JP2005254983A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転者の操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of an electric power steering device that reduces the steering force of a driver.
従来の電動パワーステアリング装置は、操舵角から算出した目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて操舵補助力を制御することにより、運転者に対し操舵角に応じた最適な操舵反力を付与している(例えば、特許文献1参照)。
通常、運転者は、低速走行時は操舵角入力、高速走行時は操舵トルク入力で操舵を行っている。ところが、上記従来技術にあっては、常に操舵角から車両挙動が規定されるため、高速走行時に操舵力入力に応じた車両挙動が得られず、運転者に違和感を与えるという問題があった。 Usually, the driver performs steering by inputting a steering angle when traveling at a low speed and by inputting a steering torque when traveling at a high speed. However, since the vehicle behavior is always defined from the steering angle in the above-described prior art, there is a problem that the vehicle behavior corresponding to the steering force input cannot be obtained during high-speed traveling, and the driver feels uncomfortable.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、高速走行時において運転者の操舵力入力に応じた車両挙動を実現でき、自然な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide an electric motor that can realize a vehicle behavior in accordance with a driver's steering force input during high-speed driving and obtain a natural steering feeling. The object is to provide a power steering device.
上述の目的を達成するため、本発明では、ステアリング操舵手段に加わる操舵トルクを検出するトルク検出手段と、舵取機構に操舵補助力を加えるモータと、少なくとも前記トルク検出手段による検出トルクに応じた操舵補助力を発生させるように前記モータを駆動制御する操舵補助力制御手段と、を有する電動パワーステアリング装置において、
車両の走行速度を検出する車速検出手段と、
操舵トルクと車速に基づいて車両の目標運動状態量を設定する目標運動状態量設定手段と、
車両に実際に発生している運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、
目標運動状態と実運動状態との偏差を求める偏差演算手段と、
を設け、
前記操舵補助力制御手段は、操舵トルクと偏差演算手段の出力とに基づいてモータを制御駆動することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a torque detection means for detecting a steering torque applied to the steering steering means, a motor for applying a steering assist force to the steering mechanism, and at least a detection torque according to the torque detection means. In an electric power steering apparatus having steering assist force control means for driving and controlling the motor so as to generate a steering assist force,
Vehicle speed detecting means for detecting the traveling speed of the vehicle;
A target motion state quantity setting means for setting a target motion state quantity of the vehicle based on the steering torque and the vehicle speed;
An actual motion state amount detecting means for detecting a motion state amount actually generated in the vehicle;
Deviation calculation means for obtaining a deviation between the target motion state and the actual motion state;
Provided,
The steering assist force control means controls and drives the motor based on the steering torque and the output of the deviation calculation means.
本発明にあっては、操舵トルクに基づいて車両の目標運動状態量が規定され、この目標運動状態量と実運動状態量との偏差に基づいてモータが駆動制御されるため、高速走行時において運転者の操舵力入力に応じた車両挙動を実現でき、自然な操舵フィーリングが得られる。 In the present invention, the target motion state quantity of the vehicle is defined based on the steering torque, and the motor is driven and controlled based on the deviation between the target motion state quantity and the actual motion state quantity. The vehicle behavior according to the driver's steering force input can be realized, and a natural steering feeling can be obtained.
以下に、本発明の電動パワーステアリング装置を実施するための最良の形態を、実施例1〜3に基づいて説明する。 Below, the best form for implementing the electric power steering device of the present invention is explained based on Examples 1-3.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の電動パワーステアリング装置を適用した車両の操舵系を示すブロック図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a vehicle steering system to which the electric power steering apparatus according to the first embodiment is applied.
舵取り操作用のハンドル(ステアリング操作手段)1と、舵取り動作を行う舵取機構2とを連結する操舵軸3に、ハンドル1に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ(トルク検出手段)4と操舵補助用のモータ5とが配置されている。
A torque sensor (torque detection means) 4 for detecting a steering torque applied to the
ハンドル1は、図示しない車室内部に運転者と対向するように、軸周りに回転可能なように固定されている。舵取機構2は、操舵軸3の下端に一体形成されたピニオン6と、これに噛合するラック軸7とを備えるラック&ピニオン式の舵取り装置により構成される。ラック軸7は、図示しない車両前部に、左右方向へ摺動可能な状態で固定され、ラック軸7の両端は、左右のタイロッド8,9を介して操向用の車輪10,11に連結されている。
The
操舵を補助するモータ5は、モータ5の発生トルクを操舵軸3の回転トルクに変換するような減速機12を介して、操舵軸3に結合される。このモータ5に供給されるモータ電流は、コントロールユニット13により制御されている。
The motor 5 that assists the steering is coupled to the
続いて、図2の制御ブロック図を加えて、実施例1の制御系を説明する。
運転者によりハンドル1が操作されると、機械的な連結により車輪10,11が操向される。このとき、トルクセンサ4に入力される捩れ方向の負荷は、操舵トルクとしてコントロールユニット13へ入力される。さらに、コントロールユニット13には、車両の走行速度を検出する車速センサ14、車両に実際に発生している運動状態量であるヨーレートを検出するヨーレートセンサ(実運動状態量検出手段)16等の信号が与えられる。
Next, the control system of the first embodiment will be described with reference to the control block diagram of FIG.
