電動パワーステアリング装置
【課題】走行安定性や操舵性の向上等を実現した電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】EPS−ECUは、ステップS4でステアリングホイール2が切り増し状態(すなわち、行き側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS5で切増時目標操舵トルクTtgを目標操舵トルクベース値Ttbとする。また、ステップS4の判定がNoであった場合、EPS−ECUは、ステップS6でステアリングホイール2が切り戻し状態(すなわち、戻り側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS7で切戻時目標操舵トルクTtrを目標操舵トルクベース値Ttbとする。そして、ステップS6の判定もNoであった場合(すなわち、ステアリングホイール2が回転してない保舵状態にあった場合)、EPS−ECUは、ステップS8で保舵時目標操舵トルクTthを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【解決手段】EPS−ECUは、ステップS4でステアリングホイール2が切り増し状態(すなわち、行き側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS5で切増時目標操舵トルクTtgを目標操舵トルクベース値Ttbとする。また、ステップS4の判定がNoであった場合、EPS−ECUは、ステップS6でステアリングホイール2が切り戻し状態(すなわち、戻り側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS7で切戻時目標操舵トルクTtrを目標操舵トルクベース値Ttbとする。そして、ステップS6の判定もNoであった場合(すなわち、ステアリングホイール2が回転してない保舵状態にあった場合)、EPS−ECUは、ステップS8で保舵時目標操舵トルクTthを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは走行安定性や操舵性の向上等を図る技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の自動車では、旧来の油圧パワーステアリング装置に代えて、電気モータによってアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置(Electric Power Steering system:以下、EPSと記す)が採用されることが多くなっている。電動パワーステアリング装置には、電気モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電気モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、ECU(電子制御装置)による制御が極めて容易に行える等の特長がある。
【0003】
旧来のEPSでは、運転者の操舵トルクに応じて電気モータのアシストトルクを設定するため、電気モータの慣性分や装置各部のフリクション等の要素を考慮することが難しく、操舵フィーリングが低下することが避けられなかった。そこで、ステアリングホイールの操舵角に基づいてマップから目標操舵トルクを求め、目標操舵トルクと操舵トルクセンサから入力した検出値(実操舵トルク)との差(操舵トルク差)に基づいて目標アシストトルクを設定し、目標アシストトルクと実アシストトルクとを一致させるようにフィードバック制御を行う技術が提案されている。この技術によれば、上述した操舵フィーリングの低下が起こり難くなるとともに、直進走行時等に路面の不整(凹凸やうねり、わだち等)に起因する操舵車輪の転向(いわゆる、ハンドル取られ)が起こりかけても、ハンドル取られを矯正する方向にアシストトルクが生起されることで安定した走行を実現できる(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−56046号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1の方法では、ステアリングホイールの操舵角と目標操舵トルクの値とが一義的に対応していることにより、円滑な切り増しや切り戻しが行い難くなることがあった。例えば、運転者は旋回走行や障害物回避の際にステアリングホイールを素早く切り増すことがあるが、操舵トルク差の瞬間的な増大によってアシストトルクが大きくなるため(すなわち、操舵反力が弱くなるため)、過剰操舵に起因する不安定な車両挙動が生じる虞があった。一方、運転者は旋回走行等を終了した後にステアリングホイールに添えた手を緩めることがあるが、この際に操舵角が大きかった場合には目標操舵トルクも大きくなるため、実操舵トルクの減少(あるいは、消滅)によって大きな操舵トルク差が生じる。その結果、ステアリングホイールを中立位置に戻す方向に大きなアシストトルクが生起され、ステアリングホイールが勢いよく戻り回転して運転者が違和感を憶えたり車両挙動が乱れたりする虞があった。
