JP2017154632A - Electric power steering device and program - Google Patents

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杏一 田上
Kyoichi Tagami
杏一 田上
詠之 石丸
Eishi Ishimaru
詠之 石丸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of controlling drive of an electric motor so as to be capable of rapidly coping with disturbance caused by a varying road surface.SOLUTION: An electric power steering device includes: an electric motor that adds an auxiliary force to steering of a steering wheel of a vehicle; a rack shaft for rolling a rolling wheel of the vehicle; and a control unit that controls a driving force of the electric motor on the basis of a deviation between a rate of change in a standard rack axial force becoming a standard of an axial force generated in the rack shaft and a rate of change in an actual rack axial force becoming an actual axial force generated in the rack shaft.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、プログラムに関する。   The present invention relates to an electric power steering apparatus and a program.

近年、電動パワーステアリング装置において、路面の変化に対する車両の走行安定性を向上する技術が提案されている。
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、操向車輪に舵角を与える操舵系に動力を付加するモータと、操舵系に作用する手動操舵力を検出する操舵力検出手段と、少なくとも操舵力検出手段の出力に基づいて操舵補助力と操舵抵抗力とをモータに発生させるための制御手段とを有し、ラック/ピニオン式操舵装置に用いられる電動パワーステアリング装置であって、操舵角と車速とから操向車輪の基準ラック軸負荷を求める手段と、操向車輪の実際のラック軸負荷を検出する手段とを有し、制御手段が、基準ラック軸負荷と実際のラック軸負荷との偏差に応じて操舵抵抗力を設定する。
In recent years, a technique for improving the running stability of a vehicle with respect to a change in road surface in an electric power steering apparatus has been proposed.
For example, the electric power steering device described in Patent Document 1 is configured as follows. That is, a motor that adds power to a steering system that gives a steering angle to a steered wheel, a steering force detection means that detects a manual steering force acting on the steering system, and at least a steering assist force based on the output of the steering force detection means And an electric power steering device used in a rack / pinion type steering device, wherein a reference rack shaft load of a steered wheel is determined from a steering angle and a vehicle speed. And means for detecting the actual rack shaft load of the steered wheel, and the control means sets the steering resistance force according to the deviation between the reference rack shaft load and the actual rack shaft load.

特開平11−49000号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-49000

規範となるラック軸負荷(ラック軸力)と実際のラック軸負荷とに基づいて電動モータのアシスト力を制御し、変化する路面での走行安定性の向上を図るためには、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるように電動モータの駆動を制御することが望ましい。
本発明は、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるように電動モータの駆動を制御することができる電動パワーステアリング装置、プログラムを提供することを目的とする。
In order to control the assist force of the electric motor based on the standard rack shaft load (rack shaft load) and the actual rack shaft load, and to improve running stability on the changing road surface, It is desirable to control the drive of the electric motor so that it can quickly respond to the disturbance caused by it.
It is an object of the present invention to provide an electric power steering device and a program that can control the driving of an electric motor so as to be able to quickly cope with disturbance caused by a changing road surface.

かかる目的のもと、本発明は、車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、前記車両の転動輪を転動させるラック軸と、前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて前記電動モータの駆動力を制御する制御装置と、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 that applies an assisting force to the steering wheel of a vehicle, a rack shaft that rolls the rolling wheels of the vehicle, and a norm that serves as a norm for the axial force generated on the rack shaft. A control device that controls the driving force of the electric motor based on a deviation between a change rate of the rack axial force and a change rate of the actual rack axial force that is an actual axial force generated on the rack shaft. This is an electric power steering device.

また、他の観点から捉えると、本発明は、コンピュータに、車両の転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度を算出する規範変化速度算出機能と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度を算出する実変化速度算出機能と、前記規範変化速度算出機能が算出した前記規範ラック軸力の変化速度と前記実変化速度算出機能が算出した前記実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて電動モータに供給する目標電流を設定する機能と、を実現させるプログラムである。   From another point of view, the present invention provides a computer with a normative change speed calculation function for calculating a change rate of a normative rack axial force, which is a norm of an axial force generated on a rack shaft that rolls a rolling wheel of a vehicle. An actual change speed calculating function for calculating a change speed of an actual rack axial force that is an actual axial force generated on the rack shaft, and a change speed of the reference rack axial force calculated by the reference change speed calculating function and the actual change. And a function of setting a target current to be supplied to the electric motor based on a deviation from the change speed of the actual rack axial force calculated by the speed calculation function.

本発明によれば、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるように電動モータの駆動を制御することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive of an electric motor can be controlled so that it can respond rapidly to the disturbance resulting from the changing road surface.

実施の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図である。It is a figure showing the schematic structure of the electric power steering device concerning an embodiment. 制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a control apparatus. 制御部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a control part. 基本目標電流設定部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a basic target electric current setting part. 操舵トルク及び車速とベース電流との対応を示す制御マップの概略図である。It is the schematic of the control map which shows a response | compatibility with steering torque, vehicle speed, and base current. 補正電流設定部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a correction | amendment electric current setting part. 操舵角及び車速と規範ラック軸力との対応を示す制御マップの概略図である。It is the schematic of the control map which shows a response | compatibility with a steering angle and vehicle speed, and a reference | standard rack axial force. 補正電流と変化速度偏差との対応を示す制御マップの概略図である。It is the schematic of the control map which shows a response | compatibility with correction | amendment electric current and change speed deviation. 補正電流設定部が行う補正電流設定処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the correction current setting process which a correction current setting part performs. 補正電流設定部の作用を例示する図である。It is a figure which illustrates the effect | action of a correction | amendment electric current setting part.

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 power steering apparatus 100 according to an embodiment.
Electric power steering device 100 (hereinafter, also simply referred to as “steering device 100”) is a steering device for arbitrarily changing the traveling direction of a vehicle, and in this embodiment, an automobile as an example of the vehicle. 1 illustrates the configuration applied to 1.

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101(以下、「ハンドル101」と称す。)と、ハンドル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、ハンドル101の回転に連動して回転する。   The steering device 100 is provided integrally with a handle 101 and a wheel-like steering wheel 101 (hereinafter referred to as “handle 101”) operated by a driver to change the traveling direction of the automobile 1. And a steering shaft 102. The steering device 100 includes an upper connecting shaft 103 connected to the steering shaft 102 via a universal joint 103a, and a lower connecting shaft 108 connected to the upper connecting shaft 103 via a universal joint 103b. Yes. The lower connecting shaft 108 rotates in conjunction with the rotation of the handle 101.

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、ハンドル101の回転操作力を前輪150の転動力として伝達する伝達機構として機能する。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(ラック軸力)を加える。   Steering device 100 includes tie rods 104 connected to left and right front wheels 150 as rolling wheels, and rack shaft 105 connected to tie rods 104. Further, the steering device 100 includes a pinion 106 a that constitutes a rack and pinion mechanism together with rack teeth 105 a formed on the rack shaft 105. The pinion 106 a is formed at the lower end portion of the pinion shaft 106. The rack shaft 105, the pinion shaft 106, and the like function as a transmission mechanism that transmits the rotational operation force of the handle 101 as the rolling force of the front wheel 150. The pinion shaft 106 applies a driving force (rack axial force) for rolling the front wheel 150 by rotating to the rack shaft 105 for rolling the front wheel 150.

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、ハンドル101に加えられた操舵トルクTを検出するトルクセンサ109が設けられている。   The steering device 100 also has a steering gear box 107 that houses the pinion shaft 106. The pinion shaft 106 is connected to the lower connection shaft 108 via the torsion bar 112 in the steering gear box 107. The steering gear box 107 has a steering torque T applied to the handle 101 based on the relative rotational angle between the lower connecting shaft 108 and the pinion shaft 106, in other words, based on the amount of twist of the torsion bar 112. A torque sensor 109 for detection is provided.

