JP2618240B2 - 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 - Google Patents
電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置Info
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- JP2618240B2 JP2618240B2 JP16620187A JP16620187A JP2618240B2 JP 2618240 B2 JP2618240 B2 JP 2618240B2 JP 16620187 A JP16620187 A JP 16620187A JP 16620187 A JP16620187 A JP 16620187A JP 2618240 B2 JP2618240 B2 JP 2618240B2
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- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
- B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
- B62D5/046—Controlling the motor
- B62D5/0466—Controlling the motor for returning the steering wheel to neutral position
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Description
本発明は、車両の操舵系にモータ駆動による補助操舵
力（パワーアシスト）を与える電動式パワーステアリン
グ装置のモータ制御装置に関するものである。
力（パワーアシスト）を与える電動式パワーステアリン
グ装置のモータ制御装置に関するものである。
上述のような電動式パワーステアリング装置のモータ
制御装置としては、操舵系の捩りトルクを検出する捩り
トルクセンサの他に車速を検出する車速センサと舵角を
検出する舵角センサとを設け、捩りトルクセンサの出力
に基づく指令信号を、上記車速センサの出力に基づき車
速の増大に伴って減少するよう補正すると共に、上記舵
角センサの出力から舵角の増大に伴って増大する戻し信
号を加算して、電動モータの回転方向，回転トルクを制
御するようにしたものが本件出願人により既に提案され
ている（特開昭61−98675号公報参照）。
制御装置としては、操舵系の捩りトルクを検出する捩り
トルクセンサの他に車速を検出する車速センサと舵角を
検出する舵角センサとを設け、捩りトルクセンサの出力
に基づく指令信号を、上記車速センサの出力に基づき車
速の増大に伴って減少するよう補正すると共に、上記舵
角センサの出力から舵角の増大に伴って増大する戻し信
号を加算して、電動モータの回転方向，回転トルクを制
御するようにしたものが本件出願人により既に提案され
ている（特開昭61−98675号公報参照）。
ところで上述のように従来の電動式パワーステアリン
グ装置のモータ制御装置では、舵角に応じた戻し信号を
加算することで転舵の手応え，保舵力，復元力を得てい
るので、低速で旋回するときにも不要な戻し力が作用し
てしまう不都合がある。もっとも旋回時に生じる横加速
度に応じて戻し信号を発生するようにすれば上記問題は
解決できるが、この場合、高速ではわずかな転舵で大き
な横加速度が発生することから、中低速に合わせて戻し
力を設定すると高速では戻し力が課題となって転舵の安
定性に欠ける問題がある。 本発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、中低速から高速にわたって旋回時に適度な
戻し力が得られるようにした電動式パワーステアリング
装置のモータ制御装置を提供することを目的とする。
グ装置のモータ制御装置では、舵角に応じた戻し信号を
加算することで転舵の手応え，保舵力，復元力を得てい
るので、低速で旋回するときにも不要な戻し力が作用し
てしまう不都合がある。もっとも旋回時に生じる横加速
度に応じて戻し信号を発生するようにすれば上記問題は
解決できるが、この場合、高速ではわずかな転舵で大き
な横加速度が発生することから、中低速に合わせて戻し
力を設定すると高速では戻し力が課題となって転舵の安
定性に欠ける問題がある。 本発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、中低速から高速にわたって旋回時に適度な
戻し力が得られるようにした電動式パワーステアリング
装置のモータ制御装置を提供することを目的とする。
この目的のため本発明は、操舵系の捩りトルクセンサ
の出力に基づき捩りトルクの増加に伴い増大し、かつ車
速センサの出力に基づき車速の増加に伴って減少するア
シスト信号と、舵角センサの出力に基づき舵角の増加に
伴って増大する戻し信号とを加算した指令信号により電
動モータの回転方向，回転トルクを制御する電動式パワ
ーステアリング装置において、車両に生じる横加速度の
検知手段を具備し、上記横加速度検知手段の出力信号と
車速センサの出力信号とに基づいて横加速度の増加に伴
