JP2017043114A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
近年、電動モータの駆動トルクを操舵系に伝達する伝達部に生じるフリクションの変化に対応させることにより、車両を快適に運転できるようにする電動パワーステアリング装置が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置は、以下のように構成されている。すなわち、電動パワーステアリング装置のコントロールユニットは、トルクセンサによって車輌が直進走行していることが検出されており、入力される車速が予め決められた摩擦検出速度範囲内である状態が予め定められた基準直進走行時間以上継続したときに、アシストモータが回転するか否かの限界モータ電流値を測定することにより、系摩擦力を推定し、推定した系摩擦力に応じてアシスト制御機能の制御特性を変更する。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been proposed an electric power steering device that allows a vehicle to be driven comfortably by responding to a change in friction generated in a transmission unit that transmits a driving torque of an electric motor to a steering system.
For example, the electric power steering device described in Patent Document 1 is configured as follows. In other words, the control unit of the electric power steering device detects that the vehicle is traveling straight by the torque sensor, and the state where the input vehicle speed is within a predetermined friction detection speed range is predetermined. The system friction force is estimated by measuring the limit motor current value that determines whether or not the assist motor rotates when it continues for more than the standard straight running time, and the control characteristics of the assist control function according to the estimated system friction force To change.
伝達部を構成するギア同士の噛み合いが悪くなってフリクションが上昇すると、操舵負荷が大きくなるおそれがある。
本発明は、伝達部のフリクション上昇に起因する操舵負荷を抑制することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
If the meshing of the gears constituting the transmission unit is poor and the friction increases, the steering load may increase.
An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of suppressing a steering load caused by an increase in friction of a transmission unit.
かかる目的のもと、本発明は、電動モータと、前記電動モータの駆動トルクを、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力として伝達する伝達部と、前記電動モータの実際の駆動トルクと前記電動モータの使用開始初期の初期トルクとに基づいて把握したトルクロスによるフリクション上昇分のトルクを考慮して前記電動モータの作動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 For this purpose, the present invention provides an electric motor, a transmission unit that transmits the driving torque of the electric motor as an auxiliary force for steering a vehicle steering wheel, the actual driving torque of the electric motor, and the electric motor. An electric power steering apparatus comprising: control means for controlling the operation of the electric motor in consideration of the torque of the friction increase due to the torque cross, which is grasped based on the initial torque at the beginning of use.
他の観点から捉えると、本発明は、電動モータと、前記電動モータの駆動トルクを、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力として伝達する伝達部と、前記伝達部の経年劣化が大きい場合には、前記電動モータの実際の駆動トルクと前記電動モータの使用開始初期の初期トルクとに基づいて把握した前記経年劣化によるフリクション上昇分のトルクを考慮して前記電動モータの作動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 From another point of view, the present invention relates to an electric motor, a transmission unit that transmits the driving torque of the electric motor as an assisting force for steering a steering wheel of a vehicle, and when the aging of the transmission unit is large. Control means for controlling the operation of the electric motor in consideration of a torque for an increase in friction due to the aging that is grasped based on an actual driving torque of the electric motor and an initial torque at the beginning of use of the electric motor; And an electric power steering device.
ここで、前記制御手段は、前記電動モータの実際の駆動トルクである実駆動トルクを算出する実駆動トルク算出手段と、前記初期トルクを算出する初期トルク算出手段と、前記実駆動トルク算出手段が算出した前記実駆動トルクから前記初期トルク算出手段が算出した前記初期トルクを減算することにより経年劣化によるフリクション上昇分のトルクであるフリクション上昇相当トルクを算出するフリクション上昇相当トルク算出手段と、を備えてもよい。
また、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、前記実駆動トルク算出手段は、転動輪が受ける路面からの反力と前記トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいて前記実駆動トルクを算出してもよい。
また、前記ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、前記初期トルク算出手段は、予め定められた使用開始初期における前記電動モータの駆動トルクと操舵トルクとの相関関係と、前記トルク検出手段が検出した操舵トルクとに基づいて前記初期トルクを算出してもよい。
また、前記伝達部の経年劣化を判別する経年劣化判別手段をさらに備え、前記経年劣化判別手段が検出した前記伝達部の前記経年劣化が小さい場合には、前記ステアリングホイールの操舵に応じて前記電動モータの作動を制御し、前記経年劣化が大きい場合には、前記ステアリングホイールの操舵に加えて前記経年劣化によるフリクション上昇分のトルクを考慮して前記電動モータの作動を制御してもよい。
Here, the control means includes: an actual drive torque calculating means for calculating an actual drive torque that is an actual drive torque of the electric motor; an initial torque calculating means for calculating the initial torque; and the actual drive torque calculating means. Friction increase equivalent torque calculation means for subtracting the initial torque calculated by the initial torque calculation means from the calculated actual drive torque to calculate a friction increase equivalent torque that is a torque corresponding to an increase in friction due to deterioration over time. May be.
