JPH09156518A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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- JPH09156518A JPH09156518A JP7337770A JP33777095A JPH09156518A JP H09156518 A JPH09156518 A JP H09156518A JP 7337770 A JP7337770 A JP 7337770A JP 33777095 A JP33777095 A JP 33777095A JP H09156518 A JPH09156518 A JP H09156518A
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- electric motor
- steering angle
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
- B62D6/006—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels using a measured or estimated road friction coefficient
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成を複雑化せずに済み、しかも通常走行中
のステアリング操作により、路面とタイヤとの間の状態
を推定し得る手段を提供する。 【解決手段】 車両の操向車輪に舵角を与える操舵系に
加わる手動操舵力を検出する操舵力検出手段と、操舵系
に付加する補助操舵力を発生する電動機と、電動機に作
用する電圧を検出する電動機電圧検出手段と、電動機に
流れる電流を検出する電動機電流検出手段と、操舵力検
出手段、電動機電圧検出手段、及び電動機電流検出手段
からの信号に基づいて電動機の出力を制御する制御手段
と、操舵力検出手段、電動機電圧検出手段、及び電動機
電流検出手段からの信号に基づいて操舵系に作用する路
面反力を推定する路面反力推定手段とを有するものとす
る。
のステアリング操作により、路面とタイヤとの間の状態
を推定し得る手段を提供する。 【解決手段】 車両の操向車輪に舵角を与える操舵系に
加わる手動操舵力を検出する操舵力検出手段と、操舵系
に付加する補助操舵力を発生する電動機と、電動機に作
用する電圧を検出する電動機電圧検出手段と、電動機に
流れる電流を検出する電動機電流検出手段と、操舵力検
出手段、電動機電圧検出手段、及び電動機電流検出手段
からの信号に基づいて電動機の出力を制御する制御手段
と、操舵力検出手段、電動機電圧検出手段、及び電動機
電流検出手段からの信号に基づいて操舵系に作用する路
面反力を推定する路面反力推定手段とを有するものとす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の操向車輪に
舵角を与える操舵系に対し、電動機による補助操舵力を
付加することによって操舵力を軽減するようにしてなる
電動パワーステアリング装置に関するものである。
舵角を与える操舵系に対し、電動機による補助操舵力を
付加することによって操舵力を軽減するようにしてなる
電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ステアリングホイールに与える操舵角を
車輪の転舵角に変換する操舵系に電動機を設け、電動機
の駆動力を操舵系に付加することによって運転者の操舵
力を軽減するようにした電動パワーステアリング装置が
知られている。この電動パワーステアリング装置は、図
１２に示すように、ステアリングホイール１に一体結合
されたステアリングシャフト２、該ステアリングシャフ
ト２に自在継手３ａ・３ｂを有する連結軸３を介して連
結されたピニオン４、及び、ピニオン４に噛合して車幅
方向に往復動し得ると共に、タイロッド５を介して左右
の前輪６のナックルアーム７にその両端が連結されたラ
ック軸８からなる手動操舵力発生手段９と、この手動操
舵力発生手段９による操舵力を軽減するための補助操舵
力を発生するべくラック軸８と同軸的に配設された電動
機１０と、電動機１０の発生した補助操舵力をラック軸
８に伝達するボールナット機構１０ａと、ピニオン４に