い絶対値が増大し、車速の増加に伴い絶対値が減少する
特性の旋回戻し信号を発生する旋回戻し指令部を設け、
上記旋回戻し信号を上記指令信号に加算し、この加算さ
れた指令信号に応じて制御することを特徴とする。
の出力に基づき捩りトルクの増加に伴い増大し、かつ車
速センサの出力に基づき車速の増加に伴って減少するア
シスト信号と、舵角センサの出力に基づき舵角の増加に
伴って増大する戻し信号とを加算した指令信号により電
動モータの回転方向，回転トルクを制御する電動式パワ
ーステアリング装置において、車両に生じる横加速度の
検知手段を具備し、上記横加速度検知手段の出力信号と
車速センサの出力信号とに基づいて横加速度の増加に伴
い絶対値が増大し、車速の増加に伴い絶対値が減少する
特性の旋回戻し信号を発生する旋回戻し指令部を設け、
上記旋回戻し信号を上記指令信号に加算し、この加算さ
れた指令信号に応じて制御することを特徴とする。
このような手段では、車両の旋回走行により旋回戻し
指令部からは、車両に生じる横加速度に応じて絶対値が
増大する特性の旋回戻し信号が出力し、この旋回戻し信
号により転舵力に抗する戻し力が作用して適度な手応え
が得られる。 車速の増加に伴い上記旋回戻し信号の絶対値は減少す
るので、高速時にも戻し力が過大とならず、滑らかな手
応えと操舵の安定感が得られる。
指令部からは、車両に生じる横加速度に応じて絶対値が
増大する特性の旋回戻し信号が出力し、この旋回戻し信
号により転舵力に抗する戻し力が作用して適度な手応え
が得られる。 車速の増加に伴い上記旋回戻し信号の絶対値は減少す
るので、高速時にも戻し力が過大とならず、滑らかな手
応えと操舵の安定感が得られる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて具体的に説
明する。 第１図において符号１はパワーアシスト用の電動モー
タであり、図示省略した操舵系のラック・ピニオン機構
のピニオン軸に減速機，ジョイントなどを介して連結さ
れ、上記操舵系にアシスト力を付与できるようになって
いる。このような電動モータ１は、正負判別部21,絶対
値変換部22,デューティ制御部23,電機子電流検出部24,
電動モータ駆動部25などを備える駆動制御部２により、
後述の指令信号に基づいて回転方向，回転トルクが制御
される。すなわち、指令信号は正負判別部21と絶対値変
換部22とに入力され、正負判別部21の判別信号が電動モ
ータ駆動部25に入力されることでモータ電流の方向が指
令信号に応じて切換え制御されると共に、絶対値変換部
22の出力信号がデューティ制御部23に入力してデューテ
ィ比が定められ、これが電動モータ駆動部25に入力する
ことで指令信号の大きさに応じた回転トルクが設定され
るようになっている。なお、上記電動モータ１の回転ト
ルクは、電機子電流検出部24が電動モータ１の電機子電
流を検出し、その検出値をデューティ制御部23にフィー
ドバックすることで一定の指示値に収束するように制御
される。 ここで、前記駆動制御部２へ指令信号を出力するもの
として、本実施例では、アシスト指令部3,舵角戻し指令
部4,位相補償指令部5,舵角位相補償指令部6,旋回戻し指
令部７が設けられている。 アシスト指令部３は、基本的には操舵系の捩りトルク
の大きさおよび方向に応じたアシスト信号を発生するも
ので、ステアリング系（操舵系）のピニオンに設置され
てその捩りトルクの方向および大きさを検出する捩りト
ルクセンサ31と、この捩りトルクセンサ31の出力電圧信
号（第２図参照）に基づいて、基本的には第３図のグラ
フの実線で示すような特性のアシスト信号、すなわち、
捩りトルクの大きさが所定値以下では出力せず、所定値
を越えると捩りトルクの方向に応じた極性で捩りトルク
の値に応じて増減するアシスト信号を出力するアシスト
トルク値指示関数部32とを備える。 また、アシスト指令部３には、車両の速度を検出する
車速センサ33が設けられると共に、この車速センサ33の
出力電圧信号に基いて、第４図のグラフに示すように車
速の増大に伴い減少する特性の加算定数信号Svを発生す
る加算定数関数部34、およびこの加算定数信号Svと前記
捩りトルクセンサ31の出力信号とを入力してアシストト
ルク値指示関数部32へ出力する加算演算部35が設けられ
る。そして、この加算演算部35が捩りトルクセンサ31の
出力信号の極性に合わせてこれに加算定数信号Svを加減
算処理することで、第３図のグラフに示す特性は車速を
パラメータとしてＸ軸方向に平行移動されるようになっ
ている。すなわち右切りの場合の特性を例示すれば、第
５図に示すようにアシストトルク値指示関数部32の出力
は、同一捩りトルクにおいて車速の増大に伴い絶対値が
減少し、同一車速では捩りトルクの絶対値の増加に伴い
出力の絶対値が増大する。そしてこのような出力特性
を、車速に応じて第５図の破線に示すように補正すべ
く、乗算定数関数部36,乗算演算部37が設けられてい
る。この乗算定数関数部36は、車速センサ33の出力電圧
信号に基いて第６図に示す特性の乗算定数信号、すなわ
ち、車速が０では乗算定数が１であり、車速の増大に伴
って次第に定数が０に近づいて減少する特性の乗算定数
信号を発生するものである。また、乗算演算部37は、前
記アシストトルク値指示関数部32の出力に上記乗算定数
を乗算処理するものであり、この乗算演算部37からのア
