フラグＦが０であれば（Ｓ４６：ＹＥＳ）、そのままリターンする。
尚、本実施の形態では、低μ路であるか否かの判定条件に、操舵トルク、操舵角速度、外気温、車速及び空気圧を用いているが、これらに限られることは無く、例えば、ヨーレートセンサを備えて、ヨーレートを判定条件にしても良い。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る電動パワーステアリング装置のトルク／電流テーブルのイメージ例を示す説明図である。

符号の説明

１１ トルクセンサ、１２ 操舵角センサ（操舵速度検出手段）、１３ モータ駆動回路、１６ 車速センサ、１７ モータ電流検出回路、１８ａ トルク／電流テーブル、１８ｂ トルク／電流テーブル（低減手段）、１９ マイクロコンピュータ（トルク判定手段、操舵速度検出手段、操舵速度判定手段）、２０ 外気温センサ、２１ 空気圧センサ、２２ ブラシレスモータ、Ｐ 車載バッテリ

Claims (3)

1. 操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵速度を検出する操舵速度検出手段とを備え、前記トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用のモータを駆動制御することにより操舵補助力を出力する電動パワーステアリング装置において、
   前記トルクセンサが検出した操舵トルクが所定トルク未満であるか否かを判定するトルク判定手段と、前記操舵速度検出手段が検出した操舵速度が所定操舵速度以上であるか否かを判定する操舵速度判定手段と、前記トルク判定手段が所定トルク未満であると判定し、前記操舵速度判定手段が所定操舵速度以上であると判定したときに、前記操舵補助力を低減する低減手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 車両の外気温を検出する手段と、該手段が検出した外気温が所定温度未満であるか否かを判定する外気温判定手段とを更に備え、前記低減手段は、該外気温判定手段が所定温度未満であると更に判定したときに、前記操舵補助力を低減するように構成してある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。
3. 操向車輪の空気圧を検出する手段と、該手段が検出した空気圧が所定空気圧以上であるか否かを判定する空気圧判定手段とを更に備え、前記低減手段は、該空気圧判定手段が所定空気圧以上であると更に判定したときに、前記操舵補助力を低減するように構成してある請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。

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