【0006】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、走行安定性や操舵性の向上等を実現した電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第1の側面では、操舵機構にアシスト力を付与する電動式の操舵アシストモータ(9)と、ステアリングホイール(2)の操舵角を検出する操舵角検出手段(11)と、前記操舵角検出手段の検出結果に基づき、ステアリングホイールの目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段(46,47)と、運転者からステアリングホイールに加えられた実操舵トルクを検出する実操舵トルク検出手段(12)と、前記目標操舵トルクと前記実操舵トルクとの差を操舵トルク差として算出する操舵トルク差算出手段(48)と、前記操舵トルク差算出手段の算出結果に基づき目標駆動電流を設定する目標駆動電流設定手段(36)と、前記目標駆動電流をもって前記操舵アシストモータを駆動制御するモータ駆動制御手段(22)とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記目標操舵トルク設定手段(46,47)は、ステアリングホイールの切り増し時における目標操舵トルクを第1目標操舵トルク(42)として設定し、ステアリングホイールの切り戻し時における目標操舵トルクを第2目標操舵トルクと(44)して設定する。
【0008】
また、本発明の第2の側面では、前記目標操舵トルク設定手段は、前記第1目標操舵トルクを前記第2目標操舵トルクよりも大きく設定する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、例えば、旋回走行や障害物回避の際に運転者がステアリングホイールを素早く切り増しても、第1目標操舵トルクが比較的大きいことから操舵トルク差が小さくなり、適切な操舵反力をもってステアリングホイールを操作することが可能となる。一方、旋回走行等を終了した後に運転者がステアリングホイールに添えた手を緩めても、第2目標操舵トルクが比較的小さいことから操舵トルク差が小さくなり、アシストトルクによるステアリングホイールの急激な戻り回転が起こり難くなる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図2】実施形態に係るEPS−ECUの概略構成を示すブロック図である。
【図3】実施形態に係る操舵トルク差算出部の概略構成を示すブロック図である。
【図4】実施形態に係る切増時ベース値マップである。
【図5】実施形態に係る保舵時ベース値マップである。
【図6】実施形態に係る切戻時ベース値マップである。
【図7】実施形態に係る切増時車速ゲインマップである。
【図8】実施形態に係る保舵時車速ゲインマップである。
【図9】実施形態に係る切戻時車速ゲインマップである。
【図10】実施形態に係る操舵トルク差設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図11】実施形態に係る目標操舵トルクを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明を乗用車用電動パワーステアリング装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。
【0012】
≪実施形態の構成≫
<電動パワーステアリング装置>
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2にステアリングシャフト3を介して連結されたピニオン4と、ピニオン4に噛み合って車幅方向に往復動するラック5とを有するラック・アンド・ピニオン機構を備えている。ラック5は、その両端がタイロッド6を介して左右前輪7側のナックルアーム8に連結され、ステアリングホイール2の回転操作に応じて左右前輪7が転舵される。ラック5にはモータやギヤ等からなる操舵アシスト機構9が同軸に装着されており、この操舵アシスト機構9が発生するアシストトルクによって運転者の操舵力が軽減される。
【0013】
ステアリングシャフト3には、ステアリングホイール2の操舵角を検出する操舵角センサ11が上部に設けられるとともに、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ12がピニオン4の近傍に設けられている。また、車体の適所には、車速を検出する車速センサ13と、車体の実ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ14とが設けられている。また、操舵アシスト機構9には、モータ回転角を検出するレゾルバ15が設けられている。
【0014】
これらの各センサ11〜15の出力信号は、ステアリング制御装置(EPS−ECU)21に入力される。EPS−ECU21は、電動パワーステアリング装置1を統括的に制御するもので、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、上述した出力信号に基づき目標制御量(目標電流)を決定し、操舵アシスト機構9の駆動回路22に出力する。駆動回路22は、FETブリッジ等から構成されており、EPS−ECU21が決定した目標制御量に基づき操舵アシスト機構9に電力を供給し、これにより操舵アシスト機構9からラック5に付与されるアシストトルクが制御される。
