JP3666793B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機パワーをステアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、電動機の駆動力を直接利用してドライバの操舵力をアシストする。電動パワーステアリング装置を搭載した車両は広く一般に普及しており、この電動パワーステアリング装置により、ステアリングホイールの動きが軽快になり、ドライバは強い力でステアリング操作を行う必要がなくなる。
【0003】
ところで、高速道路などでは、オートクルーズ装置によるクルーズコントロール(cruise control)の下、車両を走行させることがある。オートクルーズ装置は定速走行装置であり、ドライバが希望する速度に車速をセットすると車速制御がなされ、ドライバがアクセル操作をしなくてもその速度を維持して車両を走行させることができる。なお、オートクルーズ装置には、車速制御に加えて車間距離を制御するものもある。いずれにしても、このオートクルーズ装置により、ドライバはアクセルペダルから足をはずすことができるので、長距離走行時における足の疲れが大幅に低減される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動パワーステアリング装置及びオートクルーズ装置は、ドライバに代わってステアリング操作をするものではないため、ドライバはステアリングホイール(いわゆるハンドル)から手を放すことができない。一方、高速道路などでは、路面からの振動がステアリング系を通してドライバの腕に伝わる。また、横風を受けた場合には、ステアリングホイールが意図しないで動いてしまうことがあるので、この動きを抑えてステアリングホイールを一定の位置に保つ必要がある。このため、ドライバは腕に疲労を生じやすく、長距離の快適な走行が困難になる。
【0005】
そこで、本発明は、ドライバの疲れ、殊に腕の疲労からくる疲れを大幅に軽減して快適な長距離走行を行うことのできる電動パワーステアリング装置を提供することを主たる課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を行い、高速走行時などにおけるステアリング系を通しての振動の防止には、操舵回転速度検出手段からの信号に対応する値(いわゆるダンピング補正量)を増加することが効果的であることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、上記課題を解決した本発明の電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング系に補助操舵トルクを付加する電動機と、前記ステアリング系の手動操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、前記ステアリング系の操舵回転速度を検出する操舵回転速度検出手段と、前記操舵トルクセンサからの信号に対応する値から操舵回転速度検出手段からの信号に対応する値を減衰補正した値に基づいて電動機を制御する制御手段と、を含んでなる。そして、この電動パワーステアリング装置は、前記車両のオートクルーズ状態を検出する検出手段を設け、この制御手段はオートクルーズ状態が検出されたときには、前記操舵回転速度検出手段からの信号に対応する値を増加させることを特徴とする電動パワーステアリング装置とした。
【0007】
つまり、ステアリングホイール(ステアリング系)が回転する際には、その回転速度が速いほど補助操舵トルクを減衰してアシスト量を減らすように減衰補正する制御がなされるが、オートクルーズ状態では、さらに積極的に減衰補正を行い、補助操舵トルクを大きく減衰する。この場合において、前者の操舵トルクセンサからの信号に対応する値よりも、後者の操舵回転検出手段からの信号に対応する値の方が、絶対値として大きくなることも許容する。即ち、減衰補正した後の値がゼロ以下となることも許容する。このようにすることで、ドライバの自発的な意思ではなく、路面からの振動などによりステアリングホイールが回転などする際には、回転速度に応じてその動きに対するアシスト量を一層減らす方向に、さらには、積極的にその動きを抑制しようとする方向に、電動機による補助操舵トルクが作用する。これにより、路面からの振動などでステアリングホイールが回転・振動しようとする際に、回転力・振動力が減衰される。
