JP2008260340A - 電動式パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両の運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサ1と、車両の車速を検出する車速センサ2と、操舵トルクを補助するための補助トルクを発生するモータ3と、モータ3の回転速度を検出する回転速度センサ5と、モータ3に通電される駆動電流を検出する電流検出器4と、少なくとも操舵トルクに基づいて、モータ3に対する目標電流を演算する目標電流演算部7と、目標電流を減衰させて減衰後目標電流を出力する目標電流減衰部8と、を備え、目標電流減衰部8は、車速および回転速度の少なくとも一方に応じて、目標電流の少なくとも高周波成分を減衰させる。
【選択図】図1
Description
そのため、外部からのノイズによってステアリング系の振動が生じ、運転者に不快なトルク振動を感じさせるという問題点があった。
しかしながら、減衰手段は、操舵状態にかかわらず常時高周波ノイズを減衰させる。
そのため、モータ駆動において高い応答性が要求される操舵状態(車速、またはモータの回転速度が高い状態)においては、減衰手段による減衰動作の影響によって所望の応答性が得られず、応答性が低くなるという問題点があった。
そのため、高い応答性が要求される操舵状態においては、高い応答性を実現するとともに、高い応答性が要求されない操舵状態においては、ノイズによるステアリング系の振動、および運転者に対する不快なトルク振動を抑制することができる。
図1は、この発明の実施の形態1に係る電動式パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
図1において、この電動式パワーステアリング制御装置は、トルクセンサ1(操舵トルク検出手段)と、車速センサ2(車速検出手段)と、モータ3と、電流検出器4(電流検出手段)と、回転速度センサ5(回転速度検出手段)と、主制御部6とを備えている。
電流検出器4は、モータ3に通電される駆動電流を検出して駆動電流信号を出力する。回転速度センサ5は、モータ3の回転速度を検出して回転速度信号を出力する。
主制御部6は、操舵トルク信号、車速信号、駆動電流信号および回転速度信号を取り込んでA/D変換し、モータ3に対する目標電圧を演算して、目標電圧信号を出力する。
ここで、主制御部6は、マイクロプロセッサ(図示せず)で構成されている。マイクロプロセッサは、演算処理を実行するCPU、プログラムデータや固定値データを記憶するROM、および格納されているデータを書き換えることができるRAMを有している。主制御部6を構成する各ブロックは、ROM内にソフトウェアとして記憶されている。
なお、ROMおよびRAMは、図1の電動式パワーステアリング制御装置を構成する各ブロックにそれぞれ設けられてもよい。
すなわち、目標電流演算部7は、操舵トルクおよび車速と目標電流との関係が記された操舵トルク・車速−目標電流マップをROM内に記憶しており、操舵トルク信号および車速信号に基づいて、このマップから目標電流を演算する。
電流制御部9は、電流検出器4からの駆動電流信号と目標電流減衰部8からの減衰後目標電流信号とを比較して、モータ3の駆動電流が減衰後目標電流と一致するように、PI制御またはPID制御によってモータ3の端子に印加する目標電圧を演算し、例えばPWM信号として目標電圧信号を出力する。
減衰ゲイン演算部10は、車速信号および回転速度信号に基づいて、目標電流信号を減衰させるための減衰ゲインK(≦1)を演算する。係数乗算部11は、減衰ゲインKに応じた所定係数(1−K)を目標電流信号に乗算して目標電流信号を減衰させ、減衰後目標電流信号を出力する。
図2は、減衰ゲイン演算部10に設けられた車速・回転速度−減衰ゲインマップを示す説明図である。
また、各減衰ゲインマップにおいて、減衰ゲインKは、例えば、低速用減衰ゲインマップCのように、モータ3の回転速度が高くなるにしたがって、低くなるように設定されている。
減衰ゲイン演算部10は、まず、車速信号に基づいて上記3種類の減衰ゲインマップの何れかを選択し、続いて、回転速度信号に基づいて選択した減衰ゲインマップから減衰ゲインKを演算する。
まず、主制御部6は、所定のサンプリング周期毎に、トルクセンサ1からの操舵トルク信号を読み込んでRAMに記憶する(ステップS21)。
また、主制御部6は、回転速度センサ5からの回転速度信号を読み込んでRAMに記憶する(ステップS22)。
また、主制御部6は、車速センサ2からの車速信号を読み込んでRAMに記憶する(ステップS23)。
また、主制御部6は、電流検出器4からの駆動電流信号を読み込んでRAMに記憶する(ステップS24)。
次に、減衰ゲイン演算部10は、車速信号および回転速度信号に基づいて、図2に示した車速・回転速度−減衰ゲインマップから減衰ゲインKを演算し、RAMに記憶する(ステップS26)。
次に、電流制御部9は、駆動電流信号および減衰後目標電流信号に基づいて、モータ3の駆動電流が減衰後目標電流と一致するように、モータ3の端子に印加する目標電圧を演算し、目標電圧信号をRAMに記憶し(ステップS28)、図3の処理を終了する。
そのため、モータ駆動において高い応答性が要求される操舵状態においては、減衰ゲイン演算部10で演算される減衰ゲインKが低い値(または、零)となり、係数乗算部11による減衰動作が抑制または停止されるので、高い応答性を実現することができる。
また、高い応答性が要求されない操舵状態、すなわち、車速が低く、車両のハンドルを保舵している状態(モータ3の回転速度が零である状態、以下「保舵状態」と称する)、または、微舵でハンドルを操舵している状態(モータ3の回転速度が低い状態、以下「微舵状態」と称する)においては、減衰ゲイン演算部10で演算される減衰ゲインKが高い値となるので、係数乗算部11による減衰動作によって、ノイズによるステアリング系の振動、および運転者に対する不快なトルク振動を抑制することができる。
このとき、減衰ゲイン演算部10は、車速または回転速度と減衰ゲインKとの関係が記されたマップをROM内に記憶し、車速信号または回転速度信号に基づいて、このマップから減衰ゲインKを演算する。
この場合も、上記実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
