JP2010076594A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速時および減速時にもステアリングホイールを中立位置に戻り易くする。
【解決手段】操舵角センサ６により操舵角を検出し、ステアリングホイールをアシストモータ９を介して中立位置に戻すように制御するハンドル戻し制御部１３を備える電動パワーステアリング装置１において、ハンドル戻し制御部１３は、車両の加速度が大きいほどステアリングホイールを中立位置に戻す制御量を増大させ、車両の減速度が大きいほどステアリングホイールを中立位置に戻す制御量を増大させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハンドル戻し制御部を備える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、操舵アシスト用モータ（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、操舵角に応じて補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２７１８７７号公報

しかしながら、車両の加速時や減速時には横力が低減するため、ステアリングホイールを中立位置に戻す力（すなわち、セルフアライニングトルク）が減少し、戻りづらくなり、運転者も操舵しづらくなる。
そこで、この発明は、加速時や減速時にもステアリングホイールを中立位置に戻り易くすることができる電動パワーステアリング装置を提供するものである。

この発明に係る電動パワーステアリング装置では、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、操舵角を検出し、ステアリングホイールをアクチュエータ（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制御を行うハンドル戻し制御部（例えば、後述する実施例におけるハンドル戻し制御部１３）を備え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、前記ハンドル戻し制御部は、車両の加速度が大きいほど前記ステアリングホイールを中立位置に戻す制御量を増大させ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２に係る発明は、操舵角を検出し、ステアリングホイールをアクチュエータ（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制御を行うハンドル戻し制御部（例えば、後述する実施例におけるハンドル戻し制御部１３）を備え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、前記ハンドル戻し制御部は、車両の減速度が大きいほど前記ステアリングホイールを中立位置に戻す制御量を増大させ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、車両の加速時にステアリングホイールを中立位置へ戻す制御量を増大するので、加速時にもステアリングホイールが中立位置に戻り易くなり、運転者が操舵し易くなる。

請求項２に係る発明によれば、車両の減速時にステアリングホイールを中立位置へ戻す制御量を増大するので、減速時にもステアリングホイールが中立位置に戻り易くなり、運転者が操舵し易くなる。

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（アクチュエータ）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。
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、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、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、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はセルフアライニングトルクの過不足を補償するものである。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において実行される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（操舵角）と車速センサ３の出力信号（車速）に基づいて、ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出する。詳述すると、車速センサ３の出力信号に基づき舵角オフセットマップ２０を参照して車速に応じた舵角オフセット量を算出する。また、操舵角センサ６の出力信号からローパスフィルタ２１によって高周波成分を除去し、ローパスフィルタ処理後の操舵角から前記舵角オフセット量を減算して、オフセット後の操舵角ＳＴＲｏｆｆを算出する。さらに、ハンドル戻しベース制御量マップ２２を参照して、オフセット後の操舵角ＳＴＲｏｆｆに応じたハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出する。

なお、舵角オフセットマップ２０は、車速が第１の所定値に達するまでは舵角オフセット量は「０」であり、車速が前記第１の所定値から第２の所定値までは車速の増加にしたがって舵角オフセット量が徐々に増大し、車速が前記第２の所定値以上になると第２の所定値のときの舵角オフセット量を維持するように設定されている。

また、ハンドル戻しベース制御量マップ２２は、オフセット後の操舵角が第１の所定値に達するまではハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂは「０」であり、オフセット後の操舵角が前記第１の所定値から第２の所定値まではオフセット後の操舵角の増加にしたがってハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂが徐々に増大し、オフセット後の操舵角が前記第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。
したがって、ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂは、基本的には、操舵角が大きいほど大きい値に設定される。

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（モータ回転数）と車速センサ３の出力信号（車速）に基づいて舵角速度レシオＲｍを算出する。詳述すると、車速センサ３の出力信号に基づき舵角速度オフセットマップ２３を参照して車速に応じた舵角速度オフセット量を算出し、モータ回転数センサ２の出力信号からこの舵角速度オフセット量を減算して、オフセット後のモータ回転数Ｍｖoを算出する。また、加減速度算出部３０においてモータ回転数センサ２の出力信号を時間微分することにより車両の加速度あるいは減速度を算出し、第１加減速度レシオマップ３１を参照して、加速度あるいは減速度に応じた第１加減速度レシオＲａ１を算出する。そして、オフセット後のモータ回転数Ｍｖoに第１加減速度レシオＲａ１を乗じて補正モータ回転数Ｍｖを算出し、舵角速度レシオマップ２４を参照して、補正モータ回転数Ｍｖに応じた舵角速度レシオＲｍを算出する。

なお、舵角速度オフセットマップ２３は、車速が第１の所定値に達するまでは舵角速度オフセット量は「０」であり、車速が前記第１の所定値から第２の所定値までは車速の増加にしたがって舵角速度オフセット量が徐々に増大し、車速が前記第２の所定値以上になると第２の所定値のときの舵角速度オフセット量を維持するように設定されている。

第１加減速度レシオマップ３１は、加速度および減速度が０のときは「１」であり、減速度の増大にしたがって第１加減速度レシオＲａ１が徐々に増大し、減速度が所定値以上になると該所定値のときの第１加減速度レシオＲａ１を維持するように設定されており、また、加速度の増大にしたがって第１加減速度レシオＲａ１が徐々に増大し、加速度が所定値以上になると該所定値のときの第１加減速度レシオＲａ１を維持するように設定されている。すなわち、加速度あるいは減速度が検出されたときには、第１加減速度レシオＲａ１は１より大きな値となる。

