JP2009190709A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
従来、電動パワーステアリング装置(EPS)等に用いられるモータ制御装置の多くには、電力供給線の断線や駆動回路の接点故障等によってモータの何れかの相(U,V,Wの何れか)に通電不良が生じた場合に、該異常の発生を検出可能な異常検出手段が設けられている。そして、当該異常の発生を検出した場合には、速やかにモータ制御を停止してフェールセーフを図る構成が一般的となっている。 Conventionally, many motor control devices used in an electric power steering device (EPS) or the like have any phase of the motor (any of U, V, and W) due to disconnection of a power supply line or a contact failure of a drive circuit. An abnormality detection means is provided that can detect the occurrence of the abnormality when a current-carrying failure occurs. And when generation | occurrence | production of the said abnormality is detected, the structure which stops motor control rapidly and aims at fail safe is common.
ところが、EPSにおいては、こうしたモータ制御の停止に伴い、そのステアリング特性が大きく変化する。即ち、運転者が的確なステアリング操作を行うためには、より大きな操舵力が要求されることになる。この点を踏まえ、従来、上記のように通電不良相の発生を検出した場合であっても、当該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ制御を継続するモータ制御装置がある(例えば、特許文献1)。そして、これにより、操舵系に対するアシスト力の付与を継続して、フェールセーフに伴う運転者の負担の増大を回避することができる。
しかしながら、上記従来例のように、通電不良相の発生時、当該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ制御を継続する場合に、図29に示すような該各通電相に対して正弦波通電を行う構成(同図に示される例は、U相異常、V,W相通電時)では、トルクリップルの発生に起因する操舵フィーリングの悪化が避けられない。 However, when the motor control is continued with the energization phases other than the energization failure phase as in the conventional example described above, when the energization failure phase occurs, for each energization phase as shown in FIG. In the configuration in which sine wave energization is performed (the example shown in the figure is when the U phase is abnormal and the V and W phases are energized), the steering feeling is inevitably deteriorated due to the occurrence of torque ripple.
即ち、図30に示すように、従来の二相駆動時におけるモータ電流の推移をd/q座標系で表した場合、モータトルクの制御目標値であるq軸電流指令値が一定であるにも関わらず、実際のq軸電流値は、正弦波状に変化する。つまり、要求トルクに対応したモータ電流が発生しないために本来の出力性能を引き出せない状態でモータ駆動が継続されることにより、そのアシスト力が大きく変動するという問題があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。 That is, as shown in FIG. 30, when the transition of the motor current during the conventional two-phase drive is expressed in the d / q coordinate system, the q-axis current command value that is the control target value of the motor torque is constant. Regardless, the actual q-axis current value changes sinusoidally. In other words, there is a problem that the assist force fluctuates greatly when the motor drive is continued in a state where the original output performance cannot be obtained because the motor current corresponding to the required torque is not generated. The room was left.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、通電不良の発生に伴う二相駆動時のモータ回転を円滑化して、安定的にアシスト力を付与することのでき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 to solve the above-described problems, and its object is to smooth the motor rotation during the two-phase driving accompanying the occurrence of the energization failure and stably apply the assist force. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that can be used.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて前記モータに三相の前記駆動電力を供給する駆動回路と、前記モータの各相に生じた通電不良を検出可能な異常検出手段とを備えてなり、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータの回転角に基づく電流制御の実行により前記モータ制御信号を生成するとともに、前記通電不良の発生時には、その通電不良発生相以外の二相を通電相として前記モータ制御信号の出力を実行する電動パワーステアリング装置において、前記モータ制御信号出力手段は、前記通電不良の発生時には、前記各通電相に対し、前記通電不良発生相に応じた所定の回転角を漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく前記電流制御を実行するとともに、その位相のずれを制御すべく前記電流制御の基礎となる前記回転角を補正するものであって、前記操舵系における振動の発生を検出する振動検出手段を備え、前記モータ制御信号出力手段は、所定の水準を超える前記振動が検出された場合には、前記回転角の補正量を低減すること、を要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the invention according to
請求項2に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記モータに対する駆動電力の供給を通じて前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づいて前記モータに三相の前記駆動電力を供給する駆動回路と、前記モータの各相に生じた通電不良を検出可能な異常検出手段とを備えてなり、前記モータ制御信号出力手段は、前記モータの回転角に基づく電流制御の実行により前記モータ制御信号を生成するとともに、前記通電不良の発生時には、その通電不良発生相以外の二相を通電相として前記モータ制御信号の出力を実行する電動パワーステアリング装置において、前記モータ制御信号出力手段は、前記通電不良の発生時には、前記各通電相に対し、前記通電不良発生相に応じた所定の回転角を漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく前記電流制御を実行し、且つ前記相電流を所定範囲内に制限する電流制限を行うとともに、前記ステアリング操作の方向と前記モータの回転方向とが一致しない場合には、前記漸近線に相当する所定の回転角の方向に位相をずらすべく前記回転角を補正するものであって、前記操舵系における振動の発生を検出する振動検出手段を備え、前記モータ制御信号出力手段は、所定の水準を超える前記振動が検出された場合には、前記回転角の補正量を低減すること、を要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a steering force assisting device that applies an assist force for assisting a steering operation to a steering system using a motor as a drive source, and the operation of the steering force assisting device through the supply of driving power to the motor. Control means for controlling the motor, the control means for outputting a motor control signal, a drive circuit for supplying the three-phase drive power to the motor based on the motor control signal, and And an abnormality detection means capable of detecting an energization failure occurring in each phase of the motor, wherein the motor control signal output means generates the motor control signal by executing current control based on the rotation angle of the motor. In addition, when the energization failure occurs, the electric power steering that executes the output of the motor control signal with two phases other than the energization failure occurrence phase as energization phases. In the driving device, the motor control signal output means is configured to form a secant curve or a remainder curve with an asymptotic line for a predetermined rotation angle corresponding to the energization failure occurrence phase for each energization phase when the energization failure occurs. When the current control is performed so as to energize the phase current that changes to, the current control is performed to limit the phase current within a predetermined range, and the direction of the steering operation does not match the rotation direction of the motor Is for correcting the rotation angle so as to shift the phase in the direction of a predetermined rotation angle corresponding to the asymptote, comprising vibration detection means for detecting the occurrence of vibration in the steering system, and the motor control signal The gist of the output means is to reduce the correction amount of the rotation angle when the vibration exceeding a predetermined level is detected.
請求項3に記載の発明は、前記回転角の補正は、前記モータの回転角が前記電流制限の行われる範囲内にある場合に行われること、を要旨とする。
上記各構成によれば、漸近線に対応する所定の回転角(各相に通電される相電流値に制限のある場合には、所定の回転角近傍の電流制限範囲)を除いて、要求トルクに対応したモータ電流を発生させることができる。その結果、通電不良相発生時においても、大きなトルクリップルの発生を招くことなく、高い出力性能を確保した状態で、そのモータ駆動を継続することができる。
The gist of the invention described in claim 3 is that the correction of the rotation angle is performed when the rotation angle of the motor is within a range where the current limitation is performed.
According to each of the above configurations, the required torque except for a predetermined rotation angle corresponding to an asymptote (a current limiting range in the vicinity of the predetermined rotation angle when there is a limit to the phase current value energized in each phase) The motor current corresponding to the can be generated. As a result, even when a poorly energized phase is generated, the motor drive can be continued while ensuring high output performance without causing large torque ripple.
更に、二相駆動時、適切に回転角補正を実行することで、ステアリング操作の方向(操舵方向)とモータ回転方向とが一致する通常操舵状態においては、その電流フィードバックにおける位相遅れを起因とするモータ回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を抑制することができる。また、その電流制限より生ずる上記漸近線近傍の減速区間の存在によってモータ回転の停止及び逆回転が発生した場合には、その回転角補正により生ずる位相のずれを利用して、該逆回転をアシストするような逆アシストトルクが発生する構成とする。そして、その逆アシスト付与によってモータ回転を加速させることにより、そのステアリング操作に対するモータ回転の追従性が著しく低下する所謂引っ掛かりの発生を抑制することができる。特に、請求項2の構成によれば、その減速区間の存在によりモータが逆回転した場合において、当該逆回転により回転角が上記漸近線に相当する所定の回転角よりも反操舵方向側へと戻された場合にのみならず、未だ回転角が当該所定の回転角よりも操舵方向側にある段階から、逆アシストトルクを発生させることも可能である。加えて、請求項3の構成を採用することで、縁石衝突等、転舵輪に対する逆入力応力の印加に基づく逆回転発生の可能性を排除して、より精度よく、引っ掛かりの発生を抑制するための回転角補正を実行することができる。その結果、より効果的にモータの回転を加速させることができるようになる。そして、これらにより、そのモータ回転の円滑化を図ることにより、二相駆動時においても良好な操舵フィーリングを実現することができるようになる。
Furthermore, during two-phase driving, by appropriately executing the rotation angle correction, in a normal steering state in which the steering operation direction (steering direction) and the motor rotation direction coincide with each other, the current feedback causes a phase delay. Generation of reverse assist torque that hinders motor rotation can be suppressed. In addition, when motor rotation stops and reverse rotation occurs due to the existence of a deceleration zone near the asymptote generated by the current limit, the reverse rotation is assisted by utilizing the phase shift caused by the rotation angle correction. Such a reverse assist torque is generated. Then, by accelerating the motor rotation by applying the reverse assist, it is possible to suppress the occurrence of so-called catching, in which the followability of the motor rotation with respect to the steering operation is significantly reduced. In particular, according to the configuration of
しかしながら、こうした回転角補正により生ずる「位相のずれ」に基づいて、その逆アシストトルクの発生を制御することによりモータ回転の円滑化を図る場合、その効用は、その回転角補正量が最適である場合に最大となるが、その回転角補正量に過不足が生じた場合、即ち最適値から乖離した場合には、その乖離が進むほど効用は小さなものとなる。そして、その乖離が更に大きくなった場合には、本来の目的に反して、モータの円滑な回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を誘発してしまうという問題がある。そのため、その回転角補正量が常に最適となるよう、予め当該補正量を設定することは、極めて困難な課題となる。 However, when the motor rotation is smoothed by controlling the generation of the reverse assist torque based on the “phase shift” caused by the rotation angle correction, the rotation angle correction amount is optimal for the utility. In the case where the rotation angle correction amount is excessive or insufficient, that is, when the deviation is from the optimum value, the utility becomes smaller as the deviation proceeds. If the deviation further increases, there is a problem that, contrary to the original purpose, generation of reverse assist torque that hinders smooth rotation of the motor is induced. Therefore, it is extremely difficult to set the correction amount in advance so that the rotation angle correction amount is always optimal.
この点、上記構成によれば、予め余裕をもたせた比較的大きな値(絶対値)を回転角補正量の初期値として設定し、当該補正量不足に起因した回転不良の発生を回避しつつ、操舵フィーリングに影響を与えるような水準の振動が発生した場合には、その振動の発生要因となった可能性が高い回転角補正量を低減して該振動を低減することが可能になる。その結果、簡素な構成にて、更なるモータ回転の円滑化を図り、より優れた操舵フィーリングを実現することができるようになる。 In this regard, according to the above configuration, a relatively large value (absolute value) with a margin in advance is set as an initial value of the rotation angle correction amount, while avoiding the occurrence of rotation failure due to the shortage of the correction amount, When vibration of a level that affects the steering feeling occurs, it is possible to reduce the vibration by reducing the rotation angle correction amount that is highly likely to be the cause of the vibration. As a result, it is possible to achieve further smooth steering feeling by further smoothing the motor rotation with a simple configuration.
請求項4に記載の発明は、前記補正量の低減は、前記モータの回転角速度が所定速度以上である場合に行われること、を要旨とする。
即ち、モータの回転角速度が上記減速区間を通過するために必要な臨界速度以下である場合に、その回転角補正量を低減することとすれば、上記のような逆回転発生時の逆アシスト付与に不足が生じ、引っ掛かりが発生するおそれがある。従って、上記構成によれば、意図的な逆アシストトルクの発生に基づく振動を抑制しつつ、その逆アシスト付与による引っ掛かり抑制効果をより確実なものことができる。
The gist of the invention of claim 4 is that the correction amount is reduced when the rotational angular velocity of the motor is equal to or higher than a predetermined velocity.
In other words, when the rotational angular speed of the motor is below the critical speed necessary for passing through the deceleration section, if the rotational angle correction amount is reduced, the reverse assist is applied when the reverse rotation occurs as described above. There is a risk of shortage and catching. Therefore, according to the above configuration, it is possible to more surely obtain the effect of restraining the hook by applying the reverse assist while suppressing the vibration based on the intentional generation of the reverse assist torque.
請求項5に記載の発明は、前記モータ制御信号出力手段は、前記検出される振動が前記水準を大きく超えるほど、より大きく前記回転角の補正量を低減すること、を要旨とする。
The gist of the invention described in
上記構成によれば、より効果的に、逆アシストトルクの発生に起因した振動の低減を図ることができる。
請求項6に記載の発明は、前記振動検出手段は、前記回転角の符号が反転した場合に、該反転の後、再度反転するまでの前記回転角の変化量に基づいて、その振動水準を判定すること、を要旨とする。
According to the above configuration, it is possible to more effectively reduce the vibration caused by the generation of the reverse assist torque.
According to a sixth aspect of the present invention, when the sign of the rotation angle is reversed, the vibration detection means determines the vibration level based on the amount of change in the rotation angle until the rotation angle is reversed again after the reversal. The gist is to determine.
上記構成によれば、振動の振幅が一様ではない場合や、所謂振れ回りが発生するような場合であっても、精度よく、その発生した振動の水準(大きさ)を判定することができる。その結果、引っ掛かり抑制制御の誤作動を防いで、より効果的にその振動の抑制を図ることができるようになる。 According to the above configuration, the level (magnitude) of the generated vibration can be accurately determined even when the amplitude of the vibration is not uniform or when a so-called whirling occurs. . As a result, it is possible to prevent malfunction of the catching suppression control and to more effectively suppress the vibration.
本発明によれば、通電不良の発生に伴う二相駆動時のモータ回転を円滑化して、安定的にアシスト力を付与することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric power steering device capable of smoothing motor rotation at the time of two-phase driving accompanying the occurrence of an energization failure and stably applying an assist force.
