JPH09169281A - 車輌の電子制御操向システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輌の高速、中速、低速に基づいて操向ハン
ドルの安定した操舵感を得るとともに、操向安定性を確
保する。 【解決手段】 電子操向制御システム及びその制御方法
は、電子操向制御機に適用して、車速センサー２２から
の車速信号に基づいて、車輌走行中に車速に対する電流
補償傾きを決定し、操向角度センサー２３からの操向角
度の変化に伴う操向絶対角に対する電流補償傾きを決定
し、操向角度センサー２３からの操向角度信号のバルス
時間を測定することにより操向角速度を計算し、操向角
速度に伴う電流補償傾きを車速に基づいて決定し、これ
ら補償電流を合わせ、また外部のスロットル電圧と電子
操向制御バルブからの軌還電流と共に、ＰＩＤ演算し
て、電子操向制御バルブに供給する補償電流を決定する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車輌の走行速度に基
づいて操向ハンドルの流量圧力を調節する車輛の電子制
御操向システム及びその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に車輌を運転する場合、車輌の車輪
と地面間の摩擦力等が大きいと、操向ハンドルの操作力
が大きくなり、迅速に操向することが出来なくなる。こ
れを解決するために車輌には軽くて迅速に操向すること
ができる操向機が要求される。これを解決するために、
電子制御操向機が開発された。因って、電子制御操向機
は操向ハンドルの操作力を小さくしてステアリングギア
を自由に選択し、路面からの衝撃による操向ハンドルの
キックバック（kick back）を防止することは勿論、回
転する車輪のシミモーション（shimymotion）を減少さ
せている。

【０００３】即ち、車輌の電子制御操向機はポンプから
作動油の供給を受け、これを運転者の操向に従って、操
向制御バルブがパワーシリンダの両側に選択的に供給し
て、ハンドル操作を行なうものである。

【０００４】車輌が低速で走行する場合には、操舵力
（catch-up）を軽くして、小さい力で操向ができるよう
にし、高速で走行するに従って、操舵力を増加させなが
ら、ハンドルが重くなるようにして、ハンドル操作する
運転者の操向感を増大させるもので、車輌の操舵力を走
行速度に従って能動的に調節して、操向安定性（on-cen
ter feel）を向上させるものである。

【０００５】このような電子制御操向機は図１１に図示
したように、ポンプＰより供給される作動油が２個の管
路に分配され、一方の管路からは操向ハンドルの回転に
従って、操向制御バルブ１を通じて、パワーシリンダ２
の両側に選択的に供給される。他方の管路からは、圧力
制御バルブ５を介して反力制御器具６に供給される。こ
の時、車速検出部３が検出する車輌の走行速度に従っ
て、電子制御器４が圧力制御バルブ５を制御して反力制
御器具６の反力室圧力を制御することによって、車輌の
操舵力を車輌の走行速度に従って能動的に制御するもの
である。

【０００６】更に、図１２に示したように、流量の制御
圧力に従って線形的な反力感が現れる操向制御バルブ１
は、その内側にピニオン１１が固定され、半径方向に滑
り運動をする反力ピストン１２がシャフトＳに組み立て
られる。因って、ピニオンの後面に設置されるピストン
が圧力制御量に従ってシャフトＳの外周面をしっかり鷲
掴みするように覆い、締めるようになる。トーションバ
ー１４とシャフトＳはセンターピン１５により固定し、
ボディバルブ１６とビニオン１１をストッパーピン１８
により連結して、操向ハンドルを操作する運転者が操舵
感を感じられるようにしている。

【０００７】このように電子制御操向機は、運転者が操
向ハンドルを回転させた場合に、トーションバー１４に
よって角変位が発生し、発生した角変位に該当するオリ
フィス面積がシャフトＳにあるエッジ（edge）により形
成され、オリフィス面積に相当する圧力が生じ、操向制
御バルブ１の左側及び右側シリンダに供給される。

【０００８】このような構成を有する従来の電子制御操
向機は、車輌速度に関連する操向角速度に従って流量を
補償するために、操向バルブの制御電流特性を示す固有
の電流補償傾きを有している。そのため、車輌の走行速
度に従ってバイパス圧力を増加させ、操向角速度が発生
する場合に瞬間的にバイパス圧力を減少させるようにな
っている。

