JP2004276805A

JP2004276805A - Electric power steering device

Info

Publication number: JP2004276805A
Application number: JP2003072536A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kita; 政之喜多; Takanobu Takamatsu; 孝修高松
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of eliminating a biased return feeling in return steering, providing resistance feeling in regular steering, and suppressing the excess and shortage of the assistance of steering. <P>SOLUTION: Based on a steering angular velocity and a vehicle speed, a shift amount calculation part 24 shifts basic assist characteristics, and sets a shift amount to provide virtual modification assist characteristics. The steering angular velocity is estimated by calculation based on a motor current and a voltage across motor terminals. According to the motor current, a transition time set part 26 determines a transition time to transit assist characteristic between the basic assist characteristics and the modification assist characteristics. Based on the determined transient time, an assist characteristic transient treatment part 25 determines a transient shift amount ΔT* so that it gradually approach the shift amount ΔT. An assist torque target value set part 21 sets a target assist torque value by retrieving an assist characteristic storage part 22 based on the steering torque and the transient shift amount ΔT*. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータが発生する駆動力を、ステアリング機構に操舵補助力として伝達する構成の電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動モータが発生する駆動力をギヤ機構（減速機構）やダイレクトドライブ方式によって機械的にステアリング機構に伝達することによって操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置が従来から用いられている。
このような電動パワーステアリング装置では、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクと、電動モータからステアリング機構に与えられるアシストトルク目標値との関係を定めるアシスト特性が予め定められており、アシストマップとしてメモリに格納されている。そして、このアシストマップから操舵トルクに応じたアシストトルク目標値が読み出され、この読み出されたアシストトルク目標値に基づいて電動モータが駆動制御されるようになっている。
【０００３】
アシスト特性は、図７に示すように、操舵トルクが大きいほどアシストトルク目標値が大きくなるように定められている。操舵トルクは、たとえば、右操舵方向に対して正の値が割り当てられ、左操舵方向に対して負の値が割り当てられている。アシスト特性は、操舵トルクの正の値に対して正の値のアシストトルク目標値を対応させ、操舵トルクの負の値に対して負の値のアシストトルク目標値を対応させるように定められている。
【０００４】
アシストトルク目標値が正の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を右方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。これに対して、アシストトルク目標値が負の値のとき、ステアリング機構には、舵取り車輪を左方向に転舵させようとする操舵補助力が作用する。操舵トルクが零の近傍の不感帯内の値をとるとき、アシストトルク目標値は零とされる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−５８５０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなアシスト特性を適用した電動パワーステアリング装置においては、舵角中点に向かってステアリングホイールを回転させる戻し操舵を行うときに、運転者が意図するよりも強く舵角中点へと戻される操舵感（いわゆるばね感）が生じるという問題がある。すなわち、戻し操舵を行うときに、操舵トルクが小さくなるため、それに応じてアシスト力が小さくなり、車輪からの逆入力によって、舵取り車輪が舵角中点へと強く戻されることになるのである。
【０００７】
この問題は、操舵トルクに対して、より大きなアシストトルク目標値が設定されるように、アシスト特性曲線の傾斜を大きくすることによって、解決することができる。しかし、この場合には、切り込み操舵時の手応え感が損なわれるという問題がある。
そこで、本願出願人は、先に提出した特願２００２−１６００６１号において、基本アシスト特性を操舵速度に基づいて修正し、それによって得られる修正アシスト特性に従って操舵補助する構成の電動パワーステアリング装置を提案した。この先願に係る電動パワーステアリング装置では、基本アシスト特性を操舵速度に応じて操舵トルク座標軸方向にシフトすることによって修正アシスト特性を得るようになっている。より具体的には、たとえば、操舵速度の方向（操舵方向に等しい）および大きさに応じて、基本アシスト特性のシフト方向およびシフト量が可変設定される。たとえば、操舵速度が正の値をとる場合には操舵トルク軸の正方向に基本アシスト特性をシフトさせ、操舵速度が負の値をとる場合には基本アシスト特性を操舵トルク軸の負方向へとシフトさせるとともに、操舵速度の絶対値に応じて単調に（たとえばリニアに）増加するようにシフト量を定めることによって、修正アシスト特性が求められる。
【０００８】
このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、切り込み操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができる。
【０００９】
上記先願の明細書において記載された実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、操舵速度の検出のために舵角センサを用いているが、操舵角速度ωは、電動モータに流れるモータ電流Ｉｍ、その端子間電圧Ｖｍ、モータ抵抗Ｒｍおよび逆起電圧定数Ｋを用いて、次式により求めることができる。
【００１０】
【数１】

【００１１】
したがって、舵角センサを用いるよりも、上記の数式に従う演算によって操舵角速度ωを推定する構成を採用する方がコスト的に有利である。
