JP2010083313A - Rack thrust estimation device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress estimation of rack thrust in such an operating region that an error of an estimated value of the rack thrust becomes large, and to provide the highly accurate rack thrust. <P>SOLUTION: In a rack thrust estimation device 10, a front wheel slip angle calculating unit 10a calculates a front wheel slip angle βf, an additional turning determining unit 10b determines whether a steering wheel 2 is in an additional turning state (θh×(dθh/dt)>0) or not, a front wheel slip angle determining unit 10c determines whether ¾βf¾>Cbf or not, and a rack thrust calculating unit 10d estimates the rack thrust Fr when the steering wheel 2 is in the additional turning state and ¾βf¾>Cbf. Thus, estimation of the rack thrust Fr in such the operating region that an S/N ratio lowers is excluded, and the highly accurate rack thrust Fr is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ラック推力を精度良く推定するラック推力推定装置に関する。   The present invention relates to a rack thrust estimation device that accurately estimates rack thrust.

近年、車両においてはトラクション制御、制動力制御、トルク配分制御等について様々な制御技術が提案され、実用化されている。これらの技術では、必要な制御量の演算、或いは、補正に路面摩擦係数を用いるものも多く、その制御を確実に実行するためには、正確な路面摩擦係数を推定する必要がある。このような路面摩擦係数の推定を行うものとして、比較的少ないパラメータでレスポンス良く路面摩擦係数を推定できることから、ラック推力を推定して路面摩擦係数を推定する装置が提案されている。   In recent years, various control techniques for traction control, braking force control, torque distribution control, and the like have been proposed and put into practical use in vehicles. Many of these techniques use a road surface friction coefficient for calculation or correction of a necessary control amount, and it is necessary to estimate an accurate road surface friction coefficient in order to reliably execute the control. As an apparatus for estimating such a road surface friction coefficient, since a road surface friction coefficient can be estimated with a relatively small number of parameters with good response, an apparatus for estimating a road surface friction coefficient by estimating a rack thrust has been proposed.

例えば、特許文献1では、ある車速、ある操舵角における路面反力が路面摩擦係数により変化することを利用し、基準となる路面摩擦係数におけるある車速、ある操舵角に対する路面反力を予め記憶しておき、演算で算出した路面反力と比較することにより路面摩擦係数を推定する技術が開示されている。この技術では、路面反力はラック推力と等しいと考え、電動パワーステアリングモータがアシストする推力とハンドル操舵による推力の和をラック推力として、導出される評価関数を基に路面摩擦係数を推定するようになっている。   For example, in Patent Document 1, by utilizing the fact that the road surface reaction force at a certain vehicle speed and a certain steering angle changes depending on the road surface friction coefficient, the road surface reaction force for a certain road speed and a certain steering angle is stored in advance as a reference road surface friction coefficient. A technique for estimating a road surface friction coefficient by comparing with a road surface reaction force calculated by calculation has been disclosed. In this technology, the road surface reaction force is considered to be equal to the rack thrust, and the sum of the thrust assisted by the electric power steering motor and the steering steering thrust is used as the rack thrust to estimate the road surface friction coefficient based on the derived evaluation function. It has become.

ところで、図1において、符号1は、一般的な電動パワーステアリングの操舵機構を示し、ハンドル(ステアリングホイール)2から入力されるドライバの操舵力は、操舵軸3、ピニオン4を介してラック5に伝達され、これにより、図示しないタイロッド、ナックルアームを介してホイール、タイヤ6が転舵される。また、電動パワーステアリングモータ7が発生するアシストトルクは、減速機8を通じて操舵軸3へと伝達され、ドライバの操舵力をアシストする。   In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a steering mechanism of a general electric power steering, and a driver's steering force input from a handle (steering wheel) 2 is applied to a rack 5 via a steering shaft 3 and a pinion 4. Accordingly, the wheel and the tire 6 are steered through a tie rod and a knuckle arm (not shown). The assist torque generated by the electric power steering motor 7 is transmitted to the steering shaft 3 through the speed reducer 8 to assist the driver's steering force.