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(ラック軸力)を加える。本実施の形態に係る電動モータ110は、電動モータ110の回転角度であるモータ回転角度θに連動した回転角度信号θsを出力するレゾルバ120を有する3相ブラシレスモータである。   Further, the steering device 100 includes an electric motor 110 supported by the steering gear box 107 and a speed reduction mechanism 111 that reduces the driving force of the electric motor 110 and transmits it to the pinion shaft 106. The speed reduction mechanism 111 includes, for example, a worm wheel (not shown) fixed to the pinion shaft 106, a worm gear (not shown) fixed to the output shaft of the electric motor 110, and the like. The electric motor 110 applies a driving force (rack axial force) for rolling the front wheel 150 to the rack shaft 105 by applying a rotational driving force to the pinion shaft 106. The electric motor 110 according to the present embodiment is a three-phase brushless motor having a resolver 120 that outputs a rotation angle signal θs that is linked to the motor rotation angle θ that is the rotation angle of the electric motor 110.

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1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を検出する車速検出部170からの出力信号が入力される。車速検出部170は、自動車1に備えられて車速Vcを検出するセンサからの出力信号を基に車速Vcを検出する。   In addition, the steering device 100 includes a control device 10 that controls the operation of the electric motor 110. An output signal from the torque sensor 109 described above is input to the control device 10. In addition, the control device 10 detects a vehicle speed Vc that is a moving speed of the vehicle 1 via a network (CAN) that performs communication for sending signals for controlling various devices mounted on the vehicle 1. An output signal from the unit 170 is input. The vehicle speed detector 170 detects the vehicle speed Vc based on an output signal from a sensor that is provided in the automobile 1 and detects the vehicle speed Vc.

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が検出した操舵トルクTに基づいて電動モータ110を駆動し、電動モータ110の駆動力(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、ハンドル101に加える運転者の操舵力をアシストする。   The steering device 100 configured as described above drives the electric motor 110 based on the steering torque T detected by the torque sensor 109, and transmits the driving force (generated torque) of the electric motor 110 to the pinion shaft 106. Thereby, the torque generated by the electric motor 110 assists the driver's steering force applied to the handle 101.

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にて検出された操舵トルクTが出力信号に変換されたトルク信号Td、車速検出部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、レゾルバ120からの回転角度信号θsなどが入力される。
Next, the control device 10 will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the control device 10.
The control device 10 is an arithmetic and logic circuit composed of a CPU, ROM, RAM, backup RAM, and the like.
The control device 10 includes a torque signal Td obtained by converting the steering torque T detected by the torque sensor 109 described above into an output signal, and a vehicle speed signal obtained by converting the vehicle speed Vc detected by the vehicle speed detector 170 into an output signal. v, a rotation angle signal θs from the resolver 120, and the like are input.

そして、制御装置10は、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のモータ回転角度θを算出するモータ回転角度算出部71と、モータ回転角度算出部71にて算出されたモータ回転角度θに基づいて、モータ回転速度Vmを算出するモータ回転速度算出部72と、を備えている。また、制御装置10は、ハンドル101の回転角度である操舵角Raをモータ回転角度θに基づき算出する操舵角算出部73を備えている。
Then, the control device 10 calculates (sets) a target current It to be supplied to the electric motor 110, and a control unit that performs feedback control based on the target current It calculated by the target current calculation unit 20. 30.
Further, the control device 10 calculates a motor rotation speed Vm based on the motor rotation angle calculation unit 71 that calculates the motor rotation angle θ of the electric motor 110 and the motor rotation angle θ calculated by the motor rotation angle calculation unit 71. And a motor rotation speed calculation unit 72 for calculating. In addition, the control device 10 includes a steering angle calculation unit 73 that calculates a steering angle Ra that is a rotation angle of the handle 101 based on the motor rotation angle θ.

先ずは、目標電流算出部20について詳述する。
目標電流算出部20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の基本となる基本目標電流Itfを設定する基本目標電流設定部27を備えている。また、目標電流算出部20は、基本目標電流Itfを補正する補正電流Irを設定する補正電流設定部28を備えている。また、目標電流算出部20は、基本目標電流Itf、補正電流Irに基づいて最終的に目標電流Itを設定する目標電流設定部29を備えている。
基本目標電流設定部27、補正電流設定部28及び目標電流設定部29については後で詳述する。
First, the target current calculation unit 20 will be described in detail.
The target current calculation unit 20 includes a basic target current setting unit 27 that sets a basic target current Itf that is a basis of the target current It supplied to the electric motor 110 based on the torque signal Td and the vehicle speed signal v. Further, the target current calculation unit 20 includes a correction current setting unit 28 that sets a correction current Ir that corrects the basic target current Itf. The target current calculation unit 20 includes a target current setting unit 29 that finally sets the target current It based on the basic target current Itf and the correction current Ir.
The basic target current setting unit 27, the correction current setting unit 28, and the target current setting unit 29 will be described in detail later.

図3は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、図3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。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the control unit 30.
As shown in FIG. 3, the control unit 30 includes a motor drive control unit 31 that controls the operation of the electric motor 110, a motor drive unit 32 that drives the electric motor 110, and an actual current Im that actually flows through the electric motor 110. And a motor current detection unit 33 for detection.
The motor drive control unit 31 is based on a deviation between the target current It finally determined by the target current calculation unit 20 and the actual current Im supplied to the electric motor 110 detected by the motor current detection unit 33. A feedback (F / B) control unit 40 that performs feedback control, and a PWM signal generation unit 60 that generates a PWM (pulse width modulation) signal for PWM driving the electric motor 110.

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 feedback control unit 40 includes a deviation calculating unit 41 for obtaining a deviation between the target current It finally determined by the target current calculating unit 20 and the actual current Im detected by the motor current detecting unit 33, and the deviation is A feedback (F / B) processing unit 42 that performs feedback processing so as to be zero.

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 / B) processing unit 42 performs feedback control so that the target current It and the actual current Im match. For example, the feedback (F / B) processing unit 42 is proportional to the deviation calculated by the deviation calculating unit 41. Is proportionally processed, integrated by an integral element, and these values are added by an addition operation unit.
The PWM signal generation unit 60 generates a PWM signal for driving the electric motor 110 by PWM (pulse width modulation) based on the output value from the feedback control unit 40, and outputs the generated PWM signal.

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)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 motor drive unit 32 is a so-called inverter, and includes, for example, six independent transistors (FETs) as switching elements. Three of the six transistors are a positive line of a power source, an electric coil of each phase, The other three transistors are connected to the electric coil of each phase and the negative side (ground) line of the power source. Then, the driving of the electric motor 110 is controlled by driving the gates of two transistors selected from the six and switching the transistors.
The motor current detection unit 33 detects the value of the actual current Im flowing through the electric motor 110 from the voltage generated at both ends of the shunt resistor connected to the motor drive unit 32.

モータ回転角度算出部71(図2参照)は、レゾルバ120からの回転角度信号θsに基づいてモータ回転角度θを算出する。
モータ回転速度算出部72(図2参照)は、モータ回転角度算出部71が算出したモータ回転角度θに基づいて電動モータ110のモータ回転速度Vmを算出する。モータ回転速度算出部72は、モータ回転速度Vmの絶対値及び電動モータ110の回転方向を含むモータ回転速度信号Vmsを出力する。
The motor rotation angle calculation unit 71 (see FIG. 2) calculates the motor rotation angle θ based on the rotation angle signal θs from the resolver 120.
The motor rotation speed calculation unit 72 (see FIG. 2) calculates the motor rotation speed Vm of the electric motor 110 based on the motor rotation angle θ calculated by the motor rotation angle calculation unit 71. The motor rotation speed calculation unit 72 outputs a motor rotation speed signal Vms including the absolute value of the motor rotation speed Vm and the rotation direction of the electric motor 110.

