KR20030030833A - 전동파워 스티어링 제어장치 - Google Patents

Abstract

종래의 전동파워 스티어링 제어장치에서는 토크신호의 근사미분치에 곱해지는 게인이 고속주행시에 커지므로, 레인체인지나 위험회피를 위한 빠른 조항을 했을때에 크게 됨으로 레인체인지나 위험회피를 위한 빠른 조향을 했을때에 스티어링의 흔들림의 감이 증가하고, 차량의 조향수렴성이 악화한다는 과제가 있었다.

토크센서(2)의 신호의 근사미분을 실시해서 제 2의 모터전류를 출력할때의 미분시 정수를 가변으로 한 가변형 토크미분 연산수단(104A)에 시정수 결정수단 (105X)은 차속(81), 조향토크(82), 요레이트(83), 조향속도(84)의 신호중에서 임의로 선택해서 사용한 1 이상의 신호의 변화에 따라 시정수를 결정한다.

Description

전동파워 스티어링 제어장치{ELECTRIC POWER STEERING CONTROL SYSTEM}

본 발명은 자동차의 전동 파워 스티어링 장치를 제어하는 전동파워 스티어링 제어장치에 관한 것이다.

운전자가 차량의 핸들을 조작하는데 필요한 힘을 전동모터에 의해 보조하는 전동파워 스티어링 장치에서 적절한 핸들조작감(필링)이 얻어지도록 전동모터의 제어를 하는 것은 극히 중요하고, 이 제어를 하는 전동파워 스티어링 제어장치에 대해서는 종래로부터 여러가지 제안되고 있다.

도 11은 일본국 특허공보 특개평 2-344469를 공보에 표시된 종래의 전동파워 스티어링 제어장치의 블록도이다. 또, 이해를 돕기위한 일반적인 전동파워 스티어링 장치의 구성을 도 15에 표시한다.

도 15에서 1은 핸들, 2는 핸들의 축에 부착된 토크센서, 10은 조향차륜, 11은 핸들(1)의 조작력을 조향차량(10)의 각도제어기구(12)에 전달하는 기어기구이다.

도 11에서 2는 핸들(도 15의 1)의 축에 장착되어 운전자의 조향력을 검출하는 토크센서, 3은 이 차량의 주행속도(이하 차속이라고도 함)를 검출하는 차속센서, 6은 조향보조력(조향어시스트량 또는 어시스트력이라고도 함)을 핸들의 축(이하 조향축)에 주기위한 전동모터(이하 모터)이다. 7은 상기 토크센서(2) 및 차속센서(3)의 신호에 따라 조향어시스트량을 연출하고 모터(6)를 구동하는 컨트롤러이다.

다음에 컨트롤러(7)의 동작에 대해 설명한다. 제 1의 모터전류 결정수단 (101)은 토크센서(2)이 출력과 차속센서(3)의 출력에 따라, 예를들면 도 12에 표시하는 특성으로 제 1의 모터전류를 결정한다. 도 12에서는 발생시키는 모터전류(모터토크에 가깝다)는 조향토크가 소정의 크기를 초과하면 발생하도록 설정되고, 또 차속이 낮을수록 커지도록 결정된다.

제 2의 모터전류 결정수단(102)은 토크미분 연산수단(104)에 의해, 상기 토크센서(2)의 출력신호를 근사미분하고, 이 토크센서 출력의 근사미분치에 차속센서 (3)가 검출한 차속에 따라 결정되는 게인(예를들면, 도 13과 같이 차속이 클수록 게인은 크다)를 곱하고, 도 13에 표시한 바와같은 특성으로 제 2의 모터전류를 결정한다. 도 13에서는 발생시키는 모터전류는 조항토크의 변화속도(토크미분)에 비례하고, 또 차속이 높을수록 크게 되도록 결정되어 있다.

상기 제 1의 모터전류치와 상기 제 2의 모터전류치를 가산기(30)로 가산하고, 이 가산치를 모터(6)에 통류하는 목표전류로 하고, 모터구동수단(103)에서 모터(6)를 정전류 구동하고 있다.

이와같이, 종래 예에서는 제 1의 모터전류 결정수단(101)에 의해 운전자의 조향력을 보조하는 토크를 발생시키는 동시에, 제 2의 모터전류 결정수단(102)이 모터의 관성모멘트에 의한 영향(운전자가 핸들을 조작할때에 모터의 관성 모멘트를 무게로 느끼는 것)을 소멸시키도록 작용하고, 조향필링을 향상시키고 있다.

