JP3551147B2

JP3551147B2 - Control device for electric power steering device

Info

Publication number: JP3551147B2
Application number: JP2000350458A
Authority: JP
Inventors: 雄志原; 徹坂口; 修司遠藤
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: JP2002145101A

Description

【０００１】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与すると共に、舵角センサを用いて舵角に基いてハンドルを中立点に戻す制御、すなわちハンドル戻し制御を行うようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にハンドル戻し制御の電流演算に舵角速度の情報を取り入れることにより操舵性能を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流制御値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１４に示して説明すると、ハンドル１の軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。軸２には、ハンドル１の舵角（操舵角）を検出する舵角センサ７及び操舵トルクを検出するトルクセンサ１０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が減速ギア３を介して軸２に結合されている。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３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１を経て電力が供給され、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Ｔ、車速センサ１２で検出された車速Ｖ、舵角センサ７で検出された舵角θに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。
【０００４】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図１５のようになる。
【０００５】
コントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。また、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４及び積分補償器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流制御値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【０００６】
ここにおいて、運転者がハンドルを操作して車両がカーブを通過するとき、ステアリング装置はタイヤが路面から受ける反力によって中立点、つまり直線走行位置に戻るような力を受ける。このため、車両がカーブを通過し終えたとき、運転者がハンドルから手を離すと、ステアリング装置は路面から受ける反力により自然に中立点に復帰し、ハンドルは逆方向に回転する。このような動作は一般に「ハンドル戻し」と呼ばれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に自動車の操舵ハンドルは、セルフアライニングトルクと呼ばれるサスペンションからの反力によって中立点に戻ろうとするが、電動パワーステアリング装置においては、操舵補助用のモータ２０の回転を減速ギア３を介して舵取り機構に伝達しているため、モータ２０の慣性モーメントや減速ギア３の摩擦等が影響し、特に低速走行時におけるハンドル１の戻りが悪くなるという問題がある。そのため、ハンドル１を中立点に戻すようにモータ２０を制御する必要がある。この制御は、一般にハンドル戻し制御と呼ばれる。
【０００８】
従来の舵角、車速のみに応じたハンドル戻し電流の制御では舵角速度を考慮していないため、高い舵角速度でハンドルが戻される際、ハンドルの収れん性に悪影響を与える。また、特開平９−２７７９５０号公報や特開平１１−３４９０１号公報で開示される技術では、車速と舵角速度に応じてハンドル戻し制御と収れん性制御を切換えるようにしているが、収れん動作中、収れん性制御を行わない時間が生じ、効果を生かしきれなかったり、切り換わり時に運転者に違和感を与える恐れがある。
【０００９】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、ハンドル戻し制御の電流演算に舵角速度の情報を取り入れることにより、収れん性制御とのバランスをとりながら操舵性能を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００１０】
