(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アシストトルクを発生する電動モータと、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、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域ではアシストトルクを小さく発生させるかまたはアシストトルクを発生させないアシスト指令値を決定する一方、高速走行域ではアシストトルクを大きく発生させるアシスト指令値を決定する構成にした電動パワーステアリング制御装置。
【請求項２】
アシストトルクを発生する電動モータと、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、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、上記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクがゼロから設定値±Ｔ２の範囲にあるとき、アシスト指令値をゼロとしてアシストトルクを発生せず、操舵トルクが設定値±Ｔ２を超えたとき、操舵トルクに比例的なアシスト指令値を決定し、操舵トルクがＴ２＜Ｔ３の関係にある設定値±Ｔ３を超えたとき、アシスト指令値を一定にする構成にした電動パワーステアリング制御装置。
【請求項３】
アシストトルクを発生する電動モータと、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、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向あるいは操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域では操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生するアシスト指令値を決定する構成にした電動パワーステアリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動パワーステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すように、ステアリングホイールＷに連係する入力軸１の先端に、ピニオン２を設けている。また、両端に車輪３Ｒ、３Ｌが連係するロッド４に、ラック５を形成している。そして、上記入力軸１のピニオン２を、このロッド４のラック５にかみ合せている。
また、電動モータ６を設け、そのモータ出力を、減速機７を介して上記ロッド４に伝達するようにしている。
さらに、入力軸１に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ８と、車速を検出する車速センサ９とを設け、コントローラーＣに接続している。
【０００３】
このコントローラーＣは、図７に示すように、アシスト指令値決定回路１０とモータ電流制御回路１１とを備えている。
アシスト指令値決定回路１０では、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定している。そして、モータ電流制御回路１１は、そのアシスト指令値に基づいて、電動モータ６にモータ電流を流す。したがって、電動モータ６には、操舵トルク及び車速に応じたアシストトルクが発生し、アシスト力を付与することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電動パワーステアリング制御装置において、例えば、車両の低速走行域では、接地抵抗が大きくなるので、ステアリングの切り込みのために大きなアシスト力が必要となる。逆に、高速走行域では、ステアリングの切り込みのためのアシスト力がほとんどいらなくなる。
一方、転舵状態では、車輪３Ｒ、３Ｌを中立方向に復帰させようとするセルフアライニングトルクが発生するので、ステアリングホイールＷを回転させる力をゼロにすると、このセルフアライニングトルクによって車輪３Ｒ、３Ｌが中立方向に復帰しようとする。
【０００５】
ところが、低速走行域では、このセルフアライニングトルクが小さく、その戻り性が悪くなってしまう。しかも、このときステアリングホイールＷも戻り方向に回転させられるが、それ自体の質量により元の位置に止まろうとする慣性が働き、戻り方向とは逆の操舵トルクが発生してしまう。そのため、その操舵トルクをトルクセンサが検出してしまい、電動モータには、セルフアライニングトルクに抗するアシストトルクが発生して、戻り性をさらに悪くしてしまう。
【０００６】
逆に、高速走行域では、セルフアライニングトルクが大きくなり、車輪３Ｒ、３Ｌが中立位置に復帰しても、その勢いで、中立位置を超えて反対方向に転舵してしまうこともあり、収れん性が悪くなってしまう。
また、高速走行域では、セルフアライニングトルクが大きいので、転舵状態を維持するためには大きな保舵力が必要となる。
