JPH09226605A - 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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- 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
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Abstract
かに中立位置に戻る電動パワーステアリング装置の提
供。 【解決手段】 操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補
助用モータMのモータ電流の目標値を決定し、モータ電
流が目標値になるように、モータMをPWM制御により
回転駆動し、操舵力補助を行う電動パワーステアリング
装置。操舵トルクの検出値が不感帯内にあるか否かを検
出する不感帯検出手段23と、舵輪の回転速度を検出す
る舵角速度検出手段24と、不感帯検出手段23によっ
て操舵トルクの検出値が不感帯内にあると検出されたと
きは、舵角速度検出手段24が検出した舵輪の回転速度
に応じたPWM制御でモータMの端子を短絡することに
より、モータMを制動するモータ制動手段25,17,
Q1 ,Q2 とを備えた構成である。
Description
値に基づいて決定される操舵力補助用モータのモータ電
流目標値を自動制御の目標値として、操舵力補助用モー
タをPWM制御により回転駆動し、操舵力補助を行う電
動パワーステアリング装置の改良に関するものである。
る操舵力補助用モータの電流目標値と、操舵力補助用モ
ータの駆動電流の検出値とに基づいて、操舵力補助用モ
ータをPWM制御により回転駆動する電動パワーステア
リング装置では、ハンドル(舵輪)の戻し時には、操舵
力補助用モータにハンドル戻し電流を流してハンドルの
戻し制御を行っている。そして、車両が直進するハンド
ルの中立位置(舵角中点)近く迄戻ると、ハンドル戻し
電流を0にしている。
その中立位置迄戻っても、操舵力補助用モータの慣性力
により、ハンドルは、中立位置で直ちにはその回転が停
止せず、図8に示すような、振り子のように中立位置
(0deg)の反対側迄行き過ぎては戻る動作を繰り返
しながら、中立位置に収斂する。そのため、ハンドルが
中立位置に収斂して停止する迄に時間がかかり、その
間、車両の走行状態が安定せず、特に、高速走行時にそ
の影響が大きい。
何れか一方又は双方が変更される、操舵トルク及び操舵
回転速度の各条件を満たしたときに、操舵力補助用モー
タを制動する特公平6−62092号公報に記載された
もの、車速が所定値を超え操舵が停止されたときに、操
舵力補助用モータの両端子間を短絡制動する特公平6−
67738号公報に記載されたもの、操舵トルクが所定
値以下で、操舵回転速度が所定値以上であり、ステアリ
ング系が中立位置にあるときに、操舵力補助用モータを
制動する特公平7−39268号公報に記載されたもの
が提案されている。
補助用モータの回転速度が所定値以上であるときに、操
舵力補助用モータを制動する特開昭62−244761
号公報に記載されたもの等が既に提案されているが、何
れも急に制動力が加わるので、ハンドルにそのショック
が伝わり、操舵フィーリングが良くなかった。本発明
は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、操
舵フィーリングが良好で、ハンドルを速やかに中立位置
に戻すことができる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。
電動パワーステアリング装置は、操舵トルクの検出値に
基づいて操舵力補助用モータのモータ電流の目標値を決
定し、該モータ電流が該目標値になるように、前記モー
タをPWM制御により回転駆動し、操舵力補助を行う電
動パワーステアリング装置において、前記操舵トルクの
検出値が前記不感帯内にあるか否かを検出する不感帯検
出手段と、舵輪の回転速度を検出する舵角速度検出手段
と、前記不感帯検出手段によって前記操舵トルクの検出
値が不感帯内にあると検出されたときは、前記舵角速度
検出手段が検出した舵輪の回転速度に応じたPWM制御
で前記モータの端子を短絡することにより、前記モータ
