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JPH06506B2 - モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御方法 - Google Patents

モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御方法

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Publication number
JPH06506B2
JPH06506B2 JP4967887A JP4967887A JPH06506B2 JP H06506 B2 JPH06506 B2 JP H06506B2 JP 4967887 A JP4967887 A JP 4967887A JP 4967887 A JP4967887 A JP 4967887A JP H06506 B2 JPH06506 B2 JP H06506B2
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JP
Japan
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motor
electromagnetic clutch
current
vehicle speed
power steering
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JP4967887A
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巧 辰已
光晴 森下
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US07/758,460 priority patent/US5999870A/en
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Priority to PCT/JP1988/000238 priority patent/WO1988006546A1/en
Priority to DE8888902238T priority patent/DE3875196T2/de
Priority to KR1019880701383A priority patent/KR890700506A/ko
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Publication of JPH06506B2 publication Critical patent/JPH06506B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の舵取り装置をモータの回転力で補
助負荷付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御方
法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の装置では、モータの機械的拘束故障時
に、電磁クラツチを連結したままでは、ハンドルが回ら
なくなる危険があつた。そこで、この対策として、ハン
ドルの操舵トルクを検出するトルクセンサで異常な高ト
ルクを検出してから上記電磁クラツチを離脱する方法が
提案されている。
〔発明が解決すべき問題点〕
従来のモータ駆動式パワーステアリング制御方法は以上
のようなので、電磁クラツチを結合状態にして後にフエ
イルセーフを実行するのではタイミングが遅く実用的で
ない問題点があり、また、モータの機械的拘束故障によ
る異常な高トルクと右又は左にハンドルを回し切つてス
トツパに突当つた時に発生する高トルクを区別するため
に、操舵角センサを付与して前輪の操舵角を検出する方
式もあるが、これとてハンドルの中央附近での異常な負
荷（例えば石や段差の乗上げ等）による異常な高トルク
とモータの機械的拘束故障による異常な高トルクを区別
することが困難となり、負荷が大きいための高トルクな
のに、モータの機械的拘束故障と誤判定してフエールセ
ーフ作動し、電磁クラツチは離脱して補助負荷付勢がな
くなる問題点があつた。
