JP2021147018A - Vehicle steering device - Google Patents

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貴弘 椿
Takahiro Tsubaki
貴弘 椿
堅吏 森
Kenri Mori
堅吏 森
貴之 小磯
Takayuki Koiso
貴之 小磯
早紀矢 渡辺
Sakiya Watanabe
早紀矢 渡辺
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Abstract

To provide a vehicle steering device that can ensure redundancy for steering angle.SOLUTION: When outputting an actual steering angle θr, a vehicle steering device outputs the actual steering angle θr as a steering angle θh, and when not outputting the actual steering angle θr, outputs an estimate θe, which is estimated on the basis of a motor angle θm, as a steering angle θh.SELECTED DRAWING: Figure 17

Description

本発明は、車両用操向装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering device.

車両用操向装置の1つである電動パワーステアリング装置(EPS)は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力(操舵補助力)を付与するものである。EPSは、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト又はラック軸にアシスト力として付与する。例えば、操舵角に応じて操舵トルクの目標値を設定し、操舵トルクセンサによって検出された操舵トルクが操舵トルクの目標値となるように、モータを駆動制御する構成が開示されている(例えば、特許文献1)。 The electric power steering device (EPS), which is one of the steering devices for vehicles, applies an assist force (steering assist force) to the steering system of the vehicle by the rotational force of the motor. EPS applies the driving force of the motor controlled by the electric power supplied from the inverter to the steering shaft or the rack shaft as an assisting force by a transmission mechanism including a reduction mechanism. For example, a configuration is disclosed in which a target value of steering torque is set according to a steering angle, and a motor is driven and controlled so that the steering torque detected by the steering torque sensor becomes the target value of steering torque (for example). Patent Document 1).

また、車両用操向装置として、運転者が操舵を行う操舵反力生成装置(FFA:Force Feedback Actuator、操舵機構)と、車両の舵を切るタイヤ転舵装置(RWA:Road Wheel Actuator、転舵機構)とが機械的に分離されたステアバイワイヤ(SBW:Steer By Wire)式の車両用操向装置がある。このようなSBW式の車両用操向装置は、操舵機構と転舵機構とがコントロールユニット(ECU:Electronic Control Unit)を介して電気的に接続され、電気信号によって操舵機構と転舵機構と間の制御が行われる構成が一般的である。 Further, as a steering device for a vehicle, a steering reaction force generator (FFA: Force Feedback Accuator, steering mechanism) in which the driver steers, and a tire steering device (RWA: Road Wheel Actuator, steering mechanism) for steering the vehicle are steered. There is a steering device for vehicles of the Steer By Wire (SBW) type in which the mechanism) is mechanically separated. In such an SBW type vehicle steering device, the steering mechanism and the steering mechanism are electrically connected via a control unit (ECU: Electronic Control Unit), and an electric signal is used between the steering mechanism and the steering mechanism. Is generally controlled.

国際公開第2018/084190号International Publication No. 2018/084190

ところで、車両システムでは、各部の異常時における運転継続や安全停止等のフェイルセーフ機能を実現するための高い冗長性が求められる。操舵角に応じて操舵トルクの目標値を設定する構成において、操舵角を取得するセンサが失陥し、操舵角(操舵角に応じたパルス信号)が正常に出力されなくなると、操舵角に基づく制御ができなくなる。また、電気信号によって操舵機構と転舵機構と間の制御を行う構成のSBW式の車両用操向装置では、運転者の意図に沿わない挙動となる場合がある。 By the way, in a vehicle system, high redundancy is required to realize a fail-safe function such as continuation of operation and safe stop in the event of an abnormality in each part. In the configuration where the target value of the steering torque is set according to the steering angle, if the sensor that acquires the steering angle fails and the steering angle (pulse signal according to the steering angle) is not output normally, it is based on the steering angle. You lose control. Further, in the SBW type vehicle steering device having a configuration in which the steering mechanism and the steering mechanism are controlled by an electric signal, the behavior may not be in line with the driver's intention.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、操舵角に対する冗長性を確保することができる車両用操向装置を提供すること、を目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle steering device capable of ensuring redundancy with respect to a steering angle.

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る車両用操向装置は、操舵力を補助するモータを駆動制御することにより、減速機構を介して車両の操舵系をアシスト制御する車両用操向装置であって、前記車両のコラム軸に設けられたトーションバーと、実操舵角を検出する第1角度センサと、モータ角を検出する第2角度センサと、前記第1角度センサから実操舵角が出力されている場合に、当該実操舵角を操舵角として出力し、前記第1角度センサから実操舵角が出力されていない場合に、前記第2角度センサから出力されるモータ角に基づき推定した推定値を操舵角として出力する舵角処理部と、前記操舵角に基づき、前記操舵系をアシスト制御する際の目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、前記操舵角と前記モータ角との差分に基づき決定される前記トーションバーの捩れ角が前記目標捩れ角となるような前記モータの電流指令値を演算する捩れ角制御部と、を備える。 In order to achieve the above object, the vehicle steering device according to one aspect of the present invention is for a vehicle that assists and controls the steering system of the vehicle via a reduction mechanism by driving and controlling a motor that assists the steering force. The steering device is a torsion bar provided on the column shaft of the vehicle, a first angle sensor that detects the actual steering angle, a second angle sensor that detects the motor angle, and an actual steering angle sensor. When the steering angle is output, the actual steering angle is output as the steering angle, and when the actual steering angle is not output from the first angle sensor, the motor angle output from the second angle sensor is used. A steering angle processing unit that outputs an estimated value estimated based on the steering angle, a target steering torque generating unit that generates a target steering torque when assist controlling the steering system based on the steering angle, and the target steering torque. Twist that calculates the current command value of the motor so that the twist angle of the torsion bar determined based on the difference between the steering angle and the motor angle is the target twist angle. It includes an angle control unit.

上記構成によれば、実操舵角を検出する第1角度センサが失陥した場合でも、モータ角を検出する第2角度センサにより検出されるモータ角を用いて推定した推定値を操舵角として制御を継続することが可能となる。 According to the above configuration, even if the first angle sensor that detects the actual steering angle fails, the estimated value estimated using the motor angle detected by the second angle sensor that detects the motor angle is controlled as the steering angle. Can be continued.

車両用操向装置の望ましい態様として、前記舵角処理部は、前記第1角度センサから実操舵角が出力されているときの当該実操舵角の最終値、前記第2角度センサから出力されたモータ角の最終値、及び前記トーションバーの捩れ角の最終値を保持し、前記第1角度センサから実操舵角が出力されなくなった場合に、前記実操舵角の最終値に対し、前記トーションバーの捩れ角の最終値と前記トーションバーの捩れ角との差分と、前記モータ角の最終値と前記第2角度センサから出力されるモータ角との相対角度に前記減速機構のギア比を乗じて操舵角の相対角度に変換した値と、を加算して、前記推定値を算出することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, the steering angle processing unit outputs the final value of the actual steering angle when the actual steering angle is output from the first angle sensor, and is output from the second angle sensor. When the final value of the motor angle and the final value of the twist angle of the torsion bar are held and the actual steering angle is no longer output from the first angle sensor, the torsion bar is compared with the final value of the actual steering angle. Multiply the difference between the final value of the torsion angle and the torsion angle of the torsion bar, the relative angle between the final value of the motor angle and the motor angle output from the second angle sensor, and the gear ratio of the reduction mechanism. It is preferable to calculate the estimated value by adding the value converted to the relative angle of the steering angle.

これにより、モータ角を用いた推定値の算出が可能となる。 This makes it possible to calculate the estimated value using the motor angle.

車両用操向装置の望ましい態様として、前記舵角処理部は、前記推定値を算出する推定舵角演算部と、前記第1角度センサから出力される実操舵角と前記推定舵角演算部から出力される推定値とを切り替えて、前記目標操舵トルク生成部に出力する切替部と、を備えることが好ましい。 As a desirable embodiment of the steering device for a vehicle, the steering angle processing unit is composed of an estimated steering angle calculation unit that calculates the estimated value, an actual steering angle output from the first angle sensor, and the estimated steering angle calculation unit. It is preferable to provide a switching unit that switches the output estimated value and outputs the target steering torque generation unit.

これにより、推定値の算出処理と、実操舵角と推定値との切り替え処理とを分離することができる。 Thereby, the calculation process of the estimated value and the switching process between the actual steering angle and the estimated value can be separated.

車両用操向装置の望ましい態様として、前記推定舵角演算部は、前記第1角度センサから実操舵角が出力されていない場合に、前記推定値を算出し、前記切替部は、前記第1角度センサから実操舵角が出力されている場合に、当該実操舵角を操舵角として前記目標操舵トルク生成部に出力し、前記第1角度センサから実操舵角が出力されていない場合に、前記推定値を操舵角として前記目標操舵トルク生成部に出力することが好ましい。 As a desirable embodiment of the vehicle steering device, the estimated steering angle calculation unit calculates the estimated value when the actual steering angle is not output from the first angle sensor, and the switching unit uses the first switching unit. When the actual steering angle is output from the angle sensor, the actual steering angle is output as the steering angle to the target steering torque generating unit, and when the actual steering angle is not output from the first angle sensor, the above It is preferable to output the estimated value as the steering angle to the target steering torque generating unit.

これにより、実操舵角が出力されていない場合に推定値を算出するので、実操舵角が出力されているときの処理を軽減することができる。 As a result, since the estimated value is calculated when the actual steering angle is not output, it is possible to reduce the processing when the actual steering angle is output.

本発明によれば、操舵角に対する冗長性を確保することができる車両用操向装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a steering device for a vehicle that can secure redundancy with respect to a steering angle.

図1は、車両用操向装置を電動パワーステアリング装置(EPS)に適用した構成の第1例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first example of a configuration in which a vehicle steering device is applied to an electric power steering device (EPS). 図2は、電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニットのハードウェア構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a hardware configuration of a control unit that controls an electric power steering device. 図3は、舵角センサの設置例を示す構造図である。FIG. 3 is a structural diagram showing an installation example of the rudder angle sensor. 図4は、図1に示す第1例のコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the internal block configuration of the control unit of the first example shown in FIG. 図5は、操舵方向を判定する方法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of determining the steering direction. 図6は、図1に示す第1例のコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an operation example of the control unit of the first example shown in FIG. 図7は、目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the target steering torque generation unit. 図8は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a characteristic example of the basic map held by the basic map unit. 図9は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a characteristic example of the damper gain map held by the damper gain map unit. 図10は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a characteristic example of the hysteresis correction unit. 図11は、捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the twist angle control unit. 図12は、車両用操向装置をSBWシステムに適用した構成の第2例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a second example of a configuration in which a vehicle steering device is applied to an SBW system. 図13は、図12に示す第2例のコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the internal block configuration of the control unit of the second example shown in FIG. 図14は、目標転舵角生成部の構成例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a target steering angle generation unit. 図15は、転舵角制御部の構成例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of the steering angle control unit. 図16は、図12に示す第2例のコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing an operation example of the control unit of the second example shown in FIG. 図17は、実施形態1に係る舵角処理部における処理フローの一例を示すフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart showing an example of a processing flow in the steering angle processing unit according to the first embodiment. 図18は、実施形態2に係る舵角処理部の一構成例を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of the steering angle processing unit according to the second embodiment. 図19は、実施形態2に係る舵角処理部の推定舵角演算部における推定操舵角の算出処理フローの一例を示すフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing an example of the calculation processing flow of the estimated steering angle in the estimated steering angle calculation unit of the steering angle processing unit according to the second embodiment. 図20は、実施形態2に係る舵角処理部の切替部における実操舵角と推定操舵角との切り替え処理フローの一例を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing an example of a switching processing flow between the actual steering angle and the estimated steering angle in the switching unit of the steering angle processing unit according to the second embodiment.

以下、発明を実施するための形態(以下、実施形態という)につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the components in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range. Further, the components disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.

(電動パワーステアリングの構成)
図1は、車両用操向装置を電動パワーステアリング装置(EPS)に適用した構成の第1例を示す図である。車両用操向装置の1つである電動パワーステアリング装置(EPS)は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2、減速機構3、ユニバーサルジョイント4a,4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、トーションバーを有するコラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクTsを検出するトルクセンサ10及び実操舵角θrを検出する舵角センサ14が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速機構3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTsと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによって、モータ20に供給する電流を制御する。角度センサ15は、モータ20のモータ角θmを検出する。
(Composition of electric power steering)
FIG. 1 is a diagram showing a first example of a configuration in which a vehicle steering device is applied to an electric power steering device (EPS). The electric power steering device (EPS), which is one of the steering devices for vehicles, has a column shaft (steering shaft, steering shaft) 2 of the steering wheel 1, a reduction mechanism 3, and a universal joint in the order in which the force given by the steering wheel is transmitted. It is connected to the steering wheels 8L and 8R via the 4a and 4b, the pinion rack mechanism 5, the tie rods 6a and 6b, and further via the hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 having the torsion bar is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque Ts of the steering wheel 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the actual steering angle θr to assist the steering force of the steering wheel 1. The motor 20 is connected to the column shaft 2 via the reduction mechanism 3. Power is supplied from the battery 13 to the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering device, and an ignition key signal is input via the ignition key 11. The control unit 30 calculates the current command value of the assist (steering assistance) command based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref. The angle sensor 15 detects the motor angle θm of the motor 20.

コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40等の車載ネットワークが接続されている。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。 An in-vehicle network such as a CAN (Controller Area Network) 40 that exchanges various vehicle information is connected to the control unit 30. Further, a non-CAN 41 that transmits / receives communications other than the CAN 40, analog / digital signals, radio waves, and the like can also be connected to the control unit 30.

コントロールユニット30は、主としてCPU(MCU、MPU等も含む)で構成される。図2は、電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニットのハードウェア構成を示す模式図である。 The control unit 30 is mainly composed of a CPU (including an MCU, an MPU, etc.). FIG. 2 is a schematic view showing a hardware configuration of a control unit that controls an electric power steering device.

コントロールユニット30を構成する制御用コンピュータ1100は、CPU(Central Processing Unit)1001、ROM(Read Only Memory)1002、RAM(Random Access Memory)1003、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)1004、インターフェース(I/F)1005、A/D(Analog/Digital)変換器1006、PWM(Pulse Width Modulation)コントローラ1007等を備え、これらがバスに接続されている。 The control computer 1100 constituting the control unit 30 includes a CPU (Central Processing Unit) 1001, a ROM (Read Only Memory) 1002, a RAM (Random Access Memory) 1003, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) 1004, and an interface (I / F). ) 1005, A / D (Analog / Digital) converter 1006, PWM (Pulse Width Modulation) controller 1007, etc., which are connected to the bus.

CPU1001は、電動パワーステアリング装置の制御用コンピュータプログラム(以下、制御プログラムという)を実行して、電動パワーステアリング装置を制御する処理装置である。 The CPU 1001 is a processing device that controls the electric power steering device by executing a computer program for controlling the electric power steering device (hereinafter referred to as a control program).

ROM1002は、電動パワーステアリング装置を制御するための制御プログラムを格納する。また、RAM1003は、制御プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。EEPROM1004には、制御プログラムが入出力する制御データ等が格納されている。制御データは、コントロールユニット30に電源が投入された後にRAM1003に展開された制御用コンピュータプログラム上で使用され、所定のタイミングでEEPROM1004に上書きされる。 The ROM 1002 stores a control program for controlling the electric power steering device. Further, the RAM 1003 is used as a work memory for operating the control program. The EEPROM 1004 stores control data and the like input and output by the control program. The control data is used on the control computer program expanded in the RAM 1003 after the power is turned on to the control unit 30, and is overwritten on the EEPROM 1004 at a predetermined timing.

ROM1002、RAM1003、及びEEPROM1004等は情報を格納する記憶装置であって、CPU1001が直接アクセスできる記憶装置(一次記憶装置)である。 The ROM 1002, RAM 1003, EEPROM 1004, and the like are storage devices for storing information, and are storage devices (primary storage devices) that can be directly accessed by the CPU 1001.

A/D変換器1006は、操舵トルクTs、モータ20の電流検出値Im、及び実操舵角θrの信号等を入力し、ディジタル信号に変換する。 The A / D converter 1006 inputs signals such as the steering torque Ts, the current detection value Im of the motor 20, and the actual steering angle θr, and converts them into digital signals.

インターフェース1005は、CAN40に接続されている。インターフェース1005は、車速センサ12からの車速Vの信号(車速パルス)を受け付けるためのものである。 Interface 1005 is connected to CAN 40. The interface 1005 is for receiving a vehicle speed V signal (vehicle speed pulse) from the vehicle speed sensor 12.

PWMコントローラ1007は、モータ20に対する電流指令値に基づいてUVW各相のPWM制御信号を出力する。 The PWM controller 1007 outputs PWM control signals for each phase of UVW based on the current command value for the motor 20.

図3は、舵角センサの設置例を示す構造図である。 FIG. 3 is a structural diagram showing an installation example of the rudder angle sensor.

コラム軸2には、トーションバー2Aが備えられている。操向車輪8L,8Rには、路面反力Rr及び路面情報μが作用する。トーションバー2Aを挟み、コラム軸2のハンドル1側に舵角センサ14が設けられ、コラム軸2の操向車輪側(図1に示す減速機構3側)に角度センサ15が設けられている。舵角センサ14は、実操舵角θrを検出し、角度センサ15は、モータ20のモータ角θmを検出する。ここでは、舵角センサ14により検出される実操舵角θrをハンドル角θとし、角度センサ15により検出されるモータ角θmをコラム角θとして説明する。本開示において、舵角センサ14は、第1角度センサに対応する。また、本開示において、角度センサ15は、第2角度センサに対応する。 The column shaft 2 is provided with a torsion bar 2A. The road surface reaction force Rr and the road surface information μ act on the steering wheels 8L and 8R. A steering angle sensor 14 is provided on the handle 1 side of the column shaft 2 with the torsion bar 2A sandwiched therein, and an angle sensor 15 is provided on the steering wheel side (reduction mechanism 3 side shown in FIG. 1) of the column shaft 2. The steering angle sensor 14 detects the actual steering angle θr, and the angle sensor 15 detects the motor angle θm of the motor 20. Here, the actual steering angle θr detected by the steering angle sensor 14 will be referred to as the steering wheel angle θ 1, and the motor angle θ m detected by the angle sensor 15 will be referred to as the column angle θ 2 . In the present disclosure, the steering angle sensor 14 corresponds to the first angle sensor. Further, in the present disclosure, the angle sensor 15 corresponds to the second angle sensor.

なお、本開示におけるハンドル角θ、コラム角θを検出するセンサとして、相対角を検出する、いわゆるインクリメント方式を用いる場合は、センサの検出値に対し、ハンドル1の回転回数に相当する角度を加えて、ハンドル角θ、コラム角θを決定する。なお、ハンドル角θ、コラム角θを検出するセンサとして、モータ回転角の絶対角を検出する、いわゆるアブソリュート方式のセンサを用いる場合は、センサの検出値をハンドル角θ、コラム角θとする。 When a so-called increment method for detecting a relative angle is used as a sensor for detecting the handle angle θ 1 and the column angle θ 2 in the present disclosure, the angle corresponding to the number of rotations of the handle 1 with respect to the detected value of the sensor. To determine the handle angle θ 1 and the column angle θ 2. When a so-called absolute type sensor that detects the absolute angle of the motor rotation angle is used as the sensor that detects the handle angle θ 1 and the column angle θ 2 , the sensor detection values are the handle angle θ 1 and the column angle θ. Let it be 2.

トーションバーの捩れ角Δθは、ハンドル角θ及びコラム角θの偏差から、下記(1)式で表される。また、トーションバートルクTtは、(1)式で表されるトーションバーの捩れ角Δθ用いて、下記(2)式で表される。なお、Ktは、トーションバー2Aのバネ定数である。 The twist angle Δθ of the torsion bar is expressed by the following equation (1) from the deviations of the handle angle θ 1 and the column angle θ 2. Further, the torsion bar torque Tt is expressed by the following equation (2) using the torsion angle Δθ of the torsion bar expressed by the equation (1). Kt is the spring constant of the torsion bar 2A.

Δθ=θ−θ・・・(1) Δθ = θ 2 −θ 1 ... (1)

Tt=−Kt×Δθ・・・(2) Tt = −Kt × Δθ ... (2)

トーションバートルクTtは、トルクセンサを用いて検出することも可能である。ここでは、トーションバートルクTtを操舵トルクTsとしても扱うこととする。 The torsion bar torque Tt can also be detected using a torque sensor. Here, the torsion bar torque Tt is also treated as the steering torque Ts.

図4は、図1に示す第1例のコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the internal block configuration of the control unit of the first example shown in FIG.

コントロールユニット30は、内部ブロック構成として、目標操舵トルク生成部200、捩れ角制御部300、操舵方向判定部400、変換部500、及び舵角処理部600等を備えている。舵角処理部600については後述する。 The control unit 30 includes a target steering torque generation unit 200, a twist angle control unit 300, a steering direction determination unit 400, a conversion unit 500, a steering angle processing unit 600, and the like as an internal block configuration. The rudder angle processing unit 600 will be described later.

運転者のハンドル操舵は、EPS操舵系/車両系100のモータ20でアシスト制御される。EPS操舵系/車両系100は、モータ20の他に、角度センサ15等を含む。 The steering wheel steering of the driver is assist-controlled by the motor 20 of the EPS steering system / vehicle system 100. The EPS steering system / vehicle system 100 includes an angle sensor 15 and the like in addition to the motor 20.

目標操舵トルク生成部200は、本開示において車両の操舵系をアシスト制御する際の操舵トルクの目標値である目標操舵トルクTrefを生成する。変換部500は、目標操舵トルクTrefを目標捩れ角Δθrefに変換する。捩れ角制御部300は、モータ20に供給する電流の制御目標値であるモータ電流指令値Imcを生成する。 In the present disclosure, the target steering torque generation unit 200 generates a target steering torque Tref, which is a target value of the steering torque when the steering system of the vehicle is assisted and controlled. The conversion unit 500 converts the target steering torque Tref into the target twist angle Δθref. The twist angle control unit 300 generates a motor current command value Imc, which is a control target value of the current supplied to the motor 20.

捩れ角制御部300は、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθrefとなるようなモータ電流指令値Imcを演算する。モータ20は、モータ電流指令値Imcにより駆動される。 The twist angle control unit 300 calculates the motor current command value Imc so that the twist angle Δθ becomes the target twist angle Δθref. The motor 20 is driven by the motor current command value Imcc.

操舵方向判定部400は、モータ20のモータ角速度ωmに基づき、操舵方向が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態信号STsとして出力する。モータ角速度ωmは、角度センサ15で検出されたモータ角θmを微分することにより算出される。図5は、操舵方向を判定する方法を説明するための図である。 The steering direction determination unit 400 determines whether the steering direction is right-turning or left-turning based on the motor angular velocity ωm of the motor 20, and outputs the determination result as steering state signals STs. The motor angular velocity ωm is calculated by differentiating the motor angle θm detected by the angle sensor 15. FIG. 5 is a diagram for explaining a method of determining the steering direction.

操舵方向が右切りか左切りかを示す操舵状態は、例えば図5に示すような操舵角θh及びモータ角速度ωmの関係で求めることができる。すなわち、モータ角速度ωmが正の値の場合は「右切り」と判定し、負の値の場合は「左切り」と判定する。なお、モータ角速度ωmの代わりに、操舵角θh又はモータ角θmに対して速度演算を行って算出される角速度を用いても良い。 The steering state indicating whether the steering direction is right-turning or left-turning can be obtained from the relationship between the steering angle θh and the motor angular velocity ωm as shown in FIG. 5, for example. That is, when the motor angular velocity ωm is a positive value, it is determined as “right turn”, and when it is a negative value, it is determined as “left turn”. Instead of the motor angular velocity ωm, an angular velocity calculated by performing a speed calculation on the steering angle θh or the motor angle θm may be used.

変換部500は、上記(2)式の関係を用いて、目標操舵トルク生成部200で生成された目標操舵トルクTrefを目標捩れ角Δθrefに変換する。 The conversion unit 500 converts the target steering torque Tref generated by the target steering torque generation unit 200 into the target twist angle Δθref using the relationship of the above equation (2).

次に、コントロールユニットにおける基本的な動作例について説明する。図6は、図1に示す第1例のコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。 Next, a basic operation example in the control unit will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an operation example of the control unit of the first example shown in FIG.

操舵方向判定部400は、EPS操舵系/車両系100から出力されるモータ角速度ωmの符号に基づき、操舵方向が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態信号STsとして、目標操舵トルク生成部200に出力する。 The steering direction determination unit 400 determines whether the steering direction is right-turning or left-turning based on the code of the motor angular velocity ωm output from the EPS steering system / vehicle system 100, and uses the determination result as the steering state signal STs for target steering. Output to the torque generator 200.

目標操舵トルク生成部200は、少なくとも、車速Vs、操舵状態信号STs、及び操舵角θhに基づき、目標操舵トルクTrefを生成する(ステップS10)。 The target steering torque generation unit 200 generates a target steering torque Tref at least based on the vehicle speed Vs, the steering state signal STs, and the steering angle θh (step S10).