(第1の実施形態)
以下、本発明を電動パワーステアリング装置(EPS)に具体化した第1の実施形態を図面に従って説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in an electric power steering apparatus (EPS) will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態のEPS1の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール(ステアリング)2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック5に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック5の往復直線運動に変換される。そして、このラック5の往復直線運動により転舵輪6の舵角が変更されるようになっている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the
また、EPS1は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのEPSアクチュエータ10と、該EPSアクチュエータ10の作動を制御する制御手段としてのECU11とを備えている。
Further, the
本実施形態のEPSアクチュエータ10は、その駆動源であるモータ12がラック5と同軸に配置された所謂ラック型のEPSアクチュエータであり、モータ12が発生するアシストトルクは、ボールねじ機構(図示略)を介してラック5に伝達される。尚、本実施形態のモータ12は、ブラシレスモータであり、ECU11から三相(U,V,W)の駆動電力の供給を受けることにより回転する。そして、モータ制御装置としてのECU11は、このモータ12が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する(パワーアシスト制御)。
The
本実施形態では、ECU11には、トルクセンサ14及び車速センサ15が接続されている。そして、ECU11は、これらトルクセンサ14及び車速センサ15によりそれぞれ検出される操舵トルクτ及び車速Vに基づいて、EPSアクチュエータ10の作動、即ちパワーアシスト制御を実行する。
In the present embodiment, a torque sensor 14 and a
次に、本実施形態のEPSの電気的構成について説明する。
図2は、本実施形態のEPSの制御ブロック図である。同図に示すように、ECU11は、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力手段としてのマイコン17と、モータ制御信号に基づいてモータ12に三相の駆動電力を供給する駆動回路18とを備えている。
Next, the electrical configuration of the EPS of this embodiment will be described.
FIG. 2 is a control block diagram of the EPS of this embodiment. As shown in the figure, the
尚、本実施形態の駆動回路18は、直列に接続された一対のスイッチング素子を基本単位(アーム)として各相に対応する3つのアームを並列接続してなる周知のPWMインバータであり、マイコン17の出力するモータ制御信号は、駆動回路18を構成する各スイッチング素子のオンduty比を規定するものとなっている。そして、モータ制御信号が各スイッチング素子のゲート端子に印加され、同モータ制御信号に応答して各スイッチング素子がオン/オフすることにより、車載電源(図示略)の直流電圧が三相(U,V,W)の駆動電力に変換されてモータ12に供給されるようになっている。
The
本実施形態では、ECU11には、モータ12に通電される各相電流値Iu,Iv,Iwを検出するための電流センサ21u,21v,21w、及びモータ12の回転角(電気角)θを検出するための回転角センサ22が接続されている。そして、マイコン17は、これら各センサの出力信号に基づき検出されたモータ12の各相電流値Iu,Iv,Iw及び回転角θ、並びに上記操舵トルクτ及び車速Vに基づいて駆動回路18にモータ制御信号を出力する。
In the present embodiment, the
詳述すると、本実施形態のマイコン17は、上記操舵トルクτ及び車速Vに基づいて、操舵系に付与すべきアシスト力(目標アシスト力)を決定し、当該アシスト力をモータ12に発生させるべく、上記検出された各相電流値Iu,Iv,Iw及び回転角θに基づく電流制御を実行することにより上記モータ制御信号を生成する。
More specifically, the
具体的には、マイコン17は、操舵系に付与するアシスト力、即ちモータトルクの制御目標値として電流指令値を演算する電流指令値演算手段としての電流指令値演算部23と、電流指令値演算部23により算出された電流指令値に基づいてモータ制御信号を生成するモータ制御信号生成手段としてのモータ制御信号生成部24とを備えている。
Specifically, the
電流指令値演算部23は、上記トルクセンサ14及び車速センサ15により検出された操舵トルクτ及び車速Vに基づき、モータトルクの制御目標値に対応する電流指令値として、d/q座標系のq軸電流指令値Iq*を演算し、モータ制御信号生成部24に出力する。一方、モータ制御信号生成部24には、電流指令値演算部23の出力するq軸電流指令値Iq*とともに、各電流センサ21u,21v,21wにより検出された各相電流値Iu,Iv,Iw、及び回転角センサ22により検出された回転角θが入力される。そして、モータ制御信号生成部24は、これら各相電流値Iu,Iv,Iw、及び回転角θ(電気角)に基づいて、d/q座標系における電流フィードバック制御を実行することによりモータ制御信号を生成する。
Based on the steering torque τ and the vehicle speed V detected by the torque sensor 14 and the
さらに詳述すると、本実施形態のモータ制御信号生成部24は、d/q座標系における電流フィードバック制御(d/q軸電流F/B)の実行により三相の相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算する第1電流制御部24aを備えている。そして、通常時には、この第1電流制御部24aにより演算される各相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づいて、モータ制御信号を生成する。
More specifically, the motor control
図3に示すように、第1電流制御部24aに入力された各相電流値Iu,Iv,Iwは、回転角θとともに3相/2相変換部25に入力され、同3相/2相変換部25によりd/q座標系のd軸電流値Id及びq軸電流値Iqに変換される。そして、q軸電流値Iqは、電流指令値演算部23から入力されたq軸電流指令値Iq*とともに減算器26qに入力され、d軸電流値Idは、d軸電流指令値Id*(Id*=0)とともに減算器26dに入力される。
As shown in FIG. 3, each phase current value Iu, Iv, Iw input to the first
各減算器26d,26qにおいて演算されたd軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqは、それぞれ対応するF/B制御部27d,27qに入力される。そして、これら各F/B制御部27d,27qにおいて、電流指令値演算部23が出力するd軸電流指令値Id*及びq軸電流指令値Iq*に実電流値であるd軸電流値Id及びq軸電流値Iqを追従させるべくフィードバック制御が行われる。
The d-axis current deviation ΔId and q-axis current deviation ΔIq calculated in the
即ち、F/B制御部27d,27qは、入力されたd軸電流偏差ΔId及びq軸電流偏差ΔIqに所定のF/Bゲイン(PIゲイン)を乗ずることにより、d軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*を演算する。演算されたこれらd軸電圧指令値Vd*及びq軸電圧指令値Vq*は、回転角θとともに2相/3相変換部28に入力され、同2相/3相変換部28において三相の相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換される。そして、第1電流制御部24aは、その各相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*をPWM変換部30へと出力する。
That is, the F /
PWM変換部30は、入力された各相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づきduty指令値αu,αv,αwを生成し、更に、これら各duty指令値αu,αv,αwに示されるオンduty比を有するモータ制御信号を生成する。そして、図2に示すように、マイコン17は、このモータ制御信号生成部24において生成されたモータ制御信号を、駆動回路18を構成する各スイッチング素子(のゲート端子)に出力することにより、同駆動回路18の作動、即ちモータ12への駆動電力の供給を制御する構成となっている。
The
[異常発生時の制御態様]
図2に示すように、本実施形態のECU11では、マイコン17には、EPS1に何らかの異常が生じた場合に、該異常の態様を特定するための異常判定部31が設けられている。そして、ECU11(マイコン17)は、この異常判定部31により特定(判定)された異常の態様に応じて、モータ12の制御モードを変更する。
[Control mode when an abnormality occurs]
As shown in FIG. 2, in the
詳述すると、異常判定部31には、EPSアクチュエータ10の機械系統の異常を検出するための異常信号S_trが入力されるようになっており、同異常判定部31は、この入力される異常信号S_trに基づいて、EPS1における機械系統の異常を検出する。また、異常判定部31には、検出された各相電流値Iu,Iv,Iw、回転角速度ω、及び上記モータ制御信号生成部24(第1電流制御部24a)において演算されたq軸電流偏差ΔIq、並びに各相のduty指令値αu,αv,αw等が入力される。そして、異常判定部31は、これら各状態量に基づいて、制御系における異常の発生を検出する。
More specifically, an abnormality signal S_tr for detecting an abnormality in the mechanical system of the
具体的には、本実施形態の異常判定部31は、トルクセンサ14の故障や駆動回路18の故障等、制御系全般に関する異常の発生を検出するために、q軸電流偏差ΔIqを監視する。即ち、q軸電流偏差ΔIqと所定の閾値とを比較し、q軸電流偏差ΔIqが(所定時間以上継続して)当該閾値以上となった場合には、制御系に異常が発生したものと判定する。
Specifically, the
また、異常判定部31は、各相電流値Iu,Iv,Iw、回転角速度ω、及び各相のduty指令値αu,αv,αwに基づいて、動力線(モータコイルを含む)の断線や駆動回路18の接点不良等に起因する通電不良相の発生等を検出する。この通電不良相発生の検出は、X相(X=U,V,W)の相電流値Ixが所定値Ith以下(|Ix|≦Ith)、且つ回転角速度ωが断線判定の対象範囲内(|ω|≦ω0)である場合に、該相に対応するduty指令値αxが所定値Ith及び判定対象範囲を規定する閾値ω0に対応する所定範囲(αLo≦αx≦αHi)にない状態が継続するか否かにより行われる。
Further, the
尚、この場合において、上記相電流値Ixの閾値となる所定値Ithは「0」近傍の値に設定され、回転角速度ωの閾値ω0は、モータの最高回転数に相当する値に設定される。そして、duty指令値αxに関する閾値(αLo,αHi)は、それぞれ通常制御においてduty指令値αxが取り得る下限値よりも小さな値、及び上限値よりも大きな値に設定されている。 In this case, the predetermined value Ith serving as the threshold value of the phase current value Ix is set to a value near “0”, and the threshold value ω0 of the rotational angular velocity ω is set to a value corresponding to the maximum rotational speed of the motor. . The threshold values (αLo, αHi) relating to the duty command value αx are set to a value smaller than a lower limit value that can be taken by the duty command value αx and a value larger than the upper limit value in normal control.
即ち、図4のフローチャートに示すように、異常判定部31は、検出される相電流値Ix(の絶対値)が所定値Ith以下であるか否かを判定し(ステップ101)、所定値Ith以下である場合(|Ix|≦Ith、ステップ101:YES)には、続いて回転角速度ω(の絶対値)が所定の閾値ω0以下であるか否かを判定する(ステップ102)。そして、回転角速度ωが所定の閾値ω0以下である場合(|ω|≦ω0、ステップ102:YES)には、duty指令値αxが上記の所定範囲(αLo≦αx≦αHi)内にあるか否かを判定し(ステップ103)、所定範囲内にない場合(ステップ103:NO)には、該X相に通電不良が生じているものと判定する(ステップ104)。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 4, the
そして、相電流値Ixが所定値Ithよりも大きい場合(|Ix|>Ith、ステップ101:NO)、回転角速度ωが閾値ω0よりも大きい場合(|ω|>ω0、ステップ102:NO)、又はduty指令値αxが上記所定範囲内にある場合(αLo≦αx≦αHi、ステップ103:YES)には、X相に通電不良が生じていないと判定する(X相正常、ステップ105)。 When the phase current value Ix is larger than the predetermined value Ith (| Ix |> Ith, step 101: NO), when the rotational angular velocity ω is larger than the threshold ω0 (| ω |> ω0, step 102: NO), Alternatively, if the duty command value αx is within the predetermined range (αLo ≦ αx ≦ αHi, step 103: YES), it is determined that no energization failure has occurred in the X phase (normal X phase, step 105).
つまり、X相(U,V,W相の何れか)に通電不良(断線)が生じた場合、当該相の相電流値Ixは「0」となる。ここで、X相の相電流値Ixが「0」又は「0に近い値」となる場合には、このような断線発生時以外にも以下の二つのケースがありうる。 That is, when an energization failure (disconnection) occurs in the X phase (any one of the U, V, and W phases), the phase current value Ix of the phase is “0”. Here, in the case where the X-phase phase current value Ix is “0” or “a value close to 0”, there may be the following two cases in addition to the occurrence of such disconnection.
− モータの回転角速度が最高回転数に達した場合
− 電流指令自体が略「0」である場合
この点を踏まえ、本実施形態では、先ず、判定対象であるX相の相電流値Ixを所定値Ithと比較することにより、当該相電流値Ixが「0」であるか否かを判定する。そして、断線時以外に相電流値Ixが「0」若しくは「0に近い値」をとる上記二つのケースに該当するか否かを判定し、当該二つのケースに該当しない場合には、X相に断線が発生したものと判定する。
− When the rotational angular velocity of the motor reaches the maximum number of rotations − When the current command itself is substantially “0” Based on this point, in the present embodiment, first, the X-phase phase current value Ix to be determined is set to a predetermined value. By comparing with the value Ith, it is determined whether or not the phase current value Ix is “0”. Then, it is determined whether or not the two cases where the phase current value Ix is “0” or “a value close to 0” except when the wire is disconnected. It is determined that a disconnection has occurred.
即ち、相電流値Ixが「0」近傍の所定値Ith以下となるほどの回転角速度ωではないにも関わらず、極端なduty指令値αxが出力されている場合には、当該X相に通電不良が生じているものと判定することができる。そして、本実施形態では、U,V,Wの各相について、順次、上記判定を実行することにより、通電不良が発生した相を特定する構成となっている。 That is, if the extreme duty command value αx is output even though the rotational angular velocity ω is not such that the phase current value Ix is equal to or less than the predetermined value Ith in the vicinity of “0”, the energization failure of the X phase is poor. Can be determined to have occurred. And in this embodiment, it has the structure which specifies the phase in which the conduction failure generate | occur | produced by performing the said determination sequentially about each phase of U, V, and W. FIG.
