JP2004130903A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、モータの動力をステアリング系に作用させて、運転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ステアリング系にモータを備え、モータから供給する動力を、制御装置を用いて制御することにより、運転者の操舵力を軽減するものである。
【0003】
図5は、電動パワーステアリング装置の模式構造図である。電動パワーステアリング装置100では、ステアリング・ホイール(ハンドル)101に一体的に設けられたステアリング軸102に、自在継手103a,103bを有する連結軸103を介して、ラック・ピニオン機構105のピニオン105aに連結されることによって、手動操舵トルク発生機構106が構成されている。
【0004】
ピニオン105aに噛み合うラック歯107aを有し、これらの噛み合いにより軸方向に変換されて往復動するラック軸107は、その両端にタイロッド108を介して転動軸としての左右の前輪109に連結されている。運転者は、ハンドル101を操作することにより、手動操舵トルク発生機構106と通常のラック・ピニオン式のステアリング装置を介して、前輪を揺動させて車両の向きを変えることができる。
【0005】
この手動操舵トルク発生機構106によって発生する操舵トルクを軽減するために、アシストトルク(操舵補助トルク)を供給するモータ110が例えばラック軸107と同軸的に配設され、ラック軸107にほぼ平行に設けられたボールねじ機構111を介してモータ110からの回転運動により供給されるアシストトルクが直進運動のための力に変換され、ラック軸107に作用する。
【0006】
モータ110のロータには、駆動側ヘリカルギヤ110aが一体的に設けられている。このヘリカルギヤ110aは、ボールねじ機構111のねじ軸111aの軸端に一体的に設けられたヘリカルギヤ111bと噛み合っている。また、ボールねじ機構111のナットは、ラック軸107に連結されている。
【0007】
図6は、電動パワーステアリング装置の制御装置を示す図である。図5において、図示しないステアリングギヤボックス内には、ピニオン105aに作用する手動操舵トルクTを検出する手動操舵トルク検出部112が設けられる。この手動操舵トルク検出部112は、検出した手動操舵トルクTを手動操舵トルク検出信号Tdに変換し、その変換された手動操舵トルク検出信号Tdを制御装置114へ入力する。制御装置114は、手動操舵トルク検出信号Tdを主信号として、モータ110の運転を行って、モータ110が出力する動力(操舵補助トルク)を制御する。
【0008】
制御装置114は、目標電流決定部115と、制御部116とを備える。目標電流決定部115は、手動操舵トルク検出信号Tdに基づいて目標補助トルクを決定し、目標補助トルクをモータ110から供給するために必要となる目標電流信号ITを出力する。
【0009】
図7は、制御装置114のブロック構成図である。制御装置114は、目標電流決定部115と制御部116を備え、制御部116は、偏差演算部117とモータ運転制御部118とモータ駆動部119と電流検出部120を備えている。偏差演算部117は、目標電流決定部115から出力された目標電流信号ITと電流検出部120からのモータ電流信号IMとの偏差を求め、その値を偏差信号117aとして出力する。
【0010】
モータ運転制御部118は、偏差電流制御部121と漸増部130とPWM信号生成部122とを備えている。偏差電流制御部121は、入力された偏差信号117aに対して比例、積分、微分等の処理を施して偏差信号117aの値がゼロに近づくように、モータ110に供給するモータ電流を制御するための駆動電流信号121aを生成・出力する。
【0011】
漸増部130は、イグニッションスイッチがオンされた場合に、駆動電流信号121aを時間の経過とともに漸増するように構成された装置である。すなわち、入力された駆動電流信号に乗算係数kを乗算する処理をして出力する装置であり、そのとき、乗算係数kを時間の経過とともに漸増するようにしたものである。
【0012】
PWM信号生成部122は、駆動電流信号121aに基づいてモータ110をPWM運転するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成し、生成したPWM信号をモータ駆動制御信号122aとして出力する。漸増部130により駆動電流信号が時間の経過とともに漸増したとき、PWM信号生成部122からは漸増するモータ駆動制御信号が出力される。
【0013】