この発明は、かかる問題点を解消するためになされたも
ので、モータの無負荷時にフエールセーフの要又は不要
の判定ができるモータ駆動式パワーステアリング制御方
法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るモータ駆動式パワーステアリング制御方
法は、電磁クラツチを結合する前に駆動されたＤＣモー
タの測定特性値の大きさを判定し、この判定結果に応じ
て電磁クラツチを結合するか又は電磁クラツチを結合せ
ずにフエールセーフするようにしたものである。
〔作 用〕
この発明におけるモータ駆動式パワーステアリング制御
方法は、ＤＣモータが機械的に拘束されているとＤＣモ
ータの特性値が非拘束時に対して異なることを利用し、
測定特性値と設定値とを比較判定した結果、正常と判定
したならば電磁クラツチを結合し、異常と判定した場合
には、電磁クラツチを結合せず、フエールセーフする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す制御プログラムのフロー
チヤート、第２図はこの発明の一実施例を説明するため
のモータ駆動式パワーステアリング装置の概要図であ
る。第２図において、１は運転者の操舵回転力を受ける
自動車のハンドルであり、３はハンドル１に加えられた
回転力に応じて電気信号を出力するトルクセンサであ
る。
このハンドル１とトルクセンサ３との間において、ハン
ドル１は第１のステアリングシヤフト２ａを介して第１
のユニバーサルジヨイント４ａに連結されており、この
第１のユニバーサルジヨイント４ａは第２のステアリン
グシヤフト２ｂを介して第２のユニバーサルジヨイント
４ｂに連結されている。第２のユニバーサルジヨイント
４ｂは第３のステアリングシヤフト２ｃを介してトルク
センサ３に連結されている。
２ｄはトルクセンサ３と後述の減速機１５間を連結する
第４のステアリングシヤフト、５は上記減速機１５に連
結されるピニオン軸、６はピニオン軸５と噛合うラツク
歯部６ａを有するラツク軸である。このラツク軸６の両
端はそれぞれタイロツド７ａ，７ｂを介してボールジヨ
イント８ａ，８ｂに連結されている。
９はコントロールユニツト、１０は車速センサ、１１は
車載のバツテリ、１２はキースイツチ、１３は分巻又は
磁石界磁を有するＤＣモータ、１４はＤＣモータ１３と
減速機１５間の機械的な結合又は離脱をすることが可能
な電磁クラツチである。１５は電磁クラツチ１４とピニ
オン軸５間に挿入された減速機、１６は上記システムす
なわちモータ駆動式パワーステアリング装置が異常の時
に警報を行うランプ又はブザーの警報器である。
バツテリ１１の負極はアースされ、正極はキースイツチ
１２を介してコントロールユニツト９に接続されている
と共に、コントロールユニツト９に直接接続されてい
る。コントロールユニツト９の各入力端子は、トルクセ
ンサ３や車速センサ１０の出力端子に接続されている。
また、コントロールユニツト９はＤＣモータ１３および
電磁クラツチ１４の駆動制御を行うようになつている。
さらに、コントロールユニツト９は、上記システムが異
常の時にフエールセーフ作動し、この時に警報器１６を
駆動するようになつている。
第３図は第２図のコントロールユニツト９の具体的構成
を示す構成図である。同図において、９ａはトルクセン
サ３からの入力により、操舵トルクを測定する操舵トル
ク測定手段、９ｂは車速センサ１０からの入力により、
車速を測定する車速測定手段である。９ｃは操舵トルク
及び車速対応のＤＣモータ１３用の電流値や予め設定さ
れた車速V1〜V3等の比較判定用の値を記憶保持するモー
タ電流記憶手段である。９ｄはモータ電流記憶手段９ｃ
から比較用の値を読出して比較判定し、判定結果から操
舵トルク及び車速対応にてモータ電流記憶手段９ｃに記
憶保持された電流値から読出した値に決定等したりする
モータ電流決定手段である。９ｅはモータ電流決定手段
９ｄの出力に基づき、ＤＣモータ１３の電流を制御する
モータ電流制御手段である。９ｆはＤＣモータ１３の電
流を検出することによつてＤＣモータ１３が機械的に拘
束されているか否かを判断し、電磁クラツチ１４の連結
許可を判断する電磁クラツチ許可判定手段、９ｇは電磁
クラツチ許可判定手段９ｆの連結許可出力によつて電磁
クラツチ１４を結合又は離脱する制御を行う電磁クラツ
チ制御手段である。
