JP4432362B2

JP4432362B2 - Electric power steering device for vehicles

Info

Publication number: JP4432362B2
Application number: JP2003138811A
Authority: JP
Inventors: 一平山▲崎▼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: JP2004338616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、車両用電動パワーステアリング装置に係り、特に、車両の操舵応答特性（操舵角−操舵トルクの位相特性）の非定常応答成分を補償するようにアシストトルクを付与する車両用電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、操舵応答特性（すなわち、操舵角−操舵トルクの位相特性）が操舵速度や車速によって変化するため、運転者が感知するいわゆる「操舵感」（≒操舵反力）も車速や操舵速度によって異なるのが通常である。
【０００３】
従来、車両用電動パワーステアリング装置においては、全車速域又は全操舵速度域で安定した（すなわち略一定の）操舵応答特性が得られるように、このような車両の操舵応答特性の変化を考慮してアシストトルクが付与されている。
【０００４】
具体的には、所望の特性が得られるように、例えば操舵速度に比例するダンピング項を変化させるなどして、操舵感にいわゆる「味付け」を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような制御を実行する従来の電動パワーステアリング装置には、実車走行によるトライ・アンド・エラーを積み重ねた経験によらなければ所望の操舵応答特性を得るために制御パラメータに設定すべき目標値を決定することができないという問題がある。
【０００６】
また、経験に依存するため、上記目標値を適切に決めることが難しいという問題もある。
【０００７】
さらに、例えば車速高速域での安定性を得るために操舵速度に比例した抵抗性分（いわゆるダンピング項）を付与すると、かえって操舵感が悪化するという問題も生じ得る。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、経験に依存せずに車両の操舵応答特性を安定させるようなアシストトルクを付与することが可能な車両用電動パワーステアリング装置を提供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、操舵ハンドルの回動操作による操舵トルクに対してアシストトルクを発生する電動機を備えた車両用電動パワーステアリング装置であって、車両の操舵角に対する操舵トルクの応答特性のうち車速や操舵速度に依存して変化する非定常応答成分を、車両モデルとして表された操舵応答特性から、前記操舵応答特性から数学的に算出可能な定常応答成分を差し引いて求め、前記非定常応答成分が前記アシストトルクによって打ち消されるように該アシストトルクの大きさを制御することを特徴とする車両用電動パワーステアリング装置である。
【００１０】
この態様において、操舵応答特性とは、車速及び操舵速度によって変化するものであり、操舵角に対する操舵トルクの応答特性、すなわち車両における操舵角−操舵トルクの位相特性を指す。
【００１１】
また、この態様において、操舵応答特性の非定常応答成分とは、該応答特性のうち車速や操舵速度の変化に依存する成分を指す。換言すれば、操舵応答特性の定常応答成分は無限時間が経過したときの応答特性であるから、操舵応答特性から該定常応答成分を差し引いたものが上記非定常応答成分である。
【００１２】
この態様によれば、車両モデルとして表された操舵応答特性から、数学的に算出可能な定常応答性分を差し引いて操舵応答特性の非定常応答成分を求めることにより、該非定常応答成分がアシストトルクによって補償される（すなわち、打ち消される）ように電動機を制御することによって操舵応答特性を全車速域及び全操舵速度域において安定化させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。なお、車両用電動パワーステアリング装置自体のおおよその構成や機能は既に良く知られており、本明細書では詳しい説明を省略する。
【００１４】
また、以下に説明する本発明の一実施形態においては、便宜上、操舵トルクに対するアシストトルクを発生するモータがラック軸上に設けられたいわゆるラック同軸型のパワーステアリング装置を一例として挙げる。
【００１５】
図１は、車両に搭載された電動パワーステアリング装置の概略図である。操舵ハンドル１０１を通じて入力された運転者の回動操作は、操舵軸１０２及び図示しないピニオン部を通じてラック軸１０４に伝達される。
【００１６】
ラック軸１０４は、横方向に動くことによって、転舵輪１０５を転舵する。ラック軸１０４の同軸上には、この横方向の動きをアシストする電動モータ１０６が設けられている。
【００１７】
操舵ハンドル１０１には舵角センサ１０３が設けられる。舵角センサ１０３によって検出された操舵角は、モータ１０６に対する通電制御を行うパワステＥＣＵ１０７へ伝達される。ＥＣＵ１０７は、モータ１０６の回転を制御し、所望のアシスト力（モータ指令トルク）を発生させる。また、ＥＣＵ１０７には、図示しない車速センサから車速情報が入力される。
【００１８】
次いで、図２を用いて、本実施形態に係るＥＣＵ１０７によるアシストトルク決定処理について詳述する。図２は、本実施形態に係るアシストトルク決定処理の流れを示すフローチャートである。
【００１９】
既述のように、操舵応答特性を安定化させるために、本実施形態に係るＥＣＵ１０７は、モータ１０６によって付与されるアシストトルクによって車両の操舵応答特性の非定常応答成分が補償されるように、モータ指令トルクの大きさを決定する。
【００２０】
