JP4629533B2 - 液圧制御装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前記操舵角検出手段によって検出された操舵角から操舵角加速度を演算又は推定する操舵角加速度演算手段と、前記操舵角加速度演算手段によって算出された操舵角加速度に基づき、前記昇圧回路を駆動制御する昇圧回路制御手段と、を有することを特徴とする。
また第2の発明のパワーステアリング装置では、転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するモータと、前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記モータにPWMデューティ信号を出力するモータ制御手段と、前記モータに電力を供給する電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、前記PWMデューティ信号変化率に基づき、前記昇圧回路を駆動制御する昇圧回路制御手段と、を有することを特徴とする。
また第3の発明のパワーステアリング装置では、転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するモータと、前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記モータに駆動信号を出力するモータ制御手段と、前記モータに流れる電流値を検出する電流値検出手段と、前記モータに電力を供給する電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、前記駆動信号と前記電流値との偏差を演算する電流値偏差演算手段と、前記偏差が所定値以上大きいとき、前記昇圧回路を駆動する昇圧回路制御手段と、を有することを特徴とする。
ステップ101では、アシスト制御処理を実行し、平行してステップ102では、昇圧制御処理を実行する。尚、アシスト制御処理とは、アシスト量演算手段31により演算された目標アシスト量を演算する処理を表す。アシスト量の演算については、運転者の操舵トルクが所望の値となるように適宜演算される公知の技術であり、特に言及しない。
ステップ201では、モータ回転角センサ6のセンサ信号からモータ回転角を読み込む。
ステップ202では、モータ回転角加速度αmを演算する。尚、モータ回転角加速度αmとは前回のモータ回転角値に対する今回のモータ回転角値の単位時間当たりの変化量を表す。
ステップ203では、昇圧制御開始判断として、モータ回転角加速度αmの絶対値が閾値αmf以上かどうかを判断し、閾値αmf以上のときはステップ204へ進み、それ以外のときはステップ205へ進む。尚、絶対値を比較したのはモータ1の正逆回転に対応したものである。また、閾値αmfとは、アシスト力不足によって運転者の操舵トルクが予め設定された所望の値以上となる虞のある閾値であ。
ステップ204では、昇圧制御をオンとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを目標昇圧電圧Vdtに昇圧する。
ステップ205では、昇圧制御をオフとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを電源電圧Veとして出力する。
次に、上記構成の基本的な作用について説明する。イグニッションがオンされた後、トルクセンサb4のセンサ信号に基づいて、モータ1に駆動電流が供給される。モータ1は駆動電流に応じたトルクを発生し、モータ1に連結されたポンプ2が回転し、回転数に応じた流量を吐出する。
ここで、モータ1の基本的な特性について特性図と共に説明する。図5はモータ1の特性を表す特性図である。図5中、横軸はモータトルクを表し、左側の縦軸はモータ回転数を表し、右側の縦軸はモータ電流を表す。尚、VM1>VM2>VM3である。この関係から分かるように、ある電圧に対する回転数とトルクの関係は逆起電力の発生により反比例の関係であり、一定電圧においてトルクが増大すると回転数が低下する。逆に回転数が増大するとトルクが低下する。
上記モータの特性をふまえて、操舵速度が異なる場合の作用について説明する。図6は操舵速度が速い場合と遅い場合の各構成要素の状態変化を表すタイムチャート、図6中、点線は操舵速度が大きく昇圧回路による昇圧無しの場合のタイムチャートであり、実線は操舵速度が大きく昇圧回路により昇圧した場合のタイムチャートであり、一点鎖線は操舵速度が小さく昇圧回路による昇圧無しのタイムチャートである。
(式1)
Tm=J*dωm/dt+D*ωm+Tp
Tm:モータトルク
J:モータ慣性モーメント
D:減衰係数
ωm:モータ回転角速度
dωm/dt:モータ回転角速度
Tp:ポンプ負荷トルク(ポンプ2に作用する負荷トルクであり、油圧に比例して大きくなる)
である。
ステップ301では、トルクセンサb4のセンサ信号から操舵トルクTsを読み込む。
ステップ302では、操舵トルク変化率ΔTsを演算する。尚、操舵トルク変化率ΔTsとは前回の操舵トルク値に対する今回の操舵トルク値の単位時間当たりの変化量を表す。
ステップ203では、昇圧制御開始判断として、操舵トルク変化率ΔTsの絶対値が閾値Tsf以上かどうかを判断し、閾値Tsf以上のときはステップ304へ進み、それ以外のときはステップ305へ進む。尚、絶対値を比較したのはモータ1の正逆回転に対応したものである。また、閾値Tsfとは、アシスト力不足によって運転者の操舵トルクが予め設定された所望の値以上となる虞のある閾値であ。
