JP2004161140A

JP2004161140A - Electric power steering device

Info

Publication number: JP2004161140A
Application number: JP2002329705A
Authority: JP
Inventors: Tomoyasu Kada; 友保嘉田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device, which returns an operating member in a non-held state to a straight-in steering position smoothly without making a driver feel something is amiss. <P>SOLUTION: The electric power steering device comprises a mechanism which transmits an operation of the operating member to wheels with a changed steering angle of the operating member, and a motor which generates a steering auxiliary force. The steering device calculates and memorizes a steering characteristic during a period before the operating member becomes in the non-held state, and controls the motor so that the memorized steering characteristic is maintained after the operating member has been judged to be in the non-held state. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵補助力をモータにより付与する電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
路面と車輪との間の摩擦に応じた操舵トルクをトルクセンサにより検出し、その操舵トルクに応じた操舵補助力をモータにより発生する電動パワーステアリング装置が汎用されている。このような電動パワーステアリング装置において左右操舵した後にステアリングホイールを直進操舵位置へ戻す時に、ドライバーがステアリングホイールから手を離したり手を添えるだけで殆ど操舵力を作用させないと、操舵トルクは実質的に零になるので操舵補助力はモータにより付与されない。このような場合、ステアリングホイールはセルフアライニングトルクに基づき直進操舵位置に復帰することになる。
【０００３】
セルフアライニングトルクに基づき直進操舵位置に復帰する場合のステアリングホイールの動きは滑らかなものではなかった。例えば高速走行時に手放し状態で直進操舵位置へ復帰するステアリングホイールは、当初は人手によるよりも速く動き、その後にゆっくりと直進操舵位置へ復帰する。そこで、直進操舵位置へ復帰するステアリングホイールがドライバーにより操舵されているか手放し状態かを判定し、手放し状態である時はステアリングホイールの直進操舵位置への戻り特性が向上するように操舵補助力発生用モータを制御することが提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１９８６４号公報
【特許文献２】
特開平６−８８３７号公報
【特許文献３】
特開平５−２０８６８４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし何れの従来技術においても、手放し状態である時のステアリングホイールの直進操舵位置への戻り特性は、手放し戻し状態に至るまでの操舵特性とは無関係に設定される。そのため、ステアリングホイールの動きや車両挙動がドライバーの意図した動きと異なり、ドライバーが違和感を感じるという問題があった。本発明は上記問題を解決することの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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動パワーステアリング装置の一つの特徴は、操作部材の操作を舵角が変化するように車輪に伝達する機構と、操舵補助力発生用モータと、操作部材がドライバーにより操作されることなく直進操舵位置へ復帰する手放し戻し状態か否かを判定する手段とを備える電動パワーステアリング装置において、操舵特性を求める手段と、手放し戻し状態に至るまでの操舵特性を記憶する手段と、手放し戻し状態に至るまでの記憶された操舵特性を、手放し戻し状態であると判定された後も維持するように前記モータを制御する制御装置とを備える点にある。
これにより、手放し状態である時の操作部材の直進操舵位置への戻り特性は、手放し戻し状態に至るまでの操舵特性に対応する。よって、操作部材の動きや車両挙動がドライバーの意図した動きと異なるのを防止できる。
この場合、手放し戻し状態に至るまでに記憶された操舵特性と手放し戻し状態であると判定された後に求められた操舵特性との偏差を求める手段を備え、その偏差を低減するように前記モータをフィードバック制御することで、手放し戻し状態に至るまでの操舵特性が維持されるのが好ましい。例えば、手放し戻し状態に至るまでの操舵特性として手放し戻し状態であると判定される直前の操舵速度を記憶し、記憶した操舵速度と手放し戻し状態である時の操舵速度との偏差を低減するようにモータをフィードバック制御すればよい。これにより、操作部材の動きや車両挙動がドライバーの意図した動きと異なるのを容易に防止できる。
【０００７】
