JP2005082119A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関し、更に詳しくは、操舵角度が最大舵角に達したときに生じる衝撃すなわち操舵操作における端当て時の衝撃を緩和するための技術に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by an electric motor, and more specifically, an impact that occurs when a steering angle reaches a maximum steering angle, that is, an impact at the time of end-fitting in a steering operation. Related to mitigation techniques.
従来から、運転者がハンドル(ステアリングホイール)に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a steering mechanism by driving an electric motor in accordance with a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver has been used.
一般にステアリング装置では、ハンドルを中立位置から左または右のいずれかの操舵方向に操作を続けると、ハンドルの操作量がその最大値に相当する最大舵角に達し、機構上、その最大舵角以上にはハンドルを操作できないようになっている(以下、このように最大舵角に達して操作が強制的に停止させられるまでハンドルを操作することを「端当て」と呼ぶ)。そして、ハンドルが素早く操作される場合すなわち操舵速度が大きい場合には、この端当ての際に生じる衝撃が大きなものとなり、その結果、ステアリング機構の耐久性が低下したり、操舵操作において運転者が不快感を覚えたりすることがある。 In general, in a steering device, if the steering wheel is operated in either the left or right steering direction from the neutral position, the amount of steering wheel operation reaches the maximum steering angle corresponding to the maximum value, and the mechanism exceeds the maximum steering angle. The handle cannot be operated (hereinafter, the operation of the handle until the maximum steering angle is reached and the operation is forcibly stopped is referred to as “end contact”). When the steering wheel is operated quickly, that is, when the steering speed is high, the impact generated at the time of this end contact becomes large. As a result, the durability of the steering mechanism is reduced, or the driver does not perform the steering operation. You may feel uncomfortable.
これに対し、このような端当て時の衝撃を緩和するように構成された電動パワーステアリング装置が従来より提案されている。例えば特開2001−253356号公報(特許文献3)には、舵角が最大舵角近傍の所定舵角を超えると電動機の補助操舵トルクを低減補正するアンローダ補正部を有し、このアンローダ補正部は、操舵速度が速いほど前記補助操舵トルクの低減補正量を増大修正することを特徴とする電動パワーステアリング装置が開示されている。しかし、このような構成により最大舵角近傍において操舵速度に応じて補助操舵トルクの低減補正量を増大修正しても、操舵速度が速い場合には、電動機の慣性により、必ずしも端当て時の衝撃を十分に緩和することができない。 On the other hand, an electric power steering apparatus configured so as to alleviate such an impact at the time of end contact has been conventionally proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-253356 (Patent Document 3) has an unloader correction unit that reduces and corrects the auxiliary steering torque of the electric motor when the steering angle exceeds a predetermined steering angle near the maximum steering angle. Discloses an electric power steering apparatus that increases and corrects the reduction correction amount of the auxiliary steering torque as the steering speed increases. However, even if the auxiliary steering torque reduction correction amount is increased and corrected according to the steering speed in the vicinity of the maximum steering angle by such a configuration, if the steering speed is fast, the impact at the time of end application is not necessarily due to the inertia of the motor. Cannot be relaxed sufficiently.
また、特開2001−30933号公報(特許文献2)には、操舵輪が所定の最大舵角に接近して減衰開始舵角を超えたことが検出された場合に、電動モータの駆動力を減衰させる減衰手段と、操舵輪の負荷および操舵輪の操舵速度に応じて前記減衰開始舵角を設定する減衰開始舵角設定手段とを備えた電気式パワーステアリング装置が開示されている。このような構成によれば、操舵速度が高速である場合には、最大舵角と減衰開始舵角との差を大きくする(電動モータの駆動力を減衰させる時点を早める)ことで、モータ慣性によって端当て時に大きな衝撃が発生するのを防止することが可能となる。しかし、ハンドルを最大舵角近傍から中立位置へ向かって切り戻す場合には、電動モータの駆動力の減衰により、操舵補助力が不十分となって操舵フィーリングが悪化するという問題がある。
そこで、本発明では、最大舵角近傍におけるハンドルの切り戻し時においても良好な操舵フィーリングを確保しつつ、端当て時の衝撃を十分に緩和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を目的とする。 Therefore, the present invention provides an electric power steering device capable of sufficiently mitigating impact at the time of end contact while ensuring a good steering feeling even when the steering wheel is turned back in the vicinity of the maximum steering angle. Objective.
