JP2010030431A - Control device for electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいてステアリングのアシスト量を制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置の改良に関し、特に操舵補助電流指令値の演算や補償等に利用される舵角利用機能を有し、絶対舵角を推定するアルゴリズム機能を具備した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。 The present invention relates to an improvement in a control device for an electric power steering device that controls a steering assist amount based on a steering torque and a vehicle speed, and in particular, a rudder used for calculation and compensation of a steering assist current command value. The present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus having an angle use function and an algorithm function for estimating an absolute steering angle.
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢(アシスト)する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク(操舵補助トルク)を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデュ−ティ比の調整で行っている。 An electric power steering device for assisting a vehicle steering device with a rotational force of a motor is applied to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer. The auxiliary load is energized. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque (steering assist torque). In the feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the detected motor current is small. Generally, the adjustment of the motor applied voltage is a duty of PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the tee ratio.
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図8に示して説明すると、ハンドル1のステアリングシャフト(コラム軸)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4A及び4B、ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイロッド6に連結されている。ステアリングシャフト2には、ハンドル1の操舵トルクThを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助(アシスト)するモータ20が減速ギア3を介してステアリングシャフト2に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット30には、車速センサ12で検出された車速Vが入力されており、更にバッテリ14から電力が供給されると共に、イグニションキー11からイグニションキー信号が入力されている。また、モータ20には、モータ角を検出するためのモータ角センサ110が配設されており、モータ角センサ110からのモータ角θsはコントロールユニット30に入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThと車速センサ12で検出された車速Vとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Iの演算を行い、演算された操舵補助指令値Iに基づいてモータ20に供給する電流を制御する。
Here, the general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 8. A steering shaft (column shaft) 2 of the
コントロールユニット30は主としてCPU(MPU(Micro Processor Unit)やMCU(Micro Controller Unit)等を含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図9のようになる。例えば位相補償部31は独立したハードウェアとしての位相補償部を示すものではなく、CPUで実行される位相補償機能を示している。
The
コントロールユニット30の機能及び動作を図9に基づいて説明すると、トルクセンサ10で検出されて入力される操舵トルクThは、操舵系の安定性を高めるために位相補償部31で位相補償され、位相補償された操舵トルクTAが操舵補助指令値演算部32に入力される。また、車速センサ12で検出された車速Vも操舵補助指令値演算部32に入力される。更に、モータ角センサ110から出力されるモータ角θsが舵角利用機能部100に入力される。
The function and operation of the
操舵補助指令値演算部32は、入力された操舵トルクTA及び車速Vに基づいてモータ20に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Iを演算する。演算された操舵補助指令値Iは減算部30Aに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部34に入力され、減算部30Aの偏差(I−i)は比例演算部35に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部36に入力される。微分補償部34の出力と共に、比例演算部35及び積分演算部36の出力並びに舵角利用機能部100の出力Iuも加算部30Bに加算入力され、加算部30Bでの加算結果である電流指令値Eが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路37に入力され、モータ駆動回路37によりモータ20が駆動される。モータ20の電流iはモータ電流検出回路38で検出され、減算部30Aにフィードバックされる。モータ駆動回路37を除いた部分がトルク制御部を構成している。
The steering assist command value calculation unit 32 calculates a steering assist command value I that is a control target value of the current supplied to the
このような電動パワーステアリング装置において、適正なアシスト制御を行うために、絶対値の絶対舵角を検出若しくは推定する必要がある。そのため、特開2003−276635号公報(特許文献1)ではモータの角度信号を用いて相対舵角を算出し、直進走行の判定を各車輪速及び操舵トルクを用いて行い、直進走行と判断された時のハンドルの相対舵角を中立点として推定し、推定された中立点から絶対舵角を算出するようにしている。即ち、特許文献1では、モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、車両の車輪の回転速度に基づいて、ステアリング機構の中立点位置を検出する中立点位置検出手段と、この中立点位置検出手段によって検出された中立点位置及び前記モータ回転角検出手段によって検出される回転角に基づいて、ステアリング機構の絶対舵角を検出する絶対舵角検出手段とを設けている。
しかしながら、上記特許文献1に開示されている電動パワーステアリング装置では絶対舵角検出手段を設け、直進走行の判定に車輪速差を利用しているため、車輪速センサが必要であり、車輪速センサが装着されていない車両には適用できない問題がある。
However, since the electric power steering device disclosed in