【0015】
<EPS−ECU>
図2に示すように、EPS−ECU21には、行き戻り判定部31と、角速度算出部32と、アシストトルク設定部33と、ダンパ補償部34と、操舵反力設定部35と、目標電流設定部36とが内装されている。
【0016】
行き戻り判定部31は、操舵角センサ11および操舵トルクセンサ12の出力信号に基づいて操舵方向が行き(操舵方向が中立位置から遠ざかる方向)か戻り(中立位置に戻る方向)かを判定し、その判定結果をアシストトルク設定部33に出力する。また、角速度算出部32は、レゾルバ15の出力信号に基づき操舵アシスト機構9の角速度を算出し、角速度信号をダンパ補償部34に出力する。ダンパ補償部34は、操舵角センサ11やヨーレイトセンサ14、角速度算出部32の出力信号に基づき操舵アシスト機構9の減衰補正値を設定し、これをアシストトルク設定部33に出力する。
【0017】
アシストトルク設定部33は、後述する操舵トルク差算出部40等から構成されており、操舵トルク差算出部40で算出した操舵トルク差Dtsや車速センサ13、ヨーレイトセンサ14、ダンパ補償部34等からの入力信号に基づいてアシストトルク目標値Tatを設定し、これを目標電流設定部36に出力する。
【0018】
操舵反力設定部35は、操舵角センサ11や操舵トルクセンサ12、車速センサ13、ヨーレイトセンサ14の出力信号の他、角速度算出部32の出力信号に基づき操舵反力目標値力Trtを設定し、これを目標電流設定部36に出力する。
【0019】
目標電流設定部36は、アシストトルク設定部33から入力したアシストトルク目標値Tatと、操舵反力設定部35から入力した操舵反力目標値力Trtとに基づき目標電流Itを設定し、これを駆動回路22に出力する。
【0020】
<操舵トルク差算出部>
図3に示すように、操舵トルク差算出部40は、操舵領域判定部41と、切増時ベース値設定部42と、保舵時ベース値設定部43と、切戻時ベース値設定部44と、操舵角速度算出部45と、目標操舵トルク選択部46と、乗算器47と、加算器48と、切増時車速ゲイン設定部51と、保舵時車速ゲイン設定部52と、切戻時車速ゲイン設定部53と、車速ゲイン乗算器54〜56とから構成されている。
【0021】
操舵領域判定部41は、操舵トルクセンサ12の出力信号に基づき、操舵領域(ステアリングホイール2が中立位置から左右どちらにあるか)を判定する。切増時ベース値設定部42は、図4の切増時ベース値マップに示すように、操舵角θに対して比較的大きな切増時ベース値Ttgbを設定する。保舵時ベース値設定部43は、図5の保舵時ベース値マップに示すように、操舵角θに対して中程度の大きさの保舵時ベース値Tthbを設定する。切戻時ベース値設定部44は、図6の切戻時ベース値マップに示すように、操舵角θに対して比較的小さな切戻時ベース値Ttrbを設定する。
【0022】
操舵角速度算出部45は、操舵角θを時間微分することによって操舵角速度ωを算出する。目標操舵トルク選択部46は、操舵角速度算出部45の算出結果(操舵状態と保舵状態とのどちらであるか)と行き戻り判定部31の判定結果に基づき、3つの目標操舵トルクTtg,Tth,Ttrのいずれかを目標操舵トルクベース値Ttbとして選択する。乗算器47は、操舵領域判定部41の判定結果に基づいて目標操舵トルクベース値Ttbの符号を決定し、目標操舵トルクTtgtを出力する。加算器48は、目標操舵トルクTtgtから実操舵トルクTrealを減算し、操舵トルク差Dtsを出力する。
【0023】
切増時車速ゲイン設定部51は、図7の切増時車速ゲインマップに示すように、車速Vに対して比較的大きな切増時車速ゲインGvgを設定する。保舵時ベース値設定部43は、図8の保舵時車速ゲインマップに示すように、車速Vに対して中程度の大きさの保舵時目車速ゲインGvhを設定する。切戻時ベース値設定部44は、図9の切戻時車速ゲインマップに示すように、車速Vに対して比較的小さな切戻時車速ゲインGvrを設定する。
【0024】
≪実施形態の作用≫
自動車が走行を開始すると、EPS−ECU21は、所定の処理間隔(例えば、10ms)で操舵アシスト制御を繰り返し実行する。操舵アシスト制御を開始すると、EPS−ECU21は、アシストトルク設定部33で後述する操舵トルク差Dtsにダンパ補償等を行うことでアシストトルク目標値Tatを設定する一方、操舵反力設定部35で操舵反力トルクTrtを設定する。次に、EPS−ECU21は、目標電流設定部36でアシストトルク目標値Tatおよび操舵反力トルクTrtに基づき目標電流Itを設定して駆動回路22に出力する。これにより、操舵アシスト機構9からラック5にアシスト力が付与され、運転者の操舵負担が軽減される。
【0025】
<操舵トルク差の設定>
EPS−ECU21は、上述した操舵アシスト制御と平行して、図10のフローチャートにその手順を示す操舵トルク差設定処理を実行する。
操舵トルク差設定処理を開始すると、EPS−ECU21は、現在の操舵角θと車速Vとに基づき、ステップS1で切増時ベース値Ttgbと切増時車速ゲインGvgとから切増時目標操舵トルクTtgを設定し、ステップS2で保舵時ベース値Tthbと保舵時目車速ゲインGvhとから保舵時目標操舵トルクTthを設定し、ステップS3で切戻時ベース値Ttrbと切戻時車速ゲインGvrとから切戻時目標操舵トルクTtrを設定する。
