JP3959542B2 - パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加えて運転者のハンドル操作を補助するパワーステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリング制御装置は、車速センサ、操舵角センサの出力値に基づいてハンドル戻しトルク信号を演算し、このハンドル戻しトルク信号に基づいてハンドル操作の補助を行なう電動機（モータ）を制御していた。
【０００３】
このような電動式パワーステアリング制御装置は、操舵角が高分解能なものであればハンドル戻しトルク信号を正確に生成できるため、運転者のハンドル操作に対する応答がよく、その操舵フィーリングが良好なものとなる。しかし、逆に低分解能なものであればその応答が悪く操舵フィーリングは悪いものになってしまうため、良好な操舵フィーリングを得るには高分解能な操舵角が得られる高価な高性能操舵角センサーを使用しなければならなかった。
【０００４】
さらに、上記点をふまえて、高価な操舵角センサーを用いずとも良好な操舵フィーリングが得られる電動式パワーステアリング制御装置が特願２０００−２６１７５８号で提案されている。この手法では、高価な操舵角センサーを使用する代わりに、モータ角センサの出力値と路面反力トルク推定器の出力値とから操舵角を高分解能に推定する操舵角推定器を設け、この操舵角推定器で推定される操舵角を用いることで、上記高価な操舵角センサーを用いずとも良好な操舵フィーリングが得られるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパワーステアリング制御装置は上記のようになされていたので、高分解能な操舵角センサーを用いる場合には、操舵角センサーが高価なものとなり、パワーステアリング制御装置が高価になってしまうという問題点があった。
【０００６】
また、高分解能な操舵角センサーを用いる代わりに、操舵角推定器で操舵角を推定する場合には、操舵角推定値を算出するのに時間を要しこの推定期間中は操舵角推定値が出力されない状態になる。例えば、特願２０００−２６１７５８号に開示された操舵角推定器では、路面反力トルク推定値をもとに操舵機構の中立点を学習し、学習した中立点に基づいて操舵角推定値を求めるようにしているが、中立点の学習は、１度学習した値が得られた後は順次算出できるものの、１度目の値を学習するまでにはしばらく学習時間を要し、この間操舵角推定値が出力されない状態になってしまう。
【０００７】
そのため、操舵角推定器において操舵角を推定している期間中は使用すべき操舵角推定値が求まっていないことより、操舵角推定値に基づいてハンドル戻しトルク信号も算出されず、この期間中にはハンドル戻しトルク信号に応じた適切なハンドル制御が行なえないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、操舵角の算出中であっても、適切な制御が行なえるパワーステアリング制御装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるパワーステアリング制御装置は、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて上記電動機を制御する制御手段とを備えている。そして上記選択手段が、上記第１のハンドル戻しトルク信号と上記第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないことを特徴とする。
【００１０】
また、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて電動機を制御する制御手段とを備えている。そして上記制御手段は、所定時間かけて連続的に、上記選択手段が前に選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御から、上記第１のハンドル戻しトルク信号及び上記第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を経て、上記選択手段が新たに選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御に切り換えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１の電動式パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。図において、１は運転者がハンドルを操舵した場合にハンドルにかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出器、２は操舵トルク検出器１の出力に基づいてモータ７が補助すべき補助トルク信号を演算する操舵トルク制御器、３は操舵トルク制御器２、ダンピング補償器１３、慣性補償器１４の出力する出力信号と、ハンドル戻しトルク信号生成器１５の出力する出力信号との和（目標トルク）を演算する加算器である。
【００１７】
４は目標トルクから目標電流信号を演算するモータ電流決定器、５は目標電流信号とモータ電流検出器８で検出されるモータ電流値との差を求める減算器、６は減算器５で求められた差に基づいてモータ７に印加する電圧を決定し、この電圧をモータ７に印加するモータ駆動器、７は印加された電圧に応じたモータ電流値に略比例関係にある補助トルクを発生して、自動車の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機（モータ）である。