또, 제 2의 모터전류 결정수단(102)은 모터(6)의 관성모멘트가 문제가 되는고속시에는 상기 토크센서 근사 미분치에 곱해지는 게인을 크게 하고, 제 2의 모터전류에 의해 토크제어계가 불안정해지고 조향토크가 진동적이 되는 것이 염려되는 저차속시에는 상기 게인을 작게 하고 있다. 여기서, 모터관성에 의한 필링의 악화를 방지히기 위해서는 이 게인을 충분히 크게 해야 하나, 너무 크게 하면 고속주행시에 토크센서의 근사 미분치에 곱해지나 게인이 커지기 위해, 레인체인지나 위험회피라는 빠른조향을 했을때에 상기 제 2의 모터전류가 과대해지고 스티어링휠의 흔들림감이라는 소위 수렴성의 악화를 초래하므로 그 게인의 조정은 어렵다.

이상에서 설명한 문제의 발생원인에 대해 다시금 상세하게 설명한다.

도 13은 전술한 바와같이 제 2의 모터전류 결정수단(102)에 의한 모터전류를 표시하는 한 예이고, 상기 토크의 근사 미분치와 차속에 따른 게인과의 적에 의해 제 2의 모터전류 Idiff를 산출하는 것을 표시하고 있다. 그런데, 이 미분동작에는 시정수가 있으므로 운전자가 스티어링휠에 가하는 힘을 늦추어서(이해를 돕기 위해 극단적인 예를 말하면 핸들에서 손을 놓고) 조향토크가 0에 가까운 값이 그후에도, 토크의 근사미분의 시정수에 따른 시간은 제 2의 모터전류 Idiff는 0이 안되고, 모터 6에 전류가 계속 통전된다. 이 시정수가 너무 길면, 예를들어 고속주행시의 레인체인지 등을 할때의 차량의 수렴성이 악화된다.

도 13의 특성에서는 전술한 바와같이 고속주행시에는 모터(6)의 관성 모멘트에 의한 조향필링의 악화를 방지하도록 저속시보다도 상기 게인이 높은 설정으로 되어 있다. 이와같은 설정은 고속일수록 조향력을 0으로 한 후에 흐르는 모터전류가 커지고, 상술한 수렴성의 악화를 조장하는 것을 의미한다.

한편, 이것을 방지하기 위해, 예를들면 도 13과는 역으로 고속시에 게인이 저하하는 특성으로 하였다고 하면, 고속시에 모터 관성 모멘터의 영향을 소멸시킬수가 없고, 조향필링의 악화를 초래한다. 이와같이, 게인 즉 도 13의 경사의 조정만으로 모타필링을 제어하는 데는 한계가 있다.

이와같은, 과제를 해결하기 위해 제안된 일본국 특개평 10-157636호 공보에 개시된것과 유사한, 다른 종래의 전동파워 스티어링 제어장치의 구성을 도 14에 표시한다.

도 14의 종래의 제어장치에서는 위상보상기(110)에 의해, 토크센서(2)의 근사 미분치를 위상보상(주파수 특성을 개선하고, 근사 미분치의 불필요한 주파수 성분의 신호를 감쇄시킨다)해서 제 2의 모터전류 결정수단(102)에 입력한 후 전술한 도 11의 종래 예와 같이 제 2의 모터전류를 연산하고 있다.

그리고, 이와같은 위상보상회로의 추가는 아날로그 전자회로의 추가, 또는 디지털 회로에서 처리하면 여분의 소프트웨어의 증가와 처리의 복잡화에 따른 처리속도의 저하를 초래한다.

종래의 전동파워 스티어링 제어장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 고속주행시에 토크센서의 근사 미분치에 곱해지는 게인이 크게 되기 위해, 레인체인지나 위험회피와 같은 빠른 조향을 했을때에, 제 2의 모터전류가 과대해지고 스티어링휠의 흔들림감이라는 소위 수렴성의 악화를 초래한다는 문제가 있었다.

또, 상기 고속시의 수렴성의 문제를 방지하도록, 상기 종래 예와는 역으로 고속으로토크센서의 근사 미분치에 곱해지는 게인을 작게하는 특성으로 하면 모터의 관성 모멘트가 충분히 보정되지 않고, 조향필링이 악화된다는 문제가 있었디.

