(57)【要約】      （修正有）【課題】運転者に合う操舵補助力を提供できる電動式動力補助操向装置を提供する。【解決手段】ハンドルに作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルクセンサー１１０と、車両速度を検出し、車速信号を出力する車速センサー１１１と、運転者の操作に基づいて徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力する操舵補助力設定部と、上記操舵補助力設定部から出力された信号の入力を受けて、特定速度で最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が徐々に増加または減少するようにして操舵補助力マップを設定するマップ設定部１１２ａと、上記操舵トルク信号及び車速信号に該当する目標電動機電流信号を上記操舵補助力マップに従って出力する電流信号供給部１１２ｃと、上記目標電動機電流信号に対応する電流を電動機１０８に供給する電動機駆動部１１３と、を含む。【選択図】図５
2012051558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を含む電動式動力補助操向装置であって、
ハンドルに作用する操舵トルクを検出し、前記操舵トルクに対応する操舵トルク信号を出力する操舵トルクセンサーと、
車両速度を検出し、前記車両速度に対応する車速信号を出力する車速センサーと、
徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力する操舵補助力設定部と、
前記操舵補助力設定部から出力された信号の入力を受けて特定速度で最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が徐々に増加または減少する操舵補助力マップを設定するマップ設定部と、
前記操舵トルク信号及び車速信号に該当する目標電動機電流信号を前記操舵補助力マップに従って出力する電流信号供給部と、
前記目標電動機電流信号に対応する電流を前記電動機に供給する電動機駆動部と、を含むことを特徴とする、電動式動力補助操向装置。
【請求項２】
前記操舵補助力設定部は、 運転者の操作に基づいて徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力することを特徴とする、請求項１に記載の電動式動力補助操向装置。
【請求項３】
前記操舵補助力設定部は、連続して動くスイッチまたはノブ、または連続的な動きを表示するタッチスクリーンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動式動力補助操向装置。
【請求項４】
前記電流信号供給部から入力された目標電動機電流信号と前記電動機に流れる実際電流に該当する実際電動機電流信号との電流差信号を出力するフィードバック部、
前記フィードバック部から前記電流差信号の入力を受けて目標電動機電流と実際電動機電流との差を補償する制御信号を出力する電動機電流制御部、及び
前記電動機に流れる電動機電流を検出して前記実際電動機電流信号を前記フィードバック部に出力する電流検出部を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動式動力補助操向装置。
【請求項５】
前記最大操舵トルク、前記最大目標電動機電流、または前記比率が境界値以内にあるかを判断する境界値比較部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動式動力補助操向装置。
【請求項６】
電動機を含む電動式動力補助操向装置で実行される電動式動力補助方法であって、
ハンドルに作用する操舵トルクを検出し、前記操舵トルクに対応する操舵トルク信号を出力するトルク信号出力段階と、
車両速度を検出し、前記車両速度に対応する車速信号を出力する車速信号出力段階と、
徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力する操舵補助力設定段階と、
前記操舵補助力設定部から出力された信号の入力を受けて特定速度で最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が徐々に増加または減少する操舵補助力マップを設定するマップ設定段階と、
前記操舵トルク信号及び車速信号に該当する目標電動機電流信号を前記操舵補助力マップに従って出力する電流信号供給段階と、
前記目標電動機電流信号に対応する電流を前記電動機に供給する電動機駆動段階と、を含むことを特徴とする、電動式動力補助方法。
【請求項７】
前記操舵補助力設定段階は、運転者の操作に基づいて徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力することを特徴とする、請求項６に記載の電動式動力補助方法。
【請求項８】
前記操舵補助力設定段階は、連続して動くスイッチまたはノブ、または連続的な動きを表示するタッチスクリーンを含むことを特徴とする、請求項６に記載の電動式動力補助方法。
【請求項９】
前記電流信号供給部から入力された目標電動機電流信号と前記電動機に流れる実際電流に該当する実際電動機電流信号との電流差信号を出力するフィードバック段階、
前記フィードバック部から前記電流差信号の入力を受けて目標電動機電流と実際電動機電流との差を補償する制御信号を出力する電動機電流制御段階、及び
前記電動機に流れる電動機電流を検出して前記実際電動機電流信号を前記フィードバック部に出力する電流検出段階を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載の電動式動力補助方法。
【請求項１０】