本発明の電動パワーステアリング装置の別の一つの特徴は、操作部材の操作を舵角が変化するように車輪に伝達する機構と、操舵補助力発生用モータと、操作部材がドライバーにより操作されることなく直進操舵位置へ復帰する手放し戻し状態か否かを判定する手段とを備える電動パワーステアリング装置において、操舵特性を求める手段と、少なくとも舵角を含む車両走行条件を求める手段と、手放し戻し状態に至るまでの操舵特性と少なくとも舵角を含む車両走行条件を記憶する手段と、操作部材を手に持って直進操舵位置まで戻し操舵を行う場合における操舵特性と少なくとも舵角を含む車両走行条件との関係を、操作部材を手に持って戻し操舵を行っている時に記憶した操舵特性と車両走行条件とから求めて操舵特性の変化パターンとして記憶する手段と、手放し戻し状態に至るまでの記憶された操舵特性を、手放し戻し状態であると判定された後は、前記変化パターンに従って変化させるように前記モータを制御する制御装置とを備える点にある。
これにより、手放し状態である時の操作部材の直進操舵位置への戻り特性を、操作部材を手に持つ状態での操舵特性の変化パターンに対応させることができる。よって、操作部材の動きや車両挙動がドライバーの意図した動きと異なるのを防止できる。
この場合、前記変化パターンに従う場合の操舵特性を目標操舵特性として、その目標操舵特性と手放し戻し状態であると判定された後に求められる操舵特性との偏差を求める手段を備え、その偏差を低減するように前記モータをフィードバック制御することで、前記変化パターンに従って操舵特性が変化するのが好ましい。例えば、手放し戻し状態である時に車両走行条件である舵角に対応する操舵特性である操舵速度を変化パターンに従って目標操舵速度として求め、その目標操舵速度と実際の操舵速度との偏差を低減するようにモータをフィードバック制御する。これにより、操作部材の動きや車両挙動がドライバーの意図した動きと異なるのを容易に防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態の電動パワーステアリング装置１は、操舵によるステアリングホイール２（操作部材）の回転を舵角が変化するように車輪３に伝達する機構を備える。本実施形態では、ステアリングホイール２の回転がステアリングシャフト４を介してピニオン５に伝達されることで、ピニオン５に噛み合うラック６が移動し、そのラック６の動きがタイロッド７やナックルアーム８を介して前部左右車輪３に伝達されることで舵角が変化する。
【０００９】
ステアリングホイール２の回転を車輪３に伝達する経路に作用する操舵補助力を発生するモータ１０が設けられている。本実施形態では、モータ１０の出力シャフトの回転を減速ギヤ機構１１を介してステアリングシャフト４に伝達することで操舵補助力を付与する。モータ１０が駆動されていない状態では、前部左右車輪３と路面との間のセルフアライニングトルクによりステアリングホイール２が直進操舵位置に復帰されるように前部左右車輪３のホイールアラインメントが設定されている。
【００１０】
モータ１０は駆動回路２１を介してコンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。制御装置２０に、ステアリングシャフト４により伝達される操舵トルクＴを検出するトルクセンサ２２、操舵角度θｈを検出する舵角センサ２３、車速Ｖを検出する車速センサ２４およびモータ電流Ｉの検出センサ２６が接続される。
【００１１】
図２のフローチャートを参照して上記制御装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサ２２、２３、２４、２６の検出値を読み込む（ステップＳ１）。次に、制御装置４０はステアリングホイール２がドライバーにより操作されることなく直進操舵位置へ復帰する手放し戻し状態か否かを判定する（ステップＳ２）。
【００１２】
図３は、手放し戻し状態か否かを判定する判定ルーチンを示す。まず、手放しフラグがオンかオフかを判断し（ステップＳ１０１）、オフであれば操舵角度δｈの大きさが遊び範囲（本実施形態では１０度）を超えるか否かを判断し（ステップＳ１０２）、遊び範囲を超える場合はステアリングホイール２を戻し操舵中か否かを判断する（ステップＳ１０３）。本実施形態では操舵角度δｈの大きさの変化速度が一定値（例えば毎秒−１０度）未満である場合に戻し操舵中であると判断する。
次に、ステアリングホイール２の手放し中であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。本実施形態では、操舵トルクＴの大きさが基準値α以下である時に手放し中であると判断する。例えば、手放し状態である時の操舵トルクＴｆと車速Ｖと操舵角度δｈとの関係が予め定められて制御装置２０に記憶され、検出された車速Ｖと操舵角度δｈと記憶した関係から求められる手放し状態である時の操舵トルクＴｆの大きさが基準値αとされる。
次に、制御装置２０の内蔵カウンタのカウンタ値をアップカウントし（ステップＳ１０５）、そのカウンタ値が設定値Ｃ以上か否かにより設定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。その設定時間は、ドライバーが意識的に手放し操舵を行っているとみなすことができる最小時間に設定され、例えば０．５秒とされ、その設定時間に対応するようにカウンタ設定値Ｃが定められる。その設定時間が経過していれば手放しフラグをオンし（ステップＳ１０７）、制御装置２０の内蔵カウンタをリセットし（ステップＳ１０８）、手放し戻し状態であると判定し（ステップＳ１０９）、リターンする。
ステップＳ１０１において手放しフラグがオンであれば、緊急操舵か否かが判断される（ステップＳ１１０）。本実施形態では、操舵トルクＴの変化速度の大きさが予め定めた基準値（例えば１０Ｎ・ｍ／ｓｅｃ）を超える場合に緊急操舵であると判断される。緊急操舵でなければリターンし、緊急操舵であれば手放しフラグをオフし（ステップＳ１１１）、通常の操舵補助制御を行うと判定し（ステップＳ１１２）、リターンする。