操舵角算出部73(図2参照)は、ハンドル101、減速機構111などが機械的に連結されているためにハンドル101の回転角度と電動モータ110のモータ回転角度θとの間に相関関係があることに鑑み、モータ回転角度算出部71にて算出されたモータ回転角度θに基づいて操舵角Raを算出する。操舵角算出部73は、例えば、モータ回転角度算出部71にて定期的(例えば1ミリ秒毎)に算出されたモータ回転角度θの前回値と今回値との差分の積算値に基づいて操舵角Raを算出する。   The steering angle calculation unit 73 (see FIG. 2) has a correlation between the rotation angle of the handle 101 and the motor rotation angle θ of the electric motor 110 because the handle 101, the speed reduction mechanism 111, and the like are mechanically coupled. In view of this, the steering angle Ra is calculated based on the motor rotation angle θ calculated by the motor rotation angle calculation unit 71. For example, the steering angle calculation unit 73 performs steering based on the integrated value of the difference between the previous value and the current value of the motor rotation angle θ calculated periodically (for example, every 1 millisecond) by the motor rotation angle calculation unit 71. The angle Ra is calculated.

〔基本目標電流設定部〕
図4は、基本目標電流設定部27の概略構成図である。
基本目標電流設定部27は、基本目標電流Itf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。また、基本目標電流設定部27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基本目標電流Itfを決定する基本目標電流決定部25を備えている。また、基本目標電流設定部27は、トルクセンサ109にて検出された操舵トルクT(トルク信号Td)の位相を補償する位相補償部26を備えている。
[Basic target current setting section]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the basic target current setting unit 27.
The basic target current setting unit 27 calculates a base current calculation unit 21 that calculates a base current Ib that serves as a base for setting the basic target current Itf, and an inertia compensation current Is that cancels the moment of inertia of the electric motor 110. An inertia compensation current calculation unit 22 and a damper compensation current calculation unit 23 that calculates a damper compensation current Id that limits the rotation of the electric motor 110 are provided. Further, the basic target current setting unit 27 determines a basic target current Itf based on values calculated by the base current calculation unit 21, the inertia compensation current calculation unit 22, and the damper compensation current calculation unit 23. 25. The basic target current setting unit 27 includes a phase compensation unit 26 that compensates for the phase of the steering torque T (torque signal Td) detected by the torque sensor 109.

図5は、操舵トルク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、車速検出部170からの車速信号vと、図5に例示した制御マップとに基づいてベース電流Ibを算出する。
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。
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のモータ回転速度Vm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。
FIG. 5 is a schematic diagram of a control map showing the correspondence between the steering torque T, the vehicle speed Vc, and the base current Ib.
The base current calculation unit 21 generates a base current based on the torque signal Ts obtained by phase compensation of the torque signal Td by the phase compensation unit 26, the vehicle speed signal v from the vehicle speed detection unit 170, and the control map illustrated in FIG. Ib is calculated.
The inertia compensation current calculation unit 22 calculates an inertia compensation current Is for canceling the moment of inertia of the electric motor 110 and the system based on the torque signal Ts and the vehicle speed signal v.
The damper compensation current calculation unit 23 calculates a damper compensation current Id that limits the rotation of the electric motor 110 based on the torque signal Ts, the vehicle speed signal v, and the motor rotation speed Vm of the electric motor 110.

基本目標電流決定部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に基づいて基本目標電流Itfを決定する。基本目標電流決定部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基本目標電流Itfとして決定する。   The basic target current determination unit 25 includes a base current Ib calculated by the base current calculation unit 21, an inertia compensation current Is calculated by the inertia compensation current calculation unit 22, and a damper calculated by the damper compensation current calculation unit 23. A basic target current Itf is determined based on the compensation current Id. For example, the basic target current determination unit 25 determines the current obtained by adding the inertia compensation current Is to the base current Ib and subtracting the damper compensation current Id as the basic target current Itf.

〔目標電流設定部〕
目標電流設定部29は、基本目標電流設定部27が設定した基本目標電流Itfと補正電流設定部28が設定した補正電流Irとを加算した値を目標電流Itとして設定する(It=Itf+Ir)。
[Target current setting section]
The target current setting unit 29 sets a value obtained by adding the basic target current Itf set by the basic target current setting unit 27 and the correction current Ir set by the correction current setting unit 28 as the target current It (It = Itf + Ir).

ここで、トーションバー112の捩れ量が0の状態を中立状態(中立位置)とし、中立状態(中立位置)からのハンドル101の右回転時におけるハンドル101(下部連結シャフト108)とピニオンシャフト106との相対回転角度が変化する方向(相対回転角度が生じる方向)をプラス(操舵トルクTがプラス)とする。また、中立状態からのハンドル101の左回転時におけるハンドル101(下部連結シャフト108)とピニオンシャフト106との相対回転角度が変化する方向(相対回転角度が生じる方向)をマイナス(操舵トルクTがマイナス)とする。
ハンドル101が右方向に回転すると、ラック軸105に、前輪150を右方向に転動させるラック軸力が生じ、ハンドル101が左方向に回転すると、ラック軸105に、前輪150を左方向に転動させるラック軸力が生じる。以下では、ラック軸105に生じる前輪150を右方向に転動させるラック軸力の符号をプラス、ラック軸105に生じる前輪150を左方向に転動させるラック軸力の符号をマイナスとする。また、ラック軸105にプラスのラック軸力を生じさせる電動モータ110の回転方向をプラス、ラック軸105にマイナスのラック軸力を生じさせる電動モータ110の回転方向をマイナスとする。
そして、トルクセンサ109にて検出された操舵トルクTがプラスであるときに、電動モータ110をプラス方向に回転させるようにベース電流算出部21にてベース電流Ibが算出され、そのベース電流Ibの符号をプラスとする。つまり、図4に示すように、操舵トルクTがプラスのときにベース電流算出部21はプラスのベース電流Ibを算出し、電動モータ110をプラス方向に回転させる方向のトルクを発生させる。操舵トルクTがマイナスのときにベース電流算出部21はマイナスのベース電流Ibを算出し、電動モータ110をマイナス方向に回転させる方向のトルクを発生させる。
また、ハンドル101の回転角度である操舵角Raが0度である状態からハンドル101が右方向に回転した場合の操舵角Raの符号をプラスとし、左方向に回転した場合の操舵角Raの符号をマイナスとする。
Here, the state in which the torsion bar 112 has a twist of 0 is defined as a neutral state (neutral position), and the handle 101 (lower connection shaft 108) and the pinion shaft 106 when the handle 101 is rotated clockwise from the neutral state (neutral position) The direction in which the relative rotation angle changes (the direction in which the relative rotation angle occurs) is positive (the steering torque T is positive). Further, the direction in which the relative rotation angle between the handle 101 (lower connection shaft 108) and the pinion shaft 106 changes when the handle 101 rotates counterclockwise from the neutral state (the direction in which the relative rotation angle occurs) is negative (the steering torque T is negative). ).
When the handle 101 rotates to the right, a rack axial force is generated on the rack shaft 105 to roll the front wheel 150 to the right. When the handle 101 rotates to the left, the front wheel 150 rotates to the left on the rack shaft 105. The rack axial force to move is produced. Hereinafter, the sign of the rack axial force that rolls the front wheel 150 generated on the rack shaft 105 in the right direction is plus, and the sign of the rack axial force that rolls the front wheel 150 generated on the rack shaft 105 in the left direction is minus. Further, the rotation direction of the electric motor 110 that generates a positive rack axial force on the rack shaft 105 is positive, and the rotation direction of the electric motor 110 that generates a negative rack axial force on the rack shaft 105 is negative.
When the steering torque T detected by the torque sensor 109 is positive, the base current calculation unit 21 calculates the base current Ib so as to rotate the electric motor 110 in the positive direction, and the base current Ib The sign is positive. That is, as shown in FIG. 4, when the steering torque T is positive, the base current calculation unit 21 calculates a positive base current Ib, and generates torque in a direction that rotates the electric motor 110 in the positive direction. When the steering torque T is negative, the base current calculation unit 21 calculates a negative base current Ib and generates torque in a direction that rotates the electric motor 110 in the negative direction.
Further, the sign of the steering angle Ra when the steering wheel 101 is rotated in the right direction from the state where the steering angle Ra that is the rotation angle of the handle 101 is 0 degree is positive, and the sign of the steering angle Ra when the steering wheel 101 is rotated in the left direction. Is negative.

