JP2009274662A - Electric power steering device - Google Patents

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Shigenori Takimoto
繁規 滝本
Yoshimichi Kawamoto
善通 川本
Norio Yamazaki
憲雄 山崎
Yoshifumi Nakamura
佳史 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve steering feeling by preventing a steering wheel from being excessively strongly returned. <P>SOLUTION: This electric power steering device assists steering in such a manner as to return the steering wheel to a neutral position through an assist motor. The electric steering device includes a steering torque sensor 5 for detecting steering torque applied to a steering shaft. A steering wheel return control amount with respect to the steering assist motor is changed according to the magnitude of the steering torque detected by the steering torque sensor 5. When the steering torque is larger, the steering wheel return control amount is reduced more than that when the steering torque is smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、ハンドル戻し制御が付加された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 to which steering wheel return control is added.

車両のステアリング機構は、路面からの反力を受けて直進操舵状態へと向かうセルフアライニングトルクが働くように設計されており、例えば走行中に運転者がステアリングホイールを転舵してから手を放すと、ステアリングホイールは中立位置に戻っていく。   The vehicle steering mechanism is designed so that a self-aligning torque is applied to the straight-ahead steering state in response to the reaction force from the road surface.For example, the driver turns the steering wheel while driving, When released, the steering wheel returns to the neutral position.

また、電動パワーステアリング装置を備えた車両では、セルフアライニングトルクの過不足を補償するように、操舵アシストモータ（以下、アシストモータと略す）に対する目標電流（目標操舵アシスト量）を、操舵角に応じたハンドル戻し制御分だけ補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８４７１７９号公報 In addition, in a vehicle equipped with an electric power steering device, a target current (target steering assist amount) for a steering assist motor (hereinafter referred to as an assist motor) is set to a steering angle so as to compensate for excessive or insufficient self-aligning torque. A device that corrects the amount corresponding to the corresponding handle return control is known (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3847179

従来のハンドル戻し制御が付加された電動パワーステアリング装置では、ハンドル戻し制御量を操舵角の大きさに応じて決定しており、操舵角が大きいほどハンドル戻し制御量を大きくしている。   In the conventional electric power steering apparatus to which the steering wheel return control is added, the steering wheel return control amount is determined according to the magnitude of the steering angle. The larger the steering angle, the larger the steering wheel return control amount.

しかしながら、操舵角が大きいときにハンドル戻し制御量を大きく設定すると、アシストモータによる操舵アシスト量が低減するため、操舵状況によっては運転者の意図に反して運転者の負荷が増大し、却って操舵し難くなるという課題がある。   However, if the steering wheel return control amount is set to a large value when the steering angle is large, the steering assist amount by the assist motor is reduced. Therefore, depending on the steering situation, the driver's load increases against the driver's intention, and the steering is reversed. There is a problem that it becomes difficult.

そこで、この発明は、過度に強いハンドル戻しを防止して操舵フィールのよい電動パワーステアリング装置を提供するものである。   Therefore, the present invention provides an electric power steering device that prevents an excessively strong steering wheel return and has a good steering feel.

この発明に係るハンドル戻し制御装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、ステアリングホイールを操舵アシストモータ（例えば、後述する実施例におけるアシストモータ９）を介して中立位置に戻すようにアシストする電動パワーステアリング装置（例えば、後述する実施例における電動パワーステアリング装置１）において、操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりも前記操舵アシストモータに対するハンドル戻し制御量を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 The steering wheel return control device according to the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The invention according to claim 1 is an electric power steering device that assists the steering wheel to return to a neutral position via a steering assist motor (for example, an assist motor 9 in an embodiment that will be described later). In the power steering device 1), the steering power return control amount for the steering assist motor is made smaller when the steering torque is large than when the steering torque is small.