作用する手動操舵力Ｔｓを検出するための操舵力検出手
段１１と、ステアリングシャフト２の回転角、即ち舵角
θｓを検出するための舵角検出手段１２と、これらの検
出値Ｔｓ、θｓに基づいて電動機１０の出力を制御する
ためのアシストトルク制御手段１３とからなっている。
車輪の転舵角に変換する操舵系に電動機を設け、電動機
の駆動力を操舵系に付加することによって運転者の操舵
力を軽減するようにした電動パワーステアリング装置が
知られている。この電動パワーステアリング装置は、図
１２に示すように、ステアリングホイール１に一体結合
されたステアリングシャフト２、該ステアリングシャフ
ト２に自在継手３ａ・３ｂを有する連結軸３を介して連
結されたピニオン４、及び、ピニオン４に噛合して車幅
方向に往復動し得ると共に、タイロッド５を介して左右
の前輪６のナックルアーム７にその両端が連結されたラ
ック軸８からなる手動操舵力発生手段９と、この手動操
舵力発生手段９による操舵力を軽減するための補助操舵
力を発生するべくラック軸８と同軸的に配設された電動
機１０と、電動機１０の発生した補助操舵力をラック軸
８に伝達するボールナット機構１０ａと、ピニオン４に
作用する手動操舵力Ｔｓを検出するための操舵力検出手
段１１と、ステアリングシャフト２の回転角、即ち舵角
θｓを検出するための舵角検出手段１２と、これらの検
出値Ｔｓ、θｓに基づいて電動機１０の出力を制御する
ためのアシストトルク制御手段１３とからなっている。
【０００３】アシストトルク制御手段１３は、図１３に
示すように、電動機１０の発生するべき目標出力トルク
Ｔｏを設定し、かつ出力する出力目標値発生手段１４
と、これによって生成される出力目標値に基づいて電動
機１０を駆動制御する電動機駆動手段１５とから構成さ
れる駆動制御手段Ｕを有している。なお、図中ｃは不感
帯である。
示すように、電動機１０の発生するべき目標出力トルク
Ｔｏを設定し、かつ出力する出力目標値発生手段１４
と、これによって生成される出力目標値に基づいて電動
機１０を駆動制御する電動機駆動手段１５とから構成さ
れる駆動制御手段Ｕを有している。なお、図中ｃは不感
帯である。
【０００４】さて、上記従来形式のパワーステアリング
装置に於いては、例えば積雪路の走行時など、タイヤと
路面との間が滑り易い状態（以下低μ状態と表す）で操
舵する場合、路面反力が小さいためにアシストトルクが
過剰傾向となることがある。その結果、必要以上にステ
アリングホイールの操舵力が軽くなって不用意に切りす
ぎないように微妙な操舵が必要となり、運転者に大きな
負担を与える、という問題があった。
装置に於いては、例えば積雪路の走行時など、タイヤと
路面との間が滑り易い状態（以下低μ状態と表す）で操
舵する場合、路面反力が小さいためにアシストトルクが
過剰傾向となることがある。その結果、必要以上にステ
アリングホイールの操舵力が軽くなって不用意に切りす
ぎないように微妙な操舵が必要となり、運転者に大きな
負担を与える、という問題があった。
【０００５】このような不都合、つまり低μ状態でステ
アリングホイールを切りすぎてしまう傾向となることを
改善するには、例えば、路面摩擦係数に応じて操舵系に
加えるアシストトルクを制御することが考えられる。
アリングホイールを切りすぎてしまう傾向となることを
改善するには、例えば、路面摩擦係数に応じて操舵系に
加えるアシストトルクを制御することが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、そのために
は、制御の条件に路面摩擦係数が必要である。この路面
摩擦係数を求めるには、例えば駆動輪の回転速度と非駆
動輪の回転速度との偏差から求める方法などが知られて
いるが、これらの車輪速度に基づく方法は、車輪毎に回
転速度の検出器が必要であるために構成が複雑かつ高価
になりがちである上、加速、或いは制動中のタイヤが滑
りを生じている状態でしか路面状態を判別し難いという
不都合がある。
は、制御の条件に路面摩擦係数が必要である。この路面
摩擦係数を求めるには、例えば駆動輪の回転速度と非駆
動輪の回転速度との偏差から求める方法などが知られて
いるが、これらの車輪速度に基づく方法は、車輪毎に回
転速度の検出器が必要であるために構成が複雑かつ高価
になりがちである上、加速、或いは制動中のタイヤが滑
りを生じている状態でしか路面状態を判別し難いという
不都合がある。
