JP2010188909A - 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係り、特に路面状態に起因する外乱が加わった際にも、最適な補助操舵力を設定してハンドル取られを防止する技術に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to a technique for setting an optimum auxiliary steering force to prevent the steering wheel from being removed even when a disturbance due to a road surface condition is applied.
アシストモータによって操舵アシスト力を発生させ、運転者の操舵操作を軽減する電動パワーステアリング装置が広く知られている。このような電動パワーステアリング装置には、操舵アシスト力を運転者のステアリング操作によって加えられる操舵トルクや操舵角、車速等に基づいて設定するだけでなく、例えばヨーレート等の車体の運動状態量に基づいて操舵アシスト力に補助反力トルクを加える補正を行うものがある(例えば、特許文献1)。これによれば、横風等の外乱が車両に作用した際の偏向抑制性能が高まり、車両の走行安定性が向上する。
2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus that generates a steering assist force by an assist motor and reduces a driver's steering operation is widely known. In such an electric power steering apparatus, not only the steering assist force is set based on the steering torque, the steering angle, the vehicle speed, etc. applied by the driver's steering operation, but also based on the motion state quantity of the vehicle body such as the yaw rate. In some cases, for example,
しかしながら、ヨーレートに基づいて操舵アシスト力を補正する場合、ヨーレートが未だ発生していない状況では補助反力トルクを発生させることができないという問題がある。例えば、左右車輪のどちらかが障害物に乗り上げた場合や、左右車輪の間で路面の摩擦係数が相違する場合等の路面状態に起因する外乱が加わると、左右車輪が受ける路面反力に差が生じる。その結果、ハンドル取られが発生するが、ヨーレートは車体が旋回し始めた後に発生することから、ハンドル取られが発生する瞬間に適切な補助反力トルクを発生させることができない。 However, when the steering assist force is corrected based on the yaw rate, there is a problem that the auxiliary reaction force torque cannot be generated in a situation where the yaw rate has not yet occurred. For example, if a disturbance caused by the road surface condition such as when either the left or right wheel gets on an obstacle or the friction coefficient of the road surface is different between the left and right wheels, there is a difference in the road surface reaction force that the left and right wheels receive. Occurs. As a result, the steering wheel is removed, but the yaw rate is generated after the vehicle body starts to turn. Therefore, an appropriate auxiliary reaction torque cannot be generated at the moment when the steering wheel is removed.
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、ハンドルとられに迅速に対応することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of quickly responding to a handle.
上記課題を解決するために、第1の発明は、少なくとも操舵トルクに応じて操舵アシスト力を制御する電動パワーステアリング装置(1)において、左右前輪(7)の車輪速を検出する車輪速検出手段(16)と、車体のヨーレートを検出するヨーレート検出手段(14)と、前記車輪速検出手段により検出された前記左右前輪の車輪速の差を第1車輪速差として設定する第1車輪速設定手段(32)と、前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて車体の旋回に起因する前記左右前輪の車輪速差を第2車輪速差として設定する第2車輪速設定手段(33)と、前記第1車輪速差と前記第2車輪速差との差に基づいて前記操舵アシスト力を補正する操舵アシスト力補正手段(24)とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention is a wheel speed detecting means for detecting the wheel speed of the left and right front wheels (7) in the electric power steering device (1) for controlling the steering assist force according to at least the steering torque. (16), a yaw rate detection means (14) for detecting the yaw rate of the vehicle body, and a first wheel speed setting for setting a difference between the wheel speeds of the left and right front wheels detected by the wheel speed detection means as a first wheel speed difference. Means (32); and second wheel speed setting means (33) for setting a wheel speed difference between the left and right front wheels caused by turning of the vehicle body as a second wheel speed difference based on the yaw rate detected by the yaw rate detecting means. And steering assist force correcting means (24) for correcting the steering assist force based on the difference between the first wheel speed difference and the second wheel speed difference.
左右前輪の実際の車輪速差(第1車輪速差)と、ヨーレートに基づいた旋回に起因する左右前輪の車輪速差(第2車輪速差)とを比較することによって外乱に起因する左右前輪の車輪速差を推定することができる。したがって、外乱に起因する左右前輪のこの車輪速差に基づいて操舵アシスト力を補正することにり、ハンドル取られを抑制することが可能になる。 The left and right front wheels caused by disturbance by comparing the actual wheel speed difference between the left and right front wheels (first wheel speed difference) with the wheel speed difference between the left and right front wheels (second wheel speed difference) caused by turning based on the yaw rate. The wheel speed difference can be estimated. Therefore, the steering assist force is corrected based on this wheel speed difference between the left and right front wheels caused by the disturbance, so that the steering wheel can be prevented from being removed.
