JP4128112B2 - 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、トルクセンサの出力に基づき電動モータを駆動することで操舵アシストするパワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電動パワーステアリング装置にあっては、ステアリングの切込み時には、アシストトルクを出力する切込み操舵制御を実行する。また、ステアリング戻し時には、戻し方向にアシストトルクを出力すると共に、戻しすぎを防止するダンピングトルクを戻し方向と逆方向に付与する戻し操舵制御を実行する。この切込み操舵制御から戻し操舵制御の切換は、操舵トルクと舵角速度の出力方向の一致から不一致への移行時とする技術が特許文献1に開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−264833号公報(第3頁右中段、図2参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、操舵トルクが0付近、すなわち、運転者がさほど操舵トルクを入力していない場合であっても、出力方向が切り換わる際には、切込み操舵制御と戻し操舵制御を頻繁に切り換えるため、運転者に違和感を与えるという問題があった。
【0005】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、運転者の操舵トルクが極低トルク域であっても安定した操舵アシスト制御を達成可能なパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本願発明では、操舵トルクの出力方向が切り換わったとしても、操舵速度の出力方向が切り換わっていないときは、切込み制御を保持する。すなわち、第2操舵制御手段の出力値が操舵トルクの出力方向のみに応じて頻繁に切り換わることが無い。よって、ダンピングトルクに起因する振動の抑制が可能となり、運転者に違和感を与えることがなく安定した操舵を提供することができる。また、高速スラローム等において、基本アシスト量が小さくなり、ダンピングトルクが大きく設定される制御構成にあっては、特に有効に制御量の変動を防止することが可能となり、操舵安定性を向上することができる。
【0007】
パワーステアリング機構5は、電動モータ6の回転をステアリングシャフト2に設けられた減速機構に伝達する。運転者がステアリングホイール1を操作すると、操作方向に応じて電動モータ6の回転方向が切り換えられ、運転者の操舵力をアシストする。
【0008】
また、ステアリングシャフト2には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ12が設けられている。
【0009】
コントロールユニット10には、トルクセンサ12からの操舵トルク信号が入力される。この入力された信号に基づいて、電動モータ6へ指令信号を出力する。
【0010】
図2はコントロールユニット10内の構成を表すブロック図である。入力されたトルク信号に基づいて、電動モータ6の目標電流を演算する操舵制御部31、実際のモータ電流及び目標電流の偏差に基づいて指令電圧を出力するモータ制御部32、指令された電圧を電動モータ6へ出力する駆動回路33から成る。
【0011】
図3は操舵制御部31の制御構成を表すブロック図である。
基本アシストトルク算出部101では、複数の車速域毎に操舵トルクを基本指令電流値に変換するためのマップを備えており、操舵トルク及び車速に基づいて、基本指令電流値を算出する。
【0012】
微分補正トルク算出部102では、トルクセンサ12からの操舵トルクを微分する。そして、運転者の操舵に対して電動モータ6の慣性力を補償するための慣性補償電流値を、操舵トルク微分値及び車速に基づいて算出する。
【0013】
ハンドル戻しトルク算出部103では、ステアリングを切り戻す際に、中立位置に戻ることを補償するために、操舵速度及び車速に基づいて、ハンドル戻し電流値を算出する。
【0014】
ダンピング補正トルク算出部104では、ステアリング操作に対して抵抗を付与することを補償するために、操舵速度及び車速に基づいて、操舵速度と反対方向に作用するダンピング電流値を算出する。
【0015】
上記各算出部で算出された電流値を加減し、モータ電流指令値を算出する。この算出されたモータ電流指令値は、モータ電流リミット処理部105において、電動パワーステアリング装置の作動状態などにより、モータ電流指令値に制限を加える。この制限されたモータ電流指令値が最終的な指令値としてモータ制御部32に出力される。
【0016】
図4はダンピング補正トルク算出部104の制御内容を表すブロック図である。絶対値処理部41では、舵角速度αの絶対値化を行う。ダンピング算出部42では、絶対値化された舵角速度に応じたダンピングトルクを算出する。車速ゲイン算出部43では、車速に応じたゲインを算出する。トルク符号処理部44では、トルクセンサ12の値を符号化する。ここで、操舵トルクの符号とは、操舵トルクの出力方向のことであり、符号の正、負はそれぞれステアリングの右方向、左方向に対応している。舵角速度符号処理部45では、舵角速度の値を符号化する。ここで、舵角速度の符号とは、舵角速度の出力方向のことであり、符号の正、負はそれぞれ速度の右方向、左方向に対応している。なお、ダンピングトルク算出は本実施例のパラメータ舵角速度信号の絶対値による算出には限らず、舵角速度の左右の操舵方向で個別にダンピングトルクを割り付けるようにしても良い。
