JP2015033941A - Steering control device - Google Patents

Steering control device Download PDF

Info

Publication number
JP2015033941A
JP2015033941A JP2013166291A JP2013166291A JP2015033941A JP 2015033941 A JP2015033941 A JP 2015033941A JP 2013166291 A JP2013166291 A JP 2013166291A JP 2013166291 A JP2013166291 A JP 2013166291A JP 2015033941 A JP2015033941 A JP 2015033941A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
torque
value
target
dead zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013166291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6252027B2 (en
Inventor
資章 片岡
Motoaki Kataoka
資章 片岡
庸介 平手
Yosuke Hirate
庸介 平手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2013166291A priority Critical patent/JP6252027B2/en
Publication of JP2015033941A publication Critical patent/JP2015033941A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6252027B2 publication Critical patent/JP6252027B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove affection of an off-set error of a torque sensor without imparting discomfort to a driver during steering, in a steering control device in which servo control is implemented.SOLUTION: Target creation means (21, 22) creates a target steering torque (Ts) which is a target value of a steering torque applied to a steering shaft connected with a steering member from a road surface load (Tx) by estimating the road surface load (Tx) applied to a steering wheel from the road surface. Deviation calculation means (23) determines a torque deviation (ΔT) which is the deviation of the detected steering torque (Ts) from the target steering torque. Command value creation means (24) creates a command value (Tb) for servo-controlling a motor applying an assist torque to the steering shaft in accordance with the torque deviation. Dead zone imparting means 243 imparts a dead zone to an internal value used in the command value creation means so that the command value created when the detected steering torque is within the range of the off-set error becomes the value inside the dead zone.

Description

本発明は、操舵時に所望の反力をハンドルに与えるアシストトルクを、モータのサーボ制御によって発生させるステアリング制御装置に関する。   The present invention relates to a steering control device that generates an assist torque that applies a desired reaction force to a steering wheel during steering by servo control of a motor.

従来、操舵軸に設けられたトルクセンサによって操舵トルクを検出し、その検出された操舵トルクに従って、アシストトルクを発生させるモータを駆動するための電流指令値を設定する電動パワーステアリング装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electric power steering device that detects a steering torque by a torque sensor provided on a steering shaft and sets a current command value for driving a motor that generates an assist torque according to the detected steering torque. Yes.

ところで、トルクセンサの検出値に、温度変化や組み付け誤差等を原因とするオフセット誤差が含まれていると、実際の操舵トルクがゼロであっても、トルクセンサの検出値はゼロにはならず、オフセット誤差に基づく不必要なアシストトルクが発生する。その結果、左右の操舵感が異なったものとなったり、モータにて不要な電流消費が生じたりするという問題がある。   By the way, if the detected value of the torque sensor includes an offset error due to a temperature change or an assembly error, the detected value of the torque sensor does not become zero even if the actual steering torque is zero. Unnecessary assist torque is generated based on the offset error. As a result, there is a problem that the left and right steering feelings are different and unnecessary current consumption occurs in the motor.

これに対して、トルクセンサによって検出された操舵トルクに不感帯を付与したり、操舵トルクを電流指令値に変換する変換特性に不感帯を設けたりすることによって、トルクセンサのオフセット誤差による影響を除去し、実際のトルクがゼロの時に電流指令値もゼロとなるようにする技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In contrast, by adding a dead band to the steering torque detected by the torque sensor or providing a dead band in the conversion characteristics for converting the steering torque into a current command value, the influence of the offset error of the torque sensor is eliminated. A technique is known in which the current command value is also zero when the actual torque is zero (see, for example, Patent Document 1).

特許第3740439号公報Japanese Patent No. 3740439

従来技術は、操舵トルクから電流指令値(モータ電流)を直接求めているが、これとは別に、操舵トルク等に基づいて目標操舵トルクを求め、その目標操舵トルクと実際の操舵トルクとの偏差がゼロになるよう、モータをサーボ制御するための電流指令値を求めるものが知られている。このようなサーボ制御を行う装置に、従来技術を適用した場合、検出された操舵トルクに不感帯を付与するか、または、操舵トルクから目標操舵トルクに変換する際の変換特性に不感帯を設けることになる。   In the prior art, the current command value (motor current) is directly obtained from the steering torque. Separately, the target steering torque is obtained based on the steering torque or the like, and the deviation between the target steering torque and the actual steering torque is obtained. It is known to obtain a current command value for servo-controlling a motor so that becomes zero. In the case where the conventional technology is applied to a device that performs such servo control, a dead zone is given to the detected steering torque, or a dead zone is provided in the conversion characteristics when the steering torque is converted to the target steering torque. Become.

しかし、操舵トルクまたは目標操舵トルクのいずれかに不感帯を付与したとしても、不感帯が作用している時に、サーボ制御は、必ずしもアシストトルクをゼロにするように動作するとは限らず、オフセット誤差に基づく不必要なアシストトルクの発生を阻止することができないという問題があった。   However, even if a dead zone is applied to either the steering torque or the target steering torque, the servo control does not necessarily operate to make the assist torque zero when the dead zone is applied, and is based on an offset error. There was a problem that generation of unnecessary assist torque could not be prevented.

特に、目標操舵トルクをゼロに設定した場合、サーボ制御はアシストトルクをゼロにするのではなく、操舵時の抵抗を無くすようなアシストトルクが発生させるように動作する。このため、目標操舵トルクがゼロとなる状態を通過するような操舵を行った場合、不感帯が作用すると操舵時の抵抗が無くなり、不感帯を抜けた時に操舵時の抵抗が復活することになるため、ドライバに違和感を与えてしまうという問題もあった。   In particular, when the target steering torque is set to zero, the servo control does not set the assist torque to zero, but operates so as to generate an assist torque that eliminates resistance during steering. For this reason, when steering is performed such that the target steering torque passes through a state where the target steering torque is zero, if the dead zone acts, the resistance during steering disappears, and when the dead zone is passed, the resistance during steering is restored. There was also a problem that caused the driver to feel uncomfortable.

本発明は、上記問題点を解決するため、サーボ制御を行うステアリング制御装置において、操舵時にドライバに違和感を与えることなくトルクセンサのオフセット誤差の影響を除去することを目的とする。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to eliminate the influence of an offset error of a torque sensor in a steering control device that performs servo control without causing the driver to feel uncomfortable during steering.

本発明のステアリング制御装置は、目標生成手段と、偏差演算手段と、指令値生成手段と、不感帯付与手段とを備える。
目標生成手段は、路面から操舵輪に加えられる路面負荷を推定し、その推定した路面負荷から、操舵部材に連結された操舵軸に加わる操舵トルクの目標値である目標操舵トルクを生成する。偏差演算手段は、操舵トルクの検出値を検出操舵トルクとして、目標操舵トルクに対する検出操舵トルクの偏差であるトルク偏差を求める。指令値生成手段は、操舵軸にアシストトルクを加えるモータを、トルク偏差に従ってサーボ制御するための指令値を生成する。そして、不感帯付与手段は、操舵トルクの検出値がオフセット誤差の範囲内にある時に生成される指令値が不感帯内の値になるように、指令値生成手段で使用される内部値に不感帯を付与する。
The steering control device of the present invention includes target generation means, deviation calculation means, command value generation means, and dead zone provision means.
The target generation means estimates a road load applied to the steered wheel from the road surface, and generates a target steering torque that is a target value of a steering torque applied to the steering shaft connected to the steering member from the estimated road load. The deviation calculating means obtains a torque deviation which is a deviation of the detected steering torque with respect to the target steering torque, using the detected value of the steering torque as the detected steering torque. The command value generating means generates a command value for servo-controlling a motor that applies assist torque to the steering shaft according to the torque deviation. Then, the dead band providing means adds a dead band to the internal value used by the command value generating means so that the command value generated when the detected value of the steering torque is within the range of the offset error becomes a value within the dead band. To do.