第４図は操舵トルク対モータ電流の制御特性図、第５図
は車速対モータ電流および電磁クラツチ印加電圧の制御
特性図、第６図はモータ無負荷起動時突入電流波形を示
す波形特性図である。
次に、動作について説明する。
まず、エンジン始動に際し、キースイツチ１２をオンす
るとコントロールユニツト９にバツテリ１１から電源が
投入され、コントロールユニツト９は作動を開始し、ス
テツプＳ１でイニシヤライズする。次に、ステツプＳ２
では、車速センサ１０からの出力信号により車速測定手
段９ｂが車速VAを測定する。次に、ステツプＳ３では、
ハンドル１の操舵トルクを検出したトルクセンサ３から
の出力信号により操舵トルク測定手段９ａは操舵トルク
TSを測定する。
次に、ステツプＳ４では、測定車速VAとモータ電流記憶
手段９ｃから読出した前の測定車速又はイニシヤライズ
車速との比較結果からモータ電流決定手段９ｄは車速減
少か否かを判定する。減少ならばステツプＳ５に進み、
増加ならばステツプＳ８に進む。
ステツプＳ５では、車速VA＞V3（但し、V3は第５図中の
ｇ点に相当し、高速時電磁クラツチチエツク車速であ
る。）であるか否かを判定する。車速VA＞V3ならば肯定
判定でステツプＳ６に進み、否定判定ならばステツプＳ
１２に進む。肯定判定ならばステアリングの状態であ
り、ステツプＳ６でモータ電流制御手段９ｅがＤＣモー
タ１３の電流を０に制御し、ステツプＳ６からステツプ
Ｓ７に進み、電磁クラツチ許可手段９ｆは電磁クラツチ
制御手段９ｇを介して電磁クラツチ１４を遮断する。次
に、ステツプＳ７からステツプＳ２に戻る。
ステツプＳ４の否定判定からステツプＳ８に進み、車速
VA＞V1（但し、V1は第５図中のｆ点に相当し、アシスト
遮断車速である。）であるか否かを判定する。肯定なら
ばステアリングの状態であり、ステツプＳ６に進む。V1
≧VAであればすなわち否定判定ならばステツプＳ９に進
み、車速VA＞V2（但し、V2は第５図中のｅ点に相当し、
アシスト減少車速である。）であるか否かを判定する。
車速VA＞V2であれば、ステツプＳ１０に進み、V1≧VA＞
V2であるのでモータ電流決定手段９ｄは、モータ電流記
憶手段９ｃから車速VA、操舵トルクTS対応のモータ電流
IOFを読出し、モータ電流IMTに決定する。次ステツプＳ
１１では、モータ電流制御手段９ｅがＤＣモータ１３の
電流IMをIMT（＝IOF）に制御し、ステツプＳ２に戻る。
ステツプＳ９において、V2≧車速VAであり否定判定した
場合又はステツプＳ５において、V3≧車速VAであり否定
判定した場合、ステツプＳ１２で、電磁クラツチ１４の
結合が１回目か否かを判断する。１回目でなく複数回目
であれば、次ステツプＳ１３に進み、ステツプＳ１０と
同様に測定した車速VAや操舵トルクTSに対応するモータ
電流IMIを読出してモータ電流IMTに決定し、次に、ステ
ツプＳ１４に進み、ステツプＳ１１と同様に、決定した
モータ電流IMTをＤＣモータ１３のモータ電流IMとして
ステツプＳ２に戻る。
ステツプＳ１２において、１回目であると肯定判定した
場合には、次ステツプＳ１３に進み、電磁クラツチ許可
判定手段９ｆが電磁クラツチ１４を結合済みか否かを判
定し、結合済みならばステツプＳ２に戻り、結合済みで
ない否定判定ならば次ステツプＳ１６に進む。
次ステツプＳ１６では、モータ電流制御手段９ｅがＤＣ
モータ１３を起動回転させ、電磁クラツチ許可判定手段
９ｆがそのモータ電流IMAを測定する。例えばこのモー
タ無負荷起動時突入電流波形は第６図に示す通りであ
る。その測定後にステツプＳ１７に進み、モータ電流I
MA＞IMB（但し、IMBは第６図中に示した設定値としての
モータ無負荷判定電流である。）であるか否かを電磁ク
ラツチ許可判定手段９ｆが判定する。IMB≧IMAならばす
なわちステツプＳ１７において否定判定すれば、ＤＣモ
ータ１３や電磁クラツチ１４が故障していなく、ＤＣモ
ータ１３の何等の機械的拘束がなく正常と判断し、次ス
テツプＳ１８で電磁クラツチ許可判定手段９ｆから許可
信号を入力した電磁クラツチ制御手段９ｇは電磁クラツ
チ１４を結合させる。
ステツプＳ１７で、モータ電流IMA＞IMBであり、肯定判
定した場合には、判定時間のいかんによつてはＤＣモー
タ１３に機械的拘束があるものと見なしてステツプＳ１
９に進む。ステツプＳ１９では、モータ無負荷判定時間
