JPH0958504A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速走行中、誤って急操舵を行ったとして
も、またトルクセンサや舵角センサに異常が生じたとし
ても、大きな舵角変化を起こさないようにする。特別な
異常判断手段を設けることなく、トルクセンサや舵角セ
ンサの異常時のアシスト作動を穏やかにすることがで
き、制御を簡単として、低コストとする。 【解決手段】 ステップ１０１〜１０４により高速道路
における高速走行状態を検出するものとし、この状態を
検出している場合、車速と操舵速度に応じて電動モータ
７への供給電流Ｉの上限値に制限を加える（ステップ１
０５）。なお、進入ゲートの通過を検知してから退出ゲ
ートの通過を検知するまでの区間を高速道路と判断し、
操舵速度が所定値以下でかつこの状態が所定時間継続し
た場合を高速走行状態と判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動モータへの
供給電流を調整することによってハンドル操舵時のアシ
スト力を制御する電動式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】従来より、この種の電動式パワーステア
リング装置においては、ハンドル軸に舵角センサとトル
クセンサを組み込むと共に、ハンドル軸の出力軸部を回
転駆動する電動クラッチ付きの電動モータを設け、車速
センサの検出する車速と舵角センサの検出する舵角とト
ルクセンサの検出する操舵トルクなどをパラメータとし
てアシスト力を求めて、そのアシスト力が発生するよう
に電動モータへの供給電流の方向と大きさを調整するよ
うにしている。これにより、低速走行域の操舵時はアシ
スト力を大きくして操舵力を軽く、中高速走行域の操舵
時は逆にアシスト力を小さくして操舵力を重たくするよ
うに、ハンドル操舵時のアシスト力が制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電動式パワーステアリング装置によると、高
速走行中、誤って急操舵を行った場合、大きなアシスト
力が発生し、急激な舵力変化が起こる虞れがある。ま
た、高速走行中、トルクセンサや舵角センサに異常が生
じた場合にも、大きなアシスト力が発生することがあ
り、ハンドルが取られる虞れがある。

【０００４】なお、トルクセンサや舵角センサの異常に
対しては、その異常を検出し、フェールセーフを行うこ
とが考えられている。すなわち、トルクセンサについて
言えば、その検出値に対して上限しきい値および下限し
きい値を定め、トルクセンサの検出値がその上限しきい
値あるいは下限しきい値を越えた場合、マニュアル操舵
に切り替えるようにすることが考えられている。

【０００５】しかし、このようなフェールセーフ対策を
施した場合、マニュアル操舵に切り替えられるまでの間
にハンドルが異常に動き、運転者に不安を与える虞れが
ある。すなわち、トルクセンサに異常が生じた場合、ト
ルクセンサの出力電圧が上限しきい値あるいは下限しき
い値を越えるまでの間、そのトルクセンサの出力電圧を
検出値としてアシスト力の制御が行われ、ハンドルが運
転者の意志とは無関係に動いてしまう。高速走行中にこ
のような状態となると運転者は不安を感じる。また、こ
のようなフェールセーフ対策を施した場合、トルクセン
サや舵角センサに対して異常判断手段を特別に設けなけ
ればならず、制御が複雑となり、コスト高となる。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その第１目的は、高速走行中、誤って
急操舵を行ったとしても、またトルクセンサや舵角セン
サに異常が生じたとしても、大きな舵角変化を起こさな
い電動式パワーステアリング装置を提供することにあ
る。また、その第２目的は、異常判断手段を特別に設け
ることなく、トルクセンサや舵角センサの異常時のアシ
スト作動を穏やかにすることができ、制御を簡単とし
て、低コストとすることの可能な電動式パワーステアリ
ング装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、第１発明（請求項１に係る発明）は、高速道
路における高速走行状態を検出するものとし、この状態
を検出している場合、車速に応じて電動モータへの供給
電流の上限値に制限を加えるようにしたものである。こ
の発明によれば、高速道路での高速走行中は、車速に応
じて電動モータへの供給電流の上限値に制限が加えられ
る。