このような操舵機構1の動作は、ピニオン4、ラック5、ホイール、タイヤ6を一つの慣性物として取り扱うことで、以下の(1)式〜(4)式に示す運動方程式により記述できることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。
Th=Jh・(dθh/dt)+Ch・(dθh/dt)+Kh・(θh−θs)
…(1)
Rm・(Tm−Jm・(dθm/dt)−Cm・(dθm/dt))
−Kh・(θh−θs)=(Jw・(dθw/dt)+Cw・(dθw/dt)
−Ta)/Rs …(2)
θm=Rm・θs …(3)
θw=θs/Rs …(4)
ここで、Thはドライバがハンドル2を通じて入力する操舵トルク、Jhはハンドル2の慣性モーメント、Chはハンドル2の粘性摩擦係数(減衰係数)、Khは操舵軸(トーションバー)3の弾性係数、θhは操舵軸3のハンドル側の舵角(ハンドル角)、θsは操舵軸3のホイール側の舵角(前輪舵角)、Rmは電動パワーステアリングモータ7から操舵軸3へのギヤ比、Tmは電動パワーステアリングモータ7が発生するアシストトルク、Jmは電動パワーステアリングモータ7の慣性モーメント、Cmは電動パワーステアリングモータ7の粘性摩擦係数(減衰係数)、θmは電動パワーステアリングモータ7の回転角度、Jw、Cwはピニオン4、ラック5、ホイール、タイヤ6を一つの慣性物として取り扱った時の慣性モーメント、粘性摩擦係数(減衰係数)、θwはホイールの舵角、Taは車両横運動等に応じて路面からホイールへ作用する操舵軸周りのトルク(キングピン周りのモーメント)、Rsはピニオンのギヤ比である。
It is known that such an operation of the steering mechanism 1 can be described by the equations of motion shown in the following equations (1) to (4) by handling the pinion 4, the rack 5, the wheel, and the tire 6 as one inertial object. (See, for example, Non-Patent Document 1).
Th = Jh · (d 2 θh / dt 2 ) + Ch · (dθh / dt) + Kh · (θh−θs)
... (1)
Rm · (Tm−Jm · (d 2 θm / dt 2 ) −Cm · (dθm / dt))
−Kh · (θh−θs) = (Jw · (d 2 θw / dt 2 ) + Cw · (dθw / dt)
-Ta) / Rs (2)
θm = Rm · θs (3)
θw = θs / Rs (4)
Here, Th is the steering torque input by the driver through the handle 2, Jh is the moment of inertia of the handle 2, Ch is the viscous friction coefficient (damping coefficient) of the handle 2, Kh is the elastic coefficient of the steering shaft (torsion bar) 3, θh Is the steering angle (steering wheel angle) on the steering shaft 3 side, θs is the steering angle (front wheel steering angle) on the wheel side of the steering shaft 3, Rm is the gear ratio from the electric power steering motor 7 to the steering shaft 3, and Tm is Assist torque generated by the electric power steering motor 7, Jm is the moment of inertia of the electric power steering motor 7, Cm is the viscous friction coefficient (attenuation coefficient) of the electric power steering motor 7, θm is the rotation angle of the electric power steering motor 7, Jw , Cw is the moment of inertia when the pinion 4, the rack 5, the wheel, and the tire 6 are handled as one inertia, Friction coefficient (damping coefficient), θw is the steering angle of the wheel, Ta is the torque around the steering shaft (moment around the kingpin) acting on the wheel from the road surface according to the lateral movement of the vehicle, and Rs is the gear ratio of the pinion. .

以上の(1)式〜(4)式を、キングピン周りのモーメント(ナックルアーム長で除算するとラック推力となる)Taについて整理すると、以下の(5)式を得ることができる。
Rs・Rm・Tm+Rs・Kh・(θh−θs)
−(Rs・Rm・Jm+Jw/Rs)・(dθs/dt
−(Rs・Rm・Cm+Cw/Rs)・(dθs/dt)=−Ta …(5)
この(5)式中、Rs・Rm・Tmの項は、電動パワーステアリングモータ7のモータトルクの項であり、Rs・Kh・(θh−θs)の項は、操舵軸3に設ける操舵トルクセンサからの操舵トルク情報であり、(Rs・Rm・Jm+Jw/Rs)・(dθs/dt)の項の内、(Rs・Rm・Jm+Jw/Rs)は、等価慣性を示すものであり、(Rs・Rm・Cm+Cw/Rs)・(dθs/dt)の項の内、(Rs・Rm・Cm+Cw/Rs)は、等価減衰を示すものである。
特開2001−341658号公報 田代 勉, 細江繁幸;"車両横運動特性を改善する駆動力及び電動パワーステアリング制御の設計手法",日本機会学会論文集(C編),Vol.73,No.728,pp.1110-1118, (2007).
If the above formulas (1) to (4) are arranged for the moment around the kingpin (which is rack thrust when divided by the knuckle arm length) Ta, the following formula (5) can be obtained.
Rs, Rm, Tm + Rs, Kh, (θh-θs)
− (Rs · Rm 2 · Jm + Jw / Rs) · (d 2 θs / dt 2 )
− (Rs · Rm 2 · Cm + Cw / Rs) · (dθs / dt) = − Ta (5)
In this equation (5), the terms Rs, Rm, and Tm are terms of motor torque of the electric power steering motor 7, and the term of Rs, Kh, (θh−θs) is a steering torque sensor provided on the steering shaft 3. (Rs · Rm 2 · Jm + Jw / Rs) · (d 2 θs / dt 2 ) (Rs · Rm 2 · Jm + Jw / Rs) indicates equivalent inertia. In the term (Rs · Rm 2 · Cm + Cw / Rs) · (dθs / dt), (Rs · Rm 2 · Cm + Cw / Rs) represents equivalent attenuation.
JP 2001-341658 A Tsutomu Tashiro, Shigeyuki Hosoe; "Design Method for Driving Power and Electric Power Steering Control to Improve Vehicle Lateral Motion Characteristics", Proceedings of the Japan Opportunity Society (C), Vol.73, No.728, pp.1110-1118, (2007).