なお、本発明の電動パワーステアリング装置は、オートクルーズ装置との協調制御を行うという、従来にない構成を有するものであり、オートクルーズ状態での安定した走行時において必要となる外乱タフネスの向上、例えば路面からの振動の入力の大幅な軽減や横風に対する安定を実現し、もって快適な長距離走行を可能とするものである。
【0008】
ちなみに、ここでいう減衰補正とは、電動機の回転方向と逆方向へ補正することを意味する。したがって、通常操舵時のように手動操舵トルクの方向と電動機の回転方向が同じ場合には減算補正であるが、ステアリングホイールが車輪によって中立位置に戻されるような手動操舵トルクの方向と電動機の回転方向が逆方向の場合(横風の場合も)には加算補正になる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の電動パワーステアリング装置を、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態において、「オートクルーズ」は「AC」と省略して記載する。
【0010】
本実施の形態の電動パワーステアリング装置は、ドライバの手動操舵トルクをアシストするために、電動機の駆動力で補助操舵トルク(補助操舵力)を発生させる。そのために、電動パワーステアリング装置は、ドライバの手動操舵トルク(操舵力)を検出する操舵トルクセンサ、及びこの操舵トルクセンサからの信号に対応するトルク制御量により電動機を制御する制御手段を備える。また、本実施の形態の電動パワーステアリング装置は、操舵回転速度を検出する操舵回転速度センサを備え、制御手段は、操舵回転速度センサからの信号に対応する回転速度制御量をトルク制御量から減衰補正して電動機を制御する。加えて、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、走行モードとして、通常制御を行う「通常モード」のほか、AC状態における外乱タフネスさを向上するための「ACモード」を備える。そのために、AC状態を検出する検出手段を備える。そして、制御手段は、AC状態が検出されたときには、減衰補正を増加する。
なお、本実施の形態の電動パワーステアリング装置が適用される車両は、AC装置を搭載する。そして、このAC装置(車両)における走行状態(AC状態及び非AC状態)は、AC_ECUの制御下、ドライバの意思に基づいてACスイッチにより切り換えられる。
ここで、「ACモード」及び「通常モード」は電動パワーステアリング装置の走行モードに対して使用し、「AC状態」及び「非AC状態」はAC装置又は車両の走行状態に対して使用する。
【0011】
〔全体構成〕
まず、図1〜図4を参照して、電動パワーステアリング装置1の全体構成について説明する。
ここで、図1は電動パワーステアリング装置の全体構成図、図2は電動パワーステアリング装置の電気系統におけるブロック構成図、図3は電動機駆動手段の回路図である。図4は、制御手段が備えるマップ類を示すグラフである。
【0012】
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、ドライバによるステアリングホイール3の操舵時に、手動操舵力発生手段(ステアリング系)2によってマニュアルステアリングで前輪W,Wを転動させて車両の向きを変える。さらに、電動パワーステアリング装置1は、制御手段12からの電動機制御信号VOに基づいて電動機駆動手段13で電動機電圧VMを発生し、この電動機電圧VMで電動機8を駆動して補助操舵トルク(補助操舵力)を発生させ、手動操舵力発生手段2による手動操舵力を軽減する。
【0013】
手動操舵力発生手段2は、ステアリングホイール3に一体に設けられたステアリング軸4に連結軸5を介してステアリング・ギアボックス6内に設けたラック&ピニオン機構7のピニオン7aが連結される。なお、連結軸5は、その両端に自在継手5a,5bを備える。ラック&ピニオン機構7は、ピニオン7aに噛み合うラック歯7bがラック軸9に形成され、ピニオン7aとラック歯7bの噛み合いにより、ピニオン7aの回転をラック軸9の横方向の往復運動とする。さらに、ラック軸9には、その両端にタイロッド10,10を介して、転動輪としての左右の前輪W,Wが連結される。
【0014】
電動パワーステアリング装置1は、補助操舵トルクを発生させるために、電動機8が、ラック軸9と同軸上に配設される。そして、電動機8の回転がラック軸9と同軸に設けられたボールねじ機構11を介して推力に変換され、この推力をラック軸9(ボールねじ軸11a)に作用させる。
