JPS6255265A - 電動式パワ−ステアリング装置のモ−タ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

Ｉ産業−の利用分野】 本発明番よ、車両の操舵系にモータ駆動にＪ：る補助操
舵力（パワーアシスト）を与える電動式パワーステアリ
ング装置のモータ制御装置に関するものである。

【従来の技術】

１述のよう＜１電動式パワーステアリング装置のモータ
ＩＩＩ御Ｈ１Ｆとしては、転舵時にお４」るステアリン
グシャフトの捩りトルクを検出する捩りトルクセンサを
Ｉｔプ、この捩りトルクセンサの出力信号に応じて電動
モータの回転方向、回転トルクを１、ＩＪ　ｎ　するよ
うにしたものが従来知られている（特公昭４５−４１２
４６号公報参照）。 この場合、上述のような電動モータは、出力を大きく設
定するとその慣性のため、車両の手放し運転時にハンド
ルの収束性が悪化するという問題がある。また、一般に
、車両が急カーブを急ハンドルで走行するときには、ハ
ンドルに適度な手応えがある方が操舵感覚が良いが、−
上述のような電動式パワーステアリング！！冒では、補
助操舵力（パワーアシスト）を転舵速度に応じて補正１
６手段がないために、半径の小ざなカーブを急ハンドル
で走行するとぎ、ハンドルが軽すぎて不安感を生じる。

【発明が解決しようとする問題点】

本発明は、上記事情にもとづいてなされたもので、モー
タ慣性を減衰して車両の手放し運転時などのハンドルの
収束性を向上できると共に、車両の急ハンドル操作時に
適痕な手応えが生じるようにして、操舵フィーリングを
向上でき、また、中速状態によって、その操舵制御に規
制を与えることにより、エネルギ労費のないよりよい運
転性を得られるようにした電動式パワーステアリング装
置のモータ制御装置を提供しようとするものである。

【問題点を解決するための手段】

この目的のため本発明は、操舵系の捩りトルクを検出す
る捩りトルクセンサの出力信号に基づく指令信号に応じ
て電動モータの回転方向、回転トルクを制御する電動式
パワーステアリング装置において、舵角を検出する舵角
Ｌン号および車速を検出する車速センサを具備し、上記
舵角センサの出力信号から戻し信号を出ノア　する戻し
指令部と、トルクセンサの出力信号に基づいて舵角速度
に応じた減衰信号を発生する舵角位相補償指令部と、Ｆ
記車速センサの出力信号に基づいて所定車速以下では上
記戻し信号および減資信号を規制覆る申連判別部とを備
え、上記車連判別部を通過する戻し信号および減衰信号
を加算した信号を指令信号どし、電動モータの回転方向
、回転トルクを制御部ることを特徴とするものである。 １作　　用】 このような手段により、パワーアシスト用電動モータの
回転方向、回転トルクを制御する指令信号は、舵角速度
の増大に応じて減少し、パワーアシスト力を抑制すると
共に、手放し運転時やタイ１７からの外乱による舵角の
動き（振動）を減衰すると１（に、据切り操舵の場合に
は、逆にパワーアシスト力を最大限に発揮することでハ
ンＩ：リングを軽快にする。