第1の発明は、車両操舵のための操作手段による操作に応じて電動モータを駆動することにより当該車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操作手段による操作の量を示す操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、
前記操作手段による操作の速度を示す操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記操作手段による操作の最大量である最大舵角の近傍に設定される低減開始舵角を前記操舵角度が超えているときに前記操舵補助力を低減する操舵補助力低減手段と、
前記操作手段が中立位置から前記最大舵角の位置へ向かう方向に操作されている場合には前記操舵速度が大きくなるにしたがって前記最大舵角と前記低減開始舵角との差が大きくなり、前記操作手段が前記最大舵角の位置から前記中立位置へ向かう方向に操作されている場合には前記操舵速度が大きくなるにしたがって前記最大舵角と前記低減開始舵角との差が小さくなるように、前記操舵速度に応じて前記低減開始舵角を調整する低減開始舵角調整手段とを備えることを特徴とする。
A first invention is an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by driving an electric motor in accordance with an operation by an operation means for steering the vehicle,
Steering angle detection means for detecting a steering angle indicating the amount of operation by the operation means;
Steering speed detecting means for detecting a steering speed indicating the speed of operation by the operating means;
Steering assist force reducing means for reducing the steering assist force when the steering angle exceeds a reduction start steering angle set in the vicinity of a maximum steering angle that is the maximum amount of operation by the operating means;
When the operation means is operated in a direction from a neutral position toward the position of the maximum steering angle, the difference between the maximum steering angle and the reduction start steering angle increases as the steering speed increases, When the operating means is operated in the direction from the position of the maximum steering angle toward the neutral position, the difference between the maximum steering angle and the reduction start steering angle is reduced as the steering speed increases. And a reduction start steering angle adjusting means for adjusting the reduction start steering angle in accordance with the steering speed.
第2の発明は、第1の発明において、
前記電動モータに流すべき電流の目標値を前記操作手段による操作に応じて設定する目標電流設定手段を更に備え、
前記操舵補助力低減手段は、前記操舵角度が前記低減開始舵角を超えているときに、前記操舵角度に応じて前記目標値を低減することにより前記操舵補助力を低減することを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
A target current setting means for setting a target value of a current to be passed through the electric motor according to an operation by the operation means;
The steering assist force reducing means reduces the steering assist force by reducing the target value according to the steering angle when the steering angle exceeds the reduction start steering angle. .
第3の発明は、第2の発明において、
前記車両の走行速度を示す車速を検出する車速検出手段を更に備え、
前記操舵補助力低減手段は、前記操舵角度が前記低減開始舵角を超えているときに、前記車速に応じて前記目標値を低減することにより前記操舵補助力を低減することを特徴とする。
According to a third invention, in the second invention,
Vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed indicating the traveling speed of the vehicle,
The steering assist force reducing means reduces the steering assist force by reducing the target value according to the vehicle speed when the steering angle exceeds the reduction start steering angle.
上記第1の発明によれば、操作手段が中立位置から最大舵角の位置へ向かう方向に操作されている場合には操舵速度が大きくなるにしたがって最大舵角と低減開始舵角との差が大きくなるので、操舵速度が大きい場合においても、端当て時に電動モータ(のロータ)の慣性に起因して大きな衝撃が生じるのを回避することができる。また、操作手段が最大舵角の位置から中立位置へ向かう方向に操作されている場合には操舵速度が大きくなるにしたがって最大舵角と低減開始舵角との差が小さくなるので、運転者が操作手段を最大舵角の位置から中立位置に向かって素早く操作したい場合(素早く切り戻したい場合)には、操舵補助力が低減されない状態に短時間で復帰する。したがって、最大舵角近傍における操作手段の切り戻し時においても良好な操舵フィーリングを確保しつつ、端当て時の衝撃を十分に緩和することができる。 According to the first aspect, when the operating means is operated in the direction from the neutral position toward the maximum steering angle, the difference between the maximum steering angle and the reduction start steering angle increases as the steering speed increases. Therefore, even when the steering speed is high, it is possible to avoid a large impact due to the inertia of the electric motor (the rotor) at the time of end contact. In addition, when the operating means is operated in the direction from the position of the maximum rudder angle to the neutral position, the difference between the maximum rudder angle and the reduction start rudder angle becomes smaller as the steering speed increases. When it is desired to quickly operate the operating means from the position of the maximum steering angle toward the neutral position (when it is desired to quickly switch back), the steering assist force is returned to a state where the steering assist force is not reduced in a short time. Therefore, it is possible to sufficiently reduce the impact at the time of end contact while ensuring a good steering feeling even when the operating means is switched back in the vicinity of the maximum steering angle.