ステップＳ１０２において操舵角度δｈの大きさが遊び範囲を超えない場合、ステップＳ１０３においてステアリングホイール２が戻し操舵中でない場合、ステップＳ１０４においてステアリングホイール２の手放し中でない場合、制御装置２０の内蔵カウンタをリセットし（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１１で手放しフラグをオフする。ステップＳ１０６において設定時間が経過していなければステップＳ１１１で手放しフラグをオフする。
【００１３】
ステップＳ２において手放し戻し状態でないと判定され、通常の操舵補助制御を行うと判定された場合、運転条件に応じて変化する操舵補助力を発生するようにモータ１０を駆動するためのアシスト用目標電流Ｉ^＊を求め、操舵補助力が運転条件に応じて変化するようにアシスト用目標電流Ｉ^＊と検出したモータ電流Ｉとの偏差をなくすようにモータ１０をフィードバック制御することで操舵補助を行う（ステップＳ３）。本実施形態においては、運転条件として操舵トルクＴと車速Ｖに応じたアシスト用目標電流Ｉ^＊が制御装置２０に記憶された関係に基づき求められる。その関係は、例えば図４に示すようにアシスト用目標電流Ｉ^＊の大きさは操舵トルクＴの大きさが大きく車速Ｖが小さい程に大きくなるものとされる。
次に、通常の操舵補助制御を行っている時点の操舵特性を求めて手放し戻し状態に至るまでの操舵特性として記憶する（ステップＳ４）。本実施形態では検出した操舵角度θｈの変化速度ωａを操舵特性として求めて記憶する。
次に制御を終了するか否かを、例えばイグニッションキーがオフか否かにより判断し（ステップＳ５）、終了しない場合はステップ１に戻る。
ステップＳ２において手放し戻し状態であると判定された場合、現時点の操舵特性として検出した操舵角度θｈの変化速度ωｆを求める（ステップＳ６）。
次に、手放し戻し状態であると判定される直前に記憶された操舵特性ωａと求めた現時点の操舵特性ωｆとの偏差（ωａ−ωｆ）を低減するのに必要なモータ駆動電流を復帰用目標電流Ｉｒ^＊として求める（ステップＳ７）。本実施形態では、その偏差（ωａ−ωｆ）と復帰用目標電流Ｉｒ^＊との関係を予め記憶し、その関係と求めた現時点の操舵特性ωｆと記憶した操舵特性ωａから復帰用目標電流Ｉｒ^＊を演算する。例えば、Ｇを伝達関数として制御装置２０はＩｒ^＊＝Ｇ・（ωａ−ωｆ）の関係を記憶し、その伝達関数ＧはＰＩ制御を行う場合はゲインをＫ、ラプラス演算子をｓ、時定数をτとして、Ｇ＝Ｋ〔１＋１／（τ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫおよび時定数τは最適な制御を行えるように調整される。求めた復帰用目標電流Ｉｒ^＊と検出したモータ電流Ｉとの偏差をなくすようにモータ１０をフィードバック制御する（ステップＳ８）。これにより、手放し戻し状態に至るまでの記憶された操舵特性を、手放し戻し状態であると判定された後も維持するようにモータ１０が制御される。しかる後に制御を終了するか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００１４】
上記実施形態によれば、手放し状態である時のステアリングホイール２の直進操舵位置への戻り特性は、手放し戻し状態に至るまでの操舵特性に対応する。よって、ステアリングホイール２の動きや車両挙動がドライバーの意図した動きと異なるのを容易に防止でき、ドライバーが違和感を感じることはない。
【００１５】
図５は本発明の第２実施形態に関するフローチャートを示し、第１実施形態とは制御装置４０によるモータ１０の制御手順が相違し、他の構成は第１実施形態と同様とされ、同様部分は同一符号を用いて以下説明する。
まず、各センサ２２、２３、２４、２６の検出値を読み込む（ステップＳ２０１）。
次に、手放し戻し状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。この判定ルーチンは第１実施形態と同様とされる。
ステップＳ２０２において手放し戻し状態でなく、通常の操舵補助制御を行うと判定された場合、第１実施形態と同様に操舵補助力を付与するようにモータ１０をフィードバック制御する（ステップＳ２０３）。
次に、通常の操舵補助制御を行っている時点の操舵特性を求めて手放し戻し状態に至るまでの操舵特性として記憶する（ステップＳ２０４）。その操舵特性は第１実施形態と同様であり、検出した操舵角度θｈの変化速度ωａを操舵特性として求めて記憶する。
次に、手放し戻し状態に至るまでの車両走行条件として、検出した操舵角度δｈを記憶する（ステップＳ２０５）。
次に、ステアリングホイール２を手に持って直進操舵位置まで戻し操舵を行う場合における操舵特性と車両走行条件との関係を、記憶した操舵特性と車両走行条件とから求めて操舵特性の変化パターンとして記憶する（ステップＳ２０６）。本実施形態では、その操舵特性は操舵角度の変化速度であり、その車両走行条件は操舵角度である。すなわち、ステアリングホイール２を手に持って直進操舵位置まで戻し操舵を行う場合における操舵速度と操舵角度の関係が、戻し操舵を行っている時に記憶された操舵角度θｈを操舵角度θｈの変化速度ωａに対応付けることで求められて制御装置２０に記憶される。ここで、戻し操舵を行っているか否かはステップＳ１０３と同様に判断すればよい。その操舵特性の変化パターンを複数パターン求め、平均化したものを操舵特性の変化パターンとして記憶するようにしてもよい。なお、最初に操舵特性の変化パターンが求められるまでは、予め定められた操舵特性の変化パターンが初期パターンとして記憶される。その初期パターンは、例えば複数の平均的ドライバーによる実験結果の平均として予め求める。
次に制御を終了するか否かを、例えばイグニッションキーがオフか否かにより判断し（ステップＳ２０７）、終了しない場合はステップ２０１に戻る。
ステップＳ２０２において手放し戻し状態であると判定された場合、上記操舵特性の変化パターンに基づき、求めた現時点の操舵角度θｈに対応する操舵速度を目標操舵速度ω^＊として求める（ステップＳ２０８）。