The actual driving torque calculating means further includes torque detecting means for detecting a steering torque of the steering wheel, and the actual driving torque calculating means is configured to determine the actual driving torque based on a reaction force from the road surface received by the rolling wheels and a steering torque detected by the torque detecting means. The driving torque may be calculated.
Further, the present invention further includes torque detection means for detecting a steering torque of the steering wheel, wherein the initial torque calculation means includes a predetermined correlation between the driving torque of the electric motor and the steering torque at the beginning of use, and the torque. The initial torque may be calculated based on the steering torque detected by the detecting means.
Further, the apparatus further includes an aging deterioration determining unit that determines aging deterioration of the transmission unit, and when the aging deterioration of the transmission unit detected by the aging deterioration determination unit is small, the electric motor is operated according to steering of the steering wheel. When the operation of the motor is controlled and the aging deterioration is large, the operation of the electric motor may be controlled in consideration of the torque of the friction increase due to the aging deterioration in addition to the steering of the steering wheel.
本発明によれば、伝達部のフリクション上昇に起因する操舵負荷を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a steering load due to an increase in friction of the transmission unit.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車1に適用した構成を例示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
Electric power steering device 100 (hereinafter, also simply referred to as “
ステアリング装置100は、自動車1の進行方向を変えるために運転者が操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。また、ステアリング装置100は、ステアリングシャフト102と自在継手103aを介して連結された上部連結シャフト103と、この上部連結シャフト103と自在継手103bを介して連結された下部連結シャフト108とを備えている。下部連結シャフト108は、ステアリングホイール101の回転に連動して回転する。
The
また、ステアリング装置100は、転動輪としての左右の前輪150のそれぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。これらラック軸105、ピニオンシャフト106などが、ステアリングホイール101の回転操作力を前輪150の転動力として伝達する。ピニオンシャフト106は、前輪150を転動させるラック軸105に対して、回転することにより前輪150を転動させる駆動力を加える。
また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギヤボックス107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギヤボックス107内にてトーションバー112を介して下部連結シャフト108と連結されている。そして、ステアリングギヤボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に基づいて、言い換えればトーションバー112の捩れ量に基づいて、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルク及び/又は前輪150を介してピニオンシャフト106に伝わる外乱トルクを検出するトルク検出手段の一例としてのトルクセンサ109が設けられている。言い換えれば、トルクセンサ109は、トーションバー112にはたらくトルクを検出する。また、トルクセンサ109は、ステアリングシャフト102とピニオンシャフト106との間に作用するトルクを検出する。
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングギヤボックス107に支持された電動モータ110と、電動モータ110の駆動力を減速してピニオンシャフト106に伝達する伝達部の一例としての減速機構111とを有している。減速機構111は、例えば、ピニオンシャフト106に固定されたウォームホイール(不図示)と、電動モータ110の出力軸に固定されたウォームギヤ(不図示)などから構成される。電動モータ110は、ピニオンシャフト106に回転駆動力を加えることにより、ラック軸105に前輪150を転動させる駆動力を加える。本実施の形態に係る電動モータ110は、3相ブラシレスモータであることを例示することができる。
