JPH01269672A - 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、車両の操舵系にモータ駆動による補助操舵力
（パワーアシスト）を与える電動式パワーステアリング
装置のモータ制ｍ装置に関するものである。

【従来の技術】

上述のような電動式パワーステアリング装置のモータ制
御装置としては、操舵系の捩りト・ルクを検出する捩り
トルクセンサの他に車速を検出する車速センサと舵角を
検出する曲角センサとを設け、捩りトルクセンサの出力
に基づく指令信号を、上記車速センサの出力に基づき車
速のｉｔ４：：ｋに件って減少するよう補正すると共に
、−Ｖ記舵角センサの出力から舵角の増大に件って増大
する戻し信号を加算して、電動モータの回転方向１回転
）・ルクを制御するようにしたものが本件出願人により
既に提案されている（特開昭６１９８６７５号公報参照
）。

【発明が解決１．ようとする課題】 ところで上述のような従来の電動式バヮーステアリング
装置のモータ制御装置では、ステアリングの中立位ゴへ
の自動復帰は車両の走行中に限られ、駐停車時には据切
り操作が軽くできるにすぎなかった。このため、ステア
リングが中立位置からズレな状態で駐停車してしまい、
それに気づかずに発進してあわてて転舵し直すなど操作
性が悪いという問題があった２ 本発明は、上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、駐停車時にステアリングが中立位置に自動復
帰でき、その際電動モータの保護も図れるようにした電
動式パワーステアリング装置のモータ制御装置を提供す
ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

この目的のため本発明は、操舵系の捩り）・ルクを検出
する捩りトルクセンサと、車速を検出する車速センサと
、舵角を検出する舵角センサとを備え、上記各センサの
出力信号に基づく指令信号に応じて駆動制御部により電
動モータの回転方向。 回転トルクを制御する電動式パワーステアリング装置に
おいて、上記捩りｌ・ルク七ンサおよび車速センサから
の出力信号の絶対値が所定値以下の駐停車時に舵角セン
サの出力信号に基づいてステアリングを中立位置に復帰
させる指令信号を発生ずる中立位置復帰指令部を設けた
ものである。 そしてこの中立位置復帰指令部は指令信号を所定時間だ
け発生するよう構成してなる。

【作　　用】

このような手段では、車両を駐停車すると捩りトルクセ
ンサおよび車速センサからの出力信号はその絶対値が所
定値以下となり、中立位置復帰指令部からは舵角センサ
の出力信号に基づいてステアリングを中立位置に復帰さ
せる指令信号が出力する。そしてこの指令信号の出力は
所定時間経過後に停止する。

【実　施　例】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。 第１図において符号１はパワーアシスト用の電動モータ
であり、図示省略した操舵系のラック・ビニオン機構の
ビニオン軸に減速機、ジヨイントなどを介して連結され
、上記操舵系にアシスト力を付与できるようになってい
る。このような電動モータ１は、正負判別部２１．絶対
値変換部２２．デユーティ制御部２３．を機子を流検出
部２４．電動モータ駆動部２５などを備える駆動制御部
２により、後述の指令信号に基づいて回転方向２回転ト
ルクが制御される。すなわち、指令信号は正負判別部２
１と絶対値変換部２２とに入力され、正負判別部２１の
判別信号が電動モータ駆動部２５に入力されることでモ
ータ電流の方向が指令信号に応じて切換え制御されると
共に、絶対値変換部２２の出力信号がデユーティ制御部
２３に入力しでデユーティ比が定められ、これが電動モ