ところが、演算に用いられるモータ抵抗Ｒｍの値がその真の値からずれていると、モータ電流Ｉｍが大きいほど、推定される操舵角速度ωの誤差が大きくなり、保舵状態や切り返しの判定に誤りが生じ、操舵負担に過不足が生じて、操舵フィーリングの悪化を招く。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、戻し操舵時のばね感を解消でき、かつ、切り込み操舵時の手応え感が得られ、さらに操舵補助の過不足を抑制でき、これにより操舵フィーリングが格段に向上された電動パワーステアリング装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、電動モータ（Ｍ）の駆動力をステアリング機構（３）に伝達して操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、車両の操向のための操作部材（１）に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（５）と、上記電動モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段（１２）と、このモータ電流検出手段によって検出されたモータ電流を用いた演算により、上記操作部材の操舵速度を検出または推定する操舵速度検出／推定手段（２３）と、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対するモータ駆動目標値の特性であるアシスト特性を設定するアシスト特性設定手段（２２，２４，２５，２６）と、このアシスト特性設定手段によって設定されるアシスト特性に従って、上記操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクに対応するモータ駆動目標値を設定するモータ駆動目標値設定手段（２１）と、このモータ駆動目標値設定手段によって設定されたモータ駆動目標値に基づいて上記電動モータを駆動するモータ駆動手段（２８，２９，３０）とを含み、上記アシスト特性設定手段は、上記アシスト特性の基本特性である基本アシスト特性を、上記操舵速度検出／推定手段によって検出または推定される操舵速度に応じて、上記基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向へシフトさせて得られるべき修正アシスト特性へのシフト量を演算する操舵速度適応シフト量演算手段（２４）と、上記モータ駆動目標値の設定に適用されるアシスト特性を上記基本アシスト特性と上記修正アシスト特性との間で遷移（漸近）させるアシスト特性遷移手段（２５）と、上記基本アシスト特性と上記修正アシスト特性との間の遷移時間を、上記モータ電流検出手段によって検出されるモータ電流または上記モータ駆動目標値設定手段が設定するモータ駆動目標値の絶対値に応じて設定する遷移時間設定手段（２６）とを含むものであることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【００１４】
この発明によれば、モータ駆動目標値の設定のためのアシスト特性が、基本アシスト特性と、操舵速度に基づいて修正することによって得られる修正アシスト特性との間で遷移される。すなわち、基本アシスト特性、修正アシスト特性、および基本アシスト特性と修正アシスト特性との間での遷移過程のアシスト特性のいずれかに従って、操舵トルクに基づき、モータ駆動目標値が設定される。
基本アシスト特性と修正アシスト特性との間の遷移時間は、モータ電流またはモータ駆動目標値に応じて設定される。したがって、操舵速度検出／推定手段がモータ電流を用いて推定する操舵速度に大きな誤差が生じるおそれのあるときには、遷移時間を長く設定すれば、誤差のある操舵速度に基づくアシスト特性の遷移がすみやかに生じることがないから、操舵補助に直ちに過不足が生じることがなく、操舵フィーリングの悪化を防止できる。すなわち、たとえば、モータ電流またはモータ駆動目標値の絶対値が大きいほど、遷移時間を長く設定すればよい。より具体的には、遷移時間は、モータ電流またはモータ駆動目標値の増加に伴って、所定の下限値と上限値との間で単調に（たとえばリニアに）増加するように設定すればよい。
【００１５】
基本アシスト特性の修正は、この基本アシスト特性を操舵速度に応じて操舵トルク座標軸方向にシフトすることによって行われる。
より具体的には、たとえば、操舵速度の方向（操舵方向に等しい）および大きさに応じて、基本アシスト特性のシフト方向およびシフト量が可変設定される。たとえば、操舵トルク検出手段によって検出される操舵トルクが、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとり、基本アシスト特性において、操舵トルクの正の値に対してモータ駆動目標値の正の値が割り当てられ、負の値の操舵トルクに対しては負の値のモータ駆動目標値が設定されているものとする。また、操舵速度は、右操舵方向に対して正の値をとり、左操舵方向に対して負の値をとるものとする。
【００１６】
この場合に、たとえば、操舵速度が正の値をとる場合には操舵トルク座標軸の正方向に基本アシスト特性をシフトさせ、操舵速度が負の値をとる場合には基本アシスト特性を操舵トルク座標軸の負方向へとシフトさせるとともに、操舵速度の絶対値に応じて単調に（たとえばリニアに）増加するようにシフト量を定めることによって、修正アシスト特性を得るようにしてもよい。すなわち、基本アシスト特性のシフト方向は、操舵速度の方向（操舵方向）と等しく定めればよい。また、シフト量の増加は、所定の上限値以下の範囲で行えばよい。さらに、操舵速度の絶対値が零の近傍の値の所定範囲は、シフト量を零とする不感帯とし、この不感帯外において、操舵速度に応じてシフト量を可変設定することが好ましい。
【００１７】
このようにして得られる修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値を設定することにより、切り込み操舵時と戻し操舵時とで異なるアシスト特性を設定することができるようになる。これにより、切り込み操舵時においては充分な手応え感を得ることができるとともに、戻し操舵時においては、充分な操舵補助力がステアリング機構に伝達されることにより、運転者が意図するよりも中立位置へと強く戻されるような不所望な操舵感（ばね感）を解消することができる。
【００１８】
上記電動パワーステアリング装置は、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の走行速度を検出する車速検出手段（６）と、この車速検出手段によって検出される車速に応じて、上記基本アシスト特性に対する上記修正アシスト特性のシフト量を可変設定する車速適応シフト量設定手段（２４，Ｓ７，Ｓ８）とを含むことが好ましい。
この構成によれば、基本アシスト特性のシフト量を、車速に応じて可変設定するようにしているから、たとえばＵターン時などの操舵状況のように、低速走行中に大きなステアリング操作を行う場合であっても、操舵負担が重くなり過ぎたりすることがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ラック軸を含むステアリング機構３に機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから操舵補助力が、ギヤ機構（減速機構）等の駆動力伝達機構を介して、またはダイレクトドライブ方式によって、機械的に伝達されるようになっている。
【００２０】
ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。
【００２１】
トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、コントローラ１０（ＥＣＵ：電子制御ユニット）に入力されている。
コントローラ１０には、さらに、当該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する車速センサ６の出力信号が入力されている。
【００２２】
コントローラ１０は、マイクロコンピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０からの制御信号に基づいて電動モータＭを駆動するモータドライバ３０とを有している。コントローラ１０は、さらに、電動モータＭの端子間電圧を検出するモータ端子電圧検出部１１と、電動モータＭに流れる電流（モータ電流）を検出するモータ電流検出部１２とが備えられている。モータ端子電圧検出部１１およびモータ電流検出部１２の出力信号は、トルクセンサ５および車速センサ６の各出力信号とともに、マイクロコンピュータ２０に入力されている。
【００２３】
マイクロコンピュータ２０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ６によって検出される車速Ｖ、ならびにモータ端子間電圧およびモータ電流に基づく演算によって推定される操舵角速度ωに応じて、電動モータＭからステアリング機構３に与えるべきアシストトルク目標値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構３に与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。
【００２４】
マイクロコンピュータ２０は、プログラム処理を実行することによって実現される機能処理部であるアシストトルク目標値設定部２１と、マイクロコンピュータ２０内のメモリの記憶領域により構成されるアシスト特性記憶部２２とを備えている。アシスト特性記憶部２２は、複数の車速域のそれぞれに対して予め定めた複数の基本アシスト特性にそれぞれ対応する複数の基本アシストマップを記憶している。基本アシスト特性は、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の基本特性を定めたものであり、複数の操舵トルクの値に対応付けて、アシストトルク目標値の基本値がアシストマップ（テーブル）の形式でアシスト特性記憶部２２に記憶されている。
【００２５】
マイクロコンピュータ２０は、さらに、機能処理部として、モータ端子電圧検出部１１によって検出されるモータ端子間電圧Ｖｍと、モータ電流検出部１２によって検出されるモータ電流Ｉｍとに基づき、次式に従って操舵角速度ω（モータ回転速度）を推定演算する操舵角速度演算部２３を備えている。
