JPH03178868A - 電動式パワー・ステアリング装置 - 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】 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アシス
ト（補助）モータを制御し、操舵アシスト・トルクを発
生していた。このような電動式パワー・ステアリング装
置においてはアシスト・モータの慣性力により高車速時
の手放し安定性が不足するために、アシスト・モータの
アシスト指令に負帰還を与える減衰指令部を設け、この
減衰指令部の出力を車速によって可変制御することが考
えられている（たとえば特開昭８３−２９１７６９号公
報）。しかしながらこの考え方では常に粘性値が正また
は零に保たれているので、低車速時にハンドルを速く回
転させたときにモータの逆起電力により活性感が生じ、
ハンドルがねっとりしてフィーリングが悪化するという
問題がある。この活性感はアシスト・モータが大型化す
るほど、またモータとステアリング機構のギヤ比が大き
くなるほど、大きく感じる。

発明の概要 発明の目的 この発明は低車速時における活性感の問題を解消し、常
に適切なフィーリングが得られる電動式パワー・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 この発明は、検出操舵トルク、検出車速等に基づいてア
シスト指令を作成し、このアシスト指令により、操舵ア
シスト・トルクを発生する操舵アシスト・モータを制御
する電動式パワー・ステアリング装置において、舵角速
度を検出する手段。

検出舵角速度に応じて粘性補償値を算出する手段、およ
び算出された粘性補償値を検出車速に応じて、高車速時
には粘性が大となり、低車速時には粘性を打消す極性で
かつ絶対値が小さくなるように補正する手段を備え、上
記アシスト指令にこの補正された粘性補償値を加算して
得られた指令信号によって上記アシスト・モータを制御
するようにしたことを特徴とする。

この発明によると、検出舵角速度に応じて粘性補償値が
算出される。この粘性補償値は高車速時には大きな値と
なり、アシスト指令をより大きく減らす方向に働くので
、粘性制動の効果は大きくなる。これによって高車速時
はど不安定になる傾向にある手放し戻り時の不安定を抑
え、良好なハンドル・フィーリングが得られる。また、
低車速時には粘性を打消すような、すなわちアシスト指
令値を増大させる方向に補償が働くことになり。

ハンドルの活性感を減らせることができ良好なフィーリ
ングが得られることになる。このようにして高車速時に
おける手放し安定性の確保と低車速時の活性感の打消し
とを両立させることができる。

実施例の説明 第１図はこの発明による電動式パワー・ステアリング装
置の実施例の全体を機能的に示すブロック図である。第
２図はこのパワー・ステアリング装置が適用されるステ
アリング機械系の一例を示す構成図である。

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７１の回転力はハンドル軸を経てビニオン
◆ギヤを含むステアリング・ギヤ７２に伝達され、さら
に上記ビニオン・ギヤによりラック軸７４に伝達され、
ナックル・アーム等を経て車輪７５が転向される。また
、コントロール装置１１により制御駆動される操舵アシ
スト（補助）モータ（ＤＣモータ）　１０の回転力はピ
ニオン◆ギヤを含むステアリング・ギヤ７３とラック軸
７４との噛み合いによりラック軸７４に伝達され、ハン
ドル７１による操舵を補助することになる。ハンドル７
１とモータｌＯの回転軸はギヤ７２．７３およびラック
軸７４により機械的に連結されている。操舵トルク・セ
ンサ２１により操舵トルク（捩りトルク）が検出されま
た車速センサ２２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、車速等に基づいてコントロール
装置ＩＩはモータＩＯを制御する。コントロール装置１
１およびモータｔＯには車両に搭載されたバッテリ１２
からその動作電力が供給される。

コントロール装置１１は、電流検出器、モータｌＯを駆
動する駆動回路、モータ１０の全体的な制御を統括する
コンピュータ（ＣＰＵ、たとえばマイクロプロセッサ）
、メモリ、コンピュータε上記の人、出力機器とのイン
ターフェイス回路等から構成されている。第１図は、コ
ントロール装置ｌｌに内蔵されたコンピュータの各種機
能をブロック的に、他の人、出力機器、各種回路を示す
ブロックとともに描いたものと位置付けることができる
。

第１図において、アシスト指令部２ｏにはトルク・セン
サ２１の検出トルクＶｒと車速センサ２２の検出車速ｖ
８とが与えられる。アシスト指令ｇｌＯ内のアシスト・
トルク値指示関数部２３は検出トルクＶＴに応じてモー
タ１０によって発生すべきアシスト・トルクを表わす指
令値を出力する。また乗算定数関数部２４は検出車速Ｖ
８に応じて定数を発生し、この定数が乗算演算部２５に
おいて上記のアシスト・トルク指令値に乗じられる。こ
の結果。

乗算演算部２５から出力されるアシスト・トルク値（ま
たはモータ電流指令値）は、第３図に示すように、検出
トルクＶ　と検出車速Ｖｓによって定められた値となる
。第３図は、操舵トルクＶ、に応じて、一定範囲の操舵
トルクＶ、に対してはこれにほぼ比例するモータ電流が
流れ（アシスト・トルクが発生し）、上記範囲を超える
とある一定のモータ電流が流れる（アシスト・トルクが
発生する）ように、そして、車速Ｖｓに応じて、車速Ｖ
ｓが速いときにはモータ電流（アシスト・トルク）を少
なくシ、車速Ｖｓが遅いときにはモータ電流（アシスト
・トルク）を多くするように。