Further, the
また、ステアリング装置100は、ステアリングホイール(ハンドル)101の回転角度である操舵角を検出する操舵角検出手段の一例としての操舵角センサ180を備えている。操舵角センサ180は、ステアリングシャフト102自体に取り付けられてステアリングシャフト102と同期回転する第1回転部材(不図示)と、この第1回転部材の回転に連動して回転する第2回転部材(不図示)と、この第2回転部材に固定された着磁部の磁界変化を検出する磁気抵抗素子(不図示)とを有する。そして、操舵角センサ180は、ステアリングホイール101の回転角度に対応する正弦波および余弦波の信号を出力する。
In addition, the
また、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109、操舵角センサ180からの出力信号が入力される。また、制御装置10には、自動車に搭載される各種の機器を制御するための信号を流す通信を行うネットワーク(CAN)を介して、自動車1の移動速度である車速Vcを検出する車速センサ170などからの出力信号が入力される。また、制御装置10には、CANを介して、自動車1の走行距離や、自動車1に設けられたイグニッションスイッチがONにされた回数が入力される。
In addition, the
以上のように構成されたステアリング装置100は、トルクセンサ109が検出した検出トルクに基づいて電動モータ110を駆動し、電動モータ110の発生トルクをピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の発生トルクが、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力をアシストする。
The
次に、制御装置10について説明する。
図2は、制御装置10の概略構成図である。
制御装置10は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等からなる算術論理演算回路である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109にて検出された検出トルクTが出力信号に変換されたトルク信号Tdと、車速センサ170にて検出された車速Vcが出力信号に変換された車速信号vと、操舵角センサ180にて検出された操舵角θsが出力信号に変換された操舵角信号θsdなどが入力される。
Next, the
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
The
The
そして、制御装置10は、トルク信号Td及び車速信号vに基づいて電動モータ110に供給する目標電流Itを算出(設定)する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流Itに基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。
また、制御装置10は、電動モータ110の回転速度Vmを算出するモータ回転速度算出部70を備えている。モータ回転速度算出部70は、3相ブラシレスモータである電動モータ110の回転子(ロータ)の回転位置を検出するレゾルバからの出力信号を基に電動モータ110の回転速度Vmを算出し、その回転速度Vmが出力信号に変換された回転速度信号Vmsを出力する。
Then, the
In addition, the
次に、目標電流算出部20について詳述する。
図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20は、目標電流Itを設定する上でベースとなるベース電流Ibを算出するベース電流算出手段の一例としてのベース電流算出部21と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Isを算出するイナーシャ補償電流算出部22と、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流Idを算出するダンパー補償電流算出部23とを備えている。
Next, the target
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the target
The target
また、目標電流算出部20は、ベース電流算出部21、イナーシャ補償電流算出部22、ダンパー補償電流算出部23にて算出された値に基づいて仮の目標電流である仮目標電流Itfを決定する仮目標電流決定部25を備えている。また、目標電流算出部20は、トルクセンサ109にて検出された検出トルクTの位相を補償する位相補償部26を備えている。
Further, the target
また、目標電流算出部20は、後述するフリクション補償電流Ifを設定するフリクション補償電流設定部27を備えている。また、目標電流算出部20は、仮目標電流決定部25にて決定された仮目標電流Itf及びフリクション補償電流設定部27にて設定されたフリクション補償電流Ifに基づいて最終的に目標電流Itを決定する最終目標電流決定部28を備えている。
なお、目標電流算出部20には、トルク信号Td、車速信号v、操舵角信号θsd、回転速度信号Vmsなどが入力される。また、目標電流算出部20には、自動車1の走行距離や、自動車1に設けられたイグニッションスイッチがONにされた回数であるイグニッションON回数が入力される。
The target
The target
図4は、検出トルクT及び車速Vcとベース電流Ibとの対応を示す制御マップの概略図である。
ベース電流算出部21は、位相補償部26にてトルク信号Tdが位相補償されたトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流Ibを算出する。つまり、ベース電流算出部21は、位相補償された検出トルクTと、車速Vcとに応じたベース電流Ibを算出する。なお、ベース電流算出部21は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、位相補償された検出トルクT(トルク信号Ts)及び車速Vc(車速信号v)とベース電流Ibとの対応を示す図4に例示した制御マップに、検出トルクT(トルク信号Ts)及び車速Vc(車速信号v)を代入することによりベース電流Ibを算出する。
FIG. 4 is a schematic diagram of a control map showing the correspondence between the detected torque T and the vehicle speed Vc, and the base current Ib.
