JPH03176271A

JPH03176271A - 電動式パワー・ステアリング装置

Info

Publication number: JPH03176271A
Application number: JP1314344A
Authority: JP
Inventors: Akio Okamura; 彰夫岡村
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1991-07-31

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】発明の背景技術分野この発明はモータの回転出力によって操舵力を補助する
電動式パワー・ステアリング装置に関する。

従来技術とその問題点従来の電動式パワー・ステアリング装置においては、操
舵トルク検出値および車速検出値に基づい、て操舵補助
モータを制御し、操舵補助トルクを発生していた。モー
タおよびステアリング機械系の慣性、粘性、摩擦等が考
慮されていないから。

これらによる操舵時のもったり感１手放し時における戻
り不安定（戻りが遅い、中立位置をオーバシュートする
）などがあり、操舵フィーリングが必すしも満足するこ
とができない。

モータの慣性等の上記要因を考慮するためには補助モー
タの回転角度位置１、回転速度１回転加速度等の検出が
不可欠であるが、そのためにはエンコーダやタコジェネ
レータ等の検出器を装備する必要がある。これらの検出
器は高価であり、また温度特性が必ずしもよくなく、さ
らに検出器を設けることによってその検出信号の配線が
必要である。

発明の概要発明の目的この発明は新たに検出器を設けることなく操舵フィーり
ングを向上させることのできる電動式／くワー・ステア
リング装置を提供することを目的とする。

発明の構成１作用および効果この発明による電動式パワー・ステアリング装置は、操
舵系に連結され操舵補助トルクを発生するモータ、上記
操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク・センサ、車
速を検出する車速センサ。

上記操舵トルク・センサによって検出された操舵トルク
と上記車速センサによって検出された車速に基づいて基
準電流指令値を算出する手段、上記モータのモータ電流
を検出する手段、上記モータのモータ電圧を検出する手
段、上記検出手段によって検出されたモータ電流値とモ
ータ電圧値とに基づいて、上記モータの回転角度位置１
回転速度および回転加速度の少なくとも１つを算出する
手段、上記算出手段によって算出された回転角度位置１
回転速度および回転加速度の少なくとも１つに基づいて
、上記基準電流指令値を補正する手段、ならびに上記補
正手段によって補正された電流指令値に基づいて上記モ
ータを駆動する駆動手段を備えていることを特徴とする
。

この発明によると、上記モータの角度位置、速度、加速
度の少なくともいずれか１つを、オブザーバ手法等を用
いて、モータ電流値、モータ電圧値およびモータ／ステ
アリング機械系の各種パラメータ（電機子抵抗、電機子
インダクタンス。

粘性、摩擦等）に基づいて算出している。したがって、
加速度センサ、タコジェネレータ、エンコーダ、舵角セ
ンサ等の検出器が不要であり、低廉化を図ることができ
るとともに、省配線を達成でき、信頼性が高まっている
。

またこの発明によると、算出した角度位置、速度、加速
度の少なくともいずれか１つを用いて。

位置制御、速度制御、加速度制御の少なくともいずれか
１つを行なっているので、すなわち、検出操舵トルクお
よび車速に基づいて作成された上記モータの基準電流指
令値を補正しているので１機械系の慣性、摩擦等による
影響を打消し、操舵フィーリングを向上することができ
る。

実施例の説明第１図はこの発明による電動式ノくワー・ステアリング
装置の全体を機能的に示すプロ・ンク図である。第２図
は第１図のパワー・ステアリング機械系１１の一例を示
す構成図である。第３図はこの発明の実嵐例の電動式パ
ワー・ステアリング装置の１気的溝成を示すブロック図
である。第４図は第３図に示すＣＰＵ３１による処理手
順を示すフロー・チャート、第５図はサンプル周期を示
すタイム・チャートである。

これらの図面において同一物については同一符号を付し
であるが、とくに第１図と第３図の関係は次の通りであ
る。すなわち、第１図に示す基準電流指令値算出手段１
４．目標電流指令値算出手段１５、モータの加速度／速
度／位置算出手段（オブザーバ）　１８および補正量決
定手段１９の機能は、第３図においてＣＰＵ３１および
メモリ３４によって実現される。ＣＰＵ３１はこれらの
機能を実現するために第４図に示す手順にしたがう処理
を行なう。

