JPH0710672B2 - 電動式パワ−ステアリング制御装置 - Google Patents
電動式パワ−ステアリング制御装置Info
- Publication number
- JPH0710672B2 JPH0710672B2 JP14478485A JP14478485A JPH0710672B2 JP H0710672 B2 JPH0710672 B2 JP H0710672B2 JP 14478485 A JP14478485 A JP 14478485A JP 14478485 A JP14478485 A JP 14478485A JP H0710672 B2 JPH0710672 B2 JP H0710672B2
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- Japan
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- steering
- circuit
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電動式パワーステアリングの制御装置に係り、
特にハンドル操作時のアシストを行う電動機の安定性を
向上させるに好適な補償回路を備えた電動式パワーステ
アリングの制御装置に関する。
特にハンドル操作時のアシストを行う電動機の安定性を
向上させるに好適な補償回路を備えた電動式パワーステ
アリングの制御装置に関する。
〔発明の背景〕 ユーザー層が多岐にわたる自動車などにおいては、大形
車から小形車までパワーステアリングの装備が広く行な
われており、疲労の軽減とそれによる安全運転の確保に
役立つている。
車から小形車までパワーステアリングの装備が広く行な
われており、疲労の軽減とそれによる安全運転の確保に
役立つている。
ところで、このパワーステアリング装置としては、従来
から主として液圧式のものが用いられている。しかし
て、近年にいたり、制御内容の豊富さや省エネルギー面
での効用に着目して電動式のパワーステアリング装置が
実用に供されるようになつてきた。
から主として液圧式のものが用いられている。しかし
て、近年にいたり、制御内容の豊富さや省エネルギー面
での効用に着目して電動式のパワーステアリング装置が
実用に供されるようになつてきた。
そして、この種電動式のパワーステアリング装置におい
ては、それに用いる電動式のアクチユエータに大きな操
作力が要求されるため、電動機の出力を減速して最終的
な補助操舵用の操作力を得る方式のものが主として彩用
されるようになつている。
ては、それに用いる電動式のアクチユエータに大きな操
作力が要求されるため、電動機の出力を減速して最終的
な補助操舵用の操作力を得る方式のものが主として彩用
されるようになつている。
しかして、この結果、従来の電動式パワーステアリング
装置においては、補助操舵力が高速回転する電動機によ
り減速機構を介して与えられることから、この電動機の
慣性と、減速機構の出力側から電動機をから回しする場
合に与えられる大きな摩擦抵抗とによつて操舵フイーリ
ング上極めて好ましくない特性が、操舵ハンドルの操作
に現われてしまうという欠点があつた。
装置においては、補助操舵力が高速回転する電動機によ
り減速機構を介して与えられることから、この電動機の
慣性と、減速機構の出力側から電動機をから回しする場
合に与えられる大きな摩擦抵抗とによつて操舵フイーリ
ング上極めて好ましくない特性が、操舵ハンドルの操作
に現われてしまうという欠点があつた。
このうち、電動機の慣性により操舵ハンドルを操作した
ときに現われる、操舵フイーリング上好ましくない応答
遅れ特性の改善については、例えば特開昭55-76760号公
報などで提案されているように、電動機の制御に微分特
性を与える方法が考えられ、かなりの操舵フイーリング
改善効果が期待される。ところが、例えばトルク指令に
対して電流指令をある関数の関係にした場合には、当然
のことながら微分補償値はトルク指令値には比例する
が、電流指令値には比例しないことになり操舵アシスト
力の追従性が安定しない。
ときに現われる、操舵フイーリング上好ましくない応答
遅れ特性の改善については、例えば特開昭55-76760号公