The base
イナーシャ補償電流算出部22は、トルク信号Tsと、車速信号vとに基づいて電動モータ110及びシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Isを算出する。つまり、イナーシャ補償電流算出部22は、検出トルクT(トルク信号Ts)と、車速Vc(車速信号v)とに応じたイナーシャ補償電流Isを算出する。なお、イナーシャ補償電流算出部22は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、検出トルクT(トルク信号Ts)及び車速Vc(車速信号v)とイナーシャ補償電流Isとの対応を示す制御マップに、検出トルクT(トルク信号Ts)及び車速Vc(車速信号v)を代入することによりイナーシャ補償電流Isを算出する。
The inertia compensation
ダンパー補償電流算出部23は、トルク信号Tsと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度信号Vmsとに基づいて、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流Idを算出する。つまり、ダンパー補償電流算出部23は、検出トルクT(トルク信号Ts)と、車速Vc(車速信号v)と、電動モータ110の回転速度Vm(回転速度信号Vms)に応じたダンパー補償電流Idを算出する。なお、ダンパー補償電流算出部23は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、検出トルクT(トルク信号Ts)、車速Vc(車速信号v)及び回転速度Vm(回転速度信号Vms)と、ダンパー補償電流Idとの対応を示す制御マップに、検出トルクT(トルク信号Ts)、車速Vc(車速信号v)及び回転速度Vm(回転速度信号Vms)を代入することによりダンパー補償電流Idを算出する。
The damper compensation
仮目標電流決定部25は、ベース電流算出部21にて算出されたベース電流Ib、イナーシャ補償電流算出部22にて算出されたイナーシャ補償電流Is及びダンパー補償電流算出部23にて算出されたダンパー補償電流Idに基づいて仮目標電流Itfを決定する。仮目標電流決定部25は、例えば、ベース電流Ibに、イナーシャ補償電流Isを加算するとともにダンパー補償電流Idを減算して得た電流を仮目標電流Itfとして決定する。
フリクション補償電流設定部27については後で詳述する。
The temporary target
The friction compensation
最終目標電流決定部28は、仮目標電流決定部25にて決定された仮目標電流Itf及びフリクション補償電流設定部27にて設定されたフリクション補償電流Ifに基づいて最終的に目標電流Itを決定する。本実施の形態に係る最終目標電流決定部28は、仮目標電流決定部25にて決定された仮目標電流Itfに、フリクション補償電流設定部27にて設定されたフリクション補償電流Ifを加算して得た電流を目標電流Itとして決定する。
The final target
次に、制御部30について詳述する。
図5は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、図5に示すように、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流Imを検出するモータ電流検出部33とを有している。
モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流Itと、モータ電流検出部33にて検出された電動モータ110へ供給される実電流Imとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部40と、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部60とを有している。
Next, the
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the
As shown in FIG. 5, the
The motor
フィードバック制御部40は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流Itとモータ電流検出部33にて検出された実電流Imとの偏差を求める偏差演算部41と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック(F/B)処理部42とを有している。
The
フィードバック(F/B)処理部42は、目標電流Itと実電流Imとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、偏差演算部41にて算出された偏差に対して、比例要素で比例処理し、積分要素で積分処理し、加算演算部でこれらの値を加算する。
PWM信号生成部60は、フィードバック制御部40からの出力値に基づいて電動モータ110をPWM(パルス幅変調)駆動するためのPWM信号を生成し、生成したPWM信号を出力する。
The feedback (F /
The PWM
モータ駆動部32は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として6個の独立したトランジスタ(FET)(不図示)を備え、6個の内の3個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の3個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側(アース)ラインと接続されている。そして、6個の中から選択した2個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ110の駆動を制御する。
モータ電流検出部33は、モータ駆動部32に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れる実電流Imの値を検出する。
The
The motor
次に、フリクション補償電流設定部27について詳述する。
上述した減速機構111は、例えば、ピニオンシャフト106に固定された樹脂製のウォームホイール(不図示)と、電動モータ110の出力軸に固定された金属製のウォームギヤ(不図示)とを有している。このように構成された減速機構111においては、例えば樹脂製のウォームホイールの経年劣化により、ウォームホイールとウォームギヤの噛み合いが悪くなり、フリクションが上昇することが考えられる。そして、減速機構111のフリクションが上昇すると、前輪150が路面から受ける路面反力及び電動モータ110の駆動トルクが同じである場合には、ステアリング装置100のステアリングホイール101に加える運転者の操舵トルクがフリクション増加相等分だけ大きくなる。
Next, the friction compensation
The
図6は、ステアリング装置100における、ラック軸105を移動させる推力と運転者の操舵トルクTuとの関係を示す図である。
図7は、ラック軸105の推力を一定とした場合の、運転者の操舵トルクTuと、電動モータ110の駆動トルクTmがピニオンシャフト106に伝達された伝達トルクTtとの関係を示す図である。