【００１８】
８はモータ７の電流値を検出するモータ電流検出器、９はモータ速度及びモータの回転方向を検出するモータ速度検出器、１０はモータ速度検出器９の出力を用いてモータ加速度を検出するモータ加速度検出器、１１は操舵トルク検出器１の出力とモータ速度検出器９の出力の向きが同一であるか否かを判定する判定器、１２は車速を検出する車速検出器である。
【００１９】
１３はモータ速度、車速、判定器１１の出力結果に基づいてダンピング補償信号を演算するダンピング補償器、１４はモータ速度、車速、判定器１１の出力結果に基づいて慣性補償信号を演算する慣性補償器、１５は車速、モータ角、操舵トルク検出器１の出力、モータ電流検出器１１で検出されるモータ電流値に基づいてハンドル戻しトルク信号を演算するハンドル戻しトルク信号生成器である。
【００２０】
図２は図１に示したハンドル戻しトルク信号生成器１５を示すブロック図である。図において、１５１は操舵トルクとモータ電流値とを用いて、操向車輪の舵角を原点（ここで言う原点とは機械的な中央角ではなく、路面の状態と走向状態によって変化するハンドルの回転力のバランス点を言う）に復帰、即ちハンドルを戻させようと作用する路面反力トルクを推定する路面反力トルク推定器、１５２はモータ回転角度を検出するモータ角検出器で、モータ角検出器１５２はモータ角度のゼロ点と現在の角度（以下モータ角という）を出力するとともにモータ回転角加速度を検知する。
【００２１】
１５３は回転角に基づいてハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段としての第１のトルク信号出力部、１５４は第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段としての第２のトルク信号出力部、１５５は第１のトルク信号出力手段から出力される出力準備完了信号に応じて、第１のトルク信号出力手段から出力される第１のハンドル戻しトルク信号（操舵角補償信号）、第２のトルク信号出力手段から出力される第２のハンドル戻しトルク信号（操舵角補償信号）を選択し、選択したハンドル戻しトルク信号を出力する信号選択手段としてのハンドル戻しトルク信号選択器である。
【００２２】
ここで、第１のトルク信号出力手段１５３は、車速と路面反力トルク推定器１５１の出力値とモータ角検出器１５２の出力値に基づいてハンドルの操舵角を高分解能に推定する操舵角推定器１５３ａと、操舵角推定器１５３aで推定された操舵角絶対値に基づいて操舵角補償信号（第１のハンドル戻しトルク信号）を生成する操舵角補償器１５３ｂとで構成されている。さらに、第１のトルク信号出力手段１５３は、操舵角推定値が出力できる状態にあるか、又は、現在推定中で操舵角推定値を出力できない状態にあるかを示す信号（出力準備完了信号）を出力する。
【００２３】
なお、図２では操舵角推定器１５３ａが出力準備完了信号を出すようになっているが、その代わりに、操舵角補償器１５３ｂが出力準備完了信号を出力するようにしてもよい。
【００２４】
操舵角推定器１５３ａは、操舵角を高分解能に推定できるものであればよく、例えば、図２に示すように、路面反力トルク推定器１５１で推定された路面反力トルク、車速、及びモータ角に基づいてハンドル回転のゼロ点（中立点であり前述のとおり走行中に変化する場合がある）を演算し中立点を学習する中立点学習器１５３１と、モータ角検出器１５２の出力（モータ角）と中立点学習器１５３１で学習された中立点を用いてモータ７と図示しないステアリングハンドルへの連結ギヤ比を換算し、操舵角の相対値を演算し、該演算結果を中立点補正して操舵角の絶対値を検出する中立点補正器１５３２とで構成されるものを用いればよい。
【００２５】
また、第２のトルク信号出力部１５４としては、第１のトルク信号出力部１５３（操舵角推定器１５３ａ）で操舵角が推定されるよりも速くハンドル戻しトルク信号（操舵角）を演算することが可能なものであればよく、例えば、路面反力トルク推定値に所定のゲインをかけてハンドル戻しトルク信号を演算するもの、低分解能の操舵角センサにより検出した操舵角と車速をもとにハンドル戻しトルク信号を算出するもの、ヨーレートセンサにより検出したヨーレートと車速をもとにハンドル戻しトルク信号を算出するもの、さらには、路面反力トルク推定値と車速から求めた値に所定のゲインをかけてハンドル戻しトルク信号を演算するもの等を用いればよい。
【００２６】
次に、図１に示したパワーステアリング制御装置における動作（主にハンドル戻しトルク信号の生成及び選択方法）を説明する。図３、図４はこの実施の形態１のパワーステアリング制御装置の制御方法を説明するフローチャートで、図３は第１のハンドル戻しトルク信号出力手段１５３の動作を、図４はハンドル戻しトルク信号選択器１５５の動作を説明するフローチャートである。
【００２７】
図３に示すように、操舵角推定器１５３ａは、立ち上がり時（操舵角推定値が推定される前）には、出力すべき操舵角推定値が求まっていないので、出力準備完了信号をＯＦＦ信号としてハンドル戻しトルク信号選択器１５５に出力する（Ｓｔｅｐ１）。
【００２８】
また、車速検出器１２で検出された車速、路面反力トルク推定器１５１で推定された路面反力トルク、モータ角検出器１５２で検出されたモータ角が各々操舵角推定器１５３ａに入力され（Ｓｔｅｐ２）、これらの値に基づいて中立点学習器１５３１が中立点を学習し、中立点が推定される（Ｓｔｅｐ３）。
【００２９】
