JP2001088725A - 電動式パワーステアリングの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車の電動式パワーステアリングの操舵フ
ィーリングにおいて、低速時の操舵力抜け感を低減する
ようにして油圧式のものの長所に近づけるようにした制
御方法を提供する。 【解決手段】 ステアリングの操作を支援する電動モー
タに送るアシスト電流を基本電流と微分電流とを加算す
ることにより求めた。微分電流は、電動モータの回転し
始めに大きな利得が得られる特性のマップ３から求めた
ゲインＫ２と、高車速時に小さな利得が得られる特性の
マップ２から求めたゲインＫ１と、操舵トルク値の変化
量とを演算して求めた。これにより、ステアリング操作
の初動時の張付き感や慣性感が低減され、また、低速時
の操舵力抜け感が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】自動車のパワーステアリング
機構は、ステアリングの切り込み時や戻し時にアシスト
トルクを発生させ、ステアリング操作を容易にさせるも
のである。本発明は、ステアリング操作を電動モータで
支援するときの、ステアリング回し始め等の操作を滑ら
かにするための電動式パワーステアリングの制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車に装備する電動式のパワーステア
リング機構には、ステアリングトルクセンサが設けられ
ており、ステアリングトルクセンサは操舵トルク及び操
舵トルクの増加方向を検知し、これに応じた電圧値に変
換する機能を持ち、コントローラに出力するように配線
されている。また、車速センサを設置して車速を測定
し、高車速時にアシスト量を小さくして操舵トルクを大
きくさせることにより操縦安定性を良くしようとするこ
とが提案されている。

【０００３】また、一般的に、電動式のパワーステアリ
ング機構では、切り込み操舵時と戻し操舵時で操舵トル
クに対するアシスト量は同じになるが、切り込み時の操
舵トルクに対して戻し時にはセルフアライニングトルク
が作用してステアリング戻し時の操舵力が軽くなる。

【０００４】ところで、油圧式のパワーステアリング機
構では、静摩擦係数と動摩擦係数の差が少なく、電動モ
ータのような慣性物がないため、しっとりとした滑らか
なフィーリングに仕上げ易い。逆に、電動式のものでは
モータが慣性感（ステアリング初動時に静止状態から動
作状態に移る瞬間的に感じる抵抗感覚）の原因となり、
モータ各部及び減速機構部の摺動抵抗がステアリングの
回し始めの張り付き感となり、フィーリングを悪化させ
る。特に、このフィーリングは、ステアリングの回し始
めや、操舵方向の反転時に良く感じられる。現在、この
対策として、電動式のものでは、操舵トルクの増加量に
対応してアシスト電流を流す制御機構が提案されている
（特開平１０−１５７６３６号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
制御機構では、モータの慣性感低減、フリクションの低
減に効果を発揮するが、ステアリングインフォメーショ
ン及び、すわり感、収斂性が希薄になるといった別の現
象が出てくる。このため、相反関係にある両者の妥協点
を見つける必要がある。また、理想的には、慣性感が少
なく、回し始めと回している時のフリクション感が同じ
か、回している時の方が、フリクション感が大きく、し
かも、ステアリングインフォメーションがしっかりあ
り、適度なすわり感があるのが良い。

【０００６】本発明は、ステアリングの回し初めや、操
舵方向の反転時等の、モータが止まっている時及び回転
数が低いときには、十分微分制御が働き、モータの回転
数が高くなると微分制御の効きめを下げるようにした電
動式パワーステアリングの制御方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項１の発明は、車両に装備したステア
リングの操舵トルクの変化量と車速センサの検出値とを
演算して、操舵を補助する電動モータの基本電流を求
め、操舵速度を検出する操舵速度検出手段を設け、該操
舵速度検出手段からの検出値の低い領域においてゲイン
の高くなる特性を持つ変換回路により、この特性にした
がったゲインを決定すると共に、前記操舵トルクの変化
量と演算して微分電流を求め、該微分電流と前記基本電
流を演算したアシスト電流によりモータ駆動させるよう
にしたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、車両に装備したステア
リングの操舵トルクの変化量と車速センサの検出値とを
演算して、操舵を補助する電動モータの基本電流を求
め、操舵速度を検出する操舵速度検出手段を設け、該操
舵速度検出手段からの検出値の低い領域においてゲイン
の高くなる特性を持つ第１の変換回路により、この特性
にしたがった第１のゲインを決定すると共に、車両の高
車速時にゲインの低くなる特性を持つ第２の変換回路に
よりこの特性にしたがった第２のゲインを決定し、求め
た第１及び第２のゲインを前記操舵トルクの変化量と演
算して微分電流を求め、該微分電流と前記基本電流を演
算して求めたアシスト電流によりモータ駆動させるよう
にしたことを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は請求項１または請求項２
に記載された発明において、ステアリングの回転を支援
する電動モータの回転数検出手段により、操舵速度を検
出することを特徴とする。