より具体的には、ＥＣＵ１０７は、車両モデルで表された伝達関数から定常応答成分を引くことによって車速や操舵速度に依存する非定常応答成分を求め、この非定常成分が打ち消されるようにモータ指令トルクを決定する。
【００２１】
まず、ＥＣＵ１０７は、操舵速度ω（ｒａｄ／ｓ）を入力とし、補償（されるべき）トルクＴ_ｈ（Ｎｍ）を出力とする伝達関数Ｆ（ｓ）を算出する（Ｓ２０１）。
【００２２】
ここで、ハンドル操舵角θを入力とし、操舵トルクＴを出力とする車両の伝達関数Ｐ（ｓ）は、既知の２輪モデルを用いると、
【００２３】
【数１】

と表すことができる。ここで、ｍは車両重量（ｋｇ）であり、ξはトレール（ｍ）であり、Ｋ_ｆは前輪コーナリングパワ（Ｎ／ｒａｄ）であり、Ｋ_ｒは後輪コーナリングパワ（Ｎ／ｒａｄ）であり、Ｉ_ｖはヨー慣性モーメント（Ｎｍｓ^２）であり、ｌ_ｆは前輪車軸−重心間距離（ｍ）であり、ｌ_ｒは後輪車軸−重心間距離（ｍ）であり、Ｎ_ｓはステアリング・オーバオール・レシオである。
【００２４】
ここで、補償伝達関数Ｆ（ｓ）は、操舵速度ωに応じて、操舵応答特性の非定常応答成分と等しい補償トルクＴ_ｈを発生させるものであるため、操舵応答特性を示す車両伝達関数Ｐ（ｓ）からこのＰ（ｓ）の定常応答成分すなわち無限時間が経過したときの伝達関数Ｐ（０）を引き、次数を下げることによって、求められる。具体的には、
【００２５】
【数２】

と表すことができる。ここで、Ｐ_ｎｕｍ（ｓ）はＰ（ｓ）の分子を表し、Ｐ_ｄｅｎ（ｓ）はＰ（ｓ）の分母を表す。
【００２６】
上記式（１）において、車速Ｖ以外のパラメータは車両ごとに予めプリセット可能なものであるため、本実施形態では、搭載車両に関するこれらの値をＥＣＵ１０７が予め保持しているものとする。
【００２７】
したがって、ＥＣＵ１０７は、Ｓ２０１において、図示しない車速センサから取得したその時点での車速を上記式（１）に代入してＰ（ｓ）及びＰ（０）を求め、さらにこれらを上記式（２）に代入することによって、その車両についてのその車速での補償伝達関数Ｆ（ｓ）を算出することができる。
【００２８】
次に、ＥＣＵ１０７は、舵角センサ１０３から取得した操舵角θを時間微分して操舵速度ωを算出し、このωにＳ２０１で算出した補償伝達関数Ｆ（ｓ）を掛けることによって、補償トルクＴ_ｈを求める（Ｓ２０２）。
【００２９】
次に、ＥＣＵ１０７は、Ｓ２０２で求めた補償トルクＴ_ｈをモータ指令トルクとし、該トルクを発生するようにモータ１０６に対する通電制御を行う（Ｓ２０３）。
【００３０】
これらＳ２０１〜Ｓ２０３の処理は、例えばイグニッション・スイッチがオンである限り、常時繰り返される。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、その時の車速及び操舵速度に応じて、操舵トルクに対するアシストトルクを発生するモータに、搭載車両の操舵応答特性のうち車速及び操舵速度によって変化する非定常応答成分を補償するような大きさのトルクを発生させることができ、よって操舵応答特性を全車速域及び全操舵速度域において安定化させることができる。
【００３２】
なお、上記一実施形態に係る構成は一例に過ぎず、アシスト力を発生するモータはラック同軸型に限られない。
【００３３】
また、上記一実施形態の説明では、便宜上、補償トルク＝モータ指令トルクとして説明したが、より厳密には、上記処理により決定された補償トルクに更に別の補償制御を加えた上でモータ指令トルクとしてもよい。
【００３４】
また、上記一実施形態において、車両操舵応答特性を表すのに２輪モデルを用いたのは一例に過ぎず、当業者には明らかなように、４輪モデルなどの高次モデルに変更すればより精密な補償を行うことができる。
【００３５】
さらに、上記一実施形態において、車両伝達関数Ｐ（ｓ）に含まれる車速Ｖ以外のパラメータの値はＥＣＵが予め保持するとしたのは一例に過ぎず、当業者には明らかなように、これらパラメータの値はリアルタイムで測定されてもよい。
【００３６】
最後に、図３〜１４を用いて、上記一実施形態に係る制御を走行中の車両で実際に行った実験のデータを紹介する。本実験で用いた車両に関する諸元は以下の通りである。
・駆動方式：２ＷＤ（ＦＲ）
・排気量：３，０００ｃｃ
・車両重量ｍ：１，６５０ｋｇ
・前輪軸重割合Ｄｗｆ：０．５２１
・ホイールベースｌ：２．８５ｍ
・正規化慣性モーメント係数Ｉｚｎ：０．８５１２１８
・前輪コーナリングパワＫ_ｆ：４８，２５８Ｎ／ｒａｄ
・後輪コーナリングパワＫ_ｒ：７０，５３１Ｎ／ｒａｄ
図３は、上記一実施形態に係る制御を行わない場合、すなわち従来通りのアシストトルク決定処理による、車速Ｖが８０ｋｍ／ｈで操舵速度ωが１Ｈｚの場合の操舵角θ−操舵トルクＴの位相特性を示すグラフである。
【００３７】
図３の状態から操舵速度ωを１Ｈｚに保ちながら車速Ｖを１２０ｋｍ／ｈに上げた場合の特性を図４に示す。図から明らかなように、車速の増加に伴い、位相特性の描く円がつぶれるように変化している。
【００３８】
これらの特性を重ね書きしたものを図５に示す。このように、従来技術によれば、車速の違いによって位相特性が大きく異なるため、運転者の操舵感も一定でない。
【００３９】
他方、図６〜８は、同じ条件下で上記一実施形態に係る制御を実行した場合のグラフを示す。図６が車速８０ｋｍ／ｈの場合を示し、図７が車速１２０ｋｍ／ｈの場合を示す。重ね書きした図８から明らかなように、本制御を実施した場合、位相特性の描く円が８０ｋｍ／ｈの場合と１２０ｋｍ／ｈの場合とでおよそ一致する。
【００４０】
このように、上記一実施形態に係る制御によれば、運転者は、車速が８０ｋｍ／ｈの場合と１２０ｋｍ／ｈの場合とでほぼ同じ操舵感を得ることになる。
【００４１】
図９は、上記一実施形態に係る制御を行わない場合、すなわち従来通りのアシストトルク決定処理による、車速Ｖが１００ｋｍ／ｈで操舵速度ωが０．２〜０．４Ｈｚの場合の操舵角θ−操舵トルクＴの位相特性を示すグラフである。
【００４２】
