(57)【要約】【課題】簡易な方法で、エンジン始動直後から、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】温度検出手段から検出した温度が、所定温度より低い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、所定のｄ軸電流を加算することで、発熱量を増やし、粘性抵抗を低減する構成とした。一方、前記温度検出手段から検出した温度が、所定温度より高い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、ｄ軸電流を加算しない構成とした。【選択図】図３
2014046881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによって操舵系にステアリング操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置と、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記操舵系の温度を検出する温度検出手段と、
前記操舵トルク検出手段から検出した操舵トルクと、前記車速検出手段から検出した車速からアシスト力を生成するアシスト力生成手段と、
前記アシスト力生成手段に基づいて、前記操舵力補助装置の駆動源であるモータに対して駆動電力を供給することにより、操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、前記温度検出手段から検出した温度が、所定温度より低い場合には、前記アシスト力を生成するｑ軸電流に、所定のｄ軸電流を加算する、一方、前記温度検出手段から検出した温度が、所定温度より高い場合には、前記アシスト力を生成するｑ軸電流に、ｄ軸電流を加算しないこと、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータにより操舵補助を行う電動パワーステアリング装置では、エンジンの始動直後であっても、エンジン始動後、十分時間が経過した後であっても、操舵トルクと車速によってアシスト力を決めている。
【０００３】
しかし、このような制御方法においては、エンジンの始動直後においては、電動パワーステアリング装置の温度が低く、潤滑材の粘性抵抗、及び封止部材による摺動抵抗が大きくなり、良好な操舵フィーリングが得がたい虞があった。そのため、例えば、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、電動パワーステアリング装置の雰囲気温度を測定し、雰囲気温度に応じて、アシスト電流の補正係数を変更することにより、潤滑材の粘性抵抗、及び封止部材による摺動抵抗を適切な値とすることで、操舵フィーリングの向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０８１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したような方法では、アシスト電流、即ちｑ軸電流指令値が雰囲気温度によって変更されるので、操舵トルクが変動し、十分な操舵フィーリングが得られない場合があった。
【０００６】
本発明の目的は、簡易な方法で、雰囲気温度に関係なく、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、モータによって操舵系にステアリング操作を補助するアシスト力を付与すべく設けられた操舵力補助装置と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵系の温度を検出する温度検出手段と、前記操舵トルク検出手段から検出した操舵トルクと、前記車速検出手段から検出した車速からアシスト力を生成するアシスト力生成手段と、前記アシスト力生成手段に基づいて、前記操舵力補助装置の駆動源であるモータに対して駆動電力を供給することにより、操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記制御手段は、前記温度検出手段から検出した温度が、所定温度より低い場合には、前記アシスト力を生成するｑ軸電流に、所定のｄ軸電流を加算する、一方、前記温度検出手段から検出した温度が、所定温度より高い場合には、前記アシスト力を生成するｑ軸電流に、ｄ軸電流を加算しないこと、を要旨とする。
【０００８】
本請求項の電動パワーステアリング装置では、温度検出手段から検出した温度が、所定温度より低い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、所定のｄ軸電流を加算する構成とした。一方、前記温度検出手段から検出した温度が、所定温度より高い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、ｄ軸電流を加算しない構成とした。
【０００９】
その結果、温度検出手段から検出した温度が、所定温度より低い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、所定のｄ軸電流を加算することで、発熱量を増やし、粘性抵抗を低減できるので、操舵フィーリングの向上が図れる。一方、温度検出手段から検出した温度が、所定温度より高い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、ｄ軸電流を加算しないので、無駄な発熱量の発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な方法で、エンジン始動直後から、操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。