【０００７】本発明は、このような従来技術に課せられ
た問題点を解消するべく案出されたものであり、その主
な目的は、構成を複雑化せずに済み、しかも通常走行中
のステアリング操作によって路面とタイヤとの間の状態
を推定することのできる手段を提供することにある。
た問題点を解消するべく案出されたものであり、その主
な目的は、構成を複雑化せずに済み、しかも通常走行中
のステアリング操作によって路面とタイヤとの間の状態
を推定することのできる手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明に於いては、車両の操向車輪に舵角を与
える操舵系に加わる手動操舵力を検出する操舵力検出手
段と、前記操舵系に付加する補助操舵力を発生する電動
機と、前記電動機に流れる電流を検出する電動機電流検
出手段と、前記操舵力検出手段、及び前記電動機電流検
出手段からの信号に基づいて前記電動機の出力を制御す
る制御手段とを有する電動パワーステアリング装置に於
いて、前記電動機に作用する電圧を検出する電動機電圧
検出手段と、該電動機電圧検出手段、前記操舵力検出手
段、及び前記電動機電流検出手段からの信号に基づいて
前記操舵系に作用する路面反力を推定する路面反力推定
手段とを有することを特徴とする電動パワーステアリン
グ装置を提供するものとした。
ために、本発明に於いては、車両の操向車輪に舵角を与
える操舵系に加わる手動操舵力を検出する操舵力検出手
段と、前記操舵系に付加する補助操舵力を発生する電動
機と、前記電動機に流れる電流を検出する電動機電流検
出手段と、前記操舵力検出手段、及び前記電動機電流検
出手段からの信号に基づいて前記電動機の出力を制御す
る制御手段とを有する電動パワーステアリング装置に於
いて、前記電動機に作用する電圧を検出する電動機電圧
検出手段と、該電動機電圧検出手段、前記操舵力検出手
段、及び前記電動機電流検出手段からの信号に基づいて
前記操舵系に作用する路面反力を推定する路面反力推定
手段とを有することを特徴とする電動パワーステアリン
グ装置を提供するものとした。
【０００９】また本発明に於いては、操舵系の舵角を検
出する舵角検出手段を有し、舵角検出手段からの信号お
よび路面反力推定手段からの信号に基づいて路面の摩擦
係数を推定する路面摩擦係数推定手段を有することを第
２の特徴とし、更に、路面摩擦係数推定値が前記電動機
の制御要素に含まれることを第３の特徴とした。
出する舵角検出手段を有し、舵角検出手段からの信号お
よび路面反力推定手段からの信号に基づいて路面の摩擦
係数を推定する路面摩擦係数推定手段を有することを第
２の特徴とし、更に、路面摩擦係数推定値が前記電動機
の制御要素に含まれることを第３の特徴とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明の構成を詳細に説明する。
明の構成を詳細に説明する。
【００１１】タイヤのコーナリングパワーＣｐは、ＦＩ
ＡＬＡの式（第２項まで）から、以下のように表され
る。 Ｃｐ＝Ｋ（１−０．０１６６Ｋ／μＬ） 但し、Ｋ：コーナリングスティフネス μ：路面とタイヤ間の摩擦係数 Ｌ：接地荷重
ＡＬＡの式（第２項まで）から、以下のように表され
る。 Ｃｐ＝Ｋ（１−０．０１６６Ｋ／μＬ） 但し、Ｋ：コーナリングスティフネス μ：路面とタイヤ間の摩擦係数 Ｌ：接地荷重
【００１２】即ち、低μ状態では、タイヤのコーナリン
グパワーＣｐが減少する（図１参照）。その結果、同一
舵角での路面から受けるラック軸反力は、μの低下に応
じて小さくなる。従って、舵角に対する実際のラック軸
反力と、予め内部モデルとして設定された基準ラック軸
反力とを比較すれば、路面摩擦係数μを推定することが
できる。
グパワーＣｐが減少する（図１参照）。その結果、同一
舵角での路面から受けるラック軸反力は、μの低下に応
じて小さくなる。従って、舵角に対する実際のラック軸
反力と、予め内部モデルとして設定された基準ラック軸
反力とを比較すれば、路面摩擦係数μを推定することが
できる。
【００１３】先ず、実ラック軸反力Ｆｒｃの推定方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１４】補助トルク発生用電動機１０の出力軸トル
クＴｍは、次式で与えられる。 Ｔｍ＝Ｋｔ・Ｉｍ−Ｊｍ・θｍ”−Ｃｍ・θｍ’±Ｔｆ 但し、Ｋｔ：電動機トルク定数 Ｉｍ：電動機電流 Ｊｍ：電動機の回転部分の慣性モーメント θｍ’：電動機角速度 θｍ”：電動機角加速度 Ｃｍ：電動機粘性係数 Ｔｆ：フリクショントルク