このような構成によれば、操舵時にドライバに違和感を与えることなく、操舵トルクの検出値がオフセット誤差の範囲内にある時に指令値をゼロとすることができ、オフセット誤差に基づく不必要なアシストトルクが発生することを抑制することができる。   According to such a configuration, it is possible to make the command value zero when the detected value of the steering torque is within the range of the offset error without giving the driver a sense of incongruity during steering, and unnecessary assist based on the offset error. The generation of torque can be suppressed.

電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of an electric power steering system. ECUの制御機構の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the control mechanism of ECU. ベースアシスト部の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of a base assist part. アシストコントローラの制御構造を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the control structure of an assist controller. (a)が一般的なPID制御の制御構造を示すブロック線図、(b)が不感帯演算器の入出力特性を示すグラフである。(A) is a block diagram which shows the control structure of general PID control, (b) is a graph which shows the input-output characteristic of a dead zone calculator. 操舵トルク、目標操舵トルク、推定負荷、アシスト指令の波形を例示するグラフである。4 is a graph illustrating waveforms of steering torque, target steering torque, estimated load, and assist command. 比較例における各部の波形を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the waveform of each part in a comparative example. 比較例における各部の波形を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the waveform of each part in a comparative example. 比較例における各部の波形を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the waveform of each part in a comparative example. (a)が変形例における不感帯演算器の配置を示すブロック線図、(b)がその時のアシスト指令の波形を例示するグラフである。(A) is a block diagram which shows arrangement | positioning of a dead zone calculator in a modification, (b) is a graph which illustrates the waveform of the assist command at that time. 第2実施形態のステアバイワイヤシステムの概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the steer-by-wire system of 2nd Embodiment. 目標操舵角演算部の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of a target steering angle calculating part.

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
[第1実施形態]
<全体構成>
本実施形態の電動パワーステアリングシステム1は、図1に示すように、ドライバによるハンドル(操舵部材)2の操作をモータ6によってアシストするものである。ハンドル2は、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。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト3からトルクセンサ4を経てインターミディエイトシャフト5に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。また、以下では、操舵軸の回転角を舵角、操舵軸の回転角速度を操舵速度ともいう。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
<Overall configuration>
As shown in FIG. 1, the electric power steering system 1 of the present embodiment assists an operation of a handle (steering member) 2 by a driver with a motor 6. The handle 2 is fixed to one end of a steering shaft 3, and a torque sensor 4 is connected to the other end of the steering shaft 3, and an intermediate shaft 5 is connected to the other end of the torque sensor 4. In the following description, the entire shaft body from the steering shaft 3 through the torque sensor 4 to the intermediate shaft 5 is also collectively referred to as a steering shaft. Hereinafter, the rotation angle of the steering shaft is also referred to as a steering angle, and the rotation angular velocity of the steering shaft is also referred to as a steering speed.

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捻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 steering shaft 3 and the intermediate shaft 5 is provided, and a torque applied to the torsion bar is detected based on a twist angle of the torsion bar.

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、減速機構6aを介してそ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。すなわち、減速機構6aは、モータ6の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト5に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、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の操作や路面からの反力(路面反力)によってインターミディエイトシャフト5が回転すると、その回転が減速機構6aを介してモータ6に伝達され、モータ6も回転することになる。   The motor 6 assists the steering force of the handle 2 and its rotation is transmitted to the intermediate shaft 5 via the speed reduction mechanism 6a. That is, the speed reduction mechanism 6a is constituted by a worm gear provided at the tip of the rotating shaft of the motor 6 and a worm wheel provided coaxially on the intermediate shaft 5 in mesh with the worm gear. The rotation of the motor 6 is transmitted to the intermediate shaft 5. Conversely, when the intermediate shaft 5 is rotated by the operation of the handle 2 or the reaction force from the road surface (road surface reaction force), the rotation is transmitted to the motor 6 via the speed reduction mechanism 6a, and the motor 6 also rotates. .

また、モータ6は、本実施形態ではブラシレスモータであり、内部にレゾルバ等の回転センサを備え、モータ6の回転状態を出力可能に構成されている。本実施形態のモータ6は、回転センサからの回転状態として、少なくともモータ速度ω(回転角速度を示す情報)を出力可能に構成されている。   The motor 6 is a brushless motor in the present embodiment, and includes a rotation sensor such as a resolver, and is configured to output the rotation state of the motor 6. The motor 6 of the present embodiment is configured to be capable of outputting at least the motor speed ω (information indicating the rotational angular speed) as the rotational state from the rotation sensor.

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、ラックとピニオンギアからなるギヤ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、操舵輪である各タイヤ10の向きが変わる。   The other end of the intermediate shaft 5 opposite to the end to which the torque sensor 4 is connected is connected to the steering gear box 7. The steering gear box 7 is configured by a gear mechanism including a rack and a pinion gear, and a rack tooth meshes with a pinion gear provided at the other end of the intermediate shaft 5. Therefore, when the driver turns the handle 2, the intermediate shaft 5 rotates (that is, the pinion gear rotates), thereby moving the rack to the left and right. Tie rods 8 are attached to both ends of the rack, and the tie rods 8 reciprocate left and right together with the rack. Accordingly, the tie rod 8 pulls or pushes the knuckle arm 9 ahead, thereby changing the direction of each tire 10 that is a steered wheel.

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。
このような構成により、ドライバがハンドル2を回転(操舵)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、および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(操舵輪)10が操舵される。
A vehicle speed sensor 11 for detecting the vehicle speed V is provided at a predetermined part of the vehicle.
With this configuration, when the driver rotates (steers) the handle 2, the rotation is transmitted to the steering gear box 7 via the steering shaft 3, the torque sensor 4, and the intermediate shaft 5. Then, in the steering gear box 7, the rotation of the intermediate shaft 5 is converted into the left and right movement of the tie rod 8, and the left and right tires (steering wheels) 10 are steered by the movement of the tie rod 8.

ECU15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、モータ6のモータ速度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、アシストトルク指令Taを演算する。そして、その演算結果に応じた駆動電圧Vdをモータ6へ印加することにより、ドライバがハンドル2を回す力(ひいては両タイヤ10を操舵する力)のアシスト量を制御するものである。   The ECU 15 is operated by electric power from an in-vehicle battery (not shown), and assist torque based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 4, the motor speed ω of the motor 6, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 11. Command Ta is calculated. Then, by applying a drive voltage Vd corresponding to the calculation result to the motor 6, the assist amount of the force with which the driver turns the steering wheel 2 (and thus the force to steer both tires 10) is controlled.

本実施形態ではモータ6がブラシレスモータであるため、ECU15からモータ6へ出力(印加)される駆動電圧Vdは、詳しくは、3相(U,V,W)の駆動電圧Vdu,Vdv,Vdwである。ECU15からモータ6へこれら各相の駆動電圧Vdu,Vdv,Vdwを印加(各相の駆動電流を通電)することで、モータ6の回転トルクが制御される。ブラシレスモータを3相の駆動電圧で駆動(例えばPWM駆動)する方法やその3相の駆動電圧を生成する駆動回路(例えば3相インバータ)についてはよく知られているため、ここではその詳細説明は省略する。   In this embodiment, since the motor 6 is a brushless motor, the drive voltage Vd output (applied) from the ECU 15 to the motor 6 is specifically the three-phase (U, V, W) drive voltages Vdu, Vdv, Vdw. is there. The rotational torque of the motor 6 is controlled by applying the drive voltages Vdu, Vdv, Vdw of each phase from the ECU 15 to the motor 6 (energizing the drive current of each phase). A method for driving a brushless motor with a three-phase drive voltage (for example, PWM drive) and a drive circuit (for example, a three-phase inverter) for generating the three-phase drive voltage are well known. Omitted.