ータ駆動部２５に入力することで指令１３号の大きさに
応じた回転トルクが設定されるようになっている。なお
、上記電動モータ１の回転１−ルクは、電機子電流検出
部２４が電動モータ１の電機子電流を検出し、その検出
値をデユーティ制御部２；３にフィードバックするとと
で一定の指示値に収束するように制御される。 ここで、前記駆動制御部２へ指令スアリ・を出力するも
のとして、本実施例では、アシスト指令部３゜戻し指令
部４５位相補償指令部５．舵角位相補償指令部６．中立
位置復帰指令部７が設けられている。 アシスト指令部３は、基本的には操舵系の捩りトルクの
大きさおよび方向に応じたアシスト信号を発生ずるもの
で、ステアリング系（操舵系）の例えばとニオンに設置
されてその捩りトルクの方向および大きさを検出する捩
りトルクセンサ３１と、この捩りトルクセンサ３１の出
力電圧信号（第２図参照）に基づいて、基本的には第３
図のグラフの実線で示すような特性のアシスト信号、す
なわち、捩りトルクの大きさが所定値以下では出力せず
、所定値を越えると捩りトルクの方向に応じた極性で捩
りトルクの値に応じて増減するアシスト信号を出力する
アシストトルク値指示関数部３２とを備える。 また、アシスト指令部３には、車両の速度を検出する車
速センサ３３が設けられると共に、この車速センサ３３
の出力電圧信号に基いて、第４図のグラフに示すように
車速の増大に伴い減少する特性の加算定数信号ＳＶを発
生する加算定数関数部３４、およびこの加算定数信号Ｓ
ｖと前記捩り！・ルクセンサ３１の出力信号とを入力し
てアシストトルク値指示関数部３２へ出力する加算演算
部３５が設けられる。そして、この加算演算部３５が捩
りトルクセンサ３１の出力信号の極性に合わせてこれに
加算定数信号ＳＶを加減算処理することで、第３図のグ
ラフに示す特性は車速をパラメータとしてＸ軸方向に平
行移動されるようになっている。ずなわぢ石切りの場合
の特性を例示すれば、第５図の実線に示すようにアシス
ｌ−１−ルク値指示関数部３２の出力は、同−捩りトル
クにおいて車速め増大に伴い絶対値が減少Ｌ２、同一車
速では捩りトルクの絶対値の増加に１ｆ−い出力の絶対
値が増大する。そしてこのような出力特性を、車速に応
じて第５図の破線に示すように補正すべく、乗算定数関
数部３６２乗算／１１Ｘ部３７が設けられている。この
乗算定数関数部３６は、車速センサ３３の出力電圧信号
に基いて第６図に示す特性の乗算定数信号、すなわち、
車速が０では乗Ｘ定数が１であり、車速め増大に伴って
次第に定数が０に近づいて減少する特性の乗算定数信号
を発生するものである。また、乗算演算部３７は、前記
アシストトルク値指示関数部３２の出力に上記乗算定数
を乗算処理するものであり、この乗算演算部３７からの
アシスト信号ｉｔは、車速に応Ｉｓて、第５図め破線に
示すようになる。 なお、アシスト信号は、！・ルク信号６車速信号を入力
するマツプ形式でも良い。 次に、戻し指令部４は、操舵系の転舵角に応じて舵角を
中立（直進）位置に戻す方向の戻し信号を発生するもの
であり、操舵系のなとばば、ラック・ビニオン機構にお
けるラックの移動量に基いて転舵角を検出する舵角セン
サ４１．およびとの舵角センサ４１の出力電圧信号に基
いて第７図のグラフに示す特性の戻し信号ｉθを出力す
る戻しトルク値指示関数部４２を備えている。 位相補償指令部５は、前記捩りトル・クセンサ３１の出
力信号を入力し、その微分値に比例する１３号を発する
位相補償部５１．およびこの位相補償部５１の出力信号
に基いて例えば第８図のグラフに示すような特性のアシ
スｌ−補助信号１ａを出力する位相補償指示関数部５２
を備え、本実施例では位相補償部５１の出力信号が、さ
らに捩りトルクセンサ３１の出力信号に加えられて加算
演算部３５に入力され、アシストトルク値指示関数部３