上述の(5)式からも明らかなように、キングピン周りのモーメント(ナックルアーム長で除算するとラック推力となる)Taを正確に推定するためには、前述の特許文献1に開示されている、電動パワーステアリングモータ7が発生するアシストトルクTm、操舵トルクセンサからの操舵トルク情報Kh・(θh−θs)に加え、前輪舵角速度(dθs/dt)(若しくは、電動パワーステアリングモータ7の回転角速度(dθm/dt))を精度良く求める必要があり、上述の特許文献1の手法では、ラック推力を精度良く求めることができないという課題がある。一方、たとえ前輪舵角速度(dθs/dt)が精度良く取得できたとしても、等価減衰は、操舵機構のフリクション等により変動するため、温度条件、部品のばらつき等の影響を受け、十分な推定精度が確保できないという問題がある。   As is clear from the above equation (5), in order to accurately estimate the moment around the kingpin (which becomes the rack thrust when divided by the knuckle arm length) Ta, it is disclosed in the aforementioned Patent Document 1, In addition to the assist torque Tm generated by the electric power steering motor 7 and the steering torque information Kh · (θh−θs) from the steering torque sensor, the front wheel steering angular speed (dθs / dt) (or the rotational angular speed of the electric power steering motor 7 ( dθm / dt)) must be obtained with high accuracy, and the method disclosed in Patent Document 1 has a problem that the rack thrust cannot be obtained with high accuracy. On the other hand, even if the front wheel rudder angular velocity (dθs / dt) can be obtained with high accuracy, the equivalent damping varies due to the friction of the steering mechanism, etc., so that it is affected by temperature conditions, component variations, etc. There is a problem that cannot be secured.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ラック推力の推定値の誤差が大きくなる運転領域でのラック推力の推定を抑制し、精度の良いラック推力を得ることができるラック推力推定装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a rack thrust estimation device capable of suppressing rack thrust estimation in an operation region in which an error in the estimated value of rack thrust becomes large and obtaining accurate rack thrust. It is intended to provide.

本発明は、電動パワーステアリング装置を備えた車両のラック推力推定装置において、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、上記電動パワーステアリングのモータトルクを検出するモータトルク検出手段と、操舵の切り増しが行われているか否かを判定する切増判定手段と、少なくとも上記操舵の切り増しが行われていると判定された際には、上記操舵トルクと上記モータトルクとを用いて操舵機構のラック軸に作用するラック推力を推定すると共に、上記操舵の切り増しが行われていないと判定された際には上記ラック推力の推定を禁止するラック推力推定手段とを備えたことを特徴としている。   The present invention relates to a rack thrust estimating apparatus for a vehicle equipped with an electric power steering device, a steering torque detecting means for detecting a steering torque, a motor torque detecting means for detecting a motor torque of the electric power steering, and an increase in steering. The increase determination means for determining whether or not the steering is being performed, and when it is determined that at least the increase in the steering is performed, a rack of the steering mechanism is used by using the steering torque and the motor torque. A rack thrust estimating means for estimating the rack thrust acting on the shaft and prohibiting the estimation of the rack thrust when it is determined that the steering is not increased is provided.

本発明によるラック推力推定装置によれば、ラック推力の推定値の誤差が大きくなる運転領域でのラック推力の推定を抑制し、精度の良いラック推力を得ることが可能となる。   According to the rack thrust estimating apparatus of the present invention, it is possible to suppress the estimation of the rack thrust in the operation region where the error of the estimated value of the rack thrust becomes large, and to obtain a highly accurate rack thrust.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1〜図3は本発明の実施の一形態を示し、図1はラック推力を推定する操舵機構とラック推力推定装置の構成図、図2はラック推力推定装置の機能ブロック図、図3はラック推力推定プログラムのフローチャートである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram of a steering mechanism and a rack thrust estimation device for estimating rack thrust, FIG. 2 is a functional block diagram of the rack thrust estimation device, and FIG. It is a flowchart of a rack thrust estimation program.