本発明は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算手段で演算された操舵補助指令値と、モータの電流値とから演算した電流制御値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与える前記モータを制御すると共に、舵角センサを用いてハンドルを中立点に戻す制御を行うようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記操舵補助指令値にハンドル戻し制御信号を印加するハンドル戻し制御部を具備し、常時ハンドル戻し制御を行うと共に、収れん性制御を行い、舵角速度が大きいほど戻し電流を抑えることにより、前記ハンドル戻し制御と前記収れん性制御とのバランスをとるように制御したことにより、達成される。
【００１１】
また、本発明の上記目的は、車速センサを設け、前記ハンドル戻し制御部が、前記車速センサからの車速及び前記舵角センサからの舵角を入力すると共に、舵角速度を入力し、前記舵角をハンドル戻し基本電流値に変換し、前記車速を車速感応ゲインに変換すると共に、前記舵角速度を舵角速度感応ゲインに変換し、前記ハンドル戻し基本電流値と、前記車速感応ゲインと、前記舵角速度感応ゲインとの乗算値を前記ハンドル戻し制御信号とすることにより、より効果的に達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
従来の舵角、車速のみに応じたハンドル戻し電流の制御では舵角速度を考慮していないため、高い舵角速度でハンドルが戻される際、ハンドルの収れん性に悪影響を与えている。しかしながら、本発明では、舵角速度による戻し電流ゲイン調整を行うことによって、収れん性への悪影響を排除しながら、しかも確実に中立点にハンドルを戻すようなハンドル戻し制御を実現している。
【００１３】
また、従来の改良技術（例えば特開平９−２７７９５０号、特開平１１−３４９０１号）では、車速と舵角速度に応じてハンドル戻し制御と収れん性制御を切換えるようにしているが、収れん動作中、収れん性制御を行わない時間が生じるため、収れん性制御の効果を生かしきれなかったり、ハンドル戻し制御と収れん性制御の切り換わり時に運転者に違和感を与える恐れがあった。しかしながら、本発明では常時収れん性制御を行うと共に、戻し制御も常時に行うようにしている。そのため、舵角速度に応じて戻し制御を調整することによって、収れん性制御とのバランスをとることで両者の利点を全領域で生かし、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明による制御機能のブロック図であり、トルクセンサからの操舵トルクＴは操舵補助指令値演算部１００及びセンタ応答性改善部１０１に入力され、各出力が加算器１０２に入力され、その加算結果がトルク制御演算部１０３に入力されている。センタ応答性改善部１０１は、アシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行う。トルク制御演算部１０３の出力信号はモータロス電流補償部１０４に入力され、その出力が加算器１０５を経て最大電流制限部１０６に入力され、最大電流制限部１０６で最大電流値が制限されて電流制御部１１０に入力される。モータロス電流補償部１０４は、モータ電流が流れてもモータ出力に現れない電流を上乗せして、モータ出力トルク０からの立ち上りを改善し、最大電流制限部１０６は、電流指令値の最大値が定格電流となるように制限している。電流制御部１１０の出力は、Ｈブリッジ特性補償部１１１を経て電流ドライブ回路１１２に入力され、これによりモータ１１３を駆動する。
【００１６】
モータ１１３のモータ電流ｉは、モータ電流オフセット補正部１２０を経てモータ角速度推定部１２１、電流ドライブ切換部１２２及び電流制御部１１０に入力され、モータ端子電圧Ｖｍはモータ角速度推定部１２１に入力される。モータ角速度推定部１２１で推定された角速度ω_ｍはモータ角加速度推定部・慣性補償部１２３、モータロストルク補償部１２４及びヨーレート推定部１２５に入力され、ヨーレート推定部１２５の出力は収れん制御部１２６に入力され、収れん制御部１２６及びモータロストルク補償部１２４の各出力は加算器１２７で加算され、その加算結果が更に加算器１４１を経て加算器１０２に入力される。モータ角加速度推定部・慣性補償部１２３はモータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクから排除し、慣性感のない操舵感にし、収れん制御部１２６は車両のヨーの収れん性を改善するために、ハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるようになっており、モータロストルク補償部１２４はモータ１１３のロストルクの発生する方向、つまりモータ１１３の回転方向に対してロストルク相当のアシストを行う。また、電流ディザ信号発生部１３０が設けられており、電流ディザ信号発生部１３０及びモータ角加速度推定部・慣性補償部１２３の各出力が加算器１３１で加算され、その加算結果が加算器１０５に入力されている。電流ディザ信号発生部１３０は、モータが静摩擦で張り付いてしまうのを防止する。
【００１７】
また、加算器１４１には、ハンドル戻し制御部１４０からハンドル戻し制御信号ＨＲが印加され、ハンドル戻し制御部１４０には車速センサからの車速Ｖ、舵角センサからの舵角θ、舵角速度ω_ｈが入力されている。舵角速度ω_ｈとしては、舵角センサからの舵角θを微分した微分値又はモータ角速度推定部１２１によって推定されたモータ角速度ω_ｍ、或は舵角速度センサを設け、その舵角速度センサからの値を利用するものであってもよい。