【実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。 第１図において符号１はパワーアシスト用の電動モータ
であり、図示省略した操舵系のラック・ピニオン機構の
ピニオン軸に減速機、ジヨイントなどを介して連結され
、上記操舵系にアシスト力を付与できるようになってい
る。このような電動モータ１は、正負判別部２１、絶対
値変換部２２、デユーティ制御部２３、電機子電流検出
部２４、電動モータ駆動部２５などを備える駆動制御部
２により、後述の指令信号に基づいて回転方向、回転ト
ルクが制御される。すなわら、指令信号は正負判別部２
１と絶対値変換部２２どに入力され、正負判別部２１の
判別信号が電動モータ駆動部２５に入力されることでモ
ータ電流の方、向が指令信号に応じて切換え制御される
と共に、絶対値変換部２２の出力信号がデユーティ制御
部２３に入力してデユーティ比が定められ、これが電動
モータ駆動部２５に入力することで指令信号の大きさに
応じた回転トルクが設定＝５− されるようになっている。なお、」−記電動モータ１の
回転トルクは、電機子電流検出部２４が電動モー−夕１
の電機子電流を検出し、ぞの検出値をデユーティ制御部
２３にフィードバックすることで一定の指示値に収束す
るように制御される。 ここで、前記駆動制御部２へ指令信号を出力するものと
して、本実施例では、アシスト指令部３゜戻１ノ指令部
４１位相補償指令部５．舵角位相補償指令部６が設昏プ
られている。 アシスト指令部３は、基本的には操舵系の捩りトルクの
大きさおよび方向に応じたアシスト信号を発生するもの
で、ステアリング系（操舵系）のピニオンに設置されて
その捩りトルクの方向および大きさを検出する捩りトル
クセンサ３１と、この捩りトルクセンサ３１の出力電圧
信号（第２図参照）に基づいて、基本的には第３図の実
線で示すようなグラフ特性のアシスト信号、すなわち、
捩りトルクの大きさが所定値以下では出力せず、所定値
を越えると捩りトルクの方向に応じた極性で捩りトルク
の値に応じて増減するアシスト信号を出力するアシスト
トルク値指示関数部３２とを備える。 また、アシスト指令部３には、車両の速度を検出する車
速センサ３３が設けられると共に、この車速センサ３３
の出力電圧信号にＵいて、第４図に示すように車速の増
大に伴い減少するグラフ特性の加算定数信号Ｓｖを発生
する加算定数関数部３４、およびこの加算定数信＠Ｓｖ
と前記捩りトルクセン＋Ｊ３１の出力信号とを入力して
アシストトルク姶指示関数部３２へ出力する加算ｖ４Ｉ
Ｉ部３５が設けられる。そ１ノで、この加算演算部３５
が捩りトルクセンサ３１の出力信号の極性に合わせてこ
れに加算定数信号Ｓｖを加減篩処理することで、第３図
に示ずグラフ特性は車速をパラメータとしてＸ軸方向に
平行移動されるようになっている。すなわち右切りの場
合の特性を例示すれば、第５図に示寸ようにアシストト
ルク値指示関数部３２の出力は、同−捩りトルクにおい
て車速の増大に伴い絶対値が減少し、同一車速では捩り
トルクの絶対値の増加に伴い出力の絶対値が増大する。 そしてこのような出力特性を、車速に応じて第５図の破
線に示すように補正すべく、乗算定数関数部３６９乗粋
演算部３７が設けられている。この乗算定数関数部３６
は、車速センサ３３の出力電圧信号に基いて第６図に示
す特性の乗算定数信号、すなわち、１ｉ速が０では乗算
定数が１であり、車速の増大に伴って次第に定数が０に
近づいて減少する特性の乗算定数信号を発生するもので
ある。また、型枠演算部３１は、前記アシストトルク値
指示関数部３２の出力に上記型枠定数を型枠処理するも
のであり、この乗算演篩部３１からのアシスト信Ｑｉｔ
は、車速に応じて、第５図の破線に承りようになる。 次に、戻し指令部４は、操舵系の転舵角に応じて舵角を
中立（直進）位置に戻す方向の戻し信号を発生するもの
であり、操舵系のたとえば、ラック・ビニオン機構にお
けるラックの移動量に基いて転舵角を検出する舵角セン
サ４１．およびこの舵角センサ４１の出力電圧信号に基
いて第７図に示すグラフ特性の戻し信号ｉθを出力する
戻しトルク値指示関数部４２を備えている。 位相補償指令部５は、前記捩りトルクセンサ３１の出力
信号を入力し、その微分値に比例する信号を発する位相
補償部５１、およびこの位相補償部５１の出力信号に塞
いて例えば第８図に示すようなグラフ特性のアシスト補
助信号ｉａを出力する位相補償指示関数部５２を備え、
本実施例では位相補償部５１の出力信号が、さらに捩り
トルクセンサ３１の出力信号に加えられて加算演算部３
５に入力され、アシストトルク値指示関数部３２への入
力信号に影響を与える。 ここで舵角位相補償指令部６は、転舵操作の速疾に応じ
て舵の進む方向と逆方向の減衰信号を発生するものであ
り、前記舵角センサ４１の出力信号を入力し、その微分
値に比例する信号を発する舵角位相補償部６１およびこ