【0017】
戻し判定部46では、トルク符号処理部44及び舵角速度符号処理部45から入力された符号が一致しているかどうかを判断し、一致しているときはダンピングフラグ=1を出力し、一致していないときはダンピングフラグ=0を出力する。ダンピングトルク切換部47では、戻し判定部46のダンピングフラグ値に基づいて、舵角速度α及び車速に基づいて算出されたダンピングトルク値をそのまま出力(ダンピングフラグ=1)するか、0として出力(ダンピングフラグ=0)するかを切り換える。
【0018】
上述の制御構成により、最終的に決定されたダンピング補正トルク値は、実際の操舵方向とは逆向きのトルク指令値として出力される。
【0019】
図5はダンピング補正トルク演算処理の制御内容を表すフローチャートである。
ステップ201では、舵角速度αの読込み及び絶対値化を行い、ステップ202へ進む。
【0020】
ステップ202では、車速Vの読込みを行い、ステップ203へ進む。
【0021】
ステップ203では、ダンピング補正トルクの算出を行い、ステップ204へ進む。
【0022】
ステップ204では、操舵トルクの符号化処理を行い、ステップ205へ進む。
【0023】
ステップ205では、舵角速度の符号化処理を行い、ステップ206へ進む。
【0024】
ステップ206では、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なるかどうかを判断し、異なる場合はステップ207へ、同じ場合はステップ209へ進む。
【0025】
ステップ207において、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるかどうかを判断し、異なる場合はステップ208へ進み、同じ場合は本制御フローを終了する(すなわち現在の制御状態保持となる)。
【0026】
ステップ208において、切戻し状態であると判断し、ダンピングフラグ=1を出力する。
【0027】
ステップ209において、切込み状態であると判断し、ダンピングフラグ=0を出力する。
【0028】
図6は戻し判定のパターン図である。符号の組み合わせにより、以下のように戻し判定を場合分けすることができる。
【0029】
(操舵トルク符号が正のとき)
舵角速度符号が正で、舵角速度符号の前回値が負のとき、切込み状態と判断される。
舵角速度符号が正で、舵角速度符号前回値が正のとき、切戻し状態と判断される。
舵角速度符号が負で、舵角速度符号前回値が負のとき、前回の状態を保持していると判断される。
【0030】
(操舵トルク符号が負のとき)
舵角速度符号が正で、舵角速度符合の前回値が正のとき、前回の状態を保持していると判断される。
舵角速度符号が正で、舵角速度符号の前回値が負のとき、切戻し状態と判断される。
舵角速度符号が負で、舵角速度符合の前回値が負のとき、切込み状態と判断される。
【0031】
上記制御内容について、図7のタイムチャートに基づいて説明する。図7(a)は操舵トルクの符号と舵角速度の符号のみで操舵状態を判定した場合(従来技術)を表し、図7(b)は本実施例制御によって操舵状態を判定した場合を表す。
【0032】
(従来技術における操舵制御)
時刻T1において、操舵トルクの符号と舵角速度の符号が異なるため、戻し状態と判定され、ダンピングトルクを付与する戻し制御が実行される。
時刻T2において、ダンピングトルク付与によって運転者は操舵方向と逆向きのトルクを感じ、操舵方向と同じ向きに再度トルクを付与する。このとき、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と一致するため、ダンピングトルクが0となる。
時刻T3では、付与されたダンピングトルクが突然0となるため、再び操舵トルクの符号が舵角速度の符号と不一致となり、再び戻し制御を行う。
時刻T4では、再び操舵トルクの符号が舵角速度の符号と同じであるため、通常制御を行う。
この後も、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なる度に、戻し制御を行うことになる。つまり、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるかどうかの判断を行わない場合、操舵トルク0付近においては、戻し制御(ダンピングトルク有り)と通常制御(ダンピングトルク無し)が頻繁に切り換わり、運転者に違和感を与えることとなる。
【0033】
(本願発明における操舵制御)
時刻T1において、ステップ206において操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なると判断されるため、ステップ207へ進む。ステップ207において、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるため、ステップ208へ進み、切戻し状態と判断する。
【0034】
時刻T2では、ステップ206において操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なると判断されるため、ステップ207へ進む。ステップ207において、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と同じであるため、通常の操舵制御を保持することとなる。よって、操舵トルクの符号が0付近で頻繁に反転したとしても、ダンピングトルクが付与されることがなく、運転者に違和感を与えることがない。よって、安定した操舵制御を達成することができる。