クＴｍは、次式で与えられる。 Ｔｍ＝Ｋｔ・Ｉｍ−Ｊｍ・θｍ”−Ｃｍ・θｍ’±Ｔｆ 但し、Ｋｔ：電動機トルク定数 Ｉｍ：電動機電流 Ｊｍ：電動機の回転部分の慣性モーメント θｍ’：電動機角速度 θｍ”：電動機角加速度 Ｃｍ：電動機粘性係数 Ｔｆ：フリクショントルク
【００１５】ステアリングシャフト回りの粘性項、慣性
項、フリクション項および電動機回りのフリクション項
は微小なので省略すると、ラック軸８上の力の釣り合い
は、近似的に次式で表される。 Ｆｒ＝Ｆｓ＋Ｆｍ ＝Ｔｓ／ｒｐ＋Ｎ（Ｋｔ・Ｉｍ−Ｊｍ・θｍ”−Ｃｍ・θｍ’） 但し、Ｆｒ：路面からのラック軸反力 Ｆｓ：ピニオン４からのラック軸力 Ｆｍ：電動機１０からのラック軸力 Ｔｓ：ステアリングシャフト２に加わる操舵トルク検出
値 ｒｐ：ピニオン半径 Ｎ：電動機出力ギヤ比
項、フリクション項および電動機回りのフリクション項
は微小なので省略すると、ラック軸８上の力の釣り合い
は、近似的に次式で表される。 Ｆｒ＝Ｆｓ＋Ｆｍ ＝Ｔｓ／ｒｐ＋Ｎ（Ｋｔ・Ｉｍ−Ｊｍ・θｍ”−Ｃｍ・θｍ’） 但し、Ｆｒ：路面からのラック軸反力 Ｆｓ：ピニオン４からのラック軸力 Ｆｍ：電動機１０からのラック軸力 Ｔｓ：ステアリングシャフト２に加わる操舵トルク検出
値 ｒｐ：ピニオン半径 Ｎ：電動機出力ギヤ比
【００１６】なお、電動機角速度θｍ’は、舵角θｓを
微分するか、あるいは電動機逆起電力から次式により求
める。 θｍ’＝（Ｖｍ−Ｉｍ・Ｒｍ）／Ｋｍ 但し、Ｖｍ：電動機電圧 Ｒｍ：電動機抵抗 Ｋｍ：電動機の誘導電圧定数
微分するか、あるいは電動機逆起電力から次式により求
める。 θｍ’＝（Ｖｍ−Ｉｍ・Ｒｍ）／Ｋｍ 但し、Ｖｍ：電動機電圧 Ｒｍ：電動機抵抗 Ｋｍ：電動機の誘導電圧定数
【００１７】ここで電動機角速度θｍ’とステアリング
角速度θｓ’とは、厳密には異なり、電動機角速度θ
ｍ’は、舵角θｓを微分して得たステアリング角速度θ
ｓ’を基にして、次式から求められる。 θｍ’＝θｓ’−Ｔｓ’／Ｋｓ 但し、Ｋｓ：トルクセンサのばね定数 Ｔｓ’：操舵トルクの微分値
角速度θｓ’とは、厳密には異なり、電動機角速度θ
ｍ’は、舵角θｓを微分して得たステアリング角速度θ
ｓ’を基にして、次式から求められる。 θｍ’＝θｓ’−Ｔｓ’／Ｋｓ 但し、Ｋｓ：トルクセンサのばね定数 Ｔｓ’：操舵トルクの微分値
【００１８】また、電動機角加速度θｍ”は、電動機角
速度θｍ’を微分することにより得られる。
速度θｍ’を微分することにより得られる。
【００１９】このようにして、操舵トルクＴｓ、電動機
電圧Ｖｍ、及び電動機電流Ｉｍから、実際のラック軸反
力Ｆｒｃ、即ち路面反力を推定することができる。
電圧Ｖｍ、及び電動機電流Ｉｍから、実際のラック軸反
力Ｆｒｃ、即ち路面反力を推定することができる。
【００２０】次に、上記実ラック軸反力Ｆｒｃの比較基
準となる内部モデルは、以下のようにして設定する。
準となる内部モデルは、以下のようにして設定する。
【００２１】図２に示すように、ステアリングホイール
１から入力された舵角θｓは、ピニオン４との伝達比Ｎ
を介してラック軸８のストローク量に変換される。この
ラック軸８のストローク量に応じて前輪横滑り角φｓが
生ずる。ここでラック軸８のストローク量に対する前輪
横滑り角φｓの伝達関数Ｇβ（ｓ）は、路面摩擦係数μ
の変化に伴うスタビリティファクタの変化によって変化
する。
１から入力された舵角θｓは、ピニオン４との伝達比Ｎ
を介してラック軸８のストローク量に変換される。この
ラック軸８のストローク量に応じて前輪横滑り角φｓが
生ずる。ここでラック軸８のストローク量に対する前輪
横滑り角φｓの伝達関数Ｇβ（ｓ）は、路面摩擦係数μ
の変化に伴うスタビリティファクタの変化によって変化
する。
【００２２】前輪横滑り角φｓにコーナリングパワーＣ
ｐとトレールξ（キャスタトレール＋ニューマチックト
レール）とをかけることにより、キングピン回りのモー
メントが得られる。ここでコーナリングパワーＣｐ及び
ニューマチックトレールは、路面摩擦係数μおよび接地
荷重Ｌによって変化する。
ｐとトレールξ（キャスタトレール＋ニューマチックト
レール）とをかけることにより、キングピン回りのモー
メントが得られる。ここでコーナリングパワーＣｐ及び
ニューマチックトレールは、路面摩擦係数μおよび接地
