JPH08133108A - 電動パワーステアリング用コントロールユニットとそれを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動パワーステアリング用コントロールユニ
ットと電動パワーステアリング装置において、モータに
流れる平均電流に応じて、操舵トルクに対する操舵補助
力特性を変化させることにより、操舵時のフィーリング
が均一な重さになるようにした。 【構成】 モータ６の駆動電流の平均値が規定値以上に
なった場合に、操舵トルク−モータ電流特性３３ａの傾
きを、同じ操舵トルクに対してモータ６の駆動電流が減
少するように変化させる。これにより、急に人にかかる
操舵トルクが増大することを防止でき、しかも、モータ
電流を低減でき、モータ発熱を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用の電動パワー
ステアリング用コントロールユニットと電動パワーステ
アリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動パワーステアリング装置は、
ハンドルのステアリングシャフトに取り付けられた操舵
トルクセンサにより操舵トルクを検出し、その大きさに
応じて、ステアリングシャフト等に駆動力を伝達するモ
ータに電流を流すことにより、操舵補助力を発生するも
のである。この操舵補助のアシスト特性は、操舵補助力
とモータ電流の関係がリニアと考えられるため、操舵ト
ルクとモータ電流の関係で表され、図７（左右操舵方向
の両側を示す）に示すようになる。このため、車庫入れ
操作のように大きな操舵補助力が必要な操作を長時間繰
り返した場合、それに見合った大きな電流がモータに長
時間流れる結果となり、モータの発熱量が大きくなり、
モータを破損する恐れがある。そこで、モータの発熱に
対する対策として従来から考案されている方法では、モ
ータの平均電流よりモータの最大電流を制限する方法が
ある（例えば、特開昭６３−２６３１６７号、特公平６
−５１４７４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に示されるような方法では、或る操舵角度からモータ
の最大電流が制限されるため、図８に示すように、その
操舵角以上では操舵に必要な操舵トルクがさらに増大す
るのに対して、最大操舵補助力を発生する時の操舵トル
クが小さくなり、その操舵角を越えると操舵に必要なト
ルクの増加分は全て運転者にかかってくることになる。
そのため、操舵中に急にハンドルが重くなり違和感を生
じたり、急激な変化に運転者が対応できずに、的確に操
舵しきれないといった状態になる場合がある。この現象
を、操舵角度と操舵に必要なトルクの関係を示す図９を
参照して説明する。図９において、Ｔ１は操舵に必要な
トルクの特性、Ｔ２はモータ最大電流を制限しない場合
の人の操舵力（操舵トルク）の特性、Ｔ３はモータ最大
電流を制限した場合の人の操舵力（操舵トルク）の特性
を示し、Ｔ１とＴ２の間、Ｔ１とＴ３との間はモータに
よる補助力となる。モータ最大電流を制限した場合、所
定の操舵角度となるポイントＰから最大電流が制限され
た結果、急に人の操舵力が増加しており、ハンドルが重
くなっていることが分かる。本発明は、上記問題を解決
するもので、モータに流れる平均電流を監視し、これに
応じてモータの最大電流を制限するのではなく、操舵ト
ルクに対する操舵補助力特性を変化させることにより、
操舵時のフィーリングが均一な重さになるようにした電
動パワーステアリング用コントロールユニットと電動パ
ワーステアリング装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、ハンドルの操舵力を検出する操舵
トルクセンサからの信号を受けて、予め定められている
操舵トルク−モータ電流特性に基づいて、ハンドル操舵
の補助を行うモータの騒動電流を制御する電動パワース
テアリング用コントロールユニットにおいて、モータの
駆動電流の平均値が規定値以上になった場合に、操舵ト
ルク−モータ電流特性を、同じ操舵トルクに対してモー
タの駆動電流が減少するように変化させる特性変更手段
を備えたものである。請求項２の発明は、請求項１記載
の電動パワーステアリング用コントロールユニットにお
いて、特性変更手段が、操舵トルク−モータ電流特性を
徐々に変化させるものである。請求項３の発明は、請求
項１乃至３のいずれかに記載の電動パワーステアリング
用コントロールユニットにおいて、モータの駆動電流の
平均値が規定値以下に復帰した場合には、操舵トルク−
モータ電流特性を初期の状態に戻すものである。請求項
４の発明は、請求項３記載の電動パワーステアリング用
コントロールユニットにおいて、操舵トルク−モータ電
流特性を徐々に初期の状態に戻していくものである。請
求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の電
動パワーステアリング用コントロールユニットを備え、
さらに、ハンドルの操舵トルクを検出する操舵トルクセ
ンサと、ハンドルの操舵に要する力の補助を行うモータ
とを備えた電動パワーステアリング装置である。