【0035】
以上説明したように、実施の形態1においては、戻し判定において、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なるかどうかの判断に加え、舵角速度の符号が舵角速度符号前回値と異なるかどうかについても判断を行うこととした。よって、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なる場合であっても、今回の舵角速度符号と前回の舵角速度符号が一致する場合には、前回の操舵状態を保持することとしている。
【0036】
つまり、操舵トルク反転が生じても慣性力が働いて、すぐに反転が行われないような場合には、切込み制御(ダンピングトルク無し)を保持し、戻し制御(ダンピングトルク有り)を行わないことでダンピングに起因する振動の抑制が可能となり、運転者に違和感を与えることがなく安定した操舵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におけるパワーステアリング装置の全体構成を表す概略図である。
【図2】実施の形態1における制御回路を表すブロック図である。
【図3】実施の形態1におけるトルク算出部の制御内容を表す図である。
【図4】実施の形態1におけるダンピング補正の制御内容を表すブロック図である。
【図5】実施の形態1におけるダンピング補正制御を表すフローチャートである。
【図6】実施の形態1における戻し判定のパターン図である。
【図7】従来技術における操舵制御時におけるタイムチャートと、本願発明の操舵制御時におけるタイムチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 ギア機構
5 パワーステアリング機構
6 電動モータ
7 操舵輪
10 コントロールユニット(SBWCU)
12 トルクセンサ
Claims (2)
- 操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
少なくとも前記トルク検出手段により検出された操舵トルク信号に基づいて基本となるアシストトルクを算出する第1操舵制御量算出手段と、
ステアリング中立位置に復帰する戻し操舵時に、前記アシストトルクと逆方向に付与されるダンピングトルクを算出する第2操舵制御量算出手段と、
前記第1操舵制御手段の出力と前記第2操舵制御手段の出力を加算して所望とする操舵補助力の制御量を算出する指令制御量算出手段を備えたパワーステアリング装置において、
操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記トルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向と、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向とによりステアリング中立位置へ復帰する戻し操舵を判定する戻し操舵判定手段とを備え、
前記戻し操舵判定手段は、前記トルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向と、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向が互いに異なる戻し制御の後に、操舵トルクの出力方向と操舵速度の出力方向が一致する切込み制御に切り替わり、更にその後、操舵トルクの出力方向と操舵速度の出力方向が互いに異なり、且つ、操舵速度の出力方向が前記切込み制御における操舵速度の出力方向と一致する場合は、前記切込み制御を保持することを特徴とするパワーステアリング装置。 - 操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
少なくとも前記トルク検出手段により検出された操舵トルク信号に基づいて基本となるアシストトルクを算出する第1操舵制御量算出手段と、
ステアリング中立位置に復帰する戻し操舵時に、前記アシストトルクと逆方向に付与されるダンピングトルクを算出する第2操舵制御量算出手段と、
前記第1操舵制御手段の出力と前記第2操舵制御手段の出力を加算して所望とする操舵補助力の制御量を算出する指令制御量算出手段を備えたパワーステアリング装置において、
操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記トルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向と、前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向とによりステアリング中立位置へ復帰する戻し操舵を判定する戻し操舵判定手段とを備え、
前記戻し操舵判定手段は、今回制御周期において前記トルク検出手段により検出された操舵トルクの出力方向が反転し、前記操舵トルクの出力方向と前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向が互いに異なり、且つ、前記今回制御周期と前回制御周期における操舵速度の出力方向が一致する場合は切込み制御を保持することを特徴とするパワーステアリング装置。
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