所定時間毎に中立点の推定がされたか否かを確認し（Ｓｔｅｐ４）、推定が完了した場合には、中立点補正器１５３２が出力準備完了信号をＯＮ信号にしてハンドル戻しトルク信号選択器１５５に出力する（Ｓｔｅｐ５）。それとともに、中立点補正器１５３２は推定された中立点に対する操舵角を演算し、操舵角推定値として操舵角補償器１５３ｂに出力する（Ｓｔｅｐ６）。操舵角補償器１５３ｂでは入力された操舵角推定値に基づいてハンドル戻しトルク信号を演算し、これを第１のハンドル戻しトルク信号としてハンドル戻しトルク信号選択器１５５に出力する（Ｓｔｅｐ７）。
【００３０】
また、操舵角推定値（又は第１のハンドル戻しトルク信号）が異常な値であるか否かを判断し、異常な値である場合には、再度Ｓｔｅｐ１に戻り始めから中立点の推定を行ない（Ｓｔｅｐ８）、そうでない場合には、処理を終了させるか否かを確認し（Ｓｔｅｐ９）、終了しない場合には、Ｓｔｅｐ６に戻り継続して操舵角推定値を出力する。
【００３１】
次に図４を用いてハンドル戻しトルク信号選択器１５５の動作について説明する。
図４に示すように、ハンドル戻しトルク信号選択器１５５は第１のトルク信号出力手段１５３から出力される出力準備完了信号を入力し（Ｓｔｅｐ１１）、この信号がＯＮ信号かＯＦＦ信号かを判断する（Ｓｔｅｐ１２）。
【００３２】
その結果、ＯＮ信号である場合には、第１のトルク信号出力手段１５３で算出された第１のハンドル戻しトルク信号を利用できるので、第１のハンドル戻しトルク信号を選択し（Ｓｔｅｐ１３）、ＯＦＦ信号である場合には、第１のトルク信号出力手段１５３でまだハンドル戻しトルク信号が算出中で第１のハンドル戻しトルク信号が利用できないので、第２のトルク信号出力手段１５４が生成した第２のハンドル戻しトルク信号を選択する（Ｓｔｅｐ１４）。
【００３３】
そして、処理を終了させるか否かを確認し（Ｓｔｅｐ１５）、終了しない場合には、Ｓｔｅｐ１１に戻り継続してハンドル戻しトルク信号の選択を行なう。なお、このようにして選択されたハンドル戻しトルク信号は、図１に示すように、加算器３で加算され電動機の制御に利用される。
【００３４】
この実施の形態の電動式パワーステアリング制御装置は、高分解能な操舵角センサーを使用する代わりに操舵角推定器で操舵角を推定するようにしているので、高価な操舵角センサーを使用することなく、操舵フィーリングのよい電動式パワーステアリングを実現できる。さらに、操舵角推定値を得られない場合でも第２のトルク信号出力手段で生成される第２のハンドル戻しトルク信号により制御が行なえるので、操舵角推定値を得られない場合に特に制御を行なわないものに比し、さらに操舵フィーリングのよい電動式パワーステアリングを実現できる。
【００３５】
実施の形態２．
この実施の形態２では、所定時間かけて連続的に、選択手段が前に選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御から新たに選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御に切り換ようにしたものである。なお、その他は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００３６】
図５は第１のハンドル戻しトルク信号に乗ずる定数値Ｋ１と、第２のハンドル戻しトルク信号に乗ずる定数値Ｋ２の関係を示す図である。図に示すように、Ｋ１、Ｋ２は時刻ｔ１〜ｔ２において連続して減少（増加）するようになっている。
【００３７】
制御の切り換えは次のようにすればよい。
出力準備完了信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変わったとき（時刻ｔ１）に、以下の式（１）を用いてハンドル戻しトルク信号を演算し、第２のハンドル戻しトルク信号のみに基づいた制御から、第１、第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を経て、所定時間後（時刻ｔ２）に第１のハンドル戻しトルク信号のみに基づいた制御になるよう、制御に用いるハンドル戻しトルク信号を連続して切り換える。
【００３８】
具体的には、ハンドル戻しトルク信号選択器１５５が、第１又は第２のハンドル戻しトルク信号の選択後、式（１）を用いて算出されたハンドル戻しトルク信号を出力するようにすればよい。
【００３９】
【００４０】
また、図６に示すように、出力準備完了信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変わった際（図６における時刻ｔ３）にも、Ｋ１、Ｋ２を所定時間（図６におけるｔ３〜ｔ４までの時間）をかけて図のように変化させるようにしてもよい。
【００４１】
この実施の形態の電動式パワーステアリング制御装置は、出力準備完了信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変わった際に、出力するハンドル戻しトルク信号を徐々に切り替えるので、ハンドル戻しトルク信号を第２（第１）のハンドル戻しトルク信号から第１（第２）のハンドル戻しトルク信号に切り替える際の操舵フィーリングが良い電動式パワーステアリング制御装置を得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
この実施の形態３は、実施の形態１、２のパワーステアリング制御装置において、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにしたものである。なお、その他は実施の形態１、２と同様であるので説明は省略する。
【００４３】