かかる問題を解決した電動パワーステアリング装置の制御装置として、特開2007−106283号公報(特許文献2)に示されるものが提案されている。しかしながら、特許文献2の装置では、操舵トルクを使用して車両の直進判定を行っているため、路面からタイヤへの情報を正確に反映できない問題がある。直進判定は車両のタイヤの状態(タイヤの切角)を推定することであるが、操舵トルクはステアリングの状態であるため、例えば手放してステアリング機構の摩擦とSAT(セルフアライニングトルク)が釣り合った場合、操舵トルクがゼロでハンドルが曲がっているような場合にも直進と判定してしまう問題がある。特に低μ路面では誤差が大きくなり、このような場合に、タイヤがスリップすると左右車輪速度の差がほぼゼロになり、車輪速度を直進判定条件に加えても誤判定する恐れがある。
As a control device for an electric power steering apparatus that solves such a problem, an apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-106283 (Patent Document 2) has been proposed. However, the apparatus of
本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、モータ角センサからハンドルの相対舵角、舵角速度又はモータ角速度を算出し、舵角速度又はモータ角速度、SAT及び車速によって舵角の中立点角度(中立位置)を高精度に推定することができ、更に相対舵角を用いて絶対角の算出が可能な電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to calculate the steering wheel relative steering angle, steering angular speed or motor angular speed from the motor angle sensor, and to calculate the steering angular speed or motor angular speed, SAT and vehicle speed. It is an object of the present invention to provide a control device for an electric power steering apparatus that can estimate the neutral point angle (neutral position) of the steering angle with high accuracy and that can calculate the absolute angle using the relative steering angle.
本発明は、トルク制御部で演算された電流指令値で電流制御部を介してモータを駆動し、前記モータの駆動によって車両のステアリング機構にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、モータ角を検出するモータ角センサと、前記車両のSATを検出するSAT検出手段と、前記モータ角に基づいてステアリングの相対舵角θrを検出する相対舵角検出部と、前記モータの角速度を求める舵角速度検出部と、車速を検出する車速検出部とを設け、前記舵角速度、SAT検出値及び車速に基づいて前記車両の直進走行の判定を行い、前記直進走行が所定時間以上継続したときの前記相対舵角θrを中立点角度とする演算を行う中立点演算部と、前記中立点角度及び前記相対舵角θrの差分で絶対舵角を求める絶対舵角演算部とを具備することにより達成される。 The present invention relates to a control device for an electric power steering device that drives a motor via a current control unit with a current command value calculated by a torque control unit and applies assist torque to a steering mechanism of a vehicle by driving the motor. The object of the present invention is to provide a motor angle sensor for detecting a motor angle, a SAT detection means for detecting the SAT of the vehicle, a relative steering angle detection unit for detecting a relative steering angle θr of the steering based on the motor angle, A steering angular velocity detection unit for obtaining an angular velocity of the motor, and a vehicle speed detection unit for detecting a vehicle speed, and determining whether the vehicle travels straight based on the steering angular velocity, the SAT detection value, and the vehicle speed. A neutral point calculation unit that calculates the relative rudder angle θr as a neutral point angle when it continues for a predetermined time or more, and a difference between the neutral point angle and the relative rudder angle θr It is achieved by including the absolute steering angle calculating unit for obtaining the pair steering angle.
本発明の上記目的は、前記中立点演算部は、前記直進走行を判定している条件下で直進走行継続時間が第1スレッショルド以上となると、前記車速及び直進走行継続時間に従って大きくなる信頼度係数を設定し、前回補正した中立点角度θk−1と前記相対舵角θrとの偏差に前記信頼度係数Dを乗じた値D(θr−θk−1)を前回補正した前記中立点角度θk−1に加算して新たな中立点角度θkとすることにより、或いは前記信頼度係数Dを積分した推定値信頼度係数を設定し、前記推定値信頼度係数が第2スレッショルド以上になったときに、前記信頼度係数Dを減少させて前記中立点角度θkの補正変位を少なくすることにより、或いは車輪回転速度を加えて前記直進走行の判定を行うことにより、より効果的に達成される。 The object of the present invention is to provide a reliability coefficient that increases when the neutral point calculation unit increases the vehicle speed and the straight travel duration when the straight travel duration exceeds the first threshold under the condition that the straight travel is determined. The neutral point angle obtained by previously correcting the value D (θr−θ k−1 ) obtained by multiplying the deviation between the neutral point angle θ k−1 corrected last time and the relative steering angle θr by the reliability coefficient D (θr−θ k−1 ). By adding θ k−1 to a new neutral point angle θ k , or by setting an estimated value reliability coefficient obtained by integrating the reliability coefficient D, the estimated value reliability coefficient is greater than or equal to a second threshold. when it becomes the by reliability reduces the coefficient D to reduce the correction displacement of the neutral point angle theta k with, or by performing a determination of the straight running by adding wheel rotational speeds, more effectively Achieved.