以下、図面を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置を車両用操舵装置に適用した一実施形態について詳細に説明する。図1は、実施形態に係るパワーステアリング装置を模式的に示す全体構成図である。 Hereinafter, an embodiment in which an electric power steering device of the present invention is applied to a vehicle steering device will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically illustrating a power steering apparatus according to an embodiment.
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2にステアリングシャフト3を介して一体的に回転可能に連結されたピニオン4と、ピニオン4に噛み合って車幅方向に往復動可能に設けられたラック軸5とを有するラック・アンド・ピニオン機構を備えている。ラック軸5の両端には、タイロッド6を介して操向車輪としての左右の前輪7を軸支するナックルアーム8が連結されており、ステアリングホイール2の回転操作に応じて左右の前輪7が転舵されるようになっている。ラック軸5にはアシストモータ(電動機)9が同軸に装着されており、このアシストモータ9が発生するアシスト力によって運転者の手動操舵力が軽減される。
As shown in FIG. 1, the electric
ステアリングシャフト3には、ステアリングホイール2の操舵角から操舵角速度ωを検出する操舵角速度センサ11が設けられ、ピニオン4の近傍には、ピニオン4に作用する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサ12が設けられている。また、車体の適所には、車速Vを検出する車速センサ13と、車体に発生するヨーレートγを検出するヨーレートセンサ(ヨーレート検出手段)14とが設けられている。左右車輪7l,7rの近傍には、左右前輪の車輪速度(回転速度)Vwl,Vwrを検出する車輪速センサ(車輪速検出手段)16l,16rが設けられている。
The
これらの操舵角速度センサ11、操舵トルクセンサ12、車速センサ13、ヨーレートセンサ14、車輪速センサ16l,16rの各出力信号は、電動パワーステアリング装置1の動作を統括的に制御するステアリング制御装置(EPS−ECU)21に入力される。
The output signals of the steering
ステアリング制御装置21は、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、各センサ11〜14,16の出力信号に基づき、アシストモータ9を駆動制御するための制御目標値(目標電流It)を決定し、アシストモータ9の駆動回路22に入力する。駆動回路22は、FETのブリッジ回路等から構成されており、ステアリング制御装置21が決定した制御目標値に基づきアシストモータ9に電力を供給し、これによりアシストモータ9の出力トルクが制御される。
The
図2は、実施形態に係るステアリング制御装置21を示すブロック図である。図2に示すように、ステアリング制御装置21は、補助操舵トルク設定部23と、補助反力トルク設定部24と、目標電流設定部25と、出力電流制御部26とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the
補助操舵トルク設定部23は、運転者によるステアリングホイール操作を検出し、その操作量に応じて操作負荷を軽減するべくアシストトルクの目標値を設定するものである。補助操舵トルク設定部23は、操舵角速度センサ11、操舵トルクセンサ12、車速センサ13からの各検出信号が入力しており、それらの検出信号に基づいて通常のアシスト制御を行う補助操舵トルク目標値Taを設定し、これを目標電流設定部25に出力する。
The auxiliary steering torque setting
補助反力トルク設定部24は、外乱に対する操作負荷を軽減するべくヨーレート等の車両挙動に応じて補助反力トルクの目標値を設定するものである。補助反力トルク設定部24は、車速センサ13、ヨーレートセンサ14、車輪速センサ16l,16rからの出力信号に基づいて補助反力トルク目標値Tbを設定し、これを目標電流設定部25に出力する。
The auxiliary reaction force
目標電流設定部25は、補助操舵トルク設定部23から入力した補助操舵トルク目標値Taと、補助反力トルク設定部24から入力した補助反力トルク目標値Tbとに基づきアシストモータ9に対する目標電流Itを設定し、これを出力電流制御部26に出力する。出力電流制御部26は、目標電流Itに基づいて駆動回路22を制御し、アシストモータ9を駆動する。また、出力電流制御部26は、アシストモータ9の実電流Iaと目標電流Itとの間でフィードバック制御を行うようになっている。
The target
