JPH11227620A

JPH11227620A - 電動油圧パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH11227620A
Application number: JP10035686A
Authority: JP
Inventors: Koichi Watanabe; 功一渡辺
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】車両に新たなセンサを追加する必要がなく、
しかも、ハンドルの操舵フィーリングを向上させ得る電
動油圧パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】電動モータ２１により油圧ポンプ２２を
駆動し、この油圧ポンプ２２が発生する油圧によりパワ
ーアシストを行う電動油圧パワーステアリング装置にお
いて、ハンドル１１の操作トルクに応じて変化する電動
モータ２１の電流を検知し、該電動モータ２１を、検知
された電流に対応して予め設定された所望の回転数に制
御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータにより
駆動される油圧ポンプを油圧源としてパワーアシストを
行う電動油圧パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車（車両）では、ハンドル操
作を軽快にするため油圧式のパワーステアリング装置を
装備することが広く実施されている。これは走行用エン
ジンを駆動源とした油圧ポンプを作動し、ハンドルの操
作に従って、圧力油を制御バルブ及びシリンダに供給し
てアシスト力を発生している。

【０００３】近年、エネルギー消費を減らすため自動車
に搭載したバッテリを電源とする電動モータにより油圧
ポンプを作動し、この油圧ポンプが発生した圧力油を制
御バルブ及びシリンダに供給してアシスト力を発生する
パワーステアリング装置いわゆる電動油圧パワーステア
リング装置が提案されている。

【０００４】電動油圧パワーステアリング装置の第１の
従来例は、例えば特開平０５−２７８６２９号公報に開
示されているように、車両に車速を検知する車速センサ
及びハンドル角を検知するハンドル角センサを装備して
いる。そして、走行状態に応じて例えば車速が１０Ｋｍ
／ｈ以下の極低速域においてはポンプ停止モードを設定
してモータを停止している。また、その他の領域におい
てはポンプ運転モードを設定し、ハンドルが操作されて
いないときはモータ及びポンプを停止し、ハンドルが操
作されて制御部から所定信号レベル（電圧）をもつ起動
の制御信号（指令電圧）が出力されると、これと同期し
てモータを起動させ、油圧ポンプの発生する圧油により
パワーアシストを行うようにしている。

【０００５】また、電動油圧パワーステアリング装置の
第２の従来例は、例えば特開平０８−１８３４６７号公
報に開示されている。これは、走行中は常にモータ及び
油圧ポンプを運転させているものである。すなわち、ハ
ンドルが操作されていないときには、モータの印加電圧
を低く設定してエネルギー消費を押え、ハンドルが操作
されて作動油圧が上昇して負荷が増大すると、モータ電
流も増加する。そこで、モータ電流が所定の値に達する
と、モータの印加電圧をステップ状に増加してモータ出
力を増加させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の第１の従来例に
おいては、制御信号としてハンドルの操舵角を用いる構
成であるので、車両に操舵角センサを取り付ける必要が
あり、コストアップになるという問題がある。さらに、
制御信号に応じてモータをオンーオフ制御するので、モ
ータの起動・停止時に圧力油の流量が急変するので、ア
シスト力が急変してハンドルの操舵フィーリングが悪く
なるという問題がある。

【０００７】また、第２の従来例においては、モータへ
の印加電圧目標値がステップ状に制御されるので、印加
電圧の切り替わり時に、第１の従来例と同様に、圧力油
の流量が急変するのでアシスト力の変化が大きく、ハン
ドルの操舵フィーリングが悪くなるという問題がある。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、車両に新たなセンサを追加する必要
がなく、しかも、ハンドルの操舵フィーリングを向上さ
せ得る電動油圧パワーステアリング装置を提供するにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明が採った手段は、実施例で使用する符号を付し
て説明すると、請求項１の発明は、電動モータ２１によ
り油圧ポンプ２２を駆動し、この油圧ポンプ２２が発生
する油圧によりパワーアシストを行う電動油圧パワース
テアリング装置において、ハンドル１１の操作トルクに
応じて変化する電動モータ２１の電流を検知し、該電動
モータ２１を、検知された電流に対応して予め設定され
た所望の回転数に制御するようにしたところに特徴を有
する。

【００１０】請求項２の電動モータ２１の回転数は、電
動モータ２１の電流が小なる場合の最小回転数及び電動
モータの電流２１が大なる場合の最大回転数が設定され
ており、電動モータ２１の電流が中間の部分において
は、電流が増加するに従って最小回転数から最大回転数
に向けて連続的に増加するところに特徴を有する。

