JP3633358B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車など操舵を行う車両に装備される電動パワーステアリング装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の操舵装置では、一方に切られたハンドル（ステアリングホイール）から運転者が手を離すなり操舵力を抜くなりして、自然に操舵車輪が中立位置に戻す操作が通常行われてきた。ところが通常の電動パワーステアリング装置では、自然に操舵車輪が中立位置に戻るのを期待していると、特に低速時にはハンドルが戻りにくいという不都合があった。これは、路面から各操舵車輪にかかる力により自然にハンドルが戻ろうとする際に、パワーアシストモータおよびその減速機がもつ慣性モーメントおよび摩擦抵抗などの影響に起因している。その結果、運転者がハンドルから手を離しても、ハンドルの戻りが遅かったり、ハンドルが中立位置まで戻りきらなかったりするので、運転者は積極的にハンドルを中立位置にまで戻す操作をしなければならず、ワークロードが大きかった。
【０００３】
このような不都合を解消する目的で、特公平３−１１９４４号公報には、ハンドルを一方に切るトルクを弱めると、直ちに戻し操舵が自動的に行われて操舵車輪が中立位置に戻る電動パワーステアリング装置が開示されている。すなわち、同公報の電動パワーステアリング装置には、ステアリングラック軸の左右位置を検出することにより直接的に操舵車輪の操舵角を検出する舵角センサが装備されている。そして、ステアリングコラムにかかる操舵トルクの急激な減少によってハンドルが戻し状態にあると判定された場合には、積極的にパワーアシストモータが駆動され、操舵車輪は速やかに中立位置に戻されるようになっている。その結果、同公報の技術によれば、ハンドルを中立位置に戻すための積極的な運転操作を行うことが不要になり、運転者のワークロードが軽減されるという効果がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報の技術では、通常の電動パワーステアリング装置のハードウェア構成に加えて、操舵車輪の操舵角を検出するための舵角センサが必要とされるので、その分のコストアップは不可避であった。
そこで本発明は、ハンドルを中立位置に戻すためのワークロードが軽減されていながら、コストアップを最小限に止めることが可能な電動パワーステアリング装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載の電動パワーステアリング装置である。
本手段において、制御ユニットは、車速センサからの車速信号とトルクセンサからの操舵トルク信号とに基づいて、パワーアシストモータを駆動する作用を有する。この作用を発揮するために、制御ユニットは、操舵角速度推算手段、ハンドル戻し判定手段および戻し制御手段を備えている。
【０００６】
操舵角速度推算手段は、パワーアシストモータに加えられるモータ端子間電圧と、そのモータ電流検出値とに基づいて、モータ回転角速度を推定してハンドルの操舵角速度推定値を算出する数値演算手段である。また、ハンドル戻し判定手段は、操舵トルク信号と操舵角速度推定値とに基づいて、ハンドルが戻し状態にあるか否かを判定する論理演算手段である。さらに、戻し制御手段は、このハンドル戻し判定手段によってハンドルが戻し状態にあると判定された場合には、モータ制御回路等を介してパワーアシストモータに適正な戻し操舵をさせる制御を行う数値演算手段である。これらの演算手段が、所定の制御ロジックに従って互いに関連しながら作用することにより、制御ユニットは、ハンドルが戻し状態にある場合には、適正な戻し操舵をさせるように、パワーアシストモータを駆動することができる。
【０００７】
すなわち、これらの演算手段は、ＥＣＵ等の制御ユニット内に装備されているマイクロコンピュータのソフトウェアを改修するなどのマイナーチェンジによって実現可能である。それゆえ、本手段では、操舵角センサ等のハードウェアを新たに装備すること必要がなくなり、その分のコストアップがなくなる。それでいて、本手段の電動パワーステアリング装置によれば、ハンドルを中立位置に戻すためのワークロードを軽減することができる。
【０００８】
したがって、本手段の電動パワーステアリング装置によれば、ハンドルを中立位置に戻すためのワークロードが軽減されていながら、コストアップを最小限に止めることができるという効果がある。そのうえ本手段は、ＡＢＳを備えていない車両にも、新たにセンサを付加することなしに適用することができるという効果がある。
【０００９】
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載の電動パワーステアリング装置である。
本手段においては、前記ハンドル戻し判定手段は、前記操舵トルク信号の符号と前記操舵角速度推定値の符号とに基づいて前記ハンドルが戻し状態にあるか否かを判定する論理演算手段である。それゆえ、複雑な数値演算処理等の演算は不要となり、論理演算のロジックが簡素化される。
【００１０】
したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、ハンドルの戻し状態の判定に関わる論理演算のロジックが簡素化されるので、制御ユニットのコストアップも最低限に抑制されるという効果がある。
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載の電動パワーステアリング装置である。
【００１１】
本手段においては、ハンドル戻し判定手段により、操舵トルク信号が右向きであり操舵角速度推定値が左向きである場合には、ハンドルが右切り位置から中立位置への戻し状態にあると判定される。逆に、操舵トルク信号が左向きであり操舵角速度推定値が右向きである場合には、ハンドルが左切り位置から中立位置への戻し状態にあると判定される。
【００１２】
ハンドルが戻し状態に入ったときには、ハンドルは中立位置へと戻る方向に角速度を持つことは当然である。一方、操舵トルク信号が依然としてハンドルをより大きく切る方向へ発生していることに関しては、疑問をもたれる方も居よう。しかしながら、発明者が実験を行ったところ、どんなに急操舵を行っても運転者の操作である限り、ハンドルが戻し状態に入った瞬間（つまりハンドルが中立位置へと戻る方向に角速度を持ち始めた瞬間）には、操舵トルク信号は依然としてハンドルをより大きく切る方向へ発生していることが発見された。そして、戻し操舵が進むうちに、多くの場合には操舵トルク信号の符号は反転し、ハンドルを中立位置へと戻す方向への操舵トルク信号が発生するに至る。
【００１３】
また、それならばハンドルの角速度に相当する操舵角速度推定値だけを観測していれば戻し状態へ入ったことが判定できそうに思う向きもあろうが、そうではない。すなわち、操舵角速度推定値が中立位置方向へ発生してることを知るには、操舵角自体が観測できていなければならない。しかしながら、本発明のパワーステアリング装置は、操舵角センサを持たない構成であるので、操舵角速度推定値がわかっても、中立位置へ向かっているのか逆に操舵角を増す方向に向かっているのかは、操舵角速度推定値だけからは判定がつかない。ところが、操舵角速度推定値の符号が変わった瞬間に操舵トルク信号の符号を援用することにより、操舵角の方向を間接的に観測することができることが実験的にわかった。そこで本手段では、操舵角速度推定値に操舵トルク信号を援用して戻し状態に入ったことが判定される。
【００１４】
したがって本手段によれば、前述の第２手段と同様に、操舵角センサが不要で安価な構成でありながら、簡素な論理演算で戻し状態の入ったことが判定できるという効果がある。
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載の電動パワーステアリング装置である。
【００１５】
本手段では、前記第３手段において、操舵トルクの符号と操舵角速度推定値の符号との所定の組み合わせが、所定時間続いた場合にのみ、戻し状態に入ったとの判定がなされる。自動車等の車両の搭載しての実運用においては、振動等の外乱や手の震え等の擾乱が入るので、ハンドルを戻す意志が運転者にないにも関わらず、ごく短時間だけ操舵トルクの符号と操舵角速度推定値の符号とが戻し状態に入る際の組み合わせになることがある。このような場合にハンドル戻し制御に入ってしまうと、操舵感覚に違和感を生じて不都合である。そこで本手段のように、操舵トルクの符号と操舵角速度推定値の符号との所定の組み合わせが所定時間続いた場合にのみ、戻し状態に入ったとの判定がなされるのであれば、このような誤判定による不都合が回避される。
【００１６】
したがって本手段によれば、前述の第３手段の効果に加えて、ハンドル操作が戻し状態に入ったとの判定に誤判定が少なくなり、同判定がより確実になされるようになるので、操舵感覚が向上するという効果がある。
（第５手段）
本発明の第５手段は、請求項５記載の電動パワーステアリング装置である。
【００１７】
本手段では、ハンドル戻し判定手段により、ハンドルが右切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、操舵角速度推定値がゼロないし右向きになったら該右切り位置からの戻し状態から脱出したものと判定される。逆に、ハンドルが左切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、操舵角速度推定値がゼロないし左向きになったら左切り位置からの戻し状態から脱出したものと判定される。
【００１８】
すなわち、ハンドル戻し制御中に戻し方向が明らかになっていれば、操舵角速度推定値がゼロになるか符号が反転することをもって、ハンドル戻し制御が終了したものと判定される。最も簡素には、ハンドル戻し制御中に操舵角速度推定値がゼロになるか符号が反転することをもって、ハンドル戻し制御が終了したものと判定される。
【００１９】
したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、戻し状態からの脱出を判定する論理がきわめて簡素になり、マイクロコンピュータなどの演算手段をより安価にすることができるという効果がある。
（付記）
以下の実施例１で示すように、前記第４手段と前記第５手段との組み合わせが本発明の実施形態のベストモードである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の電動パワーステアリング装置の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１としての電動パワーステアリング装置は、電気自動車用の操舵装置であって、図１に示すように、車速センサ１、トルクセンサ２、制御ユニット１０およびパワーアシストモータ３を有する。
