JP2004314909A

JP2004314909A - Electric power steering device

Info

Publication number: JP2004314909A
Application number: JP2003115243A
Authority: JP
Inventors: Masaya Segawa; 雅也瀬川
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of exerting steering auxiliary force so that it adapts to feeling of a driver. <P>SOLUTION: A target electric current calculating part 12 is provided with a conventional first assist map for relating steering torque T to target current value It by vehicle speed and a second assist map for relating steering angle to the target current value It by vehicle speed. When the vehicle speed detected by a vehicle speed sensor 4 is lower than a preset speed, the target current value It is calculated based on the vehicle speed and the steering angle. When the vehicle speed not is lower than the preset speed, the target current value It is calculated based on the vehicle speed and the steering torque. Thus, steering auxiliary force occurs so as to adapt to the feeling of the driver for a handle operation, and delay feeling of the steering auxiliary force to the steering torque felt by the driver during low speed travel is eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを駆動することにより車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。この電動パワーステアリング装置には、操舵のための操作手段であるハンドル（ステアリングホイール）に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと車両の走行速度を検出する車速センサとが設けられており、トルクセンサで検出される操舵トルクと車速センサで検出される車速とに基づき電動モータに供給すべき電流の目標値（以下「目標電流値」という）が設定される。そして、この目標電流値と電動モータに実際に流れる電流の値との偏差に基づいて比例積分演算により電動モータの駆動手段に与えるべき指令値が生成され、この指令値により電動モータに対するフィードバック制御が行われる。
【０００３】
ところで、電動パワーステアリング装置が搭載された車両において、高速走行時は、運転者がハンドルに加えるトルクと運転者がハンドルから受けるトルク（手応え）との差分と、車両挙動との間に一定の関係があるように運転者には感じられる。言い換えると、ハンドルから受ける手応えよりも強い力をハンドルに加えるほど車両の曲がる角度が大きくなると運転者には感じられる。従って、運転者は、ハンドルから受ける手応えに基づいてハンドルに加える力を調節することにより、車両の進行方向を制御している。
【０００４】
一方、低速走行時は、ハンドルの回転量（操舵角）と車両挙動との間に一定の関係があるように運転者には感じられる。従って、運転者は、ハンドルの操舵角を調節することにより、車両の進行方向を制御している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５８５０５号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８５６６０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電動パワーステアリング装置においては、高速走行時であるか低速走行時であるかに拘わらず、運転者に必要とされる操舵トルクが軽減されるように目標電流値が設定されている。すなわち、常に、トルクセンサで検出される操舵トルクに基づいて目標電流値が設定されている。また、低速走行時に、操舵トルクに対して操舵補助力が遅れて発生しているように運転者が感じることがある。このように、ステアリング機構に与えられる操舵補助力は、必ずしも運転者の感覚に適合していない。
【０００７】
そこで本発明では、運転者の感覚に適合するようにステアリング機構に操舵補助力を与えることができる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。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、車両を操舵する運転者の負荷を軽減するために当該車両の車速に基づいて設定されるモータ駆動目標電流値に応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車両を操舵するための操作手段に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
前記操作手段の操作角度である操舵角を検出する舵角検出手段と、
前記モータ駆動目標電流値を設定する目標電流値設定手段とを備え、
前記目標電流値設定手段は、前記車速が所定値未満のときには前記車速と前記操舵角とに基づいて前記モータ駆動目標電流値を設定し、前記車速が所定値以上のときには前記車速と前記操舵トルクとに基づいて前記モータ駆動目標電流値を設定することを特徴とする。
【０００９】