本実施形態における操舵機構1は、図1により前述したように、ハンドル(ステアリングホイール)2から入力されるドライバの操舵力が、操舵軸3、ピニオン4を介してラック5に伝達され、これにより、図示しないタイロッド、ナックルアームを介してホイール、タイヤ6が転舵される。また、電動パワーステアリングモータ7が発生するアシストトルクは、減速機8を通じて操舵軸3へと伝達され、ドライバの操舵力をアシストする。   In the steering mechanism 1 in this embodiment, as described above with reference to FIG. 1, the driver's steering force input from the steering wheel (steering wheel) 2 is transmitted to the rack 5 via the steering shaft 3 and the pinion 4. The wheel and the tire 6 are steered through a tie rod and a knuckle arm (not shown). The assist torque generated by the electric power steering motor 7 is transmitted to the steering shaft 3 through the speed reducer 8 to assist the driver's steering force.

また、操舵機構1には、ハンドル角θhを検出するハンドル角センサ12、操舵トルクThを検出する操舵トルクセンサ13、電動パワーステアリングモータ7の電流値(以下、モータ電流と略称)IEPSを検出する電動パワーステアリングモータ電流センサ14が設けられている。更に、車両には、車速Vを検出する車速センサ11が設けられており、これら車速V、ハンドル角θh、操舵トルクTh、モータ電流IEPSは、ラック推力推定装置10に入力される。   Further, the steering mechanism 1 detects a steering wheel angle sensor 12 that detects a steering wheel angle θh, a steering torque sensor 13 that detects a steering torque Th, and a current value (hereinafter abbreviated as a motor current) IEPS of an electric power steering motor 7. An electric power steering motor current sensor 14 is provided. Further, the vehicle is provided with a vehicle speed sensor 11 for detecting the vehicle speed V, and these vehicle speed V, steering wheel angle θh, steering torque Th, and motor current IEPS are input to the rack thrust estimation device 10.

ラック推力推定装置10は、上述の各入力信号に基づき、後述するラック推力推定プログラムに従って、操舵の切り増しが行われ、且つ、前輪すべり角の絶対値が予め設定しておいた閾値以上の場合にラック推力Frを推定する一方、操舵の切り増しが行われていない場合はラック推力Frの推定を禁止する。すなわち、ラック推力推定装置10は、図2に示すように、前輪すべり角演算部10a、切増判定部10b、前輪すべり角判定部10c、ラック推力演算部10dから主要に構成されている。   The rack thrust estimation device 10 performs steering addition according to the rack thrust estimation program described later based on each input signal described above, and the absolute value of the front wheel slip angle is equal to or greater than a preset threshold value. On the other hand, the rack thrust Fr is estimated, while if the steering is not increased, the estimation of the rack thrust Fr is prohibited. That is, as shown in FIG. 2, the rack thrust estimating apparatus 10 is mainly composed of a front wheel slip angle calculating unit 10a, a cut increase determining unit 10b, a front wheel slip angle determining unit 10c, and a rack thrust calculating unit 10d.

前輪すべり角演算部10aは、車速センサ11から車速Vが、ハンドル角センサ12からハンドル角θhが入力される。そして、例えば、以下の(6)式により、前輪すべり角βfを演算し、前輪すべり角判定部10cに出力する。
βf=β+(lf/V)・γ−δf …(6)
ここで、lfは前軸−重心間距離、δfは前輪実舵角(=θh/n:nはハンドル角θhと実舵角の比)、βは車体すべり角で以下の(7)式により求められ、γはヨーレートで以下の(8)式により求められる。
β=((1−(m/(2・(lf+lr)))・(lf/(lr・kr))・V
/(1+A・V))・(lr/(lf+lr))・δf …(7)
γ=(1/(1+A・V))・(V/(lf+lr))・δf …(8)
ここで、mは車両質量、lrは後軸−重心間距離、krは後輪等価コーナリングパワーである。また、Aは車両のスタビリティファクタであり、例えば、以下の(9)式により演算される。
A=−(m/(2・(lf+lr)))
・((lf・kf−lr・kr)/(kf・kr)) …(9)
ここで、kfは前輪等価コーナリングパワーである。
The front wheel slip angle calculation unit 10 a receives the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 11 and the handle angle θh from the handle angle sensor 12. Then, for example, the front wheel slip angle βf is calculated by the following equation (6) and output to the front wheel slip angle determination unit 10c.
βf = β + (lf / V) · γ−δf (6)
Here, lf is the distance between the front shaft and the center of gravity, δf is the front wheel actual steering angle (= θh / n: n is the ratio of the steering wheel angle θh and the actual steering angle), β is the vehicle slip angle, and is expressed by the following equation (7) Γ is a yaw rate and is obtained by the following equation (8).
β = ((1- (m / (2 · (lf + lr))) · (lf / (lr · kr)) · V 2 )
/ (1 + A · V 2 )) · (lr / (lf + lr)) · δf (7)
γ = (1 / (1 + A · V 2 )) · (V / (lf + lr)) · δf (8)
Here, m is the vehicle mass, lr is the distance between the rear axle and the center of gravity, and kr is the rear wheel equivalent cornering power. A is a stability factor of the vehicle, and is calculated by, for example, the following equation (9).
A = − (m / (2 · (lf + lr) 2 ))
((Lf · kf−lr · kr) / (kf · kr)) (9)
Here, kf is the front wheel equivalent cornering power.

