JP2009274662A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過度に強いハンドル戻しを防止して操舵フィールを向上させる。
【解決手段】ステアリングホイールをアシストモータを介して中立位置に戻すようにアシストする電動パワーステアリング装置において、ステアリングシャフトに印加される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ５を備え、操舵トルクセンサ５により検出した操舵トルクの大きさに応じて操舵アシストモータに対するハンドル戻し制御量を可変とし、操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりもハンドル戻し制御量を小さくする。
【選択図】図２

Description

この発明は、ハンドル戻し制御が付加された電動パワーステアリング装置に関するものである。

車両のステアリング機構は、路面からの反力を受けて直進操舵状態へと向かうセルフアライニングトルクが働くように設計されており、例えば走行中に運転者がステアリングホイールを転舵してから手を放すと、ステアリングホイールは中立位置に戻っていく。

また、電動パワーステアリング装置を備えた車両では、セルフアライニングトルクの過不足を補償するように、操舵アシストモータ（以下、アシストモータと略す）に対する目標電流（目標操舵アシスト量）を、操舵角に応じたハンドル戻し制御分だけ補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８４７１７９号公報

従来のハンドル戻し制御が付加された電動パワーステアリング装置では、ハンドル戻し制御量を操舵角の大きさに応じて決定しており、操舵角が大きいほどハンドル戻し制御量を大きくしている。

しかしながら、操舵角が大きいときにハンドル戻し制御量を大きく設定すると、アシストモータによる操舵アシスト量が低減するため、操舵状況によっては運転者の意図に反して運転者の負荷が増大し、却って操舵し難くなるという課題がある。

そこで、この発明は、過度に強いハンドル戻しを防止して操舵フィールのよい電動パワーステアリング装置を提供するものである。

この発明に係るハンドル戻し制御装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、ステアリングホイールを操舵アシストモータ（例えば、後述する実施例におけるアシストモータ９）を介して中立位置に戻すようにアシストする電動パワーステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１）において、操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりも前記操舵アシストモータに対するハンドル戻し制御量を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

請求項１に係る発明によれば、他の条件が同じであっても、操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりもハンドル戻し制御量が小さくなるので、高トルク時にハンドル戻し制御量を小さくすることができ、運転者の操舵意志を反映することができる。例えば高横加速度旋回時の状況において、必要以上に強いハンドル戻し力が発生することを防ぐことができ、操舵フィールが向上する。

以下、この発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例を図１および図２の図面を参照して説明する。
図１のブロック図に示すように、車両の電動パワーステアリング装置１は、操舵アシストトルクを発生させるアシストモータ（操舵アシストモータ）９と、アシストモータ９の回転数を検出するモータ回転数センサ２と、車両の速度（車速）を検出する車速センサ３と、車両に発生するヨーレートを検出するヨーレートセンサ４と、ステアリングシャフト（図示略）に印加される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ５と、ステアリングホイール（図示略）の操舵角を検出する操舵角センサ６と、アシストモータ９を駆動する駆動回路８と、電子制御装置（以下、ＥＣＵと略す）１０と、を備えて構成されている。この電動パワーステアリング装置１では、アシストモータ９により発生させたアシストトルクを、ステアリング機構のピニオン軸（図示略）に付与することにより、運転者の操舵を補助する。
モータ回転数センサ２、車速センサ３、ヨーレートセンサ４、操舵トルクセンサ５、操舵角センサ６は、それぞれ検出値に応じた出力信号をＥＣＵ１０に出力する。

ＥＣＵ１０は、ＥＰＳ基本制御部１１と、反力制御部１２と、ハンドル戻し制御部１３と、を備えて構成されている。
ＥＰＳ基本制御部１１は、モータ回転数センサ２、車速センサ３、操舵トルクセンサ５の出力信号に基づいて、アシストモータ９の基本制御量Ｉｂを算出する。基本制御量Ｉｂの算出方法は公知の電動パワーステアリング装置と同じであるので詳細説明は省略するが、概略、アシストモータ９の回転数が大きくなるにしたがって（換言すると、操舵角速度が大きいほど）基本制御量Ｉｂが小さくなり、操舵トルクが大きくなるにしたがって基本制御量Ｉｂが大きくなり、車速が大きくなるにしたがって基本制御量Ｉｂが小さくなるように設定される。