このような第１の発明によれば、車速が所定値未満のときには、車速と操舵角とに基づいてモータ駆動目標電流値が設定され、車速が所定値以上のときには、車速と操舵トルクとに基づいてモータ駆動目標電流値が設定される。これにより、運転者の感覚に適合するようにモータ駆動目標電流値を設定することができる。このため、低速走行時に運転者が感じる操舵トルクに対する操舵補助力の遅れ感を解消することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、
前記操作手段を中立位置に戻すために前記モータ駆動目標電流値に付加する電流値である戻し制御電流値を設定する戻し制御電流値設定手段を更に備え、
前記戻し制御電流値設定手段は、前記車速が所定値未満のときには前記操舵角に基づいて前記戻し制御電流値を設定し、前記車速が所定値以上のときには前記操舵トルクに基づいて前記戻し制御電流値を設定することを特徴とする。
【００１１】
このような第２の発明によれば、車速が所定値未満のときには、操舵角に基づいて戻し制御電流値が設定され、車速が所定値以上のときには、操舵トルクに基づいて戻し制御電流値が設定される。これにより、低速走行時および中速走行時における良好なハンドル戻りが実現される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
＜１．第１の実施形態＞
＜１．１全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル１００に一端が固着されるステアリングシャフト１０２と、そのステアリングシャフト１０２の他端に連結されたラックピニオン機構１０４と、ハンドル１００の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ３と、当該車両の走行速度を検出する車速センサ４と、ハンドル１００の操舵角度を検出する舵角センサ９と、ハンドル操作による運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ６と、そのモータ６の発生する操舵補助力をステアリングシャフト１０２に伝達する減速ギヤ７と、車載バッテリ８から電源の供給を受けて、トルクセンサ３、舵角センサ９及び車速センサ４からのセンサ信号に基づきモータ６の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５とを備えている。
【００１３】
運転者がハンドル１００を操作すると、トルクセンサ３によって検出された操舵トルクＴｓと舵角センサ９によって検出された操舵角と車速センサ４によって検出された車速とに基づいてＥＵＣ５によりモータ６が駆動される。これによりモータ６は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ７を介してステアリングシャフト１０２に加えられることにより、運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクＴｓとモータ６の発生する操舵補助力Ｔａとの和が、出力トルクＴｂとして、ステアリングシャフト１０２を介してラックピニオン機構１０４に与えられる。
【００１４】
＜１．２制御装置の構成＞
図２は、上記電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。上記電動パワーステアリング装置の制御装置であるＥＣＵ５は、位相補償フィルタ１０と、目標電流演算部１２と、減算器１４と、ＰＩ制御部１５と、モータ駆動部２０と、電流検出器１９とを備えている。なお、ＥＣＵ５の構成要素のうち位相補償フィルタ１０、目標電流演算部１２、減算器１４、およびＰＩ制御部１５は、マイクロコンピュータが所定のプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現される。
【００１５】
トルクセンサ３は、ハンドル１００の操作によって加えられる操舵トルクを検出し、その検出値を示す信号を操舵トルク信号Ｔｓとして出力する。位相補償フィルタ１０は、操舵トルク信号Ｔｓに対して位相補償を施し、その位相補償後の信号を操舵トルク信号Ｔとして出力する。
【００１６】
舵角センサ９は、ハンドル１００の回転量（操舵角）を検出し、その検出値を示す信号を舵角信号Ｄｓとして出力する。車速センサ４は、この電動パワーステアリング装置が搭載される車両の走行速度を検出し、その検出値を示す信号を車速信号Ｓｓとして出力する。
【００１７】
目標電流演算部１２は、操舵トルク信号Ｔと舵角信号Ｄｓと車速信号Ｓｓとに基づき目標電流値Ｉｔを設定する。なお、目標電流値Ｉｔの設定についての詳しい説明は後述する。
【００１８】
電流検出器１９は、モータ６に実際に供給される電流を検出し、その電流を示す電流検出値Ｉｓを出力する。減算器１４は、目標電流演算部１２から出力される目標電流値Ｉｔと電流検出器１９から出力される電流検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓを算出する。ＰＩ制御部１５は、この偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づき比例積分制御演算によって電圧指令値Ｖを生成する。モータ駆動部２０は、この電圧指令値Ｖに基づいて、モータ６に電圧を印加する。この電圧印加によりモータ６に電流が流れ、運転者のハンドル操作を補助している。
【００１９】
＜１．３目標電流値の設定＞
次に、本実施形態における目標電流値Ｉｔの設定について説明する。従来より目標電流演算部１２は、操舵トルクと発生すべき操舵補助力に対応づけられる目標電流値Ｉｔとを車速別に関係づけたテーブル（以下「アシストマップ」という）を備えており、操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｓｓとに基づいて、アシストマップを参照して目標電流値Ｉｔを決定している。図３は、操舵トルクと目標電流値Ｉｔとの関係を示すアシストマップの一例を示す図である。このアシストマップでは、車速（速度）の低いものから順にａ、ｂ、ｃで示される３段階の車速別に、操舵トルクと目標電流値Ｉｔとが関係づけられている。
【００２０】
本実施形態では、目標電流演算部１２は、図３に示すアシストマップに加えて、図４に示す操舵角と目標電流値Ｉｔとを車速別に関係づけたアシストマップを備えている。このアシストマップでは、車速（速度）の低いものから順にｄ、ｅ、ｆで示される３段階の車速別に、操舵角と目標電流値Ｉｔとが関係づけられている。これにより、当該アシストマップを参照して、舵角信号Ｄｓと車速信号Ｓｓとに基づいた目標電流値Ｉｔも設定される。以下、図３に示す操舵トルクと目標電流値Ｉｔとの関係を示すアシストマップを「第１のアシストマップ」といい、図４に示す操舵角と目標電流値Ｉｔとの関係を示すアシストマップを「第２のアシストマップ」という。