切増判定部10bは、切増判定手段として設けられており、ハンドル角センサ12からハンドル角θhが入力される。そして、ハンドル2の切増が行われているか否か、判定し、判定結果をラック推力演算部10dに出力する。   The increase determination unit 10b is provided as an increase determination unit, and the handle angle θh is input from the handle angle sensor 12. Then, it is determined whether or not the steering wheel 2 has been increased, and the determination result is output to the rack thrust calculation unit 10d.

本実施の形態では、ハンドル2の切増判定を、以下の(10)式が成立している場合にハンドル2の切増が行われていると判定する。
θh・(dθh/dt)>0 …(10)
尚、ハンドル角速度(dθh/dt)は、以下の(11)式により求められる値である。
In the present embodiment, it is determined that the steering wheel 2 is increased when the following expression (10) is established.
θh · (dθh / dt)> 0 (10)
The steering wheel angular velocity (dθh / dt) is a value obtained by the following equation (11).

(dθh/dt)=(θh(n-1)−θh(n))/Δt …(11)
ここで、θh(n-1)はθhの前回値、θ(n)はθhの今回値を示し、Δtはサンプリングタイムである。
(Dθh / dt) = (θh (n−1) −θh (n)) / Δt (11)
Here, θh (n−1) is the previous value of θh, θ (n) is the current value of θh, and Δt is the sampling time.

前輪すべり角判定部10cは、前輪すべり角演算部10aから前輪すべり角βfが入力される。そして、例えば、前輪すべり角の絶対値|βf|が予め設定しておいた閾値Cbfよりも大きいか否か判定し、判定結果をラック推力演算部10dに出力する。   The front wheel slip angle determination unit 10c receives the front wheel slip angle βf from the front wheel slip angle calculation unit 10a. Then, for example, it is determined whether or not the absolute value | βf | of the front wheel slip angle is larger than a preset threshold value Cbf, and the determination result is output to the rack thrust calculation unit 10d.

ラック推力演算部10dは、ラック推力推定手段として設けられており、操舵トルクセンサ13から操舵トルクThが、電動パワーステアリングモータ電流センサ14からモータ電流IEPSが、切増判定部10bから切増判定の結果が、前輪すべり角判定部10cから|βf|>Cbfか否かの判定結果がそれぞれ入力される。そして、ハンドル2が切増状態(θh・(dθh/dt)>0)で、且つ、|βf|>Cbfの際に、例えば、以下の(12)式により、ラック推力Frを演算して出力する。一方、ハンドル2が切増状態でない際、つまりはハンドル2が切り戻し状態(θh・(dθh/dt)<0)、または保舵状態(θh・(dθh/dt)=0)の際にはラック推力Frの演算を禁止する。
Fr=ζ1・(2・π/hs)・Tp …(12)
ここで、ζ1はラック&ピニオンの効率、hsはラック&ピニオンの比ストローク、Tpはピニオンギヤトルクであり、以下の(13)式により演算される。
Tp=Th+ζ2・ηw・Tm …(13)
ここで、ζ2はウォームギヤの効率、ηwはウォームギヤ比、Tmは電動パワーステアリングモータ7のモータトルクであり、以下の(14)式により演算される。
The rack thrust calculation unit 10d is provided as rack thrust estimation means, and determines steering torque Th from the steering torque sensor 13, motor current IEPS from the electric power steering motor current sensor 14, and increase determination from the increase determination unit 10b. The determination result of whether or not | βf |> Cbf is input from the front wheel slip angle determination unit 10c. When the handle 2 is in the increased state (θh · (dθh / dt)> 0) and | βf |> Cbf, for example, the rack thrust Fr is calculated and output by the following equation (12). To do. On the other hand, when the steering wheel 2 is not in the increased state, that is, when the steering wheel 2 is in the back-turned state (θh · (dθh / dt) <0) or the steering holding state (θh · (dθh / dt) = 0). Calculation of the rack thrust Fr is prohibited.
Fr = ζ1 · (2 · π / hs) · Tp (12)
Here, ζ1 is the rack & pinion efficiency, hs is the rack & pinion specific stroke, and Tp is the pinion gear torque, which is calculated by the following equation (13).
Tp = Th + ζ2 · ηw · Tm (13)
Here, ζ2 is the efficiency of the worm gear, ηw is the worm gear ratio, Tm is the motor torque of the electric power steering motor 7, and is calculated by the following equation (14).