２への入力信号に影響を与える。 さらに舵角位相補償指令部６は、転舵操作の速度に応じ
て舵の進む方向と逆方向の減衰信号を発生するものであ
り、前記舵角センサ４１の出力信号を入力し、その微分
値に比例する信号を発する曲角位相補償部６１と、この
舵角位相補償部６１の出力信号に基いて、例えば第９図
のグラフに示す特性の減衰信号１／＋を出力する舵角位
相補償指示関数部６２とを備えてなる。 ここで中立位置復帰指令部７は、車両の駐停車の際にス
テアリングを中立位置に自動復帰させる復帰信号ｉｎを
指令信号として発生するらので　前記舵角センサ４１お
よび舵角位相補償部６１からの出力電圧がそれぞれ車速
判別部７１．捩り１・・ルク判別部７２１時間制限部７
３を・介して入力されろ復帰トルク値指示関数部７４お
よび舵角速度対応間＠値指示関数部７５と、上記時間制
限部７３かへ信号入力する時間対応制限値指示関数部７
Ｇとを備えると共に、これらの指示関数部７４．７５．
７６から信号入力する比較部７７を備えてなる。 単連判別部門は、前記車速センナ３３の出力信号に基づ
いて車速が略ゼロとなったときのみ前記舵角センサ４１
および舵角位相補償部６１からの出力電圧信号をそのま
ま出力１〜、それ以外では出力を規制するようになって
いる。また捩り！−・ルク判別部７２は、前記捩りトル
クセンサ３１の出力信号に基づいて捩りトルクが略ゼｌ
−】（例えばハンｉくル端部で０゜３にｇｒ以下）のと
きのみ車速判別部７１からの信号をそのまま出力し、そ
れ以外では出力を規制するようになっている。さらに時
間制服部７３は、捩り！・ルク判別部７２からの信号を
入力Ｌ　７：：　場、例えば５秒間ノごけ出力すると共
に、その経過時間を前記時間対応制限値指示関数部７６
に信号出力するようになっているや 一方、復帰トルク値指示関数部７４は、第１０図（ａ）
のグラフに示す特性の復帰信号を出力する。すなわち、
舵角０の中立位置付近を除いて右転舵領域では負の値（
左切り方向）、左転舵領域では正の餓（右切り方向）で
あり、その絶対値が例えば±４５゛の範囲で漸次増大し
てそれを超えると略一定値となる復帰信号を出力するよ
うになっている。 つぎに舵角速度対応制限値指示関数部７５は、前記復帰
信号ど極性が同じで絶対値のみが第１０図（ｂ）のグラ
フに示すように舵角速度が例えば１８０°／ｓｅｃ程度
に至るまでの間に漸減する特性の制限信号を出力する、
また時間対応制限値指示関数部７６は、前記復帰信号と
極性が同じて絶対値のみが第１０図（Ｃ）のように経過
時間が例えばｏ、５ｓｅｃに至る間に漸増して、それ以
後は一定値となる特性の制＠信号を出力する。そして比
較部７７では、以上の復帰信号と制限信号とを比較ｊ〜
てそのうち絶対値が小さい方の信号を復帰信号Ｉｎとし
て出力するようになっている。 また本実施例においては、前記戻し指令部４からの戻し
信号ｉθおよび舵角位相補償指令部６からの減衰信号ｉ
υの出力を規制する車速判別部８が設けられる。この車
速判別部８は、上記戻し信号　ｉθと減衰信号ｉυとの
加算信号を入力し、前記車速センサ３３の出力信号に基
づいて車速が例えば５　ｋｌ／　ｈ以上では上記加！信
号をそのｔ、ま出力するが、車速か５１ｖ／ｈ以下では
加算信号の出力を規制するようになっている。 そして、上記車速判別部８の規制をうけた状態で、アシ
スト指令部３からのアシスト信号ｉｔと、位相補償指令
部５からのアシスト補助信号１ａと、戻し指令部４から
の戻し信号１θと、舵角位相補償指令部６からの減衰信
号ｉ６と、中立位置復帰指令部７からの復帰信号ｉｎと
の加算信号が指令信号として駆動制御部２へ出力される
よう構成しである。 以」二のような構成では、転舵操作に伴い操舵系に捩り
１−ルクが発生すると、捩り１−ルクセンサ３１がこれ
を検出して出力信号を発生するが、この時、車速センサ