まず第２図に示すパワー・ステアリング機械系について
説明しておく。

操舵ハンドル２１の回転力はハンドル軸を経てピニオン
・ギヤを含むステアリング・ギヤ２２に伝達され、さら
に上記ピニオン・ギヤによりラック軸２４に伝達され、
ナックル・アーム等を経て車輪２５が転向される。また
、コントロール装置３０により制御駆動される操舵補助
モータ（ＤＣモータ）１０の回転力はピニオンφギヤを
含むステアリング・ギヤ２３とラック軸２４との噛み合
いによりラック軸２４に伝達され、ハンドル２１による
操舵を補助することになる。ハンドル２１とモータ１０
の回転軸はギヤ２２．２３およびラック軸２４により機
械的に連結されている。操舵トルク・センサ１２により
操舵トルクが検出され、また車速センサ１３により車速
が検出され、後述するようにこれらの検出トルク。

車速に基づいてコントロール装置３０はモータ１０を制
御する。コントロール装置３０およびモータｌＯには車
両に搭載されたバッテリ３５からその動作電力が供給さ
れる。

第３図において、車両センサ１３から出力される車両に
応じた周波数のパルスはカウンタ３３で計数されてＣＰ
Ｕ３１に与えられる（車両Ｖ８）。また、操舵トルク・
センサ１２の検出トルクはＡ／Ｄ変換器３２でディジタ
ル量に変換されてＣＰＵ３Ｌに与えられる（操舵トルク
Ｖ、）。さらに操舵補助モータｌＯに流れる電流および
モータｌＯに印加される電圧はそれぞれモータ電流検出
回路１６およびモータ電圧検出回路１７で検出され、Ａ
／Ｄ変換器３８、３７でそれぞれディジタル量に変換さ
れてＣＰＵ３１に与えられる。ＣＰＵ３１から最終的に
出力される目標電流指令値Ｖはモータ駆動回路２０に与
えられ、この目標電流指令値Ｖに応じた電流がモーター
Ｏに流れるようにモーターＯは駆動回路２０によって駆
動制御される。

ＣＰＵ３１によるパワー・ステアリング制御は２つのサ
ンプル周期Ｔ１とＴ２による時間タイミングで繰返し行
なわれる。第５図に示すようにサンプル周期Ｔ１の方が
サンプル周期Ｔ２よりもはるかに長く設定されている。

第１図および第４図を参照して、基準電流指令値算出手
段１４の動作（機能）はサンプル周期Ｔ１で行なわれる
。サンプル周期Ｔ１の到来ごとに（ステップ１０９　）
　、操舵トルク・センサー２および車両センサー３から
操舵トルクＶＴおよび車両Ｖｓが読込まれる（ステップ
１０１　、１０２　）。基準電流指令値算出手段■４は
車両感応型のもので、取込んだ操舵トルクＶ　および車
両Ｖｓを用いて、所定の演算式Ｖ　　−ｆ（Ｖ　　、Ｖ
　　）により基準電流Ｄ　　　　　ＴＳ指令値Ｖ、を算出し、目標電流指令値算出手段１５に与
える。

基／＄電流指令値算出手段１４は、たとえば第７図に示
すように、操舵トルクｖＴに応じて、一定範囲の操舵ト
ルクＶＴに対してはこれにほぼ比例するモータ電流ＩＭ
が流れ、上記範囲を超えるとある一定のモータ電流ＩＮ
が流れるように、そして、車速Ｖ　に応じて、車速Ｖｓ
が速いときにはモータ電流ｌ　を少なくシ、車速Ｖ８が
遅いとき河にはモータ電流ＩＮを多くするように、モーター０を制
御するための基準電流指令値Ｖを発生する。

上記の演算式は第７図に示すようにグラフで与えでもよ
いし、テーブルの形でメモリ３４に記憶するようにして
もよいのはいうまでもない。

目標電流指令値算出手段１５．モータの加速度／速度／
位置算出手段（オブザーバ）１８および補正量決定手段
１９の動作（機能）はサンプル周期Ｔ２で行なわれる。

サンプル周期Ｔ２の到来ごとに（ステップ１０９　）　
、モータ電流検出回路■６およびモータ電圧検出回路１
７からモータ電流■８およびモータ電圧ＶＭがそれぞれ
算出手段１８に読込まれ（ステップ１０４　、１０５　
）　、　　これらの電流ＩＭ。

