JP2014031102A - Motorized power steering control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のハンドル操作(操舵)をモータにてアシストする電動パワーステアリングシステムにおいて、このシステムを制御する電動パワーステアリング制御装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering control apparatus that controls a steering operation (steering) of a vehicle with an electric power steering system that assists the steering operation with a motor.
ハンドルトルクと路面から入力されるトルク(以下、路面入力トルク)とを区別してモータのアシスト量を決定することができる装置が知られている(特許文献1、2)。特許文献1、2では、ハンドルトルクと路面入力トルクと区別してモータのアシスト量を決定できることを利用し、路面入力トルクを不要な情報として扱い、路面入力トルクがハンドルに伝達されるのを抑制する制御を行なっている。 Devices that can determine the assist amount of a motor by distinguishing between a handle torque and torque input from a road surface (hereinafter, road surface input torque) are known (Patent Documents 1 and 2). In Patent Documents 1 and 2, the fact that the assist amount of the motor can be determined separately from the handle torque and the road surface input torque is used, the road surface input torque is treated as unnecessary information, and the road surface input torque is prevented from being transmitted to the handle. Control is performed.
また、路面入力トルクの情報が不要であるとして、路面入力トルクがハンドルに伝達されることを抑制する技術としては、他に特許文献3がある。
Further, as a technique for suppressing road surface input torque from being transmitted to the handle on the assumption that road surface input torque information is unnecessary, there is
上述の特許文献1−3に記載のように、従来、路面入力トルクは不要な情報と考えられていた。電動パワーステアリングシステムは、運転者がハンドルを切る際のアシストを行なうシステムだからである。 Conventionally, road surface input torque has been considered unnecessary information, as described in Patent Documents 1-3 described above. This is because the electric power steering system assists the driver when turning the steering wheel.
しかし、本発明者らは、運転者は、路面側からハンドルに伝達されるトルクから、路面とタイヤとのグリップ感や車体の揺れなどの車体の状態を感じとりつつ、ハンドル操作を行なっているとの知見を得た。この知見から、従来技術のように、路面入力トルクがハンドルへ伝達されるのを抑制する制御を行うだけでなく、路面によっては、路面入力トルクをハンドルへ伝達することにより、路面とタイヤとのグリップ感や車体の揺れなどを運転者に感じさせることで、ハンドル操作が行いやすくなることを見出した。 However, the present inventors say that the driver is operating the steering wheel while sensing the state of the vehicle body such as the grip feeling between the road surface and the tire and the shaking of the vehicle body from the torque transmitted from the road surface side to the steering wheel. I got the knowledge. From this knowledge, as in the prior art, not only control to suppress the road surface input torque from being transmitted to the steering wheel, but depending on the road surface, by transmitting the road surface input torque to the steering wheel, It has been found that the steering wheel can be operated more easily by making the driver feel grip and shaking of the car body.
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、従来よりも操舵が行いやすい制御を行なうことができる電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on this situation, and an object of the present invention is to provide an electric power steering control device capable of performing control that makes steering easier than in the prior art.
その目的を達成するための本発明は、車両のハンドルに連結され、該ハンドルが操作されることにより入力されるハンドルトルクによって該ハンドルと共に回転する入力軸(3)と、
前記入力軸の回転を操舵輪(10)に伝達するトルク伝達経路の一部に設けられたトーションバーのねじれ角に基づいて、そのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルク検出部(4)と、
前記ハンドルの操作による前記操舵輪の操舵時に該ハンドルの操作をアシストするためのアシスト操舵力を発生させるモータ(6)と、を備えた電動パワーステアリングシステム(1)に設けられ、
前記モータを制御することにより前記アシスト操舵力を制御する電動パワーステアリング制御装置(20)であって、
前記トルク検出部により検出されたトルクに基づいて前記ハンドルの操作をアシストするための基本アシスト量を演算する基本アシスト量演算部(21)と、
前記基本アシスト量演算部により演算された前記基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を演算するアシスト補償量演算部(24)と、
前記基本アシスト量演算部により演算された前記基本アシスト量を、前記アシスト補償量演算部により演算された前記アシスト補償量に基づいて補正することにより、補正後アシスト量を演算するアシスト量補正部(23)と、
前記アシスト量補正部からの前記補正後アシスト量に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動部(22)と、を備え、
前記アシスト補償量演算部は、
前記電動パワーステアリングシステムの動作が反映された少なくとも2種類の信号を入力信号として用いて、次の(a)、(b)の2つの仕様を共に満たすように前記アシスト補償量を演算することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
In order to achieve the object, the present invention includes an input shaft (3) that is connected to a handle of a vehicle and rotates together with the handle by a handle torque input by operating the handle.
A torque detector (4) that detects the torque applied to the torsion bar based on the torsion angle of the torsion bar provided in a part of the torque transmission path for transmitting the rotation of the input shaft to the steering wheel (10). )When,
A motor (6) for generating an assist steering force for assisting the operation of the steering wheel when the steering wheel is steered by the operation of the steering wheel.