【００１１】請求項３の電動モータ２１の最大回転数及
び最小回転数は、車両の速度に応じて異なる値に設定さ
れているところに特徴を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の請求項１，２に係
る第１の実施例につき図１〜図４を参照して説明する。
先ず、図１に示す、ハンドル１１、パワーステアリング
（ＰＳ）ギヤ１２、制御バルブ１３及びシリンダ１４
は、油圧式パワーステアリング装置で使用されている周
知の構成のものである。

【００１３】ポンプユニット２０は、バッテリ１５によ
り駆動される電動モータ２１、この電動モータ２１によ
り駆動される油圧ポンプ２２及びオイルタンク２３から
構成されており、電動モータ２１には回転数を検知する
回転センサ２４が取付けられている。油圧ポンプ２２は
オイルタンク２３から油を吸い上げ、圧力油を制御バル
ブ１３に供給している。また、ポンプユニット２０と制
御バルブ１３及び制御バルブ１３とシリンダ１４との間
はパイプ１６で連結されており、シリンダ１４から排出
された油はオイルタンク２３へ返還されて貯留される。

【００１４】ＥＣＵ３０は、電動モータ２１を制御する
もので、電動モータ２１の電流を検知する電流検出部３
１、電流検出部３１の出力信号に基づいて電動モータ２
１の目標回転数を決定し、所望の回転数にするための印
加電圧または等価のＰＷＭデューティを演算する演算部
３２、演算部３２で演算されたデータに基づいた印加電
圧または等価のＰＷＭデューティを電動モータ２１に入
力して、電動モータ２１の回転数を所望の回転数に制御
するモータドライバ３３とから構成されている。尚、電
流検出部３１には、高周波成分（変動成分）をカットす
るフィルタ（図示せず）が設けられている。

【００１５】つぎに、操舵トルクとＰＳ圧との関係につ
いて説明する。ハンドル１１を操作すると、制御バルブ
１３の絞り面積は操舵トルクに応じて一義的に決まる。
制御バルブ１３の面積が絞られると、ＰＳ圧が増大す
る。操舵トルクとＰＳ圧力の関係は、供給される油の流
量Ｑの大小に応じて図２に複数本の点線で示すように変
化する。上記第１の実施例においては、それぞれのＰＳ
圧において、流量をＱminからＱmax間の適宜の値に選択
して、図２に実線で示す「操舵トルクーＰＳ圧」特性線
２５を設定し、良好な操舵フィーリングを得ている。

【００１６】この第１の実施例においては、油圧ポンプ
２２の吐出圧力油を制御バルブ１３に供給しているの
で、ＰＳ圧力＝ポンプ吐出圧となる。ポンプ吐出圧は、
モータトルクに比例し、また、モータトルクは図３に示
すようにモータ電流と比例関係にあるので、モータ電流
からＰＳ圧力を推定することができる。

【００１７】また、モータトルクが同じであっても、印
加電圧をＶ1からＶ2に増加させれば、回転数はＮ1から
Ｎ2に増加させることができる。流量Ｑは、電動モータ
２１の回転数に比例する。従って、印加電圧を調整して
回転数を管理すれば、流量Ｑを的確に管理できて、ひい
てはアシスト力を管理することができる。この場合、モ
ータ電流は変化しない。

【００１８】つぎに、図４を参照して演算部３２及びモ
ータドライバ３３の作用について説明する。（１）ハンドル１１を操作すると、操舵角の増加に応じ
て操舵トルクが徐々に増加する。この操舵トルクの変化
に応じてＰＳ圧も変化し、また、モータ電流も変化す
る。この電動モータ２１の電流Ｉは電流検出部３１で検
知され（ＳＴＥＰ１０）、

【００１９】（２）ＳＴＥＰ１１において、Ｉ＞Ｉmax
であるかを検出される。Ｎｏ，即ちＩ＜Ｉmaxであると
きは、ＳＴＥＰ１２において、特性線２６から電流Ｉに
対応する回転数Ｎが選定される。この特性線２６は、電
動モータ２１の電流Ｉに対応する回転数Ｎの関係を設定
したもので、この回転数Ｎを制御することにより図２に
実線で示す「操舵トルクーＰＳ圧」特性線２５を得るこ
とができる。