【００１８】
図２はハンドル戻し制御部１４０の構成例を示しており、舵角θに基づいて所定関数でハンドル戻し基本電流値Ｉｒを出力するハンドル戻し基本電流回路１４０Ａと、車速Ｖを入力して所定関数により車速Ｖに応じたゲインＧｖを出力するゲイン回路１４０Ｂと、舵角速度ω_ｈを入力して所定関数により舵角速度ω_ｈに応じたゲインＧωを出力するゲイン回路１４０Ｃと、ハンドル戻し基本電流回路１４０Ａからのハンドル戻し基本電流値Ｉｒとゲイン回路１４０Ｂからの車速感応ゲインＧｖとを乗算する乗算器１４０Ｄと、乗算器１４０Ｄからの出力Ｉｒｖをゲイン回路１４０Ｃからの出力Ｇωと乗算する乗算器１４０Ｅとで構成されている。
【００１９】
なお、ヨーレート推定部１２５及び収れん性制御部１２６による収れん性制御は、例えば特開２０００−９５１３２に記述された内容によって行う。つまり、車両のヨーレートの変化率を検出し、その変化率に基づいてヨーレートにダンピングを与えることによって、ヨーレートの収れん性を確実に収れんさせることができる。
【００２０】
図３はハンドル戻し制御部１４０の動作例を示しており、先ず舵角センサから舵角θを読取り（ステップＳ１）、中立点θｃを基準とした舵角θを求める（ステップＳ２）。舵角θは読取値をθｒとすれば、θ＝θｒ−θｃで求められる。そして、ハンドル戻し基本電流回路１４０Ａは舵角θからハンドル戻し基本電流値Ｉｒを求め（ステップＳ３）、次に車速Ｖを読取り（ステップＳ４）、ゲイン回路１４０Ｂから出力された車速感応ゲインＧｖを、乗算器１４０Ｄにおいてハンドル戻し基本電流値Ｉｒと乗算する（ステップＳ５）。即ち、乗算結果Ｉｒｖ＝Ｉｒ・Ｇｖを出力する。
【００２１】
次に、舵角速度ω_ｈを読込むが（ステップＳ６）、舵角速度ω_ｈは、舵角センサからの舵角θを微分した微分値又はモータ角速度推定部１２１による推定値であるモータ角速度ω_ｍ、或は舵角速度センサからの出力値を利用するものであってもよい。そして、舵角速度ω_ｈを入力することで、ゲイン回路１４０Ｃから舵角速度感応ゲインＧωが出力され、更に乗算器１４０ＥでＩｒｖ・Ｇωが演算され（ステップＳ７）、ハンドル戻し制御信号ＨＲとして出力される。
【００２２】
上述のようにして生成したハンドル戻し制御信号ＨＲを操舵補助指令値演算部１００からの操舵補助指令値に印加することにより、収れん性制御への悪影響を低減することができる。収れん性への悪影響を低減することにより、ハンドル戻し制御を停止する時間を設ける必要はなく、前述した特開平１１−３４９０１号公報で示されているような切換方式に比べ、舵角速度の変化で戻し電流が急変しない特徴がある。
【００２３】
次に、他の構成部分の動作を説明する。本実施例では先ずセンタ応答性改善部１０１を図４に示すように、位相補償部１０１Ａ、近似微分部１０１Ｂ及びゲイン設定部１０１Ｃで構成とし、位相補償部１０１Ａを図５に示す周波数特性とし、近似微分部１０１Ｂを図６に示す周波数特性とする。これにより、位相補償と近似微分との合成特性は図７に示すようになる。また、ゲイン設定部１０１Ｃでは、車速Ｖ及び操舵トルクＴによってゲインを切り換えて設定する。更に、ハンドルが急に戻されるような不安な操舵感を低減し、保舵を安定させるため、操舵トルク大で、かつ操舵トルク変化率大とし、操舵トルク減少方向の場合にゲインを小さくする。即ち、切り換え条件は、｜操舵トルク｜（＝Ａ）と｜操舵トルクー操舵トルク（１サンプリング前）｜（＝Ｂ）がそれぞれの所定値以上で、かつｓｉｇｎ（Ａ）＜＞ｓｉｇｎ（Ｂ）である。切り換え後のゲインは例えば、車速範囲を３分割し、それぞれの範囲で異なる値とする。なお、ｓｉｇｎ（Ａ）＜＞ｓｉｇｎ（Ｂ）は、Ａ＝操舵トルクと、Ｂ＝操舵トルクー操舵トルク（１サンプリング前）の符号が異なることを意味している。
【００２４】
また、本実施例では操舵補助指令値演算部１００におけるアシスト量の計算において、３つの代表車速（０、Ｖ１、Ｖ２Ｋｍ／ｈ）によるアシスト特性を基本特性として設定し、その他の車速では車速補間ゲインに応じて各基本特性間を車速２Ｋｍ／ｈ毎の補間を行う。そして、アシスト特性の車速設定範囲０〜Ｖ２Ｋｍ／ｈ、分解能２Ｋｍ／ｈとする。基本アシスト特性（トルク対電流）は図８に示すものであり、０Ｋｍ／ｈ＝Ｉｏ特性、Ｖ１＝Ｉａ特性、Ｖ２＝Ｉｂ特性で表わされている。そして、その他の車速についての車速補間演算は、図９で示す車速（Ｋｍ／ｈ）対車速補間係数γで２Ｋｍ／ｈ毎に行う。速０〜Ｖ１のとき、アシスト電流ＩはＩ＝Ｉａ（Ｔ）＋γ（Ｖ）（Ｉｏ（Ｔ）−Ｉａ（Ｔ））であり、車速（Ｖ１＋２）〜Ｖ２Ｋｍ／ｈのとき、アシスト電流ＩはＩ＝Ｉｂ（Ｔ）＋γ（Ｖ）（Ｉａ（Ｔ）−Ｉｂ（Ｔ））である。
【００２５】
更に、本実施例ではトルク制御演算部１０３として電動パワーステアリング装置の機械系の安定化、減速ギア部ゴムダンパによる振動の安定化、操舵フィーリングの調整のため、操舵トルク応答を設定するようにしている。その構成は図１０に示すようになっており、クランプ回路１０３Ａの後段に応答性定義部１０３Ｂが設けられ、その後段にクランプ回路１０３Ｃを経てロバスト安定化補償部１０３Ｄが設置されている。そして、ロバスト安定化補償部１０３Ｄの後段にクランプ回路１０３Ｅを経て位相補償部１０３Ｆが設けられ、更にクランプ回路１０３Ｇを経てロバスト安定化補償部１０３Ｈが設置されている。
【００２６】
