JP3945776B2 - 電動パワーステアリング装置の制御方法および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、操舵フィーリングの向上を図った電動パワーステアリング装置の制御方法と電動パワーステアリング装置とを提供することを目的とする。
この構成によれば、H型ブリッジ回路の出力特性に起因する実電流値の目標電流値からの乖離が抑えられ、目標電流値とモータ電流とのずれを小さくすることができる。
この構成によれば、例えば、出力スイッチング素子がある領域で湾曲した出力特性を有していた場合においても、実験等により多項式の定数を適宜決定することで、その出力特性に対応したフィードフォワード制御量が得られ、目標電流値とモータ電流とのずれを小さくすることができる。
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール3から操舵車輪W,Wに至るステアリング系Sを始め、ステアリング系Sの手動操舵機構2にアシスト力を付与する電動モータ8やボールねじ機構11、電動モータ8を制御する制御装置12等から構成されている。電動パワーステアリング装置1では、制御装置12からの目標デューティDtrgに応じてモータ駆動手段13がモータ電圧Vmを発生し、このモータ電圧Vmによって電動モータ8が駆動される。
制御装置12は図示しないIC(マイコン)および周辺回路から構成され、マイコンが図示しないROMに書き込まれたプログラムを読み出すことにより該プログラムの各モジュール(後記する目標電流設定手段21、偏差演算手段22、フィードフォワードデューティ算出手段23等)を実行して、電動パワーステアリング装置1の制御を行う。また、制御装置12は、電動パワーステアリング装置1の制御を行うため、各種信号・情報・指令等を入出力する入出力ポート、アナログ信号をデジタル信号に変換してマイコンでデジタル処理するためのAD変換器、マイコンが処理したデジタル信号をアナログ信号に変換するDA変換器等を備えている。
モータ駆動手段13は、4個のパワーFET13a,13b,13c,13dでブリッジ回路が構成され、電源(車載バッテリ)13eから12Vの電圧が供給される。更に、モータ駆動手段13は、電動モータ8がパワーFET13aとパワーFET13dの間に直列にかつパワーFET13bとパワーFET13cの間に直列に接続される。パワーFET13a,13bは、各ゲートG1,G2に目標デューティDtrg(PWM信号又はオフ信号)が入力され、PWM信号が入力されて論理レベル1の時にオンする。パワーFET13c,13dは、各ゲートG3,G4にオン信号又はオフ信号が入力され、オン信号が入力されたときにオンする。そして、モータ駆動手段13では、パワーFET13aとパワーFET13dによって電動モータ8を正回転方向(発生する補助操舵トルクが右方向)にPWM駆動し、パワーFET13bとパワーFET13cによって電動モータ8を逆回転方向(発生する補助操舵トルクが左方向)にPWM駆動する。尚、電動モータ8に印加されるモータ電圧Vmは、PWM信号のデューティ比によって決定される。そして、電動モータ8に供給されるモータ電流Imは、モータ電圧Vmに対応する。例えば、PWM信号のデューティ比が7(論理レベル1):3(論理レベル0)の場合、12V×(7/10)=8.4Vがモータ電圧Vmとなり、電動モータ8に平均して8.4Vが印加されていることになる。
電動パワーステアリング装置1の開発にあたり、開発担当者は、出力軸を固定した電動モータ8にデューティ比が0〜100%(あるいは、電動モータ8に最大許容電流が流れるまでのデューティ比)の範囲でPWM信号を印可し、先ず図4に示すような出力特性(デューティ−モータ電流特性)を得る。図4においては、右方向が正のデューティを示し、左方向が負のデューティを示す。ここで、フィードバック制御は、図4中のA’点以下のデューティ範囲とA点以上のデューティ範囲とで略マッチングしたゲインを有するが、システムのゲインが著しく低いA’−0−Aのデューティ範囲ではフィードバック制御のみでは制御性が悪くなる。図5は、縦軸を拡大して図4におけるA’−0−Aのデューティ範囲を示した図である。
Dffo=Kff1・Itrg3+Kff2・Itrg2+Kff3・Itrg
において、3つの定数(Kff1,Kff2,Kff3)を決定すればよく、
4次の多項式を採用した場合には、
Dffo=Kff1・Itrg4+Kff2・Itrg3+Kff3・Itrg2+Kff4・Itrg
において、4つの定数(Kff1,Kff2,Kff3,Kff4)を決定すればよい。
尚、制御精度を向上させるには、多項式の次数を大きくすればよいが、制御装置12におけるマイコンの処理能力や処理時間を勘案し、必要十分な次数とすればよい。
8 電動モータ
21 目標電流設定手段
23 フィードフォワードデューティ算出手段(フィードフォワード制御手段)
25 フィードバックデューティ算出手段(フィードバック制御手段)
S ステアリング系
TS トルクセンサ(操舵入力検出手段)
Claims (3)
- 電動モータへの電流供給に供されるH型ブリッジ回路を有して、当該H型ブリッジ回路を構成する上側スイッチと下側スイッチとを共にPWM制御する電動パワーステアリング装置を制御する方法であって、
前記電動モータの目標電流値と当該電動モータへ供給された実電流との偏差に応じたフィードバック制御を行うと共に、
当該目標電流値が増加するにつれて前記電動モータに供給される実電流を増加するフィードフォワード制御を行い、
当該フィードフォワード制御においては、前記目標電流値が小さい領域のフィードフォワードゲインを当該目標電流値が大きい領域のフィードフォワードゲインより大きくしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御方法。 - ステアリング系への操舵入力を検出する操舵入力検出手段と、
前記ステアリング系に対する操舵アシストに供される電動モータと、
この電動モータに供給された実電流を検出するモータ電流検出手段と、
前記操舵入力検出手段の検出結果に基づき、前記電動モータに供給する目標電流値を設定する目標電流設定手段と、
前記目標電流値と前記実電流との偏差に応じてフィードバック制御を行うフィードバック制御手段と、
前記目標電流値に応じてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御手段と、
前記電動モータへの電流供給に供されるH型ブリッジ回路と、を有して、
当該H型ブリッジ回路を構成する上側スイッチと下側スイッチとを共にPWM制御する電動パワーステアリング装置において、
前記フィードフォワード制御手段は、当該目標電流値が増加するにつれて前記電動モータに供給される実電流を増加するフィードフォワード制御を行い、前記目標電流値が小さい領域のフィードフォワードゲインを当該目標電流値が大きい領域のフィードフォワードゲインより大きくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記フィードフォワード制御手段は、前記フィードフォワード制御に際して多項式近似法を用いることを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
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JP2003312312A JP3945776B2 (ja) | 2003-09-04 | 2003-09-04 | 電動パワーステアリング装置の制御方法および電動パワーステアリング装置 |
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