【００２０】この特性線２６は、モータ電流Ｉが小なる
場合は最小回転数Ｎminに設定され、モータ電流Ｉが大
なる場合は最大回転数Ｎmaxに設定されている。また、
モータ電流Ｉが中間部分においては、電流が増加するに
従って最小回転数Ｎminから最大回転数Ｎmaxに向けて連
続的に増加する。

【００２１】（３）目標回転数Ｎが選定されると、回転
センサ２４により電動モータ２１の実回転数が検知さ
れ、これがフィードバックされて印加電圧Ｖを調節し
て、電動モータ２１を目標回転数Ｎに制御する（ＳＴＥ
Ｐ１３）。従って、油圧ポンプ２２も回転数Ｎに制御さ
れて所望の流量Ｑが供給され、これに対応したアシスト
トルクがハンドル１１に付加される。

【００２２】（４）ＳＴＥＰ１１において、Ｙｅｓ即ち
Ｉ＞ＩmaxであるときはＳＴＥＰ１４において、過電流
処理される。即ち、検知された電流はＩ＝Ｉmaxとして
処理される。また、Ｉ＞Ｉmaxの状態が継続される場合
は、電動モータ２１をオフして過負荷状態を回避するこ
ともできる。

【００２３】上記第１の実施例によれば、つぎの効果を
奏する。１，操舵トルクに応じて変化する電動モータ２１の電流
Ｉを検知して、電動モータ２１を所定の回転数Ｎに制御
するので、圧力油の流量Ｑを的確に管理でき、理想的な
操舵のアシストトルク特性を得ることができる。２，流量を左右する電動モータ２１の回転数を連続的に
変化させるので、第１、第２の従来例のような流量の急
変はなく、良好な操舵フィーリングを得ることができ
る。

【００２４】３，電動モータ２１の電流を検知して、回
転数を制御するので、操舵角センサ等の新たなセンサを
設ける必要がなく、また、電動モータ２１の過電流を防
止できる。４，図２に示すように、ＰＳ圧の低い領域で流量を少な
くしているので、車両が直進時（ハンドルが操舵されて
いない）には油圧ポンプ２２の仕事量（圧力Ｘ流量）が
減少し、損失を減らすことができる。

【００２５】図５は、本発明の第２の実施例を示すもの
で、第１の実施例との相違は回転センサ２４を使用しな
い点にある。この第２の実施例においては、図４に示す
ＳＴＥＰ１２において目標回転数Ｎが選定されると、検
出したモータ電流Ｉ及び目標回転数Ｎより図３から必要
な電圧Ｖまたは等価のＰＷＭデューティが算出される。
そして、この電圧Ｖまたは等価のＰＷＭデューティを電
動モータ２１に印加すれば、電動モータ２１は目標回転
数Ｎに制御できる（ＳＴＥＰ１３）。

【００２６】図６は、本発明の請求項３に係る第３の実
施例を示す。この第３の実施例は車速に応じて操舵特性
を変化させるものである。この車速は、図示はしないが
殆どの車両に装備されている車速センサにより検出され
る。

【００２７】（１）まず、ＳＴＥＰ２１において、車速
を検出すると、（２）ＳＴＥＰ２２において、車速に応じたモータ回転
数の上限Ｎmax及び下限Ｎminが選択される。（３）つぎに、ＳＴＥＰ２３にて、制御パラメータＩ
1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4が設定される。これらＩ1，Ｉ2，Ｉ
3，Ｉ4は車速に応じて変化される。

【００２８】（４）ＳＴＥＰ２４において、電動モータ
２１の電流Ｉを電流検出部３１で検知する。（５）この電動モータ２１の電流Ｉは、ＳＴＥＰ２５に
おいて、Ｉ＞Ｉmaxであるかどうか比較される。

【００２９】（６）Ｎｏ即ちＩ＜Ｉmaxであるときは、
ＳＴＥＰ２６において電流Ｉに対応する目標回転数Ｎを
選定する。電流に対する回転数指令値は、非線形となる
ため、第２の実施例においては、回転数を複数の範囲Ｎ
1，Ｎ2，Ｎ3，Ｎ4に分割してその間を線形補完してい
る。また、前記した電流Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4は、回転数
Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3，Ｎ4に対応している。また、車速に応じ
てモータ電流に対するモータ回転数指令値（Ｎｉ／Ｉ
ｉ）を変更することにより即ちＳＴＥＰ２６における特
性線２６の傾斜を点線で示すように変えて、より良い操
舵特性を得ることができる。

