JPH0577756A - 電動パワーステアリング制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、高速運転から低速運転に移行し
たときの電磁クラッチのオン動作を滑らかにした電動パ
ワーステアリング制御装置を得る。 【構成】 操舵パラメータに基づいてハンドルの操舵速
度Ａが所定速度以下であることを判定するための操舵速
度判定手段95を設け、クラッチ制御手段92Ａ及び電流算
出駆動手段91Ａが、車速Ｖが所定車速以上から所定速度
未満に変化した場合に、操舵速度が所定速度以下と判定
されたときに電磁クラッチ14及びモータ13をオンにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば自動車の操舵
系をモータの回転力で補助付勢する電動パワーステアリ
ング制御装置及び方法に関し、特に高速運転から低速運
転に移行したときの電磁クラッチのオン動作を滑らかに
した電動パワーステアリング制御装置及び方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、例えば特開昭62-255273号公報
又は特開昭63-215461号公報に参照される一般的な電動
パワーステアリング制御装置を示す構成図である。図に
おいて、１は運転者からの操舵回転力を受けるハンド
ル、２はハンドル１からの回転力を伝達するステアリン
グシャフト、３はステアリングシャフト２に設けられて
ハンドル１の操舵トルクＴを検出する操舵速度センサ、
４はステアリングシャフト２の連結部に設けられたユニ
バーサルジョイント、５はステアリングシャフト２の端
部に設けられたピニオン軸、６はピニオン軸５と噛み合
うラック軸、７はハンドル１の操舵速度(操舵角速度)Ａ
を検出する操舵速度センサである。ハンドル１〜ラック
軸６は操舵系を構成している。

【０００３】９は操舵速度Ａ及び操舵トルクＴ等に基づ
いてモータ(後述する)等を制御するマイクロコンピュー
タを含む制御ユニット、10は車速Ｖを検出する車速セン
サ、11は自動車に搭載されたバッテリ、12はバッテリ11
と制御ユニット９との間に挿入されたキースイッチ、13
は制御ユニット９を介してバッテリ11により直流駆動さ
れるモータ、14は制御ユニット９を介してバッテリ11に
よりモータ13の出力軸と直結して駆動される電磁クラッ
チ、15は電磁クラッチ14の出力軸に連結されて減速機を
構成するウォーム軸、16はウォーム軸15と噛み合って駆
動されるウォームホイール軸、18はウォームホイール軸
16及びラック軸６と噛み合うピニオン軸である。モータ
13は、電磁クラッチ14を介して操舵系に連結されてお
り、操舵系に補助トルクを発生する。

【０００４】図４は制御ユニット９の従来構成を示す機
能ブロック図であり、91は操舵トルクＴ及び車速Ｖに基
づいてモータ電流指令値Ｉｏを算出し且つモータ13を駆
動する電流算出駆動手段、92は車速Ｖが所定車速Ｖｏ
(例えば、50ｋｍ／ｈ)に達したときに電磁クラッチ14に
対するクラッチ制御信号Ｃをオンからオフにするクラッ
チ制御手段、93は実際のモータ電流Ｉを検出して電流算
出駆動手段91に入力するモータ電流検出手段である。

【０００５】尚、電流算出駆動手段91は、検出されたモ
ータ電流Ｉをフィードバックしながら、モータ電流指令
値Ｉｏに相当する電流がモータ13に流れるように、モー
タ13に電圧を印加している。又、クラッチ制御手段92
は、各種センサの検出信号に基づいて、低速運転時での
システム故障を判定するとクラッチ制御信号Ｃをオフに
するようになっている。又、モータ電流検出手段93は、
例えば接地された抵抗器から構成されている。

【０００６】図５はクラッチ制御信号Ｃ及びモータ電流
指令値Ｉｏの変化を示す説明図であり、(ａ)に示すよう
に、クラッチ制御信号Ｃは、車速Ｖが所定車速Ｖｏ未満
のときはオン(クラッチ電流が１Ａ程度)であり、車速Ｖ
が所定車速Ｖｏ以上のときはオフ(クラッチ電流が０)で
ある。

【０００７】又、(ｂ)に示すように、モータ電流指令値
Ｉｏは、車速Ｖが所定車速Ｖｏ未満のときは、車速Ｖが
低くなるにつれて、又、操舵トルクＴが大きくなるにつ
れて大きくなり、車速Ｖが所定車速Ｖｏ以上のときは０
となる。通常、道路状態等にかかわらず、低速運転時に
はハンドル１が重く(操舵トルクＴが大きく)、高速運転
時にはハンドル１が軽く(操舵トルクＴが小さく)なるの
で、車速Ｖが小さくなるほど補助トルクを増大させてい
る。

