JPS61132465A - 電動式パワ−ステアリング装置のモ−タ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野１ 本発明は、車両の操舵系にモータ駆動による補助操舵力
を与える電動式パワーステアリング装置のモータ制御装
置に関する。 【従来の技術】 上述のような電動式パワーステアリング装置のモータ制
御装置としては、転舵時におけるステアリングシャフト
の捩りトルクを検出する捩りトルクセンサを設

【プ、こ
の捩りトルクセン（Ｊ−の出力信号に応じて電動モータ
の回転方向１回転トルクを制御するようにしたものが従
来知られている（特公昭４５−４１２４６号公報参照）
。 【発明が解決しようと覆る問題点１ ところで上述のよう４Ｔ電動モータは、出力な大き（設
定するとその慣性のため車両の手放し運転時にハンドル
の収束ｔ！■が悪化するという問題がある。また一般に
、車両が急カーブを急ハンドルで走行するどぎには、ハ
ンドルに適度な手応えがある方が操舵感覚が良いが、十
）小のよう（７電動式パワーステアリング装置では、補
助操舵力（パワーアシス１〜〉を転舵３！庶に応じて補
正する手段がないために、半径の小さなカーブを急ハン
ドルで走行づるとさ′、ハンドルが４：′ｉづぎて不安
感を生じる。 そこで本発明は、モータ慣性を減衰（］て車両の手ｈ々
し運転時などのハンドルの収束ｆｌｌを向上できると共
に、車両の急ハンドル操作時に適度な手応えが！１じる
Ｊ、うにして、操舵フィーリングを向トできる電動式パ
ワーステアリング装置のし一夕制御装置を提供づるとを
目的と覆る。 【問題点を解決するＩこめの手段】 この目的のため本発明は、操舵系の捩りトルクを検出す
る捩りトルクセンサの出力信号に基づく指令信号に応じ
−Ｃ電動モータの回転方向９回転１〜ルクを制御部る電
動式パワーステアリング装置において、舵角を検出りる
舵角Ｅごンリ−と、この舵角センサの出力信号に基づい
て舵角速度に応じた減衰信号を光イ［リ−る舵角ＩＱ相
相補用指令部を設

【づ、上記減衰信号を加咋した信号を
指令信号として電動モータの回転方向９回転トルクを制
御することを要旨どＪる。 【作　用１ このような手段により、パワーアシスト用電動モータの
回転方向１回転トルクを制御づる指令部０は、舵角速度
の増大に応じて減少し、パワーアシス１〜力を抑制する
と共に、手放し運転時やタイヤからの外乱による舵角の
動き（振動）を減衰する。 ］実　施　例１ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。 第１図において符号１はパ［ノーアンス１〜用の電動Ｆ
−夕であり、図示省略した操舵系のラック・ビニ２ン機
構のビニオン軸に減速機、ジョイン１〜等を介して連結
することで操舵系にアシスト力をイ」与できるようにな
っている。このような電動モータ１は、正負判別部２１
．絶対値変換部２２．デユーティ制御部２３．電機子電
流検出部２４．電動モータ駆動部２５などを備える駆動
制御部２により、後述の指令信号に基づいて回転方向１
回転トルクが制御される。づなわら、指令信号は正負判
別部２１と絶対値変換部２２とに入力され、正負判別部
２１の判別信号が電動モータ駆〃ｊ部２５に入力される
ことでモータ電流の方向が指令信号に応じて切換え制御
されるど共に、絶対値変換部２２の出力信号が基本的に
はデユーティ制御部２３に入力してデユーティ比が定め
らね、これが電動モータ駆動部２５に入力することで指
令信号の大きさに応じた回転トルクが設定されるように
なっている。なお、上記電動モータ１の回転トルクは、
電機子電流検出部２４が電動モータ１の電機子電流を検
出し、その検出値をデユーティ制御部２３にフィードバ