尚、説明の便宜のため図4のフローチャートでは省略したが、上記判定は、電源電圧がモータ12を駆動するために必要な規定電圧以上である場合を前提として行われる。そして、最終的な異常検出の判断は、所定ステップ104において通電不良が生じているものと判定される状態が所定時間以上継続したか否かにより行われる。
Although not shown in the flowchart of FIG. 4 for convenience of explanation, the above determination is made on the assumption that the power supply voltage is equal to or higher than a specified voltage necessary for driving the
本実施形態では、ECU11(マイコン17)は、この異常判定部31における異常判定の結果に基づいて、モータ12の制御モードを切り替える。具体的には、異常判定部31は、上記のような通電不良検出を含む異常判定の結果を異常検出信号S_tmとして出力し、電流指令値演算部23及びモータ制御信号生成部24は、その入力される異常検出信号S_tmに応じた電流指令値の演算、及びモータ制御信号の生成を実行する。そして、これにより、マイコン17におけるモータ12の制御モードが切り替えられるようになっている。
In the present embodiment, the ECU 11 (microcomputer 17) switches the control mode of the
さらに詳述すると、本実施形態のECU11は、通常時の制御モードである「通常制御モード」、及びモータ12の駆動を停止すべき異常が発生している場合の制御モードである「アシスト停止モード」、並びにモータ12の各相の何れかに通電不良が生じた場合の制御モードである「二相駆動モード」、以上の大別して3つの制御モードを有している。そして、異常判定部31の出力する異常検出信号S_tmが「通常制御モード」に対応するものである場合には、電流指令値演算部23及びモータ制御信号生成部24は、それぞれ、上記通常時における電流指令値の演算、及びモータ制御信号の生成を実行する。
More specifically, the
一方、異常判定部31の出力する異常検出信号S_tmが「アシスト停止モード」である場合には、電流指令値演算部23及びモータ制御信号生成部24は、モータ12の駆動を停止すべく、それぞれ電流指令値の演算、及びモータ制御信号の生成を実行する。尚、「アシスト停止モード」が選択される場合としては、機械系統の異常やトルクセンサ14に異常が発生した場合のほか、電力供給系統における異常発生時については、過電流が生じた場合等が挙げられる。また、「アシスト停止モード」には、直ちにモータ12の駆動を停止する場合のほか、モータ12の出力を徐々に低減する、即ちアシスト力を徐々に低減した後に停止させる場合があり、この場合、モータ制御信号生成部24は、その電流指令値として出力するq軸電流指令値Iq*の値(絶対値)を徐々に低減する。そして、マイコン17は、モータ12の停止後、駆動回路18を構成する各スイッチング素子を開状態とし、図示しない電源リレーを開放する構成となっている。
On the other hand, when the abnormality detection signal S_tm output from the
また、「二相駆動モード」に対応する異常検出信号S_tmには、通電不良発生相を特定する情報が含まれている。そして、異常判定部31の出力する異常検出信号S_tmがこの「二相駆動モード」に対応するものである場合、モータ制御信号生成部24は、当該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ駆動を継続すべく、そのモータ制御信号の生成を実行する。
Further, the abnormality detection signal S_tm corresponding to the “two-phase drive mode” includes information for specifying the energization failure occurrence phase. When the abnormality detection signal S_tm output from the
詳述すると、図2に示すように、本実施形態のモータ制御信号生成部24は、上記d/q座標系における電流フィードバック制御の実行により各相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算する第1電流制御部24aに加え、相電流フィードバック制御の実行により各相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を演算する第2電流制御部24bを備えている。そして、異常判定部31から入力される異常検出信号S_tmが上記「二相駆動モード」に対応するものである場合には、この第2電流制御部24bにより演算される各相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**に基づいてモータ制御信号の出力を実行する。
More specifically, as shown in FIG. 2, the motor
さらに詳述すると、図3に示すように、本実施形態の第2電流制御部24bは、検出された通電不良発生相以外の残る二相のうちの一相を制御相として選択する制御相選択部32と、当該制御相として選択される相についての相電流指令値Ix*(X=U,V,Wの何れか)を演算する相電流指令値演算部33とを備えている。そして、当該制御相として選択された相電流値Ixとその相電流指令値Ix*(Ix**)との偏差に基づく相電流フィードバック制御の実行により、通電不良発生相以外の二相を通電相としたモータ駆動を実行すべく各相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を演算する。
More specifically, as shown in FIG. 3, the second
具体的には、相電流指令値演算部33が出力する相電流指令値Ix*は、ガード処理部34に入力される。そして、ガード処理が施された後の相電流指令値Ix**は、制御相選択部32において制御相として選択された相の相電流値Ixとともに、減算器35に入力される。減算器35は、相電流指令値Ix*から相電流値Ixを減算することにより相電流偏差ΔIxを演算し、その演算された相電流偏差ΔIxをF/B制御部36に出力する。そして、F/B制御部36は、入力された相電流偏差ΔIxに所定のF/Bゲイン(PIゲイン)を乗ずることにより、当該制御相についての相電圧指令値Vx*を演算する。
Specifically, the phase current command value Ix * output from the phase current command
F/B制御部36において演算された相電圧指令値Vx*は、相電圧指令値演算部37に入力される。そして、相電圧指令値演算部37は、その制御相についての相電圧指令値Vx*に基づいて各相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を演算する。
The phase voltage command value Vx * calculated by the F /
即ち、通電不良発生相は通電不能であり、また二相駆動時の各通電相の位相はπ/2(180°)ずれることになる。従って、通電不良発生相の相電圧指令値は「0」、残る他方の通電相の相電圧指令値は、上記制御相に関する相電圧指令値Vx*の符号を反転することにより演算可能である。そして、本実施形態の第2電流制御部24bは、このようにして演算された各相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を上記PWM変換部30へと出力する構成となっている。
That is, the energization failure occurrence phase cannot be energized, and the phase of each energized phase during two-phase driving is shifted by π / 2 (180 °). Accordingly, the phase voltage command value of the phase where the power failure has occurred is “0”, and the phase voltage command value of the other current phase can be calculated by inverting the sign of the phase voltage command value Vx * related to the control phase. The second
ここで、本実施形態の相電流指令値演算部33は、二相駆動時、その通電不良発生相に対応する所定の回転角を除いて、要求トルク、即ちモータトルクの制御目標値(q軸電流指令値Iq*)に対応するモータ電流(q軸電流値Iq)が発生するような相電流指令値Ix*を演算する。
Here, the phase current command
具体的には、相電流指令値演算部33は、その通電不良発生相に応じて、以下の(1)〜(3)式に基づいて、残る二相のうちの一相の相電流指令値Ix*を演算する。
Specifically, the phase current command
尚、図5及び図6は、U相が通電不良相、V,W相の二相が通電相となった場合の例であり、上記の各漸近線に相当する二つの回転角のうち、電気角0°〜360°の範囲において、その値の小さい方を回転角θA、大きい方を回転角θBとすると、この場合、該各回転角θA,θBは、それぞれ「90°」「270°」となる。そして、V相が通電不良発生相である場合の所定の回転角θA,θBは、それぞれ「30°」「210°」となり、W相が通電不良発生相である場合の所定の回転角θA,θBは、それぞれ「150°」「330°」となる(図示略)。 5 and 6 are examples in which the U phase is an energized defective phase and the two phases of the V and W phases are energized phases, and among the two rotation angles corresponding to the above asymptotic lines, In the electrical angle range of 0 ° to 360 °, when the smaller value is the rotation angle θA and the larger value is the rotation angle θB, the rotation angles θA and θB are “90 °” and “270 °, respectively. " The predetermined rotation angles θA and θB when the V phase is a current-carrying failure occurrence phase are “30 °” and “210 °”, respectively, and the predetermined rotation angles θA and θA when the W-phase is a current conduction failure occurrence phase. θB is “150 °” and “330 °”, respectively (not shown).
また、実際には、各相のモータコイル12u,12v,12wに通電可能な電流(の絶対値)には上限があるため、本実施形態では、上記ガード処理部34において、相電流指令値演算部33から出力された相電流指令値Ix*を所定範囲内(−Ix_max≦Ix*≦Ix_max)に制限するガード処理が実行される。尚、「Ix_max」は、X相(U,V,W相)に通電可能な電流値の最大値であり、この最大値は、駆動回路18を構成する各スイッチング素子の定格電流等により規定される。このため、そのガード処理が行われる範囲(電流制限範囲:θ1<θ<θ2,θ3<θ<θ4)において、当該ガード処理後の相電流指令値Ix**は、その通電可能な上限値(Ix_max)又は下限値(−Ix_max)で一定となる。
In practice, since there is an upper limit to the current (absolute value) that can be passed through the
つまり、本実施形態のマイコン17は、二相駆動時、各通電相に対して正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく、相電流フィードバック制御を実行することにより、その漸近線に相当する所定の回転角θA,θB近傍に設定された電流制限範囲(θ1<θ<θ2,θ3<θ<θ4)を除き、要求トルクに対応するモータ電流を発生させる。そして、これにより、通電不良相の発生時においても、大きなトルクリップルの発生を招くことなく、良好な操舵フィーリングを維持したまま、アシスト力付与を継続する構成となっている。
That is, the
次に、マイコンによる上記異常判定及び制御モードの切り替え、並びに二相駆動時におけるモータ制御信号生成の処理手順について説明する。
図7のフローチャートに示すように、マイコン17は、先ず何らかの異常が発生したか否かを判定し(ステップ201)、異常が発生したと判定した場合(ステップ201:YES)には、続いてその異常が制御系の異常であるか否かを判定する(ステップ202)。次に、ステップ202において、制御の異常が発生したと判定した場合(ステップ202:YES)、現在の制御モードが二相駆動モードであるか否かを判定し(ステップ203)、二相駆動モードではない場合(ステップ203:NO)には、当該制御系の異常が、通電不良相の発生であるか否かを判定する(ステップ204)。そして、通電不良相が発生したと判定した場合(ステップ204:YES)には、当該通電不良相以外の残る二相を通電相とするモータ制御信号の出力を実行する(二相駆動モード、ステップ205)。
Next, the abnormality determination and control mode switching by the microcomputer and the motor control signal generation processing procedure during two-phase driving will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 7, the
上述のように、この二相駆動モードにおけるモータ制御信号の出力は、通電不良発生相に応じた所定の回転角θA,θBを漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流指令値を演算し、その相電流指令値に基づく相電流フィードバック制御を実行することにより行われる。 As described above, the output of the motor control signal in the two-phase drive mode is a phase current command that changes into a secant curve or a remainder curve with predetermined rotation angles θA and θB corresponding to the energization failure occurrence phase as asymptotic lines. This is performed by calculating a value and executing phase current feedback control based on the phase current command value.
即ち、図8のフローチャートに示すように、マイコン17は、先ず、通電不良発生相がU相であるか否かを判定し(ステップ301)、U相である場合(ステップ301:YES)には、上記(1)式に基づいて、V相についての相電流指令値Iv*を演算する(ステップ302)。次に、マイコン17は、その相電流指令値Iv*についてガード処理演算を実行し、当該ガード処理後の相電流指令値Iv**を所定範囲内に制限する(ステップ303)。そして、そのガード処理後の相電流指令値Iv**に基づく相電流フィードバック制御の実行によりV相についての相電圧指令値Vv*を演算し(ステップ304)、当該相電圧指令値Vv*に基づいて、各相の相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を演算する(Vu**=0,Vv**=Vv*,Vw**=-Vv*、ステップ305)。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 8, the
一方、上記ステップ301において、通電不良発生相がU相ではないと判定した場合(ステップ301:NO)、マイコン17は、通電不良発生相がV相であるかを判定し(ステップ306)、通電不良発生相がV相である場合(ステップ306:YES)には、上記(2)式に基づいて、U相についての相電流指令値Iu*を演算する(ステップ307)。次に、マイコン17は、その相電流指令値Iu*についてガード処理演算を実行し、当該ガード処理後の相電流指令値Iu**を所定範囲内に制限する(ステップ308)。そして、そのガード処理後の相電流指令値Iv**に基づく相電流フィードバック制御を実行し(ステップ309)、該相電流フィードバック制御の実行により演算された相電圧指令値Vu*に基づいて、各相の相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を演算する(Vu**=Vu*,Vv**=0,Vw**=-Vu*、ステップ310)。
On the other hand, if it is determined in
また、上記ステップ306において、通電不良発生相がV相ではないと判定した場合(ステップ306:NO)、マイコン17は、上記(3)式に基づいて、V相についての相電流指令値Iv*を演算し(ステップ311)、続いてガード処理演算を実行することにより、当該ガード処理後の相電流指令値Iv**を所定範囲内に制限する(ステップ312)。そして、そのガード処理後の相電流指令値Iv**に基づく相電流フィードバック制御を実行し(ステップ313)、該相電流フィードバック制御の実行により演算された相電圧指令値Vv*に基づいて、残る二相(V,W相)の相電圧指令値Vu**,Vw**を演算する(Vu**=-Vv*,Vv**=Vv*,Vw**=0、ステップ314)。
If it is determined in
そして、マイコン17は、上記ステップ305、ステップ310、又はステップ314において演算された各相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**に基づくモータ制御信号を生成し、駆動回路18に出力する(ステップ315)。
The
尚、上記ステップ201において、特に異常はないと判定した場合(ステップ201:NO)には、マイコン17は、上述のように、d/q座標系での電流フィードバック制御の実行によりモータ制御信号の出力を実行する(通常制御モード、ステップ206)。また、上記ステップ202において、制御系以外の異常が発生したと判定した場合(ステップ202:NO)、ステップ203において、既に二相駆動モードであると判定した場合(ステップ203:YES)、又は上記ステップ203において、通電不良相の発生以外の異常が発生したと判定した場合(ステップ203:NO)には、マイコン17は、アシスト停止モードへと移行する(ステップ207)。そして、モータ12の駆動を停止するためのモータ制御信号の出力、及び電源リレーの開放等を実行する。
If it is determined in
[二相駆動時の回転角補正制御]
次に、本実施形態における二相駆動時の回転角補正制御の態様について説明する。
図3に示すように、本実施形態では、二相駆動時、相電流フィードバック制御を実行することにより各相電圧指令値Vu**,Vv**,Vw**を演算する第2電流制御部24bには、その相電流指令値Iv*を生成する際に基礎となる回転角θを補正する回転角補正制御部40が設けられている。そして、相電流指令値演算部33には、電流指令値演算部23の出力するq軸電流指令値Iq*とともに、この回転角補正制御部40において補正された後の回転角θ´が入力されるようになっている。
[Rotation angle correction control during two-phase drive]
Next, a mode of rotation angle correction control at the time of two-phase driving in the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the second current control unit that calculates the phase voltage command values Vu **, Vv **, and Vw ** by executing phase current feedback control during two-phase driving. 24b is provided with a rotation angle
詳述すると、図9に示すように、本実施形態の回転角補正制御部40には、回転角速度ω及び操舵トルクτが入力されるようになっており、同回転角補正制御部40は、これら各状態量、即ち回転角速度ωに基づく第1補正量ε1を演算する第1補正量演算部41、及び操舵トルクτに基づく第2補正量ε2を演算する第2補正量演算部42を有している。そして、回転角補正制御部40は、これら第1補正量ε1及び第2補正量ε2に基づいて、上記回転角θの補正を実行する。
More specifically, as shown in FIG. 9, the rotational angle speed ω and the steering torque τ are input to the rotational angle
具体的には、第1補正量演算部41は、入力される回転角速度ωと同符号(同方向)を有し、且つ当該回転角速度ωの絶対値が大きいほど、より大きな絶対値を有する第1補正量ε1、即ちモータ12の回転角速度ωが速いほど、より大きくその位相を「モータ回転方向」に進めるべく回転角θを補正するような第1補正量ε1を演算する。
Specifically, the first correction
尚、この第1補正量ε1の演算においては、「ω=0」付近、即ち「フィードバック制御における位相遅れの問題」の影響が小さな領域においては、当該回転角速度ωの変化に対して第1補正量ε1の値が変化しない(ε1=0)となるような所謂「不感帯」が設定されている。 In the calculation of the first correction amount ε1, in the vicinity of “ω = 0”, that is, in the region where the influence of the “phase delay problem in the feedback control” is small, the first correction is made with respect to the change in the rotational angular velocity ω. A so-called “dead zone” is set such that the value of the amount ε1 does not change (ε1 = 0).