上記第2の発明によれば、操舵角度が低減開始舵角を超えているときに、操舵角度に応じてモータ電流の目標値を低減することにより操舵補助力が低減され、かつ、低減開始舵角は操舵速度に応じて第1の発明と同様に調整される。これにより、最大舵角近傍における操作手段の切り戻し時においても良好な操舵フィーリングを確保しつつ、端当て時の衝撃を十分に緩和することができる。 According to the second aspect, when the steering angle exceeds the reduction start steering angle, the steering assist force is reduced by reducing the target value of the motor current according to the steering angle, and the reduction start steering The angle is adjusted in the same manner as in the first invention according to the steering speed. As a result, it is possible to sufficiently reduce the impact at the time of the end contact while ensuring a good steering feeling even when the operating means is switched back in the vicinity of the maximum steering angle.
上記第3の発明によれば、操舵角度が低減開始舵角を超えているときに、車速に応じてモータ電流の目標値が低減されるので、車両操舵に必要な操舵力が小さい車速域では、低減開始舵角を超えた場合における電流目標値の低減量を大きくすることで、走行時においても端当て時の衝撃を十分に緩和することが可能となる。また、車両操舵に必要な操舵力が比較的大きい中高速の車速域では、低減開始舵角を超えた場合における電流目標値の低減量を小さくすることで、危険回避等のために操作手段を最大舵角位置まで素早く操作することが可能となる。 According to the third aspect of the invention, when the steering angle exceeds the reduction start steering angle, the target value of the motor current is reduced according to the vehicle speed. Therefore, in the vehicle speed range where the steering force required for vehicle steering is small. By increasing the reduction amount of the target current value when the reduction start steering angle is exceeded, it is possible to sufficiently reduce the impact at the time of end-fitting even during traveling. Also, in medium and high speed vehicle speed ranges where the steering force required for vehicle steering is relatively large, operating means can be used to avoid danger, etc. by reducing the reduction amount of the current target value when the reduction start steering angle is exceeded. It becomes possible to operate quickly to the maximum steering angle position.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
<1.全体構成>
図1は、本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構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル(ステアリングホイール)100に一端が固着されるステアリングシャフト102と、そのステアリングシャフト102の他端に連結されたラックピニオン機構104と、ハンドル100の操舵角を検出する舵角センサ2と、ハンドル100の操作によってステアリングシャフト102に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ3と、ハンドル操作(操舵操作)における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ6と、その操舵補助力をステアリングシャフト102に伝達する減速ギヤ7と、車載バッテリ8からイグニションスイッチ9を介して電源の供給を受け、舵角センサ2や、トルクセンサ3、車速センサ4からのセンサ信号に基づきモータ6の駆動を制御する電子制御ユニット(ECU)5とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<1. Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, together with a vehicle configuration related thereto. This electric power steering apparatus includes a
このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル100を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ3によって検出され、その検出された操舵トルクと車速センサ4によって検出された車速とに基づいてECU5によりモータ6が駆動される。これによりモータ6は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤ7を介してステアリングシャフト102に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクとモータ6の発生する操舵補助力によるトルクとの和が、出力トルクとして、ステアリングシャフト102を介してラックピニオン機構104に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構104によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材106を介して車輪108に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪108の向きが変わる。
When the driver operates the
<2.制御装置の構成>
図2は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるECU5の機能的構成を示すブロック図である。このECU5は、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ(以下「マイコン」と略記する)10と、そのマイコン10から出力される指令値Dに応じたデューティ比のパルス幅変調信号(PWM信号)を生成するPWM信号生成回路18と、そのPWM信号のデューティ比に応じた電圧をモータ6に印加するモータ駆動回路20と、モータ6に流れる電流を検出する電流検出器19とから構成される。
<2. Configuration of control device>
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the
マイコン10は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、目標電流設定部12と減算器14とフィードバック制御演算部(以下「FB制御演算部」と略記する)16とからなるモータ制御部として機能する。このモータ制御部において、目標電流設定部12は、トルクセンサ3から出力される操舵トルクの検出値(以下「操舵トルク検出値」という)T、舵角センサ2から出力される舵角の検出値(以下「舵角検出値」という)θ、および車速センサ4から出力される車速の検出値(以下「車速検出値」という)Vに基づき、モータ6に流すべき電流の目標値Itを決定する。減算器14は、この電流目標値Itと電流検出器19から出力されるモータ電流の検出値Isとの偏差It−Isを算出する。FB制御演算部16は、この偏差It−Isに基づく比例積分制御演算によって、PWM信号生成回路18に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Dを生成する。
The
PWM信号生成回路18は、この指令値Dに応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Dに応じてパルス幅の変化するPWM信号を生成する。モータ駆動回路20は、このPWM信号のパルス幅(デューティ比)に応じた電圧をモータ6に印加する。モータ6は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向のトルクを発生する。
The PWM
<3.目標電流設定部の詳細な構成および動作>
図3は、本実施形態における目標電流設定部12の構成を示すブロック図である。この目標電流設定部12は、マイコン10が上記所定のプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現され、基本アシスト電流演算部121と、車速ゲイン演算部123と、微分器124と、舵角修正量演算部125と、電流低減ゲイン演算部127と、乗算器122,128と、加算器126と、減算器129とを備えている。そして、基本アシスト電流演算部121には操舵トルク検出値Tおよび車速検出値Vが入力され、車速ゲイン演算部123には車速検出値Vが入力され、微分器124および加算器126には操舵角度を示す舵角検出値θが入力される。
<3. Detailed Configuration and Operation of Target Current Setting Unit>
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the target
このような目標電流設定部12において、基本アシスト電流演算部12は、上記操舵トルク検出値Tおよび車速検出値Vに基づき、上記電流目標値Itを決定するための基礎となるべき基本アシスト電流値Iaを生成する。具体的には、適切な操舵補助力を発生させるためにモータ6に供給すべきアシスト電流の値と操舵トルクの値との関係を車速に応じて示すマップ(「アシストマップ」と呼ばれる)が基本アシスト電流演算部121内に予め保持されており、このアシストマップを参照して、上記操舵トルク検出値Tおよび車速検出値Vに対応するアシスト電流の値を求め、これを上記基本アシスト電流値Iaとして出力する。なお、このアシストマップは、車速が小さいほど、また操舵トルクが大きいほど基本アシスト電流値Iaが大きくなるように設定されている。これにより、ハンドル100が重いときほど操舵補助力が大きくなり、操舵操作が容易になる。