【0015】
制御手段12は、操舵トルクセンサTS、操舵回転速度センサNS、及び電動機電流検出手段14の検出信号T,N,IMO、並びに車両の走行状態(AC状態・非AC状態)を示すAC信号S(Hレベル信号・Lレベル信号)が入力される。そして、制御手段12は、検出信号T,N,IMOに基づいて電動機8に流す電動機電流IMの大きさと方向を決定し、電動機駆動手段13に電動機制御信号VOを出力する。また、AC信号Sに応じて、電動パワーステアリング装置1の走行モードを「ACモード」及び「通常モード」に設定する。なお、制御手段12は、各種演算や処理などを行う演算手段、入力信号変換手段、信号発生手段、記憶手段などで構成される。これらの点の詳細については後述する。
【0016】
操舵トルクセンサTSは、ステアリング・ギアボックス6内に配設され、ドライバによる手動操舵トルク(操舵力)の大きさと方向を検出する。そして、操舵トルクセンサTSは、検出した手動操舵トルクに対応した手動操舵トルク信号Tを制御手段12に送信する。
【0017】
操舵回転速度センサNSは、ステアリング軸4に設けられ、当該ステアリング軸4の回転速度の大きさと方向に対応した操舵回転速度を検出する。そして、操舵回転速度センサNSは、検出した操舵回転速度に対応した操舵回転速度信号Nを制御手段12に送信する。なお、操舵回転速度は、電動機8の電圧を検出する電動機電圧検出手段を設ければ、この電動機電圧検出手段と後述の電動機電流検出手段14からの信号に基づいて演算により求めることもできる。
【0018】
電動機駆動手段13は、制御手段12が出力した電動機制御信号VOに基づいた電動機電圧VMを電動機8に供給し、電動機8を駆動する。電動機駆動手段13は、例えば、図3に示すような4個の電界効果トランジスタ(以下「パワーFET」という)13a1,13a2,13a3,13a4のスイッチング素子からなるブリッジ回路13a及びゲート駆動回路13bで構成される。パワーFET13a1,13a2,13a3,13a4の各ゲートG1,G2,G3,G4に電動機制御信号VOが入力されると、電動機制御信号VOに基づいて電動機8に電動機電圧VMが供給される。すると、電動機8には電動機電流IMが流れ、電動機8は電動機電流IMに比例した補助操舵トルクを発生し、ドライバのステアリング操作をアシストする。
【0019】
電動機電流検出手段14は、電動機8に対して直列に接続された抵抗又はホール素子などを備え、電動機8に実際に流れる電動機電流IMの大きさと方向を検出する。そして、電動機電流検出手段14は、電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOを制御手段12にフィードバック(負帰還)する。
【0020】
車両の走行状態をAC状態にするACスイッチSWは、ステアリングホイール3の近辺に設けられドライバの意思により操作される。ACスイッチSWは、例えばトグルスイッチ(toggle switch)で構成され、ON状態とOFF状態に切り換わる。
【0021】
AC装置のAC_ECU30は、ACスイッチSWがON状態であること、ブレーキペダルが踏み込まれていないことなどを条件に車両の走行状態をAC状態に設定して、ドライバがセットした希望車速になるように車速制御を行う。このAC_ECU30は、AC状態ではHレベルのAC信号SをACモード設定手段21に送信し、非AC状態ではLレベルのAC信号SをACモード設定手段21に送信する。
【0022】
次に、図2を参照して制御手段12の構成について、さらに説明する。
制御手段12は、ACモード設定手段21、トルク制御量変換手段22、回転速度制御量変換手段23、トルク減衰係数変換手段24、係数設定手段25、乗算手段26、目標電流信号設定手段27、偏差演算手段28、及び駆動制御手段29を含んで構成される。
【0023】
このうち、回転速度制御量変換手段23、トルク減衰係数変換手段24、係数設定手段25及び乗算手段26により減衰補正を行うが、減衰補正の値は、係数設定手段25が出力する係数Kの値により変化する。
【0024】
