JP2005081986A - Electric power steering device - Google Patents

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steering
torque
assist
assist characteristic
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Inventor
Akihiro Nishiyama
明宏 西山
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Koyo Seiko Co Ltd
Favess Co Ltd
Toyoda Koki KK
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Koyo Seiko Co Ltd
Favess Co Ltd
Toyoda Koki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of improving a steering feeling by determining accurately whether operation is in a steering wheel turning condition. <P>SOLUTION: The electric power steering device has an assist characteristic memory 22 in which a fundamental assist characteristic is stored and a shift amount computation part 24 which varies and sets a shift amount when the fundamental assist characteristic is shifted for acquiring a virtual corrective assist characteristic on the basis of a steering angular velocity, a vehicle speed, and steering torque and its differential value. An assist torque target value setting part 21 sets a target value for assist torque complying with a corrective assist characteristic by searching it in the assist characteristic memory 22 on the basis of the steering torque and the shift amount. An electric motor M is put under drive control in conformity to an assist torque target value. The shift amount is made zero at the time of cut-in steering and decided so that a greater steering assist force than in the case of the fundamental assist characteristic is obtained at the time of keeping steering and returning it. Whether the operation is in the cut-in steering condition or not is determined on the basis of the steering torque T and steering torque differential value T'. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to an electric power steering apparatus configured to transmit a driving force generated by an electric motor as a steering assist force to a steering mechanism.

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。
2. Description of the Related Art Conventionally, 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 (deceleration mechanism) or a direct drive system has been used.
In such an electric power steering apparatus, an assist characteristic that defines a relationship between a steering torque applied to the steering wheel and a target assist torque value applied from the electric motor to the steering mechanism is determined in advance, and stored as an assist map in a memory. Has been. Then, an assist torque target value corresponding to the steering torque is read from the assist map, and the electric motor is driven and controlled based on the read assist torque target value.

アシスト特性は、図9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。   As shown in FIG. 9, the assist characteristic is determined so that the assist torque target value increases as the steering torque increases. As 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 characteristic is determined 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. Yes.

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。
特開平9−58501号公報
When the assist torque target value is a positive value, a steering assist force that tries to steer the steering wheel to the right acts on the steering mechanism. On the other hand, when the assist torque target value is a negative value, a steering assist force that tries to steer the steering wheel to the left acts on the steering mechanism. When the steering torque takes a value in the dead zone in the vicinity of zero, the assist torque target value is set to zero.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-58501

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。   In the electric power steering apparatus to which such assist characteristics are applied, when the return steering is performed by rotating the steering wheel toward the steering angle midpoint, the steering power is returned to the steering angle midpoint more strongly than the driver intends. There is a problem that a steering feeling (so-called spring feeling) occurs. That is, when the return steering is performed, the steering torque is reduced, so that the assist force is reduced accordingly, and the steering wheel is strongly returned to the steering angle midpoint by the reverse input from the wheel.

また、ステアリングホイールを一定の舵角維持で保持する保舵操作時における操舵負担が大きい点も問題となっている。
これらの問題は、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。
In addition, there is a problem in that a steering burden is large at the time of a steering holding operation in which the steering wheel is held at a constant steering angle.
These problems 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 at the time of turning steering is impaired.

この問題は、本願出願人の一である光洋精工株式会社が先に提出した特願2003−51539号において提案されている構成によって解決できる。この提案に係る構成では、操舵角速度に基づいて切り込み操舵か戻し操舵かを判定し、切り込み操舵時には、基本アシスト特性に基づいてアシストトルク目標値が定められ、保舵時および戻し操舵時には、基本アシスト特性をアシストトルクが増大する方向に一定のシフト量だけシフトさせた修正アシスト特性に基づいてアシストトルク目標値が定められるようになっている。   This problem can be solved by the configuration proposed in Japanese Patent Application No. 2003-51539 previously filed by Koyo Seiko Co., Ltd., one of the present applicants. In the configuration according to this proposal, it is determined whether the steering is turning or returning based on the steering angular velocity, and the assist torque target value is determined based on the basic assist characteristic at the time of turning steering, and the basic assist is used at the time of holding and returning steering. The assist torque target value is determined based on the modified assist characteristic obtained by shifting the characteristic by a certain shift amount in the direction in which the assist torque increases.

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、保舵時の操舵負担を軽減できる。
しかし、この構成は、操舵角速度に基づく切り込み操舵/戻し操舵の判定が正確に行われることを前提としており、舵角センサが備えられている場合はともかくとして、舵角センサを用いずに、電動モータのモータ電流を求めるモータ電流検出回路の出力と、電動モータの端子間電圧を検出する端子間電圧検出回路の出力とに基づいて、電動モータの端子間に生じる逆起電力を求め、これに対応した操舵角速度を推定する構成を採用する場合には、操舵角速度の推定精度があまりよいとは言えないから、必ずしも所期の効果を達成できないおそれがある。
As a result, it is possible to obtain a sufficiently responsive feeling during the turning steering, and during the return steering, a sufficient steering assist force is transmitted to the steering mechanism, so that the driver is more neutral than intended by the driver. Thus, an undesired steering feeling (spring feeling) that is strongly returned can be eliminated, and the steering burden during steering can be reduced.
However, this configuration is based on the assumption that the determination of the infeed steering / return steering based on the steering angular velocity is performed accurately, and without using the steering angle sensor, the electric Based on the output of the motor current detection circuit that calculates the motor current of the motor and the output of the voltage detection circuit between terminals that detects the voltage across the terminals of the electric motor, the counter electromotive force generated between the terminals of the electric motor is determined. When adopting a configuration for estimating the corresponding steering angular velocity, it cannot be said that the estimation accuracy of the steering angular velocity is very good, and thus the desired effect may not necessarily be achieved.