この発明の目的は、制御対象の異なるステアリングホイールの切り込み時・戻り時に、それに応じたアシストトルクを発生させて、操舵フィーリングを向上させることのできる電動パワーステアリング制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、電動パワーステアリング制御装置に係り、アシストトルクを発生する電動モータと、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、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域ではアシストトルクを小さく発生させるかまたはアシストトルクを発生させないアシスト指令値を決定する一方、高速走行域ではアシストトルクを大きく発生させるアシスト指令値を決定する点に特徴を有する。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明と同様の構成要素を備えたうえで、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、上記操舵トルク検出手段によって検出された操舵トルクがゼロから設定値±Ｔ２の範囲にあるとき、アシスト指令値をゼロとしてアシストトルクを発生せず、操舵トルクが設定値±Ｔ２を超えたとき、操舵トルクに比例的なアシスト指令値を決定し、操舵トルクがＴ２＜Ｔ３の関係にある設定値±Ｔ３を超えたとき、アシスト指令値を一定にする点に特徴を有する。ただし、ここでいう操舵トルク値を表すＴ２は任意に決められる設定値であり、Ｔ３はＴ２よりも大きな範囲において任意に決められる設定値である。
第３の発明は、アシストトルクを発生する電動モータと、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、ステアリングホイールの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別手段と、ステアリングホイールの切り込み時に、操舵トルク方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する切り込み時用のアシスト指令値決定手段と、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向あるいは操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生させるために、操舵トルク及び車速に応じてアシスト指令値を決定する戻り時用のアシスト指令値決定手段と、これらアシスト指令値に基づいて、電動モータにモータ電流を流すモータ電流制御手段とを備え、上記戻り時用のアシスト指令値決定手段は、低速走行域では操舵トルク方向と逆方向にアシストトルクを発生するアシスト指令値を決定する点に特徴を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜５に、この発明の電動パワーステアリング制御装置の一実施例を示す。ただし、上記従来例と同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１に示すように、電動モータ６のモータ角速度を検出するモータ角速度センサ１２を設け、コントローラーＣに接続している。
ここでは、このモータ角速度センサ１２によって、モータ回転方向を検出している。もちろん、モータ回転方向を検出できるものであればなんでもよいが、一般的にモータ角速度センサ１２は車両に搭載されることが多いので、それを利用すれば新たにセンサ等を設ける必要がない。
また、モータ電圧、モータ電流情報から、モータ角速度を推定により求めてもよい。
【００１０】
コントローラーＣには、切り込み時用のアシスト指令値決定回路１３及び戻り時用のアシスト指令値決定回路１７を設けている。
そして、切り込み時用のアシスト指令値決定回路１３からは、そのアシスト指令値を、スイッチ１４を介してモータ電流制御回路１１に出力している。同じく、戻り時用のアシスト指令値決定回路１７からは、そのアシスト指令値を、スイッチ１４を介してモータ電流制御回路１１に出力している。
以下では、右方向をプラスとし、左方向をマイナスと特定して説明する。
【００１１】
上記切り込み時用のアシスト指令値決定回路１３は、アシスト値テーブル部１５と車速テーブル部１６とからなる。
このうち、アシスト値テーブル部１５には、図２に示すように、操舵トルクとアシスト値との特性を、テーブル値としてメモリしている。つまり、操舵トルクがゼロから大きくなるにつれて、その操舵トルクと同方向にアシストトルクを発生するために、アシスト値は立ち上がって大きくなる。そして、操舵トルクがトルク値±Ｔ1を超えてからは、そのアシスト値が一定となる。
【００１２】
また、車速テーブル部１６には、図３に示すように、車速に応じて変化させるアシスト指令値のゲインをテーブル値としてメモリしている。そして、そのゲインを上記アシスト値に乗算して、アシスト指令値を決定するようにしている。
例えば、低車速域においては、ゲインを大きくしたアシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路１１に伝えられると、電動モータ６には、操舵トルクと同方向に大きなアシストトルクが発生することになる。
そして、高車速になるにつれて、そのゲインを小さくしたアシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路１１に伝えられても、電動モータ６には、ほとんどアシストトルクは発生しない。
【００１３】
また、上記戻り時用のアシスト指令値決定回路１７も、アシスト値テーブル部１９と車速テーブル部２０とからなる。以下では、上記切り込み時用のアシスト指令値決定回路１３との相違点のみについて説明する。