【図２】ＥＰＳの制御ブロック図。
【図３】Ｉｄ＊電流指令値演算部の処理手順を示すフローチャート図。
【図４】雰囲気温度/Ｉｄ＊電流指令値マップ図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、コラム型の電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳという）に具体化した本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のＥＰＳ１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなる。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角が変更されるようになっている。
【００１３】
また、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのＥＰＳアクチュエータ２４と、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動を制御するＥＣＵ２７とを備えている。
【００１４】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ２４は、コラム型のＥＰＳアクチュエータであり、その駆動源であるモータ２１は、減速機構２３を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、同モータ２１の回転を減速機構２３により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
【００１５】
一方、ＥＣＵ２７には、温度センサ２０（温度検出手段）、車速センサ２５（車速検出手段）、トルクセンサ２６（操舵トルク検出手段）、及びモータ回転角センサ２２が接続されており、ＥＣＵ２７は、これら各センサの出力信号に基づいて、雰囲気温度ｔｈ、車速Ｖ、操舵トルクτ、及びモータ回転角θｍを検出する。
【００１６】
尚、トルクセンサ２６はツインレゾルバ型のトルクセンサである。ＥＣＵ２７は、図示しないトーションバーの両端に設けられた一対のレゾルバの各出力信号に基づいて操舵トルクτを演算する。また、ＥＣＵ２７は、これら検出される各状態量に基づいて目標アシスト力を演算し、その駆動源であるモータ２１への駆動電力の供給を通じて、ＥＰＳアクチュエータ２４の作動、即ち操舵系に付与するアシスト力を制御する。
【００１７】
次に、本実施形態のＥＰＳ１における電気的構成について説明する。
図２は、本実施形態のＥＰＳ１の制御ブロック図である。同図に示すように、ＥＣＵ２７は、モータ制御信号を出力するマイコン２９（制御手段）と、そのモータ制御信号に基づいて、ＥＰＳアクチュエータ２４の駆動源であるモータ２１に三相の駆動電力を供給する駆動回路４０、及びモータ２１に通電されるＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、及びＷ相電流値Ｉｗを検出するための電流センサ３０ｕ、３０ｖ、及び３０ｗとを備えている。
【００１８】
駆動回路４０は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位（アーム）として各相に対応する３つのアームを並列接続してなる公知のＰＷＭインバータ（図示せず）である。また、マイコン２９の出力するモータ制御信号は、モータ駆動回路４０を構成する各スイッチング素子のオンデューティ比を規定するものとなっている。モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、モータ制御信号に応答して、各スイッチング素子がオン／オフすることにより、バッテリ２８の電源電圧に基づく三相のモータ駆動電力を生成して、モータ２１へと出力する構成になっている。
【００１９】
ＥＣＵ２７には、モータ２１のモータ回転角θｍを検出するためのモータ回転角センサ２２が接続されている。そして、マイコン２９は、これら各センサの出力信号に基づき検出されたモータ２１の各相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ、及びモータ回転角θｍ、並びに上記雰囲気温度ｔｈ、操舵トルクτ、及び車速Ｖに基づいて、駆動回路４０にモータ制御信号を出力する。
【００２０】
以下に示す各制御ブロックは、マイコン２９が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。マイコン２９は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。
【００２１】
