JP4300691B2

JP4300691B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP4300691B2
Application number: JP2000239699A
Authority: JP
Inventors: 博章加藤; 俊博高橋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: JP2002053050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータにより操舵をアシストする電気式動力舵取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気式動力舵取装置として、ステアリングホイールが固定された入力軸に、操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、トルクセンサで検出した操舵トルクに応じたアシストトルクを電動モータにより発生させ、減速機を介して操舵力を軽減するものが一般的に知られている。係る電気式動力舵取装置においては、アシストトルクを発生させる際にのみにモータを付勢すればよいため、常に油圧ポンプを駆動する必要がある油圧式舵取装置に対して、エネルギー消費が少ないという利点がある。一方、電気式動力舵取装置では、モータ及び減速機を介して操舵をアシストするため、モータ及び減速機分だけ摩擦及び慣性量が油圧式動力舵取装置よりも大きく、この摩擦及び慣性感により運転者に違和感を与えることになる。具体的には、低速において摩擦により路面の反力による舵の戻りが遅く、反対に、中高速では一旦戻り始めると慣性により戻りが早くなる。更に、摩擦により切り始めに舵が重く感じ、一旦切り始めると、慣性により舵がどんどん切れて行く感覚を運転者に与えることになる。
【０００３】
電気式動力舵取装置では、上述した低速における舵の戻りが遅いのを補償するため、低速時のハンドルの戻り量を増大させるハンドル戻し補償を行い、上述した中高速における舵の戻りが早いのを補償するため、中高速時のハンドルの戻り量を減少させるダンパ補償を行い、更に、上述した切り始めに舵が重く、一旦切り始めると、舵がどんどん切れて行く慣性感を軽減するためのトルク慣性補償を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したハンドル戻し補償、ダンパ補償、トルク慣性補償を行っても、電気式動力舵取装置においては、温度により操舵感が変わってしまうという課題が残った。
本発明者が、温度による操舵感の変化の原因を調べたところ、低温時には、減速機を構成する各部品の熱膨張率差からクーロン摩擦抵抗が高まり、また、減速機内のグリスの粘性抵抗が増大し、かかる減速機の低温時と、常温時との抵抗の違いから、操舵感が変化していることが判明した。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度に関わらず一様な操舵感を実現できる電気式動力舵取装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するため、検出した温度に応じてゲインを調整するためのアシスト用温度マップを備え、操舵状態を検出し、操舵状態に応じてモータを駆動して操舵方向へアシストするアシスト制御部と、
ハンドルまたはモータの角速度を検出し、角速度に応じて中高速時のハンドルの戻り量を調整するダンパ制御部とを備える電気式動力舵取装置において、
前記ダンパ制御部が、検出した温度に応じてゲインを調整するためのダンパ用温度マップを備え、低温を示す所定値以下が検出されたことをもって減速機内の粘性抵抗が増大していると判断した際に、温度ゲインを下げることを技術的特徴とする。
【０００９】
請求項１では、ダンパ制御部が、低温時に逆方向への温度ゲインを下げる。このため、低温において、減速機の摩擦抵抗が高いときにも、常温と同じ操舵感を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の負荷制御装置の実施形態に係る電気式動力舵取装置について図を参照して説明する。
図１は第１実施態様の電気式動力舵取装置１０の構成を示すブロック図である。電気式動力舵取装置１０は、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２２と、トルクセンサ２２からの操舵トルク及び車速センサ２４からの車速に基づきモータ指令トルク（操舵アシスト量）を演算する制御装置３０と、モータ指令トルクに応じた電流指令値を求めてモータＭへの通電を制御するモータ駆動回路２６とを備える。
【００１６】