TMより第６図のモータ起動開始時点からモータ電流IMA
を測定した時点迄の判定時間Ｔの方が大きいか否かすな
わち判定時間Ｔ＞TMか否かを判定する。Ｔ≦TMであり、
否定判定した場合には、測定したモータ電流IMAが末だ
定常状態になつていなく、ＤＣモータ１３が機械的に拘
束されているか否かの判定が不可能なものとしてステツ
プＳ２に戻る。
ステツプＳ１９において、判定時間Ｔ＞モータ無負荷判
定時間TMであると電磁クラツチ許可手段９ｆで肯定判定
した場合には、ＤＣモータ１３又は電磁クラツチ１４が
故障しているのでＤＣモータ１３の機械的拘束有りと判
定し、ステツプＳ２０に進む。ステツプＳ２０では、モ
ータ電流制御手段９ｅがＤＣモータ１３の電流を０に
し、次ステツプＳ２１に進む。次ステツプＳ２０では、
例えばコントロールユニツト９が警報器１６を駆動する
等して運転者にＤＣモータ１３の機械的拘束を知らしめ
る等して一連のフエールセーフ処理を行う。
ステツプＳ７，同Ｓ１１，同Ｓ１４，同Ｓ１５，同Ｓ１
８又は同Ｓ１９からステツプＳ２に戻つた場合には、ス
テツプＳ２から上記動作を繰返す。
なお、ステツプＳ４，同Ｓ５，同Ｓ８および同Ｓ９の判
定は、モータ電流決定手段９ｄがモータ電流記憶手段９
ｃ内の比較値を読出して比較判定する。
また、ステツプＳ１２において、１回目か否かの判定を
したが、ｎ回目（但し、ｎ≧２）か否かの判定をしてフ
ローを実行してもよいことは勿論言うまでもない。この
ステツプＳ１２の判定は、モータ電流決定手段９ｄ又は
電磁クラツチ許可判定手段９ｆが行う。
次に、動作の要部を説明すると、先ず、エンジンの始動
に際し、コントロールユニツト９が作動を開始する。こ
の状態では、電磁クラツチ１４は遮断状態なので、ＤＣ
モータ１３は無負荷状態にあり、この状態で、ＤＣモー
タ１３を一度試験的に回転させてみる。コントロールユ
ニツト９は、例えば第６図のようなモータ電流IMAを測
定し、モータ電流IMAが無負荷判定電流（IMB＝５〜１０
Ａ）以下になるならば、ＤＣモータ１３及び電磁クラツ
チ１４が正常と判断して、電磁クラツチ１４をオンし、
ＤＣモータ１３をオンし、ＤＣモータ１３と減速機１５
を機械的に連結する。
この状態で、ハンドル１に運転者が回転力を与えると、
コントロールユニツト９は、第４図に示すようにＤＣモ
ータ１３の電流を制御する。
第３図において、操舵トルクを右方向に増加すると、コ
ントロールユニツト９は、ａ点でＤＣモータ１３をオン
し、ＤＣモータ１３および機械系の慣性の影響を軽減す
るため、IOF（２〜１０Ａ程度）の電流をＤＣモータ１
３に流す。さらに、操舵トルクが増加すると、コントロ
ールユニツト９は、ｂ点よりＤＣモータ１３の電流を操
舵トルクに対して直線的に増大させ、ｃ点にて１００％
電流とする。逆に、操舵トルクが減少すると、操舵トル
クがｃ点より減少するにつれてコントロールユニツト９
はモータ電流を減少し、ｂ点でIOFの電流に制御する。
さらに操舵トルクが減少してａ点となると、コントロー
ルユニツト９はモータ電流を０にする。操舵トルクの左
方向の変化に対しても上記右方向のそれと同様である。
車速との関係は第５図を見てわかるように、車速が０か
らｄ点迄は、ＤＣモータ１３に流れるモータ電流IMは１
００％電流とされ、ｄ点からｅ点すなわちアシスト減少
車速V2迄は、モータ電流IMは車速の増加につれて減少
し、ｅ点からｆ点すなわちアシスト遮断車速V1迄はモー
タ電流IMはIOFとされる。アシスト遮断車速V1迄は電磁
クラツチ１４に電圧が印加される。次に、車速がｆ点
（アシスト遮断車速V1）の値になると、ＤＣモータ１３
の電流および電磁クラツチ１４の印加電圧は共に０とな
り、モータ１３と減速機１５は離脱するので、ハンドル
１を廻す運転者にとつては、補助負荷付勢のないステア
リングとなる。次に、車速がｇ点の高速時電磁クラツチ
チエツク車速V3を超え、その後、車速が減少し、ｇ点の
車速V3以下になるとＤＣモータ１３を試験的に回転して
みる。この回転起動時にはモータ電流IMAが例えば第６
図のようにモータ無負荷判定時間TM以下で、無負荷判定
電流IMB以下になるならば、コントロールユニツト９は
電磁クラツチ１４の連結を許可し、車速が減少してｆ点
のアシスト遮断車速V1に達した時、電磁クラツチ１４を
実際にオンする。
以上は、ＤＣモータ１３および電磁クラツチ１４が正常
な場合であつて、もし、ＤＣモータ１３の機械的拘束故
