JP2011218878A - Electric power steering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの駆動により運転者の操舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering device that assists a driver's steering operation by driving an electric motor.
従来から、電動パワーステアリング装置は、電動モータの出力トルクをステアリング機構のステアリングシャフトやラックバーなどに伝達することによって、運転者の操舵操作をアシストする装置として知られている。車両の走行中において、例えば、タイヤが縁石に衝突したケースなど、タイヤからステアリング機構に大きな力が入力した場合には、車輪が転舵しラックバーに大きな軸力が働く。これにより、運転者の操舵操作や電動モータの操舵アシストにかかわらず、ラックバーが軸方向に移動するとともに、ラックバーに連結されたステアリングシャフトが回転する。このようにタイヤからステアリング機構に逆入力が働いて、運転者の意志に反して車輪が転舵されてしまう状態を逆入力状態と呼ぶ。逆入力が大きい場合には、ラックバーの先端に設けたラックエンド部材が、ラックハウジングに形成されたストッパ部に衝突し、ステアリング機構に衝撃力が働く。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering apparatus is known as an apparatus that assists a driver's steering operation by transmitting output torque of an electric motor to a steering shaft or a rack bar of a steering mechanism. When a large force is input from the tire to the steering mechanism, for example, in a case where the tire collides with a curb while the vehicle is running, the wheels are steered and a large axial force acts on the rack bar. Thus, the rack bar moves in the axial direction and the steering shaft connected to the rack bar rotates regardless of the driver's steering operation or the steering assist of the electric motor. A state in which reverse input is applied from the tire to the steering mechanism and the wheels are steered against the driver's will is referred to as a reverse input state. When the reverse input is large, the rack end member provided at the tip of the rack bar collides with a stopper portion formed on the rack housing, and an impact force acts on the steering mechanism.
そこで、例えば、特許文献1に提案された電動パワーステアリング装置においては、電動モータの回転力をクラッチを介してステアリング機構に伝達するように構成し、逆入力状態を検出したときにクラッチを離脱させて、電動モータの慣性トルクがステアリング機構に伝達しないようにしている。
Therefore, for example, the electric power steering apparatus proposed in
しかしながら、上述の電動パワーステアリング装置では、クラッチ機構やクラッチ駆動回路を設ける必要があり、システムが大型化してしまい、小型軽量化、低コスト化に対して好ましくない。 However, it is necessary to provide a clutch mechanism and a clutch drive circuit in the electric power steering device described above, which increases the size of the system, which is not preferable for reduction in size and weight and cost.
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、システムを大型化することなく、ステアリング機構に逆入力が働いた場合に操舵ハンドルが回されることを抑制することにある。 An object of the present invention is to cope with the above-described problem, and is to prevent the steering wheel from being turned when a reverse input is applied to the steering mechanism without increasing the size of the system.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ステアリング機構に設けられて操舵アシストトルクを発生する電動モータ(20)と、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段(22)と、前記検出された操舵トルクに基づいて基本アシストトルクを演算する基本アシストトルク演算手段(111,211,311)と、前記基本アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する補償トルク演算手段(112,113,212,312)と、前記基本アシストトルクと前記補償トルクとを加算した目標アシストトルクを演算する目標アシストトルク演算手段(116,216,316)と、前記目標アシストトルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段(30,120,130,140,151,152,153,154)とを備えた電動パワーステアリング装置において、
タイヤからの逆入力により操舵輪が高速で転舵されてしまう逆入力状態を検出する逆入力状態検出手段(200)と、前記逆入力状態が検出されたときに、前記目標アシストトルク演算手段の演算する目標アシストトルクが前記補償トルクにより減少しないように、あるいは減少する量が少なくなるように、前記補償トルクを用いた前記目標アシストトルクの演算方法を変更する逆入力時目標アシストトルク変更手段(115,215,312)とを備えたことにある。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized by an electric motor (20) that is provided in a steering mechanism and generates a steering assist torque, and a steering torque detection means (22) that detects a steering torque input to the steering mechanism. ), Basic assist torque calculating means (111, 211, 311) for calculating basic assist torque based on the detected steering torque, and compensation torque calculating means for calculating compensation torque for compensating the basic assist torque. (112, 113, 212, 312), target assist torque calculating means (116, 216, 316) for calculating a target assist torque obtained by adding the basic assist torque and the compensation torque, and based on the target assist torque. Motor control means (30, 120, 130, 14) for driving and controlling the electric motor. In the electric power steering apparatus equipped with a 151, 152, 153, 154) and,
A reverse input state detection means (200) for detecting a reverse input state in which the steered wheels are steered at a high speed by reverse input from a tire; and when the reverse input state is detected, the target assist torque calculating means Reverse input target assist torque changing means for changing the target assist torque calculation method using the compensation torque so that the target assist torque to be calculated is not reduced by the compensation torque or the amount of reduction is reduced. 115, 215, 312).
本発明においては、基本アシストトルク演算手段がステアリング機構に入力された操舵トルク(例えば、ステアリングシャフトに入力された操舵トルク)に基づいて基本アシストトルクを演算し、補償トルク演算手段が基本アシストトルクを補償するための補償トルクを演算し、目標アシストトルク演算手段が基本アシストトルクと補償トルクとを加算した目標アシストトルクを演算する。補償トルクは、運転者の操舵フィーリングを向上させるために基本アシストトルクに加算するトルクであり、例えば、操舵パラメータ(操舵角、操舵速度、操舵トルク微分値)等に基づいて演算される。そして、モータ制御手段が目標アシストトルクに基づいて電動モータを駆動制御する。これにより、運転者の操舵操作に対して適切な操舵アシストが得られる。 In the present invention, the basic assist torque calculating means calculates the basic assist torque based on the steering torque input to the steering mechanism (for example, the steering torque input to the steering shaft), and the compensation torque calculating means calculates the basic assist torque. Compensation torque for compensation is calculated, and target assist torque calculation means calculates a target assist torque obtained by adding the basic assist torque and the compensation torque. The compensation torque is a torque added to the basic assist torque in order to improve the driver's steering feeling, and is calculated based on, for example, a steering parameter (steering angle, steering speed, steering torque differential value) and the like. The motor control means drives and controls the electric motor based on the target assist torque. Thereby, a steering assist appropriate for the steering operation of the driver can be obtained.
タイヤからステアリング機構に大きな逆入力が加わった場合、車輪が急激に転舵され、これに伴って、運転者の意志に反して操舵ハンドルが回されてしまう。こうした状況においては、電動モータで逆入力に対して大きな抵抗力を発生させれば、操舵ハンドルが回されることを抑制できる。しかし、逆入力状態となる状況においては、補償トルクが目標アシストトルクを減らす方向となる値に設定される場合がある。そうした場合においては、モータ制御手段により駆動制御される電動モータの制御量(目標電流値)が補償トルクにより減少してしまい、電動モータで逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができなくなる。 When a large reverse input is applied from the tire to the steering mechanism, the wheel is steered suddenly, and accordingly, the steering wheel is turned against the driver's will. In such a situation, if a large resistance force against reverse input is generated by the electric motor, it is possible to prevent the steering handle from being turned. However, in a situation where a reverse input state occurs, the compensation torque may be set to a value that reduces the target assist torque. In such a case, the control amount (target current value) of the electric motor driven and controlled by the motor control means is reduced by the compensation torque, and the electric motor cannot generate a large resistance force against the reverse input.
そこで、本発明においては、逆入力状態検出手段がタイヤからの逆入力により操舵輪が高速で転舵されてしまう逆入力状態を検出する。そして、逆入力状態検出手段により逆入力状態が検出されたとき、逆入力時目標アシストトルク変更手段が、目標アシストトルク演算手段が演算する目標アシストトルクが補償トルクにより減少しないように、あるいは、減少する量が少なくなるように、補償トルクを用いた目標アシストトルクの演算方法を変更する。これにより、モータ制御手段により駆動制御される電動モータの制御量を大きくすることができ、電動モータに大きな電流を流して、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができる。 Therefore, in the present invention, the reverse input state detection means detects a reverse input state in which the steered wheels are steered at a high speed due to the reverse input from the tire. When the reverse input state is detected by the reverse input state detection means, the target assist torque changing means at the time of reverse input prevents the target assist torque calculated by the target assist torque calculation means from decreasing by the compensation torque or decreases The target assist torque calculation method using the compensation torque is changed so that the amount to be reduced is reduced. As a result, the control amount of the electric motor driven and controlled by the motor control means can be increased, and a large resistance can be generated against reverse input by flowing a large current through the electric motor.
従って、本発明によれば、ステアリングシステムを大型化することなく、ステアリング機構に逆入力が働いた場合に操舵ハンドルが回されることを良好に抑制することができる。また、ラックエンド部材がストッパ部に衝突したときに発生する衝撃や衝突音を低減することができる。これらの結果、逆入力により運転者に与える不快感を低減することができる。また、高出力の電動モータやモータ駆動回路を用いることなく、既存のシステム構成をそのまま使用して実施することができるため、小型軽量、低コストといったニーズに応えることができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfactorily suppress turning of the steering wheel when reverse input is applied to the steering mechanism without increasing the size of the steering system. Further, it is possible to reduce the impact and the collision sound that are generated when the rack end member collides with the stopper portion. As a result, discomfort given to the driver by reverse input can be reduced. In addition, since the existing system configuration can be used as it is without using a high-output electric motor or motor drive circuit, it is possible to meet the needs of small size, light weight and low cost.
本発明の他の特徴は、前記補償トルク演算手段により演算される補償トルクは、前記逆入力状態となる状況においては前記目標アシストトルクを減らす方向となる値に設定される特定補償トルクを含み、前記逆入力時目標アシストトルク変更手段は、前記逆入力状態が検出されたときに、前記基本アシストトルクに加算する前記特定補償トルクの大きさを減少させることにある。 Another feature of the present invention is that the compensation torque computed by the compensation torque computing means includes a specific compensation torque that is set to a value that reduces the target assist torque in the reverse input state. The reverse input target assist torque changing means is configured to reduce the magnitude of the specific compensation torque to be added to the basic assist torque when the reverse input state is detected.