〔補正電流設定部〕
次に、補正電流設定部28について詳述する。
図6は、補正電流設定部28の概略構成図である。
補正電流設定部28は、ラック軸105に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力Frmの変化速度と、ラック軸105に生じる実際の軸力である実ラック軸力Fraの変化速度との偏差に基づいて補正電流Irを設定する。
[Correction current setting section]
Next, the correction current setting unit 28 will be described in detail.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the correction current setting unit 28.
The correction current setting unit 28 is a deviation between the changing speed of the reference rack axial force Frm, which is a reference of the axial force generated on the rack shaft 105, and the changing speed of the actual rack axial force Fra that is the actual axial force generated on the rack shaft 105. Based on the above, the correction current Ir is set.

補正電流設定部28は、ハンドル101の操舵状況を把握する操舵状況把握部280を備えている。また、補正電流設定部28は、規範ラック軸力Frmを算出する規範ラック軸力算出部281と、実ラック軸力Fraを算出する実ラック軸力算出部282と、を備えている。また、補正電流設定部28は、規範ラック軸力算出部281が算出した規範ラック軸力Frmの変化速度である規範力変化速度Vfrmを算出する規範ラック軸力変化速度算出部の一例としての規範力変化速度算出部283を備えている。また、補正電流設定部28は、実ラック軸力算出部282が算出した実ラック軸力Fraの変化速度である実力変化速度Vfraを算出する実ラック軸力変化速度算出部の一例としての実力変化速度算出部284を備えている。また、補正電流設定部28は、規範力変化速度算出部283が算出した規範力変化速度Vfrmと実力変化速度算出部284が算出した実力変化速度Vfraとの偏差である変化速度偏差ΔVfrを算出する変化速度偏差算出部285を備えている。また、補正電流設定部28は、変化速度偏差算出部285が算出した変化速度偏差ΔVfrに基づいて補正電流Irを算出する補正電流算出部286を備えている。   The correction current setting unit 28 includes a steering state grasping unit 280 that grasps the steering state of the handle 101. Further, the correction current setting unit 28 includes a reference rack axial force calculation unit 281 that calculates the reference rack axial force Frm, and an actual rack axial force calculation unit 282 that calculates the actual rack axial force Fra. Further, the correction current setting unit 28 is a norm as an example of a normative rack axial force change rate calculation unit that calculates a normative force change rate Vfrm that is a change speed of the normative rack axial force Frm calculated by the normative rack axial force calculator 281. A force change speed calculation unit 283 is provided. Further, the correction current setting unit 28 is an actual force change as an example of an actual rack axial force change speed calculation unit that calculates an actual force change speed Vfra that is a change speed of the actual rack axial force Fra calculated by the actual rack axial force calculation unit 282. A speed calculation unit 284 is provided. Further, the correction current setting unit 28 calculates a change speed deviation ΔVfr that is a deviation between the reference force change speed Vfrm calculated by the reference force change speed calculation unit 283 and the actual force change speed Vfra calculated by the actual force change speed calculation unit 284. A change speed deviation calculation unit 285 is provided. The correction current setting unit 28 also includes a correction current calculation unit 286 that calculates the correction current Ir based on the change speed deviation ΔVfr calculated by the change speed deviation calculation unit 285.

そして、補正電流設定部28は、操舵状況把握部280、規範ラック軸力算出部281、実ラック軸力算出部282、規範力変化速度算出部283、実力変化速度算出部284、変化速度偏差算出部285、補正電流算出部286が後述する処理を予め設定された一定時間(例えば1ミリ秒)ごとに繰り返し実行することにより補正電流Irを算出(設定)する。   The correction current setting unit 28 includes a steering state grasping unit 280, a reference rack axial force calculation unit 281, an actual rack axial force calculation unit 282, a reference force change speed calculation unit 283, an actual force change speed calculation unit 284, and a change speed deviation calculation. The unit 285 and the correction current calculation unit 286 calculate (set) the correction current Ir by repeatedly executing processing to be described later at predetermined time intervals (for example, 1 millisecond).

(操舵状況把握部)
操舵状況把握部280は、操舵角算出部73にて算出された操舵角Raと、操舵角算出部73にて算出された操舵角Raの今回値から前回値を減算した操舵角偏差とに基づいてハンドル101の操舵状況を把握する。例えば、操舵状況把握部280は、操舵角算出部73にて算出された操舵角Raの符号と操舵角偏差の符号とを乗算した符号がプラスである場合にはハンドル101が切り込まれていると把握する。他方、操舵状況把握部280は、操舵角算出部73にて算出された操舵角Raの符号と操舵角偏差の符号とを乗算した符号がマイナスである場合にはハンドル101が切り戻されていると把握する。また、操舵状況把握部280は、操舵角偏差が0である場合には保舵状態であると把握する。そして、操舵状況把握部280は、(1)操舵角Raがプラスで切り込み方向、(2)操舵角Raがプラスで切り戻し方向、(3)操舵角Raがマイナスで切り込み方向、(4)操舵角Raがマイナスで切り戻し方向、(5)保舵状態のいずれであるかを把握する。
(Steering condition grasping part)
The steering condition grasping unit 280 is based on the steering angle Ra calculated by the steering angle calculating unit 73 and the steering angle deviation obtained by subtracting the previous value from the current value of the steering angle Ra calculated by the steering angle calculating unit 73. To grasp the steering state of the handle 101. For example, the steering state grasping unit 280 has the handle 101 cut when the sign obtained by multiplying the sign of the steering angle Ra calculated by the steering angle calculating part 73 and the sign of the steering angle deviation is positive. And grasp. On the other hand, when the sign obtained by multiplying the sign of the steering angle Ra calculated by the steering angle calculating part 73 and the sign of the steering angle deviation is negative, the steering state grasping part 280 turns back the handle 101. And grasp. In addition, the steering state grasping unit 280 grasps that the steering state is maintained when the steering angle deviation is zero. The steering condition grasping unit 280 is (1) the steering angle Ra is positive and the turning direction, (2) the steering angle Ra is positive and the turning direction, (3) the steering angle Ra is negative and the turning direction, (4) steering The angle Ra is minus, and it is grasped whether the turning-back direction or (5) the steering maintained state.

(規範ラック軸力算出部)
図7は、操舵角Ra及び車速Vcと規範ラック軸力Frmとの対応を示す制御マップの概略図である。
規範ラック軸力算出部281は、ハンドル101の操舵状況と車速Vcとに応じた規範ラック軸力Frmを算出する。規範ラック軸力算出部281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、ハンドル101の操舵状況及び車速Vcと規範ラック軸力Frmとの対応を示す図7に例示した制御マップ又は算出式に、ハンドル101の操舵状況及び車速Vcを代入することにより規範ラック軸力Frmを算出する。
(Standard rack axial force calculation unit)
FIG. 7 is a schematic diagram of a control map showing the correspondence between the steering angle Ra and the vehicle speed Vc and the reference rack axial force Frm.
The reference rack axial force calculation unit 281 calculates a reference rack axial force Frm according to the steering state of the handle 101 and the vehicle speed Vc. The reference rack axial force calculation unit 281 is exemplified in FIG. 7 showing the steering state of the handle 101 and the correspondence between the vehicle speed Vc and the reference rack axial force Frm, which is created based on an empirical rule and stored in the ROM in advance. The reference rack axial force Frm is calculated by substituting the steering state of the handle 101 and the vehicle speed Vc into the control map or the calculation formula.