障がある場合や電磁クラツチ１４が電気的にオフしてい
るのに機械的に離脱できない故障等の時、ＤＣモータ１
３を上記のように試験的に回転させた時のモータ電流I
MAは、モータ無負荷判定時間TMを超えても無負荷判定電
流IMB以下にならず、この時にコントロールユニツト９
は、ＤＣモータ１３又は電磁クラツチ１４が故障である
と判断して、ＤＣモータ１３の電流を遮断し、フエール
セーフ処理として、電磁クラツチ１４をオンせず、警報
器１６が警報を発するようにそれを駆動する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば電磁クラツチを結合す
る前にＤＣモータを回転してその特性値を測定し、測定
値と設定値との大きさを比較判定した結果、異常と判定
した場合には電磁クラツチをオンしないようにしたの
で、電磁クラツチの結合前の異常の有無を判別できるの
でフエールセーフ実行のタイミングを早くでき、また、
負荷とは別個に異常の有無を判別できるので誤判定をす
ることがなく非常に安全性の高いものが得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例を説明するためのコントロ
ールユニツトのフロー図、第２図はモータ駆動式パワー
ステアリング装置の構成図、第３図は第２図のさらに詳
細な構成図、第４図は操舵トルクとモータ電流との制御
特性図、第５図は車速とモータ電流および電磁クラツチ
印加電圧との制御特性図、第６図はモータ無負荷起動時
突入電流波形を示す波形図である。 １…ハンドル、３…トルクセンサ、９…コントロールユ
ニツト、９ａ…操舵トルク測定手段、９ｂ…車速測定手
段、９c…モータ電流記憶手段、９ｄ…モータ電流決定
手段、９ｅ…モータ電流制御手段、９ｆ…電磁クラツチ
許可判定手段、９ｇ…電磁クラツチ制御手段、１０…車
速センサ、１１…バツテリ、１３…ＤＣモータ、１４…
電磁クラツチ、１６…警報器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自動車のハンドルの回転力を検出するトル
    クセンサと車速センサからの出力信号に基づき車載用の
    バツテリから給電されるＤＣモータの駆動と該ＤＣモー
    タの出力軸に直結し、機械的な連結または離脱を行う電
    磁クラツチのオン・オフを制御し、上記連結時に上記Ｄ
    Ｃモータから上記電磁クラツチを介して上記ハンドル操
    作の補助負荷付勢をするモータ駆動式パワーステアリン
    グ制御方法において、少なくとも１回は、上記電磁クラ
    ツチをオンする前に上記ＤＣモータを回転させて上記Ｄ
    Ｃモータの特性値を測定し、該測定した特性値の大小を
    設定値と比較判定し、該比較判定結果に応じて上記電磁
    クラツチをオンするか又は上記電磁クラツチをオフのま
    まにしてフエールセーフするモータ駆動式パワーステア
    リング制御方法。
  2. 【請求項２】上記特性値を上記ＤＣモータの無負荷突入
    電流とし、上記設定値を無負荷判定電流とし、上記測定
    した無負荷突入電流が所定時間以降に上記無負荷判定電
    流を超えていると比較判定した場合には、異常と判断
    し、上記電磁クラツチをオフのままにすることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のモータ駆動式パワース
    テアリング制御方法。
  3. 【請求項３】上記異常と判断した時には、警報器を駆動
    して異常警報することを特徴とする特許請求の範囲第２
    項記載のモータ駆動式パワーステアリング制御方法。
JP4967887A 1987-03-04 1987-03-04 モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御方法 Expired - Lifetime JPH06506B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4967887A JPH06506B2 (ja) 1987-03-04 1987-03-04 モ−タ駆動式パワ−ステアリング制御方法
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