を制動するモータ制動手段とを備えることを特徴とす
る。
感帯検出手段が操舵トルクの検出値が不感帯内にあるか
否かを検出し、舵角速度検出手段は舵輪の回転速度を検
出する。そして、不感帯検出手段によって操舵トルクの
検出値が不感帯内にあると検出されたときは、舵角速度
検出手段が検出した舵輪の回転速度に応じたPWM制御
で操舵力補助用モータの端子を短絡することにより、モ
ータ制動手段が操舵力補助用モータを制動する。
回転速度の大小に応じて、操舵力補助用モータに与える
制動力を大小に制御でき、制動力の変化を滑らかにする
ことができるので、操舵力補助用モータの制動時に舵輪
に加わるショックが小さく、操舵フィーリングが良好
で、舵輪を速やかに中立位置に戻すことができる。
置は、舵輪の舵角中点からの舵角を検出する絶対舵角検
出手段を備え、前記モータ制動手段は、該舵角検出手段
が検出した舵角が所定値より小さいときに、前記モータ
を制動することを特徴とする。
対舵角検出手段が舵輪の舵角中点からの舵角である絶対
舵角を検出する。モータ制動手段は、絶対舵角検出手段
が検出した絶対舵角が所定値より小さいときに、操舵力
補助用モータを制動する。これにより、舵輪の収斂性制
御が、舵輪の戻し制御と重なることがなく、舵輪の戻り
の妨げになるのを防ぐことができる。
置は、前記モータ制動手段は、舵輪の回転速度が所定値
より大きいときは、該回転速度が増減するに従って、前
記PWM制御のデューティファクタを所定値より大きい
範囲で増減させることを特徴とする。
ータ制動手段は、操舵力補助用モータの逆起電力による
制動力が有効な大きさになる、舵輪の回転速度が所定値
より大きいときは、その回転速度が増減するに従って、
デューティファクタを所定値より大きい範囲で増減させ
る。一方、舵輪の回転速度が所定値より小さいときは、
制動力が有効な大きさにならず、また、舵輪の回転力が
小さいので、舵輪の収斂性制御を行わない。
置は、車速センサをさらに備え、前記モータ制動手段
は、該車速センサより車速信号が与えられ、車速が所定
値より大きいときは、該車速が増減するに従って、前記
PWM制御のデューティファクタを増減させることを特
徴とする。
ータ制動手段は、舵輪が収斂して停止する迄に時間がか
かるときの影響が大きい高速走行時に、その車速が増減
するに従って、デューティファクタを増減させてPWM
制御を行う。
ステアリング装置の実施の形態を、それを示す図面を参
照しながら説明する。図1は、本発明に係る電動パワー
ステアリング装置の実施の形態の1例の要部構成を示す
ブロック図である。この電動パワーステアリング装置
は、操舵軸(図示せず)に設けたトルクセンサ2からの
操舵トルク信号が、位相補償部11により位相補償さ
れ、アシスト制御部12に与えられる。
スト制御部12と角速度差制御部4とハンドル戻し制御
部22と舵角中点演算部20とデューティ決定部25と
に与えられる。アシスト制御部12は、位相補償部11
からの操舵トルク信号及び車速センサ7からの車速信号
に基づいた目標電流値を出力し、比較選択部13に与え
る。一方、トルクセンサ2からの操舵トルク信号は、角
速度差検出部3により微分され、その微分値は角速度差
制御部4に与えられる。角速度差制御部4は、与えられ
た操舵トルク信号の微分値と、車速センサ7からの車速
信号とに応じた電流値を出力し、加算手段14に与え
る。この電流値はモータMの慣性補償に使用される。
るモータ回転センサ18からのモータ回転数信号が、相
対舵角検出部19に与えられ、相対舵角検出部19は、
このモータ回転数信号からハンドル(舵輪)の相対舵角
を検出し、舵角中点演算部20と減算手段21と舵角速
度検出部24とに与える。舵角中点演算部20は、与え
られた相対舵角から、車両が直進するハンドルの舵角中
点を演算し、その演算結果を減算手段21に与える。減
算手段21は、与えられた演算結果を相対舵角から減算
して、舵角中点からの舵角である絶対舵角を求め、その
信号をハンドル戻し制御部22に与える。
速センサ7からの車速信号とに基づいた、ハンドルを戻
すためのモータMの目標電流値を出力し、比較選択部1
3に与える。比較選択部13は、アシスト制御部12か
らの目標電流値が略0でないときは、その目標電流値を
加算手段14に与え、その目標電流値が略0であるとき
は、ハンドル戻し制御部22からの目標電流値を加算手