また、第2補正量演算部42は、ステアリング2に入力された操舵トルクτと同符号(同方向)を有する所定値(絶対値)を第2補正量ε2として演算、即ち当該「ステアリング操作の方向(操舵方向)」に位相をずらすべく回転角θを補正するような第2補正量ε2を演算する。
The second correction
本実施形態では、これら第1補正量ε1及び第2補正量ε2(ε2´)は、回転角センサ22により検出された回転角θとともに、加算器43に入力される。そして、回転角補正制御部40は、この加算器43において、回転角θに対し第1補正量ε1及び第2補正量ε2(ε2´)を加算した値を、補正後の回転角θ´として相電流指令値演算部33へと出力する構成となっている。
In the present embodiment, the first
次に、上記回転角補正(位相補正)の作用・効果について説明する。
上述のように、二相駆動時、各通電相に対して正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電する構成においては、その通電相となる各相電流値の符号が、その漸近線に対応する各回転角θA,θBを挟んで反転する(図5参照)。そのため、電流指令値としての相電流指令値Ix*と実電流である相電流値Ixとの間に位相のずれが生じた場合(図10参照)には、モータ12の回転角θが、上記漸近線に対応する所定の回転角θA,θBを通過する際、当該所定の回転角θA,θBの近傍に、その電流制御における電流指令値の符号と実電流値の符号とが一致しなくなる領域が発生する。つまり、モータ12を逆方向に回転させるような電流の発生する領域が存在することになり、その逆方向の電流の発生、即ち操舵方向とは逆向きのアシストトルク(逆アシストトルク)の発生によりモータ12の円滑な回転が妨げられ、ひいては操舵フィーリングの低下を招くおそれがある。
Next, the operation and effect of the rotation angle correction (phase correction) will be described.
As described above, in the configuration in which a phase current that changes in a secant curve or a cosecant curve is applied to each energized phase during two-phase driving, the sign of each phase current value that is the energized phase is Inversion is performed across the rotation angles θA and θB corresponding to the asymptote (see FIG. 5). Therefore, when a phase shift occurs between the phase current command value Ix * as the current command value and the phase current value Ix that is the actual current (see FIG. 10), the rotation angle θ of the
即ち、電流フィードバック制御においては、モータの「がた」のような機械的要因や演算時間の遅れ、或いは電流制御の位相遅れ等といった時間的遅れ要素の存在により、その電流指令値に対する実電流の位相が遅れる傾向がある。そして、このような位相遅れの大きさは、モータの回転角速度の上昇に応じて拡大する。 In other words, in current feedback control, due to mechanical factors such as motor “rat”, delay in calculation time, or time delay elements such as phase delay in current control, the actual current with respect to the current command value is reduced. There is a tendency for the phase to be delayed. Then, the magnitude of such a phase delay increases as the rotational angular velocity of the motor increases.
この点を踏まえ、本実施形態の回転角補正制御部40では、回転角センサ22により検出され当該回転角補正制御部40に入力される回転角θに対し、モータ12の回転角速度ω(の絶対値)が大きいほど、より大きくモータ回転方向に位相を進めるべく当該回転角θを補正するような第1補正量ε1を加算する。
Considering this point, in the rotation angle
つまり、電流フィードバック制御における位相遅れは、その回転角速度ωが速いほど、大きなものとなる。従って、上記回転角速度ωに応じて、当該位相遅れを補償すべくその操舵方向(モータ回転方向)に位相を進める回転角補正を実行することにより、モータ12の回転角θが上記漸近線に対応する所定の回転角θA,θBを通過する際、電流指令値の符号と実電流値との符号が不一致となる領域を縮小することができる。そして、これにより、「操舵方向とモータ回転方向とが一致する場合」においては、その位相遅れの発生に起因する操舵方向に対しモータ12を逆回転させるような電流の発生、即ち逆アシストトルクの発生を抑制して、その円滑なるモータ回転を確保する構成となっている。
That is, the phase delay in the current feedback control increases as the rotational angular velocity ω increases. Therefore, the rotation angle θ of the
一方、このような第1補正量ε1の加算が有効に機能する場合、即ち「操舵方向とモータ回転方向とが一致」するような通常操舵時においては、上記第2補正量ε2の加算による回転角θの補正は、上記第1補正量ε1の加算よる補正を単に「底上げする」意味合いの強いものである。 On the other hand, when such addition of the first correction amount ε1 functions effectively, that is, during normal steering where “the steering direction coincides with the motor rotation direction”, rotation by addition of the second correction amount ε2 is performed. The correction of the angle θ has a strong meaning of simply “raising” the correction by the addition of the first correction amount ε1.
しかしながら、その操舵トルクτの方向(符号)に応じて「操舵方向に位相をずらす値」を有する当該第2補正量ε2の加算による回転角θの補正は、ある特定の条件下においては、その二相駆動時における良好な操舵フィーリングの実現を担保するために必要な、もう一つの重要な役割を果たすものとなっている。 However, the correction of the rotation angle θ by adding the second correction amount ε2 having a “value that shifts the phase in the steering direction” according to the direction (sign) of the steering torque τ is, under certain specific conditions, It plays another important role necessary to ensure good steering feeling during two-phase drive.
詳述すると、上述のように、本実施形態では、二相駆動時、その正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流指令値Ix*によって、電力供給線や各スイッチング素子等の許容範囲を超えるような相電流値Ixが発生することを防止すべく、相電流指令値Ix*を所定範囲内(−Ix_max≦Ix*≦Ix_max)に制限する電流制限が行われる。従って、その漸近線に相当する所定の回転角θA,θB近傍に設定された電流制限範囲(θ1<θ<θ2,θ3<θ<θ4)おいては、相電流指令値Ix*(相電流値Ix)の値が、その通電可能な上限値(Ix_max)又は下限値(−Ix_max)で一定の値となる(図5参照)。 Specifically, as described above, in the present embodiment, the allowable range of the power supply line, each switching element, and the like depending on the phase current command value Ix * that changes to the secant curve or the cosecant curve during two-phase driving. In order to prevent the generation of the phase current value Ix exceeding the current limit, a current limitation is performed to limit the phase current command value Ix * within a predetermined range (−Ix_max ≦ Ix * ≦ Ix_max). Accordingly, in the current limiting range (θ1 <θ <θ2, θ3 <θ <θ4) set in the vicinity of the predetermined rotation angles θA and θB corresponding to the asymptote, the phase current command value Ix * (phase current value) The value of Ix becomes a constant value at the upper limit (Ix_max) or lower limit (−Ix_max) that can be energized (see FIG. 5).
ところが、本来、このような正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流の通電によりモータ制御をする場合において、一定のモータトルクを発生させるためには、理論上、その相電流値Ix(の絶対値)は、上記所定の回転角θA,θB近傍において無限大まで増大しなければならない。従って、上記のような電流制限を実行した場合には、その電流制限範囲において、その発生するモータトルクがアシスト力目標値を下回ることになり、ひいては、これが円滑なモータ回転の妨げとなる可能性がある。 However, in order to generate a constant motor torque when the motor is controlled by energizing a phase current that changes in the shape of a secant curve or a cosecant curve, the phase current value Ix ( Must be increased to infinity in the vicinity of the predetermined rotation angles θA and θB. Therefore, when the current limit as described above is executed, the generated motor torque falls below the assist force target value in the current limit range, which may hinder smooth motor rotation. There is.
即ち、図11に示すように、二相駆動時、上記電流制限に伴うモータトルク(アシストトルク)の低下より、当該所定の回転角θA,θB近傍には、操舵方向のトルク(操舵トルクとアシストトルクとの和)が戻し方向の反力トルク(軸力)を下回る区間が存在する。そして、当該区間においては、その電流制限に起因する操舵方向のトルクの低下により、その操舵速度が減速することになる(減速区間:θa<θ<θa´,θb<θ<θb´)。 That is, as shown in FIG. 11, during two-phase driving, the torque in the steering direction (steering torque and assist torque) is near the predetermined rotation angles θA and θB due to the decrease in motor torque (assist torque) accompanying the current limitation. There is a section where the sum of the torque and the reaction torque (axial force) in the return direction falls below. In this section, the steering speed is reduced due to a decrease in torque in the steering direction due to the current limitation (deceleration section: θa <θ <θa ′, θb <θ <θb ′).
ここで、この減速区間への突入速度を「ωin」、脱出速度を「ωout」、及びモータ慣性を「Jm」とし、当該減速区間における減速エネルギーを「−En」とすると、エネルギー保存法則から、次の(4)式が成立する。 Here, when the entry speed to the deceleration section is “ωin”, the escape speed is “ωout”, the motor inertia is “Jm”, and the deceleration energy in the deceleration section is “−En”, the energy conservation law The following equation (4) is established.
従って、脱出速度ωoutが「0」を超える、即ちこの減速区間を停止することなく通過するためには、その突入速度ωinが次の(5)式に示される臨界速度ωcrよりも速くなけらばならない。 Therefore, in order for the escape speed ωout to exceed “0”, that is, to pass through the deceleration zone without stopping, the rush speed ωin must be faster than the critical speed ωcr expressed by the following equation (5). Don't be.
この点を踏まえ、本実施形態では、操舵トルクτの方向(符号)に応じて、その操舵方向に位相をずらすような第2補正量ε2を当該回転角θに加算する(図9参照)。即ち、上記第2補正量ε2の加算による回転角θの補正は、上記のような引っ掛かり発生の抑制をその主たる目的とするものとなっている。 Based on this point, in the present embodiment, a second correction amount ε2 that shifts the phase in the steering direction is added to the rotation angle θ according to the direction (sign) of the steering torque τ (see FIG. 9). That is, the main purpose of the correction of the rotation angle θ by the addition of the second correction amount ε2 is to suppress the occurrence of the above-described hooking.
図13(a)(b)は、上記当該回転角補正制御部40内の加算器43において(図9参照)、回転角θに加算される各補正量(第1補正量ε1及び第2補正量ε2)の合計を、その操舵トルクτの方向(符号)毎に表した図である。
FIGS. 13A and 13B show the respective correction amounts (first correction amount ε1 and second correction amount) added to the rotation angle θ in the
同図に示すように、操舵方向(操舵トルクτの符号)とモータ回転方向(回転角速度ωの符号)とが一致するような通常操舵時においては、基本的に、その補正量の符号は回転角速度ωの符号と同一、つまりモータの回転方向に対してその位相を進めるものとなっている。 As shown in the figure, during normal steering where the steering direction (sign of steering torque τ) matches the motor rotation direction (sign of rotational angular velocity ω), the sign of the correction amount is basically rotated. It is the same as the sign of the angular velocity ω, that is, its phase is advanced with respect to the rotation direction of the motor.
しかしながら、本実施形態では、上記のように、回転角速度ωに応じて演算される第1補正量ε1とともに、第2補正量ε2として「操舵方向に位相をずらすような値(操舵トルクτと同符号)」が演算され、加算される構成となっている(図9参照)。このため、操舵方向とモータ回転方向とが一致せず、且つ回転角速度ωが低い領域、即ち上記減速区間の存在によるモータ回転の停止及び逆回転の発生するような上記引っ掛かりの発生する蓋然性の高い状況下においては、モータ12の回転方向に対してその位相を遅らせるような回転角補正が行われる。
However, in the present embodiment, as described above, together with the first correction amount ε1 calculated according to the rotational angular velocity ω, the second correction amount ε2 is “a value that shifts the phase in the steering direction (the same as the steering torque τ). Sign) ”is calculated and added (see FIG. 9). For this reason, the steering direction and the motor rotation direction do not coincide with each other and the rotation angular velocity ω is low, that is, the possibility of occurrence of the above-described catching that causes the motor rotation to stop and reverse rotation due to the existence of the deceleration section is high. Under circumstances, rotation angle correction is performed so as to delay the phase of the
即ち、上記「電流フィードバック制御における位相遅れ」の問題は、こうした減速区間の存在に起因した引っ掛かりが発生するような回転角速度ωの低い領域では特段の問題とはならない。従って、上記構成により、あえて、その位相をずらすように回転角θを補正することで、低速操舵時には、当該回転角θが上記漸近線に対応する所定の回転角θA,θBを通過する際に、その操舵方向とは逆方向にモータ12を回転させるような電流を発生させる、つまり操舵方向とは逆向きのアシストトルクを発生させることができる。そして、本実施形態では、上記減速区間の存在によりモータ12の回転が停止し、及び逆回転が発生した場合には、このような第2補正量ε2に基づく回転角補正により発生する逆アシストトルクを利用してモータ12の回転を加速することにより、上記のような引っ掛かりの発生を抑制する構成となっている。
That is, the problem of “phase delay in current feedback control” is not a particular problem in a region where the rotational angular velocity ω is low such that a catch due to the existence of such a deceleration zone occurs. Therefore, by the above configuration, the rotation angle θ is intentionally corrected so as to shift the phase thereof, and at the time of low speed steering, when the rotation angle θ passes the predetermined rotation angles θA and θB corresponding to the asymptote. The current that rotates the
つまり、本実施形態では、図14に示すように、減速区間においてモータ12が反転動作を繰り返すなかで、上記逆アシストトルクとして与えられるエネルギーを回転角速度ωに変換し、臨界速度ωcrを超える突入速度ωinを獲得させる。そして、これにより、当該減速区間の通過が可能な状態することにより、ステアリング操作に対するモータ回転の追従性が著しく低下するような引っ掛かりの発生を抑制する構成となっている。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 14, while the
さらに詳述すると、同図に示すように、減速区間への突入速度ωin(例えば、同図中、回転角θaにおける回転角速度ω)が臨界速度ωcr以下である場合には、上述のように当該減速区間を通過することができない。そして、途中の回転角θp1で停止した後、戻し方向へと逆回転することになる。しかし、上記第2補正量ε2に基づく回転角補正による逆アシストトルクの付与によりその逆回転を補助することで、当該逆回転時には、その突入速度ωinよりも速い回転角速度ωで減速区間への突入位置(回転角θa(θp0))を通過することになる。そして、当該突入位置よりも大きく戻し方向に位置する回転角θp2まで戻された後、再び操舵方向へと回転する。 More specifically, as shown in the figure, when the rush speed ωin (for example, the rotational angular speed ω at the rotational angle θa in the figure) is equal to or lower than the critical speed ωcr, as described above, Cannot pass through the deceleration zone. Then, after stopping at an intermediate rotation angle θp1, the motor rotates backward in the return direction. However, by assisting the reverse rotation by applying the reverse assist torque by the rotation angle correction based on the second correction amount ε2, at the time of the reverse rotation, the vehicle enters the deceleration zone at a rotational angular speed ω faster than the rush speed ωin. The position (rotation angle θa (θp0)) is passed. Then, after returning to the rotation angle θp2 positioned in the return direction larger than the entry position, it rotates again in the steering direction.
このとき、その戻し方向への逆回転によって、操舵系は捩れた状態となり、トルクセンサ14により検出される操舵トルクτは、その絶対値が大きなものとなる。そして、その操舵トルクτに基づき演算される大きなアシスト力よって再び操舵方向に加速されることにより、前回突入時よりも速い突入速度ωin、即ち前回突入時の最大到達点である回転角θp1よりも進み方向に位置する回転角θp3まで到達可能な突入速度ωinを獲得する。 At this time, the steering system is twisted due to the reverse rotation in the returning direction, and the steering torque τ detected by the torque sensor 14 has a large absolute value. Then, by accelerating again in the steering direction by a large assist force calculated based on the steering torque τ, the rush speed ωin is faster than the previous entry, that is, the rotation angle θp1 that is the maximum arrival point at the previous entry. The rush speed ωin that can reach the rotation angle θp3 located in the advance direction is acquired.