【００２６】
【数２】

【００２７】
ただし、Ｒｍはモータ抵抗であり、Ｋは逆起電圧定数である。
マイクロコンピュータ２０は、また、機能処理部として、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトさせて仮想的な修正アシスト特性を得るときのシフト量を演算するシフト量演算部２４と、アシスト特性を基本アシスト特性と修正アシスト特性との間で漸次的に遷移させるアシスト特性遷移処理部２５と、このアシスト特性遷移処理部２５における遷移時間をモータ電流検出部１２によって検出されるモータ電流Ｉｍに基づいて設定する遷移時間設定部２６とを備えている。
【００２８】
シフト量演算部２４は、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ωと、車速センサ６によって検出される車速Ｖとに基づいて、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向にシフトした仮想的な修正アシスト特性を得るためのシフト量ΔＴ（その符号によりシフト方向を表し、その絶対値によりシフト長を表す量）を演算する。
アシストトルク目標値設定部２１は、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴ、車速センサ６が検出する車速Ｖ、およびアシスト特性遷移処理部２５によって設定される遷移シフト量ΔＴ^＊（零とΔＴとの間の値をとる。その符号によりシフト方向を表し、その絶対値によりシフト長を表す量）に基づいて、アシスト特性記憶部２２から、基本アシスト特性と修正アシスト特性との間で定められるアシスト特性に対応したアシストトルク目標値Ｔａを読み出す。
【００２９】
この読み出されたアシストトルク目標値Ｔａと、モータ電流検出部１２によって検出されるモータ電流Ｉｍに対応したアシストトルクとの偏差が偏差演算部２８によって求められ、この偏差演算部２８によって求められた偏差に基づいて、モータドライバ３０に与えるべき制御信号（たとえば、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号）が、制御信号生成部２９によって生成されるようになっている。
【００３０】
図２は、アシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップに対応した基本アシスト特性と、これを操舵トルク軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。
トルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴは、ステアリングホイール１に右方向操舵のためのトルクが加えられているときには正の値をとり、ステアリングホイール１に左方向操舵のためのトルクが加えられているときには負の値をとる。基本アシスト特性は、図２において、曲線Ｌ０で示されている。この基本アシスト特性は、操舵トルクＴの正の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの正の値を対応付け、操舵トルクＴの負の値に対してアシストトルク目標値Ｔａの負の値を対応付けるように定められている。上述のとおり、アシスト特性記憶部２２には、複数の車速域に対応した複数の基本アシストマップが記憶されているが、説明を簡単にするために、図２においては、或る車速域において適用される１つの基本アシスト特性が示されている。
【００３１】
曲線Ｌ０に示された基本アシスト特性において、操舵トルクＴ＝０の近傍においては、操舵トルクＴの値によらずにアシストトルク目標値Ｔａ＝０とされる。このような操舵トルク範囲が不感帯ＮＳである。
この実施形態では、操舵角速度演算部２３によって演算される操舵角速度ωおよび車速Ｖに基づいてシフト量演算部２４によって演算されるシフト量ΔＴだけ、基本アシスト特性を操舵トルクＴの座標軸方向（正方向または負方向）にシフトさせた仮想的な修正アシスト特性（たとえば、曲線Ｌ１１，Ｌ１２で示す特性）に基づいて、アシストトルク目標値Ｔａが設定されることになる。
【００３２】
図３は、シフト量演算部２４の働きを説明するための図であり、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴ_Ｂの関係が示されている。シフト量演算部２４は、この基本シフト量ΔＴ_Ｂに後述の車速ゲインＧ_Ｖを乗じることによって、シフト量ΔＴ（＝Ｇ_Ｖ×ΔＴ_Ｂ）を求める。
シフト量演算部２４は、たとえば図３に示された特性の曲線に対応したテーブルを記憶したメモリを有している。シフト量演算部２４が設定する基本シフト量ΔＴ_Ｂは、操舵角速度ωの正の値に対して基本シフト量ΔＴ_Ｂの正の値を対応付け、操舵角速度ωの負の値に対応して基本シフト量ΔＴ_Ｂの負の値を対応付けるように定められている。操舵角速度ωが零の近傍の不感帯内の値をとるときには、基本シフト量ΔＴ_Ｂは零に保持される。また、基本シフト量ΔＴ_Ｂは、不感帯外において、所定の下限値および上限値の間の範囲内で、操舵角速度ωの増加に対して単調に（この実施形態ではリニアに）増加するように定められるようになっている。
【００３３】
基本シフト量ΔＴ_Ｂがこのように定められることにより、操舵角速度ωが一定値以上の正の値をとるときには、基本アシスト特性を図２において操舵トルク座標軸の正方向にシフトさせた仮想的な修正アシスト特性（たとえば曲線Ｌ１１で示すアシスト特性）に従って、操舵トルクＴに対応したアシストトルク目標値Ｔａが定められる。これに対して、操舵角速度ωが一定値以下の負の値をとるときには、基本アシスト特性を図２における操舵トルク座標軸に沿って負の方向へとシフトさせた仮想的な修正アシスト特性（たとえば曲線Ｌ１２で示すアシスト特性）に従って、操舵トルクＴに対応するアシストトルク目標値Ｔａが定められることになる。
【００３４】
具体的には、基本アシスト特性を関数ｆを用いてＴａ＝ｆ（Ｔ）と表わすとすると、トルクセンサ５が検出する操舵トルクＴからシフト量ΔＴを引いた値をアシストマップ検索用の操舵トルク値Ｔ^＊として用い（すなわち、Ｔ^＊＝Ｔ−ΔＴ）、この検索用操舵トルク値Ｔ^＊を用いてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索すればよい。これによって、仮想的な修正アシスト特性に従って、アシストトルク目標値Ｔａ（＝ｆ（Ｔ^＊））を定めることができる。
【００３５】
ステアリングホイール１を中立位置から離れる方向へと切り込む切り込み操舵時においては、操舵角速度ωは、操舵トルクＴと同じ符号をとる（すなわち、操舵角速度ωと操舵トルクＴの方向が一致する）ことになるから、これに応じて仮想的な修正アシスト特性は、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向に沿って原点から離れる方向へとシフトさせた特性となる。このときのシフト量ΔＴは、操舵角速度ωの絶対値が大きいほど大きい。これにより、操舵トルクＴが同じ場合に、アシストトルク目標値Ｔａは、基本アシスト特性の場合に比較してその絶対値が小さくなるから、電動モータＭからステアリング機構３に与えられる操舵補助力が小さくなる。その結果、ステアリングホイール１を切り込むときに、良好な手応え感を運転者に与えることができる。
【００３６】
一方、ステアリングホイール１を舵角中点に向かって操舵する戻し操舵時においては、操舵開始初期において、操舵トルクＴの方向と操舵角速度ωの方向とが逆転し、その後は、操舵角速度ωの絶対値が増加していくのに対して、操舵トルクＴは微小な値となる。これに応じて、仮想的な修正アシスト特性は、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸方向に沿って原点に向かう方向へとシフトさせた特性となり、操舵角速度ωの絶対値の増加に伴ってそのシフト量ΔＴの絶対値が増加していく。これにより、操舵トルクＴが同じ場合に、アシストトルク目標値Ｔａの絶対値は、基本アシスト特性の場合よりも大きな値をとるから、戻し操舵時における操舵補助不足が生じることがない。それによって、運転者が意図するよりもステアリングホイールが強く戻されるといった感覚（ばね感）を解消することができる。
【００３７】
図４は、車速Ｖに対応したシフト量ΔＴの可変設定について説明するための図である。シフト量演算部２４は、図３に示された特性に従って基本シフト量ΔＴ_Ｂを求め、さらに図４に示された特性に従って定められる車速ゲインＧ_Ｖを基本シフト量ΔＴ_Ｂに乗じることによって、シフト量ΔＴを求める。
車速ゲインＧ_Ｖは、車速Ｖが零から所定速度までの範囲内において、車速Ｖの増加に伴って急増し、その後は緩やかに一定値に収束するように定められている。
【００３８】
これによって、低速走行時におけるアシスト特性のシフト量が少なく抑えられるから、たとえばＵターン操作を行う場合のように、ステアリングホイール１を同じ方向に切り込み続ける場合であっても、操舵負担が重くなり過ぎるなどということがない。
