JPH05155352A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
電動式パワーステアリング装置Info
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- JPH05155352A JPH05155352A JP34400491A JP34400491A JPH05155352A JP H05155352 A JPH05155352 A JP H05155352A JP 34400491 A JP34400491 A JP 34400491A JP 34400491 A JP34400491 A JP 34400491A JP H05155352 A JPH05155352 A JP H05155352A
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- Japan
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- motor
- steering
- torque
- control means
- angular velocity
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 手放し時のハンドル戻り時間とオーバシュー
トを同時に短くする。 【構成】 操舵系に連結され、操舵補助トルクを発生す
るモータ６と、操舵系の操舵トルクを検出するトルクセ
ンサ１１と、車速を検出する車速センサ１２と、前記ト
ルクセンサ１１および車速センサ１２の出力に基づいて
モータ６の駆動を制御する制御手段１００とを備えた電
動式パワーステアリング装置において、前記モータ６の
回転角度および角速度を推定するモータ情報推定手段３
２と、モータ６の回転角度に応じて操舵補助トルクに負
帰還をかける復元力制御手段６０と、前記車速に応じて
モータ角速度の負帰還ゲインを変えるモータ粘性制御手
段４０とを設け、前記制御手段１００は、復元力制御手
段６０およびモータ粘性制御手段４０の出力に基づいて
前記モータ６の駆動を制御する制御値を補正する。
トを同時に短くする。 【構成】 操舵系に連結され、操舵補助トルクを発生す
るモータ６と、操舵系の操舵トルクを検出するトルクセ
ンサ１１と、車速を検出する車速センサ１２と、前記ト
ルクセンサ１１および車速センサ１２の出力に基づいて
モータ６の駆動を制御する制御手段１００とを備えた電
動式パワーステアリング装置において、前記モータ６の
回転角度および角速度を推定するモータ情報推定手段３
２と、モータ６の回転角度に応じて操舵補助トルクに負
帰還をかける復元力制御手段６０と、前記車速に応じて
モータ角速度の負帰還ゲインを変えるモータ粘性制御手
段４０とを設け、前記制御手段１００は、復元力制御手
段６０およびモータ粘性制御手段４０の出力に基づいて
前記モータ６の駆動を制御する制御値を補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に用いて好適な電
動式パワーステアリング装置に係わり、詳しくはモータ
の回転出力によって操舵力を補助するパワーステアリン
グ装置に関する。
動式パワーステアリング装置に係わり、詳しくはモータ
の回転出力によって操舵力を補助するパワーステアリン
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、車両のパワーステアリング装置と
して油圧式に代えてモータを用いた電動式のものが使用
されており、モータはアクチュエータとして小型、軽量
等の利点から今後とも増加傾向にある。
して油圧式に代えてモータを用いた電動式のものが使用
されており、モータはアクチュエータとして小型、軽量
等の利点から今後とも増加傾向にある。
【０００３】従来のパワーステアリング装置では、トル
クセンサによって操舵系の操舵トルクを検出するととも
に、車速センサによって車速を検出し、これらの検出結
果に基づいて操舵系に連結されたモータの駆動を制御
し、パワーアシストを行っている。そして、一般的には
車速感応型であり、低速域では軽く、高速域では重くな
るようにトルクセンサ入力に応じてアシスト力を制御し
ている。
クセンサによって操舵系の操舵トルクを検出するととも
に、車速センサによって車速を検出し、これらの検出結
果に基づいて操舵系に連結されたモータの駆動を制御
し、パワーアシストを行っている。そして、一般的には
車速感応型であり、低速域では軽く、高速域では重くな
るようにトルクセンサ入力に応じてアシスト力を制御し
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動式パワーステアリング装置でモータの回転角度を検
出する手段を持たない装置においては、モータの回転角
度に応じた復元力を与えることができないため、ハンド
ル手放し時に低速ではハンドル戻り時間が長くなると同
時に中立点までハンドルが戻らなくなるという問題点が
あった。一方、高速では、振動のオーバシュートが大き
く、整定時間が長くなり、特に安全性に支障が生じると
いう問題点があった。
電動式パワーステアリング装置でモータの回転角度を検
出する手段を持たない装置においては、モータの回転角
度に応じた復元力を与えることができないため、ハンド