規範ラック軸力算出部281が図7に例示した制御マップを用いて規範ラック軸力Frmを算出する場合について考える。図7に例示した制御マップにおいては、操舵角Ra及び車速Vcが同じであるとしても、ハンドル101が切り込まれている場合と切り戻されている場合とでは規範ラック軸力Frmの値が異なる。そのため、規範ラック軸力算出部281は、例えば、操舵角算出部73にて算出された操舵角Raと、操舵状況把握部280が把握したハンドル101の状舵状況とに基づいて規範ラック軸力Frmを算出する。そして、規範ラック軸力算出部281は、ハンドル101が切り込まれている場合には、切り込まれている場合の制御マップに操舵角Ra及び車速Vcを代入することにより規範ラック軸力Frmを算出する。他方、規範ラック軸力算出部281は、ハンドル101が切り戻されている場合には、切り戻されている場合の制御マップに操舵角Ra及び車速Vcを代入することにより規範ラック軸力Frmを算出する。また、規範ラック軸力算出部281は、ハンドル101が保舵されている場合には規範ラック軸力Frmを0とする。   Consider a case where the reference rack axial force calculation unit 281 calculates the reference rack axial force Frm using the control map illustrated in FIG. In the control map illustrated in FIG. 7, even if the steering angle Ra and the vehicle speed Vc are the same, the value of the reference rack axial force Frm differs between when the steering wheel 101 is cut and when it is turned back. . Therefore, the reference rack axial force calculation unit 281 is based on, for example, the reference rack axial force based on the steering angle Ra calculated by the steering angle calculation unit 73 and the state of steering of the handle 101 grasped by the steering situation grasping unit 280. Frm is calculated. When the handle 101 is cut, the reference rack axial force calculation unit 281 calculates the reference rack axial force Frm by substituting the steering angle Ra and the vehicle speed Vc into the control map when the handle 101 is cut. calculate. On the other hand, when the handle 101 is turned back, the reference rack axial force calculation unit 281 calculates the reference rack axial force Frm by substituting the steering angle Ra and the vehicle speed Vc into the control map when the handle 101 is turned back. calculate. Further, the reference rack axial force calculation unit 281 sets the reference rack axial force Frm to 0 when the handle 101 is being steered.

(実ラック軸力算出部)
実ラック軸力算出部282は、トルクセンサ109にて検出された操舵トルクTと、モータ回転角度算出部71にて算出されたモータ回転角度θと、モータ電流検出部33にて検出された実電流Imとに基づいて実ラック軸力Fraを算出する。
ここで、実ラック軸力Fraは、本実施の形態に係るステアリング装置100がピニオンアシスト装置であることから、ピニオンシャフト106から与えられる軸力に等しいとして、ピニオンシャフト106に加えられたピニオントルクTpに基づいて算出する。実ラック軸力Fraは、ピニオントルクTpをピニオン106aのピッチ円半径rpで除算した値である(Fra=Tp/rp)。
(Actual rack axial force calculation unit)
The actual rack axial force calculation unit 282 includes the steering torque T detected by the torque sensor 109, the motor rotation angle θ calculated by the motor rotation angle calculation unit 71, and the actual torque detected by the motor current detection unit 33. The actual rack axial force Fra is calculated based on the current Im.
Here, since the steering device 100 according to the present embodiment is a pinion assist device, the actual rack axial force Fra is assumed to be equal to the axial force applied from the pinion shaft 106, and the pinion torque Tp applied to the pinion shaft 106 Calculate based on The actual rack axial force Fra is a value obtained by dividing the pinion torque Tp by the pitch circle radius rp of the pinion 106a (Fra = Tp / rp).

ピニオントルクTpは、ハンドル101を介して運転者から加えられる操舵トルクTと電動モータ110の出力軸トルクToが減速機構により増大されて加えられるモータトルクTmとを加算したトルクと推定することができる(Tp=T+Tm)。
操舵トルクTは、トルクセンサ109からのトルク信号Tdに基づいて検出することができる。
モータトルクTmは、出力軸トルクToに減速機構111の減速比(ギア比)Nを乗算した値である(Tm=To×N)。
出力軸トルクToは、モータ回転角度算出部71にて算出されたモータ回転角度θ及びモータ電流検出部33にて検出された実電流Imを、予めROMに記憶しておいた算出式に代入することにより算出することができる。なお、モータ回転角度算出部71にて算出されたモータ回転角度θを用いる代わりに、モータ逆起電力から所定の式により算出したモータ回転角度θを用いてもよい。
The pinion torque Tp can be estimated as a torque obtained by adding the steering torque T applied by the driver via the handle 101 and the motor torque Tm applied by increasing the output shaft torque To of the electric motor 110 by the speed reduction mechanism. (Tp = T + Tm).
The steering torque T can be detected based on the torque signal Td from the torque sensor 109.
The motor torque Tm is a value obtained by multiplying the output shaft torque To by the reduction ratio (gear ratio) N of the reduction mechanism 111 (Tm = To × N).
For the output shaft torque To, the motor rotation angle θ calculated by the motor rotation angle calculation unit 71 and the actual current Im detected by the motor current detection unit 33 are substituted into a calculation formula stored in advance in the ROM. This can be calculated. Instead of using the motor rotation angle θ calculated by the motor rotation angle calculation unit 71, a motor rotation angle θ calculated from a motor back electromotive force by a predetermined formula may be used.

(規範力変化速度算出部)
規範力変化速度算出部283は、規範ラック軸力算出部281が算出した規範ラック軸力Frmを時間微分することにより規範力変化速度Vfrmを算出する。例えば、規範力変化速度算出部283は、規範ラック軸力算出部281が算出した規範ラック軸力Frmの今回値Frm(n)から前回値Frm(n−1)を減算した値を、今回値Frm(n)を算出した時間と前回値Frm(n−1)を算出した時間との偏差時間Δtmにて除算することで規範力変化速度Vfrmを算出する(Vfrm=(Frm(n)−Frm(n−1))/Δtm)。
(Nominal force change speed calculation part)
The normative force change rate calculation unit 283 calculates the normative force change rate Vfrm by time-differentiating the normative rack axial force Frm calculated by the normative rack axial force calculator 281. For example, the normative force change speed calculation unit 283 obtains a value obtained by subtracting the previous value Frm (n−1) from the current value Frm (n) of the normative rack axial force Frm calculated by the normative rack axial force calculation unit 281. The reference force change speed Vfrm is calculated by dividing by the deviation time Δtm between the time when Frm (n) is calculated and the time when the previous value Frm (n−1) is calculated (Vfrm = (Frm (n) −Frm). (N-1)) / Δtm).

(実力変化速度算出部)
実力変化速度算出部284は、実ラック軸力算出部282が算出した実ラック軸力Fraを時間微分することにより実力変化速度Vfraを算出する。例えば、実力変化速度算出部284は、実ラック軸力算出部282が算出した実ラック軸力Fraの今回値Fra(n)から前回値Fra(n−1)を減算した値を、今回値Fra(n)を算出した時間と前回値Fra(n−1)を算出した時間との偏差時間Δtaにて除算することで実力変化速度Vfraを算出する(Vfra=(Fra(n)−Fra(n−1))/Δta)。
(Ability change rate calculation part)
The actual force change speed calculation unit 284 calculates the actual force change speed Vfra by differentiating the actual rack axial force Fra calculated by the actual rack axial force calculation unit 282 with time. For example, the actual force change speed calculation unit 284 subtracts the previous value Fra (n−1) from the current value Fra (n) of the actual rack axial force Fra calculated by the actual rack axial force calculation unit 282 to obtain the current value Fra. The actual change speed Vfra is calculated by dividing by the deviation time Δta between the time when (n) is calculated and the time when the previous value Fra (n−1) is calculated (Vfra = (Fra (n) −Fra (n -1)) / Δta).