前記最大操舵トルク、前記最大目標電動機電流、または前記比率が境界値以内にあるかを判断する境界値比較段階をさらに含むことを特徴とする、 請求項６に記載の電動式動力補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式動力補助操向装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の操向装置は自動車の進行方向を運転者の意思の通り変更できるようにするための装置であって、自動車の前輪が旋回する回転中心を任意に変更して運転者が所望の方向に自動車を進行させることができるように補助する装置である。
【０００３】
自動車の動力補助操向装置は、運転者が自動車の操向ホイール（Steering Wheel）を操作する場合に倍力装置を用いて運転者の操向ホイール操作力を補助してくれることによって、より小さい力で容易に車両の進行方向を変更できるようにする装置である。
【０００４】
最近の動力補助操向装置は、車両の高速走行時に操向ホイールの操作が重いようにし、車両の低速走行時には操向ホイールの操作が軽いようにする。車速に従う操作力の補助量は運転者によって異なることがあり、したがって、運転者に合う操舵補助力を提供できる動力補助操向装置に対する要求が増大している（たとえば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１６１５０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７２１１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１７３８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、運転者に合う操舵補助力を提供できる電動式動力補助操向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】
前述した目的を達成するために、一態様によれば、本発明は、電動機を含む電動式動力補助操向装置であって、ハンドルに作用する操舵トルクを検出し、上記操舵トルクに対応する操舵トルク信号を出力する操舵トルクセンサーと、車両速度を検出し、上記車両速度に対応する車速信号を出力する車速センサーと、 徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力する操舵補助力設定部と、上記操舵補助力設定部から出力された信号の入力を受けて特定速度で最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が徐々に増加または減少する操舵補助力マップを設定するマップ設定部と、上記操舵トルク信号及び車速信号に該当する目標電動機電流信号を上記操舵補助力マップに従って出力する電流信号供給部と、上記目標電動機電流信号に対応する電流を上記電動機に供給する電動機駆動部と、を含む。
【０００８】
前記操舵補助力設定部は、 運転者の操作に基づいて徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力することをができる。上記操舵補助力設定部は、連続して動くスイッチまたはノブ、または連続的な動きを表示するタッチスクリーンを含むことができる。
【０００９】
本発明は、上記電流信号供給部から入力された目標電動機電流信号と上記電動機に流れる実際電流に該当する実際電動機電流信号の電流差信号を出力するフィードバック部、上記フィードバック部から上記電流差信号の入力を受けて目標電動機電流と実際電動機電流との差を補償する制御信号を出力する電動機電流制御部、及び上記電動機に流れる電動機電流を検出して上記実際電動機電流信号を上記フィードバック部に出力する電流検出部を更に含むことができる。
【００１０】
本発明は、上記最大操舵トルク、上記最大目標電動機電流、または上記比率が境界値以内にあるかを判断する境界値比較部をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、運転者は操舵補助力を線形的に変わるようにすることができ、運転者の操作が操向装置の性能限界以内でなされるかが判断されて安定的に操舵補助力が設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電動式動力補助操向装置を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る操舵補助力設定部を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る操舵補助力設定部を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る操舵補助力設定部を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る制御部の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態で使われる操舵補助力マップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一部の実施形態を添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するに当たって、同一な構成要素に対してはたとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一な符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。
【００１４】