When the
コントロールユニット13は、モータ5の回転速度を推定するためのモータ端子間電圧センサ13aと、モータ5の実電流値を検出するモータ電流センサ13bとを内蔵している。
The
また、コントロールユニット13には、目標電流設定部13cと、目標ヨーレート設定部(目標運動状態量設定手段)13dとが設けられている。目標電流設定部13cは、操舵トルクと車速に基づいて目標電流値を設定する。目標ヨーレート設定部13dは、操舵トルクと車速に応じて目標ヨーレートを設定する。
In addition, the
目標ヨーレート設定部13dにおいて、車速に応じた目標ヨーレートは、車速の高さに比例して小さくなるように設定されている。また、操舵トルクに応じた目標ヨーレートは、操舵トルクに比例して大きくなるように設定され、その特性は遅れのない線形項で構成されている。
In the target yaw
コントロールユニット13は、実際に計測した車両のヨーレートと目標ヨーレートの偏差を取り(偏差演算手段に相当)、偏差量に応じた補正量を目標電流値から減算することで、モータ5の電流指令値を算出する。そして、モータ5の実電流値が電流指令値と一致するようにモータ5を制御駆動する(操舵補助力制御手段に相当)。モータ5へ供給される電源は、バッテリ15により与えられる。
The
次に、作用を説明する。
実施例1では、目標ヨーレート設定部13dにおいて、車速が高いほど目標ヨーレートが低くなるため、実ヨーレートとの偏差は大きくなり反力は重くなることになる。また、操舵トルクに応じた目標ヨーレートは遅れのない線形項で構成しているので、操舵開始初期に操舵角に対する車両挙動の遅れが発生したとき、操舵力が重くなり、より自然な操舵フィーリングが実現できる。
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, in the target yaw
次に、効果を説明する。
実施例1の電動パワーステアリング装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) コントローラ13は、操舵トルクに基づいて、目標ヨーレート(車両の目標運動状態量)を設定し、この目標ヨーレートと実ヨーレート(実運動状態量)との偏差に基づいてモータ5を駆動制御するため、高速走行時において運転者の操舵力入力に応じた車両挙動を実現でき、自然な操舵フィーリングが得られる。
(1) The
(2) 車両運動状態量として、ヨーレートを用いたため、運転者の選択した入力(操舵角,操舵トルク)に応じて車両の旋回方向との関係を最適化できる。 (2) Since the yaw rate is used as the vehicle motion state quantity, the relationship with the turning direction of the vehicle can be optimized according to the input (steering angle, steering torque) selected by the driver.
まず、構成を説明する。
実施例2の電動パワーステアリング装置は、実運動状態量として、操舵トルクに代えて横加速度(横G)を用いた点で実施例1と異なる。なお、他の構成は実施例1と同じであるため、同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
First, the configuration will be described.
The electric power steering apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a lateral acceleration (lateral G) is used instead of the steering torque as the actual motion state quantity. In addition, since the other structure is the same as Example 1, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and description is abbreviate | omitted.
図3は、実施例2の電動パワーステアリング装置の制御ブロック図であり、コントロールユニット20は、目標運動状態量設定手段として、操舵トルクと車速に基づいて目標横Gを設定する目標横G設定部13eを備えている。この目標横G設定部13eにおいて、車速に応じた目標横Gは、車速の高さに比例して小さくなるように設定される。また、操舵トルクに応じた目標横Gは、操舵トルクに比例して大きくなるように設定され、その特性は遅れのない線形項で構成されている。
FIG. 3 is a control block diagram of the electric power steering apparatus according to the second embodiment, in which the control unit 20 sets a target lateral G setting unit that sets a target lateral G based on the steering torque and the vehicle speed as target motion state amount setting means. 13e. In the target lateral
コントロールユニット20は、横Gセンサ17により実際に計測した車両の横Gと目標横Gの偏差を取り、偏差量に応じた補正量を目標電流値から減算することにで、モータ5の電流指令値を算出する。
The control unit 20 takes the deviation between the lateral G of the vehicle actually measured by the
次に、効果を説明する。
実施例2の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)に加え、下記の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the second embodiment, in addition to the effect (1) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(3) 車両運動状態量として、横Gを用いたため、運転者の選択した入力(操舵角,操舵トルク)に応じて車両の横移動量との関係を最適化できる。 (3) Since the lateral G is used as the vehicle motion state quantity, the relationship with the lateral movement amount of the vehicle can be optimized according to the input (steering angle, steering torque) selected by the driver.
