KR102071779B1 - 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링 장치 - Google Patents

파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링 장치 Download PDF

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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 운전자가 의도하지 않은 자동 조타 해제가 일어나지 않는 파워 스티어링 장치의 제어 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 있어서의 파워 스티어링 장치의 동작을 제어하는 제어 장치는, 스티어링 휠의 조작에 의해 입력되는 조타 토크에 기초하여 조타력을 보조하는 어시스트 제어(28)와, 타각 명령값에 기초하여 전타륜의 타각을 제어하는 자동 조타 제어(29) 중 어느 하나의 제어를 선택하고, 상기 자동 조타 제어(29)가 선택되어 있는 상태에 있어서 상기 조타 토크가 소정의 임계값을 초과한 경우에는, 당해 자동 조타 제어(29)가 해제됨과 함께 상기 어시스트 제어(28)가 선택되고, 상기 자동 조타 제어(29)에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크의 증가량에 따라서 타각 속도 명령값을 설정함으로써, 상기 자동 조타 제어(28)의 해제를 억제하는 해제 억제 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링 장치
본 발명은, 자동 조타를 행하는 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
파워 스티어링 장치 등의 조타 장치의 제어 장치는, 차량의 운전 상태에 기초하여, 모터 등을 구비한 액추에이터를 제어해서 운전자의 조타력에 조타 보조력을 부여하는 어시스트 모드와, 상위 컨트롤러의 명령값에 기초하여 목표 타각(방향키 각)을 생성하고, 액추에이터를 제어해서 전타륜 타각을 자동으로 조정하는 자동 조타 모드를 갖는 것이 있다. 이러한 조타 장치에서, 자동 조타 중에 토크 센서에 의해 검출되는 운전자의 조타 토크가 소정의 값(임계값) 이상이 되었을 때, 자동 조타로부터 어시스트로 전환하는 것을 특징으로 하는 것이 있다(예를 들어, 하기 특허문헌 1을 참조).
또한, 자동 조타 중의 핸들 진동을 억제하기 위해서 토션 바에 발생하는 비틀림각을 검출하고, 비틀림각과 비틀림각 미분값에 기초하여 모터의 전류 명령값을 산출하고, 모터를 제어하는 조타 장치가 있다(예를 들어, 하기 특허문헌 2를 참조).
또한, 자동 조타 중의 목표 타각의 각 가속도가 제한값 이하가 되도록 목표 타각을 보정하고, 전타각의 정보에 기초하여, 전타각이 보정 후의 목표 타각에 추종하도록 모터를 제어하는 타각 장치도 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3을 참조).
일본 특허 공개 평4-55168호 공보 일본 특허 공개 제2003-237607호 공보 국제 공개 제2011/152214호
그러나 주차를 자동 조타로 행할 때에 원활한 주차를 실현하기 위해서는, 비교적 큰 타각으로 고속의 전타가 요구되지만, 특허문헌 1에 기재되어 있는 조타 장치를 사용한 경우, 모터에 의해 구동되는 토션 바보다도 타이어측의 고속의 동작에 대하여, 스티어링 휠의 관성력에 의해 토션 바보다도 스티어링 휠측의 동작이 지연된다. 그로 인해, 피니언의 회전 각도와 스티어링 휠의 회전 각도 사이에 차가 발생해(비틀림각), 비틀림각을 기초로 산출되는 조타 토크가 운전자의 조타가 없어도 상승한다. 자동 조타 모드가 어시스트 모드로 이행하는 임계값 토크를 초과하면, 운전자의 의도에 반하여, 자동 운전이 해제되어서 어시스트 모드로 이행할 가능성이 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 조타 장치에서는, 저속 또는 미소량의 전타의 경우, 스티어링 휠의 진동을 억제할 수 있지만, 주차 시의 자동 조타와 같이 대타각의 고속 전타를 행할 경우, 모터 전류값의 급격한 변화가 일어날 가능성이 있다. 스티어링 휠 동작의 원활함이 손상됨으로써, 운전자가 불안감을 느끼거나, 비틀림각을 충분히 작게 억제하는 것이 어려워지거나 할 가능성이 있다.
또한, 특허문헌 3에 기재되어 있는 조타 장치는, 타각 가속도가 제한값을 초과하지 않도록 하기 위해, 목표 타각을 생성하기 위한 제한값을 파워 스티어링 장치의 다이내믹스에 따라서 설정해야 하지만, 그때에 부품의 개체 변동이나 온도에 따른 점성 저항의 변화 등을 고려해야 한다. 그로 인해, 가장 토션 바 비틀림이 발생하는 조건을 상정해서 타각 가속도 제한값을 설정한 경우, 토션 바 비틀림이 발생하지 않는 동작 환경·상태 하에서는, 더 높은 가속도로 동작시켜, 고속 전타할 수 있는 것임에도, 그것보다도 낮은 속도로 전타되게 된다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 자동 조타 중에 대타각의 고속 전타를 행하는 경우에, 운전자가 의도하지 않는 자동 조타 해제의 발생을 억제한 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링 장치는, 스티어링 휠의 조작에 의해 입력되는 조타 토크에 기초하여 조타력을 보조하는 어시스트 제어와, 타각 명령값에 기초하여 전타륜의 타각을 제어하는 자동 조타 제어 중 어느 하나의 제어를 선택하고, 상기 자동 조타 제어가 선택되어 있는 상태에 있어서 상기 조타 토크가 소정의 임계값을 초과한 경우에는, 당해 자동 조타 제어가 해제됨과 함께 상기 어시스트 제어가 선택되고, 상기 자동 조타 제어에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크의 증가량에 따라서 타각 속도 명령값을 설정함으로써, 상기 자동 조타 제어의 해제를 억제하는 해제 억제 제어를 행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 파워 스티어링 장치의 제어 장치는, 자동 조타 중에 스티어링 휠이 접속되는 입력축과 조타 기구에의 출력축과의 사이에 설치된 토션 바의 비틀림각(조타 토크)이 발생하는 경우에, 목표 타각 속도를 보정하는 목표 속도 보정기에 의해, 목표 타각 속도를 보정하고, 운전자의 의도에 반하여 자동 조타가 해제되지 않도록 파워 스티어링 장치를 조작할 수 있다. 타각 속도나 조타 토크는 파워 스티어링 장치의 동작 상태나 타이어가 설치하는 노면의 상태 등에 따라 변화되므로, 이들을 피드백하고, 보정한 목표 타각 속도에 추종하는 제어를 행함으로써, 파워 스티어링 장치의 동작 환경이나 상태를 고려한, 자동 조타 중의 조타 토크 발생 억제 제어를 행할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면, 자동 조타 중에 대타각의 고속 전타가 필요해지는 장면에서, 운전자가 의도하지 않은 자동 운전 해제가 발생하지 않는다.
