JP2015229385A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
特許文献1には、横加速度が大きくなるほどアシスト信号を小さくすることにより、ハンドルを切り増ししているときに手応え感を与えるようにした電動パワーステアリング装置が開示されている。
特許文献2には、横加速度が大きくなるとアシスト量を減少させることにより、コーナーへの車両の進入時にハンドルを重くして、コーナーへの進入を運転者が実感できるようにした油圧式パワーステアリング装置が開示されている。
Patent Document 1 discloses an electric power steering device that gives a sense of responsiveness when the steering wheel is increased by reducing the assist signal as the lateral acceleration increases.
電動パワーステアリング装置では、一般的に、低速走行時には小さい操舵力で操舵ができるようにアシスト力(操舵補助力)が大きくされ、高速走行時には運転者に手応え感を与えるためにアシスト力が小さくされる。このため、高速走行時に緊急回避を行う場合や、ワインディングロードを高速走行する場合には、アシスト力不足によってハンドルが重くなる現象が発生するおそれがある。 In an electric power steering device, in general, an assist force (steering assist force) is increased so that steering can be performed with a small steering force during low-speed traveling, and the assist force is decreased in order to give the driver a sense of responsiveness during high-speed traveling. The For this reason, when emergency avoidance is performed during high speed traveling or when traveling at a high speed on the winding road, there is a risk that a handle becomes heavy due to insufficient assist force.
この発明の目的は、高速走行の旋回時におけるアシスト力不足を解消できる電動パワーステアリング装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric power steering device that can solve the shortage of assist force during turning at high speed.
請求項1記載の発明は、車両の転舵機構(4)に電動モータ(18)から操舵補助力を与える電動パワーステアング装置(1)であって、基本アシストトルク指令値を設定する指令値設定手段(41)と、前記車両の車速を取得する車速取得手段(12,12A,12B)と、前記車両が旋回状態であるか否かを判別する旋回状態判別手段(62,62A,62B)と、前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されていることを条件に、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値の絶対値が大きくなるように、前記基本アシストトルク指令値を補正する補正手段(42,42A,42B,43)と、前記補正手段による補正後の基本アシストトルク指令値に基づいて、前記電動モータを制御する手段とを含む、電動パワーステアリング装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。 The invention according to claim 1 is an electric power steering device (1) for applying a steering assist force from an electric motor (18) to a steering mechanism (4) of a vehicle, and a command value setting for setting a basic assist torque command value Means (41), vehicle speed acquisition means (12, 12A, 12B) for acquiring the vehicle speed of the vehicle, and turning state determination means (62, 62A, 62B) for determining whether or not the vehicle is turning. Set by the command value setting means on condition that the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means is equal to or higher than a predetermined first threshold and the turning state determination means determines that the vehicle is turning. Correction means (42, 42A, 42B, 43) for correcting the basic assist torque command value so that the absolute value of the basic assist torque command value is increased, and the correction means. Based on the basic assist torque command value after correction, and means for controlling said electric motor, an electric power steering apparatus. In addition, although the alphanumeric character in parentheses represents a corresponding component in an embodiment described later, of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment. The same applies hereinafter.
この発明では、車速が所定の第1閾値以上でありかつ車両が旋回状態であることを条件に、基本アシストトルク指令値の絶対値が大きくなるように、基本アシストトルク指令値が補正される。これにより、車速が第1閾値以上の旋回時にアシスト力が大きくされる。これにより、高速走行の旋回時におけるアシスト力不足を解消できる。これにより、高速走行時に緊急回避を行う場合やワインディングロードを高速走行する場合に、アシスト力不足によってハンドルが重くなるのを抑制または防止できる。 In the present invention, the basic assist torque command value is corrected so that the absolute value of the basic assist torque command value is increased on condition that the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined first threshold value and the vehicle is in a turning state. As a result, the assist force is increased when the vehicle speed is turning at or above the first threshold. As a result, the shortage of assist force during turning at high speed can be resolved. This makes it possible to suppress or prevent the steering wheel from becoming heavy due to insufficient assist force when performing emergency avoidance during high speed traveling or traveling at a high speed on the winding road.