具体的には、ハンドル戻しトルク信号選択器が、前回選択されたハンドル戻しトルク信号と新たに選択されたハンドル戻しトルク信号との差を計算し、この差が所定値以上の際は、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにする。すなわち、出力準備完了信号にかかわらず新たに選択されたハンドル戻しトルク信号の出力を禁止する。
【００４４】
なお、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号の差ではなく、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号の比率が所定値以上（又は所定値以下）の際に、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにしても良く、又、例えば、車速、路面反力トルク推定値、ヨーレート、操舵角、操舵角推定器が所定値より大きい際に、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにしても良い。
【００４５】
この実施の形態では、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにするので、ハンドル戻しトルクの変化によってドライバに危険が生じることのない電動式パワーステアリング制御装置を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明にかかるパワーステアリング制御装置は、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて上記電動機を制御する制御手段とを備え、上記選択手段が、上記第１のハンドル戻しトルク信号と上記第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないことを特徴とするので、操舵角の推定期間中であっても第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を行なうことができて操舵フィーリングがよく、かつ、ハンドル戻しトルクの変化によってドライバに危険が生じることのないパワーステアリング制御装置を提供することができる。
【００４８】
また、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて電動機を制御する制御手段とを備え、上記制御手段が、所定時間かけて連続的に、上記選択手段が前に選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御から、上記第１のハンドル戻しトルク信号及び上記第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を経て、上記選択手段が新たに選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御に切り換えるので、ハンドル戻しトルク信号を切り替える際の操舵フィーリングが良いパワーステアリング制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の電動式パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
【図２】 図１に示したハンドル戻しトルク信号生成器１５を示すブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態１のパワーステアリング制御装置の制御方法を説明するフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態１のパワーステアリング制御装置の制御方法を説明するフローチャートである。
【図５】 定数値Ｋ１と定数値Ｋ２の関係を示す図である。
【図６】 定数値Ｋ１と定数値Ｋ２の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 操舵トルク検出器 ２ 操舵トルク制御器
３ 加算器 ４ モータ電流決定器
５ 減算器 ６ モータ駆動器
７ 電動機（モータ） ８ モータ電流検出器
９ モータ速度検出器 １０ モータ加速度検出器
１１ 判定器 １２ 車速検出器
１３ ダンピング補償器 １４ 慣性補償器
１５ ハンドル戻しトルク信号生成器
１５１ 路面反力トルク推定器 １５２ モータ角検出器
１５３ 第１のトルク信号出力部
１５３ａ 操舵角推定器 １５３ｂ 操舵角補償器
１５４ 第２のトルク信号出力部
１５５ ハンドル戻しトルク信号選択器
１５３１ 中立点学習器 １５３２ 中立点補正器
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加えて運転者のハンドル操作を補助するパワーステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリング制御装置は、車速センサ、操舵角センサの出力値に基づいてハンドル戻しトルク信号を演算し、このハンドル戻しトルク信号に基づいてハンドル操作の補助を行なう電動機（モータ）を制御していた。
【０００３】
このような電動式パワーステアリング制御装置は、操舵角が高分解能なものであればハンドル戻しトルク信号を正確に生成できるため、運転者のハンドル操作に対する応答がよく、その操舵フィーリングが良好なものとなる。しかし、逆に低分解能なものであればその応答が悪く操舵フィーリングは悪いものになってしまうため、良好な操舵フィーリングを得るには高分解能な操舵角が得られる高価な高性能操舵角センサーを使用しなければならなかった。