【００２１】
車速センサ１は、速度計用の車速信号ｖを生成するセンサであって、すでに自動車に標準装備されている。一方、トルクセンサ２は、ステアリングコラムにかかる操舵トルクを検出して操舵トルク信号Ｔｓを生成するセンサであって、パワーアシストを行うパワーステアリング装置ではすでに標準装備されている。本実施例の電動パワーステアリング装置では、自動車の状態を検知するセンサとしてはこれら二種類のセンサだけが採用されており、操舵車輪の操舵角度を検出するポテンショメータなどの操舵角センサは必要とされない。また、左右の車輪間の回転速度差を検出する必要もないので、ＡＢＳを装備していない自動車にも新たにセンサを付加することなく本実施例を適用することができる。
【００２２】
パワーアシストモータ３は、制御ユニット１０によって適正に制御されながら駆動され、運転者がハンドルにかける操舵トルクを補強して、操舵車輪に舵角を与える操舵力を高める直流モータである。一方、制御ユニット１０は、前述の車速信号ｖと操舵トルク信号Ｔｓとに基づいて、パワーアシストモータ３を適正に駆動するＥＣＵである。
【００２３】
すなわち、制御ユニット１０は、車速演算器１１、電流指令値演算手段１２、モータ制御回路１３、モータ駆動回路１４、モータ電流検出回路１５、モータ端子間電圧検出回路１６、操舵角速度推算手段１７、ハンドル戻し判定手段１８、戻し補正量演算手段１９および加算手段２０を内蔵している。これらの構成要素のうち、車速演算器１１、電流指令値演算手段１２、モータ制御回路１３、モータ駆動回路１４、モータ電流検出回路１５およびモータ端子間電圧検出回路１６は、普通の電動パワーステアリング装置がもっているものと基本的に同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００２４】
また、電流指令値演算手段１２、操舵角速度推算手段１７、ハンドル戻し判定手段１８、戻し補正量演算手段１９および加算手段２０は、制御ユニット１０に内蔵されているマイクロコンピュータ（図略）によってそれぞれ実現されるデジタル演算手段である。ここで、電流指令値演算手段１２、戻し補正量演算手段１９および加算手段２０は、戻し制御手段を構成している。
【００２５】
すなわち、操舵角速度推算手段１７は、パワーアシストモータ３に加えられるモータ端子間電圧Ｖｍとそのモータ電流検出値Ｉｍとに基づいて推定されたモータ回転角速度から、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖを算出する演算を行う数値演算手段である。一方、ハンドル戻し判定手段１８は、操舵トルク信号Ｔｓと操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖとに基づいて、ハンドルが戻し状態にあるか否かを判定する論理演算手段である。さらに、戻し補正量演算手段１９は、このハンドル戻し判定手段１８によってハンドルが戻し状態にあると判定された場合には、パワーアシストモータ３に適正な戻し操舵をさせるための戻し補正量ｉｃｒ’を生成する数値演算手段である。
【００２６】
ここで、ハンドル戻し判定手段１８は、操舵トルク信号Ｔｓの符号と操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖの符号とに基づいて、ハンドルが戻し状態にあるか否かを判定する論理演算手段である。すなわち、操舵トルク信号Ｔｓが右向きであり操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖが左向きである状態が所定時間を越えて続いた場合には、ハンドルが右切り位置からの戻し状態にあると判定し、操舵トルク信号Ｔｓが左向きであり操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖが右向きである状態が該所定時間を越えて続いた場合には、ハンドルが左切り位置からの戻し状態にあると判定する論理演算手段である。また、ハンドルが右切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロないし右向きになったら右切り位置からの戻し状態から脱出したものと判定し、ハンドルが左切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロないし左向きになったら左切り位置からの戻し状態から脱出したものと判定する論理演算手段である。
【００２７】
本実施例の電動パワーステアリング装置における各種信号の入出力は、図１に示す通りであるが、本実施例の特徴的な部分（特にハンドル戻し判定手段１８）の作用については、後ほど項を改めて詳しく説明する。
（実施例１の作用の概要）
本実施例の電動パワーステアリング装置は、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。読者におかれては、図１を参照しつつ読み進められたい。
【００２８】
操舵角速度推算手段１７は、パワーアシストモータ３に加えられるモータ端子間電圧Ｖｍとそのモータ電流検出値Ｉｍとに基づいて、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖを推定する数値演算を行う。ここで、モータ端子間電圧Ｖｍは、モータ駆動回路１４に付属しているモータ端子間電圧検出回路１６のよって検出され、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して操舵角速度推算手段１７に入力される。一方、モータ電流検出値Ｉｍは、モータ制御回路１３等と共にマイナー・フィードバックループを形成しているモータ電流検出回路１５によって計測され、やはり図示しないＡ／Ｄ変換器を介して操舵角速度推算手段１７に入力される。また、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖは、ハンドルの回転角度の推定値であって、操舵車輪の操向角速度の推定値ではない。
【００２９】
すなわち、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖは、操舵角速度推算手段１７により、次の数１に従って算出される。
【００３０】
【数１】
ｅｓｔｅｖ＝｛（Ｖｍ−Ｉｍ・Ｒｍ）／Ｋｔ｝・（３６０／Ｎｍｒ）
ここで、前述のように、Ｖｍはモータ端子間電圧であり、Ｉｍはモータ電流検出値である。また、Ｒｍはモータ巻線抵抗、Ｋｔは誘起電圧定数、Ｎｍｒはパワーアシストモータ３からステアリングコラムまでの減速比である。
操舵角速度推算手段１７によって算定された操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖは、ハンドル戻し判定手段１８に伝達される。ハンドル戻し判定手段１８にはまた、前述のトルクセンサ２からの操舵トルク信号Ｔｓが入力される。
【００３１】
ハンドル戻し判定手段１８は、操舵トルク信号Ｔｓおよび操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖに基づいて、ハンドルが戻し状態にあるか否かを判定する論理演算を行う。ハンドル戻し判定手段１８によるこの判定結果は、車速演算器１１により計測された車速信号ｖに並行して、戻し補正量演算手段１９に供給される。なお、ハンドル戻し判定手段１８の作用である判定ロジックについては、項を改めて後ほど詳しく説明する。
【００３２】
最後に、戻し補正量演算手段１９は、前述のようにハンドル戻し判定手段１８によってハンドルが戻し状態にあると判定された場合には、数値演算を行い、パワーアシストモータ３に適正な戻し操舵をさせる戻し補正量ｉｃｒ’を生成する。この数値演算は、ハンドル戻し判定手段１８によってハンドルが中立位置への戻し状態のあると判定された場合に、車速演算器１１によって測定された車速信号ｖに基づき、所定の演算ロジックに従ってなされ、適正な戻し補正量が生成される。戻し補正量演算手段１９が行う論理演算の判定ロジックについては、次の項で詳しく説明する。
【００３３】
戻し補正量ｉｃｒ’は、このようにして戻し補正量演算手段１９によって生成され、電流指令値演算手段１２の出力である電流指令値ｉｃに加算手段２０で加算されて戻し補正がなされた電流指令値ｉｃ＋ｉｃｒ’が生成される。そして、この戻し補正がなされた電流指令値ｉｃ＋ｉｃｒ’は、モータ制御回路１３に提供されてパワーアシストモータ３の出力を規定する。
【００３４】
（実施例１の判定ロジック）
本項では、以上の作用のうち、ハンドル戻し判定手段１８の作用について、図２のフローチャートを参照しつつより具体的に説明する。
図２に示すように、ハンドル戻し判定手段１８の判定ロジックがスタートすると、先ず処理ステップＳ１で前回の同判定ロジックがスタートしてから２０ミリ秒経つまで待たされる。すなわち、この判定ロジックは、２０ミリ秒毎に実行されるようになっている。
【００３５】
そして、この判定ロジックが所定時間間隔でスタートすると、処理ステップＳ２で、両戻り中判定タイマのカウントアップが始まる。すなわち、ハンドルが右切り位置から中立位置への戻し状態にある時間を計数するためのタイマ（右からの戻り中判定タイマ）と、ハンドルが左切り位置から中立位置への戻し状態にある時間を計数するためのタイマ（左からの戻り中判定タイマ）とのインクリメントが行われる。
【００３６】
次に、判断ステップＳ３で、前回のハンドル戻し判定手段１８での判定結果が通常制御中であったか否か、すなわち戻し制御中でなかったか否かの判定が行われる。その結果、前回のハンドル戻し判定手段１８での判定結果が通常制御中であって戻し制御中でなかったと判定された場合には、ステップＳ４〜Ｓ７およびステップＳ１４〜Ｓ１７で、現時点のハンドル操作が戻り中になっているか否かを判定するルーチンに入る。
【００３７】
すなわち、判断ステップＳ４では、操舵トルク信号Ｔｓが正（右向き）であり、かつ、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖが負（左向き）である場合には、ハンドルが右からの戻り中になっている可能性ありとして次の判断ステップＳ５に進む。ここで、急操舵による右からの戻し操作を行った場合には操舵トルク信号Ｔｓが負（左向き）になるのではないかとの懸念をお持ちの読者もあろう。しかし、発明者が実験により確認したところ、右からの戻し操作の初期においては、短時間であっても必ず操舵トルク信号Ｔｓが正（右向き）に出ていることが確認されたので、判断ステップＳ４の判定基準は信頼すべきものである。なお、このことは左からの戻し操作の判定に関しても左右が逆転するだけで同様であるので、後述の判断ステップＳ１４の判定基準も信頼に足りる。