段14に与える。加算手段14は、与えられた目標電流
値に角速度差制御部4から与えられた電流値を加算し、
その加算結果を減算手段15に与える。
結果と、モータ電流検出回路6によって検出されたモー
タMの駆動電流のフィードバック値との偏差を求め、こ
の偏差をPI制御部16に与える。PI制御部16は、
この偏差(比例要素)及び偏差の積分値(積分要素)を
前回制御量に加算し、今回の制御量としてPWM制御部
17に与える。PWM制御部17は、この制御量をPW
M波信号及びモータMの回転方向を表す信号に変換し、
駆動回路5に与える。駆動回路5は、4個のFETQ1
,Q2,Q3 ,Q4 がH型ブリッジに構成され、橋絡部
分にモータMが設置されている。
角から、ハンドルの回転速度である舵角速度を検出し、
舵角速度信号としてデューティ決定部25に与える。前
述したトルクセンサ2からの操舵トルク信号は不感帯検
出部23へも与えられる。不感帯検出部23は、与えら
れた操舵トルク信号がアシスト制御部12の不感帯内に
あるか否かを検出し、その検出信号をデューティ決定部
25に与える。尚、不感帯検出部23に入力される操舵
トルク信号は、位相補償を行う前の値とする。これは、
位相補償後の操舵トルク信号では、微分要素が加わり、
不感帯を検出する機会が減るためである。
らの車速信号と、不感帯検出部23からの不感帯の検出
信号と、舵角速度検出部24からの舵角速度信号とに応
じた、モータMを制動するPWM制御のためのデューテ
ィファクタを決定し、PWM制御部17に与える。モー
タMの制動は、ハンドルの戻し時に速やかに中立位置に
収斂させるために行う。
与えられた制御量が略0であり、デューティ決定部25
から与えられたデューティファクタが所定値より大きい
ときに、デューティ決定部25から与えられたデューテ
ィファクタによるPWM制御により、駆動回路5内でモ
ータMの両端子を短絡して、逆起電力による電流が流れ
るようにする。PWM制御部17は、少なくともハンド
ル戻し制御部22の舵角の不感帯(例えば±15de
g)の範囲内でなければ、デューティ決定部25から与
えられたデューティファクタによるPWM制御は行わな
い。
アリング装置の、ハンドルを中立位置に戻すときの動作
を、それを示すフローチャート(図2,3)を参照しな
がら説明する。先ず、位相補償部11でトルクセンサ2
からの操舵トルク信号の位相補償を行う(S10)。次
いで、車速センサ7からの車速信号が例えば80km/
h未満のとき(S12)は、ハンドルを中立位置に戻す
ためにモータMを駆動するハンドル戻し制御を行うべ
く、ハンドル戻し制御部22で絶対舵角と車速とに基づ
いてハンドル戻し電流を演算する(S14)。
おり、前回制御がハンドルの戻し時にハンドルを速やか
に中立位置に収斂させる収斂性制御であったときは(S
16)、駆動回路5のH型ブリッジを構成する4個のF
ETQ1 ,Q2 ,Q3 ,Q4の内、高電圧側のFETQ1
,Q2 の方向指示をオフにする(S18)。 FET
Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 は、それぞれ方向指示がオンの
状態で、PWM信号が与えられたときに、PWM信号に
従ってオンになる。収斂性制御のときは、FETQ1 ,
Q2 の方向指示はオンの状態になっているので、ハンド
ル戻し制御のときは、先ずオフの状態にする。
(S20)。収斂性制御フラグがセットされていないと
きは(S16)、FETQ1 ,Q2の方向指示のオフ
(S18)及び収斂性制御フラグのクリア(S20)は
行わない。
h以上のとき(S12)は、不感帯検出部23で操舵ト
ルクの、アシスト制御部12の不感帯を検出すれば(S
34)、デューティ決定部25で舵角速度検出部24か
ら舵角速度を読み込む(S36)。不感帯を検出しなけ
れば(S34)、収斂性制御フラグがセットされている
か否かを調べる(S16)。次いで、読み込んだ(S3
6)舵角速度がしきい値(例えば205deg/s)以
下のときは(S38)、収斂性制御フラグがセットされ
ているか否かを調べる(S16)。
を超えるときは(S38)、PWM制御のデューティフ
ァクタであるPWM出力演算値=(舵角速度−しきい
値)×K×Kp を演算し、PWM制御部17に与える。
ここで、Kは制御ゲイン、Kpは、図5に示すように、
車速が80km/h→90km/hのときに、0→1.