ECU15は、直接的にはモータ6へ印加する駆動電圧Vdを制御することによりモータ6を制御するものであるが、モータ6を制御することで結果としてそのモータ6により駆動される操舵系メカ100を制御するものであると言え、ECU15の制御対象はこの操舵系メカ100であると言える。なお、操舵系メカ100は、図1に示したシステム構成図のうちECU15を除く機構全体、すなわちハンドル2から各タイヤ10に至る、ハンドル2の操舵力が伝達される機構全体を示す。   The ECU 15 controls the motor 6 by directly controlling the drive voltage Vd applied to the motor 6, but the steering system mechanism 100 driven by the motor 6 as a result by controlling the motor 6. It can be said that the control object of the ECU 15 is the steering system mechanism 100. The steering system mechanism 100 indicates the entire mechanism excluding the ECU 15 in the system configuration diagram shown in FIG. 1, that is, the entire mechanism that transmits the steering force of the handle 2 from the handle 2 to each tire 10.

<ECU>
ECU15は、図2に示すように、ベース指令Tbを生成するベースアシスト部20と、補正指令Trを生成する補正部30と、ベース指令Tbと補正指令Trを加算することによりアシストトルク指令Taを生成する加算器41と、アシストトルク指令Taに基づいてモータ6へ駆動電圧Vdを印加することによりモータ6を通電駆動する電流フィードバック(FB)部42と、を備えている。
<ECU>
ECU15, as shown in FIG. 2, the base assist unit 20 that generates a base command Tb *, a correction unit 30 for generating a correction command Tr, the assist torque command by adding the correction command Tr based command Tb * An adder 41 that generates Ta, and a current feedback (FB) unit 42 that energizes and drives the motor 6 by applying a drive voltage Vd to the motor 6 based on the assist torque command Ta.

ベースアシスト部20は、操舵トルクTsと車速Vに基づき、ハンドル2の操作をアシストするための、ベース指令Tbを生成する。ベースアシスト部20は、車両状態や路面状態に対応した反応(反力)が準定常的にドライバへ伝達されるようにすることで車両の状態や路面の状態をドライバが把握しやすくなるようにすると共に、ドライバに与える手感(ハンドルからタイヤまでの感覚的硬さ,ねばり,重さ)を調整することで操舵時のフィールを向上させることを実現するためのブロックである。 Based on the steering torque Ts and the vehicle speed V, the base assist unit 20 generates a base command Tb * for assisting the operation of the steering wheel 2. The base assist unit 20 makes it easier for the driver to grasp the vehicle state and the road surface state by allowing the reaction (reaction force) corresponding to the vehicle state and the road surface state to be transmitted quasi-steadily to the driver. In addition, it is a block for realizing an improvement in feel during steering by adjusting the hand feeling (sensory hardness, stickiness, weight from the steering wheel to the tire) given to the driver.

補正部30は、ドライバのハンドル操作に対する車両制御特性や操舵メカ系の伝達をドライバの意図に沿うように(具体的には車両が適切に収斂するとか、スムーズな車両旋回を発生させるなど)するためのブロックである。補正部30は、操舵トルクTsとモータ速度ωと車速Vに基づき、上述した不安定な挙動を抑制(収斂)するための補正指令Trを生成する。   The correction unit 30 adjusts the vehicle control characteristics with respect to the steering operation of the driver and the transmission of the steering mechanism so as to follow the driver's intention (specifically, the vehicle is properly converged or a smooth vehicle turn is generated). It is a block for. The correction unit 30 generates a correction command Tr for suppressing (converging) the above-described unstable behavior based on the steering torque Ts, the motor speed ω, and the vehicle speed V.

加算器41は、ベースアシスト部20で生成されたベース指令Tbと補正部30で生成された補正指令Trとを加算することにより、アシストトルク指令Taを生成する。
電流FB部42は、アシストトルク指令Taに基づき、そのアシストトルク指令Taに対応したアシストトルク(アシスト操舵力)が操舵軸(特にトルクセンサ4よりもタイヤ10側)に付与されるようにモータ6へ駆動電圧Vdを印加する。具体的には、アシストトルク指令Taに基づいて、モータ6の各相へ通電すべき目標電流(相毎の目標電流)を設定する。そして、各相の通電電流Imを検出・フィードバックして、その検出値(各相の通電電流Im)がそれぞれ目標電流と一致するように駆動電圧Vdを制御(通電電流を制御)することで、操舵軸に対して所望のアシストトルクを発生させる。
The adder 41 generates an assist torque command Ta by adding the base command Tb * generated by the base assist unit 20 and the correction command Tr generated by the correction unit 30.
Based on the assist torque command Ta, the current FB unit 42 is configured so that an assist torque (assist steering force) corresponding to the assist torque command Ta is applied to the steering shaft (particularly on the tire 10 side with respect to the torque sensor 4). A drive voltage Vd is applied. Specifically, a target current (target current for each phase) to be energized to each phase of the motor 6 is set based on the assist torque command Ta. Then, by detecting and feeding back the energization current Im of each phase and controlling the drive voltage Vd (controlling the energization current) so that the detected value (the energization current Im of each phase) matches the target current, A desired assist torque is generated for the steering shaft.

なお、このような補正部30および電流FB部42は公知の技術(例えば、特開2013−52793号公報参照)であるため、ここでは説明を省略し、以下では、本発明の主要部に関わるベースアシスト部20について詳述する。   The correction unit 30 and the current FB unit 42 are known techniques (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-52793), and thus description thereof is omitted here. The following description relates to the main part of the present invention. The base assist unit 20 will be described in detail.

<ベースアシスト部>
ベースアシスト部20は、図3に示すように、負荷推定器21と、目標生成部22と、偏差演算器23と、アシストコントローラ24とを備えている。
<Base assist part>
As shown in FIG. 3, the base assist unit 20 includes a load estimator 21, a target generation unit 22, a deviation calculator 23, and an assist controller 24.

負荷推定器21は、ベース指令Tbと操舵トルクTsとに基づいて路面負荷を推定する。具体的には、負荷推定器21は、ベース指令Tbと操舵トルクTsとを加算する加算器211と、その加算結果から所定の周波数以下の帯域の成分を抽出するローパスフィルタ(LPF)212とを備え、このLPF212により抽出された周波数成分を推定負荷Txとして出力する。通常、ドライバは、主に10Hz以下の操舵反力情報を頼りに運転をしているため、概ね10Hz以下の周波数成分を通過(抽出)させ、10Hzより高い周波数成分は遮断するようにしている。 The load estimator 21 estimates a road load based on the base command Tb * and the steering torque Ts. Specifically, the load estimator 21 includes an adder 211 that adds the base command Tb * and the steering torque Ts, and a low-pass filter (LPF) 212 that extracts a band component of a predetermined frequency or less from the addition result. The frequency component extracted by the LPF 212 is output as the estimated load Tx. Usually, since the driver mainly operates by relying on the steering reaction force information of 10 Hz or less, the frequency component of approximately 10 Hz or less is allowed to pass (extract) and the frequency component higher than 10 Hz is cut off.

目標生成部22は、負荷推定器21にて推定された路面負荷(推定負荷Tx)と自車両の走行速度(車速V)とに基づき、所望の操舵特性を実現するように設定されたアシストマップを用いて、操舵トルクの目標値である目標操舵トルクTs生成する。但し、マップ化された車速V以外の車速では、マップの値から補間して目標操舵トルクを求める。 The target generator 22 is an assist map set to realize desired steering characteristics based on the road surface load (estimated load Tx) estimated by the load estimator 21 and the traveling speed (vehicle speed V) of the host vehicle. Is used to generate a target steering torque Ts * that is a target value of the steering torque. However, at vehicle speeds other than the mapped vehicle speed V, the target steering torque is obtained by interpolation from the map value.

アシストマップは、推定負荷Txと目標操舵トルクの関係を、予め設定された複数種類の車速V毎にマップ化したものであり、その特性は、推定負荷Txがゼロの時には目標操舵トルクTsもゼロとなり、推定負荷Txの絶対値が増大するほど、目標操舵トルクTsの絶対値も増大するように設定されている。その増加率は、Tx=0付近では増加率が大きく、Txが大きくなるほど、増加率が減少する傾向を有している。なお、操舵トルクTs、推定負荷Tx、目標操舵トルクTs等の符号は、ハンドルの操作方向(左右)に対応する。 The assist map is obtained by mapping the relationship between the estimated load Tx and the target steering torque for each of a plurality of preset vehicle speeds V. The characteristic is that the target steering torque Ts * is also obtained when the estimated load Tx is zero. The absolute value of the target steering torque Ts * is set so as to increase as the absolute value of the estimated load Tx increases. The increase rate has a tendency that the increase rate is large near Tx = 0, and the increase rate tends to decrease as Tx increases. Note that the symbols such as the steering torque Ts, the estimated load Tx, and the target steering torque Ts * correspond to the operation direction (left and right) of the steering wheel.