【０００９】それにも拘わらず、該技術は車輌の走行速
度に伴う操向角速度の影響を全く考慮していないので、
車輌の走行速度に関係なく操向角速度が発生した時、バ
イパス圧力補償量の傾きを全て同一に適用していた。そ
のため、車輌の中間速度を基準にして補償傾きを調節す
ると、車輌は高速走行時の補償量が過多になって操向ハ
ンドルの操向感が瞬間的に軽くなり、反対に高速を基準
として電流補償傾きを調節すると、低速走行時補償量が
少ないので操向感が重くなるという問題があった。

【００１０】しかも、車輌の走行速度に従って、操向角
速度の発生領域が異なるため、前記したように、バイパ
ス圧力補償量の傾きを全て同一に設定した場合に、車輌
の運転者が違和感を感じるという問題があった。

【００１１】更に、従来の技術として代表的なものに、
動力操向装置の操向力制御装置が特開昭６３−２４２７
７４号公報（１９８８．７．１０）に開示されている。
該操向力制御装置はソレノイドバルブが供給流量を調節
する流量制御方式であり、また、車輌速度センサーと操
向角度センサーからの情報のみで操向力を制御する装置
で、車輌速度Ｖと操向角度θを車輌速度センサー４０
と、操向角度センサー４５から検出して、それに対応す
るハンドルトルクＴＭａと、操向出力トルクＴＳａを特
性メップにおいて計算し、その計算されたハンドルトル
クＴＭａと操向出力トルクＴＳａに対応される制御電流
値を特性マップから算出して、ソレノイドバルブを制御
するようにしている。これにより、ハンドル操舵感が向
上される。

【００１２】しかしながら、該技術は、操向角速度の影
響を考慮していないために、車輌の走行速度に関係無く
操向角速度の発生時、瞬間的にバイパス入力を減少さ
せ、流量を減少させる。これは、前記技術と同一の欠点
を有するとのことを意味している。

【００１３】結局、車輌の走行中に操向角度を変更する
場合は、不足となる流量分を迅速に補償しなければなら
ないことを知り得る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は車輌
の走行速度に従って操向ハンドルの流量圧力を調節する
電子制御操向機を設けた電子制御操向システム及びその
制御方法を提供することを主な目的とする。

【００１５】本発明の他の目的は、車輌の車速、操向角
度及び操向角速度に基づいて補償電流を計算し、電子制
御操向機の液圧を制御するための電子制御操向システム
及びその制御方法を提供することにある。

【００１６】本発明の又他の目的は、車輌の走行中に車
輌速度に該当する操向角速度の流量調節のための電流補
償傾きを有するようにした電子制御操向システム及びそ
の制御方法を提供することにある。

【００１７】

【問題点を解決するための手段】従って、本発明は操向
ハンドルの操舵力を付与するパワーシリンダの左右チェ
ンバー流量を調節する電子制御操向手段と、車輌の速度
を検出する車速センサーと、車輌の走行中に操向角速度
を検出する操向角センサーと、スロットルバルブの開閉
角度に基づく印加電流を検出するスロットルセンサー
と、前記センサー等の電流信号を電圧に変換して出力す
るインターフェース部と、インターフェース部からの入
力信号を受信し、受信された信号をシステムプログラム
に基づいて処理し前記パワーシリンダ左右チェンバーの
流量を調節する制御部と、該制御部の制御に基づいて前
記電子制御操向手段に駆動電圧を印加する駆動部と、前
記電子制御操向手段に流れる駆動電流を検出して、制御
部に入力する電流軌還部と、前記制御部の制御に基づい
て光ダイオードＬＥＤに電圧を印加する表示駆動部等か
ら構成される電子制御操向システムにより構成される。

【００１８】更に、本発明の電子制御操向機を制御する
方法は、車速センサーと操向角度センサーより車速、操
向速度、操向角速度の入力を受ける段階と、入力された
データに該当する電流値を計算する段階と、スロットル
バルブ電圧及び電子制御操向手段の電流を検出する段階
と、前記段階において決定された駆動電流により電子制
御操向バルブを駆動させる段階等から構成される。