請求項１に係る発明によれば、他の条件が同じであっても、操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりもハンドル戻し制御量が小さくなるので、高トルク時にハンドル戻し制御量を小さくすることができ、運転者の操舵意志を反映することができる。例えば高横加速度旋回時の状況において、必要以上に強いハンドル戻し力が発生することを防ぐことができ、操舵フィールが向上する。   According to the first aspect of the present invention, even when other conditions are the same, the steering wheel return control amount is smaller when the steering torque is large than when the steering torque is small. This can reflect the driver's steering intention. For example, in a situation when turning at a high lateral acceleration, it is possible to prevent an excessively strong steering wheel returning force from being generated, and the steering feel is improved.

以下、この発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例を図１および図２の図面を参照して説明する。
図１のブロック図に示すように、車両の電動パワーステアリング装置１は、操舵アシストトルクを発生させるアシストモータ（操舵アシストモータ）９と、アシストモータ９の回転数を検出するモータ回転数センサ２と、車両の速度（車速）を検出する車速センサ３と、車両に発生するヨーレートを検出するヨーレートセンサ４と、ステアリングシャフト（図示略）に印加される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ５と、ステアリングホイール（図示略）の操舵角を検出する操舵角センサ６と、アシストモータ９を駆動する駆動回路８と、電子制御装置（以下、ＥＣＵと略す）１０と、を備えて構成されている。この電動パワーステアリング装置１では、アシストモータ９により発生させたアシストトルクを、ステアリング機構のピニオン軸（図示略）に付与することにより、運転者の操舵を補助する。
モータ回転数センサ２、車速センサ３、ヨーレートセンサ４、操舵トルクセンサ５、操舵角センサ６は、それぞれ検出値に応じた出力信号をＥＣＵ１０に出力する。 Embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
As shown in the block diagram of FIG. 1, an electric power steering apparatus 1 for a vehicle includes an assist motor (steering assist motor) 9 that generates steering assist torque, and a motor rotation speed sensor 2 that detects the rotation speed of the assist motor 9. A vehicle speed sensor 3 for detecting a vehicle speed (vehicle speed), a yaw rate sensor 4 for detecting a yaw rate generated in the vehicle, a steering torque sensor 5 for detecting a steering torque applied to a steering shaft (not shown), and a steering A steering angle sensor 6 that detects a steering angle of a wheel (not shown), a drive circuit 8 that drives an assist motor 9, and an electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 10 are configured. In this electric power steering apparatus 1, the assist torque generated by the assist motor 9 is applied to the pinion shaft (not shown) of the steering mechanism to assist the driver's steering.
The motor rotation speed sensor 2, the vehicle speed sensor 3, the yaw rate sensor 4, the steering torque sensor 5, and the steering angle sensor 6 each output an output signal corresponding to the detected value to the ECU 10.

ＥＣＵ１０は、ＥＰＳ基本制御部１１と、反力制御部１２と、ハンドル戻し制御部１３と、を備えて構成されている。
ＥＰＳ基本制御部１１は、モータ回転数センサ２、車速センサ３、操舵トルクセンサ５の出力信号に基づいて、アシストモータ９の基本制御量Ｉｂを算出する。基本制御量Ｉｂの算出方法は公知の電動パワーステアリング装置と同じであるので詳細説明は省略するが、概略、アシストモータ９の回転数が大きくなるにしたがって（換言すると、操舵角速度が大きいほど）基本制御量Ｉｂが小さくなり、操舵トルクが大きくなるにしたがって基本制御量Ｉｂが大きくなり、車速が大きくなるにしたがって基本制御量Ｉｂが小さくなるように設定される。 The ECU 10 includes an EPS basic control unit 11, a reaction force control unit 12, and a handle return control unit 13.
The EPS basic control unit 11 calculates a basic control amount Ib of the assist motor 9 based on output signals of the motor rotation speed sensor 2, the vehicle speed sensor 3, and the steering torque sensor 5. Since the calculation method of the basic control amount Ib is the same as that of a known electric power steering device, a detailed description thereof will be omitted. The basic control amount Ib increases as the control amount Ib decreases, the steering torque increases, and the basic control amount Ib decreases as the vehicle speed increases.