【００２１】
上述したように、一般に運転者は、高速走行時にはハンドルから受ける手応えに基づいてハンドルに加える力を調節することにより車両の進行方向を制御し、低速走行時にはハンドルの操舵角を調節することにより車両の進行方向を制御している。しかし、従来の電動パワーステアリング装置では、高速走行時であるか低速走行時であるかに拘わらず、目標電流値Ｉｔは車速と操舵トルクとに基づいて設定されている。目標電流値Ｉｔが車速と操舵トルクとに基づいて設定された場合、低速走行時に、操舵トルクに対して操舵補助力が遅れて発生しているように運転者が感じることがある。そこで、本実施形態では、目標電流演算部１２は、ハンドルの操舵に関して運転者が感じている感覚に応じた操舵補助力が発生するように目標電流値Ｉｔを設定する。すなわち、高速走行時には、目標電流演算部１２は、従来どおり第１のアシストマップを参照して、車速と操舵トルクとに基づいた目標電流値Ｉｔを設定する。一方、低速走行時には、目標電流演算部１２は、第２のアシストマップを参照して、車速と操舵角とに基づいた目標電流値Ｉｔを設定する。
【００２２】
図５は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における目標電流値Ｉｔの設定の手順を示すフローチャートである。以下、目標電流演算部１２における目標電流値Ｉｔ設定の手順を説明する。なお、目標電流値Ｉｔはマイクロコンピュータが所定のプログラムを実行することにより設定される。すなわち、この所定プログラムにより、図２に示すブロック図における目標電流演算部１２がソフトウェア的に実現されている。
【００２３】
目標電流演算部１２には、車速信号Ｓｓと操舵トルク信号Ｔと舵角信号Ｄｓとが入力される（ステップＳ１０１）。目標電流演算部１２は、その車速信号Ｓｓによって示される車速と、低速と高速とを区分するためにあらかじめ設定された速度（以下「低速上限値」という）とを比較する（ステップＳ１１１）。比較した結果、車速が低速上限値未満であれば、ステップＳ１２１に進み、第２のアシストマップを参照して目標電流値Ｉｔが設定される。すなわち、車速をパラメータとして、車速と操舵角とに基づいて目標電流値Ｉｔが設定される。一方、車速が低速上限値以上であれば、ステップＳ１２２に進み、第１のアシストマップを参照して目標電流値Ｉｔが設定される。すなわち、車速をパラメータとして、車速と操舵トルクとに基づいて目標電流値Ｉｔが設定される。
【００２４】
＜１．４効果＞
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、目標電流演算部１２において、車速と操舵トルクとに基づいた目標電流値Ｉｔもしくは車速と操舵角とに基づいた目標電流値Ｉｔが、車速に応じて切り替えられて設定される。また、目標電流値Ｉｔが車速と操舵トルクとに基づいて設定されるか、もしくは、車速と操舵角とに基づいて設定されるかは、あらかじめ設定された低速上限値より車速が高いか否かによって決定される。これにより、目標電流演算部１２では、低速走行時には操舵角に基づいて目標電流値Ｉｔが設定され、高速走行時には操舵トルクに基づいて目標電流値Ｉｔが設定される。このため、ハンドル操作に対する運転者の感覚に適合するように操舵補助力が発生し、運転者が低速走行時に感じていた操舵トルクに対する操舵補助力の遅れ感が解消される。
【００２５】
なお本実施形態において、ＥＣＵ５の構成要素のうち位相補償フィルタ１０、目標電流演算部１２、減算器１４、およびＰＩ制御部１５は、ソフトウェア的に実現されているが、それらの一部又は全部をハードウェアとして実現してもよい。また、図３および図４に示すアシストマップでは、パラメータとして３段階の車速について操舵トルクまたは操舵角と目標電流値Ｉｔとの関係が示されているが、パラメータは３段階に限定されるものではない。
【００２６】
＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。従来より、電動パワーステアリング装置において、ハンドルの戻り時の操舵性を良好なものとするために、目標電流演算部１２で設定された目標電流値Ｉｔに電流値を付加する技術が知られている。目標電流値Ｉｔに電流値を付加しハンドルの戻りを良好なものとする制御は、戻し制御等と呼ばれている（以下、目標電流値Ｉｔに付加する電流値を「戻し制御電流値Ｉｕ」という）。しかし、操舵トルクに基づいた戻し制御電流値Ｉｕを目標電流値Ｉｔに付加した場合、中速以下の速度での走行時にハンドルの戻りが良好でないときがある。そこで、本実施形態では、中速以下の速度での走行時における良好なハンドル戻りを実現するため、中速以下の速度での走行時には、操舵角に基づいて戻し制御電流値Ｉｕが設定される。
【００２７】
＜２．１全体構成及び制御装置の構成＞
第２の実施形態の全体構成は、第１の実施形態と同じく図１に示すとおりであるので説明を省略する。図６は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。本実施形態においては、図２に示す第１の実施形態の構成に加えて、戻し制御部２１と加算器２２とが設けられている。なお、本実施形態における他の構成要素は、第１の実施形態におけるものとほぼ同様であるので、同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２８】
目標電流値Ｉｔに付加すべき電流値を設定する戻し制御電流値設定手段である戻し制御部２１は、操舵トルク信号Ｔと舵角信号Ｄｓと車速信号Ｓｓとに基づき戻し制御電流値Ｉｕを設定する。加算器２２は、目標電流演算部１２から出力される目標電流値Ｉｔと戻し制御部２１から出力される戻し制御電流値Ｉｕとの和Ｉｔ＋Ｉｕを算出し、加算値Ｉｔ＋Ｉｕを補正後の目標電流値として出力する。そして、この補正後の目標電流値Ｉｔ＋Ｉｕに基づいて、ＰＩ制御部１５が電圧指令値Ｖを設定する。この電圧指令値Ｖに基づいてモータ駆動部がモータ６に電圧を印加することにより、目標電流値Ｉｔに戻し制御電流値Ｉｕが加算されないときよりも良好なハンドル戻りを実現している。
【００２９】
＜２．２目標電流値および戻し制御電流値の設定＞
図７は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置における、上記補正後の目標電流値Ｉｔ＋Ｉｕの設定の手順を示すフローチャートである。なお、補正後の目標電流値Ｉｔ＋Ｉｕはマイクロコンピュータが所定のプログラムを実行することにより設定される。すなわち、この所定プログラムにより、図６に示すブロック図における目標電流演算部１２と戻し制御部２１と加算器２２とがソフトウェア的に実現されている。
【００３０】