請求項2記載の発明は、前記車両の操向のために操作される操舵部材(2)に加えられる操舵トルクを取得する操舵トルク取得手段(12,12A,12B)を含み、前記指令値設定手段は、前記操舵トルク取得手段によって取得される操舵トルクと前記車速取得手段によって取得される車速とに基いて、基本アシストトルク指令値を設定するように構成されており、前記補正手段は、前記基本アシストトルク指令値を補正する条件として、前記操舵トルク取得手段によって取得された操舵トルクの絶対値が所定の第2閾値以上であることをさらに含む、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置である。
The invention according to
請求項3記載の発明は、前記車両の横加速度を取得する横加速度取得手段(12)を含み、前記旋回状態判別手段(62)は、前記横加速度取得手段によって取得された横加速度の絶対値が所定の第3閾値以上のときに、前記車両が旋回状態であると判別するように構成されている、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置である。
請求項4記載の発明は、前記補正手段は、前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されているときに、前記横加速度取得手段によって取得される横加速度に基いてアシストトルク補償量を設定する補償量設定手段(63)と、前記補償量設定手段によって設定されたアシストトルク補償量を、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値に加算する加算手段(43)とを含む、請求項3に記載の電動パワーステアリング装置である。
Invention of
According to a fourth aspect of the present invention, the correction means determines that the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means is greater than or equal to a predetermined first threshold and that the vehicle is in a turning state by the turning state determination means. Sometimes, the compensation amount setting means (63) for setting the assist torque compensation amount based on the lateral acceleration acquired by the lateral acceleration acquisition means, and the assist torque compensation amount set by the compensation amount setting means are set to the command The electric power steering apparatus according to
請求項5記載の発明は、前記車両のヨーレートを取得するヨーレート取得手段(12A)を含み、前記旋回状態判別手段(62A)は、前記ヨーレート取得手段によって取得されたヨーレートの絶対値が所定の第4閾値以上のときに、前記車両が旋回状態であると判別するように構成されている、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置である。 The invention according to claim 5 includes a yaw rate acquisition means (12A) for acquiring the yaw rate of the vehicle, and the turning state determination means (62A) has a predetermined absolute value of the yaw rate acquired by the yaw rate acquisition means. 3. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is configured to determine that the vehicle is in a turning state when the threshold value is 4 or more.
請求項6記載の発明は、前記補正手段は、前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されているときに、前記ヨーレート取得手段によって取得されるヨーレートに基いてアシストトルク補償量を設定する補償量設定手段(63A)と、前記補償量設定手段によって設定されたアシストトルク補償量を、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値に加算する加算手段とを含む、請求項5に記載の電動パワーステアリング装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, the correction means determines that the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means is greater than or equal to a predetermined first threshold and that the vehicle is in a turning state by the turning state determination means. Sometimes, the compensation amount setting means (63A) for setting the assist torque compensation amount based on the yaw rate acquired by the yaw rate acquisition means, and the assist torque compensation amount set by the compensation amount setting means are set to the command value setting. The electric power steering apparatus according to claim 5, further comprising an adding means for adding to the basic assist torque command value set by the means.
請求項7記載の発明は、前記車両の操向のために操作される操舵部材(2)の回転角である操舵角を取得する操舵角取得手段(12B)を含み、前記旋回状態判別手段(62B)は、前記操舵角取得手段によって取得された操舵角の絶対値が所定の第5閾値以上のときに、前記車両が旋回状態であると判別するように構成されている、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置である。
The invention according to
請求項8記載の発明は、前記補正手段は、前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されているときに、前記操舵角取得手段によって取得される操舵角に基いてアシストトルク補償量を設定する補償量設定手段(63B)と、前記補償量設定手段によって設定されたアシストトルク補償量を、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値に加算する加算手段とを含む、請求項7に記載の電動パワーステアリング装置である。