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、絶対舵角演算のためのアルゴリズムを使用すると共に、直進判定に舵角速度を用いており、更にSAT検出手段と車速センサを用いることにより、高精度の中立点角度の推定が可能となる。また、直進走行の判定に車輪回転速度を加えることにより、より早く確実な推定を行うことが可能となる。 According to the control device for the electric power steering apparatus according to the present invention, the algorithm for calculating the absolute steering angle is used, the steering angular speed is used for the straight traveling determination, and further, by using the SAT detection means and the vehicle speed sensor, It is possible to estimate the neutral point angle with high accuracy. In addition, by adding the wheel rotation speed to the determination of the straight traveling, it is possible to perform a quick and reliable estimation.
SATは路面からタイヤに伝えられる情報であり、タイヤの状態を正確に把握でき、本発明ではSATを使用して車両の直進判定を行っているので、より精度が良い直進判定と舵角情報の検出を行うことができる。 The SAT is information transmitted from the road surface to the tire, and the state of the tire can be accurately grasped. In the present invention, the SAT is used to determine whether the vehicle is going straight. Detection can be performed.
本発明では、モータ角センサから得られるモータ角により減速部のギア比を考慮してハンドルの相対舵角を算出し、得られた相対舵角に基づいて舵角の中立点角度の推定を行う。また、本発明では直進走行の判定に車速、SAT検出値、舵角速度を用いており、直進走行と判断できる条件を満たしかつその状態が所定時間継続したときに直進走行であると判定し、そのときの相対舵角を基に中立点角度を推定する。さらに直進信頼度係数を設定し、信頼度係数に応じた推定をすることにより、より高精度でかつ早い中立点角度の推定を可能にすると共に、得られた中立点角度から相対舵角を差分することにより絶対舵角の算出を行う。求められた絶対舵角と、信頼度係数から求めた推定値信頼度係数とからハンドル戻し制御等の舵角利用機能を正確に動作させている。 In the present invention, the steering wheel relative rudder angle is calculated from the motor angle obtained from the motor angle sensor in consideration of the gear ratio of the speed reduction unit, and the neutral point angle of the rudder angle is estimated based on the obtained relative rudder angle. . Further, in the present invention, the vehicle speed, the SAT detection value, and the rudder angular speed are used for the determination of the straight traveling, and it is determined that the vehicle is traveling straight when the condition for determining the straight traveling is satisfied and the state continues for a predetermined time, The neutral point angle is estimated based on the relative steering angle. Furthermore, by setting a rectilinear reliability coefficient and estimating according to the reliability coefficient, it is possible to estimate the neutral point angle with higher accuracy and faster, and the relative steering angle is subtracted from the obtained neutral point angle. By doing so, the absolute rudder angle is calculated. A steering angle utilization function such as steering wheel return control is accurately operated from the obtained absolute steering angle and the estimated value reliability coefficient obtained from the reliability coefficient.