【００３８】
そして、判断ステップＳ５では、前述の処理ステップＳ２でカウントアップされた右からの戻り中判定タイマが、所定の閾値ｔｍｍｈを越えているか否かが判定される。この判定で右からの戻り中判定タイマが閾値ｔｍｍｈを越えていると判定された場合には、次の処理ステップＳ６で戻し制御開始とされ戻し制御フラッグが立てられる。逆に、右からの戻り中判定タイマが閾値ｔｍｍｈを越えていると判定されなかった場合には、まだ確実には戻し状態に入っていないと見なされ、通常制御のままに判定は保たれる。処理ステップＳ６のように、戻り中判定タイマが閾値ｔｍｍｈを越えたか否かを判定することにより、微振動等のノイズによって戻し制御に入ってしまうような誤判定が防止される。このような誤判定防止作用は、判断ステップＳ５と左右が逆転した後述の判断ステップＳ１５においても、同様に有効である。
【００３９】
逆に、判断ステップＳ４で、右からの戻り中になっている可能性なしと判定された場合には、判定ロジックは判断ステップＳに並行した判断ステップＳ１４に進み、ハンドルが左からの戻り中になっていないかどうかが判定される。
すなわち、判断ステップＳ１４では、操舵トルク信号Ｔｓが負（左向き）であり、かつ、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖが正（右向き）である場合には、ハンドルが左からの戻り中になっている可能性ありとして次の判断ステップＳ１５に進む。判断ステップＳ１５では、前述の処理ステップＳ２でカウントアップされた左からの戻り中判定タイマが、所定の閾値ｔｍｍｈを越えているか否かが判定される。この判定で左からの戻り中判定タイマが閾値ｔｍｍｈを越えていると判定された場合には、次の処理ステップＳ１６で戻し制御開始とされ戻し制御フラッグが立てられる。逆に、左からの戻り中判定タイマが閾値ｔｍｍｈを越えていると判定されなかった場合には、まだ確実には戻し状態に入っていないと見なされ、通常制御のままに判定は保たれる。
【００４０】
なお、判断ステップＳ４でも判断ステップＳ１４でもハンドルが戻し状態にないと判定された場合には、通常制御が継続されて処理ステップＳ２７に判定ロジックは進む。そして処理ステップＳ２７で、右からの戻り中判定タイマも左からの戻り中判定タイマもゼロにリセットされ、判定ロジックは、ハンドルが戻し状態になく通常制御が継続されるとの判定を維持する。
【００４１】
一方、前述の判断ステップＳ３で、前回のハンドル戻し判定手段１８での判定結果が通常制御中でなく戻し制御中であったと判定された場合には、判定ロジックは、図中右方の判断ステップＳ３１に進む。そして、ステップＳ３１〜Ｓ３４およびステップＳ４２〜Ｓ４４で、現時点のハンドル操作が戻り中に維持されているか否かを判定するルーチンに入る。
【００４２】
すなわち、判断ステップＳ３１で右からの戻り中であると判定された場合には、処理ステップＳ３２で右からの戻り中判定タイマも左からの戻り中判定タイマもゼロにリセットされる。処理ステップＳ３２の処理は、両タイマがカウントアップされ続けて、後々に前述の判断ステップＳ５，Ｓ１５で誤判定が起こらないようにすることを目的にしている。そして、判断ステップＳ３３で操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロ以上、すなわちハンドルが停止ないし逆転に入ったかどうかが判定される。この判断ステップＳ３３で肯定的な判定がなされた場合には、処理ステップＳ３４で戻し制御が終了したとされ、戻し制御フラッグが下ろされる。逆に、判断ステップＳ３３で否定的な判定がされた場合には、戻し制御が終了しておらず継続されているものと見なされ、戻し制御フラッグは立てられたままに放置される。
【００４３】
逆に、判断ステップＳ３１で右からの戻り中であると判定されなかった場合には、すでに前述の判断ステップＳ３で戻し制御状態にあったと判定されているわけだから、左からの戻し制御中であることになる。この場合にも、前述の右からの戻し制御中であった場合と同様に、処理ステップＳ４２で右からの戻り中判定タイマも左からの戻り中判定タイマもゼロにリセットされる。（処理ステップＳ４２の処理は、前述の処理ステップＳ３２の処理と同様であるから、両処理ステップＳを一つにまとめて判断ステップＳ３１の直前に持ってきてもよい。）そして、判断ステップＳ４３で操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロ以下、すなわちハンドルが停止ないし逆転に入ったかどうかが判定される。
【００４４】
この判断ステップＳ４３で肯定的な判定がなされた場合には、処理ステップＳ４４で戻し制御が終了したとされ、戻し制御フラッグが下ろされる。逆に、判断ステップＳ４３で否定的な判定がされた場合には、戻し制御が終了しておらず継続されているものと見なされ、戻し制御フラッグは立てられたままに放置される。（処理ステップＳ３４，Ｓ４４は同一の処理を行っているので、やはり一つにまとめて両判断ステップＳ３２，Ｓ４２の直後に置いてもよい。）
以上でハンドルが戻し制御中であるか否かの判定が出そろったので、判定ロジックは、判断ステップＳ８を経た後、処理ステップＳ９および処理ステップＳ１０のうち一方へと進む。すなわち、判断ステップＳ８で現時点では戻し制御中であると判定された場合には、判定ロジックは処理ステップＳ９へ進み、後述の戻し補正量演算手段１９による戻し補正量ｉｃｒ’の演算が行われる。逆に判断ステップＳ８で現時点では戻し制御中ではなく通常制御中であると判定された場合には、後述の戻し補正量演算手段１９での数２の演算結果に相当する時間遅れのない戻し補正量ｉｃｒが強制的にゼロに設定される。以上の処理ステップＳ９および処理ステップＳ１０のうち一方が完了することをもって、ハンドル戻し判定手段１８の判定ロジックは、その一周期を完了する。
【００４５】
以上のハンドル戻し判定ロジックをまとめると、ハンドル戻し判定手段１８では、トルク信号Ｔｓの符号と操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖの符号とに基づいて、ハンドルが戻し状態にあるか否かが次のように判定される。
すなわち、操舵トルク信号Ｔｓが右向きであり操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖが左向きである状態が所定時間ｔｍｍｈを越えて続いた場合には、ハンドルが右切り位置からの戻し状態にあると判定される。そして、ハンドルが右切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロないし右向きになったら右切り位置からの戻し状態から脱出したものとの判定がなされる。それゆえ、右からの戻し制御中に、操舵トルク信号Ｔｓの符号が逆転して左向きになったとしても、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロないし右向きにならない限り、右からの戻し制御は維持される。
【００４６】
逆に、操舵トルク信号Ｔｓが左向きであり操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖが右向きである状態が所定時間ｔｍｍｈを越えて続いた場合には、ハンドルが左切り位置からの戻し状態にあると判定される。そして、ハンドルが左切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロないし左向きになったら左切り位置からの戻し状態から脱出したものとの判定がなされる。それゆえ、左からの戻し制御中に、操舵トルク信号Ｔｓの符号が逆転して右向きになったとしても、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖがゼロないし左向きにならない限り、左からの戻し制御は維持される。
【００４７】
（実施例１の戻し補正量）
以上のようなハンドルが戻し状態にあるか否かの判定が、ハンドル戻し判定手段１８で行われた後、戻し状態である場合には、戻し補正量演算手段１９により適正な戻し補正量ｉｃｒ’が算出される。
ここで、戻し補正量演算手段１９は、次の数３と後述の数４とに基づいて、電流指令値演算手段１２で算出されたままの電流指令値ｉｃに対して、戻し補正量ｉｃｒ’を加える。すなわち、先ず次の数２によって、時間遅れのない戻し補正量ｉｃｒが算出される。
【００４８】
【数２】
ｉｃｒ＝ｉｒ（ｅｓｔｅｖ）・Ｋ３（ｖ）
ここで、ｉｃｒはハンドル戻し制御によるモータ電流指令値に対する時間遅れのない補正量である。また、ｉｒは、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖから図３に示す関数によって定まる戻し補正量の中間変数であり、Ｋ３は、車速信号ｖから図４に示す関数によって定まる戻し補正量の車速係数である。
【００４９】
図３に示すように、戻し補正量の中間変数ｉｒ［Ａ］は、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖの絶対値が３０〜１２０［ｄｅｇ／ｓ］の範囲でもっとも大きい。そして、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖの絶対値が１０［ｄｅｇ／ｓ］以下の範囲では不感帯が形成されている。これは、このように操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖが小さな範囲では、積極的にアシストしてハンドルを中立位置に戻さない方がよいからである。すなわち、ゆっくりと戻し操舵を行っている場合には、必要に応じて運転者が戻し角速度を調整するようになっている方が優れた操舵感覚が得られるからである。また、操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖの絶対値が１２０［ｄｅｇ／ｓ］を越えると、戻し補正量の中間変数ｉｒ［Ａ］は低下するように設定されている。これは、戻し操舵中に操舵角速度推定値ｅｓｔｅｖの絶対値がすでに大きい場合に、さらに強力にアシストして戻し角速度が過大になることを避けたからである。
【００５０】
一方、図４に示すように、戻し補正量の車速係数Ｋ３（無次元数）は、車速信号ｖが０〜２０［ｋｍ／ｈ］の範囲では高い値を保っているが、２０〜６０［ｋｍ／ｈ］の範囲で減少し、６０［ｋｍ／ｈ］以上ではゼロである。これは、自動車の走行速度が高くなると操舵車輪のセルフアライニング作用が強くなるので、戻し操舵にあたってアシストする必要がなくなるからである。すなわち、２０［ｋｍ／ｈ］以下の低速ではセルフアライニング作用が小さいので戻し操舵にパワーアシストする必要性が高く、自動車の走行速度が上がるにつれて戻し操舵にパワーアシストする必要性が薄れていくからである。