変換部500は、目標操舵トルク生成部200で生成された目標操舵トルクTrefを目標捩れ角Δθrefに変換する(ステップS20)。目標捩れ角Δθrefは、捩れ角制御部300に出力される。 The conversion unit 500 converts the target steering torque Tref generated by the target steering torque generation unit 200 into the target twist angle Δθref (step S20). The target twist angle Δθref is output to the twist angle control unit 300.

捩れ角制御部300は、目標捩れ角Δθref、操舵角θh、捩れ角Δθ、及びモータ角速度ωmに基づき、モータ電流指令値Imcを演算する(ステップS30)。 The twist angle control unit 300 calculates the motor current command value Imc based on the target twist angle Δθref, the steering angle θh, the twist angle Δθ, and the motor angular velocity ωm (step S30).

そして、捩れ角制御部300から出力されたモータ電流指令値Imcに基づいて電流制御が実施され、モータ20が駆動される(ステップS40)。 Then, current control is performed based on the motor current command value Imcc output from the twist angle control unit 300, and the motor 20 is driven (step S40).

図7は、目標操舵トルク生成部の一構成例を示すブロック図である。図7に示すように、目標操舵トルク生成部200は、基本マップ部210、乗算部211、符号抽出部213、微分部220、ダンパゲインマップ部230、ヒステリシス補正部240、乗算部260、及び加算部261,262を備える。図8は、基本マップ部が保持する基本マップの特性例を示す図である。図9は、ダンパゲインマップ部が保持するダンパゲインマップの特性例を示す図である。 FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the target steering torque generation unit. As shown in FIG. 7, the target steering torque generation unit 200 includes a basic map unit 210, a multiplication unit 211, a code extraction unit 213, a differentiation unit 220, a damper gain map unit 230, a hysteresis correction unit 240, a multiplication unit 260, and addition. The parts 261,262 are provided. FIG. 8 is a diagram showing a characteristic example of the basic map held by the basic map unit. FIG. 9 is a diagram showing a characteristic example of the damper gain map held by the damper gain map unit.

基本マップ部210には、操舵角θh及び車速Vsが入力される。基本マップ部210は、図8に示す基本マップを用いて、車速Vsをパラメータとするトルク信号Tref_a0を出力する。すなわち、基本マップ部210は、車速Vsに応じたトルク信号Tref_a0を出力する。 The steering angle θh and the vehicle speed Vs are input to the basic map unit 210. The basic map unit 210 outputs a torque signal Tref_a0 with the vehicle speed Vs as a parameter, using the basic map shown in FIG. That is, the basic map unit 210 outputs the torque signal Tref_a0 according to the vehicle speed Vs.

図8に示すように、トルク信号Tref_a0は、操舵角θhの大きさ(絶対値)|θh|の増加に伴い増加する特性を有する。また、トルク信号Tref_a0は、車速Vsの増加に伴い増加する特性を有する。なお、図8では操舵角θhの大きさ|θh|でマップを構成しているが、正負の操舵角θhに応じてマップを構成しても良い。この場合、トルク信号Tref_a0の値は、正負の値を取り得、後述する符号計算は不要となる。以下の説明では、図8に示す操舵角θhの大きさ|θh|に応じた正の値であるトルク信号Tref_a0を出力する態様について説明する。 As shown in FIG. 8, the torque signal Tref_a0 has a characteristic of increasing as the magnitude (absolute value) | θh | of the steering angle θh increases. Further, the torque signal Tref_a0 has a characteristic of increasing as the vehicle speed Vs increases. Although the map is configured by the magnitude | θh | of the steering angle θh in FIG. 8, the map may be configured according to the positive and negative steering angles θh. In this case, the value of the torque signal Tref_a0 can be a positive or negative value, and the code calculation described later becomes unnecessary. In the following description, a mode for outputting the torque signal Tref_a0, which is a positive value corresponding to the magnitude | θh | of the steering angle θh shown in FIG. 8, will be described.

図7に戻って、符号抽出部213は、操舵角θhの符号を抽出する。具体的には、例えば、操舵角θhの値を、操舵角θhの絶対値で除算する。これにより、符号抽出部213は、操舵角θhの符号が「+」の場合には「1」を出力し、操舵角θhの符号が「−」の場合には「−1」を出力する。具体的に、符号抽出部213は、例えば操舵角θhの符号関数(sign(θh))を生成する。 Returning to FIG. 7, the code extraction unit 213 extracts the code of the steering angle θh. Specifically, for example, the value of the steering angle θh is divided by the absolute value of the steering angle θh. As a result, the code extraction unit 213 outputs "1" when the sign of the steering angle θh is "+", and outputs "-1" when the sign of the steering angle θh is "-". Specifically, the code extraction unit 213 generates, for example, a sign function (sign (θh)) of the steering angle θh.

乗算部211は、基本マップ部210から出力されるトルク信号Tref_a0に対して、符号抽出部213から出力される「1」又は「−1」を乗算し、トルク信号Tref_aとして加算部261に出力する。具体的に、乗算部211は、基本マップ部210から出力されるトルク信号Tref_a0に対して、例えば符号抽出部213により生成された操舵角θhの符号関数(sign(θh))を乗算し、トルク信号Tref_aとして加算部261に出力する。 The multiplication unit 211 multiplies the torque signal Tref_a0 output from the basic map unit 210 by "1" or "-1" output from the code extraction unit 213, and outputs the torque signal Tref_a to the addition unit 261. .. Specifically, the multiplication unit 211 multiplies the torque signal Tref_a0 output from the basic map unit 210 by the sign function (sign (θh)) of the steering angle θh generated by the code extraction unit 213, for example, to obtain the torque. It is output to the addition unit 261 as a signal Torf_a.

微分部220には、操舵角θhが入力される。微分部220は、操舵角θhを微分して、角速度情報である舵角速度ωhを算出する。微分部220は、算出した舵角速度ωhを乗算部260に出力する。 The steering angle θh is input to the differential unit 220. The differentiation unit 220 differentiates the steering angle θh to calculate the steering angular velocity ωh, which is the angular velocity information. The differential unit 220 outputs the calculated steering angular velocity ωh to the multiplication unit 260.

ダンパゲインマップ部230には、車速Vsが入力される。ダンパゲインマップ部230は、図9に示す車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Vsに応じたダンパゲインDを出力する。 The vehicle speed Vs is input to the damper gain map unit 230. Damper gain map 230, using the damper gain map of vehicle speed sensitive type shown in FIG. 9, and outputs the damper gain D G corresponding to the vehicle speed Vs.

図9に示すように、ダンパゲインDは、車速Vsが高くなるに従い徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインDは、操舵角θhに応じて可変する態様としても良い。 As shown in FIG. 9, damper gain D G has gradually increases as the vehicle speed Vs is high. Damper gain D G may be a mode for varying according to the steering angle [theta] h.

乗算部260は、微分部220から出力される舵角速度ωhに対して、ダンパゲインマップ部230から出力されるダンパゲインDを乗算し、トルク信号Tref_bとして加算部262に出力する。 Multiplying unit 260, with respect to the steering angular velocity ωh outputted from the differentiating unit 220, multiplies the damper gain D G outputted from the damper gain map 230, and outputs the result to adding section 262 as a torque signal Tref_b.

ヒステリシス補正部240には、操舵角θh、車速Vs、及び、図5に示す判定結果である操舵状態信号STsが入力される。ヒステリシス補正部240は、操舵角θh及び操舵状態信号STsに基づき、下記(3)式及び(4)式を用いてトルク信号Tref_cを演算する。なお、下記(3)式及び(4)式において、xは操舵角θh、y=Tref_c及びy=Tref_cはトルク信号(第4トルク信号)Tref_cとする。また、係数aは1よりも大きい値であり、係数cは0よりも大きい値である。係数Ahysは、ヒステリシス特性の出力幅を示し、係数cは、ヒステリシス特性の丸みを表す係数である。 The steering angle θh, the vehicle speed Vs, and the steering state signal STs, which are the determination results shown in FIG. 5, are input to the hysteresis correction unit 240. The hysteresis correction unit 240 calculates the torque signal Tref_c using the following equations (3) and (4) based on the steering angle θh and the steering state signal STs. In the following equations (3) and (4), x is the steering angle θh, y R = Tref_c and y L = Tref_c are torque signals (fourth torque signal) Tref_c. Further, the coefficient a is a value larger than 1, and the coefficient c is a value larger than 0. The coefficient Ahys indicates the output width of the hysteresis characteristic, and the coefficient c is a coefficient representing the roundness of the hysteresis characteristic.

=Ahys{1−a−c(x−b)}・・・(3) y R = Ahys {1-a- c (x-b) } ... (3)

=−Ahys{1−ac(x−b’)}・・・(4) y L = -Ahys {1-a c (x-b') } ... (4)

右切り操舵の際には、上記(3)式を用いて、トルク信号(第4トルク信号)Tref_c(y)を算出する。左切り操舵の際には、上記(4)式を用いて、トルク信号(第4トルク信号)Tref_c(y)を算出する。なお、右切り操舵から左切り操舵へ切り替える際、又は、左切り操舵から右切り操舵へ切り替える際には、操舵角θh及びトルク信号Tref_cの前回値であるの最終座標(x,y)の値に基づき、操舵切り替え後の上記(3)式及び(4)式に対し、下記(5)式又は(6)式に示す係数b又はb’を代入する。これにより、操舵切り替え前後の連続性が保たれる。 When steering to the right, the torque signal (fourth torque signal) Tref_c (y R ) is calculated using the above equation (3). At the time of left-turn steering, the torque signal (fourth torque signal) Tref_c (y L ) is calculated using the above equation (4). When switching from right-turn steering to left-turn steering, or when switching from left-turn steering to right-turn steering, the final coordinates (x 1 , y 1 ) of the steering angle θh and the previous values of the torque signal Tref_c. Based on the value of, the coefficient b or b'shown in the following equation (5) or (6) is substituted for the above equations (3) and (4) after the steering is switched. As a result, continuity before and after steering switching is maintained.

b=x+(1/c)log{1−(y/Ahys)}・・・(5) b = x 1 + (1 / c) log a {1- (y 1 / Ahys)} ... (5)

b’=x−(1/c)log{1−(y/Ahys)}・・・(6) b'= x 1 − (1 / c) log a {1- (y 1 / Ahys)} ... (6)

上記(5)式及び(6)式は、上記(3)式及び(4)式において、xにxを代入し、y及びyにyを代入することにより導出することができる。 The above equations (5) and (6) can be derived by substituting x 1 for x and y 1 for y R and y L in the above equations (3) and (4). ..

係数aとして、例えば、ネイピア数eを用いた場合、上記(3)式、(4)式、(5)式、(6)式は、それぞれ下記(7)式、(8)式、(9)式、(10)式で表せる。 When, for example, the Napier number e is used as the coefficient a, the above equations (3), (4), (5), and (6) are the following equations (7), (8), and (9), respectively. ) And (10).

=Ahys[1−exp{−c(x−b)}]・・・(7) y R = Ahys [1-exp {-c (x-b)}] ... (7)

=−Ahys[{1−exp{c(x−b’)}]・・・(8) y L = -Ahys [{1-exp {c (x-b')}] ... (8)

b=x+(1/c)log{1−(y/Ahys)}・・・(9) b = x 1 + (1 / c) log e {1- (y 1 / Ahys)} ... (9)

b’=x−(1/c)log{1−(y/Ahys)}・・・(10) b'= x 1 − (1 / c) log e {1- (y 1 / Ahys)} ... (10)

図10は、ヒステリシス補正部の特性例を示す図である。図10に示す例では、上記(9)式及び(10)式において、Ahys=1[Nm]、c=0.3と設定し、0[deg]から開始し、+50[deg]、−50[deg]の操舵をした場合の、ヒステリシス補正されたトルク信号Tref_cの特性例を示している。図10に示すように、ヒステリシス補正部240から出力されるトルク信号Tref_cは、0の原点→L1(細線)→L2(破線)→L3(太線)のようなヒステリシス特性を有している。 FIG. 10 is a diagram showing a characteristic example of the hysteresis correction unit. In the example shown in FIG. 10, in the above equations (9) and (10), Ahys = 1 [Nm] and c = 0.3 are set, starting from 0 [deg], and +50 [deg], -50. An example of the characteristics of the torque signal Tref_c with hysteresis correction when the steering of [deg] is performed is shown. As shown in FIG. 10, the torque signal Tref_c output from the hysteresis correction unit 240 has a hysteresis characteristic such as the origin of 0 → L1 (thin line) → L2 (broken line) → L3 (thick line).