【０００８】第２発明（請求項２に係る発明）は、高速
道路における高速走行状態を検出するものとし、この状
態を検出している場合、車速と操舵速度に応じて電動モ
ータへの供給電流の上限値に制限を加えるようにしたも
のである。この発明によれば、高速道路での高速走行中
は、車速と操舵速度に応じて電動モータへの供給電流の
上限値に制限が加えられる。

【０００９】第３発明（請求項３に係る発明）は、第１
発明又は第２発明において、進入ゲートの通過を検知し
てから退出ゲートの通過を検知するまでの区間を高速道
路と判断し、また操舵速度が所定値以下でかつこの状態
が所定時間持続した場合を高速走行状態と判断するよう
にしたものである。この発明によれば、進入ゲートの通
過を検知してから退出ゲートの通過を検知するまでの区
間において、操舵速度が所定値以下でかつこの状態が所
定時間持続すると、この状態が高速道路における高速走
行状態として検出される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づき
詳細に説明する。図２はこの発明の一実施形態を示す電
動式パワーステアリング装置の概要図である。同図にお
いて、１はシグナルコントローラ、２はパワーコントロ
ーラ、３は車載バッテリ、４は車速センサ、５は舵角セ
ンサ、６はトルクセンサ、７は電動モータ、８は電磁ク
ラッチ、９は高速道路ゲート通過感知センサ、１０はハ
ンドル、１１はハンドル軸、１２はユニバーサルジョイ
ント、１３は舵取り歯車機構、１４はステアリングシリ
ンダ本体、１５，１６は図示しないナックルアームに連
結されたタイロッド、１７はイグニッションスイッチで
ある。

【００１１】ステアリング系において、ハンドル１０を
回動させることにより生じた操舵トルク（実操舵トル
ク）Ｔ_d は、ハンドル軸１１，ユニバーサルジョイント
１２を介して舵取り歯車機構１３に伝達される。操舵ト
ルクＴ_d は、舵取り歯車機構１３によりその作用方向が
変換され、タイロッド１５，１６を動かし、タイヤの方
向転換を行わせる。

【００１２】上記ステアリング系には、動力倍力装置と
なる電動モータ７が電磁クラッチ８を介して連結されて
いる。この電動モータ７を制御するのがシグナルコント
ローラ１およびパワーコントローラ２である。シグナル
コントローラ１およびパワーコントローラ２はバッテリ
３から電源の供給を受ける。トルクセンサ６は舵取り歯
車機構１３内に取り付けられ、操舵トルクＴ_d に応じた
出力電圧Ｖ_T を出力する。舵角センサ５は舵取り歯車機
構１３に取り付けられ舵角θ_H を出力する。

【００１３】トルクセンサ６からの出力電圧（検出トル
ク）Ｖ_T 、舵角センサ５からの舵角（検出舵角）θ_H 、
車速センサ４からの車速（検出車速）Ｖ_v は、シグナル
コントローラ１へ送られる。シグナルコントローラ１
は、検出トルクＶ_T ，検出舵角θ_H ，検出車速Ｖ_v に基
づき電動モータ駆動信号を生成し、この生成した電動モ
ータ駆動信号をパワーコントローラ２へ与える。パワー
コントローラ２は、シグナルコントローラ１からの電動
モータ駆動信号に応じ、車載バッテリ３からの電動モー
タ７への供給電流Ｉの方向および大きさを調整する。こ
れにより、低速走行域の操舵時はアシスト力を大きくし
て操舵力を軽く、中高速走行域の操舵時は逆に小さくし
て操舵力を重たくするように、ハンドル操舵時のアシス
ト力が制御される。

【００１４】ここで、従来においては、電動モータ７へ
の供給電流Ｉに対しては、その上限値の制限は行ってい
ない。すなわち、検出トルクＶ_T ，検出舵角θ_H ，検出
車速Ｖ_v に基づいて求められる供給電流Ｉを、その上限
値を制限せずに電動モータ７へ与えるようにしている。
これに対し、本実施形態では、高速道路での高速走行中
は、車速と操舵速度に応じて電動モータ７への供給電流
Ｉの上限値に制限を加えるようにしている。