또, 종래 장치의 문제해결을 위상보상기에 의해 도모한 다른 종래장치는 위상보상기를 필요로 하므로, 예를들면 이것을 아날로그 회로로 구성하면 전자회로의 추가가, 또 마이크로프로세서로 실현하는 경우에는 연산량이 증대하므로 연산이 고속인 고가의 마이크로프로세서가 필요해지고 고가가 된다는 과제가 있었다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 된 것으로, 연산량을 증가하지 않고 중저속에서의 경쾌한 조향필링을 유지하면서 고속시의 수렴성의 향상과 조향필링 향상을 도모하고, 쾌적한 조향필링의 전동파워 스티어링 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 전동파워 스티어링 제어장치는 조향장치와 이 조향장치에 가해진 조향력을 검출하는 토크센서와, 상기 조향력을 보근하는 모터를 갖는 차량에 탑재되어 상기 토크센서의 출력신호에 따라 상기 모터의 제 1의 모터전류치를 결정하는 제 1의 모터전류 결정수단, 상기 토크센서의 출력신호를 `하는 미분기능을 가지고 이 미분기능의 미분 시정수를 지령된 시정수에 설정가능한 시정수가 가변형 토크미분 연산수단, 상기 시정수 가변형 토크미분 연산수단의 출력에 따라 상기 모터의 제 2의 모터전류치를 결정하는 제 2의 전류결정수단, 상기 차량의 조향에 관한 상대량에 따라, 상기 미분시 정수를 결정하고 상기 시정수가 변형 토크미분 연산수단에 지령하는 시정수 결정수단, 상기 제 1과 제 2의 모터전류를 가산해서 상기 모터의 목표전류로 하는 모터구동 제어수단을 구비한 것이다.

또, 상기 시정수 결정수단은 상기 차량의 조향에 관한 상태량으로서 이 차량의 주행속도, 상기 토크센서의 신호, 상기 차량의 요레이트, 상기 조향장치의 조향속도중에서 선택한 하나 또는 다수의 상태량을 사용하는 것이다.

또, 상기 시정수 결정수단은 상기 차량의 주행속도 또는 상기 토크센서의 신호 또는 상기 조향장치의 조향속도의 각각이 커짐에 따라 상기 미분 시정수가 작아지도록 설정된 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 전동파워 스티어링장치를 표시하는 제어구성도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 2의 전동파워스티어링 장치를 표시하는 제어구성도.

도 3은 도 2의 차속응답형 시정수 결정수단의 특성을 표시하는 도면.

도 4는 도 2의 차속응답형 시정수 결정수단의 특성을 설명하는 도면.

도 5는 실시의 형태 3에 의한 전동파워스티어링 장치를 표시하는 도면.

도 6은 도 5의 토크응답형 시정수 결정수단의 특성을 표시하는 도면.

도 7은 실시의 형태 4에 의한 전동파워 스티어링장치를 표시하는 제어구성도.

도 8은 도 7의 요레이트 응답형 시정수 결정수단의 특성을 표시하는 도면.

도 9는 실시의 형태 5에 의한 전동파워 스티어링 장치를 표시하는 제어구성도.

도 10은 도 9의 조향속도 응답형 시정수 결정수단의 특성을 표시하는 도면.

도 11은 종래의 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하는 구성도.

도 12는 도 11의 제 1의 모터전류 결정수단의 특성을 표시하는 도면.

도 13은 도 11의 제 2의 모터전류 결정수단의 특성을 표시하는 도면.

도 14는 종래의 다른 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하는 구성도.

도 15는 전동파워 스티어링 장치의 기구설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 토크센서, 3 : 차속센서,

6 : 모터, 30 : 가산기,

70,70X,71,72,73 : 컨트롤러,

81 : 차속신호, 82 : 조향토크신호,

83 : 요레이트신호, 84 : 조향속도신호,

101 : 제 1의 모터전류 결정수단,

102 : 제 2의 모터전류 결정수단, 103 : 모터구동 제어수단,

104A : 토크응답형 시정수 결정수단,

105 : 차속응답형 시정수 결정수단,

105A : 토크 응답형 시정수 결정수단,

105B : 요레이트 응답형 시정수 결정수단,

105C : 조향속도 응답형 시정수 결정수단,

105X : 시정수 결정수단.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하는 도면이다. 또, 아래의 도면에서 종래와 같은 부호의 것은 동일 또는 상당부분이므로, 그 설명은 간략하게 한다. 도면에서 2는 도시하지 않는 핸들의 축에 장착된 운전자가 핸들에 가하는 조향력을 검출하는 토크센서 6은 상기 조향력을 어시스트하는 조향보조력을 차량의 조향축에 부여하기 위한 모터이다.

81은 이 차량의 주행속도(차속이라고도 함)를 표시하는 차속신호, 82는 상기 토크센서(2)의 출력신호, 83은 이 차량의 요레이트를 표시하는 요레이트신호, 84는 상기 조향장치가 도시하지 않은 핸들을 조향하는 속도를 표시하는 조향속도신호이다. 이들 4개의 신호가 표시하는 데이터를 설명의 편의상, 이 차량의 상대량이라 부른다.

