(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルの中立位置からの回転操作角を検出する角度検出センサと、操舵輪へ操舵トルクを供給しうるように配置されたパワーステアリングモータと、前記角度検出センサの出力値に応じたモータ出力値に前記パワーステアリングモータを制御する制御部とを備えて成る電気式パワーステアリング装置において、
前記角度検出センサの今回出力値と前回出力値との差である第１変化量と前記角度検出センサの前回出力値と前々回出力値との差である第２変化量とに基づき、前記角度検出センサの出力値の予測変化量を導出する導出部と、
前記導出部による前記予測変化量に所定の係数を乗算し、その乗算値を前記今回出力値に加算して前記角度検出センサの出力予測値を演算する演算部と、
前記出力予測値に所定のゲインを乗算し、かつ前記角度検出センサの出力値がゼロとなるときの前記ステアリングハンドルの位置を中心に所定幅の不感帯、左右の最大値を設定して前記パワーステアリングモータのモータ出力値を計算する計算部とを備えていることを特徴とする電気式パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリングハンドルの操作による前記角度検出センサの出力値が、所定の最大値よりも大きいか最小値よりも小さいときにエラー処理を行うエラー処理部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気式パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリフォークリフト、電気自動車等に搭載される電気式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バッテリフォークリフト等に搭載される電気式パワーステアリング装置は、ステアリングハンドルの中立位置からの回転操作角を検出するポテンショメータと、操舵輪へ操舵トルクを供給し得るように配置されたパワーステアリングモータと、ポテンショメータの出力値に応じたモータ出力値にパワーステアリングモータを制御する制御部とを備えている。
【０００３】
このとき、ステアリングハンドルが中立位置にあるときにポテンショメータの出力値がゼロとなるように位置合わせが行われる。具体的には、ステアリングハンドルが操作されずに中立位置にある状態で、ポテンショメータの出力値をゼロに維持したままポテンショメータをねじ等によりステアリングハンドル側に固定するが、その際ねじ止め箇所にシムを介挿することで微妙な位置合わせを行っている。
【０００４】
そして、図５に示すように、ポテンショメータの出力値がゼロとなるステアリングハンドルの位置を基準の中心点として、ポテンショメータの出力値に対して所定のゲインを乗算し、所定幅の不感帯Ｎ、左右の最大値ＭＬ，ＭＲを設けたモータ出力値パターンＭＣを設定してメモリ等に保持しておき、ステアリングハンドルの回転操作に伴うポテンショメータの出力値に対応するモータ出力値を読み出してパワーステアリングモータの出力制御を行うようになっている。尚、図５中のＳＨはステアリングハンドルの中立位置を示す。
【０００５】
このとき、図６に示すように、制御時点におけるポテンショメータの今回出力値ＰＡと前回出力値ＰＢとの差に基づき、ポテンショメータの出力予測値ＰＥを導出し、導出した予測値ＰＥに、上記したようにゲインを乗算し、かつ所定幅の不感帯Ｎ、左右の最大値ＭＬ，ＭＲを設定してパワーステアリングモータのモータ出力値を計算している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６に示すように、ポテンショメータの出力予測値ＰＥは今回出力値ＰＡと前回出力値ＰＢとを結ぶ直線上にあり、つまり上記したようにポテンショメータの今回出力値ＰＡと前回出力値ＰＢとの差に基づいて出力予測値ＰＥを導出した場合、次のポテンショメータの出力値を直線的にしか予測できないことになり、運転者によるステアリングハンドルの急激な操作があったり、モータ出力値を設定するためのゲインを上げたりしたときに、予測精度が悪い故にパワーステアリングモータの応答性が鈍くなり、その結果、上記したゲインを上げてステアリングハンドルを軽くすることができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、パワーステアリングモータの応答性を改善し、ステアリングハンドルの操作性能を向上できる電気式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、ステアリングハンドルの中立位置からの回転操作角を検出する角度検出センサと、操舵輪へ操舵トルクを供給しうるように配置されたパワーステアリングモータと、前記角度検出センサの出力値に応じたモータ出力値に前記パワーステアリングモータを制御する制御部とを備えて成る電気式パワーステアリング装置において、前記角度検出センサの今回出力値と前回出力値との差である第１変化量と前記角度検出センサの前回出力値と前々回出力値との差である第２変化量とに基づき、前記角度検出センサの出力値の予測変化量を導出する導出部と、前記導出部による前記予測変化量に所定の係数を乗算し、その乗算値を前記今回出力値に加算して前記角度検出センサの出力予測値を演算する演算部と、前記出力予測値に所定のゲインを乗算し、かつ前記角度検出センサの出力値がゼロとなるときの前記ステアリングハンドルの位置を中心に所定幅の不感帯、左右の最大値を設定して前記パワーステアリングモータのモータ出力値を計算する計算部とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、導出部により、角度検出センサの今回出力値と前回出力値との差である第１変化量と、前回出力値と前々回出力値との差である第２変化量とに基づいて角度検出センサの出力値の予測変化量が導出され、導出された予測変化量から角度検出センサの出力予測値が演算部により演算され、計算部により、その出力予測値に基づいてモータ出力値が計算される。
【００１０】
そのため、角度検出センサの出力予測値が、従来のように直線的な予測ではなく実際に近い高精度な予測が可能になり、運転者によるステアリングハンドルの急激な操作があったり、モータ出力値を設定するためのゲインを上げたりしても、パワーステアリングモータの応答性を大幅に改善することができ、従来に比べてステアリングハンドルの操作性能を向上することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記ステアリングハンドルの操作による前記角度検出センサの出力値が、所定の最大値よりも大きいか最小値よりも小さいときにエラー処理を行うエラー処理部を備えることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、エラー処理部により、角度検出センサの出力値が所定の最大値を超えるか、最小値を下回るようなときには、モータ出力値を強制的にゼロにしたり、警報を発するといったエラー処理が行われるため、左右の最大操舵量を超える操舵輪の操舵を確実に防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明をカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の一実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。但し、図１はカウンタバランス型フォークリフトの斜視図、図２は制御系のブロック図、図３は動作説明図、図４は動作説明用フローチャートである。
【００１４】
本実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトは、例えば図１に示すように構成されている。即ち、車体１の運転席２に設けられた座席３の下方にはバッテリ（図示せず）が搭載、収容され、このバッテリにより走行モータや油圧モータ（いずれのモータも図示せず）に給電され、アクセルペダル４の踏み込みに応じ、マイコン等から成る制御装置からの出力指令値に基づいて走行モータが駆動され、ディレクショナルレバーの操作により設定された前方向または後方向に車体１が走行する。
【００１５】
尚、５はステアリングハンドル、６はブレーキペダルである。このステアリングハンドル５は、操作力を解除すると復帰手段としてのばねの付勢により中立位置に自動復帰するように構成されており、図２のブロック図に示すように、その回転軸には、ステアリングハンドル５の中立位置からの回転操作角を検出するポテンショメータから成る角度検出センサ（以下、これをＥＰＳセンサと称する）７が取り付けられている。このとき、ステアリングハンドル５が操作されずに中立位置にある状態で、ＥＰＳセンサ７の出力値をゼロに維持したまま、ＥＰＳセンサ７がねじ等によりステアリングハンドル５側に固定されている。
【００１６】
更に、図１に示すように、車体１の前部にマスト８が伸縮自在に取り付けられ、このマスト８にリフトブラケット９を介して一対のＬ字状のフォーク１０が取り付けられている。そして、運転席２に設けられたリフトレバー１２の操作により、制御装置からの出力指令値に基づいて油圧モータが駆動され、リフトシリンダが作動してマスト８が伸縮し、マスト８の伸縮によってフォーク１０が昇降する。また、運転席２には、リフトレバー１２のほかに、ティルトレバー１４が設けられ、このティルトレバー１４の操作によりティルトシリンダが作動し、マスト８がティルト（傾動）してフォーク１０がマスト８と共にティルトする。
【００１７】