また、本発明の構成要素を説明するに当たって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語により当該構成要素の本質や回順序または順序などが限定されない。どの構成要素が他の構成要素に“連結”、“結合”、または“接続”されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、または接続できるが、各構成要素の間に更に他の構成要素が“連結”、“結合”、または“接続”されることもできると理解されるべきである。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る電動式動力補助操向装置を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、電動式動力補助操向装置１００は、ラック／ピニオン機構１０５、支持棒１０６、車輪１０７、及び操舵補助力を発生する電動機１０８を含む。この際、ラック／ピニオン機構１０５は、ハンドル１０２、ステアリング軸１０３、ハイポイドギア（hypoid gear）１０４、ピニオン（pinion）１０５ａ、及びラック（rack）軸１０５ｂを含む。
【００１７】
また、電動式動力補助操向装置１００は、操舵トルクセンサー１１０、車速センサー１１１、制御部１１２、電動機駆動部１１３、及び電動機電流検出部１１４を含む。
【００１８】
操舵トルクセンサー１１０は、ハンドル１０２に作用する操舵トルク（torque）を検出し、操舵トルクに対応する操舵トルク信号を出力する。車速センサー１１１は、車両速度を検出し、車両速度に対応する車速信号を出力する。制御部１１２は、操舵トルク信号及び車速信号によって電動機１０８を駆動するための目標電動機電流信号を設定し、目標電動機電流信号に対応する信号を発生する。電動機駆動部１１３は、制御部１１２から出力された信号に基づいた電動機電圧で電動機１０８を駆動する。電動機電流検出部１１４は、電動機１０８の正回転及び逆回転に対応する実際電動機電流を検出し、実際電動機電流信号に変換する。
【００１９】
また、電動式動力補助操向装置１００は、操舵補助力設定部１１５を含む。操舵補助力設定部１１５を通じて制御部１１２により目標電動機電流信号の特性が制御される。本発明の実施形態に係る操舵補助力設定部１１５は、操舵補助力を不連続的でなく、線形的に変わることができるようにする。本発明の実施形態に係る操舵補助力設定部１１５は、連続して動くスイッチまたはノブ（knob）、または連続的な動きを表示するタッチスクリーンを含むことができる。
【００２０】
本発明の実施形態に係る操舵補助力設定部１１５は、図２に示すように、スイッチまたはノブがNormal、Mode１、またはMode２のうちの１つを選択する不連続的な変化に該当する信号を出力しない。本発明の実施形態に係る操舵補助力設定部１１５は、徐々に増加または減少する線形的な変化を表す信号を出力する。例えば、図３に示すように、運転者がノブを徐々に時計回りに回転させるにつれて、操舵補助力設定部１１５はノブの回転に従って特定車速での操舵補助力が徐々に増加するようにする信号を出力することができる。また、運転者がノブを徐々に反時計回りに回転させるにつれて、操舵補助力設定部１１５は特定車速での操舵補助力が徐々に減少するようにする信号を出力することができる。
【００２１】
図４は、タッチスクリーンを含む操舵補助力設定部を通じて使用者が操舵補助力を設定する形態を示す図である。
【００２２】
運転者がハンドル１０２を操作すれば、ステアリング軸１０３に設置される操舵トルクセンサー１１０が操舵トルクを検出して操舵トルク信号を制御部１１２に供給する。
【００２３】
ステアリング軸１０３に加えられる操舵トルクは、ピニオン１０５ａの回転力がラック軸１０５ｂの軸方向の直線運動に変換され、支持棒１０６を通じて車輪１０７の進行方向を変化させる。
【００２４】
制御部１１２は、各種の演算を処理するためのマイクロプロセッサとメモリなどを含む。図５に示すように、制御部１１２は、マップ設定部１１２ａ、境界値比較部１１２ｂ、及び電流信号供給部１１２ｃを含む。
【００２５】
マップ設定部１１２ａは、操舵補助力設定部１１５から出力された信号の入力を受けて特定速度で最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が徐々に増加または減少するようにして、操舵補助力マップを設定する。
【００２６】
例えば、運転者が図３のノブを時計回りに徐々に回すと、マップ設定部１１２ａは操舵補助力設定部１１５から出力された信号の入力を受けて特定速度で最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が徐々に増加するようにする。運転者がノブの回転を停止すれば、停止した位置に該当する操舵補助力マップが設定される。
【００２７】
図６は、本発明の実施形態で使われる操舵補助力マップの一例を示す図である。図６の横軸は操舵トルクを表し、右側縦軸は車両の速度を表し、左側縦軸は目標電動機電流を表す。
【００２８】
図６に示すように、高速では操舵トルクに対する電動機電流の比率が小さいので、運転者は、車両が高速で走行時、ハンドル操作に多い力が必要である。また、低速では操舵トルクに対する電動機電流の比率が大きいので、運転者は、車両が低速で走行時、ハンドル操作に相対的に少ない力が必要である。
【００２９】
また、図６に示すように、特定速度で最大操舵トルク及び最大目標電動機電流が設定される。例えば、車両の速度が８ｋｐｈの場合、最大操舵トルクは４５ｋｇｆ−ｃｍであり、最大目標電動機電流はデューティ比が９３％の信号によって設定される。このような最大操舵トルク及び最大目標電動機電流の変化によって操舵補助力の特性が変化できる。
【００３０】
境界値比較部１１２ｂは、マップ設定部１１２ａにより設定された操舵補助力マップの最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が境界値以内にあるかを判断する。境界値は操向装置の性能限界を表すものであって、最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が境界値より小さければ車両の操向装置が正常に動作できる。