ル手放し時に低速ではハンドル戻り時間が長くなると同
時に中立点までハンドルが戻らなくなるという問題点が
あった。一方、高速では、振動のオーバシュートが大き
く、整定時間が長くなり、特に安全性に支障が生じると
いう問題点があった。
【０００５】また、ハンドル操舵は１０数ＫＨｚ以下の
低周波域であるが、上記復元力を与える負帰還がない場
合には、制御系の低周波域の設計ができないため、所望
の制御特性を達成できる設計が難しいという問題点があ
った。さらに、上記負帰還を与える場合、モータ速度の
負帰還ゲインが一定であると、戻り時間とオーバシュー
トを同時に短くすることはできないという欠点があっ
た。
低周波域であるが、上記復元力を与える負帰還がない場
合には、制御系の低周波域の設計ができないため、所望
の制御特性を達成できる設計が難しいという問題点があ
った。さらに、上記負帰還を与える場合、モータ速度の
負帰還ゲインが一定であると、戻り時間とオーバシュー
トを同時に短くすることはできないという欠点があっ
た。
【０００６】そこで本発明は、手放し時のハンドル戻り
時間とオーバシュートを同時に短くすることができる電
動式パワーステアリング装置を提供することを目的とし
ている。
時間とオーバシュートを同時に短くすることができる電
動式パワーステアリング装置を提供することを目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による電動式パワーステアリング装置は、操
舵系に連結され、操舵補助トルクを発生するモータと、
操舵系の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、前記操舵トルク検出手
段および車速検出手段の出力に基づいて前記モータの駆
動を制御する制御手段と、を備えた電動式パワーステア
リング装置において、前記モータの回転角度および角速
度を推定するモータ情報推定手段と、モータの回転角度
に応じて操舵補助トルクに負帰還をかける復元力制御手
段と、前記車速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインを
変えるモータ粘性制御手段とを設け、前記制御手段は、
復元力制御手段およびモータ粘性制御手段の出力に基づ
いて前記モータの駆動を制御する制御値を補正すること
を特徴とする。
め、本発明による電動式パワーステアリング装置は、操
舵系に連結され、操舵補助トルクを発生するモータと、
操舵系の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、前記操舵トルク検出手
段および車速検出手段の出力に基づいて前記モータの駆
動を制御する制御手段と、を備えた電動式パワーステア
リング装置において、前記モータの回転角度および角速
度を推定するモータ情報推定手段と、モータの回転角度
に応じて操舵補助トルクに負帰還をかける復元力制御手
段と、前記車速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインを
変えるモータ粘性制御手段とを設け、前記制御手段は、
復元力制御手段およびモータ粘性制御手段の出力に基づ
いて前記モータの駆動を制御する制御値を補正すること
を特徴とする。
【０００８】また、好ましくは、前記モータ情報推定手
段は、モータの電流、電圧あるいは誘起電圧からモータ
の回転角度および角速度を推定し、前記復元力制御手段
は、低速ではモータ角速度の負帰還ゲインを低くし、高
速ではモータ角速度の負帰還ゲインを高くするようにす
るとよい。
段は、モータの電流、電圧あるいは誘起電圧からモータ
の回転角度および角速度を推定し、前記復元力制御手段
は、低速ではモータ角速度の負帰還ゲインを低くし、高
速ではモータ角速度の負帰還ゲインを高くするようにす
るとよい。
【０００９】
【作用】本発明では、モータの回転角度および角速度が
推定され、モータの回転角度に応じて操舵補助トルクに
負帰還がかけられるとともに、車速に応じてモータ角速
度の負帰還ゲインが変えられる。例えば、低速ではモー
タ角速度の負帰還ゲインが低く、高速ではモータ角速度
の負帰還ゲインが高くなるように制御される。したがっ
て、手放し時のハンドル戻り時間とオーバシュートを同
時に短くなる。
推定され、モータの回転角度に応じて操舵補助トルクに
負帰還がかけられるとともに、車速に応じてモータ角速
度の負帰還ゲインが変えられる。例えば、低速ではモー
タ角速度の負帰還ゲインが低く、高速ではモータ角速度
の負帰還ゲインが高くなるように制御される。したがっ
て、手放し時のハンドル戻り時間とオーバシュートを同
時に短くなる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１〜図６は本発明に係る電動式パワーステアリング装置
の一実施例を示す図である。図１は本装置の全体を機能
的に示すブロック図である。図２はこのパワーステアリ
ング装置が適用されるステアリング機械系の一例を示す
構成図である。
１〜図６は本発明に係る電動式パワーステアリング装置
の一実施例を示す図である。図１は本装置の全体を機能
的に示すブロック図である。図２はこのパワーステアリ
ング装置が適用されるステアリング機械系の一例を示す
構成図である。
【００１１】まず、図２に示すパワーステアリング機械
系について説明しておく。図２において、操舵ハンドル