図２に示すように、マイコン２９は、モータ２１を制御するｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算するＩｑ＊電流指令値演算部３１と、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を演算するＩｄ＊電流指令値演算部３２と、及び駆動回路４０を制御するモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成部４４と、を備えている。
【００２２】
マイコン２９は、各相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、及びＩｗをｄ／ｑ座標系に写像することにより（ｄ／ｑ変換）、同ｄ／ｑ座標系における電流フィードバック制御を実行する。そして、駆動回路４０を構成するＦＥＴのオン/オフタイミングを決定するＤＵＴＹ指令値をＰＷＭ出力部３９で生成し、そのＤＵＴＹ指令値に基づいてゲートオン/オフ信号の出力を実行する。
【００２３】
Ｉｑ＊電流指令値演算部３１（アシスト力生成手段）には、トルクセンサ２６により検出された操舵トルクτ、及び車速センサ２５により検出された車速Ｖが入力される。Ｉｑ＊電流指令値演算部３１は、その操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいて、アシストトルクの制御目標であるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を、操舵トルク/ｑ軸電流指令値マップより決定する。
尚、操舵トルク/ｑ軸電流指令値マップは、同じ操舵トルクの場合、車速Ｖが小さいほど、大きなｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を決定するように構成されている。
【００２４】
Ｉｄ＊電流指令値演算部３２には、温度センサ２０により検出された雰囲気温度ｔｈが入力される。Ｉｄ＊電流指令値演算部３２は、その雰囲気温度ｔｈの大きさに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を雰囲気温度/Ｉｄ＊電流指令値マップを用いて決定する。そして、雰囲気温度ｔｈが雰囲気温度所定値より小さい場合には、雰囲気温度/Ｉｄ＊電流指令値マップに基づいたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を出力する。そうすることによって、雰囲気温度ｔｈが上昇し、潤滑材の粘性抵抗、及び封止部材による摺動抵抗が小さくなり、操舵フィーリングが向上する。
【００２５】
モータ制御信号生成部４４は、ｄ／ｑ変換演算部３３、ｑ軸電流制御演算部３４、ｑ軸ＰＩＤ制御部３５、ｄ軸電流制御演算部３６、ｄ軸ＰＩＤ制御部３７、ｄ／ｑ逆変換演算部３８、及びＰＷＭ出力部３９で構成されている。
【００２６】
ｄ／ｑ変換演算部３３に入力されたＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、及びＷ相電流値Ｉｗは、ｄ／ｑ変換され、ｑ軸電流値Ｉｑ、及びｄ軸電流値Ｉｄとなる。そして、ｑ軸電流値Ｉｑは、減算器３４Ｊに入力される。減算器３４Ｊは、Ｉｑ＊電流指令値演算部３１から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から、ｑ軸電流値Ｉｑを減算したｑ軸偏差電流値ΔＩｑをｑ軸ＰＩＤ制御部３５に入力する。ｑ軸ＰＩＤ制御部３５で演算されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、ｄ／ｑ逆変換演算部３８に入力される。
【００２７】
一方、ｄ／ｑ変換演算部３３で変換されたｄ軸電流値Ｉｄは、減算器３５Ｊに入力される。減算器３５Ｊは、Ｉｄ＊電流指令値演算部３２から出力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊から、ｄ軸電流値Ｉｄを減算したｄ軸偏差電流値ΔＩｄをｄ軸ＰＩＤ制御部３７に入力する。ｄ軸ＰＩＤ制御部３７で演算されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊は、ｄ／ｑ逆変換演算部３８に入力される。
【００２８】
ｄ／ｑ逆変換演算部３８に入力されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊、及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊は、ｄ／ｑ逆変換演算部３８により、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換されＰＷＭ出力部３９に入力される。
【００２９】
次に、本実施形態のマイコン２９によるＩｄ＊電流指令値演算部の処理手順ついて図３に基づいて説明する。
即ち、マイコン２９は、先ず、雰囲気温度ｔｈを読込む（ステップＳ１０１）。続いて、マイコン２９は、雰囲気温度ｔｈが、雰囲気温度所定値ｔｈ0以上か否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、マイコン２９は、雰囲気温度ｔｈが、雰囲気温度所定値ｔｈ0以上の場合（ｔｈ≧ｔｈ0、ステップＳ１０２：ＹＥＳ）には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を零にセット（Ｉｄ＊＝０、ステップＳ１０３）する。そして、マイコン２９は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をｄ軸電流制御演算部３６に出力（ステップＳ１０４）し、処理を終わる。
