JP4040309B2 - Control device for electric power steering device - Google Patents

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勝利 阪田
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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ようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にアシストゲインの高い特性を採用した場合、モータの出力限界を超える前後での操舵力の急変を避けるように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10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を経て走行車輪のタイロッド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(ECU)30には、バッテリ14からイグニションキー11及びリレー13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11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、予め設定されているデータテーブル又は関数式を用いて決定する。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。比例演算器35の出力は加算器30Bに入力されると共に、微分補償器34及び積分演算器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、検出されたモータ電流値iは減算器30Aに入力されてフィードバックされる。
【0006】
上述のように一般的な電動パワーステアリング装置では、少なくとも操舵トルクに応じたモータ電流を演算し、この演算された適正な電流をモータに与えるようになっているが、この電流値を決める最も基本的な部分は操舵補助指令値演算器32であり、通常操舵トルクTから予め設定されたデータテーブル又は所定の関数式を用いて求めるようになっている(例えば特開平10−59203、特開平8−150954)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、操舵トルクTから予め設定されたデータテーブル又は関数式を用いて電流指令値を求める場合、自動車やステアリング機構の特性によっては、操舵トルクTに対して電流指令値が高くなるように設定しなければならないことがある(油圧式パワーステアリング装置のようにアシストゲインが高い状態)。このような場合、モータの出力限界に達することも多く、出力限界に達したとき操舵力に対するアシスト量が急に減少することになり、この操舵トルク付近での操舵感を悪くしてしまう問題がある。
【0008】
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、電動パワーステアリング装置においても、油圧式パワーステアリング装置のようにアシストゲインの高い特性を採用した場合、モータの出力限界を超える前後での操舵力の急変を避けるように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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
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するもので、本発明の上記目的は、モータ電流及びモータ端子間電圧、又はモータ電流及びモータ角速度から前記モータが出力限界に近づいていることを検知すると共に、前記出力限界に近づくに従って徐々に小さくなる係数を前記操舵補助指令値に乗算する機能を設けることによって達成される。
【0010】
また、本発明の上記目的は、前記係数を0より大きく、1以下の値となる関数式とすることにより、前記関数式を非線型関数とすることにより、より効果的に達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】
電動パワーステアリング装置では操舵トルクに応じたモータ電流を演算し、モータに適正な電流を与えるようになっており、この電流値は操舵トルクに基づいて予め設定されたデータテーブル又は関数式を用いて決定される。この場合、自動車やステアリング機構の特性によっては、操舵トルクに対して電流指令値が高くなるように設定しなければならないアシストゲインの高い状態になるが、この状態でモータ出力限界に達したとき、操舵力に対するアシスト量が急激に減少して操舵感を悪くしてしまう。しかしながら、本発明ではアシストゲインの減少を滑らかにするために、モータ回転数、モータ電流及びモータ電圧からモータ出力限界に近づいているかどうかを検知し、出力限界に近づいている場合は徐々に1より小さくなるような係数を乗算するようにし、急激なアシストゲインの減少を防止している。これにより、モータの出力限界付近でも操舵感を良好に保持することができる。
【0012】
以下に、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【0013】
図1は本発明の制御機能ブロック図であり、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。操舵補助指令値演算部100には車速Vも入力されている。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。
【0014】
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に入力されると共に、モータ出力限界検知部200に入力される。モータ端子電圧Vmはモータ角速度推定部121に入力されると共に、モータ出力限界検知部200に入力される。また、モータ角速度推定部121で推定された角速度ω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ヨーレート推定部125及びモータ出力限界検知部200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、その加算結果が加算器102に入力される。
【0015】
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は車両のヨー方向の挙動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。ロストルクはモ−タの出力トルクのうち、モ−タの構造に基く摩擦損失及び磁気的要因に基く損失であり、このようなロストルクは、直進走行時に僅かな操舵が行われたときに操舵方向に対して意図しない力が付加されたり、反対方向の力が付加されたりして操舵感覚を悪化させるものである。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。
