JP5271640B2

JP5271640B2 - 電動パワーステアリングの制御装置

Info

Publication number: JP5271640B2
Application number: JP2008224314A
Authority: JP
Inventors: 茂樹江原; 裕之徳永; 浩章小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: JP2010058571A

Description

本発明は、４輪自動車等に搭載される電動パワーステアリングの制御装置に係り、車両挙動制御装置の作動状態に応じた適切な操舵感を運転者に与えるための技術に関する。

自動車においては、適切な運転（操舵や加減速）を可能とさせるべく、車両挙動や路面状態を操舵反力として運転者に伝達する必要がある。電動パワーステアリング（Electric Power Steering：以下、ＥＰＳと記す）が搭載された自動車の場合、操舵反力は、種々の制御パラメータ（ステアリングホイールの操舵角、ヨーレイト、車速等）に基づいて設定され、操舵方向へのアシストトルクを減少させること等によって生起される。なお、車速と操舵角とに基づき算出した規範ヨーレイトと、ヨーレイトセンサから入力した実ヨーレイトとの差が所定値を超えた場合、ヨーレイトセンサが故障していると判定して操舵反力制御を中止する技術が知られている（特許文献１参照）。

一方、近年の４輪自動車では、制動時における車輪のロックを防止するＡＢＳ（Anti-lock Breaking System）、加速時における車輪の空転を防止するＴＣＳ（Traction Control System）の他、これらに旋回時における横滑りの抑制機能等を加えた車両挙動制御装置（Vehicle Stability Assist system:以下、ＶＳＡと記す）が一部に採用されている（特許文献２参照）。旋回走行時にアンダステアやオーバステア等によって横滑りが生じた場合、運転者が意図した走行軌跡（以下、目標進路と記す）から車両が逸脱することになる。そのため、ＶＳＡは、目標進路からの逸脱を判定した段階で、例えば独立式の制動装置により左右車輪のどちらか一方を制動すること等によって車両を目標進路に復帰させる。

特開２００３−２９１８４２号公報特開２００３−１６５４３１号公報

ＶＳＡが搭載された自動車では、運転者がＶＳＡの作動スイッチを切る、あるいは、失陥によってＶＳＡが作動しなくなると、車体挙動の乱れによってヨーレイトが大きくなることが避けられない。そして、ヨーレイトが大きくなった場合、タイヤのスリップに起因するアンダステアやオーバステア等が生じ、規範ヨーレイトと実ヨーレイトとが乖離しやすくなる。このような状況では、前述したヨーレイトセンサの故障判定が困難となり、適切な操舵反力制御が実行できないため、従来の制御装置では操舵反力制御を中止していた。しかし、操舵反力が完全に無くなった場合、車両挙動や路面情報を運転者が認識し難くなるため、操縦安定性や操舵感の面からは好ましくなかった。

本発明は上記状況に鑑みなされたもので、車両挙動制御装置の作動状態に応じた適切な操舵感を運転者に与える電動パワーステアリングの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、モータを駆動源とする電動パワーステアリングと車両の挙動が乱れたときに作動する車両挙動制御装置とが搭載された車両に設けられ、前記電動パワーステアリングの制御に供される制御装置であって、少なくとも操舵トルクを制御パラメータとして用い、運転者の操舵力を低減させるアシストトルク目標値を設定するアシストトルク設定手段と、少なくとも操舵角とヨーレイトとを制御パラメータとして用い、ステアリングホイールに与える操舵反力目標値を設定する操舵反力設定手段と、前記アシストトルク目標値と前記操舵反力目標値とに基づき、前記モータの目標電流を設定する目標電流設定手段と、前記車両挙動制御装置が作動状態にあるか否かを判定する作動状態判定手段と
を備え、前記操舵反力設定手段は、前記車両挙動制御装置が作動状態にない場合、前記操舵反力目標値を、０よりも大きく、かつ、当該車両挙動制御装置が作動状態にある場合の操舵反力目標値よりも小さく設定することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る電動パワーステアリングの制御装置において、前記操舵反力設定手段は、前記操舵反力を設定するにあたり、前記操舵角の重みを前記ヨーレイトの重みよりも大きくすることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明に係る電動パワーステアリングの制御装置において、前記操舵反力設定手段は、前記車両の車速が高くなるほど、前記操舵角の重みを前記ヨーレイトの重みに対して大きくすることを特徴とする。