報などで提案されているように、電動機の制御に微分特
性を与える方法が考えられ、かなりの操舵フイーリング
改善効果が期待される。ところが、例えばトルク指令に
対して電流指令をある関数の関係にした場合には、当然
のことながら微分補償値はトルク指令値には比例する
が、電流指令値には比例しないことになり操舵アシスト
力の追従性が安定しない。
すなわち、電流指令値をトルク指令値に対して、例えば
２乗関数となる非線形の関係にしたとすると微分補償値
はトルク指令と比例しなく、トルク指令が小さい時は微
分補償効果は大きいが、トルク指令が大きくなるに従つ
て補償効果が少なくなり、操舵アシスト力の追従性が悪
くなる傾向にある。
２乗関数となる非線形の関係にしたとすると微分補償値
はトルク指令と比例しなく、トルク指令が小さい時は微
分補償効果は大きいが、トルク指令が大きくなるに従つ
て補償効果が少なくなり、操舵アシスト力の追従性が悪
くなる傾向にある。
本発明の目的は、ハンドル操舵時の操舵アシスト力を向
上させて操舵フイーリングのよい電動式パワーステアリ
ング制御装置を提供するにある。
上させて操舵フイーリングのよい電動式パワーステアリ
ング制御装置を提供するにある。
本発明は電動式パワーステアリング制御装置において、
ハンドル操舵によつて発生する操舵検出出力指令に基づ
いて与えられる電動機の電流指令値の微分値を電流指令
値に加えて微分補償するもので、ハンドル操舵時の操舵
フイーリングを改善することを特徴とする。
ハンドル操舵によつて発生する操舵検出出力指令に基づ
いて与えられる電動機の電流指令値の微分値を電流指令
値に加えて微分補償するもので、ハンドル操舵時の操舵
フイーリングを改善することを特徴とする。
本発明の一実施例を第１図を参照して説明するならば、
図において操舵検出器であるトルクセンサ１はハンドル
２を左右に操作することによりトルク信号を発生する。
前記ハンドル２の操作によりタイヤの位置を変える機械
的な操舵機構３はピニオン・ラツクギヤ等で構成され、
近傍に車速センサ４と舵角センサ５を備えている。さら
に操舵機構３は減速ギヤを介して直流電動機６に付勢さ
れる。直流電動機６の一方の端子はバツテリ７の電源の
プラス側に、他方の端子は電流検出器８及びチヨツパ９
を介して前記バツテリ７のマイナス側に接続されてい
る。
図において操舵検出器であるトルクセンサ１はハンドル
２を左右に操作することによりトルク信号を発生する。
前記ハンドル２の操作によりタイヤの位置を変える機械
的な操舵機構３はピニオン・ラツクギヤ等で構成され、
近傍に車速センサ４と舵角センサ５を備えている。さら
に操舵機構３は減速ギヤを介して直流電動機６に付勢さ
れる。直流電動機６の一方の端子はバツテリ７の電源の
プラス側に、他方の端子は電流検出器８及びチヨツパ９
を介して前記バツテリ７のマイナス側に接続されてい
る。
前記トルクセンサ１の出力は非線形のアシスト力制御電
流指令値を発生する関数発生器10で、トルクセンサ出力
に対して最適な電流指令値の関係に関数化されている。
また、車速補正回路11の出力信号により関数発生器10の
出力は車速が高速になるに従つて弱まる方向に補正され
る。電流指令値加減算回路12は復元制御電流指令値発生
回路13の出力と前記関数発生器10の出力の電流指令値を
加減算する。
流指令値を発生する関数発生器10で、トルクセンサ出力
に対して最適な電流指令値の関係に関数化されている。
また、車速補正回路11の出力信号により関数発生器10の
出力は車速が高速になるに従つて弱まる方向に補正され
る。電流指令値加減算回路12は復元制御電流指令値発生
回路13の出力と前記関数発生器10の出力の電流指令値を
加減算する。
又電流指令値発生回路14で電流指令値加減算回路12の出
力を車速補正回路11の出力に応じて最大電流指令値にリ
ミツタをかけるように構成されている。微分補償回路15
は電流指令発生回路14から出力される電流指令値に該電
流指令の微分値を加えて、後記するようにパワーステア
リング系の安定化補償を行わせる。電流制御回路16は微
分補償回路15の出力の電流指令値と電流検出器８から得
られるフイードバツク電流とにより電流指令値通りに電
動機電流が流れるようチヨツパ９の通流率制御を行う。