An electric power steering control device (20) for controlling the assist steering force by controlling the motor,
A basic assist amount calculator (21) for calculating a basic assist amount for assisting the operation of the steering wheel based on the torque detected by the torque detector;
An assist compensation amount calculator (24) for calculating an assist compensation amount for correcting the basic assist amount calculated by the basic assist amount calculator;
An assist amount correction unit that calculates a corrected assist amount by correcting the basic assist amount calculated by the basic assist amount calculation unit based on the assist compensation amount calculated by the assist compensation amount calculation unit. 23)
A motor drive unit (22) for driving the motor based on the corrected assist amount from the assist amount correction unit,
The assist compensation amount calculation unit includes:
Using the at least two types of signals reflecting the operation of the electric power steering system as input signals, calculating the assist compensation amount so as to satisfy both of the following two specifications (a) and (b): An electric power steering control device.
(a)前記電動パワーステアリングシステムにおける、前記ハンドルトルクが路面に伝達される特性については、前記基本アシスト量を該アシスト補償量で補正せずに前記モータを駆動させた場合と同じ特性となる正入力の仕様。 (A) In the electric power steering system, the characteristic that the handle torque is transmitted to the road surface is the same characteristic as when the motor is driven without correcting the basic assist amount with the assist compensation amount. Input specifications.
(b)前記電動パワーステアリングシステムにおける、前記操舵輪が車両の走行路面から受けるトルクである路面入力トルクが前記ハンドルに伝達される特性については、前記基本アシスト量を該アシスト補償量で補正せずに前記モータを駆動させた場合の特性よりも前記モータの速度を速めることで、前記路面入力トルクをより伝達する逆入力の仕様。 (B) In the electric power steering system, the basic assist amount is not corrected by the assist compensation amount for the characteristic that the road surface input torque, which is the torque received by the steered wheels from the traveling road surface of the vehicle, is transmitted to the steering wheel. The specification of reverse input that transmits the road surface input torque more by increasing the speed of the motor than the characteristics when the motor is driven.
前述のように、従来は、路面入力トルクはハンドルの操作には不要な伝達であると考えられていたが、本発明者らは、運転者は、路面側からハンドルに伝達されるトルクから、路面とタイヤとのグリップ感や車体の揺れなど車体の状態を感じとりつつ、ハンドル操作を行なっているとの知見を得た。 As described above, conventionally, the road surface input torque was considered to be unnecessary transmission for the operation of the steering wheel, but the present inventors, from the torque transmitted to the steering wheel from the road surface side, It was learned that the steering wheel was operated while feeling the state of the vehicle body, such as the grip between the road surface and tires and the shaking of the vehicle body.
そこで、本発明では、アシスト補償量演算部を、電動パワーステアリングシステムの動作が反映された少なくとも2種類の信号を入力信号として用いることで、正入力の仕様に影響を与えずに逆入力の仕様を設計できるようにした上で、逆入力の仕様を、路面入力トルクをより伝達する仕様としている。 Accordingly, in the present invention, the assist compensation amount calculation unit uses at least two types of signals reflecting the operation of the electric power steering system as input signals, so that the specifications of the reverse input without affecting the specifications of the positive input. The reverse input specification is a specification that further transmits the road surface input torque.
これにより、ドライバは、路面とタイヤとのグリップ感や車体の揺れなど車体の状態をハンドルから感じとりつつハンドル操作を行うことができるので、操舵がしやすくなる。 As a result, the driver can operate the steering wheel while feeling the state of the vehicle body from the steering wheel, such as a grip feeling between the road surface and the tire, and the shaking of the vehicle body.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示す電動パワーステアリングシステム1は、ドライバによるハンドル2の操作をモータ6によってアシストするものである。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An electric power steering system 1 shown in FIG. 1 assists an operation of a handle 2 by a driver by a motor 6.