以下に本発明の実施例を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例を示しており、電動パワーステアリング装置は、モータ20のモータ角θsを検出するモータ角センサ110と、車両のSATを検出するSAT検出手段111と、車両の車速Vを検出する車速センサ112とを具備している。モータ角センサ110からのモータ角θsは相対舵角検出部101及び舵角速度検出部102に入力され、SAT検出手段111からのSAT検出値SATd及び車速センサ112からの車速Vは直進判定部200に入力される。なお、車両によっては加速度センサが搭載されており、前後方向に対する加速度信号が得られるので、加速度信号をCAN(Controller Area Network)経由等で取得して積分することによって速度Vを得ることも可能である。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. An electric power steering apparatus includes a
相対舵角検出部101はモータ角θsに基づきギア比を考慮してステアリングの相対舵角θrを検出し、舵角速度検出部102はモータ角θsを微分してギア比を考慮して舵角速度ωを検出する。舵角速度検出部102で検出された舵角速度ωは直進判定部200に入力され、直進判定部200で演算された直進判定信号Niは絶対舵角演算部104に入力される。また、舵角速度ωは、モータ角速度そのままでも良い。
The relative steering
相対舵角検出部101は、イグニションキーがONになり、モータ角センサ110からモータ角θsの出力が開始されてからモータ角θsを積算し、ギア比を考慮してハンドルの相対舵角θrの検出を行い、舵角速度検出部102はモータ角θsに基づいて舵角速度ωの検出を行う。絶対舵角演算部104は、相対舵角θr及び直進判定信号Niに基づいて絶対舵角θa及び推定値信頼度係数Dを検出する。絶対舵角θa及び推定値信頼度係数Dを入力する舵角利用機能部100は、出力Iuにより、舵角を利用したハンドル戻し制御や車両挙動に合わせた舵角調整機能などを行う。
The relative rudder
直進判定部200は、舵角速度ωとSAT検出値SATdが中立であると判断されるスレッショルド以下であり、SAT検出値SATdが作用する車速V以上の状態が一定時間(t)以上継続した時に、直進走行と判断する機能を有している。
When the steering angular velocity ω and the SAT detection value SATd are equal to or less than the threshold at which the straight traveling
ここで、SAT検出手段111について説明すると、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子は図2に示すような関係になる。即ち、ドライバがハンドルを操舵することによって操舵トルクThが発生し、その操舵トルクThに従ってモータ20がアシストトルクTmを発生する。その結果、車輪が転舵され、反力としてSATが発生する。また、その際、モータ20の慣性J及び摩擦(静摩擦)Frによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記数1のような運動方程式が得られる。
(数1)
J・*ω + Fr・sign(ω) + SAT = Tm + Th
ここで、上記数1を初期値ゼロとしてラプラス変換し、SATについて解くと下記数2が得られる。
(数2)
SAT(s) = Tm(s) + Th(s) − J・*ω(s) − Fr・sign(ω(s))
上記数2から分るように、モータ20の慣性J及び静摩擦Frを定数として予め求めておくことで、モータ回転角速度ω、回転角加速度*ω、アシストトルクTm(操舵補助力)及び操舵トルクThよりSAT(SAT検出値SATd)を求めることができる。また、公知のSATセンサを車両に配設することにより、直接SAT検出値SATdを求めることも可能である。
Here, the
(Equation 1)
J ・ * ω + Fr ・ sign (ω) + SAT = Tm + Th
Here, when the
(Equation 2)
SAT (s) = Tm (s) + Th (s) − J · * ω (s) − Fr · sign (ω (s))
As can be seen from the
一方、絶対舵角演算部104は舵角の中立点角度の推定と下記数3の演算を実行することで、絶対舵角θaを算出する。
(数3)
絶対舵角(θa)=相対舵角(θr)−推定中立点角度(θk)
絶対舵角演算部104で算出された絶対舵角θa及び推定値信頼度係数Dは舵角利用機能部100で使用されるが、推定値信頼度係数Dは次のような意義を有している。即ち、本発明における絶対舵角θaは車両情報から推定されているため、推定初期段階と推定が十分行われた後では、精度に対する信頼が異なる。絶対舵角θaを利用する機能によっては、十分な推定がなされる前は機能の効果を低減させておく方が安全な場合がある。このような機能のため、推定値の信頼度係数Dを与え、それに応じた制御ができるようにしている。例えばハンドル戻し制御の出力では、推定値信頼度係数Dが低いときは小さく、推定値信頼度係数Dが高いときは大きくする。
On the other hand, the absolute rudder
(Equation 3)
