JP6252759B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
この構成によれば、ステアリング操作に応じた好適な操舵感を運転者に与えることができる。
そこで、上記電動パワーステアリング装置について、前記補正成分演算部は、前記ステアリングホイールの切り戻し操作に対応する前記操舵角と第1補正成分との関係を定義する切り戻しマップと、前記ステアリングホイールの切り込み操作に対応する前記操舵角と第2補正成分との関係を定義する切り込みマップと、を有し、前記第1補正成分及び前記第2補正成分に基づいて前記補正成分を演算することが好ましい。
上記電動パワーステアリング装置について、前記切り戻しマップが、前記第1基準角を「θ1」、前記操舵角を「θs」、前記第1補正成分を「Tc1*」、前記操舵角に対する前記第1補正成分の比例定数を「k」とするとき、次式「Tc1*=k・(θs−θ1)」で定義される場合には、前記第1更新部は、前記操舵角の変化方向が反転したとき、前記式の「Tc1*」に前記選択部により選択された補正成分の前回値を代入するとともに、前記式の「θs」に前記操舵角の前回値を代入することにより第1基準角θ1を演算し、同演算結果に基づいて前記第1基準角θ1を更新することが好ましい。
この構成によれば、車両の速度に応じて操舵感が変化するため、車両の走行状態に応じた、より好適な操舵感を得ることができる。
この構成によれば、操舵状態が手放し状態であるか否かを容易に判定することができる。
上記電動パワーステアリング装置について、前記補正成分調整部は、前記車両の速度が所定の速度閾値以下である場合、前記補正成分の調整を行わないことが好ましい。
この構成によれば、運転者が車両を旋回させている場合には、補正成分の調整が行われないため、補正成分に対応した操舵感を運転者に与えることができる。そのため、車両旋回中の操舵感を確保することができる。
以下、電動パワーステアリング装置の第1実施形態について説明する。はじめに電動パワーステアリング装置の概要について説明する。
図3に示すようにマイコン41は、操舵トルクTh、車速V、及びモータ回転角θmに基づいてアシスト指令値Ta*を演算するアシスト指令値演算部50を有している。アシスト指令値Ta*は、モータ20の出力トルクの目標値に対応する。
第1演算部71は、図5に示す切り戻しマップM10に基づいて操舵角θsから第1補正成分Tc1*を演算する。
図7に示すように、第1切り込みマップM11では、操舵角θsが第2基準角θ2であるとき、第2補正成分Tc2*が「0」となる。また第1切り込みマップM11では、操舵角θsが第2基準角θ2から大きくなるほど、すなわち操舵角θsが第2基準角θ2から右操舵方向に変化するほど、第2補正成分Tc2*が増加する。さらに第1切り込みマップM11では、操舵角θsが大きくなるほど、操舵角θsに対する第2補正成分Tc2*の変化率の絶対値(マップM11の傾き)が小さくなる。なお図中に切り戻しマップM10を破線で示すように、第1切り込みマップM11の変化率の絶対値は、切り戻しマップM10の変化率の絶対値よりも小さい値に設定されている。
詳しくは、図4に示すように、第2演算部72には、第1演算部71で演算される差分値(θs−θ1)、及び操舵角θsが取り込まれる。第2演算部72は、差分値(θs−θ1)に基づいて第2基準角θ2及び第3基準角θ3をそれぞれ更新する第2更新部90及び第3更新部91を有している。
選択部73は、第1補正成分Tc1*及び第2補正成分Tc2*のうち、絶対値の小さい方を選択し、選択した補正成分Tcs*をゲイン調整部74に出力する。
このような構成によれば、操舵角θsに対して補正成分Tc*が図13に示すようなヒステリシス特性を有するため、操舵角θsの変化に対してヒステリシス特性を有する操舵感を運転者に与えることができる。また各マップM10〜M12の形状を適宜変更することによりヒステリシス特性を変更することができるため、運転者に与える操舵感を任意に変更することができる。
(1)アシスト指令値Ta*には、転舵角フィードバック制御の実行により得られる第2アシスト成分Ta2*と、ステアリングホイール10の操舵角θsの変化に対してヒステリシス特性を有する補正成分Tc*とを含めることとした。これにより中立位置付近のステアリング操作の際に運転者に与える摩擦感を払拭した上で、運転者に任意の操舵感を与えることができるため、操舵感を向上させることができる。また、中立位置付近以外のステアリング操作についても、運転者に任意の操舵感を与えることができるため、同様に操舵感を向上させることができる。
次に第1実施形態の第1変形例について説明する。
第1実施形態の電動パワーステアリング装置では、補正成分演算部65が第2切り込みマップM12を用いて補正成分Tc*を演算している途中でステアリングホイール10の操舵方向が反転すると、補正成分演算部65は図14に示すように補正成分Tc*を演算する。すなわち、ステアリングホイール10の操舵方向が変化したときの操舵角θsd、及びそれに対応する補正成分Tcd*に基づいて第1更新部80が第1基準角θ1を更新し、座標点(θsd,Tcd*)を通るように切り戻しマップM10を移動させる。これにより補正成分演算部65は、図中に矢印で示すように切り戻しマップM10に基づいて補正成分Tc*を演算する。その後、運転者がステアリングホイール10を第1基準角θ1を通過するように操作すると、差分値(θs−θ1)の符号が負から正に変化するため、第2更新部90が第2基準角θ2を第1基準角θ1と同一の値に設定する。これにより補正成分演算部65は、図中に矢印で示すように第1切り込みマップM11に基づいて補正成分Tc*を演算する。
(第2変形例)
次に第1実施形態の第2変形例について説明する。