そして、その再突入時の突入速度ωinが臨界速度ωc以下である場合、即ち最大到達点である回転角θp3が減速区間内である場合には、こうした反転動作及び逆アシスト付与による加速を繰り返すことにより、臨界速度ωcrよりも速い突入速度ωinを獲得し、当該減速区間を通過する構成となっている(図15参照)。 When the re-entry speed ωin is less than or equal to the critical speed ωc, that is, when the rotation angle θp3 that is the maximum arrival point is within the deceleration zone, the reversing operation and acceleration by applying the reverse assist are repeated. Thus, an inrush speed ωin that is faster than the critical speed ωcr is obtained, and the decelerating section is passed (see FIG. 15).
次に、上記のように構成された回転角補正制御の効用について検証する。
図16及び図17は、ともに、二相駆動時における操舵トルクτとモータ12の回転角速度ωとの関係、即ちステアリング操作に対するモータ回転の追従性を示すグラフであり、図16は上記回転角補正制御を行わない場合のグラフ、図17は上記回転角補正制御を行った場合のグラフである。尚、これら各図において、破線に示す波形Lは操舵トルクτの推移を示し、実線に示す波形Mはモータの回転角速度ωの推移を示している。
Next, the utility of the rotation angle correction control configured as described above will be verified.
FIGS. 16 and 17 are both graphs showing the relationship between the steering torque τ and the rotational angular velocity ω of the
図16に示すように、上記回転角補正制御を行わない従来の構成では、左右に比較的ゆっくりステアリング操作を行った場合(区間t2)、及び左右に素早くステアリング操作を行った場合(区間t3)の何れにおいても、その操舵トルクτの推移に対するモータの回転角速度ωの追従性が低い。そして、特に、ゆっくりとステアリング操作を行った場合(区間t1)、即ち低速操舵時には、操舵トルクτの値がその検出限界(|τ0|)まで到達しているにも関わらず、極めて小さな回転角速度ωしか出ていない。つまり、モータがほとんど回転せず、その追従性が著しく低下した所謂引っかかりが発生した状態となっている。 As shown in FIG. 16, in the conventional configuration in which the rotation angle correction control is not performed, the steering operation is performed relatively slowly to the left and right (section t2), and the steering operation is performed quickly to the left and right (section t3). In either case, the followability of the rotational angular velocity ω of the motor to the transition of the steering torque τ is low. In particular, when the steering operation is performed slowly (section t1), that is, at the time of low speed steering, the value of the steering torque τ reaches the detection limit (| τ0 |), but an extremely small rotational angular velocity. Only ω comes out. That is, the motor hardly rotates, and a so-called catching state in which the followability is remarkably lowered is generated.
これに対し、図17に示すように、上記回転角補正制御を行った場合には、左右に比較的ゆっくりステアリング操作を行った場合(区間t5,t7)、及び左右に素早くステアリング操作を行った場合(区間t6,t8)、ともに操舵トルクτの推移に対するモータの回転角速度ωの追従性が高い。 On the other hand, as shown in FIG. 17, when the rotation angle correction control is performed, the steering operation is performed relatively slowly to the left and right (sections t5 and t7), and the steering operation is quickly performed to the left and right. In both cases (sections t6 and t8), the followability of the rotational angular velocity ω of the motor with respect to the transition of the steering torque τ is high.
つまり、このように「操舵方向とモータ回転方向とが一致する」ような、ある程度の操舵速度を有するステアリング操作の場合には、上記回転角速度ωに応じた第1補正量ε1の加算による回転角θの補正(図9参照)が有効に機能している。そして、これにより、その円滑なモータ回転が担保されることによって、上記ステアリング操作に対する優れた追従性が実現されているものと推察することができる。 That is, in the case of a steering operation having a certain steering speed such that “the steering direction and the motor rotation direction coincide with each other” as described above, the rotation angle obtained by adding the first correction amount ε1 according to the rotation angular speed ω. The correction of θ (see FIG. 9) functions effectively. As a result, it can be inferred that the smooth follow-up of the steering operation is realized by ensuring the smooth motor rotation.
また、ゆっくりステアリング操作を行った場合(低速操舵時、区間t4)においても、そのステアリング操作に対する追従性の向上が確認できる。そして、その際には、操舵トルクτ及び回転角速度ωに振動が見られることから、こうした減速区間の存在に起因するモータ回転の停止及び逆回転が発生するような低速操舵時には、上記操舵方向と同方向(操舵トルクτの符号と同符号)の値を有する第2補正量ε2の加算による回転角θの補正(図9参照)が有効に機能していると推察できる。 In addition, even when the steering operation is performed slowly (during low-speed steering, section t4), it is possible to confirm an improvement in the followability to the steering operation. At that time, since vibration is observed in the steering torque τ and the rotational angular velocity ω, at the time of low-speed steering in which motor rotation is stopped and reverse rotation occurs due to the presence of such a deceleration section, It can be inferred that the correction (see FIG. 9) of the rotation angle θ by the addition of the second correction amount ε2 having the value in the same direction (the same sign as the steering torque τ) functions effectively.
つまり、低速操舵時において「操舵方向とモータ回転方向とが不一致」となった場合、当該第2補正量ε2の加算による補正は、操舵方向とは逆向きのモータ回転方向に対してその位相を遅らせる補正、即ちそのモータ12の逆回転をアシストするような逆アシストトルクを発生させるものとなる。そして、同図中に見られる操舵トルクτ及び回転角速度ωの振動は、こうした減速区間におけるモータ12の反転動作、及び上記逆アシスト付与によるモータ回転の加速を示すものであり、同図中、区間t4のような低速操舵時には、この一連の加速メカニズムにより、モータ回転が加速され、その結果、引っ掛かりの発生が抑制されていると考えることができる。
In other words, when “steering direction and motor rotation direction do not match” during low-speed steering, the correction by adding the second correction amount ε2 has its phase with respect to the motor rotation direction opposite to the steering direction. Correction for delay, that is, reverse assist torque that assists reverse rotation of the
[回転角補正に起因する振動の抑制制御]
次に、本実施形態における上記回転角補正に起因する振動の抑制制御の態様について説明する。
[Suppression control of vibration caused by rotation angle correction]
Next, an aspect of vibration suppression control resulting from the rotation angle correction in the present embodiment will be described.
このように、本実施形態では、二相駆動時には、上記回転角速度ωに応じた第1補正量ε1、及び操舵トルクτの方向(符号)に応じた第2補正量ε2の加算による回転角θの補正を実行する。そして、これにより、幅広い操舵速度領域における円滑なモータ回転を確保して、その良好な操舵フィーリングの実現を図る構成となっている。 Thus, in the present embodiment, during the two-phase driving, the rotation angle θ by adding the first correction amount ε1 corresponding to the rotational angular velocity ω and the second correction amount ε2 corresponding to the direction (sign) of the steering torque τ. Perform the correction. As a result, a smooth motor rotation in a wide steering speed range is ensured, and a good steering feeling is achieved.
しかしながら、現実には、その回転角補正量が常に最適な値となるように予め設計することは必ずしも容易ではなく、当該回転角補正量に過不足が生ずることで、その本来の目的に反する結果となってしまう可能性がある。 However, in reality, it is not always easy to design in advance so that the rotation angle correction amount always has an optimal value, and an excessive or insufficient amount of the rotation angle correction amount results in a result that is contrary to its original purpose. There is a possibility of becoming.
つまり、本実施形態のように、回転角θを補正することによる「位相のずれ」を利用し、当該「位相のずれ」に基づく逆アシストトルクの発生を制御することにより、そのモータ回転の円滑化を図る場合、その効用は、その回転角補正量が最適である場合に最大化する。そして、その回転角補正量に過不足が生じた場合、即ち最適値から乖離した場合には、その乖離が進むほどその効用は小さなものとなり、その乖離が更に大きくなった場合には、本来の目的に反し、モータの円滑な回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を誘発してしまうことになる。そして、こうした補正量の過不足は、とりわけ、その第2補正量ε2の加算による影響が大きく、特に、低速操舵時において、その影響がより顕著に現れやすい傾向がある。 In other words, as in this embodiment, the “phase shift” by correcting the rotation angle θ is utilized, and the generation of the reverse assist torque based on the “phase shift” is controlled, thereby smoothing the motor rotation. If the rotation angle correction amount is optimum, the utility is maximized. When the rotation angle correction amount is excessive or insufficient, that is, when the deviation is from the optimum value, the utility becomes smaller as the deviation progresses, and when the deviation further increases, Contrary to the purpose, generation of reverse assist torque that prevents smooth rotation of the motor is induced. Such excess or deficiency of the correction amount is particularly affected by the addition of the second correction amount ε2, and the effect tends to appear more conspicuous particularly during low-speed steering.
即ち、図18(a)(b)に示すように、そのモータ逆回転時の逆アシスト付与により与えられるエネルギーの総量は、当該逆アシストトルクの発生区間(逆アシスト区間)の長さ、即ちその「位相のずれ幅」を規定する回転角θの補正量εtにより決定されることになる。具体的には、例えば、図18(a)に示す例と図18(b)に示す例とを比較した場合、図18(b)に示す例の方が、その補正量εt(の絶対値)が大きい。従って、図18(b)に示す例の方が、より逆アシスト区間が長くなり、その結果、その逆アシスト付与により与えられるエネルギーの総量もまた大となる。 That is, as shown in FIGS. 18 (a) and 18 (b), the total amount of energy given by applying reverse assist during reverse rotation of the motor is the length of the reverse assist torque generation interval (reverse assist interval), that is, This is determined by the correction amount εt of the rotation angle θ that defines the “phase shift width”. Specifically, for example, when the example shown in FIG. 18A is compared with the example shown in FIG. 18B, the example shown in FIG. 18B has the absolute value of the correction amount εt ( ) Is large. Accordingly, in the example shown in FIG. 18B, the reverse assist section becomes longer, and as a result, the total amount of energy given by the reverse assist is also increased.
これに対し、低速操舵時、そのモータ回転を加速するために上記逆アシストトルクとして与えるべき最適なエネルギーの総量は、その状況に応じて変化する。それゆえ、予めその回転角補正量が最適となるように第2補正量ε2を決定することは、極めて難しい課題となる。従って、その逆アシスト付与量の不足による引っ掛かりの抑制を確実なものとするならば、必然的に、上記第2補正量ε2の設定値には、比較的大きな値(絶対値)を選択することが望ましいということになる。 On the other hand, the optimum total amount of energy to be given as the reverse assist torque for accelerating the motor rotation during low-speed steering varies depending on the situation. Therefore, it is extremely difficult to determine the second correction amount ε2 so that the rotation angle correction amount is optimized in advance. Accordingly, in order to ensure the suppression of the catch due to the lack of the reverse assisting amount, it is necessary to select a relatively large value (absolute value) as the set value of the second correction amount ε2. Is desirable.
しかしながら、「ステアリング操作をアシストする方向にモータトルクを発生させる」というEPSの機能を考慮すれば、本来、その操舵方向に対して逆向きのモータ回転が発生すること自体、好ましいものではない。つまり、このようなモータ12の反転動作は、本質的に、運転者に違和感を与えやすいものであり、その反転動作量が大きいほど、運転者は、それを振動として感じやすくなる。従って、こうした加速制御における振動の発生を抑制する観点からすれば、第2補正量ε2として設定すべき値は、その過大な反転動作の発生、即ち操舵系に生ずる振動を増大させることの無いような最小限の値に留めることが望ましい。
However, considering the EPS function of “generating the motor torque in the direction of assisting the steering operation”, it is inherently not preferable that the motor rotation reverse to the steering direction occurs. That is, such a reversing operation of the
また、上述のように「操舵方向とモータ回転方向とが一致」する通常操舵状態においては、第2補正量ε2は、所謂「底上げ」としての意味合いの強いものである。ところが、この第2補正量ε2による回転角補正は、モータ12の回転角速度ωに基づく第1補正量ε1に不感帯が設定された低速領域、即ち本来、位相遅れ補償のための回転角補正を実行する必要性の低い通常操舵状態における低速操舵時にも実行される(図13(a)(b)参照)。そして、こうした通常操舵状態における第2補正量ε2による回転角補正は、そのステアリング操作を妨げる方向に作用する逆アシストトルクの発生を誘発する可能性がある。従って、こうした円滑なモータ回転を妨げるような逆アシストトルクの発生、及びこれに伴う振動の発生を抑制する観点からも、第2補正量ε2として大きな値(絶対値)を有する固定値を用いることにはデメリットがある。
Further, in the normal steering state in which “the steering direction and the motor rotation direction coincide” as described above, the second correction amount ε2 has a strong meaning as a so-called “lifting up”. However, the rotation angle correction by the second correction amount ε2 is performed in the low speed region where the dead zone is set in the first correction amount ε1 based on the rotation angular velocity ω of the
このような背反する課題に対処すべく、本実施形態の回転角補正制御部40は、その操舵系における振動の発生を検出可能な振動検出手段としての機能を備えている。そして、その検出される振動が予め設定された所定の水準を超える場合には、当該回転角補正制御において加算する第2補正量ε2を、通常時の値(絶対値)よりも小さな値(ε2´)に変更する構成となっている。
In order to deal with such a contradictory problem, the rotation angle
即ち、初期値としての第2補正量ε2には、その引っかかり発生の抑制を確実なものとすべく比較的大きな絶対値を有する設定値を選択する。そして、操舵系に生ずる振動が、実際の操舵フィーリングに影響を与えるような水準となった場合には、当該通常時よりも小さな絶対値を有する第2補正量ε2´に切り替えるのである。 That is, for the second correction amount ε2 as the initial value, a set value having a relatively large absolute value is selected in order to ensure the suppression of the occurrence of the catch. When the vibration generated in the steering system reaches a level that affects the actual steering feeling, the vibration is switched to the second correction amount ε2 ′ having an absolute value smaller than that in the normal time.
つまり、振動発生時には、その振動の発生要因となった可能性の高い過剰な回転角補正量を低減することで、操舵方向とモータ回転方向とが不一致となった場合に実行される上記加速制御(図14参照)においては、その過大な反転動作の発生を抑えることが可能になる。また、操舵方向とモータ回転方向とが一致する通常操舵状態においては、その位相のずれによるモータ回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を抑制することが可能になる。そして、本実施形態では、これらにより、意図的な位相のずれを利用した逆アシスト付与による引っ掛かりの抑制と、その逆アシストトルクの発生に起因した振動の抑制との両立を図る構成となっている。 In other words, when the vibration occurs, the acceleration control executed when the steering direction and the motor rotation direction do not coincide with each other by reducing the excessive rotation angle correction amount that is likely to cause the vibration. In (see FIG. 14), it is possible to suppress the occurrence of the excessive inversion operation. Further, in a normal steering state in which the steering direction and the motor rotation direction coincide with each other, it is possible to suppress the generation of reverse assist torque that prevents the motor rotation due to the phase shift. And in this embodiment, by these, it becomes the structure which aims at coexistence with suppression of the catch by reverse assist provision using the intentional phase shift, and suppression of the vibration resulting from the generation | occurrence | production of the reverse assist torque. .