In such a target
微分器124は、舵角検出値θを示すセンサ信号を時間微分することにより操舵速度を示す操舵角速度ωを算出し、舵角修正量演算部125は、この操舵角速度ωに基づき、後述の電流低減ゲインマップを参照するための舵角であるマップ参照用舵角θrを得るための舵角修正量Δθを算出する。加算器126は、この舵角修正量Δθを舵角検出値θに加算し、その加算結果であるθ+Δθをマップ参照用舵角θrとして出力する。電流低減ゲイン演算部127は、ハンドル操作における端当て時の衝撃を緩和すべく最大舵角近傍において電流目標値Itを低減するために、そのマップ参照用舵角θrに基づき後述の電流低減ゲインマップを参照することにより電流低減ゲインGRiを求める(0≦GRi≦1)。
The
一方、車速ゲイン演算部123は、車速に応じて上記電流低減ゲインGRiを修正するための係数として、上記車速検出値Vに基づき後述の車速ゲインマップを参照することにより車速ゲインGRvを求める(0≦GRv≦1)。乗算器128は、この車速ゲインGRvを上記の電流低減ゲインGRiに乗算し、その乗算結果であるGRi×GRvを修正電流低減ゲインとして出力する。減算器129は、この修正電流低減ゲインGRi×GRvを“1”から減算し、その減算結果である1−GRi×GRvをアシストゲインGaとして出力する。
On the other hand, the vehicle speed
このようにして得られたアシストゲインGaは乗算器122に入力され、この乗算器122は、そのアシストゲインGaを上記の基本アシスト電流値Iaに乗算する。この乗算結果であるGa×Iaは、上記の電流目標値Itとして目標電流設定部12から出力され、既述のように、この電流目標値Itの電流がモータ6に流れるようにフィードバック制御が行われる。
The assist gain Ga thus obtained is input to the
上記のように構成された目標電流設定部12において、電流低減ゲイン演算部127は、車速ゲイン演算部123、乗算器128および減算器129と共に、ハンドル100の端当て時の衝撃を緩和するための操舵補助力低減手段を構成し、舵角修正量演算部125は、加算器126と共に、最大舵角近傍において操舵補助力の低減が開始される舵角を調整する低減開始舵角調整手段を構成する。なお、微分器124は、舵角センサ2と共に操舵速度検出手段を構成する。以下、上記構成の操舵補助力低減手段および低減開始舵角調整手段の動作について説明する。
In the target
電流低減ゲイン演算部127は、マップ参照用舵角の絶対値|θr|と電流低減ゲインGRiとの関係を示すマップとして図4に示すような電流低減ゲインマップを保持しており、この電流低減ゲインマップを参照することにより、舵角検出値θから得られるマップ参照用舵角θr=θ+Δθに対応する電流低減ゲインGRiを算出する。この電流低減ゲインマップによれば、ハンドル100が中立位置(舵角が“0”の位置)から最大舵角(ここでは630度)に向かう方向に操作され、マップ参照用舵角θrが580度を超えると、電流低減ゲインGRiは“0”から増大し、マップ参照用舵角θrが最大舵角である630度に達すると“1”となる。すなわち、この電流低減ゲインマップでは、端当て時の衝撃緩和のために、ハンドル100が中立位置から最大舵角位置に向かって操作される場合において電流目標値It(したがってモータ6の発生する操舵補助力)の低減を開始するマップ参照用舵角が580度に設定されている。なお、操舵補助力の低減を開始するマップ参照用舵角は、580度に限定されるものではなく、個々の電動パワーステアリング装置に応じて実験等に基づき適宜決定される。
The current reduction
車速ゲイン演算部123は、車速と車速ゲインGRvとの関係を示すマップとして図5に示すような車速ゲインマップを保持しており、この車速ゲインマップを参照することにより、車速検出値Vに対応する車速ゲインGRvを算出する。この車速ゲインマップは、車両操舵に必要とされる操舵力と車速との関係に対応して設定されたものであって、必要な操舵力が小さくなる車速の範囲(10〜20[km/h]の範囲)で車速ゲインGRvが大きくなり、中高速の速度域では、操舵補助力の低減が抑制されるように車速ゲインGRvが小さく設定されている。
The vehicle speed
舵角修正量演算部125は、操舵角速度ωと舵角修正量Δθとの関係を示すマップとして図6に示すような舵角修正量マップを保持しており、この舵角修正量マップを参照することにより、微分器124から出力される操舵角速度ωに対応する舵角修正量Δθを算出する。この舵角修正量マップは、操舵速度(操舵角速度の絶対値|ω|)が所定値ω0よりも小さい場合には、舵角修正量Δθが“0”であり、操舵速度(|ω|)が所定値ω0以上である場合には、操舵速度が大きくなるにしたがって舵角修正量Δθは操舵角速度ωと同符号でその絶対値|Δθ|が大きくなるように設定されている。なお、上記の所定値ω0は、実験等に基づき適宜決定される。
The steering angle correction
既述のように、上記電流低減ゲイン演算部127において電流低減ゲインGRiを求めるために使用されるマップ参照用舵角θrは、舵角修正量Δθと舵角検出値θとの加算値θ+Δθである。したがって、操舵速度(|ω|)が所定値ω0以上であれば、マップ参照用舵角θr(=θ+Δθ)は、操舵速度に応じて変化し、操舵速度が大きいほどマップ参照用舵角の絶対値|θr|が大きくなる。ところで図3に示したように、アシストゲインGaは、
Ga=1−GRv×GRi