目標電流演算部１２と戻し制御部２１とには、車速信号Ｓｓと操舵トルク信号Ｔと舵角信号Ｄｓとが入力される（ステップＳ２０１）。次に、その車速信号Ｓｓによって示される車速と、低速と中速とを区分するためにあらかじめ設定された速度（以下「低中速区分速度」という）とが比較される（ステップＳ２１１）。比較した結果、車速が低中速区分速度未満であれば、ステップＳ２３１に進み、第２のアシストマップを参照して目標電流値Ｉｔが設定される。すなわち、車速をパラメータとして、車速と操舵角とに基づいて目標電流値Ｉｔが設定される。さらにステップＳ２４１に進み、操舵角に基づいて戻し制御電流値Ｉｕが設定される。
【００３１】
車速が低中速区分速度以上であれば、ステップＳ２２１に進む。ステップＳ２２１では、その車速と、中速と高速とを区分するためにあらかじめ設定された速度（以下「中高速区分速度」という）とが比較される。比較した結果、車速が中高速区分速度未満であれば、ステップＳ２３２に進み、第１のアシストマップを参照して目標電流値Ｉｔが設定される。すなわち、車速をパラメータとして、車速と操舵トルクとに基づいて目標電流値Ｉｔが設定される。さらにステップＳ２４２に進み、操舵角に基づいて戻し制御電流値Ｉｕが設定される。
【００３２】
車速が中高速区分速度以上であれば、ステップＳ２３３に進み、第１のアシストマップを参照して目標電流値Ｉｔが設定される。すなわち、車速をパラメータとして、車速と操舵トルクとに基づいて目標電流値Ｉｔが設定される。さらにステップＳ２４３に進み、操舵トルクに基づいて戻し制御電流値Ｉｕが設定される。
【００３３】
ステップＳ２４１、Ｓ２４２、Ｓ２４３でそれぞれ戻し制御電流値Ｉｕが設定された後、目標電流値Ｉｔと戻し制御電流値Ｉｕとを加算することにより補正後の目標電流値Ｉｔ＋Ｉｕが設定される（ステップＳ２５１）。
【００３４】
＜２．３効果＞
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、低速走行時には、目標電流値Ｉｔは操舵角に基づいて算出され、戻し制御電流値Ｉｕも操舵角に基づいて算出される。中速走行時には、目標電流値Ｉｔは操舵トルクに基づいて算出され、戻し制御電流値Ｉｕは操舵角に基づいて算出される。高速走行時には、目標電流値Ｉｔは操舵トルクに基づいて算出され、戻し制御電流値Ｉｕも操舵トルクに基づいて算出される。このため、ハンドル操作に対する運転者の感覚に適合するように操舵補助力が発生し、運転者が低速走行時に感じていた操舵トルクに対する操舵補助力の遅れ感が解消される。さらに、低速及び中速走行時に、操舵角に基づく戻し制御電流値Ｉｕが目標電流値Ｉｔに付加されることにより、低速走行時および中速走行時における良好なハンドル戻りが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。
【図２】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における操舵トルクと目標電流値との関係を示すアシストマップの一例を示す図である。
【図４】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における操舵角と目標電流値との関係を示すアシストマップの一例を示す図である。
【図５】上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における目標電流値の設定の手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を制御的観点から見た構成を示すブロック図である。
【図７】上記第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置における補正後の目標電流値の設定の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ …トルクセンサ
４ …車速センサ
５ …ＥＵＣ（電子制御ユニット）
９ …舵角センサ
１２ …目標電流演算部（目標電流値設定手段）
２１ …戻し制御部（戻し制御電流値設定手段）
２２ …加算器
Ｉｔ …目標電流値
Ｉｕ …戻し制御電流値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by driving an electric motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism by driving an electric motor according to a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver has been used. This electric power steering device is provided with a torque sensor for detecting a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel), which is an operating means for steering, and a vehicle speed sensor for detecting a traveling speed of the vehicle. A target value of a current to be supplied to the electric motor (hereinafter, referred to as a “target current value”) is set based on the steering torque detected by the vehicle and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. Then, a command value to be given to the driving means of the electric motor is generated by a proportional integral calculation based on a deviation between the target current value and the value of the current actually flowing through the electric motor, and the feedback control for the electric motor is performed based on the command value. Done.