【００３０】（７）ＳＴＥＰ２６において電流Ｉに対応
する回転数Ｎが選定されると、ＳＴＥＰ２７において次
の処理が行われる。即ち、Ｎ＜Ｎminの場合には、Ｎ＝
Ｎminとする。Ｎmax＞Ｎ＞Ｎminの場合には、Ｎがその
まま投入される。Ｎ＞Ｎmaxの場合には、Ｎ＝Ｎmaxとす
る。

【００３１】（８）目標回転数Ｎが選定されると、回転
センサ２４により電動モータ２１の実回転数が検知さ
れ、これがフィードバックされて印加電圧Ｖを調節し
て、電動モータ２１を目標回転数Ｎに制御する（ＳＴＥ
Ｐ２８）。従って、油圧ポンプ２２も回転数Ｎに制御さ
れて所望の流量Ｑが供給され、これに対応したアシスト
トルクがハンドル１１に付加される。

【００３２】（９）ＳＴＥＰ２５において、Ｉ＞Ｉmax
であるときはＳＴＥＰ２９において、過電流処理され
る。即ち、検知された電流はＩ＝Ｉmaxとして処理され
る。また、Ｉ＞Ｉmaxの状態が継続される場合は、電動
モータ２１をオフして過負荷状態を回避することもでき
る。

【００３３】上記第３の実施例においては、車速に応じ
て電動モータ２１の最大回転数及び最小回転数を異なる
値に設定したので、全ての走行速度で第１の実施例と同
様の効果を奏することができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明は、電動モータにより油
圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプが発生する油圧によ
りパワーアシストを行う電動油圧パワーステアリング装
置において、ハンドルの操作トルクに応じて変化する電
動モータの電流を検知し、該電動モータの回転数を、検
知された電流に対応して予め設定された所望の回転数に
制御するようにしたので、車両に新たなセンサを追加す
る必要がなく、しかも、アシストトルクを連続的に変化
させて、ハンドルの操舵フィーリングを向上させ得ると
いう優れた効果を奏するものである。

【００３５】請求項２における、電動モータの回転数
は、電動モータの電流が小なる場合の最小回転数及び電
動モータの電流が大なる場合の最大回転数が設定されて
おり、電動モータの電流が中間の部分においては、電流
が増加するに従って最小回転数から最大回転数に向けて
連続的に増加するようにしたので、操作トルクの小さい
直進付近において、ポンプの吐出量を小さくしてエネル
ギー損失を減らし、又、操作トルクの大きい時におい
て、アシスト力を最大にすることができる。また、電動
モータ２１の過電流を防止でき、しかも、アシストトル
クを連続的に変化させて、ハンドルの操舵フィーリング
を向上させ得るという優れた効果を奏するものである。

【００３６】請求項３における電動モータの最大回転数
及び最小回転数は、車両の速度に応じて異なる値に設定
されているので、車速が異なる場合においてもハンドル
の操舵フィーリングを向上させ得るという優れた効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の概略的な構成を示す
図である。

【図２】操作トルクとＰＳ圧との関係を示す図であ
る。

【図３】電動モータの特性図である。

【図４】制御動作を示すフローチャートである。

【図５】本発明の第２の実施例の概略的な構成を示す
図である。

【図６】第３の実施例の制御動作を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１１ハンドル１２パワーステアリングギヤ１３制御バルブ１４シリンダ１５バッテリ２０ポンプユニット２１電動モータ２２油圧ポンプ２４回転センサ２５操舵トルクとＰＳ圧間の特性線２６モータ電流と回転数間の特性線３０ＥＣＵ３１電流検出部３２演算部３３モータドライバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータにより油圧ポンプを駆動し、
この油圧ポンプが発生する油圧によりパワーアシストを
行う電動油圧パワーステアリング装置において、ハンドルの操作トルクに応じて変化する電動モータの電
流を検知し、該電動モータを、検知された電流に対応し
て予め設定された所望の回転数に制御するようにしたこ
とを特徴とする電動油圧パワーステアリング装置。
【請求項２】前記電動モータの回転数は、電動モータ
の電流が小なる場合の最小回転数及び電動モータの電流
が大なる場合の最大回転数が設定されており、電動モー
タの電流が中間の部分においては、電流が増加するに従
って最小回転数から最大回転数に向けて連続的に増加す
ることを特徴とする請求項１記載の電動油圧パワーステ
アリング装置。
【請求項３】前記電動モータの最大回転数及び最小回
転数は、車両の速度に応じて異なる値に設定されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の電動油圧パワ
ーステアリング装置。