荷重Ｌによって変化する。
【００２３】キングピン回りのモーメントを、タイヤ回
転中心とラック軸中心間距離、即ちナックルアーム長ｒ
ｋで割ることにより、モデルラック軸反力Ｆｒｍが得ら
れる。
転中心とラック軸中心間距離、即ちナックルアーム長ｒ
ｋで割ることにより、モデルラック軸反力Ｆｒｍが得ら
れる。
【００２４】以上から、舵角θｓに対するモデルラック
軸反力Ｆｒｍの応答は、各諸元に基づく計算結果、或い
は実車計測値からの同定結果を用いた１つの伝達関数Ｇ
ｆ（ｓ）をもって置き換えることができることが分か
る。
軸反力Ｆｒｍの応答は、各諸元に基づく計算結果、或い
は実車計測値からの同定結果を用いた１つの伝達関数Ｇ
ｆ（ｓ）をもって置き換えることができることが分か
る。
【００２５】次に判定手法について説明する。
【００２６】上記のようにして求めた実ラック軸反力値
Ｆｒｃとモデルラック軸反力値Ｆｒｍとから、舵角θｓ
の増加に対する両ラック軸反力の増加率を求め（図３参
照）、車両の応答が線形に近似した舵角範囲内に於い
て、実ラック軸反力増加率ΔＦｒｃ／Δθｓと、モデル
ラック軸反力増加率ΔＦｒｍ／Δθｓとの比ΔＦｒｃ／
ΔＦｒｍから、予め設定された路面μ判定マップを参照
して路面摩擦係数μを推定する（図４参照）。
Ｆｒｃとモデルラック軸反力値Ｆｒｍとから、舵角θｓ
の増加に対する両ラック軸反力の増加率を求め（図３参
照）、車両の応答が線形に近似した舵角範囲内に於い
て、実ラック軸反力増加率ΔＦｒｃ／Δθｓと、モデル
ラック軸反力増加率ΔＦｒｍ／Δθｓとの比ΔＦｒｃ／
ΔＦｒｍから、予め設定された路面μ判定マップを参照
して路面摩擦係数μを推定する（図４参照）。
【００２７】なお、上記増加率比ΔＦｒｃ／ΔＦｒｍに
代えて、ある舵角θｓｃに於けるラック軸反力の実値と
モデル値との比Ｆｒｃｃ／Ｆｒｍｃによっても同様に判
断できる（図５参照）。
代えて、ある舵角θｓｃに於けるラック軸反力の実値と
モデル値との比Ｆｒｃｃ／Ｆｒｍｃによっても同様に判
断できる（図５参照）。
【００２８】ところで、実ラック軸反力Ｆｒｃの推定に
於いて、ノイズによる影響や雪上など、時々刻々変化す
る路面状況により、安定したデータが得られないことが
ある。そこで、ある設定された所定範囲内に舵角がある
時に、ある時間毎の実ラック軸反力の絶対値の積分値
と、モデルラック軸反力の積分値とを比較するものとす
れば、平均化したデータが得られるため、判断の安定化
が期待できる（図６参照）。
於いて、ノイズによる影響や雪上など、時々刻々変化す
る路面状況により、安定したデータが得られないことが
ある。そこで、ある設定された所定範囲内に舵角がある
時に、ある時間毎の実ラック軸反力の絶対値の積分値
と、モデルラック軸反力の積分値とを比較するものとす
れば、平均化したデータが得られるため、判断の安定化
が期待できる（図６参照）。
【００２９】
【実施例１】上記のようにして推定された路面摩擦係数
μを電動パワーステアリング装置のアシストトルク制御
に適用した実施例について、図７を参照して以下に説明
する。
μを電動パワーステアリング装置のアシストトルク制御
に適用した実施例について、図７を参照して以下に説明
する。
【００３０】本実施例は、車速全域に於いて車速応動制
御する電動パワーステアリング装置の電動機駆動手段１
５への入力段階で、アシストトルク決定手段２１からの
アシストトルク指令値Ｔａに対し、付加反力決定手段２
２からの付加反力トルク指令値Ｔｃを減算し、両者の計
算値によって電動機１０の駆動制御を行うものである。
御する電動パワーステアリング装置の電動機駆動手段１
５への入力段階で、アシストトルク決定手段２１からの
アシストトルク指令値Ｔａに対し、付加反力決定手段２
２からの付加反力トルク指令値Ｔｃを減算し、両者の計
算値によって電動機１０の駆動制御を行うものである。
【００３１】付加反力トルク決定手段２２は、舵角θｓ
に対して反力トルクを設定する基礎となる反力トルクベ
ースマップ２３と、路面摩擦係数推定手段２４からの出
力μに応じて反力制御を開始する舵角を変更する路面オ
フセットマップ２５と、車速検出手段１６が検出する車
速Ｖｃに応じて反力制御を開始する舵角を変更する車速
オフセットマップ２６とから構成されている。
に対して反力トルクを設定する基礎となる反力トルクベ
ースマップ２３と、路面摩擦係数推定手段２４からの出
力μに応じて反力制御を開始する舵角を変更する路面オ