[0003]
By the way, in a vehicle equipped with an electric power steering device, when traveling at high speed, a constant relationship is established between the difference between the torque applied to the steering wheel by the driver and the torque (response) received by the driver from the steering wheel, and the vehicle behavior. The driver feels like there is. In other words, the driver feels that the greater the force applied to the steering wheel than the response received from the steering wheel, the greater the turning angle of the vehicle. Therefore, the driver controls the traveling direction of the vehicle by adjusting the force applied to the steering wheel based on the response received from the steering wheel.
[0004]
On the other hand, when the vehicle is running at low speed, the driver feels that there is a certain relationship between the rotation amount of the steering wheel (steering angle) and the vehicle behavior. Therefore, the driver controls the traveling direction of the vehicle by adjusting the steering angle of the steering wheel.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-58505 [Patent Document 2]
JP 2000-185660 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electric power steering apparatus, the target current value is set so that the steering torque required by the driver is reduced regardless of whether the vehicle is traveling at a high speed or at a low speed. . That is, the target current value is always set based on the steering torque detected by the torque sensor. Further, during low-speed running, the driver may feel that the steering assist force is generated with a delay with respect to the steering torque. As described above, the steering assist force applied to the steering mechanism does not always match the driver's feeling.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can apply a steering assist force to a steering mechanism so as to match a driver's feeling.
[0008]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to a first aspect, a steering mechanism of a vehicle is driven by driving an electric motor according to a motor drive target current value set based on a vehicle speed of the vehicle in order to reduce a load on a driver who steers the vehicle. An electric power steering device for providing a steering assist force,
Vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed of the vehicle,
Torque detection means for detecting a steering torque applied to the operation means for steering the vehicle,
Steering angle detection means for detecting a steering angle which is an operation angle of the operation means,
Target current value setting means for setting the motor drive target current value,
The target current value setting means sets the motor drive target current value based on the vehicle speed and the steering angle when the vehicle speed is lower than a predetermined value, and sets the vehicle speed and the steering torque when the vehicle speed is higher than a predetermined value. The motor drive target current value is set based on the following.
[0009]
According to the first aspect, when the vehicle speed is less than the predetermined value, the motor drive target current value is set based on the vehicle speed and the steering angle, and when the vehicle speed is equal to or more than the predetermined value, the vehicle speed and the steering torque are reduced. The motor drive target current value is set based on the motor drive target current value. Thereby, the motor drive target current value can be set so as to match the driver's feeling. For this reason, it is possible to eliminate the feeling of delay in the steering assist force with respect to the steering torque felt by the driver during low-speed traveling.
[0010]
In a second aspect, in the first aspect,
A return control current value setting unit that sets a return control current value that is a current value to be added to the motor drive target current value to return the operation unit to the neutral position;
The return control current value setting means sets the return control current value based on the steering angle when the vehicle speed is less than a predetermined value, and sets the return control current value based on the steering torque when the vehicle speed is equal to or more than a predetermined value. It is characterized by setting a value.