次に、その目標操舵速度ω^＊と求めた現時点の操舵角度θｈの変化速度ωａとの偏差を低減するのに必要なモータ駆動電流を復帰用目標電流Ｉｒ^＊として求める（ステップＳ２０９）。その偏差と復帰用目標電流Ｉｒ^＊との関係を予め記憶し、その関係と求めた目標操舵速度ω^＊と変化速度ωａとから復帰用目標電流Ｉｒ^＊を演算すればよい。例えばＧを伝達関数として制御装置２０はＩｒ^＊＝Ｇ・（ω^＊ −ωａ）の関係を記憶し、その伝達関数ＧはＰＩ制御を行う場合はゲインをＫ、ラプラス演算子をｓ、時定数をτとして、Ｇ＝Ｋ〔１＋１／（τ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫおよび時定数τは最適な制御を行えるように調整される。
求めた復帰用目標電流Ｉｒ^＊と検出したモータ電流Ｉとの偏差をなくすようにモータ１０をフィードバック制御する（ステップＳ２１０）。これにより、手放し戻し状態に至るまでの記憶された操舵特性を、手放し戻し状態であると判定された後は、上記変化パターンに従って変化させるようにモータ１０が制御される。しかる後に制御を終了するか否かを判断する（ステップＳ２０７）。
【００１６】
上記第２実施形態によれば、手放し状態である時のステアリングホイール２の直進操舵位置への戻り特性を、ステアリングホイール２を手に持つ状態での操舵特性の変化パターンに対応させることができる。よって、ステアリングホイール２の動きや車両挙動がドライバーの意図した動きと異なるのを防止でき、ドライバーが違和感を感じることはない。
【００１７】
本発明は上記各実施形態に限定されない。例えば、ステアリングホイールがドライバーにより操作されることなく直進操舵位置へ復帰する手放し戻し状態か否かを判断する手段として、特開２００１‐２１９８６４号公報に開示されたような手段を用いてもよい。また、通常の操舵補助制御の仕方は特に限定されるものではなく、例えば運転条件として操舵角度θｈに応じて操舵補助力が変化するようにしてもよい。上記第１実施形態では手放し戻し状態に至るまでの操舵特性として手放し戻し状態であると判定される直前の操舵特性を用いているが、これに限定されず、例えば手放し戻し状態であると判定される前の設定時間における操舵速度等の操舵特性の平均値や中間値等を用いてもよい。また、上記各実施形態における操舵特性は操舵角度θｈの変化速度ωａとされたが、これに限定されず、例えば操舵角度θｈの変化加速度や操舵トルクＴの変化速度や変化加速度を操舵特性としてもよい。さらに、第２実施形態においては車両走行条件を操舵角度θｈのみとしたが、車両走行条件に関連するものであれば他の条件を含めてもよく、例えば車速Ｖを車両走行条件に含めてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、手放し状態の操作部材の直進操舵位置への戻しを、ドライバーが違和感を感じることなく滑らかに行うことができる電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の構成説明図
【図２】本発明の第１実施形態の電動パワーステアリング装置における操舵補助力発生用モータの制御手順を示すフローチャート
【図３】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における手放し戻し判定手順を示すフローチャート
【図４】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置における操舵トルクと車速に応じたアシスト用目標電流の関係を示す図
【図５】本発明の第２実施形態の電動パワーステアリング装置における操舵補助力発生用モータの制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
２ステアリングホイール
３車輪
１０モータ
２０制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that applies a steering assist force by a motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electric power steering device that detects a steering torque according to a friction between a road surface and wheels by a torque sensor and generates a steering assist force according to the steering torque by a motor is widely used. In such an electric power steering apparatus, when the steering wheel is returned to the straight-ahead steering position after the left and right steering, the steering torque is substantially reduced unless the driver releases the hand from the steering wheel or applies almost no steering force by merely putting a hand on the steering wheel. Since it becomes zero, the steering assist force is not applied by the motor. In such a case, the steering wheel returns to the straight steering position based on the self-aligning torque.