フセットマップ２５と、車速検出手段１６が検出する車
速Ｖｃに応じて反力制御を開始する舵角を変更する車速
オフセットマップ２６とから構成されている。
【００３２】先ず、舵角入力値θｓに対し、路面摩擦係
数μに応じて路面オフセットマップ２５から読み取られ
る値を減算することにより、反力制御を開始する舵角が
設定される。
数μに応じて路面オフセットマップ２５から読み取られ
る値を減算することにより、反力制御を開始する舵角が
設定される。
【００３３】次に、この補正された舵角に応じ、反力ト
ルクベースマップ２３によって付加反力のベーストルク
が設定される。
ルクベースマップ２３によって付加反力のベーストルク
が設定される。
【００３４】更に、このベーストルクに対し、車速オフ
セットマップ２６によって車速Ｖｃに応じた制御開始舵
角を補正することにより、付加トルク指令値Ｔｃの最終
値が決まる。
セットマップ２６によって車速Ｖｃに応じた制御開始舵
角を補正することにより、付加トルク指令値Ｔｃの最終
値が決まる。
【００３５】このようにして決定された付加トルク指令
値Ｔｃを、手動操舵トルクＴｓと車速Ｖｃとに基づいて
アシストトルク決定手段２１にて決定される通常のパワ
ーステアリング装置のアシストトルク指令値Ｔａから減
算することによって得られた制御目標値Ｔｏにて電動機
１０を制御することにより、路面状況に対応して車両が
限界に至る以前に操舵力を重くするなどして運転者に知
らしめ、運転者の意志に反した過大な舵角で転舵される
ことを防止し得る最適なアシストトルクが発生するよう
に、電動機１０が駆動される。
値Ｔｃを、手動操舵トルクＴｓと車速Ｖｃとに基づいて
アシストトルク決定手段２１にて決定される通常のパワ
ーステアリング装置のアシストトルク指令値Ｔａから減
算することによって得られた制御目標値Ｔｏにて電動機
１０を制御することにより、路面状況に対応して車両が
限界に至る以前に操舵力を重くするなどして運転者に知
らしめ、運転者の意志に反した過大な舵角で転舵される
ことを防止し得る最適なアシストトルクが発生するよう
に、電動機１０が駆動される。
【００３６】
【実施例２】図８は本発明が適用された別の実施例を示
している。図８に於いて、上記の手法を利用して推定さ
れた最大路面摩擦係数μmax は、最大許容舵角設定手段
３１に入力される。
している。図８に於いて、上記の手法を利用して推定さ
れた最大路面摩擦係数μmax は、最大許容舵角設定手段
３１に入力される。
【００３７】最大許容舵角設定手段３１には、ある標準
的な摩擦係数の路面上で車輪が発生する最大横力ＳＦ
max とそれを与える最大横滑り角βmax との関係（図９
参照）と、同じ路面上で制動／駆動時に発生する最大路
面摩擦係数μmax とスリップ率Ｓとの関係（図１０参
照）との間の相関を数値化したマップ３２（図１１参
照）が格納されている。このマップ３２に上記最大路面
摩擦係数μmax を入力することにより、その時にとり得
る最大横滑り角βmax が得られるので、これに適当な係
数ｋを乗算器３３にて乗算することにより、現在走行中
の路面状況で切り得る最大許容舵角θmax が得られる。
的な摩擦係数の路面上で車輪が発生する最大横力ＳＦ
max とそれを与える最大横滑り角βmax との関係（図９
参照）と、同じ路面上で制動／駆動時に発生する最大路
面摩擦係数μmax とスリップ率Ｓとの関係（図１０参
照）との間の相関を数値化したマップ３２（図１１参
照）が格納されている。このマップ３２に上記最大路面
摩擦係数μmax を入力することにより、その時にとり得
る最大横滑り角βmax が得られるので、これに適当な係
数ｋを乗算器３３にて乗算することにより、現在走行中
の路面状況で切り得る最大許容舵角θmax が得られる。
【００３８】この最大許容舵角θmax と、操舵力検出手
段から出力した手動操舵力Ｔｓとに基づいて、操舵反力
設定手段３４にて操舵反力Ｔｃを設定し、これを出力目
標値生成手段３５に入力する。
段から出力した手動操舵力Ｔｓとに基づいて、操舵反力
設定手段３４にて操舵反力Ｔｃを設定し、これを出力目
標値生成手段３５に入力する。
【００３９】操舵反力設定手段３４に於いては、最大許
容舵角設定手段３１から出力された最大許容舵角θmax
に基づいて、必要な操舵反力に見合った変位量ＴOSを変
位量設定手段３６から出力する。そして減算器３７にて
操舵力検出手段１１の出力Ｔｓからこの変位量ＴOSを減