【００５１】
戻し補正量演算手段１９では、以上のようにして前記数２によって時間遅れのない補正量ｉｃｒが算出されると、これを次の数３に示すデジタル・ローパスフィルタを通して、戻し補正量ｉｃｒ’に急変がないようにする。
【００５２】
【数３】
ｉｃｒ’（ｎ）＝｛ｉｃｒ（ｎ）＋（β−１）・ｉｃｒ’（ｎ−１）｝／β
ここで、戻し補正量ｉｃｒ’は、電流指令値演算手段１２によって算出された電流指令値ｉｃに加算手段２０で加えられる戻し制御にあたっての補正量である。一方、βは、この数３の演算周期と関連してデジタル・ローパスフィルタの時定数を規定する１よりも大きな定数である。
【００５３】
前記数３によって規定されるデジタル・ローパスフィルタにより、戻し補正量ｉｃｒ’に急変がないようにされているので、戻し制御に入った瞬間や戻し制御から脱した瞬間にも、ハンドルにかかる操舵トルクの不連続は防止されている。そして、再び図１に示すように、戻し補正量演算手段１９によって算出された戻し補正量ｉｃｒ’は、加算手段２０に伝達され、加算手段２０で電流指令値演算手段１２の出力である電流指令値ｉｃに加算されて、モータ制御回路１３に伝達される。
【００５４】
その結果、戻し操作時にも適正な電流指令値がモータ制御回路１３に与えられるようになり、ハンドルの戻し操舵がスムースに行われるようになる。すなわち、前記数３によって規定されるデジタル・ローパスフィルタにより、戻し補正量ｉｃｒ’に急変がないようにされているので、戻し制御に入った瞬間や戻し制御から脱した瞬間にも、ハンドルにかかる操舵トルクの不連続は防止されている。それゆえ、戻し制御に入った瞬間や戻し制御から脱した瞬間にも、操舵感覚の不連続な急変は避けられており連続的な操舵感覚が得られるので、ハンドルの戻し操作における操舵感覚が向上する。
【００５５】
（実施例１の効果）
以上詳述したように、制御ユニット１０に内蔵されたマイクロコンピュータにおいて各演算手段が作用し、制御ユニット１０は、ハンドルが戻し状態にある場合には適正な戻し操舵をさせるように、パワーアシストモータ３を駆動することができる。
【００５６】
すなわち、本実施例の電動パワーステアリング装置は、すでに電気自動車に装備されている制御ユニット（ＥＣＵ）１０内に装備されているマイクロコンピュータのソフトウェアを改修する等のマイナーチェンジによって実現可能である。それゆえ、本実施例では、自動車に標準装備されている車速センサ１を利用することによって、操舵角センサ等のハードウェアを新たに装備すること必要がなくなり、その分のコストアップがなくなる。また、左右の車輪間での速度差を計測する必要もないので、ＡＢＳを装備していない自動車にも新たにセンサを付加することなく、本実施例を適用することができる。それでいて、本実施例によれば、ハンドルを中立位置に戻すための運転者のワークロードを軽減することができるばかりではなく、特に微低車速から中車速にかけての速度領域において、ハンドルの戻し操舵感覚を向上させることができる。
【００５７】
したがって、本実施例の電動パワーステアリング装置によれば、ハンドルを中立位置に戻す操舵感覚が向上して運転者のワークロードが軽減されていながら、コストアップを最小限に抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図
【図２】実施例１でのハンドル戻し判定ロジックを示すフローチャート
【図３】実施例１で戻し補正量の中間変数を定めるグラフ
【図４】実施例１で車速信号から車速係数を定めるグラフ
【符号の説明】
１：車輪速センサ（左右一対）
２：トルクセンサ（ステアリングコラムに装備）
３：パワーアシストモータ（直流モータ）
１０：制御ユニット（ＥＣＵ）
１１：車速演算器 １２：電流指令値演算手段
１３：モ−タ制御回路 １４：モ−タ駆動回路
１５：モ−タ電流検出回路 １６：モ−タ端子間電圧検出回路
１７：操舵角速度推算手段 １８：ハンドル戻し判定手段
１９：戻し補正量演算手段 ２０：加算手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an electric power steering device installed in a vehicle for steering such as an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
In a steering apparatus for an automobile, an operation in which a driver releases a steering force from a steering wheel (steering wheel) cut to one side or removes a steering force to naturally return a steering wheel to a neutral position has been generally performed. However, in an ordinary electric power steering device, there is a disadvantage that the steering wheel is difficult to return particularly when the steering wheel is expected to return to the neutral position, particularly at a low speed. This is due to the effects of the moment of inertia and frictional resistance of the power assist motor and its speed reducer when the steering wheel naturally returns due to the force applied to each steering wheel from the road surface. As a result, even if the driver removes his / her hand from the handle, the return of the handle may be slow or the handle may not return to the neutral position, so the driver must actively return the handle to the neutral position. It was a heavy workload.
[0003]
For the purpose of eliminating such inconvenience, Japanese Patent Publication No. 3-11944 discloses an electric power steering system in which return steering is automatically performed immediately when the torque for turning the steering wheel in one direction is reduced, and the steering wheel returns to the neutral position. An apparatus is disclosed. That is, the electric power steering apparatus disclosed in the publication is equipped with a steering angle sensor that directly detects the steering angle of the steering wheel by detecting the left and right positions of the steering rack shaft. When it is determined that the steering wheel is in a return state due to a sudden decrease in steering torque applied to the steering column, the power assist motor is actively driven, and the steering wheel is quickly returned to the neutral position. ing. As a result, according to the technique disclosed in the publication, it is not necessary to perform an aggressive driving operation for returning the steering wheel to the neutral position, and the driver's workload is reduced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique disclosed in the above publication requires a steering angle sensor for detecting the steering angle of the steering wheel in addition to the hardware configuration of a normal electric power steering apparatus, and thus the cost increase is inevitable. there were.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can minimize the increase in cost while reducing the workload for returning the steering wheel to the neutral position.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the inventors have invented the following means.
(First means)
The first means of the present invention is the electric power steering apparatus according to