たとえば、ブラシ付きモータを用いた電動パワーステアリング装置では、舵角センサが備えられていないのが通常であり、操舵角速度は上記のような推定演算に依らざるを得ない。このような場合には、とくに、保舵状態においても、推定演算によって求められた操舵角速度が「0」にならずにある程度の大きさの値を保持したままであることがあるから、切り込み状態か否かの判定を誤るおそれがある。その結果、操舵違和感が生じ、良好な操舵フィーリングが阻害されるおそれがある。   For example, in an electric power steering apparatus using a motor with a brush, a steering angle sensor is usually not provided, and the steering angular velocity has to depend on the above estimation calculation. In such a case, in particular, even in the steered state, the steering angular velocity obtained by the estimation calculation may not be “0”, but may retain a value of a certain size. There is a risk of erroneous determination of whether or not. As a result, an uncomfortable feeling of steering occurs, and a good steering feeling may be hindered.

そこで、この発明の目的は、切り込み操舵状態か否かの判定を正確に行うことにより、操舵フィーリングを改善することができる電動パワーステアリング装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can improve steering feeling by accurately determining whether or not the vehicle is in a turning steering state.

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トルクセンサ(5)と、このトルクセンサ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基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段(22)と、この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記トルクセンサ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,S12)と、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクを微分して操舵トルク微分値を求めるトルク微分手段(25)と、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクおよび上記トルク微分手段によって求められる操舵トルク微分値に基づいて、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされているか否かを判定する切り込み操舵判定手段(24,S7)と、この切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中であると判定されたときには、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零に定め、上記切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中ではないと判定されたときには、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、上記トルクセンサ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絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するシフト量設定手段(24,S8,S11)と、上記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)とを含む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。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an electric power steering device for assisting steering by transmitting a driving force of an electric motor (M) to a steering mechanism (3), and for steering the vehicle. A torque sensor (5) for detecting a steering torque applied to the operation member (1) for the operation, and a basic assist characteristic for setting a basic assist characteristic that is a basic characteristic of a motor drive target value with respect to the steering torque detected by the torque sensor The motor corresponding to the steering torque detected by the torque sensor according to the setting means (22) and the corrected assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic set by the basic assist characteristic setting means in the coordinate axis direction of the steering torque. The motor drive target value setting means (21, S12) for setting the drive target value and the torque sensor Torque differentiation means (25) for differentiating the detected steering torque to obtain a steering torque differential value, and the operation based on the steering torque detected by the torque sensor and the steering torque differential value obtained by the torque differentiation means When it is determined by the incision steering determination means (24, S7) whether or not the incision steering for operating the member in the direction away from the rudder angle midpoint is being performed, The shift amount of the correction assist characteristic with respect to the basic assist characteristic is set to zero, and when it is determined that the inversion steering is not being performed by the incision steering determining means, the shift amount of the correction assist characteristic with respect to the basic assist characteristic is Motor drive eye for steering torque detected by torque sensor Based on the motor drive target value set by the shift amount setting means (24, S8, S11) and the motor drive target value setting means for setting the correction assist characteristic with the absolute value of the increased value to be obtained. An electric power steering apparatus including motor drive means (28, 29, 30) for driving a motor. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.

この発明によれば、基本アシスト特性設定手段によって設定される基本アシスト特性を修正することによって得られる修正アシスト特性が、トルクセンサによって検出される操舵トルクに適用される。すなわち、修正アシスト特性に従ってモータ駆動目標値が設定される。
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トルクの座標軸方向にシフトすることによって行われるが、切り込み操舵時(舵角中点から離れる方向への操舵時)には、シフト量が零とされ、切り込み操舵時以外(戻し操舵時(舵角中点へと向かう方向への操舵時)または保舵時)において、モータ駆動目標値の絶対値が基本アシスト特性のときよりも増大するような修正アシスト特性が得られるようにシフト量が定められる。
According to the present invention, the corrected assist characteristic obtained by correcting the basic assist characteristic set by the basic assist characteristic setting means is applied to the steering torque detected by the torque sensor. That is, the motor drive target value is set according to the correction assist characteristic.
The basic assist characteristic is corrected by shifting the basic assist characteristic in the direction of the coordinate axis of the steering torque. However, the shift amount is zero at the time of turning steering (steering away from the steering angle midpoint). The absolute value of the motor drive target value is larger than that of the basic assist characteristic at the time other than the turning steering (at the time of return steering (steering in the direction toward the steering angle midpoint) or at the time of steering). The shift amount is determined so that the correction assist characteristic can be obtained.

切り込み操舵判定手段は、トルクセンサによって実際に検出される操舵トルクと、検出される操舵トルクに基づいて求められる操舵トルク微分値とに基づいて切り込み操舵状態かどうかを判定するので、正確な判定が可能である。
より具体的には、たとえば、トルクセンサ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。
The cutting steering determination means determines whether or not the cutting steering state is in effect based on the steering torque actually detected by the torque sensor and the steering torque differential value obtained based on the detected steering torque. Is possible.
More specifically, for example, the steering torque detected by the torque sensor takes a positive value with respect to the right steering direction and takes a negative value with respect to the left steering direction. It is assumed that a positive value of the motor drive target value is assigned to a positive value, and a negative value of the motor drive target value is set for a negative steering torque.

この場合には、たとえば、操舵トルクが正の値である場合に、操舵トルク微分値が正の第1のしきい値(γ1)を超えたことに応答して切り込み操舵中になったと判定し、その後、操舵トルク微分値が負の第2のしきい値(−γ2)を下回ったことに応答して切り込み操舵中でなくなった(切り戻し操舵または保舵状態となった)と判定することができる。   In this case, for example, when the steering torque is a positive value, it is determined that the infeed steering is being performed in response to the steering torque differential value exceeding the positive first threshold value (γ1). Thereafter, in response to the steering torque differential value falling below the negative second threshold value (−γ2), it is determined that the turning steering is no longer being performed (returning steering or holding state has been established). Can do.

また、操舵トルクが負の値である場合に、操舵トルク微分値が負の第3のしきい値(−γ1)を下回ったことに応答して切り込み操舵中になったと判定し、その後、操舵トルク微分値が正の第4のしきい値(γ2)を超えたことに応答して切り込み操舵中でなくなったと判定することができる。
シフト量設定手段は、切り込み操舵時にはシフト量を零とするので、切り込み操舵時には、基本アシスト特性に従ってモータ駆動目標値が定められることになる。
Further, when the steering torque is a negative value, it is determined that the turning steering is being performed in response to the steering torque differential value falling below the negative third threshold (−γ1), and then the steering is performed. In response to the torque differential value exceeding the positive fourth threshold value (γ2), it can be determined that the turning steering is not being performed.
Since the shift amount setting means sets the shift amount to zero during the turning steering, the motor drive target value is determined according to the basic assist characteristics during the turning steering.