詳述すると、図9に示すように、本実施形態の回転角補正制御部40は、操舵系における振動の発生を検出する振動検出部45を備えており、同振動検出部45には、操舵トルクτの微分値(操舵トルク微分値dτ)、及びモータ12の回転角速度ωが入力されるようになっている。本実施形態の振動検出部45は、その入力される操舵トルク微分値dτに基づいて、操舵系における振動が、実際の操舵フィーリングに影響を与える水準となったか否かを判定し、その判定結果を振動検出信号S_svとして第2補正量演算部42に出力する。尚、本実施形態では、その判定結果が「所定の水準を超える振動」が検出された旨を示すものである場合には、振動検出信号S_svが「ON」となる。そして、本実施形態の第2補正量演算部42は、当該振動検出部45の出力する振動検出信号S_svが「ON」となった場合には、その出力する第2補正量ε2を、通常時の値よりも小さな値(ε2´)に切り替える構成となっている。
Specifically, as shown in FIG. 9, the rotation angle
具体的には、図19のフローチャートに示すように、本実施形態の振動検出部45は、その入力される操舵トルク微分値dτ(の絶対値)が所定の閾値dτ1を超えるか否かを判定する(ステップ401)。そして、当該所定の閾値dτ1を超える場合(|dτ|>dτ1、ステップ401:YES)には、その操舵系における振動が、実際の操舵フィーリングに影響を与える水準となったものと判断する(所定水準超過、ステップ402)。
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 19, the
ここで、本実施形態の振動検出部45は、上記ステップ402において、上記「所定の水準を超える振動」が検出されたものと判断した場合には、続いて、モータ12の回転角速度ω(の絶対値)が上記臨界速度ωcrに対応する所定の閾値ω1を超えるか否かを判定する(ステップ403)。そして、当該回転角速度ωが上記所定の閾値ω1を超える場合(|ω|>ω1、ステップ403:YES)には、その出力する振動検出信号S_svを「ON」とする(ステップ404)。
Here, if it is determined in
即ち、モータ12の回転角速度ωが上記臨界速度ωcr以下である場合に、その第2補正量ε2(の絶対値)を低減すれば、上記加速制御における逆アシスト付与(図14参照)に不足が生じ、その結果、引っ掛かりが発生するおそれがある。そのため、本実施形態では、このような低速操舵時には、上記ステップ402において「所定の水準を超える振動がある」と判定した場合であっても、その回転角速度ωが上記所定の閾値ω1以下である判定した場合(|ω|≦ω1、ステップ403:NO)には、その出力する振動検出信号S_svを「OFF」とする(ステップ405)。つまり、本実施形態の振動検出部45は、こうした引っ掛かりの発生する可能性が高い低速操舵時ではないことを条件として、その出力する振動検出信号S_svを「ON」とする構成となっている。
That is, when the rotational angular speed ω of the
尚、上記ステップ401において、操舵トルク微分値dτが所定の閾値dτ1以下である場合(|dτ|≦dτ1、ステップ401:NO)には、上記所定水準に満たないものと判定し(所定水準未満、ステップ406)、上記ステップ403の判定処理を実行することなく、ステップ405においてその振動検出信号S_svを「OFF」とする。
When the steering torque differential value dτ is equal to or smaller than the predetermined threshold value dτ1 in step 401 (| dτ | ≦ dτ1, step 401: NO), it is determined that the predetermined level is not satisfied (below the predetermined level). In
そして、本実施形態では、この振動検出部45の出力する振動検出信号S_svに基づいて、第2補正量演算部42が、その出力する第2補正量ε2,ε2´を切り替えることにより、意図的な位相のずれを利用した逆アシスト付与による引っ掛かりの抑制と、その逆アシストトルクの発生に起因した振動の抑制との両立を図る構成となっている。
In this embodiment, based on the vibration detection signal S_sv output from the
つまり、予め比較的大きな値(絶対値)を有する第2補正量ε2を初期値として設定し、これを用いることにより、モータ逆回転時においては、その逆アシスト付与により与えられるエネルギー総量を大として引っ掛かりの抑制効果を担保する。そして、操舵系における振動の水準が、実際の操舵フィーリングに影響を与える状態となった場合には、上記初期値として設定された第2補正量ε2よりも絶対値の小さな第2補正量ε2´に切り替えて、その振動発生要因となっている可能性の高い位相のずれを低減することにより、当該振動の低減を図る構成となっている。 That is, the second correction amount ε2 having a relatively large value (absolute value) is set as an initial value in advance, and by using this, the total amount of energy given by the reverse assist is increased during reverse rotation of the motor. Guarantee the effect of restraining the catch. When the level of vibration in the steering system becomes a state that affects the actual steering feeling, the second correction amount ε2 having an absolute value smaller than the second correction amount ε2 set as the initial value. By switching to 'and reducing the phase shift that is likely to be the cause of the vibration, the vibration is reduced.
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
(1)回転角補正制御部40は、回転角θを補正することによる「位相のずれ」を利用して、当該「位相のずれ」に基づく逆アシストトルクの発生を制御することにより、そのモータ回転の円滑化を図るべく、その回転角補正制御を実行する。また、回転角補正制御部40は、その操舵系における振動の発生を検出可能な振動検出手段としての機能を備える。そして、その検出される振動が予め設定された所定の水準を超える場合には、当該回転角補正制御における補正量を低減する。
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) The rotation angle
即ち、回転角θの補正により生ずる「位相のずれ」に基づいて、その逆アシストトルクの発生を制御することによりモータ回転の円滑化を図る場合、その効用は、その回転角補正量が最適である場合に最大化するが、その回転角補正量に過不足が生じた場合、即ち最適値から乖離した場合には、その乖離が進むほど、その効用は小さなものとなる。そして、その乖離が更に大きくなった場合には、本来の目的に反して、モータの円滑な回転を妨げるような逆アシストトルクの発生を誘発してしまうという問題がある。そのため、その回転角補正量が常に最適となるよう、予めその補正量を設定することは、極めて困難な課題となる。 That is, when the motor rotation is smoothed by controlling the generation of the reverse assist torque based on the “phase shift” caused by the correction of the rotation angle θ, the rotation angle correction amount is optimal for its utility. In some cases, it is maximized. However, when the rotation angle correction amount is excessive or insufficient, that is, when it deviates from the optimum value, the utility becomes smaller as the deviation proceeds. If the deviation further increases, there is a problem that, contrary to the original purpose, generation of reverse assist torque that hinders smooth rotation of the motor is induced. Therefore, it is extremely difficult to set the correction amount in advance so that the rotation angle correction amount is always optimal.
しかしながら、上記構成によれば、予め余裕をもたせた比較的大きな値(絶対値)を回転角補正量の初期値として設定し、当該補正量不足に起因した回転不良の発生を回避しつつ、操舵フィーリングに影響を与えるような水準の振動が発生した場合、その振動の発生要因である可能性の高い回転角補正量を低減して該振動を低減することが可能になる。その結果、簡素な構成にて、更なるモータ回転の円滑化を図り、より優れた操舵フィーリングを実現することができるようになる。 However, according to the above configuration, a relatively large value (absolute value) with a margin in advance is set as the initial value of the rotation angle correction amount, and steering is performed while avoiding the occurrence of rotation failure due to the insufficient correction amount. When vibration of a level that affects the feeling occurs, it is possible to reduce the vibration by reducing the rotation angle correction amount that is highly likely to be the cause of the vibration. As a result, it is possible to achieve further smooth steering feeling by further smoothing the motor rotation with a simple configuration.
(2)回転角補正制御部40は、第2補正量演算部42を備え、同第2補正量演算部42は、操舵トルクτに基づいて、そのステアリング操作の方向に位相をずらすべく回転角θを補正するような一定の値(絶対値)を有する第2補正量ε2を演算する。そして、回転角補正制御部40は、その一定の値を有する第2補正量ε2を回転角θに加算することにより、その回転角補正制御を実行する。また、回転角補正制御部40は、操舵系における振動の発生を検出する振動検出部45を備え、同振動検出部45は、その検出される振動が、実際の操舵フィーリングに影響を与えるような水準となったか否かを判定し、その判定結果を振動検出信号S_svとして出力する。そして、第2補正量演算部42は、上記「所定の水準を超える振動」が発生した旨を示すものである場合(「S_sv=ON」)には、その出力する第2補正量ε2を、通常時の値よりも小さな値(ε2´)に切り替える。
(2) The rotation angle
即ち、ステアリング操作の方向(操舵方向)に位相をずらすような回転角補正を実行することにより、低速操舵時、その電流制限により生じた減速区間においてモータ回転の停止及び逆回転が発生した場合には、その逆回転をアシストするような逆アシストトルクが発生する。そして、その逆アシスト付与により与えられるエネルギーによって同モータ12の回転を加速することにより、当該減速区間を通過させる、即ちそのステアリング操作に対しモータ12の追従性が著しく低下する所謂引っ掛かりの発生を抑制することができる。
That is, by executing rotation angle correction that shifts the phase in the direction of steering operation (steering direction), during low speed steering, when motor rotation stops and reverse rotation occurs in the deceleration zone caused by the current limitation Generates a reverse assist torque that assists the reverse rotation. Then, by accelerating the rotation of the
ところが、このような構成を採用した場合、特に、その寄与の大きい低速操舵時において、その回転角補正量の過不足が発生しやすく、且つその影響が顕著に現れやすい傾向がある。つまり、低速操舵時、そのモータ逆回転時の加速制御において、逆アシスト付与により与えられるエネルギー総量を規定する第2補正量ε2の値(絶対値)は常に一定であるのに対し、その減速区間を通過可能なモータ回転角速度ω(臨界速度ωcr)を得るために必要なエネルギー総量は、その状況に応じて変化する。このため、第2補正量ε2として最適な値を予め設定することは極めて困難である。 However, when such a configuration is adopted, the rotation angle correction amount tends to be excessive and insufficient, and the influence tends to be noticeable, especially during low-speed steering that contributes greatly. That is, during acceleration control during low-speed steering and reverse rotation of the motor, the value (absolute value) of the second correction amount ε2 that defines the total amount of energy given by applying the reverse assist is always constant, whereas the deceleration section The total amount of energy required to obtain the motor rotational angular velocity ω (critical velocity ωcr) that can pass through the motor changes depending on the situation. For this reason, it is extremely difficult to preset an optimal value as the second correction amount ε2.
しかしながら、上記構成によれば、予め比較的大きな値(絶対値)を有する第2補正量ε2を初期値として設定することで、その意図的な位相のずれを利用した逆アシスト付与による引っ掛かり抑制効果を担保する。そして、実際の操舵フィーリングに影響を与えるような水準の振動が発生した場合には、上記初期値よりも小さな値(絶対値)を有する第2補正量ε2´に切り替えることにより、当該逆アシストトルクの発生に起因した振動の低減を図ることが可能になる。その結果、簡素な構成にて、更なるモータ回転の円滑化を図り、より優れた操舵フィーリングを実現することができるようになる。 However, according to the above configuration, by setting the second correction amount ε2 having a relatively large value (absolute value) as an initial value in advance, the effect of restraining the catch by applying the reverse assist using the intentional phase shift. To secure. Then, when vibration at a level that affects the actual steering feeling occurs, the reverse assist is performed by switching to the second correction amount ε2 ′ having a value (absolute value) smaller than the initial value. It becomes possible to reduce the vibration caused by the generation of torque. As a result, it is possible to achieve further smooth steering feeling by further smoothing the motor rotation with a simple configuration.
(3)振動検出部45は、「所定の水準を超える振動がある」と判定した場合であっても、モータ12の回転角速度ωが上記臨界速度ωcrに対応する所定の閾値ω1以下である場合(|ω|≦ω1)には、その出力する振動検出信号S_svを「OFF」とする。つまり、第2補正量ε2から第2補正量ε2´への切り替え、即ち回転角補正制御部40による回転角補正量は、モータ12の回転角速度ωが上記所定の閾値ω1を超える場合(|ω|>ω1)にのみ行われる。
(3) Even when the
即ち、モータ12の回転角速度ωが上記臨界速度ωcr以下である場合に、その第2補正量ε2(の絶対値)を低減すれば、上記加速制御における逆アシスト付与(図14参照)に不足が生じ、その結果、引っ掛かりが発生するおそれがある。従って、上記構成によれば、逆アシストトルクの発生に基づく振動を抑制しつつ、その逆アシスト付与による引っ掛かり抑制効果をより確実なものことができる。
That is, when the rotational angular speed ω of the
(第2の実施形態)
以下、本発明を電動パワーステアリング装置(EPS)に具体化した第2の実施形態を図面に従って説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment in which the present invention is embodied in an electric power steering device (EPS) will be described with reference to the drawings.
尚、本実施形態と上記第1の実施形態との主たる相違点は、二相駆動時における回転角補正制御の態様のみである。このため、説明の便宜上、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付すこととして、その説明を省略する。 The main difference between the present embodiment and the first embodiment is only the mode of rotation angle correction control during two-phase driving. For this reason, for convenience of explanation, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof is omitted.
図20に示すように、本実施形態の回転角補正制御部50には、上記第1の実施形態の回転角補正制御部40における第1補正量演算部41及び第2補正量演算部42(図9参照)に代えて、逆アシスト補正量演算部51が設けられている。
As shown in FIG. 20, the rotation angle
本実施形態では、この逆アシスト補正量演算部51には、操舵トルクτ、モータ12の回転角θ及び回転角速度ωが入力されるようになっている。そして、同逆アシスト補正量演算部51は、これらの各状態量に基づいて、上記減速区間の存在に起因するモータ回転の停止及び逆回転の発生を検知し、その逆回転をアシストする方向のモータトルク、即ち逆アシストトルクが発生するように、その位相をずらすべく回転角補正が行われるような逆アシスト補正量εraを演算する。
In the present embodiment, the reverse assist correction
詳述すると、本実施形態では、逆アシスト補正量演算部51の出力する逆アシスト補正量εraは一定の値(絶対値)を有するものとなっている。そして、上記入力される各状態量に基づいて、逆アシストトルクが発生する方向にその位相をずらすべく当該逆アシスト補正量εraの符号を決定する。即ち、逆アシスト補正量εra(εra´)の加算による回転角補正により逆アシストトルクが発生するように、モータ回転方向に対して「進み位相補正」又は「遅れ位相補正」を行うべくその符号を決定する。そして、上記予め設定された一定の値(絶対値)に、該決定された符号を付した値を逆アシスト補正量εraとして出力する構成となっている。
More specifically, in the present embodiment, the reverse assist correction amount εra output from the reverse assist correction
具体的には、逆アシスト補正量演算部51は、モータ回転が停止及び逆回転した場合には、回転角θと上記漸近線に相当する所定の回転角θvとの位置関係に基づいて(θv=θA,θB)、その補正後の回転角θ´を当該所定の回転角θv側にずらすように上記「進み位相補正」又は「遅れ位相補正」が行われるように、その逆アシスト補正量εraの符号を決定する。
Specifically, the reverse assist correction
即ち、本来、パワーアシスト制御は、そのステアリング操作をアシストすべく、操舵方向に作用するモータトルクが発生するように、そのモータ回転を制御するものである。ところが、上述のように、二相駆動時、正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流の通電を行うものにおいては、その漸近線に相当する所定の回転角θvにおいて各相電流の方向が反転するため、当該各相電流の反転タイミングにずれが生じた場合には、操舵方向とは逆向きのモータトルク、即ち逆アシストトルクが発生することになる。そして、上記第1の実施形態では、その第2補正量ε2の加算によって、予め操舵方向に位相をずらすような回転角補正を行うことにより、上記減速区間の存在に起因するモータ回転の停止及び逆回転が発生した場合には、その位相のずれにより生ずる逆アシストトルクを利用して、モータ回転を加速する構成となっていた。 In other words, the power assist control originally controls the motor rotation so that a motor torque acting in the steering direction is generated in order to assist the steering operation. However, as described above, in the two-phase drive, in the case of energizing the phase current that changes in a secant curve or a cosecant curve, the direction of each phase current at a predetermined rotation angle θv corresponding to the asymptote Therefore, when a shift occurs in the reversal timing of each phase current, a motor torque opposite to the steering direction, that is, a reverse assist torque is generated. In the first embodiment, the rotation angle correction that shifts the phase in the steering direction in advance is performed by adding the second correction amount ε2, thereby stopping the motor rotation caused by the presence of the deceleration section and When reverse rotation occurs, the motor rotation is accelerated using reverse assist torque generated by the phase shift.