In this means, the control unit has an action of driving the power assist motor based on the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor and the steering torque signal from the torque sensor. In order to exert this action, the control unit includes a steering angular velocity estimation means, a steering wheel return determination means, and a return control means.
[0006]
The steering angular velocity estimation means is a numerical calculation means that estimates the steering angular velocity estimate value of the steering wheel by estimating the motor rotation angular velocity based on the motor terminal voltage applied to the power assist motor and the detected motor current. The steering wheel return determination unit is a logical operation unit that determines whether or not the steering wheel is in a return state based on the steering torque signal and the estimated steering angular velocity. Further, the return control means, when it is determined by the handle return determination means that the handle is in the return state, is a numerical calculation means for performing control for causing the power assist motor to perform appropriate return steering via a motor control circuit or the like. It is. When these calculation means operate in association with each other according to a predetermined control logic, the control unit drives the power assist motor so as to perform proper return steering when the steering wheel is in the return state. Can do.
[0007]
In other words, these calculation means can be realized by minor changes such as modifying the software of a microcomputer installed in a control unit such as an ECU. Therefore, in this means, it is not necessary to newly equip hardware such as a steering angle sensor, and the cost is increased accordingly. Nevertheless, according to the electric power steering apparatus of this means, the workload for returning the handle to the neutral position can be reduced.
[0008]
Therefore, according to the electric power steering apparatus of this means, there is an effect that the cost increase can be minimized while the workload for returning the handle to the neutral position is reduced. In addition, this means has an effect that it can be applied to a vehicle not equipped with ABS without adding a new sensor.
[0009]
(Second means)
The second means of the present invention is the electric power steering apparatus according to
In this means, the steering wheel return determination means is a logical operation means for determining whether or not the steering wheel is in a returning state based on the sign of the steering torque signal and the sign of the steering angular velocity estimation value. Therefore, operations such as complicated numerical operation processing are not required, and logic of logic operation is simplified.
[0010]
Therefore, according to this means, in addition to the effect of the first means described above, the logic of the logical operation related to the determination of the return state of the handle is simplified, so that the cost increase of the control unit is suppressed to the minimum. effective.
(Third means)
The third means of the present invention is the electric power steering apparatus according to
[0011]
In this means, the steering wheel return determination means determines that the steering wheel is in the return state from the right turn position to the neutral position when the steering torque signal is rightward and the estimated steering angular velocity is leftward. On the contrary, when the steering torque signal is leftward and the estimated steering angular velocity is rightward, it is determined that the steering wheel is in the return state from the left turn position to the neutral position.
[0012]
When the handle enters the return state, it is natural that the handle has an angular velocity in a direction to return to the neutral position. On the other hand, there may be doubts about the steering torque signal still being generated in the direction of turning the steering wheel further. However, when the inventor conducted an experiment, as long as the driver steered, no matter how suddenly the steering was performed, the moment the handle entered the return state (that is, the handle began to have an angular velocity in the direction of returning to the neutral position). In the moment, it was discovered that the steering torque signal was still generated in the direction of turning the steering wheel more. As the return steering proceeds, in many cases the sign of the steering torque signal is reversed, and a steering torque signal is generated in a direction to return the steering wheel to the neutral position.