１の回転力はハンドル軸を介してピニオンギアを含むス
テアリングギア２に伝達されるとともに、上記ピニオン
ギアによりラック軸３に伝達され、さらにナックルアー
ム等を経て車輪４が転向される。また、コントロール装
置５により制御駆動される操舵アシスト（補助）モータ
（ＤＣモータ）６の回転力はピニオンギアを含むステア
リングギア７とラック軸３との噛み合いによりラック軸
３に伝達され、ハンドル１による操舵を補助することに
なる。ハンドル１とモータ６の回転軸はギア２、７およ
びラック軸３により機械的に連結されている。
系について説明しておく。図２において、操舵ハンドル
１の回転力はハンドル軸を介してピニオンギアを含むス
テアリングギア２に伝達されるとともに、上記ピニオン
ギアによりラック軸３に伝達され、さらにナックルアー
ム等を経て車輪４が転向される。また、コントロール装
置５により制御駆動される操舵アシスト（補助）モータ
（ＤＣモータ）６の回転力はピニオンギアを含むステア
リングギア７とラック軸３との噛み合いによりラック軸
３に伝達され、ハンドル１による操舵を補助することに
なる。ハンドル１とモータ６の回転軸はギア２、７およ
びラック軸３により機械的に連結されている。
【００１２】一方、後述の操舵トルクセンサ１１（図１
参照）により、操舵トルク（戻りトルク）が検出され、
車速センサ１２（図１参照）より車速が検出される。そ
して、これらの検出トルク、車速等に基づきコントロー
ル装置５によってモータ６が制御される。コントロール
装置５およびモータ６には車両に搭載されたバッテリ８
から、その動作電力が供給される。
参照）により、操舵トルク（戻りトルク）が検出され、
車速センサ１２（図１参照）より車速が検出される。そ
して、これらの検出トルク、車速等に基づきコントロー
ル装置５によってモータ６が制御される。コントロール
装置５およびモータ６には車両に搭載されたバッテリ８
から、その動作電力が供給される。
【００１３】コントロール装置５は電流検出器、電圧検
出器等の検出器、モータ６を駆動する駆動回路、モータ
６の全体的な制御を統括するコンピュータ（ＣＰＵ、例
えばマイクロプロセッサ）、メモリ、コンピュータと上
記入／出力機器とのインターフェース回路等から構成さ
れている。
出器等の検出器、モータ６を駆動する駆動回路、モータ
６の全体的な制御を統括するコンピュータ（ＣＰＵ、例
えばマイクロプロセッサ）、メモリ、コンピュータと上
記入／出力機器とのインターフェース回路等から構成さ
れている。
【００１４】次に、図１はコントロール装置５に内蔵さ
れたコンピュータの各種機能をブロック的に、他の入／
出力機器、各種回路を示すブロックとともに、描いたも
のである。この図において、アシスト指令部１０にはト
ルクセンサ（操舵トルク検出手段）１１の検出トルクＶ
Tと車速センサ（車速検出手段）１２の検出車速ＶSとが
与えられる。アシスト指令部１０内のアシストトルク値
指示関数部１３は検出トルクＶTに応じてモータ６によ
って発生すべきアシストトルクを表す指令値を出力す
る。
れたコンピュータの各種機能をブロック的に、他の入／
出力機器、各種回路を示すブロックとともに、描いたも
のである。この図において、アシスト指令部１０にはト
ルクセンサ（操舵トルク検出手段）１１の検出トルクＶ
Tと車速センサ（車速検出手段）１２の検出車速ＶSとが
与えられる。アシスト指令部１０内のアシストトルク値
指示関数部１３は検出トルクＶTに応じてモータ６によ
って発生すべきアシストトルクを表す指令値を出力す
る。
【００１５】また、乗算定数関数部１４は検出車速ＶS
に応じて定数を発生し、この定数が乗算演算部１５にお
いて上記アシストトルク指令値に乗じられる。この結
果、乗算演算部１５から出力されるアシストトルク値
（又はモータ電流指令値）は図３に示すように、検出ト
ルクＶTと検出車速ＶSによって定められた値となる。
に応じて定数を発生し、この定数が乗算演算部１５にお
いて上記アシストトルク指令値に乗じられる。この結
果、乗算演算部１５から出力されるアシストトルク値
（又はモータ電流指令値）は図３に示すように、検出ト
ルクＶTと検出車速ＶSによって定められた値となる。
【００１６】図３は、操舵トルクＶTに応じて、一定範
囲の操舵トルクＶTに対してはこれにほぼ比例するモー
タ電流が流れ（アシストトルクが発生し）、上記範囲を
超えると、ある一定のモータ電流が流れる（アシストト
ルクが発生する）ように、また車速ＶSに応じて、車速
ＶSが速いときにはモータ電流（アシストトルク）を少
なくし、車速ＶSが遅いときにはモータ電流（アシスト
トルク）を多くするように、モータ６を制御するための
アシスト指令が発生することを表している。
囲の操舵トルクＶTに対してはこれにほぼ比例するモー
タ電流が流れ（アシストトルクが発生し）、上記範囲を
超えると、ある一定のモータ電流が流れる（アシストト
ルクが発生する）ように、また車速ＶSに応じて、車速
ＶSが速いときにはモータ電流（アシストトルク）を少
なくし、車速ＶSが遅いときにはモータ電流（アシスト
トルク）を多くするように、モータ６を制御するための
アシスト指令が発生することを表している。
【００１７】検出トルクＶTは位相補償部１６にも与え
られ、この位相補償部１６によって検出トルクＶTの微
分値が乗算演算部１５の出力に加算されることにより、
アシスト指令部１０の出力（基準電流指令値）となって