【００１９】

【発明の実施形態】図１には本発明に適用される電子制
御操向システムにおいて、電子制御操向機と、その制御
部の概略的なブロック図が示されている。電子制御操向
機１００は操向制御バルブ１と流量制御バルブ２０とか
らなる。ここで、操向制御バルブ１は図１２で説明した
ので、その詳細な説明を省略する。流量制御バルブ２０
は操向制御バルブ１のハウジング１７と、一体に結合さ
れるハウジング２とから構成される。該ハウジング２内
にはスプール３がスプリング４によって一端が弾性的に
支持され、その他端はソレノイド７に連結されて上下移
動するように設置されている。ハウジング２の内部には
スプール３の上下に、第１グループ８及び第２グループ
９が形成されている。第１グループ８には第１流路１２
が形成され、操向制御バルブ１の右側油圧通路３１と連
通している。第２グループ９には第２流路１３が形成さ
れ、左側油圧通路３２と連通している。スプール３には
その中心に両方向オリフィス３５が形成され、これによ
り第１グループ８と第２グループ９間が相互に連通され
るので、流量の移動は自由である。

【００２０】このような操向制御バルブ１と流量制御バ
ルブ２０等は、本願の先に出願された特願平８−１６９
０４３号明細書［米国特許第０８／６７０１２９号明細
書またはドイツ特許第１９６２６０６４.４号明細書］
において詳細に記述されている。

【００２１】因って、電子制御操向機１００は操向ハン
ドルを右側に回せば右側チェンバー３３の圧力が上昇し
て、流量制御バルブ２０においてスプリング４側を高圧
にして、左側チェンバーがタンク４０と連結して、ソレ
ノイド７側を大気圧状態にする。反対に、操向ハンドル
を左側に回せば左側チェンバー３４の圧力が上昇し、ソ
レノイド７側を高圧にする。この時、右側チェンバー３
３はタンク４０と連結して、スプリング４側を大気圧状
態にする。このように電子制御操向機１００は操向ハン
ドルの左右動作に従って、高圧端と低圧端が両方向に形
成されるため、オリフィス３５を介して形成される圧力
も両方向に従って、同一の特性を有するように構成され
ている。

【００２２】該電子制御操向機１００は、左右チェンバ
ー３４，３３から構成されるパワーシリンダ３０の流体
吐出ラインＬ及びＲに連通しており、流体ラインＩによ
ってポンプＰが連結され、流体復帰ラインＴによってタ
ンク４０が連結されている。タンク４０は、流体供給ポ
ンプと連結している。

【００２３】電子操向制御部５０は車速センサー２２と
操向角度センサー２３に連結され、車速信号と操向角度
信号を受信し、その結果に基づいてレノイド７の作動を
制御する。

【００２４】電子操向制御部５０は図２のブロック図に
示したように、マイクロプロセッサーからなる制御部２
１を含んで構成されている。該制御部２１は、インター
フェース部２５によって車両の速度を検知する車速セン
サー２２、ハンドルの操向角度を検知する操向角度セン
サー２３、スロットルバルブの開き角度を検知するスロ
ットルセンサー２４に連結している。インターフェース
部２５はこれらの入力電流を所定の矩形波に整形し、電
圧値に変換するようになる。制御部２１は、電子制御操
向機１００のソレノイド７の作動を制御するために、各
センサーからの入力を所定のシステムプログラムに従っ
て、制御信号をソレノイド駆動部２７に供給する。ソレ
ノイド駆動部２７は制御部２１の制御信号に基づいて所
定電流をソレノイドコイル２６に流してソレノイド７が
スプール３を移動させ流体をバイパスさせるので、後述
するように、パワーシリンダ３０の左右側チェンバー３
４，３３に対する油圧を調節する。

【００２５】電流軌還部２８はソレノイドコイル２６に
流れる電流を検出して、制御部２１に入力する。表示駆
動部２９には表示発光ダイオードＬＥＤを設けられ、制
御部２１の信号に基づいて点灯及び消灯が成されてい
る。