Absolute steering angle (θa) = Relative steering angle (θr) −Estimated neutral point angle (θk)
The absolute steering angle θa and the estimated value reliability coefficient D calculated by the absolute steering
次に、直進判定部200の詳細を図3及び図4を参照して説明する
図3において、SAT検出手段111からのSAT検出値SATd及び車速センサ112からの車速Vは、それぞれローパスフィルタ(LPF)201及び203に入力され、ローパスフィルタ201の出力は比較部210に入力され、ローパスフィルタ203の出力は比較部212及び中立点角度補正手段240に入力される。また、モータ角センサ110からのモータ角θsは舵角速度検出部102に入力されると共に、相対舵角検出部101及びローパスフィルタ204を経て中立点角度補正手段240に入力される。舵角速度検出部102の出力はローパスフィルタ202を経て比較部211に入力される。なお、ローパスフィルタ201〜204は必須の要素ではない。
Next, details of the straight-
ローパスフィルタ201からのSAT検出値SATd、ローパスフィルタ202からのモータ角速度ω、ローパスフィルタ203からの車速Vは、それぞれ比較部210,211,212で基準値SATth、基準値ωth、基準値Vthと大小比較され、各大小の比較結果がAND回路220に入力される。AND回路220は各比較結果のAND条件により直進判定を実行し、直進判定の場合に直進信号Stを出力する。
The SAT detection value SATd from the low-
ローパスフィルタ201を経たSAT検出値SATdは比較部210に入力され、比較部210は、SATと設定部213に設定されている基準値SATthとを比較した結果を出力する。つまり、SAT検出値SATdが基準値SATthより小さい場合は直進している場合が多く、比較部210は例えば論理値「1」を出力する。また、モータ角速度ωはローパスフィルタ202を経て比較部211に入力され、比較部211は、モータ角速度ωと設定部214に設定されている基準値ωthとを比較した結果を出力する。つまり、モータ角速度ωが基準値ωthより小さい場合は直進している場合が多く、比較部211は例えば論理値「1」を出力する。更に、ローパスフィルタ203を経た車速Vは比較部212に入力され、比較部212は、車速Vと設定部215に設定されている基準値Vthとを比較した結果を出力する。つまり、車速Vが基準値Vthより速い場合は直進している場合が多く、比較部212は例えば論理値「1」を出力する。
The SAT detection value SATd that has passed through the low-
そして、比較部210〜212の全出力のAND条件をAND回路220でとって、総合的に判断した結果の直進信号Stを出力する。即ち、比較部210〜212の出力が全て論理値「1」の場合を直進と判定し、論理値「1」の直進信号Stを出力し、それ以外は直進ではないと判定して論理値「0」の直進信号Stを出力する。なお、論理値は「1」、「0」の逆であっても良い。
Then, the AND condition of all outputs of the
直進信号Stは比較部221に入力され、比較部221は、直進信号Stの論理値「1」が、設定部222に設定されている継続判定時間t0以上継続したときに直進継続の判定を行い、直進継続信号Scを出力する。直進継続信号Scは中立角度補正手段240に入力される。直進信号Stが継続判定時間t0未満の場合には、直進継続信号Scは出力されない。
The straight signal St is input to the
次に、中立点角度補正手段240について図4を参照して説明すると、中立点角度補正手段240には、相対舵角検出部101で検出されローパスフィルタ204を経た相対舵角θrと、車速センサ112で検出されローパスフィルタ203を経た車速Vと、比較部221からの直進継続信号Scとが入力されている。しかし、中立点角度の補正は、車両が直進しているとの条件の下に実施する必要がある。従って、その条件を課すためのスイッチ241が、相対舵角θrの入力経路であるローパスフィルタ204と減算部244との間に配設されると共に、スイッチ242が車速Vの入力経路であるローパスフィルタ203とDvテーブル243との間に配設されている。そして、スイッチ241及び242は、直進継続信号Scが入力されている間だけ閉じられる(ON)ようになっている。
Next, the neutral point
中立点角度θkの推定は下記数4に基づいて行われ、中立点角度補正手段240は下記数4を実行している。
(数4)
θk=D(θr−θk−1)+θk−1
ここで、“θk−1”は前回推定した中立点角度であり、“θk”は今回推定した後の新たな中立点角度である。また、Dは絶対舵角演算部104で求められる信頼度係数であり、基本的には車速Vが速いほど大きくなる係数である。
The estimation of the neutral point angle θ k is performed based on the following equation (4), and the neutral point angle correcting means 240 executes the following equation (4).