電流制御部２０に供給されるる。この基準電流指令値に
は後述する角度位置、速度および加速度制御（少なくと
も１つでよい）のための指令値が加算（又は減算）され
た後、目標電流指令値として電流制御部２０に与えられ
る。電流制御部２０はその全部をハードウエアの回路で
構成してもよいし、その一部をコンピュータ・ソフトウ
エアで実現することもできる。
られ、この位相補償部１６によって検出トルクＶTの微
分値が乗算演算部１５の出力に加算されることにより、
アシスト指令部１０の出力（基準電流指令値）となって
電流制御部２０に供給されるる。この基準電流指令値に
は後述する角度位置、速度および加速度制御（少なくと
も１つでよい）のための指令値が加算（又は減算）され
た後、目標電流指令値として電流制御部２０に与えられ
る。電流制御部２０はその全部をハードウエアの回路で
構成してもよいし、その一部をコンピュータ・ソフトウ
エアで実現することもできる。
【００１８】電流制御部２０は、例えば４個のスイッチ
ング素子を含むＨブリッジ駆動法に従うＰＷＭ（Pulse
Width Modulation）パルスを用いたチョッパ動作によっ
てモータ６を駆動制御するもので、電流フィードバック
制御を行う。すなわち、電機子電流検出部２６によって
モータ６の電機子電流ｉａが検出され、電流偏差演算部
２１において与えられた目標電流指令値と検出電流ｉａ
との偏差が演算される。この偏差の絶対値が絶対値変換
部２４で得られ、この絶対値に基づきデューティ生成部
２５でＰＷＭパルスのデューティ比が決定される。
ング素子を含むＨブリッジ駆動法に従うＰＷＭ（Pulse
Width Modulation）パルスを用いたチョッパ動作によっ
てモータ６を駆動制御するもので、電流フィードバック
制御を行う。すなわち、電機子電流検出部２６によって
モータ６の電機子電流ｉａが検出され、電流偏差演算部
２１において与えられた目標電流指令値と検出電流ｉａ
との偏差が演算される。この偏差の絶対値が絶対値変換
部２４で得られ、この絶対値に基づきデューティ生成部
２５でＰＷＭパルスのデューティ比が決定される。
【００１９】一方、上記偏差の極性（正又は負）が正負
判別部２２で判別され、生成されたデューティ比と判別
された極性はモータ駆動部２３に与えられ、モータ駆動
部２３はこれらの値に基づいてＨブリッジ型に配線され
た４個のスイッチング素子をオン／オフ制御してモータ
６を駆動する。
判別部２２で判別され、生成されたデューティ比と判別
された極性はモータ駆動部２３に与えられ、モータ駆動
部２３はこれらの値に基づいてＨブリッジ型に配線され
た４個のスイッチング素子をオン／オフ制御してモータ
６を駆動する。
【００２０】モータ６の印加電圧ｖは印加電圧検出部３
１によって検出され、検出された印加電圧ｖおよび上述
の電機子電流ｉａは舵角データ推定手段（モータ情報推
定手段）３２に与えられる。この舵角データ推定手段３
２は、与えられたモータ電圧ｖと、モータ電流ｉａとか
らモータ６の回転速度ｄθ／ｄｔを推定するオブザーバ
である。なお、モータ６の回転速度ｄθ／ｄｔは操舵角
速度を表し、これは操舵量に対応するものとなる。
１によって検出され、検出された印加電圧ｖおよび上述
の電機子電流ｉａは舵角データ推定手段（モータ情報推
定手段）３２に与えられる。この舵角データ推定手段３
２は、与えられたモータ電圧ｖと、モータ電流ｉａとか
らモータ６の回転速度ｄθ／ｄｔを推定するオブザーバ
である。なお、モータ６の回転速度ｄθ／ｄｔは操舵角
速度を表し、これは操舵量に対応するものとなる。
【００２１】なお、以下の説明において、図面上は通常
通りに操舵角変化をθを用いてドットを文字の上に付加
して表すが、明細書本文ではドット表示が困難であるた
め、操舵角変化ｄθ／ｄｔをＳθとして適宜表すことに
する。また、図面上では推定値の上側に山型の記号を付
加して表すことにする。一方、明細書本文では推定値の
上側に山型の記号を付加して表すことが困難であるた
め、この表示は行わない。
通りに操舵角変化をθを用いてドットを文字の上に付加
して表すが、明細書本文ではドット表示が困難であるた
め、操舵角変化ｄθ／ｄｔをＳθとして適宜表すことに
する。また、図面上では推定値の上側に山型の記号を付
加して表すことにする。一方、明細書本文では推定値の
上側に山型の記号を付加して表すことが困難であるた
め、この表示は行わない。
【００２２】舵角データ推定手段３２の機能的構成例は
図４に示され、各演算部３０１〜３０８のパラメータに
よって、入力されたモータ電圧ｖと、モータ電流ｉａと
からモータ６の回転速度ｄθ／ｄｔが推定される。そし
て、図４のブロック図は次の数式１の演算を実現するも
のである。図４中、１／ｓは積分要素を表す。
図４に示され、各演算部３０１〜３０８のパラメータに
よって、入力されたモータ電圧ｖと、モータ電流ｉａと
からモータ６の回転速度ｄθ／ｄｔが推定される。そし
て、図４のブロック図は次の数式１の演算を実現するも
のである。図４中、１／ｓは積分要素を表す。
【００２３】
【数１】
【００２４】上記のオブザーバのパラメータは、モータ
６における内部パラメータ、例えば電機子抵抗Ｒ、自己
インダクタンスＬ、トルク定数ＫT、速度誘起電圧定数
Ｋe、モータ軸の粘性抵抗係数Ｄ、ロータ・イナーシャ
Ｊ等を用いて算出される。このようにして舵角データ推
定手段３２から得られた推定速度ｄθ／ｄｔは微分演算