도 1은, 파워 스티어링 장치(1) 및 제어 장치(2)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 관한 파워 스티어링 장치(1)의 제어 장치(2)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 3은, 제1 실시 형태에 관한 제어 선택기(30)의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 제1 실시 형태에 관한 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 5는, 제1 실시 형태에 관한 자동 조타 연산 장치(29)의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 6은, 제1 실시 형태에 관한 목표 속도 보정기(36)의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 제1 실시 형태에 관한 자동 조타 연산 장치(29)의 제어계의 구성예를 도시하는 블록도이다.
도 8은, 제어 장치(2)에 스텝 형상의 목표 타각을 입력한 경우의 조타 토크의 출력예를 도시하는 도면이다.
도 9는, 제1 실시 형태에 관한 제어 장치(2)의 효과를 나타내는 제어 결과의 일례이다.
도 10은, 비교예에 관한 파워 스티어링 장치(1)의 동작의 일례이다.
도 11은, 제1 실시 형태에 관한 파워 스티어링 장치(1)의 동작의 일례이다.
도 12는, 제2 실시 형태에 관한 파워 스티어링 장치(1)의 제어 장치(2)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 13은, 제2 실시 형태에 관한 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 14는, 제3 실시 형태에 관한 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 15는, 제3 실시 형태에 관한 목표 속도 보정기(34)의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 16은, 제4 실시 형태에 관한 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 17은, 제4 실시 형태에 관한 목표 속도 보정기(34)의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 18은, 제5 실시 형태에 관한 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 19는, 제5 실시 형태에 관한 목표 속도 보정기(34)의 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 20은, 파워 스티어링 장치(1)를 구비한 차량의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 1은, 파워 스티어링 장치의 제어 장치(2)와, 이것을 구비한 파워 스티어링 장치(1)를 도시하는 개략도이다. 파워 스티어링 장치(1)는, 대략 제어 장치(2) 및 조타 기구(3)에 의해 구성된다.
조타 기구(3)는, 스티어링 휠(4), 스티어링 샤프트(5), 피니언 축(6), 랙 축(7)을 갖는다. 랙 축(7)에는, 감속 기구(8)를 개재해서 모터(9)가 접속된다. 운전자에 의해 스티어링 휠(4)이 조작되면, 스티어링 샤프트(5)를 거쳐 피니언 축(6)에 회전이 전달된다. 피니언 축(6)의 회전 운동은, 랙 축(7)의 직동 운동으로 변환된다. 이에 의해, 랙 축(7)의 양단부에 연결되는 좌우의 전타륜(10, 11)이 전타된다. 랙 축(7)에는, 피니언 축(6)과 맞물리는 랙 톱니가 형성되어 있다. 랙 축(7)은, 랙 앤드 피니언의 기구에 의해, 회전을 직동으로 변환한다.
스티어링 샤프트(5)와 피니언 축(6) 사이에는, 토크 센서(12)가 설치된다. 토크 센서(12)는, 도시하지 않은 토션 바의 비틀림각에 기초하여 조타 토크를 출력한다. 토션 바는, 스티어링 샤프트(5)와 피니언 축(6)의 접속부에 배치된다.
모터(9)에 접속되는 감속 기구(8)는, 예를 들어 도 1에서는 모터(9)의 출력축에 설치된 벨트·풀리(13)에 의해 구동되는 볼 나사(14)가 사용된다. 이 구성에 의해, 모터(9)의 토크를 랙 축(7)의 병진 방향력으로 변환한다. 또한, 감속 기구(8)는 스티어링 휠(4) 입력과 마찬가지로 랙 앤드 피니언을 사용하는 구성이나, 볼 나사의 너트를 중공 모터 등으로 직접 구동하는 구성 등을 사용해도 된다.
상위 컨트롤러(15)는, 운전자가 자동 조타에 의한 제어를 선택할 때에 조작하는 자동 운전 스위치(SW)로부터의 신호나, 차량에 설치된 카메라, 센서, 지도 정보 등으로부터 얻어지는 차량 상태 신호 등이 입력된다. 운전자에 의해 자동 조타 스위치가 조작되어서 자동 운전에서의 차량 제어가 선택되면, 차량 상태 신호에 기초하여 차량의 경로를 생성하고, 그것을 실현하기 위해서 파워 스티어링 장치(1)의 제어 장치(2)에 자동 조타 제어를 실행시키는 자동 조타 플래그(19)와 파워 스티어링 장치(1)에 요구하는 목표 타각(20)을 출력한다.
제어 장치(2)는, 입력 단자(16)와 출력 단자(17)를 구비한다. 또한, 제어 장치(2)는 전원(18)이 접속된다. 제어 장치(2)의 입력 단자(16)에는, 예를 들어 자동 조타 플래그(19), 목표 타각(20), 조타 토크값(21), 모터 회전각·회전 속도(22), 차속 등의 차량 상태 신호(23)가 입력된다. 또한, 제어 장치(2)의 출력 단자(17)로부터는, 제어 장치(2)에서 연산된 모터 제어 전류(24), 상위 컨트롤러(15)로 파워 스티어링 장치(1)의 조작 상태를 전달하는 신호(25) 등이 출력된다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 파워 스티어링 장치(1)의 제어 장치(2) 및 파워 스티어링 장치(1)의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 요소에 대해서는 동일한 부호를 기재하고, 중복되는 설명은 생략한다.
(제1 실시 형태)
도 2는, 제1 실시 형태에 관한 제어 장치(2)의 구성의 개략을 나타낸다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제어 장치(2)는 요구 토크 생성부(26)와, 모터 제어 회로와 모터 구동 회로를 갖는 모터 구동부(27)로 구성된다. 제어 장치(2)는, 전원(18)으로부터의 전력 공급으로 구동한다.
도 2에 있어서, 요구 토크 생성부(26)는 어시스트 연산 회로(28)와, 자동 조타 연산 회로(29)와, 제어 선택기(30)로 구성된다. 어시스트 연산 회로(28)는, 운전자의 조타를 보조하는 어시스트 모드에서의 모터(9)에의 요구 토크를 연산한다. 자동 조타 연산 회로(29)는, 타각을 목표 타각(20)에 자동으로 일치시키는 자동 조타 모드에서의 모터(9)에의 요구 토크를 연산한다. 제어 선택기(30)는, 상위 컨트롤러(15)의 자동 조타 플래그(19)의 값에 기초하여 어시스트 모드 또는 자동 조타 모드의 요구 토크를 선택한다.
본 실시 형태에서는, 어시스트 모드와 자동 조타 모드의 양쪽의 요구 토크를 항상 계산하고, 제어 선택기(30)로 어느 하나를 선택하는 구성으로 되어 있다. 그러나 먼저 제어 선택기(30)로 모드를 선택해 두고, 어시스트 모드 또는 자동 조타 모드 중 어느 한쪽만의 연산을 행하는 구성으로 해도 된다.