アシスト値テーブル部１９には、図４に示すように、操舵トルクとアシスト値との特性をテーブル値としてメモリしている。つまり、操舵トルクがゼロからトルク値±Ｔ2の範囲では、アシスト値はゼロとなっている。そして、トルク値±Ｔ2を超えてからは、その操舵トルクと同方向にアシストトルクを発生するために、アシスト値も比例的に大きくなり、操舵トルクがトルク値±Ｔ3を超えてからは一定となる。
【００１４】
また、車速テーブル部２０には、車速に応じて変化させるアシスト指令値のゲインをテーブル値としてメモリしている。そして、そのゲインを上記アシスト値に乗算して、アシスト指令値を決定するようにしている。
例えば、低車速域においては、ゲインを小さくしたアシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路１１に伝えられても、電動モータ６には、ほとんどアシストトルクは発生しない。
そして、高車速になるにつれて、そのゲインを大きくして、アシスト指令値を出力する。したがって、このアシスト指令値がモータ電流制御回路１１に伝えられると、電動モータ６には、操舵トルクと同方向に大きなアシストトルクが発生することになる。
【００１５】
上記スイッチ１４は、ステアリングホイールＷの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別回路２１によって制御されている。
この切り込み・戻り判別回路２１には、トルクセンサ８とモータ角速度センサ１２とを接続している。
そして、これらセンサ８、１２で検出した操舵トルクの極性とモータ角速度の極性とが同極性であれば、つまり、その方向が同じであれば、切り込み時であると判別する。そして、スイッチ１４を切り換えるので、切り込み時用のアシスト指令値決定回路１３から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路１１に伝えられる。
それに対して、これら操舵トルクの極性とモータ角速度の極性とが同極性でなければ、つまり、その方向が同じでなければ、戻り時であると判別する。そして、スイッチ１４を切換えるので、戻り時用のアシスト指令値決定回路１７から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路１１に伝えられる。
【００１６】
次に、この実施例の電動パワーステアリング制御装置の作用を説明する。
いま、例えば、中立状態から、ステアリングホイールＷを右方向に切り込んだとする。
このとき、操舵トルクは右方向に発生するとともに、ロッド４のラック５に連係する電動モータ６にも、わずかであるが右方向にモータ回転が発生する。したがって、切り込み・戻り判別回路２１が切り込み時であると判別し、スイッチ１４を切換えて、切り込み時用のアシスト指令値決定回路１３から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路１１に伝えられる。
【００１７】
この切り込み状態では、車両が低速走行していれば、操舵トルクも大きく、ゲインも大きいので、電動モータ６には比較的大きなアシストトルクが発生する。したがって、そのハンドル操舵を軽快に行うことができる。
それに対して、車両が高速走行しているときは、操舵トルクが小さく、ゲインも小さくなるので、電動モータ６にほとんどアシストトルクが発生しない。したがって、ハンドルがふらつくこともなく、安定した高速走行が可能となる。
【００１８】
上記切り込み状態から、例えば、保舵しようとするとき、電動モータ６が停止するが、操舵トルクはセルフアライニングトルクに抗するため右方向に発生したままである。したがって、切り込み・戻り判別回路２１が戻り時であると判別し、スイッチ１４を切り換えて、戻り時用のアシスト指令値決定回路１７から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路１１に伝えられる。
【００１９】
この保舵状態では、車両が低速走行していれば、セルフアライニングトルクが小さいので、トルク値±Ｔ2以下の小さな操舵トルクしか発生しない。
また、操舵トルクがトルク値±Ｔ2を超えたとしても、低速走行域ではゲインが小さいので、結局、電動モータ６にはほとんど、あるいは、全くアシストトルクが発生しない。この場合には、セルフアライニングトルクが小さく、ドライバーの保舵力だけで保舵することになる。
【００２０】
それに対して、車両が高速走行しているときは、セルフアライニングトルクが大きいので、操舵トルクが±Ｔ2を超えて発生する。しかも、高速走行域ではゲインが大きくなるので、電動モータ６に比較的大きなアシストトルクが発生する。このアシストトルクは、操舵トルクと同方向、ここでは右方向に発生するため、それがセルフアライニングトルクに抗して作用し、しっかりと保舵することが可能となる。
【００２１】
また、上記切り込み状態あるいは保舵状態から、車輪３Ｒ、３Ｌを中立位置に復帰させようと、ステアリングホイールＷを回転させる力をゼロにすると、セルフアライニングトルクによってステアリングホイールＷが戻り方向、ここでは左方向に回転させられる。このとき、ステアリングホイールＷ自体の質量により元の位置に止まろうとする慣性が働くため、戻り方向とは逆に、ここでは右方向に操舵トルクが発生する。したがって、切り込み・戻り判別回路２１が戻り時であると判別し、スイッチ１４を切り換えて、戻り時用のアシスト指令値決定回路１７から出力されたアシスト指令値が、モータ電流制御回路１１に伝えられる。