【００２６】一方、電子操向制御部５０は本発明の原理
に基づいて、電子制御操向機１００を制御するが、その
作動フローチャートが図３、４、５、６に示されてい
る。電子操向制御部５０は車輌の始動キーをつけた時、
先ず、システムを段階２００において初期化する。初期
化後段階２１０において車速を計算する。該車速計算は
図４に示したように、本発明の原理に基づいて、正確性
を期するために、制御部２１には多数のＲＡＭを設け
て、内部タイマーと連結し、１.４２秒ごとに順次、車
速を検知する。即ち、段階４１１においては、始動後７
２ミリ秒（msec）が経過されたかを検知するようにな
り、経過された場合にのみ車速を計算するが、段階４１
２において１.４２秒ごとに、いずれか一つのＲＡＭに
おける車速を、車速信号周波数×１.４２秒から求め
る。その次の段階４１３においては、現在の速度が検出
されるが、速度は全てのＲＡＭ内に記憶された車速を加
えた速度から求められる。

【００２７】このように求められた車速により、図７に
示したような車速に伴う流量制御バルブ２０のソレノイ
ド７に流されるルックアップテーブルに記憶された補償
電流値が決定される。即ち、車速が０〜６０km／ｈにお
いては１Ａ、６０〜８０km／ｈにおいては０.４Ａ、８
０〜６０km／ｈにおいては０.４〜０.１Ａであり、１６
０km／ｈ以上においては０.１Ａが流れるようにされて
いる。この時、車速に対する補償電流値が決定される。
このように車速に伴う電流値が決定されれば、段階２２
０において操向絶対角が計算される。該操向絶対角は図
５に示したように、車速が４０km／ｈ以上である時検出
されるもので、車速に伴う操向角度センサーからの入力
に従って、電子制御操向機に対する電流補償傾きが決定
される。

【００２８】即ち、段階４２１においては、車速が４０
km／ｈ以上であるかを判断し、４０km／ｈ以下である場
合、段階４２２に移行して操向角速度に伴う補償電流値
をゼロとし、リターンされる。若し、車速が４０km／ｈ
以上である場合は、段階４２３においてハンドルが中立
にあるか検知するようになり、中立になっていない場合
は、段階４２２に移行するようになり、操向角度に伴う
補償電流値がゼロであると判断する。若し、ハンドルが
中立にある場合、段階４２４においてはオン−センター
（ON-CENTER）のＡ相とオフセンター（OFF-CENTER）の
Ｂ相と交替信号があるかを判断する。

【００２９】若し、Ａ相からＢ相、またはＢ相からＡ相
に±１０゜程度交替される信号があれば、段階４２５と
段階４２６においては、図８におけるような電流補償傾
きを有する。即ち、車速８０km／ｈ以下である場合、操
向最大絶対角が２０°であり、８０km／ｈ以上である場
合、操向最大絶対角が６０゜になる。この時、車速が７
０km／ｈ〜８０km／ｈまでは０.０１Ａより０.０４Ａの
補償傾きを有するようになり、８０km／ｈ〜１６０km／
ｈまでは０.０４Ａ〜０.１７２Ａまでの補償傾きを有す
る。この時、Ａ相からＢ相への補償電流０.１Ａに到達
する期間は１秒以内であり、Ｂ相からＡ相に補償電流減
少時間は０.５ｍｓ以内にされる。更に、車速が１６０k
m／ｈ以上で、操向絶対値が６０゜以上である時、補償
電流値は０.１７２Ａでほぼ変化しない。

【００３０】以上のように、段階４２５および４２６等
において、操向角が±１０゜ずつ検出されるので、それ
に伴う電流補償傾きが得られる。その次の段階２３０に
おいて、操向角速度に伴う電流補償傾きが決定される。

【００３１】図６に示したように、車輌の走行中に操向
ハンドルの作動で操向角速度が発生するが、このような
操向角速度を検出するには、操向角度センサーからパル
ス信号を、その周期に基づいて測定して加速度を計算す
る。このために段階４３１においては操向角が有効であ
るかを判断する。即ち、操向角がオンセンターに維持さ
れているかを判断する。有効でないとすれば、段階４３
２において操向角補償電流をゼロにする。操向角度が有
効であるならば現在操向角において±２０゜以上に操向
角度が変形され、車線変更の意思があるか、無いかを判
断する。