According to an eighth aspect of the present invention, the correction means determines that the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means is equal to or higher than a predetermined first threshold and that the vehicle is in a turning state by the turning state determination means. Sometimes, the compensation amount setting means (63B) for setting the assist torque compensation amount based on the steering angle acquired by the steering angle acquisition means, and the assist torque compensation amount set by the compensation amount setting means are used as the command. The electric power steering apparatus according to
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置1は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール2と、このステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して機械的に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
The electric power steering apparatus 1 includes a
ステアリングシャフト6は、ステアリングホイール2に連結された入力軸8と、中間軸7に連結された出力軸9とを含む。入力軸8と出力軸9とは、トーションバー10を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト6の周囲には、トルクセンサ11が配置されている。トルクセンサ11は、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール2に与えられた操舵トルクTを検出する。この実施形態では、トルクセンサ11によって検出される操舵トルクTは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。なお、トルクセンサ11によって検出可能な操舵トルクTの大きさの上限値は、トーションバー10の性能(強度、耐久性)によって予め決定されている。
The
A
転舵機構4は、ピニオン軸13と、転舵軸としてのラック軸14とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸14の各端部には、タイロッド15およびナックルアーム(図示略)を介して転舵輪3が連結されている。ピニオン軸13は、中間軸7に連結されている。ピニオン軸13は、ステアリングホイール2の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸13の先端(図1では下端)には、ピニオン16が連結されている。
The steered
ラック軸14は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸14の軸方向の中間部には、ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。このピニオン16およびラック17によって、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることによって、転舵輪3を転舵することができる。
The
ステアリングホイール2が操舵(回転)されると、この回転が、ステアリングシャフト6および中間軸7を介して、ピニオン軸13に伝達される。そして、ピニオン軸13の回転は、ピニオン16およびラック17によって、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。
操舵補助機構5は、操舵補助用の電動モータ18と、電動モータ18の出力トルクを転舵機構4に伝達するための減速機構19とを含む。電動モータ18は、この実施形態では、三相ブラシレスモータからなる。電動モータ18の近傍には、電動モータ18のロータの回転角を検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ23が配置されている。減速機構19は、ウォーム軸20と、このウォーム軸20と噛み合うウォームホイール21とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構19は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング22内に収容されている。
When the
The steering assist mechanism 5 includes an
ウォーム軸20は、電動モータ18によって回転駆動される。また、ウォームホイール21は、ステアリングシャフト6とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール21は、ウォーム軸20によって回転駆動される。
電動モータ18によってウォーム軸20が回転駆動されると、ウォームホイール21が回転駆動され、ステアリングシャフト6が回転する。そして、ステアリングシャフト6の回転は、中間軸7を介してピニオン軸13に伝達される。ピニオン軸13の回転は、ラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。すなわち、電動モータ18によってウォーム軸20を回転駆動することによって、転舵輪3が転舵されるようになっている。
The
When the
車両には、車速Vを検出するための車速センサ24、車両の横加速度Gyを検出するための横加速度センサ25が設けられている。この実施形態では、横加速度センサ25によって検出される横加速度Gyは、たとえば、車両が右旋回しているときの横加速度が正の値として検出され、車両が左旋回しているときの横加速度が負の値として検出され、その絶対値が大きいほど横加速度の大きさが大きくなるものとする。
The vehicle is provided with a
電動モータ18は、モータ制御装置としてのECU(電子制御ユニット:Electronic Control Unit)12によって制御される。ECU12には、トルクセンサ11によって検出される操舵トルクT、車速センサ24によって検出される車速V、横加速度センサ25によって検出される横加速度Gy、回転角センサ23の出力信号等が入力されている。
図2は、ECU12の電気的構成を示すブロック図である。
The
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the
ECU12は、マイクロコンピュータ31と、マイクロコンピュータ31によって制御され、電動モータ18に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)32と、電動モータ18に流れるモータ電流を検出する電流検出部33とを備えている。
電動モータ18は、例えば三相ブラシレスモータであり、図3に図解的に示すように、界磁としてのロータ100と、U相、V相およびW相のステータ巻線101,102,103を含むステータ105とを備えている。電動モータ18は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
The
The
各相のステータ巻線101,102,103の方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ100の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ100の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ100とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ100のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ100の回転角(電気角)θeは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ回転角θeに従う実回転座標系である。このロータ回転角θeを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。
Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the
図2に戻り、マイクロコンピュータ31は、CPUおよびメモリ(ROM、RAM、不揮発性メモリなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、基本アシストトルク指令値設定部41と、アシストトルク補償量演算部42と、補償量加算部43と、電流指令値設定部44と、電流偏差演算部45と、PI(比例積分)制御部46と、dq/UVW変換部47と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部48と、UVW/dq変換部49と、回転角演算部50とを含む。
Returning to FIG. 2, the
回転角演算部50は、回転角センサ23の出力信号に基づいて、電動モータ18のロータの回転角θeを演算する。回転角演算部51によって演算されるロータ回転角θe(電気角)は、dq/UVW変換部47およびUVW/dq変換部49に与えられる。
基本アシストトルク指令値設定部41は、トルクセンサ11によって検出される検出操舵トルクTと車速センサ24によって検出される車速Vとに基づいて、基本アシストトルク指令値Tao*を設定する。検出操舵トルクTに対する基本アシストトルク指令値Tao*の設定例は、図4に示されている。検出操舵トルクTは、例えば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、基本アシストトルク指令値Tao*は、電動モータ18から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ18から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。基本アシストトルク指令値Tao*は、検出操舵トルクTの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクTの負の値に対しては負をとる。
The rotation
The basic assist torque command
検出操舵トルクTが−T1〜T1(たとえば、T1=0.4N・m)の範囲(トルク不感帯)の微小な値のときには、基本アシストトルク指令値Tao*は零とされる。そして、検出操舵トルクTが−T1〜T1の範囲外の値である場合には、基本アシストトルク指令値Tao*は、検出操舵トルクTの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。ただし、前述したように、トルクセンサ11は予め定められた上限値T2(T2>0)以上の操舵トルクを検出できないため、実際の操舵トルクの絶対値が上限値T2を超えたとしても、基本アシストトルク指令値Tao*の絶対値は上限値T2に対応した値となる。上限値T2は、例えば、6.5Nm程度である。また、基本アシストトルク指令値Tao*は、車速センサ24によって検出される車速Vが大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定されるようになっている。これにより、低速走行時には操舵補助力が大きくされ、高速走行時には操舵補助力が小さくされる。
When the detected steering torque T is a small value (torque dead zone) in the range of -T1 to T1 (for example, T1 = 0.4 N · m), the basic assist torque command value Tao * is set to zero. When the detected steering torque T is a value outside the range of -T1 to T1, the basic assist torque command value Tao * increases as the absolute value of the detected steering torque T increases. Is set. However, as described above, the
図2に戻り、アシストトルク補償量演算部42は、高速走行の旋回時に操舵補助力(アシスト力)が不足するのを解消するために設けられたものである。アシストトルク補償量演算部42は、車速センサ24によって検出される車速Vと横加速度センサ25によって検出される横加速度Gyとに基いて、アシストトルク補償量Tacを演算する。
具体的には、アシストトルク補償量演算部42は、高速走行状態判別部61と旋回状態判別部62と補償量設定部63とを含んでいる。高速走行状態判別部61は、車速センサ24によって検出される車速Vに基いて、車両が高速走行状態であるか否かを判別する。具体的には、高速走行状態判別部61は、車速Vが所定の第1閾値A(A>0)以上であるときには、車両が高速走行状態であると判別する。第1閾値Aは、例えば、80km/hに設定される。
Returning to FIG. 2, the assist torque compensation
Specifically, the assist torque compensation
旋回状態判別部62は、横加速度センサ25によって検出された横加速度Gyに基いて、車両が旋回状態であるか否かを判別する。具体的には、旋回状態判別部62は、横加速度Gyの絶対値が所定の第3閾値C(C>0)以上であるときに、車両が旋回状態であると判別する。補償量設定部63は、高速走行状態判別部61によって車両が高速走行状態であると判別されかつ旋回状態判別部62によって車両が旋回状態であると判別されているときに、横加速度センサ25によって検出された横加速度Gyに基いて、アシストトルク補償量Tacを設定する。
The turning
横加速度Gyに対するアシストトルク補償量Tacの設定例は、図5に示されている。横加速度Gyの絶対値が第3閾値C未満であるときには、旋回状態判別部62によって車両が旋回状態ではないと判別され、アシストトルク補償量Tacは零に設定される。一方、横加速度Gyの絶対値が第3閾値C以上である場合には、旋回状態判別部62によって車両が旋回状態であると判別され、補償量設定部63によってアシストトルク補償量Tacが有意値に設定される。具体的には、横加速度Gyが第3閾値C以上である場合(右旋回時)にはアシストトルク補償量Tacは正の値となり、横加速度Gyが−C以下である場合(左旋回時)には横加速度Gyは負の値となる。そして、アシストトルク補償量Tacは、横加速度Gyの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。
A setting example of the assist torque compensation amount Tac for the lateral acceleration Gy is shown in FIG. When the absolute value of the lateral acceleration Gy is less than the third threshold C, the turning
図6は、アシストトルク補償量演算部42の動作を説明するためのフローチャートである。図6の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
高速走行状態判別部61は、車速センサ24によって検出された車速Vが所定の第1閾値A以上であるか否かを判別することにより、車両が高速走行状態であるか否かを判別する(ステップS1)。車速Vが第1閾値A未満である場合には(ステップS1:NO)、高速走行状態判別部61は、車両が高速走行状態ではないと判別し、ステップS1に戻る。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the assist torque compensation
The high speed traveling
車速Vが第1閾値A以上であると判別された場合には(ステップS1:YES)、高速走行状態判別部61は、車両が高速走行状態であると判別し、ステップS2に移行する。ステップS2では、旋回状態判別部62および補償量設定部63は、横加速度センサ25によって検出された横加速度Gyに基いて、車両が旋回状態であるか否かを判別するとともに、車両が旋回状態であると判別された場合にはアシストトルク補償量Tacを設定する。具体的には、旋回状態判別部62および補償量設定部63は、前述したように、横加速度センサ25によって検出された横加速度Gyと、図5に示されている横加速度Gyに対するアシストトルク補償量Tacの関係とに基いて、アシストトルク補償量Tacを設定する。