モータ駆動部119は、ゲート駆動回路部123と4個の電力用電界効果トランジスタをH型ブリッジ回路の構成で接続したモータ駆動回路124とを備える。ゲート駆動回路部123は、モータ駆動制御信号(PWM信号)122aに基づいて、ハンドル101の操舵方向に応じて2つの電界効果トランジスタを選択し、選択した2つの電界効果トランジスタのゲートを駆動してこれらの電界効果トランジスタをスイッチング動作させる。
【0014】
電流検出部120は、モータ110に流れるモータ電流(電機子電流)を検出してモータ電流信号IMを出力する。
【0015】
以上により、制御装置114は、手動操舵トルク検出部112によって検出された手動操舵トルクTに基づいてバッテリ電源126からモータ110へ供給する電流をPWM制御し、モータ110が出力する動力(操舵補助トルク)を制御する。
【0016】
また、図7に示すように、制御装置114は、制御部116においてモータ110に実際に流れるモータ電流をモータ電流信号IMとして検出し、モータ電流信号IMに基づくフィードバック制御を行うことで、モータ110の制御特性を向上させている。
【0017】
以上のようにして、運転者の手動操舵トルクTは、手動操舵トルク発生機構106の手動操舵トルク検出部112により検出されて、制御装置114により、モータ110の出力を駆動制御してステアリングギヤボックスのラック軸107が直進運動するための力をアシストする。このような電動パワーステアリング装置は、いくつか開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0018】
【特許文献1】
特開平11−263239号公報
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
制御装置は電動パワーステアリング装置の制御を司るマイクロコンピュータを有し、マイクロコンピュータは手動操舵トルクに応じた目標電流信号ITにモータ電流が一致するように電流フィードバックを行う。その制御の始まりと終わりには操舵に違和感(唐突な力変化等)を与えないようにアシスト量をフェードイン/フェードアウトさせる機能が知られている。特に、フェードインは、運転者がハンドルにトルクをかけたままイグニッションオンする場合があり、その際にアシストゲインを100%にしてしまうと急にハンドルがきれて違和感を与えるために行われるものであった。しかしながら、イグニッションオン時にトルクを加えていない、すなわち、アシストが不要な場合にはフェードイン制御が必要ではない。
【0020】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、可変フェード手段を備えたシステムにおけるシステムオン時に必要のないフェードイン制御を行わない電動パワーステアリング装置を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【0022】
本発明に係る電動パワーステアリング装置(請求項1に対応)は、ステアリング系に補助トルクを付与するモータと、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、少なくとも操舵トルク信号に基づいてモータに供給すべき目標電流を決定する目標電流決定部と、モータに流れる電流を検出する電流検出部と、モータを駆動するモータ駆動制御信号を出力するモータ運転制御部と、モータ駆動制御信号を徐々に漸増させる漸増部を有する電動パワーステアリング装置において、イグニッションスイッチオン時に目標電流決定部から出力される目標電流信号が所定値以下の場合に、漸増部に無フェードイン指令信号を出力するフェードイン処理部を備え、フェードイン処理部により無フェードイン指令信号を受けた漸増部は入力された信号に乗算する初期の乗算係数を高くすることで特徴づけられる。
【0023】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ステアリング系に補助トルクを付与するモータと、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、少なくとも操舵トルク信号に基づいてモータに供給すべき目標電流を決定する目標電流決定部と、モータに流れる電流を検出する電流検出部と、モータを駆動するモータ駆動制御信号を出力するモータ運転制御部と、モータ駆動制御信号を徐々に漸増させる漸増部を有する電動パワーステアリング装置において、イグニッションスイッチオン時に目標電流決定部から出力される目標電流信号が所定値以下の場合に、漸増部に無フェードイン指令信号を出力するフェードイン処理部を備え、フェードイン処理部により無フェードイン指令信号を受けた漸増部は入力された信号に乗算する初期の乗算係数を高くするため、可変フェード手段を備えたシステムにおけるシステムオン時に必要のないフェードイン制御を行わないので、イグニッションスイッチオン後すぐに、急に運転者がハンドルを操舵した場合においても、フェードイン時の弱いアシストではなく、適切なアシストを行うことができ、良好な操舵フィールが得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0025】