トルクセンサ２２は、車両の操舵ステアリング１４に連結された入力軸１２に配設されている。モータＭの出力は、減速機１６により減速され、前輪を操舵するためのラック・ピニオンギア１８に伝達される。減速機１６には、温度センサ２８が取り付けられ、温度センサ２８からの測定温度が制御装置３０へ入力されるようになっている。
【００１７】
制御装置３０及びモータ駆動回路２６の制御系について、図２のブロック図に示す。トルクセンサ２２からの出力（操舵トルク：電圧値）は、Ａ／Ｄ変換３２を介してデジタル値に変換され、トルク演算３４にてトルク値が演算される。演算されたトルク値は、ローパスフィルタ３６にてノイズが除去され、加算ノード３８を介してアシスト制御６０へ入力される。一方、車速センサ２４からの車速（パルス信号）は、Ｉ／Ｆ４０を介して車速演算４２に入力され、演算された車速がアシスト制御６０へ入力される。同様に、温度センサ２８の温度値がアシスト制御６０へ入力される。一方、ローパスフィルタ３６からの出力は、微分４４を介して、位相補償４６にて位相補償され、加算ノード３８を介してアシスト制御６０へ入力される。該位相補償４６は、操舵トルク値を微分４４にて微分することで位相を進め、操舵アシストの遅れを補償する。即ち、検出値に基づき指令値を演算すると、演算完了までに一定の時間がかかり、この一定時間が、検出値に対する指令値の遅れとなって、現在の検出値に基づいて指令値を求めると、操舵アシストを適正に制御し得ない。このため、該位相補償４６が操舵トルクの位相を進める。
【００１８】
アシスト制御６０の内容を図３（Ｂ）に示す。加算ノード３８からの操舵トルクに応じて、アシストマップ６２により、指令トルク値が決定される。即ち、操舵トルクが大きいときには、高い指令トルク値が決定され、操舵トルクが小さいときには、低い指令トルク値が決定され、乗算ノード６８側へ出力される。また、第１実施形態の電気式動力舵取装置においては、操舵トルクが所定値よりも小さいときには、該操舵トルクに応じたモータ制御を行わないようにする「不感帯」を設けてある。即ち、不感帯を設けることで、中、高速走行時のステアリング中立付近での剛性感を高め、操舵フィーリングを高めている。操舵トルクＴsよりも小さな操舵トルクのときは、指令トルクが０として出力される。また、所定の操舵トルクＴmよりも大きいときには、最大値として一定の指令トルク値（モータの最大出力）が出力される。
【００１９】
車速センサ２４からの車速値は、車速ゲインマップ６４により車速に応じた重み付けが行われる。車速に応じて車速ゲインマップを検索することで、例えば、車速０ｋｍ／ｈの際には“１”を出力し、１００ｋｍ／ｈの際には“０．２”を出力する。これにより、操舵アシスト量を車速に応じて重み付けを行うことでステアリングを操作する際、低速時に操舵を軽く、反対に、高速時に操舵を重くしている。車速ゲインマップ６４からの車速重み付け値が乗算ノード６８側へ出力され、上述した指令トルクが車速に応じて補正される。
【００２０】
温度センサ２８からの温度値は、温度ゲインマップ６６により温度に応じた重み付けが行われる。温度に応じて該温度ゲインマップ６６を検索することで、例えば、温度−１０℃の際には、１．０が出力され、１０℃の際には０．７が出力される。これにより、低温で上述した減速機１６を構成する各部品の熱膨張率差からクーロン摩擦抵抗が高まり、また、減速機１６内のグリスの粘性抵抗が増大し、抵抗が大きくなっている時には、高い重み付け値を出力することで、指令トルク値を高め、低温時の常温時とで、操舵感が異ならないようにする。この温度ゲインマップ６６からの温度重み付け値が、乗算ノード６９側へ出力され、上記車速により補正された指令トルク値が、温度に応じて補正される。
【００２１】
図２に示すように、アシスト制御６０からの指令トルク値は、加算ノード４８を介して電流指令リミッタ５０に加えられる。電流指令リミッタ５０では、モータＭの最大出力を越える指令トルク値が制限される。
【００２２】
電流指令リミッタ５０からの指令トルク値は、減算ノード５２を介してＰＩ制御１００に加えられる。ＰＩ制御１００の内容を図５に示す。ＰＩ制御１００では、指令トルク値にＧｐゲインが加えられ、加算ノード１０２に印加され、また、指令トルク値が微分されＧｉゲインが加えられ、加算ノード１０２へ印加される。一方、上記減算ノード５２へは、ローパスフィルタ１１２及びＡ／Ｄ変換１１４を介してモータＭの電流が印加される。ＰＩ制御１００では、Ａ／Ｄ変換１１４を介して入力された実モータ電流が、指令トルク値（指令電流値）となるようにＰＩフィードバック制御が行われる。
【００２３】
ＰＩ制御１００からの指令トルク値は、モータ駆動回路２６へ印加される。モータ駆動回路２６のＰＷＭ演算２７は、指令トルク値に応じた出力をモータＭに発生させるようにトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３，Ｔｒ４のベースに電流を印加し、ＰＷＭ制御を行う。