ックすることで一定の指示値に収束１−るように制御さ
れる。 ここで、前記駆動制御部２へ指令信号を出力するものと
して、本実施例ではアンス１〜指令部３゜戻し指令部４
９位相補償指令部５．舵角位相補償指令部６が設（〕ら
れる。 アシスト指令部３は、基本的には操舵系の捩り１ヘルク
の大ぎさおよび方向に応じたアシスト信号を発生するも
ので、図示省略したステアリング系のビニオンに設置さ
れてその捩りトルクの方向および大きさを検出する捩り
トルクセンサ−３１と、この捩りｌ−ルクはンサ３１の
出力電圧信＠（第２図参照）に基づいて基本的には第３
図の実線に示すようなグラフ特性のアシスト信号、すな
わち捩りトルクの大きさが所定値以下では出力せず、所
定値を越えると捩り１ヘルクの方向に応じた極付で捩り
トルクの値に応じて増減する特性のアシスト信号を出力
するアシストトルク値指示関数部３２とを備える。 ここでアシスト指令部３には、車両の車速を検出する車
速センサ３３が設置Ｊられると共に、この車速ヒンサ３
３の出力電圧信号に基づいて第４図に示すように車速の
増大に伴い減少するグラフ特性の加算定数信号３ｖを発
生する加締定数関数部３４、およびこの加算定数信号Ｓ
Ｖと前記捩りトルクセンサ３１の出力信号とを入力して
アシストトルク値指示関数部３２７＼出力する加棹演痺
部３５が設けられる。そしてこの加算演算部３５が捩り
１−ルクセンサ３１の出力信号の極性に合りでこれに加
算定数信号Ｓｖを加減障処理することで、第３図に示す
グラフ特性は車速をパラメータどしてＸ軸方向に平行移
動される」、−うになっている。すなわら右切りの場合
の特性を例示覆れば、第５図に示すようにアシストトル
ク値指示関数部３２の出力は、同−捩りトルクにおいて
車速の増大に伴い減少し、同一車速では捩り１ヘルクの
増加に伴い増大する。そしてこのようイＴ出力特↑イ１
を、車速に応じて第５図の破線に示づように補正Ｊべく
、乗算定数関数部３６゜乗締演紳部３７が設置′Ｊらね
る。この乗算定数関数部３Ｇは、車速センサ３３の出力
電圧信号に基づいて第６図に示？Ｉｒｔ性の乗算定数信
号、ブなわら車速が０では＠痺定数が１であり、車速の
増大に伴って次第に定数がＯに近づいて減少する特１！
１の乗算定数信号を発生する一ｂのである。また乗棹演
綽部３７は、前記アンス１〜１ヘルク値指示関数部３２
の出力に上記乗算定数を乗算処理するものであり、この
乗粋演粋部３７からのアシス１へ信号ｉｔは、車速に応
じて第５図の破線に示すようになる。 次に、戻し指令部４は、操舵系の転舵角に応じて中や（
直進）位置に戻す戻し信号を発生するものであり、図示
省略した操舵系のたとえばラック・ビニＡ２機構にお（
゛）るラックの移動量に基づいて転舵角を検出する舵角
センサ４１、およびこの舵角レンリ４１の出力電圧信号
に基づいて第７図に示すグラフ特例の戻し信号　ｉｏを
出力する戻しトルク値指示関数部４２を備えてなる。 位相補償指令部５は、前記捩りトルクセンυ３１の出力
信号を入力し、その微分＋ｆｆｌ＋に比例づる信号を発
する位相補償部５１、およびこの位相補償部５１の出力
信号に基づいて第８図に示づグラフ特性のアシスト補助
信号ｉａを出力する位相補償指示関数部５２を備え、本
実施例では位相補償部５１の出力信号が、ざらに加陣演
算部３５の出力信号に加えられてアシストトルク値指示
関数部３２に入力されるよう構成される。 ここＣ舵角位相補償指令部６は、転舵操作の速度に応じ
て舵の進む方向と逆方向の減衰信号を発生Ｊ゛るもので
あり、前記舵角センサ４１の出力信号を入力し、その微
分値に比例づる信号を発する舵角位相補償部６１、およ
びこの舵角位相補償部６１の出力信号に基づいてたとえ
ば第９図に示Ｊ−グラフ特性の減衰信号　１θを出力す
る舵角位相補償指示関数部６２を備えでなる。 そして、以上に述べたアシスト指令部３からのアシスト
信号ｉｔと、戻し指令部４からの戻し信号１θど、１０
相補償指令部５からのアンス１〜補助信号ｉａと、舵角
位相補間指令部６からの減衰信号　ｉｏどの加粋仁号が
指令信号として駆動制御部２へ出力されるよう構成しで
ある。 また、このＪ、うな指令信号の過大入ツノを所定値内に
制限して異常に大ぎなパワーアシストの発生を防止ηべ
く、本実施例では、トルク制限１め指示関数部７１ど、
出力トルク判別部７２とからなる出力トルク制限指令部
７が設（゛）られる。−Ｆ記１〜ルク制限値指示関数部
７１は、車速センサ３３の出ツノ信号を入力して第１０
図に示Ｊような車速の増大に従って減少する特性のトル
ク制限値信号　＋Ｘを発生するもので、例えば車速Ｏの
状態では据り操舵に充分−〇− な１ヘルク制限伯信号を出力し、車速の増加にともなっ
てその値は適正範囲内で減少覆るようにされている。一
方、出力トルク判別部７２は、駆動制御部２の絶対値変
換部２２とデユーティ制御部２３との間に介現さねト記
トルク制限値信号　１１と絶対値変換後の指令信号とを
入力し、そのうちいずれか小なる値の１８号をデユーテ
ィ制御部２３に出力するようになっている。従って指令
信号が異常な過大値となっても、デユーティ制御部２３
に出力される信号の大きさはトルク制限値信号　１１を
越えることがない。 以上の構成では、転舵操作に伴い操舵系に捩りトルクが
発生ずると、捩りトルクセン１Ｊ３１がこれを検出して
出力信号を発イＦし、この出力信号に基づいてアシスト
指令部３よりアシスト・信号ｉｔが出力され、このアシ
スト信号＋１の正負判別および絶対値に応じたデユーテ
ィ比制御を通じて電動上−タ１の回転方向１回転トルク
が制御される。ここで捩りト・ルクとアシスト信号＋１
との関係をみると、基本的には第３図のグラフに示Ｊど
おりであり、例えば右切りの際の捩り１〜ルクに対して
は止のアシスト信号が捩り１〜ルクの増加に伴い増大す
るよう出力する。従って電動１−夕１は、右切りを補助
する回転方向に捩り１〜ルクの大ぎさに応じた出力トル
クで回転駆動され、右切りの際の操舵力が軽減される。 なお左切りの際には、負のアシスト信号に基づいて電動
モータ１が左切りを補助する回転方向に制御されること
で、右切りの場合と同様に作用Ｊ゛る。 なお、捩り１〜ルクレン＋１３１が故障したり、あるい
はその配線が短絡したりして捩りトルクはンサ３１の出
力信号が異常に大きくなり、アンスミ〜信月１ｔが過大
性とむっＣも、本実施例では、１〜ルク制限指令部２の
存在によりデユーティ制御部２３に出力される信号の大
きさは車速に応じた所定値内に制限されるから、過大な
パワーアシスｉ〜が働いて操舵困難とｈるなどの危険は
未然に回避される。 ここで捩りトルクとアンス１〜Ｉｅｉ号との関数特性は
、本実施例では車速はンサ３３の出ノｊ信号に基づいて
変化Ｊ゛る。例えば右切りの捩りトルクに対Ｊ−るアシ
スト信号の特性グラフを示す第５図において、車速Ｏの
状態をＭｏで示づと、車速がＶｌ。 ｖ２ど増加づるにつね加算定数信号の加算処理に基づい
てＭｌ、Ｍ２と第５図のＸ軸方面へ平行移動して変化し
、ざらに乗算定数信号の乗算処理によりＭｌはｍｌに、
Ｍ２はｌ１１２に傾きを小さくするよう変化する。従っ
て捩りＩ〜シルク大きさが同一の場合には、アシスト信
号の大きさは車速の増大に伴って減少する。このことは
、同−捩りトルクに対する電動モータ１の出力トルクが
車速の増加に従って減少することを意味し、車両の停止
時や低速走行時には充分なパワーアシストが１ｑられる
ものでありながら、高速走行時には操舵力過剰となるこ
