(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサの出力値等によって演算されたモータ電流指令値に基づいて前記モータを制御する電流制御部をコントロールユニットに備えた電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記モータの温度を検出するモータ温度検出手段と、
該モータ温度検出手段が検出した温度ｔ（℃）に車種や車両の状態量に応じて設定された値である所定のオフセット分ａ（℃）を加えた温度（ｔ＋ａ）に基づいて前記モータ電流指令値を補正する電流指令値補正手段とを備えるとともに、
前記電流指令値補正手段は、温度２０℃におけるトルク定数をＫＴ２０、温度ｔにおけるトルク定数をＫＴ（ｔ）としたときに、前記モータ電流指令値をＫＴ２０／ＫＴ（ｔ＋ａ）倍して補正し、
前記電流制御部は前記補正されたモータ電流指令値によってモータ電流を制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項２】
前記オフセット分ａを、車両のヨーレート又は横加速度に応じて設定す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の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両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の制御装置に関し、特に操舵フィーリングの調整が容易に行える電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置の制御装置は、操舵トルクに応じてモータからのアシストトルクを制御するもので、運転者の操舵補助を行う基本的な機能のほかに、運転者が意図通りに操縦できるように、操舵フィーリングが良好であることが重要である。そのように制御装置を調整するためには、多数のパラメータを調整することが必要で、調整が難しいという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、操舵フィーリングの調整が容易に行える電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハンドルと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサの出力値等によって演算されたモータ電流指令値に基づいて前記モータを制御する電流制御部をコントロールユニットに備えた電動パワーステアリング装置の制御装置に関するもので、本発明の上記目的は、前記モータの温度を検出するモータ温度検出手段と、該モータ温度検出手段が検出した温度ｔ（℃）に車種や車両の状態量に応じて設定された値である所定のオフセット分ａ（℃）を加えた温度（ｔ＋ａ）に基づいて前記モータ電流指令値を補正する電流指令値補正手段とを備えるとともに、前記電流指令値補正手段は、温度２０℃におけるトルク定数をＫＴ２０、温度ｔにおけるトルク定数をＫＴ（ｔ）としたときに、前記モータ電流指令値をＫＴ２０／ＫＴ（ｔ＋ａ）倍して補正し、前記電流制御部は前記補正されたモータ電流指令値によってモータ電流を制御することによって達成される。
【０００５】
また、本発明の上記目的は、前記オフセット分ａを、車両のヨーレート又は横加速度に応じて設定することによってより効果的に達成される。
【０００６】
【作用】
なお、従来の電動パワーステアリング装置の制御装置では、特開平１１−２０８４８８号公報にあるように、モータの温度が操舵状況や環境温度により大きく変化し、温度変化によって出力するトルクが変化することを制御装置で補正して、モータ出力の温度変動を抑える機能がある。これは、モータ温度を検出し、モータ温度により温度変動を相殺するゲインを計算し、モータの電流指令値に乗じて補正するものである。
【０００７】
これに対し、本発明は、検出されたモータ温度にオフセットを加算することにより、本来の温度変動を相殺するゲインよりも大きいゲインを電流指令値に乗じるため、操舵フィーリングを軽めに設定できる。これにより、多数のパラメータを調整することなく、操舵フィーリングの調整が行えるようになる。
【０００８】
また、前記オフセット分を車両の状態量に応じて設定できるようにすれば、電動パワーステアリング装置の動特性に影響を与えることなく、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、電動パワーステアリング装置のモータの温度変化による特性変化が操舵補助特性の変化として現われないように、モータ温度検出手段によりモータ温度を検出し、その検出値に基づいてモータ電流指令値を補正する機能を利用し、検出したモータ温度にオフセットを加えることにより、操舵フィーリングの調整が簡単に行える。
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１１】