【００２４】
モータＵ相の電位は、ローパスフィルタ１２２及びＡ／Ｄ変換１２４を介して差動アンプ１３６の非反転入力に加えられる。モータＶ相の電位は、ローパスフィルタ１３２及びＡ／Ｄ変換１３４を介して差動アンプ１３６の反転入力に加えられる。差動アンプ１３６からモータ端子間電圧が出力され、減算ノード５４へ印加される。上述したＡ／Ｄ変換１１４を介して入力されたモータ電流が、（ＬＳ＋Ｒ）１３８で乗算されてモータ起電力として減算ノード５４へ印加され、減算ノード５４からモータの逆起電力が出力される。ここで、乗算される（ＬＳ＋Ｒ）中のＬＳは、モータインダクタンスの微分値を、Ｒは、モータの抵抗分を示している。
【００２５】
減算ノード５４からの逆起電力は、アンプ５６にて逆起電力定数Ｋｅが除算され、モータの角速度が求められ、更に、アンプ５８にて減速機１６の減速比が除算されて、ハンドルの角速度として、ハンドル戻し補償制御８０及びダンパ補償制御９０へ印加される。ここでは、ハンドルの角速度を演算により推測しているが、舵角センサにより角速度を検出することも可能である。
【００２６】
ハンドル戻し補償制御８０は、低速において路面の反力による舵の戻りがモータＭと減速機１６の摩擦抵抗により遅くなる電気式動力舵取装置の特性を補償するための制御を行う。ハンドル戻し補償制御８０の内容を図４（Ａ）に示す。ハンドルの角速度に応じて、ハンドル戻しマップ８２により、ハンドル戻し量が決定される。即ち、ハンドルの角速度が大きいときには、大きなハンドルの戻り量が決定され、角速度が小さいときには、小さなハンドルの戻り量が決定され、乗算ノード８８側へ出力される。第１実施形態の電気式動力舵取装置のハンドル戻しマップ８２においては、上述したアシストマップ６２と同様に、角速度が所定値よりも小さいときには、角速度に応じたモータ制御を行わないようにする「不感帯」を設けてある。また、また、所定の角速度よりも大きいときには、最大値として一定のハンドルの戻り量が出力される。
【００２７】
車速センサ２４からの車速値は、車速ゲインマップ８４により車速に応じた重み付けが行われる。車速に応じて車速ゲインマップを検索することで、例えば、車速０ｋｍ／ｈの際には“１”を出力し、４０ｋｍ／ｈの際には“０．２”を出力する。これにより、低速においてハンドル戻し量を大きくし、中高速では戻り量を小さくしている。車速ゲインマップ８４からの車速重み付け値が乗算ノード８８側へ出力され、上述したハンドルの戻り量が車速に応じて補正される。
【００２８】
温度センサ２８からの温度値は、温度ゲインマップ８６により温度に応じた重み付けが行われる。温度に応じて該温度ゲインマップ８６を検索することで、例えば、温度−１０℃の際には、１．０が出力され、１０℃の際には０．７が出力される。これにより、低温で上述した減速機１６を構成する各部品の熱膨張率差からクーロン摩擦抵抗が高まり、また、減速機１６内のグリスの粘性抵抗が増大し、抵抗が大きくなっている時には、高い重み付け値を出力することで、低温時と常温時とで、操舵感が異ならないようにする。この温度ゲインマップ８６からの温度重み付け値が、乗算ノード８９側へ出力され、上記車速により補正されたハンドルの戻り量が、温度に応じて補正され、図２に示す加算ノード４８へ印加され、アシスト制御６０からの指令トルク値を補償する。
なお、ハンドル戻し制御回路８０は、ハンドルの角速度に代えて、モータＭの角速度に応じてハンドル戻し量を決定するようにしてもよい。
【００２９】
一方、図２に示すダンパ補償制御９０は、中高速で路面の反力による舵の戻りが早くなるのを補償する。これは一旦舵が戻り始めると、モータＭと減速機１６の慣性により舵が戻りすぎるのを防止するためである。ダンパ補償制御９０の内容を図４（Ｂ）に示す。ハンドルの角速度に応じて、ダンパマップ９２により、ダンパ量が決定される。即ち、ハンドルの角速度が大きいときには、ハンドルの回転方向とは逆方向への大きなダンパ量（小さなハンドル戻り量）が決定され、角速度が小さいときには、小さなダンパ量（大きなハンドル戻り量）が決定され、乗算ノード９８側へ出力される。ダンパマップ９２は、上述したアシストマップ６２と同様に、角速度が所定値よりも小さいときには、角速度に応じたモータ制御を行わないようにする「不感帯」を設けてある。また、また、所定の角速度よりも大きいときには、最大値として一定のダンパ量が出力される。
【００３０】
車速センサ２４からの車速値は、車速ゲインマップ９４により車速に応じた重み付けが行われる。車速に応じて車速ゲインマップを検索することで、例えば、車速０ｋｍ／ｈの際には“０”を出力し、４０ｋｍ／ｈの際には“０．６”を出力する。これにより、高速においてダンパ量を大きくし、低速ではダンパ量を小さくしている。車速ゲインマップ９４からの車速重み付け値が乗算ノード９８側へ出力され、上述したハンドルの戻り量が車速に応じて補正される。