図５は、マイクロコンピュータ２０の働きを説明するためのフローチャートである。マイクロコンピュータ２０は、制御周期（たとえば、０．１秒）ごとに図５の処理を繰り返し実行する。
【００３９】
車速センサ６によって検出される車速Ｖおよびトルクセンサ５によって検出される操舵トルクＴが読み込まれる（ステップＳ１，Ｓ２）。さらに、モータ端子電圧検出部１１およびモータ電流検出部１２の各出力信号が読み込まれて（ステップＳ３，Ｓ４）、操舵角速度演算部２３によって操舵角速度ωが求められる（ステップＳ５）。この求められた操舵角速度ωに基づき、シフト量演算部２４は、その操舵角速度ωに対応する基本シフト量ΔＴ_Ｂを読み出すことになる（ステップＳ６）。さらに、シフト量演算部２４は、車速センサ６が検出する車速Ｖに基づいて、車速ゲインＧ_Ｖを求める（ステップＳ７）。そして、この求められた車速ゲインＧ_Ｖを基本シフト量ΔＴ_Ｂに乗じることによって、シフト量ΔＴが演算される（ステップＳ８）。
【００４０】
一方、遷移時間設定部２６は、モータ電流Ｉｍに基づいて、基本アシスト特性とシフト量ΔＴに対応した修正アシスト特性との間でアシスト特性を遷移させるための遷移時間を設定する（ステップＳ９）。遷移時間設定部２６は、たとえば、モータ電流Ｉｍに対応する遷移時間ｔを定めたマップをメモリ内に記憶しており、このメモリからモータ電流Ｉｍに対応した遷移時間ｔを読み出すことによって、適切な遷移時間ｔを設定する。
【００４１】
たとえば、遷移時間ｔは、図６に示すように、モータ電流Ｉｍの増加に伴って、所定の下限値（図６の例では０．３秒）と所定の上限値（図６の例では０．５秒）との間で、単調に（図６の例ではリニアに）増加するように定められる。
アシスト特性遷移処理部２５は、シフト量演算部２４で求められたシフト量ΔＴと、零とシフト量ΔＴとの間の値に定められる遷移過程のシフト量である遷移シフト量ΔＴ^＊（初期値は、Ｔ^＊＝「０」）とを大小比較する（図５のステップＳ１０，Ｓ１１）。
【００４２】
遷移シフト量ΔＴ^＊がシフト量ΔＴよりも小さければ（ステップＳ１０のＹＥＳ）、アシスト特性遷移処理部２５は、遷移シフト量ΔＴ^＊をインクリメントする（ステップＳ１２）。具体的には、制御周期毎に遷移シフト量ΔＴ^＊をインクリメントするときのインクリメント幅が、定数ｋ_１（ｋ_１＞０。たとえば、定数ｋ_１は制御周期に等しい値であってもよい。）、シフト量ΔＴおよび遷移時間ｔを用いて、ｋ_１・ΔＴ／ｔと定められ、このインクリメント幅だけ、遷移シフト量ΔＴ^＊がインクリメントされる。具体的には、定数ｋ_１を０．１に定め、遷移時間ｔを０．５秒に定めるとすると、インクリメント幅はΔＴ／５となり、５回の制御周期（制御周期が０．１秒の場合は０．５秒）で、シフト量ΔＴに渡るアシスト特性の遷移が達成されることになる。
【００４３】
一方、遷移シフト量ΔＴ^＊がシフト量ΔＴよりも大きければ（ステップＳ１１のＹＥＳ）、アシスト特性遷移処理部２５は、遷移シフト量ΔＴ^＊をデクリメントする（ステップＳ１３）。具体的には、制御周期毎に遷移シフト量ΔＴ^＊をデクリメントするときのデクリメント幅が、定数ｋ_２（ｋ_２＞０。たとえば、ｋ_２＝ｋ_１）、シフト量ΔＴおよび遷移時間ｔを用いて、ｋ_２・ΔＴ／ｔと定められ、このデクリメント幅だけ、遷移シフト量ΔＴ^＊がデクリメントされる。
【００４４】
遷移シフト量ΔＴ^＊とシフト量ΔＴとが等しければ、アシスト特性遷移処理部２５は、遷移シフト量ΔＴ^＊のインクリメントもデクリメントも行わず、その現在値を維持する（ステップＳ１０のＮＯ、ステップＳ１１のＮＯ）。
このようにして遷移シフト量ΔＴ^＊が定まると、アシストトルク目標値設定部２１は、Ｔ^＊←Ｔ−ΔＴ^＊として、検索用の操舵トルク値Ｔ^＊を求め、この検索用操舵トルク値Ｔ^＊に基づいてアシスト特性記憶部２２に記憶された基本アシストマップを検索する（ステップＳ１４）。
【００４５】
このようにして、基本アシスト特性を遷移シフト量ΔＴ^＊だけ操舵トルク軸方向に沿ってシフトさせて得られる仮想的なアシスト特性に従うアシストトルク目標値Ｔａが、アシスト特性記憶部２２から読み出されることになる。この読み出されたアシストトルク目標値Ｔａに基づき、モータドライバ３０が制御され、それに応じた駆動力をモータＭが発生して、ステアリング機構３に与えることになる。
【００４６】
制御周期毎に遷移シフト量ΔＴ^＊がインクリメントまたはデクリメントされることによって、遷移シフト量ΔＴ^＊が漸次的にシフト量ΔＴに近づくので、アシストトルク目標値Ｔａを定めるためのアシスト特性は、基本アシスト特性と修正アシスト特性との間で漸次的に遷移し、その遷移過程のアシスト特性が順次適用されてアシストトルク目標値Ｔａが求められる。
そして、この実施形態では、遷移時間ｔは、モータ電流Ｉｍが大きいほど大きな値となるように定められるから、モータ電流Ｉｍが大きいときほど、アシスト特性の遷移はゆっくりと進む。そのため、操舵角速度演算部２３における推定演算に用いられるモータ抵抗Ｒｍの値が真の値からずれている場合であっても、大きな誤差を含む操舵角速度ωに対応した修正アシスト特性が即座に適用されることがない。これにより、操舵補助の過不足を抑制して、良好な操舵フィーリングを維持することができる。
【００４７】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、モータ電流Ｉｍに応じて遷移時間ｔを定めているが、アシストトルク目標値Ｔａの絶対値が大きければモータ電流Ｉｍも大きな値をとるから、遷移時間ｔは、アシストトルク目標値Ｔａ（たとえば、前制御周期において設定された値）の絶対値が大きいほど長くなるように定めるようにしてもよい。
【００４８】
また、上記の実施形態では、アシスト特性のシフト量ΔＴに対して車速Ｖが加味されているが、車速Ｖに依存するシフト量の可変設定は必ずしも必要ではない。すなわち、上述の実施形態における基本シフト量ΔＴ_Ｂをそのままシフト量ΔＴとして用いてもよい。
また、上記の実施形態では、アシスト特性記憶部２２に、基本アシスト特性に対応するアシストマップを記憶させておいて、このアシストマップからアシストトルク目標値Ｔａを読み出す構成とされているが、関数演算によって、操舵トルクＴに対応したアシストトルク目標値Ｔａを定める構成としてもよい。
【００４９】
シフト量演算部２４についても同様であり、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴ_Ｂの特性を予めメモリに記憶させておいてもよいし、関数演算によって、操舵角速度ωに対する基本シフト量ΔＴ_Ｂを求める構成としてもよい。車速Ｖに対する車速ゲインＧ_Ｖの演算やモータ電流Ｉｍに対する遷移時間ｔの演算についても同様のことが当てはまる。
また、上記の実施形態では、アシストトルク目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクに対するアシストトルク目標値の特性をアシスト特性として説明したが、本発明はこれに限らず、モータ電流目標値またはモータ電圧目標値をモータ駆動目標値とし、操舵トルクとこれらとの関係をアシスト特性としてもよい。
【００５０】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】基本アシスト特性と、これを操舵トルク軸方向にシフトして得られる修正アシスト特性とを説明するための図である。
【図３】操舵角速度に対する基本シフト量の関係を示す図である。
【図４】車速に対するシフト量の可変設定について説明するための図である。
【図５】マイクロコンピュータによる電動モータの駆動制御に関連する処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】モータ電流に対する遷移時間の設定例を示す図である。
【図７】アシスト特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ステアリングホイール
３ステアリング機構
５トルクセンサ
６車速センサ
１０コントローラ
１１モータ端子電圧検出部
１２モータ電流検出部
２０マイクロコンピュータ
２１アシストトルク目標値設定部
２２アシスト特性記憶部
２３操舵角速度演算部
２４シフト量演算部
２５アシスト特性遷移処理部
２６遷移時間設定部
３０モータドライバ
Ｍ電動モータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device configured to transmit a driving force generated by an electric motor to a steering mechanism as a steering assist force.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus configured to assist steering by mechanically transmitting a driving force generated by an electric motor to a steering mechanism by a gear mechanism (a reduction mechanism) or a direct drive system has been used.