【0016】
更に、モータ出力限界検知部200にはモータ端子電圧Vmとモータ角速度ωと、モータ電流iが入力され、モータ出力限界を検知するようになっており、限界検知信号LSを操舵補助指令値演算部100に入力する。限界検知信号LSは、モータ出力限界をPLIM[W]とし、モータ出力をP[W]としたとき、限界値との差(PLIM−P)を出力するようになっている。
【0017】
ここにおいて、本発明のモータ出力限界検知部200では下記の演算を行う。
【0018】
モータの出力Pは、モータの出力トルクをT[N・m]とし、モータの角速度をω[rad/s]とすると、下記(1)式で求められる。
【0019】
P=T×ω ・・・(1)
そして、モータの出力トルクTはモータのトルク定数をK[N・m/A]、モータ電流をi[A]とすると、下記(2)式で表される。
【0020】
=K×i ・・・(2)
上記(2)式を(1)式に代入すると、モータ出力Pは下記(3)式となる。
【0021】
P=KT×i×ω・・・(3)
トルク定数KTは既知のため、モータ出力Pはモータ電流i及び角速度ωから推定することができることになる。角速度ωの推定は、例えば特開平10−109655号公報に説明されており、モータ角速度推定部122で推定された角速度ωを用いても良い。
【0022】
他方、モータ角速度ωは、モータ端子間電圧をVm[V]、モータ巻線抵抗をRm[Ω]、モータの起電力定数をKe[V・s/rad]とすると、下記(4)式で求められる。
【0023】
ω=(Vm−i・Rm)/Ke ・・・(4)
ここで、トルク定数Kと起電力定数Keは同一モータでは同じ値であるため、(4)式を(3)式に代入すると、モータ出力Pは下記(5)式で表される。
【0024】
P=i・(Vm−i・Rm)・・・(5)
巻線抵抗Rmは既知であるため、モータ出力Pはモータ電流i及びモータ端子間電圧Vmでも推定できることになる。また、モータ角速度センサや舵角センサがある場合は、これから角速度を得ても良い。
【0025】
上述のようにモータ出力限界検知部200から、モータ出力限界を示す限界検知信号LS(=PLIM−P)が操舵補助指令値演算部100に入力される。操舵補助指令値演算部100は図2に示すように、操舵トルクTに基づいて操舵補助指令値SS1を演算する操舵補助指令値演算部100Aと、操舵補助指令値SS1を車速Vに基づいてゲイン乗算して操舵補助指令値SS2を出力する車速ゲイン乗算部100Bと、操舵補助指令値SS2を限界検知信号LSでゲイン乗算する出力限界域ゲイン乗算部100Cとで構成されている。なお、車速ゲインの乗算に関しては、例えば特開平8−150954号に開示されている。
【0026】
ここで、モータの出力限界PLIMを予め測定しておくことで、前記(3)式又は(5)式により算出されるモータ出力Pと出力限界PLIMとの差(PLIM−P)を知ることができ(限界検知信号LS)、更にその差が小さくなるに従って小さくなるような、図3に示すようなゲイン特性を予め設定しておく。つまり、モータ出力Pが小さい領域でゲインGainは“1”若しくは“1”に近い値となっており、モータ出力Pが大きい出力限界PLIMに近い領域でゲインGainは“1”より小さくなるように変化する非線型関数となっている。そして、車速ゲイン乗算の後の操舵補助指令値SS2に、図3に示すようなゲイン特性を乗算することで、モータ出力Pが小さい領域では操舵補助指令値SS3を大きく、モータ出力Pが出力限界PLIMに近い領域では操舵補助指令値SS3を小さく出力する。
【0027】
なお、図3の特性は一例であり、モータ出力Pが小さい領域でゲインGainを大きく(最大値“1”)、モータ出力Pが出力限界PLIMに近い領域でゲインGainが小さく(“0”より大)変化するような関数式であれば、非線型でも線形でも良い。
【0028】
次に、図1の他の部分の構成を簡単に説明する。本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。
【0029】
また、本発明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。車速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。
【0030】
【発明の効果】
本発明では、モータ電流及びモータ電圧からモータ出力限界に近づいているかどうかを検知し、出力限界に近づいている場合は徐々に1より小さくなるような係数を乗算するようにし、急激なアシストゲインの減少を防止する。これにより、モータ出力限界付近でも操舵感を良好に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御機能ブロック図である。
【図2】本発明の操舵補助指令値演算部の構成例を示すブロック図である。
【図3】本発明によるゲイン乗算特性の一例を示す図である。
【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】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11】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】
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
100A 操舵補助指令値演算部
100B 車速ゲイン乗算部
100C 出力限界域ゲイン乗算部
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
200 モータ出力限界検知部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric power steering device that applies a steering assist force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle, and particularly when a high assist gain characteristic is adopted, before and after exceeding the motor output limit. The present invention relates to a control device for an electric power steering device that avoids a sudden change in steering force.