70X는 상기 차속신호(81), 토크신호(82), 요레이트신호(83) 및 조향속도신호 (84)중의 하나 내지 4개의 신호에 따라 시정수를 결정하고 조향이시스트량을 연산하고, 모터(6)를 구동하는 컨트롤러이다.

제 1의 모터전류 결정수단(100)은 토크센서(2)의 출력과 차속신호(101)에 따라, 예를들면 종래의 설명에서 표시한 도 12와 같은 특성으로 제 1의 모터전류를 결정한다.

제 2의 모터전류 결정수단(102)은 다른 곳에서 지령된 시정술에 의해 미분시 정수를 변화시킬수가 있는 미분기능을 내부에 구비한 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)에 의해 토크센서(2)의 출력을 근사미분하고, 이에 차속신호(81)에 따라 결정하는 게인을 곱하고, 예를들면 종래의 설명에서 표시한 도 13과 같은 특성에 따라 제 2의 모터전류치를 결정한다. 시정수 결정수단(105X)은 상기 4개의 신호중 하나, 4개의 신호출력에 따라 시정수를 결정하고, 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)에 시정수를 지령한다.

모터구동수단(103)은 제 1의 모터전류와 제 2의 모터전류와의 가산치를 모터(6)에 통류하는 목표전류로서 모터(6)을 정류구동하고 있다.

다음 동작에 대해 설명한다. 시정수 결정수단(105X)은 상기 1내지 4개의 상대량에 따라 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)에서의 근사미분의 시정수를 결정한다. 이 결정방법에 대해서는 각 상태량 별로, 아래의 실시의 형태에서 상세하게 설명한다. 그리고, 시정수가 변형 토크미분 연산수단(104A)는 시정수 결정수단(105X)이 지령하는 시정수에 따라 미분을 한다.

이 이외의 동작은 종래의 설명에서 표시한 곳과 모두 같고, 반복설명이 되므로 상세한 설명은 생략하나, 제 1의 모터전류 결정수단(101)에 의해 운전자의 조향력을 보조하는 토크를 발생시키는 동시에, 제 2의 모터전류 결정수단(102)이, 예를들면 모터(6)의 관성모멘트에 의한 영향(운전자가 핸들을 조작할때에 모터의 관성 모멘트를 무게로 느끼는 것)등은 소멸시키도록 작용해서 조향필링을 향상시킨다.

또, 제 2의 모터전류 결정수단(102)는 모터(6)의 관성 모멘트가 문제가 되는 고속시에는 상기 토크센서 근사미분치에 곱해지는 게인을 크게 하고, 제 2의 모터전류에 의해 토크제어계가 불안정하게 되고, 조향토크가 진동적이 된다는 것이 걱정되는 저차속시에는 상기 게인을 작게 하고 있다.

여기서 시정수 결정수단(105X)의 설정에 대해 설명한다.

시정수 결정수단(105X)에 의해 상기 4개의 신호중의 어느 하나 이상의 것의 변화에 따라 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)의 시정수를 변화시킨다. 즉, 사용하는 신호의 수는 어느 하나라도 되고, 네개라도 된다.

물론 몇개를 사용하는 가에 의해 특성은 다르므로, 개개의 예에 대해서는 아래의 실시의 형태에서 각각 신호별로 설명한다. 즉, 차속신호(81)에 대한 시정수의 변화특성은 실시의 형태 2에 설명하고 있다. 또, 토크신호(82)에 대한 특성을 실시의 형태 3에서 요레이트신호(83)에 대해서는 실시의 형태 4에서 조향속도신호 (84)에 대해서는 실시의 형태 5에서 설명하고 있다. 실시의 형태 2∼5에 표시한 바와같이 각 상태량을 단독으로 사용하는 것 외에, 도 1에 표시한 바와같이 임의의 다수의 상태량을 조합해서 사용함으로서 조향필링을 보다 좋게 할 수가 있다.

또, 이 실시의 형태의 도 1에서는 시정수 결정수단(105X)에는 상기 4개의 신호가 모두 접속되어 있는 것을 표시하고 있으나 전술한 대로 하나 이상이면 된다.

실시의 형태 2.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 2의 전동파워 스티어링 제어장치를 표시한 도면이다.

도면에서 2는 도시하지 않은 핸들의 축에 장착되어 운전자가 핸들에 가하는 조향력을 검술하는 토크센서, 3은 차량의 속도를 검출하는 차속센서, 6은 상기 조향력을 어시스트하는 조향보조력을 차량의 조향축에 부여하기 위한 모터이다.