【００１５】図１はシグナルコントローラ１での本実施
形態特有の処理動作を示すフローチャートである。シグ
ナルコントローラ１は、高速道路ゲート通過感知センサ
９からの信号に基づき、高速道路に入っているか否かを
チェックする。

【００１６】すなわち、高速道路ゲート通過感知センサ
９は、図３に示すように、車両１００に搭載されてい
る。車両１００が高速道路への進入ゲート１０１を通過
すると、高速道路ゲート通過感知センサ９は、進入ゲー
ト１０１にて発せられている識別信号（ゲート信号）を
受信する。車両１００が高速道路からの退出ゲート１０
２を通過すると、高速道路ゲート通過感知センサ９は、
退出ゲート１０２にて発せられている識別信号（ゲート
信号）を受信する。

【００１７】高速道路ゲート通過感知センサ９が受信し
た識別信号はシグナルコントローラ１へ送られる。シグ
ナルコントローラ１は、進入ゲート１０１の通過を検知
してから退出ゲート１０２の通過を検知するまでの区間
を高速道路と判断する。したがって、車両１００が高速
道路に入れば、ステップ１０１での「退出ゲート？」が
ＮＯ、ステップ１０２での「進入ゲート？」がＹＥＳと
なり、ステップ１０３へ進む。

【００１８】ステップ１０３では、角速度すなわち操舵
速度が所定値以下（操舵速度≦所定値）か否かをチェッ
クし、操舵速度が所定値以下であればステップ１０４へ
進む。ステップ１０４では、操舵速度が所定値以下の状
態が所定時間持続したか否かをチェックし、所定時間持
続すればステップ１０５へ進む。なお、本実施形態にお
いて、操舵速度は検出舵角θ_H から算出しているが、角
速度センサを設けて直接検出するものとしてもよい。

【００１９】ここで、ステップ１０３での所定値は、高
速道路での高速走行では起こらない操舵速度として定め
ている。すなわち、高速道路での高速走行中は、ハンド
ルの動きはゆっくりで操舵量も少ない。したがって、ス
テップ１０３での所定値を適当な値とすることにより、
現在の走行状態が高速走行状態であるか否かを判断する
ことが可能となる。本実施形態では、システム等のノイ
ズを除くため、ステップ１０４を設け、操舵速度が所定
値以下の状態が所定時間持続した場合を高速走行状態と
判断するようにしている。

【００２０】ステップ１０５では車速と操舵速度に応じ
て電動モータ７への供給電流Ｉの上限値に制限を加え
る。すなわち、ステップ１０１〜１０４により高速道路
における高速走行状態を検出するものとし、この状態を
検出している場合、車速と操舵速度に応じたモータ電流
制限制御を行う。

【００２１】図４（ａ）に車速に応ずる電動モータ７へ
の供給電流Ｉの上限制限値Ｉmax を例示する。図４
（ａ）によれば、上限制限値Ｉmax は、車速の上昇に応
じて徐々に下げられる。図４（ｂ）に操舵速度に応ずる
上限制限値Ｉmax の変化特性を例示する。図４（ｂ）に
よれば、操舵速度が所定操舵速度（１８０ｄｅｇ／ｓ）
に達するまでの領域では上限制限値Ｉmax が操舵速度の
上昇に従って徐々に下げられ、所定操舵速度（１８０ｄ
ｅｇ／ｓ）に達した以降の領域（緊急回避操舵速度領
域）では上限制限値Ｉmax が操舵速度の上昇に従って徐
々に上げられる。なお、この車速−Ｉmax 特性および操
舵速度−Ｉmax 変化特性は、シグナルコントローラ１内
のＲＯＭに格納しておく。また、車速−Ｉmax 特性にお
いて、Ｉmax は各車両の実用舵角および操舵速度より算
出する。