(Equation 4)
θ k = D (θr−θ k−1 ) + θ k−1
Here, “θ k−1 ” is the previously estimated neutral point angle, and “θk” is the new neutral point angle after the current estimation. Further, D is a reliability coefficient obtained by the absolute rudder
中立点角度補正手段240における中立点角度補正を説明すると、スイッチ242を介して入力された車速VはDvテーブル243に入力される。Dvテーブル243は、車速Vが速いほど大きくなる信頼度基本係数Dvを出力する特性を有しており、基本的にはこの信頼度基本係数Dvが大きいほど信頼度係数Dも大きくなる。ここで、Dvテーブルの特性例を図5に示す。
The neutral point angle correction in the neutral point angle correcting means 240 will be described. The vehicle speed V input via the
Dvテーブル243に車速Vが入力されると、図5の関数に従って信頼度基本係数Dvが出力される。出力された信頼度基本係数Dvは加算部250の加算値の1つとして入力される。加算部250の出力はリミッタ251に入力され、リミッタ251の出力、即ち信頼度係数Dが設定値以内に収まるように制御される。リミッタ251の出力である信頼度係数Dは遅延部252(Z−1)に入力され、遅延部252の出力にゲイン部253でゲインDtが乗算され、乗算結果が加算部250に入力されてDvテーブル243からの信頼度基本係数Dvと加算される。このように車速Vに関する信頼度基本係数Dvが積算されて、信頼度係数Dが算出される。また、信頼度係数Dは乗算部245にも入力される。
When the vehicle speed V is input to the Dv table 243, the reliability basic coefficient Dv is output according to the function of FIG. The output reliability basic coefficient Dv is input as one of the addition values of the
一方、スイッチ241を経て中立点角度補正手段240に入力された相対舵角θrは減算部244に入力され、減算部244には遅延部247の出力である前回推定した中立点角度θk−1が入力される。よって、減算部244の出力は、偏差(θr−θk−1)となる。減算部244からの偏差とリミッタ251からの信頼度係数Dとが乗算部245において乗算され、乗算部245から乗算値D・(θr−θk−1)が出力される。そして、乗算部245から出力されたD・(θr−θk−1)は加算部246に入力され、遅延部247の出力である前回推定した中立点角度θk−1と加算され、演算結果として{D・(θr−θk−1)+θk−1}が推定された新たな中立点角度θkとして出力される。即ち、中立点角度補正手段240から出力される中立点角度θkは、下記数5となる。
(数5)
θk=D・(θr−θk−1)+θk−1
演算D・(θr−θk−1)による積算は、直進継続信号Scが比較部221から入力されている時だけ、つまり直進継続の間だけ実施される。また、比較部221から直進継続信号Scが入力されなくなると、継続時間tは“0”にリセットされ、演算結果の中立点角度θkはRAM等の記憶手段に記憶され、次回再び直進継続信号Scが入力されて中立点角度補正手段240が演算を開始するときのオフセット初期値θk−1として用いられる。
On the other hand, the relative steering angle θr input to the neutral point angle correcting means 240 via the
(Equation 5)
θ k = D · (θr- θ k-1) + θ k-1
Integration by the calculation D · (θr−θ k−1 ) is performed only when the straight travel continuation signal Sc is input from the
上述のように、直進判定部200では直進判定と判断された時の相対舵角を中立点とみなした演算を行うが、中立点角度θkの算出方法として前回補正した中立点角度θk−1と新たに取得した相対舵角θrとにより検出された偏差(θr−θk−1)に、信頼度係数D(V,t)を乗じた値D・(θr−θk−1)を算出する。そこに、前回中立点角度θk−1を加算して新たな中立点角度θkを上記数5に従って算出する。
As described above, the straight
信頼度係数D(V,t)は直進継続時間(t)がスレッショルド以上になると、車速Vに依存した信頼度基本係数Dvを継続時間で積算することにより算出される。高速走行で条件に入った際の相対舵角は信頼の出来る値であると考えられるため、信頼度基本係数Dvを高く設定することにより信頼度係数Dが高くなり、また、継続時間が長いほど信頼度係数Dが高くなり、相対舵角θrが即座に中立点角度θkへ反映される。 The reliability coefficient D (V, t) is calculated by integrating the reliability basic coefficient Dv depending on the vehicle speed V with the duration when the straight running duration (t) exceeds the threshold. Since the relative rudder angle when entering the condition at high speed is considered to be a reliable value, the reliability coefficient D increases by setting the reliability basic coefficient Dv high, and the longer the duration time is, reliability coefficient D is increased, the relative steering angle θr is immediately reflected to the neutral point angle theta k.