【０００４】
さらに、上記点をふまえて、高価な操舵角センサーを用いずとも良好な操舵フィーリングが得られる電動式パワーステアリング制御装置が特願２０００−２６１７５８号で提案されている。この手法では、高価な操舵角センサーを使用する代わりに、モータ角センサの出力値と路面反力トルク推定器の出力値とから操舵角を高分解能に推定する操舵角推定器を設け、この操舵角推定器で推定される操舵角を用いることで、上記高価な操舵角センサーを用いずとも良好な操舵フィーリングが得られるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパワーステアリング制御装置は上記のようになされていたので、高分解能な操舵角センサーを用いる場合には、操舵角センサーが高価なものとなり、パワーステアリング制御装置が高価になってしまうという問題点があった。
【０００６】
また、高分解能な操舵角センサーを用いる代わりに、操舵角推定器で操舵角を推定する場合には、操舵角推定値を算出するのに時間を要しこの推定期間中は操舵角推定値が出力されない状態になる。例えば、特願２０００−２６１７５８号に開示された操舵角推定器では、路面反力トルク推定値をもとに操舵機構の中立点を学習し、学習した中立点に基づいて操舵角推定値を求めるようにしているが、中立点の学習は、１度学習した値が得られた後は順次算出できるものの、１度目の値を学習するまでにはしばらく学習時間を要し、この間操舵角推定値が出力されない状態になってしまう。
【０００７】
そのため、操舵角推定器において操舵角を推定している期間中は使用すべき操舵角推定値が求まっていないことより、操舵角推定値に基づいてハンドル戻しトルク信号も算出されず、この期間中にはハンドル戻しトルク信号に応じた適切なハンドル制御が行なえないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、操舵角の算出中であっても、適切な制御が行なえるパワーステアリング制御装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるパワーステアリング制御装置は、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて上記電動機を制御する制御手段とを備えている。そして上記選択手段が、上記第１のハンドル戻しトルク信号と上記第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないことを特徴とする。
【００１０】
また、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて電動機を制御する制御手段とを備えている。そして上記制御手段は、所定時間かけて連続的に、上記選択手段が前に選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御から、上記第１のハンドル戻しトルク信号及び上記第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を経て、上記選択手段が新たに選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御に切り換えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１の電動式パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。図において、１は運転者がハンドルを操舵した場合にハンドルにかかる操舵トルクを検出する操舵トルク検出器、２は操舵トルク検出器１の出力に基づいてモータ７が補助すべき補助トルク信号を演算する操舵トルク制御器、３は操舵トルク制御器２、ダンピング補償器１３、慣性補償器１４の出力する出力信号と、ハンドル戻しトルク信号生成器１５の出力する出力信号との和（目標トルク）を演算する加算器である。
【００１７】
４は目標トルクから目標電流信号を演算するモータ電流決定器、５は目標電流信号とモータ電流検出器８で検出されるモータ電流値との差を求める減算器、６は減算器５で求められた差に基づいてモータ７に印加する電圧を決定し、この電圧をモータ７に印加するモータ駆動器、７は印加された電圧に応じたモータ電流値に略比例関係にある補助トルクを発生して、自動車の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機（モータ）である。
【００１８】
８はモータ７の電流値を検出するモータ電流検出器、９はモータ速度及びモータの回転方向を検出するモータ速度検出器、１０はモータ速度検出器９の出力を用いてモータ加速度を検出するモータ加速度検出器、１１は操舵トルク検出器１の出力とモータ速度検出器９の出力の向きが同一であるか否かを判定する判定器、１２は車速を検出する車速検出器である。
【００１９】
１３はモータ速度、車速、判定器１１の出力結果に基づいてダンピング補償信号を演算するダンピング補償器、１４はモータ速度、車速、判定器１１の出力結果に基づいて慣性補償信号を演算する慣性補償器、１５は車速、モータ角、操舵トルク検出器１の出力、モータ電流検出器１１で検出されるモータ電流値に基づいてハンドル戻しトルク信号を演算するハンドル戻しトルク信号生成器である。
【００２０】