偏差演算器23は、操舵トルクTsと目標操舵トルクTsとの差であるトルク偏差ΔT(=Ts−Ts)を演算する。
<<アシストコントローラ>>
アシストコントローラ24は、トルク偏差ΔTに基づき、ΔT=0になるように、いわゆるサーボ制御を実行する。これにより、操舵トルクTsが目標操舵トルクTsに追従するようなアシストトルク(アシスト量ともいう)を発生させるためのベース指令Tbを生成する。
The deviation calculator 23 calculates a torque deviation ΔT (= Ts * −Ts) that is a difference between the steering torque Ts and the target steering torque Ts * .
<< Assist controller >>
The assist controller 24 performs so-called servo control based on the torque deviation ΔT so that ΔT = 0. Thus, to produce a base command Tb * for generating the assist torque as the steering torque Ts is to follow the target steering torque Ts * (also referred to as assist amount).

アシストコントローラ24は、具体的には、図4に示すように、偏差演算器23で求めたトルク偏差にPIDゲインを付与するゲイン付与器241と、ゲイン付与器241の出力である積分対象値TMを積分する積分器242と、積分器242の内部値に不感帯を付与する不感帯演算器243と、積分器242の内部値を制限する制限演算器244とを備える。   Specifically, as shown in FIG. 4, the assist controller 24 includes a gain adder 241 that applies a PID gain to the torque deviation obtained by the deviation calculator 23, and an integration target value TM that is an output of the gain adder 241. Are integrated with each other, a dead zone calculator 243 for adding a dead zone to the internal value of the integrator 242, and a limit calculator 244 for limiting the internal value of the integrator 242.

ここで、ゲイン付与器241および積分器242の制御構造について説明する。一般的にPID制御の制御構造は、図5(a)に示すブロック線図で表され、その伝達特性は(1)式で表される。但し、Kpは比例要素のゲイン(比例ゲイン)、Kiは積分要素のゲイン(積分ゲイン)、Kdは微分要素のゲイン(微分ゲイン)、sはラプラス演算子、Dは疑似微分(s/(τs+1))の演算を実行する関数を表す。 Here, the control structure of the gain applicator 241 and the integrator 242 will be described. In general, the control structure of PID control is represented by a block diagram shown in FIG. 5A, and its transfer characteristic is represented by equation (1). Where Kp is the gain of the proportional element (proportional gain), Ki is the gain of the integral element (integral gain), Kd is the gain of the differential element (differential gain), s is the Laplace operator, and D is the pseudo differential (s / (τs + 1) ) Indicates a function that executes the operation of 2 ).

(1)式を離散化するために、(2)式で表される双一次変換の式を(1)式に代入して整理すると(3)式が得られる。但し、tsは演算周期を表す。 In order to discretize the equation (1), the bilinear transformation equation represented by the equation (2) is substituted into the equation (1) and rearranged to obtain the equation (3). However, ts represents a calculation cycle.

更に、Tb、ΔTについて、今回値を添字n、前回値を添字n−1で表すものとして、(3)式の表現形式を改めると(4)式が得られる。 Further, regarding Tb * and ΔT, if the current value is represented by the subscript n and the previous value is represented by the subscript n-1, the expression (3) is modified to obtain the expression (4).

この(4)式で表される制御構造を、積分演算の部分をまとめて後段に配置するように変形して実現したものが、ゲイン付与器241および積分器242であり、図中ブロック線図で示した不感帯演算器243および制限演算器244以外の制御構造は周知のものである。 The gain structure 241 and the integrator 242 are realized by modifying the control structure represented by the equation (4) so that the integral operation portions are collectively arranged in the subsequent stage, which is a block diagram in the figure. The control structures other than the dead zone calculator 243 and the limit calculator 244 shown in FIG.

制限演算器244は、不感帯演算器243の出力を制限対象値とし、制限後の出力がベース指令Tbとなるように接続されている。制限演算器244は、制限対象値がガード値以下であればそのまま出力し、ガード値を越えている場合は、ガード値に制限して出力する周知のものである。 The limit calculator 244 is connected so that the output of the dead zone calculator 243 is set as a limit target value and the output after the limit becomes the base command Tb * . The limit calculator 244 is a well-known device that outputs the limit value if the limit target value is equal to or less than the guard value, and outputs the limit value when the limit value exceeds the guard value.

不感帯演算器243は、積分器242において積分対象値TMとアシスト指令の前回値とを加算する加算器の出力を対象入力uとするように接続されている。そして、図5(b)に示すように、対象入力uが|u|<Tdではy=0を出力し、|u|>Tdでは入力に比例して増大するyを出力するように設定されている。   The dead zone calculator 243 is connected so that the output of the adder that adds the integration target value TM and the previous value of the assist command in the integrator 242 is the target input u. Then, as shown in FIG. 5B, when the target input u is | u | <Td, y = 0 is output, and when | u |> Td, y that increases in proportion to the input is output. ing.

<<不感帯の設定方法>>
ここで、不感帯(−Td〜Td)の幅を決める境界値Tdの設定方法について説明する。
<< Setting method of dead band >>
Here, a method of setting the boundary value Td that determines the width of the dead zone (−Td to Td) will be described.

操舵トルクTsがオフセットδを含んでいると仮定し、ハンドル中立状態で操舵力が加わっていない時に定常状態で、オフセットδに基づくベース指令Tbが出力されないように不感帯の幅(境界値Td)を設定する。 Assuming that the steering torque Ts includes an offset δ, the dead zone width (boundary value Td) is set so that the base command Tb * based on the offset δ is not output in a steady state when the steering force is not applied in the steering wheel neutral state. Set.

まず、ハンドル中立状態かつ定常状態では、(4)式の微分項は寄与しないため無視すると、(4)式は(5)式のように簡略化される。   First, in the steering wheel neutral state and the steady state, the differential term of equation (4) does not contribute and is ignored, so equation (4) is simplified as equation (5).

目標生成部22で使用するアシストマップの中立点(Tx=0)付近のゲインをKとすると、目標操舵トルクTsは、アシスト指令の前回値Tb n−1、操舵トルクTs(=δ)、ゲインKを用いて(6)式で表される。更に、トルク偏差ΔTは、(7)式で表される。 If the neutral point of the assist map used by the target generator 22 the gain in the vicinity of (Tx = 0) and K, the target steering torque Ts * is previous value Tb * n-1 of the assist command, the steering torque Ts n (= [delta] n ) and the gain K is expressed by the equation (6). Further, the torque deviation ΔT n is expressed by equation (7).

(5)式に(7)式を代入した式を、オフセットδは変化せず(すなわち、δ=δn−1=δ)、アシスト指令の前回値Tb n−1,前々回値Tb n−2は、不感帯によって除去されているもの(すなわち、Tb n−1=Tb n−2=0)として整理すると、(8)式が得られる。 In the equation obtained by substituting the equation (7) into the equation (5), the offset δ does not change (that is, δ n = δ n-1 = δ), the previous value Tb * n−1 of the assist command, and the previous value Tb * . When n-2 is arranged as being removed by the dead zone (that is, Tb * n-1 = Tb * n-2 = 0), Equation (8) is obtained.

つまり、(8)式を用いて求めた値が、オフセットδにより生じた不感帯処理を受ける前のアシスト指令の最大値となるため、この値を不感帯の境界値±Tdとして設定すればよい。 That is, since the value obtained using the equation (8) is the maximum value of the assist command before the dead zone process caused by the offset δ, this value may be set as the dead zone boundary value ± Td.