次に電動パワーステアリング装置の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(7)運転者がステアリングホイール10から手を離した後にステアリングホイール10が中立位置に戻る直前で停止した場合、補正成分の絶対値|Tc*|が、補正成分演算部65の演算値よりも小さい値に設定される。これにより第2アシスト成分Ta2*に対して補正成分Tc*が影響し難くなるため、第2アシスト成分Ta2*に対応するアシスト力が操舵機構1に作用し易くなる。したがってステアリングホイール10が中立位置に戻り易くなるため、運転者がステアリングホイール10を中立位置まで微操舵する負担を軽減することができる。
次に第2実施形態の第1変形例について説明する。
本変形例では、車両状態判定部111が車速センサ6により検出される車速Vに基づいて車両状態を更に判定する。具体的には、図23に示すように、車両状態判定部111は、ステアリングホイール10が中立位置付近に位置していると判定した場合(S3:YES)、車速Vが所定の速度閾値Va以下であるか否かを判断する(S5)。なお速度閾値Vaは、車両が低速走行している状況であるか否かを判定することができるように予め実験等により設定されメモリに記憶されている。そして車両状態判定部111は、車速Vが所定の速度閾値Vaを超えている場合には(S5:NO)、調整信号Saの出力を行い(S4)、車速Vが所定の速度閾値Va以下の場合には(S5:YES)、調整信号Saの出力を行わない。
次に第2実施形態の第2変形例について説明する。
図2に破線で示すように、本変形例の電動パワーステアリング装置には、車両の横方向加速度(横G)LAを検出する横方向加速度センサ8が設けられている。車両状態判定部111は、この横方向加速度センサ8により検出される横方向加速度LAに基づいて車両状態を更に判定する。具体的には、図24に示すように、車両状態判定部111は、ステアリングホイール10が中立位置付近に位置していると判定した場合(S3:YES)、横方向加速度LAに基づいて車両が旋回中であるか否かを判定する(S6)。車両状態判定部111は、例えば横方向加速度の絶対値|LA|が所定の加速度閾値LAa以上であるか否かに基づいて、車両が旋回中であるか否かを判定する(S6)。車両状態判定部111は、車両が旋回中でない場合には(S6:NO)、調整信号Saの出力を行い(S4)、車両が旋回中の場合には(S6:YES)、調整信号Saの出力を行わない。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第1実施形態の第1変形例及び第2変形例に示した構成を第2実施形態及びその変形例の電動パワーステアリング装置に適用してもよい。
・切り戻しマップM10及び切り込みマップM11,M12のそれぞれの形状は適宜変更可能である。
・基本アシスト成分演算部60では、操舵トルクTh及び車速Vに基づいて第1アシスト成分Ta1*を設定したが、例えば操舵トルクThのみに基づいて第1アシスト成分Ta1*を設定してもよい。また操舵トルクThに対する第1アシスト成分Ta1*の変化率(アシスト勾配)に基づいてトルクセンサ5の検出操舵トルクThの位相を変化させる、いわゆる位相補償制御を実行してもよい。
Claims (15)
- モータから車両の操舵機構にアシスト力を付与するアシスト機構と、
前記モータの出力トルクの目標値であるアシスト指令値に基づいて前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
ステアリングホイールに付与される操舵トルクに基づいて前記アシスト指令値の基礎成分である第1アシスト成分を演算する基本アシスト成分演算部と、
前記操舵トルク及び前記第1アシスト成分の加算値に基づいて、転舵輪の転舵角の目標値である転舵角指令値を演算する転舵角指令値演算部と、
前記転舵輪の実際の転舵角を前記転舵角指令値に追従させる転舵角フィードバック制御の実行により第2アシスト成分を演算する転舵角フィードバック制御部と、
前記ステアリングホイールの操舵角に基づいて補正成分を演算する補正成分演算部と、
前記第1アシスト成分及び前記第2アシスト成分の加算値から前記補正成分を減算した値を基礎として前記アシスト指令値を演算するアシスト指令値演算部と、を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分は、前記操舵角の変化に対してヒステリシス特性を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分演算部は、
前記ステアリングホイールの切り戻し操作に対応する前記操舵角と第1補正成分との関係を定義する切り戻しマップと、
前記ステアリングホイールの切り込み操作に対応する前記操舵角と第2補正成分との関係を定義する切り込みマップと、を有し、
前記第1補正成分及び前記第2補正成分に基づいて前記補正成分を演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項3に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記切り戻しマップは、前記操舵角が第1基準角であるときに前記第1補正成分が「0」になるとともに、前記操舵角に前記第1補正成分が比例するように定義されたマップであり、
前記切り込みマップは、
前記操舵角が第2基準角であるときに前記第2補正成分が「0」になるとともに、前記操舵角が前記第2基準角から一方の操舵方向に変化するほど前記第2補正成分が増加し、且つ前記操舵角が前記一方の操舵方向に変化するほど前記操舵角に対する前記第2補正成分の変化率の絶対値が小さくなるように定義された第1切り込みマップと、
前記操舵角が第3基準角であるときに前記第2補正成分が「0」になるとともに、前記操舵角が前記第3基準角から前記一方の操舵方向とは逆の他方の操舵方向に変化するほど前記第2補正成分が減少し、且つ前記操舵角が前記他方の操舵方向に変化するほど前記操舵角に対する前記第2補正成分の変化率の絶対値が小さくなるように定義された第2切り込みマップと、から構成され、