ACモード設定手段21は、図示しない操舵回転速度比較手段、及び論理信号生成手段を含んで構成される。操舵回転速度比較手段は、コンパレータなどの比較器又はソフト制御の比較機能を備え、操舵回転速度センサNSが出力する操舵回転速度信号Nの値と、予め設定してある基準操舵回転速度とを比較する。そして、論理信号生成手段は、操舵回転速度比較手段の比較結果、及びAC_ECU30からのAC信号Sに基づいて、ACモードを設定する場合はHレベルの論理信号HOを、通常モードを設定する場合(ACモードを解除する場合)はLレベルの論理信号HOを生成する。生成した論理信号HOは、係数設定手段25に出力する。なお、制御手段12は、手動操舵トルク信号T、及び操舵回転速度信号Nをデジタル変換する図示しないAD変換手段を備え、ACモード設定手段21などの当該信号を必要とする各手段には、AD変換された操舵回転速度信号Nなどが入力される。
【0025】
このACモード設定手段21が特許請求の範囲の検出手段を兼ねるが、ACモード設定手段21が、ACモードを設定する場合、及びACモードを解除する場合については、後述する。
【0026】
ちなみに、操舵回転速度比較手段における基準操舵回転速度は、路面からの振動などを軽減するという点からは大きな値が好ましいが、あまり大きな値に設定するとドライバの意図したステアリング操作、殊に、操舵回転速度が速いステアリング操作に支障が生じる。したがって、緊急回避行動などを考慮して、ドライバのステアリング操作に支障がない程度の大きさに設定される。
【0027】
トルク制御量変換手段22は、図示しないROMなどのメモリを備え、実験結果又は論理演算などに基づいて設定した、例えば図4(a)のマップ1に示すような、手動操舵トルク信号Tとトルク制御量DTの対応するデータを記憶している。そして、手動操舵トルク信号Tが入力されると、これをアドレスとして直ちに対応するトルク制御量DTを読み出し、目標電流信号設定手段27に出力するようになっている。なお、トルク制御量変換手段22は、図示しない車速センサからの車速信号を読み込み、手動操舵トルクTが同一でも車速が早くなるほどトルク制御量DTが小さくなるようなマップを用い、トルク制御量DTを読み出して出力するようにしてもよい。
【0028】
回転速度制御量変換手段23も、図示しないROMなどのメモリを備え、実験結果又は論理演算などに基づいて設定した、例えば図4(b)のマップ2に示すような、操舵回転速度信号Nとトルク制御量DNの対応するデータを記憶している。そして、操舵回転速度信号Nが入力されると、これをアドレスとして直ちに対応する回転速度制御量DNを読み出し、乗算手段26に出力するようになっている。
【0029】
この回転速度制御量変換手段23と、以下に説明するトルク減衰係数変換手段24、及び乗算手段26は、いわゆるダンピング補正を行うものであり、ドライバによるステアリング操作の速度が早くなると(操舵回転速度信号Nが大きくなると)、補助操舵トルクによるアシスト量を減らすように作用する。但し、マップ2に示すように、操舵回転速度信号Nが所定の値以上になると回転速度制御量DNが小さくするようにして、緊急回避時におけるステアリング操作を軽快なものにしている。
なお、図示しない車速センサからの車速信号に応じてダンピング補正量を変化させてもよい。この場合、車速が早くなるほどダンピング補正量を大きくして、補助操舵トルクによるアシスト量を減らすようにする。
【0030】
トルク減衰係数変換手段24は、図示しないROMなどのメモリを備え、実験結果又は論理演算などに基づいて設定した、例えば図4(c)のマップ3に示すような、手動操舵トルク信号Tとトルク減衰係数RTの対応するデータを記憶している。そして、手動操舵トルク信号Tが入力されると、これをアドレスとして直ちに対応するトルク減衰係数RTを読み出し、乗算手段26に出力するようになっている。このトルク減衰係数変換手段24は、手動操舵トルクTが大きくなるとダンピング補正量を小さくして、補助操舵トルクによるアシスト量が減らないようにする。
【0031】
係数設定手段25は、図示しない論理回路などを備える。そして、ACモード設定手段21からの論理信号HOを入力して、論理信号HOがLレベルの通常モードの場合は係数K=1を、論理信号HOがHレベルのACモードの場合は係数K=1.5を、乗算手段26に出力する。即ち、ACモードの場合には、係数Kの値を増すことでダンピング補正量を通常モードの場合よりも大きくして、補助操舵トルクによるアシスト量を減らしたり、あるいは補助操舵トルクを逆の方向に作用させる。ここで、ACモードにおける係数Kは、1よりも大きい値であればよい。ちなみに、この係数Kの値を1に近く設定すると(例えば係数K<1.2)、ACモード時の路面からの振動などを充分減衰することができない。一方、Kの値を大きく設定すると(例えば係数K>2.0)、逆方向の補助操舵トルクが大きく作用しすぎて好ましくない。なお、係数Kは、図4に示すマップの設定の仕方によっても変化する。このため、係数Kは、マップなどに応じて適宜設定される。