により与えられ、電流低減ゲインGRiは、図4に示したマップに基づきマップ参照用舵角θrに応じて決定される。したがって、アシストゲインGaと舵角検出値θ(実際の舵角)との関係を示すアシストゲインマップは、図7に示すようなマップとなる。ただし、車速検出値Vが10〜20[km/h]の範囲にあり、車速ゲインGRvは“1”であるものとする。なお、図7は、右方向操舵の場合におけるアシストゲインGaと舵角検出値θとの関係を示しているが、左方向操舵の場合もθの正負の相違等を除けば実質的に同様であるのでその説明を省略する。
As described above, the map reference steering angle θr used for obtaining the current reduction gain GRi in the current reduction
Ga = 1−GRv × GRi
The current reduction gain GRi is determined according to the map reference steering angle θr based on the map shown in FIG. Therefore, the assist gain map showing the relationship between the assist gain Ga and the detected steering angle value θ (actual steering angle) is a map as shown in FIG. However, the vehicle speed detection value V is in the range of 10 to 20 [km / h], and the vehicle speed gain GRv is “1”. FIG. 7 shows the relationship between the assist gain Ga and the detected steering angle value θ in the case of rightward steering, but the same is true in the case of leftward steering except for the positive / negative difference of θ. Since there is, explanation is omitted.
図7に示すアシストゲインマップによれば、操舵速度が小さい場合(|ω|<ω0の場合)には、アシストゲインGaは、図7の実線で示すように舵角検出値θに応じて変化し、ハンドル100が中立位置(舵角が“0”の位置)から最大舵角(630度)位置に向かって操作されて舵角検出値θが580度を超えると、舵角検出値θの増大にしたがってアシストゲインGaが低下し、最大舵角のときに“0”となる。したがって、ハンドル100が中立位置から最大舵角に向かって操作されたとき、舵角検出値θが580度を超えると、端当て時の衝撃を緩和すべく操舵補助力の低減が開始される。すなわち、この場合、操舵補助力の低減が開始される舵角(以下「低減開始舵角」という)は580[度]となる。これに対し、例えば上記所定値ω0よりも大きい操舵角速度ω1でハンドル100が中立位置から最大舵角に向かって操作された場合には、マップ参照用舵角θrはθ+Δθ1であるので(図6参照)、舵角検出値θが580−Δθ1[度]を超えるとアシストゲインGaが低下し始める。すなわち、この場合、低減開始舵角はθ1=580−Δθ1[度]となる。ただし、Δθ1は、操舵角速度ωがω1であるときの舵角修正量Δθ(正値)である。また、例えば上記所定値ω0よりも絶対値が大きい操舵角速度ω2でハンドル100が最大舵角位置から中立位置に向かって操作された場合には(ω2<−ω0)、マップ参照用舵角θrはθ+Δθ2であるので(図6)、アシストゲインGaは、舵角検出値θが580−Δθ2[度]のときに“1”となるように増大する。すなわち、この場合、低減開始舵角はθ2=580−Δθ2[度]となる。ただし、Δθ2は、操舵角速度ωがω2であるときの舵角修正量Δθ(負値)である。
According to the assist gain map shown in FIG. 7, when the steering speed is low (when | ω | <ω0), the assist gain Ga changes according to the detected steering angle θ as shown by the solid line in FIG. When the
<4.効果>
上記実施形態によれば、ハンドル100が中立位置から最大舵角位置に向かって或る程度以上の操舵速度(|ω|>ω0)で操作されると、図7に示すように、操舵補助力の低減が開始される舵角(低減開始舵角)が中立位置の方向にずれ、操舵速度が大きくなるにしたがって最大舵角と低減開始舵角との差が大きくなる。したがって、操舵速度が大きい場合においても、端当て時にモータ6(のロータ)の慣性に起因して大きな衝撃が生じるのを回避することができる。
<4. Effect>
According to the above embodiment, when the
また、上記実施形態によれば、ハンドル100が最大舵角位置から中立位置に向かって或る程度以上の操舵速度(|ω|>ω0)で操作されると、図7に示すように、低減開始舵角が最大舵角の方向にずれ、操舵速度が大きくなるにしたがって最大舵角と低減開始舵角との差が小さくなる。このため、運転者がハンドル100を最大舵角位置から中立位置に向かって素早く操作したい場合(素早く切り戻したい場合)には、操舵補助力が低減されない状態すなわちモータ6が通常の操舵補助力(基本アシスト電流値Iaに応じた操舵補助力)を発生する状態に短時間で復帰する。したがって、最大舵角近傍におけるハンドル100の切り戻し時においても良好な操舵フィーリングを確保しつつ、端当て時の衝撃を十分に緩和することができる。