反力制御部１２は、ヨーレートセンサ４の出力信号に基づいて反力補正量Ｉｙを算出する。反力補正量Ｉｙは、例えば車両の旋回走行時などにおいてヨーレートが発生したときに、このヨーレートを打ち消す方向のトルクを発生させる反力成分であり、ヨーレートが大きくなるにしたがって反力補正量Ｉｙが大きくなるように設定されている。
ハンドル戻し制御部１３は、モータ回転数センサ２、車速センサ３、操舵トルクセンサ５、操舵角センサ６の出力信号に基づいて、ハンドル戻し制御量Ｉｈを算出する。ハンドル戻し制御量Ｉｈの算出方法については、後で詳述する。 The reaction force control unit 12 calculates the reaction force correction amount Iy based on the output signal of the yaw rate sensor 4. The reaction force correction amount Iy is a reaction force component that generates torque in a direction to cancel the yaw rate when the yaw rate is generated, for example, when the vehicle is turning, and the reaction force correction amount Iy is increased as the yaw rate increases. It is set to be large.
The steering wheel return control unit 13 calculates a steering wheel return control amount Ih based on output signals of the motor rotation speed sensor 2, the vehicle speed sensor 3, the steering torque sensor 5, and the steering angle sensor 6. A method for calculating the handle return control amount Ih will be described in detail later.

ＥＣＵ１０は、ＥＰＳ基本制御部１１により算出された基本制御量Ｉｂから、反力制御部１２により算出された反力補正量Ｉｙおよびハンドル戻し制御部１３により算出されたハンドル戻し制御量Ｉｈを減算して、アシストモータ９の目標電流Ｉｏを求め、この目標電流Ｉｏをモータ駆動回路８へ出力する。モータ駆動回路８では、アシストモータ９の実電流が前記目標電流Ｉｏと一致するように、フィードバック制御が行われる。   The ECU 10 subtracts the reaction force correction amount Iy calculated by the reaction force control unit 12 and the handle return control amount Ih calculated by the handle return control unit 13 from the basic control amount Ib calculated by the EPS basic control unit 11. Thus, the target current Io of the assist motor 9 is obtained, and this target current Io is output to the motor drive circuit 8. In the motor drive circuit 8, feedback control is performed so that the actual current of the assist motor 9 matches the target current Io.

次に、図２の図面を参照して、ハンドル戻し制御部１３、およびハンドル戻し制御量算出処理を説明する。
まず、ハンドル戻し制御部１３は、操舵角センサ６の出力信号と車速センサ３の出力信号に基づいて、往き側と戻し側のそれぞれにおけるハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出する。なお、この出願において、往き側とは、ステアリングホイールの操舵角の方向と操舵速度の方向が同じ場合と定義し、戻し側とは、ステアリングホイールの操舵角の方向と操舵速度の方向が異なる場合と定義する。 Next, the handle return control unit 13 and the handle return control amount calculation process will be described with reference to the drawing of FIG.
First, the steering wheel return control unit 13 calculates the steering wheel return base control amount Ihb on each of the forward side and the return side based on the output signal of the steering angle sensor 6 and the output signal of the vehicle speed sensor 3. In this application, the forward side is defined as the case where the steering angle direction and the steering speed direction are the same, and the return side is the case where the steering angle direction and the steering speed direction are different. It is defined as