Tm=sign(Th)・km・3−1/2・IEPS …(14)
ここで、sign(Th)は、操舵トルクThの符号を、kmはモータトルク定数を示す。
Tm = sign (Th) · km · 3 −1 / 2 · IEPS (14)
Here, sign (Th) represents a sign of the steering torque Th, and km represents a motor torque constant.

次に、ラック推力推定装置10で実行されるラック推力推定プログラムを、図3のフローチャートで説明する。   Next, a rack thrust estimation program executed by the rack thrust estimation apparatus 10 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、必要なパラメータ、すなわち、車速V、ハンドル角θh、操舵トルクTh、モータ電流IEPSを読み込む。   First, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 101, necessary parameters, that is, vehicle speed V, steering wheel angle θh, steering torque Th, and motor current IEPS are read.

次いで、S102に進み、前輪すべり角演算部10aで、前述の(6)式により、前輪すべり角βfを演算する。   Next, the process proceeds to S102, where the front wheel slip angle calculation unit 10a calculates the front wheel slip angle βf by the above-described equation (6).

次に、S103に進み、ハンドル2の切増が行われている(θh・(dθh/dt)>0)か否かの判定を行い、切増が行われている場合は、更に、S104に進んで、|βf|>Cbfか否かの判定を行い、|βf|>Cbfの場合は、ラック推力推定装置10は、前述の(12)式により、ラック推力Frを演算して今回のラック推力Fr(n)とする。   Next, the process proceeds to S103, where it is determined whether or not the handle 2 has been increased (θh · (dθh / dt)> 0). If the increase has been performed, the process further proceeds to S104. Then, it is determined whether or not | βf |> Cbf. If | βf |> Cbf, the rack thrust estimating apparatus 10 calculates the rack thrust Fr according to the above-described equation (12) and calculates the current rack. The thrust is Fr (n).

一方、S103で、ハンドル2の切増が行われていないと判断された場合(θh・(dθh/dt)≦0の場合)、或いは、S104で、|βf|≦Cbfの場合は、S106に進んで、前回設定したラック推力Fr(n-1)を今回のラック推力Fr(n)に設定する。   On the other hand, if it is determined in S103 that the steering wheel 2 has not been increased (when θh · (dθh / dt) ≦ 0) or if | βf | ≦ Cbf in S104, the process proceeds to S106. Then, the rack thrust Fr (n-1) set last time is set to the rack thrust Fr (n) of this time.

S105、或いは、S106で今回のラック推力Fr(n)を設定した後は、S107に進み、今回のラック推力Fr(n)を出力し、S108に進んで、今回のラック推力Fr(n)を前回のラック推力Fr(n-1)としてプログラムを抜ける。   After setting the current rack thrust Fr (n) in S105 or S106, the process proceeds to S107, where the current rack thrust Fr (n) is output, and the process proceeds to S108 where the current rack thrust Fr (n) is set. Exit the program as the previous rack thrust Fr (n-1).

すなわち、一般的に、電動パワーステアリング7は操舵トルクThに比例したアシストトルク(モータトルク)Tmを出力する。しかしながら、ハンドル2を戻す場合に、操舵トルクThに比例したアシストトルクTmを出力しつづけると、ハンドル2の戻りが悪くなるため、アシストトルクTmの低下制御が行われる。従って、ハンドル切戻し時にはラック推力Frが低下し、前述の(5)式中、Rs・Rm・Tmの項の値が小さくなってS/N比が低下するため、ラック推力Frの出力を中止するのである。   That is, generally, the electric power steering 7 outputs an assist torque (motor torque) Tm proportional to the steering torque Th. However, when the steering wheel 2 is returned, if the assist torque Tm proportional to the steering torque Th is continuously output, the return of the steering wheel 2 becomes worse, so that the assist torque Tm is controlled to decrease. Therefore, the rack thrust Fr is reduced when the steering wheel is turned back, and the output of the rack thrust Fr is stopped because the value of the Rs / Rm / Tm term in the above equation (5) decreases and the S / N ratio decreases. To do.