力を車速補正回路11の出力に応じて最大電流指令値にリ
ミツタをかけるように構成されている。微分補償回路15
は電流指令発生回路14から出力される電流指令値に該電
流指令の微分値を加えて、後記するようにパワーステア
リング系の安定化補償を行わせる。電流制御回路16は微
分補償回路15の出力の電流指令値と電流検出器８から得
られるフイードバツク電流とにより電流指令値通りに電
動機電流が流れるようチヨツパ９の通流率制御を行う。
次に電動パワーステアリングの動作について説明する。
今運転者によりハンドル２が右に切られたと仮定する
と、機械的操舵機構３によりタイヤが右側へ動かされる
とともにハンドル２のシヤフトのねじれによりトルクセ
ンサ１から信号が出力される。アシスト制御電流指令値
を発する関数発生器10では、電動機６を回転させてハン
ドル操作をアシストするために、トルクセンサ出力に対
して最適となるような非線形関係に関数化された電流指
令値が発生される。また、上記電流指令値は車速補正回
路11の出力により補正される。すなわち、車速０の状態
で関数発生器10で得られた指令値を基本電流指令値とす
ると、この基本電流指令値を車速が高くなるにしたがい
小さくし、電動機６によるハンドル操作のアシスト力を
弱くしてハンドル操作時に生じる振動を抑えて安定化を
図る。
今運転者によりハンドル２が右に切られたと仮定する
と、機械的操舵機構３によりタイヤが右側へ動かされる
とともにハンドル２のシヤフトのねじれによりトルクセ
ンサ１から信号が出力される。アシスト制御電流指令値
を発する関数発生器10では、電動機６を回転させてハン
ドル操作をアシストするために、トルクセンサ出力に対
して最適となるような非線形関係に関数化された電流指
令値が発生される。また、上記電流指令値は車速補正回
路11の出力により補正される。すなわち、車速０の状態
で関数発生器10で得られた指令値を基本電流指令値とす
ると、この基本電流指令値を車速が高くなるにしたがい
小さくし、電動機６によるハンドル操作のアシスト力を
弱くしてハンドル操作時に生じる振動を抑えて安定化を
図る。
上記した通りハンドルが右に切られて、タイヤが右側に
向いているので、舵角センサ５によりタイヤの移動角度
が検出される。又復元制御電流指令発生回路13では入力
の舵角信号に応じて復元制御が最適となるような舵角と
電流指令値の関係に関数化され、電流指令値加減算回路
12では、トルク指令値により与えられたアシスト電流指
令値と復元制御電流指令値とを加算しアシスト電流指令
値とする。復元制御は、運転者がハンドルから手を離し
た場合にハンドルを戻す制御を行うものである。すなわ
ち、トルク信号により与えられた電流指令値Imaと舵角
信号により与えられた復元制御電流指令値Imbとの加減
算が行われ、その場合の関係は次式で表わされる。
向いているので、舵角センサ５によりタイヤの移動角度
が検出される。又復元制御電流指令発生回路13では入力
の舵角信号に応じて復元制御が最適となるような舵角と
電流指令値の関係に関数化され、電流指令値加減算回路
12では、トルク指令値により与えられたアシスト電流指
令値と復元制御電流指令値とを加算しアシスト電流指令
値とする。復元制御は、運転者がハンドルから手を離し
た場合にハンドルを戻す制御を行うものである。すなわ
ち、トルク信号により与えられた電流指令値Imaと舵角
信号により与えられた復元制御電流指令値Imbとの加減
算が行われ、その場合の関係は次式で表わされる。
Imo＝Ima−Imb ………（１） 上記の電流指令値Imoは電流指令発生回路14で電流の最
大値を車速増加に伴なつて下げられる。
大値を車速増加に伴なつて下げられる。
電流制御回路16では、微分補償回路15で得られた電流指
令値Imcoに基づいて、実際に流れた電動機電流Iffが電
流検出器８で検出され、フイードバツク制御を行う。す
なわち、IffがImcoと同じくなるように通流率指令値を
発生し、チヨツパ回路９を動作させ電動機６を回転させ
てハンドル操作のアシスト制御を行う。
令値Imcoに基づいて、実際に流れた電動機電流Iffが電
流検出器８で検出され、フイードバツク制御を行う。す
なわち、IffがImcoと同じくなるように通流率指令値を
発生し、チヨツパ回路９を動作させ電動機６を回転させ