[0013]
In that case, it may be possible to determine that the vehicle has entered the return state if only the estimated steering angular velocity corresponding to the angular velocity of the steering wheel is observed, but this is not the case. That is, in order to know that the estimated steering angular velocity value is generated in the neutral position direction, the steering angle itself must be observable. However, since the power steering device of the present invention has a configuration without a steering angle sensor, even if the estimated steering angular velocity is known, whether it is toward the neutral position or conversely in the direction of increasing the steering angle. The judgment cannot be made only from the estimated steering angular velocity. However, it has been experimentally found that the direction of the steering angle can be indirectly observed by using the sign of the steering torque signal at the moment when the sign of the estimated steering angular velocity changes. Accordingly, in this means, it is determined that the steering torque signal is used for the estimated steering angular velocity value to enter the return state.
[0014]
Therefore, according to this means, similarly to the above-mentioned second means, there is an effect that it is possible to determine that the return state has been entered by a simple logical operation, although the steering angle sensor is unnecessary and the structure is inexpensive.
(Fourth means)
The fourth means of the present invention is the electric power steering apparatus according to claim 4.
[0015]
In this means, in the third means, it is determined that the return state has been entered only when a predetermined combination of the sign of the steering torque and the sign of the estimated steering angular velocity value continues for a predetermined time. In actual operation with a vehicle such as an automobile, disturbances such as vibrations and disturbances such as hand tremors enter, so even if the driver is not willing to return the steering wheel, the steering torque is reduced for a very short time. The sign and the sign of the estimated steering angular velocity value may be combined when entering the return state. If the steering wheel return control is entered in such a case, the steering feeling is uncomfortable, which is inconvenient. Therefore, if it is determined that the return state has been entered only when a predetermined combination of the sign of the steering torque and the sign of the estimated steering angular velocity continues for a predetermined time as in this means, such an error will occur. Inconvenience due to determination is avoided.
[0016]
Therefore, according to this means, in addition to the effect of the above-mentioned third means, there is less misjudgment in the judgment that the steering operation has entered the return state, and the same judgment can be made more reliably. Has the effect of improving.
(5th means)
A fifth means of the present invention is the electric power steering apparatus according to the fifth aspect.
[0017]
In this means, when it is determined by the steering wheel return determination means that the steering wheel is in the returning state from the right turn position, the steering angular velocity estimated value becomes zero or rightward, and the returning from the right turning position is resumed. It is determined that it has escaped. Conversely, when it is determined that the steering wheel is in the return state from the left turn position, it is determined that the steering wheel has escaped from the return state from the left turn position when the estimated steering angular velocity is zero or left.
[0018]
That is, if the return direction becomes clear during the steering wheel return control, it is determined that the steering wheel return control has ended when the estimated steering angular velocity value becomes zero or the sign is inverted. Most simply, it is determined that the steering wheel return control has ended when the estimated steering angular velocity value becomes zero or the sign is reversed during the steering wheel return control.
[0019]
Therefore, according to the present means, in addition to the effect of the first means described above, the logic for determining escape from the return state becomes very simple, and the effect that the calculation means such as a microcomputer can be made cheaper. is there.
(Appendix)
As shown in Example 1 below, the combination of the fourth means and the fifth means is the best mode of the embodiment of the present invention.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The embodiments of the electric power steering apparatus of the present invention will be described clearly and sufficiently in the following examples so that a person skilled in the art can understand that the embodiments can be implemented.
[Example 1]
(Configuration of Example 1)
The electric power steering apparatus as the first embodiment of the present invention is a steering apparatus for an electric vehicle, and includes a
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
That is, the
[0024]
Further, the current command value calculation means 12, the steering angular velocity estimation means 17, the steering wheel return determination means 18, the return correction amount calculation means 19 and the addition means 20 are realized by a microcomputer (not shown) built in the
[0025]
That is, the steering angular velocity estimating means 17 performs a calculation for calculating the estimated steering angular velocity estev from the motor rotational angular velocity estimated based on the motor terminal voltage Vm applied to the
[0026]
Here, the steering wheel
[0027]
The input / output of various signals in the electric power steering apparatus of the present embodiment is as shown in FIG. 1, but the function of the characteristic part of the present embodiment (especially the steering wheel return determination means 18) will be described later. explain in detail.
(Outline of operation of Example 1)
Since the electric power steering apparatus of the present embodiment is configured as described above, the following operational effects are exhibited. The reader is encouraged to read with reference to FIG.
[0028]
The steering angular velocity estimating means 17 performs a numerical calculation to estimate the steering angular velocity estimated value estev based on the motor terminal voltage Vm applied to the
[0029]
That is, the steering angular velocity estimation value estev is calculated by the steering angular velocity estimation means 17 according to the
[0030]
[Expression 1]
estev = {(Vm−Im · Rm) / Kt} · (360 / Nmr)
Here, as described above, Vm is a voltage between motor terminals, and Im is a detected motor current value. Rm is a motor winding resistance, Kt is an induced voltage constant, and Nmr is a reduction ratio from the
The steering angular velocity estimation value estev calculated by the steering angular velocity estimation means 17 is transmitted to the steering wheel return determination means 18. The steering torque signal Ts from the
[0031]
The steering wheel return determination means 18 performs a logical operation for determining whether or not the steering wheel is in a returning state based on the steering torque signal Ts and the steering angular velocity estimation value estev. This determination result by the steering wheel return determination means 18 is supplied to the return correction amount calculation means 19 in parallel with the vehicle speed signal v measured by the
[0032]
Finally, the return correction amount calculation means 19 performs numerical calculation when the handle return determination means 18 determines that the handle is in the return state as described above, and performs proper return steering on the
[0033]
The return correction amount icr ′ is generated by the return correction amount calculation unit 19 in this way, and is added to the current command value ic that is the output of the current command
[0034]
(Determination logic of Example 1)
In this section, the operation of the handle return determination means 18 among the above operations will be described more specifically with reference to the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 2, when the determination logic of the handle return determination means 18 is started, first, in processing step S1, the process waits for 20 milliseconds after the previous determination logic starts. That is, this determination logic is executed every 20 milliseconds.
[0035]
When this determination logic starts at a predetermined time interval, counting up of the both-return determination timer starts in processing step S2. That is, a timer for counting the time during which the handle is in the return state from the right turn position to the neutral position (returning determination timer from the right) and the time during which the handle is in the return state from the left turn position to the neutral position Incrementing with a timer for counting (returning determination timer from the left) is performed.
[0036]
Next, in the determination step S3, it is determined whether or not the previous determination result by the handle return determination means 18 was under normal control, that is, whether or not return control was being performed. As a result, when it is determined that the previous determination result by the handle return determination means 18 is under normal control and not return control, the current handle operation is performed at steps S4 to S7 and steps S14 to S17. A routine for determining whether or not the process is returning is entered.
[0037]
That is, in the determination step S4, when the steering torque signal Ts is positive (rightward) and the steering angular velocity estimation value estev is negative (leftward), the steering wheel may be returning from the right. If yes, the process proceeds to the next determination step S5. Here, some readers may be concerned that the steering torque signal Ts may become negative (leftward) when a return operation from the right by sudden steering is performed. However, as a result of experiments, the inventor has confirmed that the steering torque signal Ts is always positive (rightward) even in a short time at the initial stage of the return operation from the right. The criterion of S4 is reliable. Note that this also applies to the determination of the return operation from the left, since the left and right are reversed, and the determination criteria in the determination step S14 described later is also reliable.