<動作>
操舵トルクTsに対して、目標操舵トルクTs、推定負荷Tx、ベース指令Tbが変化する様子を、シミュレーションによって求めた結果を図6に例示する。但し、演算周期ts=800[μsec]、積分ゲインKi=−360[sec−1]、アシストマップのゲインK=0.14、トルクセンサのゼロ点ずれδ=0.3[Nm]として、不感帯の境界値Tdは(8)式に基づいて、Td=0.074[Nm]に設定した。
<Operation>
FIG. 6 illustrates a result obtained by simulation of how the target steering torque Ts * , the estimated load Tx, and the base command Tb * change with respect to the steering torque Ts. However, it is assumed that the calculation cycle ts = 800 [μsec], the integral gain Ki = −360 [sec−1], the assist map gain K = 0.14, and the torque sensor zero point deviation δ = 0.3 [Nm]. The boundary value Td was set to Td = 0.074 [Nm] based on the equation (8).

図6に示すように、トルク偏差ΔT(=Ts−Ts)が−0.3〜0.3[Nm]となる区間では、アシスト指令がTb=0となり(例えば、図中点線で囲った部分を参照)、不感帯処理が正しく機能していることがわかる。 As shown in FIG. 6, in the section where the torque deviation ΔT (= Ts * −Ts) is −0.3 to 0.3 [Nm], the assist command is Tb * = 0 (for example, surrounded by a dotted line in the figure). You can see that the deadband processing is working correctly.

ここで、比較のために、アシストコントローラ24の内部値ではなく、図3に示した地点P1の信号(負荷推定器21および偏差演算器23に供給される操舵トルクTs),地点P2の信号(偏差演算器23に供給される操舵トルクTs),地点P3の信号(トルク偏差ΔT)に、不感帯を付与した場合のシミュレーション結果を、図7〜9に示す。   Here, for comparison, not the internal value of the assist controller 24, but the signal at the point P1 shown in FIG. 3 (the steering torque Ts supplied to the load estimator 21 and the deviation calculator 23), and the signal at the point P2 ( FIGS. 7 to 9 show simulation results when the dead zone is given to the steering torque Ts) supplied to the deviation calculator 23 and the signal (torque deviation ΔT) at the point P3.

地点P1の信号に不感帯を付与した場合、アシスト指令Tb*にノイズが重畳される。これは、図7に示すように、不感帯に突入したタイミングと不感帯から抜けたタイミングで推定負荷Txの波形が不連続(非線形)に変化するためである(図中の点線で囲った部分を参照)。その結果、推定負荷Txを利用する別の制御(例えば、特許第4715351号に示されたバネ上制振制御など)が存在する場合、推定負荷Txに含まれる高周波ノイズの影響によって、その制御の精度を低下させてしまうことになる。   When a dead zone is given to the signal at the point P1, noise is superimposed on the assist command Tb *. This is because, as shown in FIG. 7, the waveform of the estimated load Tx changes discontinuously (non-linearly) at the timing of entering the dead zone and the timing of leaving the dead zone (see the portion surrounded by the dotted line in the figure). ). As a result, when there is another control using the estimated load Tx (for example, sprung mass damping control disclosed in Japanese Patent No. 4715351), the control is performed due to the influence of the high frequency noise included in the estimated load Tx. The accuracy will be reduced.

地点P2の信号に不感帯を付与した場合、図8に示すように、操舵トルクTsが正から負に変化する際に、ベース指令Tbは逆に負から正に変化し、操舵を妨げる方向にアシストトルクが発生し、ドライバに違和感(摩擦感)を与えてしまうことになる。 When a dead zone is given to the signal at the point P2, as shown in FIG. 8, when the steering torque Ts changes from positive to negative, the base command Tb * changes from negative to positive in the direction that hinders steering. Assist torque is generated, giving the driver a sense of incongruity (friction).

地点P3の信号に不感帯を付与した場合、図9に示すように、操舵トルクTsが正から負に変化する際に、不感帯にいる間、ベース指令Tbは不感帯に突入した時の値(ここでは正の値)に維持されるため、操舵トルクTsが負になった時には、操舵を妨げる方向にアシストトルクが発生し、その後、不感帯から抜けると、ベース指令Tbは操舵トルクTsに追従して急激に負の値となり、操舵を助ける方向にアシストトルクが発生する。これにより、不感帯の部分で引っ掛かりが生じるような違和感をドライバに与えてしまうことになる。 When the dead zone is given to the signal at the point P3, as shown in FIG. 9, when the steering torque Ts changes from positive to negative, the base command Tb * is the value when the dead zone is entered (here, Therefore, when the steering torque Ts becomes negative, the assist torque is generated in a direction that hinders the steering. After that, when the steering torque Ts leaves the dead zone, the base command Tb * follows the steering torque Ts. As a result, the torque suddenly becomes negative and assist torque is generated in a direction to assist steering. This gives the driver a sense of incongruity that causes a catch in the dead zone.

<効果>
本実施形態によれば、目標操舵トルクTsに不感帯を設定するのではなく、サーボ制御の内部値(積分後の値)に対して不感帯を設けたことにより、ベース指令Tbが操舵トルクTsに応じた変化をするため、ドライバに違和感を与えることなく、トルクセンサ4のオフセットの影響を除去することができる。
<Effect>
According to the present embodiment, instead of setting a dead zone for the target steering torque Ts * , a dead zone is provided for the internal value of servo control (the value after integration), so that the base command Tb * is changed to the steering torque Ts. Therefore, the influence of the offset of the torque sensor 4 can be eliminated without causing the driver to feel uncomfortable.

また、本実施形態によれば、不感帯の作動/不作動が切り替わるタイミングでの推定負荷Txの波形の変化が、ベース指令Tbと比較して緩やかであり、推定負荷Txの波形は、高周波成分が抑制されたものとなる。このため、推定負荷Txを利用する他の制御(例えば制振制御)に、高周波ノイズによる悪影響を与えてしまうことを抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the change in the waveform of the estimated load Tx at the timing when the dead zone is switched / inactivated is gentle compared to the base command Tb *, and the waveform of the estimated load Tx has a high-frequency component. Is suppressed. For this reason, it can suppress that the other control (for example, vibration suppression control) using estimated load Tx exerts the bad influence by high frequency noise.

<変形例>
上記実施形態では、不感帯演算器243を、積分対象値TMとアシスト指令の前回値Tb n−1とを加算する加算器と制限演算器244との間に配置し、加算器の出力に不感帯を付与するように構成している。これに対して、図10(a)に示すように、不感帯演算器243を、加算器の入力となるアシスト指令の前回値Tb n−1に対して不感帯を付与するように配置してもよい。
<Modification>
In the above-described embodiment, the dead zone calculator 243 is disposed between the adder that adds the integration target value TM and the previous value Tb * n−1 of the assist command and the limit calculator 244, and the dead zone is output from the adder. Is configured to be granted. On the other hand, as shown in FIG. 10A, the dead zone calculator 243 may be arranged to give a dead zone to the previous value Tb * n−1 of the assist command that is input to the adder. Good.

この場合、ベース指令Tbの波形は、図10(b)に示すように、不感帯の範囲で正確にTb=0とはならず、トルク偏差ΔTの変化に応じて僅かに変化するが、概ね上記実施形態の場合と同様のものとなり、これと同様の効果を得ることができる。 In this case, as shown in FIG. 10B, the waveform of the base command Tb * is not exactly Tb * = 0 within the dead zone, and slightly changes according to the change in the torque deviation ΔT. This is substantially the same as in the above embodiment, and the same effect can be obtained.

[第2実施形態]
次に第2実施形態について説明する。
第1実施形態では、本発明を、ハンドルとタイヤ(操舵輪)とが機械的に連動するように構成された電動パワーステアリングに適用した例を示した。これに対して、本実施形態では、ハンドル(操舵軸)とタイヤ(転舵機構)とが機械的に切り離された構成を有するいわゆるステアバイワイヤシステムに適用した例を示す。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, an example in which the present invention is applied to an electric power steering configured such that a steering wheel and a tire (steering wheel) are mechanically interlocked is shown. On the other hand, this embodiment shows an example applied to a so-called steer-by-wire system having a configuration in which a handle (steering shaft) and a tire (steering mechanism) are mechanically separated.