Further, according to the above embodiment, when the
さらに、本実施形態によれば、電流低減ゲインGRiは図5に示す車速ゲインGRvをそれに乗算することにより修正され、アシストゲインGaは、Ga=1−GRv×GRiにより算出される。これにより、車両操舵に必要な操舵力が小さい車速域(10〜20km/h)では、低減開始舵角を超えた場合にアシストゲインGa(操舵補助力)が十分に小さくなるので、走行時においても端当て時の衝撃を十分に緩和することができる。一方、車両操舵に必要な操舵力が比較的大きい中高速の車速域では、低減開始舵角を超えた場合におけるアシストゲインGaの低減(操舵補助力の低減)の度合いが小さくなるので、危険回避等のためにハンドル100を最大舵角まで素早く操作することが可能となる。
Furthermore, according to the present embodiment, the current reduction gain GRi is corrected by multiplying it by the vehicle speed gain GRv shown in FIG. 5, and the assist gain Ga is calculated by Ga = 1−GRv × GRi. As a result, in a vehicle speed range (10 to 20 km / h) where the steering force required for vehicle steering is small, the assist gain Ga (steering assist force) is sufficiently small when the reduction start steering angle is exceeded. Also, the impact at the end can be sufficiently mitigated. On the other hand, in medium- and high-speed vehicle speed ranges where the steering force required for vehicle steering is relatively large, the degree of reduction of assist gain Ga (reduction of steering assist force) when the reduction start steering angle is exceeded is small, so avoiding danger For example, the
<5.変形例>
上記実施形態では、電流低減ゲインGRiを決定するのに必要な舵角(舵角検出値θ)および操舵速度(操舵角速度ω)を舵角センサ2からのセンサ信号に基づいて求めているが、他の方法により舵角および/または操舵速度を求めてもよい。例えば、駆動源としてブラシレスモータが使用されている場合には、当該モータの回転位置を検出するレゾルバ等の位置センサからのセンサ信号に基づき舵角や操舵速度等を求めてもよい。
<5. Modification>
In the above embodiment, the steering angle (steering angle detection value θ) and the steering speed (steering angular speed ω) necessary for determining the current reduction gain GRi are obtained based on the sensor signal from the
また、上記実施形態では、端当て時の衝撃を緩和すべく操舵補助力を低減するために、舵角検出値θが最大舵角近傍であるときにアシストゲインGaを低減する構成としているが(図7参照)、アシストゲインGaを低減する方法に代えて又はこの方法と共に、他の方法で操舵補助力を低減するようにしてもよい。例えば、アシスト電流(電流目標値It)の上限値を設定する手段を備え、舵角検出値θが最大舵角近傍であるときに当該上限値を低くすることによって操舵補助力を低減するようにしてもよい。 In the above embodiment, the assist gain Ga is reduced when the steering angle detection value θ is in the vicinity of the maximum steering angle in order to reduce the steering assist force so as to reduce the impact at the time of the end contact ( Instead of the method of reducing the assist gain Ga or in addition to this method, the steering assist force may be reduced by another method. For example, a means for setting an upper limit value of the assist current (current target value It) is provided, and the steering assist force is reduced by lowering the upper limit value when the steering angle detection value θ is near the maximum steering angle. May be.