てハンドル操作のアシスト制御を行う。
次に微分補償法について説明する。第２図は微分補償の
ブロツク図を表わしたものであり、微分補償後の電流指
令値Imco、電流微分値Imcd、電流比例値Imcp、比例ゲイ
ンKp、微分ゲインKDとおくと、出力の電流値Imcoは次式
の関係に表わせる。
ブロツク図を表わしたものであり、微分補償後の電流指
令値Imco、電流微分値Imcd、電流比例値Imcp、比例ゲイ
ンKp、微分ゲインKDとおくと、出力の電流値Imcoは次式
の関係に表わせる。
第３図に上記に示した電流の動作波形を示す。電流指令
値Imcがステツプ状に変化した場合の各部の電流波形で
あり、出力電流値Imcoは指令値Imcと微分値Imcdが加算
されていることを示している。また、第４図にトルク指
令７に対する電流指令値Imcoの特性を示す。第４図のａ
の特性はハンドルをゆつくり転舵した場合に出力される
もので、トルクに対して関数化された電流指令値であ
る。すなわち、微分値が加算されていない状態を表わし
たものであり、これを基本電流指令値とする。一方、ｂ
の特性はハンドル急転舵による電流指令値の微分値が発
生し、上記の基本電流指令値に加算されたものであり、
電流指令値を増加させている。この増加量は微分ゲイン
KDにより変えられる。また、第４図から分かるように基
本の電流指令値（第４図のａの特性）が小さい場合には
微分値（第４図のｂの特性）も小さく、Imcoが増加する
と微分値も比例して増加していることが分かる。なお、
第４図中電流Imaxは最大電流の制限値である。
値Imcがステツプ状に変化した場合の各部の電流波形で
あり、出力電流値Imcoは指令値Imcと微分値Imcdが加算
されていることを示している。また、第４図にトルク指
令７に対する電流指令値Imcoの特性を示す。第４図のａ
の特性はハンドルをゆつくり転舵した場合に出力される
もので、トルクに対して関数化された電流指令値であ
る。すなわち、微分値が加算されていない状態を表わし
たものであり、これを基本電流指令値とする。一方、ｂ
の特性はハンドル急転舵による電流指令値の微分値が発
生し、上記の基本電流指令値に加算されたものであり、
電流指令値を増加させている。この増加量は微分ゲイン
KDにより変えられる。また、第４図から分かるように基
本の電流指令値（第４図のａの特性）が小さい場合には
微分値（第４図のｂの特性）も小さく、Imcoが増加する
と微分値も比例して増加していることが分かる。なお、
第４図中電流Imaxは最大電流の制限値である。
以上説明したように、パワーステアリング系の遅れが原
因で発生する電動機電流の不安定現象の補償法として、
基本の電流指令値Imcより90度位相が進んだ微分値Imcd
を基本の電流指令値Imcに加算し、かつ、微分ゲインKD
を適当に選ぶことで前記遅れの安定化補償が行える。
因で発生する電動機電流の不安定現象の補償法として、
基本の電流指令値Imcより90度位相が進んだ微分値Imcd
を基本の電流指令値Imcに加算し、かつ、微分ゲインKD
を適当に選ぶことで前記遅れの安定化補償が行える。
本発明の実施例によれば、ハンドル操作をアシストする
電動機の電流指令値に基づいて、その値の微分値で進み
補償を行う。従つて、トルク指令値の大小には関係なく
電流指令値によりアシスト力が制御されるのでアシスト
補償効果が大きく、ハンドルの操舵性が向上する。特に
トルク信号出力に対する線形時及び非線形時における微
分信号出力特性の違いを第５図によつて考察してみる
と、非線形と線形時の違いは図から明らかなように、例
えばトルクが微分特性Ａと線形の微分特性Ｂの関係はＡ
＞Ｂで、またトルクがＸ点より小さい場合にはＡ＜Ｂの
関係が成立つ、すなわち、Ｘ点よりトルクが大きい場合
には非線形の方が微分出力が急激に大きくなる。このこ
とは、例えばパワステアリング装置において、急ハンド
ルを切つて操舵トルクが大きく出た場合には、大きい微
分信号により進み補償の効果が大きくなりパワステアリ
ング装置の追従性が速くなるため、操舵安定性の向上を
図ることが可能となる。
電動機の電流指令値に基づいて、その値の微分値で進み
補償を行う。従つて、トルク指令値の大小には関係なく
電流指令値によりアシスト力が制御されるのでアシスト