【０００８】次に、図５を参照しながら、図３及び図４
に示した従来の電動パワーステアリング制御装置の動作
について説明する。まず、車速Ｖが所定車速Ｖｏ未満の
低速運転時において、制御ユニット９内のクラッチ制御
手段92は、クラッチ制御信号Ｃをオンにして電磁クラッ
チ14をモータ13に連結させる。又、電流算出駆動手段91
は、車速センサ10からの車速Ｖとトルクセンサ３からの
操舵トルクＴとに基づいてモータ電流指令値Ｉｏを生成
し、所要の補助回転トルクが発生するようにモータ13を
駆動する。

【０００９】即ち、車速Ｖが低ければ低いほど大きい操
舵トルクＴが要求されるため、補助トルクに相当するモ
ータ電流指令値Ｉｏは大きい値に設定される。又、道路
状態等の違いにより大きい操舵トルクＴが要求される場
合には、操舵トルクＴの大きさに応じたモータ電流指令
値Ｉｏが設定される。これにより、運転者が必要とする
操舵トルクＴは、運転状態等にかかわらず、ほぼ一定と
なる。

【００１０】尚、クラッチ制御手段92は、低速運転中に
システム故障が判定された場合に、クラッチ制御信号Ｃ
をオフにして電磁クラッチ14をモータ13から切り離し、
操舵の安全性を確保する。例えば、モータ電流指令値Ｉ
ｏ又はモータ電流Ｉが異常値を示すときや、長時間にわ
たってハンドル１の操作が行われないときには、システ
ム故障と判定する。

【００１１】一方、車速Ｖが所定車速Ｖｏ以上の高速運
転時においては、電流算出駆動手段91がモータ電流指令
値Ｉｏを零にすると共に、クラッチ制御手段92がクラッ
チ制御信号Ｃをオフにして電磁クラッチ14をモータ13か
ら切り離す。このとき、モータ13に電圧が印加されない
ので、モータ13が駆動されることはなく、又、高速運転
中にシステム故障が発生しても、電磁クラッチ14が切り
離されているので、操舵に不具合が生じることもない。

【００１２】その後、車速Ｖが低下して所定車速Ｖｏ未
満になると、クラッチ制御信号Ｃが再びオンになって電
磁クラッチ14がモータ13に連結され、前述と同様に、車
速Ｖ及び操舵トルクＴに応じてモータ電流Ｉが制御され
る。

【００１３】一般に、制御ユニット９が故障すると、不
要なモータ電流指令値Ｉｏが生成されてモータ13が駆動
し、ハンドル１が強制的に回転してしまう。又、モータ
13が機械的に故障すると、ハンドル１が回転できなくな
り、操舵不能状態になってしまう。これらの不具合は、
低速運転時には回避できるが、高速運転時には回避でき
なくなり、安全性を著しく損なうことが知られている。
従って、車速Ｖが所定車速Ｖｏ以上となった時点で、ク
ラッチ制御信号Ｃをオフにしてフェイルセーフを構成
し、安全性を確保している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動パワーステ
アリング制御装置及び方法は以上のように、車速Ｖのみ
に基づいて高速運転から低速運転に移行したときに直ち
に電磁クラッチ14をオンしているので、車速Ｖが所定車
速Ｖｏ以下になる毎に作動音の大きい電磁クラッチ14が
オン動作し、騒音が大きくなって乗心地が悪くなるう
え、電磁クラッチ14の耐久性を劣化させ、更に、電磁ク
ラッチ14のオンオフ動作時にハンドル１を握っている運
転者に操舵ショックを与えるという問題点があった。

【００１５】この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、高速運転から低速運転に移行し
たときの電磁クラッチのオン動作を滑らかにした電動パ
ワーステアリング制御装置及び方法を得ることを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電動パワ
ーステアリング制御装置は、操舵パラメータに基づいて
ハンドルの操舵速度が所定速度以下であることを判定す
るための操舵速度判定手段を設け、クラッチ制御手段及
び電流算出駆動手段が、車速が所定車速以上から所定速
度未満に変化した場合に、操舵速度が所定速度以下と判
定されたときに電磁クラッチ及びモータをオンにするよ
うにしたものである。

