(57)【要約】【課題】路面から入力されるハンドル戻りを抑え、キックバックを抑制し、ドライバーへの負荷を軽減し、悪路走行においても良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】車体の車輪速度を検出し、左右車輪速の差の大きさから悪路を判定し、アシスト特性に基づいて電動モータに流すモータ電流値を決定するアシスト制御手段の操舵補助指令値の応答性を高め、キックバックにより発生する入力トルクを打ち消すようにアシスト特性を高める。【選択図】図３
2011084157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、
トルクセンサから出力されるトルク検出値に基づいてモータを駆動し、
車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置であって、
車両の車輪速度を検出する車輪速検出手段と、
車輪の左右の速度差から路面状態を判定する悪路判定部を有し、
前記悪路判定部が悪路判定した場合に、
前記操舵補助力の応答性を向上させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記操舵補助力は、微分補償ゲイン及び位相補償値を大きくするよう切り替えることを特徴とする請求項１に記載の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、自動車の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特にモータの応答性を補償する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】
これには、従来より、路面の粗さやうねりを車速または車輪加速度から検出し、各路面状況に応じてハンドル取られを抑え、また、単発で発生する振動についても路面状況に応じた操舵フィーリングを得るという課題があった。
【０００３】
この部分の改善の先行技術としては、図７に示す特許文献１（特開２００４−１１４９１０号公報）に記載の技術があり、これは、車体の車輪速度を検出し、車輪加速度の振幅又は周波数により路面状況を検出して悪路判定し、アシスト特性に基づいて電動モータに流すモータ電流値を決定するアシスト制御手段に、前記路面状況に応じてモータ電流値を補正するアシスト補正制御手段と、補正されたモータ電流値に基づいて、電動モータを駆動制御するモータ電流制御手段とを備え、アシストを減少する方向、あるいはアシストを打ち消す方向にモータ電流値を補正するものである。
【０００４】
しかしながら、この先行技術には、
アシストを減少する方向、あるいはアシストを打ち消す方向にモータ電流値を補正するものであるので、悪路状態で発生するキックバック現象の抑制に対しては、抑制効果が無く、ハンドルに大きな荷重が伝わり、ドライバーに負荷を与えてしまうという問題が有った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１４９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、路面から入力されるハンドル戻りを抑え、キックバックを抑制し、ドライバーへの負荷を軽減し、悪路走行においても良好な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するために、車体の車輪速度を検出し、左右車輪速の差の大きさから悪路を判定し、アシスト特性に基づいて電動モータに流すモータ電流値を決定するアシスト制御手段の操舵補助指令値の応答性を高め、キックバックにより発生する入力トルクを打ち消すようにアシスト特性を高めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、路面の粗さやうねりによる悪路を車輪速から検出し、操舵アシストの応答性を高めることで、路面から入力されるハンドル戻りを抑え、キックバックを抑制し、ドライバーへの負荷を軽減し、悪路走行においても良好な操舵フィーリングが得られるという効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の概要図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成図を示すものである。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る制御装置の実施例の悪路判定フロー図を示すものである。
【図５】本発明に係る制御装置の微分補償特性図である。
【図６】本発明に係る制御装置の位相補償特性図である。
【図７】従来の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に一実施形態を示す概略構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１にドライバーから作用される操舵力が伝達される入力軸２ａと、この入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
【００１１】
そして、出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構８で車両幅方向の直進運動に変換されて左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって転舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵させる。
【００１２】
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速機構１１と、この減速機構１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
【００１３】
また、減速機構１１のステアリングホイール１側に連結されたハウジング１３内に操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。
【００１４】
そして、操舵トルクセンサ１４から出力される操舵トルク検出値Ｔは、図２に示すように、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、操舵トルクセンサ１４からの操舵トルク検出値Ｔの他に車速センサ１９で検出した車速Ｖｓ、電動モータ１２に流れるモータ電流Ｉ及びエンコーダ等で構成される回転角センサ１８で検出したステアリングシャフト２の回転角θも入力される。
【００１５】
さらに、コントローラ１５は、バッテリー１６を電源としＩＧＮスイッチ１７を介して電源を入力するので、ＩＧＮスイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦで電動パワーステアリングシステム全体は起動/停止している。バッテリー１６の電源を、電源リレー２０を介してコントローラ１５に直接入力し、ＩＧＮスイッチ１７で電源リレー２０を駆動し電源を入力しても良い。