図3は、補助反力トルク設定部24を示すブロック図である。図3に示すように、補助反力トルク設定部(補正手段)24は、補助反力トルクベース値設定部31と、実車輪速差算出部(第1車輪速差算出手段)32と、旋回起因車輪速差算出部(第2車輪速差算出手段)33と、補助反力トルク補正値設定部34と、補助反力トルク目標値設定部35とを備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing the auxiliary reaction force
補助反力トルクベース値設定部31は、車速センサ13およびヨーレートセンサ14からの入力信号に基づいて補助反力トルクベース値T1を設定し、これを補助反力トルク目標値設定部35に出力する。
The auxiliary reaction force torque base
実車輪速差算出部32は、左右前輪の車輪速センサ16l,16rからの出力信号に基づいて、実際の左右前輪の速度差である実車輪速差(第1車輪速差)S_LVを算出し、これを補助反力トルク補正値設定部34に出力する。
The actual wheel speed
旋回起因車輪速差算出部33は、ヨーレートセンサ14からの出力信号に基づいて、車体の旋回に起因する左右前輪の速度差である旋回起因車輪速差(第2車輪速差)γ_LVを算出し、これを補助反力トルク補正値設定部34に出力する。ここで、旋回起因車輪速差γ_LVとは、車両の旋回時に内輪および外輪の走行距離の相違に起因して発生する車輪速差をいう。
Based on the output signal from the
補助反力トルク補正値設定部34は、実車輪速差S_LVと、旋回起因車輪速差γ_LVとに基づいて外乱に起因する車輪速差(外乱起因車輪速差)ΔLVを算出し、この外乱起因車輪速差ΔLVに基づいて補助反力トルク補正値T2を設定する。ここで、外乱とは路面の凹凸や摩擦係数の変化をいう。例えば、左右いずれかの車輪が路面の凸部に接触した場合や乗り上げた場合、凸部に接触等している車輪は回転が阻害されて車輪速が低下し、他方の車輪との間で車輪速差を生じる。また、左右前輪の間で走行する路面の摩擦係数が異なる場合、摩擦係数が小さい路面(低μ路)側の車輪では、加速時においては車輪速が他方に比べて増大し、制動時においては車輪速が他方に比べて低下する。左右前輪7の車輪速差は、車体の旋回と、外乱とによって生じるため、実車輪速差S_LVから旋回に起因する旋回起因車輪速差γ_LVを減じることによって外乱起因車輪速差ΔLVを算出することができる。補助反力トルク補正値設定部34は、設定した補助反力トルク補正値T2を補助反力トルク目標値設定部35に出力する。
The auxiliary reaction force torque correction
補助反力トルク目標値設定部35は、補助反力トルクベース値T1と、補助反力トルク補正値T2とに基づいて、補助反力トルク目標値Tbを設定し、これを目標電流設定部25に出力する。
The auxiliary reaction force torque target
以上のように構成したステアリング制御装置21の補助反力トルク設定部24の処理手順について、図4のフローチャートを参照して説明する。図4は、補助反力トルクの設定手順を示すフローチャートである。自動車が走行を開始すると、ステアリング制御装置21は、所定の制御インターバル(例えば、10ms)で図4の補助反力トルク設定処理を繰り返し実行する。
The processing procedure of the auxiliary reaction force
補助反力トルク設定処理を開始すると、ステアリング制御装置21は、補助操舵トルク設定部23において、車速センサ13とヨーレートセンサ14とから読み込んだ車速Vとヨーレートγに基づいて図5に示すデータマップから補助反力トルクベース値T1を設定する(S1)。図5は、補助反力トルクベース値T1を示すデータマップである。図5に示すデータテーブルは、車速センサ13からの検出信号、即ち車速Vに応じて異なるデータテーブルを切り替えて使用し、車速Vが大きいと、同じヨーレートγでも補助反力トルクベース値T1は大きくなる。また、特に車速V=0のとき、補助反力トルクベース値T1はヨーレートγの検出値に関わらず0に設定される。
When the auxiliary reaction force torque setting process is started, the
次に、実車輪速差算出部32において、左右前輪車輪速センサ16l,16rから読み込んだ左前輪車輪速Vwlと右前輪車輪速Vwrとの差をとり、実車輪速差S_LVを算出する(S2)。
Next, the actual wheel speed
続いて、旋回起因車輪速差算出部33において、ヨーレートセンサ14から読み込んだヨーレートγに左右前輪7のトレッド長Lを掛けることにより、旋回起因車輪速差γ_LVを算出する(S3)。トレッド長Lは、各車両毎に規定された値が予めステアリング制御装置21に記憶されている。
Subsequently, the turning-induced wheel speed
そして、補助反力トルク補正値設定部34において、実車輪速差S_LVと旋回起因車輪速差γ_LVとの差をとって外乱起因車輪速差ΔLVを算出し、外乱起因車輪速差ΔLVと、車速Vとに基づいて図6に示すデータマップから補助反力トルク補正値T2を設定する(S5)。図6は、補助反力トルク補正値T2を示すデータマップである。図5に示すデータテーブルは、車速センサ13からの検出信号、即ち車速Vに応じて異なるデータテーブルを切り替えて使用し、車速Vが大きいと、同じ外乱起因車輪速差ΔLVでも補助反力トルクベース値T1は大きくなる。また、特に車速V=0のとき、補助反力トルク補正値T2は外乱起因車輪速差ΔLVの検出値に関わらず0に設定される。