シスト信号itは、車速に応じて、第５図の破線に示すよ
うになる。 次に、舵角戻し指令部４は、操舵系の転舵角に応じて
舵角を中立（直進）位置に戻す方向の戻し信号を発生す
るものであり、操舵系のたとえば、ラック・ピニオン機
構におけるラックの移動量に基いて転舵角を検出する舵
角センサ41,およびこの舵角センサ41の出力電圧信号に
基いて第７図のグラフに示す特性の舵角戻し信号ｉθを
出力する舵角対応戻しトルク値指示関数部42を備えてい
る。 位相補償指令部５は、前記捩りトルクセンサ31の出力
信号を入力し、その微分値に比例する信号を発する位相
補償部51,およびこの位相補償部51の出力信号に基いて
例えば第８図のグラフに示すような特性アシスト補助信
号iaを出力する位相補償指示関数部52を備え、本実施例
では位相補償部51の出力信号が、さらに捩りトルクセン
サ31の出力信号に加えられて加算演算部35に入力され、
アシストトルク値指示関数部32への入力信号に影響を与
える。 さらに舵角位相補償指令部６は、転舵操作の速度に応
じて舵の進む方向と逆方向の減衰信号を発生するもので
あり、前記舵角センサ41の出力信号を入力し、その微分
値に比例する信号を発する舵角位相補償部61と、この舵
角位相補償部61の出力信号に基いて、例えば第９図のグ
ラフに示す特性の減衰信号ｉを出力する舵角位相補償
指示関数部62とを備えてなる。 ここで旋回戻し指令部７は、車両の旋回時に転舵力に
抗する適度な戻し力を付与するための旋回戻し信号を発
生するものであり、前記舵角センサ41および車速センサ
33の出力電圧信号が入力される横加速度演算部71と、こ
の横加速度演算部71から信号入力する横加速度対応戻し
トルク値指示関数部72とを備えると共に、前記車速セン
サ33の出力電圧信号が入力される車速補正係数指示関数
部73と、この車速補正係数指示関数部73および上記横加
速度対応戻しトルク値指示関数部72から信号入力する車
速補正演算部74とを備えてなる。 横加速度演算部71は、横加速度検知手段として機能す
るもので、次式で表わされる横加速度Ｇの値を算出する
ため、車速ＶをパラメータとしてＫ（Ｖ）の値を２次元
マップの形で格納しており、車速センサ33の出力に基づ
く車速Ｖに応じたＫ（Ｖ）値に舵角センサ41の出力に基
づく実舵角δを乗算処理することで車両に生じる横加速
度Ｇを算出する（第12図参照）。 Ｇ＝（1/9.8）［V2/（１＋AV2）］（1/l）δ ＝Ｋ（Ｖ）・δ Ａ…スタビリティファクタ ｌ…ホィールベース 横加速度対応戻しトルク値指示関数部72は、第10図に
示すように横加速度Ｇに比例する絶対値の旋回戻し信号
igを出力するものである。 一方、車速補正係数指示関数部73は、第11図に示すよ
うに車速がゼロから60km/h程度までは1,それ以上車速が
増加すると漸減して０に近づく特性の車速補正係数を出
力するものである。また車速補正演算部74は、前記横加
速度対応戻しトルク値指示関数部72の出力に上記車速補
正係数を乗算処理するものであり、この車速補正演算部
74から旋回戻し信号igは、第10図の破線で示すように高
速時に車速の増大に応じて出力を減少する。 また本実施例においては、前記舵角戻し指令部４から
の舵角戻し信号ｉθおよび舵角位相補償指令部６からの
減衰信号ｉの出力を規制する車速判別部８が設けられ
る。この車速判別部８は、上記舵角戻し信号ｉθと減衰
信号ｉとの加算信号を入力し、前記車速センサ33の出
力信号に基づいて車速が例えば5km/h以上では上記加算
信号をそのまま出力するが、車速が5km/h以下では加算
信号の出力を規制するようになっている。 そして、上記車速判別部８の規制をうけた状態で、ア
シスト指令部３からのアシスト信号itと、舵角戻し指令
部４からの舵角戻し信号ｉθと、位相補償指令部５から
のアシスト補助信号iaと、舵角位相補償指令部６からの
減衰信号ｉと、旋回戻し指令部７からの旋回戻し信号
igとの加算信号が指令信号として駆動制御部２へ出力さ
れるよう構成してある。 以上のような構成では、転舵操作に伴い操舵系に捩り
トルクが発生すると、捩りトルクセンサ31がこれを検出
して出力信号を発生するが、この時、車速センサ33およ
び舵角センサ41からの各情報によって、上記出力信号に
基づくアシスト信号itに補正を加える。そしてこのアシ
スト信号itの正負判別および絶対値に応じたデューティ
比制御を通じて、電動モータ１の回転方向，回転トルク
が制御される。ここで捩りトルクとアシスト信号itとの
関係をみると、基本的には、第３図のグラフに示すとお
りであり、例えば右切りの際の捩りトルクに対しては正
のアシスト信号か捩りトルクの増加に伴い増大するよう
に出力する。従って、電動モータ１は、右切りを補助す
る回転方向に捩りトルクの大きさに応じた出力トルクで
回転駆動され、右切りの際の操舵力が軽減される。な
お、左切りの際には負のアシスト信号に基いて電動モー
タ１が左切りを補助する回転方向に制御されることで、
右切りの場合と同様に作用する。 ここで捩りトルクとアシスト信号との関数特性は、本
実施例では車速センサ33の出力信号に基づいて変化す
る。例えば、右切りの捩りトルクに対するアシスト信号
の特性グラフを示す第５図において、車速０の状態をMo
で示すと、車速がV1,V2と増加するにつれて、加算定数
関数部34からの加算定数信号SVの加算処理に基づいて特