部３３で微分されることにより、推定加速度ｄ2θ／ｄ
ｔ2に変換される。
６における内部パラメータ、例えば電機子抵抗Ｒ、自己
インダクタンスＬ、トルク定数ＫT、速度誘起電圧定数
Ｋe、モータ軸の粘性抵抗係数Ｄ、ロータ・イナーシャ
Ｊ等を用いて算出される。このようにして舵角データ推
定手段３２から得られた推定速度ｄθ／ｄｔは微分演算
部３３で微分されることにより、推定加速度ｄ2θ／ｄ
ｔ2に変換される。
【００２５】ここで、図面上は通常通りに推定加速度を
θを用いて２つのドットを文字の上に付加して表すが、
明細書本文ではドット表示が困難であるため、推定加速
度ｄ 2θ／ｄｔ2をＡθとして適宜表すことにする。ま
た、図面上では推定値の上側に山型の記号を付加して表
すことにする。一方、明細書本文では推定値の上側に山
型の記号を付加して表すことが困難であるため、この表
示は行わない。
θを用いて２つのドットを文字の上に付加して表すが、
明細書本文ではドット表示が困難であるため、推定加速
度ｄ 2θ／ｄｔ2をＡθとして適宜表すことにする。ま
た、図面上では推定値の上側に山型の記号を付加して表
すことにする。一方、明細書本文では推定値の上側に山
型の記号を付加して表すことが困難であるため、この表
示は行わない。
【００２６】なお、オブザーバではなく、検出電圧と検
出電流とからモータ６の誘起電圧を計算し、この値を誘
起電圧定数で除算することにより、推定速度ｄθ／ｄｔ
を推定し、推定速度ｄθ／ｄｔを積分してモータ６の回
転位置（回転角度）θを推定してもよい。
出電流とからモータ６の誘起電圧を計算し、この値を誘
起電圧定数で除算することにより、推定速度ｄθ／ｄｔ
を推定し、推定速度ｄθ／ｄｔを積分してモータ６の回
転位置（回転角度）θを推定してもよい。
【００２７】推定速度ｄθ／ｄｔは舵角速度等の負帰還
を行う粘性指令部４０に、推定された加速度ｄ2θ／ｄ
ｔ2は舵角加速度の正帰還を行う慣性補償部５０にそれ
ぞれ与えられ、モータ６の位置、速度および加速度制御
のために用いられる。これらの制御のうち何れか１つ又
は２つを行ってもよく、全部を行ってもよい。また、前
記オブザーバの構成において、外乱トルクを同時に推定
するようにし、外乱トルクのモータ角度と角速度の推定
値に及ぼす影響を除去することも可能である。
を行う粘性指令部４０に、推定された加速度ｄ2θ／ｄ
ｔ2は舵角加速度の正帰還を行う慣性補償部５０にそれ
ぞれ与えられ、モータ６の位置、速度および加速度制御
のために用いられる。これらの制御のうち何れか１つ又
は２つを行ってもよく、全部を行ってもよい。また、前
記オブザーバの構成において、外乱トルクを同時に推定
するようにし、外乱トルクのモータ角度と角速度の推定
値に及ぼす影響を除去することも可能である。
【００２８】粘性指令部（モータ粘性制御手段）４０は
舵角の運動に対して粘性力を与えるとともに、車速に応
じて粘性力の大きさを切換えるものである。推定された
速度ｄθ／ｄｔは粘性補償値指示関数部４１に与えら
れ、この粘性補償値指示関数部４１は速度ｄθ／ｄｔが
大きい程絶対値が大きくかつ逆方向のトルクを発生させ
る指令値を出力する。一方、車速センサ１２によって検
出された車速Ｖｓは車速演算定数関数部４４に与えら
れ、この関数部４４は車速Ｖｓが大きい程大きな定数を
出力する。この車速演算定数は乗算演算部４５を経て乗
算演算部４２において関数部４１から出力される指令値
に乗算される。
舵角の運動に対して粘性力を与えるとともに、車速に応
じて粘性力の大きさを切換えるものである。推定された
速度ｄθ／ｄｔは粘性補償値指示関数部４１に与えら
れ、この粘性補償値指示関数部４１は速度ｄθ／ｄｔが
大きい程絶対値が大きくかつ逆方向のトルクを発生させ
る指令値を出力する。一方、車速センサ１２によって検
出された車速Ｖｓは車速演算定数関数部４４に与えら
れ、この関数部４４は車速Ｖｓが大きい程大きな定数を
出力する。この車速演算定数は乗算演算部４５を経て乗
算演算部４２において関数部４１から出力される指令値
に乗算される。
【００２９】この乗算結果は粘性指令出力指令部４３を
経てアシスト指令部１０から出力される基準電流指令値
から減算されることになる。このようにして、粘性指令
部４０の出力は舵角速度ｄθ／ｄｔが大きい程アシスト
指令部１０の出力をより大きく減らすように働く。ま
た、車速Ｖｓが大きくなる程より大きな定数が乗算され
るために大きくなり、粘性制動の効果は大きくなる。こ
れによって高車速時ほど不安定になる傾向にある手放し
戻り時の不安定を抑え、良好なハンドル・フィーリング
が達成される。また、低車速時には粘性を減らせるよう
な補償が働くことになり、ハンドルの粘性感が減少し、
良好なハンドル・フィーリングが得られることになる。
経てアシスト指令部１０から出力される基準電流指令値
から減算されることになる。このようにして、粘性指令
部４０の出力は舵角速度ｄθ／ｄｔが大きい程アシスト
指令部１０の出力をより大きく減らすように働く。ま
た、車速Ｖｓが大きくなる程より大きな定数が乗算され
るために大きくなり、粘性制動の効果は大きくなる。こ
れによって高車速時ほど不安定になる傾向にある手放し
戻り時の不安定を抑え、良好なハンドル・フィーリング
が達成される。また、低車速時には粘性を減らせるよう
な補償が働くことになり、ハンドルの粘性感が減少し、