【００１０】上記構成の制御はモータの回転数感応式と
した微分制御である。慣性感はステアリングが止まって
いる状態から動く瞬間及び、ステアリングの回転方向が
反転する時に生じ、共に、ステアリングの回転速度が遅
い場合に生じる。このとき、微分制御が他への干渉を少
なくして、効率よく働くようにする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。本発明の実施の形態に係る電
動式パワーステアリングの制御方法は、図１に示す制御
回路の工程にしたがって行われる。図１に示すように、
該制御方法に必要な入力装置としてステアリングトルク
センサ１と車速センサ２及びモータ角速度センサ（操舵
速度検出手段）３が設置される。ステアリングトルクセ
ンサ１で検出したトルク値は、ステアリングの回転を支
援するモータの駆動時のトルク値と位相がずれるので、
ステアリングトルクセンサ１の出力端に位相補償回路４
を設けている。また、位相補償回路４の出力と車速セン
サ２の出力を入力する基本電流演算回路５と、位相補償
回路４の出力と車速センサ２の出力及びモータ角速度セ
ンサ３の出力を入力する微分電流演算回路６を設けてい
る。なお、モータ角速度センサ３は電動モータにすでに
取り付けてある回転数検出手段を利用することもでき
る。

【００１２】基本電流演算回路５には図４に示す車速に
応じた操舵トルクに対する基本電流特性のマップ１が収
納され、マップ１は操舵トルクからその時の車速に応じ
た基本電流を算出するのに利用される。

【００１３】次に、微分電流演算回路６を図２及び図５
を参照して説明する。微分電流演算回路６は車速センサ
２の出力と位相補償回路４の出力及びモータ角速度セン
サ３の出力を入力する。位相補償回路４の出力は増幅・
減少量微分回路７に入力され増幅と共に操舵トルク値の
減少量が微分される。また、車速センサ２の出力は図５
（ａ）に示す特性を有するマップ２を収納した第１利得
変換回路８に入力され、モータ角速度センサ３の出力は
図５（ｂ）に示す特性を有するマップ３を収納した第２
利得変換回路９に入力される。

【００１４】ここで、マップ２の特性は、一例として、
自動車走行状態の低車速時でゲインを高くし、中速時で
ゲインを下げ始め、高速時になるにつれゲインを下げ、
その後、ほぼ一定の低ゲインになる特性を持ち、そのと
きの車速からマップ２によりゲインＫ１を求めることが
できる。マップ３の特性は、一例として、モータ回転数
がゼロからほぼ１００ｒｐｍ位の間のモータ初動時にゲ
インを高くし、その後、低ゲインになる特性を持ち、そ
のときのモータ回転数からマップ３によりゲインＫ２を
求めることができる。

【００１５】微分電流演算回路６の出力は、増幅・減少
量微分回路７の出力を積分フィルタ（遅れフィルタ）１
０に入力し、さらに、増幅・減少量微分回路７の出力と
積分フィルタ１０の出力を減算演算し（微分成分をなく
し増幅成分を抽出する）、さらに第１利得変換回路８及
び第２利得変換回路９のそれぞれの出力値とを加算演算
して微分電流を得るようにしたものである。

【００１６】次に、電動式パワーステアリング機構の制
御システムを図３のフローチャートを参照して説明す
る。まず、制御システムがスタートすると、ステアリン
グトルクセンサ１によるトルク値Ｔ₀ （ｓ１）、車速セ
ンサ２による車速Ｖ₀ （ｓ２）、モータ角速度センサ３
によるモータ角速度ｄθ₀ （ｓ３）が入力される。ま
た、モータ角速度ｄθ ₀ からモータ回転数を算出する
（ｓ４）。次に、図４に示すマップ１に基づいてトルク
値Ｔ₀ と車速Ｖ₀ から演算して基本電流を決定する（ｓ
５）。

【００１７】次に、トルク値Ｔ₀ を微分して操舵トルク
の変化量ｄＴ_0/ｄｔを算出する（ｓ６）。また、マップ
２により車速の値からゲインＫ１が求められ（ｓ７）、
マップ３によりモータ回転数からゲインＫ２が求められ
る（ｓ８）。そして、操舵トルクの変化量の絶対値｜ｄ
Ｔ₀ ／ｄｔ｜とゲインＫ１とゲインＫ２を乗算演算する
ことにより微分電流を決定する（ｓ９）。この微分電流
と基本電流を演算してアシスト電流（ｓ１０）を算出
し、このアシスト電流によりモータを駆動する（ｓ１
１）。