【００３１】
温度センサ２８からの温度値は、温度ゲインマップ９６により温度に応じた重み付けが行われる。温度に応じて該温度ゲインマップ９６を検索することで、例えば、温度−１０℃の際には、０が出力され、１０℃の際には０．７が出力される。これにより、低温で上述した減速機１６を構成する各部品の熱膨張率差からクーロン摩擦抵抗が高まり、また、減速機１６内のグリスの粘性抵抗が増大し、抵抗が大きくなっている時には、低い重み付け値を出力することで、低温時と常温時とで、操舵感が異ならないようにする。この温度ゲインマップ９６からの温度重み付け値が、乗算ノード９９側へ出力され、上記車速により補正されたダンパ量が、温度に応じて補正され、図２に示す加算ノード４８へ印加され、アシスト制御６０からの指令トルク値を補償する。
なお、ダンパ補償制御９０はハンドルの角速度に代えて、モータＭの角速度に応じてダンパ量を決定するようにしてもよい。
【００３２】
図２に示すように、操舵トルクの微分値、車速及び温度値は、トルク慣性補償制御７０に入力される。トルク慣性補償制御７０は、切り始めに舵が重く、一旦切り始めると、舵がどんどん切れて行く慣性感を軽減する。トルク慣性補償制御７０の内容を図３（Ａ）に示す。微分４４で微分された操舵トルクに応じて、慣性補償マップ７２により慣性補償量が決定される。即ち、操舵トルク微分値が大きいときには、高い慣性補償量が決定され、操舵トルクが小さいときには、低い慣性補償量が決定され、乗算ノード７８側へ出力される。
【００３３】
車速センサ２４からの車速値は、補間係数マップ７４により車速に対応する重み付けが行われる。例えば、車速０ｋｍ／ｈの際には“０．７”を出力し、４０ｋｍ／ｈの際には“１．０”を出力し、７０ｋｍ／ｈの際には“０．６”を出力する。これにより、慣性補償量を低速で小さく、中速で大きく、高速で小さくしている。補間計数マップ７４からの重み付け値が乗算ノード７８側へ出力され、上述した慣性補償量が車速に応じて補正される。
【００３４】
温度センサ２８からの温度値は、温度ゲインマップ７６により温度に応じた重み付けが行われる。例えば、温度−１０℃の際には、１．０が出力され、１０℃の際には０．７が出力される。これにより、低温で減速機１６の抵抗が大きくなっている時には、高い重み付け値を出力することで、低温時と常温時とで、操舵感が異ならないようにする。この温度ゲインマップ７６からの温度重み付け値が、乗算ノード７９側へ出力され、上記車速により補正された慣性補償量が、温度に応じて補正され、図２に示す加算ノード４８へ印加され、アシスト制御６０からの指令トルク値を補償する。
【００３５】
以上記述したように、本実施形態の電気式動力舵取装置においては、アシスト制御６０、トルク慣性補償制御７０、ハンドルの戻し補償制御８０、ダンパ補償制御９０において、温度ゲインマップを備え、温度に応じて補正を行っているため、低温で減速機１６の抵抗が大きくなっている時に、温度補正を行うことで、低温時と常温時とで同じ操舵感を実現できる。
【００３６】
また、本実施形態では、温度センサ２８が、減速機１６に取り付けられているため、減速機１６に起因する摩擦抵抗の増大を正確に検出し、補償することができ、減速機１６が常温となったときと同じ操舵感を実現できる。
なお、本実施形態では、操舵状態として操舵トルクを検出し、この操舵トルクに応じてアシスト制御するようにしたが、操舵トルクに代えて操舵角や操舵角速度などに応じてアシスト制御するようにしてもよい。また、本実施形態では、温度を検出するのに減速機１６に取り付けられた温度センサにより行っていたが、所定の計算式から推定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施態様に係る電気式動力舵取装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は、図２中のトルク慣性補償制御のブロック図であり、図３（Ｂ）は、アシスト制御のブロック図である。
【図４】図４（Ａ）は、図２中のハンドル戻し補償制御のブロック図であり、図４（Ｂ）は、ダンパ補償制御のブロック図である。
【図５】図２中のトルク慣性補償制御のブロック図である。
【符号の説明】
１０電気式動力舵取装置
２２トルクセンサ
２４車速センサ
２６モータ駆動回路
２８温度センサ
３０制御装置
６０アシスト制御
７０トルク慣性補償制御
８０ハンドル戻し補償制御
９０ダンパ補償制御[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus that assists steering by a motor.