良好なハンドル・フィーリングが得られることになる。
【００３０】慣性補償部５０はモータ６のロータ慣性が
あたかも小さくなったかのように制御するもので、急ハ
ンドル時にモータ６がハンドルの回転に追従しないこと
により生じる重さを解消したり、手放し時の戻りスピー
ドを早くしたりするように作用する。推定された舵角加
速度ｄ2θ／ｄｔ2は慣性補償値指示関数部５１に与えら
れ、この関数部５１から出力される指令値に乗算演算部
５２で適当な定数が乗算されることにより得られる指令
値がアシスト指令部１０の基準電流指令値に加算され
る。
あたかも小さくなったかのように制御するもので、急ハ
ンドル時にモータ６がハンドルの回転に追従しないこと
により生じる重さを解消したり、手放し時の戻りスピー
ドを早くしたりするように作用する。推定された舵角加
速度ｄ2θ／ｄｔ2は慣性補償値指示関数部５１に与えら
れ、この関数部５１から出力される指令値に乗算演算部
５２で適当な定数が乗算されることにより得られる指令
値がアシスト指令部１０の基準電流指令値に加算され
る。
【００３１】復元力補償部（復元力制御手段）６０は基
本的には舵角の中立位置へ戻す力、すなわち復元力を生
じさせるものである。推定された舵角位置θは乗算演算
部６１で適当な定数が乗算されることにより得られる指
令値がアシスト指令部１０の基準電流指令値から減算さ
れる。上記アシスト指令部１０および電流制御部２０は
制御手段１００を構成する。
本的には舵角の中立位置へ戻す力、すなわち復元力を生
じさせるものである。推定された舵角位置θは乗算演算
部６１で適当な定数が乗算されることにより得られる指
令値がアシスト指令部１０の基準電流指令値から減算さ
れる。上記アシスト指令部１０および電流制御部２０は
制御手段１００を構成する。
【００３２】このように、本実施例ではモータ６の印加
電圧ｖおよび電機子電流ｉａから回転角度θおよび舵角
速度ｄθ／ｄｔが舵角データ推定手段３２によって推定
され、モータ６の回転角度θに応じて粘性指令部４０に
より操舵補助トルクに負帰還がかけられるとともに、車
速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインが変えられる。
すなわち、低速ではモータ角速度の負帰還ゲインが低
く、高速ではモータ角速度の負帰還ゲインが高くなるよ
うに制御される。
電圧ｖおよび電機子電流ｉａから回転角度θおよび舵角
速度ｄθ／ｄｔが舵角データ推定手段３２によって推定
され、モータ６の回転角度θに応じて粘性指令部４０に
より操舵補助トルクに負帰還がかけられるとともに、車
速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインが変えられる。
すなわち、低速ではモータ角速度の負帰還ゲインが低
く、高速ではモータ角速度の負帰還ゲインが高くなるよ
うに制御される。
【００３３】次に、粘性指令部４０と復元力補償部６０
による制御の効果について詳細に説明する。一般的に、
操舵系のメカニカルモデルは図５のように示される。図
５中、各記号の意味は次の通りである。 Ｋs：セルフアライニング剛性 Ｃs：セルフアライニング粘性 Ｋt：トルクセンサ剛性 Ｃt：トルクセンサ粘性 Ｊ1：ハンドル下部慣性モーメント Ｊ2：ハンドル上部慣性モーメント θ1：ハンドル下部変位 θ2：ハンドル上部変位 Ｔh：操舵トルク Ｔa：アシストトルク
による制御の効果について詳細に説明する。一般的に、
操舵系のメカニカルモデルは図５のように示される。図
５中、各記号の意味は次の通りである。 Ｋs：セルフアライニング剛性 Ｃs：セルフアライニング粘性 Ｋt：トルクセンサ剛性 Ｃt：トルクセンサ粘性 Ｊ1：ハンドル下部慣性モーメント Ｊ2：ハンドル上部慣性モーメント θ1：ハンドル下部変位 θ2：ハンドル上部変位 Ｔh：操舵トルク Ｔa：アシストトルク
【００３４】いま、モータアシストトルクＴaに復元力
−Ｋθiと粘性力−Ｃ（ｄθ／ｄｔ） 1となるトルクを加
え、 Ｔａ＝−Ｋθi−Ｃ（ｄθ／ｄｔ）1＋Ｋf（θ2−θ1） とすると、操舵トルクＴhからモータ回転角度θ1までの
伝達関数は次の数式２のようになる。
−Ｋθiと粘性力−Ｃ（ｄθ／ｄｔ） 1となるトルクを加
え、 Ｔａ＝−Ｋθi−Ｃ（ｄθ／ｄｔ）1＋Ｋf（θ2−θ1） とすると、操舵トルクＴhからモータ回転角度θ1までの
伝達関数は次の数式２のようになる。
【００３５】
【数２】
【００３６】すなわち、復元力−Ｋθiを加えることに
より、セルフアライニング剛性がＫsから（Ｋ＋Ｋs）に
増え、粘性力−Ｃ（ｄθ／ｄｔ）1を加えることによ
り、セルフアライニング粘性がＣsから（Ｃs＋Ｃ）に増
えたことになる。一方、ハンドルを手放したとき、従来
は低車速時と高車速時のハンドル角度は図６の実線のよ
うになっていた。これに対して本発明の場合には、セル
フアライニングによる復元力Ｋsθ1に加えて復元力補償
による復元力Ｋθ1が加わり、復元力が増加するととも
に、低車速で粘性係数Ｃを小さくしているので、粘性力
（Ｃs＋Ｃ）（ｄθ／ｄｔ）が小さくなり、結果として
図６（ａ）の破線のように戻り時間が短くなると同時
に、残留操舵角がゼロとなる。
より、セルフアライニング剛性がＫsから（Ｋ＋Ｋs）に
増え、粘性力−Ｃ（ｄθ／ｄｔ）1を加えることによ
り、セルフアライニング粘性がＣsから（Ｃs＋Ｃ）に増
えたことになる。一方、ハンドルを手放したとき、従来