電動パワーステアリング装置の構造は、図5に示したものと基本的に同じであり、その構造ならびに動作については前述した通りである。
【0026】
図1は、この発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック構成図である。図1に示す制御装置1は、図6と図7に示した従来の制御装置114に対して、フェードイン処理部10を追加したものである。また、漸増部に後で述べる機能を加えたものである。
【0027】
フェードイン処理部10は、漸増部30において、フェードインするときに、ステアリングトルクが小さく目標電流ITが0Aとなる微少トルク入力以下となる場合には、駆動電流信号にかける乗算係数kの漸増処理を中断し、規定時間経過後乗算係数kを1とする。
【0028】
図2は、フェードイン処理部10の構成図である。フェードイン処理部10には、CPU11とメモリ12を備えており、メモリ12には、フェードイン処理プログラム14を記憶させてある。また、フェードイン処理部10は、入力部15と出力部16を備えている。
【0029】
フェードイン処理プログラム14は、フェードイン処理をさせるかどうかの判断とそのフェードイン指令信号か無フェードイン指令信号を出力するためのプログラムであり、そのフローチャートを図3で示す。イグニッションスイッチがオンし、フェードイン処理部10に目標電流決定部115から目標電流ITが入力されると(ステップST10)、CPU11により、目標電流ITがゼロかどうかを判断し(ステップST11)、もし、目標電流ITがゼロではないときは、フェードイン指令信号を漸増部に出力する(ステップST12)。もし、目標電流ITがゼロである場合は、タイマーにより規定時間経過したかどうかを判断し(ステップST13)、もし規定時間経過していないならば、リターンし、もし規定時間経過したならば、無フェードイン指令信号を漸増部に出力する(ステップST14)。
【0030】
次に、漸増部30について説明する。漸増部30は、図示しないCPUとメモリと入力部と出力部を備えている。メモリには、処理プログラムが記憶されている。漸増部30での処理プログラムのフローチャートは図4で示す通りである。イグニッションスイッチがオンされ、オン信号が入力されたとき、プログラムはスタートし、まず、フェードイン処理部からの信号がフェードイン指令信号か、無フェードイン指令信号か判断する(ステップST20)。もし、フェードイン指令信号であったならば、フェードインを実行する(ステップST21)。すなわち、フェードイン指令信号が供給された時点から予め設定した時間が経過するまでは偏差電流制御部117から出力される駆動電流信号121aに掛ける乗算係数kを0とし、その後に乗算係数kを0から1に向かって時間経過とともに徐々に増加させることで、駆動電流漸増信号を生成する。そして、乗算係数kが1になったかどうか判断する(ステップST22)。もし、乗算係数kが1になったら、その乗算係数kが1で通常の制御を行う(ステップST23)。一方、フェードイン処理部からの信号が無フェードイン指令信号のときには、フェードインせずに乗算係数kを1とし、それにより、フェードインせずに信号は乗算係数1を掛けた値となる(ステップST24)。そして、ステップST22で乗算係数kの判断をされ(ステップST22)、乗算係数kが1であるので、直ちに乗算係数kが1を継続し、通常制御を行う(ステップST23)。
【0031】
次に、図1に示す制御装置1での制御方法を説明する。
【0032】
漸増部30は、イグニッションスイッチがオンされたというオン信号が入力されたとき動作を開始する。それ以外は、動作せず、モータ駆動信号はそのまま通過する。漸増部30は、イグニッションスイッチがオンされたというオン信号を受信すると、漸増部30は、フェードイン処理部10からフェードイン指令信号が供給されている場合は、電流フィードバック制御部で演算された駆動電流信号を時間の経過とともにゼロから徐々に増加させて最終的に駆動電流信号が目標電流となるように漸増させた駆動電流漸増信号を生成して、生成した駆動電流漸増信号をPWM信号生成部122へ供給する。