前記補正成分演算部は、
前記切り戻しマップに基づいて前記第1補正成分を演算する第1演算部と、
前記操舵角が前記第1基準角以上であることを条件に前記第1切り込みマップに基づいて前記第2補正成分を演算し、前記操舵角が前記第1基準角未満であることを条件に前記第2切り込みマップに基づいて前記第2補正成分を演算する第2演算部と、
前記操舵角の変化方向が反転したときに前記第1基準角を更新する第1更新部と、
前記操舵角から前記第1基準角を減算した差分値の符号が負から正に変化することを条件に前記第2基準角を更新する第2更新部と、
前記差分値の符号が正から負に変化したときに前記第3基準角を更新する第3更新部と、
前記第1演算部により演算される前記第1補正成分、及び前記第2演算部により演算される前記第2補正成分のうち、絶対値の小さい方を前記補正成分として選択する選択部と、を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項4に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記切り戻しマップは、前記第1基準角を「θ1」、前記操舵角を「θs」、前記第1補正成分を「Tc1*」、前記操舵角に対する前記第1補正成分の比例定数を「k」とするとき、次式
Tc1*=k・(θs−θ1)
で定義されるものであり、
前記第1更新部は、前記操舵角の変化方向が反転したとき、前記式の「Tc1*」に前記選択部により選択された補正成分の前回値を代入するとともに、前記式の「θs」に前記操舵角の前回値を代入することにより第1基準角θ1を演算し、同演算結果に基づいて前記第1基準角θ1を更新することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項4又は5に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第2更新部は、前記差分値の符号が負から正に変化したとき、前記第2基準角を前記第1基準角と同一の値に更新し、
前記第3更新部は、前記差分値の符号が正から負に変化したとき、前記第3基準角を前記第1基準角と同一の値に更新することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項6に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第2更新部は、前記差分値の符号が負から正に変化したとき、前記第2基準角を前記第1基準角よりも小さい値に設定し、
前記第3更新部は、前記差分値の符号が負から正に変化したとき、前記第3基準角を前記第1基準角よりも大きい値に設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分演算部は、車両の速度に基づいて前記補正成分の増幅率を変化させるゲイン調整部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分演算部は、前記操舵角の絶対値が大きくなるほど、前記操舵角に対する前記補正成分の変化率を大きくする補正部を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項2〜7のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御部は、前記ステアリングホイールの操舵状態が手放し状態であること、前記ステアリングホイールの操舵速度が所定の速度閾値以下であること、及び前記ステアリングホイールが中立位置付近に位置していることの全ての条件が満たされることを条件に、前記補正成分の絶対値を前記補正成分演算部の演算値の絶対値よりも小さくする補正成分調整部を更に備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項10に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分調整部は、前記操舵状態が手放し状態であるか否かを前記車両の横加速度に基づいて判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項10又は11に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分調整部は、前記ステアリングホイールが中立位置付近に位置しているか否かを前記車両のヨーレートに基づいて判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項10〜12のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分調整部は、前記車両の速度が所定の速度閾値以下である場合、前記補正成分の調整を行わないことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項10〜13のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分調整部は、前記車両が旋回中である場合、前記補正成分の調整を行わないことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項14に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記補正成分調整部は、前記車両の横加速度、又は前記車両のヨーレートに基づいて前記車両が旋回中であるか否かを判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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