When it is determined that the vehicle speed V is equal to or higher than the first threshold A (step S1: YES), the high speed traveling
図2に戻り、補償量加算部43は、基本アシストトルク指令値設定部41によって設定された基本アシストトルク指令値Tao*に、アシストトルク補償量演算部42によって演算されたアシストトルク補償量Tacを加算することにより、アシストトルク指令値Ta*を演算する。これにより、アシストトルク指令値Ta*の絶対値は、基本アシストトルク指令値Tao*の絶対値よりもアシストトルク補償量Tacの絶対値分だけ大きな値となる。アシストトルク補償量演算部42および補償量加算部43は、基本アシストトルク指令値Tao*を補正するための補正手段を構成している。
Returning to FIG. 2, the compensation
電流指令値設定部44は、dq座標系の座標軸に流すべき電流値を電流指令値として設定する。具体的には、電流指令値設定部44は、d軸電流指令値Id *およびq軸電流指令値Iq *(以下、これらを総称するときには「二相電流指令値Idq *」という。)を設定する。さらに具体的には、電流指令値設定部44は、q軸電流指令値Iq *を有意値とする一方で、d軸電流指令値Id *を零とする。より具体的には、電流指令値設定部44は、補償量加算部43によって演算されたアシストトルク指令値Ta*を、電動モータ18のトルク定数KTで除算することにより、q軸電流指令値Iq *を設定する。電流指令値設定部44によって設定された二相電流指令値Idq *は、電流偏差演算部45に与えられる。
The current command
電流検出部33は、電動モータ18のU相電流IU、V相電流IVおよびW相電流IW(以下、これらを総称するときは、「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。電流検出部33によって検出された三相検出電流IUVWは、UVW/dq変換部49に与えられる。
UVW/dq変換部49は、電流検出部33によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相電流IU、V相電流IVおよびW相電流IW)を、dq座標系の二相検出電流IdおよびIq(以下総称するときには「二相検出電流Idq」という。)に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部50によって演算されるロータ回転角θeが用いられる。
The
The UVW /
電流偏差演算部45は、電流指令値設定部44によって設定される二相電流指令値Idq *と、UVW/dq変換部49から与えられる二相検出電流Idqとの偏差を演算する。より具体的には、電流偏差演算部45は、d軸電流指令値Id *に対するd軸検出電流Idの偏差およびq軸電流指令値Iq *に対するq軸検出電流Iqの偏差を演算する。これらの偏差は、PI制御部46に与えられる。
The current
PI制御部46は、電流偏差演算部45によって演算された電流偏差に対するPI演算を行なうことにより、電動モータ18に印加すべき二相電圧指令値Vdq *(d軸電圧指令値Vd *およびq軸電圧指令値Vq *)を生成する。この二相電圧指令値Vdq *は、dq/UVW変換部47に与えられる。
dq/UVW変換部47は、二相電圧指令値Vdq *を三相電圧指令値VUVW *に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部50によって演算されるロータ回転角θeが用いられる。三相電圧指令値VUVW *は、U相電圧指令値VU *、V相電圧指令値VV *およびW相電圧指令値VW *からなる。この三相電圧指令値VUVW *は、PWM制御部48に与えられる。
The
The dq /
PWM制御部48は、U相電圧指令値VU *、V相電圧指令値VV *およびW相電圧指令値VW *にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路32に供給する。
駆動回路32は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部48から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値VUVW *に相当する電圧が電動モータ18の各相のステータ巻線101,102,103に印加されることになる。
The
The
電流偏差演算部45およびPI制御部46は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ18に流れるモータ電流が、電流指令値設定部44によって設定された二相電流指令値Idq *に近づくように制御される。言い換えれば、電動モータ18から発生されるモータトルク(アシスト力)が、補償量加算部43によって演算されるアシストトルク指令値Ta*に近づくように制御される。
The current
前述の実施形態では、高速走行の旋回時には、アシストトルク補償量演算部42によってアシストトルク補償量Tacが演算される。そして、基本アシストトルク指令値Tao*にアシストトルク補償量Tacが加算されることにより、アシストトルク指令値Ta*が演算される。これにより、アシストトルク指令値Ta*の絶対値は、基本アシストトルク指令値Tao*の絶対値よりもアシストトルク補償量Tacの絶対値分だけ大きな値となる。したがって、高速走行の旋回時にはアシスト力の大きさが大きくなる。これにより、高速走行の旋回時におけるアシスト不足を解消できる。これにより、高速走行時に緊急回避を行う場合やワインディングロードを高速走行する場合に、アシスト力不足によってハンドルが重くなるのを抑制または防止できる。
In the above-described embodiment, the assist torque compensation amount Tac is calculated by the assist torque compensation
前述の実施形態では、アシストトルク補償量演算部42は、高速走行の旋回時にアシストトルク補償量Tacを演算しているが、高速走行でかつ操舵トルクTの絶対値が所定の第2閾値B(B>0)以上であるときの旋回時に、アシストトルク補償量Tacを演算するようにしてもよい。つまり、アシストトルク補償量演算部42は、図2に破線64で示すように、トルクセンサ11によって検出された操舵トルクTの絶対値が所定の第2閾値B以上であるか否かを判別する操舵トルク判別部64を含んでいてもよい。この場合には、補償量設定部63は、高速走行状態判別部61によって車両が高速走行状態であると判別されかつ操舵トルク判別部64によって操舵トルクTの絶対値が所定の第2閾値B以上であると判別されかつ旋回状態判別部62によって車両が旋回状態であると判別されているときに、横加速度センサ25によって検出された横加速度Gyに基いて、アシストトルク補償量Tacを設定する。
In the above-described embodiment, the assist torque compensation
この場合の、アシストトルク補償量演算部42の動作を図7に示す。図7の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
高速走行状態判別部61は、車速センサ24によって検出された車速Vが所定の第1閾値A以上であるか否かを判別することにより、車両が高速走行状態であるか否かを判別する(ステップS11)。車速Vが第1閾値A未満である場合には(ステップS11:NO)、高速走行状態判別部61は、車両が高速走行状態ではないと判別し、ステップS11に戻る。
The operation of the assist torque compensation
The high speed traveling
車速Vが第1閾値A以上であると判別された場合には(ステップS11:YES)、高速走行状態判別部61は、車両が高速走行状態であると判別し、ステップS12に移行する。ステップS12では、操舵トルク判別部64は、トルクセンサ11によって検出された操舵トルクTの絶対値が所定の第2閾値B以上であるか否かを判別する。操舵トルクTの絶対値が所定の第2閾値B未満であるときには、ステップS11に戻る。