本実施の形態では、ハンドル2の切増判定を、ハンドル角θhとハンドル角速度(dθh/dt)の積の符号で判定するようになっているが、他に、以下の(15)式、或いは、(17)式が成立する際に、ハンドル2の切増が行われていると判定するようにしても良い。
Th・(dθm/dt)>0 …(15)
尚、電動パワーステアリングモータ7の回転角速度(dθm/dt)は、以下の(16)式により求められる値である。
In the present embodiment, whether the steering wheel 2 is increased or not is determined by the sign of the product of the steering wheel angle θh and the steering wheel angular velocity (dθh / dt). , (17) may be determined that the steering wheel 2 has been increased.
Th · (dθm / dt)> 0 (15)
The rotational angular velocity (dθm / dt) of the electric power steering motor 7 is a value obtained by the following equation (16).

(dθm/dt)=(θm(n-1)−θm(n))/Δt …(16)
βf・(dβf/dt)>0 …(17)
尚、前輪すべり角速度(dβf/dt)は、以下の(18)式により求められる値である。
(Dθm / dt) = (θm (n−1) −θm (n)) / Δt (16)
βf · (dβf / dt)> 0 (17)
The front wheel slip angular velocity (dβf / dt) is a value obtained by the following equation (18).

(dβf/dt)=(βf(n-1)−βf(n))/Δt …(18)     (Dβf / dt) = (βf (n−1) −βf (n)) / Δt (18)

これらは、操舵トルクThの符号が、ラック推力Frの符号と等しく、且つ前輪横力Fyの符号と等しく、更に、Fy=−kf・βfで近似できることを利用したものである。   These utilize the fact that the sign of the steering torque Th is equal to the sign of the rack thrust Fr and the sign of the front wheel lateral force Fy, and can be approximated by Fy = −kf · βf.

また、同様に、操舵トルクThが小さい範囲でもアシストトルク(モータトルク)Tmが小さくなり、前述の(5)式中、Rs・Rm・Tmの項の値が小さくなってS/N比が低下するため、ラック推力Frの出力を中止するのである。   Similarly, the assist torque (motor torque) Tm is reduced even in a range where the steering torque Th is small, and the value of the Rs / Rm / Tm term is decreased in the above-described equation (5), so that the S / N ratio is lowered. Therefore, the output of the rack thrust Fr is stopped.

本願の実施の形態では、上述したように、Fy=−kf・βfで近似できることから、|βf|≦Cbfの際に、ラック推力Frの演算を行わないようにしているが、|Th|≦CTh(CThは予め設定しておいた閾値)の際に、ラック推力Frの演算を行わないようにしても良い。   In the embodiment of the present application, as described above, Fy = −kf · βf can be approximated. Therefore, when | βf | ≦ Cbf, the rack thrust force Fr is not calculated, but | Th | ≦ When CTh (CTh is a preset threshold value), the rack thrust Fr may not be calculated.

尚、前述の(10)式、(15)式、(17)式の何れを用いるか、また、|βf|>Cbf、|Th|>CThの何れかを用いるかは、車両に搭載されたセンサにより自由に選択可能である。   Note that whether to use the above-mentioned formulas (10), (15), or (17), and whether to use | βf |> Cbf or | Th |> CTh is mounted on the vehicle. The sensor can be freely selected.

また、本実施の形態では、ラック推力Frの演算は、前述の(12)式により演算するするようになっているが、他の手法により演算するものであっても良い。   In the present embodiment, the rack thrust Fr is calculated by the above-described equation (12), but may be calculated by other methods.

このように本実施の形態によれば、操舵の切り増しが行われ、且つ、前輪すべり角の絶対値|βf|(又は操舵トルクの絶対値|Th|)が予め設定しておいた閾値以上の場合にラック推力Frの推定を実行するので、ラック推力の推定値の誤差が大きくなる運転領域でのラック推力Frの推定を抑制し、精度の良いラック推力Frを得ることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the steering is increased and the absolute value of the front wheel slip angle | βf | (or the absolute value of steering torque | Th |) is equal to or greater than a preset threshold value. In this case, since the estimation of the rack thrust Fr is executed, it is possible to suppress the estimation of the rack thrust Fr in the operation region where the error of the estimated value of the rack thrust becomes large and obtain the rack thrust Fr with high accuracy.