도 3은, 제어 선택기(30)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 제어 선택기(30)는, 상위 컨트롤러(15)로부터 출력되는 자동 조타 플래그(19)를 판독하고, 자동 조타, 어시스트 중 어느 쪽의 제어를 선택하고 있는지 판단한다(스텝 S1). 예를 들어, 도 3에서는 자동 조타 플래그(19)의 값이 1인 경우에 스텝 S3으로 진행하고, 그 이외의 경우에는 어시스트 연산 회로의 연산 결과를 요구 토크(31)로서 선택한다(스텝 S6).
스텝 S3으로 진행한 경우, 조타 토크(21)를 읽어들여, 조타 토크(21)와 조타 토크 임계값의 대소를 판정한다. 또한, 조타 토크 임계값은, 통상 시의 운전자의 조타 토크 등을 참고로 정하면 된다. 조타 토크 임계값보다도 조타 토크(21)가 작다고 판단된 경우에는, 운전자의 의도에 의한 조타 토크(21)가 발생하고 있지 않는 것으로 하여, 자동 조타 연산 회로의 연산 결과를 요구 토크(31)로서 선택한다(스텝 S5). 한편, 조타 토크(21)가 임계값 이상이라 판단된 경우에는, 운전자의 의도에 의한 조타 토크(21)가 발생하고 있는 것으로 하여, 어시스트 연산 회로의 연산 결과를 요구 토크(31)로서 선택한다(스텝 S6).
도 3의 흐름도에 나타내는 본 실시 형태에서는, 조타 토크(21)가 한순간이라도 임계값을 초과한 경우에 어시스트 연산 회로의 연산 결과를 요구 토크로 하고 있다. 그러나 토크 센서의 노이즈의 영향 등을 배제하기 위해, 예를 들어 제어 장치(2)의 복수 회의 샘플링으로 항상 조타 토크(21)가 임계값을 초과하는 경우나, 조타 토크(21)에 필터를 달아 필터 후의 값이 임계값을 초과하는 경우에, 어시스트 연산 회로의 연산 결과를 요구 토크(31)로 하는 것으로 해도 된다.
도 2에 도시하는 어시스트 연산 회로(28)의 연산 처리에 대해서 설명한다. 어시스트 연산 회로(28)는, 운전자가 스티어링 휠(4)을 전타함으로써 발생하는 조타 토크(21)의 크기에 따라, 모터(9)에 대한 요구 토크(31)를 결정한다. 이때에 차속 등의 차량 상태 정보(23)를 이용하여, 차속에 의해 랙 축(7)에 부여하는 어시스트력을 변화시키는 구성으로 해도 된다.
모터 구동부(27)는, 모터 제어 회로에서 요구 토크값(31)을 실현하기 위해 필요한 모터 목표 전류값을 연산한다. 모터 구동부(27)는, 당해 연산 결과에 기초하여, 모터 구동 회로를 조작해서 모터에 흐르는 모터 전류(24)가 목표 전류값과 일치하도록, 제어·출력한다. 어시스트 모드 시에는, 요구 토크(31)를 실현하는 모터 토크에 의해, 감속 기구(8)를 거쳐 랙 축(7)에 병진 방향력을 부여하고, 운전자가 작은 조타 토크로 조작할 수 있도록 어시스트한다.
도 4는, 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 도시하는 개략도이다. 자동 조타 연산 회로(29)는, 타각·타각 속도 변환기(32)와, 목표 속도 연산기(34)와, 목표 속도 보정기(36)와, 요구 토크 연산기(39)를 갖는다. 타각·타각 속도 변환기(32)는, 모터 회전각·각속도의 신호를 실제 타각·실제 타각 속도로 변환한다. 목표 속도 연산기(34)는, 목표 타각(20)과 실제 타각(33)에 기초하여 파워 스티어링 장치(1)의 목표 타각 속도(35)를 연산한다. 목표 속도 보정기(36)는, 조타 토크(21)에 기초하여 목표 타각 속도(35)를 보정하고, 보정 목표 타각 속도(37)를 연산한다. 요구 토크 연산기(39)는, 보정 목표 타각 속도(37)와 실제 타각 속도(38)에 기초하여 모터(9)에 대한 요구 토크(31)를 연산한다.
도 5는, 자동 조타 연산기(29)의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다. 제어가 개시되면, 목표 속도 연산기(34)는 상위 컨트롤러(15)에 의해 계산된 타각 목표값 δr[목표 타각(20)]을 읽어들인다(스텝 S101). 이어서, 타각·타각 속도 변환기(32)에서 연산된, 실제 타각 δ[실제 타각(33)]를 읽어들이고(S102), 타각차 Δδ(=목표 타각 δr-실제 타각 δ)를 산출한다(S103). 이어서, 목표 속도 연산기(34)는 타각차 Δδ를 기초로 목표 타각 속도 ωr[목표 타각 속도(35)]을 연산한다(스텝 S104). 이어서, 목표 속도 보정기(36)는, 조타 토크(21)를 판독하고(스텝 S105), 목표 타각 속도 ωr[목표 타각 속도(35)]을 보정해서 자동 조타 해제 억제 제어를 행한다(스텝 S106). 스텝 S10에서는, 보정 목표 타각 속도(37)가 연산된다. 자동 조타 해제 억제 제어의 상세는, 후술한다. 이어서, 요구 토크 연산기(39)는, 타각·타각 속도 변환기(32)로 연산된 실제 타각 속도 ω[실제 타각 속도(38)]를 읽어들인다(스텝 S107). 스텝 S108에서는, 타각 속도차 Δω(=목표 타각 속도 ωr-실제 타각 속도 ω)를 산출한다. 요구 토크 연산기(39)는, 이 타각 속도차 Δω를 사용하여, 모터(9)에 대한 요구 토크 Tr[요구 토크(31)]을 연산한다(스텝 S109). 요구 토크 Tr은, 제어 선택기(30)를 거쳐, 모터 구동부(27)에 출력된다.
이후는, 어시스트 모드의 설명에서 서술한 바와 같이, 모터 제어 회로에서 요구 토크값(31)을 실현하기 위해 필요한 모터 목표 전류값을 연산하고, 연산 결과에 기초하여 모터 구동 회로를 조작해서 모터에 흐르는 모터 전류(24)가 목표 전류값과 일치하도록 제어한다. 이 조작에서, 모터(9)는 감속 기구(8)를 거쳐 랙 축(7)에 병진 방향력을 부여하고, 파워 스티어링 장치(1)를 목표 타각에 일치하도록 구동한다.