【０００５】

【作用】上記の構成を有する請求項１の電動パワーステ
アリング用コントロールユニットにおいて、モータの駆
動電流の平均値が規定値以上になった場合に、特性変更
手段は、操舵トルク−モータ電流特性を、同じ操舵トル
クに対してモータの駆動電流が減少するように変化させ
る。このため、最大電流が制限されるような大きい操舵
トルク域でなく、それよりも小さい操舵トルク域から操
舵トルク−モータ電流特性を変えることが可能で、従っ
て、急に人にかかる操舵トルクが増大することを防止で
きる。請求項２の電動パワーステアリング用コントロー
ルユニットにおいて、操舵トルク−モータ電流特性を徐
々に変化させるので、上記作用がより一層顕著に得られ
る。請求項３の電動パワーステアリング用コントロール
ユニットにおいて、モータの駆動電流の平均値が規定値
以下に復帰した時に、操舵トルク−モータ電流特性を初
期の状態に戻すので、操舵トルクが減少する場合も、急
に人にかかる操舵トルクが減ることを防止できる。請求
項４の電動パワーステアリング用コントロールユニット
において、操舵トルク−モータ電流特性を徐々に初期の
状態に戻していくので、上記作用がより一層顕著に得ら
れる。請求項５の電動パワーステアリング装置におい
て、上記と同様な作用が得られ、操舵中に急にハンドル
が重くなったり、軽くなったりすることがなくなる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は電動パワーステアリング装置
の概略構成図である。電動パワーステアリング装置は、
運転者が操舵回転力を与えるハンドル１を含み、ハンド
ル１はステアリングシャフト１ａを介してピニオンギヤ
２及びラック軸３に連結され、さらに、このラック軸３
に操行車輪４が連結されている。さらに、電動パワース
テアリング装置は、ハンドル１に加えられる操舵トルク
を検出する操舵トルクセンサ５と、ハンドル１の操舵に
必要な補助駆動力を発生するモータ６と、このモータ６
の補助駆動力をラック軸３に与える補助駆動機構７と、
操舵トルクセンサ５により検出した操舵トルクを受けて
モータ６への通電量を制御するコントロール装置８（コ
ントロールユニット）を有する。このコントロール装置
８には、車速センサ９からの車速信号も入力され、バッ
テリ１０から電源が供給されている。

【０００７】図２は、電動パワーステアリング装置の具
体構成図である。コントロール装置８は、電動パワース
テアリング装置の全体を制御するＣＰＵ２１と、このＣ
ＰＵ２１により制御されモータ６を駆動制御するモータ
駆動回路２２と、モータの電流／電圧を検出してＣＰＵ
２１に入力するモータ電流／電圧検出回路２３と、モー
タ電流が所定の許容値を越えた場合に電流値を制限する
フェールセーフ回路２４と、フェールセーフのためにモ
ータ駆動回路２２への電源を通電／遮断制御するリレー
回路２５及びリレー接点２６等を備えている。ＣＰＵ２
１には、操舵トルクセンサ５、車速センサ９からの検出
信号の他に、エンジン回転数信号２７が入力される。ま
た、イグニションキースイッチ２８がＯＮされること
で、リレー回路２５が動作し、モータ駆動回路２２に電
源が供給されるようになっている。ＣＰＵ２１は、操舵
トルクセンサ５により検出した操舵トルクに応じてモー
タ駆動回路２２をパルス幅変調（ＰＷＭ）することによ
り、操舵に要する力の補助力を発生するようにモータ６
を通電制御する。

【０００８】図３は、ＣＰＵ２１により実行されるモー
タ制御機能のブロック図である。上記操舵トルクセンサ
５からの検出信号である操舵トルク３１は、モータ電流
決定３３により目標電流値に変換される。モータ電流制
御３９は、モータ電流検出４０によりモータ６のモータ
電流を検出してモータ６へＰＷＭによる帰還制御を行う
ものである。平均電流演算４１は、モータの平均電流を
演算し、特性傾き演算４２は、この平均電流が規定値
（モータの耐熱性等により決まる）以上になった場合
に、操舵トルク−モータ電流特性の傾きを演算し、特性
傾き変更４３は、演算された特性傾きに応じて操舵トル
ク−モータ電流特性３３ａの特性傾きを変更する。具体
的には、モータ電流制御３９における目標電流値を増幅
出力するアンプのゲインが特性傾きに応じて調整され
る。なお、図３に示すモータ６は、図２のモータ駆動回
路２２等を含むものである。