したがって、舵角速度レシオＲｍは、基本的には、アシストモータ９の回転数が大きいほど（換言すると操舵速度が大きいほど）、小さく設定される。これは、アシストモータ９の回転数が大きいときは運転者の操舵意志が高いと推定して、ハンドル戻し制御量Ｉｈを小さくするためである。また、加速度や減速度が大きいほど、舵角速度レシオＲｍは大きく設定される。

なお、この実施例では、オフセット後のモータ回転数Ｍｖoに第１加減速度レシオＲａ１を乗じて補正モータ回転数Ｍｖを算出し、補正モータ回転数Ｍｖに基づいて舵角速度レシオＲｍを算出しているが、舵角速度レシオを算出する際に第１加減速度レシオＲａ１を乗じないで、オフセット後のモータ回転数Ｍｖoに基づいて舵角速度レシオＲｍを算出することも可能である。

また、ハンドル戻し制御部１３は、加減速度算出部３０で算出された加速度あるいは減速度に基づき、第２加減速度レシオマップ３２を参照して、加速度あるいは減速度に応じた第２加減速度レシオＲａ２を算出する。

第２加減速度レシオマップ３２は、加速度および減速度が０のときは「１」であり、減速度の増大にしたがって第２加減速度レシオＲａ２が徐々に増大し、減速度が所定値以上になると該所定値のときの第２加減速度レシオＲａ２を維持するように設定されており、また、加速度の増大にしたがって第２加減速度レシオＲａ２が徐々に増大し、加速度が所定値以上になると該所定値のときの第２加減速度レシオＲａ２を維持するように設定されている。すなわち、加速度あるいは減速度が検出されたときには、第２加減速度レシオＲａ２は１より大きな値となる。

また、ハンドル戻し制御部１３は、車速センサ３の出力信号（車速）に基づき、車速レシオマップ２６を参照して、車速レシオＲｖを算出する。車速レシオマップ２６は、車速が「０」のときに車速レシオＲｖは「０」であり、車速が「０」から所定速度に達するまでは、車速の増加にしたがって車速レシオＲｖが徐々に増大し、車速が前記所定値以上になると該所定値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。

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（操舵トルク）に基づき、トルクレシオマップ２７を参照して、トルクレシオＲｔを算出する。トルクレシオマップ２７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が徐々に減少するように設定されている。これは、操舵トルクが大きいときは運転者の操舵意志を優先して、ハンドル戻し制御量Ｉｈを小さくするためである。

また、ハンドル戻し制御部１３は、切り戻し判別部２５において、操舵角センサ６の出力信号（操舵角）とモータ回転数センサ２の出力信号（モータ回転数）に基づいて、ステアリングホイールの操舵状態が中立位置から遠ざかる方向に回転している状態（以下、切り状態と称す）にあるか、あるいは、中立位置に戻す方向に回転している状態（以下、戻し状態と称す）にあるかを判別する。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切り状態であると判別し、異なる方向である場合には戻し状態であると判別する。そして、切り戻し判別部２５は、切り状態である判別した場合には、切り戻し判別値Ｇとして「０」を出力し、戻し状態である判別した場合には、切り戻し判別値Ｇとして「１」を出力する。

そして、ハンドル戻し制御部１３は、ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂに、舵角速度レシオＲｍと第２加減速度レシオＲａ２と車速レシオＲｖとトルクレシオＲｔと切り戻し判別値Ｇを乗じ、その積をハンドル戻し制御量Ｉｈとして出力する。
したがって、ステアリングホイールが切り状態にあるときには、ハンドル戻し制御部１３から出力されるハンドル戻し制御量Ｉｈは「０」となる。つまり、実質的なハンドル戻し制御は、ステアリングホイールが戻し状態にあるときのみ行われることとなる。

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、ハンドル戻し制御量Ｉｈを求める際に第２加減速度レシオＲａ２を乗じており、前述したように第２加減速度レシオＲａ２は加速時および減速時には１より大きい値であるので、加速時および減速時におけるハンドル戻し制御量Ｉｈを定速時よりも大きくすることができる。その結果、タイヤからのセルフアライニングトルクが減少する加速時および減速時に、ハンドル戻し制御量Ｉｈを大きくすることができるので、ステアリングホイールが中立位置に戻り易くなり、運転者が操舵し易くなる。
しかも、第２加減速度レシオＲａ２は加速度および減速度が増大するにしたがって大きい値となるので、加速度および減速度が大きいほどステアリングホイールが中立位置に戻り易くなる。

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、図２に示す第２加減速度レシオマップは一例であり、これに限定されるものではない。

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（アクチュエータ）
１３ ハンドル戻し制御部

Claims (2)

1. 操舵角を検出し、ステアリングホイールをアクチュエータを介して中立位置に戻すように制御を行うハンドル戻し制御部を備える電動パワーステアリング装置において、
   前記ハンドル戻し制御部は、車両の加速度が大きいほど前記ステアリングホイールを中立位置に戻す制御量を増大させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 操舵角を検出し、ステアリングホイールをアクチュエータを介して中立位置に戻すように制御を行うハンドル戻し制御部を備える電動パワーステアリング装置において、
   前記ハンドル戻し制御部は、車両の減速度が大きいほど前記ステアリングホイールを中立位置に戻す制御量を増大させ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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