도 6은, 목표 속도 보정기(36)의 처리를 나타내는 흐름도이다. 목표 속도 보정기(36)는, 도 5의 스텝 S105에 있어서 판독한 조타 토크(21)에 기초하여, 조타 토크량의 증가를 판단한다(스텝 S201).
조타 토크(21)가 증가하고 있는 경우에는, 목표 타각 속도 ωr의 증가를 판단한다(스텝 S202). 목표 타각 속도 ωr이 증가하고 있는 경우에는, 목표 타각 속도를 감소 보정한다(감소시키는 보정량을 부가)(스텝 S203). 목표 타각 속도 ωr이 감소하고 있는 경우에는, 목표 타각 속도 ωr을 증가 보정한다(증가시키는 보정량을 부가)(스텝 S204). 보정량은, 예를 들어 조타 토크의 크기에 기초하여 계산되고, 발생하고 있는 조타 토크가 클수록 커지는 양으로 하면 된다.
또한, 스텝 S201에서 조타 토크(21)가 감소되고 있다고 판단된 경우, 목표 타각 속도의 보정량을 저감한다(보정량이 없는 경우에는 목표 타각 속도를 변경하지 않음)(스텝 S205).
도 7은, 도 5 및 도 6에 있어서 흐름도 형식으로 나타내는 자동 조타의 연산을, 블록도 형식으로 도시한 도면이다. 여기서, s는 라플라스 연산자를 나타낸다. 또한, KP1은 비례 게인을 나타낸다. 또한, 실제 타각 δ 및 실제 타각 속도 ω는, 모터(9)에 설치된 회전각 센서로부터 출력되는 모터 회전각 및 모터 각속도에 기초하여, 타각·타각 속도 변환기(32)로부터 출력된다. 도 7의 목표 속도 연산기(34)는, 하기식(1)에 의해 목표 타각 속도 ωr을 연산한다.
Figure 112017128007516-pct00001
또한, 목표 속도 보정기(36)는, 식(2)에 의해 목표 타각 속도 ωr을 보정하고, 보정 목표 타각 속도 ωm으로 한다.
Figure 112017128007516-pct00002
여기서, KTB는 게인, t는 조타 토크를 나타내고, KTBt가 보정량이 된다. 여기서, 식(2)는 타각 속도의 부호에 대하여 반대 부호의 조타 토크가 발생하는 것으로 하고 있다. 식(2)에 의해 도 6의 흐름도와 같이 목표 타각 속도의 보정을 행한다. 즉, 조타 토크량 t가 커지면, 식(2)의 제2항의 KTBt가 커지지만, 타각 속도와 조타 토크의 부호가 반대이므로, 목표 타각 속도가 증가하고 있는 경우에는 (ωr>0) KTBt는 마이너스의 값이 되어, 목표 타각 속도를 감소시키는 보정을 한다. 반대로 목표 타각 속도가 감소되고 있는 경우에는 (ωr<0) KTBt는 플러스의 값이 되어, 목표 타각 속도를 감소시키는 보정을 한다. 또한, 조타 토크량 t가 감소할 경우에는 KTBt 보정량이 저감된다.
또한, 도 7에 있어서의 목표 속도 보정기(36)는, 게인 후에 목표 속도 ωr에 대하여 가산하는 표기로 되어 있지만, 조타 토크가 검출될 때의 부호 방향을 고려해서 감산으로 설정하기도 한다.
요구 토크 연산기(39)는, 식(3)에 의해 요구 토크 Tr을 연산한다. 여기서, KP2는 비례 게인을 나타내고, KI2는 적분 게인을 나타낸다.
Figure 112017128007516-pct00003
도 8은, 제어 장치(2)에 스텝 형상의 목표 타각(67)을 입력한 경우에 발생하는 파워 스티어링 장치(1)의 조타 토크(68)의 출력예를 도시하는 도면이다. 여기서, 스텝 형상의 목표 타각(67)의 스텝 전후의 타각차 Δδs로 하고, 그때에 발생하는 조타 토크 최댓값의 크기 tmax로 한다.
도 9는, 스텝 전후의 타각차 Δδs를 횡축에 그때의 조타 토크 최댓값의 크기 tmax를 종축으로 한 경우의 tmax와 Δδs의 관계를 나타낸다. 도 9에 있어서, 실선(70)은 본 실시 형태의 제어 장치(2)를 구비하는 파워 스티어링 장치(1)의 거동을 나타낸다. 점선(69)은, 비교예로서 본 실시 형태의 제어 장치(2)를 구비하고 있지 않은 파워 스티어링 장치(1)의 거동을 나타낸다.
점선(69)을 참조하면, 스텝 형상 입력 전후의 타각차 Δδs의 증가에 수반하여, 모터(9)에 의해 피니언 축(6)보다도 전타륜(10, 11)측이 빠르게 움직인다. 그로 인해, 스티어링 휠(4)의 관성력에 의해 동작이 지연되는 스티어링 샤프트(5)와 피니언 축(6)의 각도차가 커지고, 발생하는 조타 토크 최댓값의 크기 tmax가 커진다.
한편, 실선(70)으로 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 제어 장치(2)를 구비한 파워 스티어링 장치(1)는 스텝 형상 입력 전후의 타각차 Δδs가 커짐에 따라서, 조타 토크 최댓값의 크기 tmax의 변화가 작아진다. tmax의 변화량은 게인 KTB에 의해 조정할 수 있지만, 특히 파워 스티어링 장치(1)에 요구되는 최대의 타각 속도로 전타할 경우에, 도 9의 그래프로 좌표(71)(Δδmax, tlim)를 하회하도록 KTB를 설계하면 된다. 여기서, Δδmax는 제어 장치(2)의 1회분의 제어 주기로 변화하는 타각차이며, tlim은 자동 조타 해제의 조타 토크 임계값(40)이다.
이러한 구성을 갖는 파워 스티어링 장치(1)의 제어 장치(2)는, 자동 조타 중에 파워 스티어링 장치의 조타 토크(21)가 자동 조타 해제의 조타 토크 임계값(40)을 초과하지 않도록 동작을 제어할 수 있다.
도 10은, 비교예로서, 본 실시 형태의 제어 장치(2)를 구비하지 않는 파워 스티어링 장치(1)의 동작의 일례를 나타낸 것이다. 도 10에는, 상위 컨트롤러(15)가 자동 주차 등의 자동 조타 중에, 일정 타각까지 비교적 큰 타각 속도로 자동 조타하는 경우의 타각의 시간 변화(41), 목표 타각 속도의 시간 변화(42), 조타 토크의 시간 변화(43)를 나타내고 있다. 또한, 도 10에 나타내는 동작 중은 조타 토크 임계값을 초과해도 자동 조타가 해제되지 않도록 하고 있는 것으로 한다.