[0002]
[Prior art]
An electric power steering device for energizing an automobile or vehicle steering device with an auxiliary load by the rotational force of a motor is an auxiliary load applied to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer. It comes to be energized. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque (steering assist torque). The feedback control adjusts the motor applied voltage so that the difference between the current control value and the motor current detection value becomes small. The adjustment of the motor applied voltage is generally performed by a PWM (pulse width modulation) control duty. 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. 10. The shaft 2 of the handle 1 is coupled to a tie rod 6 of a traveling wheel via a reduction gear 3, universal joints 4 a and 4 b, and a pinion rack mechanism 5. Has been. The shaft 2 is provided with a torque sensor 10 that detects the steering torque of the handle 1, and a motor 20 that assists the steering force of the handle 1 is coupled to the shaft 2 via the reduction gear 3. Electric power is supplied from a battery 14 via an ignition key 11 and a relay 13 to a control unit (ECU) 30 that controls the power steering device. The control unit 30 detects the steering torque T detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed sensor 12. The steering assist command value I of the assist command is calculated on the basis of the vehicle speed V detected in step S1, and the current supplied to the motor 20 is controlled based on the calculated steering assist command value I.
[0004]
The control unit 30 is mainly composed of a CPU, and FIG. 11 shows general functions executed by a program inside the CPU.
[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 the phase compensator 31 in order to improve the stability of the steering system, and the phase-compensated steering torque. 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 calculates a steering assist command value I, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, based on the input steering torque TA and vehicle speed V, by using a preset data table or function formula. To determine. The steering assist command value I is input to the subtractor 30A, and is also input to the feedforward differential compensator 34 for increasing the response speed. The deviation (Ii) of the subtractor 30A is input to the proportional calculator 35. At the same time, it is input to an integration calculator 36 for improving the characteristics of the feedback system. The output of the proportional calculator 35 is input to the adder 30B, and the outputs of the differential compensator 34 and the integral calculator 36 are also added to the adder 30B, and the current control value E that is the addition result of the adder 30B is obtained. The motor drive signal 37 is input 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 detected motor current value i is input to the subtractor 30A and fed back.
[0006]
As described above, in a general electric power steering apparatus, a motor current corresponding to at least a steering torque is calculated, and this calculated appropriate current is given to the motor. The most important part is a steering assist command value calculator 32, which is obtained from the normal steering torque T using a preset data table or a predetermined function equation (for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-59203 and 8). -150954).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the current command value is obtained from the steering torque T using a preset data table or function equation, the current command value may be higher than the steering torque T depending on the characteristics of the vehicle or the steering mechanism. May need to be set (high assist gain as in a hydraulic power steering device). In such a case, the output limit of the motor is often reached, and when the output limit is reached, the amount of assist with respect to the steering force suddenly decreases, and the steering feeling near this steering torque is worsened. is there.