【００１７】又、この発明に係る電動パワーステアリン
グ制御方法は、車速が所定車速以上であるか否かを判定
するステップと、車速が所定車速以上のときに補助トル
ク発生用のモータ及びこのモータを操舵系に接続するた
めの電磁クラッチをオフにするステップと、車速が所定
車速未満のときに、車速が所定車速以上から変化したか
否かを判定するステップと、車速が所定速度以上から所
定速度未満に変化した場合、ハンドルの操舵速度が所定
速度以下であるか否かを判定するステップと、操舵速度
が所定速度以下と判定されたときに、電磁クラッチ及び
モータをオンにするステップとを備えたものである。

【００１８】

【作用】この発明においては、モータ切り離し状態且つ
モータ非駆動状態の高速運転から低速運転に戻るとき
に、ハンドルの操舵速度がほぼ０の時点で、モータ再接
続及びモータ駆動を行う。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による電動パワーステ
アリング制御装置の制御ユニットを示す機能ブロック図
であり、３、７、10、13、14及び93は前述と同様のもの
である。又、9A、91Ａ及び92Ａは、それぞれ制御ユニッ
ト９、電流算出駆動手段91及びクラッチ制御手段92に対
応しており、図示されない全体構成は図３に示した通り
である。

【００２０】94は操舵速度Ａに基づいて操舵角度θを求
めると共に操舵角度θの極大点（切返し点)を判定する
操舵角度極大点判定手段、95は操舵速度Ａが所定速度Ａ
ｏ(ほぼ０)以下か否かを判定する操舵速度判定手段であ
る。この場合、操舵角度の極大点は操舵速度がほぼ０の
時点に対応しており、操舵角度極大点判定手段94は、操
舵速度判定手段95と同様に、操舵パラメータ即ち操舵速
度Ａに基づいてハンドルの操舵速度Ａが所定速度Ａｏ以
下であることを判定するための操舵速度判定手段を構成
している。

【００２１】96は各判定手段94及び95の判定結果の論理
和をとるオアゲートであり、オアゲート96から出力され
る判定信号Ｄは、電流算出駆動手段91Ａ及びクラッチ制
御手段92Ａに入力される。97は電磁クラッチ14の電流を
検出するクラッチ電流検出手段であり、クラッチ制御信
号Ｃに基づいて電磁クラッチ14に実際に流れるクラッチ
電流Ｉｃを検出する。クラッチ電流Ｉｃ設定用のクラッ
チ制御信号Ｃを生成するクラッチ制御手段92Ａは、クラ
ッチ電流検出手段97からのクラッチ電流Ｉｃをフィード
バック制御している。

【００２２】クラッチ制御手段92Ａは、車速Ｖに基づい
てクラッチ制御信号Ｃを生成し、例えば、車速Ｖが所定
車速Ｖｏ未満(低速運転)のときにはクラッチ電流Ｉｃを
定常値(例えば、１Ａ程度)に設定し、車速Ｖが所定車速
Ｖｏ以上(高速運転)のときにはクラッチ電流Ｉｃを０に
設定することにより、電磁クラッチ14をオンオフ制御す
る。又、電流算出駆動手段91Ａ及びクラッチ制御手段92
Ａは、高速運転から低速運転に戻ったときに、オアゲー
ト96からの判定信号Ｄに基づいて、モータ13及び電磁ク
ラッチ14をオンにする。

【００２３】次に、図２のフローチャート及び図３を参
照しながら、図１に示したこの発明による電動パワース
テアリング制御装置の一実施例の動作について説明す
る。まず、車速Ｖの測定(ステップS1)、操舵トルクＴの
測定(ステップS2)、並びに操舵速度Ａの測定(ステップS
3)を行い、車速Ｖが所定車速Ｖｏ以上(高速運転)である
か否かを判定する(ステップS4)。

【００２４】運転初期の低速運転時には、車速Ｖが所定
車速Ｖｏ未満であるため、ステップS4においてＶ＜Ｖｏ
が判定され、又、電磁クラッチ14はオン状態にある。従
って、続くステップS5において電磁クラッチ14のオンが
判定され、クラッチ制御手段92Ａはクラッチ制御信号Ｃ
によりクラッチ電流Ｉｃを定常値に設定すると共に、電
流算出駆動手段91Ａは図５(ｂ)のようにモータ電流指令
値Ｉｏを算出し、モータ電流指令値Ｉｏによりモータ13
を駆動してリターンする。これにより、従来と同様に、
運転者からの操舵力を一定とするための補助トルクがモ
ータ13から発生し、電磁クラッチ14を介して操舵系に伝
達される。