往き側のハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂの算出について詳述すると、ハンドル戻し制御部１３は、操舵角センサ６の出力信号に基づき往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０を参照して操舵角に応じた往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出するとともに、車速センサ３の出力信号に基づき車速レシオマップ２１を参照して、車速に応じた車速レシオＲｖを算出する。そして、ハンドル戻し制御部１３は、往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂに車速レシオＲｖを乗じて、その積を往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂとして、往き戻り判定部２４へ出力する。   The calculation of the forward-side steering wheel return base control amount Ihb will be described in detail. The steering wheel return control unit 13 refers to the forward-side steering wheel return base control amount map 20 based on the output signal of the steering angle sensor 6 and corresponds to the steering angle. The forward steering wheel return base control amount Ihb is calculated, and the vehicle speed ratio Rv corresponding to the vehicle speed is calculated with reference to the vehicle speed ratio map 21 based on the output signal of the vehicle speed sensor 3. Then, the steering wheel return control unit 13 multiplies the forward steering wheel return base control amount Ihb by the vehicle speed ratio Rv, and outputs the product to the forward steering determination unit 24 as the forward steering wheel return base control amount Ihb.

なお、往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０は、操舵角が第１の所定値に達するまでは往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂは「０」であり、操舵角が前記第１の所定値から第２の所定値までは操舵角の増加にしたがって往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂが徐々に増大し、操舵角が前記第２の所定値以上になると第２の所定値のときの往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを維持するように設定されている。   In the forward-side handle return base control amount map 20, the forward-side handle return base control amount Ihb is “0” until the steering angle reaches the first predetermined value, and the steering angle is from the first predetermined value. Up to the second predetermined value, the forward handle return base control amount Ihb gradually increases as the steering angle increases, and when the steering angle exceeds the second predetermined value, the forward handle at the second predetermined value is reached. The return base control amount Ihb is set to be maintained.

また、車速レシオマップ２１は、車速が０から第１の所定速度に達するまでは車速が大きくなるにしたがって車速レシオＲｖが徐々に増大し、車速が前記第１の所定速度以上になると第１の所定速度のときの車速レシオＲｖを維持するように設定されている。
したがって、基本的には、操舵角が大きいほど、また、車速が大きいほど、往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂは大きい値に設定される。 Further, the vehicle speed ratio map 21 indicates that the vehicle speed ratio Rv gradually increases as the vehicle speed increases until the vehicle speed reaches the first predetermined speed from 0, and the vehicle speed ratio Rv increases when the vehicle speed exceeds the first predetermined speed. The vehicle speed ratio Rv at a predetermined speed is set to be maintained.
Therefore, basically, the larger the steering angle and the higher the vehicle speed, the larger the forward handle return base control amount Ihb is set.

戻り側のハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂの算出も同様であり、ハンドル戻し制御部１３は、操舵角センサ６の出力信号に基づき戻り側ハンドル戻しベース制御量マップ２２を参照して操舵角に応じた戻り側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを算出するとともに、車速センサ３の出力信号に基づき車速レシオマップ２３を参照して、車速に応じた車速レシオＲｖを算出する。そして、ハンドル戻し制御部１３は、戻し側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂに車速レシオＲｖを乗じて、その積を戻し側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂとして、往き戻り判定部２４へ出力する。   The calculation of the return-side handle return base control amount Ihb is the same, and the handle return control unit 13 refers to the return-side handle return base control amount map 22 based on the output signal of the steering angle sensor 6 and responds to the steering angle. The return side handle return base control amount Ihb is calculated, and the vehicle speed ratio Rv corresponding to the vehicle speed is calculated with reference to the vehicle speed ratio map 23 based on the output signal of the vehicle speed sensor 3. Then, the handle return control unit 13 multiplies the return side handle return base control amount Ihb by the vehicle speed ratio Rv, and outputs the product to the return determination unit 24 as the return side handle return base control amount Ihb.