[0003]
The movement of the steering wheel when returning to the straight steering position based on the self-aligning torque was not smooth. For example, a steering wheel that returns to a straight-ahead steering position in a released state during high-speed running initially moves faster than manually and then slowly returns to a straight-ahead steering position. Therefore, it is determined whether the steering wheel that returns to the straight steering position is being steered or released by the driver. When the steering wheel is released, the steering wheel is used to generate a steering assist force so as to improve the return characteristic of the steering wheel to the straight steering position. It has been proposed to control a motor (see Patent Documents 1 to 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-219864 A [Patent Document 2]
JP-A-6-8837 [Patent Document 3]
JP-A-5-208684 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in any of the prior arts, the return characteristic of the steering wheel to the straight steering position in the release state is set independently of the steering characteristic until the release state. Therefore, there is a problem that the movement of the steering wheel and the behavior of the vehicle are different from the movement intended by the driver, and the driver feels a sense of incompatibility. An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can solve the above problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
One feature of the electric power steering device of the present invention is a mechanism for transmitting an operation of an operation member to wheels so that a steering angle changes, a steering assist force generation motor, and an operation member that is not operated by a driver. An electric power steering apparatus comprising: means for determining whether or not a release state is returned to a straight steering position; means for obtaining steering characteristics; means for storing steering characteristics up to the release state; and a release state. And a control device for controlling the motor so as to maintain the stored steering characteristics up to the time after it is determined that the vehicle is in the released state.
Thereby, the return characteristic of the operating member to the straight-ahead steering position in the release state corresponds to the steering characteristic up to the release state. Therefore, it is possible to prevent the movement of the operation member and the vehicle behavior from being different from the movement intended by the driver.
In this case, there is provided means for calculating a deviation between the steering characteristic stored until the release state is reached and the steering characteristic determined after the release state is determined, and the motor is controlled so as to reduce the deviation. It is preferable that the steering characteristics until the release state is maintained by feedback control. For example, the steering speed immediately before being determined to be in the release state is stored as the steering characteristic until the release state is reached, and the deviation between the stored steering speed and the steering speed in the release state is reduced. What is necessary is just to feedback-control the motor. Thereby, it is possible to easily prevent the movement of the operation member or the vehicle behavior from being different from the movement intended by the driver.
[0007]
Another feature of the electric power steering device of the present invention is a mechanism for transmitting an operation of an operation member to wheels so that a steering angle changes, a steering assist force generation motor, and an operation member operated by a driver. Means for determining whether or not the vehicle is in a hand-back state in which the vehicle returns to the straight steering position without returning to a straight-ahead steering position; a means for obtaining a steering characteristic; a means for obtaining a vehicle traveling condition including at least a steering angle; Means for storing the vehicle traveling conditions including at least the steering characteristics up to and the steering angle, and the vehicle traveling conditions including at least the steering characteristics and at least the steering angle when returning the steering member to the straight steering position while holding the operating member in the hand. Is obtained from the stored steering characteristics and the vehicle running conditions when returning the steering while holding the operating member in the hand, and the change pattern of the steering characteristics. And a control device that controls the motor so as to change the stored steering characteristics up to the release state after the release state is determined to be in the release state, according to the change pattern. The point is to prepare.
Thereby, the return characteristic of the operating member to the straight-ahead steering position in the released state can be made to correspond to a change pattern of the steering characteristic in a state where the operating member is held in the hand. Therefore, it is possible to prevent the movement of the operation member and the vehicle behavior from being different from the movement intended by the driver.