【0026】
次に、EPS−ECU21は、ステップS4でステアリングホイール2が切り増し状態(すなわち、行き側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS5で切増時目標操舵トルクTtgを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【0027】
また、ステップS4の判定がNoであった場合、EPS−ECU21は、ステップS6でステアリングホイール2が切り戻し状態(すなわち、戻り側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS7で切戻時目標操舵トルクTtrを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【0028】
そして、ステップS6の判定もNoであった場合(すなわち、ステアリングホイール2が回転してない保舵状態にあった場合)、EPS−ECU21は、ステップS8で保舵時目標操舵トルクTthを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【0029】
次に、EPS−ECU21は、ステップS9でステアリングホイール2の位置が中立位置に対して右にあるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS10で目標操舵トルクベース値Ttbをそのまま目標操舵トルクTtgtとして設定し、NoであればステップS11で目標操舵トルクベース値Ttbの符号を負としたものを目標操舵トルクTtgtとして設定する。
【0030】
次に、EPS−ECU21は、ステップS12で目標操舵トルクTtgtから実操舵トルクTrealを減じることによって操舵トルク差Dtsを算出/出力する。
【0031】
図11に示すように、目標操舵トルクTtgtは、保舵時に対して切り増し時には絶対値が大きくなり、保舵時に対して切り戻し時には絶対値が小さくなる。これにより、切り増し時には確実な操舵反力が発生することで操舵の安定性が向上する一方、切り戻し時には過剰な操舵反力によるステアリングホイール2の急激な戻り回転が起こり難くなる。なお、保舵時をはじめ、切り増し時や切り戻し時において、路面の不整に起因するハンドル取られ等が起こりかけても、ハンドル取られを矯正する方向に操舵トルク差Dts(すなわち、アシストトルク)が生起されることで安定した走行を実現できる。
【0032】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は、操舵アシスト機構のアシストモータとしてブラシレスモータを用いたEPSに本発明を適用し、角速度検出部がレゾルバの出力信号に基づきアシストモータの角速度を検出するようにしたが、本発明はアシストモータとしてブラシモータを用いたEPSにも当然に適用可能であり、その場合には操舵角センサの検出値を時間微分することでアシストモータの角速度を検出すればよい。また、上記実施形態では、保舵時の目標操舵トルクを保舵時専用のマップ(保舵時ベース値マップおよび保舵時車速ゲインマップ)に基づいて設定するようにしたが、保舵直前のマップ(切増時用マップあるいは切戻時マップ)に基づいて保舵時の目標操舵トルクを設定するようにしてもよい。また、上記実施形態では、車速ゲインマップとして、切増時用と保舵時用と切戻時用とで車速に対するゲインが互いに異なるものを用いたが、これらを同一のものとしてもよい。更に、電動パワーステアリング装置やEPS−ECUの具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0033】
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリングホイール
5 ラック
7 左右前輪
9 操舵アシスト機構(操舵アシストモータ)
11 操舵角センサ(操舵角検出手段)
12 操舵トルクセンサ(実操舵トルク検出手段)
21 ステアリング制御装置
21 EPS−ECU
33 アシストトルク設定部
40 操舵トルク差算出部(操舵トルク差算出手段)
41 操舵領域判定部
42 切増時ベース値設定部(目標操舵トルク設定部)
43 保舵時ベース値設定部(目標操舵トルク設定部)
44 切戻時ベース値設定部(目標操舵トルク設定部)
46 目標操舵トルク選択部
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に係り、詳しくは走行安定性や操舵性の向上等を図る技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の自動車では、旧来の油圧パワーステアリング装置に代えて、電気モータによってアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置(Electric Power Steering system:以下、EPSと記す)が採用されることが多くなっている。電動パワーステアリング装置には、電気モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電気モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、ECU(電子制御装置)による制御が極めて容易に行える等の特長がある。