<全体構成>
本実施形態のステアバイワイヤシステム1aは、図11に示すように、ハンドル2、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、モータ(以下「反力モータ」という)61を備えている。但し、インターミディエイトシャフト5は、一端がトルクセンサ4に、他端が反力モータ61に接続され、タイヤ10とは機械的に連動することがないように構成されている。また、トルクセンサ4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捻れ角θtを検出するように構成されている。
<Overall configuration>
As shown in FIG. 11, the steer-by-wire system 1 a of this embodiment includes a handle 2, a steering shaft 3, a torque sensor 4, an intermediate shaft 5, and a motor (hereinafter referred to as “reaction force motor”) 61. However, the intermediate shaft 5 is configured such that one end thereof is connected to the torque sensor 4 and the other end thereof is connected to the reaction force motor 61 so as not to be mechanically interlocked with the tire 10. The torque sensor 4 includes a torsion bar that connects the steering shaft 3 and the intermediate shaft 5 and is configured to detect a twist angle θt of the torsion bar.

また、ステアバイワイヤシステム1aでは、図1に示した構成から、ステアリングギアボックス7を省略し、代わりに、タイロッド8を左右に移動させるモータ(以下「操舵モータ」という)が設けられている。つまり、操舵モータ62によってタイロッド8や、その先のナックルアーム9を作動させることにより、タイヤ10である各タイヤ10の向きが変わるように構成されている。   Further, in the steer-by-wire system 1a, the steering gear box 7 is omitted from the configuration shown in FIG. 1, and instead, a motor (hereinafter referred to as “steering motor”) that moves the tie rod 8 to the left and right is provided. In other words, the direction of each tire 10 that is the tire 10 is changed by operating the tie rod 8 or the knuckle arm 9 ahead thereof by the steering motor 62.

反力モータ61は、モータの回転状態として、モータ回転角θmr、モータ電流Imrを出力し、同様に、操舵モータ62は、モータの回転状態として、モータ回転角θmf、モータ電流Imfを出力するように構成されている。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(図示せず)が設けられている。   The reaction force motor 61 outputs the motor rotation angle θmr and the motor current Imr as the motor rotation state, and similarly, the steering motor 62 outputs the motor rotation angle θmf and the motor current Imf as the motor rotation state. It is configured. Further, a vehicle speed sensor (not shown) for detecting the vehicle speed V is provided at a predetermined portion in the vehicle.

ECU15aは、トルクセンサ4にて検出された捻れ角θt、反力モータ61のモータ電流Imr,操舵モータ62のモータ電流Imf、および車速Vに基づいて反力モータ61に印加する駆動電圧Vrを生成することにより、操舵時にドライバが感じる反力を制御する操舵力制御部70と、トルクセンサにて検出された捻れ角θt、反力モータ61のモータ回転角θmr,モータ電流Imr、操舵モータ62のモータ回転角θmf,モータ電流Imfに基づいて操舵モータ62に印加する駆動電圧Vfを生成することによりタイヤ10の向き(操舵角)を制御する操舵角制御部80とを備える。なお、ECU15aは、図示しない、車載バッテリからの電力によって動作する。   The ECU 15a generates a drive voltage Vr to be applied to the reaction force motor 61 based on the twist angle θt detected by the torque sensor 4, the motor current Imr of the reaction force motor 61, the motor current Imf of the steering motor 62, and the vehicle speed V. Thus, the steering force control unit 70 that controls the reaction force felt by the driver during steering, the twist angle θt detected by the torque sensor, the motor rotation angle θmr of the reaction force motor 61, the motor current Imr, and the steering motor 62 And a steering angle control unit 80 for controlling the direction (steering angle) of the tire 10 by generating a drive voltage Vf to be applied to the steering motor 62 based on the motor rotation angle θmf and the motor current Imf. The ECU 15a is operated by electric power from an in-vehicle battery (not shown).

<操舵力制御部>
操舵力制御部70は、負荷推定器71と、目標操舵トルク演算部72と、操舵トルク検出部73と、偏差演算器74と、トルクサーボコントローラ75と、反力モータ駆動制御部76とを備える。但し、目標操舵トルク演算部72、偏差演算器74、トルクサーボコントローラ75、反力モータ駆動制御部76は、それぞれ目標生成部22、偏差演算器23、アシストコントローラ24、電流FB部42と同様に構成されているため説明を省略する。但し、反力モータ駆動制御部76では、モータ電流Imの代わりに反力モータ61のモータ電流Imrを用い、駆動電圧Vdの代わりに反力モータ61を駆動する駆動電圧Vrを生成する。
<Steering force control unit>
The steering force control unit 70 includes a load estimator 71, a target steering torque calculation unit 72, a steering torque detection unit 73, a deviation calculation unit 74, a torque servo controller 75, and a reaction force motor drive control unit 76. . However, the target steering torque calculation unit 72, the deviation calculation unit 74, the torque servo controller 75, and the reaction force motor drive control unit 76 are the same as the target generation unit 22, the deviation calculation unit 23, the assist controller 24, and the current FB unit 42, respectively. Since it is configured, description thereof is omitted. However, the reaction force motor drive control unit 76 uses the motor current Imr of the reaction force motor 61 instead of the motor current Im, and generates a drive voltage Vr for driving the reaction force motor 61 instead of the drive voltage Vd.

負荷推定器71は、操舵モータ62のモータ電流Imfに基づいて路面負荷(推定負荷)Txを推定する。具体的には、モータ電流ImfにゲインKfを乗じたものを推定負荷Tx(=Kf・Imf)とする。操舵トルク検出部73は、トルクセンサ4が出力する捻れ角θtにから操舵トルクTsを求める周知のものである。   The load estimator 71 estimates a road surface load (estimated load) Tx based on the motor current Imf of the steering motor 62. Specifically, an estimated load Tx (= Kf · Imf) is obtained by multiplying the motor current Imf by the gain Kf. The steering torque detection unit 73 is a known unit that obtains the steering torque Ts from the twist angle θt output from the torque sensor 4.

<操舵角制御部>
操舵角制御部80は、ハンドル角検出部81と、目標操舵角演算部82と、操舵角検出部83と、偏差演算器84と、角度サーボコントローラ85と、操舵モータ駆動制御部86とを備えている。
<Steering angle control unit>
The steering angle controller 80 includes a steering wheel angle detector 81, a target steering angle calculator 82, a steering angle detector 83, a deviation calculator 84, an angle servo controller 85, and a steering motor drive controller 86. ing.

ハンドル角検出部81は、反力モータ61のモータ回転角θmrと、トルクセンサ4で検出された捻れ角θtとを加算することでハンドル角θsを求める。
目標操舵角演算部82は、ハンドル角検出部81で求めたハンドル角θsと車速センサで検出された車速Vに基づいて、タイヤ10の目標操舵角θfを算出する。なお、ハンドル角θsから目標操舵角θfへの変換ゲインは、低速では、少ないハンドル角でも小回りができるように大き目に設定され、高速では、ハンドル角θsに対する車両横運動の感度を下げるために小さ目に設定されている。変換ゲインの逆数となるギヤ比θs/θfで表すと、図12に示すように、ギヤ比θs/θfは低速時には小さ目の値となり、高速時には大き目の値となるように設定されている。
The handle angle detector 81 calculates the handle angle θs by adding the motor rotation angle θmr of the reaction force motor 61 and the twist angle θt detected by the torque sensor 4.
The target steering angle calculator 82 calculates the target steering angle θf * of the tire 10 based on the steering wheel angle θs obtained by the steering wheel angle detector 81 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor. Note that the conversion gain from the steering wheel angle θs to the target steering angle θf * is set to be large so that a small turning angle can be made even with a small steering angle at low speeds, and in order to reduce the sensitivity of the vehicle lateral movement with respect to the steering wheel angle θs at high speeds. It is set to small. When represented by the gear ratio θs / θf that is the reciprocal of the conversion gain, as shown in FIG. 12, the gear ratio θs / θf is set to a small value at a low speed and to a large value at a high speed.