ハンドル2は、入力軸であるステアリングシャフト3の一端に固定され、ステアリングシャフト3の他端にはトルクセンサ4が接続されており、このトルクセンサ4の他端には、インターミディエイトシャフト5が接続されている。
The handle 2 is fixed to one end of a
トルクセンサ4は、操舵トルクTsを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト3とインターミディエイトシャフト5とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいて、そのトーションバーに加えられているトルクを検出する。
The torque sensor 4 is a sensor for detecting the steering torque Ts. Specifically, a torsion bar that connects the
モータ6は、ハンドル2の操舵力をアシスト(補助)するものであり、その回転軸の先端にウォームギアが設けられ、このウォームギアが、インターミディエイトシャフト5に設けられたウォームホイールと噛み合っている。これにより、モータ6の回転がインターミディエイトシャフト5に伝達される。逆に、ハンドル2の操作や路面12から入力されるトルク(路面入力トルク)によってインターミディエイトシャフト5が回転されると、その回転がモータ6に伝達されてモータ6も回転されることになる。
The motor 6 assists the steering force of the handle 2. A worm gear is provided at the tip of the rotating shaft of the motor 6, and this worm gear meshes with a worm wheel provided on the
また、モータ6の回転角速度(以下、モータ速度ω)を検出する速度検出部12を備える。この速度検出部12は、たとえば、モータ電圧Vとモータ電流i、および、ω=(Ri−V)/Kの関係に基づいてモータ速度ωを検出(推定)する。Rはモータ抵抗、Kはモータ逆起電力定数である。モータ速度ωの検出方法は公知であるので詳細な説明は省略する。なお、モータ6の内部に回転センサが備えられている場合には、その回転センサの信号からモータ速度ωを検出してもよい。
In addition, a
インターミディエイトシャフト5における、トルクセンサ4が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス7に接続されている。ステアリングギアボックス7は、図示しないラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト5の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル2を回すと、インターミディエイトシャフト5が回転(すなわちピニオンギアが回転)し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド8が取り付けられており、ラックとともにタイロッド8が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド8がその先のナックルアーム9を引っ張ったり押したりすることで、タイヤ10の向きが変わる。
The other end of the
また、車両における所定の部位には、車速Vを検出するための車速センサ11が設けられている。
A
このような構成により、ドライバがハンドル2を回転させると、その回転がステアリングシャフト3、トルクセンサ4、インターミディエイトシャフト5を介してステアリングギアボックス7に伝達される。そして、ステアリングギアボックス7内で、インターミディエイトシャフト5の回転がタイロッド8の左右移動に変換され、タイロッド8が動くことによって、左右の両タイヤ10が操舵される。
With this configuration, when the driver rotates the handle 2, the rotation is transmitted to the steering gear box 7 via the
電動パワーステアリング制御装置であるEPSECU20は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ4にて検出された操舵トルクTs、速度検出部12により検出されたモータ速度ω、および車速センサ11にて検出された車速Vに基づいて、アシスト操舵力を演算する。そして、その演算結果に応じてモータ6を駆動制御することにより、ドライバがハンドル2を回す力(延いては両タイヤ10を操舵する力)のアシスト量を制御する。
The
具体的には、EPSECU20は、基本アシスト量を演算する基本アシスト量演算部21と、アシスト補償量を演算するアシスト補償量演算部24と、車速ゲインを演算する車速ゲイン演算部26と、アシスト補償量と車速ゲインとを乗算することにより車速補正アシスト補償量を演算する乗算部25と、その車速補正アシスト補償量と基本アシスト量とを加算することによりアシスト指令値を演算する加算部23と、加算部23からのアシスト指令値に基づいてモータ6を駆動するモータ駆動回路22と、を備えている。なお、アシスト指令値は補正後アシスト量に相当し、加算部23はアシスト量補正部に相当する。
Specifically, the EPS ECU 20 includes a basic assist
その他、EPSECU20は、基本アシスト量の安定性を高めるための位相補償部、操舵トルクTsの変化に対する応答速度を高めるためのフィードフォワード制御部、アシスト指令値(電流指令値)とモータ6の実際の電流値との偏差に基づくフィードバック制御(例えばPI制御など)によってモータ駆動回路22に与える最終的な電流指令値を決定するフィードバック制御部など、種々の機能ブロックを備えているが、図1ではこれらの図示を省略している。
In addition, the
基本アシスト量演算部21は、トルクセンサ4にて検出された操舵トルクTsおよび車速センサ11にて検出された車速Vに基づき、基本アシスト量を演算する。具体的には、操舵トルクTsが大きいほど基本アシスト量が大きく(すなわちモータ6の、ハンドル2の回転をアシストする方向のトルクが大きく)なるよう、また、車速Vが大きいほど基本アシスト量は小さくなるよう、例えば予め用意した操舵トルク−基本アシスト量マップを参照すること等によって、基本アシスト量を演算する。
The basic assist
車速ゲイン演算部26は、車速Vに対するゲインがマップ化されたものであり、車速センサ11にて検出された車速Vに応じたゲインが出力される。具体的には、車速Vが大きいほど大きなゲインが出力されるようにされており、これにより、ハンドル戻し時には、車速Vが大きいほどモータ速度がより抑制される。
The vehicle speed
アシスト補償量演算部24はアシスト補償量を演算する。このアシスト補償量は、基本アシスト量演算部21にて演算された基本アシスト量を補正するものである。アシスト補償量演算部24は、電動パワーステアリングシステム1の全体の特性が、次の正入力の仕様と逆入力の仕様をともに満たすことができるようにアシスト補償量を演算する。
The assist compensation
正入力とはハンドル側からの入力を意味し、正入力の仕様は、電動パワーステアリングシステム1における、ハンドルトルクに対するモータ速度ωの特性が、基本アシスト量をアシスト補償量で補正せずにモータ6を駆動させた場合の特性から変化しない(変化するとしても小さな変化量となる)仕様である。 The positive input means an input from the steering wheel side, and the specification of the positive input is that the motor speed ω characteristic with respect to the steering wheel torque in the electric power steering system 1 does not correct the basic assist amount with the assist compensation amount. This is a specification that does not change from the characteristics when the is driven (the change amount is small even if it changes).