【0003】
旧来のEPSでは、運転者の操舵トルクに応じて電気モータのアシストトルクを設定するため、電気モータの慣性分や装置各部のフリクション等の要素を考慮することが難しく、操舵フィーリングが低下することが避けられなかった。そこで、ステアリングホイールの操舵角に基づいてマップから目標操舵トルクを求め、目標操舵トルクと操舵トルクセンサから入力した検出値(実操舵トルク)との差(操舵トルク差)に基づいて目標アシストトルクを設定し、目標アシストトルクと実アシストトルクとを一致させるようにフィードバック制御を行う技術が提案されている。この技術によれば、上述した操舵フィーリングの低下が起こり難くなるとともに、直進走行時等に路面の不整(凹凸やうねり、わだち等)に起因する操舵車輪の転向(いわゆる、ハンドル取られ)が起こりかけても、ハンドル取られを矯正する方向にアシストトルクが生起されることで安定した走行を実現できる(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−56046号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1の方法では、ステアリングホイールの操舵角と目標操舵トルクの値とが一義的に対応していることにより、円滑な切り増しや切り戻しが行い難くなることがあった。例えば、運転者は旋回走行や障害物回避の際にステアリングホイールを素早く切り増すことがあるが、操舵トルク差の瞬間的な増大によってアシストトルクが大きくなるため(すなわち、操舵反力が弱くなるため)、過剰操舵に起因する不安定な車両挙動が生じる虞があった。一方、運転者は旋回走行等を終了した後にステアリングホイールに添えた手を緩めることがあるが、この際に操舵角が大きかった場合には目標操舵トルクも大きくなるため、実操舵トルクの減少(あるいは、消滅)によって大きな操舵トルク差が生じる。その結果、ステアリングホイールを中立位置に戻す方向に大きなアシストトルクが生起され、ステアリングホイールが勢いよく戻り回転して運転者が違和感を憶えたり車両挙動が乱れたりする虞があった。
【0006】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、走行安定性や操舵性の向上等を実現した電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第1の側面では、操舵機構にアシスト力を付与する電動式の操舵アシストモータ(9)と、ステアリングホイール(2)の操舵角を検出する操舵角検出手段(11)と、前記操舵角検出手段の検出結果に基づき、ステアリングホイールの目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段(46,47)と、運転者からステアリングホイールに加えられた実操舵トルクを検出する実操舵トルク検出手段(12)と、前記目標操舵トルクと前記実操舵トルクとの差を操舵トルク差として算出する操舵トルク差算出手段(48)と、前記操舵トルク差算出手段の算出結果に基づき目標駆動電流を設定する目標駆動電流設定手段(36)と、前記目標駆動電流をもって前記操舵アシストモータを駆動制御するモータ駆動制御手段(22)とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記目標操舵トルク設定手段(46,47)は、ステアリングホイールの切り増し時における目標操舵トルクを第1目標操舵トルク(42)として設定し、ステアリングホイールの切り戻し時における目標操舵トルクを第2目標操舵トルクと(44)して設定する。
【0008】
また、本発明の第2の側面では、前記目標操舵トルク設定手段は、前記第1目標操舵トルクを前記第2目標操舵トルクよりも大きく設定する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、例えば、旋回走行や障害物回避の際に運転者がステアリングホイールを素早く切り増しても、第1目標操舵トルクが比較的大きいことから操舵トルク差が小さくなり、適切な操舵反力をもってステアリングホイールを操作することが可能となる。一方、旋回走行等を終了した後に運転者がステアリングホイールに添えた手を緩めても、第2目標操舵トルクが比較的小さいことから操舵トルク差が小さくなり、アシストトルクによるステアリングホイールの急激な戻り回転が起こり難くなる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図2】実施形態に係るEPS−ECUの概略構成を示すブロック図である。
【図3】実施形態に係る操舵トルク差算出部の概略構成を示すブロック図である。
【図4】実施形態に係る切増時ベース値マップである。
【図5】実施形態に係る保舵時ベース値マップである。
【図6】実施形態に係る切戻時ベース値マップである。
【図7】実施形態に係る切増時車速ゲインマップである。