本発明においては、補償トルク演算手段により演算される補償トルクとして、逆入力状態となる状況においては目標アシストトルクを減らす方向となる値に設定される特定補償トルクが含まれている。そして、逆入力時目標アシストトルク変更手段は、逆入力状態が検出されたときに、基本アシストトルクに加算する特定補償トルクの大きさ(絶対値)を減少させる。従って、確実に、目標アシストトルクが減少しないようにする、あるいは、目標アシストトルクの減少する量を少なくすることができる。尚、「特定補償トルクの大きさを減少させる」とは、特定補償トルクをゼロにすることも含まれる。 In the present invention, the compensation torque calculated by the compensation torque calculation means includes the specific compensation torque set to a value that reduces the target assist torque in the situation of the reverse input state. Then, the reverse assist target assist torque changing means decreases the magnitude (absolute value) of the specific compensation torque to be added to the basic assist torque when the reverse input state is detected. Therefore, it is possible to reliably prevent the target assist torque from decreasing, or to reduce the amount by which the target assist torque decreases. Note that “decreasing the magnitude of the specific compensation torque” includes making the specific compensation torque zero.
本発明の他の特徴は、前記逆入力時目標アシストトルク変更手段は、前記逆入力状態が検出されたときに、前記基本アシストトルクに前記特定補償トルクを加算しないようにすることにある。 Another feature of the present invention is that the reverse input target assist torque changing means does not add the specific compensation torque to the basic assist torque when the reverse input state is detected.
本発明によれば、逆入力状態が検出されたときには、特定補償トルクが基本アシストトルクに加算されない。従って、確実に、目標アシストトルクが減少しないようにすることができる。 According to the present invention, when the reverse input state is detected, the specific compensation torque is not added to the basic assist torque. Therefore, it is possible to ensure that the target assist torque does not decrease.
本発明の他の特徴は、前記特定補償トルクは、前記操舵トルクの大きさを時間微分したトルク微分値にしたがって、前記トルク微分値が正の大きな値になるほど正の大きな値となり、前記トルク微分値が負の大きな値になるほど負の大きな値となるように設定されることにある。 Another feature of the present invention is that the specific compensation torque has a larger positive value as the torque differential value becomes a larger positive value according to a torque differential value obtained by time differentiating the magnitude of the steering torque. The value is set such that the larger the negative value, the larger the negative value.
本発明においては、操舵トルクの大きさを時間微分したトルク微分値にしたがって特定補償トルクが設定される。この場合、特定補償トルクは、トルク微分値が正の大きな値になるほど正の大きな値となり、トルク微分値が負の大きな値になるほど負の大きな値となるように設定される。本明細書においては、「大きさ」「大きな値」とは、絶対値を表すものである。従って、「負の大きな値」とは、負の値であって、その絶対値が大きいことを表す。 In the present invention, the specific compensation torque is set according to a torque differential value obtained by time-differentiating the magnitude of the steering torque. In this case, the specific compensation torque is set so as to become a larger positive value as the torque differential value becomes a larger positive value, and to become a larger negative value as the torque differential value becomes a larger negative value. In the present specification, “size” and “large value” represent absolute values. Therefore, “a large negative value” represents a negative value and a large absolute value.
このように設定される特定補償トルクを基本アシストトルクに加算した場合には、運転者がハンドル操作したときのアシストトルクの発生の遅れを補償してシステムの安定化を図ることができる。ところが、タイヤからステアリング機構に大きな逆入力が加わったときには、操舵トルクが急激に増加するとともに大きく脈動するため、トルク微分値は、正と負とに交互に切り替わる。このとき、操舵トルクが非常に大きいために基本アシストトルクは、目標アシストトルクの上限値に達している。従って、トルク微分値が正となるときには、特定補償トルク(>0)を加算しても目標アシストトルクは増加しない。一方、トルク微分値が負となるときには、特定補償トルク(<0)を加算すると目標アシストトルクが大きく減少してしまう。従って、特定補償トルクは、実質的に負の大きなトルク(基本アシストトルクに対して反対方向の大きなトルク)を発生させるものとなる。このため、特定補償トルクをそのまま基本アシストトルクに加算してしまうと、目標アシストトルクが大きく減少してしまうことになる。 When the specific compensation torque set in this way is added to the basic assist torque, the system can be stabilized by compensating for the delay in the generation of the assist torque when the driver operates the steering wheel. However, when a large reverse input is applied from the tire to the steering mechanism, the steering torque rapidly increases and pulsates greatly, so that the torque differential value is alternately switched between positive and negative. At this time, since the steering torque is very large, the basic assist torque reaches the upper limit value of the target assist torque. Therefore, when the torque differential value is positive, the target assist torque does not increase even if the specific compensation torque (> 0) is added. On the other hand, when the torque differential value is negative, adding the specific compensation torque (<0) greatly reduces the target assist torque. Therefore, the specific compensation torque generates a substantially negative large torque (a large torque in the opposite direction to the basic assist torque). For this reason, if the specific compensation torque is added to the basic assist torque as it is, the target assist torque is greatly reduced.
そこで、本発明においては、逆入力状態が検出されたときに、特定補償トルクの大きさを減少させる、あるいは、加算しないようにすることで、電動モータに大きな電流を流して、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させる。従って、快適な操舵フィーリング(安定性確保)と、逆入力状態における操舵ハンドルの制動とを両立させることができる。 Therefore, in the present invention, when the reverse input state is detected, the specific compensation torque is reduced or not added, so that a large current flows through the electric motor, and a large amount against the reverse input. Generate resistance. Therefore, it is possible to achieve both comfortable steering feeling (ensuring stability) and braking of the steering wheel in the reverse input state.
本発明の他の特徴は、前記特定補償トルクは、前記電動モータの回転速度にしたがって、前記回転速度が前記操舵トルクと同じ方向で大きな値になるほど正の大きな値となり、前記回転速度が操舵トルクと反対方向で大きな値になるほど負の大きな値となるように設定されることにある。 Another feature of the present invention is that the specific compensation torque has a positive value as the rotational speed increases in the same direction as the steering torque according to the rotational speed of the electric motor. The larger the value in the opposite direction, the larger the negative value.
本発明においては、電動モータの回転速度にしたがって特定補償トルクが設定される。この場合、特定補償トルクは、回転速度が操舵トルクと同じ方向で大きな値になるほど正の大きな値となり、回転速度が操舵トルクと反対方向で大きな値になるほど負の大きな値となるように設定される。 In the present invention, the specific compensation torque is set according to the rotation speed of the electric motor. In this case, the specific compensation torque is set to be a positive value as the rotational speed increases in the same direction as the steering torque, and to a negative value as the rotational speed increases in the opposite direction to the steering torque. The
このように設定される特定補償トルクを基本アシストトルクに加算した場合には、運転者が操舵ハンドルを中立位置方向に戻すときの戻り性能を向上させることができる。ところが、タイヤからステアリング機構に大きな逆入力が加わったときには、電動モータが回されることになるため、操舵トルクの方向と電動モータの回転方向とは互いに反対方向となる。しかも、電動モータは、非常に速い速度で回される。従って、特定補償トルクは、負の大きなトルクを発生させるものとなる。このため、特定補償トルクをそのまま基本アシストトルクに加算してしまうと、目標アシストトルクが大きく減少してしまうことになる。 When the specific compensation torque set in this way is added to the basic assist torque, the return performance when the driver returns the steering wheel toward the neutral position can be improved. However, when a large reverse input is applied from the tire to the steering mechanism, the electric motor is rotated, so that the direction of the steering torque and the rotation direction of the electric motor are opposite to each other. Moreover, the electric motor is rotated at a very high speed. Therefore, the specific compensation torque generates a large negative torque. For this reason, if the specific compensation torque is added to the basic assist torque as it is, the target assist torque is greatly reduced.
そこで、本発明においては、逆入力状態が検出されたときに、特定補償トルクの大きさを減少させる、あるいは、加算しないようにすることで、電動モータに大きな電流を流して、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させる。従って、快適な操舵フィーリング(良好な戻し性能)と、逆入力状態における操舵ハンドルの制動とを両立させることができる。 Therefore, in the present invention, when the reverse input state is detected, the specific compensation torque is reduced or not added, so that a large current flows through the electric motor, and a large amount against the reverse input. Generate resistance. Therefore, it is possible to achieve both comfortable steering feeling (good return performance) and braking of the steering wheel in the reverse input state.
本発明の他の特徴は、前記モータ制御手段は、前記電動モータに流す電流の上限値を制限する電流制限手段(123)と、前記逆入力状態が検出されたときに、前記電流制限手段による電流制限を解除させる電流制限解除手段(200)とを備えたことにある。 Another feature of the present invention is that the motor control means includes a current limiting means (123) for limiting an upper limit value of a current flowing through the electric motor, and the current limiting means when the reverse input state is detected. A current limit canceling means (200) for canceling the current limit.
本発明によれば、通常時においては、電流制限手段により、電動モータに流す電流の上限値が制限されている。このため、上限値を超える電流を電動モータに流すことができない。一方、逆入力状態が検出されたときには、電流制限解除手段が電流制限手段による電流制限を解除させる。従って、逆入力状態においては、大きな目標アシストトルクに基づいて設定される大電流を電動モータに流すことができ、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができる。 According to the present invention, at the normal time, the upper limit value of the current flowing through the electric motor is limited by the current limiting means. For this reason, the electric current exceeding an upper limit cannot be sent through an electric motor. On the other hand, when the reverse input state is detected, the current limit release means releases the current limit by the current limit means. Therefore, in the reverse input state, a large current set based on a large target assist torque can be passed through the electric motor, and a large resistance force against the reverse input can be generated.