ロバスト安定化補償部１０３Ｈの特性は図１１に示すものであり、制御系全体の特性を図１２のようにする。機械系の特性が図１３に示すようになっているため、総合的には山部と谷部が相殺されて、ほぼ平坦な特性となる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、ハンドル戻し制御の出力舵角速度に応じた出力ゲインで調整し、舵角速度が高いときの戻し電流を抑えることによって、ハンドル戻し電流が収れん性に与える悪影響を低減することができる。このことにより、ハンドル戻し制御と収れん性制御を常時並行して動作させることができ、両者の利点を損なうことなく、確実な中立点へのハンドル戻りと、素早い収れん性を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】ハンドル戻し制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３】ハンドル戻し制御部の動作例を示すフローチャートである。
【図４】センタ応答改善部のブロック構成図である。
【図５】位相補償部の特性例を示す図である。
【図６】近似微分部の特性例を示す図である。
【図７】位相補償部及び近似微分部の合成特性を示す図である。
【図８】基本アシスト特性を示す図である。
【図９】車速補間演算の一例を示す図である。
【図１０】トルク制御演算の構成例を示すブロック図である。
【図１１】ロバスト安定化補償の特性例を示す図である。
【図１２】制御系の特性例を示す図である。
【図１３】機械系の特性例を示す図である。
【図１４】電動パワーステアリングの一般例を示す機構図である。
【図１５】コントロールユニットの一般的な内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
７舵角センサ
１０トルクセンサ
１２車速センサ
２０モータ
３０コントロールユニット
１００操舵補助指令値演算部
１０１センタ応答性改善部
１０３トルク制御演算部
１１０電流制御部
１１２電流ドライブ回路
１１３モータ
１２１モータ角速度推定部
１２４モータロストルク補償部
１２５ヨーレート推定部
１２６収れん制御部
１４０ハンドル戻し制御部[0001]
The present invention applies a steering assist force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle, and performs control to return a steering wheel to a neutral point based on a steering angle using a steering angle sensor, that is, steering wheel return control. The present invention relates to a control device for an electric power steering device, and more particularly to a control device for an electric power steering device in which steering performance is improved by incorporating information on a steering angular velocity into a current calculation for steering wheel return control.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electric power steering device that urges a steering device of an automobile or a vehicle with an auxiliary load by a rotating force of a motor applies an auxiliary load to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt through a reduction gear. It is designed to be energized. Such a conventional electric power steering device performs feedback control of a motor current in order to accurately generate an assist torque (a steering assist torque). The feedback control is to adjust the motor applied voltage so that the difference between the current control value and the motor current detection value is small, and the adjustment of the motor applied voltage is generally performed by a PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the tee ratio.