타각의 시간 변화(41)의 점선(44)은, 상위 컨트롤러(15)에서 생성되는 목표 타각을 나타내고 있다. 실선(45)은, 점선(44)의 목표 타각에 대하여 제어된 결과의, 본 실시 형태의 제어 장치(2)를 구비하지 않는 파워 스티어링 장치(1)의 실제 타각을 나타낸다. 또한, 점선(44)의 목표 타각에 대한 목표 타각 속도의 시간 변화를 실선(46)으로 나타낸다. 피니언 축(6)은, 대략 이 목표 타각 속도의 시간 변화(42)의 실선(46)대로 동작하지만, 토션 바나 스티어링 샤프트(5)를 개재해서 접속되는 스티어링 휠(4)은 관성력에 의해 동작이 지연된다. 그로 인해, 토션 바가 비틀리어 조타 토크의 시간 변화(43)의 실선(47)으로 나타낸 바와 같이, 운전자의 조작이 없어도 조타 토크가 발생한다. 이 실선(47)으로 나타내는 것은 비교적 큰 타각 속도로 조타한 경우이므로, 움직이기 시작함과 정지 직후에 큰 조타 토크가 발생하고, 그것이 점선으로 나타내는 자동 조타 해제의 조타 토크 임계값(40)을 초과하는 것을 알 수 있다. 그로 인해, 실제 자동 조타로 제어 중은, 움직이기 시작함에서 조타 토크가 자동 조타 해제의 조타 토크 임계값(40)을 초과한 시점에서 자동 조타로부터 어시스트로 이행한다.
이에 반해, 도 11은, 본 실시 형태의 제어 장치(2)를 구비한 파워 스티어링 장치(1)의 동작의 일례를 나타낸다. 도 11에 있어서도, 각각 타각의 시간 변화(48), 목표 타각 속도의 시간 변화(49), 조타 토크의 시간 변화(50)를 나타내고 있다. 도 11의 상위 컨트롤러(15)는, 도 10과 동일한 타각 목표값을 제어 장치(2)에 부여하고 있는 것으로 한다.
타각의 시간 변화(48)에 있어서, 점선(51)은, 상위 컨트롤러(15)로부터 부여되는 목표 타각을 나타내고, 실선(52)은, 제어 장치(2)의 제어에 의한 파워 스티어링 장치(1)의 실제 타각을 나타낸다. 목표 타각 속도의 시간 변화(49)에 나타내는 점선(54)은, 제어 장치(2)의 목표 속도 연산기(34)에 의해 연산되는 목표 타각 속도(35)를 나타내고, 실선(53)은 목표 속도 보정기(36)에 의해 연산되는 보정 목표 타각 속도(37)를 나타낸다. 조타 토크의 시간 변화(50)에 나타내는 실선(55)은, 본 실시 형태의 제어 장치(2)에 의해 구동되는 파워 스티어링 장치(1)의 토크 센서(12)로 검출되는 조타 토크를 나타내고, 점선(40)은, 도 10과 같은 자동 조타 해제의 조타 토크 임계값을 나타낸다.
도 11에 도시한 바와 같이, 시간(56)에서 시간(60)의 목표 타각(51)이 증가하기 시작하는 구간은, 실선(52)으로 나타낸 바와 같이 실제 타각이 변화된다. 이때, 피니언 축(6)의 회전에 대하여 토션 바보다도 스티어링 휠(4)측이 지연되어서 움직이므로, 토션 바가 비틀어져, 실선(55)으로 나타낸 바와 같이 조타 토크가 변동된다.
시간(56)에서 시간(57)까지의 구간은, 실선(55)의 조타 토크량이 증대되고 있다. 이 조타 토크량을 토크 센서(12)로 검출하고, 목표 속도 보정기(36)에 의한 연산으로 실선(53)의 동일 구간에 나타낸 바와 같이 목표 타각 속도를 저감한 값을 보정 목표 타각 속도로 한다. 이 결과, 움직이기 시작한 조타 토크의 피크가 도 10에 비하여 작아진다.
시간(57)에서 시간(58)까지의 구간은, 실선(55)으로 나타낸 바와 같이 조타 토크량이 감소되고 있으므로, 실선(53)으로 나타낸 바와 같이 목표 타각 속도의 보정량을 저감해서 보정 목표 타각 속도를 크게 한다.
시간(58)에서 시간(59)까지의 구간은, 실선(55)으로 나타낸 바와 같이 조타 토크량이 다시 증대한다. 이 구간에서는, 목표 타각 속도가 감소되고 있으므로, 보정량을 더함으로써 목표 타각 속도를 증가시킨 보정 타각 속도로 하고, 속도 변화를 저감한다.
시간(59)에서 시간(60)까지의 구간은, 실선(55)의 조타 토크의 크기가 작아지므로, 보정량을 저감하고, 그 후 목표 타각 속도와 일치하는 보정 목표 타각 속도를 생성한다. 이들의 제어 결과, 파워 스티어링 장치(1)가 움직이기 시작할 때에 발생하는 토션 바가 비틀림으로써 발생하는 조타 토크의 진동을 신속하게 억제할 수 있다.
또한, 시간(60)에서 시간(61)까지는, 조타 토크가 발생하지 않으므로, 목표 타각 속도가 보정되지 않으므로(목표 타각 속도와 보정 목표 타각 속도가 일치함), 일정 속도로 전타된다.
시간(61)에서 시간(65)까지는, 전타 상태로부터 정지 상태로 이행하는 제동 구간에 상당한다.
시간(61)에서 시간(62)에서는 목표 타각의 증가가 없어져, 파워 스티어링 장치(1)의 전타가 제동된다. 이때에, 피니언 축(6)의 회전 속도의 저하에 대하여 스티어링 샤프트(5)측의 회전 속도 저하가 따라가지 못해, 토션 바가 비틀어져 시간(61)에서 시간(62)의 구간에서는 실선(55)으로 나타낸 바와 같이 조타 토크가 발생한다.
시간(61)에서 시간(62)까지의 구간은, 실선(55)의 조타 토크량이 증대되고 있어, 이것을 토크 센서(12)로 검출한다. 이 구간에서는 타각 속도가 감소되므로, 목표 속도 보정기(36)에 의한 연산으로 목표 타각 속도에 보정량을 가산한 보정 목표 타각 속도를 생성하고, 타각 속도의 변화를 저감한다. 이 결과, 실선(55)으로 나타내는 제동 시에 발생하는 조타 토크의 피크가 작게 억제된다.
시간(62)에서 시간(63)까지의 구간은, 실선(55)으로 나타낸 바와 같이 조타 토크량이 감소되므로, 실선(53)으로 나타낸 바와 같이 목표 타각 속도의 보정량을 저감해서 보정 목표 타각 속도를 크게 한다.