補償効果が大きく、ハンドルの操舵性が向上する。特に
トルク信号出力に対する線形時及び非線形時における微
分信号出力特性の違いを第５図によつて考察してみる
と、非線形と線形時の違いは図から明らかなように、例
えばトルクが微分特性Ａと線形の微分特性Ｂの関係はＡ
＞Ｂで、またトルクがＸ点より小さい場合にはＡ＜Ｂの
関係が成立つ、すなわち、Ｘ点よりトルクが大きい場合
には非線形の方が微分出力が急激に大きくなる。このこ
とは、例えばパワステアリング装置において、急ハンド
ルを切つて操舵トルクが大きく出た場合には、大きい微
分信号により進み補償の効果が大きくなりパワステアリ
ング装置の追従性が速くなるため、操舵安定性の向上を
図ることが可能となる。
一方、Ｘ点よりトルクが小さい場合においては、非線形
の方が微分信号出力は小さくなる。このことは、微分信
号による補償効果が少なく、例えば、ハンドルにわずか
に力を加えた場合等の小さなトルク領域では微分信号の
出力が小さいので、信号の出力が変動することなく安定
となる。従つて、高速転舵時の高応答化が可能となり、
またゆつくり転舵時の補償の安定性を向上させることが
可能となる。
の方が微分信号出力は小さくなる。このことは、微分信
号による補償効果が少なく、例えば、ハンドルにわずか
に力を加えた場合等の小さなトルク領域では微分信号の
出力が小さいので、信号の出力が変動することなく安定
となる。従つて、高速転舵時の高応答化が可能となり、
またゆつくり転舵時の補償の安定性を向上させることが
可能となる。
以上はパワーステアリング装置の操作指令がハンドルの
ねじれトルクを検出するトルク指令法の場合について説
明したが、操作指令としては他の方法でもよい。例え
ば、ハンドルの操舵角を検出して、操舵角指令によつて
電動機電流指令を発生させる場合においても本発明は適
用できる。
ねじれトルクを検出するトルク指令法の場合について説
明したが、操作指令としては他の方法でもよい。例え
ば、ハンドルの操舵角を検出して、操舵角指令によつて
電動機電流指令を発生させる場合においても本発明は適
用できる。
また、本発明では直流電動機を用いた電動パワーステア
リング装置の場合について説明したが、電動機が誘導電
動機等の交流機を用いた場合でも同様のことが言える。
リング装置の場合について説明したが、電動機が誘導電
動機等の交流機を用いた場合でも同様のことが言える。
以上本発明によれば、ハンドル操舵時の操舵アシスト力
を向上させて、操舵フイーリングのよい電動式パワース
テアリング制御装置が提供される。
を向上させて、操舵フイーリングのよい電動式パワース
テアリング制御装置が提供される。
第１図は本発明電動パワーステアリング制御装置のブロ
ツク図、第２図は同微分補償法を説明するブロツク図、
第３図は同微分補償法の動作波形図、第４図は同動作特
性図、第５図はトルク信号出力に対する微分信号出力特
性図である。 １……トルクセンサ、３……操舵機構、10……関数発生
器、12……電流指令値加減算回路、13……復元制御電流
指令値発生回路、14……電流指令値発生回路、15……微
分補償回路、16……電流制御回路。
ツク図、第２図は同微分補償法を説明するブロツク図、
第３図は同微分補償法の動作波形図、第４図は同動作特
性図、第５図はトルク信号出力に対する微分信号出力特
性図である。 １……トルクセンサ、３……操舵機構、10……関数発生
器、12……電流指令値加減算回路、13……復元制御電流
指令値発生回路、14……電流指令値発生回路、15……微
分補償回路、16……電流制御回路。
Claims (1)
- 【請求項１】操舵ハンドルに加えられる操舵力の所定の
関数に従って電動式アクチュエータを制御し、このアク
チュエータにより前記操舵ハンドルに補助操舵力を与え
るようにした電動式パワーステアリング装置において、 前記ハンドルに加わる操舵トルクに対して、トルク信号
出力（τ）が大きいほど電流指令値(Ima)の増加率が高
い非線形のアシスト電流指令値を発生し、且つ車速補正
回路の出力により出力が補正される関数発生器と、 該関数発生器の出力電流指令値(Ima)と舵角センサの出
力に応じて作用するタイヤの復元制御電流指値(Imb)と