0になる車速係数である。PWM出力演算値(デューテ
ィファクタ)は、例えば、図4に示すように、舵角速度
が205→243deg/sのときに、75→100%
になる。ここで、PWM出力演算値が100%を超える
ことがないように、リミッタ処理を行う(S42)。
5から与えられたデューティファクタが所定値より大き
いとき、駆動回路5の接地側のFETQ3 ,Q4 の方向
指示をオフにして(S44)、FETQ3 ,Q4 がPW
M制御でオンにならないようにする。次いで、収斂性制
御フラグをセットし(S46)、角速度差制御演算(S
22)を行う。
24,26,28は、角速度差制御及びハンドル戻し制
御と収斂性制御との連続性を考慮して、何れの制御にお
いても実行する。車速信号が80km/h未満のとき
(S12)は、収斂性制御フラグをクリアした(S2
0)後(収斂性制御フラグがセットされていなければ
(S16)、ステップS16の後)、モータMの慣性補
償のために、角速度差制御部4で操舵トルク信号の微分
値と車速とに応じた電流値を演算し(S22)、加算手
段14に与える。
は、加算手段14において、比較選択部13で選択され
たハンドル戻し制御部22からの目標電流値(S14)
と演算した(S22)電流値とを加算して、モータ電流
目標値を算出(S24)する。操舵トルクが不感帯外に
あるときは、比較選択部13で選択されたアシスト制御
部12からの目標電流値(S23)と演算した(S2
2)電流値とを加算して、モータ電流目標値(S24)
を算出する。
ータ電流検出回路6によって検出されたモータMの駆動
電流のフィードバック値との偏差が求められ、この偏差
はPI制御部16に与えられる。PI制御部16は、こ
の偏差(比例要素)及び偏差の積分値(積分要素)を前
回制御量に加算し(S26)、今回の制御量としてPW
M制御部17に与える。次いで、PWM制御部17で、
収斂性制御フラグがセットされていなければ(S2
8)、この制御量をPWM波信号及びモータMの回転方
向を表す信号に変換し、駆動回路5に与える(S30,
32)。モータMは、方向指示がオンにされたFETQ
1 ,Q4 又はFETQ2 ,Q3のFET対がPWM波信
号によりオン/オフされることにより、方向指示に従う
方向へ回転する。
(S28)、駆動回路5の高電圧側のFETQ1 ,Q2
の方向指示をオンにして(S48)、デューティ決定部
25から与えられたデューティファクタに基づくPWM
波信号を駆動回路5に与える(S32)。モータMは、
方向指示がオンにされたFETQ1 ,Q2 のFET対が
PWM波信号によりオン/オフされる。これにより、モ
ータMは、自己の惰力回転により発生する逆起電力によ
る電流が流れる回路がPWM制御により形成され(モー
タMの両端子が短絡され)、この電流による制動力によ
り回転動作が抑制される。
ファクタ100%と同じ)収斂性制御では、図6(a)
の舵角速度に対する制動力特性が示すように、舵角速度
が収斂性制御域に入れば、急激に大きな制動力が掛か
り、ハンドルに加わるショックが大きかったが、前述し
たPWM制御による収斂性制御では、図6(b)の舵角
速度に対する制動力特性が示すように、舵角速度が収斂
性制御域に入っても、舵角速度の増加に合わせて、徐々
に制動力が増加するので、制動力の変化を滑らかにする
ことができ、ハンドルに加わるショックが小さくなる。
また、前述したPWM制御による収斂性制御では、図7
に示すように、ハンドルが振り子のように中立位置(0