【００２５】一方、ステップS4においてＶ≧Ｖｏ即ち高
速運転と判定された場合には、電流算出駆動手段91Ａ
は、モータ電流指令値Ｉｏを０にしてモータ13をオフし
(ステップS6)、クラッチ制御手段92Ａは、クラッチ制御
信号によりクラッチ電流Ｉｃを０にして電磁クラッチ14
をオフにし(ステップS7)、リターンする。

【００２６】次に、車速Ｖが低下してきて車速Ｖが所定
車速Ｖｏ以上から所定車速Ｖｏ未満の状態に変化する
と、ステップS4においてＶ＜Ｖｏが判定される。続い
て、ステップS5において電磁クラッチ14のオフが判定さ
れ、これにより、車速Ｖが所定車速Ｖｏ以上の状態から
所定車速Ｖｏ未満に変化してきたことが判定される。

【００２７】このとき、操舵角度極大点判定手段94は、
操舵速度Ａに基づいて操舵角度θを検出し、操舵角度θ
の変化からその極大点を判定する。即ち、操舵角度θの
方向が反転したか否かを判定し(ステップS8)、反転して
いなければ、操舵速度θの極大点ではないので操舵速度
Ａが大きい状態とみなす。又、操舵角度の最大値θ_Mが更
新されたか否かを判定し(ステップS9)、最大値θ_Mが更
新されていれば、ハンドル１を操舵中なので操舵速度Ａ
が大きい状態とみなす。

【００２８】このように、ステップS8及びS9において操
舵角度θの極大点が判定されない場合は、続いて、操舵
速度判定手段95により操舵速度Ａが所定速度Ａｏ以下で
あるか否かを判定し(ステップS10)、Ａ≦Ａｏでなけれ
ばリターンする。

【００２９】一方、ステップS8及びS9において、操舵角
度θの方向反転及び最大値θ_Mの更新がないことから操
舵角度θの極大点が判定された場合、又は、ステップS10
においてＡ≦Ａｏが判定された場合は、ハンドル１の操
舵速度Ａがほぼ０であるとみなされる。即ち、各判定手
段94及び95の判定結果は、オアゲート96により論理和が
とられて判定信号Ｄとなり、電流算出駆動手段91Ａ及び
クラッチ制御手段92Ａに入力される。

【００３０】この判定信号Ｄにより、クラッチ制御手段
92Ａは制御信号Ｃを立ち上げて電磁クラッチ14をオンし
(ステップS11)、電流算出駆動手段91Ａは、モータ電流指
令値Ｉｏを立ち上げてモータ13をオンにし(ステップS1
2)、リターンする。

【００３１】このように、高速運転においてモータ13及
び電磁クラッチ14をオフした後、車速Ｖが再び低下した
際に、ハンドル１の操舵速度Ａがほぼ０の時点で電磁ク
ラッチ14が接続され且つモータ13が駆動される。従っ
て、電磁クラッチ14の再結合時に、電磁クラッチ14の両
端(即ち、モータ13及びウォーム軸15)の回転数差は非常
に少なく、高速運転中の安全性が確保されると共に電磁
クラッチ14の再結合時のショックを軽減することがで
き、運転者のフィーリングを損なうことがない。

【００３２】尚、上記実施例では、操舵速度判定手段と
して操舵角度極大点判定手段94及び操舵速度判定手段95
を用い、両者の判定結果の論理和をとったが、操舵角度
極大点判定手段94又は操舵速度判定手段95の一方のみを
用いてもよい。この場合、図１内のオアゲート96、並び
に、図２内の判定ステップS8及びS9、又は、S10は不要と
なる。又、操舵速度判定手段として操舵角度極大点判定
手段94を用いた場合、操舵パラメータ検出手段として操
舵角度センサ(図示せず)を設けてもよい。

【００３３】又、操舵パラメータ検出手段として操舵速
度センサ７を用いたが、操舵角度センサ及び微分器を組
み合わせてもよく、トルクセンサ３を共用してもよい。
トルクセンサ３を操舵パラメータ検出手段として用いた
場合、ハンドル１の極大点(最大値)に相当する操舵トル
クが検出された直後が、Ｖ≦Ｖｏに相当する時点と判定
される。