一方、逆入力とは路面側からの入力を意味し、逆入力の仕様は、電動パワーステアリングシステム1における、路面入力トルクに対するモータ速度ωの特性が、基本アシスト量をアシスト補償量で補正せずにモータ6を駆動させた場合の特性よりもモータ速度ωを速める特性であり、これにより、路面入力トルクをハンドル2へより伝達させる仕様である。 On the other hand, the reverse input means an input from the road surface side, and the specification of the reverse input is that the characteristic of the motor speed ω with respect to the road surface input torque in the electric power steering system 1 does not correct the basic assist amount with the assist compensation amount. This is a characteristic that increases the motor speed ω more than the characteristic when the motor 6 is driven, and thereby the road surface input torque is transmitted to the handle 2 more.
このように、正入力の仕様と逆入力の仕様とをともに満たすようにするためには、特許文献2にも開示のように、2種類の入力信号が必要である。そこで、本実施形態では、操舵トルクTsとモータ速度ωの2つを入力信号としている。 Thus, in order to satisfy both the positive input specification and the reverse input specification, two types of input signals are required as disclosed in Patent Document 2. Therefore, in the present embodiment, two of the steering torque Ts and the motor speed ω are input signals.
2入力1出力の制御器を設計する手法は様々であるが、たとえば、特許文献2と同様に、H∞制御理論を用いれば、制御器すなわちアシスト補償量演算部24を設計することができる。H∞制御による制御器の設計手法は従来からよく知られている。さらに、特許文献2に、H∞制御により、第1の仕様と第2の仕様をともに満たすようにアシスト補償量演算部を設計する手法が詳しく示されている。したがって、本実施形態では、正入力の仕様と逆入力の仕様を示すのみとする。なお、このH∞制御理論を用いた設計手法以外にも、μ設計など、他の公知の設計手法を用いてアシスト補償量演算部24を設計してもよい。
There are various methods for designing a controller with two inputs and one output. For example, similarly to Patent Document 2, if the H∞ control theory is used, the controller, that is, the assist compensation
図2、図3に、第1実施形態の電動パワーステアリングシステム1の周波数特性を示す。図2は、ハンドルトルクに対するモータ速度ωの周波数特性を表すボード線図であり、図3は、路面入力トルクに対するモータ速度ω周波数特性を表すボード線図である。図2は正入力の周波数特性を示しており、図3は逆入力の周波数特性を示していることになる。また、図2、3とも実線が本実施形態の周波数特性を示し、破線は、基本アシスト量を補正せずそのままモータ駆動回路22に入力する場合の周波数特性を示している。
2 and 3 show frequency characteristics of the electric power steering system 1 of the first embodiment. FIG. 2 is a Bode diagram showing the frequency characteristic of the motor speed ω with respect to the handle torque, and FIG. 3 is a Bode diagram showing the motor speed ω frequency characteristic with respect to the road surface input torque. FIG. 2 shows the frequency characteristic of the positive input, and FIG. 3 shows the frequency characteristic of the reverse input. 2 and 3, the solid line indicates the frequency characteristic of the present embodiment, and the broken line indicates the frequency characteristic when the basic assist amount is input to the
図2では実線は破線とほぼ重なっている。よって、本実施形態の正入力の特性は、基本アシスト量をアシスト補償量で補正せずにモータ6を駆動させた場合の特性(以下、基本アシスト量のみ場合の特性)とほぼ同じ特性である。 In FIG. 2, the solid line almost overlaps the broken line. Therefore, the positive input characteristic of the present embodiment is substantially the same as the characteristic when the motor 6 is driven without correcting the basic assist amount with the assist compensation amount (hereinafter, the characteristic when only the basic assist amount is used). .
一方、図3では、実線のうち、3〜7Hzは破線よりも強度が大きくなっている。つまり、3〜7Hzでは、モータ速度ωが基本アシスト量のみの場合よりも高くなっている。よって、本実施形態の逆入力の特性は、基本アシスト量のみの場合の特性よりも、3〜7Hzの信号成分については増幅してモータ側(ひいてはハンドル2へ)伝達する特性である。 On the other hand, in FIG. 3, 3-7 Hz is larger than a broken line among solid lines. That is, at 3 to 7 Hz, the motor speed ω is higher than when only the basic assist amount is used. Therefore, the reverse input characteristic of the present embodiment is a characteristic in which a signal component of 3 to 7 Hz is amplified and transmitted to the motor side (and thus to the handle 2), compared to the characteristic in the case of only the basic assist amount.
図2、3から、本実施形態の電動パワーステアリングシステム1は、上述の正入力の仕様および逆入力の仕様をともに満たしている。また、逆入力の特性については、基本アシスト量のみの場合の特性よりも、路面入力トルクがハンドル2へ伝達されやすい特性となる。 2 and 3, the electric power steering system 1 of the present embodiment satisfies both the above-described positive input specification and reverse input specification. Further, the reverse input characteristic is a characteristic that the road surface input torque is more easily transmitted to the handle 2 than the characteristic in the case of only the basic assist amount.