とがなく、従って転舵時にハンドルが軽すぎて不安感を
持つということが＜’Ｋ　くなる。 一方、転舵操作に伴い、舵角センリ゛４１が転舵角を検
出し、こねに基づいて第７図に示づ特性、ずなわら舵角
Ｏの中立位置あるいはその付近の位置から左右の転舵角
±θ０の範囲では比例的に増大し、±θ０を越えると一
定値をとる特性であって、右転舵領域では負の値（左切
り方向）、左転舵領域では正の値（右切り方向）となる
戻し信号　１θを戻し指令部４が出力する。従って例え
ば右転舵角θ１で保舵している場合には、前述した捩り
１〜ルクセンザ３１の出力信号に基づく正のアシスト信
＠ｉｔと、舵角レンチ４１の出力信号に基づく負の戻し
信＠　ｉθ１との加算信号により電動モータ１の制御が
行われる。ここでアシスト信号＋１のグラフを第３図の
実線で示すとすれば、上記加算信号は破線で示すように
なる。従って右転舵角θ１の保舵状態を解除すると、捩
りトルクＴが激減することで加算信号は第３図の破線に
沿って直ちに負の値（左切り方向）になる。これにより
電動モータ１に左切り方向の１〜ルクが発生して減速機
等の摩擦力や、モータの慣性モーメント等を相殺するこ
とになり、このため車両の走行時にはキャスタ効果など
により操舵系は直進状態へスムーズに復元し得るなどハ
ンドル戻り動作が良好となる。そして転舵角θの減少に
伴い戻し信号　ｉθの大きさは次第にＯに近づくべく減
少し、転舵角が中立位置に戻るど、電動モータ１のトル
クは消失するので、高速走行時などにおけるハンドル手
放し状態からの収束性も白土する。 次に、車両の停止状態などにおける転舵操作、ずなわら
据切り操舵について説明すると、この場合、接地抵抗が
大きいことから転舵操作に伴い捩りトルクが急増し、捩
りトルクセンサ３１の出力電圧もそれに比例して急増す
る。するどこの捩りトルクの急増傾向が位相補償指示部
５の位相補償部５１で検出され、捩り１〜ルクの増加度
に応じた出力信号が捩りトルクセンサ３１の出力信号に
加算されるようになる。従って捩りトルクＴが小さく、
これに伴うアシスト信号ｉｔが未だ発生しない段階にお
いても、捩りトルクの増加度合が大きければアシスト信
号＋１が直ちに出力されるようになり、据切り操舵に際
しては電動モータ１は応答遅れな（直ちに起動するよう
になり、自励振動の発生が防止される。 また前記位相補償部５１から出力信号が発せられると、
位相補償指示関数部５２からは第８図に示す特１勺のア
シスト補助信号ｉａが出力される。すなわち捩り１〜ル
クの増加度合が所定伯内では比例的に増減し、所定飴を
越えると一定値となるアシスト補助信号ｉａが捩りトル
クの方面に応じて直ちに出力されるのである１、従って
左右転舵を繰返す場合などにおいでは、一定値のアシス
ト補助信号ｉａが直らに出力して電動モータ１の悄１（
Ｆカを吸収するようにイｔす、操舵フィーリングが向−
１′？Ｉる。 ここＣ例えば、車両が半径の小さ’＋＞カーブを急ハン
ドルで走＋Ｊ　Ｊるどき、転舵角θが急激に変化するこ
とから、イのことが舵角位相補償部６１で検出され、そ
の検出信号に基づいて第９図に示す特性の減衰１３号　
ｉθが舵角位相補償指示関数部６２から出力される。従
ってこの急旋回時においては、捩り［−ルクセンリ−３
１に基づくアシスｌ−４８号に上記減衰信号が加算され
たものが指令信号となり、減衰信号はアシス［へ信号と
極性が逆イヱため、その分アシスト１３号が減少してパ
ワーアシスト用力が抑制される。ザなわら車両の急ハン
ドル操作時には適度な手応えが生じるのであり、ハンド
ルが軽づ゛ぎて不安感が生じることがなくなり、操舵フ
ィーリングが向上づ−る。 なお前記実施例において加算定数関数部３４は、車速の
増大に伴い減少する特性の加算定数信号を発４Ｂするよ