Then, the auxiliary reaction force torque correction
次に、補助反力トルク目標値設定部35において、補助反力トルクベース値T1と補助反力トルク補正値T2とを加算して補助反力トルク目標値Tbを算出し(S6)、補助反力トルク目標値Tbが最大値Tbmaxを超えているか否かを判定する(S7)。補助反力トルク目標値Tbが最大値Tbmaxを超えている場合(Yes)、補助反力トルク目標値Tbを最大値Tbmaxにする(S9)。続いて、補助反力トルク目標値Tbが負の最小値(−Tbmax)より小さいか否かを判定し(S8)、補助反力トルク目標値Tbが負の最小値をより小さい場合(Yes)、補助反力トルク目標値Tbを最小値−Tbmaxとする(S10)。
Next, in the auxiliary reaction force torque target
このようにして決定された補助反力トルク目標値Tbは、目標電流設定部25において別に求めた補助操舵トルク目標値Taと加算され、その加算値に基づいて目標電流Itが設定される。出力電流制御部26は、目標電流Itに基づいて駆動回路22を制御してアシストモータ9を駆動される。
The auxiliary reaction force torque target value Tb determined in this way is added to the auxiliary steering torque target value Ta separately obtained by the target
上記の処理を行うことによって、外乱に起因する左右前輪の車輪速差ΔLVを推定し、この外乱起因車輪速差ΔLVに基づいて補助反力トルク目標値Tbを設定するため、ハンドル取られを抑制する方向に操舵アシスト力が加えられる。ハンドル取られは、左右前輪に車輪速差が生じた後に発生するため、車輪速差に基づいて操舵アシスト力を加えることによってハンドル取られが発生する瞬間に操舵アシスト力を付与することができる。そのため、ハンドル取られを抑制するため運転者の操作負担を軽減することができるとともに、違和感のない操作フィ−リングを与えることができる。 By performing the above processing, the wheel speed difference ΔLV between the left and right front wheels caused by disturbance is estimated, and the auxiliary reaction force torque target value Tb is set based on this disturbance-caused wheel speed difference ΔLV. Steering assist force is applied in the direction of travel. Steering of the steering wheel occurs after a difference in wheel speed between the left and right front wheels. Therefore, the steering assist force can be applied at the moment when the steering wheel is removed by applying the steering assist force based on the difference in wheel speed. Therefore, it is possible to reduce the operation burden on the driver in order to prevent the steering wheel from being removed, and it is possible to provide an operation feeling without a sense of incongruity.
車輪速差は、路面起因の外乱に対してヨーレートよりも迅速に変化が表れるため、車輪速差に基づいて補助反力トルク目標値Tbを設定することにより、ヨーレートのみに基づいて補助反力トルク目標値Tbを設定する場合よりも、ハンドル取られに対して応答性よく操舵アシスト力を付与することができる。 Since the wheel speed difference changes more rapidly than the yaw rate due to road-induced disturbance, the auxiliary reaction force torque is set based only on the yaw rate by setting the auxiliary reaction force torque target value Tb based on the wheel speed difference. Compared with the case where the target value Tb is set, the steering assist force can be applied to the steering wheel with better responsiveness.