【0033】
漸増部30は、偏差に対応して偏差電流制御部が演算した駆動電流信号に対して乗ずる係数kをフェードイン指令信号が供給した時点から予め設定した時間が経過するまでは0とし、その後に乗算係数kを0から1に向かって時間経過とともに徐々に増加させることで、駆動電流漸増信号を生成する。その後、乗算係数kが1となったならば、駆動電流信号はそのまま通過する。
【0034】
一方、フェードイン処理部10から、無フェードイン指令信号が供給された場合には、フェードインせずに信号に掛ける乗算係数kを1とし、それと同時に駆動電流信号はそのまま通過する。
【0035】
このように、この電動パワーステアリング装置では、微小トルク状態でイグニッションスイッチがオンされた場合には即時乗算係数kが1となり同時に駆動電流信号はそのまま通過するようになるので、適切なアシストを行うことができる。
【0036】
なお、本実施形態においては、漸増部は偏差電流制御部の次段に入れたものを説明したが、漸増部を目標電流決定部の次段に入れることにより、目標電流信号を漸増することにより、モータ駆動制御信号を漸増するようなものでも良く、あるいは、漸増部をPWM信号生成部の次段に入れることにより、モータ駆動制御信号を漸増するようにしても良い。また、本実施形態においては、フェードイン処理部のCPUと漸増部のCPUを別々に説明したが、一つのCPUをフェードイン処理部と漸増部で共通に用いるようにしても良い。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【0038】
ステアリング系に補助トルクを付与するモータと、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、少なくとも操舵トルク信号に基づいてモータに供給すべき目標電流を決定する目標電流決定部と、モータに流れる電流を検出する電流検出部と、モータを駆動するモータ駆動制御信号を出力するモータ駆動制御部と、モータ駆動制御信号を徐々に漸増させる漸増部を有する電動パワーステアリング装置において、イグニッションスイッチオン時に目標電流決定部から出力される目標電流信号がゼロの場合に、漸増部に無フェードイン指令信号を出力するフェードイン処理部を備え、フェードイン処理部により無フェードイン指令信号を受けた漸増部は入力された信号に乗算する初期の乗算係数を高くするため、可変フェード手段を備えたシステムにおいてシステムオン時に必要のないフェードイン制御を行わないので、イグニッションスイッチオン後すぐに、急に運転者がハンドルを操舵した場合においても、フェードイン時の弱いアシストではなく、適切なアシストを行うことができ、良好な操舵フィールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック構成図である。
【図2】フェードイン処理部の構成図である。
【図3】フェードイン処理部でのフェードイン処理のフローチャートである。
【図4】漸増部での処理フローチャートである。
【図5】電動パワーステアリング装置の模式構造図である。
【図6】従来の電動パワーステアリング装置の制御機構を示す図である。
【図7】従来の制御装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
10 フェードイン処理部
11 CPU
12 メモリ
14 フェードイン処理プログラム
15 入力部
16 出力部
30 漸増部
110 モータ
112 手動操舵トルク検出部
114 制御装置
115 目標電流決定部
116 制御部
117 偏差演算部
118 モータ運転制御部
119 モータ駆動部
120 電流検出部
130 漸増部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device, and more particularly to an electric power steering device that reduces the steering force of a driver by applying the power of a motor to a steering system.
[0002]
[Prior art]
The electric power steering device includes a motor in a steering system, and controls the power supplied from the motor by using a control device to reduce the steering force of the driver.