(変化速度偏差算出部)
変化速度偏差算出部285は、実力変化速度算出部284が算出した実力変化速度Vfraから規範力変化速度算出部283が算出した規範力変化速度Vfrmを減算することにより変化速度偏差ΔVfrを算出する(ΔVfr=Vfra−Vfrm)。
(Change rate deviation calculator)
The change speed deviation calculation unit 285 calculates a change speed deviation ΔVfr by subtracting the reference force change speed Vfrm calculated by the reference force change speed calculation unit 283 from the actual force change speed Vfra calculated by the actual force change speed calculation unit 284 ( ΔVfr = Vfra−Vfrm).

(補正電流算出部)
図8は、補正電流Irと変化速度偏差ΔVfrとの対応を示す制御マップの概略図である。
補正電流算出部286は、変化速度偏差算出部285が算出した変化速度偏差ΔVfrに応じた補正電流Irを算出する。補正電流算出部286は、変化速度偏差算出部285が算出した変化速度偏差ΔVfrを、例えば図8に例示した制御マップ又は予め定められた算出式に代入することにより補正電流Irを算出する。図8に例示した制御マップにおいては、変化速度偏差ΔVfrがプラス方向に大きくなるに従って補正電流Irがプラス方向に大きくなり、変化速度偏差ΔVfrがマイナス方向に大きくなるに従って補正電流Irがマイナス方向に大きくなるように設定されている。つまり、実力変化速度Vfraが規範力変化速度Vfrmよりも小さいほど、言い換えれば例えば右回転方向の切り込み時にハンドル101が取られてしまい操舵角Raの変化速度がプラス方向(右回転方向)に急激に大きくなるほど、補正電流Irがマイナス方向(ハンドル101の右回転を抑制する方向)に大きくなるように設定されている。他方、実力変化速度Vfraが規範力変化速度Vfrmよりも大きいほど、言い換えれば例えば左回転方向の切り込み時にハンドル101が取られてしまい操舵角Raの変化速度がマイナス方向(左回転方向)に急激に大きくなるほど、補正電流Irがプラス方向(ハンドル101の左回転を抑制する方向)に大きくなるように設定されている。
(Correction current calculation unit)
FIG. 8 is a schematic diagram of a control map showing the correspondence between the correction current Ir and the change speed deviation ΔVfr.
The correction current calculation unit 286 calculates a correction current Ir corresponding to the change rate deviation ΔVfr calculated by the change rate deviation calculation unit 285. The correction current calculation unit 286 calculates the correction current Ir by substituting the change rate deviation ΔVfr calculated by the change rate deviation calculation unit 285 into, for example, the control map illustrated in FIG. 8 or a predetermined calculation formula. In the control map illustrated in FIG. 8, the correction current Ir increases in the positive direction as the change speed deviation ΔVfr increases in the positive direction, and the correction current Ir increases in the negative direction as the change speed deviation ΔVfr increases in the negative direction. It is set to be. That is, as the actual force change speed Vfra is smaller than the reference force change speed Vfrm, in other words, for example, the steering wheel 101 is taken when the right rotation direction is cut, and the change speed of the steering angle Ra is rapidly increased in the plus direction (right rotation direction). The correction current Ir is set so as to increase in the minus direction (the direction in which the right rotation of the handle 101 is suppressed) as the value increases. On the other hand, as the actual force change speed Vfra is larger than the normative force change speed Vfrm, in other words, for example, the steering wheel 101 is taken when the left turn direction is cut, and the change speed of the steering angle Ra suddenly decreases in the minus direction (left turn direction). The correction current Ir is set so as to increase in the positive direction (the direction in which the left rotation of the handle 101 is suppressed) as it increases.

ただし、補正電流算出部286は、ハンドル101の操舵状況に変化があった後、変化速度偏差ΔVfrが0の状態からプラス方向及びマイナス方向のいずれか一方の方向の値となった場合には、一方の方向の値が継続する間は変化速度偏差ΔVfrに応じた補正電流Irを算出する。他方、補正電流算出部286は、その後同じ操舵状況において一方の方向から他方の方向の値に切り替わった場合には変化速度偏差ΔVfrに応じた補正電流Irを算出することなく補正電流Irを0とする。これは、以下の理由による。変化速度偏差ΔVfrが0の状態からプラス方向及びマイナス方向のいずれか一方の方向となった場合には、ハンドル101が取られたことに起因して運転者の意図しない操舵角Raまでハンドル101が回転していると考えられるのに対して、その後一方の方向から他方の方向に切り替わったときには運転者が取られたハンドル101を元に戻そうとしていると考えられる。ハンドル101が取られたことに起因して運転者の意図しない操舵角Raまでハンドル101が回転している場合には、ハンドル取られを抑制する方向の補正電流Irを与えることは望ましいが、運転者が取られたハンドル101を元に戻そうとしているときには、戻す方向のハンドル101の操作を抑制する方向の補正電流Irを与えることが望ましくないためである。   However, the correction current calculation unit 286, when there is a change in the steering state of the steering wheel 101, the change speed deviation ΔVfr becomes a value in one of the plus direction and the minus direction from the state of 0, While the value in one direction continues, the correction current Ir corresponding to the change speed deviation ΔVfr is calculated. On the other hand, the correction current calculation unit 286 sets the correction current Ir to 0 without calculating the correction current Ir according to the change speed deviation ΔVfr when the value is switched from one direction to the other direction in the same steering situation. To do. This is due to the following reason. When the change speed deviation ΔVfr is changed from 0 to either the plus direction or the minus direction, the handle 101 is moved to the steering angle Ra not intended by the driver due to the handle 101 being taken. It is considered that the vehicle is rotating, but when the vehicle is subsequently switched from one direction to the other, it is considered that the driver is trying to return the handle 101 taken by the driver. When the steering wheel 101 is rotated to the steering angle Ra not intended by the driver due to the steering wheel 101 being taken, it is desirable to give a correction current Ir in a direction to suppress the steering wheel, but driving This is because it is not desirable to provide the correction current Ir in a direction that suppresses the operation of the handle 101 in the returning direction when the person is trying to return the handle 101 taken by the person.