시간(63)에서 시간(64)까지의 구간에서는, 조타 토크량이 다시 증대한다. 이 구간에서는 목표 타각 속도가 증가되고 있으므로, 목표 타각 속도로부터 보정량을 감산한 보정 목표 타각을 생성한다.
시간(64)에서 시간(65)까지의 구간은, 실선(55)의 조타 토크량이 작아지므로 보정량을 저감하고, 그 후 목표 타각 속도와 일치하는 보정 목표 타각 속도를 생성한다. 이들의 제어에 의해 조타 토크의 진동을 시동 시와 마찬가지로 신속하게 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 제어 장치(2)로 구동되는 파워 스티어링 장치(1)는, 도 9와 같이 목표 타각 속도를 보정하고, 조타 토크 임계값(40)을 초과하지 않도록 파워 스티어링 장치(1)를 구동한다. 그로 인해, 조타 토크의 발생량이 억제되어, 높은 타각 속도로 전타해도 운전자가 의도하지 않는 자동 운전의 해제가 발생하지 않는다.
또한, 본 실시 형태의 제어 장치(2)는 타각의 가속 시, 제동 시의 조타 토크가 발생하면 조타 토크의 크기에 따라서 보정량을 정해서 속도 변화를 억제하지만, 반대로 조타 토크가 감소하면 보정량을 작게 해서 속도 변화를 증가시킨다. 그로 인해, 조타 토크가 조타 토크 임계값을 초과하지 않는 최대의 속도로 자동 조타하는 것이 가능하며, 원활한 자동 주차를 실현할 수 있게 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 토크 센서에 의해 측정되는 조타 토크를 피드백해서 보정량을 결정하는 구성으로 하고 있으므로, 사용 환경 등에 따라 변화되는 실제 파워 스티어링 장치(1)의 동작 상황에 맞춘 보정을 행할 수 있다. 그로 인해, 부품의 개체차나 온도에 의한 점성 저항의 변화를 흡수해서 제어를 실현할 수 있다.
또한, 목표 타각 속도를 보정하고, 보정한 목표 타각 속도를 실현하기 위한 요구 토크 연산기를 갖는 구성이므로, 모터 회전 각속도로부터 산출되는 타각 속도의 피드백 값에 파워 스티어링 장치(1)의 상태나 노면 상태의 정보도 포함되므로 실제 사용 환경에 맞춘 제어로 할 수 있다.
또한, 타각 속도를 보정하고, 그 후에 요구 토크 연산기를 갖는 구성이므로, 보정한 타각 속도와 실제 타각 속도를 원활하게 연결하도록 요구 토크를 연산할 수 있으므로 비교적 큰 타각 속도로 전타한 경우에도, 스티어링 휠의 진동을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태를 설명하는 도 1에서는, 요구 토크를 연산하기 위해서 입력하는 타각 속도를 모터에 설치된 센서로부터 얻는 것으로 했지만, 피니언 축(6)의 회전 센서나 랙 축(7)의 스트로크 센서 등의 토크 센서(12)를 구성하는 토션 바보다도 전타륜측에 설치되고, 모터(9)와 연결된 부분의 이동량, 이동 속도를 검출할 수 있는 센서이면 거의 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시 형태의 제어 장치(2)는, 목표 타각을 상위 컨트롤러(15)로부터 부여되는 것으로서 도 1에 도시했지만, 상위 컨트롤러(15)를 갖지 않고, 자동 조타 스위치나 차량 상태 등의 정보를 기초로, 제어 장치(2) 내에서 목표 타각을 생성하는 구성으로 해도 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 토크 센서(12)에 의해 검출되는 조타 토크를 사용해서 목표 타각 속도를 수정하는 구성으로서 설명했지만, 토션 바보다도 스티어링 휠(4)측에 회전각 센서를 설치하고, 이 회전각 센서를 사용해서 토션 바에 발생하는 비틀림각을 구하고, 비틀림각을 기초로 목표 타각 속도를 보정하는 구성으로 해도 동등한 효과가 얻어진다.
(제2 실시 형태)
이어서, 제2 실시 형태에 있어서의 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 파워 스티어링 장치(1) 및 제어 장치의 기본 구성은 도 1과 마찬가지이며 설명을 생략한다.
도 12는, 본 실시 형태의 제어 장치(2)의 구성 개요를 나타낸다. 제1 실시 형태에 있어서의 구성을 나타내는 도 2와는 조타 토크를 자동 조타 연산 회로(29)에 입력하지 않는 점이 상이하다. 그 이외의 구성은, 도 2와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
도 13은, 본 실시 형태의 자동 조타 연산 회로(29)의 개략을 나타낸다. 도 13은, 제1 실시 형태에 있어서의 자동 조타 연산 회로(29)를 도시하는 도 4와 비교하여, 비틀림각 추정기(201)를 갖고, 추정 비틀림각(202)을 목표 속도 보정기에 입력하는 점이 상이하다. 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
비틀림각 추정기(201)는, 이하의 식(4)를 사용해서 비틀림각을 추정한다. 이하에 나타내는 식(4)는 스티어링 샤프트 둘레의 운동 방정식을 나타내고 있다. 또한, 토션 바보다도 스티어링 휠(4)측의 이너셔를 J, 스티어링 샤프트(6) 둘레의 감쇠 계수를 Cc, 토션 바의 강성을 KT, 토션 바의 비틀림 점성을 CT로 한다.
Figure 112017128007516-pct00004
식(4)를 라플라스 변환하면, 식(5)가 얻어진다.
Figure 112017128007516-pct00005
여기서, X는 δ의 라플라스 변환을 나타내고, Y는 θ의 라플라스 변환을 나타낸다. 식(5)는 피니언 축측의 타각으로부터 스티어링 샤프트 둘레 회전각의 전달 함수에 상당한다. 또한, 비틀림각의 라플라스 변환을 Z로 하면, 피니언 축의 타각에 대한 비틀림각의 전달 함수는 식(6)이 된다.
Figure 112017128007516-pct00006
식(6)에서 나타내는 전달 함수를 사용해서 모터 회전각으로부터 계산되는 피니언 축 회전각으로부터 토션 바의 추정 비틀림각(202)을 연산한다.