【0032】
乗算手段26は、図示しない乗算器又はソフト制御の乗算機能を備える。そして、回転速度制御量変換手段23が出力する回転速度制御量DN、トルク減衰係数変換手段24が出力するトルク減衰係数RT、及び係数設定手段25が出力する係数Kを入力して乗算し、補正値(DN×RT×K)を目標電流信号設定手段27に出力する。
【0033】
目標電流信号設定手段27は、図示しない加減算手段及び電流信号設定手段を備える。加減算手段は、図示しない加減算器又はソフト制御の加減算機能を備え、トルク制御量DTから補正値(DN×RT×K)を減衰して減衰値を求める。即ち、手動操舵トルクの方向と電動機8の回転方向が同じ場合は、トルク制御量DTから補正値(DN×RT×K)を減算{DT−(DN×RT×K)}し、異なる場合はトルク制御量DTに補正値(DN×RT×K)を加算{DT+(DN×RT×K)}し、それぞれ減衰値を求める。なお、減衰値は、通常モードの場合はDT±(DN×RT×K〔1〕)になり、ACモードの場合はDT±(DN×RT×K〔1.5〕)になる。したがって、ACモードの場合の方が、電動機8の回転方向への補助操舵トルクは小さくなる。つまり、ACモードの場合の方が、電動機8が回転しづらくなる(補助操舵トルクが逆の方向に作用することもある)。
【0034】
目標電流信号設定手段27が備える電流信号設定手段は、図示しないROMなどの記憶手段を備え、実験結果又は論理演算などに基づいて設定した前記減算値と目標電流信号IMSの対応するデータを記憶している。そして、電流信号設定手段は、減算値をアドレスとして対応する目標電流信号IMSを読み出し、偏差演算手段28に出力する。ちなみに、目標電流信号IMSは、電動機8に流すことができる最大電流が規定されているので、最大目標電流以下に設定される。
なお、絶対値ベースで、トルク制御量DTの値よりも補正値(DN×RT×K)の値の方が大きくなって、逆の極性の目標電流信号IMSが出力されることも許容する。この場合、現実に電動機8が実際に逆回転するか否かは別として、ステアリングホイール3(ステアリング軸4)の回転方向とは逆方向に電動機8を回転させようとする電動機電圧VMが供給される。
【0035】
偏差演算手段28は、減算器又はソフト制御の減算機能を備え、目標電流信号設定手段27からの目標電流信号IMSと電動機電流検出手段14からの電動機電流信号IMOが入力され、偏差信号ΔIM(=IMS−IMO)を駆動制御手段29に出力する。
【0036】
駆動制御手段29は、PIDコントローラ、PWM信号発生手段及び論理回路などを備え、偏差演算手段28からの偏差信号ΔIMが入力され、電動機制御信号VOを電動機駆動手段13に出力する。駆動制御手段29は、まず偏差信号ΔIMにP(比例)、I(積分)及びD(微分)制御を行い、さらに偏差信号ΔIMの大きさ及び極性に対応した図3に示すPWM信号VPWM、オン信号VON、オフ信号VOFFを生成し、電動機制御信号VOとして電動機駆動手段13に出力する。そして、電動機駆動手段13が出力する電動機電圧VMが電動機8に供給され、電動機8が駆動する。
【0037】
ちなみに、電動機制御手段13において、PWM信号VPWMは、ブリッジ回路13aを構成するパワーFET13a1のゲートG1又はパワーFET13a2のゲートG2に入力され(図3参照)、偏差信号ΔIMの大きさに応じてパワーFET13a1又はパワーFET13a2をPWM駆動する信号として作用する。なお、PWM信号VPWMがゲートG1かゲートG2のどちらのゲートに入力されるかは、偏差信号ΔIMの極性によって決まる。また、ゲートG1又はゲートG2のうちPWM信号VPWMが入力されないゲートにはオフ信号VOFFが入力され、パワーFET13a1又はパワーFET13a2はOFFされる。そして、ゲートG1にPWM信号VPWMが入力される場合には、パワーFET13a4のゲートG4にオン信号VONが入力され、パワーFET13a4がON駆動される。他方、ゲートG2にPWM信号VPWMが入力される場合には、パワーFET13a3のゲートG3にオン信号VONが入力され、パワーFET13a3がON駆動される。
【0038】
〔制御ロジック〕