[0011]
According to the second aspect, when the vehicle speed is less than the predetermined value, the return control current value is set based on the steering angle, and when the vehicle speed is equal to or more than the predetermined value, the return control current value is set based on the steering torque. Is set. Thereby, excellent steering wheel return during low-speed running and medium-speed running is realized.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<1. First Embodiment>
<1.1 Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering device according to a first embodiment of the present invention, together with a vehicle configuration related thereto. This electric power steering apparatus includes a steering shaft 102 having one end fixed to a handle 100 as an operating means for steering, a rack and pinion mechanism 104 connected to the other end of the steering shaft 102, and an operation of the handle 100. A torque sensor 3 for detecting a steering torque applied to the steering shaft 102, a vehicle speed sensor 4 for detecting a traveling speed of the vehicle, a steering angle sensor 9 for detecting a steering angle of the steering wheel 100, and a load on the driver by operating the steering wheel. Motor 6 for generating a steering assist force for reducing the power, a reduction gear 7 for transmitting the steering assist force generated by the motor 6 to the steering shaft 102, and a torque sensor 3. Sensor signals from the steering angle sensor 9 and the vehicle speed sensor 4 Hazuki and an electronic control unit (ECU) 5 for controlling the driving of the motor 6.
[0013]
When the driver operates the steering wheel 100, the motor 6 is driven by the EUC 5 based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 3, the steering angle detected by the steering angle sensor 9, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 4. You. As a result, the motor 6 generates a steering assist force, and the steering assist force is applied to the steering shaft 102 via the reduction gear 7, whereby the load on the driver is reduced. That is, the sum of the steering torque Ts applied by operating the steering wheel and the steering assist force Ta generated by the motor 6 is given to the rack and pinion mechanism 104 via the steering shaft 102 as the output torque Tb.
[0014]
<1.2 Configuration of control device>
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the electric power steering device from a control viewpoint. The ECU 5, which is a control device of the electric power steering device, includes a phase compensation filter 10, a target current calculation unit 12, a subtractor 14, a PI control unit 15, a motor drive unit 20, and a current detector 19. ing. Note that, among the components of the ECU 5, the phase compensation filter 10, the target current calculation unit 12, the subtractor 14, and the PI control unit 15 are realized as software by a microcomputer executing a predetermined program.
[0015]
The torque sensor 3 detects a steering torque applied by operating the steering wheel 100, and outputs a signal indicating the detected value as a steering torque signal Ts. The phase compensation filter 10 performs phase compensation on the steering torque signal Ts, and outputs a signal after the phase compensation as the steering torque signal T.
[0016]
The steering angle sensor 9 detects a rotation amount (steering angle) of the steering wheel 100 and outputs a signal indicating the detected value as a steering angle signal Ds. The vehicle speed sensor 4 detects a traveling speed of a vehicle on which the electric power steering device is mounted, and outputs a signal indicating the detected value as a vehicle speed signal Ss.
[0017]
The target current calculator 12 sets a target current value It based on the steering torque signal T, the steering angle signal Ds, and the vehicle speed signal Ss. The setting of the target current value It will be described later in detail.
[0018]
The current detector 19 detects a current actually supplied to the motor 6 and outputs a current detection value Is indicating the current. The subtractor 14 calculates a deviation It−Is between the target current value It output from the target current calculation unit 12 and the current detection value Is output from the current detector 19. The PI control unit 15 generates a voltage command value V by a proportional integral control operation based on the difference It-Is. The motor drive unit 20 applies a voltage to the motor 6 based on the voltage command value V. By this voltage application, a current flows through the motor 6 to assist the driver in operating the steering wheel.
[0019]
<1.3 Setting of target current value>
Next, setting of the target current value It in the present embodiment will be described. Conventionally, the target current calculation unit 12 includes a table (hereinafter referred to as an “assist map”) in which a steering torque and a target current value It associated with a steering assist force to be generated are associated with each vehicle speed. Based on T and the vehicle speed signal Ss, the target current value It is determined with reference to the assist map. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an assist map indicating a relationship between the steering torque and the target current value It. In this assist map, the steering torque and the target current value It are associated with each other in three stages of vehicle speeds indicated by a, b, and c in ascending order of vehicle speed (speed).
[0020]
In the present embodiment, in addition to the assist map shown in FIG. 3, the target current calculation unit 12 includes an assist map in which the steering angle and the target current value It shown in FIG. In this assist map, the steering angle and the target current value It are associated with each other in three stages of vehicle speeds indicated by d, e, and f in ascending order of vehicle speed (speed). Thereby, the target current value It based on the steering angle signal Ds and the vehicle speed signal Ss is also set with reference to the assist map. Hereinafter, the assist map showing the relationship between the steering torque and the target current value It shown in FIG. 3 is referred to as a “first assist map”, and the assist map showing the relationship between the steering angle and the target current value It shown in FIG. This is referred to as a “second assist map”.