なお、ヒステリシス特性の出力幅を表す係数であるAhys及び丸みを表す係数であるcを、車速Vs及び操舵角θhの一方又は双方に応じて可変としても良い。 Ahys, which is a coefficient representing the output width of the hysteresis characteristic, and c, which is a coefficient representing roundness, may be made variable according to one or both of the vehicle speed Vs and the steering angle θh.

また、舵角速度ωhは、操舵角θhに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ(LPF)処理を実施している。また、ハイパスフィルタ(HPF)とゲインにより、微分演算とLPFの処理を実施しても良い。なお、舵角速度ωhの代わりにモータ角速度ωmを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部220は不要となる。 Further, the rudder angular velocity ωh is obtained by a differential calculation with respect to the steering angle θh, but a low-pass filter (LPF) processing is appropriately performed in order to reduce the influence of high-frequency noise. Further, the differential operation and the LPF processing may be performed by the high-pass filter (HPF) and the gain. The motor angular velocity ωm may be used as the angular velocity information instead of the steering angular velocity ωh, and in this case, the differential unit 220 becomes unnecessary.

上述のように求められたトルク信号Tref_a、Tref_b、及びTref_cは、加算部261,262で加算され、目標操舵トルクTrefとして出力される。 The torque signals Tref_a, Tref_b, and Tref_c obtained as described above are added by the addition units 261,262 and output as the target steering torque Tref.

捩れ角制御では、捩れ角Δθが、操舵角θh等を用いて目標操舵トルク生成部200及び変換部500を経て算出される目標捩れ角Δθrefに追従するような制御を行う。モータ20のモータ角θmは角度センサ15で検出される。以下、捩れ角制御部300(図4参照)について、図11を参照して説明する。 In the twist angle control, the twist angle Δθ is controlled so as to follow the target twist angle Δθref calculated through the target steering torque generation unit 200 and the conversion unit 500 using the steering angle θh and the like. The motor angle θm of the motor 20 is detected by the angle sensor 15. Hereinafter, the twist angle control unit 300 (see FIG. 4) will be described with reference to FIG.

図11は、捩れ角制御部の一構成例を示すブロック図である。捩れ角制御部300は、目標捩れ角Δθref、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωmに基づいてモータ電流指令値Imcを演算する。捩れ角制御部300は、捩れ角フィードバック(FB)補償部310、捩れ角速度演算部320、速度制御部330、出力制限部350、及び減算部361を備えている。 FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the twist angle control unit. The twist angle control unit 300 calculates the motor current command value Imc based on the target twist angle Δθref, the twist angle Δθ, and the motor angular velocity ωm. The torsion angle control unit 300 includes a torsion angle feedback (FB) compensation unit 310, a torsion angular velocity calculation unit 320, a speed control unit 330, an output limiting unit 350, and a subtraction unit 361.

変換部500から出力される目標捩れ角Δθrefは、減算部361に加算入力される。捩れ角Δθは、減算部361に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部320に入力される。 The target twist angle Δθref output from the conversion unit 500 is additionally input to the subtraction unit 361. The twist angle Δθ is subtracted and input to the subtraction unit 361 and input to the torsion angular velocity calculation unit 320.

捩れ角FB補償部310は、減算部361で算出される目標捩れ角Δθrefと捩れ角Δθの偏差Δθ0に対して補償値CFB(伝達関数)を乗算し、目標捩れ角Δθrefに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωrefを出力する。補償値CFBは、単純なゲインKppでも、PI制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。 The twist angle FB compensation unit 310 multiplies the compensation value CFB (transfer function) by the deviation Δθ0 of the target twist angle Δθref and the twist angle Δθ calculated by the subtraction unit 361, and the twist angle Δθ follows the target twist angle Δθref. The target torsional velocity ωref is output. The compensation value CFB may be a simple gain Kpp or a commonly used compensation value such as a PI-controlled compensation value.

目標捩れ角速度ωrefは、速度制御部330に入力される。捩れ角FB補償部310及び速度制御部330により、目標捩れ角Δθrefに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。 The target torsional angular velocity ωref is input to the speed control unit 330. The twist angle FB compensation unit 310 and the speed control unit 330 make it possible to make the twist angle Δθ follow the target twist angle Δθref and realize a desired steering torque.

捩れ角速度演算部320は、捩れ角Δθに対して微分演算処理を行い、捩れ角速度ωtを算出する。捩れ角速度ωtは、速度制御部330に出力される。捩れ角速度演算部320は、微分演算として、HPFとゲインによる擬似微分を行なっても良い。また、捩れ角速度演算部320は、捩れ角速度ωtを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部330に出力するようにしても良い。 The torsion angular velocity calculation unit 320 performs differential calculation processing on the torsion angle Δθ to calculate the torsion angular velocity ωt. The torsion angular velocity ωt is output to the speed control unit 330. The torsion angular velocity calculation unit 320 may perform pseudo-differentiation by HPF and gain as a differential calculation. Further, the torsion angular velocity calculation unit 320 may calculate the torsion angular velocity ωt from another means or other than the torsion angle Δθ and output it to the speed control unit 330.

速度制御部330は、I−P制御(比例先行型PI制御)により、目標捩れ角速度ωrefに捩れ角速度ωtが追従するようなモータ電流指令値Imcaを算出する。 The speed control unit 330 calculates the motor current command value Imca so that the torsion angular velocity ωt follows the target torsional velocity ωref by IP control (proportional leading PI control).

減算部333は、目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtとの差分(ωref−ωt)を算出する。積分部331は、目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtとの差分(ωref−ωt)を積分し、積分結果を減算部334に加算入力する。 The subtraction unit 333 calculates the difference (ωref−ωt) between the target torsional velocity ωref and the torsional angular velocity ωt. The integration unit 331 integrates the difference (ωref−ωt) between the target torsional velocity ωref and the torsional angular velocity ωt, and adds and inputs the integration result to the subtraction unit 334.

捩れ角速度ωtは、比例部332にも出力される。比例部332は、捩れ角速度ωtに対してゲインKvpによる比例処理を行い、比例処理結果を減算部334に減算入力する。減算部334での減算結果は、モータ電流指令値Imcaとして出力される。なお、速度制御部330は、I−P制御ではなく、PI制御、P(比例)制御、PID(比例積分微分)制御、PI−D制御(微分先行型PID制御)、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Imcaを算出しても良い。 The torsion angular velocity ωt is also output to the proportional portion 332. The proportional unit 332 performs proportional processing with a gain Kvp on the torsion angular velocity ωt, and subtracts and inputs the proportional processing result to the subtraction unit 334. The subtraction result in the subtraction unit 334 is output as the motor current command value Imca. The speed control unit 330 is not an IP control, but a PI control, a P (proportional) control, a PID (proportional integral differential) control, a PI-D control (differential leading PID control), a model matching control, and a model norm. The motor current command value Imca may be calculated by a commonly used control method such as control.

出力制限部350は、モータ電流指令値Imcaに対する上限値及び下限値が予め設定されている。出力制限部350は、モータ電流指令値Imcaの上下限値を制限して、モータ電流指令値Imcを出力する。 The output limiting unit 350 has preset upper and lower limit values with respect to the motor current command value Imca. The output limiting unit 350 limits the upper and lower limits of the motor current command value Imca and outputs the motor current command value Imca.

なお、図11に示す捩れ角制御部300の構成は一例であり、図11に示す構成とは異なる態様であっても良い。 The configuration of the twist angle control unit 300 shown in FIG. 11 is an example, and may be different from the configuration shown in FIG.

図1に示す第1例では、実施形態1に係る車両用操向装置をコラムアシスト型EPSに適用しているが、実施形態1に係る車両用操向装置を適用するシステムはコラムアシスト型EPSに代表される上流アシスト型EPSに限られず、デュアルピニオン型EPSに代表されるいわゆる下流型EPSにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー(バネ定数任意)及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ(SBW)反力装置等にも適用可能である。以下、実施形態1に係る車両用操向装置を適用可能な、トーションバーを備えたSBWシステムについて説明する。 In the first example shown in FIG. 1, the vehicle steering device according to the first embodiment is applied to the column assist type EPS, but the system to which the vehicle steering device according to the first embodiment is applied is the column assist type EPS. It is applicable not only to the upstream assist type EPS represented by the above, but also to the so-called downstream type EPS represented by the dual pinion type EPS. Further, by performing feedback control based on the target twist angle, it can be applied to a steering bar (arbitrary spring constant) and a steering by wire (SBW) reaction force device having at least a sensor for detecting the twist angle. Hereinafter, an SBW system provided with a torsion bar to which the vehicle steering device according to the first embodiment can be applied will be described.

(SBWシステム)
図12は、車両用操向装置をSBWシステムに適用した構成の第2例を示す図である。なお、図1の構成と同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
(SBW system)
FIG. 12 is a diagram showing a second example of a configuration in which a vehicle steering device is applied to an SBW system. The same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

SBWシステムは、図1に示す第1例におけるユニバーサルジョイント4aにてコラム軸2と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル1の操作を電気信号によって操向車輪8L,8R等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図12に示されるように、SBWシステムは反力装置60及び駆動装置70を備え、コントロールユニット(ECU)50が両装置の制御を行う。反力装置60は、舵角センサ14にて操舵角θhの検出を行うと同時に、操向車輪8L,8Rから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ61により生成される。なお、SBWシステムの中には反力装置内にトーションバーを有さないタイプもあるが、本開示を適用するSBWシステムはトーションバーを有するタイプであり、トルクセンサ10にて操舵トルクTsを検出する。また、角度センサ(第2角度センサ)74が、反力用モータ61のモータ角θmを検出する。駆動装置70は、運転者によるハンドル1の操舵に合わせて、駆動用モータ71を駆動し、その駆動力を、ギア72を介してピニオンラック機構5に付与し、タイロッド6a,6bを経て、操向車輪8L,8Rを転舵する。ピニオンラック機構5の近傍には角度センサ73が配置されており、操向車輪8L,8Rの転舵角θtを検出する。ECU50は、反力装置60及び駆動装置70を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θhや転舵角θt等の情報に加え、車速センサ12からの車速Vs等を基に、反力用モータ61を駆動制御する電圧制御指令値Vref1及び駆動用モータ71を駆動制御する電圧制御指令値Vref2を生成する。 The SBW system does not have an intermediate shaft that is mechanically coupled to the column shaft 2 at the universal joint 4a in the first example shown in FIG. 1, and consists of steering wheels 8L, 8R, etc. for operating the handle 1 by an electric signal. It is a system that conveys to the steering mechanism. As shown in FIG. 12, the SBW system includes a reaction force device 60 and a drive device 70, and a control unit (ECU) 50 controls both devices. The reaction force device 60 detects the steering angle θh by the steering angle sensor 14, and at the same time, transmits the motion state of the vehicle transmitted from the steering wheels 8L and 8R to the driver as a reaction force torque. The reaction force torque is generated by the reaction force motor 61. Although some SBW systems do not have a torsion bar in the reaction force device, the SBW system to which the present disclosure applies is a type that has a torsion bar, and the torque sensor 10 detects the steering torque Ts. do. Further, the angle sensor (second angle sensor) 74 detects the motor angle θm of the reaction force motor 61. The drive device 70 drives the drive motor 71 in accordance with the steering of the steering wheel 1 by the driver, applies the driving force to the pinion rack mechanism 5 via the gear 72, and operates the pinion rack mechanism 5 via the tie rods 6a and 6b. Steer the facing wheels 8L and 8R. An angle sensor 73 is arranged in the vicinity of the pinion rack mechanism 5, and detects the steering angle θt of the steering wheels 8L and 8R. In order to coordinately control the reaction force device 60 and the drive device 70, the ECU 50 adds information such as the steering angle θh and the steering angle θt output from both devices, and based on the vehicle speed Vs from the vehicle speed sensor 12 and the like. The voltage control command value Vref1 that drives and controls the reaction force motor 61 and the voltage control command value Vref2 that drives and controls the drive motor 71 are generated.

図13は、図12に示す第2例のコントロールユニットの内部ブロック構成の一例を示す図である。なお、目標操舵トルク生成部200a及び捩れ角制御部300aの構成については、上述した第1例の目標操舵トルク生成部200及び捩れ角制御部300の構成と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。 FIG. 13 is a diagram showing an example of the internal block configuration of the control unit of the second example shown in FIG. The configuration of the target steering torque generation unit 200a and the torsion angle control unit 300a is the same as the configuration of the target steering torque generation unit 200 and the torsion angle control unit 300 of the first example described above, and thus will be described in detail here. Is omitted.