When it is determined that the vehicle speed V is equal to or higher than the first threshold A (step S11: YES), the high speed traveling
前記ステップS12において、操舵トルクTの絶対値が所定の第2閾値B以上であると判別されたときには、操舵トルク判別部64はステップS13に進む。ステップS13では、旋回状態判別部62および補償量設定部63は、横加速度センサ25によって検出された横加速度Gyに基いて、車両が旋回状態であるか否かを判別するとともに、車両が旋回状態であると判別された場合にはアシストトルク補償量Tacを設定する。具体的には、旋回状態判別部62および補償量設定部63は、前述したように、横加速度センサ25によって検出された横加速度Gyと、図5に示されている横加速度Gyに対するアシストトルク補償量Tacの関係とに基いて、アシストトルク補償量Tacを設定する。
When it is determined in step S12 that the absolute value of the steering torque T is greater than or equal to the predetermined second threshold value B, the steering
第2閾値Bを、たとえば、トルクセンサ11によって検出できる操舵トルクTの上限値T2に設定してもよい。第2閾値Bを上限値T2に設定した場合には、実際の操舵トルクが上限値T2以上であるために、実際の操舵トルクに応じた基本アシストトルク指令値Tao*が得られないときに、アシストトルク指令値Ta*の絶対値を基本アシストトルク指令値Tao*の絶対値よりも大きくすることができる。一方、実際の操舵トルクが上限値T2未満で実際の操舵トルクに応じた基本アシストトルク指令値Tao*が得られているときには、基本アシストトルク指令値Tao*をアシストトルク指令値Ta*として出力させることができる。なお、第2閾値Bは、トルクセンサ11によって検出できる操舵トルクTの上限値T2にかかわらず任意の値に設定することができる。
For example, the second threshold value B may be set to the upper limit value T2 of the steering torque T that can be detected by the
図8は、ECUの第1変形例を示すブロック図である。図8において、前述の図2の各部に対応する部分には、図2と同じ符号を付して示す。
このECU12Aでは、マイクロコンピュータ31A内のアシストトルク補償量演算部42Aの構成が、図2のECU12と異なっている。
図1に破線26で示すとともに図8に実線26で示すように、車両には、車両のヨーレート(車両の回転角速度)γを検出するためのヨーレートセンサ26が設けられている。この実施形態では、ヨーレートセンサ26によって検出されるヨーレートγは、たとえば、車両が右旋回しているときのヨーレートが正の値として検出され、車両が左旋回しているときのヨーレートが負の値として検出され、その絶対値が大きいほどヨーレートの大きさが大きくなるものとする。ヨーレートセンサ26によって検出されたヨーレートγは、ECU12A内のアシストトルク補償量演算部42Aに与えられる。
FIG. 8 is a block diagram showing a first modification of the ECU. 8, portions corresponding to the respective portions in FIG. 2 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
In the
As indicated by a
アシストトルク補償量演算部42Aは、車速センサ24によって検出される車速Vとヨーレートセンサ26によって検出されるヨーレートγとに基いて、アシストトルク補償量Tacを演算する。具体的には、アシストトルク補償量演算部42Aは、高速走行状態判別部61Aと旋回状態判別部62Aと補償量設定部63Aとを含んでいる。高速走行状態判別部61Aは、図2の高速走行状態判別部61と同様に、車速センサ24によって検出される車速Vに基いて、車両が高速走行状態であるか否かを判別する。具体的には、高速走行状態判別部61は、車速Vが第1閾値A(A>0)以上であるときには、車両が高速走行状態であると判別する。
The assist torque compensation
旋回状態判別部62Aは、ヨーレートセンサ26によって検出されるヨーレートγに基いて、車両が旋回状態であるか否かを判別する。具体的には、旋回状態判別部62Aは、ヨーレートγの絶対値が所定の第4閾値D(D>0)以上であるときに、車両が旋回状態であると判別する。補償量設定部63Aは、高速走行状態判別部61Aによって車両が高速走行状態であると判別されかつ旋回状態判別部62Aによって車両が旋回状態であると判別されているときに、ヨーレートセンサ26によって検出されるヨーレートγに基いて、アシストトルク補償量Tacを設定する。
The turning
ヨーレートγに対するアシストトルク補償量Tacの設定例は、図9に示されている。ヨーレートγの絶対値が第4閾値D未満であるときには、旋回状態判別部62Aによって車両が旋回状態ではないと判別され、アシストトルク補償量Tacは零に設定される。一方、ヨーレートγの絶対値が第4閾値D以上である場合には、旋回状態判別部62Aによって車両が旋回状態であると判別され、補償量設定部63Aによってアシストトルク補償量Tacが有意値に設定される。具体的には、ヨーレートγが第4閾値D以上である場合(右旋回時)にはアシストトルク補償量Tacは正の値となり、ヨーレートγが−D以下である場合(左旋回時)にはヨーレートγは負の値となる。そして、アシストトルク補償量Tacは、ヨーレートγの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。
A setting example of the assist torque compensation amount Tac for the yaw rate γ is shown in FIG. When the absolute value of the yaw rate γ is less than the fourth threshold D, the turning
アシストトルク補償量演算部42Aは、前述の実施形態とは旋回状態の判別方法およびアシスト補償量の設定方法が異なるが、前述の実施形態における図6または図7と同様な手順に従った処理を実行することにより、同様の効果を奏することができる。
図10は、ECUの第2変形例を示すブロック図である。図10において、前述の図2の各部に対応する部分には、図2と同じ符号を付して示す。
The assist torque compensation
FIG. 10 is a block diagram showing a second modification of the ECU. 10, portions corresponding to the respective portions in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
このECU12Bでは、マイクロコンピュータ31B内の回転角演算部50Bおよびアシストトルク補償量演算部42Bの構成が、それぞれ図2の回転角演算部50およびECU12と異なっている。また、このECU12Bでは、マイクロコンピュータ31Bによって実現される機能処理部として、操舵角演算部51が追加されている。
回転角演算部50Bは、回転角センサ23の出力信号に基づいて、電動モータ18のロータの回転角θe,θmを演算する。θeは電気角であり、θmは機械角である。回転角演算部50Bによって演算される回転角θm(機械角)は、操舵角演算部51に与えられる。操舵角演算部51は、回転角演算部50Bによって演算されるロータ回転角θmに基いて、ステアリングホイール2の回転角である操舵角θhを演算する。操舵角演算部51は、ステアリングホイール2の中立位置からのステアリングホイール2の正逆両方向の回転量(回転角)をロータ回転角θmに基いて演算するものであり、この実施形態では、たとえば、ステアリングホイール2の中立位置から右方向の回転量を正の値として演算し、中立位置から左方向の回転量を負の値として演算する。操舵角演算部51によって演算された操舵角θhは、アシストトルク補償量演算部42Bに与えられる。