[0003]
Here, the general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 14. The shaft 2 of the handle 1 is connected to the tie rods 6 of the steered wheels via the reduction gear 3, the universal joints 4 a and 4 b, and the pinion rack mechanism 5. Are combined. The shaft 2 is provided with a steering angle sensor 7 for detecting a steering angle (steering angle) of the steering wheel 1 and a torque sensor 10 for detecting a steering torque. A motor 20 for assisting the steering force of the steering wheel 1 is provided with a reduction gear 3. Is connected to the shaft 2. The control unit 30 that controls the power steering device is supplied with power from the battery 14 via the ignition key 11. The control unit 30 controls the steering torque T detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12. The steering assist command value I of the assist command is calculated based on the steering angle θ detected by the steering angle sensor 7, and the current supplied to the motor 20 is controlled based on the calculated steering assist command value I.
[0004]
Although the control unit 30 is mainly composed of a CPU, a general function executed by a program inside the CPU is as shown in FIG.
[0005]
The function and operation of the control unit 30 will be described. The steering torque T detected and input by the torque sensor 10 is phase-compensated by a phase compensator 31 in order to enhance the stability of the steering system. TA is input to the steering assist command value calculator 32. The vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12 is also input to the steering assist command value calculator 32. The steering assist command value calculator 32 determines a steering assist command value I that is a control target value of the current supplied to the motor 20 based on the input steering torque TA and vehicle speed V. The steering assist command value I is input to a subtractor 30A, and is also input to a feed-forward differential compensator 34 for increasing the response speed. The deviation (I-i) of the subtractor 30A is input to a proportional calculator 35. At the same time, it is input to an integration calculator 36 for improving the characteristics of the feedback system. The outputs of the differential compensator 34 and the integration compensator 36 are also added to the adder 30B, and the current control value E, which is the result of the addition in the adder 30B, is input to the motor drive circuit 37 as a motor drive signal. The motor current value i of the motor 20 is detected by the motor current detection circuit 38, and the motor current value i is input to the subtractor 30A and fed back.
[0006]
Here, when the driver operates the steering wheel and the vehicle passes through a curve, the steering device receives a force such that the tires return to a neutral point, that is, a straight running position, by a reaction force received from the road surface. Therefore, when the driver has released his / her hand from the steering wheel when the vehicle has completed the curve, the steering device naturally returns to the neutral point due to the reaction force received from the road surface, and the steering wheel rotates in the opposite direction. Such an operation is generally called "return of handle".
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, the steering wheel of an automobile tends to return to a neutral point by a reaction force from a suspension called a self-aligning torque. In an electric power steering apparatus, the rotation of a steering assist motor 20 is steered through a reduction gear 3. Since the power is transmitted to the mechanism, the moment of inertia of the motor 20 and the friction of the reduction gear 3 affect the return of the steering wheel 1 particularly during low-speed running. Therefore, it is necessary to control the motor 20 to return the handle 1 to the neutral point. This control is generally called handle return control.
[0008]
Conventional steering wheel return current control based only on the steering angle and the vehicle speed does not consider the steering angle speed, so when the steering wheel is returned at a high steering angle speed, the steering wheel convergence is adversely affected. Further, in the technology disclosed in JP-A-9-277950 and JP-A-11-34901, the steering wheel return control and the convergence control are switched according to the vehicle speed and the steering angular speed. There may be a time during which the convergence control is not performed, and the effect may not be fully utilized, or the driver may feel uncomfortable when switching.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve steering performance while balancing with convergence control by incorporating steering angular velocity information into current calculation of steering wheel return control. To provide a control device for an electric power steering device.
[0010]
The present invention provides a motor for applying a steering assist force to a steering mechanism based on a current control value calculated from a steering assist command value calculated by a calculating means based on a steering torque generated on a steering shaft and a current value of the motor. Control of the electric power steering device, which controls the steering wheel to a neutral point by using a steering angle sensor, wherein a steering wheel return control signal is applied to the steering assist command value. The steering wheel return control and the convergence control are performed at all times, and the return current is suppressed as the steering angular velocity increases, whereby the steering wheel return control and the convergence control are controlled to be balanced. Is achieved by
[0011]
Further, the object of the present invention is to provide a vehicle speed sensor, wherein the steering wheel return control unit inputs a vehicle speed from the vehicle speed sensor and a steering angle from the steering angle sensor, and inputs a steering angular speed, and To a steering wheel return basic current value, the vehicle speed is converted to a vehicle speed sensitive gain, and the steering angular speed is converted to a steering angular speed sensitive gain, and the steering wheel returning basic current value, the vehicle speed sensitive gain, and the steering angular speed are converted. This is more effectively achieved by using the multiplied value with the sensitive gain as the steering wheel return control signal.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Conventional steering wheel return current control based only on the steering angle and the vehicle speed does not consider the steering angle speed, and when the steering wheel is returned at a high steering angle speed, the steering wheel convergence is adversely affected. However, in the present invention, by performing the return current gain adjustment based on the steering angular velocity, the steering wheel return control that reliably returns the steering wheel to the neutral point while eliminating the adverse effect on the convergence is realized.