反力制御部１２は、ヨーレートセンサ４の出力信号に基づいて反力補正量Ｉｙを算出する。反力補正量Ｉｙは、例えば車両の旋回走行時などにおいてヨーレートが発生したときに、このヨーレートを打ち消す方向のトルクを発生させる反力成分であり、ヨーレートが大きくなるにしたがって反力補正量Ｉｙが大きくなるように設定されている。
ハンドル戻し制御部１３は、モータ回転数センサ２、車速センサ３、操舵トルクセンサ５、操舵角センサ６の出力信号に基づいて、ハンドル戻し制御量Ｉｈを算出する。ハンドル戻し制御量Ｉｈの算出方法については、後で詳述する。

ＥＣＵ１０は、ＥＰＳ基本制御部１１により算出された基本制御量Ｉｂから、反力制御部１２により算出された反力補正量Ｉｙおよびハンドル戻し制御部１３により算出されたハンドル戻し制御量Ｉｈを減算して、アシストモータ９の目標電流Ｉｏを求め、この目標電流Ｉｏをモータ駆動回路８へ出力する。モータ駆動回路８では、アシストモータ９の実電流が前記目標電流Ｉｏと一致するように、フィードバック制御が行われる。

次に、図２の図面を参照して、ハンドル戻し制御部１３、およびハンドル戻し制御量算出処理を説明する。
まず、ハンドル戻し制御部１３は、操舵角センサ６の出力信号と車速センサ３の出力信号に基づいて、往き側と戻し側のそれぞれにおけるハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出する。なお、この出願において、往き側とは、ステアリングホイールの操舵角の方向と操舵速度の方向が同じ場合と定義し、戻し側とは、ステアリングホイールの操舵角の方向と操舵速度の方向が異なる場合と定義する。

往き側のハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂの算出について詳述すると、ハンドル戻し制御部１３は、操舵角センサ６の出力信号に基づき往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０を参照して操舵角に応じた往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出するとともに、車速センサ３の出力信号に基づき車速レシオマップ２１を参照して、車速に応じた車速レシオＲｖを算出する。そして、ハンドル戻し制御部１３は、往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂに車速レシオＲｖを乗じて、その積を往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂとして、往き戻り判定部２４へ出力する。

なお、往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０は、操舵角が第１の所定値に達するまでは往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂは「０」であり、操舵角が前記第１の所定値から第２の所定値までは操舵角の増加にしたがって往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂが徐々に増大し、操舵角が前記第２の所定値以上になると第２の所定値のときの往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを維持するように設定されている。

また、車速レシオマップ２１は、車速が０から第１の所定速度に達するまでは車速が大きくなるにしたがって車速レシオＲｖが徐々に増大し、車速が前記第１の所定速度以上になると第１の所定速度のときの車速レシオＲｖを維持するように設定されている。
したがって、基本的には、操舵角が大きいほど、また、車速が大きいほど、往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂは大きい値に設定される。

戻り側のハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂの算出も同様であり、ハンドル戻し制御部１３は、操舵角センサ６の出力信号に基づき戻り側ハンドル戻しベース制御量マップ２２を参照して操舵角に応じた戻り側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出するとともに、車速センサ３の出力信号に基づき車速レシオマップ２３を参照して、車速に応じた車速レシオＲｖを算出する。そして、ハンドル戻し制御部１３は、戻し側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂに車速レシオＲｖを乗じて、その積を戻し側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂとして、往き戻り判定部２４へ出力する。