次に、フローチャートを用いて、補正電流設定部28が行う補正電流設定処理の手順について説明する。
図9は、補正電流設定部28が行う補正電流設定処理の手順を示すフローチャートである。
補正電流設定部28は、この補正電流設定処理を、例えば予め定めた期間(例えば1ミリ秒)毎に繰り返し実行する。
補正電流設定部28は、先ず、ハンドル101の操舵状況(操舵角Raの値、切り込み方向であるのか切り戻し方向であるのか)を把握する(S101)。S101の処理は、操舵状況把握部280が行う処理である。
次に、補正電流設定部28は、規範ラック軸力Frmを算出する(S102)。S102の処理は、規範ラック軸力算出部281が行う処理である。
次に、補正電流設定部28は、実ラック軸力Fraを算出する(S103)。S103の処理は、実ラック軸力算出部282が行う処理である。
次に、補正電流設定部28は、規範力変化速度Vfrm(=(Frm(n)−Frm(n−1))/Δtm)を算出する(S104)。S104の処理は、規範力変化速度算出部283が行う処理である。
次に、補正電流設定部28は、実力変化速度Vfra(=(Fra(n)−Fra(n−1))/Δta)を算出する(S105)。S105の処理は、実力変化速度算出部284が行う処理である。
次に、補正電流設定部28は、変化速度偏差ΔVfr(=Vfrm−Vfra)を算出する(S106)。S106の処理は、変化速度偏差算出部285が行う処理である。
次に、補正電流設定部28は、S101にて把握したハンドル101の操舵状況が前回から変化したかどうかを判別する(S107)。S107の処理は、操舵状況把握部280が行う処理である。
そして、補正電流設定部28は、ハンドル101の操舵状況に変化がない場合(S107でYES)には、S106にて算出した変化速度偏差ΔVfrの符号が前回から変化したかどうかを判別する(S108)。S108の処理は、補正電流算出部286が行う処理である。
そして、補正電流設定部28は、変化速度偏差ΔVfrの符号に変化がない場合(S108でYES)には、S106にて算出された変化速度偏差ΔVfrに応じた補正電流Irを算出する(S109)。S109の処理は、補正電流算出部286が行う処理である。他方、補正電流設定部28は、変化速度偏差ΔVfrの符号に変化がある場合(S108でNO)には、補正電流Irを0とする(S110)。
一方、補正電流設定部28は、ハンドル101の操舵状況に変化がある場合(S107でNO)には、S106にて算出された変化速度偏差ΔVfrに応じた補正電流Irを算出する(S109)。
Next, the procedure of the correction current setting process performed by the correction current setting unit 28 will be described using a flowchart.
FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the correction current setting process performed by the correction current setting unit 28.
The correction current setting unit 28 repeatedly executes the correction current setting process, for example, every predetermined period (for example, 1 millisecond).
First, the correction current setting unit 28 grasps the steering state of the handle 101 (the value of the steering angle Ra, whether it is the cutting direction or the switching back direction) (S101). The process of S101 is a process performed by the steering state grasping unit 280.
Next, the correction current setting unit 28 calculates a reference rack axial force Frm (S102). The process of S102 is a process performed by the reference rack axial force calculation unit 281.
Next, the correction current setting unit 28 calculates the actual rack axial force Fra (S103). The process of S103 is a process performed by the actual rack axial force calculation unit 282.
Next, the correction current setting unit 28 calculates the normative force change speed Vfrm (= (Frm (n) −Frm (n−1)) / Δtm) (S104). The process of S104 is a process performed by the normative force change speed calculation unit 283.
Next, the correction current setting unit 28 calculates an ability change speed Vfra (= (Fra (n) −Fra (n−1)) / Δta) (S105). The process of S105 is a process performed by the ability change speed calculation unit 284.
Next, the correction current setting unit 28 calculates a change speed deviation ΔVfr (= Vfrm−Vfra) (S106). The process of S106 is a process performed by the change speed deviation calculation unit 285.
Next, the correction current setting unit 28 determines whether or not the steering state of the handle 101 grasped in S101 has changed from the previous time (S107). The process of S107 is a process performed by the steering status grasping unit 280.
When there is no change in the steering state of the steering wheel 101 (YES in S107), the correction current setting unit 28 determines whether or not the sign of the change speed deviation ΔVfr calculated in S106 has changed from the previous time (S108). ). The process of S108 is a process performed by the correction current calculation unit 286.
Then, when there is no change in the sign of the change speed deviation ΔVfr (YES in S108), the correction current setting unit 28 calculates a correction current Ir corresponding to the change speed deviation ΔVfr calculated in S106 (S109). . The process of S109 is a process performed by the correction current calculation unit 286. On the other hand, when there is a change in the sign of the change speed deviation ΔVfr (NO in S108), the correction current setting unit 28 sets the correction current Ir to 0 (S110).
On the other hand, when there is a change in the steering state of the steering wheel 101 (NO in S107), the correction current setting unit 28 calculates a correction current Ir corresponding to the change speed deviation ΔVfr calculated in S106 (S109).

(補正電流設定部の作用)
図10は、補正電流設定部28の作用を例示する図である。
例えば、ハンドル101が右回転方向に切り込まれているとき(操舵角Raがプラスの値でありかつ徐々に大きくなっているとき)に、ハンドル101が右回転方向に取られてしまう場合を考える。
かかる場合、規範ラック軸力算出部281が算出する規範ラック軸力Frmは、図10(a)の2点鎖線で示すように、徐々に大きくなる。他方、実ラック軸力算出部282が算出する実ラック軸力Fraは、図10(a)の実線で示すように、ハンドル101が回転方向に取られるため一時的に小さくなり、その後運転者が取られたハンドル101を元に戻そうとして大きくなる。そして、規範力変化速度算出部283が算出する規範力変化速度Vfrmが0となる(図10(b)2点鎖線参照)のに対して、実力変化速度算出部284が算出する実力変化速度Vfraは、図10(b)の実線で示すように、ハンドル101が取られることに起因して一時的にマイナスとなった後に一時的にプラスとなり0に戻る。そして、変化速度偏差算出部285が算出する変化速度偏差ΔVfrも図10(b)の実線で示すように一時的にマイナスとなった後に一時的にプラスとなり0に戻る。その結果、補正電流算出部286は、変化速度偏差算出部285が算出する変化速度偏差ΔVfrがマイナスであるときに変化速度偏差ΔVfrに応じたマイナスの補正電流Irを算出する。他方、補正電流算出部286は、変化速度偏差ΔVfrがマイナスからプラスに変化した場合(S108でNO)には、補正電流Irを0とする。図10(b)には、上記処理にて補正電流設定部28が設定する補正電流Irと比例する量を斜線で示している。
(Operation of correction current setting unit)
FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of the correction current setting unit 28.
For example, consider a case where the handle 101 is taken in the clockwise direction when the handle 101 is cut in the clockwise direction (when the steering angle Ra is a positive value and gradually increases). .
In this case, the reference rack axial force Frm calculated by the reference rack axial force calculation unit 281 gradually increases as shown by a two-dot chain line in FIG. On the other hand, the actual rack axial force Fra calculated by the actual rack axial force calculating unit 282 temporarily decreases because the handle 101 is taken in the rotational direction, as shown by the solid line in FIG. The handle 101 that has been taken is enlarged to return to the original position. The standard force change rate Vfrm calculated by the standard force change rate calculation unit 283 becomes 0 (see the two-dot chain line in FIG. 10B), whereas the actual force change rate Vfra calculated by the actual force change rate calculation unit 284 is obtained. As shown by the solid line in FIG. 10 (b), it temporarily becomes negative due to the handle 101 being taken, and then temporarily becomes positive and returns to zero. Then, the change speed deviation ΔVfr calculated by the change speed deviation calculating unit 285 also temporarily becomes negative as shown by the solid line in FIG. As a result, the correction current calculator 286 calculates a negative correction current Ir corresponding to the change speed deviation ΔVfr when the change speed deviation ΔVfr calculated by the change speed deviation calculator 285 is negative. On the other hand, the correction current calculation unit 286 sets the correction current Ir to 0 when the change speed deviation ΔVfr changes from minus to plus (NO in S108). In FIG. 10B, the amount proportional to the correction current Ir set by the correction current setting unit 28 in the above process is indicated by hatching.

本実施の形態に係る補正電流設定部28と比較する目的で、規範ラック軸力算出部281が算出する規範ラック軸力Frmと実ラック軸力算出部282が算出する実ラック軸力Fraとの偏差に応じた補正電流Irを設定する場合について考える。図10(c)に示した実線は、実ラック軸力算出部282が算出する実ラック軸力Fraから規範ラック軸力算出部281が算出する規範ラック軸力Frmを減算した偏差(=Fra−Frm)である。この偏差に応じて設定される補正電流Irと比例する量を図10(c)に示した斜線で示している。   For the purpose of comparison with the correction current setting unit 28 according to the present embodiment, the reference rack axial force Frm calculated by the reference rack axial force calculation unit 281 and the actual rack axial force Fra calculated by the actual rack axial force calculation unit 282 are calculated. Consider the case where the correction current Ir is set according to the deviation. A solid line shown in FIG. 10C indicates a deviation (= Fra−) obtained by subtracting the reference rack axial force Frm calculated by the reference rack axial force calculation unit 281 from the actual rack axial force Fra calculated by the actual rack axial force calculation unit 282. Frm). An amount proportional to the correction current Ir set in accordance with this deviation is indicated by the oblique lines shown in FIG.

