JPH0231973A - 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
装置のモータ制御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
ルクセンサの出力に基づいて、捩りトルクの増加に伴い
絶対値が増大する特性のアシスト信号を発生するアシス
ト指令部と、捩りトルクの変化率に応じて直ちにアシス
ト補助信号を発生する位相補償指令部とを設け、これら
の加算信号を指令信号として、電動モータの回転方向。 回転ト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６１−９８６７５号公報
参照）。

【発明が解決しようとする課題】

前記位相補償指令部は、捩りトルクが小さくてもその変
化率が大きければそれに応じたアシスト補助信号を直ち
に出力するから、急ハンドルで左右転舵を繰返す場合な
どにおいて電動モータの慣性カラ直ちに吸収して操舵フ
ィーリングが向上する。 しかし、車両走行中の路面振動を拾って捩りトルクセン
サが出力した場合にもアシスト補助信号が出力してしま
い、外乱を受は易いという問題がある。もっとも捩りト
ルクの入力にヒステリシスをもたせれば外乱を除去でき
るるが、ヒステリシスの幅が大きいと制御系の応答性が
悪化する。 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、制御の応答性を確保しつつ路面振動による制
御の外乱を有効に除去できる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、操舵系の捩りトルクを検出す
る捩りトルク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２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、ヒ
ステリシス手段を介して入力した所定値以上の捩りトル
クセンサの出力信号の微分値に基づいて捩りトルクの変
化率に応じた指令信号を出力する位相補償指令部を備え
、上記ヒステリシス手段は、車速を検出する車速センサ
の出力信号に基づきヒステリシス幅が車速の増大に伴い
所定値まで増大するよう構成したものである。

【作　　用】

このような手段では、捩りトルクがヒステリシス手段を
通過する所定値以上に増加すると、その変化率に応じた
アシスト補助信号が発生して直ちに電動モータの制御用
指令信号が生起されるが、路面からの外乱による場合の
ように捩りトルクが所定値以下の時は、ヒステリシス手
段によってアシスト補助信号の出力はカットされる。 そしてヒステリシス手段のヒステリシス幅は、路面振動
の小さい中低車速のときは小さく、路面振動が大きくな
る高車速のときはそれに応じて大きくなる。