操舵角検出部83は、操舵モータ62のモータ回転角θmfに所定のゲインを乗じることで、タイヤ10の向きを表す操舵角θfに換算する。
偏差演算器84は、目標操舵角演算部82で求めた目標操舵角θfと、操舵角検出部83で求めた操舵角θfとの差である操舵角偏差Δθ(=Tf−Tf)を演算する。
The steering angle detector 83 multiplies the motor rotation angle θmf of the steering motor 62 by a predetermined gain to convert it into a steering angle θf that represents the direction of the tire 10.
The deviation calculator 84 calculates a steering angle deviation Δθ (= Tf * −Tf) which is a difference between the target steering angle θf * obtained by the target steering angle computing unit 82 and the steering angle θf obtained by the steering angle detecting unit 83. Calculate.

角度サーボコントローラ85は、アシストコントローラ24と同様に構成されたものであり、トルク偏差ΔTの代わりに操舵角偏差Δθを用いて、操舵角θfが目標操舵角θfと一致するように、公知のPID制御を実現するための電流指令値Imfを演算する。但し、角度サーボコントローラ85を構成する不感帯演算器は、ハンドル角検出部81で求められるハンドル角θsに現れるオフセット誤差(ひいてはトルクセンサ4が検出する捻れ角θtのオフセット誤差)に基づいて、不感帯の境界値Tdが設定されている。 The angle servo controller 85 is configured in the same manner as the assist controller 24 and uses a steering angle deviation Δθ instead of the torque deviation ΔT so that the steering angle θf matches the target steering angle θf * . A current command value Imf * for realizing PID control is calculated. However, the dead band computing unit constituting the angle servo controller 85 is based on the offset error that appears in the handle angle θs obtained by the handle angle detector 81 (and thus the offset error of the twist angle θt detected by the torque sensor 4). A boundary value Td is set.

操舵モータ駆動制御部86では、電流FB部42と同様に構成されたものであり、モータ電流Imの代わりに操舵モータ62のモータ電流Imfを用い、駆動電圧Vdの代わりに操舵モータ62を駆動する駆動電圧Vfを生成する。   The steering motor drive control unit 86 is configured in the same manner as the current FB unit 42, and uses the motor current Imf of the steering motor 62 instead of the motor current Im and drives the steering motor 62 instead of the drive voltage Vd. A drive voltage Vf is generated.

<効果>
本実施形態によれば、第1実施形態の場合と同様に、トルクセンサ4で検出される捻れ角θt、ひいては操舵トルク検出部73で求める操舵トルクTsやハンドル角検出部81で求めるハンドル角θs(ひいてはトルクセンサ4で検出される捻れ角θt)のオフセット誤差の影響を、ドライバに違和感を与えることなく除去することができる。
<Effect>
According to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the twist angle θt detected by the torque sensor 4, and thus the steering torque Ts obtained by the steering torque detector 73 and the handle angle θs obtained by the handle angle detector 81. The influence of the offset error of the twist angle θt detected by the torque sensor 4 can be removed without causing the driver to feel uncomfortable.

[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態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ことなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention can take a various form, without being limited to the said embodiment. For example, the functions of one component may be distributed to a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having the same function. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment.

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is limited is not.

また、本発明は、前述したステアリング制御装置の他、ステアリング制御装置を構成要素とする各種システム、ステアリング制御装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム、ステアリング制御方法など、種々の形態で実現することができる。   In addition to the above-described steering control device, the present invention has various modes such as various systems including the steering control device, a program for causing a computer to function as each means constituting the steering control device, and a steering control method. Can be realized.

1…電動パワーステアリングシステム 1a…ステアバイワイヤシステム 2…ハンドル 4…トルクセンサ 6…モータ 10…タイヤ 11…車速センサ 15,15a…ECU 20…ベースアシスト部 21…負荷推定器 22…目標生成部 23…偏差演算器 24…アシストコントローラ 30…補正部 41…加算器 42…電流FB部 61…反力モータ 62…操舵モータ 70…操舵力制御部 71…負荷推定器 72…目標操舵トルク演算部 73…操舵トルク検出部 74…偏差演算器 75…トルクサーボコントローラ 76…反力モータ駆動制御部 80…操舵角制御部 81…ハンドル角検出部 82…目標操舵角演算部 83…操舵角検出部 84…偏差演算器 85…角度サーボコントローラ 86…操舵モータ駆動制御部 100…操舵系メカ 211…加算器 241…ゲイン付与器 242…積分器 243…不感帯演算器 244…制限演算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering system 1a ... Steer-by-wire system 2 ... Handle 4 ... Torque sensor 6 ... Motor 10 ... Tire 11 ... Vehicle speed sensor 15, 15a ... ECU20 ... Base assist part 21 ... Load estimator 22 ... Target generation part 23 ... Deviation calculator 24 ... assist controller 30 ... correction unit 41 ... adder 42 ... current FB unit 61 ... reaction force motor 62 ... steering motor 70 ... steering force control unit 71 ... load estimator 72 ... target steering torque calculation unit 73 ... steering Torque detector 74 ... Deviation calculator 75 ... Torque servo controller 76 ... Reaction force motor drive controller 80 ... Steering angle controller 81 ... Steering angle detector 82 ... Target steering angle calculator 83 ... Steering angle detector 84 ... Deviation calculation 85 ... Angle servo controller 86 ... Steering motor drive controller 1 00 ... Steering system mechanism 211 ... Adder 241 ... Gain applicator 242 ... Integrator 243 ... Dead band calculator 244 ... Limit calculator

Claims (6)