In this case, there is provided a means for calculating a deviation between the target steering characteristic and the steering characteristic obtained after it is determined that the vehicle is in the released state, using the steering characteristic in the case of following the change pattern as the target steering characteristic, and reducing the deviation. By performing feedback control of the motor as described above, it is preferable that the steering characteristics change according to the change pattern. For example, a steering speed, which is a steering characteristic corresponding to a steering angle, which is a vehicle traveling condition, in a release state, is obtained as a target steering speed according to a change pattern, and a deviation between the target steering speed and the actual steering speed is reduced. The motor is feedback controlled. Thereby, it is possible to easily prevent the movement of the operation member or the vehicle behavior from being different from the movement intended by the driver.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The electric power steering apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes a mechanism for transmitting rotation of a steering wheel 2 (operation member) by steering to wheels 3 so that a steering angle changes. In the present embodiment, the rotation of the steering wheel 2 is transmitted to the pinion 5 via the steering shaft 4, whereby the rack 6 meshing with the pinion 5 moves, and the movement of the rack 6 is transmitted via the tie rod 7 and the knuckle arm 8. And transmitted to the front left and right wheels 3 to change the steering angle.
[0009]
A motor 10 is provided that generates a steering assist force acting on a path that transmits the rotation of the steering wheel 2 to the wheels 3. In the present embodiment, the steering assist force is applied by transmitting the rotation of the output shaft of the motor 10 to the steering shaft 4 via the reduction gear mechanism 11. When the motor 10 is not driven, the wheel alignment of the front left and right wheels 3 is set such that the self-aligning torque between the front left and right wheels 3 and the road surface returns the steering wheel 2 to the straight steering position. ing.
[0010]
The motor 10 is connected via a drive circuit 21 to a control device 20 constituted by a computer. The control device 20 includes a torque sensor 22 for detecting the steering torque T transmitted by the steering shaft 4, a steering angle sensor 23 for detecting the steering angle θh, a vehicle speed sensor 24 for detecting the vehicle speed V, and a detection sensor 26 for the motor current I. Connected.
[0011]
The control procedure by the control device 40 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the detection values of the respective sensors 22, 23, 24, 26 are read (step S1). Next, the control device 40 determines whether or not the steering wheel 2 is in a release state in which the steering wheel 2 returns to the straight steering position without being operated by the driver (step S2).
[0012]
FIG. 3 shows a determination routine for determining whether or not the hand is released. First, it is determined whether the release flag is on or off (step S101). If it is off, it is determined whether or not the magnitude of the steering angle δh exceeds the play range (10 degrees in the present embodiment) (step S102). If it exceeds the play range, the steering wheel 2 is returned to determine whether or not the steering is being performed (step S103). In the present embodiment, when the change speed of the magnitude of the steering angle δh is less than a certain value (for example, −10 degrees per second), it is determined that the return steering is being performed.
Next, it is determined whether or not the steering wheel 2 is being released (step S104). In the present embodiment, when the magnitude of the steering torque T is equal to or smaller than the reference value α, it is determined that the vehicle is being released. For example, the relationship between the steering torque Tf, the vehicle speed V, and the steering angle δh when the vehicle is in the released state is predetermined and stored in the control device 20, and the released vehicle is obtained from the detected vehicle speed V, the steering angle δh, and the stored relationship. The magnitude of the steering torque Tf in the state is the reference value α.
Next, the counter value of the built-in counter of the control device 20 is counted up (step S105), and it is determined whether or not the set time has elapsed based on whether or not the counter value is equal to or more than the set value C (step S106). The set time is set to a minimum time in which the driver can be considered to be consciously performing the steering by letting go, for example, 0.5 seconds, and the counter set value C is determined so as to correspond to the set time. . If the set time has elapsed, the release flag is turned on (step S107), the built-in counter of the control device 20 is reset (step S108), it is determined that it is in the release state (step S109), and the process returns.
If the release flag is on in step S101, it is determined whether or not the steering is emergency (step S110). In the present embodiment, when the magnitude of the change speed of the steering torque T exceeds a predetermined reference value (for example, 10 Nm / sec), it is determined that the steering is emergency. If it is not emergency steering, the routine returns. If it is emergency steering, the release flag is turned off (step S111), it is determined that normal steering assist control is to be performed (step S112), and the routine returns.
If the magnitude of the steering angle δh does not exceed the play range in step S102, if the steering wheel 2 is not being returned and steered in step S103, if it is not releasing the steering wheel 2 in step S104, the built-in counter of the control device 20 is reset. Then (step S113), the release flag is turned off in step S111. If the set time has not elapsed in step S106, the release flag is turned off in step S111.