３３および舵角センサ４１からの各情報によって、上記
出力Ｃｓ号に基づくアシスト信号ｉｔに補正を加える。 そしてこのアシスト信号ｉｔの正負判別および絶対値に
応じたデユーティ比制御を通じて、電動モータ１の回転
方向１回転１−ルクが制御される。ここで捩りｌ−ルク
とアシスト信号ｉｔとの関係をみると、基本的には、第
３図のグラフに示すとおりであり、例えば右切りの際の
捩りトルクに対しでは正のアシスト信号が捩りトルクの
増加に伴い増大するように出力する。従って、電動モー
タ１は、右切りを補助する回転方向に捩り１−ルクの大
きさに応じた出力）・ルクで回転駆動され、右切りの際
の操舵力が軒減される。なお、左切りの際には負のアシ
スト信号に基いて電動モータ１が左切りを補助する回転
方向に制ｔ３１さね４ることで、右切りの場合と同様に
伴用する。 ここで捩つ）・ルクとアシスト１８号との関数特性は、
本実施例では車速センサ３３の出力信りに基づいて変化
する。例えは、右切りの戻りトルクに対するアシスト信
号の特性グラフを示す第５図６′：おいて、車速Ｏの状
態をＭＯで示すと、車速が■１゜■２と増加するにつれ
、加算定数関数部３４からの加算７定数信号Ｓｖの加算
処理に基づいて特性グラフはＭｌ　、Ｍ２と第５図のＸ
軸方向へ平行移動して変化する。そして乗算定数信号の
乗算処理により特性グラフＭ１はｍｌに、Ｍ２はｍ２に
傾きを小さくするように変化する。従って、捩りｌ−ル
クの大きさが同一の場合、アシスト信号の大きさは車速
の増大に件って減少する。このことは、同−捩りトルク
に対する電動モータ１の出力トルクが車速の増加に従っ
て減少するＪとを意味し、車両の低速走行時に且、充分
なパワーアシストが得られるものでありながら、高速走
行時には、操舵力過剰となることがなく、従って、転舵
時にハンドルが軽すぎて不安感を持つということがなく
なる。 一方、転舵操作に伴い、舵角センサ４１が転舵角を検出
し、これに基づいて第７図に示す特性、すなわち、舵角
Ｏの中立位置の近傍では出力ぜす、この範囲を越えて左
右の転舵力士θ０の範囲では比例的に増大し、±θ０を
越λると一定値となり、右転舵領域では負の値（左切り
方向）、左転舵領域では正の値（右切り方向）となる戻
し信号ｉθを出力する。 また、車両が半径の小さなカーブを急ハンドルで走行す
るなど、転舵速度が速いとき、転舵角θが急激に変化す
ることから、そのことが曲角位相補償部６１で検出され
、その検出信号に基いて減衰信号　ｉθが舵角位相補償
指示関数部６２から出力される。これは、第９図に示す
特性となる。 ここで車速５　ｋ信号／ｈ以上では、車速判別部８の作
用により上記戻し信号　ｉθ、減衰１８号ｉθは、アシ
スｌ−信号１ｔを減少するように加えられる。そのため
急転前の際にハンドルが軽すぎ゛Ｃ不安感を持つという
ことがなくなる。また、例えば、右転舵角θ１で保舵し
ている場合には、前述した捩りｌ・ルクセンザ３１の出
力信号に基く正のアシスト信号ｉｔと、舵角センサ４１
の出力信号に基づく負の戻し信号　１θ１との加算信号
により電動モータ１の制御が１°ｉなわれるやここでア
シスト信号ｉｔのグラフを第３図の実線で示すとすれば
、上記加算信号は破線で示すようになる。従って、右転
舵角θ１の保舵状態を解除すると、捩りトルク′１゛が
ａ減することで加算信号は第３図の破線に沿って直ちに
負の値（左切り方向）になる、これにより電動モータ１
に左切り方向の１〜ルクが発生し”〔減速機などの摩擦
力や、モータの慣性モーメントなどを相殺することにな
り、このため車両の走行時＜　５１ｖ／ｈ以上）にはキ
ャスタ効果などにより操舵系は直進状態へスムーズに復
元し得るなどハンドル戻り動作が良好となる。そして、
転舵角θの減少に伴い戻し信号ｉθの大きさは次第に０
に近づくべく減少し、転舵角が中立位置に戻ると、電動