図９の状態から車速Ｖを１００ｋｍ／ｈに保ちながら操舵速度ωを０．９〜１．１Ｈｚに上げた場合の特性を図１０に示す。図から明らかなように、操舵速度の増加に伴い、位相特性の描く円がつぶれるように変化している。
【００４３】
これらの特性を重ね書きしたものを図１１に示す。このように、従来技術によれば、操舵速度の違いによって位相特性が大きく異なるため、運転者の操舵感も一定でない。
【００４４】
他方、図１２〜１４は、同じ条件下で上記一実施形態に係る制御を実行した場合のグラフを示す。図１２が操舵速度が０．２〜０．４Ｈｚの場合の場合を示し、図１３が操舵速度を０．９〜１．１Ｈｚの場合を示す。重ね書きした図１４から明らかなように、本制御を実施した場合、位相特性の描く円が０．２〜０．４Ｈｚの場合と０．９〜１．１Ｈｚの場合とでおよそ一致する。
【００４５】
このように、上記一実施形態に係る制御によれば、運転者は、操舵速度が０．２〜０．４Ｈｚの場合と０．９〜１．１Ｈｚの場合とでほぼ同じ操舵感を得ることになる。すなわち、素早く操舵した場合であっても、ゆっくりと操舵した場合であっても、操舵感はほぼ同じとなる。
【００４６】
このように、上記実験からも、上記一実施形態により操舵応答特性が全車速域及び全操舵速度域において安定化することは明らかである。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、経験に依存せずに車両の操舵応答特性を安定させるようなアシストトルクを付与することが可能な車両用電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両に搭載された電動パワーステアリング装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るアシストトルク決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】車速：８０ｋｍ／ｈ、操舵速度：１Ｈｚ、制御無し、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図４】車速：１２０ｋｍ／ｈ、操舵速度：１Ｈｚ、制御無し、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図５】車速：８０ｋｍ／ｈ及び１２０ｋｍ／ｈ、操舵速度：１Ｈｚ、制御無し、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図６】車速：８０ｋｍ／ｈ、操舵速度：１Ｈｚ、制御有り、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図７】車速：１２０ｋｍ／ｈ、操舵速度：１Ｈｚ、制御有り、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図８】車速：８０ｋｍ／ｈ及び１２０ｋｍ／ｈ、操舵速度：１Ｈｚ、制御有り、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図９】車速：１００ｋｍ／ｈ、操舵速度：０．２〜０．４Ｈｚ、制御無し、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図１０】車速：１００ｋｍ／ｈ、操舵速度：０．９〜１．１Ｈｚ、制御無し、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図１１】車速：１００ｋｍ／ｈ、操舵速度：０．２〜０．４Ｈｚ及び０．９〜１．１Ｈｚ、制御無し、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図１２】車速：１００ｋｍ／ｈ、操舵速度：０．２〜０．４Ｈｚ、制御有り、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図１３】車速：１００ｋｍ／ｈ、操舵速度：０．９〜１．１Ｈｚ、制御有り、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【図１４】車速：１００ｋｍ／ｈ、操舵速度：０．２〜０．４Ｈｚ及び０．９〜１．１Ｈｚ、制御有り、の場合の操舵角−操舵トルクの位相特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１操舵ハンドル
１０２操舵軸
１０３舵角センサ
１０４ラック軸
１０５転舵輪
１０６電動モータ
１０７パワステＥＣＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a vehicular electric power steering apparatus, and more particularly to vehicular electric power that applies an assist torque so as to compensate for an unsteady response component of a vehicle steering response characteristic (steering angle-steering torque phase characteristic). The present invention relates to a power steering device.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle, since the steering response characteristic (that is, the steering angle-steering torque phase characteristic) changes depending on the steering speed and the vehicle speed, the so-called "steering feeling" (≈ steering reaction force) sensed by the driver is also the vehicle speed and the steering speed. It is usually different for each.