性グラフはM1,M2と第５図のＸ軸方向へ平行移動して変
化する。そして乗算定数信号の乗算処理により特性グラ
フM1はm1に、M2はm2に傾きを小さくするように変化す
る。従って、捩りトルクの大きさが同一の場合、アシス
ト信号の大きさは車速の増大に伴って減少する。このこ
とは、同一捩りトルクに対する電動モータ１の出力トル
クが車速の増加に従って減少することを意味し、車両の
低速走行時には、充分なパワーアシストが得られるもの
でありながら、高速走行時には、補助操舵力過剰となる
ことがなく、従って、転舵時にハンドルが軽すぎて不安
感を持つということがなくなる。 一方、転舵操作に伴い、舵角センサ41が転舵角を検出
し、これに基づいて第７図に示す特性、すなわち、舵角
０の中立位置の近傍では出力せず、この範囲を越えて左
右の転舵角±θＯの範囲では比例的に増大し、±θＯを
越えると一定値となり、右転舵領域では負の値（左切り
方向）、左転舵領域では正の値（右切り方向）となる舵
角戻し信号ｉθを出力する。 また、車両が半径の小さなカーブを急ハンドルで走行
するなど、転舵速度が速いとき、転舵角θが急激に変化
することから、そのことが舵角位相補償部61で検出さ
れ、その検出信号に基いて減衰信号ｉが舵角位相補償
指示関数部62から出力される。これは、第９図に示す特
性となる。 ここで車速5km/h以上では、車速判別部８の作用によ
り上記舵角戻し信号ｉθ，減衰信号ｉは、アシスト信
号itを減少するように加えられる。そのため急転舵の際
にハンドルが軽すぎて不安感を持つということがなくな
る。また、例えば、右転舵角θ１で保舵している場合に
は、前述した捩りトルクセンサ31の出力信号に基く正の
アシスト信号itと、舵角センサ41の出力信号に基づく負
の舵角戻し信号ｉθ１との加算信号により電動モータ１
の制御が行なわれる。ここでアシスト信号itのグラフを
第３図の実線で示すとすれば、上記加算信号は破線で示
すようになる。従って、右転舵角θ１の保舵状態を解除
すると、捩りトルクＴが激減することで加算信号は第３
図の破線に沿って直ちに負の値（左切り方向）になる。
これにより電動モータ１に左切り方向のトルクが発生し
て減速機などの摩擦力や、モータの慣性モーメントなど
を相殺することになり、このため車両の走行時（5km/h
以上）にはキャスタ効果などにより操舵系は直進状態へ
スムーズに復元し得るなどハンドル戻り動作が良好とな
る。そして、転舵角θの減少に伴い舵角戻し信号ｉθの
大きさは次第に０に近づくべく減少し、転舵角が中立位
置に戻ると、電動モータのトルクは消失する。 一方、急旋回（高Ｇ旋回）からのハンドル戻り時に
は、モータ慣性のためハンドルが中立を越える場合もあ
る。しかし、舵角位相補償指令部６からは減衰信号ｉ
が出力すると、この減衰信号はハンドルの回転方向と逆
の出力トルクを指令するためハンドルが戻り過ぎること
もなく、高速走行時などにおけるハンドル手放し状態か
らの収束性も向上する。 次に、車両の停止状態などにおける転舵操作、すなわ
ち据切り操舵について説明すると、この場合、接地抵抗
が大きいことから転舵操作に伴い捩りトルクが急増し、
捩りトルクセンサ31の出力電圧もそれに比例して急増す
る。すると、この捩りトルクの急増傾向が位相補償指令
部５の位相補償部51で検出され、捩りトルクの増加度に
応じた出力信号が捩りトルクセンサ31の出力信号に加算
されるようになる。従って、捩りトルクＴが小さく、こ
れに伴うアシスト信号itが未だ発生しない段階において
も、捩りトルクの変化度合が大きければアシスト信号it
が直ちに出力されるようになり、据切り操舵に際しては
電動モータ１は応答遅れなく直ちに起動するようにな
り、自励振動の発生が防止される。 そして据切り操舵時には、車速が5km/h以下であっ
て、舵角戻し指令部４の舵角戻し信号ｉθおよび舵角位
相補償指令部６からの減衰信号ｉが車速判別部８によ
り規制されることから、エネルギの労費がなく軽快な操
舵が実現される。 また、前記位相補償部51から出力信号が発せられる
と、位相補償指示関数部52からは第８図に示す特性のア
シスト補助信号iaが出力される。すなわち捩りトルクの
変化度合が所定値内では比例的に増減し、所定値を越え
ると一定値となるアシスト補助信号iaが捩りトルクの変
化の方向に応じて直ちに出力されるのである。従って左
右転舵を繰返す場合などにおいては、アシスト補助信号
iaが直ちに出力して電動モータ１の起動，停止時の慣性
力を吸収するようになっている。 さてここで、車両が左右旋回を繰返すような山岳走行
の場合について説明する。このとき舵角センサ41および
車速センサ33が共に出力していることから、横加速度演
算部71で算出された横加速度Ｇに比例する旋回戻し信号
igが横加速度対応戻しトルク値指示関数部72はから出力
している。そしてこのとき、車速は通常60km/h以下であ
るから、車速補正係数は１で車速補正演算部74は上記旋
回戻し信号igをそのまま出力し、これが指令信号となっ
て操舵力に抗する戻し力が付与され、適度な手応え，保
舵力，復元力が得られる。また車速が60km/hを越えて高
速となるとそれに応じて車速補正係数が小さくなり、車
速補正演算部74を通過する旋回戻し信号igは減少するか
ら、高速走行時に戻し力か過剰とならず、滑らかな手応
えと操舵の安定性が得られる。