本発明の他の特徴は、前記モータ制御手段は、前記電動モータに印加する電圧の上限値を制限する電圧制限手段(143)と、前記逆入力状態が検出されたときに、前記電圧制限手段による電圧制限を解除させる電圧制限解除手段(200)とを備えたことにある。 Another feature of the present invention is that the motor control means includes a voltage limiting means (143) for limiting an upper limit value of a voltage applied to the electric motor, and the voltage limiting means when the reverse input state is detected. Voltage restriction canceling means (200) for canceling the voltage limit due to.
本発明によれば、通常時においては、電圧制限手段により、電動モータに印加する電圧の上限値が制限されている。このため、上限値を超える電圧を電動モータに印加することができない。一方、逆入力状態が検出されたときには、電圧制限解除手段が電圧制限手段による電圧制限を解除させる。従って、逆入力状態においては、大きな目標アシストトルクに基づいて設定される大電流を電動モータに流すことができ、逆入力に対する大きな抵抗力を発生させることができる。 According to the present invention, at the normal time, the upper limit value of the voltage applied to the electric motor is limited by the voltage limiting means. For this reason, a voltage exceeding the upper limit value cannot be applied to the electric motor. On the other hand, when the reverse input state is detected, the voltage limit release means releases the voltage limit by the voltage limit means. Therefore, in the reverse input state, a large current set based on a large target assist torque can be passed through the electric motor, and a large resistance force against the reverse input can be generated.
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。 In the above description, in order to help the understanding of the invention, the reference numerals used in the embodiments are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiments in parentheses. It is not intended to be limited to the embodiment defined by.
以下、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置について図面を用いて説明する。図1は、同実施形態に係る車両の電動パワーステアリング装置の概略構成を表している。 Hereinafter, an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an electric power steering apparatus for a vehicle according to the embodiment.
この電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル11の操舵操作により操舵輪である左前輪Wflと右前輪Wfrとを転舵するステアリング機構10と、ステアリング機構10に組み付けられ操舵アシストトルクを発生する電動モータ20と、電動モータ20を駆動するためのモータ駆動回路30と、電動モータ20の作動を制御する電子制御装置100とを主要部として備えている。以下、電子制御装置100をアシストECU100と呼ぶ。
The electric power steering apparatus includes a
ステアリング機構10は、操舵ハンドル11の回動操作に連動したステアリングシャフト12の軸線周りの回転をラックアンドピニオン機構13によりラックバー14の左右方向のストローク運動に変換して、このラックバー14のストローク運動により左前輪Wflと右前輪Wfrとを転舵するようになっている。ステアリングシャフト12は、操舵ハンドル11を上端に連結したメインシャフト12aと、ラックアンドピニオン機構13と連結されるピニオンシャフト12cと、メインシャフト12aとピニオンシャフト12cとをユニバーサルジョイント12d,12eを介して連結するインターミディエイトシャフト12bとから構成される。
The
ラックバー14は、ギヤ部14aがラックハウジング15内に収納され、その左右両端がラックハウジング15から露出してタイロッド16と連結される。左右のタイロッド16の他端は、左右前輪Wfl,Wfrに設けられたナックル17に接続される。ラックバー14のタイロッド16との連結部には、ラックエンド部材18が設けられている。一方、ラックハウジング15の両端には、ストッパ部15aが形成されている。ラックバー14は、ラックエンド部材18とストッパ部15aとの当接により、その左右のストローク移動範囲が機械的に制限される。以下、ラックバー14がストッパ部15aにより移動制限される位置をストロークエンドと呼ぶ。また、左前輪Wflと右前輪Wfrとを単に操舵輪Wと呼ぶ。
The
ステアリングシャフト12(メインシャフト12a)には減速ギヤ19を介して電動モータ20が組み付けられている。電動モータ20は、例えば、3相同期式永久磁石モータ(ブラシレスDCモータ)が使用される。電動モータ20は、ハウジング内に固定されたステータを備え、ステータに巻かれたコイルに3相電流を流すことにより3相回転磁界を形成し、この3相回転磁界内を永久磁石を固着したロータが3相電流に応じて回転するものである。電動モータ20は、ロータの回転により減速ギヤ19を介してステアリングシャフト12をその中心軸周りに回転駆動して、操舵ハンドル11の回動操作に対してアシストトルクを付与する。
An
電動モータ20には、回転角センサ21が設けられる。この回転角センサ21は、電動モータ20内に組み込まれ、電動モータ20の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力するもので、例えば、レゾルバ、あるいは、ホールセンサにより構成される。回転角センサ21は、電動モータ20の回転角θmに応じた検出信号をアシストECU100に出力する。アシストECU100は、この検出信号から電動モータ20の電気角θeを演算する。尚、電動モータ20の電気角θeは、回転角センサ21を用いずに、電動モータ20で発生する逆起電力に基づいて推定するようにしてもよい。
The
ステアリングシャフト12(メインシャフト12a)には、操舵ハンドル11と減速ギヤ19との間に操舵トルクセンサ22が設けられている。操舵トルクセンサ22は、ステアリングシャフト12(メインシャフト12a)に介装されているトーションバー(図示略)に働いた捩り力を、操舵ハンドル11から入力された操舵トルクTとして検出する。例えば、トーションバーの両端にレゾルバを設け、この2つのレゾルバにより検出される回転角度の差に基づいて操舵トルクTを検出する。
A
操舵トルクTは、その大きさだけでなく、トーションバーの捩れ方向である操舵方向が符号(正負)により識別される。尚、本実施形態においては、トーションバーの捩れ角度をレゾルバにより検出するが、他の回転角センサ等により検出することもできる。 The steering torque T is identified not only by its magnitude but also by the sign (positive or negative) in the steering direction, which is the twisting direction of the torsion bar. In the present embodiment, the twist angle of the torsion bar is detected by a resolver, but it can also be detected by another rotational angle sensor or the like.
モータ駆動回路30は、MOS−FET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)からなる6個のスイッチング素子31〜36により3相インバータ回路を構成したものである。具体的には、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とを直列接続した回路と、第3スイッチング素子33と第4スイッチング素子34とを直列接続した回路と、第5スイッチング素子35と第6スイッチング素子36とを直列接続した回路とを並列接続し、各直列回路における2つのスイッチング素子間(31−32,33−34,35−36)から電動モータ20への電力供給ライン37を引き出した構成を採用している。
The
モータ駆動回路30には、電動モータ20に流れる電流を検出する電流センサ38が設けられる。この電流センサ38は、3相のうちの2相(例えば、U相とV相)の電流の大きさと向き(正負)を検出し、検出した電流iu,ivを表す検出信号をアシストECU100に出力する。W相の電流iwは、他の2相の電流(iu,iv)から計算することができるため(iw=−(iu+iv))、本実施形態では2相のみを電流センサ38にて検出するが、3相とも電流センサ38にて検出するようにしてもよい。
The
モータ駆動回路30の各スイッチング素子31〜36は、それぞれゲートがアシストECU100に接続され、アシストECU100から出力されるPWM制御信号によりデューティ比が制御される。これにより電動モータ20の駆動電圧が目標電圧に調整される。尚、図中に回路記号で示すように、スイッチング素子31〜36を構成するMOSFETには、構造上ダイオードが寄生している。
As for each switching element 31-36 of the
アシストECU100は、CPU,ROM,RAM等からなるマイクロコンピュータを主要部として構成される。アシストECU100は、操舵トルクセンサ22、回転角センサ21、電流センサ38、および、車速を検出する車速センサ25を接続し、操舵トルクT、回転角θm、モータ電流iu,iv、車速Spを表す検出信号を入力する。そして、入力した検出信号に基づいて、運転者の操舵操作に応じた最適な操舵アシストトルク(以下、単にアシストトルクと呼ぶ)が得られるように電流指令値を算出し、その電流指令値で表される電流が電動モータ20に流れるようにモータ駆動回路30の各スイッチング素子31〜36のデューティ比を制御する。この電動モータ20の駆動制御にあたっては、2相回転磁束座標系(d−q座標系)で記述されるベクトル制御が用いられる。電動モータ20の駆動制御については後述する。
The assist
次に、電動パワーステアリング装置の電源供給系統について説明する。電動パワーステアリング装置は、車載電源装置80から電源供給される。車載電源装置80は、定格出力電圧12Vの一般的な車載用のバッテリ81と、エンジンの回転により発電する定格出力電圧14Vのオルタネータ82とを並列接続して構成される。車載電源装置80には、電源供給元ライン83と接地ライン84が接続される。電源供給元ライン83は、制御系電源ライン85と駆動系電源ライン86とに分岐する。制御系電源ライン85は、アシストECU100に電源供給するための電源ラインとして機能する。駆動系電源ライン86は、モータ駆動回路30とアシストECU100との両方に電源供給する電源ラインとして機能する。
Next, a power supply system of the electric power steering apparatus will be described. The electric power steering device is supplied with power from an in-vehicle
制御系電源ライン85には、イグニッションスイッチ87が接続される。駆動系電源ライン86には、主電源リレー88が接続される。この主電源リレー88は、アシストECU100からの制御信号によりオンして電動モータ20への電力供給回路を形成するものである。制御系電源ライン85は、アシストECU100の電源+端子に接続されるが、連結ライン90を介して、主電源リレー88よりも負荷側となる駆動系電源ライン86にも接続される。また、制御系電源ライン85には、イグニッションスイッチ87よりも負荷側(アシストECU100側)にダイオード89がアノードを車載電源装置80側に向けて設けられる。連結ライン90には、ダイオード91がアノードを駆動系電源ライン86側に向けて設けられる。従って、連結ライン90を介して駆動系電源ライン86から制御系電源ライン85には電源供給できるが、制御系電源ライン85から駆動系電源ライン86には電源供給できないような回路構成となっている。駆動系電源ライン86および接地ライン84は、モータ駆動回路30の電源入力部に接続される。また、接地ライン84は、アシストECU100の接地端子にも接続される。
An
次に、アシストECU100が行う電動モータ20の制御について説明する。アシストECU100は、電動モータ20の回転子に設けられた永久磁石の磁界が貫く方向にd軸、d軸に直交する方向(d軸に対して電気角がπ/2だけ進んだ方向)にq軸を定めたd−q座標系を用いた電流ベクトル制御によって電動モータ20の回転を制御する。電流ベクトルのd軸成分をd軸電流と呼び、q軸成分をq軸電流と呼ぶ。q軸電流は、モータトルクを発生させるように作用する。一方、d軸電流は、モータトルクを発生させるように作用しなく、弱め界磁制御に使用される。
Next, control of the
アシストECU100は、こうした電流ベクトル制御を行うにあたって、電気角θeを検出することによりd−q座標を定める。この電気角θeは、回転角センサ21により検出される回転角信号から求められる。電気角θeは、U相コイルを貫く軸とd軸とのなす角度となる。
The assist