図10(b)に示した斜線と図10(c)に示した斜線とを比較すると、図10(b)に示した斜線の場合の方が、図10(c)に示した斜線の場合よりも迅速により大きくなっていることから、迅速により多くの補正電流Irが設定されることを示している。従って、本実施の形態に係る補正電流設定部28を有するステアリング装置100によれば、例えば、ハンドル取られを抑制する方向の補正電流Irを迅速に与えることができる。その結果、変化する路面に起因する外乱に迅速に対応できるので、変化する路面での走行安定性の向上を図ることができる。   Comparing the oblique line shown in FIG. 10B with the oblique line shown in FIG. 10C, the oblique line shown in FIG. 10B is the oblique line shown in FIG. 10C. This indicates that more correction current Ir is set more quickly because it is larger quickly. Therefore, according to the steering device 100 having the correction current setting unit 28 according to the present embodiment, for example, the correction current Ir in a direction to suppress the steering wheel can be given quickly. As a result, it is possible to quickly respond to disturbance caused by the changing road surface, and thus it is possible to improve the running stability on the changing road surface.

<プログラムの説明>
また以上説明した制御装置10が行なう処理は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現することができる。この場合、制御装置10に設けられた制御用コンピュータ内部のCPUが、制御装置10の各機能を実現するプログラムを実行し、これらの各機能を実現させる。
<Description of the program>
Further, the processing performed by the control device 10 described above can be realized by cooperation of software and hardware resources. In this case, the CPU inside the control computer provided in the control device 10 executes a program that realizes each function of the control device 10 and realizes each of these functions.

よって制御装置10が行なう処理は、コンピュータに、車両の転動輪を転動させるラック軸105に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力Frmの変化速度を算出する規範変化速度算出機能と、ラック軸105に生じる実際の軸力である実ラック軸力Fraの変化速度を算出する実変化速度算出機能と、前記規範変化速度算出機能が算出した規範ラック軸力Frmの変化速度と前記実変化速度算出機能が算出した実ラック軸力Fraの変化速度との偏差に基づいて電動モータ110に供給する目標電流を設定する機能と、を実現させるプログラムとして捉えることもできる。   Therefore, the processing performed by the control device 10 includes a computer, a norm change speed calculation function for calculating a change speed of the normative rack axial force Frm, which is a norm of the axial force generated in the rack shaft 105 that rolls the rolling wheels of the vehicle, and a rack. An actual change speed calculation function for calculating a change speed of an actual rack axial force Fra that is an actual axial force generated on the shaft 105; a change speed of the reference rack axial force Frm calculated by the reference change speed calculation function; and the actual change speed. It can also be understood as a program that realizes a function of setting a target current to be supplied to the electric motor 110 based on a deviation from the change speed of the actual rack axial force Fra calculated by the calculation function.

なお、本実施の形態を実現するプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、CD−ROM等の記録媒体に格納して提供することも可能である。   The program for realizing the present embodiment can be provided not only by communication means but also by storing it in a recording medium such as a CD-ROM.

10…制御装置、20…目標電流算出部、21…ベース電流算出部、27…基本目標電流設定部、28…補正電流設定部、29…目標電流設定部、30…制御部、100…電動パワーステアリング装置、110…電動モータ、280…操舵状況把握部、281…規範ラック軸力算出部、282…実ラック軸力算出部、283…規範力変化速度算出部、284…実力変化速度算出部、285…変化速度偏差算出部、286…補正電流算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Control apparatus, 20 ... Target current calculation part, 21 ... Base current calculation part, 27 ... Basic target current setting part, 28 ... Correction current setting part, 29 ... Target current setting part, 30 ... Control part, 100 ... Electric power Steering device, 110 ... electric motor, 280 ... steering state grasping unit, 281 ... standard rack axial force calculation unit, 282 ... real rack axial force calculation unit, 283 ... standard force change speed calculation unit, 284 ... actual force change speed calculation unit, 285 ... change speed deviation calculation unit, 286 ... correction current calculation unit

Claims (5)

車両のステアリングホイールの操舵に対する補助力を加える電動モータと、
前記車両の転動輪を転動させるラック軸と、
前記ラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度と、前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて前記電動モータの駆動力を制御する制御装置と、
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 for applying an assisting force to the steering wheel of the vehicle;
A rack shaft for rolling the rolling wheels of the vehicle;
The driving force of the electric motor based on the deviation between the change speed of the reference rack axial force that is a reference of the axial force generated on the rack shaft and the change speed of the actual rack axial force that is the actual axial force generated on the rack shaft A control device for controlling
An electric power steering apparatus comprising:
前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて設定した前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流と、前記偏差に基づいて設定した補正電流と、に基づいて前記目標電流を設定する
請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
The control device is configured to generate a target current based on a basic target current that is a basis of a target current that is supplied to the electric motor that is set based on a steering torque of the steering wheel, and a correction current that is set based on the deviation. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
前記制御装置は、前記ステアリングホイールの操舵トルクに基づいて前記電動モータに供給する目標電流の基本となる基本目標電流を設定する基本目標電流設定部と、
前記偏差に基づいて補正電流を設定する補正電流設定部と、
前記基本目標電流設定部が設定した基本目標電流と前記補正電流設定部が設定した補正電流とに基づいて前記目標電流を設定する目標電流設定部と、
を備える請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
The control device includes a basic target current setting unit that sets a basic target current that is a basis of a target current supplied to the electric motor based on a steering torque of the steering wheel;
A correction current setting unit for setting a correction current based on the deviation;
A target current setting unit for setting the target current based on the basic target current set by the basic target current setting unit and the correction current set by the correction current setting unit;
The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:
前記補正電流設定部は、前記規範ラック軸力の変化速度を算出する規範ラック軸力変化速度算出部と、
前記実ラック軸力の変化速度を算出する実ラック軸力変化速度算出部と、
前記規範ラック軸力変化速度算出部が算出した前記規範ラック軸力の変化速度と前記実ラック軸力変化速度算出部が算出した前記実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて補正電流を算出する補正電流算出部と、
を有する請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。
The correction current setting unit includes a reference rack axial force change rate calculation unit that calculates a change rate of the reference rack axial force;
An actual rack axial force change speed calculation unit for calculating a change speed of the actual rack axial force;
A correction current is calculated based on a deviation between the change rate of the reference rack axial force calculated by the reference rack axial force change rate calculation unit and the change rate of the actual rack axial force calculated by the actual rack axial force change rate calculation unit. A correction current calculation unit for calculating,
The electric power steering apparatus according to claim 3, comprising:
コンピュータに、
車両の転動輪を転動させるラック軸に生じる軸力の規範となる規範ラック軸力の変化速度を算出する規範変化速度算出機能と、
前記ラック軸に生じる実際の軸力である実ラック軸力の変化速度を算出する実変化速度算出機能と、
前記規範変化速度算出機能が算出した前記規範ラック軸力の変化速度と前記実変化速度算出機能が算出した前記実ラック軸力の変化速度との偏差に基づいて電動モータに供給する目標電流を設定する機能と、
を実現させるプログラム。
On the computer,
A reference change speed calculation function for calculating a change speed of a reference rack axial force that is a reference of an axial force generated in a rack shaft that rolls the rolling wheels of the vehicle;
An actual change speed calculation function for calculating a change speed of an actual rack axial force that is an actual axial force generated in the rack shaft;
A target current to be supplied to the electric motor is set based on a deviation between the change speed of the reference rack axial force calculated by the reference change speed calculation function and the change speed of the actual rack axial force calculated by the actual change speed calculation function. Function to
A program that realizes
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019166932A (en) * 2018-03-23 2019-10-03 本田技研工業株式会社 Electric power steering device

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