明する。 第１図において符号１はパワーアシスト用の電動モー
タであり、図示省略した操舵系のラック・ピニオン機構
のピニオン軸に減速機，ジョイントなどを介して連結さ
れ、上記操舵系にアシスト力を付与できるようになって
いる。このような電動モータ１は、正負判別部21,絶対
値変換部22,デューティ制御部23,電機子電流検出部24,
電動モータ駆動部25などを備える駆動制御部２により、
後述の指令信号に基づいて回転方向，回転トルクが制御
される。すなわち、指令信号は正負判別部21と絶対値変
換部22とに入力され、正負判別部21の判別信号が電動モ
ータ駆動部25に入力されることでモータ電流の方向が指
令信号に応じて切換え制御されると共に、絶対値変換部
22の出力信号がデューティ制御部23に入力してデューテ
ィ比が定められ、これが電動モータ駆動部25に入力する
ことで指令信号の大きさに応じた回転トルクが設定され
るようになっている。なお、上記電動モータ１の回転ト
ルクは、電機子電流検出部24が電動モータ１の電機子電
流を検出し、その検出値をデューティ制御部23にフィー
ドバックすることで一定の指示値に収束するように制御
される。 ここで、前記駆動制御部２へ指令信号を出力するもの
として、本実施例では、アシスト指令部3,舵角戻し指令
部4,位相補償指令部5,舵角位相補償指令部6,旋回戻し指
令部７が設けられている。 アシスト指令部３は、基本的には操舵系の捩りトルク
の大きさおよび方向に応じたアシスト信号を発生するも
ので、ステアリング系（操舵系）のピニオンに設置され
てその捩りトルクの方向および大きさを検出する捩りト
ルクセンサ31と、この捩りトルクセンサ31の出力電圧信
号（第２図参照）に基づいて、基本的には第３図のグラ
フの実線で示すような特性のアシスト信号、すなわち、
捩りトルクの大きさが所定値以下では出力せず、所定値
を越えると捩りトルクの方向に応じた極性で捩りトルク
の値に応じて増減するアシスト信号を出力するアシスト
トルク値指示関数部32とを備える。 また、アシスト指令部３には、車両の速度を検出する
車速センサ33が設けられると共に、この車速センサ33の
出力電圧信号に基いて、第４図のグラフに示すように車
速の増大に伴い減少する特性の加算定数信号Svを発生す
る加算定数関数部34、およびこの加算定数信号Svと前記
捩りトルクセンサ31の出力信号とを入力してアシストト
ルク値指示関数部32へ出力する加算演算部35が設けられ
る。そして、この加算演算部35が捩りトルクセンサ31の
出力信号の極性に合わせてこれに加算定数信号Svを加減
算処理することで、第３図のグラフに示す特性は車速を
パラメータとしてＸ軸方向に平行移動されるようになっ
ている。すなわち右切りの場合の特性を例示すれば、第
５図に示すようにアシストトルク値指示関数部32の出力
は、同一捩りトルクにおいて車速の増大に伴い絶対値が
減少し、同一車速では捩りトルクの絶対値の増加に伴い
出力の絶対値が増大する。そしてこのような出力特性
を、車速に応じて第５図の破線に示すように補正すべ
く、乗算定数関数部36,乗算演算部37が設けられてい
る。この乗算定数関数部36は、車速センサ33の出力電圧
信号に基いて第６図に示す特性の乗算定数信号、すなわ
ち、車速が０では乗算定数が１であり、車速の増大に伴
って次第に定数が０に近づいて減少する特性の乗算定数
信号を発生するものである。また、乗算演算部37は、前
記アシストトルク値指示関数部32の出力に上記乗算定数
を乗算処理するものであり、この乗算演算部37からのア
シスト信号itは、車速に応じて、第５図の破線に示すよ
うになる。 次に、舵角戻し指令部４は、操舵系の転舵角に応じて
舵角を中立（直進）位置に戻す方向の戻し信号を発生す
るものであり、操舵系のたとえば、ラック・ピニオン機
構におけるラックの移動量に基いて転舵角を検出する舵
角センサ41,およびこの舵角センサ41の出力電圧信号に
基いて第７図のグラフに示す特性の舵角戻し信号ｉθを
出力する舵角対応戻しトルク値指示関数部42を備えてい
る。 位相補償指令部５は、前記捩りトルクセンサ31の出力
信号を入力し、その微分値に比例する信号を発する位相
補償部51,およびこの位相補償部51の出力信号に基いて
例えば第８図のグラフに示すような特性アシスト補助信
号iaを出力する位相補償指示関数部52を備え、本実施例
では位相補償部51の出力信号が、さらに捩りトルクセン
サ31の出力信号に加えられて加算演算部35に入力され、
アシストトルク値指示関数部32への入力信号に影響を与
える。 さらに舵角位相補償指令部６は、転舵操作の速度に応
じて舵の進む方向と逆方向の減衰信号を発生するもので
あり、前記舵角センサ41の出力信号を入力し、その微分
値に比例する信号を発する舵角位相補償部61と、この舵
角位相補償部61の出力信号に基いて、例えば第９図のグ
ラフに示す特性の減衰信号ｉを出力する舵角位相補償
指示関数部62とを備えてなる。 ここで旋回戻し指令部７は、車両の旋回時に転舵力に
抗する適度な戻し力を付与するための旋回戻し信号を発
生するものであり、前記舵角センサ41および車速センサ
33の出力電圧信号が入力される横加速度演算部71と、こ
の横加速度演算部71から信号入力する横加速度対応戻し
トルク値指示関数部72とを備えると共に、前記車速セン
サ33の出力電圧信号が入力される車速補正係数指示関数