【００３１】
境界値比較部１１２ｂから最大操舵トルク、最大目標電動機電流、または操舵トルクに対する目標電動機電流の比率が境界値以内という信号が入力される場合、電流信号供給部１１２ｃは、操舵トルクセンサー１１０及び車速センサー１１１から各々入力を受けた操舵トルク信号及び車速信号に該当する目標電動機電流信号を操舵補助力マップに従って出力する。
【００３２】
電動機駆動部１１３は、目標電動機電流信号に対応する電流を電動機１０８に供給する。本発明の実施形態に係る電動機、動力補助操向装置は、目標電動機電流と実際電動機電流との間の誤差を縮めたり無くしたりするために、フィードバック部１１２ｄ、電動機電流制御部１１２ｅ、及び電流検出部１１４を更に含むことができる。
【００３３】
フィードバック部１１２ｄは、電流信号供給部１１２ｃから入力された目標電動機電流信号と電動機１０８に流れる実際電流に該当する実際電動機電流信号との電流差信号を出力する。
【００３４】
電動機電流制御部１１２ｅは、フィードバック部１１２ｄから電流差信号の入力を受けて、目標電動機電流と実際電動機電流との差を補償する制御信号を出力する。例えば、電流差信号が、実際電動機電流が目標電動機電流より大きいということを表す場合、電動機電流制御部１１２ｅは、その差だけ実際電動機電流を減少させるための制御信号を出力する。また、電流差信号が、実際電動機電流が目標電動機電流より小さいということを表す場合、電動機電流制御部１１２ｅは、その差だけ実際電動機電流を増加させるための制御信号を出力する。
【００３５】
このような制御信号の入力を受けた電動機駆動部１１３は、電動機１０８に制御信号に該当する電流を供給することで、電動機１０８を駆動させる。
【００３６】
電流検出部１１４は、電動機１０８に流れる電動機電流を検出して、これに該当する実際電動機電流信号をフィードバック部１１２ｄに出力する。
【００３７】
図２に示すように、運転者が多数のモードのうちの１つのモードを選択する場合、選択の幅が制限的であるので、運転者の要求を満たすことが困難である。モード選択の幅を増やすためには、操舵補助力マップをモードの個数だけ作らなければならないので、制御部のメモリサイズへの負担がそれほど大きくなる。
【００３８】
これに比べて、本発明の実施形態の場合、運転者は操舵補助力を不連続的でなく、線形的に変わるようにすることができ、このような運転者の操作が操向装置の性能限界、即ち境界値以内でなされるかが判断されるので、安定的に操舵補助力が設定できる。
【００３９】
運転者が車両を走行する時に感じる操舵補助力は非常に主観的であるので、多数のモードのうちの１つのモードにして操舵補助力を設定する方式は、多くの運転者を満たすことができない。一方、本発明の実施形態の場合、操舵補助力が不連続的でなく、線形的に変わるようにすることができるので、運転者に合う操舵補助力の設定が可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施形態を構成する全ての構成要素が１つに結合されるか、結合されて動作することと説明されたが、本発明が必ずこのような実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の目的範囲内であれば、その全ての構成要素が１つ以上に選択的に結合して動作することもできる。
【００４１】
また、その全ての構成要素が各々１つの独立的なハードウェアで具現されることができるが、各構成要素のその一部または全部が選択的に組み合わせて１つまたは複数個のハードウェアで組み合わせた一部または全部の機能を遂行するプログラムモジュールを有するコンピュータプログラムとして具現されることもできる。そのコンピュータプログラムを構成するコード及びコードセグメントは本発明の技術分野の当業者により容易に推論できるものである。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータが読取可能な格納媒体（Computer Readable Media）に格納されてコンピュータによって読取され、実行されることによって、本発明の実施形態を具現することができる。コンピュータプログラムの格納媒体としては、磁気記録媒体、光記録媒体、キャリアウェーブ媒体などが含まれることができる。
【００４２】
また、以上で記載された“含む”、“構成する”、または“有する”などの用語は、特別に反対になる記載がない限り、該当構成要素が内在できることを意味するものであるので、他の構成要素を除外するのでなく、他の構成要素を更に含むことができることと解釈されるべきである。技術的または科学的な用語を含んだ全ての用語は、異に定義されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により一般的に理解されることと同一な意味を有する。事前に定義された用語のように、一般的に使われる用語は関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されるべきであり、本発明で明らかに定義しない限り、理想的であるとか、過度に形式的な意味として解釈されない。
【００４３】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図１】
2012051558.tif 000003
【図２】
2012051558.tif 000004
【図３】
2012051558.tif 000005
【図４】
2012051558.tif 000006
【図５】
2012051558.tif 000007
【図６】
2012051558.tif 000008