[0003]
Conventionally, in an electric power steering apparatus for a vehicle, such a change in the steering response characteristic of the vehicle is taken into consideration so that a stable (that is, substantially constant) steering response characteristic is obtained in the entire vehicle speed range or the entire steering speed range. Assist torque is applied.
[0004]
Specifically, so-called “seasoning” is performed on the steering feeling, for example, by changing a damping term proportional to the steering speed so as to obtain a desired characteristic.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electric power steering apparatus that executes the control as described above, if it is not based on the experience of accumulating trial and error by actual vehicle running, it should be set as a control parameter in order to obtain a desired steering response characteristic. There is a problem that the target value cannot be determined.
[0006]
Moreover, since it depends on experience, there is a problem that it is difficult to appropriately determine the target value.
[0007]
Further, for example, if a resistance component (so-called damping term) proportional to the steering speed is applied in order to obtain stability in the high speed range of the vehicle speed, a problem that the steering feeling deteriorates may be caused.
[0008]
The present invention is intended to solve such a problem, and provides an electric power steering apparatus for a vehicle capable of applying an assist torque that stabilizes a steering response characteristic of the vehicle without depending on experience. The main purpose.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An aspect of the present invention for achieving the above object is an electric power steering apparatus for a vehicle including an electric motor that generates an assist torque with respect to a steering torque generated by a turning operation of a steering handle. The non-steady response component that changes depending on the vehicle speed and the steering speed among the response characteristics of the steering torque is subtracted from the steering response characteristic represented as a vehicle model by the steady response component that can be mathematically calculated from the steering response characteristic. The electric power steering device for a vehicle is characterized in that the magnitude of the assist torque is controlled so that the unsteady response component is canceled by the assist torque.