In such an electric power steering apparatus, an assist characteristic that determines a relationship between a steering torque applied to a steering wheel and an assist torque target value given to the steering mechanism from the electric motor is predetermined and stored in a memory as an assist map. Have been. Then, an assist torque target value corresponding to the steering torque is read from the assist map, and the drive of the electric motor is controlled based on the read assist torque target value.
[0003]
As shown in FIG. 7, the assist characteristic is determined such that the larger the steering torque, the larger the assist torque target value. For the steering torque, for example, a positive value is assigned to the right steering direction, and a negative value is assigned to the left steering direction. The assist characteristics are defined so that a positive assist torque target value corresponds to a positive steering torque value, and a negative assist torque target value corresponds to a negative steering torque value. I have.
[0004]
When the assist torque target value is a positive value, a steering assist force for turning the steered wheels to the right is applied to the steering mechanism. On the other hand, when the assist torque target value is a negative value, a steering assist force for turning the steered wheels to the left is applied to the steering mechanism. When the steering torque takes a value within a dead zone near zero, the assist torque target value is set to zero.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-58501
[Problems to be solved by the invention]
In the electric power steering device to which such an assist characteristic is applied, when performing the return steering to rotate the steering wheel toward the steering angle midpoint, the steering is returned to the steering angle midpoint more strongly than intended. There is a problem that a steering feeling (a so-called spring feeling) is generated. That is, when performing the return steering, the steering torque decreases, and accordingly, the assist force decreases, and the steered wheels are strongly returned to the steering angle midpoint by the reverse input from the wheels.
[0007]
This problem can be solved by increasing the slope of the assist characteristic curve so that a larger assist torque target value is set for the steering torque. However, in this case, there is a problem that the feeling of response during the turning steering is impaired.
In view of this, the applicant of the present application has proposed, in Japanese Patent Application No. 2002-160061, an electric power steering apparatus configured to correct the basic assist characteristic based on the steering speed and to assist the steering according to the corrected assist characteristic obtained thereby. did. In the electric power steering apparatus according to the prior application, a corrected assist characteristic is obtained by shifting a basic assist characteristic in a direction of a steering torque coordinate axis according to a steering speed. More specifically, for example, the shift direction and the shift amount of the basic assist characteristic are variably set according to the direction (equal to the steering direction) and the magnitude of the steering speed. For example, when the steering speed takes a positive value, the basic assist characteristic is shifted in the positive direction of the steering torque axis, and when the steering speed takes a negative value, the basic assist characteristic is shifted in the negative direction of the steering torque axis. The shift assist is determined by determining the shift amount so as to increase monotonically (for example, linearly) according to the absolute value of the steering speed.
[0008]
By setting the motor drive target value in accordance with the corrected assist characteristics obtained in this way, it becomes possible to set different assist characteristics between the turning steering and the returning steering. As a result, a sufficient feeling of response can be obtained at the time of the turning steering, and at the time of the return steering, a sufficient steering assist force is transmitted to the steering mechanism. Undesirable steering feeling (spring feeling) that is strongly returned can be eliminated.
[0009]
In the electric power steering apparatus according to the embodiment described in the specification of the above-mentioned prior application, the steering angle sensor is used for detecting the steering speed, but the steering angular speed ω is the motor current Im flowing through the electric motor, Using the terminal voltage Vm, the motor resistance Rm, and the back electromotive force constant K, it can be obtained by the following equation.
[0010]
(Equation 1)

[0011]
Therefore, it is more cost-effective to adopt a configuration for estimating the steering angular velocity ω by calculation according to the above formula than using a steering angle sensor.
However, if the value of the motor resistance Rm used for the calculation deviates from its true value, the larger the motor current Im, the larger the error in the estimated steering angular velocity ω becomes, and the erroneous determination of the steering state or the turning back occurs. This causes an excessive or insufficient steering load, resulting in deterioration of the steering feeling.
[0012]
Therefore, an object of the present invention is to eliminate a spring feeling at the time of return steering, obtain a feeling of response at the time of turning steering, further suppress excessive or insufficient steering assistance, and thereby greatly improve the steering feeling. Another object of the present invention is to provide an electric power steering device.
[0013]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus for assisting steering by transmitting a driving force of an electric motor (M) to a steering mechanism (3). Torque detecting means (5) for detecting the steering torque applied to the operating member (1) for operating the motor, motor current detecting means (12) for detecting the current flowing through the electric motor, and the motor current detecting means. A steering speed detecting / estimating means (23) for detecting or estimating the steering speed of the operating member by calculation using the obtained motor current; and a characteristic of a motor drive target value with respect to the steering torque detected by the steering torque detecting means. Assist characteristic setting means (22, 24, 25, 26) for setting a certain assist characteristic, and assist set by the assist characteristic setting means Motor drive target value setting means (21) for setting a motor drive target value corresponding to the steering torque detected by the steering torque detection means according to the characteristic, and a motor drive target value set by the motor drive target value setting means. Motor driving means (28, 29, 30) for driving the electric motor on the basis of the above, and the assist characteristic setting means converts the basic assist characteristic, which is a basic characteristic of the assist characteristic, to the steering speed detecting / estimating means. A steering speed adaptive shift amount calculating means (24) for calculating a shift amount to a corrected assist characteristic to be obtained by shifting the basic assist characteristic in the direction of the steering torque coordinate axis according to the steering speed detected or estimated by The assist characteristics applied to the setting of the motor drive target value are the basic assist characteristics and the corrected assist characteristics. And a transition time between the basic assist characteristic and the corrected assist characteristic, which is determined by the motor current detected by the motor current detector or the motor drive. An electric power steering apparatus, comprising: a transition time setting means (26) for setting in accordance with an absolute value of a motor drive target value set by the target value setting means. It should be noted that the alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components and the like in embodiments described later. Hereinafter, the same applies in this section.
[0014]
According to the present invention, the assist characteristic for setting the motor drive target value transitions between the basic assist characteristic and the corrected assist characteristic obtained by performing the correction based on the steering speed. That is, the motor drive target value is set based on the steering torque according to any of the basic assist characteristic, the correction assist characteristic, and the assist characteristic in the transition process between the basic assist characteristic and the correction assist characteristic.
The transition time between the basic assist characteristic and the correction assist characteristic is set according to the motor current or the motor drive target value. Therefore, when there is a possibility that a large error occurs in the steering speed estimated by the steering speed detecting / estimating means using the motor current, if the transition time is set long, the transition of the assist characteristic based on the erroneous steering speed can be performed quickly. Since the steering assist does not occur, there is no immediate excess or deficiency in the steering assist, and deterioration of the steering feeling can be prevented. That is, for example, the transition time may be set longer as the absolute value of the motor current or the motor drive target value increases. More specifically, the transition time may be set so as to increase monotonically (for example, linearly) between a predetermined lower limit and an upper limit as the motor current or the motor drive target value increases.