ラック推力を推定する操舵機構とラック推力推定装置の構成図Configuration diagram of steering mechanism and rack thrust estimation device for estimating rack thrust ラック推力推定装置の機能ブロック図Functional block diagram of rack thrust estimation device ラック推力推定プログラムのフローチャートFlow chart of rack thrust estimation program

符号の説明Explanation of symbols

1 操舵機構
2 ハンドル
3 操舵軸
4 ピニオン
5 ラック
6 ホイール、タイヤ
7 電動パワーステアリングモータ
8 減速機
10 ラック推力推定装置
10a 前輪すべり角演算部
10b 切増判定部(切増判定手段)
10c 前輪すべり角判定部
10d ラック推力演算部(ラック推力推定手段)
11 車速センサ
12 ハンドル角センサ
13 操舵トルクセンサ
14 電動パワーステアリングモータ電流センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering mechanism 2 Steering wheel 3 Steering shaft 4 Pinion 5 Rack 6 Wheel, tire 7 Electric power steering motor 8 Reducer 10 Rack thrust estimation apparatus 10a Front wheel slip angle calculation part 10b Increase / decrease determination part (Increase determination means)
10c Front wheel slip angle determination unit 10d Rack thrust calculation unit (rack thrust estimation means)
11 Vehicle speed sensor 12 Handle angle sensor 13 Steering torque sensor 14 Electric power steering motor current sensor

Claims (6)

電動パワーステアリング装置を備えた車両のラック推力推定装置において、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
上記電動パワーステアリングのモータトルクを検出するモータトルク検出手段と、
操舵の切り増しが行われているか否かを判定する切増判定手段と、
少なくとも上記操舵の切り増しが行われていると判定された際には、上記操舵トルクと上記モータトルクとを用いて操舵機構のラック軸に作用するラック推力を推定すると共に、上記操舵の切り増しが行われていないと判定された際には上記ラック推力の推定を禁止するラック推力推定手段と、
を備えたことを特徴とする車両のラック推力推定装置。
In a rack thrust estimation device for a vehicle equipped with an electric power steering device,
Steering torque detection means for detecting steering torque;
Motor torque detecting means for detecting the motor torque of the electric power steering;
An increase determination means for determining whether or not an increase in steering is being performed;
When it is determined that at least the steering is increased, the rack torque acting on the rack shaft of the steering mechanism is estimated using the steering torque and the motor torque, and the steering is increased. Rack thrust estimating means for prohibiting the estimation of the rack thrust when it is determined that is not performed,
A rack thrust estimating device for a vehicle, comprising:
上記ラック推力推定手段は、上記操舵の切り増しが行われ、且つ、上記操舵トルクの絶対値が予め設定しておいた閾値以上の場合に上記ラック推力を推定することを特徴とする請求項1記載の車両のラック推力推定装置。   The rack thrust estimation means estimates the rack thrust when the steering is increased and the absolute value of the steering torque is equal to or greater than a preset threshold value. The rack thrust estimation apparatus of the vehicle as described. 上記ラック推力推定手段は、上記操舵の切り増しが行われ、且つ、前輪すべり角の絶対値が予め設定しておいた閾値以上の場合に上記ラック推力の推定を実行することを特徴とする請求項1記載の車両のラック推力推定装置。   The rack thrust estimating means performs the estimation of the rack thrust when the steering is increased and the absolute value of the front wheel slip angle is equal to or larger than a preset threshold value. Item 4. A rack thrust estimation device for a vehicle according to Item 1. 上記切増判定手段は、ハンドル角の値とハンドル角速度の値の符号が同じ時に、上記操舵の切り増しが行われていると判定することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の車両のラック推力推定装置。   4. The steering increase determination means according to claim 1, wherein when the sign of the steering wheel angle value and the steering wheel angular velocity value is the same, it is determined that the steering steering increase is being performed. The vehicle rack thrust estimation apparatus according to one of the above. 上記切増判定手段は、前輪すべり角の値と前輪すべり角速度の値の符号が同じ時に、上記操舵の切り増しが行われていると判定することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の車両のラック推力推定装置。   4. The increase determination unit according to claim 1, wherein when the signs of the front wheel slip angle value and the front wheel slip angular velocity value are the same, it is determined that the steering increase is performed. The rack thrust estimation apparatus for a vehicle according to any one of the above. 上記切増判定手段は、上記操舵トルクの値と上記電動パワーステアリングのモータ回転速度の値の符号が同じ時に、上記操舵の切り増しが行われていると判定することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の車両のラック推力推定装置。   2. The turning increase determination means determines that the turning increase of the steering is performed when the sign of the steering torque value and the value of the motor rotation speed value of the electric power steering are the same. The rack thrust estimation apparatus for a vehicle according to any one of claims 3 to 4.
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