[0002]
[Prior art]
As an electric power steering device, a torque sensor that detects steering torque is attached to an input shaft to which a steering wheel is fixed, and an assist torque corresponding to the steering torque detected by the torque sensor is generated by an electric motor. It is generally known that the steering force is reduced via this. In such an electric power steering apparatus, since it is only necessary to energize the motor only when generating the assist torque, energy consumption is less than that of the hydraulic steering apparatus that always needs to drive the hydraulic pump. There is an advantage. On the other hand, in the electric power steering device, since the steering is assisted through the motor and the speed reducer, the friction and the inertia amount are larger than the hydraulic power steering device by the amount of the motor and the speed reducer. This will make the driver feel uncomfortable. Specifically, at a low speed, the rudder returns slowly due to the reaction force of the road surface due to friction. On the other hand, at a medium to high speed, once it starts to return, the return is accelerated due to inertia. Further, the rudder feels heavy at the beginning of cutting due to friction, and once it starts to turn, it gives the driver a feeling that the rudder is continually being cut off due to inertia.
[0003]
In the electric power steering device, in order to compensate for the slow return of the rudder at the low speed described above, the steering return compensation that increases the return amount of the steering wheel at the low speed is performed, and the return of the rudder at the above medium speed is fast. In order to compensate for this, damper compensation is performed to reduce the amount of return of the steering wheel at medium and high speeds.In addition, the rudder is heavy at the start of turning as described above. Torque inertia compensation is performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even when the above-described steering wheel return compensation, damper compensation, and torque inertia compensation are performed, the problem remains that the steering feeling changes depending on the temperature in the electric power steering apparatus.
The inventor investigated the cause of the change in steering feeling due to temperature. At low temperatures, the Coulomb frictional resistance increased due to the difference in thermal expansion coefficient of each component constituting the speed reducer, and the viscosity resistance of grease in the speed reducer It has been found that the steering feeling has changed due to the difference in resistance between the reduction gear at low temperature and normal temperature.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of realizing a uniform steering feeling regardless of temperature.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is provided with an assist temperature map for adjusting the gain according to the detected temperature, detects the steering state, drives the motor according to the steering state, and steers. An assist control unit for assisting in the direction;
In an electric power steering apparatus including a damper control unit that detects an angular velocity of a handle or a motor and adjusts a return amount of the handle at a middle or high speed according to the angular velocity,
The damper control unit is provided with a damper for temperature map for adjusting the gain according to the detected temperature, below a predetermined value indicating a low temperature is determined with the viscosity resistance of the reduction gear with that detected has increased In this case, a technical feature is to lower the temperature gain.
[0009]
According to claim 1, the damper control unit, the lower the gel temperature gain in the reverse direction at a low temperature. For this reason, even when the frictional resistance of the reduction gear is high at a low temperature, the same steering feeling as that at room temperature can be realized.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an electric power steering apparatus according to an embodiment of a load control apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus 10 according to the first embodiment. The electric power steering apparatus 10 includes a torque sensor 22 for detecting steering torque, and a control apparatus that calculates a motor command torque (steering assist amount) based on the steering torque from the torque sensor 22 and the vehicle speed from the vehicle speed sensor 24. 30 and a motor drive circuit 26 that obtains a current command value corresponding to the motor command torque and controls energization of the motor M.
[0016]
The torque sensor 22 is disposed on the input shaft 12 connected to the steering steering 14 of the vehicle. The output of the motor M is decelerated by the speed reducer 16 and transmitted to the rack and pinion gear 18 for steering the front wheels. A temperature sensor 28 is attached to the speed reducer 16, and a measured temperature from the temperature sensor 28 is input to the control device 30.