う構成したが、車速の増大に伴い増加づる特性の加算定
数信号を発生ずるようにしてもＪ、く、その場合には、
加算演算部３５において捩り１へルクセンサ３１の出力
信号に上記加算定数信号を減紳処Ｊ３Ｆ！　′？Ｉねば
よい。 またアシスト指令部２にお）Ｊる加算定数関数部３４、
あるいは乗算定数関数部３６は、そのうち一方を省略し
でも車速の増大に伴いアシスト信号価を減少補正するこ
とは可能である。 【発明の効果】 以上説明したとおり本発明によれば、パワーアシスト用
の、電動モータの回転方向１回転トルクを制御りる指令
信号が、舵角速度の増大に応じて減少づるから、手放【
ノ運転時やタイ＼７からの外乱が入ったことに起因する
舵角の振動が減衰され、ハンドルの収束性が向上する。 車両の急ハンドル操作時にはパワーアシス１〜ツノが抑
制されて適度な手応えが生じる。従って半径の小さなカ
ーブを急ハンドルで走行するときなど、ハンドルが軽す
ぎて不安感が４１じるということがなく、操舵フィーリ
ングが向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は捩りトルクはンサの出ノＪ信号の特性グラフ、第３
図はアシスト信号の基本１ｑ性グラフ、第１図は加算定
数信号の特性グラフ、第５図はアシスト信号の特性変化
を示づグラフ、第６図は型筒定数信号の特性グラフ、第
７図は戻し信号の特性グラフ、第８図はアシス１へ補助
信号の特性グラフ、第９図は減衰信号の特性グラフ、第
１０図はトルク制限値信号の特性グラフである。 １・・・電動モータ ２・・・駆動制御部 ２１・・・正負判別部、２２・・・絶対値変換部、２２
・・・デコーテーＣ制御部、２４・・・電機子電流検出
部、２５・・・電動モータ駆動部、 一１７＝ ３・・・アシスト指令部 ３１・・・捩りトルクセンサ、３２・・・アシスｌ〜１
−ルク値指示関数部、３３・・・車速センサ、３４・・
・加算定数関数部、３５・・・加算演算部、３６・・・
乗算定数関数部、３７・・・東睦演瞳部、 ４・・・戻し指令部 ４１・・・舵角セン１１．４２・・・戻しトルク値指示
関数部、５・・・位相補償指令部 ５１・・・位相補償部、５２・・・位相補償指示関数部
、６・・・舵角位相補償指令部 ６１・・・舵角位相補償部、６２・・・舵角位相補償指
示関数部、 ７・・・［・ルク制限指令部 ７１・・・トルク制限値指示関数部、７２・・・出力１
〜ルク判別部。 特許出願人　　　　富士重工業株式会着代理人　弁理士
　　小　橋　信　浮 量　　弁理士　　判　月　　　進 献Ｖ似娼炒輩 工込正区匂々・Ｖｌ、警０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）操舵系の捩りトルクを検出する捩りトルクセンサ
   の出力信号に基づく指令信号に応じて電動モータの回転
   方向、回転トルクを制御する電動式パワーステアリング
   装置において、舵角を検出する舵角センサと、この舵角
   センサの出力信号に基づいて舵角速度に応じた減衰信号
   を発生する舵角位相補償指令部とを設け、上記減衰信号
   を加算した信号を指令信号として電動モータの回転方向
   、回転トルクを制御することを特徴とする電動式パワー
   ステアリング装置のモータ制御装置。
2. （２）舵角位相補償指令部は、舵角センサの出力信号の
   微分値に比例する信号を発生する舵角位相補償部と、こ
   の舵角位相補償部の出力信号に基づいて減衰信号を発生
   する舵角位相補償指示関数部とを備えることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電動式パワーステアリン
   グ装置のモータ制御装置。