モーターＯを制御するためのアシスト指令が発生するこ
とを表わしている。検出トルクＶＴは位相補償部２Ｇに
も与えられ、この位相補償部２Ｂによって検出トルクＶ
、の微分値が乗算演算部２５の出力に加算されることに
より、最終的にアシスト指令部２０の出力（基準電流指
令値）となる。

この基準電流指令値には後述する粘性指令部の指令値が
加算されたのち、目標電流指令値として電流制御部４０
に与えられる。電流制御部４０はその全部をハードウェ
アの回路で構成してもよいし。

その一部をコンピュータ・ソフトウェアで実現すること
もできる。

電流制御部４０はたとえば、４個のスイッチング素子を
含むＨブリッジ駆動法にしたがうＰＷＭ（Ｐｕ１ｓｅ　
Ｗｌｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｌｏｎ）パルスを用いたチ
ョッパ動作によってモータ１０を駆動制御するものであ
り、電流フィードバック制御を行なう。電機子電流検出
部４６によってモータ１０の電機子電流が検出され、電
流偏差演算部４１において、与えられた目標電流指令値
と検出電流との偏差が演算される。この偏差の絶対値が
絶対値変換部４４で得られ、この絶対値に基づいてＰＷ
Ｍパルスのデユーティ比が決定される。一方、上記偏差
の極性（正または負）が正負判別部４２で判別される。

デユーティ生成部４５によって生成されたデユーティ比
と判別された極性はモータ駆動部４３に与えられ。

モータ駆動部４３はこれらに基づいてＨブリッジ型に配
線された４個のスイッチング素子をオン１オフ制御して
モータ１０を駆動する。

粘性指令部３０は基本的には舵角の中立位置へ戻す力、
すなわち復元力を生じさせるものである。

舵角速度θを検出するセンサ３３が設けられている。こ
の舵角速度センサ３３はタコジェネレータ。

エンコーダのようなものであってもよいし、センサ３３
に代えて舵角速度を確定するオブザーバを設けてもよい
。このオブザーバは、モータ１０の印加電圧と電機子電
流とに基づいて、またはモータＬＯへの指令電流値と測
定した電機子電流とに基づいて舵角速度（モータの回転
速度）を推定する。

いずれにしても舵角速度θは粘性補償値指示関数部３１
に与えられる。この関数部３１は９第４図に示すように
、舵角速度θが大きいほど絶対値が大きくかつ逆方向の
トルクを発生させる粘性補償値を出力する。

一方、車速センサ２２によって検出された車速Ｖ、は車
速演算定数関数部３４に与えられる。この関数部３４は
、第５図に示すように、車速ｖ８が低い値（たとえば５
〜（Ｏｋｌｌ・／ｈ以下）では絶対値が小さくかつ極性
が負の車速演算定数を出力し、車速Ｖｓがこれよりも大
きい値のときは車速■ｓが大きいほど大きくなる車速演
算定数を出力する。

この車速演算定数は乗算演算部３２において関数部３１
から出力される粘性補償値に乗算される。この乗算結果
はアシスト指令部２０から出力される基準電流指令値に
加算されることになる。このようにして、粘性指令部３
０の出力は舵角速度θが大きいほどアシスト指令部２０
の出力をより大きく減らすように働く。また車速ｖ８が
大きくなるほどより大きな定数が掛けられるために大き
くなり、粘性制動の効果は大きくなる。これによって高
車速時はど不安定になる傾向にある手放し戻り時の不安
定を抑え、良好なハンドル・フィーリングが得られる。

また低車速時には粘性を減らせるような補償が働くこと
になりハンドルの活性感を減らせることができ良好なフ
ィーリングが得られることになる。

必要ならば、モータエ０のロータ慣性があたかも小さく
なったかのように制御することにより、急ハンドル時に
モータｌＯがハンドルの回転に追従しないことにより生
じる重さを解消したり１手放し時の戻りスピードを早く
したりするように作用する慣性補償部を設け、その出力
をアシスト指令部２０の出力に加算するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す機能ブロック図である
。 第２図はパワー・ステアリング機械系の一例を示す構成
図である。 第３図は操舵トルクおよび車両速度に基づいて基準電流
指令値を求めるためのグラフである。 第４図は舵角速度に応じて粘性補償値を求めるための一
例を示すグラフである。 第５図は粘性補償値に掛けられるべき車速演算定数が車
速に応じて変化する様子を示すグラフである。 ｌＯ・・・操舵アシスト・モータ。 ２０・・・アシスト指令部。 ２１・・・トルク・センサ。 ２２・・・車速センサ。 ３０・・・粘性指令部。 ３１・・・粘性補償値指示関数部。 ３２・・・乗算演算部。 ３３・・・舵角速度センサ。 ３４・・・車速ａｙ！ｌ定数関数部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 検出操舵トルク、検出車速等に基づいてアシスト指令を
   作成し、このアシスト指令により、操舵アシスト・トル
   クを発生する操舵アシスト・モータを制御する電動式パ
   ワー・ステアリング装置において、 舵角速度を検出する手段、 検出舵角速度に応じて粘性補償値を算出する手段、およ
   び 算出された粘性補償値を検出車速に応じて、高車速時に
   は粘性が大となり、低車速時には粘性を打消す極性でか
   つ絶対値が小さくなるように補正する手段を備え、 上記アシスト指令にこの補正された粘性補償値を加算し
   て得られた指令信号によって上記アシスト・モータを制
   御するようにした電動式パワー・ステアリング装置。