[0017]
The control system of the control device 30 and the motor drive circuit 26 is shown in the block diagram of FIG. The output from the torque sensor 22 (steering torque: voltage value) is converted into a digital value via the A / D conversion 32, and the torque value is calculated in the torque calculation 34. Noise is removed from the calculated torque value by the low-pass filter 36 and is input to the assist control 60 via the addition node 38. On the other hand, the vehicle speed (pulse signal) from the vehicle speed sensor 24 is input to the vehicle speed calculation 42 via the I / F 40, and the calculated vehicle speed is input to the assist control 60. Similarly, the temperature value of the temperature sensor 28 is input to the assist control 60. On the other hand, the output from the low-pass filter 36 is phase-compensated by the phase compensation 46 via the differentiation 44 and input to the assist control 60 via the addition node 38. The phase compensation 46 advances the phase by differentiating the steering torque value by the differentiation 44 to compensate for the steering assist delay. That is, when the command value is calculated based on the detected value, it takes a certain time to complete the calculation, and this fixed time becomes a delay of the command value with respect to the detected value, and the command value is obtained based on the current detected value. The steering assist cannot be properly controlled. For this reason, the phase compensation 46 advances the phase of the steering torque.
[0018]
The contents of the assist control 60 are shown in FIG. A command torque value is determined by the assist map 62 according to the steering torque from the addition node 38. That is, when the steering torque is large, a high command torque value is determined, and when the steering torque is small, a low command torque value is determined and output to the multiplication node 68 side. Further, in the electric power steering apparatus according to the first embodiment, when the steering torque is smaller than a predetermined value, a “dead zone” is provided so that motor control according to the steering torque is not performed. In other words, by providing a dead zone, the feeling of rigidity in the vicinity of the steering neutral at the time of middle and high speed traveling is enhanced, and the steering feeling is enhanced. When the steering torque is smaller than the steering torque Ts, the command torque is output as 0. When the steering torque is larger than the predetermined steering torque Tm, a constant command torque value (maximum motor output) is output as the maximum value.
[0019]
The vehicle speed value from the vehicle speed sensor 24 is weighted according to the vehicle speed by the vehicle speed gain map 64. By searching the vehicle speed gain map according to the vehicle speed, for example, “1” is output when the vehicle speed is 0 km / h, and “0.2” is output when the vehicle speed is 100 km / h. As a result, when steering is performed by weighting the steering assist amount according to the vehicle speed, the steering is light at low speed and, on the contrary, the steering is heavy at high speed. A vehicle speed weighting value from the vehicle speed gain map 64 is output to the multiplication node 68 side, and the above-described command torque is corrected according to the vehicle speed.
[0020]
The temperature value from the temperature sensor 28 is weighted according to the temperature by the temperature gain map 66. By searching the temperature gain map 66 according to the temperature, for example, 1.0 is output when the temperature is −10 ° C., and 0.7 is output when the temperature is 10 ° C. Thereby, the Coulomb frictional resistance is increased from the difference in thermal expansion coefficient between the components constituting the speed reducer 16 described above at low temperature, and the viscosity resistance of the grease in the speed reducer 16 is increased and the resistance is increased. By outputting a high weighting value, the command torque value is increased so that the steering feeling does not differ between the low temperature and the normal temperature. The temperature weighting value from the temperature gain map 66 is output to the multiplication node 69 side, and the command torque value corrected by the vehicle speed is corrected according to the temperature.
[0021]
As shown in FIG. 2, the command torque value from the assist control 60 is applied to the current command limiter 50 via the addition node 48. In the current command limiter 50, the command torque value exceeding the maximum output of the motor M is limited.
[0022]
The command torque value from the current command limiter 50 is applied to the PI control 100 via the subtraction node 52. The contents of the PI control 100 are shown in FIG. In the PI control 100, a Gp gain is added to the command torque value and applied to the addition node 102, and the command torque value is differentiated and a Gi gain is added and applied to the addition node 102. On the other hand, the current of the motor M is applied to the subtraction node 52 via the low pass filter 112 and the A / D conversion 114. In the PI control 100, PI feedback control is performed so that the actual motor current input via the A / D conversion 114 becomes the command torque value (command current value).
[0023]
The command torque value from the PI control 100 is applied to the motor drive circuit 26. The PWM calculation 27 of the motor drive circuit 26 performs PWM control by applying current to the bases of the transistors Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 so that the motor M generates an output corresponding to the command torque value.
[0024]
The motor U-phase potential is applied to the non-inverting input of the differential amplifier 136 via the low-pass filter 122 and the A / D converter 124. The motor V-phase potential is applied to the inverting input of the differential amplifier 136 via the low-pass filter 132 and the A / D converter 134. The voltage between the motor terminals is output from the differential amplifier 136 and applied to the subtraction node 54. The motor current input via the A / D conversion 114 described above is multiplied by (LS + R) 138 and applied to the subtraction node 54 as a motor electromotive force, and the motor back electromotive force is output from the subtraction node 54. Here, LS in (LS + R) to be multiplied represents a differential value of the motor inductance, and R represents a resistance of the motor.