部73と、この車速補正係数指示関数部73および上記横加
速度対応戻しトルク値指示関数部72から信号入力する車
速補正演算部74とを備えてなる。 横加速度演算部71は、横加速度検知手段として機能す
るもので、次式で表わされる横加速度Ｇの値を算出する
ため、車速ＶをパラメータとしてＫ（Ｖ）の値を２次元
マップの形で格納しており、車速センサ33の出力に基づ
く車速Ｖに応じたＫ（Ｖ）値に舵角センサ41の出力に基
づく実舵角δを乗算処理することで車両に生じる横加速
度Ｇを算出する（第12図参照）。 Ｇ＝（1/9.8）［V2/（１＋AV2）］（1/l）δ ＝Ｋ（Ｖ）・δ Ａ…スタビリティファクタ ｌ…ホィールベース 横加速度対応戻しトルク値指示関数部72は、第10図に
示すように横加速度Ｇに比例する絶対値の旋回戻し信号
igを出力するものである。 一方、車速補正係数指示関数部73は、第11図に示すよ
うに車速がゼロから60km/h程度までは1,それ以上車速が
増加すると漸減して０に近づく特性の車速補正係数を出
力するものである。また車速補正演算部74は、前記横加
速度対応戻しトルク値指示関数部72の出力に上記車速補
正係数を乗算処理するものであり、この車速補正演算部
74から旋回戻し信号igは、第10図の破線で示すように高
速時に車速の増大に応じて出力を減少する。 また本実施例においては、前記舵角戻し指令部４から
の舵角戻し信号ｉθおよび舵角位相補償指令部６からの
減衰信号ｉの出力を規制する車速判別部８が設けられ
る。この車速判別部８は、上記舵角戻し信号ｉθと減衰
信号ｉとの加算信号を入力し、前記車速センサ33の出
力信号に基づいて車速が例えば5km/h以上では上記加算
信号をそのまま出力するが、車速が5km/h以下では加算
信号の出力を規制するようになっている。 そして、上記車速判別部８の規制をうけた状態で、ア
シスト指令部３からのアシスト信号itと、舵角戻し指令
部４からの舵角戻し信号ｉθと、位相補償指令部５から
のアシスト補助信号iaと、舵角位相補償指令部６からの
減衰信号ｉと、旋回戻し指令部７からの旋回戻し信号
igとの加算信号が指令信号として駆動制御部２へ出力さ
れるよう構成してある。 以上のような構成では、転舵操作に伴い操舵系に捩り
トルクが発生すると、捩りトルクセンサ31がこれを検出
して出力信号を発生するが、この時、車速センサ33およ
び舵角センサ41からの各情報によって、上記出力信号に
基づくアシスト信号itに補正を加える。そしてこのアシ
スト信号itの正負判別および絶対値に応じたデューティ
比制御を通じて、電動モータ１の回転方向，回転トルク
が制御される。ここで捩りトルクとアシスト信号itとの
関係をみると、基本的には、第３図のグラフに示すとお
りであり、例えば右切りの際の捩りトルクに対しては正
のアシスト信号か捩りトルクの増加に伴い増大するよう
に出力する。従って、電動モータ１は、右切りを補助す
る回転方向に捩りトルクの大きさに応じた出力トルクで
回転駆動され、右切りの際の操舵力が軽減される。な
お、左切りの際には負のアシスト信号に基いて電動モー
タ１が左切りを補助する回転方向に制御されることで、
右切りの場合と同様に作用する。 ここで捩りトルクとアシスト信号との関数特性は、本
実施例では車速センサ33の出力信号に基づいて変化す
る。例えば、右切りの捩りトルクに対するアシスト信号
の特性グラフを示す第５図において、車速０の状態をMo
で示すと、車速がV1,V2と増加するにつれて、加算定数
関数部34からの加算定数信号SVの加算処理に基づいて特
性グラフはM1,M2と第５図のＸ軸方向へ平行移動して変
化する。そして乗算定数信号の乗算処理により特性グラ
フM1はm1に、M2はm2に傾きを小さくするように変化す
る。従って、捩りトルクの大きさが同一の場合、アシス
ト信号の大きさは車速の増大に伴って減少する。このこ
とは、同一捩りトルクに対する電動モータ１の出力トル
クが車速の増加に従って減少することを意味し、車両の
低速走行時には、充分なパワーアシストが得られるもの
でありながら、高速走行時には、補助操舵力過剰となる
ことがなく、従って、転舵時にハンドルが軽すぎて不安
感を持つということがなくなる。 一方、転舵操作に伴い、舵角センサ41が転舵角を検出
し、これに基づいて第７図に示す特性、すなわち、舵角
０の中立位置の近傍では出力せず、この範囲を越えて左
右の転舵角±θＯの範囲では比例的に増大し、±θＯを
越えると一定値となり、右転舵領域では負の値（左切り
方向）、左転舵領域では正の値（右切り方向）となる舵
角戻し信号ｉθを出力する。 また、車両が半径の小さなカーブを急ハンドルで走行
するなど、転舵速度が速いとき、転舵角θが急激に変化
することから、そのことが舵角位相補償部61で検出さ
れ、その検出信号に基いて減衰信号ｉが舵角位相補償
指示関数部62から出力される。これは、第９図に示す特
性となる。 ここで車速5km/h以上では、車速判別部８の作用によ
り上記舵角戻し信号ｉθ，減衰信号ｉは、アシスト信
号itを減少するように加えられる。そのため急転舵の際
にハンドルが軽すぎて不安感を持つということがなくな
る。また、例えば、右転舵角θ１で保舵している場合に
は、前述した捩りトルクセンサ31の出力信号に基く正の
アシスト信号itと、舵角センサ41の出力信号に基づく負