図2は、アシストECU100のマイクロコンピュータのプログラム制御により実行されるアシスト制御処理を表す機能ブロック図である。各機能部は、イグニッションスイッチのオン操作により起動し、所定の短い演算周期にて処理を繰り返す。
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an assist control process executed by program control of the microcomputer of the assist
アシストECU100は、目標アシストトルク演算部110を備える。目標アシストトルク演算部110は、基本アシストトルク演算部111と、第1補償トルク演算部112と、第2補償トルク演算部113と、補償トルク加算部114と、補償トルク出力制御部115と、トータル加算部116とを備える。基本アシストトルク演算部111は、操舵トルクセンサ22から出力される操舵トルクTおよび車速センサ25から出力される車速Spを入力して、図3に示す基本アシストマップを参照することにより基本アシストトルクTaを演算する。この基本アシストマップにおいて、基本アシストトルクTaは、操舵トルクTの増加にしたがって増加するとともに車速Spの増加にしたがって減少するように設定される。この基本アシストトルクTaは、操舵トルクTの方向(符号で識別される)と同じ方向に設定される。本実施形態においては、ROM内に記憶した基本アシストマップを用いて基本アシストトルクTaを演算するように構成するが、基本アシストマップに代えて操舵トルクTおよび車速Spに応じて変化する基本アシストトルクTaを定義した関数を記憶しておき、その関数を用いて基本アシストトルクTaを計算するようにしてもよい。また、基本アシストトルクTaは、車速Spに応じて可変せずに、操舵トルクTのみから設定するようにしてもよい。
The assist
第1補償トルク演算部112は、操舵トルクセンサ22から出力される操舵トルクTを入力し、操舵トルクTを時間で微分したトルク微分値T’を演算し、図4に示す第1補償マップを参照することにより第1補償トルクTb1を演算する。この第1補償マップにおいて、第1補償トルクTb1は、トルク微分値T’が正の場合、つまり、操舵トルクTの大きさが増加している場合には、正の値をとり、トルク微分値T’が大きくなるほど、その大きさ(絶対値)が大きくなるように設定される。一方、トルク微分値T’が負の場合、つまり、操舵トルクTの大きさが減少している場合には、第1補償トルクTb1は、負の値をとり、トルク微分値T’が負の大きな値(絶対値が大きな値)になるほど負の大きな値(絶対値が大きな値)になるように設定される。
The first
また、第1補償マップにはトルク微分値T’の不感帯が設けられており、トルク微分値T’がゼロを中心とした所定範囲に入る場合(−A≦T’≦A)には、第1補償トルクTb1はゼロに設定される。本実施形態においては、ROM内に記憶した第1補償マップを用いて第1補償トルクTb1を演算するように構成するが、第1補償マップに代えてトルク微分値T’に応じて変化する第1補償トルクTb1を定義した関数を記憶しておき、その関数を用いて第1補償トルクTb1を計算するようにしてもよい。 Further, the first compensation map is provided with a dead zone of the torque differential value T ′, and when the torque differential value T ′ falls within a predetermined range centered on zero (−A ≦ T ′ ≦ A), The 1 compensation torque Tb1 is set to zero. In the present embodiment, the first compensation torque Tb1 is calculated using the first compensation map stored in the ROM. However, the first compensation map is changed according to the torque differential value T ′ instead of the first compensation map. A function defining one compensation torque Tb1 may be stored, and the first compensation torque Tb1 may be calculated using the function.
この第1補償トルクTb1は、運転者がハンドル操作したときのアシストトルクの発生の遅れを補償してシステムの安定化を図るものである。 The first compensation torque Tb1 is intended to stabilize the system by compensating for the delay in the generation of assist torque when the driver operates the steering wheel.
尚、第1補償トルクTb1および後述する第2補償トルクTb2は、操舵トルクTと同じ方向となるトルクを正の値で、操舵トルクTと反対方向となるトルクを負の値で表す。 The first compensation torque Tb1 and the second compensation torque Tb2, which will be described later, represent a torque in the same direction as the steering torque T with a positive value and a torque in the opposite direction to the steering torque T with a negative value.
第2補償トルク演算部113は、後述する回転速度演算部155により演算された電動モータ20の回転速度ωを入力し、図5に示す第2補償マップを参照することにより第2補償トルクTb2を演算する。この第2補償マップにおいて、第2補償トルクTb2は、回転速度ωが操舵トルクTに対して正となる場合、つまり、電動モータ20の回転方向が操舵トルクTの向きと同じ方向となる場合には、正の値をとり、回転速度ωが大きくなるほど、その大きさ(絶対値)が大きくなるように設定される。一方、回転速度ωが操舵トルクTに対して負となる場合、つまり、電動モータ20の回転方向が操舵トルクTの向きと反対方向となる場合には、第2補償トルクTb2は、負の値をとり、回転速度ωが負の大きな値(絶対値が大きな値)になるほど負の大きな値(絶対値が大きな値)になるように設定される。
The second compensation
また、第2補償マップには回転速度ωの不感帯が設けられており、回転速度ωがゼロを中心として所定範囲に入る場合(−B≦ω≦B)には、第2補償トルクTb2はゼロに設定される。本実施形態においては、ROM内に記憶した第2補償マップを用いて第2補償トルクTb2を演算するように構成するが、第2補償マップに代えて回転速度ωに応じて変化する第2補償トルクTb2を定義した関数を記憶しておき、その関数を用いて第2補償トルクTb2を計算するようにしてもよい。 Further, the second compensation map has a dead zone of the rotational speed ω, and when the rotational speed ω falls within a predetermined range centering on zero (−B ≦ ω ≦ B), the second compensation torque Tb2 is zero. Set to In the present embodiment, the second compensation torque Tb2 is calculated using the second compensation map stored in the ROM, but the second compensation that changes according to the rotational speed ω instead of the second compensation map. A function defining the torque Tb2 may be stored, and the second compensation torque Tb2 may be calculated using the function.
この第2補償トルクTb2は、操舵ハンドル11を中立位置方向に戻すときの戻り性能を向上させるものである。 The second compensation torque Tb2 improves the return performance when the steering handle 11 is returned to the neutral position direction.
第1補償トルク演算部112により演算された第1補償トルクTb1と、第2補償トルク演算部113により演算された第2補償トルクTb2は、補償トルク加算部114に出力される。補償トルク加算部114は、第1補償トルクTb1と第2補償トルクTb2とを加算し、その加算結果(Tb1+Tb2)を補償トルク出力制御部115に出力する。
The first compensation torque Tb1 calculated by the first compensation
補償トルク出力制御部115は、補償トルク加算部114から出力される加算結果(Tb1+Tb2)とは別に、後述する逆入力検出部200から出力される逆入力判定フラグFを入力し、逆入力判定フラグFが「0」の場合には、トータル補償トルクTbとして、加算結果(Tb1+Tb2)をそのまま出力する。一方、逆入力判定フラグFが「1」の場合には、トータル補償トルクTbを出力しない。従って、補償トルク出力制御部115の出力であるトータル補償トルクTbは、逆入力判定フラグFが「0」の場合には、(T1+T2)となり、逆入力判定フラグFが「1」の場合にはゼロとなる。
The compensation torque
基本アシストトルク演算部111により演算された基本アシストトルクTaと、補償トルク出力制御部115から出力されたトータル補償トルクTbは、トータル加算部116に入力される。トータル加算部116は、基本アシストトルクTaとトータル補償トルクTbとを加算し、その加算結果(Ta+Tb)を最終的な目標アシストトルクT*として設定する。尚、トータル加算部116は、予め設定した目標アシストトルクT*の上限値を記憶しており、演算した目標アシストトルクT*が上限値を超える場合には、目標アシストトルクT*を上限値に設定する。
The basic assist torque Ta calculated by the basic assist
アシストECU100は、2軸電流指令部120を備える。2軸電流指令部120は、q軸指令電流iq *を演算するq軸電流演算部121と、d軸指令電流id *を演算するd軸電流演算部122と、q軸指令電流iq *の上限値を設定するq軸電流上限設定部123とから構成される。
The assist
q軸電流演算部121は、目標アシストトルク演算部110により演算された目標アシストトルクT*を入力し、目標アシストトルクT*をトルク定数で除算することにより、d−q座標系におけるq軸指令電流iq *(q軸目標電流値)を算出する。q軸指令電流iq *は、モータ駆動回路30のスイッチング素子31〜36の過電流保護のために、q軸電流上限設定部123からの指令により、その上限値(最大値)が設定される。従って、q軸電流演算部121は、目標アシストトルクT*から算出されたq軸指令電流iq *が、q軸電流上限設定部123により指令されるq軸電流上限値iqlimを上回る場合には、q軸指令電流iq *をq軸電流上限値iqlimに設定する。
The q-axis
q軸電流上限設定部123は、逆入力検出部200から出力される逆入力判定フラグF入力し、逆入力判定フラグFが「0」の場合には、q軸電流上限値iqlimをq軸電流演算部121に出力し、逆入力判定フラグFが「1」の場合には、q軸電流上限値iqlimを出力しない。つまり、逆入力判定フラグFが「1」の場合には、q軸電流演算部121に対して電流制限を解除する。従って、q軸電流演算部121は、電流制限されることなく、目標アシストトルクT*に応じたq軸指令電流iq *を算出する。
The q-axis current upper
d軸電流演算部122は、後述する回転速度演算部155により演算された電動モータ20の回転速度ωを入力し、回転速度ωに応じたd軸指令電流id *(d軸目標電流値)を演算する。d軸指令電流id *は、回転速度ωの大きさが設定値ω1以下の場合にはゼロ(id *=0)に設定され、回転速度ωの大きさが設定値ω1を越える場合には、回転速度ωの増加にしたがって弱め界磁が増加するように設定される。尚、本実施形態においては、電動モータ20の高速回転時に弱め界磁制御用のd軸電流を流すが、弱め界磁制御を行わない構成でもよい。この場合は、d軸指令電流id *は常にゼロ(id *=0)に設定すればよい。
The d-axis
このように演算されたq軸指令電流iq *とd軸指令電流id *は、偏差演算部130に出力される。偏差演算部130は、q軸電流偏差演算部131とd軸電流偏差演算部132とから構成される。q軸電流偏差演算部131は、q軸指令電流iq *からq軸実電流iqを減算した偏差Δiqを演算する。d軸電流偏差演算部132は、d軸指令電流id *からd軸実電流idを減算した偏差Δidを演算する。
The q-axis command current i q * and the d-axis command current i d * calculated in this way are output to the
q軸実電流iqおよびd軸実電流idは、電動モータ20のコイルに実際に流れた3相電流の検出値iu,iv,iwをd−q座標系の2相電流に変換したものである。この3相電流iu,iv,iwからd−q座標系の2相電流id,iqへの変換は、3相/2相座標変換部153によって行われる。3相/2相座標変換部153は、電気角演算部154から出力される電気角θeを入力し、その電気角θeに基づいて、電流センサ38により検出した3相電流iu,iv,iw(=−(iu+iv))をd−q座標系の2相電流id,iqに変換する。
3相座標系からd−q座標系に変換する変換行列Cは次式(1)にて表される。
A conversion matrix C for converting from a three-phase coordinate system to a dq coordinate system is expressed by the following equation (1).