次に、ACモード設定手段における制御ロジックを、図5を参照して説明する。図5は、ACモード設定手段の制御ロジックの一例を示す図である。なお、この説明において、図1などを適宜参照する。
【0039】
(ACモード設定ロジック) 図5(a)に示すように、ACモード設定手段21は、「AC状態」、「操舵回転速度所定値未満」、という2つの条件が満たされた場合に、ACモードを設定する(Hレベルの論理信号HOを出力;係数K=1.5)。
【0040】
ここで、(1)「AC状態」という条件は、車両の「AC状態」における減衰補正(ダンピング補正量)を大きくして、ドライバの疲れを軽減するためという理由により定められる。なお、「AC状態」の設定は、ドライバによるACスイッチSWのON操作を前提として、AC_ECU30が諸条件を加味して行う。ちなみに、「AC状態」の場合は、ACモード設定手段21には、HレベルのAC信号Sが入力されている。
【0041】
(2)「操舵回転速度所定値未満」という条件は、路面からの振動や横風によるステアリングホイール3の動き(回転)は、操舵回転速度がさほど大きくなることがないからという理由により定められる。また、操舵回転速度が大きい場合は、ドライバに操舵意思があるものとして、補助操舵トルクを作用してアシストするのが便宜であるという理由にもよる。ここでの所定値は、ACモード設定手段21が備える操舵回転速度比較手段における基準操舵回転速度に対応するものである。
なお、「操舵回転速度所定値未満」という条件を、「手動操舵トルク所定値未満」という条件に置き換えてもよい。また、「手動操舵トルク所定値未満」という条件を、ACモード設定ロジックに加えてもよい(図5(a)破線部参照)。ドライバの意図しないステアリングホイール3の動きは、手動操舵トルクが小さいからである。この場合は、ACモード設定手段21に、操舵回転速度比較手段に類する手動操舵トルク比較手段を設け、「手動操舵トルク所定値未満」という条件を判断するのが好ましい。
【0042】
(ACモード解除ロジック) 次に、図5(b)に示すように、ACモード設定手段21は、「非AC状態」、「操舵回転速度定値以上」、という条件のうちいずれか1つの条件が満たされた場合に、ACモードを解除して通常モードにする(Lレベルの論理信号HOを出力;係数K=1)。
【0043】
ここで、(1)「非AC状態」という条件は、ACモードは、「AC状態」における疲労を軽減することを目的として設定されるものであり、また、「非AC状態」では、様々な操作がなされるので、電動パワーステアリング装置1におけるACモードを解除するのが便宜であるという理由により定められる。
なお、車両の走行状態が「AC状態」から「非AC状態」に切り換わるのは、ドライバにより、ACスイッチSWがOFF状態にされた場合や、ブレーキペダルが踏み込まれた場合、アクセルペダルが踏み込まれた場合などである。
【0044】
(2)「操舵回転速度所定値以上」という条件は、所定値以上の操舵回転速度の場合は、ドライバに操舵意思があるものとして、補助操舵トルクを作用してアシストするのが便宜であるという理由により定められる。これにより、例えば緊急回避を容易に行なうことができるようになる。ここでの所定値は、前記した基準操舵回転速度に対応するものである。
なお、ACモード設定ロジックに準じて、「手動操舵トルク所定値以上」という条件を、ACモード解除ロジックに加えてもよい(図5(b)破線部参照)。この場合も、ACモード設定手段21に、操舵回転速度比較手段に類する手動操舵トルク比較手段を設け、「手動操舵トルク所定値以上」という条件を判断するのが好ましい。
【0045】
ちなみに、電動パワーステアリング装置1(ACモード設定手段21)が独自に判断して、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に、ACモードの解除を独自に行う構成としてもよい。ステアリング操作が行われる前にブレーキペダルが踏み込まれることが多いからである。また、アクセルペダルの踏み込みに基づいて、ACモードの解除を独自に行う構成としてもよい。
【0046】
〔動作・作用〕
次に、本実施形態の電動パワーステアリング装置の動作・作用について、図1〜図5及び図6を参照して説明する。図6は、制御の一例を示すフローチャートである。
【0047】