【００３２】若し、車線変更意思が無いならば、段階４
３３において現在の操向角度が以前の操向角度と比較さ
れ、この時、操向角度が±２０゜以内において移動され
れば、ハンドルの復元操作中であるかを判断する。即
ち、以前の操向角度が３０°から現在操向角が２０°に
なれば、操向ハンドルが復元中であると判断する。

【００３３】操向ハンドルが復元中である場合、段階４
３４においては、ハンドルが復元され中立を通り過ぎる
こともあるため、中立位置まで補償電流を急激に減少さ
せようとする。

【００３４】一方、段階４３３において車線変更の意思
がある場合、車速に伴う操向角速度への補償電流を計算
するようになる。これは、図９に示したように、車速＋
操向角速度補償電流特性を有することになる。

【００３５】これを図１０のルックアップテーブルで一
例を挙げれば、車速が１２０km／ｈにおいて、操向角速
度が８００゜である場合、補償電流が５０５ｍＡに決定
される。

【００３６】以後、段階４３７において車輌が走行中に
操向角度が±２０゜以上で１０秒以上維持されているか
を判断する。この時は車輌が緩慢なカーブ道を長い間維
持している場合である。

【００３７】若し、そうでない場合は操向ハンドルが中
立に復帰されるので、操向角速度に伴う電流補償が終了
する。反対に、操向角速度が±２０゜以上で１０秒以上
継続される場合は段階４３８に移行し、以後１０秒を一
定比率として電流が増加され、操向ハンドルの操舵感を
良く成すので、運転者の疲労感を和らげることができ
る。

【００３８】このようにして、車速、操向絶対角と操向
角速度に対する補償電流値が決定され、段階２４０にお
いて、角補償傾きに基づく該当電流値をルックアップテ
ーブルから読み出す。このように読み出された電流値
は、段階２４１において全体電流値を計算するようにな
る。全体電流値ＩはＩ_U＋Ｉ_W＋Ｉ_Pからなる。

【００３９】このようにして全体電流値Ｉが計算されれ
ば、制御部（２１０はＰＡＭ（Pulse Width Modulatio
n）デューティ信号（duty sigunal)を駆動制御部に供給
することにより、所定電流値Ｉがソレノイド７に供給さ
れるようにする。

【００４０】その次の段階２４３において、制御部２１
はスロットルバルブ電圧と電流軌還部２８がソレノイド
コイル２６において検出した軌還電流を入力する。この
ようにして、制御部２１は入力された媒介常数等をＰＩ
Ｄ演算するようになり、操向角速度への変化に伴う電流
を引くか加える時は軌還利得、即ち、ＰＩＤ利得を最小
にしてＰＷＭ（Pulse Width Modulation) デューティを
計算し、この計算に基づいて、ソレノイドに供給する補
償電流を決定する。制御部２１は、このように決定され
た補償電流をＰＷＭデューティ信号を発生し、駆動制御
部を制御することによって、流量制御バルブ２０を駆動
させる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は車輌の走
行中の車速、操向絶対角及び操向角速度に該当する補償
傾きを計算して電子制御操向機のバイパス流量を調節す
るので、車輌の高速、中速、低速に基づいて操向ハンド
ルの安定した操舵感を得ることができ、操向安定性が確
保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電子制御操向機を設けた電子操
向制御システムを概略的に示した図。