[0008]
The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a motor output limit when an electric power steering device adopts a high assist gain characteristic like a hydraulic power steering device. It is an object of the present invention to provide a control device for an electric power steering apparatus that avoids a sudden change in steering force before and after exceeding.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides the 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 calculation means based on a steering torque generated in a steering shaft and a current value of the motor. The above object of the present invention is to control the motor from the motor current and the voltage between the motor terminals , or from the motor current and the motor angular velocity. This is achieved by providing a function of multiplying the steering assist command value by a coefficient that gradually decreases as the output limit is approached.
[0010]
Further, the above object of the present invention can be achieved more effectively by making the function expression a nonlinear function by making the coefficient a function expression greater than 0 and less than or equal to 1.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the electric power steering apparatus, a motor current corresponding to the steering torque is calculated and an appropriate current is given to the motor. This current value is calculated using a data table or a function formula set in advance based on the steering torque. It is determined. In this case, depending on the characteristics of the vehicle and the steering mechanism, the assist gain must be set so that the current command value becomes higher with respect to the steering torque.In this state, when the motor output limit is reached, The assist amount with respect to the steering force is rapidly reduced, and the steering feeling is deteriorated. However, in the present invention, in order to smoothly reduce the assist gain, whether or not the motor output limit is approached is detected from the motor rotational speed, the motor current and the motor voltage. By multiplying a coefficient that becomes smaller, a sudden decrease in assist gain is prevented. Thereby, it is possible to maintain a good steering feeling even near the output limit of the motor.
[0012]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a control function block diagram of the present invention, in which a steering torque T from a torque sensor is input to a steering assist command value calculation unit 100 and a center response improvement unit 101, and each output is input to an adder 102. The addition result is input to the torque control calculation unit 103. A vehicle speed V is also input to the steering assist command value calculation unit 100. The center responsiveness improvement unit 101 ensures stability in the assist characteristic dead zone 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 limiting unit 106 via the adder 105, and the maximum current value is limited by the maximum current limiting unit 106 to control the current. Input to the unit 110. The motor loss current compensator 104 adds a current that does not appear in the motor output even when the motor current flows to improve the rise from the motor output torque 0, and the maximum current limiter 106 has a maximum current command value rated. The current is limited. The output of the current control unit 110 is input to the current drive circuit 112 via the H bridge characteristic compensation unit 111, thereby driving the motor 113.
[0014]
The motor current i of the motor 113 is input to the motor angular velocity estimation unit 121, the current drive switching unit 122 and the current control unit 110 through the motor current offset correction unit 120 and also to the motor output limit detection unit 200. The motor terminal voltage Vm is input to the motor angular velocity estimation unit 121 and also input to the motor output limit detection unit 200. Further, the angular velocity ω estimated by the motor angular velocity estimation unit 121 is input to the motor angular acceleration estimation unit / inertia compensation unit 123, the motor loss torque compensation unit 124 , the yaw rate estimation unit 125, and the motor output limit detection unit 200 , and the yaw rate estimation is performed. The output of the unit 125 is input to the convergence control unit 126, the 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 input to the adder 102.
[0015]
The motor angular acceleration estimator / inertia compensator 123 eliminates the torque for accelerating / decelerating the motor inertia from the steering torque so as to make the steering feel without inertia, and the convergence control unit 126 improves the convergence of the behavior of the vehicle in the yaw direction. Therefore, the brake is applied to the movement of the steering wheel, and the motor loss torque compensator 124 assists the loss torque of the motor 113, that is, the assist equivalent to the loss torque with respect to the rotation direction of the motor 113. Do. The loss torque is a friction loss based on the motor structure and a loss based on a magnetic factor among the output torque of the motor. Such a loss torque is a steering direction when a slight steering is performed during straight traveling. On the other hand, an unintended force is added, or a force in the opposite direction is added, which deteriorates the steering feeling. Also, a current dither signal generation unit 130 is provided, and outputs of the current dither signal generation unit 130 and the motor angular acceleration estimation unit / inertia compensation unit 123 are added by the adder 131, and the addition result is added to the adder 105. Have been entered. The current dither signal generator 130 prevents the motor from sticking due to static friction.