[0010]
In this aspect, the steering response characteristic changes depending on the vehicle speed and the steering speed, and indicates the response characteristic of the steering torque with respect to the steering angle, that is, the phase characteristic of the steering angle-steering torque in the vehicle.
[0011]
Further, in this aspect, the unsteady response component of the steering response characteristic refers to a component that depends on changes in the vehicle speed and the steering speed among the response characteristics. In other words, since the steady response component of the steering response characteristic is a response characteristic when infinite time has elapsed, the unsteady response component is obtained by subtracting the steady response component from the steering response characteristic.
[0012]
According to this aspect, the non-steady response component of the steering response characteristic is obtained by subtracting the mathematically-calculated steady response from the steering response characteristic represented as the vehicle model. By controlling the electric motor so as to be compensated for (i.e., canceled out), the steering response characteristic can be stabilized in the entire vehicle speed range and the entire steering speed range.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the general configuration and functions of the electric power steering device for a vehicle itself are already well known and will not be described in detail in this specification.
[0014]
In an embodiment of the present invention described below, for the sake of convenience, a so-called rack coaxial type power steering device in which a motor that generates an assist torque with respect to a steering torque is provided on a rack shaft is taken as an example.
[0015]
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering device mounted on a vehicle. The driver's turning operation input through the steering handle 101 is transmitted to the rack shaft 104 through the steering shaft 102 and a pinion portion (not shown).
[0016]
The rack shaft 104 steers the steered wheel 105 by moving in the lateral direction. An electric motor 106 that assists the lateral movement is provided on the same axis as the rack shaft 104.
[0017]
A steering angle sensor 103 is provided on the steering handle 101. The steering angle detected by the steering angle sensor 103 is transmitted to a power steering ECU 107 that controls energization of the motor 106. The ECU 107 controls the rotation of the motor 106 and generates a desired assist force (motor command torque). Further, vehicle speed information is input to the ECU 107 from a vehicle speed sensor (not shown).
[0018]
Next, the assist torque determination process by the ECU 107 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of assist torque determination processing according to the present embodiment.
[0019]
As described above, in order to stabilize the steering response characteristic, the ECU 107 according to the present embodiment compensates for the unsteady response component of the steering response characteristic of the vehicle by the assist torque applied by the motor 106. Determine the magnitude of the motor command torque.
[0020]
More specifically, the ECU 107 obtains an unsteady response component that depends on the vehicle speed and the steering speed by subtracting the steady response component from the transfer function represented by the vehicle model, and the motor command so that the unsteady component is canceled out. Determine the torque.
[0021]
First, the ECU 107 calculates a transfer function F (s) with the steering speed ω (rad / s) as an input and the compensation (to be compensated) torque T _h (Nm) as an output (S201).
[0022]
Here, when a known two-wheel model is used as a vehicle transfer function P (s) having the steering wheel steering angle θ as an input and the steering torque T as an output,
[0023]
[Expression 1]

It can be expressed as. Here, m is the vehicle weight (kg), ξ is the trail (m), _{K f} is the front wheel cornering power (N / rad), _{K r} is rear wheel cornering power (N / rad) , _{I v} is the yaw inertia moment (Nms ^2), _{l f} is front axle - a distance between the centers of gravity (m), _{l r} is the rear axle - a distance between the centers of gravity (m), _{N s} is the steering Overall ratio.
[0024]
Here, the compensation transfer function F (s), according to the steering speed omega, because those which generate a compensating torque T _h equals the unsteady response component of the steering response characteristic, the vehicle transfer function P indicating the steering response characteristic The steady response component of P (s), that is, the transfer function P (0) when infinite time has elapsed, is subtracted from (s) and the order is lowered. In particular,
[0025]
[Expression 2]

It can be expressed as. Here, P _num (s) represents the numerator of P (s), and P _den (s) represents the denominator of P (s).
[0026]
In the above formula (1), parameters other than the vehicle speed V can be preset in advance for each vehicle. Therefore, in this embodiment, the ECU 107 holds these values relating to the mounted vehicle in advance.