算することにより、操舵反力Ｔｃが出力される。
容舵角設定手段３１から出力された最大許容舵角θmax
に基づいて、必要な操舵反力に見合った変位量ＴOSを変
位量設定手段３６から出力する。そして減算器３７にて
操舵力検出手段１１の出力Ｔｓからこの変位量ＴOSを減
算することにより、操舵反力Ｔｃが出力される。
【００４０】出力目標値生成手段３５は、操舵反力設定
手段３４の出力Ｔｃを駆動信号目標値マップ３８に入力
し、駆動信号目標値Ｉｔを得る。これに対し、最大許容
舵角設定手段３１の出力θmax 及び操舵角検出手段１２
の出力θｓを偏差演算手段３９に入力し、そこで得られ
た両者の偏差Δθを補正係数設定マップ４０に入力し、
操舵角検出手段１２からの検出値θｓが最大許容舵角設
定手段３１の出力θmax を超えると、必要な操舵反力に
見合うように補助操舵力を低減するための減衰係数Ｋｒ
を出力する。そしてこのようにして得た駆動信号目標値
Ｉｔと減衰係数Ｋｒとを乗算器４１にて乗算し、出力目
標値Ｔｏとして出力する。
手段３４の出力Ｔｃを駆動信号目標値マップ３８に入力
し、駆動信号目標値Ｉｔを得る。これに対し、最大許容
舵角設定手段３１の出力θmax 及び操舵角検出手段１２
の出力θｓを偏差演算手段３９に入力し、そこで得られ
た両者の偏差Δθを補正係数設定マップ４０に入力し、
操舵角検出手段１２からの検出値θｓが最大許容舵角設
定手段３１の出力θmax を超えると、必要な操舵反力に
見合うように補助操舵力を低減するための減衰係数Ｋｒ
を出力する。そしてこのようにして得た駆動信号目標値
Ｉｔと減衰係数Ｋｒとを乗算器４１にて乗算し、出力目
標値Ｔｏとして出力する。
【００４１】以上のようにして、操舵力検出手段１１か
ら得た手動操舵力Ｔｓと、操舵角検出手段１２から得た
実舵角θｓと、最大路面摩擦係数μmax に応じて設定し
た最大許容舵角θmax とに基づいて電動機１０の出力目
標値Ｔｏを生成するようにしたので、路面の摩擦係数に
応じた電動機出力の最適制御ができると共に、最大許容
舵角θmax に対する実舵角θｓに応じた電動機出力の最
適制御ができる。
ら得た手動操舵力Ｔｓと、操舵角検出手段１２から得た
実舵角θｓと、最大路面摩擦係数μmax に応じて設定し
た最大許容舵角θmax とに基づいて電動機１０の出力目
標値Ｔｏを生成するようにしたので、路面の摩擦係数に
応じた電動機出力の最適制御ができると共に、最大許容
舵角θmax に対する実舵角θｓに応じた電動機出力の最
適制御ができる。
【００４２】なお、摩擦係数の推定値は、上記のパワー
ステアリング装置の操舵反力制御のみならず、トラクシ
ョンコントロール装置や、アンチロックブレーキシステ
ム、ブレーキのブースト圧調整、並びに４輪操舵車両の
舵角制御装置にも適用可能である。
ステアリング装置の操舵反力制御のみならず、トラクシ
ョンコントロール装置や、アンチロックブレーキシステ
ム、ブレーキのブースト圧調整、並びに４輪操舵車両の
舵角制御装置にも適用可能である。
【００４３】
【発明の効果】このように本発明によれば、通常の電動
パワーステアリング装置が備えている機能を利用して、
通常走行中のステアリング操作により、路面反力、即ち
タイヤと路面間の摩擦係数を推定し得る。従って、路面
状況に応じてより一層的確な運転操作支援制御を行うこ
とが可能となり、運転者の負担を軽減する上に多大な効
果を奏することができる。
パワーステアリング装置が備えている機能を利用して、
通常走行中のステアリング操作により、路面反力、即ち
タイヤと路面間の摩擦係数を推定し得る。従って、路面
状況に応じてより一層的確な運転操作支援制御を行うこ
とが可能となり、運転者の負担を軽減する上に多大な効
果を奏することができる。
【図１】コーナリングパワーと路面摩擦係数との関係線
図。
図。
【図２】内部モデルの設定に関わるフロー図。
【図３】舵角量に対する車両状態量の増加線図。
【図４】路面摩擦係数の判定マップ。
【図５】ラック軸反力に対する車両状態量の増加線図。
【図６】ラック軸反力の変化を表す概念図。
【図７】電動機の出力目標値生成に関わる制御フロー
図。
図。
【図８】別の実施例の制御フロー図。
【図９】横力と横滑り角の関係線図。
【図１０】路面摩擦係数とスリップ率との関係線図。
【図１１】横滑り角と路面摩擦係数との関係線図。
【図１２】本発明が適用される操舵装置の概略構成図。
【図１３】補助操舵力発生電動機の基本的制御フロー