偏差演算部130から出力された偏差Δiq,Δidは、フィードバック制御部140に出力される。フィードバック制御部140は、q軸指令電圧vq *を演算するq軸電流フィードバック制御部141と、d軸指令電圧vd *を演算するd軸電流フィードバック制御部142と、q軸指令電圧vq *とd軸指令電圧vd *との上限値を設定する電圧上限設定部143とから構成される。
Deviation output from the
q軸電流フィードバック制御部141は、偏差Δiqを使った比例積分制御(PI制御)によりq軸実電流iqがq軸指令電流iq *に追従するように、つまり、q軸実電流iqがq軸指令電流iq *と等しくなるためのq軸指令電圧vq *を演算する。d軸電流フィードバック制御部142は、偏差Δidを使った比例積分制御(PI制御)によりd軸実電流idがd軸指令電流id *に追従するように、つまり、d軸実電流idがd軸指令電流id *と等しくなるためのd軸指令電圧vd *を演算する。
The q-axis current feedback control unit 141 causes the q-axis actual current i q to follow the q-axis command current i q * by proportional-integral control (PI control) using the deviation Δi q , that is, the q-axis actual current i. q is calculates the q-axis command voltage v q * to become equal to the q-axis command current i q *. d-axis current
電圧上限設定部143は、電動パワーステアリング装置での消費電力を制限するために、q軸指令電圧vq *の上限値とd軸指令電圧vd *の上限値とを設定し、設定したq軸電圧上限値vqlim、d軸電圧上限値vdlimを、それぞれq軸電流フィードバック制御部141、d軸電流フィードバック制御部142に出力する。電圧上限設定部143は、q軸指令電流iq *が大きくなるほど小さくなるq軸電圧上限値vqlimを設定し、d軸指令電流id *が大きくなるほど小さくなるd軸電圧上限値vdlimを設定する。従って、q軸電流フィードバック制御部141、d軸電流フィードバック制御部142は、電圧上限設定部143から指令されたq軸電圧上限値vqlim、d軸電圧上限値vdlimを上限にしてq軸指令電圧vq *、d軸指令電圧vd *を演算する。
The voltage upper limit setting unit 143 sets the upper limit value of the q-axis command voltage v q * and the upper limit value of the d-axis command voltage v d * in order to limit the power consumption in the electric power steering device, and sets the set q The shaft voltage upper limit value v q lim and the d axis voltage upper limit value v d lim are output to the q axis current feedback control unit 141 and the d axis current
電圧上限設定部143は、逆入力検出部200から出力される逆入力判定フラグF入力し、逆入力判定フラグFが「0」の場合には、上記のように設定したq軸電圧上限値vqlim、d軸電圧上限値vdlimをq軸電流フィードバック制御部141、d軸電流フィードバック制御部142に出力するが、逆入力判定フラグFが「1」の場合には、q軸電圧上限値vqlim、d軸電圧上限値vdlimを出力しない。つまり、逆入力判定フラグFが「1」の場合には、q軸電流フィードバック制御部141、d軸電流フィードバック制御部142に対して電圧制限を解除する。従って、q軸電流フィードバック制御部141、d軸電流フィードバック制御部142は、電圧制限されることなく、偏差Δiq、偏差Δidに応じたq軸指令電圧vq *、d軸指令電圧vd *を演算する。
The voltage upper limit setting unit 143 inputs the reverse input determination flag F output from the reverse
フィードバック制御部140により演算されたq軸指令電圧vq *とd軸指令電圧vd *は、2相/3相座標変換部151に出力される。2相/3相座標変換部151は、電気角演算部154から出力される電気角θeに基づいて、q軸指令電圧vq *とd軸指令電圧vd *を3相指令電圧vu*,vv*,vw*に変換して、その変換した3相指令電圧vu*,vv*,vw*をPWM信号発生部152に出力する。PWM信号発生部152は、3相指令電圧vu*,vv*,vw*に対応したPWM制御信号をモータ駆動回路30のスイッチング素子31〜36に出力する。これにより電動モータ20が駆動され、目標アシストトルクT*に追従したアシストトルクがステアリング機構10に付与される。
The q-axis command voltage v q * and the d-axis command voltage v d * calculated by the
回転角センサ21から出力される回転検出信号は、電気角演算部154に出力される。電気角演算部154は、回転角センサ21により出力された回転検出信号から電動モータ20の電気角θeを演算し、演算した電気角θeを3相/2相座標変換部153,2相/3相座標変換部151、回転速度演算部155に出力する。回転速度演算部155は、電気角演算部154から出力された電気角θeを時間で微分することにより電動モータ20の回転速度ωを演算する。その回転速度ωは、第2補償トルク演算部113,d軸電流演算部122,逆入力検出部200に出力される。回転速度ωは、電動モータ20の回転方向(左右)を識別するために、回転方向に応じた符号(正負)が付与される。尚、上述した第2補償マップにおける回転速度の符号(正負)は、操舵トルクTに対する方向を表しており、ここでいう回転方向とは相違する。
The rotation detection signal output from the
尚、電気角θeの検出にあたっては、電気角θeの検出に必要な演算時間を考慮し、演算による遅れ時間に対応する角度だけ電気角θeを進めるように補正する電気角補正部(図示略)を電気角演算部154に組み込んでも良い。この場合、電気角補正部は、電動モータ20の回転速度ωに比例した遅れ時間に対応する角度だけ電気角θeを進めるとよい。また、電気角θeは、回転角センサ21を用いずに、電動モータ20で発生する逆起電力に基づいて推定するようにしてもよい。
In detecting the electrical angle θe, an electrical angle correction unit (not shown) that corrects the electrical angle θe to advance by an angle corresponding to the delay time by the calculation in consideration of the calculation time required for detecting the electrical angle θe. May be incorporated into the electrical
次に、逆入力検出部200について説明する。車両の走行中において、前輪タイヤが縁石等の路面突起物に衝突したケースのように、タイヤからステアリング機構10に大きな逆入力が加わった場合には、操舵輪Wが急激に転舵される。このため、ラックバー14が軸方向に移動し、ラックバー14に連結されたステアリングシャフト12とともに操舵ハンドル11が高速で回転する。そして、ラックバー14がストロークエンドに達したときに、ラックエンド部材18とストッパ部15aとが衝突してステアリング機構10に衝撃力が働く。逆入力検出部200は、ステアリング機構10に働く衝撃力を弱めるために、ラックバー14がストロークエンドに達する前に、こうした逆入力状態を検出する機能部である。
Next, the reverse
逆入力検出部200の処理については、図6のフローチャートを用いて説明する。図6は、逆入力検出部200が実行する逆入力検出ルーチンを表す。逆入力検出ルーチンは、所定の短い周期で繰り返し実行される。
The processing of the reverse
逆入力検出ルーチンが起動すると、逆入力検出部200は、ステップS201において、逆入力判定フラグFが「0」に設定されているか否かを判断する。この逆入力判定フラグFは、後述する処理から分かるように、逆入力状態であると判定されているときに「1」に設定され、逆入力状態であると判定されていないときに「0」に設定されるもので、本ルーチンの起動時においては、初期値として「0」に設定されている。従って、ここでは、逆入力判定フラグFは「0」に設定されているため、逆入力検出部200は、その処理をステップS202に進める。
When the reverse input detection routine starts, the reverse
逆入力検出部200は、ステップS202において、操舵トルクセンサ22により検出される操舵トルクTと、回転速度演算部155から出力される回転速度ωを読み込む。続いて、ステップS203において、操舵トルクTの符号Sign(T)と回転速度ωの符号Sign(ω)とが相違するか否かを判断する。操舵トルクTおよび回転速度ωは、その向きに応じた符号(正負)が付けられる。従って、このステップS203においては、操舵トルクTの働く方向と、電動モータ20の回転方向(操舵ハンドル11の回転方向に対応する)とが相違しているか否かを判断するものである。
In step S <b> 202, the reverse
ステアリング機構10に逆入力が働くと、操舵トルクTの方向と、電動モータ20の回転方向とは互いに反対方向となる。例えば、前輪タイヤが縁石に衝突して操舵輪Wが左方向に転舵した場合、操舵ハンドル11はステアリング機構10を介して左方向に回転するが、操舵ハンドル11の慣性等によりステアリングシャフト12の車輪側に比べて操舵ハンドル11側が遅れて回転するため、ステアリングシャフト12のトーションバーの捻れ方向は、操舵ハンドル11を右方向に回転操作したときの方向となる。従って、ステップS203において、操舵トルクTの符号Sign(T)と回転速度ωの符号Sign(ω)とが一致していると判断した場合(S203:No)には、逆入力状態ではないと判定できる。この場合には、ステップS206において、カウンタ値Nをゼロクリアする。カウンタ値Nは、後述する処理から分かるように、逆入力判定条件が成立した連続回数をカウントした値を表す。従って、逆入力検出条件が成立していない場合には、このカウンタ値Nはリセットされる。
When reverse input is applied to the
逆入力検出部200は、逆入力状態ではないと判定した場合には、ステップS206の処理後、ステップS210において、逆入力判定フラグF(=0)を出力して逆入力検出ルーチンを一旦終了する。逆入力検出ルーチンは、所定の短い周期にて繰り返される。こうした処理が繰り返されて、ステップS203において、操舵トルクTの符号Sign(T)と回転速度ωの符号Sign(ω)とが相違していると判定した場合には、続いて、ステップS204において、操舵トルクTの大きさ|T|が予め設定した判定基準トルクTrefより大きいか否かを判断する。この判定基準トルクTrefは運転者による通常の操舵操作では検出されない大きな値に設定されている。 If it is determined that the reverse input state is not in the reverse input state, the reverse input detection flag F (= 0) is output in step S210 after the process of step S206, and the reverse input detection routine is temporarily terminated. . The reverse input detection routine is repeated at a predetermined short cycle. If these processes are repeated and it is determined in step S203 that the sign Sign (T) of the steering torque T is different from the sign Sign (ω) of the rotational speed ω, then in step S204, It is determined whether or not the magnitude | T | of the steering torque T is larger than a predetermined determination reference torque Tref. The determination reference torque Tref is set to a large value that is not detected by a normal steering operation by the driver.