また、推定が開始された初期の値は誤推定の可能性があるので、推定が一定時間以上継続するまでは舵角を利用する機能が機能しないように、信頼度係数Dの値を積分した推定値信頼度係数Destを推定値の信頼度として設定する。推定値信頼度係数Destがスレッショルド以上になると中立点の精度が向上したと判定し、その後、中立点角度が急変しないように信頼度係数Dの値を一定の割合で小さくする。また、推定値信頼度係数Destは絶対舵角を使用する機能の動作条件やゲイン用としてモジュール外に出力する。 In addition, since the initial value at which the estimation is started may be erroneously estimated, the value of the reliability coefficient D is integrated so that the function using the steering angle does not function until the estimation is continued for a certain time or more. The estimated value reliability coefficient Dest is set as the reliability of the estimated value. When the estimated value reliability coefficient Dest becomes equal to or higher than the threshold, it is determined that the accuracy of the neutral point has been improved, and thereafter, the value of the reliability coefficient D is decreased at a constant rate so that the neutral point angle does not change suddenly. Further, the estimated value reliability coefficient Dest is output outside the module for operation conditions and gain of the function using the absolute steering angle.
上述の動作は図6に示すフローチャートに従って実行される。即ち、相対舵角θr、舵角速度ω、SAT検出値SATd及び車速Vを取得し(ステップS1)、車速Vが車速スレッショルドVthより大きいか否かを判定し(ステップS2)、車速Vが車速スレッショルドVth以下であれば中立点位置及び推定値信頼度を決め、前回値を保持して直進信頼度をリセットする(ステップS8)。上記ステップS2で車速Vが車速スレッショルドVthより大きい場合には、SAT検出値SATdの絶対値|SATd|がスレッショルドSATthよりも小さいか否かを判定し(ステップS3)、SAT検出値SATdの絶対値|SATd|がスレッショルドSATth以上の場合には上記ステップS8に進み、SAT検出値SATdの絶対値|SATd|がスレッショルドSATthよりも小さい場合には、更に舵角速度ωの絶対値|ω|がスレッショルドωthよりも小さいか否かを判定する(ステップS4)。そして、舵角速度ωの絶対値|ω|がスレッショルドωth以上の場合には上記ステップS8に進み、舵角速度ωの絶対値|ω|がスレッショルドωthよりも小さい場合にはタイマーがカウントアップし(ステップS5)、カウント時間tがスレッショルドth以上になったか否かを判定する(ステップS6)。タイマーのカウント時間tがスレッショルドよりも小さい場合には上記ステップS8に進み、タイマーのカウント時間tがスレッショルドth以上となった場合には、直進信頼度の積分、中立位置及び推定値信頼度の更新を行う(ステップS7)。そして、中立点位置及び推定値信頼度を出力して終了する(ステップS10)。 The above-described operation is executed according to the flowchart shown in FIG. That is, the relative steering angle θr, the steering angular speed ω, the SAT detection value SATd, and the vehicle speed V are acquired (step S1), it is determined whether the vehicle speed V is greater than the vehicle speed threshold Vth (step S2), and the vehicle speed V is the vehicle speed threshold. If Vth or less, the neutral point position and the estimated value reliability are determined, the previous value is held, and the straight traveling reliability is reset (step S8). If the vehicle speed V is greater than the vehicle speed threshold Vth in step S2, it is determined whether the absolute value | SATd | of the SAT detection value SATd is smaller than the threshold SATth (step S3), and the absolute value of the SAT detection value SATd. If | SATd | is equal to or greater than the threshold SATth, the process proceeds to step S8. If the absolute value | SATd | of the SAT detection value SATd is smaller than the threshold SATth, the absolute value | ω | of the steering angular speed ω is further equal to the threshold ωth. It is determined whether or not (step S4). If the absolute value | ω | of the steering angular velocity ω is equal to or greater than the threshold ωth, the process proceeds to step S8. If the absolute value | ω | of the steering angular velocity ω is smaller than the threshold ωth, the timer counts up (step S5), it is determined whether or not the count time t is equal to or greater than the threshold th (step S6). If the timer count time t is smaller than the threshold, the process proceeds to step S8. If the timer count time t is equal to or greater than the threshold th, the straight travel reliability integration, the neutral position and the estimated value reliability are updated. (Step S7). Then, the neutral point position and the estimated value reliability are output and the process ends (step S10).