図。
図。
１ ステアリングホイール ２ ステアリングシャフト ３ 連結軸 ４ ピニオン ５ タイロッド ６ 前輪 ７ ナックルアーム ８ ラック軸 ９ 手動操舵力発生手段 １０ 電動機 １１ 操舵力検出手段 １２ 舵角検出手段 １３ 制御手段 １４ 出力目標値発生手段 １５ 電動機駆動手段 Ｕ 駆動制御手段 １６ 車速検出手段 ２１ アシストトルク決定手段 ２２ 付加反力決定手段 ２３ 反力トルクベースマップ ２４ 路面摩擦係数推定手段 ２５ 路面オフセットマップ ２６ 車速オフセットマップ ３１ 最大許容舵角設定手段 ３２ マップ ３３ 乗算器 ３４ 操舵反力設定手段 ３５ 出力目標値生成手段 ３６ 変位量設定手段 ３７ 減算器 ３８ 駆動信号目標値マップ ３９ 偏差演算手段 ４０ 補正係数設定マップ ４１ 乗算器
Claims (3)
- 【請求項１】 車両の操向車輪に舵角を与える操舵系に
加わる手動操舵力を検出する操舵力検出手段と、前記操
舵系に付加する補助操舵力を発生する電動機と、前記電
動機に流れる電流を検出する電動機電流検出手段と、前
記操舵力検出手段、及び前記電動機電流検出手段からの
信号に基づいて前記電動機の出力を制御する制御手段と
を有する電動パワーステアリング装置であって、 前記電動機に作用する電圧を検出する電動機電圧検出手
段と、 該電動機電圧検出手段、前記操舵力検出手段、及び前記
電動機電流検出手段からの信号に基づいて前記操舵系に
作用する路面反力を推定する路面反力推定手段とを有す
ることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 【請求項２】 前記操舵系の舵角を検出する舵角検出手
段を有し、該舵角検出手段からの信号および前記路面反
力推定手段からの信号に基づいて路面の摩擦係数を推定
する路面摩擦係数推定手段を有することを特徴とする請
求項１に記載の電動パワーステアリング装置。 - 【請求項３】 前記路面摩擦係数推定値が前記電動機の
制御要素に含まれることを特徴とする請求項２に記載の
電動パワーステアリング装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP33777095A JP3525969B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 電動パワーステアリング装置 |
| US08/757,796 US5904223A (en) | 1995-12-01 | 1996-11-27 | Electric power steering system |
| DE19649166A DE19649166C2 (de) | 1995-12-01 | 1996-11-27 | Elektrisches Servolenksystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33777095A JP3525969B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 電動パワーステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09156518A true JPH09156518A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3525969B2 JP3525969B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=18311808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33777095A Expired - Fee Related JP3525969B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | 電動パワーステアリング装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5904223A (ja) |
| JP (1) | JP3525969B2 (ja) |
| DE (1) | DE19649166C2 (ja) |
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