従来は、路面入力トルクはハンドル2の操作には不要な伝達であると考えられていた。しかし、既に説明したように、本発明者らは、運転者は、路面側からハンドル2に伝達されるトルクから、路面とタイヤとのグリップ感や車体の揺れなど車体の状態を感じとりつつ、ハンドル操作を行なっているとの知見を得た。 Conventionally, the road surface input torque was considered to be unnecessary transmission for the operation of the handle 2. However, as already explained, the present inventors have found that the driver feels the state of the vehicle body from the torque transmitted from the road surface side to the handle 2 while sensing the state of the vehicle body such as the grip feeling between the road surface and the tire and the vehicle body shaking. The knowledge that it was operating was acquired.
そこで、図3に示すように、本実施形態では、路面入力トルクのうち3〜7Hzの信号成分を、基本アシスト量のみ場合の特性よりも、ハンドル2側へ伝達する特性としている。この3〜7Hzは、インターミディエイトシャフト5の共振周波数を含んでいる。よって、本実施形態では、インターミディエイトシャフト5を振動させることにより、逆入力トルクをハンドル2へ伝達するようにしている。
Therefore, as shown in FIG. 3, in this embodiment, the signal component of 3 to 7 Hz of the road surface input torque is transmitted to the handle 2 side rather than the characteristic when only the basic assist amount is used. This 3 to 7 Hz includes the resonance frequency of the
また、上記3〜7Hzは、車体の揺れの周波数帯でもあるので、逆入力トルクのうち、特に、車体の揺れがハンドル2へ伝達されることになる。よって、本実施形態によれば、ドライバは、車体の揺れをハンドル2から感じとりつつ操舵を行うことができるので、操舵がしやすくなる。 Further, since the above 3 to 7 Hz is also a frequency band of the vehicle body shake, among the reverse input torque, in particular, the vehicle body shake is transmitted to the handle 2. Therefore, according to the present embodiment, the driver can perform the steering while feeling the shaking of the vehicle body from the handle 2, so that the steering becomes easy.
さらに、車体の揺れの周波数帯の振動を増幅している結果、ハンドル2を操舵した際にも車体が動きやすくなる。そのため、操舵に対する車体横方向の動きの追従性が向上する。 Furthermore, as a result of amplifying the vibration in the frequency band of the shaking of the vehicle body, the vehicle body can move easily even when the handle 2 is steered. Therefore, the followability of the lateral movement of the vehicle body with respect to steering is improved.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態を説明する。なお、この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一の要素である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用することができる。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the following description of the second embodiment, elements having the same reference numerals as those used so far are the same elements as those of the previous embodiments unless otherwise specified. is there. In addition, when only a part of the configuration is described, the embodiment described above can be applied to other parts of the configuration.
第2実施形態と第1実施形態との相違は、電動パワーステアリングシステムの周波数特性である。図4、図5に、第2実施形態における電動パワーステアリングシステムの周波数特性を示す。 The difference between the second embodiment and the first embodiment is the frequency characteristic of the electric power steering system. 4 and 5 show frequency characteristics of the electric power steering system according to the second embodiment.
図4は図2と同様、ハンドルトルクに対するモータ速度ωの周波数特性を表すボード線図であり、図5は図3と同様、路面入力トルクに対するモータ速度ω周波数特性を表すボード線図である。また、図4、5とも実線、破線の意味は、図2、3と同じである。 4 is a Bode diagram showing the frequency characteristic of the motor speed ω with respect to the handle torque, as in FIG. 2, and FIG. 5 is a Bode diagram showing the motor speed ω frequency characteristic with respect to the road surface input torque, like FIG. 4 and 5 are the same as those in FIGS.
図4では実線は破線とほぼ重なっている。よって、正入力の特性は、基本アシスト量のみ場合の特性とほぼ同じ特性である。一方、図5では、実線のうち、10〜30Hzは破線よりも強度が大きくなっている。よって、逆入力の特性は、基本アシスト量のみの場合の特性よりも、10〜30Hzの信号成分については増幅してモータ側(ひいてはハンドル2へ)伝達する特性である。 In FIG. 4, the solid line substantially overlaps the broken line. Therefore, the characteristics of the positive input are almost the same as the characteristics when only the basic assist amount is used. On the other hand, in FIG. 5, the intensity | strength of 10-30 Hz is larger than a broken line among solid lines. Therefore, the reverse input characteristic is a characteristic in which a signal component of 10 to 30 Hz is amplified and transmitted to the motor side (and thus to the steering wheel 2) than the characteristic in the case of only the basic assist amount.
図4、5から、第2実施形態の電動パワーステアリングシステムも、正入力の仕様および逆入力の仕様をともに満たしていることがわかる。また、逆入力の特性は、基本アシスト量のみの場合の特性よりも、路面入力トルクがハンドル2へ伝達されやすい特性である。逆入力の特性は、より具体的には、10〜30Hzの信号成分を基本アシスト量のみの場合よりも伝達する特性となっている。 4 and 5, it can be seen that the electric power steering system of the second embodiment also satisfies both the positive input specification and the reverse input specification. Further, the reverse input characteristic is a characteristic that the road surface input torque is more easily transmitted to the steering wheel 2 than the characteristic in the case of only the basic assist amount. More specifically, the reverse input characteristic is a characteristic that transmits a signal component of 10 to 30 Hz as compared with the case of only the basic assist amount.