[0003]
FIG. 5 is a schematic structural diagram of the electric power steering device. In the electric power steering apparatus 100, a
[0004]
The
[0005]
In order to reduce the steering torque generated by the manual steering
[0006]
The rotor of the
[0007]
FIG. 6 is a diagram illustrating a control device of the electric power steering device. In FIG. 5, a manual
[0008]
The control device 114 includes a target
[0009]
FIG. 7 is a block diagram of the control device 114. The control device 114 includes a target
[0010]
The motor
[0011]
The
[0012]
The PWM
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
As described above, the control device 114 PWM-controls the current supplied from the
[0016]
As shown in FIG. 7, the control device 114 detects the motor current actually flowing to the
[0017]
As described above, the manual steering torque T of the driver is detected by the manual steering
[0018]
[Patent Document 1]
JP-A-11-263239
[Problems to be solved by the invention]
The control device has a microcomputer that controls the electric power steering device, and the microcomputer performs current feedback so that the motor current matches the target current signal IT corresponding to the manual steering torque. At the beginning and end of the control, there is known a function of fading in / out the assist amount so as not to give a sense of incongruity (abrupt force change or the like) to the steering. In particular, the fade-in is performed in order that the driver may turn on the ignition while applying torque to the steering wheel. At that time, if the assist gain is set to 100%, the steering wheel suddenly comes off to give an uncomfortable feeling. there were. However, when no torque is applied when the ignition is turned on, that is, when assist is not required, fade-in control is not necessary.
[0020]
An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that does not perform unnecessary fade-in control when the system is turned on in a system including variable fade means in order to solve the above problem.
[0021]
Means and action for solving the problem
The electric power steering apparatus according to the present invention is configured as follows to achieve the above object.
[0022]
An electric power steering apparatus according to the present invention (corresponding to claim 1) includes a motor for applying an auxiliary torque to a steering system, a steering torque detecting unit for detecting a steering torque of the steering system, and a motor based on at least a steering torque signal. A target current determining unit that determines a target current to be supplied to the motor, a current detecting unit that detects a current flowing through the motor, a motor operation control unit that outputs a motor drive control signal for driving the motor, and gradually outputs the motor drive control signal. Fade-in processing for outputting a no-fade-in command signal to the gradually increasing portion when the target current signal output from the target current determining portion when the ignition switch is turned on is less than or equal to a predetermined value in the electric power steering apparatus having the gradually increasing portion Unit, which receives the non-fade-in command signal by the fade-in processing unit. Characterized by increasing the initial multiplication coefficients to be multiplied to the signal.
[0023]
According to the electric power steering apparatus according to the present invention, a motor that applies an auxiliary torque to a steering system, a steering torque detector that detects a steering torque of the steering system, and a target to be supplied to the motor based at least on the steering torque signal A target current determination unit for determining a current, a current detection unit for detecting a current flowing through the motor, a motor operation control unit for outputting a motor drive control signal for driving the motor, and a gradually increasing unit for gradually increasing the motor drive control signal An electric power steering device having a fade-in processing unit that outputs a no-fade-in command signal to a gradually increasing unit when a target current signal output from a target current determination unit when an ignition switch is turned on is equal to or smaller than a predetermined value; The gradually increasing section that receives the non-fade-in command signal by the When the driver suddenly steers the steering wheel immediately after the ignition switch is turned on, the system does not perform unnecessary fade-in control when the system is turned on to increase the initial multiplication coefficient to be calculated. In this case, appropriate assist can be performed instead of weak assist at the time of fade-in, and a good steering feel can be obtained.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0025]
The structure of the electric power steering device is basically the same as that shown in FIG. 5, and the structure and operation are as described above.
[0026]
FIG. 1 is a block diagram of a control device for an electric power steering device according to the present invention. The control device 1 shown in FIG. 1 is obtained by adding a fade-in
[0027]
In the
[0028]
FIG. 2 is a configuration diagram of the fade-in
[0029]
The fade-in
[0030]
Next, the gradually increasing
[0031]
Next, a control method in the control device 1 shown in FIG. 1 will be described.