図6においては、電動モータ110及び減速機構111を含むステアリング装置100の使用開始初期の運転者の操舵トルクTuとラック軸105の推力との関係を実線で示し、減速機構111のフリクションが上昇した場合の運転者の操舵トルクTuとラック軸105の推力との関係を破線で示している。
図7においては、電動モータ110及び減速機構111を含むステアリング装置100の使用開始初期(減速機構111のフリクション上昇なし)の運転者の操舵トルクTuと伝達トルクTtとの関係を実線で示し、減速機構111のフリクションが上昇した場合の運転者の操舵トルクTuと伝達トルクTtとの関係を破線で示している。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the thrust for moving the
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the driver's steering torque Tu and the transmission torque Tt transmitted from the drive torque Tm of the
In FIG. 6, the relationship between the steering torque Tu of the driver at the beginning of use of the
In FIG. 7, the relationship between the steering torque Tu and the transmission torque Tt of the driver at the beginning of use of the
図6に示すように、ラック軸105の推力が同じである場合、図6の実線の運転者の操舵トルクTuの値よりも破線の値の方が大きい。これら実線の操舵トルクTuの値と破線の操舵トルクTuの値との差が、減速機構111のフリクションが上昇したことによる運転者の操舵トルクTuの上昇分と考えられる。
As shown in FIG. 6, when the thrust of the
フリクション補償電流設定部27は、減速機構111のフリクションが上昇したことに起因して運転者の操舵トルクTuが上昇することを抑制するために、減速機構111のフリクションが上昇した分のアシスト力を上昇させるためのフリクション補償電流Ifを設定する。言い換えれば、フリクション補償電流Ifは、減速機構111の経年劣化によるフリクション上昇による運転者の操舵トルクTuの増大分を相殺するために電動モータ110に加える電流である。このフリクション補償電流Ifにより、目標電流Itの絶対値が大きく補正されることにより、運転者の操舵トルクTuが小さくなり、図6に示した破線が実線と重なる。
The friction compensation
図8は、フリクション補償電流設定部27の概略構成図である。
フリクション補償電流設定部27は、減速機構111の経年劣化を判別する経年劣化判別部271と、現時点の電動モータ110の駆動トルクTmnを算出する現モータトルク算出部272と、使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfを算出する初期モータトルク算出部273とを有している。また、フリクション補償電流設定部27は、現モータトルク算出部272が算出した現時点の駆動トルクTmnと、初期モータトルク算出部273が算出した使用開始初期の駆動トルクTmfとに基づいて、減速機構111のフリクションが上昇した分のトルクであるフリクション上昇相当トルクTfを算出するフリクション上昇相当トルク算出部274を有している。また、フリクション補償電流設定部27は、フリクション上昇相当トルク算出部274が算出したフリクション上昇相当トルクTfを、電動モータ110の駆動トルクにて相殺するのに必要なフリクション補償電流Ifを算出するフリクション補償電流算出部275を有している。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the friction compensation
The friction compensation
経年劣化判別部271は、ステアリング装置100を搭載した自動車1の走行距離が予め定められた規定距離以上であり、かつ、イグニッションON回数が予め定められた規定回数以上である場合に経年劣化が生じたと判別する。
The aging
現モータトルク算出部272は、モータ電流検出部33にて検出された電動モータ110へ供給される実電流Imと予め定められたモータトルク定数Ktを以下の式(1)に代入することにより現時点の電動モータ110の駆動トルクTmnを算出する。
Tmn=Im×Kt・・・(1)
The current
Tmn = Im × Kt (1)
初期モータトルク算出部273は、例えば、使用開始前の初期特性を予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、図7の実線に示したような運転者の操舵トルクTuと伝達トルクTtとの対応を示す制御マップに、トルクセンサ109により検出された運転者の操舵トルクTuを代入することにより、伝達トルクTtを算出する。初期モータトルク算出部273は、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、運転者の操舵トルクTuと伝達トルクTtとの関係式に、トルクセンサ109により検出された運転者の操舵トルクTuを代入することにより伝達トルクTtを算出してもよい。そして、使用開始初期においては、経年劣化に起因する減速機構111のフリクションによるトルクロスは零であり、伝達トルクTtは使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfと同じであることから、算出した伝達トルクTtを使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfとする。
The initial motor
フリクション上昇相当トルク算出部274は、現モータトルク算出部272が算出した現時点の電動モータ110の駆動トルクTmnと、初期モータトルク算出部273が算出した使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfとを、以下の式(2)に代入することにより、フリクション上昇相当トルクTfを算出する。
Tf=Tmn−Tmf・・・(2)
The friction increase equivalent
Tf = Tmn−Tmf (2)
式(2)を用いてフリクション上昇相当トルクTfを算出するのは以下の理由による。
電動モータ110の駆動トルクTmがピニオンシャフト106に伝達された伝達トルクTtと、運転者の操舵トルクTuと、路面反力TRとの関係は、以下の式(3)の通りである。
TR=Tu+Tt・・・(3)である。
The reason for calculating the friction increase equivalent torque Tf using the equation (2) is as follows.