の舵角位相補償部６１の出力信号に基いて、例えば、第
９図に示すグラフ特性の減衰信号１１５を出力する舵角
位相補償指示関数部６２を備えてなる。 ここで本発明においては、前記戻し指令部４からの戻し
信号１θおよび舵角位相補償指令部６からの減衰信号１
０の出りを規制する車速判別部７が設けられる。この車
速判別部１は、上記戻し信号ｉθと減衰信号１θとの加
算信号を入力し、前記車速センサ３３の出力信号に基づ
いて車速が例えば５ｋｔ／ｈ以上では−Ｅ記加算信号を
そのまま出力するが、車速が５　ｋｍ／　ｈ以下では加
算信号の出力を規制するようになっている。 そして、−ト記車速判別部７の規１．ＩＩをう喀」た状
態で、アシスト指令部３からのアシストＦｓ　号ｉ　ｔ
と、戻し指令部４からの戻し信号ｉｏと、位相補償指令
部５からのアシスト補助信１ｉａと、舵角位相補償指令
部６からの減衰信号１δとの加算信号が指令信号として
駆動制御部２へ出力されるよう構成しである。 １スートのような構成では、転舵操作に伴い操舵系に捩
りトルクが発生すると、捩りトルクセンサ３１がこれを
検出して出力信号を発生するが、この時、車速センサ３
３および舵角センサ４１からの各情報によって、−１二
記出力信弓に基づくアシスト信＠１ｔに補正を加える。 このアシスト信＋ｉ３＋ｔの正負判別および絶対値に応
じたデユーティ比制御を通じて電＝１０− 動モータ１の回転方向、回転トルクが制御される。 ここで捩りトルクとアシスト信月目との関係をみると、
基本的には、第３図のグラフに示すとおりであり、例え
ば右切りの際の捩りトルクに対しては正のアシスト信号
が捩りトルクの増加に伴い増大するように出力する。従
って、電動モータ１は、右切りを補助する回転方向に捩
りトルクの大きさに応じた出力トルクで回転駆動され、
右切りの際の操舵力が軽減される。なお、左切りの際に
は負のアシスト信号に基いて電動モータ１が左切りを補
助する回転方向に制御されることで、右切りの場合と同
様に作用する。 ここで捩りトルクとアシスト信号との関数特性は、本実
施例では車速センサ３３の出力信号に基づいて変化する
。例えば、右切りの捩りトルクに対するアシスト信号の
特性グラフを示す第５図において、車速Ｏの状態をＭｏ
で示すと、車速がｖｌ。 ｖｌと増加するにつれ、加算定数信号の加算処理に基づ
いてＭｌ、Ｍｌと、第５図のＸ軸方向へ平行移動して変
化し、さらに乗算定数信号の乗算処理によりＭｌは１１
に、Ｍｌは１１２に傾きを小さくするように変化りる。 従って、捩りトルクの大きさが同一の場合、アシスト信
号の大きさは車速の増大に伴って減少する。このことは
、同−捩りトルクに対する電動モータ１の出力゛トルク
が車速の増加に従って減少することを意味し、車両の低
速走行時には、充分なパワーアシストが得られるもので
ありながら、高速走行時には、操舵力過剰どなることが
なく、従って、転舵時にハンドルが軒１ぎて不安感を持
つということがなくなる。 一方、転舵操作に伴い、舵角セン舎４４１が転舵角を検
出し、これに雄づいて第７図に示す特性、すなわち、舵
角Ｏの中立（Ｄ＠あるいはその付近の位置から左右の転
舵角±００の範囲では比例的に増大し、±θ０を越える
と一定値をとる特性であって、右転舵領域では負の１１
（左切り方向）、左転舵領域では正の値（右切り方向）
となる戻し信号ｉｈを出力する。 また、車両が半径の小さなカーブを急ハンドルで走行す
るとき、転舵角θが急激に変化することから、そのこと
が舵角位相補償部６１で検出され、その検出信号に基い
て減衰信号１θが舵角位相補償指示関数部６２から出力
される。これは、第９図に承り特性となる。 ここで車速５　ｋｌ／　１１以上では、重連判別部７の
作用により上記戻し信号１θ、減衰信号１θは、アシス
ト信号ｉｔを減少するように加えられる。例えば、右転
舵角θ１で保舵している場合には、前述した捩りトルク
センサ３１の出力信号に基く正のアシスト信ｊｉ４ｉｔ
と、舵角センサ４１の出力信号に基づく負の戻し信号ｉ
θ１との加算信号（ｉｏはない）により電動モータ１の
制御が行なわれる。ここでアシスト信号１ｔのグラフを
第３図の実線で示すとすれば、−り記加算信号は破線で
示すようになる。従って、右転舵角θ１の保舵状態を解
除すると、捩りトルクＴが激減することで加算信号は第
３図の破線に沿って直ちに負の値（左切り方向）になる
。これにより電動モータ１に左切り方向のトルクが発生
して減速機などの摩擦力や、モータの慣性モーメントな
どを相殺することになり、このため車両の走行時（５１
ｖ／ＩＩ以上）にはキャスタ効果などにより操舵系は直
進状態へスムーズに復元し得るなどハンドル戻り動作が
良好となる。 でして、転舵角θの減少に伴い戻し信号ｉθの大きさは
次第にＯに近づくべく減少し、転舵角が中立位置に戻る
ど、ｆ１ｗＪモータのトルクは消失するので、高速走行
時などにお・」るハンドル手放し状態からの収束性も向