一方、切り込み操舵時以外(切り戻し操舵時または保舵時)には、モータ駆動目標値の絶対値が増加するような修正アシスト特性が得られるようにシフト量が定められる。
すなわち、操舵トルクが正の値をとるときには、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ようなシフト量が定められる。すなわち、この場合のシフト量は、負の値をとる。これにより、基本アシスト特性において正の操舵トルクの範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できるとともに、保舵時の操舵負担を軽減できる。
On the other hand, the shift amount is determined so as to obtain a correction assist characteristic that increases the absolute value of the motor drive target value at times other than the turning steering (at the time of turning back steering or holding).
That is, when the steering torque takes a positive value, a shift amount that shifts the basic assist characteristic in the negative direction of the steering torque coordinate axis is determined. That is, the shift amount in this case takes a negative value. As a result, the portion of the positive steering torque range in the basic assist characteristic is shifted toward the origin, so that the steering assist force increases, the spring feeling during return steering can be improved, and the steering burden during steering is reduced. Can be reduced.

また、操舵トルクが負の値である場合には、基本アシスト特性を操舵トルク座標軸の正方向へとシフトさせるようなシフト量が定められる。すなわち、この場合のシフト量は、正の値をとる。これにより、基本アシスト特性において負の操舵トルク範囲の部分が原点に向けてシフトされるから、操舵補助力が増大し、戻し操舵時におけるばね感を改善できるとともに、保舵時の操舵負担を軽減できる。   Further, when the steering torque is a negative value, a shift amount that shifts the basic assist characteristic in the positive direction of the steering torque coordinate axis is determined. That is, the shift amount in this case takes a positive value. As a result, the portion of the negative steering torque range in the basic assist characteristic is shifted toward the origin, so that the steering assist force increases, the spring feeling during return steering can be improved, and the steering burden during steering is reduced. it can.

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、かつ、保舵時の操舵負担を軽減できる。   By setting the motor drive target value according to the corrected assist characteristic thus obtained, different assist characteristics can be set at the time of turning steering and return steering. As a result, it is possible to obtain a sufficiently responsive feeling during the turning steering, and during the return steering, a sufficient steering assist force is transmitted to the steering mechanism, so that the driver is more neutral than intended by the driver. Undesirable steering feeling (spring feeling) that is strongly returned can be eliminated, and the steering burden during steering can be reduced.

しかも、切り込み操舵中か否かの判定を正確に行えるから、アシスト特性の修正が適切に行われ、操舵違和感が生じることがないから、良好な操舵フィーリングを実現できる。
上記電動パワーステアリング装置は、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,S9,S11)とをさらに含んでいてもよい。
In addition, since it is possible to accurately determine whether or not the turning steering is being performed, the assist characteristics are appropriately corrected, and there is no sense of incongruity in steering, so that a good steering feeling can be realized.
The electric power steering device includes a vehicle speed detecting means (6) for detecting a traveling speed of a vehicle on which the electric power steering device is mounted, and the basic assist characteristic according to the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means. Vehicle speed adaptive shift amount setting means (24, S9, S11) for variably setting the shift amount of the correction assist characteristic may be further included.

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できるから、たとえば、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
また、上記電動パワーステアリング装置は、トルクセンサによって検出される操舵トルクに応じて、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操舵トルク適応シフト量設定手段(24,S10,S11)とをさらに含んでいてもよい。
According to this configuration, since the shift amount of the basic assist characteristic can be variably set according to the vehicle speed, for example, even when the assist characteristic is not required to be modified so much as in the case of a steering operation when the vehicle is stopped or traveling at a low speed. Yes.
Further, the electric power steering apparatus includes a steering torque adaptive shift amount setting means (24, S10, S11) that variably sets a shift amount of the correction assist characteristic with respect to the basic assist characteristic in accordance with a steering torque detected by a torque sensor. ) May be further included.

この構成により、たとえば、操舵トルクが零の近傍の小さな値をとるときには、シフト量を抑えるかまたは零とすることができ、これにより、操舵補助が不必要な微小操舵トルク範囲における操舵補助を制限できる。   With this configuration, for example, when the steering torque takes a small value in the vicinity of zero, the shift amount can be suppressed or reduced to zero, thereby restricting the steering assistance in a minute steering torque range where steering assistance is unnecessary. it can.

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。
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 electrical configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. The steering torque applied to the steering wheel 1 as the operation member is mechanically transmitted to the steering mechanism 3 including the rack shaft via the steering shaft 2. A steering assist force is mechanically transmitted from the electric motor M to the steering mechanism 3 via a driving force transmission mechanism such as a gear mechanism (deceleration mechanism) or by a direct drive system.

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。   The steering shaft 2 is divided into an input shaft 2A coupled to the steering wheel 1 side and an output shaft 2B coupled to the steering mechanism 3 side. The input shaft 2A and the output shaft 2B are connected to the torsion bar 4. Are connected to each other. The torsion bar 4 is twisted according to the steering torque, and the direction and amount of the twist are detected by the torque sensor 5.

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。
For example, the torque sensor 5 is configured by 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 rotational direction. The output signal of the torque sensor 5 is input to the controller 10 (ECU: electronic control unit).
The controller 10 further receives 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.

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。   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. The output signals of the motor terminal voltage detector 11 and the motor current detector 12 are input to the microcomputer 20 together with the output signals of the torque sensor 5 and the vehicle speed sensor 6.

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。   The microcomputer 20 operates 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 voltage between the motor terminals and the motor current. An assist torque target value to be applied from M to the steering mechanism 3 is determined, and the electric motor M is driven and controlled so that a steering assist force corresponding to the steering torque or the like is applied to the steering mechanism 3.

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。   The microcomputer 20 includes an assist torque target value setting unit 21 which is a function processing unit realized by executing program processing, 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 basic assist characteristics predetermined 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 assisted in the form of an assist map (table) in association with a plurality of steering torque values. It is stored in the characteristic storage unit 22.