[0021]
As described above, in general, the driver controls the traveling direction of the vehicle by adjusting the force applied to the steering wheel based on the response received from the steering wheel during high-speed traveling, and adjusts the steering angle of the steering wheel during low-speed traveling. The direction of travel is controlled. However, in the conventional electric power steering device, the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering torque regardless of whether the vehicle is traveling at a high speed or at a low speed. When the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering torque, the driver may feel that the steering assist force is generated behind the steering torque during low-speed running. Therefore, in the present embodiment, the target current calculation unit 12 sets the target current value It so that a steering assist force corresponding to the driver's feeling regarding steering of the steering wheel is generated. That is, at the time of high-speed running, the target current calculation unit 12 sets the target current value It based on the vehicle speed and the steering torque with reference to the first assist map as before. On the other hand, during low-speed traveling, the target current calculation unit 12 sets a target current value It based on the vehicle speed and the steering angle with reference to the second assist map.
[0022]
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure for setting the target current value It in the electric power steering device according to the present embodiment. Hereinafter, a procedure for setting the target current value It in the target current calculation unit 12 will be described. Note that the target current value It is set by the microcomputer executing a predetermined program. That is, the target current calculation unit 12 in the block diagram shown in FIG.
[0023]
The target current calculation unit 12 receives the vehicle speed signal Ss, the steering torque signal T, and the steering angle signal Ds (Step S101). The target current calculation unit 12 compares the vehicle speed indicated by the vehicle speed signal Ss with a speed (hereinafter referred to as a “low speed upper limit”) set in advance to distinguish between a low speed and a high speed (step S111). As a result of the comparison, if the vehicle speed is less than the low speed upper limit, the process proceeds to step S121, and the target current value It is set with reference to the second assist map. That is, the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering angle using the vehicle speed as a parameter. On the other hand, if the vehicle speed is equal to or higher than the low speed upper limit, the process proceeds to step S122, and the target current value It is set with reference to the first assist map. That is, the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering torque using the vehicle speed as a parameter.
[0024]
<1.4 Effects>
As described above, in the electric power steering apparatus according to the present embodiment, in the target current calculation unit 12, the target current value It based on the vehicle speed and the steering torque or the target current value It based on the vehicle speed and the steering angle is: It is switched and set according to the vehicle speed. Whether the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering torque, or whether the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering angle is determined based on whether the vehicle speed is higher than a preset low speed upper limit value. Is determined by As a result, the target current calculation unit 12 sets the target current value It based on the steering angle during low-speed running, and sets the target current value It based on the steering torque during high-speed running. For this reason, the steering assist force is generated so as to match the driver's sense of the steering wheel operation, and the sense of delay of the steering assist force with respect to the steering torque felt by the driver during low-speed running is eliminated.
[0025]
In the present embodiment, among the components of the ECU 5, the phase compensation filter 10, the target current calculation unit 12, the subtractor 14, and the PI control unit 15 are realized by software. It may be realized as hardware. Further, in the assist maps shown in FIGS. 3 and 4, the relationship between the steering torque or the steering angle and the target current value It for three stages of vehicle speed is shown as a parameter, but the parameter is not limited to three stages. Absent.
[0026]
<2. Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Conventionally, in an electric power steering apparatus, a technique of adding a current value to a target current value It set by the target current calculation unit 12 in order to improve steering performance when the steering wheel returns is known. . Control for adding a current value to the target current value It to improve the return of the steering wheel is called return control or the like (hereinafter, the current value added to the target current value It is referred to as a “return control current value Iu”). ). However, when the return control current value Iu based on the steering torque is added to the target current value It, the return of the steering wheel may not be good when traveling at a speed equal to or lower than the middle speed. Therefore, in the present embodiment, in order to realize a good steering wheel return at the time of running at a speed lower than the middle speed, the return control current value Iu is set based on the steering angle at the time of running at the speed lower than the middle speed. .
[0027]
<2.1 Overall configuration and configuration of control device>
The overall configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the electric power steering apparatus according to the present embodiment from a control viewpoint. In this embodiment, a return control unit 21 and an adder 22 are provided in addition to the configuration of the first embodiment shown in FIG. The other components in the present embodiment are almost the same as those in the first embodiment, and therefore, the same or corresponding components are denoted by the same reference characters and will not be described in detail.
[0028]
A return control unit 21 that is a return control current value setting unit that sets a current value to be added to the target current value It sets a return control current value Iu based on the steering torque signal T, the steering angle signal Ds, and the vehicle speed signal Ss. I do. The adder 22 calculates the sum It + Iu of the target current value It output from the target current calculation unit 12 and the return control current value Iu output from the return control unit 21, and corrects the addition value It + Iu for the corrected target current value. Is output as Then, the PI control unit 15 sets the voltage command value V based on the corrected target current value It + Iu. By applying a voltage to the motor 6 by the motor drive unit based on the voltage command value V, the steering wheel is returned to the target current value It to realize a better handle return than when the control current value Iu is not added.