【００２２】すなわち、シグナルコントローラ１は、高
速道路における高速走行状態を検出している場合、ＲＯ
Ｍに格納されている車速−Ｉmax 特性および操舵速度−
Ｉmax 変化特性から、その時の車速と操舵速度に応ずる
上限制限値Ｉmax を求め、検出トルクＶ_T ，検出舵角θ
_H ，検出車速Ｖ_v に基づいて求められる供給電流Ｉの上
限値を制限する。

【００２３】したがって、本実施形態によれば、高速道
路での高速走行中、電動モータ７へは上限制限値Ｉmax
を越えて電流が供給されることがない。このため、高速
道路での高速走行中、誤って急操舵を行っても、大きな
アシスト力が発生せず、急激な舵角変化が起こらず、車
両の安定性が確保される。また、高速道路での高速走行
中、トルクセンサ６や舵角センサ５に異常が生じたとし
ても、大きなアシスト力が発生せず、ハンドル取られが
緩和される。

【００２４】また、本実施形態によれば、トルクセンサ
６や舵角センサ５の異常に対し、そのフェールセーフ対
策を不要とすることが可能となる。すなわち、高速道路
での高速走行中、トルクセンサ６や舵角センサ５に異常
が生じたとしても、電動モータ７へは上限制限値Ｉmax
を越えて電流が供給されることがない。このため、トル
クセンサ６や舵角センサ５に異常が生じても、大きなア
シスト力が発生せず、作動が穏やかである。これに対し
て、一般道路では、高速で走行することはなく、トルク
センサ６や舵角センサ５の異常時にアシスト力が発生し
ても、一般的にそれほど影響は生じない。これにより、
本実施形態によれば、異常判断手段を特別に設けること
なく、トルクセンサ６や舵角センサ５の異常時のアシス
ト作動を穏やかにすることができ、制御を簡単として、
低コストとすることが可能となる。

【００２５】勿論、トルクセンサ６や舵角センサ５の異
常に対し、そのフェールセーフ対策を施すようにすれ
ば、さらに安全性が高まることは言うまでもない。この
場合、本実施形態によれば、高速道路での高速走行中に
おいて、トルクセンサ６や舵角センサ５に異常が発生し
てからマニュアル操舵に切り替えられるまでの間の運転
者の不安を取り除くことができる。すなわち、従来にお
いては、トルクセンサ６に異常が生じた場合、トルクセ
ンサ６の出力電圧が上限しきい値あるいは下限しきい値
を越えるまでの間、そのトルクセンサ６の出力電圧を検
出値としてアシスト力の制御が行われ、ハンドルが運転
者の意志とは無関係に動いてしまい、運転者に不安を与
えていた。本実施形態では、高速道路での高速走行中、
トルクセンサ６に異常が生じても、電動モータ７へは上
限制限値Ｉmax を越えて電流が供給されることがないの
で、トルクセンサ６の出力電圧が上限しきい値あるいは
下限しきい値を越えるまでの間、大きなアシスト力が発
生することがなく、運転者の意志とは無関係なハンドル
の動き量が小さくして、運転者の不安を取り除くことが
できる。

【００２６】また、本実施形態において、一般道路で
は、ステップ１０１でのＹＥＳ、ステップ１０２でのＮ
Ｏに応じて、ステップ１０６へ進む。ステップ１０６で
は、電動モータ７への供給電流Ｉの上限値には制限を加
えず、通常の制御（モータ電流制限無し制御）を行う。
また、高速道路に入っていても、ステップ１０３におい
て所定値を越える操舵速度が確認されれば、ステップ１
０６へ進む。すなわち、高速道路でも場合によっては低
速走行を行うことがあり、この場合には操舵速度が所定
値を越えることがあり得る。このような場合には、高速
道路であっても、電動モータ７への供給電流Ｉの上限値
には制限を加えず、通常の制御（モータ電流制限無し制
御）を行う。