[0027]
Accordingly, in step S201, the ECU 107 substitutes the current vehicle speed acquired from a vehicle speed sensor (not shown) into the above equation (1) to obtain P (s) and P (0), and further obtains these values from the above equation (2). By substituting into, the compensation transfer function F (s) at the vehicle speed for the vehicle can be calculated.
[0028]
Next, the ECU 107 time-differentiates the steering angle θ acquired from the steering angle sensor 103 to calculate the steering speed ω, and multiplies this ω by the compensation transfer function F (s) calculated in S201, thereby compensating torque T _h is obtained (S202).
[0029]
Next, ECU 107 is a compensation torque _{T h} obtained in S202 and the motor command torque, performs energization control for the motor 106 to generate the torque (S203).
[0030]
These processes of S201 to S203 are always repeated as long as, for example, the ignition switch is on.
[0031]
As described above, according to the present embodiment, the motor that generates the assist torque with respect to the steering torque according to the vehicle speed and the steering speed at that time, the unsteady response that changes depending on the vehicle speed and the steering speed among the steering response characteristics of the mounted vehicle. Torque having a magnitude that compensates for the component can be generated, and thus the steering response characteristic can be stabilized in the entire vehicle speed range and the entire steering speed range.
[0032]
Note that the configuration according to the above embodiment is merely an example, and the motor that generates the assist force is not limited to the rack coaxial type.
[0033]
In the description of the above embodiment, for the sake of convenience, the description has been made assuming that the compensation torque is equal to the motor command torque. However, more strictly, the motor command torque is obtained by adding another compensation control to the compensation torque determined by the above processing. It is good.
[0034]
Further, in the above-described embodiment, the use of the two-wheel model to represent the vehicle steering response characteristic is merely an example, and as will be apparent to those skilled in the art, if the model is changed to a higher-order model such as a four-wheel model. More precise compensation can be performed.
[0035]
Furthermore, in the above-described embodiment, the values of parameters other than the vehicle speed V included in the vehicle transfer function P (s) are merely examples that the ECU previously holds, and as will be apparent to those skilled in the art, these parameters The value of may be measured in real time.
[0036]
Finally, data of experiments actually performed on the vehicle that is running the control according to the above embodiment will be introduced with reference to FIGS. The specifications regarding the vehicle used in this experiment are as follows.
・ Drive system: 2WD (FR)
・ Displacement: 3,000cc
-Vehicle weight m: 1,650 kg
-Front wheel axle load ratio Dwf: 0.521
・ Wheelbase l: 2.85m
Normalized moment of inertia coefficient Izn: 0.851218
· Front wheel cornering power _K f: 48,258N / rad
・ Rear wheel cornering power K _r : 70,531N / rad
FIG. 3 shows the phase of the steering angle θ-steering torque T when the control according to the embodiment is not performed, that is, when the vehicle speed V is 80 km / h and the steering speed ω is 1 Hz by the conventional assist torque determination process. It is a graph which shows a characteristic.
[0037]
FIG. 4 shows characteristics when the vehicle speed V is increased to 120 km / h while maintaining the steering speed ω at 1 Hz from the state of FIG. As is apparent from the figure, the circle drawn by the phase characteristic changes so as to collapse as the vehicle speed increases.
[0038]
FIG. 5 shows the overwriting of these characteristics. Thus, according to the prior art, the phase characteristic varies greatly depending on the vehicle speed, and therefore the driver's steering feeling is not constant.
[0039]
On the other hand, FIGS. 6-8 shows the graph at the time of performing control which concerns on the said one embodiment on the same conditions. FIG. 6 shows the case where the vehicle speed is 80 km / h, and FIG. 7 shows the case where the vehicle speed is 120 km / h. As is apparent from the overwritten FIG. 8, when this control is performed, the case where the circle drawn by the phase characteristic is 80 km / h and the case where it is 120 km / h are approximately the same.
[0040]
Thus, according to the control according to the above-described embodiment, the driver obtains substantially the same steering feeling when the vehicle speed is 80 km / h and when the vehicle speed is 120 km / h.
[0041]
FIG. 9 shows the steering angle θ when the control according to the above embodiment is not performed, that is, when the vehicle speed V is 100 km / h and the steering speed ω is 0.2 to 0.4 Hz by the conventional assist torque determination process. -A graph showing the phase characteristics of the steering torque T.
[0042]
FIG. 10 shows characteristics when the steering speed ω is increased to 0.9 to 1.1 Hz while keeping the vehicle speed V at 100 km / h from the state of FIG. As is apparent from the figure, the circle drawn by the phase characteristic changes so as to collapse as the steering speed increases.