の舵角戻し信号ｉθ１との加算信号により電動モータ１
の制御が行なわれる。ここでアシスト信号itのグラフを
第３図の実線で示すとすれば、上記加算信号は破線で示
すようになる。従って、右転舵角θ１の保舵状態を解除
すると、捩りトルクＴが激減することで加算信号は第３
図の破線に沿って直ちに負の値（左切り方向）になる。
これにより電動モータ１に左切り方向のトルクが発生し
て減速機などの摩擦力や、モータの慣性モーメントなど
を相殺することになり、このため車両の走行時（5km/h
以上）にはキャスタ効果などにより操舵系は直進状態へ
スムーズに復元し得るなどハンドル戻り動作が良好とな
る。そして、転舵角θの減少に伴い舵角戻し信号ｉθの
大きさは次第に０に近づくべく減少し、転舵角が中立位
置に戻ると、電動モータのトルクは消失する。 一方、急旋回（高Ｇ旋回）からのハンドル戻り時に
は、モータ慣性のためハンドルが中立を越える場合もあ
る。しかし、舵角位相補償指令部６からは減衰信号ｉ
が出力すると、この減衰信号はハンドルの回転方向と逆
の出力トルクを指令するためハンドルが戻り過ぎること
もなく、高速走行時などにおけるハンドル手放し状態か
らの収束性も向上する。 次に、車両の停止状態などにおける転舵操作、すなわ
ち据切り操舵について説明すると、この場合、接地抵抗
が大きいことから転舵操作に伴い捩りトルクが急増し、
捩りトルクセンサ31の出力電圧もそれに比例して急増す
る。すると、この捩りトルクの急増傾向が位相補償指令
部５の位相補償部51で検出され、捩りトルクの増加度に
応じた出力信号が捩りトルクセンサ31の出力信号に加算
されるようになる。従って、捩りトルクＴが小さく、こ
れに伴うアシスト信号itが未だ発生しない段階において
も、捩りトルクの変化度合が大きければアシスト信号it
が直ちに出力されるようになり、据切り操舵に際しては
電動モータ１は応答遅れなく直ちに起動するようにな
り、自励振動の発生が防止される。 そして据切り操舵時には、車速が5km/h以下であっ
て、舵角戻し指令部４の舵角戻し信号ｉθおよび舵角位
相補償指令部６からの減衰信号ｉが車速判別部８によ
り規制されることから、エネルギの労費がなく軽快な操
舵が実現される。 また、前記位相補償部51から出力信号が発せられる
と、位相補償指示関数部52からは第８図に示す特性のア
シスト補助信号iaが出力される。すなわち捩りトルクの
変化度合が所定値内では比例的に増減し、所定値を越え
ると一定値となるアシスト補助信号iaが捩りトルクの変
化の方向に応じて直ちに出力されるのである。従って左
右転舵を繰返す場合などにおいては、アシスト補助信号
iaが直ちに出力して電動モータ１の起動，停止時の慣性
力を吸収するようになっている。 さてここで、車両が左右旋回を繰返すような山岳走行
の場合について説明する。このとき舵角センサ41および
車速センサ33が共に出力していることから、横加速度演
算部71で算出された横加速度Ｇに比例する旋回戻し信号
igが横加速度対応戻しトルク値指示関数部72はから出力
している。そしてこのとき、車速は通常60km/h以下であ
るから、車速補正係数は１で車速補正演算部74は上記旋
回戻し信号igをそのまま出力し、これが指令信号となっ
て操舵力に抗する戻し力が付与され、適度な手応え，保
舵力，復元力が得られる。また車速が60km/hを越えて高
速となるとそれに応じて車速補正係数が小さくなり、車
速補正演算部74を通過する旋回戻し信号igは減少するか
ら、高速走行時に戻し力か過剰とならず、滑らかな手応
えと操舵の安定性が得られる。
以上説明したとおり本発明によれば、車両の旋回走行
時には、旋回戻し指令部から旋回戻し信号が出力し、こ
の旋回戻し信号により転舵力に抗する戻し力が作用して
適度な手応え，保舵力，復元力が得られる。 上記旋回戻し信号は車両に生じる横加速度に応じて絶
対値が増大するので、急旋回を繰返す山岳道路の走行に
は十分な手応え，復元力が得られて操舵フィーリングが
良い。 また、車速の増加に伴い上記旋回戻し信号の絶対値は
減少するので、高速時にも戻し力が過大とならず、滑ら
かな手応えと操舵の安定感が得られる。
時には、旋回戻し指令部から旋回戻し信号が出力し、こ
の旋回戻し信号により転舵力に抗する戻し力が作用して
適度な手応え，保舵力，復元力が得られる。 上記旋回戻し信号は車両に生じる横加速度に応じて絶
対値が増大するので、急旋回を繰返す山岳道路の走行に
は十分な手応え，復元力が得られて操舵フィーリングが
良い。 また、車速の増加に伴い上記旋回戻し信号の絶対値は
減少するので、高速時にも戻し力が過大とならず、滑ら
かな手応えと操舵の安定感が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は捩りトルクセンサの出力信号の特性グラフ、第３図
はアシスト信号の基本特性グラフ、第４図は加算定数信
号の特性グラフ、第５図はアシスト信号の特性変化を示
すグラフ、第６図は乗算定数信号の特性グラフ、第７図
は舵角戻し信号の特性グラフ、第８図はアシスト補助信
号の特性グラフ、第９図は減衰信号の特性グラフ、第10
図は車速に対応した旋回戻し信号の特性グラフ、第11図
は車速補正係数の特性グラフ、第12図は横加速度演算部