【図8】実施形態に係る保舵時車速ゲインマップである。
【図9】実施形態に係る切戻時車速ゲインマップである。
【図10】実施形態に係る操舵トルク差設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図11】実施形態に係る目標操舵トルクを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明を乗用車用電動パワーステアリング装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。
【0012】
≪実施形態の構成≫
<電動パワーステアリング装置>
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2にステアリングシャフト3を介して連結されたピニオン4と、ピニオン4に噛み合って車幅方向に往復動するラック5とを有するラック・アンド・ピニオン機構を備えている。ラック5は、その両端がタイロッド6を介して左右前輪7側のナックルアーム8に連結され、ステアリングホイール2の回転操作に応じて左右前輪7が転舵される。ラック5にはモータやギヤ等からなる操舵アシスト機構9が同軸に装着されており、この操舵アシスト機構9が発生するアシストトルクによって運転者の操舵力が軽減される。
【0013】
ステアリングシャフト3には、ステアリングホイール2の操舵角を検出する操舵角センサ11が上部に設けられるとともに、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ12がピニオン4の近傍に設けられている。また、車体の適所には、車速を検出する車速センサ13と、車体の実ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ14とが設けられている。また、操舵アシスト機構9には、モータ回転角を検出するレゾルバ15が設けられている。
【0014】
これらの各センサ11〜15の出力信号は、ステアリング制御装置(EPS−ECU)21に入力される。EPS−ECU21は、電動パワーステアリング装置1を統括的に制御するもので、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、上述した出力信号に基づき目標制御量(目標電流)を決定し、操舵アシスト機構9の駆動回路22に出力する。駆動回路22は、FETブリッジ等から構成されており、EPS−ECU21が決定した目標制御量に基づき操舵アシスト機構9に電力を供給し、これにより操舵アシスト機構9からラック5に付与されるアシストトルクが制御される。
【0015】
<EPS−ECU>
図2に示すように、EPS−ECU21には、行き戻り判定部31と、角速度算出部32と、アシストトルク設定部33と、ダンパ補償部34と、操舵反力設定部35と、目標電流設定部36とが内装されている。
【0016】
行き戻り判定部31は、操舵角センサ11および操舵トルクセンサ12の出力信号に基づいて操舵方向が行き(操舵方向が中立位置から遠ざかる方向)か戻り(中立位置に戻る方向)かを判定し、その判定結果をアシストトルク設定部33に出力する。また、角速度算出部32は、レゾルバ15の出力信号に基づき操舵アシスト機構9の角速度を算出し、角速度信号をダンパ補償部34に出力する。ダンパ補償部34は、操舵角センサ11やヨーレイトセンサ14、角速度算出部32の出力信号に基づき操舵アシスト機構9の減衰補正値を設定し、これをアシストトルク設定部33に出力する。
【0017】
アシストトルク設定部33は、後述する操舵トルク差算出部40等から構成されており、操舵トルク差算出部40で算出した操舵トルク差Dtsや車速センサ13、ヨーレイトセンサ14、ダンパ補償部34等からの入力信号に基づいてアシストトルク目標値Tatを設定し、これを目標電流設定部36に出力する。
【0018】
操舵反力設定部35は、操舵角センサ11や操舵トルクセンサ12、車速センサ13、ヨーレイトセンサ14の出力信号の他、角速度算出部32の出力信号に基づき操舵反力目標値力Trtを設定し、これを目標電流設定部36に出力する。
【0019】
目標電流設定部36は、アシストトルク設定部33から入力したアシストトルク目標値Tatと、操舵反力設定部35から入力した操舵反力目標値力Trtとに基づき目標電流Itを設定し、これを駆動回路22に出力する。
【0020】
<操舵トルク差算出部>
図3に示すように、操舵トルク差算出部40は、操舵領域判定部41と、切増時ベース値設定部42と、保舵時ベース値設定部43と、切戻時ベース値設定部44と、操舵角速度算出部45と、目標操舵トルク選択部46と、乗算器47と、加算器48と、切増時車速ゲイン設定部51と、保舵時車速ゲイン設定部52と、切戻時車速ゲイン設定部53と、車速ゲイン乗算器54〜56とから構成されている。
【0021】
操舵領域判定部41は、操舵トルクセンサ12の出力信号に基づき、操舵領域(ステアリングホイール2が中立位置から左右どちらにあるか)を判定する。切増時ベース値設定部42は、図4の切増時ベース値マップに示すように、操舵角θに対して比較的大きな切増時ベース値Ttgbを設定する。保舵時ベース値設定部43は、図5の保舵時ベース値マップに示すように、操舵角θに対して中程度の大きさの保舵時ベース値Tthbを設定する。切戻時ベース値設定部44は、図6の切戻時ベース値マップに示すように、操舵角θに対して比較的小さな切戻時ベース値Ttrbを設定する。