【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・ピニオン機構の
ピニオン軸に減速機、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．電機子電流検出
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に入力して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信号の大きさに応
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の回転トルクは、電機子電流検出部２
４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２３にフィードバックすることで一定
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へ指令信号を出力するものと
して、本実施例では、アシスト指令部３゜戻し指令部４
１位相補償指令部５．舵角位相補償指令部６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するもの
で、ステアリング系（操舵系）の例えばビニオンに設置
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と前記捩りトルクセンサ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。すなわち右切りの場合の
特性を例示すれば、第５図の実線に示すようにアシスト
トルク値指示関数部３２の出力は、同−捩りトルクにお
いて車速の増大に伴い絶対値が減少し、同一車速では捩
りトルクの絶対値の増加に伴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
算演算部３７が設けられている。この乗算定数関数部３
６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では乗算
定数が１であり、車速の増大に件って次第に定数が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３１からのアシスト信号ｉｔ
は、車速に応じて、第５図の破線に示すようになる。 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、操舵系のたとえば、ラック・ピニオン機構にお
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。 ここで位相補償指令部５は、捩りトルクの変化率に応じ
たアシスト補助信号ｉａを指令信号とじて発生するもの
で、前記車速センサ３３の出力信号を入力するヒステリ
シス幅指示関数部５１を有するヒステリシス手段５２と
、このヒステリシス手段５２を介して前記捩りトルクセ
ンサ３１の出力信号を入力する位相補償部５３と、この
位相補償部５３から信号入力する位相補償指示関数部５
４とを備え、また位相補償部５３の出力信号は、捩りト
ルクセンサ３１の出力信号に加えられてアシスト指令部
３の加算演算部３５に入力される。 前記ヒステリシス幅指示関数部５１は、第１０図のグラ
フに示すように車速の増大に伴い所定値まで比例的に増
大してやがて一定値となる特性のヒステリシス幅信号Ｈ
を出力するようになっている。 また位相補償部５３は、ヒステリシス手段５２を介して
入力する捩りトルクセンサ３１の出力信号を微分処理し
、その微分値に比例する信号を発生するようになってい
る。そして位相補償指示関数部５４は、第８図に示すよ
うに捩り１ヘルクの変化度合が所定値以内では比例的に
増減し、所定値を超えると一定値となる特性のアシスト
補助信号ｉａを出力するようになっている。 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舵角位相補償部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ｉυを出力する舵角位相
補償指示関数部６２とを備えてなる。 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７が設けられる。この車
速判別部７は、上記戻し信号ｉθと減衰信号　ｉσ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
づいて車速か例えば５ｋｌ／ｈ以上では上記加算信号を
そのまま出力するが、車速か５ｋｌｌ／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７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、戻し指令部４
からの戻し信号ｉθと、位相補償指令部５からのアシス
ト補助信号ｉａと、舵角位相補償指令部６からの減衰信
号１θ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。 以上のような構成では、転舵操作に伴い操舵系に捩りト
ルクが発生すると、捩りトルクセンサ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、上記出力信
号に基づくアシスト信号１１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
転トルクが制御される。ここで捩りトルクとアシスト信
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
対して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トルクの大きさに応じた出
力トルクで回転駆動され、右切りの際の操舵力が軽減さ
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御される
ことで、右切りの場合と同様に作用する。 ここで捩りトルクとアシスト信号との関数特性は、本実
施例では車速センサ３３の出力信号に基づいて変化する
０例えば、右切りの捩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図において、車速０の状態をＭＯ
で示すと、車速がＶ１Ｖ２と増加するにつれ、加算定数
関数部３４からの加算定数信号ＳＶの加算処理に基づい
て特性グラフはＭ、、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、捩りト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め増加に従って減少することを
意味し、車両の低速走行時には、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せず、この範囲を越えて左
右の転舵角±θ０の範囲では比例的に増大し、土θ０を
越えると一定値となり、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、そのことが舵角位相補償部６１で検出され
、その検出信号に基いて減衰信号ｉυ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。 ここで車両走行時は、重連判別部７の作用により上記戻
し信号ｉθ、減衰信号ｉ６は、アシスト信号ｉｔ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
が軽すぎて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
た捩りトルクセンサ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θ１との加算信号により電動モータ１の制御が行
なわれる。ここでアシスト信号１ｔ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Ｔが激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に左切り方向のトルクが発生して減速機
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旋回）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。 しがし、舵角位相補償指令部６から減衰信号ｉυ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
ト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の出力電圧もそれに比例して急増す
る。このときヒステリシス幅はゼロであるから、捩りト
ルクセンサ３１の出力電圧はそのままヒステリシス手段
５２を通過する。すると、この捩りトルクの急増傾向が
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、捩りトル
クＴが小さく、これに伴うアシスト信号ｔが未だ発生し
ない段階においても、捩りトルクの変化度合が大きけれ
ばアシスト信号ｉｔが直ちに出力されるようになり、据
切り操舵に際しては電動モータ１は応答遅れなく直ちに
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、戻し指令部４の戻し信号ｉθ
および舵角位相補償指令部６からの′Ｉｔ４哀信号ｉυ
が車速判別部７により規制されることから、エネルギの
労資がなく軽快な操舵が実現される。 ここで車両の中低速時においては、前記ヒステリシス手
段５２のヒステリシス幅は車速に応じた比較的小さな値
をとる。従って左右転舵を繰返すような場合には、捩り
トルクセンサ３１の出力信号のうちヒステリシス幅を超
える分が位相補償部５１に入力する。このため位相補償
指示関数部５２からはアシスト補助信号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り、電
動モータ１の起動、停止時の慣性力を吸収して操舵フィ
ーリングを向上するなど制御の応答性が良い。 また、車両の直進走行時等における路面振動は、中低速
時では比較的に小さいことから、このような外乱による
捩りトルクはヒステリシス手段５２によってカットされ
る。 車両の高速時においては路面振動も大きくなるが、それ
に応じてヒステリシス手段５２のヒステリシス幅が増大
するので、路面振動に伴う外乱も有効に除去することが
でき、位相補償部５１から無益な信号が出力しない。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明によれば、アシスト補助信
号を出力する位相補償指令部が、ヒステリシス手段を介
して微小入力に基づく出力をカットするのであり、ヒス
テリシス幅が車速に応じて高速では大きく、低速では小
さくなるよう変化するから、高速時においても路面振動
による外乱を有効に除去できると共に、低速時において
は必要な制御の応答性を十分に確医することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は捩りトルクセンサの出力信号の特性グラフ、第３図
はアシスト信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図はアシスト補助信号の
特性グラフ、第９図は減衰信号の特性グラフ、第１０図
はヒステリシス幅の特性グラフである。 １・・・電動モータ ２・・・駆動制御部 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・・・捩りトルクセンサ、３２・・・アシストトル
ク値指示関数部、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・・・戻しトルク値指示関
数部・・・位相補償指令部 ５１・・・ヒステリシス幅指示関数部、５２・・・ヒス
テリシス手段、５３・・・位相補償部、５４・・・位相
補償指示関数部 ・・・舵角位相補償指令部 ６１・・・舵角位相補償部、６２・・・舵角位相補償指
示関数部 ・・・車速判別部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 操舵系の捩りトルクを検出する捩りトルクセンサの出力
   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、ヒステリシス手段を介して入
   力した所定値以上の捩りトルクセンサの出力信号の微分
   値に基づいて捩りトルクの変化率に応じた指令信号を出
   力する位相補償指令部を備え、 上記ヒステリシス手段は、車速を検出する車速センサの
   出力信号に基づきヒステリシス幅が車速の増大に伴い所
   定値まで増大するよう構成し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。