[0029]
<2.2 Setting of target current value and return control current value>
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for setting the corrected target current value It + Iu in the electric power steering apparatus according to the present embodiment. The corrected target current value It + Iu is set by the microcomputer executing a predetermined program. That is, the target current calculation unit 12, the return control unit 21, and the adder 22 in the block diagram shown in FIG.
[0030]
A vehicle speed signal Ss, a steering torque signal T, and a steering angle signal Ds are input to the target current calculation unit 12 and the return control unit 21 (Step S201). Next, the vehicle speed indicated by the vehicle speed signal Ss is compared with a speed (hereinafter, referred to as a “low-medium speed segmented speed”) for distinguishing between a low speed and a medium speed (step S211). As a result of the comparison, if the vehicle speed is lower than the low-medium-speed section speed, the process proceeds to step S231, and the target current value It is set with reference to the second assist map. That is, the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering angle using the vehicle speed as a parameter. The process further proceeds to step S241, where a return control current value Iu is set based on the steering angle.
[0031]
If the vehicle speed is equal to or higher than the low / medium speed section speed, the process proceeds to step S221. In step S221, the vehicle speed is compared with a speed (hereinafter, referred to as a "medium-high speed segment speed") preset to classify the vehicle speed into a medium speed and a high speed. As a result of the comparison, if the vehicle speed is lower than the middle / high speed section speed, the process proceeds to step S232, and the target current value It is set with reference to the first assist map. That is, the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering torque using the vehicle speed as a parameter. The process further proceeds to step S242, and a return control current value Iu is set based on the steering angle.
[0032]
If the vehicle speed is equal to or higher than the middle / high speed section speed, the process proceeds to step S233, and the target current value It is set with reference to the first assist map. That is, the target current value It is set based on the vehicle speed and the steering torque using the vehicle speed as a parameter. Further, the process proceeds to step S243, where the return control current value Iu is set based on the steering torque.
[0033]
After the return control current value Iu is set in steps S241, S242, and S243, the corrected target current value It + Iu is set by adding the target current value It and the return control current value Iu (step S251). .
[0034]
<2.3 Effects>
As described above, in the electric power steering apparatus according to the present embodiment, during low-speed traveling, the target current value It is calculated based on the steering angle, and the return control current value Iu is also calculated based on the steering angle. During middle-speed running, the target current value It is calculated based on the steering torque, and the return control current value Iu is calculated based on the steering angle. During high-speed running, the target current value It is calculated based on the steering torque, and the return control current value Iu is also calculated based on the steering torque. For this reason, the steering assist force is generated so as to match the driver's sense of the steering wheel operation, and the sense of delay of the steering assist force with respect to the steering torque felt by the driver during low-speed running is eliminated. Further, at the time of low-speed and medium-speed running, the return control current value Iu based on the steering angle is added to the target current value It, so that good steering wheel return at the time of low-speed running and medium-speed running is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering device according to a first embodiment of the present invention, together with a vehicle configuration related thereto.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the electric power steering apparatus according to the embodiment from a control viewpoint.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an assist map showing a relationship between a steering torque and a target current value in the electric power steering device according to the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an assist map showing a relationship between a steering angle and a target current value in the electric power steering device according to the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for setting a target current value in the electric power steering device according to the embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to a second embodiment of the present invention from a control viewpoint.
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for setting a corrected target current value in the electric power steering device according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
3 Torque sensor 4 Vehicle speed sensor 5 EUC (Electronic Control Unit)
9 ... steering angle sensor 12 ... target current calculation unit (target current value setting means)
21 ... return control section (return control current value setting means)
22 ... Adder It ... Target current value Iu ... Return control current value

Claims

In order to reduce the load on the driver who steers the vehicle, an electric motor that drives the electric motor according to a motor drive target current value that is set based on the vehicle speed of the vehicle to provide a steering assist force to the steering mechanism of the vehicle A power steering device,
Vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed of the vehicle,
Torque detection means for detecting a steering torque applied to the operation means for steering the vehicle,
Steering angle detection means for detecting a steering angle which is an operation angle of the operation means,
Target current value setting means for setting the motor drive target current value,
The target current value setting means sets the motor drive target current value based on the vehicle speed and the steering angle when the vehicle speed is lower than a predetermined value, and sets the vehicle speed and the steering torque when the vehicle speed is higher than a predetermined value. An electric power steering apparatus, wherein the motor drive target current value is set based on the following.

A return control current value setting unit that sets a return control current value that is a current value to be added to the motor drive target current value to return the operation unit to the neutral position;
The return control current value setting means sets the return control current value based on the steering angle when the vehicle speed is less than a predetermined value, and sets the return control current value based on the steering torque when the vehicle speed is equal to or more than a predetermined value. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein a value is set.