[0038]
In determination step S5, it is determined whether or not the returning determination timer from the right counted up in the above-described processing step S2 exceeds a predetermined threshold value tmmh. If it is determined in this determination that the return determination timer from the right exceeds the threshold value tmmh, the return control is started and the return control flag is set in the next processing step S6. On the other hand, if it is not determined that the return determination timer from the right exceeds the threshold value tmmh, it is considered that the return state has not yet been entered, and the determination is maintained with normal control. . As in processing step S6, by determining whether or not the returning determination timer has exceeded the threshold value tmmh, an erroneous determination that causes the return control due to noise such as slight vibration is prevented. Such a misjudgment preventing action is also effective in a later-described determination step S15 in which the left and right are reversed from the determination step S5.
[0039]
Conversely, if it is determined in decision step S4 that there is no possibility of returning from the right, the decision logic proceeds to decision step S14 in parallel with decision step S and the handle is returning from the left. It is determined whether it is not.
That is, in the determination step S14, when the steering torque signal Ts is negative (leftward) and the estimated steering angular velocity estev is positive (rightward), the steering wheel may be returning from the left. If yes, the process proceeds to the next determination step S15. In the determination step S15, it is determined whether or not the returning determination timer from the left counted up in the above-described processing step S2 exceeds a predetermined threshold value tmmh. If it is determined in this determination that the returning determination timer from the left exceeds the threshold value tmmh, the return control is started and the return control flag is set in the next processing step S16. Conversely, if it is not determined that the return determination timer from the left exceeds the threshold value tmmh, it is considered that the return state has not yet been entered, and the determination is maintained with normal control. .
[0040]
If it is determined in the determination step S4 or determination step S14 that the handle is not in the return state, the normal control is continued and the determination logic proceeds to the processing step S27. Then, in processing step S27, both the returning determination timer from the right and the returning determination timer from the left are reset to zero, and the determination logic maintains the determination that the handle is not in the return state and the normal control is continued.
[0041]
On the other hand, when it is determined in the above-described determination step S3 that the previous determination result by the steering wheel return determination means 18 is not in the normal control but in the return control, the determination logic is the determination step on the right side in the figure. Proceed to S31. Then, in steps S31 to S34 and steps S42 to S44, a routine for determining whether or not the current steering operation is maintained during return is entered.
[0042]
That is, when it is determined in the determination step S31 that the return from the right is in progress, both the return determination timer from the right and the return determination timer from the left are reset to zero in the processing step S32. The process of process step S32 is intended to prevent both timers from continuing to be counted up and prevent erroneous determination later in the aforementioned determination steps S5 and S15. Then, in the determination step S33, it is determined whether or not the steering angular velocity estimated value estev is zero or more, that is, whether or not the steering wheel has stopped or entered reverse rotation. If an affirmative determination is made in this determination step S33, it is determined that the return control has ended in processing step S34, and the return control flag is lowered. Conversely, if a negative determination is made in determination step S33, it is assumed that the return control has not ended and is continued, and the return control flag is left standing.
[0043]
Conversely, if it is not determined in the determination step S31 that the return from the right is being performed, it is already determined in the determination step S3 that the control is in the return control state. There will be. Also in this case, similarly to the case where the return control from the right is being performed, both the return determination timer from the right and the return determination timer from the left are reset to zero in processing step S42. (Since the process of process step S42 is the same as the process of process step S32 described above, both process steps S may be brought together and brought immediately before the determination step S31.) Then, in the determination step S43. It is determined whether the estimated steering angular velocity estev is equal to or less than zero, that is, whether the steering wheel has stopped or has entered reverse rotation.
[0044]
If an affirmative determination is made in this determination step S43, it is determined that the return control has been completed in processing step S44, and the return control flag is lowered. Conversely, if a negative determination is made in determination step S43, it is considered that the return control has not ended and is continued, and the return control flag is left standing. (Since processing steps S34 and S44 perform the same processing, they may be put together and placed immediately after both judgment steps S32 and S42.)
As described above, since it is determined whether or not the steering wheel is under the return control, the determination logic proceeds to one of the processing step S9 and the processing step S10 after the determination step S8. That is, if it is determined in the determination step S8 that the return control is currently being performed, the determination logic proceeds to the processing step S9, and a return correction amount icr ′ is calculated by the return correction amount calculation means 19 described later. On the other hand, if it is determined in the determination step S8 that the normal control is not being performed at the present time, the return correction without a time delay corresponding to the calculation result of
[0045]
Summarizing the above-described steering wheel return determination logic, the steering wheel return determination means 18 determines whether or not the steering wheel is in a return state based on the sign of the torque signal Ts and the sign of the steering angular velocity estimated value estev as follows. Is done.
That is, when the state where the steering torque signal Ts is rightward and the steering angular velocity estimated value estev is leftward continues beyond the predetermined time tmmh, it is determined that the steering wheel is in the return state from the right turn position. When it is determined that the steering wheel is in the return state from the right turn position, when the estimated steering angular velocity estev is zero or rightward, it is determined that the steering wheel has escaped from the return state from the right turn position. The Therefore, even if the sign of the steering torque signal Ts is reversed and turned to the left during the return control from the right, the return control from the right is maintained unless the steering angular velocity estimated value estev becomes zero or right. .
[0046]
On the other hand, when the state where the steering torque signal Ts is leftward and the steering angular velocity estimation value estev is rightward continues for a predetermined time tmmh, it is determined that the steering wheel is in the return state from the left turn position. When it is determined that the steering wheel is in the return state from the left turn position, it is determined that the steering angle speed estimated value estev is zero or left when the steering wheel has escaped from the return state from the left turn position. The Therefore, even if the sign of the steering torque signal Ts is reversed and turned to the right during the return control from the left, the return control from the left is maintained unless the steering angular velocity estimated value estev becomes zero or left. .
[0047]
(Return correction amount of Example 1)
If the determination as to whether or not the handle is in the return state is made in the return state after the handle return determination means 18 performs, the return correction amount calculation means 19 makes an appropriate return correction amount icr ′. Is calculated.
Here, the return correction amount calculation means 19 performs the return correction amount icr ′ with respect to the current command value ic as calculated by the current command value calculation means 12 based on the
[0048]
[Expression 2]
icr = ir (estev) · K3 (v)
Here, icr is a correction amount with no time delay with respect to the motor current command value by the steering wheel return control. Further, ir is an intermediate variable of the return correction amount determined by the function shown in FIG. 3 from the estimated steering angular velocity value estev, and K3 is a vehicle speed coefficient of the return correction amount determined by the function shown in FIG. 4 from the vehicle speed signal v.
[0049]
As shown in FIG. 3, the intermediate variable ir [A] of the return correction amount is the largest in the range where the absolute value of the steering angular velocity estimated value estev is 30 to 120 [deg / s]. A dead zone is formed in the range where the absolute value of the estimated steering angular velocity value estev is 10 [deg / s] or less. This is because it is better to actively assist and not return the steering wheel to the neutral position in the range where the estimated steering angular velocity value estev is small. That is, when the return steering is slowly performed, it is possible to obtain a better steering feeling when the driver adjusts the return angular velocity as necessary. Further, when the absolute value of the estimated steering angular velocity estev exceeds 120 [deg / s], the intermediate variable ir [A] of the return correction amount is set to decrease. This is because when the absolute value of the estimated steering angular velocity value estev is already large during return steering, the return angular velocity is prevented from becoming excessively strong by assisting more strongly.
[0050]
On the other hand, as shown in FIG. 4, the vehicle speed coefficient K3 (dimensionless number) of the return correction amount remains high when the vehicle speed signal v is in the range of 0 to 20 [km / h]. km / h], and it is zero at 60 [km / h] or more. This is because the self-aligning action of the steering wheel becomes stronger as the traveling speed of the automobile becomes higher, so that it is not necessary to assist in return steering. That is, since the self-aligning action is small at a low speed of 20 [km / h] or less, the need for power assist for return steering is high, and the need for power assist for return steering is reduced as the vehicle travel speed increases. It is.