(走行モードの設定) 制御手段12は、AC信号S、手動操舵トルク信号T、操舵回転速度信号Nなどを読み込む(S1)。ACモード設定手段21は、AC信号S、手動操舵トルク信号Tなどに基づいて電動パワーステアリング装置1における走行モード(ACモード・通常モード)を設定する(S2)。また、トルク制御量変換手段22は、読み込んだ手動操舵トルク信号Tに基づいて、トルク制御量DTを決定して出力する(S3)。
【0048】
(通常モード) ステップS4において、通常モードと判断された場合、つまりステップ3でACモード設定手段21によりACモードが設定されなかった場合は、係数設定手段25にLレベルの論理信号HOが入力されるので、係数設定手段25は係数K=1を設定する(S5)。
【0049】
後段の乗算手段26には、回転速度制御量変換手段23からの回転速度制御量DN、トルク減衰係数変換手段24からのトルク減衰係数信号RT、及び係数設定手段25からの係数K=1が入力される。そして、乗算手段26は、補正値(DN×RT×K〔=1〕)を乗算して算出し(S7)、目標電流信号設定手段27に供給する。
【0050】
次に、目標電流信号設定手段27は、先ず、トルク制御量DTから補正値(DN×RT×K〔=1〕)を減衰して減衰値を求め(S8)、この減衰値に基づいて目標電流信号IMSを設定し(S9)、偏差演算手段28に出力する。
【0051】
続いて、偏差演算手段28は、目標電流信号IMS及び電動機電流検出手段14からの電動機電流信号IMOが入力され、偏差信号ΔIM(=IMS−IMO)を駆動制御手段29に出力する(S10)。駆動制御手段29は、偏差信号ΔIMに基づいて、電動機制御信号VOを電動機駆動手段13に出力する(S11)。
【0052】
そして、電動機駆動手段13は、電動機電圧VMを電動機8に出力する(S12)。これにより、電動機8は、通常どおりに補助操舵トルクを発生して、ドライバのステアリング操作をアシストする(S13)。なお、フローチャートにおけるステップS14は、ドライバがイグニッションスイッチを切った場合などである。
【0053】
(ACモード) 一方、ステップS4において、ACモードと判断された場合、つまりステップ2でACモード設定手段21によりACモードが設定された場合は、係数設定手段25は通常モードよりも50%大きな係数K=1.5を設定する(S6)。
【0054】
後段の乗算手段26は、通常モードと同様にして補正値を乗算により算出し(S7)、目標電流信号設定手段27に出力する。なお、ACモードでの補正値は(DN×RT×K〔=1.5〕)であり、通常モードの50%増しの値になる。
【0055】
次に、目標電流信号設定手段27では、通常モードと同様にしてトルク制御量から補正値を減衰して減衰値を求める(S8)。ここで補正値は、通常モード時の補正値よりも大きなDN×RT×K〔=1.5〕である。したがって、減衰値は、通常モードよりも絶対値として小さくなる。このため、ACモード時の目標電流信号IMSは、通常モード時の目標電流信号IMSよりも絶対値として小さくなる(S9)。よって、アシストされる場合でも、通常モードよりも補助操舵トルクによるアシスト量が小さくなる(正確にいうと、電動機8の回転方向への補助操舵トルクが小さくなる)。あるいは、トルク制御量DTの値に対して、補正値(DN×RT×K〔=1.5〕)の方が大きくなる場合は、ステップS9において、目標電流信号IMSが負の値(極性が逆)になる。このような場合は、実際に電動機8が逆回転するか否かは別として、ステアリングホイール3の動きを抑制するような補助操舵トルクが、ステアリング系2に入力される。
【0056】
以下、通常モードと同様にして各ステップ(S11からS13)の処理がなされるが、ACモードにおいては、電動機8が作動して補助操舵トルクを発生しても、アシスト量が通常モード時よりも大幅に小さくなる。あるいは、電動機8がステアリングホイール3の動きを抑制しようとする方向に補助トルクを発生する。よって、路面からの振動が減衰されドライバの腕に伝わりづらくなる。あるいは、トンネルの出口などで横風を受けても、急にハンドルが動いてしまうということが生じづらくなる。
【0057】
なお、ACモードは、前記の通り、ドライバがACスイッチSWをOFF状態にした場合やドライバが早い操舵回転速度によりステアリング操作をした場合などに解除され、通常モードに移行する(図5(b)参照)。これにより、円滑な走行を行なうことができる。