図12に示す第2例では、捩れ角Δθに対する制御(以下、「捩れ角制御」とする)と、転舵角θtに対する制御(以下、「転舵角制御」とする)を行い、反力装置を捩れ角制御で制御し、駆動装置を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置は他の制御方法で制御しても良い。 In the second example shown in FIG. 12, the reaction force is controlled by controlling the twist angle Δθ (hereinafter referred to as “twist angle control”) and controlling the steering angle θt (hereinafter referred to as “turning angle control”). The device is controlled by twist angle control, and the drive device is controlled by steering angle control. The drive device may be controlled by another control method.

捩れ角制御では、第1例と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θh等を用いて目標操舵トルク生成部200a及び変換部500を経て算出される目標捩れ角Δθrefに追従するような制御を行う。モータ角θmは角度センサ(第2角度センサ)74で検出され、モータ角速度ωmは、角速度演算部951にてモータ角θmを微分することにより算出される。転舵角θtは角度センサ73で検出される。また、第1例ではEPS操舵系/車両系100内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部130は、図3に示される減算部32B、PI制御部35、PWM制御部36及びインバータ37と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部300aから出力されるモータ電流指令値Imc及びモータ電流検出器140で検出される反力用モータ61の電流値Imrに基づいて、反力用モータ61を駆動して、電流制御を行う。 In the twist angle control, the twist angle Δθ follows the target twist angle Δθref calculated through the target steering torque generating unit 200a and the conversion unit 500 using the steering angle θh and the like by the same configuration and operation as in the first example. Such control is performed. The motor angle θm is detected by the angle sensor (second angle sensor) 74, and the motor angular velocity ωm is calculated by differentiating the motor angle θm by the angular velocity calculation unit 951. The steering angle θt is detected by the angle sensor 73. Further, although the processing in the EPS steering system / vehicle system 100 is not described in detail in the first example, the current control unit 130 includes the subtraction unit 32B, the PI control unit 35, and the PWM control unit shown in FIG. With the same configuration and operation as the 36 and the inverter 37, the reaction is based on the motor current command value Imc output from the torsion angle control unit 300a and the current value Imr of the reaction force motor 61 detected by the motor current detector 140. The force motor 61 is driven to control the current.

転舵角制御では、目標転舵角生成部910にて操舵角θhに基づいて目標転舵角θtrefが生成され、目標転舵角θtrefは転舵角θtと共に転舵角制御部920に入力され、転舵角制御部920にて、転舵角θtが目標転舵角θtrefとなるようなモータ電流指令値Imctが演算される。そして、モータ電流指令値Imct及びモータ電流検出器940で検出される駆動用モータ71の電流値Imdに基づいて、電流制御部930が、電流制御部130と同様の構成及び動作により、駆動用モータ71を駆動して、電流制御を行う。 In the steering angle control, the target steering angle generation unit 910 generates a target steering angle θtref based on the steering angle θh, and the target steering angle θtref is input to the steering angle control unit 920 together with the steering angle θt. , The steering angle control unit 920 calculates the motor current command value Imct so that the steering angle θt becomes the target steering angle θtref. Then, based on the motor current command value Imct and the current value Imd of the drive motor 71 detected by the motor current detector 940, the current control unit 930 has the same configuration and operation as the current control unit 130, and the drive motor has the same configuration and operation. The 71 is driven to control the current.

図14は、目標転舵角生成部の構成例示す図である。目標転舵角生成部910は、制限部931、レート制限部932及び補正部933を備える。 FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of the target steering angle generation unit. The target steering angle generation unit 910 includes a limiting unit 931, a rate limiting unit 932, and a correction unit 933.

制限部931は、操舵角θhの上下限値を制限して、操舵角θh1を出力する。図11に示す捩れ角制御部300内の出力制限部350と同様に、操舵角θhに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。 The limiting unit 931 limits the upper and lower limits of the steering angle θh and outputs the steering angle θh1. Similar to the output limiting unit 350 in the twist angle control unit 300 shown in FIG. 11, the upper limit value and the lower limit value with respect to the steering angle θh are set in advance to limit the steering angle.

レート制限部932は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θh1の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θh2を出力する。例えば、1サンプル前の操舵角θh1からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値(制限値)より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θh1を加減算し、操舵角θh2として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θh1をそのまま操舵角θh2として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。 The rate limiting unit 932 sets and limits the amount of change in the steering angle θh1 in order to avoid a sudden change in the steering angle, and outputs the steering angle θh2. For example, the difference from the steering angle θh1 one sample before is used as the change amount, and when the absolute value of the change amount is larger than a predetermined value (limit value), the steering angle is set so that the absolute value of the change amount becomes the limit value. θh1 is added or subtracted and output as the steering angle θh2, and if it is equal to or less than the limit value, the steering angle θh1 is output as it is as the steering angle θh2. Instead of setting a limit value for the absolute value of the amount of change, an upper limit value and a lower limit value may be set for the amount of change to limit the amount of change. You may want to limit the rate.

補正部933は、操舵角θh2を補正して、目標転舵角θtrefを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部200a内の基本マップ部210のように、操舵角θh2の大きさ|θh2|に対する目標転舵角θtrefの特性を定義したマップを用いて、操舵角θh2より目標転舵角θtrefを求める。或いは、単純に、操舵角θh2に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θtrefを求めるようにしても良い。 The correction unit 933 corrects the steering angle θh2 and outputs the target steering angle θtref. For example, a map that defines the characteristics of the target steering angle θtref with respect to the magnitude | θh2 | of the steering angle θh2, such as the basic map unit 210 in the target steering torque generating unit 200a, is used to steer the target from the steering angle θh2. Find the angle θtref. Alternatively, the target steering angle θtref may be obtained by simply multiplying the steering angle θh2 by a predetermined gain.

図15は、転舵角制御部の構成例を示す図である。転舵角制御部920は、図11に示される捩れ角制御部300と同様の構成をしており、目標捩れ角Δθref及び捩れ角Δθの代わりに目標転舵角θtref及び転舵角θtを入力し、転舵角フィードバック(FB)補償部921、転舵角速度演算部922、速度制御部923、出力制限部926及び減算部927が、それぞれ捩れ角FB補償部310、捩れ角速度演算部320、速度制御部330、出力制限部350及び減算部361と同様の構成で同様の動作を行う。 FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of the steering angle control unit. The steering angle control unit 920 has the same configuration as the torsion angle control unit 300 shown in FIG. 11, and inputs the target steering angle θtref and the steering angle θt instead of the target torsion angle Δθref and the torsion angle Δθ. Then, the steering angle feedback (FB) compensation unit 921, the steering angular velocity calculation unit 922, the speed control unit 923, the output limiting unit 926, and the subtraction unit 927 have the torsion angle FB compensation unit 310, the torsion angular velocity calculation unit 320, and the speed, respectively. The same operation is performed with the same configuration as the control unit 330, the output limiting unit 350, and the subtracting unit 361.

次に、第2例における動作例について説明する。図16は、図12に示す第2例のコントロールユニットの動作例を示すフローチャートである。 Next, an operation example in the second example will be described. FIG. 16 is a flowchart showing an operation example of the control unit of the second example shown in FIG.

動作を開始すると、角度センサ73は転舵角θtを検出し、角度センサ(第2角度センサ)74はモータ角θmを検出し(ステップS110)、転舵角θtは転舵角制御部920に、モータ角θmは角速度演算部951にそれぞれ入力される。 When the operation is started, the angle sensor 73 detects the steering angle θt, the angle sensor (second angle sensor) 74 detects the motor angle θm (step S110), and the steering angle θt is transmitted to the steering angle control unit 920. , The motor angle θm is input to the angular velocity calculation unit 951 respectively.

角速度演算部951は、モータ角θmを微分してモータ角速度ωmを算出し、捩れ角制御部300aに出力する(ステップS120)。 The angular velocity calculation unit 951 differentiates the motor angle θm to calculate the motor angular velocity ωm, and outputs the motor angular velocity to the twist angle control unit 300a (step S120).

その後、目標操舵トルク生成部200aにおいて、図6に示されるステップS10〜S40と同様の動作を実行し、反力用モータ61を駆動し、電流制御を実施する(ステップS130〜S160)。 After that, the target steering torque generation unit 200a executes the same operation as in steps S10 to S40 shown in FIG. 6, drives the reaction force motor 61, and executes current control (steps S130 to S160).

一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部910が操舵角θhを入力し、操舵角θhは制限部931に入力される。制限部931は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θhの上下限値を制限し(ステップS170)、操舵角θh1としてレート制限部932に出力する。レート制限部932は、予め設定された制限値により操舵角θh1の変化量に対して制限をかけ(ステップS180)、操舵角θh2として補正部933に出力する。補正部933は、操舵角θh2を補正して目標転舵角θtrefを求め(ステップS190)、転舵角制御部920に出力する。 On the other hand, in the steering angle control, the target steering angle generation unit 910 inputs the steering angle θh, and the steering angle θh is input to the limiting unit 931. The limiting unit 931 limits the upper and lower limit values of the steering angle θh by preset upper and lower limit values (step S170), and outputs the steering angle θh1 to the rate limiting unit 932. The rate limiting unit 932 limits the amount of change in the steering angle θh1 by a preset limit value (step S180), and outputs the steering angle θh2 to the correction unit 933. The correction unit 933 corrects the steering angle θh2 to obtain the target steering angle θtref (step S190), and outputs the steering angle θh2 to the steering angle control unit 920.

転舵角θt及び目標転舵角θtrefを入力した転舵角制御部920は、減算部927にて目標転舵角θtrefから転舵角θtを減算することにより、偏差Δθt0を算出する(ステップS200)。偏差Δθt0は転舵角FB補償部921に入力され、転舵角FB補償部921は、偏差Δθt0に補償値を乗算することにより偏差Δθt0を補償し(ステップS210)、目標転舵角速度ωtrefを速度制御部923に出力する。転舵角速度演算部922は転舵角θtを入力し、転舵角θtに対する微分演算により転舵角速度ωttを算出し(ステップS220)、速度制御部923に出力する。速度制御部923は、速度制御部330と同様にI−P制御によりモータ電流指令値Imctaを算出し(ステップS230)、出力制限部926に出力する。出力制限部926は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Imctaの上下限値を制限し(ステップS240)、モータ電流指令値Imctとして出力する(ステップS250)。 The steering angle control unit 920, which has input the steering angle θt and the target steering angle θtref, calculates the deviation Δθt0 by subtracting the steering angle θt from the target steering angle θtref by the subtracting unit 927 (step S200). ). The deviation Δθt0 is input to the steering angle FB compensation unit 921, and the steering angle FB compensation unit 921 compensates for the deviation Δθt0 by multiplying the deviation Δθt0 by the compensation value (step S210), and sets the target steering angular velocity ωtref. Output to the control unit 923. The steering angular velocity calculation unit 922 inputs the steering angle θt, calculates the steering angular velocity ωtt by a differential calculation with respect to the steering angle θt (step S220), and outputs the steering angular velocity ωtt to the speed control unit 923. The speed control unit 923 calculates the motor current command value Imcta by IP control in the same manner as the speed control unit 330 (step S230), and outputs the motor current command value Imcta to the output limiting unit 926. The output limiting unit 926 limits the upper and lower limit values of the motor current command value Imcta by the preset upper limit value and lower limit value (step S240), and outputs the motor current command value Imct as the motor current command value Imct (step S250).

モータ電流指令値Imctは電流制御部930に入力され、電流制御部930は、モータ電流指令値Imct及びモータ電流検出器940で検出された駆動用モータ71の電流値Imdに基づいて、駆動用モータ71を駆動し、電流制御を実施する(ステップS260)。 The motor current command value Imct is input to the current control unit 930, and the current control unit 930 is based on the motor current command value Imct and the current value Imd of the drive motor 71 detected by the motor current detector 940. 71 is driven and current control is performed (step S260).

なお、図16におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、転舵角制御部920内の速度制御部923は、捩れ角制御部300a内の速度制御部330と同様に、I−P制御ではなく、PI制御、P制御、PID制御、PI−D制御等、実現可能で、P、I及びDのいずれかの制御を用いていれば良く、更に、転舵角制御部920及び捩れ角制御部300aでの追従制御は、一般的に用いられている制御構造で行っても良い。転舵角制御部920については、目標角度(ここでは目標転舵角θtref)に対して実角度(ここでは転舵角θt)が追従する制御構成であれば、車両用装置に用いられている制御構成に限定されず、例えば、産業用位置決め装置や産業用ロボット等に用いられている制御構成を適用しても良い。 The order of data input and calculation in FIG. 16 can be changed as appropriate. Further, the speed control unit 923 in the steering angle control unit 920 is not the IP control but the PI control, the P control, the PID control, and the PI-D, like the speed control unit 330 in the twist angle control unit 300a. Control and the like are feasible, and any of P, I, and D controls may be used, and follow-up control by the steering angle control unit 920 and the twist angle control unit 300a is generally used. The control structure may be used. The steering angle control unit 920 is used in a vehicle device as long as it has a control configuration in which the actual angle (here, the steering angle θt) follows the target angle (here, the target steering angle θtref). The control configuration is not limited, and for example, the control configuration used in an industrial positioning device, an industrial robot, or the like may be applied.