70은 상기 토크센서(2) 및 차속센서(3)의 신호에 따라 조향어시스트량을 연산하고, 모터전류 결정수단(101)은 토크센서(2)의 출력과 차속센서(3)의 출력에 따라, 예를들면 종래의 설명에서 표시한 도 12와 같은 특성으로 제 1의 모터전류를 결정한다.

제 2의 모터전류 결정수단(102)은 다른 곳에서 지령된 시정수에 의해 미분 시정수를 변화시킬수가 있는 미분기능을 내부에 구비한 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)에 의해 토크센서(2)의 출력(82)을 근사미분하고, 이 토크센서 근사미분치에 차속센서(3)가 검출한 차속신호(81)에 따라 결정되는 게인을 곱하고, 예를들면 종래의 설명에서 표시한 도 13과 같은 특성에 따라 제 2의 모터전류치를 결정한다.

제 1의 모터전류와 제 2의 모터전류의 가산치를 모터(6)에 통류하는 목표전류로서 모터구동수단(103)에서 모터(6)을 정전류 구동하고 있다.

상기에 표시한 도 12, 도 13의 특성은 한 예로 표시한 것이고, 꼭 이래야 한다는 것은 아니다.

105는 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)에서 연산되는 근사미분의 시정수를 차속에 따라 결정하기 위한 차속응답형 시정수 결정수단이다.

다음 동작에 대해 설명한다. 차속응답형 시정수 결정수단(105)은 차속센서 (3)의 출력에 따라, 예를들면 도 3에 표시하는 특성과 같이 차속이 높아짐에 따라 시정수가 작아지도록 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)에서의 근사미분의 시정수를 결정한다. 그리고, 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)는 차속 응답형 시정수 결정수단(105)이 지령하는 시정수에 따라 미분을 한다.

이 이외의 동작은 종래의 설명에서 표시한 것과 같고, 반복설명이 되므로 상세한 설명은 생략하나, 제 1의 모터전류 결정수단(101)에 의해 운전자의 조향력을 보조하는 토크를 발생시키는 동시에, 제 2의 모터전류 결정수단(102)이 모터의 관성 모멘트에 의한 영향(운전자가 핸들을 조작할때에 모터의 관성 모멘트를 무게로 느끼는 것)을 소멸시키도록 작용하고, 조향필링을 향상시키고 있다.

또, 제 2의 모터전류 결정수단(102)은 모터(6)의 관성 모멘트가 문제가 되는 고속시에는 상기 토크센서 근사미분치에 곱해지는 게인을 크게 하고, 제 2의 모터전류에 의해 토크제어계가 불안정해지고 조향토크가 진동적이 되는 것을 염려되는 저속시에는 상기 게인을 작게 하고 있다.

여기서, 차속응답형 시정수 결정수단(105)의 설정에 대해 상세하게 설명한다. 차속응답형 시정수 결정수단(105)에 의해 차속에 따라 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)의 시정수를 변화시킨다. 예를들면 도 3은 당해 시정수를 차속에 따라 단조 감소시킨 예로, 저속시에는 시정수를 길게 설정함으로써 조향토크의 변화가 없어진 후에는 모터전류가 흐르는 시간을 길게 해서 조향필링의 결쾌감을 증가시킬수가 있다. 한편, 차속이 증가함에 따라 점차 시정수를 짧게 함으로써 고속시에는 예를들면 스티어링필에서 손을 땐 후에 모터전류가 통류되는 시간을 짧게 하고, 스티어링필의 흔들림감을 발생시키지 않고 수렴성을 향상시킬수가 있다.

이로써, 핸들돌리는 초기에는 모터의 관성 모멘트를 충분히 보정하고, 또 제 2의 모터전류에 의한 위상지연감이 없는 핸들의 조작초기에 확실하게 한 조향필링을 실현할 수가 있다.

이와같이, 상기 근사미분의 시정수를 차속에 의해 변화시키고, 고속이 될수록 시정수를 짧게 함으로써 차속에 따른 최적한 조향필링을 실현시킬수가 있다.

또, 이 실시의 형태의 도 3에서는 시정수를 차속이 증가함에 따라 단조감소시키는 예를 표시하였으나, 요는 차속에 의해 어떤 변화를 주면되는 것으로 도면의 직선 특성에 한하지 않고, 게인상태로 감소시켜도 되고, 도중에서 증가시키거나 도중에 일정해서 변화하지 않는 부분이 있어도 된다. 예를들면 도 4는 시정수 결정수단(105)의 설정을 차속에 대해 비선형인 특성을 설정한 예이다. 도 3과 같이 저속에서 시정수를 길게 하면, 핸들을 돌릴때 경쾌감을 낼수가 있으나, 시정수를 길게 설정하는 것이 과도해지면 발생시킨 보도토크가 진동적이 되므로, 도 4의 것은 극저속에서의 시정수를 종속역보다도 작게 설정함으로써 발진을 억제하고, 주행등에서 모터의 관성모멘트의 영향이 무제가 되는 일이 많은 차속역에서는 시정수를 크게 해서 충분히 이를 보상하고 고속역에서는 다시 시정수를 적게해서 스티어링필의 진동을 감소시키고, 수렴성을 향상시키고 있다.