【0022】
操舵角速度算出部45は、操舵角θを時間微分することによって操舵角速度ωを算出する。目標操舵トルク選択部46は、操舵角速度算出部45の算出結果(操舵状態と保舵状態とのどちらであるか)と行き戻り判定部31の判定結果に基づき、3つの目標操舵トルクTtg,Tth,Ttrのいずれかを目標操舵トルクベース値Ttbとして選択する。乗算器47は、操舵領域判定部41の判定結果に基づいて目標操舵トルクベース値Ttbの符号を決定し、目標操舵トルクTtgtを出力する。加算器48は、目標操舵トルクTtgtから実操舵トルクTrealを減算し、操舵トルク差Dtsを出力する。
【0023】
切増時車速ゲイン設定部51は、図7の切増時車速ゲインマップに示すように、車速Vに対して比較的大きな切増時車速ゲインGvgを設定する。保舵時ベース値設定部43は、図8の保舵時車速ゲインマップに示すように、車速Vに対して中程度の大きさの保舵時目車速ゲインGvhを設定する。切戻時ベース値設定部44は、図9の切戻時車速ゲインマップに示すように、車速Vに対して比較的小さな切戻時車速ゲインGvrを設定する。
【0024】
≪実施形態の作用≫
自動車が走行を開始すると、EPS−ECU21は、所定の処理間隔(例えば、10ms)で操舵アシスト制御を繰り返し実行する。操舵アシスト制御を開始すると、EPS−ECU21は、アシストトルク設定部33で後述する操舵トルク差Dtsにダンパ補償等を行うことでアシストトルク目標値Tatを設定する一方、操舵反力設定部35で操舵反力トルクTrtを設定する。次に、EPS−ECU21は、目標電流設定部36でアシストトルク目標値Tatおよび操舵反力トルクTrtに基づき目標電流Itを設定して駆動回路22に出力する。これにより、操舵アシスト機構9からラック5にアシスト力が付与され、運転者の操舵負担が軽減される。
【0025】
<操舵トルク差の設定>
EPS−ECU21は、上述した操舵アシスト制御と平行して、図10のフローチャートにその手順を示す操舵トルク差設定処理を実行する。
操舵トルク差設定処理を開始すると、EPS−ECU21は、現在の操舵角θと車速Vとに基づき、ステップS1で切増時ベース値Ttgbと切増時車速ゲインGvgとから切増時目標操舵トルクTtgを設定し、ステップS2で保舵時ベース値Tthbと保舵時目車速ゲインGvhとから保舵時目標操舵トルクTthを設定し、ステップS3で切戻時ベース値Ttrbと切戻時車速ゲインGvrとから切戻時目標操舵トルクTtrを設定する。
【0026】
次に、EPS−ECU21は、ステップS4でステアリングホイール2が切り増し状態(すなわち、行き側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS5で切増時目標操舵トルクTtgを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【0027】
また、ステップS4の判定がNoであった場合、EPS−ECU21は、ステップS6でステアリングホイール2が切り戻し状態(すなわち、戻り側)であるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS7で切戻時目標操舵トルクTtrを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【0028】
そして、ステップS6の判定もNoであった場合(すなわち、ステアリングホイール2が回転してない保舵状態にあった場合)、EPS−ECU21は、ステップS8で保舵時目標操舵トルクTthを目標操舵トルクベース値Ttbとする。
【0029】
次に、EPS−ECU21は、ステップS9でステアリングホイール2の位置が中立位置に対して右にあるか否かを判定し、この判定がYesであればステップS10で目標操舵トルクベース値Ttbをそのまま目標操舵トルクTtgtとして設定し、NoであればステップS11で目標操舵トルクベース値Ttbの符号を負としたものを目標操舵トルクTtgtとして設定する。
【0030】
次に、EPS−ECU21は、ステップS12で目標操舵トルクTtgtから実操舵トルクTrealを減じることによって操舵トルク差Dtsを算出/出力する。
【0031】
図11に示すように、目標操舵トルクTtgtは、保舵時に対して切り増し時には絶対値が大きくなり、保舵時に対して切り戻し時には絶対値が小さくなる。これにより、切り増し時には確実な操舵反力が発生することで操舵の安定性が向上する一方、切り戻し時には過剰な操舵反力によるステアリングホイール2の急激な戻り回転が起こり難くなる。なお、保舵時をはじめ、切り増し時や切り戻し時において、路面の不整に起因するハンドル取られ等が起こりかけても、ハンドル取られを矯正する方向に操舵トルク差Dts(すなわち、アシストトルク)が生起されることで安定した走行を実現できる。