ＶＭに基づいてモータの加速度θ、速度θおよび位置θ
のうちのいずれか１つもしくは２つまたは全部が算出さ
れ（具体的演算例は後述する）、補正量決定手段１９に
与えられる。補正量決定手段１９は与えられた加速度ｊ
、速速度０依か１つもしくは２つまたは全部を用いて．パワーステア
リング機械系の慣性，摩擦等の影響を打消すための電流
指令値補正ｍ　Ｖ　　−ｇ　（　１　　、Ｖ　Ｍ）ｄ　
　　　　　　　　Ｍ一Ｇ（θ／θ／θ）（具体例は後述する）を算出し，こ
れを目標電流指令値算出手段１５に与える（ステップ１
０６）。

目標電流指令値算出手段１５は，与えられた基準電流指
令値Ｖ，と電流指令値補正量ｖｄとを用いて目標電流指
令値ｖ−ｈ（ｖ　　、ｖ　　）　　（関数ｈｄはだとえば加算）を算出しくステップ１０７）これをモ
ータ駆動回路２０に与える（ステップ１０８）。モータ
駆動回路２０はモータ電流ＩＭが目標電流指令値Ｖに応
じた値となるようにモータ１０を制御する。

第６図は電流指令値の補正として加速度正帰還補正を行
なう場合のモータ制御の内容を示すフロー・チャートで
ある。各定数の意味は第６図に列挙する通りであるが、
Ｓは微分要素、１／ｓは積分要素をそれぞれ表わしてい
る。

モータの加速度／速度／位置算出手段１８は、たとえば
次式により速度θ、加速度θおよび位置θを算出する。

Ｖ　ＭＫ　Ｅ　θｌ−ＲＩＭより θ−（Ｖ　　−ＲＩＭ）／ＫＥ θ−ｄθ／ｄｔ＝　／　［＜　ｖ　Ｍ　　ＲＩ　Ｍ）／ＫＥ　］　ａ　
ｔここでＫ　：誘起電圧定数Ｒ：モータの電機子の抵抗算出された加速度θに要素４０で補正量決定ゲインに、
が乗算されることにより電流指令値補正量Ｖ−Ｇ（θ”
）　−Ｋｆ還においては。

ｄが得られる。

加速度正帰となるような補正量が算出される。

ここでＫ　：トルク定数Ｊ：モータのロータイナーシャこの補正量Ｖ　が要素４１で基準電流指令値Ｖ。

に加算されることにより、目標電流指令値Ｖが算出され
る。次の要素４２〜４Ｂの制御はモータ駆動回路２０で
行なわれる制御を示す。要素４７〜４９はモーター０内
の動作を表現したものである。さらに要素５０〜５４は
パワー・ステアリング機械系における物理量変換の様子
を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電動式パワー・ステアリング装
置の全体を機能的に示すブロック図である。第２図は第１図のパワー・ステアリング機械系の一例を
示す構成図である。第３図はこの発明の実施例の電動式パワー・ステアリン
グ装置の電気的構成を示すブロック図である。第４図は第３図に示すＣＰＵによる処理手順を示すフロ
ー・チャート、第５図はサンプル周期を示すタイム・チ
ャートである。第６図は加速度正帰還補正を行なう場合のモータ制御の
内容を示すフロー・チャートである。第７図は操舵トルクおよび車両に基づいて基準電圧指令
値を求めるためのグラフである。１０・・・操舵補助モータ。１２・・・操舵トルク・センサ。１３・・・車速センサ。１４・・・基準電流指令値算出手段。１５・・・目標電流指令値算出手段。１６・・・モータ電流検出回路。１７・・・モータ電圧検出回路。１８・・・モータの加速度／速度／位置算出手段（オブ
ザーバ）。１９・・・補正量決定手段。２０・・・モータ駆動回路。以上

Claims

【特許請求の範囲】操舵系に連結され操舵補助トルクを発生するモータ、上記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク・センサ
、車速を検出する車速センサ、上記操舵トルク・センサによって検出された操舵トルク
と上記車速センサによって検出された車速に基づいて基
準電流指令値を算出する手段、上記モータのモータ電流
を検出する手段、上記モータのモータ電圧を検出する手段、上記検出手段によって検出されたモータ電流値とモータ
電圧値とに基づいて、上記モータの回転角度位置、回転
速度および回転加速度の少なくとも１つを算出する手段
、上記算出手段によって算出された回転角度位置、回転速
度および回転加速度の少なくとも１つに基づいて、上記
基準電流指令値を補正する手段、ならびに上記補正手段によって補正された電流指令値に基づいて
上記モータを駆動する駆動手段、を備えた電動式パワー・ステアリング装置。