先ず、本発明を実施するに適した電動パワーステアリング装置の構成を図１に示して説明する。操向ハンドル１の軸２はユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ，ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０がクラッチ２１、減速ギア３を介して軸２に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１を経て電力が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行ない、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。クラッチ２１はコントロールユニット３０でＯＮ／ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）されている。そして、コントロールユニット３０によりパワーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニションキー１１によりバッテリ１４の電源供給がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切離）される。
【００１２】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。尚、コントロールユニット３０をＣＰＵで構成せず、各機能要素を独立のハードウェアで構成することも可能である。
【００１３】
ここで、コントロールユニット３０の一般的な機能及び動作を説明する。トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値演算器３２にはメモリ３３が付設されている。メモリ３３は車速Ｖをパラメータとして操舵トルクに対応する操舵補助指令値Ｉを格納しており、操舵補助指令値演算器３２による操舵補助指令値Ｉの演算に使用される。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力され、その比例出力は加算器３０Ｂに入力されると共にフィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４及び積分演算器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流検出値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流検出値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【００１４】
モータ駆動回路３７の構成例を図３に示して説明すると、モータ駆動回路３７は加算器３０Ｂからの電流制御値Ｅに基いて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートを駆動するＦＥＴゲート駆動回路３７１、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４で成るＨブリッジ回路、ＦＥＴ１及びＦＥＴ２のハイサイド側を駆動する昇圧電源３７２等で構成されている。ＦＥＴ１及びＦＥＴ２は、電流制御値Ｅに基いて決定されるデューティ比Ｄ１のＰＷＭ（パルス幅変調）信号によってＯＮ／ＯＦＦされ、実際にモータに流れる電流Ｉｒの大きさが制御される。ＦＥＴ３及びＦＥＴ４は、デューティ比Ｄ１の小さい領域では所定１次関数式（ａ，ｂを定数としてＤ２＝ａ・Ｄ１＋ｂ）で定義されるデューティ比Ｄ２のＰＷＭ信号で駆動され、デューティ比Ｄ１の大きい領域ではＰＷＭ信号の符号により決定されるモータの回転方向に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。例えばＦＥＴ３が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ１、モータ２０、ＦＥＴ３、抵抗Ｒ２を経て流れ、モータ２０に正方向の電流が流れる。又、ＦＥＴ４が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ２、モータ２０、ＦＥＴ４、抵抗Ｒ１を経て流れ、モータ２０に負方向の電流が流れる。従って、加算器３０Ｂからの電流制御値ＥもＰＷＭ出力となっている。又、モータ電流検出回路３８は抵抗Ｒ２の両端における電圧降下に基いて正方向電流の大きさを検出すると共に、抵抗Ｒ１の両端における電圧降下に基いて負方向の電流の大きさを検出する。モータ電流検出回路３８で検出されたモータ電流検出値ｉは、減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【００１５】
上述のような一般的なコントロールユニット３０に対して、本発明では図４に示すように、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴに基づいて操舵補助や補償制御のためのモータ電流指令値Ｉｒｅｆを決定した後、電流指令値補正部４８において、モータに取り付けられたモータ温度検出手段２３（例えばサーミスタ等）において検出されたモータ温度にオフセット分を加えた温度に基づいてモータ電流指令値Ｉｒｅｆの補正が行われる。補正後のモータ電流指令値ＩｒｅｆをＩｒｅｆ＊とすると、モータ電流検出回路３８からのモータ電流検出値ｉがモータ電流指令値Ｉｒｅｆ＊と等しくなるように電流制御部５０が制御している。
【００１６】
