JP3865631B2 - 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】
この発明は、電動モータが発生する駆動力をステアリング機構に伝達することによって操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、車両のステアリング機構に電動モータが発生するトルクを伝達することにより、操舵の補助を行う電動パワーステアリング装置が用いられている。電動モータは、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクや車速に応じて定められた目標電流に基づいて駆動制御されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ステアリング機構の効率は、温度および要求軸力(ステアリング機構のラック軸が発生すべき軸方向の力)に応じて変化するにも拘わらず、従来の電動パワーステアリング装置では、この効率が一定の値でしか加味されていない。したがって、ステアリング機構の周辺の温度や負荷の大小により、操舵補助力に過不足が生じる場合があり、良好な操舵フィーリングが得られないおそれがある。
【0004】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、温度や負荷の大小によらずに良好な操舵フィーリングを実現できる電動パワーステアリング装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、電動モータ(M)の駆動力をステアリング機構(3)に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、上記電動モータの駆動目標値を設定する駆動目標値設定手段(21)と、この駆動目標値設定手段によって設定された駆動目標値に基づいて、第1係数を設定する第1係数設定手段(23,24)と、上記ステアリング機構を含む上記電動パワーステアリング装置の周辺の温度を検出する温度検出手段(7)と、この温度検出手段の出力に基づいて、第2係数を設定する第2係数設定手段(22)と、上記第1係数設定手段および第2係数設定手段によって設定される第1および第2係数に基づいて、上記駆動目標値設定手段によって設定される駆動目標値を補正する駆動目標値補正手段(25,26,27)と、この駆動目標値補正手段によって補正された駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動する駆動手段(30)とを含み、上記第1係数設定手段は、上記駆動目標値に対応したラック軸力に応じて変化する上記ステアリング機構の効率を上記第1係数として設定する手段(23,24)を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【0006】
この発明によれば、電動モータの駆動目標値が、この駆動目標値に対応した第1係数と、ステアリング機構の周辺の温度に対応した第2係数とに基づいて補正され、この補正後の駆動目標値に基づいて電動モータが駆動される。これにより、駆動目標値に応じたステアリング機構の効率の変化や、温度に依存するステアリング機構の効率の変化による影響を補償することができるから、ステアリング機構の周辺の温度や負荷の大小によらずに、過不足のない操舵補助力をステアリング機構に与えることができる。これによって、良好な操舵フィーリングを実現できる。
【0007】
また、駆動目標値が必要なラック軸力に対応することから、駆動目標値に応じたラック軸力に応じて変化するステアリング機構の効率を第1係数として設定することにより、ラック軸力の大小による操舵補助力の過不足を解消できる。
【0008】
請求項2記載の発明は、上記第2係数設定手段は、温度に応じて変化する上記ステアリング機構の効率を上記第2係数として設定する手段(22)を含むことを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置である。
この構成により、ステアリング機構の周辺の温度変化によるステアリング機構の効率の変動を補償して良好な操舵補助を実現できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール1に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト2を介して、ラック軸を含むステアリング機構3に機械的に伝達される。ステアリング機構3には、電動モータMから操舵補助力が伝達されるようになっている。
【0010】
ステアリングシャフト2は、ステアリングホイール1側に結合された入力軸2Aと、ステアリング機構3側に結合された出力軸2Bとに分割されていて、これらの入力軸2Aおよび出力軸2Bは、トーションバー4によって互いに連結されている。トーションバー4は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ5によって検出されるようになっている。
【0011】
トルクセンサ5は、たとえば、入力軸2Aと出力軸2Bとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ5の出力信号は、コントローラ10(ECU)に入力されている。
コントローラ10には、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速センサ6、および当該電動パワーステアリング装置の近傍の温度を検出する温度センサ7の各出力信号が入力されている。
【0012】
コントローラ10は、トルクセンサ5によって検出される操舵トルクおよび車速センサ6によって検出される車速に応じて電動モータMの目標電流値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構3に与えられるように、電動モータMを駆動制御する。
コントローラ10は、マイクロコンピュータ20と、このマイクロコンピュータ20からの制御信号に基づいて電動モータMを駆動するモータドライバ30とを有している。
【0013】