[0013]
Further, in the conventional improved technologies (for example, JP-A-9-277950 and JP-A-11-34901), the steering wheel return control and the convergence control are switched according to the vehicle speed and the steering angular speed. Since the time during which the convergence control is not performed occurs, the effect of the convergence control may not be fully utilized, or the driver may feel uncomfortable when switching between the steering wheel return control and the convergence control. However, in the present invention, the convergence control is always performed, and the return control is always performed. Therefore, by adjusting the return control according to the steering angular velocity, the balance between the return control and the convergence control can be obtained, and the advantages of both can be utilized in all regions, and a good steering feeling can be obtained.
[0014]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a block diagram of a control function according to the present invention. A steering torque T from a torque sensor is input to a steering assist command value calculation unit 100 and a center responsiveness improvement unit 101, and respective outputs are input to an adder 102. The result of the addition is input to the torque control calculator 103. The center responsiveness improving unit 101 secures stability in the dead zone of assist characteristics and compensates for static friction. The output signal of the torque control calculation unit 103 is input to the motor loss current compensation unit 104, and the output is input to the maximum current limit unit 106 via the adder 105, and the maximum current value is limited by the maximum current limit unit 106 to control the current. Input to the unit 110. The motor loss current compensator 104 improves the rise from the motor output torque 0 by adding a current that does not appear in the motor output even when the motor current flows, and the maximum current limiter 106 determines that the maximum value of the current command value is rated. It is limited to current. The output of the current control unit 110 is input to the current drive circuit 112 via the H-bridge characteristic compensation unit 111, and drives the motor 113.
[0016]
The motor current i of the motor 113 is input to the motor angular velocity estimating section 121, the current drive switching section 122 and the current control section 110 via the motor current offset correcting section 120, and the motor terminal voltage Vm is input to the motor angular velocity estimating section 121. . The angular velocity ω _m estimated by the motor angular velocity estimating section 121 is input to the motor angular acceleration estimating section / inertial compensating section 123, the motor loss torque compensating section 124, and the yaw rate estimating section 125, and the output of the yaw rate estimating section 125 is a convergence control section 126. , And outputs of the convergence control unit 126 and the motor loss torque compensation unit 124 are added by the adder 127, and the addition result is further input to the adder 102 via the adder 141. The motor angular acceleration estimating unit / inertial compensation unit 123 excludes torque for accelerating and decelerating the motor inertia from the steering torque to provide a steering feeling without inertia feeling, and the convergence control unit 126 improves the convergence of yaw of the vehicle. The brake is applied to the swinging operation of the steering wheel, and the motor loss torque compensating unit 124 performs assistance corresponding to the loss torque in the direction in which the loss torque of the motor 113 is generated, that is, in the rotation direction of the motor 113. Further, a current dither signal generating unit 130 is provided, and respective outputs of the current dither signal generating unit 130 and the motor angular acceleration estimating unit / inertial compensating unit 123 are added by the adder 131, and the addition result is sent to the adder 105. Has been entered. The current dither signal generator 130 prevents the motor from sticking due to static friction.
[0017]
A steering wheel return control signal HR is applied to the adder 141 from the steering wheel return control unit 140, and the steering wheel return control unit 140 supplies the vehicle speed V from the vehicle speed sensor, the steering angle θ from the steering angle sensor, and the steering angular speed ω _h. Is entered. As the steering angular velocity ω _h , a differential value obtained by differentiating the steering angle θ from the steering angle sensor or the motor angular velocity ω _m estimated by the motor angular velocity estimating unit 121 or a steering angular velocity sensor is provided, and the value from the steering angular velocity sensor is provided. May be used.