なお、戻し側の車速レシオマップ２３は往き側の車速レシオマップ２１と全く同じであるが、戻し側ハンドル戻しベース制御量マップ２２は往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０とは異なる。詳述すると、操舵角が第１の所定値に達するまでは、往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０と戻し側ハンドル戻しベース制御量マップ２２のいずれにおいても、ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂが「０」である点は同じであるが、操舵角が前記第１の所定値以上では、戻し側ハンドル戻しベース制御量マップ２２におけるハンドル戻しベース制御量の方が、往き側ハンドル戻しベース制御量マップ２０におけるハンドル戻しベース制御量よりも大きい値に設定されるようになっている。つまり、戻し側の方が往き側よりもハンドル戻し制御が強くなるように設定されている。   The return-side vehicle speed ratio map 23 is exactly the same as the forward-side vehicle speed ratio map 21, but the return-side handle return base control amount map 22 is different from the forward-side handle return base control amount map 20. More specifically, the steering wheel return base control amount Ihb is “0” in both the forward steering wheel return base control amount map 20 and the return side steering wheel return base control amount map 22 until the steering angle reaches the first predetermined value. However, when the steering angle is equal to or greater than the first predetermined value, the steering wheel return base control amount in the return side steering wheel return base control amount map 22 is greater than the forward side wheel return base control amount map 20. Is set to a value larger than the steering wheel return base control amount. That is, the steering wheel return control is set stronger on the return side than on the forward side.

往き戻り判定部２４は、操舵角センサ６の出力信号とモータ回転数センサ２の出力信号に基づいて、ステアリングホイールの操舵状態が往き側か戻し側かを判定する。詳述すると、操舵角センサ６の出力信号から操舵角の方向（中立位置よりも時計回り方向側に回転された状態か、反時計回り方向側に回転された状態か）と、モータ回転数センサ２の出力信号に基づいて算出した操舵速度（操舵角速度）の方向（時計回り方向か反時計回り方向か）とが、同じ方向である場合には往き側と判定し、異なる方向である場合には戻し側と判定する。そして、往き戻り判定部２４は、往き側と判定した場合には、往き戻り判定部２４に入力された往き側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを出力し、戻し側と判定した場合には、往き戻り判定部２４に入力された戻し側ハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂを出力する。以下、往き戻り判定部２４からの出力をハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂと総称する。   The forward return determination unit 24 determines whether the steering state of the steering wheel is the forward side or the return side based on the output signal of the steering angle sensor 6 and the output signal of the motor rotation speed sensor 2. More specifically, the direction of the steering angle from the output signal of the steering angle sensor 6 (whether it is rotated clockwise or counterclockwise from the neutral position), and the motor rotation speed sensor When the direction of the steering speed (steering angular speed) calculated based on the output signal 2 (clockwise direction or counterclockwise direction) is the same direction, it is determined as the forward side, and when the direction is different Is determined to be the return side. The forward return determination unit 24 outputs the forward handle return base control amount Ihb input to the forward return determination unit 24 when it is determined as the forward side, and returns when it is determined as the return side. The return-side handle return base control amount Ihb input to the determination unit 24 is output. Hereinafter, the output from the return / return determination unit 24 is collectively referred to as a handle return base control amount Ihb.

また、ハンドル戻し制御部１３は、モータ回転数センサ２の出力信号に基づき、操舵速度レシオマップ２５を参照して、操舵速度に応じた操舵速度レシオＲｓｖを算出する。操舵速度レシオマップ２５は、操舵速度が第１の所定値に達するまでは操舵速度レシオＲｓｖは所定の一定値であり、操舵速度が前記第１の所定値から第２の所定値までは操舵速度が大きくなるにしたがって操舵速度レシオＲｓｖが徐々に減少し、操舵速度が前記第２の所定値以上になると第２の所定値のときの操舵速度レシオＲｓｖを維持するように設定されている。   The steering wheel return control unit 13 calculates a steering speed ratio Rsv corresponding to the steering speed with reference to the steering speed ratio map 25 based on the output signal of the motor rotation speed sensor 2. The steering speed ratio map 25 indicates that the steering speed ratio Rsv is a predetermined constant value until the steering speed reaches the first predetermined value, and the steering speed is from the first predetermined value to the second predetermined value. The steering speed ratio Rsv gradually decreases as the engine speed increases, and the steering speed ratio Rsv at the second predetermined value is maintained when the steering speed becomes equal to or higher than the second predetermined value.