まず、構成を説明する。
実施例3の電動パワーステアリング装置は、操舵トルクと操舵角を組み合わせた操舵量を定義し、この操舵量に対する車両目標運動力を設定する部位を設けた点で実施例1と異なる。なお、他の構成は実施例1と同じであるため、同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
First, the configuration will be described.
The electric power steering apparatus according to the third embodiment is different from the first embodiment in that a steering amount in which a steering torque and a steering angle are combined is defined and a portion for setting a vehicle target exercise force with respect to the steering amount is provided. In addition, since the other structure is the same as Example 1, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and description is abbreviate | omitted.
図4は、実施例3の電動パワーステアリング装置の制御ブロック図であり、コントロールユニット30は、操舵量設定部13fと、目標ヨーレート設定部13gとを有している。操舵量設定部13fは、車速に基づいて、操舵トルクと操舵角の操舵量に対する比率を算出する(車速に応じて、操舵トルクと操舵角の重み付けを行う)とともに、この比率に応じて、下記の式(1)から操舵量(操舵トルクと操舵角との和)を設定する。
FIG. 4 is a control block diagram of the electric power steering apparatus according to the third embodiment. The control unit 30 includes a steering
操舵量=(操舵角×操舵角比率)+(操舵トルク×操舵トルク比率) …(1)
ただし、操舵角比率+操舵トルク比率=1であり、低車速ほど操舵角比率が大きく、高車速になるほど操舵トルク比率が大きくなるように設定する。
Steering amount = (steering angle × steering angle ratio) + (steering torque × steering torque ratio) (1)
However, the steering angle ratio + the steering torque ratio = 1, and the steering angle ratio is set to be larger as the vehicle speed is lower and the steering torque ratio is set to be larger as the vehicle speed is higher.
ここで、電動パワーステアリング装置においては、ハンドル軸とモータ軸は減速機を介して機械的に連結されているので、実施例1では、算出したモータ速度を積分したモータ角度に減速比を積算することで操舵角としている(操舵角検出手段に相当)。なお、操舵角角を、ハンドル軸に角度を検出する操舵角センサを追加して計測する構成としてもよい。 Here, in the electric power steering apparatus, since the handle shaft and the motor shaft are mechanically connected via a speed reducer, in the first embodiment, the reduction ratio is added to the motor angle obtained by integrating the calculated motor speed. Thus, the steering angle is set (corresponding to the steering angle detecting means). The steering angle may be measured by adding a steering angle sensor that detects the angle to the handle shaft.
目標ヨーレート設定部13gは、設定された操舵量に基づいて目標ヨーレートを設定する。この目標ヨーレート設定部13gにおいて、車速に応じた目標ヨーレートは、車速の高さに比例して小さくなるように設定される。また、操舵量に応じた目標ヨーレートは、操舵量に比例して大きくなるように設定され、その特性は遅れのない線形項で構成されている。
The target yaw
次に、作用を説明する。
運転者は、操舵入力として低速では操舵角を選択し、高速では操舵トルクを選択している。その中間では両者の組み合わせとなることが本願発明者らの研究により明らかになっている。
Next, the operation will be described.
The driver selects the steering angle at low speed as the steering input and selects the steering torque at high speed. In the middle of this, it has been clarified by the present inventors' research that it is a combination of both.
ところが、上述した特開平9−142331号公報に記載の従来装置では、車速にかかわらず常に操舵角から車両挙動が規定されるため、高速走行時に操舵力入力に応じた車両挙動が得られず、運転者に違和感を与えてしまう。 However, in the above-described conventional device described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-142331, the vehicle behavior is always defined from the steering angle regardless of the vehicle speed, so that the vehicle behavior corresponding to the steering force input during high speed traveling cannot be obtained. The driver feels uncomfortable.
これに対し、実施例3の電動パワーステアリング装置では、低速では操舵量に対する操舵角の割合を増やし(操舵トルクの割合を減らし)、高速になるに従って操舵量に対する操舵トルクの割合を増やしている。そのように算出された操舵量に基づいて目標ヨーレートを設定し、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に応じてモータ電流を補正することにより、運転者の入力に応じた車両挙動を発生させることができ、自然な操舵フィーリングを実現できる。 On the other hand, in the electric power steering apparatus according to the third embodiment, the ratio of the steering angle to the steering amount is increased at a low speed (the ratio of the steering torque is decreased), and the ratio of the steering torque to the steering amount is increased as the speed increases. By setting a target yaw rate based on the calculated steering amount and correcting the motor current according to the deviation between the target yaw rate and the actual yaw rate, it is possible to generate a vehicle behavior according to the driver's input. And natural steering feeling can be realized.