[0043]
FIG. 11 shows the overwriting of these characteristics. Thus, according to the prior art, the phase characteristic varies greatly depending on the difference in steering speed, and thus the driver's steering feeling is not constant.
[0044]
On the other hand, FIGS. 12 to 14 show graphs when the control according to the embodiment is executed under the same conditions. FIG. 12 shows a case where the steering speed is 0.2 to 0.4 Hz, and FIG. 13 shows a case where the steering speed is 0.9 to 1.1 Hz. As is apparent from the overwritten FIG. 14, when this control is performed, the case where the circle drawn by the phase characteristic is 0.2 to 0.4 Hz and the case of 0.9 to 1.1 Hz are approximately the same.
[0045]
As described above, according to the control according to the embodiment, the driver obtains substantially the same steering feeling when the steering speed is 0.2 to 0.4 Hz and when the steering speed is 0.9 to 1.1 Hz. become. That is, the steering feeling is almost the same whether the vehicle is steered quickly or slowly.
[0046]
Thus, also from the above experiment, it is clear that the steering response characteristic is stabilized in the entire vehicle speed region and the entire steering speed region according to the above-described embodiment.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electric power steering apparatus for a vehicle that can apply an assist torque that stabilizes the steering response characteristic of the vehicle without depending on experience.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an electric power steering device mounted on a vehicle.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of assist torque determination processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a phase characteristic of steering angle-steering torque when the vehicle speed is 80 km / h, the steering speed is 1 Hz, and no control is performed.
FIG. 4 is a graph showing a steering angle-steering torque phase characteristic when the vehicle speed is 120 km / h, the steering speed is 1 Hz, and no control is performed.
FIG. 5 is a graph showing the phase characteristics of steering angle-steering torque when vehicle speed is 80 km / h and 120 km / h, steering speed is 1 Hz, and no control is performed.
FIG. 6 is a graph showing a phase characteristic of steering angle-steering torque when the vehicle speed is 80 km / h, the steering speed is 1 Hz, and control is performed.
FIG. 7 is a graph showing a phase characteristic of steering angle-steering torque in the case of vehicle speed: 120 km / h, steering speed: 1 Hz, and control.
FIG. 8 is a graph showing a phase characteristic of steering angle-steering torque when vehicle speed is 80 km / h and 120 km / h, steering speed is 1 Hz, and control is performed.
FIG. 9 is a graph showing the phase characteristics of steering angle-steering torque when the vehicle speed is 100 km / h, the steering speed is 0.2 to 0.4 Hz, and no control is performed.
FIG. 10 is a graph showing the phase characteristics of steering angle-steering torque when the vehicle speed is 100 km / h, the steering speed is 0.9 to 1.1 Hz, and no control is performed.
FIG. 11 is a graph showing the steering angle-steering torque phase characteristics when the vehicle speed is 100 km / h, the steering speed is 0.2 to 0.4 Hz and 0.9 to 1.1 Hz, and no control is performed.
FIG. 12 is a graph showing a phase characteristic of steering angle-steering torque in the case of vehicle speed: 100 km / h, steering speed: 0.2 to 0.4 Hz, and control.
FIG. 13 is a graph showing a phase characteristic of steering angle-steering torque in the case of vehicle speed: 100 km / h, steering speed: 0.9 to 1.1 Hz, and control.
FIG. 14 is a graph showing a steering angle-steering torque phase characteristic when the vehicle speed is 100 km / h, the steering speed is 0.2 to 0.4 Hz and 0.9 to 1.1 Hz, and control is performed.
[Explanation of symbols]
101 Steering handle 102 Steering shaft 103 Steering angle sensor 104 Rack shaft 105 Steering wheel 106 Electric motor 107 Power steering ECU

Claims

An electric power steering apparatus for a vehicle including an electric motor that generates an assist torque with respect to a steering torque by a turning operation of a steering handle,
Of the response characteristics of the steering torque with respect to the steering angle of the vehicle, an unsteady response component that changes depending on the vehicle speed and the steering speed can be mathematically calculated from the steering response characteristic expressed as a vehicle model from the steering response characteristic. An electric power steering apparatus for a vehicle characterized by subtracting a steady response component and controlling the magnitude of the assist torque so that the non-steady response component is canceled out by the assist torque.