The relationship between the transmission torque Tt transmitted from the drive torque Tm of the
TR = Tu + Tt (3)
減速機構111のフリクションによるトルクロスを零とすると、伝達トルクTtは電動モータ110の駆動トルクTmと同じになることから、電動モータ110の駆動トルクTmと、運転者の操舵トルクTuと、路面反力TRとの関係は、以下の式(3)´の通りである。
TR=Tu+Tm・・・(3)´
ゆえに、ステアリング装置100の使用開始初期の路面反力TRが路面反力TR0である場合の、電動モータ110の駆動トルクTmを駆動トルクTmf、運転者の操舵トルクTuを操舵トルクTu0とすると、以下の式(4)となる。
TR0=Tu0+Tmf・・・(4)
If the torque cross due to the friction of the
TR = Tu + Tm (3) ′
Therefore, when the road surface reaction force TR at the beginning of use of the
TR0 = Tu0 + Tmf (4)
他方、減速機構111のフリクションが上昇した現時点の路面反力TRが路面反力TR1である場合の、電動モータ110の駆動トルクTmを駆動トルクTmn、運転者の操舵トルクTuを操舵トルクTu1とすると、伝達トルクTtは駆動トルクTmnからフリクション上昇相当トルクTfを減算した値(Tt=Tmn−Tf)であることから、以下の式(5)となる。
TR1=Tu1+(Tmn−Tf)・・・(5)
On the other hand, when the road surface reaction force TR at which the friction of the
TR1 = Tu1 + (Tmn−Tf) (5)
式(4)及び式(5)において、路面反力TR0と路面反力TR1とが同じであるとすると、以下の式(6)となる。
Tu0+Tmf=Tu1+(Tmn−Tf)・・・(6)
また、式(6)において、使用開始初期と減速機構111のフリクション上昇時の運転者の操舵トルクTuを同じにするためにTu0=Tu1とすると、上述した式(2)となる。
In the equations (4) and (5), if the road surface reaction force TR0 and the road surface reaction force TR1 are the same, the following equation (6) is obtained.
Tu0 + Tmf = Tu1 + (Tmn−Tf) (6)
Further, in the equation (6), when Tu0 = Tu1 is set so that the driver's steering torque Tu at the beginning of use is the same as when the friction of the
フリクション補償電流算出部275は、フリクション上昇相当トルク算出部274が算出したフリクション上昇相当トルクTfが予め定められた規定トルク以上である場合には、フリクション上昇相当トルク算出部274が算出したフリクション上昇相当トルクTfと予め定められたモータトルク定数Ktを以下の式(7)に代入することによりフリクション補償電流Ifを算出する。
If=Tf/Kt・・・(7)
The friction compensation
If = Tf / Kt (7)
次に、フローチャートを用いて、フリクション補償電流設定部27が行うフリクション補償電流算出処理の手順について説明する。
図9は、フリクション補償電流設定部27が行うフリクション補償電流算出処理を示すフローチャートである。
フリクション補償電流設定部27は、図9に示すフリクション補償電流算出処理を一定時間(例えば4ミリ秒)ごとに繰り返し実行する。
Next, the procedure of the friction compensation current calculation process performed by the friction compensation
FIG. 9 is a flowchart showing a friction compensation current calculation process performed by the friction compensation
The friction compensation
フリクション補償電流設定部27は、ステアリング装置100を搭載した自動車1の走行距離が規定距離以上であるか否かを判別する(ステップ(以下、単に、「S」と記す。)101)。そして、自動車1の走行距離が規定距離以上である場合(S101でYes)、フリクション補償電流設定部27は、イグニッションON回数が規定回数以上であるか否かを判別する(S102)。そして、イグニッションON回数が規定回数以上であると判別した場合(S102でYes)、フリクション補償電流設定部27は、S103以降の処理を実行する。これらS101及びS102の処理は、経年劣化判別部271が行う処理である。経年劣化判別部271は、S101にて自動車1の走行距離が規定距離以上であると判別し、かつ、S102にてイグニッションON回数が規定回数以上であると判別した場合に減速機構111に経年劣化が生じたと判別する。
The friction compensation
S103の処理において、フリクション補償電流設定部27は、現時点の電動モータ110の駆動トルクTmnを算出する(S103)。これは、現モータトルク算出部272が行う処理である。現モータトルク算出部272は、モータ電流検出部33にて検出された電動モータ110へ供給される実電流Imと予め定められたモータトルク定数Ktを上述した式(1)に代入することにより現時点の電動モータ110の駆動トルクTmnを算出する。
In the process of S103, the friction compensation
S104の処理において、フリクション補償電流設定部27は、使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfを算出する(S104)。これは、初期モータトルク算出部273が行う処理である。初期モータトルク算出部273は、例えば図7の実線に示したような運転者の操舵トルクTuと伝達トルクTtとの対応を示す制御マップに、トルクセンサ109により検出された運転者の操舵トルクTuを代入することにより伝達トルクTtを算出する。そして、使用開始初期においては、減速機構111のフリクションによるトルクロスは零であり、伝達トルクTtは使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfと同じであることから、算出した伝達トルクTtを使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfとする。
In the process of S104, the friction compensation
S105の処理において、フリクション補償電流設定部27は、現時点の電動モータ110の駆動トルクTmnから使用開始初期の電動モータ110の駆動トルクTmfを減算することによりフリクション上昇相当トルクTfを算出する(S105)。これは、フリクション上昇相当トルク算出部274が行う処理である。
In the process of S105, the friction compensation