제1 실시 형태에서 서술한 바와 같이, 스티어링 샤프트의 회전각을 검출하는 센서에 의해 비틀림각을 측정하고, 조타 토크 대신에 사용해도 목표 속도 보정기(36)에 의한 거의 동등한 보정 효과가 얻어진다. 그로 인해, 본 실시 형태에서 나타내는 추정 비틀림각(202)을 사용해서 목표 타각 속도를 보정해도 거의 동등한 자동 조타 해제 억제 제어를 실시할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 14는, 제3 실시 형태에 있어서의 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 나타낸다. 제1 실시 형태와 상이한 점은, 목표 속도 보정기(36)에 목표 타각(20)과 실제 타각(33)을 입력하는 점이다. 그 이외의 부분은, 도 4와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
도 15는, 본 실시 형태의 자동 조타 연산 회로(29)에 있어서의 목표 속도 보정기(36)의 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 15의 흐름도는, 제1 실시 형태인 도 6에 나타내는 흐름도와 거의 동일하지만, 스텝 S301이 상이하다. 스텝 S301에서는, 목표 타각과 실제 타각의 차가 임계값 각도 δth보다도 큰 경우에만 스텝 S201로 이행하고, 목표 타각 속도의 보정을 행한다. 목표 타각과 실제 타각의 차가 임계값 각도 δth보다도 작은 경우에는, 목표 타각 속도의 보정은 행하지 않고, 목표 속도 연산기(34)에 의해 연산된 목표 타각 속도를 유지한다. 여기서, 임계값 각도 θth를 실험 등에서 얻은 조타 토크가 임계값(40)을 초과하는 것이 예상되는 값보다도 작은 값으로 설정하면 된다.
본 실시 형태에 나타내는 제어 장치(2)를 사용한 파워 스티어링 장치(1)는, 조타 토크가 작은 값이 되는 목표 타각이 부여된 경우에는 보정을 하지 않음으로써, 더 빠른 전타가 가능하게 된다. 한편, 큰 조타 토크가 되는 목표 타각이 부여된 경우에는, 자동 조타 해제 억제 제어가 실행되어, 운전자가 의도하지 않는 자동 조타의 해제가 일어나지 않도록 파워 스티어링 장치(1)가 제어된다.
(제4 실시 형태)
도 16은, 제4 실시 형태에 있어서의 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 나타내는 개략도이다. 제1 실시 형태와 상이한 점은, 목표 속도 보정기(36)에 모터 전류값(401)을 입력하는 점이다. 그 이외의 부분은, 제1 실시 형태인 도 4와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
도 17은, 본 실시 형태의 자동 조타 연산 회로(29)에 있어서의 목표 속도 보정기(36)의 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 17의 흐름도는, 제1 실시 형태인 도 6에 나타내는 흐름도와 거의 동일하지만, 스텝 S401이 상이하다. 스텝 S401에서는, 모터 전류값(401)의 크기가 임계값 전류값 Ith보다도 큰 경우에만 스텝 S201로 이행하고, 목표 타각 속도의 보정을 행한다. 모터 전류값(401)이 Ith보다도 작은 경우에는, 목표 타각 속도의 보정은 행하지 않고, 목표 속도 연산기(34)에 의해 연산된 목표 타각 속도를 유지한다. 여기서, 임계값 전류값 Ith를 실험 등에서 얻은 조타 토크가 임계값(40)을 초과하는 것이 예상되는 값보다도 작은 값으로 설정하면 된다.
본 실시 형태에 나타내는 제어 장치(2)를 사용한 파워 스티어링 장치(1)는, 조타 토크가 작은 값이 되는 목표 타각이 부여된 경우에는 보정을 하지 않음으로써, 더 빠른 전타가 가능하게 된다. 한편, 큰 조타 토크가 되는 목표 타각이 부여된 경우에는 자동 조타 해제 억제 제어가 실행되어, 운전자가 의도하지 않은 자동 조타의 해제가 일어나지 않도록 파워 스티어링 장치(1)가 제어된다.
(제5 실시 형태)
도 18은, 제5 실시 형태에 있어서의 자동 조타 연산 회로(29)의 구성을 도시하는 개략도이다. 제1 실시 형태와 상이한 점은, 목표 속도 보정기(36)에 실제 타각 속도(38)를 입력하는 점이다. 그 이외의 부분은 도 4와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
도 19는, 본 실시 형태의 자동 조타 연산 회로(29)에 있어서의 목표 속도 보정기(36)의 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 19의 흐름도는, 제1 실시 형태인 도 6에 나타내는 흐름도와 거의 동일하지만, 스텝 S501이 상이하다. 스텝 S501에서는, 실제 타각 속도(38)의 크기가 임계값 타각 속도 ωth보다도 큰 경우에만 스텝 S201로 이행하고, 목표 타각 속도의 보정을 행한다. 실제 타각 속도(38)가 ωth보다도 작은 경우에는, 목표 타각 속도의 보정은 행하지 않고, 목표 속도 연산기(34)에 의해 연산된 목표 타각 속도를 유지한다. 여기서, 임계값 타각 속도 ωth를 실험 등에서 얻은 조타 토크가 임계값(40)을 초과하는 것이 예상되는 값보다도 작은 값으로 설정하면 된다.
본 실시 형태에 나타내는 제어 장치(2)를 사용한 파워 스티어링 장치(1)는, 조타 토크가 작은 값이 되는 목표 타각이 부여된 경우에는 보정을 하지 않음으로써, 더 빠른 전타가 가능하게 된다. 한편, 큰 조타 토크가 되는 목표 타각이 부여된 경우에는, 자동 조타 해제 억제 제어가 실행되어, 운전자가 의도하지 않은 자동 조타의 해제가 일어나지 않도록 파워 스티어링 장치(1)가 제어된다.
(제6 실시 형태)
도 20은, 본 발명의 제6 실시 형태로서, 본 발명에 관한 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 파워 스티어링 장치를 구비한 차량(601)을 나타낸다. 차량(601)은, 엔진 또는 주행 모터(602), 감속 장치(603) 및 엔진 제어 장치(604), 파워 스티어링 장치(1) 및 제어 장치(2), 브레이크 장치(605) 및 브레이크 장치의 제어 장치(606), 차량 탑재 지도 정보 제시 장치(607), GPS(608), 카메라, 음파 탐지기, 레이저 레이더 등의 센서(609), 전후, 횡가속도 센서 및 요 레이트 센서(611), 차속 센서(612), 차량의 운동 제어를 행하는 상위 컨트롤러(15), CAN 등의 차내 LAN(613)을 구비한다.
본 실시 형태의 차량(601)은, 차량 탑재 지도 정보 제시 장치(607), GPS(608)에 의해 얻어지는 차량(601)의 위치 정보, 카메라, 음파 탐지기, 레이저 레이더 등의 센서(609), 전후, 횡가속도 센서 및 요 레이트 센서(611), 차속 센서(612)로부터 얻어지는, 차량 운동이나 차량 주위의 정보를 기초로 상위 컨트롤러(15)에 의해 차량(601)의 목표 궤도를 생성한다. 상위 컨트롤러(15)는 이 목표 궤도를 달성하기 위해서 제어 장치(604)에 목표 속도를 제어 장치(2)에 목표 타각을, 제어 장치(606)에 목표 제동력을 출력한다.