【0032】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は、操舵アシスト機構のアシストモータとしてブラシレスモータを用いたEPSに本発明を適用し、角速度検出部がレゾルバの出力信号に基づきアシストモータの角速度を検出するようにしたが、本発明はアシストモータとしてブラシモータを用いたEPSにも当然に適用可能であり、その場合には操舵角センサの検出値を時間微分することでアシストモータの角速度を検出すればよい。また、上記実施形態では、保舵時の目標操舵トルクを保舵時専用のマップ(保舵時ベース値マップおよび保舵時車速ゲインマップ)に基づいて設定するようにしたが、保舵直前のマップ(切増時用マップあるいは切戻時マップ)に基づいて保舵時の目標操舵トルクを設定するようにしてもよい。また、上記実施形態では、車速ゲインマップとして、切増時用と保舵時用と切戻時用とで車速に対するゲインが互いに異なるものを用いたが、これらを同一のものとしてもよい。更に、電動パワーステアリング装置やEPS−ECUの具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0033】
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリングホイール
5 ラック
7 左右前輪
9 操舵アシスト機構(操舵アシストモータ)
11 操舵角センサ(操舵角検出手段)
12 操舵トルクセンサ(実操舵トルク検出手段)
21 ステアリング制御装置
21 EPS−ECU
33 アシストトルク設定部
40 操舵トルク差算出部(操舵トルク差算出手段)
41 操舵領域判定部
42 切増時ベース値設定部(目標操舵トルク設定部)
43 保舵時ベース値設定部(目標操舵トルク設定部)
44 切戻時ベース値設定部(目標操舵トルク設定部)
46 目標操舵トルク選択部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
操舵機構にアシスト力を付与する電動式の操舵アシストモータと、
ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段の検出結果に基づき、ステアリングホイールの目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、
運転者からステアリングホイールに加えられた実操舵トルクを検出する実操舵トルク検出手段と、
前記目標操舵トルクと前記実操舵トルクとの差を操舵トルク差として算出する操舵トルク差算出手段と、
前記操舵トルク差算出手段の算出結果に基づき目標駆動電流を設定する目標駆動電流設定手段と、
前記目標駆動電流をもって前記操舵アシストモータを駆動制御するモータ駆動制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記目標操舵トルク設定手段は、ステアリングホイールの切り増し時における目標操舵トルクを第1目標操舵トルクとして設定し、ステアリングホイールの切り戻し時における目標操舵トルクを第2目標操舵トルクとして設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項2】
前記目標操舵トルク設定手段は、前記第1目標操舵トルクを前記第2目標操舵トルクよりも大きく設定することを特徴とする、請求項1に記載された電動パワーステアリング装置。
【請求項1】
操舵機構にアシスト力を付与する電動式の操舵アシストモータと、
ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段の検出結果に基づき、ステアリングホイールの目標操舵トルクを設定する目標操舵トルク設定手段と、
運転者からステアリングホイールに加えられた実操舵トルクを検出する実操舵トルク検出手段と、
前記目標操舵トルクと前記実操舵トルクとの差を操舵トルク差として算出する操舵トルク差算出手段と、
前記操舵トルク差算出手段の算出結果に基づき目標駆動電流を設定する目標駆動電流設定手段と、
前記目標駆動電流をもって前記操舵アシストモータを駆動制御するモータ駆動制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置であって、
前記目標操舵トルク設定手段は、ステアリングホイールの切り増し時における目標操舵トルクを第1目標操舵トルクとして設定し、ステアリングホイールの切り戻し時における目標操舵トルクを第2目標操舵トルクとして設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項2】
前記目標操舵トルク設定手段は、前記第1目標操舵トルクを前記第2目標操舵トルクよりも大きく設定することを特徴とする、請求項1に記載された電動パワーステアリング装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−116240(P2012−116240A)
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−265495(P2010−265495)
【出願日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
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