図２は図１に示したハンドル戻しトルク信号生成器１５を示すブロック図である。図において、１５１は操舵トルクとモータ電流値とを用いて、操向車輪の舵角を原点（ここで言う原点とは機械的な中央角ではなく、路面の状態と走向状態によって変化するハンドルの回転力のバランス点を言う）に復帰、即ちハンドルを戻させようと作用する路面反力トルクを推定する路面反力トルク推定器、１５２はモータ回転角度を検出するモータ角検出器で、モータ角検出器１５２はモータ角度のゼロ点と現在の角度（以下モータ角という）を出力するとともにモータ回転角加速度を検知する。
【００２１】
１５３は回転角に基づいてハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段としての第１のトルク信号出力部、１５４は第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段としての第２のトルク信号出力部、１５５は第１のトルク信号出力手段から出力される出力準備完了信号に応じて、第１のトルク信号出力手段から出力される第１のハンドル戻しトルク信号（操舵角補償信号）、第２のトルク信号出力手段から出力される第２のハンドル戻しトルク信号（操舵角補償信号）を選択し、選択したハンドル戻しトルク信号を出力する信号選択手段としてのハンドル戻しトルク信号選択器である。
【００２２】
ここで、第１のトルク信号出力手段１５３は、車速と路面反力トルク推定器１５１の出力値とモータ角検出器１５２の出力値に基づいてハンドルの操舵角を高分解能に推定する操舵角推定器１５３ａと、操舵角推定器１５３aで推定された操舵角絶対値に基づいて操舵角補償信号（第１のハンドル戻しトルク信号）を生成する操舵角補償器１５３ｂとで構成されている。さらに、第１のトルク信号出力手段１５３は、操舵角推定値が出力できる状態にあるか、又は、現在推定中で操舵角推定値を出力できない状態にあるかを示す信号（出力準備完了信号）を出力する。
【００２３】
なお、図２では操舵角推定器１５３ａが出力準備完了信号を出すようになっているが、その代わりに、操舵角補償器１５３ｂが出力準備完了信号を出力するようにしてもよい。
【００２４】
操舵角推定器１５３ａは、操舵角を高分解能に推定できるものであればよく、例えば、図２に示すように、路面反力トルク推定器１５１で推定された路面反力トルク、車速、及びモータ角に基づいてハンドル回転のゼロ点（中立点であり前述のとおり走行中に変化する場合がある）を演算し中立点を学習する中立点学習器１５３１と、モータ角検出器１５２の出力（モータ角）と中立点学習器１５３１で学習された中立点を用いてモータ７と図示しないステアリングハンドルへの連結ギヤ比を換算し、操舵角の相対値を演算し、該演算結果を中立点補正して操舵角の絶対値を検出する中立点補正器１５３２とで構成されるものを用いればよい。
【００２５】
また、第２のトルク信号出力部１５４としては、第１のトルク信号出力部１５３（操舵角推定器１５３ａ）で操舵角が推定されるよりも速くハンドル戻しトルク信号（操舵角）を演算することが可能なものであればよく、例えば、路面反力トルク推定値に所定のゲインをかけてハンドル戻しトルク信号を演算するもの、低分解能の操舵角センサにより検出した操舵角と車速をもとにハンドル戻しトルク信号を算出するもの、ヨーレートセンサにより検出したヨーレートと車速をもとにハンドル戻しトルク信号を算出するもの、さらには、路面反力トルク推定値と車速から求めた値に所定のゲインをかけてハンドル戻しトルク信号を演算するもの等を用いればよい。
【００２６】
次に、図１に示したパワーステアリング制御装置における動作（主にハンドル戻しトルク信号の生成及び選択方法）を説明する。図３、図４はこの実施の形態１のパワーステアリング制御装置の制御方法を説明するフローチャートで、図３は第１のハンドル戻しトルク信号出力手段１５３の動作を、図４はハンドル戻しトルク信号選択器１５５の動作を説明するフローチャートである。
【００２７】
図３に示すように、操舵角推定器１５３ａは、立ち上がり時（操舵角推定値が推定される前）には、出力すべき操舵角推定値が求まっていないので、出力準備完了信号をＯＦＦ信号としてハンドル戻しトルク信号選択器１５５に出力する（Ｓｔｅｐ１）。
【００２８】
また、車速検出器１２で検出された車速、路面反力トルク推定器１５１で推定された路面反力トルク、モータ角検出器１５２で検出されたモータ角が各々操舵角推定器１５３ａに入力され（Ｓｔｅｐ２）、これらの値に基づいて中立点学習器１５３１が中立点を学習し、中立点が推定される（Ｓｔｅｐ３）。
【００２９】
所定時間毎に中立点の推定がされたか否かを確認し（Ｓｔｅｐ４）、推定が完了した場合には、中立点補正器１５３２が出力準備完了信号をＯＮ信号にしてハンドル戻しトルク信号選択器１５５に出力する（Ｓｔｅｐ５）。それとともに、中立点補正器１５３２は推定された中立点に対する操舵角を演算し、操舵角推定値として操舵角補償器１５３ｂに出力する（Ｓｔｅｐ６）。操舵角補償器１５３ｂでは入力された操舵角推定値に基づいてハンドル戻しトルク信号を演算し、これを第１のハンドル戻しトルク信号としてハンドル戻しトルク信号選択器１５５に出力する（Ｓｔｅｐ７）。
【００３０】
また、操舵角推定値（又は第１のハンドル戻しトルク信号）が異常な値であるか否かを判断し、異常な値である場合には、再度Ｓｔｅｐ１に戻り始めから中立点の推定を行ない（Ｓｔｅｐ８）、そうでない場合には、処理を終了させるか否かを確認し（Ｓｔｅｐ９）、終了しない場合には、Ｓｔｅｐ６に戻り継続して操舵角推定値を出力する。
【００３１】
次に図４を用いてハンドル戻しトルク信号選択器１５５の動作について説明する。