モータのトルクは消失する。 一方、急旋回（高Ｇ、１回）からのハンドル戻り時には
、モータ慣性のためハンドルが中立を越える場合もある
。しかし、舵角位相補償指令部６から減衰信号ｉ浸が出
力すると、この減衰信号はハンドルの回転方向と逆の出
力ｌ・ルクを指令するためハンドルが戻り過ぎることも
なく、高速走行時などにおけるハンドル手放し状態から
の収束性も向上する。 次に、車両の停止状態などにおける転舵操作、すなわち
据切り操舵について説明すると、この場合、接地抵抗が
大きいことがら転舵操作に伴い捩りトルクが急増し、捩
りトルクセンサ３１の出力電圧らそれに比例して急増す
る。すると、この捩りｌ・ルクの急増傾向が位相補償指
令部５の位相補償部５１で検出され、捩りトルクの増加
度に応じた出力信号が捩りトルクセンサ３１の出力信号
に加算されるようになる、従って、捩り１ヘルク′ｒが
小さく、これに１＃うアシスｌ−信号ｉｔが未だ発生し
ない段階においてら、捩りｌ・・ルクの変化度合が大き
りればアシスト信号ｉ［が直ちに出力されるようになり
、据切り操舵に際し２ては電動モータ１はＪ５答遅れな
く直ちに起動するようになり、また自動振動の発生も防
止される。 そして据切り操舵時には、車速が５ｋｌｌｌ／ｂｊｌ下
であって、戻し指令部４の戻し信号ｉθおよγメ舵角位
相補償指令部６からの減衰信号　ｉυが車速判別部８に
より規制されることから、エネルギの労情がなく軽快な
操舵が実現される。 また、前記位相補償部５１から出力信号が発せられると
、位相補償指示関数部５２からは第８図に示す特性のア
シスト補助信号ｉａが出力される。ずなわち捩りトルク
の変化度合が所定値内では比例的に増減し、所定値を越
えると一定値となるアシスト補助信号ｉａが捩りトルク
の変化の方向に応じて直ちに出力されるのである。従っ
て左右転舵を繰返す場合などにおいては、アシスト補助
信号１ａが直ちに出力して電動モータ１の起動、停止時
の慣性力を吸収するようになっている。 さてここで、車両が駐停車する際の制御を第１１図１．
゛）フローチャー１・に沿って説明する。＆ず車速判別
部７１により車速が略ゼロ（車速センサ３３の検出能力
に応じて若干幅がある）となったか否かが判別さね、（
Ｓｉ）、Ｙ　Ｅ　Ｓの場合は続いて捩りトルク判別部７
２により捩りｌ・ルクが略ゼロになった否かが判別され
る（Ｓ２）。ここでＹＥＳであれば運転者に操舵意志が
無く、車両が駐停車の状態となったと判１所し、て次の
ス】・ラグ（Ｓ　３　）に進むが、ステップ（Ｓｌ）、
　ｆｓ２）でＮＯの場合は中立位置復帰指令部７のリセ
ットを行う（Ｓ４）。 ステップ（Ｓ３）では時間制限部７３により所定時間（
５秒間）以内か否かが判定され、所定時間ｖＪ！過して
Ｎｏの場合はエンドに至る。ここでＹＥＳであればその
時間内だけ復帰トルク値指示関数部７４゜舵角速度対応
制限値指示関数部７５５時間対応制限地指示関数部７６
によりそれぞれ復帰信号、制限信号が出力され（Ｓ５　
、　Ｓ６．　Ｓ７）　、これらは比較部７７により比較
され、そのうち絶対値の小さい信号が復帰信号１０と１
〜て出力される（Ｓ８）、このような制御により、転舵
状態のまま駐停車すると、舵角センサ４１の出力信号に
基づく復帰信号ｉｎにより電動モータ１が所定時間（５
秒間）だけ駆動され、ステアリングは中立位置へ自動復
帰する。その際、当初の転舵角が大きくて復帰！ヘルク
値指示関数部７４からの復帰信号の絶対値が大きいとき
でも、最初の０．５秒間は時間対応制限値指示関数部７
Ｇから絶対値が漸次増加する制＠信号が１ヒ較部７７か
ら出力１〜、また舵角速度が上昇するどそれに伴い絶対
値が漸減する制限信号が比較部７７から出力することで
、ステアリングホイールがいきなり急激に回転するさと
がなく安全である６またこのような駐停車、時における