[0016]
Furthermore, the motor terminal voltage Vm to the motor output limit detection unit 200, and the motor angular velocity omega, and the motor current i is inputted, adapted to detect the motor output limit, the steering assist command value limit detection signal LS Input to the arithmetic unit 100. The limit detection signal LS outputs a difference (PLIM-P) from the limit value when the motor output limit is PLIM [W] and the motor output is P [W].
[0017]
Here, the motor output limit detection unit 200 of the present invention performs the following calculation.
[0018]
The motor output P can be obtained by the following equation (1), where T m [N · m] is the motor output torque and ω [rad / s] is the angular velocity of the motor.
[0019]
P = T m × ω (1)
The motor output torque T m is expressed by the following equation (2), where K T [N · m / A] is the motor torque constant and i [A] is the motor current.
[0020]
T m = K T × i (2)
When the above equation (2) is substituted into the equation (1), the motor output P becomes the following equation (3).
[0021]
P = KT × i × ω (3)
Since the torque constant KT is known, the motor output P can be estimated from the motor current i and the angular velocity ω. The estimation of the angular velocity ω is described in , for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-109655, and the angular velocity ω estimated by the motor angular velocity estimation unit 122 may be used.
[0022]
On the other hand, the motor angular velocity ω is expressed by the following equation (4) when the voltage between the motor terminals is Vm [V], the motor winding resistance is Rm [Ω], and the electromotive force constant of the motor is Ke [V · s / rad]. Desired.
[0023]
ω = (Vm−i · Rm) / Ke (4)
Here, since the torque constant KT and the electromotive force constant Ke are the same value in the same motor, when the equation (4) is substituted into the equation (3), the motor output P is expressed by the following equation (5).
[0024]
P = i · (Vm−i · Rm) (5)
Since the winding resistance Rm is known, the motor output P can be estimated also by the motor current i and the motor terminal voltage Vm. Further, when there is a motor angular velocity sensor or a steering angle sensor, the angular velocity may be obtained from this.
[0025]
As described above, the limit detection signal LS (= P LIM −P) indicating the motor output limit is input from the motor output limit detection unit 200 to the steering assist command value calculation unit 100. As shown in FIG. 2, the steering assist command value calculator 100 calculates a steering assist command value SS1 based on the steering torque T, and gains the steering assist command value SS1 based on the vehicle speed V. The vehicle speed gain multiplication unit 100B that multiplies and outputs the steering assist command value SS2 and the output limit range gain multiplication unit 100C that gain-multiplies the steering assist command value SS2 by the limit detection signal LS. The multiplication of the vehicle speed gain is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-150954.
[0026]
Here, by measuring the output limit PLIM of the motor in advance, the difference (PLIM-P) between the motor output P and the output limit PLIM calculated by the equation (3) or (5) can be known. A gain characteristic as shown in FIG. 3 is set in advance so that the gain can be reduced (limit detection signal LS) and the difference becomes smaller as the difference becomes smaller. That is, the gain Gain is “1” or a value close to “1” when the motor output P is small, and the gain Gain is smaller than “1” when the motor output P is close to the large output limit PLIM. It is a non-linear function that changes. Then, by multiplying the steering assist command value SS2 after the vehicle speed gain multiplication by a gain characteristic as shown in FIG. 3, the steering assist command value SS3 is increased in a region where the motor output P is small, and the motor output P is set to the output limit. In a region close to PLIM, the steering assist command value SS3 is output small.
[0027]
The characteristics shown in FIG. 3 are merely examples. The gain Gain is large (maximum value “1”) when the motor output P is small, and the gain Gain is small (“0”) when the motor output P is close to the output limit P LIM. (Large) As long as the function expression changes, it may be non-linear or linear.