【００１８】ステアリング操作の初動時は第２利得変換
回路９のマップ３において、モータ回転数の低回転領域
でゲインＫ２が求められる。ここでは高いゲインＫ２が
求められ、このゲインＫ２によりモータ駆動させるの
で、ステアリング操作の初動において操舵フィーリング
の張付き感が減少され、油圧式の操舵フィーリングに近
づかせることができる。

【００１９】また、車両の高車速時にはゲインＫ１が低
くなり、アシスト電流が小さくなって操舵トルクが大き
くなるため、ステアリング操作時のすわり感が向上して
操縦安定性が良好になる。また、高車速時であってもス
テアリング操作の初動においてはアシスト電流が過大と
なる場合があるが、モータ回転数が低回転領域よりも高
回転側の領域となることで第２利得変換回路９のマップ
３より求められるゲインＫ２が低くなり、アシスト電流
が小さくなって操舵トルクが大きくなるので、ステアリ
ング操作時のすわり感が向上する。このように、微分電
流演算回路６の微分電流出力を車両の運転状況に合わせ
た値に増減させ、最適な操舵特性にすることが可能とな
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上述べた通りであり、請求項
１に記載の発明では、ステアリングを作動させる電動モ
ータの基本電流と微分電流とを加えたアシスト電流によ
りモータ駆動させるようにしたものであり、操舵開始時
において微分電流を高くしたので、ステアリングの回し
始めや操舵方向が反転するときの低回転時のモータのア
シスト電流、すなわちアシストトルク量が大きくなり、
操舵フィーリングの張付き感が減少され、油圧式の操舵
フィーリングに近くさせることができる。また、モータ
回転数が高いときにはモータのアシスト電流、すなわち
アシストトルク量を小さくしたのでステアリングのすわ
り感が向上して操舵特性及び操縦安定性が良好になる。
請求項２に記載の発明では、さらに、車速のゲインを高
車速時に低くなるようにして微分電流を演算したので、
高車速時にモータのアシスト電流、すなわちアシストト
ルク量が小さくなり、操舵速度が小さくなる高車速時に
おいても、ステアリング操作の操舵力抜け感が改善さ
れ、すわり感を良くすることができる。請求項３に記載
の発明では、電動モータにすでに取り付けてある回転数
検出手段を操舵速度検出手段に利用することができ、設
置作業を簡易にし、コストを安くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態のパワーステアリング
機構の制御回路を示すブロック図である。

【図２】図１に示す微分電流演算回路を示すブロック図
である。

【図３】本発明による実施の形態の電動式パワーステア
リング機構の制御システムのフローチャートである。

【図４】図１の基本電流演算回路に収容されたマップ１
のグラフである。

【図５】図１の微分電流演算回路に収容された（ａ）マ
ップ２、（ｂ）マップ３を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ステアリングトルクセンサ ２ 車速センサ ３ モータ角速度センサ ５ 基本電流演算回路 ６ 微分電流演算回路 ７ 増幅・減少量微分回路 ８ 第１利得変換回路 ９ 第２利得変換回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に装備したステアリングの操舵トル
   クの変化量と車速センサの検出値とを演算して、操舵を
   補助する電動モータの基本電流を求め、 操舵速度を検出する操舵速度検出手段を設け、該操舵速
   度検出手段からの検出値の低い領域においてゲインの高
   くなる特性を持つ変換回路により、この特性にしたがっ
   たゲインを決定すると共に、前記操舵トルクの変化量と
   演算して微分電流を求め、該微分電流と前記基本電流を
   演算したアシスト電流によりモータ駆動させるようにし
   たことを特徴とする電動式パワーステアリングの制御方
   法。
2. 【請求項２】 車両に装備したステアリングの操舵トル
   クの変化量と車速センサの検出値とを演算して、操舵を
   補助する電動モータの基本電流を求め、 操舵速度を検出する操舵速度検出手段を設け、該操舵速
   度検出手段からの検出値の低い領域においてゲインの高
   くなる特性を持つ第１の変換回路により、この特性にし
   たがった第１のゲインを決定すると共に、車両の高車速
   時にゲインの低くなる特性を持つ第２の変換回路により
   この特性にしたがった第２のゲインを決定し、 求めた第１及び第２のゲインを前記操舵トルクの変化量
   と演算して微分電流を求め、該微分電流と前記基本電流
   を演算して求めたアシスト電流によりモータ駆動させる
   ようにしたことを特徴とする電動式パワーステアリング
   の制御方法。
3. 【請求項３】 ステアリングの回転を支援する電動モー
   タの回転数検出手段により、操舵速度を検出することを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の電動式パワー
   ステアリングの制御方法。