[0013]
If it is determined in step S2 that the vehicle is not in the release state, and it is determined that the normal steering assist control is to be performed, the assist target current for driving the motor 10 to generate the steering assist force that changes according to the driving conditions. I ^* is obtained, and the steering assist is performed by performing feedback control on the motor 10 so as to eliminate the deviation between the assist target current I ^* and the detected motor current I so that the steering assist force changes according to the driving condition ( Step S3). In the present embodiment, the assist target current I ^* corresponding to the steering torque T and the vehicle speed V as the driving conditions is obtained based on the relationship stored in the control device 20. The relationship is, for example, that the magnitude of the assist target current I ^* increases as the steering torque T increases and the vehicle speed V decreases as shown in FIG.
Next, the steering characteristics at the time when the normal steering assist control is performed are obtained and stored as the steering characteristics up to the release state (step S4). In the present embodiment, the detected change speed ωa of the steering angle θh is obtained and stored as a steering characteristic.
Next, it is determined whether or not to end the control, for example, based on whether or not the ignition key is turned off (step S5). If not, the process returns to step 1.
When it is determined in step S2 that the vehicle is in the release state, the change speed ωf of the steering angle θh detected as the current steering characteristic is obtained (step S6).
Next, the motor drive current required to reduce the deviation (ωa−ωf) between the steering characteristic ωa stored immediately before the release state is determined and the obtained steering characteristic ωf at the present time is determined by the return target. It is obtained as the current Ir ^* (step S7). In the present embodiment, the relationship between the deviation (ωa−ωf) and the target current for recovery Ir ^* is stored in advance, and the target current for recovery Ir ^* is obtained from the relationship, the current steering characteristic ωf obtained and the stored steering characteristic ωa ^. Is calculated. For example, the control device 20 stores the relationship of Ir ^* = G · (ωa−ωf), where G is a transfer function, and the transfer function G is K for gain, s for Laplace operator, and time constant for PI control. Is set to τ, G = K [1 + 1 / (τ · s)], and the gain K and the time constant τ are adjusted so that optimal control can be performed. The feedback control of the motor 10 is performed so as to eliminate the deviation between the determined return target current Ir ^* and the detected motor current I (step S8). Accordingly, the motor 10 is controlled so that the stored steering characteristics up to the release state are maintained even after it is determined that the release state is established. Thereafter, it is determined whether or not to end the control (step S5).
[0014]
According to the above-described embodiment, the return characteristic of the steering wheel 2 to the straight-ahead steering position in the release state corresponds to the steering characteristic up to the release state. Therefore, it is possible to easily prevent the movement of the steering wheel 2 and the behavior of the vehicle from being different from the movement intended by the driver, and the driver does not feel uncomfortable.
[0015]
FIG. 5 shows a flowchart relating to the second embodiment of the present invention. The control procedure of the motor 10 by the control device 40 is different from that of the first embodiment, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. The following description is made using the same reference numerals.
First, the detection values of the respective sensors 22, 23, 24, 26 are read (step S201).
Next, it is determined whether or not it is in the release state (step S202). This determination routine is the same as in the first embodiment.
If it is determined in step S202 that the normal steering assist control is to be performed instead of the release state, the motor 10 is feedback-controlled so as to apply the steering assist force as in the first embodiment (step S203).
Next, the steering characteristic at the time when the normal steering assist control is performed is obtained and stored as the steering characteristic up to the release state (step S204). The steering characteristics are the same as in the first embodiment, and the change speed ωa of the detected steering angle θh is obtained and stored as the steering characteristics.
Next, the detected steering angle δh is stored as the vehicle traveling condition until the release state is reached (step S205).
Next, the relationship between the steering characteristics and the vehicle running conditions when the steering wheel 2 is returned to the straight steering position while holding the steering wheel 2 in the hand is obtained from the stored steering characteristics and the vehicle running conditions as a change pattern of the steering characteristics. It is stored (step S206). In the present embodiment, the steering characteristic is a change speed of the steering angle, and the vehicle traveling condition is the steering angle. That is, the relationship between the steering speed and the steering angle when the steering wheel 2 is returned to the straight-ahead steering position while holding the steering wheel 2 in the hand is determined by changing the steering angle θh stored during the return steering to the change speed ωa of the steering angle θh. And is stored in the control device 20. Here, whether or not the return steering is performed may be determined in the same manner as in step S103. A plurality of steering characteristic change patterns may be obtained and averaged and stored as steering characteristic change patterns. Until a change pattern of the steering characteristic is first obtained, a predetermined change pattern of the steering characteristic is stored as an initial pattern. The initial pattern is obtained in advance as, for example, an average of experimental results obtained by a plurality of average drivers.
Next, it is determined whether or not to end the control, for example, based on whether or not the ignition key is turned off (step S207). If not, the process returns to step 201.
When it is determined in step S202 that the vehicle is in the release state, a steering speed corresponding to the obtained current steering angle θh is obtained as a target steering speed ω ^* based on the change pattern of the steering characteristics (step S208).