つまり、上記第1の実施形態は、予め「逆回転時においてはモータ回転方向に対して遅れ位相補正」となるような回転角補正を実行しておくことで、図21(a)に示すように、操舵方向とモータ回転方向とが一致せず、且つ回転角θが上記漸近線に相当する所定の回転角θvよりもモータ回転方向にある場合に、上記逆アシストトルクが発生するようになっている。即ち、上記第1の実施形態では、減速区間の存在によりモータ12が逆回転した場合において、当該逆回転により回転角θが上記所定の回転角θvよりも反操舵方向側へと戻された場合にのみ、逆アシストトルクが発生する構成となっている(図14参照)。
That is, in the first embodiment, as shown in FIG. 21 (a), the rotation angle correction is performed in advance so as to be "delayed phase correction with respect to the motor rotation direction during reverse rotation". In addition, the reverse assist torque is generated when the steering direction does not coincide with the motor rotation direction and the rotation angle θ is in the motor rotation direction with respect to the predetermined rotation angle θv corresponding to the asymptotic line. ing. That is, in the first embodiment, when the
しかしながら、図21(b)に示すように、操舵方向とモータ回転方向とが一致せず、且つ上記漸近線に相当する所定の回転角θvの方が回転角θよりもモータ回転方向にある場合には、反対に「モータ回転方向に対して進み位相補正(操舵方向に対して遅れ位相補正)」を実行することによって、逆アシストトルクを発生させることができる。 However, as shown in FIG. 21B, the steering direction does not coincide with the motor rotation direction, and the predetermined rotation angle θv corresponding to the asymptote is more in the motor rotation direction than the rotation angle θ. On the contrary, the reverse assist torque can be generated by executing “advance phase correction with respect to the motor rotation direction (delay phase correction with respect to the steering direction)”.
そして、本実施形態では、図22に示すように、このような回転角θと上記漸近線に相当する所定の回転角θvとの位置関係に基づいて、そのモータ回転方向に対する「進み位相補正」又は「遅れ位相補正」を切り替えることにより、より効果的に逆アシスト付与によるモータ回転の加速制御を実行する構成となっている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 22, based on the positional relationship between such a rotation angle θ and a predetermined rotation angle θv corresponding to the asymptote, “lead phase correction” with respect to the motor rotation direction is performed. Alternatively, the motor rotation acceleration control by applying the reverse assist is more effectively executed by switching “delay phase correction”.
次に、本実施形態における逆アシスト補正量出力の処理手順について説明する。
図23のフローチャートに示すように、逆アシスト補正量演算部51は、先ず、操舵方向とモータ回転方向とが不一致であるか否かを判定し(ステップ501)、不一致である場合(ステップ501:YES)には、続いて回転角θが上記電流制限範囲内(θ1<θ<θ2,θ3<θ<θ4)にあるか否かを判定する(ステップ502)。尚、上記ステップ501における回転方向の判定は、操舵トルクτ及びモータ12の回転角速度ωの符号が一致するか否かに基づいて行われ、その場合における「不一致」には、上記第1の実施形態と同様に、モータ12が停止している場合(回転角速度ω=0)も含まれる。
Next, the processing procedure of the reverse assist correction amount output in this embodiment will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 23, the reverse assist correction
次に、上記ステップ502において、回転角θが上記電流制限範囲内にあると判定した場合(ステップ502:YES)、逆アシスト補正量演算部51は、続いて、現在の回転角θが上記所定の回転角θvよりもモータ回転方向、即ち操舵方向に対して逆回転方向側にあるか否かを判定する(ステップ503)。
Next, when it is determined in
尚、このステップ503において、「モータ回転方向側にある(ステップ503:YES)」とは、モータ回転方向に向かって、回転角θが上記所定の回転角θvよりも奥側(図22中左側)にある場合であり、「モータ回転方向側にない(ステップ503:NO)」とは、回転角θが上記所定の回転角θvよりも手前(図22中右側)にある場合を示す。
In this
そして、モータ回転方向側にないと判定した場合(ステップ503:NO、図21(b)参照)には、その出力する逆アシスト補正量εraの符号を、当該逆アシスト補正量εraの加算による回転角補正が、モータ回転方向に対して進み位相補正となるように決定して同逆アシスト補正量εraを出力する(進み位相出力、ステップ504)。 If it is determined that the motor rotation direction is not present (step 503: NO, see FIG. 21B), the output of the reverse assist correction amount εra is rotated by adding the sign of the reverse assist correction amount εra. The angle correction is determined so as to be advanced phase correction with respect to the motor rotation direction, and the reverse assist correction amount εra is output (advanced phase output, step 504).
一方、モータ回転方向側にあると判定した場合(ステップ503:YES、図21(a)参照)には、その出力する逆アシスト補正量εraの符号を、当該逆アシスト補正量εraの加算による回転角補正が、モータ回転方向に対して遅れ位相補正となるように決定して同逆アシスト補正量εraを出力する(遅れ位相出力、ステップ505)。 On the other hand, if it is determined that the motor is in the direction of motor rotation (step 503: YES, see FIG. 21A), the sign of the reverse assist correction amount εra that is output is rotated by adding the reverse assist correction amount εra. The angle correction is determined to be delayed phase correction with respect to the motor rotation direction, and the reverse assist correction amount εra is output (delayed phase output, step 505).
そして、上記ステップ501において、操舵方向とモータ回転方向とが一致すると判定した場合(ステップ501:NO)、又は上記ステップ502において、回転角θが上記電流制限範囲にはないと判定した場合(ステップ502:NO)には、逆アシスト補正量演算部51は、その逆アシスト補正量εraの出力自体を実行しない(ステップ506)。
If it is determined in
[回転角補正に起因する振動の抑制制御]
次に、本実施形態における上記回転角補正に起因する振動の抑制制御の態様について説明する。
[Suppression control of vibration caused by rotation angle correction]
Next, an aspect of vibration suppression control resulting from the rotation angle correction in the present embodiment will be described.
上述のように、モータ12に逆回転が生じた場合にその回転各補正に伴う位相のずれにより生ずる逆アシストトルクを利用して、当該モータ回転を加速する構成では、その回転角補正量として最適な値を予め設定することは、極めて困難である。
As described above, when the
この点を踏まえ、本実施形態では、図20に示すように、回転角補正制御部50には、振動抑制ゲイン演算部55が設けられている。この振動抑制ゲイン演算部55は、上記第1の実施形態における振動検出部45と同様、その操舵系に生じた振動の検出を実行する。そして、同振動抑制ゲイン演算部55は、その振動検出の結果に基づいて、上記逆アシスト補正量演算部51により演算された逆アシスト補正量εraを低減するような振動抑制ゲインKsvを演算する。
In consideration of this point, in the present embodiment, as shown in FIG. 20, the rotation angle
詳述すると、本実施形態では、この振動抑制ゲイン演算部55から出力される振動抑制ゲインKsvは、逆アシスト補正量εraとともに乗算器57に入力される。そして、本実施形態の回転角補正制御部50は、この振動抑制ゲインKsvを乗ずることにより逆アシスト補正量εraを補正し、当該補正された後の逆アシスト補正量εra´を回転角θに加算することにより、その回転角補正量の低減を実行する構成となっている。
More specifically, in the present embodiment, the vibration suppression gain Ksv output from the vibration
具体的には、本実施形態の振動抑制ゲイン演算部55もまた、その入力される操舵トルク微分値dτと所定の閾値(dτ2)との比較に基づいて、その回転角補正量の低減を行うべき所定の水準を超える振動が発生したか否かを判定する。そして、その所定の水準を超える振動が発生した場合には、その振動が当該所定の水準を大きく超えるほど、より大きく逆アシスト補正量εraを低減するような振動抑制ゲインKsvを演算する。
Specifically, the vibration suppression
より具体的には、本実施形態の振動抑制ゲイン演算部55は、図24に示されるような操舵トルク微分値dτの絶対値(|dτ|)と振動抑制ゲインKsvとが関連付けられたマップ55aを備えている。同マップ55aにおいて、振動抑制ゲインKsvは、操舵トルク微分値dτの絶対値が所定の閾値dτ2以下である場合(|dτ|≦dτ2)には「1」となるように、また当該所定の閾値dτ2を超える場合(|dτ|>dτ2)には、その操舵トルク微分値dτの絶対値が、所定の閾値dτ2よりも大きいほど、より小さな「1以下」の値となるように設定されている。そして、振動抑制ゲイン演算部55は、このマップ55aを用いてマップ演算を行うことにより、その振動抑制ゲインKsvの演算を実行する構成となっている。
More specifically, the vibration suppression
尚、本実施形態における所定の閾値dτ2は、上記第1の実施形態における所定の閾値dτ1よりも小さな値(絶対値)、即ち実際の操舵フィーリングに影響を与える段階以前の低い水準に対応して設定されている。また、本実施形態の振動抑制ゲイン演算部55もまた、上記第1の実施形態における振動検出部45と同様、その振動抑制ゲインKsvの出力に際し、モータ12の回転角速度ωが上記臨界速度ωcrを超えるか否かを判定する。そして、回転角速度ωが上記臨界速度ωcr以下である場合には、その出力する振動抑制ゲインKsvの値を「1」とする。即ち、このような場合には、当該振動抑制ゲインKsvの出力に基づく回転角補正量の低減は行われない構成となっている。
The predetermined threshold value dτ2 in the present embodiment corresponds to a value (absolute value) smaller than the predetermined threshold value dτ1 in the first embodiment, that is, a low level before the stage that affects the actual steering feeling. Is set. In addition, the vibration suppression
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
(1)回転角補正制御部50には、逆アシスト補正量演算部51が設けられており、同逆アシスト補正量演算部51は、上記減速区間の存在に起因するモータ回転の停止及び逆回転の発生を検知して、一定の値(絶対値)を有する逆アシスト補正量εraを演算する。そして、逆アシスト補正量演算部51は、回転角θと上記漸近線に相当する所定の回転角θvとの位置関係に基づいて(θv=θA,θB)、その加算による補正後の回転角θ´を当該所定の回転角θv側にずらすような「進み位相補正」又は「遅れ位相補正」が行われるよう当該逆アシスト補正量εraの符号を決定して出力する。
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) The rotation angle
上記構成によれば、二相駆動時、その減速区間の存在によりモータ12が逆回転した場合において、当該逆回転により回転角θが上記所定の回転角θvよりも反操舵方向側へと戻された場合にのみならず、未だ回転角θが所定の回転角θvよりも操舵方向側にある段階から、逆アシストトルクを発生させることができる。その結果、より効果的にモータ12の回転を加速させることができるようになる。
According to the above configuration, when the
(2)回転角補正制御部50は、振動抑制ゲイン演算部55を備え、同振動抑制ゲイン演算部55は、その操舵系に生じた振動の検出を実行する。そして、振動抑制ゲイン演算部55は、その回転角補正量の低減を行うべき所定の水準を超える振動の発生を検出した場合には、上記逆アシスト補正量演算部51により演算された逆アシスト補正量εraを低減するような振動抑制ゲインKsvを演算する。
(2) The rotation angle
上記構成によれば、予め比較的大きな値(絶対値)を有する逆アシスト補正量εraを初期値として設定することにより、その意図的な位相のずれを利用した逆アシスト付与による引っ掛かり抑制効果を担保する。そして、所定の水準を超える振動が発生した場合には、振動抑制ゲインKsvによる逆アシスト補正量εraを低減することで、当該逆アシストトルクの発生に起因した振動の低減を図ることが可能になる。その結果、簡素な構成にて、更なるモータ回転の円滑化を図り、より優れた操舵フィーリングを実現することができるようになる。 According to the above configuration, by setting the reverse assist correction amount εra having a relatively large value (absolute value) as an initial value in advance, the effect of restraining the catch by applying the reverse assist using the intentional phase shift is ensured. To do. When vibration exceeding a predetermined level occurs, the vibration due to the generation of the reverse assist torque can be reduced by reducing the reverse assist correction amount εra by the vibration suppression gain Ksv. . As a result, it is possible to achieve further smooth steering feeling by further smoothing the motor rotation with a simple configuration.
(3)振動抑制ゲイン演算部55は、回転角補正量の低減を行うべき所定の水準を超える振動が発生した場合、その振動が当該所定の水準を大きく超えるほど、より大きく逆アシスト補正量εraを低減するような振動抑制ゲインKsvを演算する。
(3) When a vibration exceeding a predetermined level at which the rotation angle correction amount should be reduced occurs, the vibration suppression
上記構成によれば、より効果的に、逆アシストトルクの発生に起因した振動の低減を図ることができる。
(4)逆アシスト補正量演算部51は、回転角θが上記電流制限範囲にはないと判定した場合には、その逆アシスト補正量εraの出力自体を実行しない。
According to the above configuration, it is possible to more effectively reduce the vibration caused by the generation of the reverse assist torque.
(4) When the reverse assist correction
即ち、上記構成のように、回転角θが電流制限範囲内にあることを、その判定条件として追加することにより、縁石衝突等、転舵輪6に対する逆入力応力の印加に起因した逆回転発生の可能性を排除して、より高精度に逆アシスト付与による引っ掛かり抑制を実行することができるようになる。 That is, as described above, by adding that the rotation angle θ is within the current limit range as a determination condition, the occurrence of reverse rotation due to the application of reverse input stress to the steered wheels 6 such as curb impact. This eliminates the possibility and makes it possible to execute the hook suppression by applying the reverse assist with higher accuracy.