[0051]
In the return correction amount calculation means 19, when the correction amount icr without time delay is calculated by the
[0052]
[Equation 3]
icr ′ (n) = {icr (n) + (β−1) · icr ′ (n−1)} / β
Here, the return correction amount icr ′ is a correction amount for the return control added by the adding
[0053]
The digital low-pass filter defined by
[0054]
As a result, an appropriate current command value is given to the
[0055]
(Effect of Example 1)
As described above in detail, each calculation means operates in the microcomputer built in the
[0056]
That is, the electric power steering apparatus of the present embodiment can be realized by a minor change such as renovating the software of the microcomputer already installed in the control unit (ECU) 10 already installed in the electric vehicle. Therefore, in the present embodiment, by using the
[0057]
Therefore, according to the electric power steering apparatus of the present embodiment, the steering feeling of returning the steering wheel to the neutral position is improved and the workload of the driver is reduced, and the cost increase can be suppressed to the minimum. There is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a handle return determination logic according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph for determining an intermediate variable of the return correction amount in the first embodiment.
4 is a graph for determining a vehicle speed coefficient from a vehicle speed signal in Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1: Wheel speed sensor (left and right pair)
2: Torque sensor (equipped on the steering column)
3: Power assist motor (DC motor)
10: Control unit (ECU)
11: Vehicle speed calculator 12: Current command value calculation means
13: Motor control circuit 14: Motor drive circuit
15: Motor current detection circuit 16: Motor terminal voltage detection circuit
17: Steering angular velocity estimation means 18: Steering wheel return determination means
19: Return correction amount calculation means 20: Addition means
Claims (5)
前記制御ユニットは、前記パワーアシストモータに加えられるモータ端子間電圧とモータ電流検出値とに基づいて操舵角速度推定値を算出する操舵角速度推算手段と、前記操舵トルク信号とこの操舵角速度推定値とに基づいてハンドルが戻し状態にあるか否かを判定するハンドル戻し判定手段と、このハンドル戻し判定手段によってハンドルが戻し状態にあると判定された場合には前記パワーアシストモータに適正な戻し操舵をさせる戻し制御手段とを有し、
前記ハンドル戻し判定手段は、
前記ハンドルが右切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、前記操舵角速度推定値がゼロないし右向きになったら、この右切り位置からの戻し状態から脱出したものと判定し、
前記ハンドルが左切り位置からの戻し状態にあると判定されている場合には、前記操舵角速度推定値がゼロないし左向きになったら、この左切り位置からの戻し状態から脱出したものと判定する論理演算手段であることを特徴とする、
電動パワーステアリング装置。A vehicle speed sensor that detects a vehicle speed and generates a vehicle speed signal, a torque sensor that detects a steering torque applied to the steering column and generates a steering torque signal, and a power assist motor that increases the steering force based on the steering torque signal And an electric power steering apparatus having a control unit for driving the power assist motor based on the vehicle speed signal and the steering torque signal.
The control unit includes a steering angular velocity estimation means for calculating a steering angular velocity estimation value based on a motor terminal voltage applied to the power assist motor and a motor current detection value, the steering torque signal, and the steering angular velocity estimation value. A steering wheel return determination means for determining whether or not the steering wheel is in a return state based on the steering wheel, and when the steering wheel return determination means determines that the steering wheel is in a return state, causes the power assist motor to perform proper return steering. Return control means,
The handle return determination means includes
When it is determined that the steering wheel is in the return state from the right turn position, when the estimated steering angular velocity is zero or rightward, it is determined that the vehicle has escaped from the return state from the right turn position,
When it is determined that the steering wheel is in the return state from the left turn position, when the estimated steering angular velocity is zero or left, the logic for determining that the vehicle has escaped from the return state from the left turn position. It is an arithmetic means ,
Electric power steering device.
請求項１記載の電動パワーステアリング装置。The steering wheel return determination unit is a logical operation unit that determines whether or not the steering wheel is in a return state based on a sign of the steering torque signal and a sign of the steering angular velocity estimation value.
The electric power steering apparatus according to claim 1 .
前記操舵トルク信号が右向きであり前記操舵角速度推定値が左向きである場合には、前記ハンドルが前記右切り位置から中立位置への戻し状態にあると判定し、
前記操舵トルク信号が左向きであり前記操舵角速度推定値が右向きである場合には、前記ハンドルが前記左切り位置から中立位置への戻し状態にあると判定する論理演算手段である、
請求項１記載の電動パワーステアリング装置。The handle return determination means includes
Wherein when the steering torque signal is right the steering angular velocity estimate is left, it is determined that the handle is in the state back to the neutral position from the right turn position,
Wherein when the steering torque signal is left the steering angular velocity estimate is right, the handle is logical operation means determines that a state back to the neutral position from the left turn position,
The electric power steering apparatus according to claim 1 .
前記操舵トルク信号が右向きであり前記操舵角速度推定値が左向きである状態が、所定時間を越えて続いた場合には、前記ハンドルが前記右切り位置からの戻し状態にあると判定し、
前記操舵トルク信号が左向きであり前記操舵角速度推定値が右向きである状態が、所定時間を越えて続いた場合には、前記ハンドルが前記左切り位置からの戻し状態にあると判定する論理演算手段である、
請求項１記載の電動パワーステアリング装置。The handle return determination means includes
When the state where the steering torque signal is rightward and the steering angular velocity estimation value is leftward continues for a predetermined time, it is determined that the steering wheel is in the return state from the right turn position;
When the state where the steering torque signal is leftward and the steering angular velocity estimation value is rightward continues for a predetermined time, a logical operation means for determining that the steering wheel is in the return state from the left turn position Is,
The electric power steering apparatus according to claim 1 .
前記制御ユニットは、前記パワーアシストモータに加えられるモータ端子間電圧とモータ電流検出値とに基づいて操舵角速度推定値を算出する操舵角速度推算手段と、前記操舵トルク信号とこの操舵角速度推定値とに基づいてハンドルが戻し状態にあるか否かを判定するハンドル戻し判定手段と、このハンドル戻し判定手段によってハンドルが戻し状態にあると判定された場合には前記パワーアシストモータに適正な戻し操舵をさせる戻し制御手段とを有し、
前記戻し制御手段は、前記パワーアシストモータへの電流指令値に適正な補正量を加算して戻し補正を行うに際し、この補正量の急変を防ぐローパスフィルタをもつ、
請求項１記載の電動パワーステアリング装置。 A vehicle speed sensor that detects a vehicle speed and generates a vehicle speed signal, a torque sensor that detects a steering torque applied to the steering column and generates a steering torque signal, and a power assist motor that increases the steering force based on the steering torque signal And an electric power steering apparatus having a control unit for driving the power assist motor based on the vehicle speed signal and the steering torque signal.
The control unit includes a steering angular velocity estimation means for calculating a steering angular velocity estimation value based on a motor terminal voltage applied to the power assist motor and a motor current detection value, the steering torque signal, and the steering angular velocity estimation value. A steering wheel return determination means for determining whether or not the steering wheel is in a return state based on the steering wheel, and when the steering wheel return determination means determines that the steering wheel is in a return state, causes the power assist motor to perform proper return steering. Return control means,
The return control means includes a low-pass filter that prevents a sudden change in the correction amount when performing a return correction by adding an appropriate correction amount to the current command value to the power assist motor.
The electric power steering apparatus according to claim 1.
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