In the
The rotation
アシストトルク補償量演算部42Bは、車速センサ24によって検出される車速Vと操舵角演算部51によって演算される操舵角θhとに基いて、アシストトルク補償量Tacを演算する。アシストトルク補償量演算部42Bは、高速走行状態判別部61Bと旋回状態判別部62Bと補償量設定部63Bとを含んでいる。高速走行状態判別部61Bは、図2の高速走行状態判別部61と同様に、車速センサ24によって検出される車速Vに基いて、車両が高速走行状態であるか否かを判別する。具体的には、高速走行状態判別部61は、車速Vが第1閾値A(A>0)以上であるときには、車両の走行状態が高速走行状態であると判別する。
The assist torque compensation
旋回状態判別部62Bは、操舵角演算部51によって演算される操舵角θhに基いて、車両が旋回状態であるか否かを判別する。具体的には、旋回状態判別部62Bは、操舵角θhの絶対値が所定の第5閾値E(E>0)以上であるときに、車両が旋回状態であると判別する。補償量設定部63Bは、高速走行状態判別部61Bによって車両が高速走行状態であると判別されかつ旋回状態判別部62Bによって車両が旋回状態であると判別されているときに、操舵角演算部51によって演算される操舵角θhに基いて、アシストトルク補償量Tacを設定する。
The turning
操舵角θhに対するアシストトルク補償量Tacの設定例は、図11に示されている。操舵角θhの絶対値が第5閾値E未満であるときには、旋回状態判別部62Bによって車両が旋回状態ではないと判別され、アシストトルク補償量Tacは零に設定される。一方、操舵角θhの絶対値が第5閾値E以上である場合には、旋回状態判別部62Bによって車両が旋回状態であると判別され、補償量設定部63Bによってアシストトルク補償量Tacが有意値に設定される。具体的には、操舵角θhが第5閾値E以上である場合(右旋回時)にはアシストトルク補償量Tacは正の値となり、操舵角θhが−E以下である場合(左旋回時)にはアシストトルク補償量Tacは負の値となる。そして、アシストトルク補償量Tacは、操舵角θhの絶対値が大きくなるほど、その絶対値が大きくなるように設定される。
An example of setting the assist torque compensation amount Tac with respect to the steering angle θh is shown in FIG. When the absolute value of the steering angle θh is less than the fifth threshold E, the turning
アシストトルク補償量演算部42Bは、前述の実施形態とは旋回状態の判別方法およびアシスト補償量の設定方法が異なるが、前述の実施形態における図6または図7と同様な手順に従った処理を実行することにより、同様の効果を奏することができる。
前述の第2変形例においては、操舵角θhは、電動モータ18のロータの回転角を検出する回転角センサ23の出力信号に基づいて演算されているが、ステアリングホイール2の回転角を検出する舵角センサの出力信号に基いて操舵角θhを検出するようにしてもよい。この場合には、図1および図10に破線81で示すように、例えば、ステアリングシャフト6の周囲に、ステアリングシャフト6の回転角である操舵角を検出するための舵角センサ81を配置するとともに、図10に示すように、舵角センサ81によって検出される操舵角θhを旋回状態判別部62Bおよび補償量設定部63Bに与えるようにすればよい。
The assist torque compensation
In the second modification described above, the steering angle θh is calculated based on the output signal of the
この発明は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 The present invention can be modified in various ways within the scope of the matters described in the claims.
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリングホイール、4…転舵機構、11…トルクセンサ、12,12A,12B…ECU、18…電動モータ、24…車速センサ、25…横加速度センサ、26…ヨーレートセンサ、41…基本アシトストルク指令値設定部、42,42A,42B…アシトストルク補償量演算部、61,61A,61B…高速走行状態判別部、62,62A,62B…旋回状態判別部、63,63A,63B…補償量設定部、64,64A,64B…操舵トルク判別部、81…舵角センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering apparatus, 2 ... Steering wheel, 4 ... Steering mechanism, 11 ... Torque sensor, 12, 12A, 12B ... ECU, 18 ... Electric motor, 24 ... Vehicle speed sensor, 25 ... Lateral acceleration sensor, 26 ...
Claims (8)
基本アシストトルク指令値を設定する指令値設定手段と、
前記車両の車速を取得する車速取得手段と、
前記車両が旋回状態であるか否かを判別する旋回状態判別手段と、
前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されていることを条件に、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値の絶対値が大きくなるように、前記基本アシストトルク指令値を補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の基本アシストトルク指令値に基づいて、前記電動モータを制御する手段とを含む、電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device that applies a steering assist force from an electric motor to a steering mechanism of a vehicle,
Command value setting means for setting a basic assist torque command value;
Vehicle speed acquisition means for acquiring the vehicle speed of the vehicle;
Turning state determination means for determining whether or not the vehicle is in a turning state;
It is set by the command value setting means on the condition that the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means is not less than a predetermined first threshold value and that the vehicle is determined to be turning by the turning state determination means. Correction means for correcting the basic assist torque command value so that the absolute value of the basic assist torque command value increases,
Means for controlling the electric motor based on a basic assist torque command value corrected by the correcting means.