なお、戻し側の車速レシオマップ２３は往き側の車速レシオマップ２１と全く同じであるが、戻し側ハンドル戻しベース制御量マップ２２は往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０とは異なる。詳述すると、操舵角が第１の所定値に達するまでは、往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０と戻し側ハンドル戻しベース制御量マップ２２のいずれにおいても、ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂが「０」である点は同じであるが、操舵角が前記第１の所定値以上では、戻し側ハンドル戻しベース制御量マップ２２におけるハンドル戻しベース制御量の方が、往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０におけるハンドル戻しベース制御量よりも大きい値に設定されるようになっている。つまり、戻し側の方が往き側よりもハンドル戻し制御が強くなるように設定されている。

往き戻り判定部２４は、操舵角センサ６の出力信号とモータ回転数センサ２の出力信号に基づいて、ステアリングホイールの操舵状態が往き側か戻し側かを判定する。詳述すると、操舵角センサ６の出力信号から操舵角の方向（中立位置よりも時計回り方向側に回転された状態か、反時計回り方向側に回転された状態か）と、モータ回転数センサ２の出力信号に基づいて算出した操舵速度（操舵角速度）の方向（時計回り方向か反時計回り方向か）とが、同じ方向である場合には往き側と判定し、異なる方向である場合には戻し側と判定する。そして、往き戻り判定部２４は、往き側と判定した場合には、往き戻り判定部２４に入力された往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを出力し、戻し側と判定した場合には、往き戻り判定部２４に入力された戻し側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを出力する。以下、往き戻り判定部２４からの出力をハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂと総称する。

また、ハンドル戻し制御部１３は、モータ回転数センサ２の出力信号に基づき、操舵速度レシオマップ２５を参照して、操舵速度に応じた操舵速度レシオＲｓｖを算出する。操舵速度レシオマップ２５は、操舵速度が第１の所定値に達するまでは操舵速度レシオＲｓｖは所定の一定値であり、操舵速度が前記第１の所定値から第２の所定値までは操舵速度が大きくなるにしたがって操舵速度レシオＲｓｖが徐々に減少し、操舵速度が前記第２の所定値以上になると第２の所定値のときの操舵速度レシオＲｓｖを維持するように設定されている。

また、ハンドル戻し制御部１３は、操舵トルクセンサ５の出力信号に基づき、トルクレシオマップ２６を参照して、操舵トルクに応じたトルクレシオＲｔを算出する。トルクレシオマップ２６は、操舵トルクが第１の所定値に達するまではトルクレシオＲｔは所定の一定値であり、操舵トルクが前記第１の所定値以上になると操舵トルクの増加にしたがってトルクレシオＲｔが徐々に減少し、操舵トルクが第２の所定値以上になるとトルクレシオＲｔは「０」に設定されている。つまり、操舵トルクが大きいときは運転者の操舵意志を優先させるため、ハンドル戻し制御量Ｉｈを小さくする。

そして、ハンドル戻し制御部１３は、往き戻り判定部２４から出力されるハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂに、舵角速度レシオＲｓｖとトルクレシオＲｔを乗じ、その積をハンドル戻し制御量Ｉｈとして出力する。

このように構成された電動パワーステアリング装置１によれば、操舵トルクが大きいほどハンドル戻し制御部１３においてトルクレシオＲｔが小さく設定されることから、操舵角や車速など他の条件が同じであっても、操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりもハンドル戻し制御量Ｉｈが小さく設定される。その結果、高トルク時にハンドル戻し制御量Ｉｈを小さくすることができ、例えば高横加速度旋回時の状況において、必要以上に強いハンドル戻し力が発生することを防ぐことができ、操舵フィールが向上する。

この発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例におけるブロック図である。 前記実施例におけるハンドル戻し制御部のブロック図である。

符号の説明

１ 電動パワーステアリング装置
９ アシストモータ（操舵アシストモータ）

Claims (1)

1. ステアリングホイールを操舵アシストモータを介して中立位置に戻すようにアシストする電動パワーステアリング装置において、
   操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりも前記操舵アシストモータに対するハンドル戻し制御量を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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