【００２７】また、本実施形態においては、ステップ１
０５において、車速と操舵速度に応じて電動モータ７へ
の供給電流Ｉの上限値に制限を加えるようにしたが、車
速に応じてのみ制限を加えるようにしてもよい。また、
本実施形態においては、進入ゲート１０１の通過を検知
してから退出ゲート１０２の通過を検知するまでの区間
を高速道路として判断するようにしたが、他の方法で高
速道路を判断するようにしてもよい。また、本実施形態
においては、操舵速度が所定値以下でかつこの状態が所
定時間持続した場合を高速走行状態として判断するよう
にしたが、車速から高速走行状態を判断するようにして
もよいことは言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、第１発明では、高速道路での高速走行中
は、車速に応じて電動モータへの供給電流の上限値に制
限が加えられるものとなり、誤って急操舵を行ったとし
ても、またトルクセンサや舵角センサに異常が生じたと
しても、大きなアシスト力が発生せず、作動が穏やかで
ある。また、異常判断手段を特別に設けることなく、ト
ルクセンサや舵角センサの異常時のアシスト作動を穏や
かにすることができ、制御を簡単として、低コストとす
ることが可能となる。

【００２９】第２発明では、高速道路での高速走行中
は、車速と操舵速度に応じて電動モータへの供給電流の
上限値に制限が加えられるものとなり、第１発明と同様
の効果を奏する。第３発明では、進入ゲートの通過を検
知してから退出ゲートの通過を検知するまでの区間にお
いて、操舵速度が所定値以下でかつこの状態が所定時間
持続すると、この状態が高速道路における高速走行状態
として検出され、第１発明および第２発明において、高
速道路における高速走行状態を的確に検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図２に示した電動式パワーステアリング装置
におけるシグナルコントローラでの特有の処理動作を示
すフローチャートである。

【図２】 本発明の一実施形態を示す電動式パワーステ
アリング装置の概要図である。

【図３】 高速道路ゲート通過感知センサからの信号に
基づく高速道路の判断状況を説明するための図である。

【図４】 車速−Ｉmax 特性および操舵速度−Ｉmax 変
化特性を例示する図である。

【符号の説明】

１…シグナルコントローラ、２…パワーコントローラ、
３…車載バッテリ、４…車速センサ、５…舵角センサ、
６…トルクセンサ、７…電動モータ、８…電磁クラッ
チ、９…高速道路ゲート通過感知センサ、１０…ハンド
ル、１１…ハンドル軸、１２…ユニバーサルジョイン
ト、１３…舵取り歯車機構、１４…ステアリングシリン
ダ本体、１５，１６…タイロッド、１７…イグニッショ
ンスイッチ、１００…車両、１０１…進入ゲート、１０
２…退出ゲート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車速センサの検出する車速，舵角センサ
   の検出する舵角およびトルクセンサの検出する操舵トル
   クに基づき電動モータへの供給電流を調整することによ
   ってハンドル操舵時のアシスト力を制御する電動式パワ
   ーステアリング装置において、 高速道路における高速走行状態を検出する高速走行状態
   検出手段と、 この高速走行状態検出手段により高速道路における高速
   走行状態が検出されている場合、車速に応じて前記電動
   モータへの供給電流の上限値に制限を加える供給電流制
   限手段とを備えたことを特徴とする電動式パワーステア
   リング装置。
2. 【請求項２】 車速センサの検出する車速，舵角センサ
   の検出する舵角およびトルクセンサの検出する操舵トル
   クに基づき電動モータへの供給電流を調整することによ
   ってハンドル操舵時のアシスト力を制御する電動式パワ
   ーステアリング装置において、 高速道路における高速走行状態を検出する高速走行状態
   検出手段と、 この高速走行状態検出手段により高速道路における高速
   走行状態が検出されている場合、車速と操舵速度に応じ
   て前記電動モータへの供給電流の上限値に制限を加える
   供給電流制限手段とを備えたことを特徴とする電動式パ
   ワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、高速走行状態
   検出手段は、進入ゲートの通過を検知してから退出ゲー
   トの通過を検知するまでの区間を高速道路と判断し、ま
   た操舵速度が所定値以下でかつこの状態が所定時間持続
   した場合を高速走行状態と判断することを特徴とする電
   動式パワーステアリング装置。