この10〜30Hzは、トルクセンサ4が備えるトーションバーの共振周波数を含んでいる。つまり、第2実施形態では、トーションバーを振動させることにより、逆入力トルクをハンドル2へ伝達するようにしている。 This 10 to 30 Hz includes the resonance frequency of the torsion bar included in the torque sensor 4. That is, in the second embodiment, the reverse input torque is transmitted to the handle 2 by vibrating the torsion bar.
また、上記10〜40Hzは、路面からタイヤに入力されるトルクの周波数帯であるので、逆入力のうち、特に、路面からタイヤに入力されるトルクがハンドル2へ伝達されることになる。よって、本実施形態によれば、ドライバは路面の凹凸や路面に対するタイヤのグリップ状態をハンドル2から感じとりつつ操舵を行うことができるので、操舵がしやすくなる。 Further, since 10 to 40 Hz is a frequency band of torque input from the road surface to the tire, among the reverse inputs, particularly, torque input from the road surface to the tire is transmitted to the handle 2. Therefore, according to the present embodiment, the driver can perform steering while feeling the unevenness of the road surface and the grip state of the tire with respect to the road surface from the steering wheel 2, so that the steering is easy.
(第3実施形態)
第3実施形態では、アシスト補償量演算部24が図6に示す構成を備える。図6に示すアシスト補償量演算部24は、ハンドル側補償量演算部241と、増幅器242と、路面側補償量演算部243と、増幅器244と、加算部245とを備えた構成である。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the assist compensation
ハンドル側補償量演算部241には、ハンドルトルクに応じて変化する正入力信号として操舵トルクTsが入力され、その操舵トルクTsに基づいてハンドル側アシスト補償量を演算する。一方、路面側補償量演算部243は、路面側から入力される逆力信号としてモータ速度ωが入力され、そのモータ速度ωに基づいて路面側アシスト補償量を演算する。なお、ハンドル側補償量演算部241、路面側補償量演算部243は、第1実施形態のアシスト補償量演算部24と同様の手法により設計される。
Steering torque Ts is input to the steering wheel side compensation
増幅器242は、ハンドル側アシスト補償量に所定のゲインを乗じる。他方の増幅器244は、路面側アシスト補償量に所定のゲインを乗じる。いずれの増幅器242、244も、電動パワーステアリングシステム1を車両に搭載した後にゲインを作業者が調整可能となっている。これら増幅器242、244はそれぞれハンドル側ゲイン調整部、路面側ゲイン調整部に相当する。
The
ゲインを乗じた後のハンドル側アシスト補償量および路面側アシスト補償量は、加算部245により加算される。加算後の値がアシスト補償量として乗算部25に入力される。
The steering wheel side assist compensation amount and the road surface side assist compensation amount after multiplication by the gain are added by the adding
この第3実施形態では、アシスト補償量を、ハンドル側および路面側で別々に演算しており、且つ、ハンドル側アシスト補償量と路面側アシスト補償量に、増幅器242、244により別々にゲインを乗じることができる。よって、操舵感の微調整を行い易い。
In the third embodiment, the assist compensation amount is calculated separately on the steering wheel side and the road surface side, and the steering wheel side assistance compensation amount and the road surface side assistance compensation amount are multiplied by gains separately by the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following embodiment is also contained in the technical scope of this invention, and also the summary other than the following is also included. Various modifications can be made without departing from the scope.
(変形例1)
第2実施形態における逆入力の仕様は、基本アシスト量のみ場合のよりも伝達する周波数帯が10〜30Hzであったが、この周波数帯を、第2実施形態よりも広く、たとえば、10〜40Hzとしてもよい。逆に、上記周波数帯を第2実施形態よりも狭くしてもよい。
(Modification 1)
In the specification of the reverse input in the second embodiment, the frequency band to be transmitted is 10 to 30 Hz as compared with the case of only the basic assist amount, but this frequency band is wider than that of the second embodiment, for example, 10 to 40 Hz. It is good. Conversely, the frequency band may be narrower than in the second embodiment.