ステップ304では、昇圧制御をオンとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを目標昇圧電圧Vdtに昇圧する。
ステップ305では、昇圧制御をオフとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを電源電圧Veとして出力する。
ステップ401では、舵角センサb6のセンサ信号から操舵角θを読み込む。
ステップ402では、操舵角加速度vθを演算する。尚、操舵角加速度とは前回の操舵角に対する今回の操舵角の単位時間当たりの変化量を時間微分した状態量を表す。
ステップ403では、昇圧制御開始判断として、操舵角加速度vθの絶対値が閾値vθf以上かどうかを判断し、閾値vθf以上のときはステップ404へ進み、それ以外のときはステップ405へ進む。尚、絶対値を比較したのはモータ1の正逆回転に対応したものである。また、閾値vθfとは、アシスト力不足によって運転者の操舵トルクが予め設定された所望の値以上となる虞のある閾値である。
ステップ404では、昇圧制御をオンとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを目標昇圧電圧Vdtに昇圧する。
ステップ405では、昇圧制御をオフとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを電源電圧Veとして出力する。
ステップ501では、モータ駆動制御手段32からPWMデューティ信号Dutyを読み込む。
ステップ502では、PWMデューティ変化率ΔDutyを演算する。尚、PWMデューティ変化率ΔDutyとは前回のDutyに対する今回のDutyの単位時間当たりの変化量を表す。
ステップ503では、昇圧制御開始判断として、PWMデューティ変化率ΔDutyが閾値Pd以上かどうかを判断し、閾値Pd以上のときはステップ504へ進み、それ以外のときはステップ505へ進む。
ステップ504では、昇圧制御をオンとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを目標昇圧電圧Vdtに昇圧する。
ステップ505では、昇圧制御をオフとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを電源電圧Veとして出力する。
ステップ601では、モータ駆動制御手段32からモータ指令電流値Imoを読み込む。
ステップ602では、電流検出手段8から実電流値Imを読み込む。
ステップ603では、モータ指令電流値Imoと実電流値Imとの偏差を演算する。
ステップ604では、昇圧制御開始判断として、偏差Imが閾値Imf以上かどうかを判断し、閾値Imf以上のときはステップ605へ進み、それ以外のときはステップ606へ進む。
ステップ605では、昇圧制御をオンとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを目標昇圧電圧Vdtに昇圧する。
ステップ606では、昇圧制御をオフとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを電源電圧Veとして出力する。
ステップ201では、モータ回転角センサ6のセンサ信号からモータ回転角を読み込む。
ステップ202では、モータ回転角加速度αmを演算する。尚、モータ回転角加速度αmとは前回のモータ回転角値に対する今回のモータ回転角値の単位時間当たりの変化量を表す。
ステップ202aでは、電源電圧Veを取り込む。
ステップ202bでは、電源電圧Veに応じた閾値αmfを図17に示すマップより検索する。
ステップ203では、昇圧制御開始判断として、モータ回転角加速度αmの絶対値が閾値αmf以上かどうかを判断し、閾値αmf以上のときはステップ204へ進み、それ以外のときはステップ205へ進む。尚、絶対値を比較したのはモータ1の正逆回転に対応したものである。また、閾値αmfとは、アシスト力不足によって運転者の操舵トルクが予め設定された所望の値以上となる虞のある閾値であ。
ステップ204では、昇圧制御をオンとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを目標昇圧電圧Vdtに昇圧する。
ステップ205では、昇圧制御をオフとし、昇圧回路50から出力される昇圧電圧Vdを電源電圧Veとして出力する。
以上、実施例1〜7について説明してきたが、基本的には、下記に記載の要件を満たすものであれば本発明に含まれる。例えば、車速が、さほど大きな操舵トルクを必要としない所定値以上のときは、昇圧を禁止するように構成してもよい。基本的に車速が高いときに、急激なアシストを行うと車両の安定性が低下する虞があるため、このときは、昇圧を禁止することで、車両の安定性を確保することができる。また、各実施例では、昇圧量を電源電圧Veから昇圧電圧Vdに昇圧させたが、昇圧量を車両の走行状態に応じて多段階に制御しても良い。具体的には、ステアリングホイール操舵状態や車両速度、モータ1のモータ回転角加速度や、PWMデューティ等に応じて適宜設定すればよい。尚、多段階とは2段階及び無段階も含む。
(1)モータの特性上、モータの回転数が上がると、逆起電力の発生によりトルクが不十分となる。