上記実施の形態1では、目標電流減衰部8が車速信号および回転速度信号に基づいて減衰ゲインKを演算し、減衰ゲインKを用いて目標電流信号を減衰させて減衰後目標電流信号を出力したが、これに限定されず、ローパスフィルタ(以下、「LPF」と称する)を用いて、目標電流信号の高周波成分のみを除去して減衰後目標電流信号を出力してもよい。
図4において、この電動式パワーステアリング制御装置は、図1に示した目標電流減衰部8に代えて、目標電流減衰部8Aを備えている。
LPF12は、入力された目標電流信号の高周波成分(特定の周波数成分)を除去する。スイッチング部13は、車速信号および回転速度信号に基づいて、LPF12を有効にするか否かを選択し、減衰後目標電流信号を出力する。
また、スイッチング部13は、車速が所定車速よりも大きいか、または回転速度が所定速度よりも大きい場合にLPF12を無効にして、目標電流演算部7からの目標電流信号をそのまま減衰後目標電流信号として出力する。
その他の構成については、前述の実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
なお、実施の形態1と同様の動作については、説明を省略する。
まず、目標電流演算部7は、操舵トルク信号および車速信号に基づいて、前述した操舵トルク・車速−目標電流マップからモータ3に対する目標電流を演算し、目標電流信号をRAMに記憶する(ステップS25)。
ステップS31において、車速が所定車速以下である(すなわち、Yes)と判定された場合、スイッチング部13は、回転速度信号に基づいて、回転速度が所定速度以下であるか否かを判定する(ステップS32)。
そのため、モータ駆動において高い応答性が要求される操舵状態においては、スイッチング部13から、LPF12で高周波成分が除去された目標電流信号が減衰後目標電流信号として出力されるので、高い応答性を実現することができる。
また、高い応答性が要求されない操舵状態、すなわち保舵状態または微舵状態においては、スイッチング部13から、目標電流演算部7で演算された目標電流信号がそのまま減衰後目標電流信号として出力されるので、ノイズによるステアリング系の振動、および運転者に対する不快なトルク振動を抑制することができる。
このとき、スイッチング部13は、車速が所定車速以下の場合、または回転速度が所定速度以下の場合にLPF12を有効にする。
この場合も、上記実施の形態2と同様の効果を奏することができる。
この場合も、上記実施の形態2と同様の効果を奏することができる。
目標電流減衰部8Aは、LPF12に代えて、目標電流信号の複数の値をサンプリングして移動平均を演算することにより、目標電流信号の高周波成分(特定の高周波成分)を除去する移動平均演算部(特定周波数成分除去手段)を含んでいてもよい。
この場合も、上記実施の形態2と同様の効果を奏することができる。
目標電流演算部7は、操舵トルク信号のみに基づいて目標電流を演算してもよい。
このとき、目標電流演算部7は、操舵トルクと目標電流との関係が記されたマップをROM内に記憶し、操舵トルク信号に基づいて、このマップから目標電流を演算する。
この場合も、上記実施の形態1、2と同様の効果を奏することができる。
モータ3の回転速度は、モータ3の位置の変化量を微分して演算されてもよいし、モータ3に印加される駆動電圧および駆動電流の関係から推定されてもよい。
これらの場合も、上記実施の形態1、2と同様の効果を奏することができる。
Claims (7)
- 車両の運転者による操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記操舵トルクを補助するための補助トルクを発生するモータと、
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記モータに通電される駆動電流を検出する電流検出手段と、
少なくとも前記操舵トルクに基づいて、前記モータに対する目標電流を演算する目標電流演算手段と、
前記目標電流を減衰させて減衰後目標電流を出力する目標電流減衰手段と、を備え、
前記目標電流減衰手段は、前記車速および前記回転速度の少なくとも一方に応じて、前記目標電流の少なくとも高周波成分を減衰させることを特徴とする電動式パワーステアリング制御装置。 - 前記目標電流減衰手段は、
前記車速および前記回転速度の少なくとも一方に基づいて、前記目標電流を減衰させるための減衰ゲインを演算する減衰ゲイン演算手段と、
前記減衰ゲインに応じた所定係数を前記目標電流に乗算する係数乗算手段と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電動式パワーステアリング制御装置。 - 前記目標電流減衰手段は、前記車速が所定車速以下で、かつ前記回転速度が所定速度以下の場合に、前記目標電流を減衰させることを特徴とする請求項2に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
- 前記目標電流減衰手段は、
入力された信号の特定の周波数成分を除去する特定周波数成分除去手段と、
前記車速および前記回転速度の少なくとも一方に基づいて、前記特定周波数成分除去手段を有効にするか否かを選択するスイッチング手段と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電動式パワーステアリング制御装置。 - 前記目標電流減衰手段は、前記車速が所定車速以下で、かつ前記回転速度が所定速度以下の場合に、前記目標電流を減衰させることを特徴とする請求項4に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
- 前記特定周波数成分除去手段は、フィルタを用いて前記特定の周波数成分を除去することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
- 前記特定周波数成分除去手段は、前記目標電流の移動平均を演算することにより、前記特定の周波数成分を除去することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電動式パワーステアリング制御装置。
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