マイクロコンピュータ20は、さらに、機能処理部として、トルクセンサ5によって検出される操舵トルクTの時間微分値である操舵トルク微分値T′を演算するトルク微分値演算部25と、操舵角速度演算部23とを備えている。操舵角速度演算部23は、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。   The microcomputer 20 further functions as a function processing unit, a torque differential value calculation unit 25 that calculates a steering torque differential value T ′ that is a time differential value of the steering torque T detected by the torque sensor 5, and a steering angular velocity calculation unit 23. And. The steering angular velocity calculator 23 is based on the following equation based on the motor terminal voltage Vm detected by the motor terminal voltage detector 11 and the motor current Im detected by the motor current detector 12 according to the following equation. ) Is estimated.

Figure 2005081986
Figure 2005081986

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を備えている。
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、トルクセンサ5によって検出される操舵トルクTと、トルク微分値演算部25によって演算される操舵トルク微分値T′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。
The microcomputer 20 also includes a shift amount calculation unit 24 that calculates a shift amount when the virtual assist assist characteristic is obtained by shifting the basic assist characteristic in the steering torque coordinate axis direction as a function processing unit.
The shift amount calculation unit 24 includes a steering angular velocity ω calculated by the steering angular velocity calculation unit 23, a vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6, a steering torque T detected by the torque sensor 5, and a torque differential value calculation unit 25. Based on the steering torque differential value T ′ calculated by the shift amount ΔT for obtaining a virtual correction assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic in the direction of the steering torque coordinate axis (the shift direction is indicated by its sign, and its absolute The amount representing the shift length by the value) is calculated.

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、およびシフト量演算部24が演算するシフト量ΔTに基づいて、アシスト特性記憶部22から、修正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。
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(Pulse Width Modulation)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。
Based on the steering torque T detected by the torque sensor 5, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6, and the shift amount ΔT calculated by the shift amount calculation unit 24, the assist torque target value setting unit 21 reads from the assist characteristic storage unit 22. Then, the assist torque target value Ta corresponding to the correction assist characteristic is read out.
A 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 obtained by the deviation calculation unit 28, and is obtained by the deviation calculation unit 28. Based on the deviation, a control signal (for example, a PWM (Pulse Width Modulation) control signal) to be given to the motor driver 30 is generated by the control signal generator 29.

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、これを操舵トルク座標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。
FIG. 2 is a diagram for explaining basic assist characteristics corresponding to the basic assist map stored in the assist characteristic storage unit 22 and modified assist characteristics obtained by shifting the basic assist characteristics in the steering torque coordinate axis direction.
The steering torque T detected by the torque sensor 5 takes a positive value when torque for steering in the right direction is applied to the steering wheel 1, and torque for steering in the left direction is applied to the steering wheel 1. Takes a negative value when The basic assist characteristic is indicated 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 prescribed as follows. As described above, the assist characteristic storage unit 22 stores a plurality of basic assist maps corresponding to a plurality of vehicle speed ranges. However, in order to simplify the explanation, FIG. One basic assist characteristic is shown.

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ω、車速V、操舵トルクTおよび操舵トルク微分値T′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。
In the basic assist characteristic indicated 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 the dead zone NS.
In this embodiment, the basic assist characteristic is set in the direction of the coordinate axis of the steering torque T by the shift amount ΔT calculated by the shift amount calculation unit 24 based on the steering angular velocity ω, the vehicle speed V, the steering torque T, and the steering torque differential value T ′. The assist torque target value Ta is set based on virtual correction assist characteristics (for example, characteristics indicated by the curves L11 and L12) shifted in the positive direction or the negative direction.

ただし、以下に説明するように、操舵トルクTが零以上の状況では、基本アシスト特性は操舵トルクTの座標軸の負方向にのみシフトされ(曲線L11参照)、操舵トルクTが負の値をとる状況では、基本アシスト特性は操舵トルクTの座標軸の正方向にのみシフトされる(曲線L12参照)。
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。
However, as will be described below, in a situation where the steering torque T is zero or more, the basic assist characteristic is shifted only in the negative direction of the coordinate axis of the steering torque T (see the curve L11), and the steering torque T takes a negative value. In the situation, the basic assist characteristic is shifted only in the positive direction of the coordinate axis of the steering torque T (see curve L12).
If the basic assist characteristic is expressed as Ta = f (T) using the function f, a value obtained by subtracting the shift amount ΔT from the steering torque T detected by the torque sensor 5 is used as the steering torque value T * for searching the assist map. What is necessary is just to search the basic assist map memorize | stored in the assist characteristic memory | storage part 22 using this search steering torque value T * (namely, T * = T- (DELTA) T). Thus, the assist torque target value Ta (= f (T * )) can be determined according to the virtual correction assist characteristic.

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や保舵時においては、仮想的な修正アシスト特性が、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るようにシフト量ΔTが定められる。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、戻し操舵時や保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、かつ保舵時の操舵負担を軽減できる。   At the time of return steering or steering while steering the steering wheel 1 toward the steering angle midpoint, the virtual correction assist characteristic shifts the basic assist characteristic toward the origin along the steering torque coordinate axis direction. The shift amount ΔT is determined so as to obtain the desired characteristics. 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 characteristics, so that there is no shortage of steering assistance at the time of return steering or holding. . As a result, the feeling (spring feeling) that the steering wheel is returned stronger than intended by the driver can be eliminated, and the steering burden at the time of steering can be reduced.

一方、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、仮想的な修正アシスト特性が、基本アシスト特性と一致する特性となるようにシフト量ΔTが零に設定される。これにより、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は基本アシスト特性に従う値となる。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。   On the other hand, at the time of infeed steering in which the steering wheel 1 is turned away from the neutral position, the shift amount ΔT is set to zero so that the virtual correction assist characteristic matches the basic assist characteristic. Thus, the steering assist force applied from the electric motor M to the steering mechanism 3 becomes a value according to the basic assist characteristics. As a result, when the steering wheel 1 is cut, a good feeling of response can be given to the driver.