次に、制御装置の構成について図２のブロック図を参照して説明する。図２に示すように、ＥＰＳセンサ７からの検出信号が、アナログ／デジタル変換手段（以下、Ａ／Ｄと称する）２１によりデジタル信号に変換されて後述するＣＰＵ２２に取り込まれる。
【００１８】
また、図２に示すように、ＣＰＵ２２からの制御信号がパラレル出力部（以下、ＰＯと称する）２４を介してパワーステアリングモータ２５に出力され、ＥＰＳセンサ７の出力値に応じたモータ出力値にパワーステアリングモータ２５が制御され、パワーステアリングモータ２５の駆動力によって操舵輪の操舵が行われる。このようなＣＰＵ２２による制御処理が制御部に相当する。
【００１９】
更に、図２に示すように、保持部としてのＲＡＭ２７が設けられ、このＲＡＭ２７にはＥＰＳセンサ７の出力値がゼロとなるときのステアリングハンドル５の位置が基準点として保持されるほか、ＣＰＵ２２による演算データ等が一時的に記憶保持され、ＲＯＭ２８に予め格納されている所定の制御プログラムに従って、ＣＰＵ２２により、パワーステアリングモータ２５等の制御が行われる。
【００２０】
ところで、ＣＰＵ２２によるパワーステアリングモータ２５の制御処理について詳述すると、ＣＰＵ２２は、図３に示すように、ＥＰＳセンサ７の今回出力値ＰＡと前回出力値ＰＢとの差である第１変化量ΔＰ１を導出すると共に、ＥＰＳセンサ７の前回出力値ＰＢと前々回出力値ＰＣとの差である第２変化量ΔＰ２を導出し、第１変化量ΔＰ１と第２変化量ΔＰ２との差を第１変化量ΔＰ１に加算してＥＰＳセンサ７の出力値の予測変化量ΔＰを導出し、導出した予測変化量ΔＰに所定の係数Ｋを乗算し、その乗算値を今回出力値ＰＡに加算してＥＰＳセンサ７の出力予測値ＰＥを演算する。このＣＰＵ２２による予測変化量ΔＰの導出処理が導出部に相当し、出力予測値ＰＥの演算処理が演算部に相当する。
【００２１】
更に、ＣＰＵ２２は、上記した図５を参照して、出力予測値ＰＥに所定のゲインＧを乗算し、かつＥＰＳセンサ７の出力値がゼロとなるときのステアリングハンドル５の位置を中心に所定幅の不感帯Ｎ、左右の最大値ＭＬ，ＭＲを設定してパワーステアリングモータ２５のモータ出力値を計算し、これをＲＡＭ２７に格納する。このようなＣＰＵ２２によるモータ出力値の計算処理が計算部に相当する。
【００２２】
そして、上記モータ出力値でパワーステアリングモータ２５の出力制御を行うのである。
【００２３】
このとき、ＥＰＳセンサ７の出力予測値ＰＥが従来のような直線的な予測ではなく、図３に示すように、実際に近い高精度な予測が可能になるため、運転者によるステアリングハンドル７の急激な操作があったり、モータ出力値を設定するためのゲインＧを上げたりしても、従来に比べてパワーステアリングモータ２５の応答性が大幅に改善される。
【００２４】
また、ＣＰＵ２２は、ステアリングハンドル５の操作によるＥＰＳセンサ７の出力値が、所定の最大値よりも大きいか最小値よりも小さいときには、エラー処理として、パワーステアリングモータ２５のモータ出力値をゼロにして強制停止させたり、運転席２（図１参照）に設けられたＬＣＤから成る表示部を制御して警告表示したり、運転席２に設けられたＬＥＤやブザーなどを駆動して警報を発したりする。このようなＣＰＵ２２によるエラー処理がエラー処理部に相当する。
【００２５】
次に、一連の動作について図４のフローチャートを参照して説明すると、図４に示すように、まず初期設定が行われ（Ｓ１）、ＣＰＵ２２により、ＥＰＳセンサ７の前回出力値が前々回出力値に置き換えられると共に、今回出力値が前回出力値に置き換えられ（Ｓ２）、ＥＰＳセンサ７の今回出力値の取り込みが行われる（Ｓ３）。
【００２６】
そして、取り込んだＥＰＳセンサ７の今回出力値が所定の最大値より大きいか否かの判定がなされ（Ｓ４）、この判定結果がＮＯであればＥＰＳセンサ７の出力値が所定の最小値より小さいか否かの判定がなされ（Ｓ５）、この判定結果がＮＯであれば後述するステップＳ８に移行する。
【００２７】
一方、ステップＳ５の判定結果がＹＥＳであれば、上記したステップＳ４の判定結果がＹＥＳの場合と共にステップＳ６に移行してエラー処理が実行され（Ｓ６）、パワーステアリングモータ２５の出力値が強制的にゼロに設定された後（Ｓ７）、後述するステップＳ１４に移行する。
【００２８】
続いて、ステップＳ８において、ＥＰＳセンサ７の今回出力値ＰＡ（図３参照）と前回出力値ＰＢ（図３参照）との差である第１変化量ΔＰ１が導出された後（Ｓ８）、ＥＰＳセンサ７の前回出力値ＰＢと前々回出力値ＰＣ（図３参照）との差である第２変化量ΔＰ２が導出され（Ｓ９）、これら第１変化量ΔＰ１と第２変化量ΔＰ２との差が第１変化量ΔＰ１に加算されて予測変化量ΔＰが導出され（Ｓ１０）、導出された予測変化量ΔＰに所定の係数Ｋが乗算されて、その乗算値が今回出力値ＰＡに加算されてＥＰＳセンサ７の出力予測値ＰＥ（図３参照）が算出される（Ｓ１１）。
【００２９】