を加減算する電流指令値加減算回路と、 該加減算回路の出力(Imo)を前記車速補正回路の出力に
応じて最大電流指令値にリミッタをかける電流指令値発
生回路と、 該電流指令値発生回路の出力電流指令値(Imc)に比例し
た値である比例電流指令値(Imcp)に、前記出力電流指令
値(Imc)の微分値(Imcd)を加えて微分補償する微分補償
回路と、 該微分補償回路から出力された電流指令値(Imco)にて電
動機を制御する電動機制御回路と、 を備えていることを特徴とした電動式パワーステアリン
グ制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14478485A JPH0710672B2 (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 電動式パワ−ステアリング制御装置 |
| KR1019860004853A KR870001079A (ko) | 1985-07-03 | 1986-06-18 | 전동식 파워스테어링 제어장치 |
| US06/881,222 US4753309A (en) | 1985-07-03 | 1986-07-02 | Electric power steering apparatus |
| DE8686305148T DE3661406D1 (en) | 1985-07-03 | 1986-07-02 | Electric power steering apparatus |
| EP86305148A EP0209297B1 (en) | 1985-07-03 | 1986-07-02 | Electric power steering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14478485A JPH0710672B2 (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 電動式パワ−ステアリング制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS626867A JPS626867A (ja) | 1987-01-13 |
| JPH0710672B2 true JPH0710672B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=15370362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14478485A Expired - Lifetime JPH0710672B2 (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | 電動式パワ−ステアリング制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4753309A (ja) |
| EP (1) | EP0209297B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0710672B2 (ja) |
| KR (1) | KR870001079A (ja) |
| DE (1) | DE3661406D1 (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291768A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-29 | Fuji Heavy Ind Ltd | 電動式パワステアリング装置の制御装置 |
| US5151860A (en) * | 1987-12-29 | 1992-09-29 | Jidoshi Kiki Co., Ltd. | Control method for electric power steering apparatus for vehicle |
| JP2735208B2 (ja) * | 1988-01-13 | 1998-04-02 | 株式会社日立製作所 | 電気車制御装置 |
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