図12に示す例では、1つのECU50で反力装置60及び駆動装置70の制御を行っているが、反力装置60用のECUと駆動装置70用のECUをそれぞれ設けても良い。この場合、ECU同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図12に示されるSBWシステムは反力装置60と駆動装置70の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸2と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるSBWシステムにも、本開示は適用可能である。このようなSBWシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。 In the example shown in FIG. 12, one ECU 50 controls the reaction force device 60 and the drive device 70, but an ECU for the reaction force device 60 and an ECU for the drive device 70 may be provided respectively. In this case, the ECUs transmit and receive data by communication. Further, the SBW system shown in FIG. 12 does not have a mechanical coupling between the reaction force device 60 and the drive device 70, but when an abnormality occurs in the system, the column shaft 2 and the steering mechanism are clutched or the like. The present disclosure is also applicable to SBW systems provided with a mechanical torque transmission mechanism that mechanically couples with. In such an SBW system, when the system is normal, the clutch is turned off to open the mechanical torque transmission, and when the system is abnormal, the clutch is turned on to enable the mechanical torque transmission.

また、第1例及び第2例において、捩れ角制御部300,300aは、直接的にモータ電流指令値Imc及びアシスト電流指令値Iacを演算しているが、それらを演算する前に、先ず出力したいモータトルク(目標トルク)を演算してから、モータ電流指令値及びアシスト電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値及びアシスト電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。 Further, in the first example and the second example, the twist angle control units 300 and 300a directly calculate the motor current command value Imc and the assist current command value Iac, but first output them before calculating them. After calculating the desired motor torque (target torque), the motor current command value and the assist current command value may be calculated. In this case, in order to obtain the motor current command value and the assist current command value from the motor torque, the generally used relationship between the motor current and the motor torque is used.

(実施形態1)
ここまで、車両用操向装置を電動パワーステアリング装置(EPS)に適用した構成の第1例及び第2例について説明した。以下、実施形態1に係る車両用操向装置の舵角処理部600(図4参照)について説明する。
(Embodiment 1)
Up to this point, the first example and the second example of the configuration in which the steering device for a vehicle is applied to an electric power steering device (EPS) have been described. Hereinafter, the steering angle processing unit 600 (see FIG. 4) of the vehicle steering device according to the first embodiment will be described.

操舵角に応じて操舵トルクの目標値を設定する構成において、操舵角を取得するセンサが失陥し、操舵角(操舵角に応じたパルス信号)が正常に出力されなくなると、操舵角に基づく制御ができなくなる。特に、電気信号によって操舵機構と転舵機構と間の制御を行う構成のSBW式の車両用操向装置では、車両が操舵不能状態に陥る可能性がある。 In the configuration where the target value of the steering torque is set according to the steering angle, if the sensor that acquires the steering angle fails and the steering angle (pulse signal according to the steering angle) is not output normally, it is based on the steering angle. You lose control. In particular, in the SBW type vehicle steering device having a configuration in which the steering mechanism and the steering mechanism are controlled by an electric signal, the vehicle may fall into an unsteerable state.

本実施形態に係る車両用操向装置では、実操舵角θrを検出する舵角センサ14が失陥した場合に、角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmを用いて推定操舵角θeを推定し、当該推定操舵角θeを操舵角θhとして制御を継続する構成とする。モータ角θmとして、モータ軸の回転角を用いることができる。 In the vehicle steering device according to the present embodiment, when the steering angle sensor 14 that detects the actual steering angle θr fails, it is estimated using the motor angle θm detected by the angle sensor 15 (or the angle sensor 74). The steering angle θe is estimated, and the estimated steering angle θe is set as the steering angle θh to continue the control. The rotation angle of the motor shaft can be used as the motor angle θm.

なお、本開示におけるモータ角θmを検出するセンサとして、モータ回転角の相対角を検出する、いわゆるインクリメント方式を用いる場合はセンサの検出値に対し、モータ20(又は反力用モータ61)の回転回数に相当する角度を加えて、モータ角θmを決定する。なお、モータ角θmを検出するセンサとして、モータ回転角の絶対角を検出する、いわゆるアブソリュート方式のセンサを用いる場合は、センサの検出値をモータ角θmとする。 When the so-called increment method of detecting the relative angle of the motor rotation angle is used as the sensor for detecting the motor angle θm in the present disclosure, the rotation of the motor 20 (or the reaction force motor 61) with respect to the detected value of the sensor. The motor angle θm is determined by adding an angle corresponding to the number of times. When a so-called absolute type sensor that detects the absolute angle of the motor rotation angle is used as the sensor that detects the motor angle θm, the detection value of the sensor is set to the motor angle θm.

舵角処理部600には、舵角センサ14により検出される実操舵角θr、舵角異常判定信号θfail、トーションバーの捩れ角Δθ、及び角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmが入力される。 The steering angle processing unit 600 includes an actual steering angle θr detected by the steering angle sensor 14, a steering angle abnormality determination signal θfail, a torsion bar twist angle Δθ, and a motor detected by the angle sensor 15 (or angle sensor 74). The angle θm is input.

本実施形態において、舵角センサ14は、例えばハンドル角に応じたパルス信号を実操舵角θrとして出力する。 In the present embodiment, the steering angle sensor 14 outputs, for example, a pulse signal corresponding to the steering wheel angle as the actual steering angle θr.

舵角異常判定信号θfailは、舵角センサ14から実操舵角θrが正常に出力されているか否かを示す信号である。具体的に、例えば、舵角処理部600には、実操舵角θrが正常に出力されているか否かを示す舵角異常フラグが舵角異常判定信号θfailとして入力される。なお、舵角異常判定信号θfailは、舵角センサ14から出力される態様であっても良い。また、舵角異常判定信号θfailを出力する構成部は、例えば、コントロールユニット30の構成部又はコントロールユニット30の外部にある回路で構成されていても良い。 The steering angle abnormality determination signal θfail is a signal indicating whether or not the actual steering angle θr is normally output from the steering angle sensor 14. Specifically, for example, a steering angle abnormality flag indicating whether or not the actual steering angle θr is normally output is input to the steering angle processing unit 600 as a steering angle abnormality determination signal θfail. The steering angle abnormality determination signal θfail may be output from the steering angle sensor 14. Further, the component unit that outputs the steering angle abnormality determination signal θfail may be configured by, for example, the component unit of the control unit 30 or a circuit outside the control unit 30.

トーションバーの捩れ角Δθは、上述したように、例えば、舵角センサ14により検出される実操舵角θr(ハンドル角θ)、及び、角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θm(コラム角θ)の偏差として、上記(1)式により算出される。 As described above, the torsion bar torsion angle Δθ is, for example, the actual steering angle θr (handle angle θ 1 ) detected by the steering angle sensor 14 and the motor detected by the angle sensor 15 (or angle sensor 74). It is calculated by the above equation (1) as the deviation of the angle θm (column angle θ 2).

以下、舵角処理部600における動作について、図17を参照して説明する。図17は、実施形態1に係る舵角処理部における処理フローの一例を示すフローチャートである。なお、図17に示す処理フローでは、操舵角θh、操舵角過去値Zθh、モータ角過去値Zθm、捩れ角過去値ZΔθは、前回の処理において、例えば、ECU30(又はECU50)のEEPROM1004に記憶されているものとする。 Hereinafter, the operation of the rudder angle processing unit 600 will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a flowchart showing an example of a processing flow in the steering angle processing unit according to the first embodiment. In the processing flow shown in FIG. 17, the steering angle θh, the steering angle past value Zθh, the motor angle past value Zθm, and the twist angle past value ZΔθ are stored in, for example, the EEPROM 1004 of the ECU 30 (or ECU 50) in the previous processing. It is assumed that

舵角処理部600は、舵角センサ14により検出される実操舵角θr、舵角異常判定信号θfail、トーションバーの捩れ角Δθ、及び角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmを取得する(ステップS101)。 The steering angle processing unit 600 has an actual steering angle θr detected by the steering angle sensor 14, a steering angle abnormality determination signal θfail, a torsion bar twist angle Δθ, and a motor angle detected by the angle sensor 15 (or angle sensor 74). Acquire θm (step S101).

舵角処理部600は、取得した舵角異常判定信号θfailの値が“0”であるか否かを判定する(ステップS102)。ここでは、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“1”であるとき、実操舵角θrが正常に出力されていることを示し、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”であるとき、実操舵角θrが正常に出力されていないことを示すこととする。 The steering angle processing unit 600 determines whether or not the value of the acquired steering angle abnormality determination signal θfail is “0” (step S102). Here, when the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “1”, it indicates that the actual steering angle θr is normally output, and the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is indicated. When is "0", it means that the actual steering angle θr is not output normally.

舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“1”、すなわち、実操舵角θrが正常に出力されている場合(ステップS102;Yes)、舵角処理部600は、取得した実操舵角θrを操舵角θhとして記憶し(ステップS103)、当該操舵角θhを操舵角過去値Zθhとして記憶する(ステップS104)。また、舵角処理部600は、取得したモータ角θmをモータ角過去値Zθmとして記憶すると共に、取得した捩れ角Δθを捩れ角過去値ZΔθとして記憶する(ステップS105)。操舵角θh、操舵角過去値Zθh、モータ角過去値Zθm、捩れ角過去値ZΔθは、例えば、ECU30(又はECU50)のEEPROM1004に記憶される。すなわち、操舵角θh、操舵角過去値Zθh、モータ角過去値Zθm、捩れ角過去値ZΔθは、前回までの処理の最終値が記憶される。 When the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “1”, that is, when the actual steering angle θr is normally output (step S102; Yes), the steering angle processing unit 600 has acquired the actual steering angle. θr is stored as the steering angle θh (step S103), and the steering angle θh is stored as the steering angle past value Zθh (step S104). Further, the steering angle processing unit 600 stores the acquired motor angle θm as the motor angle past value Zθm, and stores the acquired twist angle Δθ as the twist angle past value ZΔθ (step S105). The steering angle θh, the steering angle past value Zθh, the motor angle past value Zθm, and the twist angle past value ZΔθ are stored in, for example, the EEPROM 1004 of the ECU 30 (or ECU 50). That is, the final values of the processing up to the previous time are stored in the steering angle θh, the steering angle past value Zθh, the motor angle past value Zθm, and the twist angle past value ZΔθ.

舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”、すなわち、実操舵角θrが正常に出力されていない場合(ステップS102;No)、舵角処理部600は、実操舵角θrが正常に出力されなかった回数、すなわち、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”となった異常回数をカウントし(ステップS106)、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”となった異常回数が“1”であるか否かを判定する(ステップS107)。 When the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “0”, that is, when the actual steering angle θr is not output normally (step S102; No), the steering angle processing unit 600 has the actual steering angle θr. The number of times that the rudder angle abnormality determination signal θfail was not output normally, that is, the number of abnormalities in which the rudder angle abnormality flag value of the rudder angle abnormality determination signal θfail became “0” was counted (step S106), and the rudder angle abnormality flag of the rudder angle abnormality determination signal θfail was counted. It is determined whether or not the number of abnormalities in which the value becomes “0” is “1” (step S107).

異常回数のカウント数が“1”、すなわち、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”(ステップS102;No)となったことが初回である場合(ステップS107;Yes)、舵角処理部600は、モータ角過去値Zθmをモータ初期角度θ0として記憶し、捩れ角過去値ZΔθを初期捩れ角Δθ0として記憶し(ステップS108)、ステップS109の処理に移行する。 When the count number of the number of abnormalities is "1", that is, when the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfile is "0" (step S102; No) for the first time (step S107; Yes). The rudder angle processing unit 600 stores the motor angle past value Zθm as the motor initial angle θ0, stores the twist angle past value ZΔθ as the initial twist angle Δθ0 (step S108), and proceeds to the process of step S109.

異常回数のカウント数が“2”以上である、すなわち、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”(ステップS102;No)となったことが2回以上である場合(ステップS107;No)、舵角処理部600は、ステップS109の処理に移行し、モータ20の相対角度Δθmを算出すると共に、トーションバーの捩れ角の差分Δdを算出する(ステップS109)。モータ20の相対角度Δθmは、下記(11)式で表される。トーションバーの捩れ角の差分Δdは、下記(12)式で表される。 When the number of abnormal counts is "2" or more, that is, the rudder angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is "0" (step S102; No) twice or more (step). S107; No), the rudder angle processing unit 600 shifts to the process of step S109, calculates the relative angle Δθm of the motor 20, and calculates the difference Δd of the twist angle of the torsion bar (step S109). The relative angle Δθm of the motor 20 is represented by the following equation (11). The difference Δd of the twist angle of the torsion bar is expressed by the following equation (12).