その後、フリクション補償電流設定部27は、S105にて算出したフリクション上昇相当トルクTfが規定トルク以上であるか否かを判別する(S106)。そして、フリクション上昇相当トルクTfが規定トルク以上である場合(S106でYes)、フリクション補償電流Ifを算出する。これは、フリクション補償電流算出部275が行う処理であり、S105にて算出されたフリクション上昇相当トルクTfと予め定められたモータトルク定数Ktを上述した式(7)に代入することによりフリクション補償電流Ifを算出する(S107)。
Thereafter, the friction compensation
フリクション補償電流設定部27は、上述した手法にて算出したフリクション補償電流IfをRAMなどの記憶領域に記憶する。
そして、最終目標電流決定部28は、RAMなどの記憶領域に記憶された、仮目標電流Itfとフリクション補償電流Ifとを加算した値を目標電流Itとして決定する。
The friction compensation
Then, the final target
以上のように構成されたステアリング装置100においては、減速機構111のフリクションが上昇したことに起因して上昇する運転者の操舵トルクTuを相殺する分のアシスト力を発生するフリクション補償電流Ifが目標電流Itに加算される。その結果、減速機構111のフリクションが上昇したとしても、運転者の操舵トルクが大きくなることが抑制される。すなわち、以上のように構成されたステアリング装置100は、減速機構111のフリクション上昇に起因する運転者の操舵負荷の上昇を抑制することができる。
In the
なお、上述した実施形態においては、フリクション補償電流設定部27が式(2)に基づいてフリクション上昇相当トルクTfを算出しているが特にかかる態様に限定されない。例えば、フリクション補償電流設定部27は、以下のようにしてフリクション上昇相当トルクTfを算出してもよい。
図10は、車速Vc、操舵角θs及び前輪150が路面から受ける路面反力TRとの対応関係を示す制御マップの概略図である。
フリクション補償電流設定部27は、先ず、車速センサ170からの車速信号vと、操舵角センサ180からの操舵角信号θsdとに基づいて、減速機構111のフリクションが上昇した現時点の路面反力TR1を算出する。フリクション補償電流設定部27は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、図10に例示した制御マップに、車速Vc(車速信号v)及び操舵角θs(操舵角信号θsd)を代入することにより現時点の路面反力TR1を算出する。
そして、フリクション補償電流設定部27は、算出した路面反力TR1、トルクセンサ109により検出された運転者の操舵トルクTu1、式(1)を用いて算出した現時点の電動モータ110の駆動トルクTmnを、上述した式(5)に代入することによりフリクション上昇相当トルクTfを算出する(Tf=Tu1+Tmn−TR1)。
In the above-described embodiment, the friction compensation
FIG. 10 is a schematic diagram of a control map showing a correspondence relationship between the vehicle speed Vc, the steering angle θs, and the road surface reaction force TR received by the
The friction compensation
Then, the friction compensation
また、上述した実施形態においては、減速機構111のフリクションが上昇したことに起因して上昇する運転者の操舵トルクTuを補正する制御を、ピニオン型の電動パワーステアリングに適用した場合について説明したが、特に限定されない。ダブルピニオン型やラックアシスト型など他の形式の電動パワーステアリング装置に適用してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the control for correcting the steering torque Tu of the driver that increases due to the increase in the friction of the
10…制御装置、20…目標電流算出部、21…ベース電流算出部、25…仮目標電流決定部、27…フリクション補償電流設定部、28…最終目標電流決定部、30…制御部、100…電動パワーステアリング装置、110…電動モータ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電動モータの駆動トルクを、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力として伝達する伝達部と、
前記電動モータの実際の駆動トルクと前記電動モータの使用開始初期の初期トルクとに基づいて把握したトルクロスによるフリクション上昇分のトルクを考慮して前記電動モータの作動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor;
A transmission unit for transmitting the driving torque of the electric motor as an auxiliary force for steering the steering wheel of the vehicle;
Control means for controlling the operation of the electric motor in consideration of the torque of the friction increase due to the torque cross, which is grasped based on the actual driving torque of the electric motor and the initial torque at the beginning of use of the electric motor;
An electric power steering apparatus comprising:
前記電動モータの駆動トルクを、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力として伝達する伝達部と、
前記伝達部の経年劣化が大きい場合には、前記電動モータの実際の駆動トルクと前記電動モータの使用開始初期の初期トルクとに基づいて把握した前記経年劣化によるフリクション上昇分のトルクを考慮して前記電動モータの作動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor;
A transmission unit for transmitting the driving torque of the electric motor as an auxiliary force for steering the steering wheel of the vehicle;
When the aging deterioration of the transmission unit is large, considering the torque of the friction increase due to the aging that is grasped based on the actual driving torque of the electric motor and the initial torque at the beginning of use of the electric motor. Control means for controlling the operation of the electric motor;