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、本実施形態では旋回起因車輪速差を算出するために、ヨーレートセンサから検出した実際のヨーレートに用いたが、操舵角や車速等から算出した規範ヨーレートを代わりに用いてもよい。また、本実施形態では実車輪速速差の算出するために、左右前輪の車輪速を用いたが、左右後輪の車輪速を用いてもよい。 Although the description of the specific embodiment is finished as above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the present embodiment, the actual yaw rate detected from the yaw rate sensor is used to calculate the wheel speed difference caused by turning, but a standard yaw rate calculated from the steering angle, the vehicle speed, or the like may be used instead. In the present embodiment, the wheel speeds of the left and right front wheels are used to calculate the actual wheel speed difference, but the wheel speeds of the left and right rear wheels may be used.
1・・電動パワーステアリング装置、2・・ステアリングホイール、7l,7r・・前輪、9・・アシストモータ、11・・操舵角速度センサ、12・・操舵トルクセンサ、13・・車速センサ(車輪速検出手段)、14・・ヨーレートセンサ(ヨーレート検出手段)、16l,16r・・車輪速センサ、21・・ステアリング制御装置、23・・補助操舵トルク設定部、24・・補助反力トルク設定部(操舵アシスト力補正手段)、25・・目標電流設定部、26・・出力電流制御部、31・・補助反力トルクベース値設定部、32・・実車輪速差算出部(第1車輪速算出手段)、33・・旋回起因車輪速差算出部(第2車輪速算出手段)、34・・補助反力トルク補正値設定部、35・・補助反力トルク目標値設定部 1 .... electric power steering device, 2 .... steering wheel, 7l, 7r ... front wheel, 9 .... assist motor, 11 .... steering angular velocity sensor, 12 .... steering torque sensor, 13 .... vehicle speed sensor (wheel speed detection) Means), 14 ·· Yaw rate sensor (yaw rate detection means), 16l, 16r ·· Wheel speed sensor, 21 ·· Steering control device, 23 ·· Auxiliary steering torque setting unit, 24 ·· Auxiliary reaction force torque setting unit (steering) Assist force correction means), 25 ... target current setting unit, 26 ... output current control unit, 31 ... auxiliary reaction force torque base value setting unit, 32 ... actual wheel speed difference calculation unit (first wheel speed calculation means) ), 33 .. Turning-induced wheel speed difference calculating unit (second wheel speed calculating means), 34.. Auxiliary reaction force torque correction value setting unit, 35... Auxiliary reaction force torque target value setting unit
Claims (1)
左右前輪の車輪速を検出する車輪速検出手段と、
車体のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
前記車輪速検出手段により検出された前記左右前輪の車輪速の差を第1車輪速差として設定する第1車輪速設定手段と、
前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートに基づいて車体の旋回に起因する前記左右前輪の車輪速差を第2車輪速差として設定する第2車輪速設定手段と、
前記第1車輪速差と前記第2車輪速差との差に基づいて前記操舵アシスト力を補正する操舵アシスト力補正手段と
を有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 controls the steering assist force according to at least the steering torque,
Wheel speed detection means for detecting the wheel speed of the left and right front wheels;
A yaw rate detection means for detecting the yaw rate of the vehicle body;
First wheel speed setting means for setting a difference in wheel speed between the left and right front wheels detected by the wheel speed detection means as a first wheel speed difference;
Second wheel speed setting means for setting a wheel speed difference between the left and right front wheels caused by turning of the vehicle body as a second wheel speed difference based on the yaw rate detected by the yaw rate detection means;
An electric power steering apparatus comprising: a steering assist force correcting unit that corrects the steering assist force based on a difference between the first wheel speed difference and the second wheel speed difference.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2868490A1 (en) | 2010-08-25 | 2015-05-06 | Bridgestone Corporation | Tire, and manufacturing method for same |
JP2016141212A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 株式会社ショーワ | Electric power steering system |
KR20170069715A (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-21 | 현대자동차주식회사 | MDPS reverse input torque compensation system |
JP2018010360A (en) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 株式会社デンソー | Driving support device |
-
2009
- 2009-02-19 JP JP2009036445A patent/JP2010188909A/en active Pending
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