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、モータ制御装置としてのECU11は、大別して、「通常制御モード」、「アシスト停止モード」、及び「二相駆動モード」の3つの制御モードを有することとした。しかし、異常発生時におけるモータ制御の形態は、これらのモードに限るものではない。つまり、通電不良相発生時に該通電不良発生相以外の二相を通電相としてモータ制御を実行する構成であれば、どのようなものに適用してもよい。また、異常検出(判定)の方法についても、本実施形態の構成に限るものではない。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
In each of the above embodiments, the
・上記各実施形態では、電流指令値演算部23は、二相駆動時、通電不良発生相以外の二相のうちの一相についての相電流指令値を出力し、モータ制御信号生成部24は、当該相についての相電圧指令値を演算した後に、これに基づいて他相の相電圧指令値を演算することとした。しかし、これに限らず、電流指令値演算部23が、通電不良発生相以外の二相の両方についての相電流指令値を出力する構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the current command
・また、上記各実施形態では、上記(1)〜(3)式に基づいて、U相又はW相の異常時には、V相の相電流指令値Iv*を演算し、V相の異常時には、U相の相電流指令値Iu*を演算することとした。しかし、これに限らず、U相又はV相の異常時には、W相の相電流指令値(Iw*)を演算し、W相の異常時には、U相の相電流指令値(Iu*)を演算する等の構成としてもよい。尚、この場合における各相電流指令値は、上記(1)〜(3)式の符号を逆にすることで演算可能である。 In each of the above embodiments, based on the above equations (1) to (3), when the U phase or W phase is abnormal, the V phase phase current command value Iv * is calculated, and when the V phase is abnormal, The U-phase phase current command value Iu * is calculated. However, not limited to this, the W-phase current command value (Iw *) is calculated when the U-phase or V-phase is abnormal, and the U-phase current command value (Iu *) is calculated when the W-phase is abnormal. It is good also as a structure of carrying out. In addition, each phase current command value in this case can be calculated by reversing the signs of the above formulas (1) to (3).
・更に、通電不良発生時における相電流指令値は、必ずしも上記(1)〜(3)式により演算した場合と完全には同一でなくともよい。即ち、所定の回転角を漸近線として略正割曲線又は略余割曲線状に変化する、或いはこれに近似して変化するような相電流指令値を演算しても、上記各実施形態に近い効果を得ることができる。但し、上記(1)〜(3)式に基づき相電流指令値を演算した場合が、最も要求トルクに近いモータ電流を発生させることが可能であり、該各式に基づき演算される相電流指令値に近い値が演算される方法ほど、より顕著な効果が得られることはいうまでもない。 Furthermore, the phase current command value at the time of energization failure does not necessarily have to be completely the same as that calculated by the above formulas (1) to (3). That is, even if a phase current command value that changes to a substantially secant curve or a substantially cosecant curve with an asymptotic line as a predetermined rotation angle, or changes in an approximate manner, is similar to each of the above embodiments. An effect can be obtained. However, when the phase current command value is calculated based on the above equations (1) to (3), it is possible to generate a motor current closest to the required torque, and the phase current command calculated based on each equation Needless to say, a method that calculates a value close to a value provides a more remarkable effect.
・上記第2の実施形態では、逆アシスト制御を実行するための位相補償制御として、進み位相補正及び遅れ位相補正の両方を行うこととした(図21(a)(b)参照)。しかし、これに限らず、進み位相補正及び遅れ位相補正の何れか一方のみを行う構成としてもよい。 In the second embodiment, both the lead phase correction and the lag phase correction are performed as the phase compensation control for executing the reverse assist control (see FIGS. 21A and 21B). However, the present invention is not limited to this, and only one of the lead phase correction and the delay phase correction may be performed.
・上記各実施形態では、回転角補正制御部40(50)は、第2電流制御部24b内に設けられることとしたが、当該第2電流制御部24bの外部に設ける構成としてもよい。
・上記第2の実施形態では、意図的に逆アシストトルクを発生させるような回転角補正を行う際には、回転角θが電流制限範囲内にあることを条件とした(図23参照、ステップ502)。しかし、このような条件判定は、必ずしも行わなくとも良い。
In each of the above embodiments, the rotation angle correction control unit 40 (50) is provided in the second
In the second embodiment, when the rotation angle correction that intentionally generates the reverse assist torque is performed, the rotation angle θ is within the current limit range (see FIG. 23, step). 502). However, such condition determination is not necessarily performed.
・上記第1の実施形態では、振動検出部45の出力する振動検出信号S_svが上記「所定の水準を超える振動」が発生した旨を示すものである場合(「S_sv=ON」)、第2補正量演算部42が、その出力する第2補正量ε2を、通常時の値よりも小さな値(ε2´)に切り替えることにより、その回転角補正量の低減を行うこととした。しかし、これに限らず、回転角θ(又はθ´)低減用の補正量を加算する、或いは上記第2の実施形態のようにゲイン(又は補正係数)を乗ずることにより補正する構成としてもよい。また、その場合、上記第2の実施形態と同様、操舵系に生じた振動が、所定の水準を大きく超えるほど、より大きく回転角補正量を低減するように構成してもよい。
In the first embodiment, when the vibration detection signal S_sv output from the
・上記各実施形態では、検出される操舵トルク微分値dτに基づいて、操舵系における振動の発生を検出し、及びその振動水準の判定を実行することとした。しかし、これに限らず、モータ12の回転角速度ω、又は操舵速度(モータの機械角速度)に基づいて行う構成としてもよい。尚、この場合、急操舵発生時等との誤認を回避すべく、操舵方向とモータ回転方向との不一致が発生した後であることをその条件として追加するとよい。
In each of the above embodiments, the occurrence of vibration in the steering system is detected and the vibration level is determined based on the detected steering torque differential value dτ. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which the rotation is performed based on the rotational angular velocity ω of the
・更に、その振動水準の判定については、図25に示すように、その振動発生時におけるモータ12の回転角速度ωの積算値(同図中、ハッチング部分の面積)に基づいて行う構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 25, the determination of the vibration level may be performed based on the integrated value of the rotational angular velocity ω of the
・また、上記のような振動水準判定は、図26に示すように、操舵方向とモータ回転方向とが一致しない逆回転時のみに行う構成としてもよい。これにより、より精度よく、逆アシストトルクの発生に起因した振動の水準判定を行うことができるようになる。 The vibration level determination as described above may be performed only during reverse rotation where the steering direction and the motor rotation direction do not coincide with each other, as shown in FIG. As a result, the level of vibration caused by the generation of the reverse assist torque can be determined with higher accuracy.
・更に、その振動水準の判定については、図27に示すように、モータ12の回転角(電気角)θの符号が反転した場合に、該反転の後、再度反転するまでの回転角θの変化量δに基づいて、その振動水準を判定する構成としてもよい。具体的には、「○」印に示されるタイミングで回転角θのサンプリングをするとした場合に、同図中、最初に、その符号が反転したタイミングの回転角θrを記憶し、再び符号が反転した場合には、その再反転タイミングにおける回転角θr´との差分、即ち変化量δを得る。そして、この変化量δに基づいて、振動水準を判定する。尚、振動水準判定の内容については、直接的に、随時、その変化量δが大きいほど、振動水準が高い(大きい)ものと判定してもよいが、当該変化量δの移動平均や所定時間内における積算値を基礎とする等、当該変化量δを間接的に用いる構成であってもよい。そして、このような構成とすることにより、振動の振幅が一様ではない場合や、所謂振れ回りが発生するような場合であっても、精度よく、その発生した振動の水準(大きさ)を判定することができる。その結果、引っ掛かり抑制制御の誤作動を防いで、より効果的にその振動の抑制を図ることができるようになる。
Further, as to the determination of the vibration level, as shown in FIG. 27, when the sign of the rotation angle (electrical angle) θ of the
・電流制御の形態としては、必ずしも、上記各実施形態のような三相交流座標(U,V,W)における相電流フィードバック制御でなくともよい。例えば、以下に示す(6)〜(8)式により、通電不良発生相に応じた所定の回転角θA,θBを漸近線として、正接曲線(タンジェント)状に変化するd軸電流指令値Id*を演算する。そして、該d軸電流指令値Id*に基づくd/q座標系の電流フィードバック制御の実行によりモータ制御信号を生成する構成に適用してもよい(図28参照、同図はU相通電不良時の例)。また、フィードバック制御に限らず、オープン制御の実行によりモータ制御信号の出力を実行するものに適用してもよい。 -As a form of current control, the phase current feedback control in the three-phase AC coordinates (U, V, W) as in each of the above embodiments is not necessarily required. For example, according to the following equations (6) to (8), a d-axis current command value Id * that changes in a tangent curve (tangent) shape with predetermined rotation angles θA and θB corresponding to the energization failure occurrence phase as asymptotic lines. Is calculated. Then, the present invention may be applied to a configuration in which a motor control signal is generated by executing current feedback control in the d / q coordinate system based on the d-axis current command value Id * (see FIG. 28, when the U-phase energization failure occurs). Example). In addition, the present invention is not limited to feedback control, and may be applied to a device that outputs a motor control signal by executing open control.
1…電動パワーステアリング装置(EPS)、10…EPSアクチュエータ、11…ECU、12…モータ、12u,12v,12w…モータコイル、17…マイコン、18…駆動回路、23…電流指令値演算部、24…モータ制御信号生成部、24a…第1電流制御部、24b…第2電流制御部、31…異常判定部、33…相電流指令値演算部、36…F/B制御部、37…相電圧指令値演算部、40,50…回転角補正制御部、41…第1補正量演算部、42…第2補正量演算部、43…加算器、45…振動検出部、51…逆アシスト補正量演算部、55…振動抑制ゲイン演算部、57…乗算器、Ix,Iu,Iv,Iw…相電流値、Ix*,Iu*,Iv*,Iw*…相電流指令値、Ix_max…最大値、Vx*,Vu*,Vv*,Vw*,Vu**,Vv**,Vw**…相電圧指令値、Id…d軸電流値、Iq…q軸電流値、Id*…d軸電流指令値、Iq*…q軸電流指令値、θ,θ´,θA,θB,θv,θa,θa´,θb,θb´,θp,θp0,θp1,θp2,θp3,θr,θr´…回転角、ω…回転角速度、ωin…突入速度、ωout…脱出速度、ωcr…臨界速度、ω1…閾値、δ…変化量、εt…補正量、ε1…第1補正量、ε2,ε2´…第2補正量、τ…操舵トルク、dτ…操舵トルク微分値、dτ1,dτ2…閾値、S_sv…振動検出信号、Ksv…振動抑制ゲイン、εra,εra´…逆アシスト補正量。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記モータ制御信号出力手段は、前記通電不良の発生時には、前記各通電相に対し、前記通電不良発生相に応じた所定の回転角を漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく前記電流制御を実行するとともに、その位相のずれを制御すべく前記電流制御の基礎となる前記回転角を補正するものであって、
前記操舵系における振動の発生を検出する振動検出手段を備え、
前記モータ制御信号出力手段は、所定の水準を超える前記振動が検出された場合には、前記回転角の補正量を低減すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering force assisting device for applying an assisting force for assisting a steering operation to a steering system using a motor as a driving source; and a control means for controlling the operation of the steering force assisting device through supply of driving power to the motor. The control means is generated in each phase of the motor, a motor control signal output means for outputting a motor control signal, a drive circuit for supplying the three-phase drive power to the motor based on the motor control signal, and An abnormality detecting means capable of detecting a power failure, and the motor control signal output means generates the motor control signal by executing a current control based on the rotation angle of the motor, and at the time of occurrence of the power failure. In the electric power steering device that executes the output of the motor control signal with the two phases other than the energization failure occurrence phase as the energization phase,
The motor control signal output means is a phase that, when an energization failure occurs, a phase that changes into a secant curve or a remainder curve with a predetermined rotation angle corresponding to the energization failure occurrence phase as an asymptotic line. Performing the current control to energize the current, and correcting the rotation angle that is the basis of the current control to control the phase shift;
Comprising vibration detection means for detecting the occurrence of vibration in the steering system;
The electric power steering apparatus characterized in that the motor control signal output means reduces the correction amount of the rotation angle when the vibration exceeding a predetermined level is detected.
前記モータ制御信号出力手段は、前記通電不良の発生時には、前記各通電相に対し、前記通電不良発生相に応じた所定の回転角を漸近線として正割曲線又は余割曲線状に変化する相電流を通電すべく前記電流制御を実行し、且つ前記相電流を所定範囲内に制限する電流制限を行うとともに、前記ステアリング操作の方向と前記モータの回転方向とが一致しない場合には、前記漸近線に相当する所定の回転角の方向に位相をずらすべく前記回転角を補正するものであって、
前記操舵系における振動の発生を検出する振動検出手段を備え、
前記モータ制御信号出力手段は、所定の水準を超える前記振動が検出された場合には、前記回転角の補正量を低減すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering force assisting device for applying an assisting force for assisting a steering operation to a steering system using a motor as a driving source; and a control means for controlling the operation of the steering force assisting device through supply of driving power to the motor. The control means is generated in each phase of the motor, a motor control signal output means for outputting a motor control signal, a drive circuit for supplying the three-phase drive power to the motor based on the motor control signal, and An abnormality detecting means capable of detecting a power failure, and the motor control signal output means generates the motor control signal by executing a current control based on the rotation angle of the motor, and at the time of occurrence of the power failure. In the electric power steering device that executes the output of the motor control signal with the two phases other than the energization failure occurrence phase as the energization phase,
The motor control signal output means is a phase that changes into a secant curve or a remainder curve with a predetermined rotation angle corresponding to the energization failure occurrence phase as an asymptotic line for each energization phase when the energization failure occurs. When the current control is performed so as to energize the current, the current is limited to limit the phase current within a predetermined range, and when the direction of the steering operation does not coincide with the rotation direction of the motor, the asymptotic Correcting the rotation angle to shift the phase in the direction of a predetermined rotation angle corresponding to a line,
Comprising vibration detection means for detecting the occurrence of vibration in the steering system;
The electric power steering apparatus characterized in that the motor control signal output means reduces the correction amount of the rotation angle when the vibration exceeding a predetermined level is detected.
前記回転角の補正は、前記モータの回転角が前記電流制限の行われる範囲内にある場合に行われること、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 electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the correction of the rotation angle is performed when the rotation angle of the motor is within a range where the current limitation is performed.
前記補正量の低減は、前記モータの回転角速度が所定速度以上である場合に行われること、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 according to claim 1, wherein the reduction of the correction amount is performed when a rotational angular speed of the motor is equal to or higher than a predetermined speed.
前記モータ制御信号出力手段は、前記検出される振動が前記水準を大きく超えるほど、より大きく前記回転角の補正量を低減すること、
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 4,
The motor control signal output means reduces the rotation angle correction amount more greatly as the detected vibration greatly exceeds the level.
An electric power steering device.
前記振動検出手段は、前記回転角の符号が反転した場合に、該反転の後、再度反転するまでの前記回転角の変化量に基づいて、その振動水準を判定すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The vibration detecting means, when the sign of the rotation angle is reversed, determining the vibration level based on the amount of change in the rotation angle until the rotation angle is reversed again after the reversal;
An electric power steering device.
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