[0015]
The correction of the basic assist characteristic is performed by shifting the basic assist characteristic in the steering torque coordinate axis direction according to the steering speed.
More specifically, for example, the shift direction and the shift amount of the basic assist characteristic are variably set according to the direction (equal to the steering direction) and the magnitude of the steering speed. For example, the steering torque detected by the steering torque detection means takes a positive value with respect to the right steering direction, takes a negative value with respect to the left steering direction, and in the basic assist characteristic, the steering torque becomes a positive value. On the other hand, it is assumed that a positive motor drive target value is assigned, and a negative motor drive target value is set for a negative steering torque. The steering speed has a positive value in the right steering direction and a negative value in the left steering direction.
[0016]
In this case, for example, when the steering speed takes a positive value, the basic assist characteristic is shifted in the positive direction of the steering torque coordinate axis, and when the steering speed takes a negative value, the basic assist characteristic is changed to the steering torque coordinate axis. The correction assist characteristic may be obtained by shifting in the negative direction and determining the shift amount so as to increase monotonically (for example, linearly) in accordance with the absolute value of the steering speed. That is, the shift direction of the basic assist characteristic may be determined to be equal to the direction of the steering speed (steering direction). The shift amount may be increased in a range equal to or less than a predetermined upper limit. Further, it is preferable that the predetermined range of the value in which the absolute value of the steering speed is near zero is a dead zone where the shift amount is zero, and the shift amount is variably set outside the dead zone according to the steering speed.
[0017]
By setting the motor drive target value in accordance with the corrected assist characteristics obtained in this way, it becomes possible to set different assist characteristics between the turning steering and the returning steering. As a result, a sufficient feeling of response can be obtained at the time of the turning steering, and at the time of the return steering, a sufficient steering assist force is transmitted to the steering mechanism. Undesirable steering feeling (spring feeling) that is strongly returned can be eliminated.
[0018]
The electric power steering device further includes a vehicle speed detecting means (6) for detecting a running speed of a vehicle equipped with the electric power steering device, and the basic assist characteristic according to a vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means. It is preferable to include vehicle speed adaptive shift amount setting means (24, S7, S8) for variably setting the shift amount of the correction assist characteristic with respect to.
According to this configuration, since the shift amount of the basic assist characteristic is variably set according to the vehicle speed, for example, when a large steering operation is performed during low-speed traveling, such as in a steering situation during a U-turn. Even if there is, the steering burden does not become too heavy.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an electric configuration of an electric power steering apparatus according to one embodiment of the present invention. A steering torque applied to a steering wheel 1 as an operation member is mechanically transmitted via a steering shaft 2 to a steering mechanism 3 including a rack shaft. A steering assist force is mechanically transmitted to the steering mechanism 3 from the electric motor M via a driving force transmission mechanism such as a gear mechanism (reduction mechanism) or by a direct drive system.
[0020]
The steering shaft 2 is divided into an input shaft 2A connected to the steering wheel 1 and an output shaft 2B connected to the steering mechanism 3. The input shaft 2A and the output shaft 2B are connected to a torsion bar 4. Are connected to each other. The torsion bar 4 generates a twist in accordance with the steering torque, and the direction and amount of the twist are detected by a torque sensor 5.
[0021]
The torque sensor 5 is, for example, a magnetic sensor that detects a magnetic resistance that changes in accordance with a change in the positional relationship between the input shaft 2A and the output shaft 2B in the rotation direction. The output signal of the torque sensor 5 is input to a controller 10 (ECU: electronic control unit).
Further, an output signal of a vehicle speed sensor 6 that detects a traveling speed of a vehicle on which the electric power steering device is mounted is input to the controller 10.
[0022]
The controller 10 includes a microcomputer 20 and a motor driver 30 that drives the electric motor M based on a control signal from the microcomputer 20. The controller 10 further includes a motor terminal voltage detection unit 11 that detects a voltage between terminals of the electric motor M, and a motor current detection unit 12 that detects a current (motor current) flowing through the electric motor M. Output signals of the motor terminal voltage detection unit 11 and the motor current detection unit 12 are input to the microcomputer 20 together with the output signals of the torque sensor 5 and the vehicle speed sensor 6.
[0023]
The microcomputer 20 controls the electric motor according to the steering torque T detected by the torque sensor 5, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6, and the steering angular velocity ω estimated by calculation based on the motor terminal voltage and the motor current. An assist torque target value to be given to the steering mechanism 3 from M is determined, and the electric motor M is drive-controlled so that a steering assist force according to the steering torque or the like is given to the steering mechanism 3.
[0024]
The microcomputer 20 includes an assist torque target value setting unit 21 which is a function processing unit realized by executing a program process, and an assist characteristic storage unit 22 configured by a storage area of a memory in the microcomputer 20. ing. The assist characteristic storage unit 22 stores a plurality of basic assist maps respectively corresponding to a plurality of predetermined basic assist characteristics for each of a plurality of vehicle speed ranges. The basic assist characteristic defines the basic characteristic of the assist torque target value with respect to the steering torque. The basic value of the assist torque target value is associated with a plurality of steering torque values in the form of an assist map (table). It is stored in the characteristic storage unit 22.
[0025]
The microcomputer 20 further includes, as a function processing unit, a steering angular velocity according to the following equation based on the motor terminal voltage Vm detected by the motor terminal voltage detection unit 11 and the motor current Im detected by the motor current detection unit 12. A steering angular speed calculator 23 for estimating and calculating ω (motor rotation speed) is provided.
[0026]
(Equation 2)

[0027]
Here, Rm is a motor resistance, and K is a back electromotive force constant.
The microcomputer 20 further includes, as a function processing unit, a shift amount calculating unit 24 that calculates a shift amount when shifting the basic assist characteristic in the direction of the steering torque coordinate axis to obtain a virtual corrected assist characteristic; An assist characteristic transition processing unit 25 that makes a gradual transition between the assist characteristic and the correction assist characteristic, and a transition time in the assist characteristic transition processing unit 25 is set based on the motor current Im detected by the motor current detection unit 12. And a transition time setting unit 26 that performs the operation.
[0028]
The shift amount calculation unit 24 virtually corrects the basic assist characteristic in the steering torque coordinate axis direction based on the steering angular speed ω calculated by the steering angular speed calculation unit 23 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6. The shift amount ΔT (the amount indicating the shift direction by its sign and the shift length by its absolute value) for obtaining the assist characteristic is calculated.
The assist torque target value setting unit 21 determines the steering torque T detected by the torque sensor 5, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6, and the transition shift amount ΔT ^* (between zero and ΔT) set by the assist characteristic transition processing unit 25. An assist characteristic determined between the basic assist characteristic and the correction assist characteristic from the assist characteristic storage unit 22 based on the sign indicating the shift direction and the absolute value indicating the shift length). Is read out.
[0029]
The deviation between the read assist torque target value Ta and the assist torque corresponding to the motor current Im detected by the motor current detection unit 12 is determined by the deviation calculation unit 28, and the deviation is calculated by the deviation calculation unit 28. A control signal to be given to the motor driver 30 (for example, a PWM (Pulse Width Modulation) control signal) is generated by the control signal generation unit 29 based on the deviation.
[0030]
FIG. 2 is a diagram for explaining a basic assist characteristic corresponding to the basic assist map stored in the assist characteristic storage unit 22 and a corrected assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic in the steering torque axis direction.