逆入力がステアリング機構10に働くと、操舵輪Wが転舵され、それに伴ってステアリングシャフト12のトーションバーが急激に捻れられる。この捩り力は、操舵トルクTとして操舵トルクセンサ22により検出されるため、通常の操舵操作では検出されない非常に大きな値となる。そこで、判定基準トルクTrefを非常に大きな値に設定しておくことで逆入力状態を判定することができる。
When the reverse input acts on the
逆入力検出部200は、ステップS204において、「No」、つまり、操舵トルクTの大きさ|T|が予め設定した判定基準トルクTrefより大きくないと判断した場合には、逆入力状態ではないと判定して、ステップS206においてカウンタ値Nをゼロクリアし、S210において逆入力判定フラグF(=0)を出力して逆入力検出ルーチンを一旦終了する。
If the reverse
一方、ステップS204において、「Yes」、つまり、操舵トルクTの大きさ|T|が予め設定した判定基準トルクTrefより大きいと判断した場合には、続くステップS205において、回転速度ωの大きさ|ω|が予め設定した判定基準速度ωrefより大きいか否かを判断する。この判定基準速度ωrefは、運転者が操舵ハンドル11の切り返し操作を行った際に逆入力状態と誤判定されるのを防止するために適当な値に設定されている。 On the other hand, if it is determined in step S204 that “Yes”, that is, the magnitude | T | of the steering torque T is larger than the preset determination reference torque Tref, the magnitude of the rotational speed ω | It is determined whether or not ω | is larger than a preset reference speed ωref. This determination reference speed ωref is set to an appropriate value in order to prevent erroneous determination as a reverse input state when the driver performs a turning operation of the steering wheel 11.
逆入力検出部200は、ステップS205において、「No」、つまり、回転速度ωの大きさ|ω|が予め設定した判定基準速度ωrefより大きくないと判断した場合には、逆入力状態ではないと判定して、ステップS206においてカウンタ値Nをゼロクリアし、S210において逆入力判定フラグF(=0)を出力して逆入力検出ルーチンを一旦終了する。
If the reverse
一方、ステップS205において、「Yes」、つまり、回転速度ωの大きさ|ω|が予め設定した判定基準速度ωrefより大きいと判断された場合には、逆入力状態である可能性が高い。つまり、操舵トルクTの方向が電動モータ20の回転方向に対して反対となり(S203:Yes)、かつ、操舵トルクTの大きさ|T|が判定基準トルクTrefより大きく(S04:Yes)、かつ、回転速度ωの大きさ|ω|が判定基準速度ωrefより大きい(S205:Yes)という3つの条件が成立した状況においては、逆入力状態であると考えられる。そこで、逆入力検出部200は、瞬時的な誤検出防止のために、この3つの逆入力判定条件が成立している状態が継続するか否かを確認して、最終的に逆入力状態であるか否かを判定する。
On the other hand, if it is determined in step S205 that “Yes”, that is, the magnitude | ω | of the rotation speed ω is larger than the preset determination reference speed ωref, there is a high possibility of being in the reverse input state. That is, the direction of the steering torque T is opposite to the rotation direction of the electric motor 20 (S203: Yes), the magnitude | T | of the steering torque T is larger than the determination reference torque Tref (S04: Yes), and In the situation where the three conditions that the magnitude | ω | of the rotational speed ω is larger than the determination reference speed ωref (S205: Yes), it is considered that the reverse input state is established. Therefore, the reverse
逆入力検出部200は、3つの逆入力判定条件が成立した場合(S205:Yes)、ステップS207において、カウンタ値Nを値「1」だけインクリメントし、続くステップS208において、カウンタ値Nが基準連続回数Nmaxに達したか否かを判断する。このカウンタ値Nは、逆入力検出ルーチンの起動時においては、初期値として「0」に設定されている。従って、ステップS205において、最初に「Yes」と判定された場合には、ステップS208においては、「No」と判定される。この場合には、ステップS210において、「0」に設定された逆入力判定フラグF(=0)が出力される。
When the three reverse input determination conditions are satisfied (S205: Yes), the reverse
こうした処理が繰り返され、カウンタ値Nが基準連続回数Nmaxに達する前に、3つの逆入力判定条件(S203,204,205)のうちの一つでも成立しなくなった場合には、ステップS206において、カウンタ値Nがゼロクリアされる。一方、3つの逆入力判定条件が成立した状態でカウンタ値Nが基準連続回数Nmaxに到達した場合、つまり、3つの逆入力判定条件が成立した状態が設定時間だけ継続した場合には、逆入力状態であると判定して、ステップS209において、逆入力判定フラグFを「1」に設定する。そして、ステップS210において、逆入力判定フラグF(=1)を出力する。 If such a process is repeated and one of the three reverse input determination conditions (S203, 204, 205) is not satisfied before the counter value N reaches the reference number of consecutive times Nmax, in step S206, The counter value N is cleared to zero. On the other hand, if the counter value N reaches the reference number of consecutive times Nmax when three reverse input determination conditions are satisfied, that is, if the three reverse input determination conditions are satisfied for the set time, the reverse input is performed. In step S209, the reverse input determination flag F is set to “1”. In step S210, the reverse input determination flag F (= 1) is output.