次に本発明の他の実施例を説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
車輪回転速度を利用できる場合は、上記の推定法に車輪回転速度を直進判定条件に加えることで、更に精度の高い推定が可能となる。車輪回転速度による判定条件は以下のようにする。左右の車輪速差も、理想の直進状態では0になるため、同じ条件にできる。しかし、車輪速差は車速によって大きく値が異なるので、車輪速差に対するスレッショルドを設けるのではなく、旋回半径に基づいた以下の関係式を利用する。
上記数6において、操舵角θと、左後輪車輪速Ψi、右後輪車輪速Ψrとは、k1を定数として下記数7で表される。
(数7)
tanθ=k1・(Ψi−Ψr)/(Ψi+Ψr)
そして、操舵角θが小さいときは直進とみなせるので、上記数7の右辺がスレッショルド以下であるかを判定するが、三角関数のtanや除算があるとCPUやMPUでの演算が困難になる。このため、本発明では、k2を定数として下記数8のように変形している。
(数8)
0 ≦ k2/k1・|Ψi+Ψr|−|Ψi−Ψr|
上記数8より、右辺が0以上であれば直進と判定する。
When the wheel rotation speed can be used, it is possible to estimate with higher accuracy by adding the wheel rotation speed to the straight traveling determination condition in the above estimation method. Judgment conditions based on wheel rotation speed are as follows. The difference between the left and right wheel speeds is 0 in an ideal straight traveling state, so the same condition can be obtained. However, since the wheel speed difference greatly varies depending on the vehicle speed, the following relational expression based on the turning radius is used instead of providing a threshold for the wheel speed difference.
In the above formula 6, the steering angle θ, the left rear wheel speed ψ i , and the right rear wheel speed ψ r are expressed by the following formula 7, where k 1 is a constant.
(Equation 7)
tan θ = k 1 · (Ψ i −Ψ r ) / (Ψ i + Ψ r )
When the steering angle θ is small, it can be considered that the vehicle travels straight, so it is determined whether the right side of Equation 7 is equal to or less than the threshold. However, if there is a tan or division of a trigonometric function, calculation by the CPU or MPU becomes difficult. For this reason, in the present invention, k 2 is a constant and the following equation 8 is modified.
(Equation 8)
0 ≦ k 2 / k 1 · | Ψ i + Ψ r | − | Ψ i −Ψ r |
From Equation 8, if the right side is 0 or more, it is determined that the vehicle is going straight.
左右車輪回転速を利用した場合の装置例を、図1に対応させて図7に示す。本実施例では左右車輪速回転センサ120を設け、車輪速回転信号を処理する演算部130からの出力が中立点検出部200Aに入力されており、より正確に直進を判定することができる。即ち、図7の実施例では直進判定部200Aの直進判定に、数8の条件を実行する演算部130を付加しており、他は図1の構成と全く同じである。
FIG. 7 shows an example of an apparatus in which left and right wheel rotational speeds are used, corresponding to FIG. In the present embodiment, the left and right wheel
このように左右車輪回転速を利用した場合には、より高精度な絶対舵角の推定を行うことができる。 In this way, when the left and right wheel rotation speeds are used, the absolute steering angle can be estimated with higher accuracy.
1 ハンドル
2 ステアリングシャフト(コラム軸)
3 減速ギア
10 トルクセンサ
11 イグニションキー
12、112 車速センサ
14 バッテリ
20 モータ
30 コントロールユニット
100 舵角利用機能部
101 相対舵角検出部
102 舵角速度検出部
104 絶対舵角演算部
110 モータ角センサ
111 SAT検出手段
120 左右車輪回転速センサ
130 演算部
200、200A 直進判定部
210〜212 比較部
220 AND回路
240 中立点角度補正手段
243 Dvテーブル
251 リミッタ
1
3
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