【００２２】
この戻り状態では、車両が低速走行していれば、セルフアライニングトルクが小さく、その分慣性トルクも小さいので、トルク値±Ｔ2以下の小さな操舵トルクしか発生しない。
また、操舵トルクがトルク値±Ｔ2を超えたとしても、低速走行域ではゲインが小さいので、結局、電動モータ６にはほとんど、あるいは、全くアシストトルクが発生しない。したがって、ステアリングホイールＷの戻り性を確保することができる。
【００２３】
それに対して、車両が高速走行しているときは、セルフアライニングトルクが大きく、その分慣性トルクも大きくなるので、操舵トルクは±Ｔ2を超えて発生する。しかも、高速走行域ではゲインが大きくなるので、電動モータ６に比較的大きなアシストトルクが発生する。このアシストトルクは、操舵トルクと同方向、ここでは右方向に発生するため、それがセルフアライニングトルクに抗して作用し、車輪３Ｒ、３Ｌが中立位置に復帰しようとする勢いを抑えて、収れん性を向上させることができる。
【００２４】
以上述べたように、切り込み・戻り判別回路２１が判別する切り込みとは、ステアリングホイールＷを切った状態をいう。ここでは、中立状態からステアリングホイールＷを切り込んだ状態について説明したが、例えば、ステアリングホイールＷを切った状態から、積極的に中立位置に戻したり、ステアリングホイールＷを左右に切り返したりする状態も、ここでいう切り込み時と判別されることになる。
それに対して、切り込み・戻り判別回路２１が判別する戻りとは、保舵状態、及び、車輪３Ｒ、３Ｌを中立位置に復帰させようと、ステアリングホイールＷを回転させる力をゼロにした状態をいう。
【００２５】
なお、図２〜５に示す特性はほんの一例にすぎず、テーブル部１５、１６、１９、２０のテーブル値を変更してやれば、車種に応じて、あるいは、ユーザーからの要望に応じて、操舵フィーリングをきめこまやかにチューニングすることができる。
例えば、この実施例では、低速走行域における戻り時にアシストトルクをほとんど、あるいは、全く発生させないようにしたが、このとき、操舵トルクと逆方向に、すなわち、セルフアライニングトルクと同じ方向に、積極的にアシストトルクを発生させるなどしてもかまわない。このようにすれば、セルフアライニングトルクに加えてアシストトルクが戻り補助力として作用し、低速走行域における戻り性をさらに向上させることができる。
また、この実施例では、保舵状態、つまり、電動モータ６が停止しながら、トルクセンサ８が操舵トルクを検出した状態を、戻り時として判別するようにしたが、車種やユーザーからの要望に応じて、それを切り込み時と判別し、切り込み時のアシスト力を発生させるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
第１、第２の発明によれば、制御対象の異なるステアリングホイールの切り込み時・戻り時に、それに応じたアシストトルクを発生させて、操舵フィーリングを向上させることができる。しかも、切り込み時用あるいは戻り時用のアシスト指令値決定手段の特性をそれぞれ変更してやれば、車種に応じて、あるいは、ユーザーからの要望に応じて、操舵フィーリングをきめこまやかにチューニングすることができる。
また、低速走行域ではアシストトルクを小さく発生させるかまたはアシストトルクを発生させず、高速走行域ではアシストトルクを大きく発生させる構成にしたので、低速走行域でのステアリングホイールの戻り性を確保することができるとともに、高速走行域では収れん性を向上させることができる。
第３の発明によれば、低速走行域であって、ステアリングホイールの戻り時に、操舵トルク方向と逆方向に積極的にアシストトルクを発生させる構成にしたので、セルフアライニングトルクに加えてアシストトルクが戻り補助力として作用する。したがって、低速走行域における戻り性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の電動パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
【図２】切り込み時における操舵トルクとアシスト値との特性を示す一例である。
【図３】切り込み時における車速とゲインとの関係を示す一例である。
【図４】戻り時における操舵トルクとアシスト値との特性を示す一例である。
【図５】戻り時における車速とゲインとの関係を示す一例である。
【図６】電動パワーステアリング制御装置を示す図である。
【図７】従来例の電動パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
６      電動モータ
８      トルクセンサ
９      車速センサ
１０    アシスト指令値決定回路
１１    モータ電流制御回路
１２    モータ角速度センサ
１３    切り込み時用のアシスト指令値決定回路
１７    戻り時用のアシスト指令値決定回路
２１    切り込み・戻り判別回路
【図１】
0003814372.tif 000002
【図２】
0003814372.tif 000003
【図３】
0003814372.tif 000004
【図４】
0003814372.tif 000005
【図５】
0003814372.tif 000006
【図６】
0003814372.tif 000007
【図７】
0003814372.tif 000008