は低車速時と高車速時のハンドル角度は図６の実線のよ
うになっていた。これに対して本発明の場合には、セル
フアライニングによる復元力Ｋsθ1に加えて復元力補償
による復元力Ｋθ1が加わり、復元力が増加するととも
に、低車速で粘性係数Ｃを小さくしているので、粘性力
（Ｃs＋Ｃ）（ｄθ／ｄｔ）が小さくなり、結果として
図６（ａ）の破線のように戻り時間が短くなると同時
に、残留操舵角がゼロとなる。
【００３７】また、高速時においては、セルフアライニ
ング剛性の増加のため振動周波数が高くなることと、粘
性係数Ｃを大きくすることにより、結果として図６
（ｂ）の破線のように収斂時間が短くなるとともに、オ
ーバシュートを低減することができる。したがって、手
放し時のハンドル戻り時間とオーバシュートを同時に短
くすることができる。なお、復元力が増加することに対
してハンドルを回すのに力が増えてしまうことに対して
は、アシスト力を与えるゲインＫfで調整できる。
ング剛性の増加のため振動周波数が高くなることと、粘
性係数Ｃを大きくすることにより、結果として図６
（ｂ）の破線のように収斂時間が短くなるとともに、オ
ーバシュートを低減することができる。したがって、手
放し時のハンドル戻り時間とオーバシュートを同時に短
くすることができる。なお、復元力が増加することに対
してハンドルを回すのに力が増えてしまうことに対して
は、アシスト力を与えるゲインＫfで調整できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、モータの回転角度に応
じて操舵補助トルクに負帰還をかけるとともに、車速に
応じてモータ角速度の負帰還ゲインを変えているので、
次の効果を得ることができる。 低車速域でのハンドル手放し時の戻り時間を短くする
ことができる。 低車速域でのハンドル手放し時に、ハンドルを中立位
置まで戻すことができる。高速域でのハンドル手放し
時のオーバシュートを短くすることができる。 電動パワーステアリング制御特性で重要な低周波域で
の特性を改善することができ、操舵フィーリングを向上
させることができる。
じて操舵補助トルクに負帰還をかけるとともに、車速に
応じてモータ角速度の負帰還ゲインを変えているので、
次の効果を得ることができる。 低車速域でのハンドル手放し時の戻り時間を短くする
ことができる。 低車速域でのハンドル手放し時に、ハンドルを中立位
置まで戻すことができる。高速域でのハンドル手放し
時のオーバシュートを短くすることができる。 電動パワーステアリング制御特性で重要な低周波域で
の特性を改善することができ、操舵フィーリングを向上
させることができる。
【図１】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
一実施例の機能的ブロック図である。
一実施例の機能的ブロック図である。
【図２】同実施例のパワーステアリング機械系の一例を
示す図である。
示す図である。
【図３】同実施例のアシストトルクの特性を示す図であ
る。
る。
【図４】同実施例の舵角データ推定手段の構成を示す機
能ブロック図である。
能ブロック図である。
【図５】同実施例のパワーステアリング機械系のモデル
を示す図である。
を示す図である。
【図６】同実施例のハンドル手放し時のハンドル角度の
応答の一例を示す図である。
応答の一例を示す図である。
１ 操舵ハンドル ６ モータ １１ 操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段） １２ 車速センサ（車速検出手段） ２０ 電流制御部 ３２ 舵角データ推定手段（モータ情報推定手段） ４０ 粘性指令部（モータ粘性制御手段） ５０ 慣性補償部 ６０ 復元力補償部（復元力制御手段） １００ 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 119:00
Claims (3)
- 【請求項１】 操舵系に連結され、操舵補助トルクを発
生するモータと、 操舵系の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、 前記操舵トルク検出手段および車速検出手段の出力に基
づいて前記モータの駆動を制御する制御手段と、 を備えた電動式パワーステアリング装置において、 前記モータの回転角度および角速度を推定するモータ情
報推定手段と、 モータの回転角度に応じて操舵補助トルクに負帰還をか
ける復元力制御手段と、 前記車速に応じてモータ角速度の負帰還ゲインを変える
モータ粘性制御手段とを設け、 前記制御手段は、復元力制御手段およびモータ粘性制御
手段の出力に基づいて前記モータの駆動を制御する制御
値を補正することを特徴とする電動式パワーステアリン
グ装置。 - 【請求項２】 前記モータ情報推定手段は、モータの電
流、電圧あるいは誘起電圧からモータの回転角度および
角速度を推定することを特徴とする請求項１記載の電動
式パワーステアリング装置。 - 【請求項３】 前記復元力制御手段は、低速ではモータ
角速度の負帰還ゲインを低くし、高速ではモータ角速度
の負帰還ゲインを高くすることを特徴とする請求項１記