第１の発明によれば、車両挙動制御装置が作動状態にない場合においても、運転者は、ある程度の操舵反力を受けることで、車両挙動や路面状態に応じた運転を行うことが可能となる。また、第２の発明によれば、車体挙動の乱れによってヨーレイトが大きくなっても、過剰な操舵反力が発生しなくなって操舵感が向上する。また、第３の発明によれば、ヨーレイトの変化が大きく、操舵角の変化が小さくなる高車速領域においても、操舵角の重みを大きくすることで、過剰な操舵反力が発生しなくなって操舵感が向上する。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図であり、図２は実施形態に係るＥＰＳ−ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。

＜電動パワーステアリング装置＞
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール２にステアリングシャフト３を介して連結されたピニオン４と、ピニオン４に噛み合って車幅方向に往復動するラック５とを有するラック・アンド・ピニオン機構を備えている。ラック５は、その両端がタイロッド６を介して左右前輪７側のナックルアーム８に連結され、ステアリングホイール２の回転操作に応じて左右前輪７が転舵される。ラック５にはモータやギヤ等からなる操舵アシスト機構９が同軸に装着されており、この操舵アシスト機構９が発生するアシストトルクによって運転者の操舵力が軽減される。

ステアリングシャフト３には、ステアリングホイール２の操舵角を検出する操舵角センサ１１が上部に設けられるとともに、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１２がピニオン４の近傍に設けられている。また、車体の適所には、車速を検出する車速センサ１３や、車体の実ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ１４、図示しないＶＳＡの制御を行うＶＳＡ−ＥＣＵ１５が設けられている。また、操舵アシスト機構９には、モータ回転角を検出するレゾルバ１６が設けられている。

これらの各センサ類１１〜１４，１６やＶＳＡ−ＥＣＵ１５の出力信号は、ステアリング制御装置（ＥＰＳ−ＥＣＵ）２１に入力される。ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、電動パワーステアリング装置１を統括的に制御するもので、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、上述した出力信号に基づき目標制御量（目標電流）を決定し、操舵アシスト機構９の駆動回路２２に出力する。駆動回路２２は、ＦＥＴブリッジ等から構成されており、ＥＰＳ−ＥＣＵ２１が決定した目標制御量に基づき操舵アシスト機構９に電力を供給し、これにより操舵アシスト機構９によるラック５へのアシストトルクが制御される。

＜ＥＰＳ−ＥＣＵ＞
図２に示すように、ＥＰＳ−ＥＣＵ２１には、操舵方向判定部３１と、角速度算出部３２と、アシストトルク設定部３３と、ダンパ補償部３４と、操舵反力設定部３５と、目標電流設定部３６とが内装されている。

操舵方向判定部３１は、操舵角センサ１１および操舵トルクセンサ１２の出力信号に基づいて操舵方向が中立位置から遠ざかる向きか中立位置に戻る向きかを判定し、その判定結果をアシストトルク設定部３３に出力する。また、角速度算出部３２は、レゾルバ１６の出力信号に基づき操舵アシスト機構９の角速度を算出し、角速度信号をダンパ補償部３４に出力する。ダンパ補償部３４は、操舵角センサ１１やヨーレイトセンサ１４、角速度算出部３２の出力信号に基づき操舵アシスト機構９の減衰補正値を設定し、これをアシストトルク設定部３３に出力する。

アシストトルク設定部３３は、操舵角センサ１１や操舵トルクセンサ１２の他、操舵方向判定部３１、ダンパ補償部３４等からの入力信号に基づいてアシストトルク目標値を設定し、これを目標電流設定部３６に出力する。

操舵反力設定部３５は、操舵角センサ１１や操舵トルクセンサ１２、車速センサ１３、ヨーレイトセンサ１４の出力信号の他、角速度算出部３２の出力信号に基づき操舵反力目標値を設定し、これを目標電流設定部３６に出力する。

目標電流設定部３６は、アシストトルク設定部３３から入力したアシストトルク目標値と、操舵反力設定部３５から入力した目標操舵反力とに基づき目標電流を設定し、これを駆動回路２２に出力する。