また、ハンドル戻し制御部１３は、操舵トルクセンサ５の出力信号に基づき、トルクレシオマップ２６を参照して、操舵トルクに応じたトルクレシオＲｔを算出する。トルクレシオマップ２６は、操舵トルクが第１の所定値に達するまではトルクレシオＲｔは所定の一定値であり、操舵トルクが前記第１の所定値以上になると操舵トルクの増加にしたがってトルクレシオＲｔが徐々に減少し、操舵トルクが第２の所定値以上になるとトルクレシオＲｔは「０」に設定されている。つまり、操舵トルクが大きいときは運転者の操舵意志を優先させるため、ハンドル戻し制御量Ｉｈを小さくする。   Further, the steering wheel return control unit 13 calculates a torque ratio Rt according to the steering torque with reference to the torque ratio map 26 based on the output signal of the steering torque sensor 5. The torque ratio map 26 indicates that the torque ratio Rt is a predetermined constant value until the steering torque reaches a first predetermined value, and when the steering torque becomes equal to or greater than the first predetermined value, the torque ratio Rt increases as the steering torque increases. When the steering torque gradually decreases and becomes equal to or greater than the second predetermined value, the torque ratio Rt is set to “0”. That is, when the steering torque is large, the steering wheel return control amount Ih is reduced in order to give priority to the driver's steering intention.

そして、ハンドル戻し制御部１３は、往き戻り判定部２４から出力されるハンドル戻しベース制御量Ｉｈｂに、舵角速度レシオＲｓｖとトルクレシオＲｔを乗じ、その積をハンドル戻し制御量Ｉｈとして出力する。   The steering wheel return control unit 13 multiplies the steering wheel return base control amount Ihb output from the forward / return determination unit 24 by the steering angular speed ratio Rsv and the torque ratio Rt, and outputs the product as the steering wheel return control amount Ih.

このように構成された電動パワーステアリング装置１によれば、操舵トルクが大きいほどハンドル戻し制御部１３においてトルクレシオＲｔが小さく設定されることから、操舵角や車速など他の条件が同じであっても、操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりもハンドル戻し制御量Ｉｈが小さく設定される。その結果、高トルク時にハンドル戻し制御量Ｉｈを小さくすることができ、例えば高横加速度旋回時の状況において、必要以上に強いハンドル戻し力が発生することを防ぐことができ、操舵フィールが向上する。   According to the electric power steering device 1 configured as described above, the torque ratio Rt is set to be smaller in the steering wheel return control unit 13 as the steering torque is larger, so other conditions such as the steering angle and the vehicle speed are the same. However, when the steering torque is large, the steering wheel return control amount Ih is set smaller than when the steering torque is small. As a result, the steering wheel return control amount Ih can be reduced during high torque, for example, it can be prevented that an excessively strong steering wheel returning force is generated in the situation of turning at a high lateral acceleration, and the steering feel is improved. .

この発明に係る電動パワーステアリング装置の実施例におけるブロック図である。It is a block diagram in the Example of the electric power steering device which concerns on this invention. 前記実施例におけるハンドル戻し制御部のブロック図である。It is a block diagram of the handle return control part in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電動パワーステアリング装置
９ アシストモータ（操舵アシストモータ） 1 Electric Power Steering Device 9 Assist Motor (Steering Assist Motor)

Claims (1)

ステアリングホイールを操舵アシストモータを介して中立位置に戻すようにアシストする電動パワーステアリング装置において、
操舵トルクが大きいときには操舵トルクが小さいときよりも前記操舵アシストモータに対するハンドル戻し制御量を小さく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 that assists the steering wheel to return to the neutral position via the steering assist motor,
An electric power steering apparatus characterized in that when the steering torque is large, the steering wheel return control amount for the steering assist motor is made smaller than when the steering torque is small.
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