Next, a motor drive current required to reduce the deviation between the target steering speed ω ^* and the obtained change speed ωa of the steering angle θh is obtained as a return target current Ir ^* (step S209). The relationship between the deviation and the target current for recovery Ir ^* may be stored in advance, and the target current for recovery Ir ^* may be calculated from the relationship and the obtained target steering speed ω ^* and change speed ωa. For example, the control device 20 stores the relationship of Ir ^* = G · (ω ^* −ωa) using G as a transfer function, and the transfer function G has a gain of K, a Laplace operator of s, and a time constant when performing PI control. Is set to τ, G = K [1 + 1 / (τ · s)], and the gain K and the time constant τ are adjusted so that optimal control can be performed.
The motor 10 is feedback-controlled so as to eliminate the deviation between the determined return target current Ir ^* and the detected motor current I (step S210). Thus, after it is determined that the stored steering characteristics up to the release state are in the release state, the motor 10 is controlled so as to change in accordance with the change pattern. Thereafter, it is determined whether the control is to be ended (step S207).
[0016]
According to the second embodiment, the return characteristic of the steering wheel 2 to the straight-ahead steering position in the released state can be made to correspond to the change pattern of the steering characteristic in the state where the steering wheel 2 is held in the hand. Therefore, the movement of the steering wheel 2 and the behavior of the vehicle can be prevented from being different from the movement intended by the driver, and the driver does not feel uncomfortable.
[0017]
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, a means as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-219864 may be used as a means for determining whether or not the steering wheel is released from the hand without returning to the straight steering position without being operated by the driver. Further, the method of the normal steering assist control is not particularly limited, and for example, the steering assist force may be changed according to the steering angle θh as the driving condition. In the first embodiment, the steering characteristic immediately before being determined to be the release state is used as the steering characteristic until the release state is reached. However, the present invention is not limited to this. For example, it is determined that the release state is determined. Alternatively, an average value, an intermediate value, or the like of the steering characteristics such as the steering speed at the set time before the start may be used. Further, the steering characteristic in each of the above-described embodiments is the change speed ωa of the steering angle θh, but is not limited thereto. Good. Further, in the second embodiment, the vehicle traveling condition is only the steering angle θh, but other conditions may be included as long as the vehicle traveling condition is related to the vehicle traveling condition. For example, the vehicle speed V may be included in the vehicle traveling condition. Good.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an electric power steering device that allows a driver to smoothly return an operating member in a released state to a straight-ahead steering position without feeling uncomfortable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure of a steering assist force generating motor in the electric power steering device of the first embodiment of the present invention; FIG. 4 is a flow chart showing a release determination procedure in the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention; FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure of a motor for generating a steering assist force in the electric power steering apparatus according to the second embodiment of the present invention.
2 Steering wheel 3 Wheel 10 Motor 20 Control device

Claims

A mechanism for transmitting the operation of the operation member to the wheels so that the steering angle changes,
A motor for generating steering assist force;
Means for determining whether or not the operating member is in a hand-release state in which the operating member is returned to the straight steering position without being operated by the driver.
Means for determining steering characteristics;
Means for storing the steering characteristics up to the release state,
An electric power steering apparatus, comprising: a control device that controls the motor so that the stored steering characteristics up to the release state are maintained even after the release state is determined.

Means for calculating a deviation between the steering characteristic stored until the release state and the steering characteristic determined after the release state is determined,
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the feedback control of the motor is performed so as to reduce the deviation, so that the steering characteristics until the release state is maintained.

A mechanism for transmitting the operation of the operation member to the wheels so that the steering angle changes,
A motor for generating steering assist force;
Means for determining whether or not the operating member is in a hand-release state in which the operating member is returned to the straight steering position without being operated by the driver.
Means for determining steering characteristics;
Means for determining vehicle running conditions including at least the steering angle;
Means for storing the vehicle running conditions including the steering characteristics and at least the steering angle up to the release state,
Steering that stores the relationship between the steering characteristics and the vehicle running conditions including at least the steering angle when performing the return steering to the straight-ahead steering position while holding the operation member in the hand while performing the return steering with the operation member in the hand Means for obtaining from the characteristics and the vehicle driving conditions and storing as a change pattern of the steering characteristics;
An electric power steering apparatus, comprising: a control device that controls the motor so that the stored steering characteristic up to the release state is determined to be in the release state after the release is determined to be in the release state.

The steering characteristic in the case of following the change pattern as a target steering characteristic, comprising means for calculating a deviation between the target steering characteristic and the steering characteristic determined after the release state is determined,
4. The electric power steering apparatus according to claim 3, wherein the feedback characteristic of the motor is feedback-controlled so as to reduce the deviation, so that a steering characteristic changes according to the change pattern. 5.