図3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3の処理を繰り返し実行する。
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)。この読み込まれた操舵トルクTをトルク微分値演算部25で時間微分することによって操舵トルク微分値T′が求められる(ステップS3)。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S4,S5)、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S6)。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the microcomputer 20. The microcomputer 20 repeatedly executes the process of FIG. 3 every control cycle (for example, 0.1 second).
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, S2). The steering torque differential value T ′ is obtained by time-differentiating the read steering torque T by the torque differential value calculation unit 25 (step S3). Further, the output signals of the motor terminal voltage detector 11 and the motor current detector 12 are read (steps S4 and S5), and the steering angular velocity calculator 23 obtains the steering angular velocity ω (step S6).

シフト量演算部24は、操舵トルクT、操舵トルク微分値T′および操舵角速度ωに基づいて、舵角中点から離れる方向への操舵である切り込み操舵が行われているか否かを判定するための切り込み操舵判定処理を実行する(ステップS7)。シフト量演算部24は、さらに、切り込み操舵判定処理の結果と、操舵トルクTとに基づいて、シフト量ΔTの基本値である基本シフト量ΔTBを求めるための基本シフト量演算処理を実行する(ステップS8)。 The shift amount calculation unit 24 determines whether or not incision steering, which is steering in a direction away from the steering angle midpoint, is performed based on the steering torque T, the steering torque differential value T ′, and the steering angular velocity ω. The incision steering determination process is executed (step S7). The shift amount calculation unit 24 further executes a basic shift amount calculation process for obtaining a basic shift amount ΔT B that is a basic value of the shift amount ΔT based on the result of the turning steering determination process and the steering torque T. (Step S8).

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GVを求める(ステップS9)。また、シフト量演算部24は、トルクセンサ5によって検出された操舵トルクTに基づいてトルクゲインGTを求める(ステップS10)。そして、この求められた車速ゲインGVおよびトルクゲインGTを基本シフト量ΔTBに乗じることによって、シフト量ΔT(=GV×GT×ΔTB)が演算される(ステップS11)。 Further, the shift amount calculation unit 24 obtains a vehicle speed gain G V based on the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 6 (step S9). The shift amount computing section 24 finds the torque gain G T on the basis of the steering torque T detected by the torque sensor 5 (Step S10). Then, by multiplying the thus determined vehicle speed gain G V and the torque gain G T to the basic shift amount [Delta] T B, the shift amount ΔT (= G V × G T × ΔT B) is calculated (step S11).

この求められたシフト量ΔTがアシストトルク目標値設定部21に与えられる。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*=T−ΔT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S12)。
このようにして、基本アシスト特性をシフト量ΔTだけ操舵トルク座標軸方向に沿ってシフトさせて得られる仮想的な修正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が電動モータMからステアリング機構3に与えられることになる。
The obtained shift amount ΔT is given to the assist torque target value setting unit 21. The assist torque target value setting unit 21 calculates a search steering torque value T * = T−ΔT as T * ← T−ΔT, and stores it in the assist characteristic storage unit 22 based on the search steering torque value T *. The searched basic assist map is searched (step S12).
Thus, the assist torque target value Ta according to the virtual correction assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic along the steering torque coordinate axis direction by the shift amount ΔT is read from the assist characteristic storage unit 22. . Based on the read assist torque target value Ta, the motor driver 30 is controlled, and a driving force corresponding to the motor driver 30 is applied from the electric motor M to the steering mechanism 3.

図4は、切り込み操舵判定処理(図3のステップS7)を説明するためのフローチャートである。まず、ステアリングホイール1が中立位置にあるかどうかを判定するために、操舵トルクTの絶対値が所定値α(たとえば0.5Nm)未満であり、かつ、操舵角速度ωの絶対値が所定値β(たとえば10deg/sec)未満であるかどうかが判断される(ステップS21)。この判断が肯定されて、ステアリングホイール1が中立位置にあると判断されると、切り込みフラグが「1」にセットされる(ステップS22)。切り込みフラグは、「1」のときに切り込み操舵中であることを表し、「0」のときに切り込み操舵中でないこと(すなわち、切り戻し操舵中または保舵中であること)を表す。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the cutting steering determination processing (step S7 in FIG. 3). First, in order to determine whether or not the steering wheel 1 is in the neutral position, the absolute value of the steering torque T is less than a predetermined value α (for example, 0.5 Nm), and the absolute value of the steering angular velocity ω is a predetermined value β. It is determined whether it is less than (eg, 10 deg / sec) (step S21). If this determination is affirmative and it is determined that the steering wheel 1 is in the neutral position, the cut flag is set to “1” (step S22). The turning flag indicates that the turning steering is being performed when “1”, and that the turning steering is not being performed (ie, that the turning back steering or the steering is being held) when “0”.

ステアリングホイール1が中立位置にあるときに、切り込みフラグを「1」にセットすることにより、シフト量ΔTが零とされるから、基本アシスト特性がそのまま適用して操舵補助を行える。
一方、ステアリングホイール1が中立位置にないと判断されると(ステップS21のNO)、さらに、操舵トルクTが正の値かどうかが判断される(ステップS23)。
When the steering wheel 1 is in the neutral position, the shift amount ΔT is set to zero by setting the notch flag to “1”. Therefore, the basic assist characteristics can be applied as they are to assist the steering.
On the other hand, if it is determined that the steering wheel 1 is not in the neutral position (NO in step S21), it is further determined whether or not the steering torque T is a positive value (step S23).

操舵トルクTが正の値のときには、さらに、操舵トルク微分値T′が所定の第1しきい値γ1(ただし、γ1>0。たとえば、γ1=1.0Nm/sec)を超えているかどうかが判断される(ステップS24)。操舵トルク微分値T′が第1しきい値γ1を超えるほど大きな値であれば、切り込み操舵が開始されたと判定できるから、切り込みフラグは「1」にセットされる(ステップS25)。   When the steering torque T is a positive value, it is further determined whether the steering torque differential value T ′ exceeds a predetermined first threshold value γ1 (where γ1> 0, for example, γ1 = 1.0 Nm / sec). Judgment is made (step S24). If the steering torque differential value T ′ is large enough to exceed the first threshold value γ1, it can be determined that the cutting steering has started, so the cutting flag is set to “1” (step S25).