路面から操舵輪に加えられる路面負荷を推定し、該推定した路面負荷から、操舵部材に連結された操舵軸に加わる操舵トルクの目標値である目標操舵トルクを生成する目標生成手段(21,22,71,72)と、
前記操舵トルクの検出値を検出操舵トルクとして、前記目標操舵トルクに対する前記検出操舵トルクの偏差であるトルク偏差を求める偏差演算手段(23,74)と、
前記操舵軸にアシストトルクを加えるモータ(6,61)を、前記トルク偏差に従ってサーボ制御するための指令値を生成する指令値生成手段(24,75)と、
前記操舵トルクの検出値がオフセット誤差の範囲内である時に生成される前記指令値が不感帯内の値になるように、前記指令値生成手段で使用される内部値に不感帯を付与する不感帯付与手段(243)と、
を備えることを特徴とするステアリング制御装置。
Target generation means (21, 22) that estimates a road load applied to the steering wheel from the road surface, and generates a target steering torque that is a target value of the steering torque applied to the steering shaft connected to the steering member from the estimated road load. , 71, 72) and
Deviation calculation means (23, 74) for obtaining a torque deviation which is a deviation of the detected steering torque with respect to the target steering torque, using the detected value of the steering torque as a detected steering torque;
Command value generating means (24, 75) for generating a command value for servo-controlling the motor (6, 61) for applying assist torque to the steering shaft according to the torque deviation;
A dead zone applying means for giving a dead zone to the internal value used by the command value generating means so that the command value generated when the detected value of the steering torque is within an offset error range is a value within the dead zone. (243)
A steering control device comprising:
指令値生成手段は、
前記トルク偏差に対して制御ゲインを付与するゲイン付与手段(241)と、
前記指令値の前回値に、前記ゲイン付与手段の出力値を加算して前記指令値を生成する積分手段(242)と、
を備え、
前記不感帯付与手段は、前記積分手段での加算結果または前記指令値の前回値を、前記不感帯の付与対象となる前記内部値とすることを特徴とする請求項1に記載のステアリング制御装置。
The command value generating means
Gain applying means (241) for applying a control gain to the torque deviation;
Integration means (242) for generating the command value by adding the output value of the gain applying means to the previous value of the command value;
With
2. The steering control device according to claim 1, wherein the dead zone applying unit sets the addition result in the integrating unit or the previous value of the command value as the internal value to which the dead zone is applied.
前記サーボ制御における積分要素のゲインである積分ゲイン、前記指令値生成手段が前記指令値を生成する周期である演算周期、前記検出操舵トルクから前記目標操舵トルクへの変換ゲイン、前記オフセット誤差のいずれか一つ以上に基づいて、前記不感帯付与手段により付与される不感帯の幅が設定されていることを特徴とする請求項2に記載のステアリング制御装置。   Any of an integral gain which is a gain of an integral element in the servo control, a calculation cycle which is a cycle in which the command value generation unit generates the command value, a conversion gain from the detected steering torque to the target steering torque, and the offset error The steering control device according to claim 2, wherein a width of the dead zone given by the dead zone giving means is set based on one or more of them. 前記積分ゲインをKi、前記演算周期をts、前記変換ゲインをK、前記オフセット誤差をδ、次式を用いて算出される境界値Tdとして、
Td=tsKi(K−1)δ
前記不感帯付与手段により付与される不感帯の幅が−Td〜Tdに設定されていることを特徴とする請求項3に記載のステアリング制御装置。
The integral gain is Ki, the calculation cycle is ts, the conversion gain is K, the offset error is δ, and a boundary value Td calculated using the following equation:
Td = tsKi (K−1) δ
The steering control device according to claim 3, wherein a width of the dead zone provided by the dead zone applying unit is set to −Td to Td.
前記操舵軸は前記操舵輪を転舵させる転舵機構を構成し、
前記目標生成手段(21,22)は、前記操舵トルクの検出値に基づいて前記目標操舵トルクを生成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のステアリング制御装置。
The steering shaft constitutes a steering mechanism for turning the steering wheel,
The steering control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the target generation means (21, 22) generates the target steering torque based on a detected value of the steering torque. .
前記操舵軸は前記操舵輪を転舵させる転舵機構とは別体に設けられ、
前記目標生成手段(71,72)は、前記転舵機構を構成するモータ(62)の負荷に基づいて前記目標操舵トルクを生成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のステアリング制御装置。
The steering shaft is provided separately from a steering mechanism that steers the steering wheel,
The said target production | generation means (71, 72) produces | generates the said target steering torque based on the load of the motor (62) which comprises the said steering mechanism, The any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. The steering control device according to item.
JP2013166291A 2013-08-09 2013-08-09 Steering control device Active JP6252027B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013166291A JP6252027B2 (en) 2013-08-09 2013-08-09 Steering control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013166291A JP6252027B2 (en) 2013-08-09 2013-08-09 Steering control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015033941A true JP2015033941A (en) 2015-02-19
JP6252027B2 JP6252027B2 (en) 2017-12-27

Family

ID=52542787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013166291A Active JP6252027B2 (en) 2013-08-09 2013-08-09 Steering control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6252027B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101937468B1 (en) * 2017-10-16 2019-04-11 주식회사 만도 Active roll stabilizer and method of discriminating actuator dead band region thereof
US10370029B2 (en) 2016-07-20 2019-08-06 Denso Corporation Steering control apparatus
JP6628017B1 (en) * 2018-07-13 2020-01-08 日本精工株式会社 Vehicle steering system
JP2021011229A (en) * 2019-07-09 2021-02-04 株式会社デンソー Steering control device
US10994776B1 (en) 2018-07-13 2021-05-04 Nsk Ltd. Vehicle steering apparatus
JP6873365B1 (en) * 2020-04-08 2021-05-19 日立Astemo株式会社 Control device, steering device
US11091196B2 (en) 2017-04-14 2021-08-17 Denso Corporation Steering control device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7235022B2 (en) * 2020-08-25 2023-03-08 株式会社デンソー steering control device
JP2022186096A (en) * 2021-06-04 2022-12-15 株式会社デンソー steering control device
JP2022186087A (en) * 2021-06-04 2022-12-15 株式会社デンソー steering control device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09156518A (en) * 1995-12-01 1997-06-17 Honda Motor Co Ltd Motor-driven power steering device
JP2002160653A (en) * 2000-11-24 2002-06-04 Toyoda Mach Works Ltd Control device of electric power steering device
US6422335B1 (en) * 2000-04-11 2002-07-23 Trw Inc. Method and apparatus for controlling steering feel with diagnostics
JP2004306944A (en) * 2003-04-01 2004-11-04 General Motors Corp <Gm> Control for enhancement of vehicle stability
JP2006131179A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Favess Co Ltd Electric power steering device
JP2006182058A (en) * 2004-12-24 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd Steering control device for vehicle
JP2009255678A (en) * 2008-04-15 2009-11-05 Jtekt Corp Electric power steering device
JP2010105634A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Honda Motor Co Ltd Automatic-steering device of vehicle
JP2013052793A (en) * 2011-09-05 2013-03-21 Denso Corp Electric power steering control device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09156518A (en) * 1995-12-01 1997-06-17 Honda Motor Co Ltd Motor-driven power steering device
US6422335B1 (en) * 2000-04-11 2002-07-23 Trw Inc. Method and apparatus for controlling steering feel with diagnostics
JP2002160653A (en) * 2000-11-24 2002-06-04 Toyoda Mach Works Ltd Control device of electric power steering device
JP2004306944A (en) * 2003-04-01 2004-11-04 General Motors Corp <Gm> Control for enhancement of vehicle stability
JP2006131179A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Favess Co Ltd Electric power steering device
JP2006182058A (en) * 2004-12-24 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd Steering control device for vehicle
JP2009255678A (en) * 2008-04-15 2009-11-05 Jtekt Corp Electric power steering device
JP2010105634A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Honda Motor Co Ltd Automatic-steering device of vehicle
JP2013052793A (en) * 2011-09-05 2013-03-21 Denso Corp Electric power steering control device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10370029B2 (en) 2016-07-20 2019-08-06 Denso Corporation Steering control apparatus
US11091196B2 (en) 2017-04-14 2021-08-17 Denso Corporation Steering control device
KR101937468B1 (en) * 2017-10-16 2019-04-11 주식회사 만도 Active roll stabilizer and method of discriminating actuator dead band region thereof
JP6628017B1 (en) * 2018-07-13 2020-01-08 日本精工株式会社 Vehicle steering system
US10994776B1 (en) 2018-07-13 2021-05-04 Nsk Ltd. Vehicle steering apparatus
JP2021011229A (en) * 2019-07-09 2021-02-04 株式会社デンソー Steering control device
JP6873365B1 (en) * 2020-04-08 2021-05-19 日立Astemo株式会社 Control device, steering device
WO2021205575A1 (en) * 2020-04-08 2021-10-14 日立 Astemo 株式会社 Control device, steering device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6252027B2 (en) 2017-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6252027B2 (en) Steering control device
JP6314752B2 (en) Electric steering control device
JP5126357B2 (en) Vehicle steering device
JP7116888B2 (en) motor controller
JP6327198B2 (en) Electric power steering control device
US10035538B2 (en) Electric power steering system with motor controller
JP5994481B2 (en) Electric power steering device
CN111278714A (en) Steering control device
JP6044440B2 (en) Steering control device
JP5994480B2 (en) Electric power steering device
JP6299087B2 (en) Steering control device
JP2020049962A (en) Motor control device
JP2013052792A (en) Electric power steering control device
JP2018114845A (en) Steer-by-wire type steering device
JP6387657B2 (en) Electric power steering control device
JP6036570B2 (en) Electric steering control device
JP2007204034A (en) Method and control structure for controlling operation angle of superposition angle operation part and output torque
JP5265436B2 (en) Electric power steering apparatus and control method thereof
JP6326171B1 (en) Steering control device, electric power steering device
JP2014213779A (en) Electric steering control device
JP6252059B2 (en) Steering control device
JP6252062B2 (en) Steering control device
JP6044439B2 (en) Electric steering control device
JP2015003549A (en) Electric steering control device
JP6443204B2 (en) Steering control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160526

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170310

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170321

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171031

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171113

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6252027

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250