【図２】 本発明に係る電子制御操向システムのブロッ
ク図。

【図３】 本発明に係る電子制御操向機を制御するため
のメインフローチャート。

【図４】 本発明に係る車速度を計算するためのフロー
チャート。

【図５】 本発明に係る操向絶対角に伴う補償電流を計
算する作動を示すフローチャート。

【図６】 本発明に係る操向角速度に対する電流値を計
算するためのフローチャート。

【図７】 車速に基づく補償電流のグラフである。

【図８】 操向絶対角に基づく補償電流のグラフであ
る。

【図９】 車速に基づく操向角速度に該当する補償電流
のグラフである。

【図１０】 ルックアップテーブルを示すものである。

【図１１】 従来の電子操向制御システムの構成を概略
的に示したブロック図。

【図１２】 従来の電子操向制御システムに適用された
流量制御バルブを断面で示した図面。

【符号の説明】

１：操向制御バルブ ２０：流量制御バルブ ２１：制御部 ２２：車速センサー ２３：操向角度センサー ２４：スロットルセンサー ２５：インターフェース部 ２６：ソレノイドコイル ２７：ソレノイド駆動部 ２８：電流軌還部 ２９：表示駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェア ドゥク，キム 大韓民国，カングウォン−ドー，ウォンジ ュ−シティ，ウォン−ドング，ハンジュ エイピーティー．102−1401

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輌の電子制御操向システムにおいて、 車輌の走行中に速度を検出する車速センサーと、 車輌の操向ハンドルの操作に伴う操向角度を検出する操
   向角度センサーと、 車輌のスロットルバルブの開放角度を検出するスロット
   ルセンサーと、 前記全てのセンサー等からの信号を受信して、電流を電
   圧値に変換するインターフェース部と、 前記インターフェース部から入力信号を受信し、該入力
   信号に基づいて車輌の走行中の車速に対する操向角度
   と、操向角速度等の電流補償傾きを決定する制御部と、 前記制御部からの制御信号に基づいて電子制御操向機が
   流量を両方向にバイパスさせるように、スロットルバル
   ブの電圧と、前記電子制御操向機から検出された電流
   を、前記制御部に供給する電流軌還部と、 前記制御部からの制御信号に基づいて電子制御操向機の
   作動を表示する発光ダイオードの駆動を誘導する発光ダ
   イオード駆動部等から構成したことを特徴とする車輛の
   電子制御操向システム。
2. 【請求項２】 前記制御部がカウンターと協同する多数
   のＲＡＭを設けて、車速信号に従って１.４２秒間隔で
   車速を個別的に入力するようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の車輛の電子制御操向システム。
3. 【請求項３】 前記制御部が操向角度信号を内部タイマ
   ーによって計算されるように、操向角速度を算出するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載の車輛の電子制
   御操向システム。
4. 【請求項４】 電子制御操向機を制御する方法におい
   て、 車速信号に従って、車速を計算する段階と、 操向絶対角を±１０゜間隔で連続して決定し、操向絶対
   角に伴う電流補償傾き値を計算する段階と、 操向角度センサーから入力される信号のパルス時間を測
   定して操向角速度を決定し、操向角速度に対する補償電
   流を計算する段階と、 前記車速に伴う操向角度と操向角速度の補償電流を合わ
   せて計算される段階と、 スロットルバルブ電圧及び制御バルブからの軌還電流を
   検出し、補償電流に対してＰＩＤ演算して、補償電流を
   決定する段階等から構成したことを特徴とする制御方
   法。
5. 【請求項５】 車速検出段階が、車輌始動後にミリ秒が
   経過したかを判断する段階と、カウンターが多数のＲＡ
   Ｍに対して１.４２秒間隔で車速を順次、入力し、これ
   らＲＡＭの車速を加えて車輌の速度を計算する段階を更
   に含むように構成したことを特徴とする請求項４記載の
   制御方法。
6. 【請求項６】 操向絶対角を計算する段階が、車速が４
   ０km／ｈ以上であるかを判断し、ハンドルが中立である
   かを判断する段階と、 ハンドルが中立である場合、操向角が±１０゜ずつオン
   センターからオフセンター、またはオフセンターからオ
   ンセンターに変更されたかを検出する段階と、 検出された操向角度に従って、補償電流を決定する段階
   等から構成したことを特徴とする請求項４記載の制御方
   法。
7. 【請求項７】 操向角計算段階が操向角が有効であるも
   のと判断される場合、操向角が±２０゜以上で変更され
   る場合、操向角速度が検出されるようになり、電流補償
   傾きに基づいて補償電流を計算する段階を更に含むよう
   に構成したことを特徴とする請求項４記載の制御方法。