(変形例2)
また、アシスト補償量演算部24に入力される信号として、モータ速度ωの代わりにモータ角度(即ちモータの回転位置)を用いても良い。
(Modification 2)
Further, a motor angle (that is, the rotational position of the motor) may be used instead of the motor speed ω as a signal input to the assist compensation
(変形例3)
さらには、アシスト補償量演算部24に入力される信号は、上述した操舵トルクTsおよびモータ速度ωに限らず、電動パワーステアリングシステム1の動作・挙動が反映されたあらゆる信号(但し少なくとも2種類の信号)を用いることができる。
(Modification 3)
Furthermore, the signal input to the assist compensation
具体的には、例えば、ハンドル2の回転角度、ハンドル2の回転速度、インターミディエイトシャフト5のトルク、ステアリングギアボックス7を構成するラックのストローク(左右方向の移動量)、そのラックの推力、或いはタイヤ10の角度などを用いるようにしてもよい。なお、これら角度、トルク、推力などは直接検出してもよいが、第1実施形態で説明したモータ速度ωのように、他の信号から推定してもよい。
Specifically, for example, the rotation angle of the handle 2, the rotation speed of the handle 2, the torque of the
また、上述した各種信号のうち、操舵トルクTs、ハンドル2の回転角度、およびハンドル2の回転速度は、特にドライバがハンドル2に入力するトルクが反映された信号であると言え、一方、モータ速度、モータ角度、インターミディエイトシャフト5のトルク、ラックのストローク、ラックの推力、およびタイヤ10の角度は、特に路面入力トルクが反映された信号であると言える。そのため、上述した各種信号のうち何れか2種類以上の信号を用いてアシスト補償量を演算する際には、より好ましくは、ドライバがハンドルに入力するトルクが反映された信号と路面入力トルクが反映された信号の双方を用いるようにするとよい。
Of the various signals described above, the steering torque Ts, the rotation angle of the handle 2, and the rotation speed of the handle 2 can be said to be signals that particularly reflect the torque input by the driver to the handle 2, while the motor speed. It can be said that the motor angle, intermediate shaft torque, rack stroke, rack thrust, and
(変形例4)
また、上記実施形態では、電動パワーステアリングシステム1の方式として、インターミディエイトシャフト5の回転をモータ6でアシストする、いわゆるシャフトアシスト式の構成を例に挙げて説明したが、これもあくまでも一例であり、例えばタイロッド8の往復運動(即ちステアリングギアボックス7内のラックの往復運動)をモータでアシストする、いわゆるラックアシスト式のものにも適用できるなど、種々のアシスト方式の電動パワーステアリングシステムに対して本発明を適用することが可能である。
(Modification 4)
In the above embodiment, the electric power steering system 1 has been described by taking as an example a so-called shaft assist type configuration in which the rotation of the
1:電動パワーステアリングシステム、 2:ハンドル、 3:ステアリングシャフト(入力軸)、 4:トルクセンサ、 5:インターミディエイトシャフト、 6:モータ、 7:ギアボックス、 8:タイロッド、 9:ナックルアーム、 10:タイヤ、 11:車速センサ、 12:路面、 13:速度検出部、 20:EPSECU(電動パワーステアリング制御装置)、 21:基本アシスト量演算部、 22:モータ駆動回路、 23:加算部、 24:アシスト補償量演算部、 25:乗算部、 26:車速ゲイン演算部、 241:ハンドル側補償量演算部、 242:増幅器、 243:路面側補償量演算部、 244:増幅器 1: Electric power steering system 2: Steering wheel 3: Steering shaft (input shaft) 4: Torque sensor 5: Intermediate shaft 6: Motor 7: Gear box 8: Tie rod 9: Knuckle arm 10 : Tire, 11: vehicle speed sensor, 12: road surface, 13: speed detection unit, 20: EPSECU (electric power steering control device), 21: basic assist amount calculation unit, 22: motor drive circuit, 23: addition unit, 24: Assist compensation amount calculation unit, 25: multiplication unit, 26: vehicle speed gain calculation unit, 241: steering wheel side compensation amount calculation unit, 242: amplifier, 243: road surface side compensation amount calculation unit, 244: amplifier
Claims (5)
前記入力軸の回転を操舵輪(10)に伝達するトルク伝達経路の一部に設けられたトーションバーのねじれ角に基づいて、そのトーションバーに加えられているトルクを検出するトルク検出部(4)と、
前記ハンドルの操作による前記操舵輪の操舵時に該ハンドルの操作をアシストするためのアシスト操舵力を発生させるモータ(6)と、を備えた電動パワーステアリングシステム(1)に設けられ、
前記モータを制御することにより前記アシスト操舵力を制御する電動パワーステアリング制御装置(20)であって、
前記トルク検出部により検出されたトルクに基づいて前記ハンドルの操作をアシストするための基本アシスト量を演算する基本アシスト量演算部(21)と、
前記基本アシスト量演算部により演算された前記基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を演算するアシスト補償量演算部(24)と、
前記基本アシスト量演算部により演算された前記基本アシスト量を、前記アシスト補償量演算部により演算された前記アシスト補償量に基づいて補正することにより、補正後アシスト量を演算するアシスト量補正部(23)と、
前記アシスト量補正部からの前記補正後アシスト量に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動部(22)と、を備え、
前記アシスト補償量演算部は、
前記電動パワーステアリングシステムの動作が反映された少なくとも2種類の信号を入力信号として用いて、次の(a)、(b)の2つの仕様を共に満たすように前記アシスト補償量を演算することを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
(a)前記電動パワーステアリングシステムにおける、前記ハンドルトルクが路面に伝達される特性については、前記基本アシスト量を該アシスト補償量で補正せずに前記モータを駆動させた場合と同じ特性となる正入力の仕様。
(b)前記電動パワーステアリングシステムにおける、前記操舵輪が車両の走行路面から受けるトルクである路面入力トルクが前記ハンドルに伝達される特性については、前記基本アシスト量を該アシスト補償量で補正せずに前記モータを駆動させた場合の特性よりも前記モータの速度を速めることで、前記路面入力トルクをより伝達する逆入力の仕様。 An input shaft (3) connected to the handle of the vehicle and rotating together with the handle by a handle torque input by operating the handle;
A torque detector (4) that detects the torque applied to the torsion bar based on the torsion angle of the torsion bar provided in a part of the torque transmission path for transmitting the rotation of the input shaft to the steering wheel (10). )When,
A motor (6) for generating an assist steering force for assisting the operation of the steering wheel when the steering wheel is steered by the operation of the steering wheel.