[0025]
The counter electromotive force from the subtraction node 54 is divided by the amplifier 56 with the counter electromotive force constant Ke to obtain the angular velocity of the motor, and the amplifier 58 is further divided with the reduction ratio of the reducer 16 to obtain the angular velocity of the steering wheel. Applied to the steering wheel return compensation control 80 and the damper compensation control 90. Here, the angular velocity of the steering wheel is estimated by calculation, but it is also possible to detect the angular velocity by a steering angle sensor.
[0026]
The steering wheel return compensation control 80 performs control for compensating for the characteristics of the electric power steering apparatus in which the return of the rudder due to the reaction force of the road surface is slowed by the frictional resistance between the motor M and the speed reducer 16 at a low speed. The contents of the steering wheel return compensation control 80 are shown in FIG. The handle return amount is determined by the handle return map 82 according to the angular velocity of the handle. That is, when the angular velocity of the handle is large, the return amount of the large handle is determined, and when the angular velocity is small, the return amount of the small handle is determined and output to the multiplication node 88 side. In the steering wheel return map 82 of the electric power steering apparatus according to the first embodiment, similarly to the assist map 62 described above, when the angular velocity is smaller than a predetermined value, the motor control according to the angular velocity is not performed. A "dead zone" is provided. In addition, when the angular velocity is higher than a predetermined angular velocity, a fixed steering wheel return amount is output as a maximum value.
[0027]
The vehicle speed value from the vehicle speed sensor 24 is weighted according to the vehicle speed by the vehicle speed gain map 84. By searching the vehicle speed gain map according to the vehicle speed, for example, “1” is output when the vehicle speed is 0 km / h, and “0.2” is output when the vehicle speed is 40 km / h. As a result, the steering wheel return amount is increased at low speeds, and the return amount is decreased at medium and high speeds. A vehicle speed weighting value from the vehicle speed gain map 84 is output to the multiplication node 88 side, and the return amount of the steering wheel described above is corrected according to the vehicle speed.
[0028]
The temperature value from the temperature sensor 28 is weighted according to the temperature by the temperature gain map 86. By searching the temperature gain map 86 according to the temperature, for example, 1.0 is output when the temperature is −10 ° C., and 0.7 is output when the temperature is 10 ° C. Thereby, the Coulomb frictional resistance is increased from the difference in thermal expansion coefficient between the components constituting the speed reducer 16 described above at low temperature, and the viscosity resistance of the grease in the speed reducer 16 is increased and the resistance is increased. By outputting a high weighting value, the steering feeling does not differ between low temperature and normal temperature. The temperature weighted value from the temperature gain map 86 is output to the multiplication node 89 side, the return amount of the steering wheel corrected by the vehicle speed is corrected according to the temperature, and applied to the addition node 48 shown in FIG. The command torque value from the assist control 60 is compensated.
The handle return control circuit 80 may determine the handle return amount in accordance with the angular velocity of the motor M instead of the angular velocity of the handle.
[0029]
On the other hand, the damper compensation control 90 shown in FIG. This is to prevent the rudder from returning too much due to the inertia of the motor M and the speed reducer 16 once the rudder begins to return. The contents of the damper compensation control 90 are shown in FIG. The damper amount is determined by the damper map 92 according to the angular velocity of the steering wheel. That is, when the angular velocity of the handle is large, a large damper amount (small handle return amount) in the direction opposite to the rotation direction of the handle is determined, and when the angular velocity is small, a small damper amount (large handle return amount) is determined. It is output to the multiplication node 98 side. Similarly to the assist map 62 described above, the damper map 92 is provided with a “dead zone” that prevents the motor control corresponding to the angular velocity from being performed when the angular velocity is smaller than a predetermined value. Further, when the angular velocity is higher than the predetermined angular velocity, a constant damper amount is output as the maximum value.
[0030]
The vehicle speed value from the vehicle speed sensor 24 is weighted according to the vehicle speed by the vehicle speed gain map 94. By searching the vehicle speed gain map according to the vehicle speed, for example, “0” is output when the vehicle speed is 0 km / h, and “0.6” is output when the vehicle speed is 40 km / h. Thereby, the damper amount is increased at high speed, and the damper amount is decreased at low speed. A vehicle speed weighting value from the vehicle speed gain map 94 is output to the multiplication node 98 side, and the return amount of the steering wheel described above is corrected according to the vehicle speed.