본 실시 형태의 차량(601)은, 제1 내지 제6 실시 형태에서 설명한 전동 파워 스티어링 장치(1)를 구비한다. 그로 인해, 예를 들어 좁은 공간에 자동 주차를 행할 때에 필요해지는 대타각 전환이 필요한 때에는 상위 컨트롤러로부터 대타각의 고속 전타의 목표 타각이 요구되지만, 그때에 운전자가 의도하지 않은 자동 조타 해제가 되는 일이 없다.
1 : 파워 스티어링 장치, 2 : 제어 장치, 3 : 조타 기구, 4 : 기어, 5 : 스티어링 샤프트, 6 : 피니언 축, 7 : 랙 축, 8 : 감속 기구, 9 : 모터, 10, 11 : 전타륜, 12 : 토크 센서, 13 : 벨트·풀리, 14 : 볼 나사, 15 : 상위 컨트롤러, 16 : 입력 단자, 17 : 출력 단자, 18 : 전원, 19 : 자동 조타 플래그, 20 : 목표 타각, 21 : 조타 토크값, 22 : 모터 회전각·각속도, 23 : 차량 상태 신호, 24 : 모터 제어 전류값, 25 : 조작 상태 신호, 26 : 요구 토크 생성부, 27 : 모터 구동부, 28 : 어시스트 연산 회로, 29 : 자동 조타 연산 회로, 30 : 제어 선택기, 31 : 요구 토크, 32 : 타각·타각 속도 변환기, 33 : 실제 타각, 34 : 목표 속도 연산기, 35 : 목표 타각 속도, 36 : 목표 속도 보정기, 37 : 보정 목표 타각 속도, 38 : 실제 타각 속도, 39 : 요구 토크 연산기, 40 : 조타 토크 임계값, 41, 48 : 타각의 시간 변화, 42, 49 : 목표 타각 속도의 시간 변화, 43, 50 : 조타 토크의 시간 변화, 44, 51 : 상위 컨트롤러(15)에 의해 생성되는 목표 타각 δr, 45, 52 : 실제 타각 δ, 46, 54 : 목표 타각 속도 ωr, 47, 55 : 조타 토크, 53 : 보정 목표 타각 속도 ωm

Claims (20)

  1. 스티어링 휠의 조작에 의해 입력되는 조타 토크에 기초하여 조타력을 보조하는 어시스트 제어와, 타각 명령값에 기초하여 전타륜의 타각을 제어하는 자동 조타 제어 중 어느 하나의 제어를 선택해서 파워 스티어링 장치의 동작을 제어하는 제어 장치로서,
    상기 자동 조타 제어가 선택되어 있는 상태에 있어서 상기 조타 토크가 소정의 임계값을 초과한 경우에는, 당해 자동 조타 제어가 해제됨과 함께 상기 어시스트 제어가 선택되고,
    상기 자동 조타 제어에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크의 증가량에 따라서 타각 속도 명령값을 설정함으로써, 상기 자동 조타 제어의 해제를 억제하는 해제 억제 제어를 행하고,
    상기 타각 속도 명령값은, 상기 자동 조타 제어에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크가 증가함에 따라, 상기 전타륜의 실제 타각과 타각 명령값과의 차인 타각차로부터 산출되는 목표 타각 속도로부터의 보정량이 커지도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 자동 조타 제어에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크가 감소됨에 따라, 상기 타각 속도 명령값을, 상기 목표 타각 속도에 근접시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 조타 토크가 소정의 임계값을 초과하지 않도록, 상기 타각 속도 명령값을 상기 목표 타각 속도에 근접시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 타각 속도 명령값은, 상기 조타 토크에 기초하는 피드백 제어에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 타각 속도 명령값에 기초하여, 상기 전타륜의 타각을 제어하는 모터의 출력 토크 명령값을 연산하는 타각 속도 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조타 토크는, 상기 스티어링 휠과 상기 전타륜 사이에 설치되는 토크 검출 수단에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 해제 억제 제어는, 상기 토크 검출 수단보다도 상기 전타륜측의 타각 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 전타륜의 타각을 제어하는 모터의 출력 토크를 연산하고,
    상기 전타륜측의 상기 타각 속도는, 상기 모터의 회전각을 검지하는 회전각 센서의 출력에 기초하여, 제어되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전타륜의 목표 타각과 실제 타각의 차가 소정값 이상인 경우에, 상기 해제 억제 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전타륜의 타각을 제어하는 모터에 흐르는 전류가 소정값 이상인 경우에, 상기 해제 억제 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전타륜의 타각 속도가 소정값 이상인 경우에, 상기 해제 억제 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  13. 스티어링 휠의 조작에 의해 입력되는 조타 토크에 기초하여 조타력을 보조하는 어시스트 제어와, 타각 명령값에 기초하여 전타륜의 타각을 제어하는 자동 조타 제어 중 어느 하나의 제어에 의해 동작하는 파워 스티어링 장치로서,
    상기 자동 조타 제어되고 있는 상태에 있어서 상기 조타 토크가 소정의 임계값을 초과한 경우에는, 당해 자동 조타 제어가 해제됨과 함께 상기 어시스트 제어에 의해 동작하고,
    상기 자동 조타 제어에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크의 증가량에 따라서 타각 속도 명령값을 설정함으로써, 상기 자동 조타 제어의 해제를 억제하는 해제 억제 제어를 행하고,
    상기 타각 속도 명령값은, 상기 자동 조타 제어에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크가 증가함에 따라, 상기 전타륜의 실제 타각과 타각 명령값과의 차인 타각차로부터 산출되는 목표 타각 속도로부터의 보정량이 커지도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 파워 스티어링 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 자동 조타 제어에 기초하는 전타에 기인하는 상기 조타 토크가 감소됨에 따라, 상기 타각 속도 명령값을, 상기 목표 타각 속도에 근접시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 파워 스티어링 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 타각 속도 명령값은, 상기 조타 토크에 기초하는 피드백 제어에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는, 파워 스티어링 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 타각 속도 명령값에 기초하여, 상기 전타륜의 타각을 제어하는 모터의 출력 토크 명령값을 연산하는 타각 속도 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 파워 스티어링 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 조타 토크는, 상기 스티어링 휠과 상기 전타륜 사이에 설치되는 토크 검출 수단에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 파워 스티어링 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 해제 억제 제어는, 상기 토크 검출 수단보다도 상기 전타륜측의 타각 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는, 파워 스티어링 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 파워 스티어링 장치는, 상기 전타륜의 타각을 제어하는 모터의 출력 토크를 연산하고,
    상기 전타륜측의 상기 타각 속도는, 상기 모터의 회전각을 검지하는 회전각 센서의 출력에 기초하여, 제어되는 것을 특징으로 하는, 파워 스티어링 장치.
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