An electric power steering control device (20) for controlling the assist steering force by controlling the motor,
A basic assist amount calculator (21) for calculating a basic assist amount for assisting the operation of the steering wheel based on the torque detected by the torque detector;
An assist compensation amount calculator (24) for calculating an assist compensation amount for correcting the basic assist amount calculated by the basic assist amount calculator;
An assist amount correction unit that calculates a corrected assist amount by correcting the basic assist amount calculated by the basic assist amount calculation unit based on the assist compensation amount calculated by the assist compensation amount calculation unit. 23)
A motor drive unit (22) for driving the motor based on the corrected assist amount from the assist amount correction unit,
The assist compensation amount calculation unit includes:
Using the at least two types of signals reflecting the operation of the electric power steering system as input signals, calculating the assist compensation amount so as to satisfy both of the following two specifications (a) and (b): An electric power steering control device.
(A) In the electric power steering system, the characteristic that the handle torque is transmitted to the road surface is the same characteristic as when the motor is driven without correcting the basic assist amount with the assist compensation amount. Input specifications.
(B) In the electric power steering system, the basic assist amount is not corrected by the assist compensation amount for the characteristic that the road surface input torque, which is the torque received by the steered wheels from the traveling road surface of the vehicle, is transmitted to the steering wheel. The specification of reverse input that transmits the road surface input torque more by increasing the speed of the motor than the characteristics when the motor is driven.
前記逆入力の仕様は、前記トーションバーの共振周波数を含む予め設定された範囲の周波数帯の信号成分を、前記基本アシスト量を該アシスト補償量で補正せずに前記モータを駆動させた場合よりも伝達する仕様であることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 In claim 1,
The specification of the reverse input is more than when the motor is driven without correcting the basic assist amount with the assist compensation amount for a signal component in a preset frequency band including the resonance frequency of the torsion bar. Electric power steering control device characterized in that it also transmits the power.
前記逆入力の仕様は、前記トーションバーと前記操舵輪との間のトルク伝達経路に設けられたインターミディエイトシャフト(5)の共振周波数を含む予め設定された範囲の周波数帯の信号成分を、前記基本アシスト量を該アシスト補償量で補正せずに前記モータを駆動させた場合よりも伝達する仕様であることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 In claim 1 or 2,
The specification of the reverse input includes a signal component in a frequency band in a preset range including a resonance frequency of an intermediate shaft (5) provided in a torque transmission path between the torsion bar and the steered wheel. An electric power steering control device characterized in that the basic assist amount is transmitted more than when the motor is driven without correcting the assist compensation amount.
前記アシスト補償量演算部は、
前記入力信号に基づいてハンドル側アシスト補償量を演算するハンドル側補償量演算部と、
ゲインが調整可能であり、前記ハンドル側アシスト補償量に前記ゲインを乗じるハンドル側ゲイン調整部と、
前記入力信号に基づいて路面側アシスト補償量を演算する路面側補償量演算部と、
ゲインが調整可能であり、前記路面側アシスト補償量に前記ゲインを乗じる路面側ゲイン調整部と、
ゲインが乗じられた後の前記ハンドル側アシスト補償量と、ゲインが乗じられた後の前記路面側アシスト補償量を加算して前記アシスト補償量とする加算部と
を備えていることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 In any one of Claims 1-3,
The assist compensation amount calculation unit includes:
A steering wheel side compensation amount calculator for calculating a steering wheel side assist compensation amount based on the input signal;
A gain is adjustable, a steering wheel side gain adjustment unit that multiplies the steering wheel side assist compensation amount by the gain;
A road surface compensation amount calculation unit for calculating a road surface assist compensation amount based on the input signal;
A gain is adjustable, and a road surface side gain adjustment unit for multiplying the road surface assist compensation amount by the gain;
An addition unit that adds the steering wheel side assist compensation amount after the gain is multiplied and the road surface side assist compensation amount after the gain is multiplied to obtain the assist compensation amount. Electric power steering control device.
前記アシスト補償量演算部は、前記トルク検出部が検出した操舵トルク、前記モータの回転角、前記モータの回転角速度のうちいずれか少なくとも2つを、前記入力信号として用いることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 In any one of Claims 1-4,
The assist compensation amount calculation unit uses at least two of the steering torque detected by the torque detection unit, the rotation angle of the motor, and the rotation angular velocity of the motor as the input signal. Steering control device.
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