更に、ＣＰＵ２２により、算出された出力予測値ＰＥに所定のゲインＧが乗算され（Ｓ１２）、かつＥＰＳセンサ７の出力値がゼロとなるときのステアリングハンドル５の位置を中心に所定幅の不感帯Ｎ、左右の最大値ＭＬ，ＭＲ（図５参照）が設けられてパワーステアリングモータ２５のモータ出力値が計算され（Ｓ１３）、このモータ出力値がＲＡＭ２７に格納され、このモータ出力値でパワーステアリングモータ２５が出力制御され（Ｓ１４）、その後上記したステップＳ２に戻る。
【００３０】
このように、ＣＰＵ２２により、ＥＰＳセンサ７の今回出力値ＰＡと前回出力値ＰＢとの差である第１変化量ΔＰ１と、前回出力値ＰＢと前々回出力値ＰＣとの差である第２変化量ΔＰ２とに基づいて、ＥＰＳセンサ７の出力値の予測変化量ΔＰが導出され、導出された予測変化量ΔＰからＥＰＳセンサ７の出力予測値ＰＥが演算され、その出力予測値ＰＥに基づいてモータ出力値が計算される。
【００３１】
従って、上記した実施形態によれば、ＥＰＳセンサ７の出力予測値ＰＥが、従来のように直線的な予測ではなく実際に近い高精度な予測が可能になるため、運転者によるステアリングハンドル５の急激な操作があったり、モータ出力値を設定するためのゲインＧを上げたりしても、パワーステアリングモータ２５の応答性を大幅に改善することができ、従来に比べてステアリングハンドルの操作性能を向上することができる。
【００３２】
なお、上記した実施形態では、ＥＰＳセンサ７の出力値が所定の最大値を超えるか、最小値を下回るようなときには、モータ出力値を強制的にゼロにするなどのエラー処理を行うようにした場合について説明したが、このようなエラー処理は必ずしも行わなくてもよい。
【００３３】
また、上記した実施形態では、角度検出センサとしてポテンショメータから成るＥＰＳセンサ７を用いた場合について説明したが、角度検出センサは、ステアリングハンドル５の回転操作角を検出できるものであれば、特にポテンショメータに限定されるものでないのはいうまでもない。
【００３４】
更に、上記した実施形態では、本発明をカウンタバランス型フォークリフトに提供した場合について説明したが、本発明が適用できる上記したカウンタバランス型以外にも、リーチ型フォークリフトを始めとする他の型式のフォークリフト、その他の電気自動車等の電気車両一般にも適用できるのはいうまでもなく、この場合も上記した実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、導出部により、角度検出センサの今回出力値と前回出力値との差である第１変化量と、前回出力値と前々回出力値との差である第２変化量とに基づいて角度検出センサの出力値の予測変化量が導出され、導出された予測変化量から角度検出センサの出力予測値が演算部により演算され、計算部により、その出力予測値に基づいてモータ出力値が作成されるため、角度検出センサの出力予測値が従来のように直線的な予測ではなく、実際に近い高精度な予測が可能になり、運転者によるステアリングハンドルの急激な操作があったり、モータ出力値を設定するためのゲインを上げたりしても、従来に比べてパワーステアリングモータの応答性を大幅に改善でき、ステアリングハンドルの操作性能を向上できる電気式パワーステアリング装置を提供することが可能になる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明によれば、エラー処理部により、角度検出センサの出力値が所定の最大値を超えるか、最小値を下回るようなときには、モータ出力値を強制的にゼロにしたり、警報を発するといったエラー処理が行われるため、左右の最大操舵量を超える操舵輪の操舵を確実に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトの斜視図である。
【図２】この発明の一実施形態における制御系のブロック図である。
【図３】この発明の一実施形態の動作説明図である。
【図４】この発明の一実施形態の動作説明用フローチャートである。
【図５】従来例の動作説明図である。
【図６】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
５    ステアリングハンドル
７    ＥＰＳセンサ（角度検出センサ）
２２  ＣＰＵ（導出部、演算部、作成部、エラー処理部）
２５  パワーステアリングモータ
２７  ＲＡＭ（保持部）
ＰＡ  今回出力値
ＰＢ  前回出力値
ＰＣ  前々回出力値
ＰＥ  予測出力値
Ｎ    不感帯
ＭＬ，ＭＲ  左，右最大値
ＭＣ  モータ出力値パターン
【図１】
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【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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