の詳細ブロック図である。 １……電動モータ ２……駆動制御部 21……正負判別部、22……絶対値変換部 23……デューティ制御部、24……電機子電流検出部 25……電動モータ駆動部 ３……アシスト指令部 31……捩りトルクセンサ、32……アシストトルク値指示
関数部、33……車速センサ、34……加算定数関数部、35
……加算演算部、36……乗算定数関数部、37……乗算演
算部 ４……舵角戻し指令部 41……舵角センサ、42……舵角対応戻しトルク値指示関
数部 ５……位相補償指令部 51……位相補償部、52……位相補償指示関数部 ６……舵角位相補償指令部 61……舵角位相補償部、62……舵角位相補償指示関数部 ７……旋回戻し指令部 71……横加速度演算部、72……横加速度対応戻しトルク
値指示関数部、73……車速補正係数指示関数部、74……
車速補正演算部 ８……車速判別部
図は捩りトルクセンサの出力信号の特性グラフ、第３図
はアシスト信号の基本特性グラフ、第４図は加算定数信
号の特性グラフ、第５図はアシスト信号の特性変化を示
すグラフ、第６図は乗算定数信号の特性グラフ、第７図
は舵角戻し信号の特性グラフ、第８図はアシスト補助信
号の特性グラフ、第９図は減衰信号の特性グラフ、第10
図は車速に対応した旋回戻し信号の特性グラフ、第11図
は車速補正係数の特性グラフ、第12図は横加速度演算部
の詳細ブロック図である。 １……電動モータ ２……駆動制御部 21……正負判別部、22……絶対値変換部 23……デューティ制御部、24……電機子電流検出部 25……電動モータ駆動部 ３……アシスト指令部 31……捩りトルクセンサ、32……アシストトルク値指示
関数部、33……車速センサ、34……加算定数関数部、35
……加算演算部、36……乗算定数関数部、37……乗算演
算部 ４……舵角戻し指令部 41……舵角センサ、42……舵角対応戻しトルク値指示関
数部 ５……位相補償指令部 51……位相補償部、52……位相補償指示関数部 ６……舵角位相補償指令部 61……舵角位相補償部、62……舵角位相補償指示関数部 ７……旋回戻し指令部 71……横加速度演算部、72……横加速度対応戻しトルク
値指示関数部、73……車速補正係数指示関数部、74……
車速補正演算部 ８……車速判別部
Claims (1)
- 【請求項１】操舵系の捩りトルクセンサの出力に基づき
捩りトルクの増加に伴い増大し、かつ車速センサの出力
に基づき車速の増加に伴って減少するアシスト信号と、
舵角センサの出力に基づき舵角の増加に伴って増大する
戻し信号とを加算した指令信号により電動モータの回転
方向，回転トルクを制御する電動式パワーステアリング
装置において、 車両に生じる横加速度の検知手段を具備し、 上記横加速度検知手段の出力信号と車速センサの出力信
号とに基づいて、横加速度の増加に伴い絶対値が増大
し、車速の増加に伴い絶対値が減少する特性の旋回戻し
信号を発生する旋回戻し指令部を設け、 上記旋回戻し信号を上記指令信号に加算し、この加算さ
れた指令信号に応じて制御することを特徴とする電動式
パワーステアリング装置のモータ制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16620187A JP2618240B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 |
| US07/213,111 US4834203A (en) | 1987-07-02 | 1988-06-29 | Electric power steering system |
| GB8815519A GB2206321B (en) | 1987-07-02 | 1988-06-29 | Electric power steering system for a motor vehicle |
| DE3822171A DE3822171A1 (de) | 1987-07-02 | 1988-06-30 | Servolenkungssystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16620187A JP2618240B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649065A JPS649065A (en) | 1989-01-12 |
| JP2618240B2 true JP2618240B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=15826967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16620187A Expired - Fee Related JP2618240B2 (ja) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | 電動式パワーステアリング装置のモータ制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4834203A (ja) |
| JP (1) | JP2618240B2 (ja) |
| DE (1) | DE3822171A1 (ja) |
| GB (1) | GB2206321B (ja) |
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