【００１６】
図３は、本願発明のコントローラ１５の制御ブロック図で、コントローラ１５では操舵トルクセンサ１４から入力される操舵トルク検出値Ｔと車速検出値Ｖｓに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる電流指令値を操舵補助指令値演算部３１で演算し、位相補償部３２、微分補償部３３、収斂性制御部３４、慣性補償部３５の補償値を演算し、操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆを算出する。操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆは、モータ電流検出部４２の検出値をフィードバックし、さらに、操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆは、ＰＩ制御３６、ＰＷＭ制御３７がなされ、電流制御値Ｅが演算される。
【００１７】
演算された電流制御値Ｅはインバータ３８に入力され、インバータ３８は電流制御値Ｅに基づいて電動モータ１２を駆動制御し、操舵アシスト力を発生させる。
【００１８】
また、回転角センサ１８で検出したモータ回転角θは角速度演算部４０でモータ角速度ωを演算し、更に角加速度演算部４１でモータ角加速度αを演算し、車速Ｖｓと共に収斂性制御部３４、慣性補償部３５により操舵補助トルク指令値Ｉｒｅｆを補償し電動パワーステアリングの操舵性を向上させている。
【００１９】
悪路判定部５０は、転舵輪ＷＬ，ＷＲからの車輪速信号ＳＷＲ、ＳＷＬを読み込み、後述するフローチャートによる判定を行い、微分補償部３３、位相補償部３２に悪路判定信号Ｋを出力するようになっている。
【００２０】
また、微分補償部３３は、微分補償演算部４３と微分補償ゲイン部４４で構成され、フィードフォワード制御でサーボ系の遅れを補償し、モータの応答速度を制御して、ドライバーが自然に感じることのできる車両の操舵速度を得られるようにしている。悪路判定信号Ｋが入力されると、図５に示すように微分補償ゲイン部４４の微分補償ゲインＧを高め、モータの応答速度を速めている。特に悪路走行環境では車速は低下するので、前記微分補償ゲインＧは車速Ｖｓに感応し、車速が低速時には高くなるよう設定されている。
【００２１】
さらに、位相補償部３２は、モータの同期追従を改善し、サンプリング遅れやサーボ系の遅れを予想して、先行してインデックスする制御で、パワーステアリングの操舵性で、特に操舵の安定性の高い操作性を得られるようにしている。悪路判定信号Ｋが入力されると、図６に示すように位相補償値を高め、モータの追従性を高めている。
【００２２】
図４は、悪路判定部５０で悪路判定に関するフローチャート図で、各ステップついて説明する。
【００２３】
ステップＳ１では転舵輪ＷＲからの車輪速信号ＳＷＲ、ステップＳ２では転舵輪ＷＬからの車輪速信号ＳＷＬを読み込み、ステップＳ３で転舵輪差ＷＲＬＮを算出する。
【００２４】
ステップＳ４では、転舵輪差ＷＲＬＮの過去値ＷＲＬＮ-1との差ＷＲＬを求め、ステップＳ５へ移行する。ステップＳ５では、ＷＲＬが規定値以上であればステップＳ６に移行する。つまり、過去値ＷＲＬＮ-1よりも車輪速の左右差が大きくなり、規定値よりも大きい場合に悪路と判定することになる。
【００２５】
また、ＷＲＬが規定値以下である場合はステップＳ８に移行し、過去値を更新してリターンする。ここでは、車輪速差の計測、比較、判定を繰り返し、通常の走行状態を常に監視していることになる。
【００２６】
ステップＳ６では、悪路判定に基づき、微分補償ゲイン部４４を上昇させてモータの応答速度を速め、更に、ステップＳ７に移行し、位相補償部３２の位相補償値を高めモータの追従性を高めて、アシスト制御手段の操舵補助指令値の応答性を高め、キックバックにより発生する入力トルクを打ち消すようにアシスト特性を高めることができる。
【００２７】
ここで、悪路走行によるキックバックの発生メカニズムについて説明する。
【００２８】
悪路走行状態では、左右の車輪が不均一な回転を起こす。この場合、左右輪の回転差から車輪の回転数の少ない方に車両が曲がろうとする。曲がろうとする力は、左右のタイロッド９、中間シャフト５に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント６を介してハンドルに伝達し、ハンドルが強制的に回転される。この現象をキックバックと言う。
【００２９】
キックバック現象は、ハンドルを通じてドライバーには不快感を与え、特にキックバックが大きい場合には、車両は不安定状態に陥りながら、ドライバーの意に反してハンドルが戻されることとなり、ドライバーは即座に操舵修正を行う必要がある。
【００３０】
以上にちなみ、本願発明は、悪路を車輪速から検出し、操舵アシスト特性の応答性を高めることで、路面状況に応じて、過大に入力されるキックバックを抑制し、ドライバーへの負荷を軽減し、悪路走行においても良好な操舵フィーリングが得られることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の電動パワーステアリング装置は、各種の車両の操舵装置として使用することが可能であり、特に操舵フィーリングが良好であるため、乗用車において好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
1      ステアリングホイール
2      ステアリングシャフト
3      ステアリングコラム
4      ユニバーサルジョイント
5      中間シャフト
6      ユニバーサルジョイント
7      ピニオンシャフト
8      ステアリングギヤ機構
9      タイロッド
10     操舵補助機構
11     減速機構
12     電動モータ
13     ハウジング
14     操舵トルクセンサ
15     コントローラ
16     バッテリー
17     ＩＧＮスイッチ
18     回転角センサ
31     操舵補助指令値演算部
32     位相補償部
33     微分補償部
34     収斂性制御部
35     慣性補償部
36     ＰＩ制御部
37     ＰＷＭ制御部
38     インバータ
39     回転角検出部
40     角速度演算部
41     角加速度演算部
42     モータ電流検出部
【図１】
2011084157.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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