載の電動式パワーステアリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34400491A JPH05155352A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 電動式パワーステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34400491A JPH05155352A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 電動式パワーステアリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05155352A true JPH05155352A (ja) | 1993-06-22 |
Family
ID=18365921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34400491A Pending JPH05155352A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 電動式パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05155352A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0958492A (ja) * | 1995-08-24 | 1997-03-04 | T R W S S J Kk | 電動式パワーステアリング装置 |
| KR100751684B1 (ko) * | 2006-03-16 | 2007-08-23 | 현대모비스 주식회사 | 이피에스의 능동 복원 제어방법 |
| WO2007119333A1 (ja) * | 2006-04-13 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corporation | 電動パワーステアリング制御装置 |
| JP2009096325A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Honda Motor Co Ltd | ステアリング装置の故障検知装置 |
| KR101022547B1 (ko) * | 2009-04-17 | 2011-03-16 | 현대모비스 주식회사 | 전동 조향 장치의 조향 복원 방법 |
| US8229627B2 (en) | 2005-10-12 | 2012-07-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle steering apparatus |
| JP6058214B2 (ja) * | 2014-04-25 | 2017-01-11 | 三菱電機株式会社 | 操舵制御装置およびその操舵補助トルク制御方法 |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP34400491A patent/JPH05155352A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0958492A (ja) * | 1995-08-24 | 1997-03-04 | T R W S S J Kk | 電動式パワーステアリング装置 |
| US8229627B2 (en) | 2005-10-12 | 2012-07-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle steering apparatus |
| KR100751684B1 (ko) * | 2006-03-16 | 2007-08-23 | 현대모비스 주식회사 | 이피에스의 능동 복원 제어방법 |
| WO2007119333A1 (ja) * | 2006-04-13 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corporation | 電動パワーステアリング制御装置 |
| US7983815B2 (en) | 2006-04-13 | 2011-07-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power steering control system |
| US8019507B2 (en) | 2006-04-13 | 2011-09-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric power steering control system |
| JP2009096325A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Honda Motor Co Ltd | ステアリング装置の故障検知装置 |
| KR101022547B1 (ko) * | 2009-04-17 | 2011-03-16 | 현대모비스 주식회사 | 전동 조향 장치의 조향 복원 방법 |
| JP6058214B2 (ja) * | 2014-04-25 | 2017-01-11 | 三菱電機株式会社 | 操舵制御装置およびその操舵補助トルク制御方法 |
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