[0032]
The gradually increasing
[0033]
The
[0034]
On the other hand, when the non-fade-in command signal is supplied from the fade-in
[0035]
As described above, in this electric power steering apparatus, when the ignition switch is turned on in a small torque state, the instantaneous multiplication coefficient k becomes 1 and the drive current signal passes at the same time, so that appropriate assist is performed. Can be.
[0036]
In the present embodiment, the description has been given of the case where the gradual increase section is provided in the next stage of the deviation current control section. However, the gradual increase section is provided in the next stage of the target current determination section, thereby gradually increasing the target current signal. Alternatively, the motor drive control signal may be gradually increased, or the motor drive control signal may be gradually increased by inserting a gradually increasing unit next to the PWM signal generation unit. Further, in the present embodiment, the CPU of the fade-in processing unit and the CPU of the gradually increasing unit are described separately, but one CPU may be commonly used for the fade-in processing unit and the gradually increasing unit.
[0037]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the present invention has the following effects.
[0038]
A motor for providing an assist torque to the steering system, a steering torque detecting unit for detecting a steering torque of the steering system, a target current determining unit for determining a target current to be supplied to the motor based on at least the steering torque signal, In an electric power steering apparatus having a current detection unit that detects a flowing current, a motor drive control unit that outputs a motor drive control signal for driving a motor, and a gradually increasing unit that gradually gradually increases the motor drive control signal, when an ignition switch is turned on, When the target current signal output from the target current determining unit is zero, the gradually increasing unit includes a fade-in processing unit that outputs a non-fade-in command signal, and the gradually increasing unit that receives the non-fade-in command signal by the fade-in processing unit. Variable fade means to increase the initial multiplication coefficient by which the input signal is multiplied. Since the system does not perform unnecessary fade-in control when the system is turned on, immediately after the ignition switch is turned on, even if the driver steers the steering wheel suddenly, appropriate assist is provided instead of weak assist at the time of fade-in. And a good steering feel can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a control device of an electric power steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a fade-in processing unit;
FIG. 3 is a flowchart of a fade-in process in a fade-in processing unit;
FIG. 4 is a processing flowchart in a gradually increasing unit.
FIG. 5 is a schematic structural view of an electric power steering device.
FIG. 6 is a diagram showing a control mechanism of a conventional electric power steering device.
FIG. 7 is a block diagram of a conventional control device.
[Explanation of symbols]
10 Fade-in processing unit 11 CPU
12
Claims (1)
前記ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、
少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて前記モータに供給すべき目標電流を決定する目標電流決定部と、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出部と、
前記モータを駆動するモータ駆動制御信号を出力するモータ運転制御部と、
前記モータ駆動制御信号を徐々に漸増させる漸増部を有する電動パワーステアリング装置において、
イグニッションスイッチオン時に前記目標電流決定部から出力される目標電流信号が所定値以下の場合に、前記漸増部に無フェードイン指令信号を出力するフェードイン処理部を備え、前記フェードイン処理部により無フェードイン指令信号を受けた前記漸増部は入力された信号に乗算する初期の乗算係数を高くすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。A motor for applying an assist torque to the steering system;
A steering torque detector that detects a steering torque of the steering system;
A target current determination unit that determines a target current to be supplied to the motor based on at least the steering torque signal;
A current detection unit that detects a current flowing through the motor,
A motor operation control unit that outputs a motor drive control signal for driving the motor,
In an electric power steering device having a gradually increasing portion that gradually increases the motor drive control signal,
When the target current signal output from the target current determination unit when the ignition switch is turned on is smaller than a predetermined value, the gradually increasing unit includes a fade-in processing unit that outputs a no-fade-in command signal. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the gradual increase unit that receives the fade-in command signal increases an initial multiplication coefficient by which the input signal is multiplied.
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