【０００９】上記のように構成された電動パワーステア
リング装置の動作、特に、モータ電流制御について、図
４のフローチャートを参照して説明する。電動パワース
テアリング装置のイグニションキースイッチ２８がＯＮ
されると、コントロール装置８に電源が供給され、ＣＰ
Ｕ２１は、ゲインの初期設定等の初期処理を行い（Ｓ
１）、操舵トルクセンサ５による検出信号から操舵トル
クを読込む（Ｓ２）。また、モータ電流／電圧検出回路
２３により、モータ６の電流を読込む（Ｓ３）。次い
で、読込んだモータ電流より平均電流値を演算し（Ｓ
４）、この平均電流値が、規定値よりも大きいか否かを
調べ（Ｓ５）、平均電流値が規定値よりも大きい場合は
（Ｓ５でＹＥＳ）、特性傾きを演算し（Ｓ６）、平均電
流値が規定値よりも大きくない場合は（Ｓ５でＮＯ）、
モータ電流決定３３のアンプのゲインを１とする（Ｓ
７）。そして、これらと操舵トルク−モータ電流特性３
３ａとから特性傾きの変更された目標電流値を作成し
（Ｓ８）、作成された目標電流値に基づきＰＷＭにてモ
ータ電流制御を行う（Ｓ９）。その後、処理はＳ２に戻
り、同様な動作を繰り返す。

【００１０】上記の処理を行うことにより得られる本実
施例の効果を図５、図６を参照して説明する。図５は操
舵トルク−モータ電流特性の傾きを変更する様子を示
し、同じ操舵トルクに対してモータ電流を減少するよう
に傾きを変更することで、特性線Ａから特性線Ｂのよう
になる。図６は操舵角度に対する操舵に必要なトルクの
関係を示し、Ｔ１は操舵に必要なトルク特性線であり、
特性の傾きを図５のように変更することで、人にかかる
操舵力（操舵トルク）は特性線Ｔ４から特性線Ｔ５に変
わる。なお、操舵に必要な力は、人の操舵力（操舵トル
ク）とモータによる操舵補助力の和であって、Ｔ１とＴ
４、Ｔ１とＴ５の間は、モータ６による補助力（トル
ク）である。特性の傾きを上記のように変更した場合に
おいて、同じ操舵状態を維持するために、人による操舵
トルクが増え、その分、モータ６に必要な操舵補助力が
低下し、モータ電流が減少するので、モータ６の発熱量
を低減することができる。そして、従来では、最大電流
が制限されるような大きい操舵トルク域で、最大電流を
制限していたので、急に人にかかる操舵トルクが増大し
ていたが、本実施例では、最大電流が制限されるような
大きい操舵トルク域でなく、それよりも小さい操舵トル
ク域から、モータ電流に応じて、操舵トルク−モータ電
流特性を変えることが可能で、そのため、操舵中に急に
ハンドルが重くなるようなことを防止できる。

【００１１】上記電動パワーステアリング装置におい
て、操舵トルク−モータ電流特性を徐々に変更させてゆ
くようにし、また、モータ６の駆動電流の平均値が規定
値以下に復帰した時には、操舵トルク−モータ電流特性
を初期の状態に戻し、それも徐々に戻してゆくようにす
れば、人にかかる操舵トルクの変化は緩やかになり、操
舵中に急にハンドルが重くなったり、軽くなったりする
ことがなくなり、操舵時のフィーリングがより一層向上
する。また、軽度のフェールセーフ、例えばエンスト等
を検出した時にも、操舵トルク−モータ電流特性の傾き
を徐々に変化させて、モータ電流を異常検出時には減少
させ、異常復帰時には増加させることにより、操舵の違
和感を少なくして安定性を確保できる。