次に、効果を説明する。
実施例3の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1),(2)に加え、下記の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the third embodiment, in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(4) 目標ヨーレート設定部13fは、車速に応じて目標運動状態量に対する操舵トルクと操舵角の重み付けを変化させ、低車速ほど操舵角の重み付けを操舵トルクの重み付けよりも大きくし、高車速ほど操舵トルクの重み付けを操舵角の重み付けよりも大きくするため、低速走行時には運転者の入力である操舵角に応じた目標ヨーレート、高速走行時に運転者の入力である操舵トルクに応じた目標ヨーレート、中間速度走行時には操舵トルクと操舵角を配分した値に応じた目標ヨーレートというように、運転者の入力に応じた自然な操舵フィーリングが得られる。
(4) The target yaw
1 ハンドル
2 舵取り機構
3 操舵軸
4 トルクセンサ
5 モータ
6 ピニオン
7 ラック
8,9 タイロッド
10,11 前輪
12 減速機
13 コントロールユニット
13a 電圧センサ
13b 電流センサ
13c 目標電流設定部
13d 目標ヨーレート設定部
13e 目標横G設定部
13f 操舵量設定部
13g 目標ヨーレート設定部
14 車速センサ
15 バッテリ
16 ヨーレートセンサ
17 横Gセンサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
舵取機構に操舵補助力を加えるモータと、
少なくとも前記トルク検出手段による検出トルクに応じた操舵補助力を発生させるように前記モータを駆動制御する操舵補助力制御手段と、
を有する電動パワーステアリング装置において、
車両の走行速度を検出する車速検出手段と、
操舵トルクと車速に基づいて車両の目標運動状態量を設定する目標運動状態量設定手段と、
車両に実際に発生している運動状態量を検出する実運動状態量検出手段と、
目標運動状態と実運動状態との偏差を求める偏差演算手段と、
を設け、
前記操舵補助力制御手段は、操舵トルクと偏差演算手段の出力とに基づいてモータを制御駆動することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 Torque detecting means for detecting steering torque applied to the steering means,
A motor that applies steering assist force to the steering mechanism;
Steering assist force control means for drivingly controlling the motor so as to generate at least steering assist force according to torque detected by the torque detection means;
In an electric power steering apparatus having
Vehicle speed detecting means for detecting the traveling speed of the vehicle;
A target motion state quantity setting means for setting a target motion state quantity of the vehicle based on the steering torque and the vehicle speed;
An actual motion state amount detecting means for detecting a motion state amount actually generated in the vehicle;
Deviation calculation means for obtaining a deviation between the target motion state and the actual motion state;
Provided,
The electric power steering apparatus characterized in that the steering assist force control means controls and drives the motor based on the steering torque and the output of the deviation calculation means.
前記ステアリング操作手段の操舵角を検出する操舵角検出手段を設け、
前記目標運動状態量設定手段は、操舵トルクと車速と操舵角とに基づいて車両の目標運動状態量を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
A steering angle detecting means for detecting a steering angle of the steering operation means is provided;
The electric power steering apparatus, wherein the target motion state quantity setting means sets a target motion state quantity of the vehicle based on a steering torque, a vehicle speed, and a steering angle.
前記目標運動状態量設定手段は、車速に応じて目標運動状態量に対する操舵トルクと操舵角の重み付けを変化させ、
低車速ほど操舵角の重み付けを操舵トルクの重み付けよりも大きくし、
高車速ほど操舵トルクの重み付けを操舵角の重み付けよりも大きくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 2,
The target motion state quantity setting means changes the weighting of the steering torque and the steering angle with respect to the target motion state quantity according to the vehicle speed,
The lower the vehicle speed, the larger the steering angle weight than the steering torque weight,
An electric power steering apparatus characterized in that the weighting of the steering torque is made larger than the weighting of the steering angle as the vehicle speed increases.
車両運動状態量は、ヨーレートであることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 3,
The electric power steering apparatus characterized in that the vehicle motion state quantity is a yaw rate.
車両運動状態量は、横加速度であることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 3,
The electric power steering apparatus characterized in that the vehicle motion state quantity is a lateral acceleration.
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JP2004069252A JP2005254983A (en) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | Electric power steering device |
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2004
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