一方、操舵トルクTが正の値であって(ステップS23のYES)、操舵トルク微分値T′が所定の第2しきい値−γ2(ただし、γ2>0。たとえば、γ2=1.0Nm/sec)を下回っているとき(ステップS26のYES)には、切り込み操舵から保舵状態を経て切り戻し操舵へと向かうタイミングであると判断できるから、切り込みフラグは「0」にリセットされ、切り込み操舵状態の解除が示される(ステップS27。)
操舵トルクTが正の値(右方向操舵)であり(ステップS23のYES)、かつ、操舵トルク微分値T′が第1および第2しきい値γ1,−γ2の間の値であるときには(ステップS26のNO)、切り込みフラグを変更することなくリターンする。
On the other hand, the steering torque T is a positive value (YES in step S23), and the steering torque differential value T ′ is a predetermined second threshold value −γ2 (where γ2> 0. For example, γ2 = 1.0 Nm / sec) (YES in step S26), it can be determined that it is the timing from the turning steering toward the turning-back steering through the steering holding state, so that the turning flag is reset to “0” and the turning steering is performed. The release of the state is indicated (step S27).
When the steering torque T is a positive value (rightward steering) (YES in step S23) and the steering torque differential value T ′ is a value between the first and second threshold values γ1, −γ2 ( NO in step S26), the process returns without changing the cut flag.

操舵トルクTが負の値(左方向操舵)であるときには、ステップS23からステップS28を経て、さらに、操舵トルク微分値T′が所定の第3しきい値−γ1を下回っているかどうかが判断される(ステップS29)。操舵トルク微分値T′が第3しきい値−γ1を下回るほど小さな値(絶対値が大きな値)であれば、切り込み操舵が開始されたと判定できるから、切り込みフラグは「1」にセットされる(ステップS30)。   When the steering torque T is a negative value (leftward steering), it is determined whether or not the steering torque differential value T ′ is below a predetermined third threshold value −γ1 through steps S23 to S28. (Step S29). If the steering torque differential value T ′ is so small that the absolute value is smaller than the third threshold value −γ1, it can be determined that the cutting steering has started, and therefore the cutting flag is set to “1”. (Step S30).

一方、操舵トルクTが負の値であって(ステップS28のYES)、操舵トルク微分値T′が所定の第4しきい値γ2を超えているとき(ステップS31のYES)には、切り込み操舵から保舵状態を経て切り戻し操舵へと向かうタイミングであると判断できるから、切り込みフラグは「0」にリセットされ、切り込み操舵状態の解除が示される(ステップS32。)
操舵トルクTが負の値であり(ステップS28のYES)、かつ、操舵トルク微分値T′が第3および第4しきい値−γ1,γ2の間の値であるときには(ステップS31のNO)、切り込みフラグを変更することなくリターンする。
On the other hand, when the steering torque T is a negative value (YES in step S28) and the steering torque differential value T 'exceeds a predetermined fourth threshold value γ2 (YES in step S31), the steering is turned. Therefore, the cutting flag is reset to “0”, indicating that the cutting steering state is released (step S32).
When the steering torque T is a negative value (YES in step S28) and the steering torque differential value T 'is a value between the third and fourth threshold values -γ1, γ2 (NO in step S31). Return without changing the cut flag.

図5は、図4に示された切り込み操舵判定処理の原理を説明するための図である。図5(a)は、右方向への操舵時における操舵角の時間変化を示し、図5(b)はそのときの操舵トルクTの時間変化を示し、図5(c)はそのときの操舵トルク微分値T′の時間変化を示し、図5(d)はそのときの切り込みフラグの値の変化を示す。
ステアリングホイール1を舵角中点から右方向へと切り込んでいく期間D1には、操舵角および操舵トルクTが立ち上がっていき、保舵状態の期間D2には、それらはほぼ一定の値に保持され、切り戻し操舵の期間D3には、それらはともに零へと減少していく。
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the cutting steering determination process shown in FIG. FIG. 5 (a) shows the time change of the steering angle during steering in the right direction, FIG. 5 (b) shows the time change of the steering torque T at that time, and FIG. 5 (c) shows the steering at that time. The time change of the torque differential value T ′ is shown, and FIG. 5D shows the change of the value of the cut flag at that time.
The steering angle and the steering torque T rise during the period D1 in which the steering wheel 1 is turned to the right from the steering angle midpoint, and they are held at a substantially constant value during the steering state D2. During the switchback steering period D3, both of them decrease to zero.

操舵トルク時間微分値T′は、切り込み操舵期間D1の初期において、大きく立ち上がって第1のしきい値γ1を超え、これにより切り込みフラグは「1」とされる。ただし、この実施形態では、ステアリングホイール1が中立位置にあるときにも切り込みフラグは「1」とされるので、それ以前の期間から切り込みフラグは「1」に保持されている。
切り込み操舵期間D1から保舵期間D2に移る時間t1の前後において、操舵トルク微分値T′は、第2のしきい値−γ2を下回る。これにより、切り込みフラグは「0」にリセットされることになる。それ以後、保舵期間D2中は、操舵トルク微分値T′は、第1および第2のしきい値γ1,−γ2の間の値をとるため、切り込みフラグは「0」に保持される。
The steering torque time differential value T ′ rises greatly and exceeds the first threshold value γ1 in the initial stage of the cutting steering period D1, thereby setting the cutting flag to “1”. However, in this embodiment, since the cutting flag is set to “1” even when the steering wheel 1 is in the neutral position, the cutting flag is held at “1” from the previous period.
The steering torque differential value T ′ falls below the second threshold value −γ2 before and after the time t1 when the infeed steering period D1 shifts to the steering holding period D2. As a result, the cut flag is reset to “0”. Thereafter, during the steering holding period D2, the steering torque differential value T ′ takes a value between the first and second threshold values γ1, −γ2, and therefore the cut flag is held at “0”.

切り戻し期間D3において、操舵トルク微分値T′は、絶対値の大きな負の値をとることになるが、図4のステップS26の条件が満たされるため、切り込みフラグは「0」に保持され、切り戻し期間D3の後に中立状態となった時間t2で(図4のステップS21)、「1」にセットされることになる。切り戻し期間D3中には、操舵トルクTは、終始、正の値をとるから、図4のステップS28以降の処理(左方向操舵に対応した処理)が行われることはない。   In the switchback period D3, the steering torque differential value T ′ takes a negative value having a large absolute value. However, since the condition of step S26 in FIG. 4 is satisfied, the cut flag is held at “0”. At the time t2 when the neutral state is reached after the switchback period D3 (step S21 in FIG. 4), it is set to “1”. During the switch-back period D3, the steering torque T always takes a positive value from start to finish, so that the processing after step S28 in FIG. 4 (processing corresponding to leftward steering) is not performed.