2 …舵角センサ(操舵角度検出手段)
3 …トルクセンサ
4 …車速センサ(車速検出手段)
5 …電子制御ユニット(ECU)
6 …モータ
10 …マイクロコンピュータ(モータ制御部)
12 …目標電流設定部
14 …減算器
16 …フィードバック制御演算部(FB制御演算部)
18 …PWM信号生成回路
19 …電流検出器
20 …モータ駆動回路
121 …基本アシスト電流演算部
122,128…乗算器
123 …車速ゲイン演算部
124 …微分器
125 …舵角修正量演算部
126 …加算器
127 …電流低減ゲイン演算部
129 …減算器
It …電流目標値
Is …電流検出値
Ia …基本アシスト電流値
GRi …電流低減ゲイン
GRv …車速ゲイン
Ga …アシストゲイン
T …操舵トルク検出値
V …車速検出値
θ …舵角検出値(操舵角度)
ω …操舵角速度(操舵速度)
Δθ …舵角修正量
θr …マップ参照用舵角
θ1,θ2…低減開始舵角
2 ... Rudder angle sensor (steering angle detection means)
3 ... Torque sensor 4 ... Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means)
5 ... Electronic control unit (ECU)
6 ...
12 ... Target
DESCRIPTION OF
ω ... Steering angular velocity (steering speed)
Δθ ... Steering angle correction amount θr ... Map reference steering angle θ1, θ2 ... Reduction start steering angle
Claims (3)
前記操作手段による操作の量を示す操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、
前記操作手段による操作の速度を示す操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記操作手段による操作の最大量である最大舵角の近傍に設定される低減開始舵角を前記操舵角度が超えているときに前記操舵補助力を低減する操舵補助力低減手段と、
前記操作手段が中立位置から前記最大舵角の位置へ向かう方向に操作されている場合には前記操舵速度が大きくなるにしたがって前記最大舵角と前記低減開始舵角との差が大きくなり、前記操作手段が前記最大舵角の位置から前記中立位置へ向かう方向に操作されている場合には前記操舵速度が大きくなるにしたがって前記最大舵角と前記低減開始舵角との差が小さくなるように、前記操舵速度に応じて前記低減開始舵角を調整する低減開始舵角調整手段と
を備える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 that applies a steering assist force to a steering mechanism of the vehicle by driving an electric motor in accordance with an operation by an operation means for steering the vehicle,
Steering angle detection means for detecting a steering angle indicating the amount of operation by the operation means;
Steering speed detecting means for detecting a steering speed indicating the speed of operation by the operating means;
Steering assist force reducing means for reducing the steering assist force when the steering angle exceeds a reduction start steering angle set in the vicinity of a maximum steering angle that is the maximum amount of operation by the operating means;
When the operation means is operated in a direction from a neutral position toward the position of the maximum steering angle, the difference between the maximum steering angle and the reduction start steering angle increases as the steering speed increases, When the operating means is operated in the direction from the position of the maximum steering angle toward the neutral position, the difference between the maximum steering angle and the reduction start steering angle is reduced as the steering speed increases. An electric power steering apparatus comprising: a reduction start steering angle adjustment unit that adjusts the reduction start steering angle according to the steering speed.
前記操舵補助力低減手段は、前記操舵角度が前記低減開始舵角を超えているときに、前記操舵角度に応じて前記目標値を低減することにより前記操舵補助力を低減することを特徴とする、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 A target current setting means for setting a target value of a current to be passed through the electric motor according to an operation by the operation means;
The steering assist force reducing means reduces the steering assist force by reducing the target value according to the steering angle when the steering angle exceeds the reduction start steering angle. The electric power steering apparatus according to claim 1.
前記操舵補助力低減手段は、前記操舵角度が前記低減開始舵角を超えているときに、前記車速に応じて前記目標値を低減することにより前記操舵補助力を低減することを特徴とする、請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
Vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed indicating the traveling speed of the vehicle,
The steering assist force reducing means reduces the steering assist force by reducing the target value according to the vehicle speed when the steering angle exceeds the reduction start steering angle. The electric power steering apparatus according to claim 2.
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