(2)従来技術では、モータ回転数が所定値以上となると、バッテリの電源電圧を昇圧してトルクを稼いでいた。
(3)ところが、ポンプを駆動し、液圧によってアシストするパワーシリンダを有する構成の場合、モータ回転数が所定値以上のときに昇圧し、トルクを稼いでも、液圧の応答が遅れる。
(4)すなわち、パワーシリンダは積分要素であり、ステアリングホイールの回転とモータの回転とが積分要素を介した関係となっているからである。
(5)このことは、パワーシリンダにおいて発生して欲しい液圧(目標液圧)に対応したモータ回転数とトルクを得るためには、積分要素の遅れを補うように、ステアリングホイールの回転変化以上に、モータ回転数を一気に上昇させなければならないことを意味する。
(6)この遅れは、ステアリングホイールの回転速度が速く、実液圧と目標液圧との偏差が大きいときに特に顕著である。
(7)そこで、ステアリングホイールの回転速度が速く、目標アシスト量と実アシスト量との偏差が大きくなるだろうと予測したときには、昇圧を開始することで、積分成分の遅れを補償することとした。
車速を検出する車速検出手段を設け、
前記昇圧回路制御手段は、前記車両速度が所定値以上の時、昇圧を禁止することを特徴とするパワーステアリング装置。
前記昇圧回路制御手段は、車両の走行状態に応じて昇圧量を多段階制御することを特徴とするパワーステアリング装置。
前記電動モータは回転子の回転位置を検出する回転位置センサを有するブラシレスモータであって、
前記モータ回転角加速度検出手段は、前記回転位置線あの位置信号に基づいて電動モータの回転加速度を推定することを特徴とするパワーステアリング装置。
前記電源の電圧を検出する電圧値検出手段を更に備え、
前記昇圧回路制御手段は、前記電源の電圧が低いほど前記所定閾値を下げるように補正することを特徴とするパワーステアリング装置。
2a 第1ポート
2b 第2ポート
2 ポンプ
3,4 チェック弁
5 リザーバタンク
6 モータ回転角センサ
7 車速センサ
8 電流検出手段
20 パワーシリンダ
21 第1シリンダ室
22 第2シリンダ室
23 ラック
24 ピストン
30 コントローラ
52 バッテリ
b1 ステアリングシャフト
b3 ピニオンシャフト
b4 トルクセンサ
b4’ ロータリーバルブ
b5 ピニオン
b6 舵角センサ
c1 ピニオン機構
Claims (3)
- ステアリングホイールに接続された操舵軸と、
前記操舵軸と転舵輪とを連結する操舵機構に設けられたパワーシリンダと、
前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動するモータと、
前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記モータに駆動信号を出力するモータ制御手段と、
前記操舵軸の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記モータに電力を供給する電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記操舵角検出手段によって検出された操舵角から操舵角加速度を演算又は推定する操舵角加速度演算手段と、
前記操舵角加速度演算手段によって算出された操舵角加速度に基づき、前記昇圧回路を駆動制御する昇圧回路制御手段と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - 転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、
前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動するモータと、
前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記モータにPWMデューティ信号を出力するモータ制御手段と、
前記モータに電力を供給する電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記PWMデューティ信号変化率に基づき、前記昇圧回路を駆動制御する昇圧回路制御手段と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 - 転舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助するパワーシリンダと、
前記パワーシリンダの両圧力室に対し選択的に油圧を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動するモータと、
前記転舵輪に与える操舵アシスト力に応じて、前記モータに駆動信号を出力するモータ制御手段と、
前記モータに流れる電流値を検出する電流値検出手段と、
前記モータに電力を供給する電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記駆動信号と前記電流値との偏差を演算する電流値偏差演算手段と、
前記偏差が所定値以上大きいとき、前記昇圧回路を駆動する昇圧回路制御手段と、
を有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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