이와같이 차속에 따른 최적한 시정수의 설정을 함으로서 보다 조향필링을 향상시킬수가 있다.

실시의 형태 3.

토크미분 시정수는 아래에 설명하는 바와같이, 조향토크(102)의 크기에 따라 결정해도 된다. 도 5는 실시의 형태 3에 의한 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하는 도면이고, 71은 이 실시의 형태에서의 컨트롤러, (105A)는 토크센서(2)의 출력에 따라 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)의 시정수를 지령하는 토크응답형 시정수 결정수단이나. 기타의 장소에 대해서는 실시의 형태 1 또는 2의 것과 같거나 또는 상당하는 장소에는 같은 부호를 부치고 있고, 설명은 생략했다.

다음 본 실시의 형태의 토크응답형 시정수 결정수단(105A)의 설정에 대해 설명한다.

일반적으로 핸들조작같이 작고, 핸들을 조작하는 힘도 작을때는 고속으로 주행중일때가 많으므로, 핸들조작각과 핸들토크가 이러한 상태에서 주행중에는 핸들의 흔들림감의 저하를 중시하는 것이 필요하다. 즉, 스티어링 중립부근에서의 흔들림없이 하도록 설정하는 것이 바람직하다. 그래서, 도 6에 표시하는 특성도와 같이 조향토크 근방에서 근사미분의 시정수를 작게 하면 된다. 한편, 조향토크가큰 영역에서의 시정수의 설정을 크게 해두면 모터의 관성 모멘트의 영향으로 조향토크가 중대하는 경우에는 큰 미분 시정수로 제 2의 모터전류를 흘릴수가 있다. 이와같이 분실시의 형태의 토크응답형 시정수 결정수단(105A)는 토크센서(2)의 출력신호에 따라 토크근사미분의 시정수를 설정한다.

또, 토크센서(2)의 출력특성이 서로 다른 주파수 특성이나, 온도특성이나 흐트러짐을 갖는 경우 제 2의 모터전류 IDIFF도 토크센서의 특성에 따라 마찬가지로 변화해 버리거나, 상기 근사미분의 시정수를 토크센서(2)의 특성에 맞추어 설정을 변경하면 이들 토크센서 개개의 영향에 의한 조향필링의 차이를 없이 하는 것도 가능해진다.

그래서, 토크응답형 시정수 결정수단(105A)의 특성은, 토크센서(2)의 특성에 따른 토크미분 시정수를 제조라인등에서 불휘발성 메모리에 설정할 수 있는 구성으로 해도 된다.

이와같이, 상기 근사미분의 시정수를 토크센서(2)의 출력에 따라 변화시킴으로써 조향토크에 따른 제 2의 모터전류를 제어할 수 있고, 이로써 최적한 조향필링을 실현할 수가 있다.

또, 개개의 토크센서의 특성에 따라, 상기 근사미분의 시정수를 결정함으로서 토크센서의 특성 흐트러짐에 의한 영향을 없이 할 수가 있다.

도 6의 직선적인 특성은 대표적인 예를 표시한 것이고, 실시의 형태 2의 도 와 마찬가지로 비선형 특성으로 해도 된다.

실시의 형태 4

실시의 형태 2와 실시의 형태 3에서 설명한 토크미분 시정수는 아래에 설명하는 바와같이 차량의 요레이트에 따라 결정해도 된다. 도 7은 본 실시의 형태에 의한 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하는 도면이고, 도면에서 72는 이 실시의 형태에 의한 컨트롤러, 11은 차량의 요레이트를 검출하는 요레이트센서이다. 요레이트센서에 대해서는 공지이므로, 상세한 설명은 생략하나. 차체에 부착한 관성센서(차체의 선회의 검출)에 의하거나, 또는 차체에 부착한 가로방향 가속도센서에 의하거나, 또는 차속과 핸들각에서 연산으로 구하는 것으로도 요레이트를 얻을 수가 있다.

105B는 요레이트센서(1)의 출력에 따라 시정수 가변형 토크미분 연산수단 (104A)에 시정수를 지령하는 요레이트 응답형 시정수 결정수단이다. 요레이트 응답형 시정수 결정수단(105B)는 요레이트센서(1)의 출력에서 토크근사미분의 시정수를 결정한다. 기타의 개소에 대해서는 실시의 형태 1 내지 3과 같거나, 또는 상당하는 장소에는 같은 부호를 부쳐서 상세한 설명은 생략한다.