図6は、図3のステップS8の基本シフト量演算処理を説明するためのフローチャートである。切り込みフラグが「1」にセットされているときは(ステップS41のYES)、基本シフト量ΔTBは「0」に設定される(ステップS42)。したがって、基本アシスト特性に従ってアシストトルク目標値が求められることになる。
切り込みフラグが「0」であるときは(ステップS41のNO)、操舵トルクTが零または正の値であれば(ステップS43のYES)、基本シフト量ΔTBに負の値−A(ただし、Aは正の定数)が設定され(ステップS44)、操舵トルクTが負の値であるならば(ステップS43のNO)、基本シフト量ΔTBに正の値Aが設定される(ステップS45)。したがって、基本アシスト特性を操舵トルクTの座標軸に沿って原点に向かう方向へとシフトさせた修正アシスト特性が得られるように基本シフト量ΔTBが定められることになる。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the basic shift amount calculation processing in step S8 of FIG. When the cut flag is set to “1” (YES in step S41), the basic shift amount ΔT B is set to “0” (step S42). Therefore, the assist torque target value is obtained according to the basic assist characteristics.
When the cut flag is “0” (NO in step S41), if the steering torque T is zero or a positive value (YES in step S43), the basic shift amount ΔT B has a negative value −A (however, A is a positive constant) (step S44), and if the steering torque T is a negative value (NO in step S43), a positive value A is set for the basic shift amount ΔT B (step S45). . Therefore, the basic shift amount ΔT B is determined so as to obtain a corrected assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic toward the origin along the coordinate axis of the steering torque T.

よって、切り込み操舵時(舵角中点から離れる方向への操舵時)には、基本シフト量ΔTBが零となり、戻し操舵時(舵角中点へ向かう方向への操舵時)および保舵時には、基本シフト量ΔTBは、基本アシスト特性を、操舵トルク座標軸に沿って、原点に近づく方向へとシフトするような値に定められる。
このようにして、切り込み操舵時における十分な手応え感を確保しつつ、戻し操舵時におけるばね感を解消でき、かつ、保舵時における操舵負担を軽減できる。しかも、実際に検出される操舵トルクTおよびその時間微分値である操舵トルク微分値T′に基づく切り込み操舵判定処理は正確に行えるから、切り込み操舵判定の誤りに伴う操舵違和感が生じることがなく、良好な操舵フィーリングを実現できる。
Therefore, the basic shift amount ΔT B is zero at the time of turning steering (when steering away from the steering angle midpoint), and at the time of return steering (when steering toward the steering angle midpoint) and at the time of steering The basic shift amount ΔT B is set to a value that shifts the basic assist characteristic along the steering torque coordinate axis toward the origin.
In this way, while ensuring sufficient responsiveness at the time of turning steering, it is possible to eliminate the feeling of spring at the time of return steering and to reduce the steering burden at the time of steering. Moreover, since the steering steering determination process based on the steering torque T that is actually detected and the steering torque differential value T ′ that is the time differential value thereof can be accurately performed, there is no steering discomfort due to an error in the steering steering determination. Good steering feeling can be realized.

図7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り、図8は、操舵トルクT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7に示された特性に従って定められる車速ゲインGVと、図8に示された特性に従って定められるトルクゲインGTとを基本シフト量ΔTBに乗じることによって、シフト量ΔT(=ΔTB×GV×GT)を求める。このシフト量ΔTを用いて、アシストトルク目標値設定部21が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ことによって、車速Vおよび操舵トルクTに応じて仮想的に定められる修正アシスト特性に従うアシストトルク目標値Taを読み出すことになる。 FIG. 7 is a diagram for explaining variable setting of the shift amount ΔT corresponding to the vehicle speed V, and FIG. 8 is a diagram for explaining variable setting of the shift amount ΔT corresponding to the steering torque T. Shift amount calculation unit 24, by multiplying the vehicle speed gain G V defined according to the characteristics shown in FIG. 7, a torque gain G T to be determined in accordance the characteristic shown in FIG. 8 to the basic shift amount [Delta] T B, the shift The quantity ΔT (= ΔT B × G V × G T ) is determined. By using this shift amount ΔT, the assist torque target value setting unit 21 searches the basic assist map stored in the assist characteristic storage unit 22, thereby correcting assist that is virtually determined according to the vehicle speed V and the steering torque T. The assist torque target value Ta according to the characteristic is read out.

車速ゲインGV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の増加に伴って所定の上限値(図7の例では「1」)を上限として単調に(この例ではリニアに)増加するように定められている。
これによって、停車時や低速走行時でのステアリング操作のように、アシスト特性の修正がさほど必要でない場合にも対応できる。
The vehicle speed gain G V is monotonously (linear in this example) with a predetermined upper limit (“1” in the example of FIG. 7) as the upper limit as the vehicle speed V increases within the range from zero to a predetermined speed. To) increase.
Thus, it is possible to cope with a case where the assist characteristic is not so much corrected, such as a steering operation when the vehicle is stopped or when traveling at a low speed.