The steering torque T detected by the torque sensor 5 takes a positive value when a torque for rightward steering is applied to the steering wheel 1, and the torque for leftward steering is applied to the steering wheel 1. If it is, it takes a negative value. The basic assist characteristic is shown by a curve L0 in FIG. In this basic assist characteristic, a positive value of the assist torque target value Ta is associated with a positive value of the steering torque T, and a negative value of the assist torque target value Ta is associated with a negative value of the steering torque T. It is determined as follows. As described above, a plurality of basic assist maps corresponding to a plurality of vehicle speed ranges are stored in the assist characteristic storage unit 22, but for simplicity, FIG. One basic assist characteristic is shown.
[0031]
In the basic assist characteristic shown by the curve L0, in the vicinity of the steering torque T = 0, the assist torque target value Ta = 0 is set regardless of the value of the steering torque T. Such a steering torque range is a dead zone NS.
In this embodiment, the basic assist characteristic is changed by the shift amount ΔT calculated by the shift amount calculation unit 24 based on the steering angular speed ω and the vehicle speed V calculated by the steering angular speed calculation unit 23 in the coordinate axis direction (positive direction) of the steering torque T. Alternatively, the assist torque target value Ta is set based on virtual correction assist characteristics shifted in the negative direction (for example, characteristics indicated by curves L11 and L12).
[0032]
Figure 3 is a diagram for explaining the function of the shift amount computing section 24, and relationship between the basic shift amount [Delta] T _B are shown with respect to the steering angular velocity omega. Shift amount calculation unit 24, by multiplying the vehicle speed gain _{G V} below in the basic shift amount [Delta] T _B, obtains the shift amount _{_{ΔT (= G V × ΔT B}} ).
The shift amount calculation unit 24 has a memory that stores a table corresponding to the characteristic curve shown in FIG. 3, for example. The basic shift amount ΔT _B set by the shift amount calculating unit 24 corresponds to a positive value of the basic shift amount ΔT _{B with} a positive value of the steering angular velocity ω, and corresponds to a basic value corresponding to a negative value of the steering angular velocity ω. It is determined so that a negative value of the shift amount ΔT _B is associated. When the steering angular velocity ω has a value within the dead zone in the vicinity of zero, the basic shift amount [Delta] T _B is held at zero. Moreover, the basic shift amount [Delta] T _B, outside the dead zone, within a range between predetermined lower and upper limits, monotonically set to increase (linearly in this embodiment) with respect to an increase in the steering angular velocity ω It is supposed to be.
[0033]
By reference shifting amount [Delta] T _B is determined in this manner, when the steering angular velocity ω is a positive value above a certain value, a virtual correction shifted in the positive direction of the steering torque coordinate axis basic assist characteristic in FIG. 2 An assist torque target value Ta corresponding to the steering torque T is determined according to the assist characteristic (for example, the assist characteristic indicated by the curve L11). On the other hand, when the steering angular velocity ω takes a negative value equal to or less than a certain value, the virtual correction assist characteristic (for example, a curve) in which the basic assist characteristic is shifted in the negative direction along the steering torque coordinate axis in FIG. The assist torque target value Ta corresponding to the steering torque T is determined according to the assist characteristic indicated by L12).
[0034]
Specifically, assuming that the basic assist characteristic is expressed as Ta = f (T) using a function f, a value obtained by subtracting the shift amount ΔT from the steering torque T detected by the torque sensor 5 is calculated as a steering torque for assist map search. The basic assist map stored in the assist characteristic storage unit 22 may be searched using the value T ^* (that is, T ^* = T−ΔT) and using the search steering torque value T ^* . Thereby, the assist torque target value Ta (= f (T ^* )) can be determined according to the virtual correction assist characteristic.
[0035]
At the time of incision steering in which the steering wheel 1 is turned away from the neutral position, the steering angular velocity ω has the same sign as the steering torque T (that is, the direction of the steering angular velocity ω matches the direction of the steering torque T). Accordingly, in response to this, the virtual correction assist characteristic becomes a characteristic in which the basic assist characteristic is shifted in a direction away from the origin along the steering torque coordinate axis direction. The shift amount ΔT at this time increases as the absolute value of the steering angular velocity ω increases. Accordingly, when the steering torque T is the same, the absolute value of the assist torque target value Ta is smaller than that in the case of the basic assist characteristic, so that the steering assist force given to the steering mechanism 3 from the electric motor M is smaller. Become. As a result, when the steering wheel 1 is turned, a good feeling of response can be given to the driver.
[0036]
On the other hand, at the time of return steering in which the steering wheel 1 is steered toward the midpoint of the steering angle, the direction of the steering torque T and the direction of the steering angular velocity ω are reversed at the initial stage of the steering start, and thereafter, the absolute value of the steering angular velocity ω is changed. While the value increases, the steering torque T becomes a small value. Accordingly, the virtual correction assist characteristic becomes a characteristic in which the basic assist characteristic is shifted in a direction toward the origin along the steering torque coordinate axis direction, and the shift amount increases with an increase in the absolute value of the steering angular velocity ω. The absolute value of ΔT increases. As a result, when the steering torque T is the same, the absolute value of the assist torque target value Ta takes a larger value than in the case of the basic assist characteristic, so that insufficient steering assistance during return steering does not occur. Thereby, the feeling (spring feeling) that the steering wheel is returned more strongly than intended by the driver can be eliminated.
[0037]
FIG. 4 is a diagram for explaining variable setting of the shift amount ΔT corresponding to the vehicle speed V. Shift amount calculation unit 24, by multiplying seeking basic shift amount [Delta] T _B according to the characteristics shown in FIG. 3, the vehicle speed gain G _V defined in accordance with further shown in FIG. 4 characteristic to the basic shift amount [Delta] T _B, the shift Obtain the quantity ΔT.
Vehicle speed gain G _V is within the range of the vehicle speed V is from zero to a predetermined speed, and surge with increasing vehicle speed V, then is defined to gradually converged to a constant value.
[0038]
As a result, the shift amount of the assist characteristic during low-speed traveling is suppressed to a small amount. Therefore, even when the steering wheel 1 is continuously turned in the same direction, for example, when a U-turn operation is performed, the steering load becomes too heavy. There is no such thing.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the microcomputer 20. The microcomputer 20 repeatedly executes the processing of FIG. 5 every control cycle (for example, 0.1 second).
[0039]
The vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6 and the steering torque T detected by the torque sensor 5 are read (steps S1 and S2). Further, the output signals of the motor terminal voltage detector 11 and the motor current detector 12 are read (steps S3, S4), and the steering angular velocity ω is obtained by the steering angular velocity calculator 23 (step S5). Based on thus determined steering angular velocity omega, the shift amount computing section 24 will be read out basic shift amount [Delta] T _B corresponding to the steering angular velocity omega (step S6). Further, the shift amount computing section 24, based on the vehicle speed V vehicle speed sensor 6 detects, obtains the vehicle speed gain G _V (step S7). Then, by multiplying the thus determined vehicle speed gain G _V to the basic shift amount [Delta] T _B, the shift amount [Delta] T is calculated (step S8).
[0040]
On the other hand, the transition time setting unit 26 sets a transition time for transitioning the assist characteristics between the basic assist characteristics and the corrected assist characteristics corresponding to the shift amount ΔT based on the motor current Im (step S9). The transition time setting unit 26 stores, for example, a map in which a transition time t corresponding to the motor current Im is stored in a memory. Set the transition time t.