上する。 また、急ハンドル操作に基づいて舵角位相補償指令部６
から減衰信号１７５が出力すると、この減衰信号はアシ
スト信号と極性が逆なため、その分アシスト信号が減小
してパワーアシスト力が抑制される。すなわち車両の急
ハンドル操作時には適度な手応えが生じるのであり、ハ
ンドルが軽すぎて不安感が生じるということがなくなり
、操舵フィーリングが向上する。 次に、車両の停止状態などにおける転舵操作、すなわち
据切り操舵について説明すると、この場合、接地抵抗が
大きいことがら転舵操作に伴い捩りトルクが急増し、捩
りトルクセンサ３１の出力電圧もそれに比例して急増す
る。すると、この捩りトルクの急増傾向が位相補償指示
部５の位相補償部５１で検出され、捩りトルクの増加度
に応じた出力信号が捩りトルク【？ンサ３１の出力信８
に加算されるようになる。従って、捩りトルクＴが小さ
く、これに伴うアシスト信ｑ＋ｔが未だ発生しない段階
においても、捩りトルクの増加度合が大きければアシス
ト信号ｉｔが直ちに出力されるようになり、据切り操舵
に際しては電動モータ１は応答遅れなく直ちに起動する
ようになり、自励振動の発生が防止される。 そしてこの据切り操舵時には、車速が５　ｋｍ／　ｈ以
下であって、戻し指令部４の戻し信Ｑｉ　θおよび舵角
位相補償指令部６からの減衰信号ｉｌｌが車速判別部１
により規制されることから、エネルギの労費がなく軽快
な操舵が実現される。 また、前記位相補償部５１から出力信号が発せられると
、位相補償指示関数部５２からは第８図に示す特性のア
シスト補助信Ｆｉｊ１ａが出力される。すなわち捩りト
ルクの増加度合が所定値内では比例的に増減し、所定値
を越えると一定値となるアシスト補助信号ｉａが捩りト
ルクの方向に応じて直ちに出力されるのである。従って
左右転舵を！ｌｉ！返す場合などにおいては、一定値の
アシスト補助信号１８が直ちに出力して電動モータ１の
慣性力を吸収するようになり、操舵フィーリングが向上
する。 【発明の効果】 以２Ｌ説明したように、本発明によれば、パワーアシス
ト用の電動モータの回転方向、回転トルクを制御する指
令信号が、舵角の増大に応じて減少するから、手放し運
転時やタイ＼７からの外乱が入ったことに起因する舵角
の振動が減衰され、ハンドルの収束性が向上する。車両
の急ハンドル操作時にはパワーアシスト力が抑制されて
適度な手応えが生じる。従って半径の小さなカーブを急
ハンドルで走行するときなど、ハンドルに適度の負荷が
あり、操舵フィーリングが向−ｔ：　ｙる。また、車速
判別部により、一定速度以下では、パワーアシスト力を
抑制しないことで、停止状′態での裾切り操舵がエネル
ギを労費することなくパワーアシスト力を全て用いて軽
快にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は捩りトルクセンサの出力信号の特性グラフ、第３図
はアシスト信号の基本特性グラフ、第４図は加飾定数信
号の特性グラフ、第５図はアシスト信号の特性変化を示
すグラフ、第６図は乗算定数信号の特性グラフ、第７図
は戻し信号の特性グラフ、第８図はアシスト補助信号の
特性グラフ、第９８は減衰信号の特性グラフである。 １・・・電動モータ ２・・・駆動制御部 ２１・・・正負判別部、２２・・・絶対値変換部２３・
・・デユーティ制御部、２４・・・電機子電流検出部２
５・・・電動モータ駆動部 ３・・・アシスト指令部 ３１・・・捩りトルクセンサ、３２・・・アシストトル
ク値指示関数部、３３・・・重速センサ、３４・・・加
韓定数関数部、３５・・・加算演算部、３６・・・乗算
定数関数部、３１・・・乗算演算部、 ４・・・戻し指令部 ４１・・・舵角センサ、４２・・・戻しトルク値指示関
数部５・・・位相補償指令部 ５１・・・位相補償部、５２・・・位相補償指示関数部
６・・・舵角位相補償指令部 ６１・・・舵角位相補償部、６２・・・舵角位相補償指
示関数部 ７・・・車速判別部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 操舵系の捩りトルクを検出する捩りトルクセンサの出力
   信号に基づく指令信号に応じて電動モータの回転方向、
   回転トルクを制御する電動式パワーステアリング装置に
   おいて、舵角を検出する舵角センサおよび車速を検出す
   る車速センサを具備し、上記舵角センサの出力信号から
   戻し信号を出力する戻し指令部と、上記舵角センサの出
   力信号に基づいて舵角速度に応じた減衰信号を発生する
   舵角位相補償指令部と、上記車速センサの出力信号に基
   づいて所定車速以下では上記戻し信号および減衰信号を
   規制する車速判別部とを備え、上記車速判別部を通過す
   る戻し信号および減衰信号を加算した信号を指令信号と
   し、電動モータの回転方向、回転トルクを制御すること
   を特徴とする電動式パワーステアリング装置のモータ制
   御装置。