図４に示すように、ハンドル戻しトルク信号選択器１５５は第１のトルク信号出力手段１５３から出力される出力準備完了信号を入力し（Ｓｔｅｐ１１）、この信号がＯＮ信号かＯＦＦ信号かを判断する（Ｓｔｅｐ１２）。
【００３２】
その結果、ＯＮ信号である場合には、第１のトルク信号出力手段１５３で算出された第１のハンドル戻しトルク信号を利用できるので、第１のハンドル戻しトルク信号を選択し（Ｓｔｅｐ１３）、ＯＦＦ信号である場合には、第１のトルク信号出力手段１５３でまだハンドル戻しトルク信号が算出中で第１のハンドル戻しトルク信号が利用できないので、第２のトルク信号出力手段１５４が生成した第２のハンドル戻しトルク信号を選択する（Ｓｔｅｐ１４）。
【００３３】
そして、処理を終了させるか否かを確認し（Ｓｔｅｐ１５）、終了しない場合には、Ｓｔｅｐ１１に戻り継続してハンドル戻しトルク信号の選択を行なう。なお、このようにして選択されたハンドル戻しトルク信号は、図１に示すように、加算器３で加算され電動機の制御に利用される。
【００３４】
この実施の形態の電動式パワーステアリング制御装置は、高分解能な操舵角センサーを使用する代わりに操舵角推定器で操舵角を推定するようにしているので、高価な操舵角センサーを使用することなく、操舵フィーリングのよい電動式パワーステアリングを実現できる。さらに、操舵角推定値を得られない場合でも第２のトルク信号出力手段で生成される第２のハンドル戻しトルク信号により制御が行なえるので、操舵角推定値を得られない場合に特に制御を行なわないものに比し、さらに操舵フィーリングのよい電動式パワーステアリングを実現できる。
【００３５】
実施の形態２．
この実施の形態２では、所定時間かけて連続的に、選択手段が前に選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御から新たに選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御に切り換ようにしたものである。なお、その他は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００３６】
図５は第１のハンドル戻しトルク信号に乗ずる定数値Ｋ１と、第２のハンドル戻しトルク信号に乗ずる定数値Ｋ２の関係を示す図である。図に示すように、Ｋ１、Ｋ２は時刻ｔ１〜ｔ２において連続して減少（増加）するようになっている。
【００３７】
制御の切り換えは次のようにすればよい。
出力準備完了信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変わったとき（時刻ｔ１）に、以下の式（１）を用いてハンドル戻しトルク信号を演算し、第２のハンドル戻しトルク信号のみに基づいた制御から、第１、第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を経て、所定時間後（時刻ｔ２）に第１のハンドル戻しトルク信号のみに基づいた制御になるよう、制御に用いるハンドル戻しトルク信号を連続して切り換える。
【００３８】
具体的には、ハンドル戻しトルク信号選択器１５５が、第１又は第２のハンドル戻しトルク信号の選択後、式（１）を用いて算出されたハンドル戻しトルク信号を出力するようにすればよい。
【００３９】
また、図６に示すように、出力準備完了信号がＯＮ信号からＯＦＦ信号に変わった際（図６における時刻ｔ３）にも、Ｋ１、Ｋ２を所定時間（図６におけるｔ３〜ｔ４までの時間）をかけて図のように変化させるようにしてもよい。
【００４１】
この実施の形態の電動式パワーステアリング制御装置は、出力準備完了信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号に変わった際に、出力するハンドル戻しトルク信号を徐々に切り替えるので、ハンドル戻しトルク信号を第２（第１）のハンドル戻しトルク信号から第１（第２）のハンドル戻しトルク信号に切り替える際の操舵フィーリングが良い電動式パワーステアリング制御装置を得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
この実施の形態３は、実施の形態１、２のパワーステアリング制御装置において、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにしたものである。なお、その他は実施の形態１、２と同様であるので説明は省略する。
【００４３】
具体的には、ハンドル戻しトルク信号選択器が、前回選択されたハンドル戻しトルク信号と新たに選択されたハンドル戻しトルク信号との差を計算し、この差が所定値以上の際は、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにする。すなわち、出力準備完了信号にかかわらず新たに選択されたハンドル戻しトルク信号の出力を禁止する。
【００４４】
なお、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号の差ではなく、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号の比率が所定値以上（又は所定値以下）の際に、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにしても良く、又、例えば、車速、路面反力トルク推定値、ヨーレート、操舵角、操舵角推定器が所定値より大きい際に、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにしても良い。
【００４５】