前記指令値設定手段は、前記操舵トルク取得手段によって取得される操舵トルクと前記車速取得手段によって取得される車速とに基いて、基本アシストトルク指令値を設定するように構成されており、
前記補正手段は、前記基本アシストトルク指令値を補正する条件として、前記操舵トルク取得手段によって取得された操舵トルクの絶対値が所定の第2閾値以上であることをさらに含む、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 Steering torque acquisition means for acquiring a steering torque applied to a steering member operated for steering the vehicle,
The command value setting means is configured to set a basic assist torque command value based on the steering torque acquired by the steering torque acquisition means and the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means,
2. The correction means according to claim 1, further comprising: as a condition for correcting the basic assist torque command value, an absolute value of the steering torque acquired by the steering torque acquisition means is a predetermined second threshold value or more. Electric power steering device.
前記旋回状態判別手段は、前記横加速度取得手段によって取得された横加速度の絶対値が所定の第3閾値以上のときに、前記車両が旋回状態であると判別するように構成されている、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 Lateral acceleration acquisition means for acquiring lateral acceleration of the vehicle,
The turning state determination unit is configured to determine that the vehicle is in a turning state when the absolute value of the lateral acceleration acquired by the lateral acceleration acquisition unit is equal to or greater than a predetermined third threshold value. Item 3. The electric power steering device according to Item 1 or 2.
前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されているときに、前記横加速度取得手段によって取得される横加速度に基いてアシストトルク補償量を設定する補償量設定手段と、
前記補償量設定手段によって設定されたアシストトルク補償量を、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値に加算する加算手段とを含む、請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。 The correction means includes
The lateral acceleration acquired by the lateral acceleration acquisition means when the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means is greater than or equal to a predetermined first threshold and the turning state determination means determines that the vehicle is turning. Compensation amount setting means for setting an assist torque compensation amount based on acceleration;
The electric power steering apparatus according to claim 3, further comprising an adding unit that adds the assist torque compensation amount set by the compensation amount setting unit to a basic assist torque command value set by the command value setting unit.
前記旋回状態判別手段は、前記ヨーレート取得手段によって取得されたヨーレートの絶対値が所定の第4閾値以上のときに、前記車両が旋回状態であると判別するように構成されている、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 Including a yaw rate acquisition means for acquiring the yaw rate of the vehicle,
The turning state determination unit is configured to determine that the vehicle is in a turning state when the absolute value of the yaw rate acquired by the yaw rate acquisition unit is equal to or greater than a predetermined fourth threshold value. Or an electric power steering apparatus according to 2;
前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されているときに、前記ヨーレート取得手段によって取得されるヨーレートに基いてアシストトルク補償量を設定する補償量設定手段と、
前記補償量設定手段によって設定されたアシストトルク補償量を、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値に加算する加算手段とを含む、請求項5に記載の電動パワーステアリング装置。 The correction means includes
The yaw rate acquired by the yaw rate acquisition means when the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquisition means is greater than or equal to a predetermined first threshold and the turning state determination means determines that the vehicle is turning. Compensation amount setting means for setting the assist torque compensation amount based on,
6. The electric power steering apparatus according to claim 5, further comprising an adding unit that adds the assist torque compensation amount set by the compensation amount setting unit to the basic assist torque command value set by the command value setting unit.
前記旋回状態判別手段は、前記操舵角取得手段によって取得された操舵角の絶対値が所定の第5閾値以上のときに、前記車両が旋回状態であると判別するように構成されている、請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 Steering angle acquisition means for acquiring a steering angle which is a rotation angle of a steering member operated for steering the vehicle,
The turning state determination unit is configured to determine that the vehicle is in a turning state when an absolute value of a steering angle acquired by the steering angle acquisition unit is a predetermined fifth threshold value or more. Item 3. The electric power steering device according to Item 1 or 2.
前記車速取得手段によって取得された車速が所定の第1閾値以上でありかつ前記旋回状態判別手段によって前記車両が旋回状態であると判別されているときに、前記操舵角取得手段によって取得される操舵角に基いてアシストトルク補償量を設定する補償量設定手段と、
前記補償量設定手段によって設定されたアシストトルク補償量を、前記指令値設定手段によって設定された基本アシストトルク指令値に加算する加算手段とを含む、請求項7に記載の電動パワーステアリング装置。 The correction means includes
Steering acquired by the steering angle acquiring means when the vehicle speed acquired by the vehicle speed acquiring means is greater than or equal to a predetermined first threshold and the turning state determining means determines that the vehicle is turning. Compensation amount setting means for setting the assist torque compensation amount based on the angle;
The electric power steering apparatus according to claim 7, further comprising: adding means for adding the assist torque compensation amount set by the compensation amount setting means to the basic assist torque command value set by the command value setting means.
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