中立位置への自動復す贋の際、タイヤがＩ１１書物に当
って転舵て′きないときで（）、所定時間経過すれば復
帰信号が消失し７て＠動モータ１の駆動が停止されるの
で、電動モータ１が過負荷で損傷することがない。

【発明の効果】

以上説明したとおり本発明によれば、車両を駐停車する
と中立位置復帰指令部からステアリングを中立位置に復
帰させる指令信号が出力［７、電動モータの駆動力でス
テアリングは中立位置に自動復帰する。従って再発進の
際の操舵が安全、確実に行なえる８ 」１記指令信号の出力は所定時間経過後に停止するので
、タイヤが障害物に当って転舵できない状況下で電動モ
ータに過負荷がかかっても、その過負荷は所定時間経過
後に解消し、電動モータの保護が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・実施例を示す構成ブロック図、第
２図は捩りトルクセンザの出力信号の特性グラフ、第３
図はアシス１−１８号の基本特性グラフ、第４図は加算
定数信号の特性グラフ、第５図はアシスト信号の特性変
化を示すグラフ、第６図は乗算定数信号の特性グラフ、
第７図は戻し信号の特性グラフ、第８図はアシスト袖助
ＩＡ号の特性グラフ、第９図は減衰信号の特性グラフ、
第１０図（ａ）は復帰信号の基本特性グラフ、同図ｆｂ
）、　ｆｃ）はそれぞれ舵角遠度および時間に対応し２
な制Ｙ＠信号の特性グラフ、第１１図は中立位ｆｆｆｌ
帰指令部の作動を示すフローチャーｉ・である８ １・・・電動モ・−・り ２・・・１が動制御部 ２１・・・正負判別部、２２・・・絶対値変換部２３・
・・デユーティ制御部、２４・・・電機子電流検出部２
５・・・電動モータ駆動部 ３・・・アシスト指令部 ３１・・・捩りトルクセンザ、５１２・・・アシス！ヘ
トルク値櫓示関数部、３３・・・車速センサ、３４・・
・加算定数関数部、３５・・・加算演算部、３６・・・
乗算定数関数部、３７・・・乗算演算部 ４・・・戻し指令部 ４１・・・舵角センサ、４２・・戻しＩ・ルク値指示関
数部５・・・位相補償指令部 ５１・・・位相補償部、５２・・・位相補償指示関数部
６・・・舵角位相補償部令部 ６１・・・舵角位相補償部、６２・・・舵角位相補償指
示関数部 ７・・・中立位置復帰指令部 １１・・・車連判別部、７２・・・捩りトルク判別部、
７３・・・時間制限部、７４・・−復帰トルク値指示関
数部、７５・・・舵角遠度対応制限値指示関数部、７６
・・・時間対応制限値指示関数部、７７・・・比較部８
・・・車連判刑部。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　浮 量　　弁理士　　村　井　　　進 第４図 第２図 第３図 ψ ７乱１力リカ曲１１タ汽、措ホくに 第５図 第６図 ｋＡ（Ｖ） 第７図 第８図 第９図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、操舵系の捩りトルクを検出する捩りトルクセンサと
   、車速を検出する車速センサと、舵角を検出する舵角セ
   ンサとを備え、上記各センサの出力信号に基づく指令信
   号に応じて駆動制御部により電動モータの回転方向、回
   転トルクを制御する電動式パワーステアリング装置にお
   いて、 上記捩りトルクセンサおよび車速センサからの出力信号
   の絶対値が所定値以下の駐停車時に舵角センサの出力信
   号に基づいてステアリングを中立位置に復帰させる指令
   信号を発生する中立位置復帰指令部を設けたことを特徴
   とする電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置
   。 ２、中立位置復帰指令部は指令信号を所定時間だけ発生
   するよう構成した請求項１記載の電動式パワーステアリ
   ング装置のモータ制御装置。