[0028]
Next, the configuration of other parts in FIG. 1 will be briefly described. In this example, as shown in FIG. 4, the center response improvement unit 101 is configured by a phase compensation unit 101A, an approximate differentiation unit 101B, and a gain setting unit 101C. The phase compensation unit 101A has frequency characteristics shown in FIG. The differentiator 101B has the frequency characteristics shown in FIG. As a result, the combined characteristics of phase compensation and approximate differentiation are 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 the uneasy steering feeling that the steering wheel is suddenly returned and to 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.
[0029]
In the present invention, the assist characteristic based on the three representative vehicle speeds (0, V1, V2 Km / h) is set as a basic characteristic in the calculation of the assist amount in the steering assist command value calculation unit 100, and the vehicle speed interpolation gain is set at other vehicle speeds. Accordingly, interpolation is performed between the basic characteristics at a vehicle speed of 2 km / h. The vehicle speed setting range of assist characteristics is 0 to V2 km / h, and the resolution is 2 km / h. The basic assist characteristics (torque versus current) are as 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 other vehicle speeds is performed every 2 Km / h with the vehicle speed (Km / h) vs. vehicle speed interpolation coefficient γ shown in FIG. When the vehicle speed is 0 to V1, the assist current I is I = Ia (T) + γ (V) (Io (T) −Ia (T)), and when the vehicle speed is (V1 + 2) to V2 Km / h, the assist current I is I = Ib (T) + γ (V) (Ia (T) −Ib (T)).
[0030]
【The invention's effect】
In the present invention, whether or not the motor output limit is approached is detected from the motor current and the motor voltage, and when approaching the output limit, a coefficient that gradually becomes smaller than 1 is multiplied so that the sudden assist gain is increased. Prevent reduction. Thereby, it is possible to maintain a good steering feeling even near the motor output limit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control function block diagram of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a steering assist command value calculation unit according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of gain multiplication characteristics according to the present invention.
FIG. 4 is a block configuration diagram of a center response improvement unit.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of characteristics of a phase compensation unit.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of characteristics of an approximate differentiation unit.
FIG. 7 is a diagram illustrating a combined characteristic of a phase compensation unit and an approximate differentiation unit.
FIG. 8 is a diagram illustrating basic assist characteristics.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a vehicle speed interpolation calculation.
FIG. 10 is a mechanism diagram showing a general example of electric power steering.
FIG. 11 is a block diagram showing a general internal configuration of a control unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 20 Motor 30 Control unit 100 Steering assistance command value calculation part 100A Steering assistance command value calculation part 100B Vehicle speed gain multiplication part 100C Output limit area gain multiplication part 101 Center response improvement part 103 Torque control calculation part 110 Current Control unit 112 Current drive circuit 113 Motor 121 Motor angular velocity estimation unit 124 Motor loss torque compensation unit 125 Yaw rate estimation unit 126 Convergence control unit 200 Motor output limit detection unit

Claims (3)

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、モータ電流及びモータ端子間電圧、又はモータ電流及びモータ角速度から前記モータが出力限界に近づいていることを検知すると共に、前記出力限界に近づくに従って徐々に小さくなる係数を前記操舵補助指令値に乗算する機能を有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装置。The motor that provides steering assist force to the steering mechanism is controlled based on the current control value calculated from the steering assist command value calculated by the calculation means based on the steering torque generated in the steering shaft and the current value of the motor. In the control device for the electric power steering device, the motor current and the voltage between the motor terminals , or the motor current and the motor angular velocity are detected and the motor is approaching the output limit, and gradually as the output limit is approached. A control device for an electric power steering apparatus, which has a function of multiplying the steering assist command value by a coefficient that becomes smaller. 前記係数が0より大きく、1以下の値となる関数式である請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。The control device for an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the coefficient is a functional expression having a value greater than 0 and 1 or less. 前記関数式が非線型関数である請求項2に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。The control device for an electric power steering apparatus according to claim 2, wherein the functional expression is a nonlinear function.
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