Δθm=θm−θ0・・・(11) Δθm = θm−θ0 ... (11)

Δd=Δθ−Δθ0・・・(12) Δd = Δθ−Δθ0 ... (12)

そして、舵角処理部600は、下記(13)式に示す推定操舵角θeの推定演算式を用いて推定操舵角θeを算出し(ステップS110)、当該推定操舵角θeを操舵角θhとして記憶する(ステップS111)。 Then, the steering angle processing unit 600 calculates the estimated steering angle θe using the estimation calculation formula of the estimated steering angle θe shown in the following equation (13) (step S110), and stores the estimated steering angle θe as the steering angle θh. (Step S111).

θe=Zθh+Δd+Δθm×Cg・・・(13) θe = Zθh + Δd + Δθm × Cg ... (13)

上記(13)式において、Cgは、減速機構3におけるギア比である。上記(13)式により、舵角センサ14が失陥していない状態、すなわち、舵角センサ14が健全であったときの操舵角θhの過去値である操舵角過去値Zθhに対し、トーションバーの捩れ角の差分Δdと、モータ20の相対角度Δθmに減速機構3におけるギア比Cgを乗じて操舵角の相対角度に変換した値であるΔθm×Cgとを加算することで、角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmを用いた推定操舵角θeの推定が可能となる。 In the above equation (13), Cg is the gear ratio in the reduction mechanism 3. According to the above equation (13), the torsion bar with respect to the steering angle past value Zθh, which is the past value of the steering angle θh when the steering angle sensor 14 is not collapsed, that is, when the steering angle sensor 14 is sound. The angle sensor 15 ( Alternatively, the estimated steering angle θe can be estimated using the motor angle θm detected by the angle sensor 74).

そして、舵角処理部600は、ステップS103又はステップS111において記憶した操舵角θhを、目標操舵トルク生成部200,200aに出力する(ステップS112)。その後、舵角処理部600は、ステップS101の処理に戻り、図17に示す処理フローを繰り返す。これにより、実操舵角θrを検出する舵角センサ14が失陥した場合でも、角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmを用いて推定操舵角θeを推定し、当該推定操舵角θeを操舵角θhとして制御を継続することが可能となる。 Then, the steering angle processing unit 600 outputs the steering angle θh stored in step S103 or step S111 to the target steering torque generating units 200 and 200a (step S112). After that, the rudder angle processing unit 600 returns to the processing of step S101 and repeats the processing flow shown in FIG. As a result, even if the rudder angle sensor 14 that detects the actual steering angle θr fails, the estimated steering angle θe is estimated using the motor angle θm detected by the angle sensor 15 (or the angle sensor 74), and the estimation is performed. The control can be continued with the steering angle θe as the steering angle θh.

本実施形態により、操舵角に対する冗長性を確保することができる車両用操向装置を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a vehicle steering device capable of ensuring redundancy with respect to the steering angle.

(実施形態2)
図18は、実施形態2に係る舵角処理部の一構成例を示すブロック図である。なお、実施形態2に係る車両用操向装置を適用した構成の第1例及び第2例の舵角処理部を除く、実施形態1と同一の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of the steering angle processing unit according to the second embodiment. It should be noted that the same reference numerals are given to the configurations having the same functions as those of the first embodiment except for the steering angle processing units of the first and second examples of the configuration to which the vehicle steering device according to the second embodiment is applied. The explanation will be omitted.

図18に示す実施形態2に係る舵角処理部600aは、推定舵角演算部601と、切替部602と、を含む点で、実施形態1と異なる。 The rudder angle processing unit 600a according to the second embodiment shown in FIG. 18 is different from the first embodiment in that the rudder angle processing unit 600a includes an estimated rudder angle calculation unit 601 and a switching unit 602.

推定舵角演算部601は、舵角センサ14から実操舵角θrが正常に出力されていない場合、すなわち、舵角異常判定信号θfailが舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”であるとき、角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmを用いて推定操舵角θeを推定する。 When the actual steering angle θr is not normally output from the steering angle sensor 14, that is, the steering angle abnormality determination signal θfail is the steering angle abnormality determination signal θfail, and the steering angle abnormality flag value is “0”. When ", the estimated steering angle θe is estimated using the motor angle θm detected by the angle sensor 15 (or the angle sensor 74).

切替部602は、舵角異常判定信号θfailに基づき、舵角センサ14から出力される実操舵角θrと、推定舵角演算部601から出力される推定操舵角θeとを切り替えて、操舵角θhとして出力する。 The switching unit 602 switches between the actual steering angle θr output from the steering angle sensor 14 and the estimated steering angle θe output from the estimated steering angle calculation unit 601 based on the steering angle abnormality determination signal θfail, and the steering angle θh Output as.

具体的に、切替部602は、舵角センサ14から実操舵角θrが正常に出力されている場合、すなわち、舵角異常判定信号θfailが舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“1”であるとき、舵角センサ14から出力されている実操舵角θrを操舵角θhとして目標操舵トルク生成部200,200aに出力する。 Specifically, in the switching unit 602, when the actual steering angle θr is normally output from the steering angle sensor 14, that is, the steering angle abnormality determination signal θfail is the steering angle abnormality determination signal θfail, and the steering angle abnormality flag value is “. When it is 1 ”, the actual steering angle θr output from the steering angle sensor 14 is output to the target steering torque generating units 200 and 200a as the steering angle θh.

また、切替部602は、舵角センサ14から実操舵角θrが正常に出力されていない場合、すなわち、舵角異常判定信号θfailが舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”であるとき、推定舵角演算部601から出力される推定操舵角θeを操舵角θhとして目標操舵トルク生成部200,200aに出力する。 Further, in the switching unit 602, when the actual steering angle θr is not normally output from the steering angle sensor 14, that is, the steering angle abnormality determination signal θfail has a steering angle abnormality flag value of “0” in the steering angle abnormality determination signal θfail. When, the estimated steering angle θe output from the estimated steering angle calculation unit 601 is output to the target steering torque generating units 200 and 200a as the steering angle θh.

以下、舵角処理部600aにおける動作について、図19及び図20を参照して説明する。図19は、実施形態2に係る舵角処理部の推定舵角演算部における推定操舵角の算出処理フローの一例を示すフローチャートである。図20は、実施形態2に係る舵角処理部の切替部における実操舵角と推定操舵角との切り替え処理フローの一例を示すフローチャートである。なお、図19に示す推定操舵角θeの算出処理フローでは、実施形態1と同様に、操舵角θh、操舵角過去値Zθh、モータ角過去値Zθm、捩れ角過去値ZΔθは、前回の処理において、例えば、ECU30(又はECU50)のEEPROM1004に記憶されているものとする。すなわち、操舵角θh、操舵角過去値Zθh、モータ角過去値Zθm、捩れ角過去値ZΔθは、前回までの処理の最終値が記憶される。 Hereinafter, the operation of the rudder angle processing unit 600a will be described with reference to FIGS. 19 and 20. FIG. 19 is a flowchart showing an example of the calculation processing flow of the estimated steering angle in the estimated steering angle calculation unit of the steering angle processing unit according to the second embodiment. FIG. 20 is a flowchart showing an example of a switching processing flow between the actual steering angle and the estimated steering angle in the switching unit of the steering angle processing unit according to the second embodiment. In the calculation processing flow of the estimated steering angle θe shown in FIG. 19, the steering angle θh, the steering angle past value Zθh, the motor angle past value Zθm, and the twist angle past value ZΔθ are obtained in the previous processing, as in the first embodiment. For example, it is assumed that it is stored in the EEPROM 1004 of the ECU 30 (or the ECU 50). That is, the final values of the processing up to the previous time are stored in the steering angle θh, the steering angle past value Zθh, the motor angle past value Zθm, and the twist angle past value ZΔθ.

まず、推定舵角演算部601における推定操舵角θeの算出処理フローについて、図19を参照して説明する。 First, the calculation processing flow of the estimated steering angle θe in the estimated steering angle calculation unit 601 will be described with reference to FIG.

推定舵角演算部601は、舵角センサ14により検出される実操舵角θr、舵角異常判定信号θfail、トーションバーの捩れ角Δθ、及び角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmを取得する(ステップS201)。 The estimated steering angle calculation unit 601 is a motor detected by the actual steering angle θr detected by the steering angle sensor 14, the steering angle abnormality determination signal θfail, the torsion bar torsion angle Δθ, and the angle sensor 15 (or the angle sensor 74). The angle θm is acquired (step S201).

推定舵角演算部601は、取得した舵角異常判定信号θfailの値が“0”であるか否かを判定する(ステップS202)。ここでは、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“1”であるとき、実操舵角θrが正常に出力されていることを示し、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”であるとき、実操舵角θrが正常に出力されていないことを示すこととする。 The estimated rudder angle calculation unit 601 determines whether or not the value of the acquired rudder angle abnormality determination signal θfail is “0” (step S202). Here, when the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “1”, it indicates that the actual steering angle θr is normally output, and the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is indicated. When is "0", it means that the actual steering angle θr is not output normally.

舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“1”、すなわち、実操舵角θrが正常に出力されている場合(ステップS202;Yes)、推定舵角演算部601は、取得した実操舵角θrを操舵角θhとして記憶し(ステップS203)、当該操舵角θhを操舵角過去値Zθhとして記憶する(ステップS204)。また、推定舵角演算部601は、取得したモータ角θmをモータ角過去値Zθmとして記憶すると共に、取得した捩れ角Δθを捩れ角過去値ZΔθとして記憶し(ステップS205)、ステップS201の処理に戻る。操舵角θh、操舵角過去値Zθh、モータ角過去値Zθm、捩れ角過去値ZΔθは、例えば、ECU30(又はECU50)のEEPROM1004に記憶される。 When the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “1”, that is, when the actual steering angle θr is normally output (step S202; Yes), the estimated steering angle calculation unit 601 obtains the actual steering angle. The angle θr is stored as the steering angle θh (step S203), and the steering angle θh is stored as the steering angle past value Zθh (step S204). Further, the estimated steering angle calculation unit 601 stores the acquired motor angle θm as the motor angle past value Zθm, and stores the acquired twist angle Δθ as the twist angle past value ZΔθ (step S205), and performs the process in step S201. return. The steering angle θh, the steering angle past value Zθh, the motor angle past value Zθm, and the twist angle past value ZΔθ are stored in, for example, the EEPROM 1004 of the ECU 30 (or ECU 50).

舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”、すなわち、実操舵角θrが正常に出力されていない場合(ステップS202;No)、推定舵角演算部601は、実操舵角θrが正常に出力されなかった回数、すなわち、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”となった異常回数をカウントし(ステップS206)、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”となった異常回数が“1”であるか否かを判定する(ステップS207)。 When the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “0”, that is, when the actual steering angle θr is not output normally (step S202; No), the estimated steering angle calculation unit 601 performs the actual steering angle θr. Is not output normally, that is, the number of abnormalities in which the rudder angle abnormality flag value of the rudder angle abnormality determination signal θfail becomes “0” is counted (step S206), and the rudder angle abnormality of the rudder angle abnormality determination signal θfail is counted. It is determined whether or not the number of abnormalities in which the flag value is “0” is “1” (step S207).

異常回数のカウント数が“1”、すなわち、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”(ステップS202;No)となったことが初回である場合(ステップS207;Yes)、推定舵角演算部601は、モータ角過去値Zθmをモータ初期角度θ0として記憶し、捩れ角過去値ZΔθを初期捩れ角Δθ0として記憶し(ステップS208)、ステップS209の処理に移行する。 When the count number of the number of abnormalities is "1", that is, when the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfile is "0" (step S202; No) for the first time (step S207; Yes). The estimated rudder angle calculation unit 601 stores the motor angle past value Zθm as the motor initial angle θ0, stores the twist angle past value ZΔθ as the initial twist angle Δθ0 (step S208), and proceeds to the process of step S209.

異常回数のカウント数が“2”以上である、すなわち、舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“0”(ステップS102;No)となったことが2回以上である場合(ステップS207;No)、推定舵角演算部601は、ステップS209の処理に移行し、上記(11)式を用いて、モータ20の相対角度Δθmを算出すると共に、上記(12)式を用いて、トーションバーの捩れ角の差分Δdを算出する(ステップS209)。 When the number of abnormal counts is "2" or more, that is, the rudder angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is "0" (step S102; No) twice or more (step). S207; No), the estimated rudder angle calculation unit 601 shifts to the process of step S209, calculates the relative angle Δθm of the motor 20 using the above equation (11), and uses the above equation (12) to calculate the relative angle Δθm. The difference Δd of the twist angle of the torsion bar is calculated (step S209).