一方、トルクゲインGTは、操舵トルクT=0の近傍の領域を不感帯とし、この不感帯外において、操舵トルクTの絶対値の増加に伴って、所定の上限値(この例では「1」)を上限として、単調に(この例ではリニアに)増加するように設定される。これにより、操舵トルクT=0の近傍の操舵補助が不必要な範囲における操舵補助が制限される。
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、アシスト特性のシフト量ΔTに対して車速Vおよび操舵トルクTが加味されているが、車速Vおよび操舵トルクT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ΔTBをそのままシフト量ΔTとして用いてもよいし、トルクゲインGTは用いずに車速ゲインGVのみを基本シフト量ΔTBに乗じてシフト量ΔTを求めたり、車速ゲインGVを用いずにトルクゲインGTのみを基本シフト量ΔTBに乗じてシフト量ΔTを求めたりしてもよい。
On the other hand, the torque gain G T, and dead band region in the vicinity of the steering torque T = 0, in this dead zone outside with the increase of the absolute value of the steering torque T, the predetermined upper limit value (in this example "1") Is set to increase monotonously (linearly in this example). Thereby, the steering assistance in the range where the steering assistance in the vicinity of the steering torque T = 0 is unnecessary is limited.
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the vehicle speed V and the steering torque T are added to the shift amount ΔT of the assist characteristic. However, the variable setting of the shift amount depending on the vehicle speed V and the steering torque T is not necessarily required. That is, it may be used directly as the shift amount [Delta] T the basic shift amount [Delta] T B in the above embodiment, the shift amount [Delta] T by multiplying only the vehicle speed gain G V without the torque gain G T to the basic shift amount [Delta] T B determined or may be asking for the shift amount [Delta] T only torque gain G T without using the vehicle speed gain G V by multiplying the basic shift amount [Delta] T B.

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、検索用操舵トルク値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。
車速Vに対する車速ゲインGVや操舵トルクTに対するトルクゲインGTの演算についても同様のことが当てはまる。
In the above embodiment, the assist characteristic storage unit 22 stores an assist map corresponding to the basic assist characteristic, and the assist torque target value Ta is read from the assist map. Thus, the assist torque target value Ta corresponding to the search steering torque value T * may be determined.
The same is true for operations of the torque gain G T with respect to the vehicle speed gain G V and the steering torque T with respect to the vehicle speed V.

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。
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。
In the above embodiment, the assist torque target value is set as the motor drive target value, and the assist torque target value characteristic with respect to the steering torque is described as the assist characteristic. However, the present invention is not limited to this, and the motor current target value or the motor The voltage target value may be a motor drive target value, and the steering torque and the relationship between them may be assist characteristics.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

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。1 is a block diagram showing an electrical configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 基本アシスト特性と、これを操舵トルク座標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。It is a figure for demonstrating the basic assist characteristic and the correction assist characteristic obtained by shifting this to a steering torque coordinate-axis direction. 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。It is a flowchart for demonstrating the process relevant to the drive control of the electric motor by a microcomputer. 切り込み操舵判定処理(図3のステップS7)を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating a cutting steering determination process (step S7 of FIG. 3). 切り込み操舵判定処理の原理を説明するための図であり、 (a)は、右方向への操舵時における操舵角の時間変化を示し、 (b)はそのときの操舵トルクの時間変化を示し、 (c)はそのときの操舵トルク微分値の時間変化を示し、 (d)はそのときの切り込みフラグの値の時間変化を示す。It is a figure for demonstrating the principle of a cutting steering determination process, (a) shows the time change of the steering angle at the time of steering to the right direction, (b) shows the time change of the steering torque at that time, (c) shows the time change of the steering torque differential value at that time, and (d) shows the time change of the value of the cut flag at that time. 基本シフト量演算処理(図3のステップS8)を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating basic shift amount calculation processing (step S8 of FIG. 3). 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。It is a figure for demonstrating the variable setting of the shift amount with respect to a vehicle speed. 操舵トルク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。It is a figure for demonstrating the variable setting of the shift amount with respect to a steering torque. アシスト特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an assist characteristic.

符号の説明Explanation of symbols

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
7 舵角センサ
10 コントローラ
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 トルク微分値演算部
30 モータドライバ
M 電動モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 3 Steering mechanism 5 Torque sensor 6 Vehicle speed sensor 7 Steering angle sensor 10 Controller 20 Microcomputer 21 Assist torque target value setting part 22 Assist characteristic memory | storage part 23 Steering angular velocity calculating part 24 Shift amount calculating part 25 Torque differential value calculating part 30 Motor driver M Electric motor

Claims (1)

電動モータの駆動力をステアリング機構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に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
このトルクセンサ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基本特性である基本アシスト特性を設定する基本アシスト特性設定手段と、
この基本アシスト特性設定手段によって設定された基本アシスト特性を操舵トルクの座標軸方向にシフトさせて得られる修正アシスト特性に従って、上記トルクセンサ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と、
上記トルクセンサによって検出される操舵トルクを微分して操舵トルク微分値を求めるトルク微分手段と、
上記トルクセンサによって検出される操舵トルクおよび上記トルク微分手段によって求められる操舵トルク微分値に基づいて、上記操作部材を舵角中点から離れる方向に操作する切り込み操舵がされているか否かを判定する切り込み操舵判定手段と、
この切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中であると判定されたときには、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零に定め、上記切り込み操舵判定手段によって切り込み操舵中ではないと判定されたときには、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、上記トルクセンサ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絶対値が増加した修正アシスト特性が得られる値に設定するシフト量設定手段と、
上記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とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

An electric power steering device for assisting steering by transmitting a driving force of an electric motor to a steering mechanism,
A torque sensor for detecting a steering torque applied to an operation member for steering the vehicle;
Basic assist characteristic setting means for setting a basic assist characteristic that is a basic characteristic of the motor drive target value with respect to the steering torque detected by the torque sensor;
A motor for setting a motor drive target value corresponding to the steering torque detected by the torque sensor according to a corrected assist characteristic obtained by shifting the basic assist characteristic set by the basic assist characteristic setting means in the coordinate axis direction of the steering torque. Drive target value setting means;
Torque differentiating means for differentiating the steering torque detected by the torque sensor to obtain a steering torque differential value;
Based on the steering torque detected by the torque sensor and the steering torque differential value obtained by the torque differentiating means, it is determined whether or not the cutting steering for operating the operation member in the direction away from the steering angle midpoint is performed. Cutting steering determination means;
When it is determined by the incision steering determining means that the inversion steering is being performed, the shift amount of the modified assist characteristic with respect to the basic assist characteristics is set to zero, and when the incision steering determining means determines that the incision steering is not in progress A shift amount setting means for setting a shift amount of the correction assist characteristic with respect to the basic assist characteristic to a value at which a correction assist characteristic with an increased absolute value of a motor drive target value with respect to the steering torque detected by the torque sensor is obtained; ,
An electric power steering apparatus comprising: motor drive means for driving the electric motor based on the motor drive target value set by the motor drive target value setting means.

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