逆入力判定フラグFが「1」に設定された後は、ステップS201の判断は、「No」となり、その処理がステップS211に進められる。ステップS211〜ステップS214の処理は、逆入力状態の終了を判定する処理である。逆入力検出部200は、ステップS211において、タイマ値Timを値「1」だけインクリメントし、続くステップS212において、タイマ値Timが基準時間Tmaxに達したか否かを判断する。このタイマ値Timは、逆入力検出ルーチンの起動時においては、初期値として「0」に設定されている。従って、ステップS212における最初の判断は「No」となる。この場合には、そのままステップS210において、逆入力判定フラグF(=1)が出力される。
After the reverse input determination flag F is set to “1”, the determination in step S201 is “No”, and the process proceeds to step S211. The processes in steps S211 to S214 are processes for determining the end of the reverse input state. The reverse
こうした処理が繰り返され、タイマ値Timが基準時間Tmaxに到達すると(S212:Yes)、ステップS213において、タイマ値Timをゼロクリアし、続くステップS214において、逆入力判定フラグFを「0」に設定する。逆入力状態は、逆入力が働いてからストロークエンドに達するまでの短い期間となる。従って、このステップS211〜S214においては、逆入力状態であると判定した時点からの経過時間を測定することで、逆入力状態の終了タイミングを推定している。この基準時間としては、例えば、数十ミリ秒程度である。逆入力検出部200は、逆入力状態が終了したと推定すると、ステップS210において、逆入力判定フラグF(=0)を出力する。
When such processing is repeated and the timer value Tim reaches the reference time Tmax (S212: Yes), the timer value Tim is cleared to zero in step S213, and the reverse input determination flag F is set to “0” in step S214. . The reverse input state is a short period from when the reverse input works until the stroke end is reached. Therefore, in steps S211 to S214, the end timing of the reverse input state is estimated by measuring the elapsed time from the time point when the reverse input state is determined. This reference time is, for example, about several tens of milliseconds. When the reverse
こうして初期状態に戻り、上述した処理が繰り返される。そして、逆入力判定フラグFは、その都度、補償トルク出力制御部115、q軸電流上限設定部123、電圧上限設定部143に出力される。
Thus, the process returns to the initial state, and the above-described processing is repeated. Then, the reverse input determination flag F is output to the compensation torque
次に、逆入力判定フラグFに応じて切り替わる制御態様について説明する。逆入力判定フラグFが「0」の場合、つまり、逆入力状態が検出されていない場合においては、補償トルク出力制御部115は、第1補償トルクTb1と第2補償トルクTb2との加算値(Tb1+Tb2)をトータル補償トルクTbとしてトータル加算部116に出力する。従って、最終的な目標アシストトルクT*は、基本アシストトルクTaにトータル補償トルクTbが加算されたものとなり、安定性、ハンドル戻り性能の良好な操舵アシストトルクが得られる。従って、操舵フィーリングが良好となる。
Next, the control mode switched according to the reverse input determination flag F will be described. When the reverse input determination flag F is “0”, that is, when the reverse input state is not detected, the compensation torque
ステアリング機構10に大きな逆入力が働いて車輪Wが転舵されてしまうような状況においては、こうした補償トルクTb1,Tb2は、目標アシストトルクT*を減らす方向に作用する。ステアリング機構10に逆入力が働くと、ステアリングシャフト12のトーションバーが急激に捻れられる。この瞬間においては、操舵トルクセンサ22により検出される操舵トルクTは、非常に大きな値となるとともに、大きく脈動(増減)する。この操舵トルクTの脈動により、操舵トルクTの微分値T’が正と負とに交互に切り替わる。操舵トルクTが減少する期間(T’<0)においては、図4の第1補償マップに示すように、第1補償トルクTb1は負の大きな値(絶対値の大きな負の値)をとることになる。一方、操舵トルクTが増加する期間(T’>0)においては、第1補償トルクTb1は正の値をとるものの、もともと操舵トルクTが大きいため基本アシストトルクTaが目標アシストトルクT*の上限値に達しており、第1補償トルクTb1にて目標アシストトルクT*を増加させることができない。このため、逆入力状態においては、第1補償トルクTb1は、実質的に負方向(基本アシストトルクに対して反対方向)の大きなトルクとなってしまい、第1補償トルクTb1を基本アシストトルクTaに加算すると目標アシストトルクT*が大きく減少してしまうことになる。
In a situation where a large reverse input is applied to the
また、逆入力が働いた時には、操舵トルクTの方向と、電動モータ20の回転方向とは互いに反対方向となる。従って、図5の第2補償マップに示すように、第2補償トルクTb2は、負方向のトルクとなる。しかも、逆入力が働いた時には、回転速度ωの大きさ|ω|が非常に大きくなるため、第2補償トルクTb2の絶対値も非常に大きくなる。このため、第2補償トルクTb2を基本アシストトルクTaに加算すると目標アシストトルクT*が大きく減少してしまうことになる。
Further, when reverse input is applied, the direction of the steering torque T and the rotation direction of the
このように、逆入力状態において、そのまま補償トルクTb1,Tb2を基本アシストトルクTaに加算して目標アシストトルクT*を設定すると、目標アシストトルクT*が減少してしまい、電流指令値(q軸指令電流iq *)が小さくなって電動モータ20に大きな電流を流すことができなくなる。逆入力で電動モータ20が回される場合には、その外部から入力した運動エネルギーが電気エネルギーに変換されてバッテリ81に回収されるが、電流指令値が小さいと、大きな回生電流を流すことができず、逆入力に対して大きな抵抗力を発生できなくなる。
Thus, in the reverse input state, if the target assist torque T * is set by adding the compensation torques Tb1 and Tb2 to the basic assist torque Ta as they are, the target assist torque T * is reduced, and the current command value (q-axis The command current i q * ) becomes small, and a large current cannot flow through the
そこで、本実施形態においては、逆入力状態を検出したとき(F=1)、補償トルク出力制御部115は、トータル補償トルクTb(=Tb1+Tb2)を出力しないようにして、基本アシストトルクTaにトータル補償トルクTbが加算されないようにする。従って、目標アシストトルクT*がトータル補償トルクTbの影響で減少してしまうことがない。また、逆入力状態を検出したとき(F=1)には、q軸電流上限設定部123がq軸指令電流iq *の上限制限を解除するとともに、電圧上限設定部143がq軸指令電圧vq *,d軸指令電圧vd *の上限制限を解除する。これらの結果、逆入力状態においては、電動モータ20が外力により回されて発生する電気エネルギーをモータ駆動回路30を介してバッテリ81に良好に回生することができる。従って、大きな回生電流が電動モータ20に流れ、逆入力に対して大きな抵抗力(電動モータ20の回転方向とは反対方向のトルク)を発生させることができる。
Therefore, in this embodiment, when the reverse input state is detected (F = 1), the compensation torque
これにより、本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングシステムを大型化することなく、逆入力により操舵ハンドル11が急激に回されてしまうことを抑制することができる。また、ラックエンド部材18がストッパ部15aに衝突したときに発生する衝撃や衝突音を低減することができる。これらの結果、逆入力により運転者に与える不快感を低減することができる。また、逆入力が働いたときのモータ制御は、補償トルクTbをカットして、その分電動モータ20に流れる電流を大きくするものであるためセルフステアの心配もない。また、逆入力による運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリ81に回収することでモータ制動力を発生するものであるため、省エネを図ることができる。また、高出力の電動モータ20やモータ駆動回路30を用いることなく、既存のシステム構成をそのまま使用して実施することができるため、小型軽量、低コストといったニーズに応えることができる。
Thereby, according to the electric power steering apparatus of this embodiment, it can suppress that the steering handle 11 is turned rapidly by reverse input, without enlarging a steering system. Further, it is possible to reduce an impact and a collision sound generated when the
次に、第1変形例としての電動パワーステアリング装置について説明する。この第1変形例は、実施形態の目標アシストトルク演算部110に代えて、図7に示す目標アシストトルク演算部210を設けたもので、他の構成については実施形態のものと同一である。この目標アシストトルク演算部210は、基本アシストトルク演算部211と、n個の補償トルク演算部212x(第1補償トルク演算部2121〜第n補償トルク演算部212n:x=1〜n)からなる補償トルク演算部212と、n個のゲイン乗算部215x(第1ゲイン乗算部2151〜第nゲイン乗算部215n:x=1〜n)からなるゲイン乗算部215と、補償トルク加算部214と、トータル加算部216とを備える。
Next, an electric power steering device as a first modification will be described. This first modification is provided with a target assist
基本アシストトルク演算部211は、実施形態の基本アシストトルク演算部111と同一の構成である。n個の補償トルク演算部212x(x=1〜n)は、それぞれ異なるパラメータに基づいて補償トルクTbx(x=1〜n)をマップあるいは計算式を用いて演算する。例えば、実施形態と同様に操舵トルクTの微分値T’や回転速度ωに基づいて補償トルクを演算する。また、例えば、操舵角に基づいて操舵フィーリングを向上させるための補償トルクを演算する。この場合、操舵角は、電動モータ20の回転角θmから検出することができる。
The basic assist
n個のゲイン乗算部215xは、それぞれ補償トルク演算部212xの演算結果である補償トルクTbxを入力し、補償トルクTbxにゲインGx(x=1〜n)を乗じる。ゲイン乗算部215xは、逆入力検出部200から出力される逆入力判定フラグFを入力し、逆入力判定フラグFが「0」の場合には、すべてのゲインGxを「1」に設定する。従って、ゲイン乗算部215xは、補償トルクTbxをそのまま出力する。一方、逆入力判定フラグFが「1」の場合には、それぞれ予め設定された大きさのゲインGxを補償トルクTbxに乗算し、その乗算結果Gx・Tbnを出力する。補償トルク演算部212xで演算される補償トルクTbxは、逆入力が働く状況において、正(基本アシストトルクと同じ方向)の値をとる特性のものと、負(基本アシストトルクと反対方向)の値をとる特性のものとが有る場合には、正の値をとる特性ものに対しては、ゲインGxを「1」に設定する。一方、負の値をとる特性のものに対しては、ゲインGxを1未満の値(例えば、ゼロ)に設定する。以下、逆入力が働く状況において、負の値をとる特性の補償トルクを特定補償トルクと呼ぶ。
Each of the n gain multipliers 215x receives the compensation torque Tbx that is the calculation result of the compensation torque calculator 212x, and multiplies the compensation torque Tbx by a gain Gx (x = 1 to n). The gain multiplication unit 215x receives the reverse input determination flag F output from the reverse
補償トルク加算部214は、n個のゲイン乗算部215xから出力された演算結果(Gx・Tbx:x=1〜n)をそれぞれ入力して加算し、その加算結果(G1・Tb1+G2・Tb2+……+Gn・Tbn)をトータル補償トルクTbとしてトータル加算部216に出力する。トータル加算部216は、基本アシストトルクTaとトータル補償トルクTbとを加算し、その加算結果(Ta+Tb)を最終的な目標アシストトルクT*として設定する。
The
この第1変形例によれば、n個の補償トルクTbxそれぞれに対して独立したゲインGxを乗算するようにし、特定補償トルクTbxに対しては、逆入力が検出されているときと通常時とにおいてゲインGxを切り替えるようにしている。このため、逆入力が働く状況においては、目標アシストトルクT*を減らす方向に作用する特定補償トルクTbxをゼロ、あるいは、通常時よりも小さな値に設定して、電流指令値(q軸指令電流iq *)が減少しないように、あるいは、減少する量が少なくなるようにすることができる。従って、上記実施形態の効果に加えて、特性が異なる(逆入力が働いた状況において符号の異なる)種々の補償トルクを設けたシステム構成であっても、適正に実施することができるという効果を奏する。 According to the first modification, each of the n compensation torques Tbx is multiplied by an independent gain Gx, and the specific compensation torque Tbx is detected when a reverse input is detected and during normal times. The gain Gx is switched at. For this reason, in a situation where reverse input works, the specific compensation torque Tbx acting in the direction of decreasing the target assist torque T * is set to zero or a value smaller than normal, and the current command value (q-axis command current i q * ) does not decrease, or the amount of decrease can be reduced. Therefore, in addition to the effect of the above-described embodiment, even if the system configuration is provided with various compensation torques having different characteristics (different signs in the situation where reverse input is applied), the effect that it can be properly implemented. Play.