マイクロコンピュータ20は、プログラム処理を実行することによって実現される複数の機能処理部を実質的に有している。具体的には、マイクロコンピュータ20は、トルクセンサ5および車速センサ6の出力に基づいて、電動モータMの目標電流値Iobjを設定する目標電流値設定部21と、温度センサ7の出力に基づいて、ステアリング機構3の温度効率η(T)を求める温度効率演算部22と、目標電流値設定部21によって設定された目標電流値Iobjに基づいて、ステアリング機構3のラック軸が発生すべきラック軸力を演算するラック軸力演算部23と、この演算されたラック軸力に対応したステアリング機構3の効率である軸力効率η(F)を求める軸力効率演算部24とを有している。
【0014】
温度効率η(T)および軸力効率η(F)は、乗算部25で乗算され、これによって総合効率η(=η(T)×η(F))が求められる。この総合効率ηの逆数1/ηが逆数演算部26によって求められ、この逆数1/ηが乗算部27で目標電流値Iobjに乗じられる。こうして、目標電流値Iobjが補正され、この補正後の目標電流値Iobj/ηに基づき、モータドライバ30を介して、電動モータMが駆動制御される。
【0015】
図2は、目標電流値設定部21の働きを説明するための図であり、操舵トルクに対する目標電流値Iobjの関係が示されている。操舵トルクは、たとえば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、目標電流値Iobjは、電動モータMから右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータMから左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
【0016】
目標電流値Iobjは、操舵トルクの正の値に対しては正の値をとり、操舵トルクの負の値に対しては負の値をとる。操舵トルクが−T1〜T1(たとえば、T1=0.4N・m)の範囲(トルク不感帯)の微小な値のときには、目標電流値Iobjは零とされる。また、目標電流値Iobjは、車速センサ6によって検出される車速が大きいほど、その絶対値が小さく設定されるようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。
【0017】
図3は、温度効率η(T)とステアリング機構3の周辺温度Tとの関係の一例を示す特性図である。温度効率演算部22は、この図3に示すような特性図に従い、温度センサ7の検出温度に対応する温度効率η(T)を出力する。具体的には、ステアリング機構3の温度効率η(T)を予め実験により求めておき、その実験結果をテーブルとしてメモリに格納しておけばよい。この場合、温度効率演算部22は、温度センサ7が検出した温度に対応した温度効率η(T)をメモリから読み出すことによって、温度効率η(T)を定める。
【0018】
図4は、軸力効率η(F)とラック軸力Fとの関係の一例を示す特性図である。軸力効率演算部24は、この図4に示すような特性図に従い、ラック軸力演算部23が演算するラック軸力Fに対応する軸力効率η(F)を出力する。具体的には、温度効率η(T)の場合と同様に、要求されるラック軸力Fに対するステアリング機構3の効率η(F)を予め実験により求めておき、その実験結果をテーブルとしてメモリに格納しておけばよい。この場合、軸力効率演算部24は、ラック軸力演算部23が演算したラック軸力Fに対応した軸力効率η(F)をメモリから読み出すことによって、軸力効率η(F)を定める。
【0019】
総合効率η(=η(T)×η(F))の逆数1/ηを目標電流値Iobjに乗じて補正することによって、この補正後の目標電流値Iobj/ηは、温度およびラック軸力に依存するステアリング機構3の効率を補償できる値となっている。したがって、この補正後の目標電流値Iobjに基づいて電動モータMを駆動制御することによって、周辺温度の高低またはラック軸力の大小(負荷の大小)によらずに、過不足のない操舵補助力をステアリング機構に与えることができる。これにより、良好な操舵フィーリングを実現できる。
【0020】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもでき、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図2】目標電流値設定部の働きを説明するための図であり、操舵トルクに対する目標電流値の関係が示されている。
【図3】温度効率とステアリング機構の周辺温度との関係の一例を示す特性図である。
【図4】軸力効率とラック軸力との関係の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
3 ステアリング機構
5 トルクセンサ
6 車速センサ
7 温度センサ
10 コントローラ
20 マイクロコンピュータ
21 目標電流値設定部
22 温度効率演算部
23 ラック軸力演算部
24 軸力効率演算部
25 乗算部
26 逆数演算部
27 乗算部
30 モータドライバ
M 電動モータ
Claims (2)
- 電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
上記電動モータの駆動目標値を設定する駆動目標値設定手段と、
この駆動目標値設定手段によって設定された駆動目標値に基づいて、第1係数を設定する第1係数設定手段と、
上記ステアリング機構を含む上記電動パワーステアリング装置の周辺の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段の出力に基づいて、第2係数を設定する第2係数設定手段と、
上記第1係数設定手段および第2係数設定手段によって設定される第1および第2係数に基づいて、上記駆動目標値設定手段によって設定される駆動目標値を補正する駆動目標値補正手段と、
この駆動目標値補正手段によって補正された駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動する駆動手段とを含み、
上記第1係数設定手段は、上記駆動目標値に対応したラック軸力に応じて変化する上記ステアリング機構の効率を上記第1係数として設定する手段を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 上記第2係数設定手段は、温度に応じて変化する上記ステアリング機構の効率を上記第2係数として設定する手段を含むことを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
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