≪実施形態の作用≫
自動車が走行を開始すると、ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で操舵アシスト制御を繰り返し実行する。この際、ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、種々の運転情報に基づいてアシストトルク目標値Ｔａｔを算出するとともに、以下の手順で操舵反力目標値Ｔｒｔも算出する。すなわち、ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、操舵角に所定の第１ゲインＧ１を乗じた値を用いて第１操舵反力ベース値Ｔｒｂ１を算出する一方で、ヨーレイトに所定の第２ゲインＧ２を乗じた値を用いて第２操舵反力ベース値Ｔｒｂ２を算出し、これら両操舵反力ベース値Ｔｒｂ１，Ｔｒｂ２を和すことによって操舵反力目標値Ｔｒｔを算出する。ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、アシストトルク目標値Ｔａｔと操舵反力目標値Ｔｒｔとの算出を終えると、これらに基づき目標電流Ｉｔを設定する。

＜ＶＳＡ適応制御＞
ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、上述の操舵アシスト制御と並行して、図３のフローチャートにその手順を示すＶＳＡ適応制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し実行する。ＶＳＡ適応制御を開始すると、ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、ＶＳＡ−ＥＣＵ１５からの入力信号に基づき、図３のステップＳ１でＶＳＡが作動状態にあるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであれば何ら処理を行わずにスタートに戻る。

運転者がＶＳＡの作動スイッチを切る、あるいは、失陥によってＶＳＡが作動しなくなるとステップＳ１の判定がＮｏとなるため、ＥＰＳ−ＥＣＵ２１は、ステップＳ２で第２ゲインＧ２を０とする。これにより、操舵アシスト制御においては、第２操舵反力ベース値Ｔａｂ２の値が０となり、第１操舵反力ベース値Ｔａｂ１のみに基づいて操舵反力目標値Ｔｒｔが算出されるようになる。すなわち、ＶＳＡの非作動によって車体挙動が乱れてヨーレイトが大きくなっても、小さくはあるが操舵角に応じた操舵反力が与えられ、運転者が車両挙動や路面状態に応じた運転を行うことが可能となる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、ＶＳＡの非作動時に第２ゲインＧ２（すなわち、ヨーレイトの重み）を０としたが、第１ゲインＧ１（すなわち、操舵角の重み）に対して十分小さな値とするようにしてもよい。また、上記実施形態では、ＶＳＡの作動／非作動によって操舵反力制御におけるヨーレイトの重みを変える（実施形態では、ＶＳＡの非作動に０とする）ようにしたが、ＶＳＡの作動レベルが所定の閾値を下回った場合にヨーレイトの重みを小さくするようにしてもよいし、ＶＳＡの作動レベルに応じてヨーレイトの重みを漸減させるようにしてもよい。その他、電動パワーステアリング装置やＥＰＳ−ＥＣＵの具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。実施形態に係るＥＰＳ−ＥＣＵ２１の概略構成を示すブロック図である実施形態に係るＶＳＡ適応制御の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１電動パワーステアリング装置
２ステアリングホイール
７前輪
９操舵アシスト機構
１１操舵角センサ
１２操舵トルクセンサ
１３車速センサ
２１ＥＰＳ−ＥＣＵ（電動パワーステアリングの制御装置）
３３アシストトルク設定部
３５操舵反力設定部
３６目標電流設定部

Claims

モータを駆動源とする電動パワーステアリングと車両の挙動が乱れたときに作動する車両挙動制御装置とが搭載された車両に設けられ、前記電動パワーステアリングの制御に供される制御装置であって、
少なくとも操舵トルクを制御パラメータとして用い、運転者の操舵力を低減させるアシストトルク目標値を設定するアシストトルク設定手段と、
少なくとも操舵角とヨーレイトとを制御パラメータとして用い、ステアリングホイールに与える操舵反力目標値を設定する操舵反力設定手段と、
前記アシストトルク目標値と前記操舵反力目標値とに基づき、前記モータの目標電流を設定する目標電流設定手段と、
前記車両挙動制御装置が作動状態にあるか否かを判定する作動状態判定手段と
を備え、
前記操舵反力設定手段は、前記車両挙動制御装置が作動状態にない場合、前記操舵反力目標値を、０よりも大きく、かつ、当該車両挙動制御装置が作動状態にある場合の操舵反力目標値よりも小さく設定することを特徴とする電動パワーステアリングの制御装置。
前記操舵反力設定手段は、前記操舵反力を設定するにあたり、前記操舵角の重みを前記ヨーレイトの重みよりも大きくすることを特徴とする、請求項１に記載された電動パワーステアリングの制御装置。
前記操舵反力設定手段は、前記車両の車速が高くなるほど、前記操舵角の重みを前記ヨーレイトの重みに対して大きくすることを特徴とする、請求項１に記載された電動パワーステアリングの制御装置。