[0018]
FIG. 2 shows an example of the configuration of the steering wheel return control section 140. The steering wheel return basic current circuit 140A outputs a steering wheel return basic current value Ir by a predetermined function based on the steering angle θ, and a predetermined function by inputting the vehicle speed V. a gain circuit 140C for outputting a gain Gω corresponding to the steering angular velocity omega _h by a predetermined function to input a gain circuit 140B for outputting a gain Gv corresponding to the vehicle speed V, and steering angular velocity omega _h, the steering wheel return basic current circuit 140A A multiplier 140D that multiplies the steering wheel return basic current value Ir from the vehicle by the vehicle speed sensitive gain Gv from the gain circuit 140B, and a multiplier 140E that multiplies the output Irv from the multiplier 140D by the output Gω from the gain circuit 140C. It is configured.
[0019]
The convergence control by the yaw rate estimation unit 125 and the convergence control unit 126 is performed according to the contents described in, for example, JP-A-2000-95132. In other words, by detecting the rate of change of the yaw rate of the vehicle and damping the yaw rate based on the rate of change, the convergence of the yaw rate can be reliably reduced.
[0020]
FIG. 3 shows an operation example of the steering wheel return control unit 140. First, the steering angle θ is read from the steering angle sensor (step S1), and the steering angle θ based on the neutral point θc is obtained (step S2). The steering angle θ is obtained by θ = θr−θc, where the read value is θr. Then, the steering wheel return basic current circuit 140A obtains the steering wheel return basic current value Ir from the steering angle θ (step S3), then reads the vehicle speed V (step S4), and calculates the vehicle speed sensitive gain Gv output from the gain circuit 140B. The multiplier 140D multiplies by the handle return basic current value Ir (step S5). That is, the multiplication result Irv = Ir · Gv is output.
[0021]
Next, read Muga (step S6) the steering angular velocity omega _h, the steering angular velocity omega _h, the motor angular speed omega _m is an estimate by the differential value or the motor angular speed estimating section 121 by differentiating the steering angle θ from the steering angle sensor Alternatively, an output value from a steering angular velocity sensor may be used. By inputting the steering angular velocity omega _h, is output from the gain circuit 140C is steering angular velocity sensitive gain G?, Is outputted further Irv · G? Is calculated by the multiplier 140E (step S7), and a steering wheel return control signal HR .
[0022]
By applying the steering wheel return control signal HR generated as described above to the steering assist command value from the steering assist command value calculation unit 100, it is possible to reduce the adverse effect on the convergence control. By reducing the adverse effect on the convergence, it is not necessary to provide a time for stopping the steering wheel return control, and the change in the steering angular speed is smaller than that in the switching method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-34901. There is a feature that the return current does not change suddenly.
[0023]
Next, the operation of the other components will be described. In this embodiment, first, the center responsiveness improving unit 101 is configured by a phase compensating unit 101A, an approximate differentiating unit 101B, and a gain setting unit 101C as shown in FIG. 4, and the phase compensating unit 101A has a frequency characteristic shown in FIG. The approximate differentiator 101B has frequency characteristics shown in FIG. As a result, the combined characteristic of the phase compensation and the approximate differentiation is as shown in FIG. The gain setting unit 101C switches and sets the gain according to the vehicle speed V and the steering torque T. Furthermore, in order to reduce an uneasy steering feeling such as a sudden return of the steering wheel and stabilize the steering, the steering torque is increased and the steering torque change rate is increased, and the gain is decreased in the steering torque decreasing direction. That is, the switching condition is that | steering torque | (= A) and | steering torque−steering torque (before one sampling) | (= B) are equal to or more than their respective predetermined values, and that sign (A) <<> sign (B). is there. For example, the gain after the switching is such that the vehicle speed range is divided into three, and different values are set in each range. Note that sign (A) <<> sign (B) means that the sign of A = steering torque is different from the sign of B = steering torque-steering torque (one sampling before).