この実施の形態では、第１のハンドル戻しトルク信号と第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないようにするので、ハンドル戻しトルクの変化によってドライバに危険が生じることのない電動式パワーステアリング制御装置を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明にかかるパワーステアリング制御装置は、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて上記電動機を制御する制御手段とを備え、上記選択手段が、上記第１のハンドル戻しトルク信号と上記第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないことを特徴とするので、操舵角の推定期間中であっても第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を行なうことができて操舵フィーリングがよく、かつ、ハンドル戻しトルクの変化によってドライバに危険が生じることのないパワーステアリング制御装置を提供することができる。
【００４８】
また、車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて電動機を制御する制御手段とを備え、上記制御手段が、所定時間かけて連続的に、上記選択手段が前に選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御から、上記第１のハンドル戻しトルク信号及び上記第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を経て、上記選択手段が新たに選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御に切り換えるので、ハンドル戻しトルク信号を切り替える際の操舵フィーリングが良いパワーステアリング制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の電動式パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
【図２】 図１に示したハンドル戻しトルク信号生成器１５を示すブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態１のパワーステアリング制御装置の制御方法を説明するフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態１のパワーステアリング制御装置の制御方法を説明するフローチャートである。
【図５】 定数値Ｋ１と定数値Ｋ２の関係を示す図である。
【図６】 定数値Ｋ１と定数値Ｋ２の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 操舵トルク検出器 ２ 操舵トルク制御器
３ 加算器 ４ モータ電流決定器
５ 減算器 ６ モータ駆動器
７ 電動機（モータ） ８ モータ電流検出器
９ モータ速度検出器 １０ モータ加速度検出器
１１ 判定器 １２ 車速検出器
１３ ダンピング補償器 １４ 慣性補償器
１５ ハンドル戻しトルク信号生成器
１５１ 路面反力トルク推定器 １５２ モータ角検出器
１５３ 第１のトルク信号出力部
１５３ａ 操舵角推定器 １５３ｂ 操舵角補償器
１５４ 第２のトルク信号出力部
１５５ ハンドル戻しトルク信号選択器
１５３１ 中立点学習器 １５３２ 中立点補正器
Claims (2)
- 車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて上記電動機を制御する制御手段とを備え、
上記選択手段は、上記第１のハンドル戻しトルク信号と上記第２のハンドル戻しトルク信号とを比較し、この比較結果がしきい値以上の場合には、選択するハンドル戻しトルク信号の変更を行なわないことを特徴とするパワーステアリング制御装置。 - 車両の操向車輪を操作するハンドルに補助トルクを加える電動機と、上記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、上記回転角検出手段で検出された回転角に基づいて上記ハンドルの操舵角を推定し推定した操舵角に基づいて第１のハンドル戻しトルク信号を生成する第１のトルク信号出力手段と、上記第１のトルク信号出力手段での操舵角の推定期間中に第２のハンドル戻しトルク信号を出力する第２のトルク信号出力手段と、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成前は上記第２のハンドル戻しトルク信号を選択し、上記第１のハンドル戻しトルク信号の生成後は上記第１のハンドル戻しトルク信号を選択する選択手段と、上記選択手段で選択されたハンドル戻しトルク信号に基づいて電動機を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、所定時間かけて連続的に、上記選択手段が前に選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御から、上記第１のハンドル戻しトルク信号及び上記第２のハンドル戻しトルク信号に基づいた制御を経て、上記選択手段が新たに選択したハンドル戻しトルク信号に基づいた制御に切り換えることを特徴とするパワーステアリング制御装置。
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