しかも、ACモードが維持された状態であっても、ドライバがステアリング操作をゆっくり行った場合は、操舵回転速度が小さいため(つまり乗算手段26で求められる補正値が小さくなるため)、通常モード時と変わりないような補助操舵トルクにより、ドライバの手動操舵力がアシストされる。よって、ドライバは、ACモード下でも、支障なくステアリング操作を行なうことができる。ちなみに、操舵回転速度が小さい状態でのステアリング操作は、手動操舵トルクの大小を問わず、また、高速走行時・通常走行時を問わず、ドライバの意思に基づくステアリング操作時によく見られるものである。
【0058】
以上説明した本発明は、上記実施の形態に限定されることなく広く変形実施することができる。
例えば、ACモードの設定及び解除は、手動操舵トルクセンサの検出値に基づいて行ってもよい。また、速度センサを設けて、車速に応じていわゆるダンピング補正量を変化させてもよい。また、本発明の電動パワーステアリング装置は、ピニオンアシスト方式やラックアシスト方式などの方式を問わず適用することができる。
また例えば、ドライバのステアリング操作によりACモードが解除されて通常モードに切り換わる場合には、係数Kの値をACモード時の大きな値から通常モード時の小さな値へと、徐々に減らして行く構成としてもよい。このようにすることで、ACモードから通常モードへの移行を滑らかにし、ドライバが受ける違和感を小さくすることができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オートクルーズ状態では、操舵回転速度検出手段からの信号に対応する値を増加させる。このため、ドライバの自発的な意思ではなく、路面からの振動などによりステアリングホイールが回転などする際には、回転速度に応じてその動きに対するアシスト量を一層減らす方向に、さらには、積極的にその動きを抑制しようとする方向に、電動機による補助操舵トルクが作用する。これにより、路面からの振動などでステアリングホイールが回転・振動しようとする際に、回転力・振動力が減衰される。よって、ドライバは、不快な振動から逃れることができたり、ステアリングハンドルを強く握り締めたりすることが不要となる。したがって、本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ドライバの腕の疲労からくる疲れを大幅に軽減して快適な長距離走行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図2】 図1の電動パワーステアリング装置の電気系統におけるブロック構成図である。
【図3】 図2の電動機駆動手段の回路図である。
【図4】 図2の制御手段が備えるマップ類の一例であり、(a)は手動操舵トルク信号−トルク制御量のマップ1、(b)は操舵回転速度信号−回転速度制御量のマップ2、(c)は手動操舵トルク信号−トルク減衰係数のマップ3である。
【図5】 図2の制御手段におけるACモード設定手段の制御ロジックの一例であり、(a)はACモード設定ロジック、(b)はACモード解除ロジックである。
【図6】 本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の制御フローチャートの一例である。
【符号の説明】
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリング系(手動操舵力発生手段)
8 電動機
12 制御手段
21 ACモード設定手段(検出手段)
TS 操舵トルクセンサ
T 手動操舵トルク信号(手動操舵トルク)
NS 操舵回転速度センサ(操舵回転速度検出手段)
N 操舵回転速度信号(操舵回転速度)
Claims (1)
- 車両のステアリング系に補助操舵トルクを付加する電動機と、前記ステアリング系の手動操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、前記ステアリング系の操舵回転速度を検出する操舵回転速度検出手段と、前記操舵トルクセンサからの信号に対応する値から操舵回転速度検出手段からの信号に対応する値を減衰補正した値に基づいて電動機を制御する制御手段と、を含んでなる電動パワーステアリング装置であって、
前記車両のオートクルーズ状態を検出する検出手段を設け、前記制御手段はオートクルーズ状態が検出されたときには、前記操舵回転速度検出手段からの信号に対応する値を増加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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