An electric power steering apparatus comprising:
前記電動モータの実際の駆動トルクである実駆動トルクを算出する実駆動トルク算出手段と、
前記初期トルクを算出する初期トルク算出手段と、
前記実駆動トルク算出手段が算出した前記実駆動トルクから前記初期トルク算出手段が算出した前記初期トルクを減算することにより経年劣化によるフリクション上昇分のトルクであるフリクション上昇相当トルクを算出するフリクション上昇相当トルク算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 The control means includes
Actual driving torque calculating means for calculating an actual driving torque that is an actual driving torque of the electric motor;
Initial torque calculating means for calculating the initial torque;
By subtracting the initial torque calculated by the initial torque calculating means from the actual driving torque calculated by the actual driving torque calculating means, a friction increase equivalent torque is calculated which is a friction increase torque due to aged deterioration. Torque calculating means;
The electric power steering apparatus according to claim 2, further comprising:
前記実駆動トルク算出手段は、転動輪が受ける路面からの反力と前記トルク検出手段が検出した操舵トルクに基づいて前記実駆動トルクを算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。 A torque detecting means for detecting a steering torque of the steering wheel;
The electric power according to claim 3, wherein the actual drive torque calculating means calculates the actual drive torque based on a reaction force from the road surface received by the rolling wheels and a steering torque detected by the torque detecting means. Steering device.
前記初期トルク算出手段は、予め定められた使用開始初期における前記電動モータの駆動トルクと操舵トルクとの相関関係と、前記トルク検出手段が検出した操舵トルクとに基づいて前記初期トルクを算出する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の電動パワーステアリング装置。 A torque detecting means for detecting a steering torque of the steering wheel;
The initial torque calculation means calculates the initial torque based on a predetermined correlation between the driving torque of the electric motor and the steering torque at the beginning of use and the steering torque detected by the torque detection means. The electric power steering apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that:
前記経年劣化判別手段が検出した前記伝達部の前記経年劣化が小さい場合には、前記ステアリングホイールの操舵に応じて前記電動モータの作動を制御し、前記経年劣化が大きい場合には、前記ステアリングホイールの操舵に加えて前記経年劣化によるフリクション上昇分のトルクを考慮して前記電動モータの作動を制御する
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 Further comprising aging deterioration determining means for determining aging deterioration of the transmission unit,
When the aging deterioration of the transmission unit detected by the aging deterioration determining means is small, the operation of the electric motor is controlled according to the steering of the steering wheel, and when the aging deterioration is large, the steering wheel 6. The electric power steering apparatus according to claim 2, wherein the operation of the electric motor is controlled in consideration of a torque corresponding to an increase in friction due to the aging in addition to the steering of the motor.
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JP2019172080A (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | Kyb株式会社 | Electric power steering device and management system for electric power steering device |
US20210053609A1 (en) * | 2019-08-22 | 2021-02-25 | Hyundai Motor Company | Control methods for rear wheel steering apparatus of cars |
-
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