deg)の反対側迄行き過ぎては戻る回数が、図8に示
す従来の動作に比べて減少し、ハンドルは速やかに中立
位置に収斂されてその回転を停止する。
装置によれば、舵輪が戻る操舵トルクの不感帯で、舵輪
の回転速度の大小に応じて、操舵力補助用モータに与え
る制動力を大小に制御でき、制動力の変化を滑らかにす
ることができるので、舵輪に加わるショックが小さく、
操舵フィーリングが良好で、ハンドルを速やかに中立位
置に戻すことができる。
置によれば、舵角が所定値より小さいときに、操舵力補
助用モータを制動するので、舵輪の収斂性制御が、舵輪
の戻し制御と重なることがなく、舵輪の戻りの妨げにな
るのを防ぐことができる。
置によれば、操舵力補助用モータの逆起電力による制動
力が有効な大きさになる、舵輪の回転速度が所定値より
大きいときのみ、舵輪の収斂性制御を行うことができ
る。
置によれば、舵輪が収斂して停止する迄に時間がかかる
ときの影響が大きい高速走行時に、その車速に応じた舵
輪の収斂性制御を行うことができる。
施の形態の要部構成例を示すブロック図である。
舵輪を中立位置に戻すときの動作を示すフローチャート
である。
舵輪を中立位置に戻すときの動作を示すフローチャート
である。
舵角速度に対するPWMのデューティファクタの値を説
明するための説明図である。
車速に対する車速係数の値を説明するための説明図であ
る。
る。
輪の中立位置への収斂性を説明するための説明図であ
る。
立位置への収斂性を説明するための説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補
助用モータのモータ電流の目標値を決定し、該モータ電
流が該目標値になるように、前記モータをPWM制御に
より回転駆動し、操舵力補助を行う電動パワーステアリ
ング装置において、 前記操舵トルクの検出値が不感帯内にあるか否かを検出
する不感帯検出手段と、舵輪の回転速度を検出する舵角
速度検出手段と、前記不感帯検出手段によって前記操舵
トルクの検出値が前記不感帯内にあると検出されたとき
は、前記舵角速度検出手段が検出した舵輪の回転速度に
応じたPWM制御で前記モータの端子を短絡することに
より、前記モータを制動するモータ制動手段とを備える
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】 舵輪の舵角中点からの舵角を検出する絶
対舵角検出手段を備え、前記モータ制動手段は、該絶対
舵角検出手段が検出した舵角が所定値より小さいとき
に、前記モータを制動する請求項1記載の電動パワース
テアリング装置。 - 【請求項3】 前記モータ制動手段は、舵輪の回転速度
が所定値より大きいときは、該回転速度が増減するに従
って、前記PWM制御のデューティファクタを所定値よ
り大きい範囲で増減させる請求項1又は2記載の電動パ
ワーステアリング装置。 - 【請求項4】 車速センサをさらに備え、前記モータ制
動手段は、該車速センサより車速信号が与えられ、車速
が所定値より大きいときは、該車速が増減するに従っ
て、前記PWM制御のデューティファクタを増減させる
請求項1〜3の何れかに記載の電動パワーステアリング
装置。
Priority Applications (4)
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EP (1) | EP0791522B1 (ja) |
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