【００１２】なお、上記のフローチャートでは、図２に
示した車速センサ９からの車速に応答して行われる目標
電流値のゲイン調整の処理や、エンジン回転数信号２７
を用いた制御処理については、示していないが、これら
車速感応やエンジン回転数検出をも、操舵トルクの値と
共に考慮してモータ電流制限を行うようにすれば、より
一層的確な制御が可能となる。また、上記フローチャー
トでは、特性傾き等を演算により求める方法を説明した
が、演算に代えてテーブルを用いる方法でもよい。

【００１３】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る電動
パワーステアリング用コントロールユニットによれば、
モータの駆動電流の平均値が規定値以上になった場合
に、操舵トルクとモータ電流との特性の傾きを変更する
ことにより、同じ操舵状態を維持するための人による操
舵トルクが増し、その分、モータに必要な操舵補助力が
低下する。このため、モータに流れる電流が低下し、モ
ータの発熱量を低減することができる。また、請求項２
の発明に係る電動パワーステアリング用コントロールユ
ニットによれば、上記の効果に加えて、操舵補助力の変
化がリニアに推移するため、操舵途中でハンドルの重さ
が急に変わるようなことがなく、操舵中に違和感を発生
させない。また、請求項３の発明に係る電動パワーステ
アリング用コントロールユニットによれば、モータの駆
動電流の平均値が規定値以下に復帰すると、操舵トルク
−モータ電流特性は初期の状態に戻るので、通常のモー
タによる操舵補助力が得られるようになる。また、請求
項４の発明に係る電動パワーステアリング用コントロー
ルユニットによれば、操舵トルク−モータ電流特性を徐
々に初期の状態に戻していくので、操舵途中でハンドル
の重さが急に変わるようなことがなく、請求項２と同等
の効果が得られる。また、請求項５の発明に係る電動パ
ワーステアリング装置によれば、上記と同等の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電動パワーステアリン
グ装置の概略構成図である。

【図２】電動パワーステアリング装置の具体構成図であ
る。

【図３】電動パワーステアリング装置におけるコントロ
ール装置の機能を示すブロック図である。

【図４】コントロール装置の動作を示すフローチャート
である。

【図５】操舵トルク−モータ電流特性の傾きを変えた様
子を示す図である。

【図６】上記の場合の操舵角度と操舵に必要なトルクの
関係を示す図である。

【図７】従来の電動パワーステアリング装置における操
舵トルクとモータ電流の関係を示す図である。

【図８】従来の電動パワーステアリング装置におけるモ
ータ電流の最大値を制限した場合の操舵トルクとモータ
電流の関係を示す図である。

【図９】上記の場合の操舵角度と操舵に必要なトルクの
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ハンドル ５ 操舵トルクセンサ ６ モータ ８ コントロール装置 ２１ ＣＰＵ ３３ モータ電流決定 ３３ａ 操舵トルク−モータ電流特性 ３９ モータ電流制御 ４２ 特性傾き演算 ４３ 特性傾き変更

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルの操舵力を検出する操舵トルク
   センサからの信号を受けて、予め定められている操舵ト
   ルク−モータ電流特性に基づいて、ハンドル操舵の補助
   を行うモータの騒動電流を制御する電動パワーステアリ
   ング用コントロールユニットにおいて、 前記モータの駆動電流の平均値が規定値以上になった場
   合に、前記操舵トルク−モータ電流特性を、同じ操舵ト
   ルクに対して前記モータの駆動電流が減少するように変
   化させる特性変更手段を備えたことを特徴とする電動パ
   ワーステアリング用コントロールユニット。
2. 【請求項２】 前記特性変更手段は、操舵トルク−モー
   タ電流特性を徐々に変化させるものであることを特徴と
   する請求項１記載の電動パワーステアリング用コントロ
   ールユニット。
3. 【請求項３】 前記モータの駆動電流の平均値が規定値
   以下に復帰した場合には、前記操舵トルク−モータ電流
   特性を初期の状態に戻すことを特徴とする請求項１乃至
   ３のいずれかに記載の電動パワーステアリング用コント
   ロールユニット。
4. 【請求項４】 前記操舵トルク−モータ電流特性を徐々
   に初期の状態に戻していくことを特徴とする請求項３記
   載の電動パワーステアリング用コントロールユニット。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の電動
   パワーステアリング用コントロールユニットを備え、さ
   らに、ハンドルの操舵トルクを検出する操舵トルクセン
   サと、前記ハンドルの操舵に要する力の補助を行うモー
   タとを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング
   装置。