[0024]
Further, in the present embodiment, in the calculation of the assist amount in the steering assist command value calculation unit 100, the assist characteristics based on three representative vehicle speeds (0, V1, V2Km / h) are set as basic characteristics, and the vehicle speed interpolation gain is set for other vehicle speeds. Is interpolated between the respective basic characteristics at every vehicle speed of 2 km / h. Then, the vehicle speed setting range of the assist characteristic is set to 0 to V2 Km / h and the resolution is set to 2 Km / h. The basic assist characteristics (torque versus current) are shown in FIG. 8, and are represented by 0 Km / h = Io characteristics, V1 = Ia characteristics, and V2 = Ib characteristics. The vehicle speed interpolation calculation for the other vehicle speeds is performed every 2 Km / h using the vehicle speed (Km / h) -vehicle speed interpolation coefficient γ shown in FIG. When the speed is 0 to V1, the assist current I is I = Ia (T) + γ (V) (Io (T) −Ia (T)). When the vehicle speed is (V1 + 2) to V2Km / h, the assist current I is I = Ib (T) + γ (V) (Ia (T) −Ib (T)).
[0025]
Further, in this embodiment, the torque control calculation unit 103 sets a steering torque response for stabilization of the mechanical system of the electric power steering device, stabilization of vibration by the rubber damper of the reduction gear unit, and adjustment of the steering feeling. I have. The configuration is as shown in FIG. 10, in which a responsiveness definition unit 103B is provided at a subsequent stage of the clamp circuit 103A, and a robust stabilization compensation unit 103D is provided at a subsequent stage via a clamp circuit 103C. Further, a phase compensator 103F is provided after the robust stabilization compensator 103D via the clamp circuit 103E, and a robust stabilization compensator 103H is provided via the clamp circuit 103G.
[0026]
The characteristics of the robust stabilization compensator 103H are as shown in FIG. 11, and the characteristics of the entire control system are as shown in FIG. Since the characteristics of the mechanical system are as shown in FIG. 13, the peaks and the valleys are canceled out overall, and the characteristics become almost flat.
[0027]
【The invention's effect】
In the present invention, by adjusting the output gain according to the output steering angular velocity of the steering wheel return control and suppressing the return current when the steering angular velocity is high, it is possible to reduce the adverse effect of the steering wheel return current on the convergence. As a result, the handle return control and the convergence control can always be operated in parallel, and both the reliable return of the handle to the neutral point and the quick convergence can be achieved without impairing the advantages of both.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an electric power steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a handle return control unit.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation example of a handle return control unit.
FIG. 4 is a block diagram of a center response improving unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating a characteristic example of a phase compensation unit.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of characteristics of an approximate differentiator.
FIG. 7 is a diagram illustrating a combined characteristic of a phase compensator and an approximate differentiator.
FIG. 8 is a diagram showing basic assist characteristics.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a vehicle speed interpolation calculation.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of a torque control calculation.
FIG. 11 is a diagram illustrating a characteristic example of robust stabilization compensation.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of characteristics of a control system.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of characteristics of a mechanical system.
FIG. 14 is a mechanism diagram showing a general example of an electric power steering.
FIG. 15 is a block diagram showing a general internal configuration of a control unit.
[Explanation of symbols]
7 steering angle sensor 10 torque sensor 12 vehicle speed sensor 20 motor 30 control unit 100 steering assist command value calculation unit 101 center responsiveness improvement unit 103 torque control calculation unit 110 current control unit 112 current drive circuit 113 motor 121 motor angular velocity estimation unit 124 motor Loss torque compensator 125 Yaw rate estimator 126 Convergence controller 140 Handle return controller

Claims

Controlling the motor that applies a steering assist force to the steering mechanism based on a current control value calculated from a steering assist command value calculated by the arithmetic means based on the steering torque generated on the steering shaft and a current value of the motor; A control device for an electric power steering device configured to perform control to return a steering wheel to a neutral point using a steering angle sensor, comprising a steering wheel return control unit that applies a steering wheel return control signal to the steering assist command value. In addition, the steering wheel return control and the convergence control are always performed, and the return current is suppressed as the steering angular velocity increases, so that the steering wheel return control and the convergence control are controlled to be balanced. Control device for electric power steering device.

2. A vehicle speed sensor, wherein the steering wheel return control section inputs a vehicle speed from the vehicle speed sensor and a steering angle from the steering angle sensor, and inputs a steering angular speed. 2. The control device for an electric power steering device according to claim 1.

The steering angle is converted to a steering wheel return basic current value, the vehicle speed is converted to a vehicle speed gain, and the steering angular speed is converted to a steering angular speed sensitive gain, and the steering wheel returning basic current value, the vehicle speed sensitive gain, and 3. The control device for an electric power steering device according to claim 2, wherein a value multiplied by a steering angular velocity sensitive gain is used as the steering wheel return control signal.