다음에 본 실시의 형태의 요레이트 응답형 시정수 결정수단(105B)의 설정에 대해 설명한다.

종래의 전동파워 스티어링 제어장치에서는 적어도 직접적으로는 차량의 요레이트에 관계없이 토크의 미분치에 따른 제 2의 모터전류 Idiff에서는 차량의 요레이트가 크고, 차량의 수렴성의 악화를 조장한다.

그래서, 본 실시의 형태에서의 요레이트 응답형 시정수 결정수단(105B)는 요레이트센서(11)에 의해 근사미분의 시정수를 결정한다. 예를들면, 도 8에 표시하는 특성도와 같이 요레이트가 작고, 차량이 안정된 상태일때는 핸들의 경태감을 증가하기 위해 근사미분의 시정수를 크게 하고, 근사미분치에 따른 제 2의 모터전류를 설정한다. 또, 요레이트가 크고 차량의 거동이 불안정한 상태일때는 근사미분의 시정수를 작게 하면 실시의 형태 2에서 고속시에 토크미분 시정수를 작게 한 경우와 같은 이유로 차량의 수렴성을 향상시킬 수가 있다.

도 8은 직선적인 특성은 대표적인 예를 표시한 것이고, 실시의 형태 2의 도 4와 같이 비선형 특성으로 해도 된다.

또, 요레이트 응답형 시정수 결정수단(105B)을 실시의 형태 2에서 설명한 차속에도 응답한다고 하면, 요레이트에 따른 근사미분치에 따른 제 2의 모터전류를, 또 차속에 따라 보상하는 것이 가능해지고, 고속시의 차량안전성의 확보 및 운전상황에 따른 최적한 조향필링을 더욱 고도로 달성할 수가 있다.

이와같이, 조사미분의 시정수를 요레이트에 의해 변화시킴으로써 조향필링과 차량의 거동의 안정성을 양립시킬수가 있다.

또, 여기서는 근사미분의 시정수를 결정하기 위해 요레이트를 사용하였으나. 전술한 바와같이 요레이트 대신에 차속과 핸들각 차체의 회전속도, 가로가속도등, 차량의 거동의 안정성에 관한 상태량을 사용하면 같은 효과를 나타낸다.

실시의 형태 5.

실시의 형태 4에서 설명한 요레이트에 따른 토크미분 시정수의 결정은 요레이트센서 또는 이에 대신하는 센서 또는 연산장치를 추가할 필요가 있다는 과제가 생긴다. 그래서, 같은 효과를 다른 이미 설정되어 있는 센서에서 얻는 방법으로 조향속도(핸들을 돌리는 빠르기)에 따라 결정해도 된다. 도 9는, 본 실시의 형태에 의한 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하느 도면이고, 73은 이 실시의 형태에 의한 컨트롤러이다.

조향속도 응답형 시정수 결정수단(105C)은 조향속도와 등가의 값이 얻어지는 모터회전속도센서(12)의 출력신호에서 토크근사미분의 시정수를 결정한다. 단, 도 9에서는 이해를 쉽게 하기 위한 설명의 형편상 차속신호(81)도 이용하고 있는 상태에서 설명하고 있다. 기타의 장소에 대해서는 실시의 형태 4와 같거나 상당하는 장소에는 같은 부호를 부치고 설명을 생략하였다.

다음 본 실시의 형태의 조향속도 응답형 시정수 결정수단(105C)의 설정에 대해 설명한다.

일반적으로, 고속주행시에 조향속도가 크면 차량의 거동이 불안정하게 되기 쉽다. 그래서, 예를들면 도 10에 표시한 특성과 같이 차속이 저속으로 조향속도 즉, 모터회전속도도 작고, 차량이 안정된 상태일때는 상기 근사미분의 시정수를 크게 해서 근사미분치에 따른 제 2의 모터전류를 경쾌감을 중시한 설정으로 한다. 또, 차속이 고속으로 조향속도 즉, 모터회전속도도 크고 차량의 거동이 불안정한 상태일때는 상기 근사미분의 시정수를 작게 하면 차량의 수렴성을 향상시킨다. 즉, 실시의 형태 4와 같은 효과를 얻을 수가 있다. 도 10의 단조로 변화하는 특성은 대표적인 예를 표시한 것이고, 실시의 형태 2의 도 4와 같이 비선형 특성으로해도 된다.