次に、第2変形例として、電動パワーステアリング装置について説明する。この第1変形例は、実施形態の目標アシストトルク演算部110に代えて、図8に示す目標アシストトルク演算部310を設けたもので、他の構成については実施形態のものと同一である。この目標アシストトルク演算部310は、基本アシストトルク演算部311と、n個の補償トルク演算部312x(第1補償トルク演算部3121〜第n補償トルク演算部312n:x=1〜n)からなる補償トルク演算部312と、補償トルク加算部314と、トータル加算部316とを備える。
Next, an electric power steering device will be described as a second modification. This first modification is provided with a target assist
基本アシストトルク演算部311は、実施形態の基本アシストトルク演算部111と同一の構成である。n個の補償トルク演算部312x(x=1〜n)は、それぞれ異なるパラメータに基づいて補償トルクTbx(x=1〜n)を演算する。例えば、操舵トルクTの微分値T’、回転速度ω、操舵角等のパラメータに基づいて補償トルクを演算する。各補償トルク演算部312xは、パラメータから補償トルクTbxを演算するための補償マップを記憶している。
The basic
補償トルク演算部312xは、逆入力が働く状況において負の値をとる特性となる特定補償トルクを演算するもの関しては、補償マップとして通常時用のものと逆入力時用のものとを別々に記憶している。逆入力時用の補償マップとしては、例えば、通常時用の補償マップの特性に対して、第1変形例のような1未満のゲインを乗じた特性が設定されている。 The compensation torque calculation unit 312x calculates a specific compensation torque having a negative value in a situation where reverse input works, and a compensation map for normal use and for reverse input is separately provided. I remember it. As the compensation map for reverse input, for example, a characteristic obtained by multiplying the characteristic of the compensation map for normal time by a gain of less than 1 as in the first modification is set.
各補償トルク演算部312xのうち特定補償トルクを演算するものは、逆入力検出部200から出力される逆入力判定フラグFを入力し、逆入力判定フラグFが「0」の場合には、通常時用の補償マップを用いて補償トルクを演算し、逆入力判定フラグFが「1」の場合には、逆入力時用の補償マップを用いて補償トルクを演算する。一方、特定補償トルクを演算しない補償トルク演算部312xに関しては、逆入力判定フラグFに関わらず、同じ補償マップを用いて補償トルクを演算する。
Among the compensation torque calculators 312x, the one that calculates the specific compensation torque is input with the reverse input determination flag F output from the
各補償トルク演算部312xで演算された補償トルクTbxは、補償トルク加算部314に出力される。補償トルク加算部314は、補償トルク演算部312xから出力された補償トルクTbxをそれぞれ入力して加算し、その加算結果(Tb1+tb2+……Tbn)をトータル補償トルクTbとしてトータル加算部316に出力する。トータル加算部316は、基本アシストトルクTaとトータル補償トルクTbとを加算し、その加算結果(Ta+Tb)を最終的な目標アシストトルクT*として設定する。
The compensation torque Tbx calculated by each compensation torque calculator 312x is output to the
従って、この第2変形例においても、第1変形例と同様の効果を奏する。 Therefore, this second modification also has the same effect as the first modification.
以上、本実施形態の電動パワーステアリング装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 The electric power steering apparatus according to the present embodiment has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
例えば、本実施形態では、3つの逆入力判定条件が連続して成立したときに、逆入力状態であると判定(F=1)するが、必ずしも3つの条件を必要とするものでなく、任意の二つを組み合わせるようにしてもよいし、他の判定条件を組み合わせるようにしてもよい。また、操舵トルクTの大きさ|T|、あるいは、回転速度ωの大きさ|ω|だけで判定するようにしてもよい。 For example, in the present embodiment, when three reverse input determination conditions are continuously satisfied, it is determined that the reverse input state is set (F = 1). However, the three conditions are not necessarily required and are arbitrarily set. These two may be combined, or other determination conditions may be combined. Alternatively, the determination may be made based only on the magnitude | T | of the steering torque T or the magnitude | ω | of the rotational speed ω.
また、本実施形態(図2)では、2種類の補償トルクを設定しているが、1種類、あるいは3種類以上の補償トルクを設定するものであってもよい。補償トルクの特性についても任意に設定できるものであり、逆入力状態となる状況において目標アシストトルクT*を減らす方向とならない補償トルクを組み合わせても良い。この場合でも、全ての補償トルクを補償トルク加算部114に出力する構成でよい。
In this embodiment (FIG. 2), two types of compensation torque are set, but one type or three or more types of compensation torque may be set. The characteristics of the compensation torque can also be arbitrarily set, and a compensation torque that does not decrease the target assist torque T * in a situation where the input state is reversed may be combined. Even in this case, the configuration may be such that all the compensation torque is output to the compensation
また、本実施形態においては、指令電流および指令電圧の上限制限機能を設けるとともに、逆入力状態を検出したとき上限制限機能を解除する構成であるが、そうした上限制限機能を設けない構成や上限制限解除機能を設けない構成であってもよい。 Further, in the present embodiment, the upper limit limiting function for the command current and the command voltage is provided and the upper limit limiting function is canceled when a reverse input state is detected. A configuration in which a release function is not provided may be used.
また、モータ駆動回路30の入力側に昇圧回路(図示略)を設け、昇圧回路にて電源電圧を昇圧してモータ駆動回路30に電源供給するようにしてもよい。
Further, a booster circuit (not shown) may be provided on the input side of the
また、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフト12に電動モータ20を組み付けたコラムアシストタイプであるが、ラックバー14に電動モータ20を組み付けたラックアシストタイプにも適用することもできる。
The electric power steering apparatus according to the present embodiment is a column assist type in which the
10…ステアリング機構、11…操舵ハンドル、12…ステアリングシャフト、20…電動モータ、21…回転角センサ、22…操舵トルクセンサ、25…車速センサ、30…モータ駆動回路、38…電流センサ、100…アシスト制御装置、110,210,310…目標アシストトルク演算部、111,211,311…基本アシストトルク演算部、112,113,212,312…補償トルク演算部、114,214,314…補償トルク加算部、115…補償トルク出力制御部、116,216,316…トータル加算部、120…2軸電流指令部、123…q軸電流上限設定部、130…偏差演算部、140…フィードバック演算部、143…電圧上限設定部、151…2相/3相座標変換部、152…PWM信号発生部、153…3相/2相座標変換部、154…電気角演算部、155…回転速度演算部、200…逆入力検出部、215…ゲイン乗算部、Ta…基本アシストトルク、Tb1,Tb2,Tb…補償トルク、T…操舵トルク,ω…回転速度、Sp…車速、W…操舵輪、F…逆入力判定フラグ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記検出された操舵トルクに基づいて基本アシストトルクを演算する基本アシストトルク演算手段と、
前記基本アシストトルクを補償するための補償トルクを演算する補償トルク演算手段と、
前記基本アシストトルクと前記補償トルクとを加算した目標アシストトルクを演算する目標アシストトルク演算手段と、
前記目標アシストトルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
タイヤからの逆入力により操舵輪が高速で転舵されてしまう逆入力状態を検出する逆入力状態検出手段と、
前記逆入力状態が検出されたときに、前記目標アシストトルク演算手段の演算する目標アシストトルクが前記補償トルクにより減少しないように、あるいは減少する量が少なくなるように、前記補償トルクを用いた前記目標アシストトルクの演算方法を変更する逆入力時目標アシストトルク変更手段と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor provided in the steering mechanism for generating steering assist torque;
Steering torque detection means for detecting steering torque input to the steering mechanism;
Basic assist torque calculating means for calculating basic assist torque based on the detected steering torque;
Compensation torque calculating means for calculating a compensation torque for compensating the basic assist torque;
Target assist torque calculating means for calculating a target assist torque obtained by adding the basic assist torque and the compensation torque;
An electric power steering device comprising: motor control means for driving and controlling the electric motor based on the target assist torque;
Reverse input state detection means for detecting a reverse input state in which the steered wheels are steered at high speed by reverse input from the tire;
When the reverse input state is detected, the compensation torque is used so that the target assist torque calculated by the target assist torque calculation means is not reduced by the compensation torque or the amount of reduction is reduced. An electric power steering apparatus comprising: a reverse input target assist torque changing means for changing a target assist torque calculation method.
前記逆入力時目標アシストトルク変更手段は、前記逆入力状態が検出されたときに、前記基本アシストトルクに加算する前記特定補償トルクの大きさを減少させることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。 The compensation torque computed by the compensation torque computing means includes a specific compensation torque that is set to a value that reduces the target assist torque in the reverse input state.
2. The electric motor according to claim 1, wherein the reverse input target assist torque changing means reduces the magnitude of the specific compensation torque to be added to the basic assist torque when the reverse input state is detected. Power steering device.
前記電動モータに流す電流の上限値を制限する電流制限手段と、
前記逆入力状態が検出されたときに、前記電流制限手段による電流制限を解除させる電流制限解除手段と
を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項5の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。 The motor control means includes
Current limiting means for limiting an upper limit value of a current flowing through the electric motor;
6. The electric power according to claim 1, further comprising: a current limit canceling unit that cancels a current limit by the current limiting unit when the reverse input state is detected. Steering device.
前記電動モータに印加する電圧の上限値を制限する電圧制限手段と、
前記逆入力状態が検出されたときに、前記電圧制限手段による電圧制限を解除させる電圧制限解除手段と
を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項6の何れか一項記載の電動パワーステアリング装置。 The motor control means includes
Voltage limiting means for limiting the upper limit value of the voltage applied to the electric motor;
The electric power according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a voltage restriction release unit that releases a voltage restriction by the voltage restriction unit when the reverse input state is detected. Steering device.
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JP2010087539A JP2011218878A (en) | 2010-04-06 | 2010-04-06 | Electric power steering apparatus |
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