具体的には、モータ電流指令値Ｉｒｅｆ＊は上下制限値±Ｉｌｍｔを有する最大電流制限部４０から出力され、モータ電流指令値Ｉｒｅｆ＊とモータ電流検出値ｉとの差（Ｉｒｅｆ＊−ｉ）が減算器４１で求められ、その差電流（Ｉｒｅｆ＊−ｉ）が電流制御部５０に入力される。一方、位相補償器３１の出力は操舵補助指令値演算部３２、演算器４２及び電流指令値補正部４８を経て最大電流制限部４０に入力され、電流制御部５０からの駆動電流及びモータ電流検出回路３８からのモータ電流検出値ｉに基いて、モータ角速度推定部４３で推定された角速度ωはロストルク補償器４４及び収れん性制御器４５に入力され、モータ角加速度推定部４６からの角加速度ω＊は慣性補償器４７に入力される。ロストルク補償器４４、収れん性制御器４５及び慣性補償器４７の各出力は演算器４２に入力されている。尚、図４では、モータ２０をモータ電気的特性部２１とモータトルク定数部２２とに分離している。
【００１７】
収れん性制御器４５は、車両のヨーの収れん性を改善するためにハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるようになっている。ロストルク補償器４４は、モータ２０のロストルクの影響をキャンセルするために、ロストルク補償信号ＬＴを出力してモータ２０のロストルクの発生する方向、つまりモータ２０の回転方向に対してロストルク相当のアシストを行なう。又、慣性補償器４７はモータ２０の慣性により発生する力相当分をアシストするものであり、慣性補償信号を出力して慣性感又は制御の応答性の悪化を防ぐようになっている。
【００１８】
従って、ロストルク補償器４４に入力される推定値ωはモータ回転方向を示すものであり、慣性補償器４７に入力される推定値ω＊はモータ角加速度を示すものとなっている。
【００１９】
ここで、モータ電流検出値ｉとモータ２０の出力トルクτとの関係は、トルク定数をＫＴとして下記数１となる。
【００２０】
【数１】
τ＝ＫＴ・ｉ
一般的にトルク定数ＫＴを一定とみなしてモータ電流検出値ｉを制御することにより、操舵補助トルクを制御している。さらに詳細な補正を行う場合には、前記トルク定数を実験的に求め、求めたトルク定数に基づいて補正することでよりよい制御状態を提供できることは明らかである。
【００２１】
ところで、モータ２０のトルク定数ＫＴは図５に示すようにモータ温度ｔの関数となっており、温度２０℃におけるトルク定数をＫＴ２０として表す。温度が下降するとＫＴは大きくなり、上昇すると小さくなる。
【００２２】
なお、トルク定数ＫＴと温度ｔとの関係は、トルク定数の温度係数をαとして次の数２で表される。
【００２３】
【数２】
ＫＴ（ｔ）＝｛１＋α（ｔ−２０）｝・ＫＴ２０
上記数１において、モータ温度ｔの変化によるＫＴの変動の影響を無くすために、ｉ（実際にはＩｒｅｆ）に（ＫＴ２０／ＫＴ（ｔ））倍する補正を行い、モータ出力の温度変動を補正している。
【００２４】
本発明は、数２のｔにオフセット分ａ（ａ≧０）を加えてＩｒｅｆの補正を行うため、ＫＴ（ｔ）≧ＫＴ（ｔ＋ａ）となることから、本来の補正（ＫＴ２０／ＫＴ（ｔ））より補正量が大きくなるため、操舵を軽くでき、多くのパラメータを変更すること無しに、すっきりした操舵フィーリングが得られる。
【００２５】
なお、ここで、補正のためのオフセット分ａの値は、車種によって異なるため、実車での操舵フィーリングの確認を行って決定する。
【００２６】
前記オフセットａを車両の状態量、例えばヨーレートや横加速度に応じて設定できるようにすれば、車両の状態に応じて操舵フィーリングを設定することができ、電動パワーステアリングの安定性に影響を与えることなく良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００２７】
例えば、図６のＡのようにオフセットａの設定を行えば、ある旋回領域で軽めに設定し、レーンチェンジではしっかりした手応えになるような一般の車両に向いた操舵フィーリングが得られる。
【００２８】
また、図６のＢのように設定を行えば、高旋回時に手応えが出るようにでき、スポーティな車両に向いた操舵フィーリングが得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、多数のパラメータを調整することなく、操舵フィーリングの調整が行えるようになる。
【００３０】
また、前記オフセット分を車両の状態量に応じて設定できるので、電動パワーステアリング装置の動特性に影響を与えることなく、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の一例を示すブロック構成図である。
【図２】コントロールユニットの一般的な内部構成を示すブロック図である。
【図３】モータ駆動回路の一例を示す結線図である。
【図４】本発明によるコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。
【図５】トルク定数の温度特性の一例を示す特性図である。
【図６】車両の状態量と、それに対応するオフセットとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１  操向ハンドル
５  ピニオンラック機構
１０  トルクセンサ
１２  車速センサ
２０  モータ
２３  モータ温度検出手段
３０  コントロールユニット
３１  位相補償器
３７  モータ駆動回路
３８  モータ電流検出回路
４０  最大電流制限部
４８  電流指令値補正部
５０  電流制御部
【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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