또, 모터회전속도는 역기전력에 비례하므로 본 실시의 형태에서 예를들어 아래식에 따라 모터역기전력을 연산해서 모터회전속도로 대신하면 실시의 형태 2의 도 2의 구성에 대해 새로히 센서를 부가하지 않고, 실시의 형태 4와 같은 효과를 나타낼 수가 있고, 코스트 다운을 도모할 수가 있다.

Ve=Vm-Ia＊Ra

여기서, Ve : 모터역기전력(V)

Vm : 모터인가전압(V)

Ia : 전기자전류(A)

Ra : 전기자저항(Ω)이다.

또, 스티어링호일의 조향속도를 측정할 수 있는 스티어링각도센서등을 구비하는 경우에는 이를 사용해도 되는 것은 말할나위 없다. 일반적으로 스티어링각도센서는 실시의 형태 4에서 설명한 요레이트센서보다도 값이 싸고, 이 경우에도 실시의 형태 4에 대해 코스트다운을 달성할 수 있다.

또, 전술한 바와같이 이 실시의 형태에서는 차속신호를 반드시 사용하도록 설명하였으나, 반드시 사용하지 않아도 된다. 즉, 모터의 회전속도센서(12)의 신호, 또는 조향속도신호(84)만을 사용해서 구성해도 효과는 얻어진다.

실시의 형태 6.

실시의 형태 2 ∼ 실시의 형태 5의 설명에서 시정수 가변형 토크미분 연산수단(104A)의 시정수를 지령하는 시정수 결정수단(105),(105A),(105B),(105C)는 실시의 형태 2의 차속에 기인하는 것, 실시의 형태 3의 토크에 따른것, 실시의 형태 4의 요레이트에 기인하는 것, 실시의 형태 5에서는 조향속도에 기인하는 것을 표시하였다. 이들 시정수 결정수단은 어느곳이나 차량의 조향에 관한 상태량(여기서 말하는 조향에 관한 상태량은 차량의 조향에 관한 안전성의 정도이다.)에 따라 시정수를 결정하는 것이다. 어느 경우에도 상태량이 커지면(안정성이 저하하면) 미분시정수를 작게 한다.

또, 조향에 관한 상태량으로는 상기에 한하지 않고, 핸들각차량의 가속도 등을 사용하는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 차량의 조향에 관한 상태량에 따라 토크센서 근사미분의 시정수를 설정할 수 있으므로 차량의 상태에 따른 최적한 조향필링의 전동파워 스티어링 제어장치를 얻을 수가 있다.

또, 시정수 결정수단은 차량의 조향에 관한 상태량으로서 주행속도, 조향토크, 요레이트, 조향속도중에서 복수의 것을 선택해서 사용하므로 최적한 조향필링을 얻을 수가 있다.

또, 주행속도 또는 토크센서의 신호, 또는 차량의 요레이트 또는 조향속도가 높아짐에 따라 미분시정수를 작게 하고 있으므로, 경쾌감과 차량의 안전성을 양립하고, 또 양호한 조향필링의 전동파워 스티어링 제어장치를 얻을 수가 있다.

Claims (3)

1. 조향장치와 이 조향장치에 가해진 조향력을 검출하는 토크센서와, 상기 조향력을 보조하는 모터를 갖는 차량에 탑재되고, 상기 토크센서의 출력신호에 따라 상기 모터의 제 1의 모터전류치를 결정하는 제 1의 모터전류 결정수단.

   상기 토크센서의 출력신호를 미분하는 미분기능을 가지고, 이 미분기능의 미분시정수를 지령된 시정수에 설정가능한 시정수 가변형 토크미분 연산수단.

   상기 시정수 가변형 토크미분 연산수단의 출력에 따라 상기 모터의 제 2의 모터전류치를 결정하는 제 2의 모터전류 결정수단.

   상기 차량의 조향에 관한 상태량에 따라 상기 미분시정수를 결정하고, 상기 시정수 가변형 토크미분 연산수단에 지령하는 시정수 결정수단.

   상기 제 1과 제 2의 모터전류를 가산해서 상기 모터의 목표전류로 하는 모터구동 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전동파워 스티어링 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시정수 결정수단은 상기 차량의 조향에 관한 상태량으로서 이 차량의 주행속도, 상기 토크센서의 신호, 상기 차량의 요레이트, 상기 조향장치의 조향속도중에서 선택한 하나. 또는 다수의 상태량을 사용하는 것을 특징으로 하는 전동파워 스티어링 제어장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 시정수 결정수단은 상기 차량의 주행속도, 또는 상기 토크센서의 신호, 또는 상기 차량의 요레이트, 또는 상기 조향장치의 조향속도의 각각이 커짐에 따라 상기 미분시정수가 작아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전동파워 스티어링 제어장치.