そして、推定舵角演算部601は、上記(13)式に示す推定操舵角θeの推定演算式を用いて推定操舵角θeを算出し(ステップS210)、当該推定操舵角θeを操舵角θhとして出力し(ステップS211)、ステップS201の処理に戻り、図19に示す処理フローを繰り返す。 Then, the estimated steering angle calculation unit 601 calculates the estimated steering angle θe using the estimation calculation formula of the estimated steering angle θe shown in the above equation (13) (step S210), and sets the estimated steering angle θe as the steering angle θh. Output (step S211), the process returns to the process of step S201, and the process flow shown in FIG. 19 is repeated.

次に、切替部602における実操舵角θrと推定操舵角θeとの切り替え処理フローについて、図20を参照して説明する。 Next, the switching processing flow between the actual steering angle θr and the estimated steering angle θe in the switching unit 602 will be described with reference to FIG.

切替部602は、舵角異常判定信号θfailの値が“0”であるか否かを判定する(ステップS301)。舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“1”、すなわち、実操舵角θrが正常に出力されている場合(ステップS301;Yes)、切替部602は、舵角センサ14から出力されている実操舵角θrを操舵角θhとして(ステップS302)、目標操舵トルク生成部200,200aに出力する(ステップS304)。 The switching unit 602 determines whether or not the value of the steering angle abnormality determination signal θfile is “0” (step S301). When the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “1”, that is, when the actual steering angle θr is normally output (step S301; Yes), the switching unit 602 is output from the steering angle sensor 14. The actual steering angle θr is set as the steering angle θh (step S302), and is output to the target steering torque generating units 200 and 200a (step S304).

舵角異常判定信号θfailの舵角異常フラグ値が“1”、すなわち、実操舵角θrが正常に出力されている場合(ステップS301;No)、切替部602は、推定舵角演算部601から出力される推定操舵角θeを操舵角θhとし(ステップS303)、当該操舵角θhを、目標操舵トルク生成部200,200aに出力する(ステップS304)。 When the steering angle abnormality flag value of the steering angle abnormality determination signal θfail is “1”, that is, when the actual steering angle θr is normally output (step S301; No), the switching unit 602 is referred to from the estimated steering angle calculation unit 601. The output estimated steering angle θe is set as the steering angle θh (step S303), and the steering angle θh is output to the target steering torque generating units 200 and 200a (step S304).

その後、切替部602は、ステップS301の処理に戻り、図20に示す処理フローを繰り返す。 After that, the switching unit 602 returns to the process of step S301 and repeats the process flow shown in FIG.

上述した図19及び図20に示す処理フローにより、実操舵角θrを検出する舵角センサ14が失陥した場合でも、角度センサ15(又は角度センサ74)により検出されるモータ角θmを用いて推定操舵角θeを推定し、当該推定操舵角θeを操舵角θhとして制御を継続することが可能となる。 Even if the rudder angle sensor 14 that detects the actual steering angle θr fails due to the processing flow shown in FIGS. 19 and 20 described above, the motor angle θm detected by the angle sensor 15 (or the angle sensor 74) is used. It is possible to estimate the estimated steering angle θe and continue the control with the estimated steering angle θe as the steering angle θh.

本実施形態の構成では、図19に示す推定操舵角θeの算出処理と、図20に示す実操舵角θrと推定操舵角θeとの切り替え処理とを分離することができる。また、実操舵角θrが出力されていない場合に推定操舵角θeを算出するので、実操舵角θrが出力されているときの処理を軽減することができる。 In the configuration of the present embodiment, the calculation process of the estimated steering angle θe shown in FIG. 19 and the switching process of the actual steering angle θr and the estimated steering angle θe shown in FIG. 20 can be separated. Further, since the estimated steering angle θe is calculated when the actual steering angle θr is not output, it is possible to reduce the processing when the actual steering angle θr is output.

本実施形態により、操舵角に対する冗長性を確保することができる車両用操向装置を提供することができる。 According to the present embodiment, it is possible to provide a vehicle steering device capable of ensuring redundancy with respect to the steering angle.

なお、上述で使用した図は、本開示に関して定性的な説明を行うための概念図であり、これらに限定されるものではない。また、上述の実施形態は本開示の好適な実施の一例ではあるが、これに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。また、ハンドルと、モータ又は反力モータの間に任意のバネ定数を有する機構であれば、トーションバーに限定しなくても良い。 The figures used above are conceptual diagrams for qualitatively explaining the present disclosure, and are not limited thereto. Further, the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present disclosure, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present disclosure. Further, as long as the mechanism has an arbitrary spring constant between the handle and the motor or the reaction force motor, the mechanism may not be limited to the torsion bar.

1 ハンドル
2 コラム軸
2A トーションバー
3 減速機構
4a、4b ユニバーサルジョイント
5 ピニオンラック機構
6a,6b タイロッド
7a,7b ハブユニット
8L,8R 操向車輪
10 トルクセンサ
11 イグニションキー
12 車速センサ
13 バッテリ
14 舵角センサ(第1角度センサ)
15 角度センサ(第2角度センサ)
20 モータ
30,50 コントロールユニット(ECU)
60 反力装置
61 反力用モータ
70 駆動装置
71 駆動用モータ
72 ギア
73 角度センサ
74 角度センサ(第2角度センサ)
100 EPS操舵系/車両系
130 電流制御部
140 モータ電流検出器
200,200a 目標操舵トルク生成部
210 基本マップ部
211 乗算部
220 微分部
230 ダンパゲインマップ部
240 ヒステリシス補正部
261,262 加算部
300,300a 捩れ角制御部
310 捩れ角フィードバック(FB)補償部
320 捩れ角速度演算部
330 速度制御部
331 積分部
332 比例部
333,334 減算部
350 出力制限部
361 減算部
400 操舵方向判定部
500 変換部
600,600a 舵角処理部
601 推定舵角演算部
602 切替部
910 目標転舵角生成部
920 転舵角制御部
921 転舵角フィードバック(FB)補償部
922 転舵角速度演算部
923 速度制御部
926 出力制限部
927 減算部
930 電流制御部
931 制限部
933 補正部
932 レート制限部
940 モータ電流検出器
951 角速度演算部
1001 CPU
1005 インターフェース
1006 A/D変換器
1007 PWMコントローラ
1100 制御用コンピュータ(MCU)
1 Handle 2 Column shaft 2A Torque bar 3 Deceleration mechanism 4a, 4b Universal joint 5 Pinion rack mechanism 6a, 6b Tie rod 7a, 7b Hub unit 8L, 8R Steering wheel 10 Torque sensor 11 Ignition key 12 Vehicle speed sensor 13 Battery 14 Steering angle sensor (1st angle sensor)
15 Angle sensor (2nd angle sensor)
20 Motor 30,50 Control unit (ECU)
60 Reaction force device 61 Reaction force motor 70 Drive device 71 Drive motor 72 Gear 73 Angle sensor 74 Angle sensor (second angle sensor)
100 EPS Steering system / Vehicle system 130 Current control unit 140 Motor current detector 200, 200a Target steering torque generator 210 Basic map unit 211 Multiplication unit 220 Differentiation unit 230 Damper gain map unit 240 Hysteresis correction unit 261,262 Addition unit 300, 300a Twist angle control unit 310 Twist angle feedback (FB) compensation unit 320 Twist angular velocity calculation unit 330 Speed control unit 331 Integration unit 332 Proportional unit 333,334 Subtraction unit 350 Output limit unit 361 Subtraction unit 400 Steering direction determination unit 500 Conversion unit 600 , 600a Steering angle processing unit 601 Estimated steering angle calculation unit 602 Switching unit 910 Target steering angle generation unit 920 Steering angle control unit 921 Steering angle feedback (FB) Compensation unit 922 Steering angular velocity calculation unit 923 Speed control unit 926 Output Limiting unit 927 Subtraction unit 930 Current control unit 931 Limiting unit 933 Correction unit 932 Rate limiting unit 940 Motor current detector 951 Angular velocity calculation unit 1001 CPU
1005 Interface 1006 A / D Converter 1007 PWM Controller 1100 Control Computer (MCU)

Claims (4)

操舵力を補助するモータを駆動制御することにより、減速機構を介して車両の操舵系をアシスト制御する車両用操向装置であって、
前記車両のコラム軸に設けられたトーションバーと、
実操舵角を検出する第1角度センサと、
モータ角を検出する第2角度センサと、
前記第1角度センサから実操舵角が出力されている場合に、当該実操舵角を操舵角として出力し、前記第1角度センサから実操舵角が出力されていない場合に、前記第2角度センサから出力されるモータ角に基づき推定した推定値を操舵角として出力する舵角処理部と、
前記操舵角に基づき、前記操舵系をアシスト制御する際の目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、
前記目標操舵トルクを目標捩れ角に変換する変換部と、
前記操舵角と前記モータ角との差分に基づき決定される前記トーションバーの捩れ角が前記目標捩れ角となるような前記モータの電流指令値を演算する捩れ角制御部と、
を備える
車両用操向装置。
A vehicle steering device that assists and controls the steering system of a vehicle via a deceleration mechanism by driving and controlling a motor that assists the steering force.
The torsion bar provided on the column axle of the vehicle and
The first angle sensor that detects the actual steering angle and
A second angle sensor that detects the motor angle,
When the actual steering angle is output from the first angle sensor, the actual steering angle is output as the steering angle, and when the actual steering angle is not output from the first angle sensor, the second angle sensor is output. A rudder angle processing unit that outputs an estimated value estimated based on the motor angle output from
A target steering torque generating unit that generates a target steering torque when assisting and controlling the steering system based on the steering angle.
A conversion unit that converts the target steering torque into a target twist angle,
A twist angle control unit that calculates a current command value of the motor so that the twist angle of the torsion bar, which is determined based on the difference between the steering angle and the motor angle, becomes the target twist angle.
Vehicle steering device equipped with.
前記舵角処理部は、
前記第1角度センサから実操舵角が出力されているときの当該実操舵角の最終値、前記第2角度センサから出力されたモータ角の最終値、及び前記トーションバーの捩れ角の最終値を保持し、
前記第1角度センサから実操舵角が出力されなくなった場合に、前記実操舵角の最終値に対し、前記トーションバーの捩れ角の最終値と前記トーションバーの捩れ角との差分と、前記モータ角の最終値と前記第2角度センサから出力されるモータ角との相対角度に前記減速機構のギア比を乗じて操舵角の相対角度に変換した値と、を加算して、前記推定値を算出する
請求項1に記載の車両用操向装置。
The rudder angle processing unit
The final value of the actual steering angle when the actual steering angle is output from the first angle sensor, the final value of the motor angle output from the second angle sensor, and the final value of the torsion angle of the torsion bar. Hold and
When the actual steering angle is no longer output from the first angle sensor, the difference between the final value of the torsion angle of the torsion bar and the torsion angle of the torsion bar with respect to the final value of the actual steering angle, and the motor. The estimated value is obtained by adding the relative angle between the final value of the angle and the motor angle output from the second angle sensor and the value converted into the relative angle of the steering angle by multiplying the gear ratio of the reduction mechanism. The vehicle steering device according to claim 1 for calculation.
前記舵角処理部は、
前記推定値を算出する推定舵角演算部と、
前記第1角度センサから出力される実操舵角と前記推定舵角演算部から出力される推定値とを切り替えて、前記目標操舵トルク生成部に出力する切替部と、
を備える
請求項2に記載の車両用操向装置。
The rudder angle processing unit
An estimated rudder angle calculation unit that calculates the estimated value,
A switching unit that switches between the actual steering angle output from the first angle sensor and the estimated value output from the estimated steering angle calculation unit and outputs the output to the target steering torque generation unit.
The vehicle steering device according to claim 2.
前記推定舵角演算部は、
前記第1角度センサから実操舵角が出力されていない場合に、前記推定値を算出し、
前記切替部は、
前記第1角度センサから実操舵角が出力されている場合に、当該実操舵角を操舵角として前記目標操舵トルク生成部に出力し、
前記第1角度センサから実操舵角が出力されていない場合に、前記推定値を操舵角として前記目標操舵トルク生成部に出力する
請求項3に記載の車両用操向装置。
The estimated rudder angle calculation unit
When the actual steering angle is not output from the first angle sensor, the estimated value is calculated.
The switching unit is
When the actual steering angle is output from the first angle sensor, the actual steering angle is output as the steering angle to the target steering torque generation unit.
The vehicle steering device according to claim 3, wherein when the actual steering angle is not output from the first angle sensor, the estimated value is output to the target steering torque generating unit as the steering angle.
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