[0031]
The temperature value from the temperature sensor 28 is weighted according to the temperature by the temperature gain map 96. By searching the temperature gain map 96 according to the temperature, for example, 0 is output when the temperature is −10 ° C., and 0.7 is output when the temperature is 10 ° C. Thereby, the Coulomb frictional resistance is increased from the difference in thermal expansion coefficient between the components constituting the speed reducer 16 described above at low temperature, and the viscosity resistance of the grease in the speed reducer 16 is increased and the resistance is increased. By outputting a low weighting value, the steering feeling does not differ between low temperature and normal temperature. The temperature weighted value from the temperature gain map 96 is output to the multiplication node 99 side, and the damper amount corrected by the vehicle speed is corrected according to the temperature and applied to the addition node 48 shown in FIG. The command torque value from 60 is compensated.
The damper compensation control 90 may determine the amount of damper according to the angular velocity of the motor M instead of the angular velocity of the steering wheel.
[0032]
As shown in FIG. 2, the differential value, vehicle speed, and temperature value of the steering torque are input to the torque inertia compensation control 70. The torque inertia compensation control 70 reduces the feeling of inertia that the rudder is severed at the start of turning and once the rudder is turned off. The contents of the torque inertia compensation control 70 are shown in FIG. The inertia compensation amount is determined by the inertia compensation map 72 according to the steering torque differentiated by the differentiation 44. That is, when the steering torque differential value is large, a high inertia compensation amount is determined, and when the steering torque is small, a low inertia compensation amount is determined and output to the multiplication node 78 side.
[0033]
The vehicle speed value from the vehicle speed sensor 24 is weighted corresponding to the vehicle speed by the interpolation coefficient map 74. For example, “0.7” is output when the vehicle speed is 0 km / h, “1.0” is output when the vehicle speed is 40 km / h, and “0.6” is output when the vehicle speed is 70 km / h. . Thereby, the inertia compensation amount is small at low speed, large at medium speed, and small at high speed. The weighted value from the interpolation count map 74 is output to the multiplication node 78 side, and the above-described inertia compensation amount is corrected according to the vehicle speed.
[0034]
The temperature value from the temperature sensor 28 is weighted according to the temperature by the temperature gain map 76. For example, when the temperature is −10 ° C., 1.0 is output, and when the temperature is 10 ° C., 0.7 is output. As a result, when the resistance of the speed reducer 16 is large at low temperatures, a high weighting value is output so that the steering feeling does not differ between low temperatures and normal temperatures. The temperature weighted value from the temperature gain map 76 is output to the multiplication node 79 side, and the inertia compensation amount corrected by the vehicle speed is corrected according to the temperature and applied to the addition node 48 shown in FIG. The command torque value from the control 60 is compensated.
[0035]
As described above, in the electric power steering apparatus of the present embodiment, the assist control 60, the torque inertia compensation control 70, the steering wheel return compensation control 80, and the damper compensation control 90 are provided with a temperature gain map, and are adjusted to the temperature. Since the correction is performed accordingly, the same steering feeling can be realized at the low temperature and at the normal temperature by performing the temperature correction when the resistance of the speed reducer 16 is large at a low temperature.
[0036]
In the present embodiment, since the temperature sensor 28 is attached to the speed reducer 16, it is possible to accurately detect and compensate for an increase in frictional resistance caused by the speed reducer 16. The same steering feeling can be realized.
In this embodiment, the steering torque is detected as the steering state, and the assist control is performed according to the steering torque. However, the assist control is performed according to the steering angle or the steering angular velocity instead of the steering torque. Also good. Further, in this embodiment, the temperature is detected by the temperature sensor attached to the speed reducer 16 but may be estimated from a predetermined calculation formula.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3A is a block diagram of torque inertia compensation control in FIG. 2, and FIG. 3B is a block diagram of assist control.
4A is a block diagram of steering wheel return compensation control in FIG. 2, and FIG. 4B is a block diagram of damper compensation control.
FIG. 5 is a block diagram of torque inertia compensation control in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric power steering device 22 Torque sensor 24 Vehicle speed sensor 26 Motor drive circuit 28 Temperature sensor 30 Control device 60 Assist control 70 Torque inertia compensation control 80 Handle return compensation control 90 Damper compensation control

Claims

An assist control unit that includes an assist temperature map for adjusting the gain according to the detected temperature, detects the steering state, and drives the motor according to the steering state to assist in the steering direction;
In an electric power steering apparatus including a damper control unit that detects an angular velocity of a handle or a motor and adjusts a return amount of the handle at a middle or high speed according to the angular velocity,
The damper control unit is provided with a damper for temperature map for adjusting the gain according to the detected temperature, below a predetermined value indicating a low temperature is determined with the viscosity resistance of the reduction gear with that detected has increased In this case, the electric power steering apparatus is characterized in that the temperature gain is lowered.