【００３４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、操舵パ
ラメータに基づいてハンドルの操舵速度が所定速度以下
であることを判定するための操舵速度判定手段を設け、
クラッチ制御手段及び電流算出駆動手段が、車速が所定
車速以上から所定速度未満に変化した場合に、操舵速度
が所定速度以下と判定されたときに電磁クラッチ及びモ
ータをオンにするようにしたので、高速運転から低速運
転に移行したときの電磁クラッチのオン動作を滑らかに
した電動パワーステアリング制御装置が得られる効果が
ある。

【００３５】又、この発明によれば、車速が所定車速以
上であるか否かを判定するステップと、車速が所定車速
以上のときに補助トルク発生用のモータ及びこのモータ
を操舵系に接続するための電磁クラッチをオフにするス
テップと、車速が所定車速未満のときに、車速が所定車
速以上から変化したか否かを判定するステップと、車速
が所定速度以上から所定速度未満に変化した場合、ハン
ドルの操舵速度が所定速度以下であるか否かを判定する
ステップと、操舵速度が所定速度以下と判定されたとき
に、電磁クラッチ及びモータをオンにするステップとを
設けたので、高速運転から低速運転に移行したときの電
磁クラッチのオン動作を滑らかにした電動パワーステア
リング制御方法が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電動パワーステアリング制御装
置の一実施例の制御ユニットを示す機能ブロック図であ
る。

【図２】この発明による電動パワーステアリング制御方
法の一実施例を示すフローチャートである。

【図３】一般的な電動パワーステアリング制御装置を示
す構成図である。

【図４】従来の電動パワーステアリング制御装置の制御
ユニットを示す機能ブロック図である。

【図５】従来の電動パワーステアリング制御装置の動作
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ハンドル ３ トルクセンサ ７ 操舵速度センサ(操舵パラメータ検出手段) 10 車速センサ 13 モータ 14 電磁クラッチ 91Ａ 電流算出駆動手段 92Ａ クラッチ制御手段 94 操舵角度極大点判定手段 95 操舵速度判定手段 Ａ 操舵速度 Ａｏ 所定速度 Ｉｏ モータ電流指令値 Ｔ 操舵トルク Ｖ 車速 Ｖｏ 所定車速 S4 車速が所定車速以上であるか否かを判定するステ
ップ S5 車速が所定車速以上から変化したか否かを判定す
るステップ S6 モータをオフにするステップ S7 電磁クラッチをオフにするステップ S8、S9 操舵角度の極大点を判定するステップ S10 操舵速度が所定速度以下であるか否かを判定す
るステップ S11 電磁クラッチをオンにするステップ S12 モータをオンにするステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 137:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルを含む操舵系と、 車速を検出する車速センサと、 前記操舵系に印加される操舵トルクを検出するトルクセ
   ンサと、 前記ハンドルの操舵パラメータを検出する操舵パラメー
   タ検出手段と、 電磁クラッチを介して前記操舵系に連結され且つ前記操
   舵系に対して補助トルクを発生するモータと、 前記車速及び前記操舵トルクに基づいて前記モータに対
   するモータ電流指令値を生成すると共に前記車速が所定
   車速以上のときに前記モータ電流指令値を０にする電流
   算出駆動手段と、 前記車速が前記所定車速以上のときに前記電磁クラッチ
   をオフにするクラッチ制御手段と、 を備えた電動パワーステアリング制御装置において、 前記操舵パラメータに基づいて前記ハンドルの操舵速度
   が所定速度以下であることを判定するための操舵速度判
   定手段を設け、 前記クラッチ制御手段及び前記電流算出駆動手段は、前
   記車速が前記所定車速以上から前記所定速度未満に変化
   した場合に、前記操舵速度が前記所定速度以下と判定さ
   れたときに前記電磁クラッチ及び前記モータをオンにす
   ることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
2. 【請求項２】 車速が所定車速以上であるか否かを判定
   するステップと、 前記車速が前記所定車速以上のときに補助トルク発生用
   のモータ及びこのモータを操舵系に接続するための電磁
   クラッチをオフにするステップと、 前記車速が前記所定車速未満のときに、前記車速が前記
   所定車速以上から変化したか否かを判定するステップ
   と、 前記車速が前記所定速度以上から前記所定速度未満に変
   化した場合、ハンドルの操舵速度が所定速度以下である
   か否かを判定するステップと、 前記操舵速度が前記所定速度以下と判定されたときに、
   前記電磁クラッチ及び前記モータをオンにするステップ
   と、 を備えた電動パワーステアリング制御方法。