【００３０】
一方、マイコン２９は、雰囲気温度ｔｈが、雰囲気温度所定値ｔｈ0より小さい場合（ｔｈ＜ｔｈ0、ステップＳ１０２：ＮＯ）には、雰囲気温度/Ｉｄ＊電流指令値マップよりｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を読み出す（ステップＳ１０５）。そして、マイコン２９は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をｄ軸電流制御演算部３６に出力（ステップＳ１０４）し、処理を終わる。
【００３１】
次に、本実施形態のマイコン２９による雰囲気温度/Ｉｄ＊電流指令値マップについて図４に基づいて説明する。
雰囲気温度/Ｉｄ＊電流指令値マップは、横軸に雰囲気温度、縦軸にＩｄ＊電流指令値を示したマップである。雰囲気温度が雰囲気温度所定値ｔｈ0以上の場合は、雰囲気温度が十分高温となって、潤滑材の粘性抵抗、及び封止部材による摺動抵抗が小さくなり、操舵フィーリングが向上していると判断して、Ｉｄ＊電流指令値を零とする。
一方、雰囲気温度が雰囲気温度所定値ｔｈ0より小さくなっていくに従って、潤滑材の粘性抵抗、及び封止部材による摺動抵抗が大きく、操舵フィーリングの向上が図れていないと判断して、大きなＩｄ＊電流指令値を流す（曲線Ｌ１）ようになっている。
【００３２】
次に、上記のように構成された本実施形態のＥＰＳ１の作用及び効果について説明する。
温度検出手段から検出した温度が、所定温度より低い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、所定のｄ軸電流を加算する構成とした。一方、前記温度検出手段から検出した温度が、所定温度より高い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、ｄ軸電流を加算しない構成とした。
【００３３】
その結果、温度検出手段から検出した温度が、所定温度より低い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、所定のｄ軸電流を加算することで、発熱量を増やし、粘性抵抗を低減できるので、操舵フィーリングの向上が図れる。一方、温度検出手段から検出した温度が、所定温度より高い場合には、アシスト力を生成するｑ軸電流に、ｄ軸電流を加算しないので、無駄な発熱量の発生を防止できる。
【００３４】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、雰囲気温度が雰囲気温度所定値ｔｈ0より小さい場合には、例えば、プラス方向にＩｄ＊電流指令値を流すようにしたが、マイナス方向にＩｄ＊電流指令値を流すようにしてもよいし、プラス及びマイナス方向交互にＩｄ＊電流指令値を流すようにしてもよい。
【００３５】
・本実施形態では、ｄ軸電流制御演算部のＰＩＤゲインの大きさを一定としたが、雰囲気温度/Ｉｄ＊電流指令値マップよりＩｄ＊電流指令値が大きいと判断した場合には、ＰＩＤゲインの大きさを大きくする構成としてもよい。
【００３６】
・本実施形態では、本発明をコラムアシストＥＰＳに具体化したが、本発明をラックアシストＥＰＳやピニオンアシストＥＰＳに適用してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２：ステアリング、
３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、
８：コラムシャフト、９：インターミディエイトシャフト、１０：ピニオンシャフト、１１：タイロッド、１２：転舵輪、２０：温度センサ（温度検出手段）
２１：モータ、２２：モータ回転角センサ、２３：減速機構、
２４：ＥＰＳアクチュエータ（操舵力補助装置）、
２５：車速センサ（車速検出手段）、２６：トルクセンサ（操舵トルク検出手段）、２７：ＥＣＵ、２８：バッテリ、２９：マイコン（制御手段）、
３０ｕ、３０ｖ、３０ｗ：電流センサ（電流検出手段）、
３１：Ｉｑ＊電流指令値演算部（アシスト力生成手段）、
３２：Ｉｄ＊電流指令値演算部、３３：ｄ／ｑ変換演算部、
３４：ｑ軸電流制御演算部、３５：ｑ軸ＰＩＤ制御部、
３６：ｄ軸電流制御演算部、３７：ｄ軸ＰＩＤ制御部、
３８：ｄ／ｑ逆変換演算部、３９：ＰＷＭ出力部、
４０：駆動回路、４４：モータ制御信号生成部、
３４Ｊ、３５Ｊ：減算器、
Ｖ：車速、τ：操舵トルク、θｍ：モータ回転角、
ｔｈ：雰囲気温度、ｔｈ0：雰囲気温度所定値、
Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ：各相電流値、
Ｉｑ＊：ｑ軸電流指令値、Ｉｑ：ｑ軸電流値、ΔＩｑ：ｑ軸偏差電流値、
Ｉｄ＊：ｄ軸電流指令値、Ｉｄ：ｄ軸電流値、ΔＩｄ：ｄ軸偏差電流値、
Ｖｑ＊：ｑ軸電圧指令値、Ｖｄ＊：ｄ軸電圧指令値、
Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊：各相電圧指令値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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