[0041]
For example, as shown in FIG. 6, as the motor current Im increases, the transition time t becomes a predetermined lower limit (0.3 seconds in the example of FIG. 6) and a predetermined upper limit (0 in the example of FIG. 6). .5 seconds) so as to increase monotonically (linearly in the example of FIG. 6).
The assist characteristic transition processing unit 25 calculates a transition shift amount ΔT ^* (initial value), which is a shift amount of a transition process defined by a value between the shift amount ΔT obtained by the shift amount calculation unit 24 and zero and the shift amount ΔT. Compares T ^{* with} "0") (steps S10 and S11 in FIG. 5).
[0042]
If the transition shift amount ΔT ^* is smaller than the shift amount ΔT (YES in step S10), the assist characteristic transition processing unit 25 increments the transition shift amount ΔT ^* (step S12). Specifically, the increment width when incrementing the transition shift amount ΔT ^* for each control cycle is a constant k ₁ (k ₁ >0; for example, the constant k ₁ may be a value equal to the control cycle). , using a shift amount [Delta] t and the transition time t, is defined as k 1 _· ΔT / t, the increment width only transition shift amount [Delta] t ^* is incremented. Specifically, defining a constant _{k 1} to 0.1, when determining the transition time t to 0.5 seconds, the increment width [Delta] T / 5, and the five control period (control cycle of 0.1 sec In 0.5 seconds, the transition of the assist characteristic over the shift amount ΔT is achieved.
[0043]
On the other hand, if the transition shift amount ΔT ^* is larger than the shift amount ΔT (YES in step S11), the assist characteristic transition processing unit 25 decrements the transition shift amount ΔT ^* (step S13). Specifically, the decrement width when the transition shift amount ΔT ^* is decremented for each control cycle uses a constant k ₂ (k ₂ >0; for example, k ₂ = k ₁ ), a shift amount ΔT, and a transition time t. Te, is defined as _{k 2} · ΔT / t, the decrement width only transition shift amount [Delta] t ^* is decremented.
[0044]
If the transition shift amount ΔT ^* is equal to the shift amount ΔT, the assist characteristic transition processing unit 25 does not increment or decrement the transition shift amount ΔT ^* , and maintains the current value (NO in step S10, step S11). NO).
When the transition shift amount ΔT ^* is determined in this manner, the assist torque target value setting unit 21 obtains a steering torque value T ^* for search as T ^* ← T−ΔT ^* , and obtains the steering torque value T ^* for search ^. The basic assist map stored in the assist characteristic storage unit 22 is searched based on the information (step S14).
[0045]
In this way, the assist torque target value Ta according to the virtual assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic by the transition shift amount ΔT ^* along the steering torque axis direction is read from the assist characteristic storage unit 22. Become. The motor driver 30 is controlled based on the read assist torque target value Ta, and the driving force corresponding to the motor driver 30 is generated by the motor M and applied to the steering mechanism 3.
[0046]
As the transition shift amount ΔT ^* is incremented or decremented for each control cycle, the transition shift amount ΔT ^* gradually approaches the shift amount ΔT. Therefore, the assist characteristic for determining the assist torque target value Ta is the basic assist characteristic. And the assist characteristic gradually changes, and the assist characteristic in the transition process is sequentially applied to obtain the assist torque target value Ta.
In this embodiment, the transition time t is determined so as to increase as the motor current Im increases. Therefore, as the motor current Im increases, the transition of the assist characteristic progresses more slowly. Therefore, even when the value of the motor resistance Rm used for the estimation calculation in the steering angular velocity calculator 23 deviates from the true value, the correction assist characteristic corresponding to the steering angular velocity ω including a large error is immediately applied. Never. Thus, it is possible to suppress excessive or insufficient steering assistance and maintain a good steering feeling.
[0047]
As described above, one embodiment of the present invention has been described, but the present invention can be implemented in other forms. For example, in the above embodiment, the transition time t is determined according to the motor current Im. However, if the absolute value of the assist torque target value Ta is large, the motor current Im also takes a large value. The torque target value Ta (for example, a value set in the previous control cycle) may be set to be longer as the absolute value is larger.
[0048]
Further, in the above-described embodiment, the vehicle speed V is added to the shift amount ΔT of the assist characteristic, but it is not always necessary to variably set the shift amount depending on the vehicle speed V. In other words, it may be used as it is as the shifting amount [Delta] T the basic shift amount [Delta] T _B in the above embodiment.
Further, in the above embodiment, the assist characteristic storage unit 22 stores the assist map corresponding to the basic assist characteristic, and reads the assist torque target value Ta from the assist map. Thus, the assist torque target value Ta corresponding to the steering torque T may be determined.
[0049]
The same applies to the shift amount computing section 24, may be previously memory to store the characteristics of the reference shifting amount [Delta] T _B with respect to the steering angular velocity omega, the function operation to obtain the basic shift amount [Delta] T _B with respect to the steering angular velocity omega It may be configured. The same is true for operations of the vehicle speed gain G _V transition time t for calculation and the motor current Im of the relative vehicle speed V.
Further, in the above-described embodiment, the assist torque target value is set as the motor drive target value, and the characteristic of the assist torque target value with respect to the steering torque is described as the assist characteristic. The voltage target value may be set as the motor drive target value, and the relationship between the steering torque and the steering torque may be set as the assist characteristic.
[0050]
In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an electric configuration of an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a basic assist characteristic and a corrected assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic in a steering torque axis direction.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a basic shift amount and a steering angular velocity.
FIG. 4 is a diagram for explaining variable setting of a shift amount with respect to a vehicle speed.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process related to drive control of the electric motor by the microcomputer.
FIG. 6 is a diagram illustrating a setting example of a transition time with respect to a motor current.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an assist characteristic.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 steering wheel 3 steering mechanism 5 torque sensor 6 vehicle speed sensor 10 controller 11 motor terminal voltage detection unit 12 motor current detection unit 20 microcomputer 21 assist torque target value setting unit 22 assist characteristics storage unit 23 steering angular velocity calculation unit 24 shift amount calculation unit 25 Assist characteristic transition processing unit 26 Transition time setting unit 30 Motor driver M Electric motor

Claims

An electric power steering device that transmits a driving force of an electric motor to a steering mechanism to assist in steering,
Steering torque detection means for detecting a steering torque applied to an operation member for steering the vehicle,
Motor current detection means for detecting a current flowing through the electric motor,
Steering speed detecting / estimating means for detecting or estimating the steering speed of the operating member by calculation using the motor current detected by the motor current detecting means;
An assist characteristic setting unit that sets an assist characteristic that is a characteristic of a motor drive target value with respect to the steering torque detected by the steering torque detection unit;
Motor drive target value setting means for setting a motor drive target value corresponding to the steering torque detected by the steering torque detection means according to the assist characteristic set by the assist characteristic setting means;
Motor drive means for driving the electric motor based on the motor drive target value set by the motor drive target value setting means,
The assist characteristic setting means includes:
Corrected assist to be obtained by shifting the basic assist characteristic in the direction of the steering torque coordinate axis according to the steering speed detected or estimated by the steering speed detecting / estimating means. Steering speed adaptive shift amount calculating means for calculating the shift amount to the characteristic;
Assist characteristic transition means for transitioning the assist characteristic applied to the setting of the motor drive target value between the basic assist characteristic and the corrected assist characteristic,
The transition time between the basic assist characteristic and the correction assist characteristic is set according to the motor current detected by the motor current detecting means or the absolute value of the motor drive target value set by the motor drive target value setting means. And a transition time setting means.