JP6044439B2 - 電動ステアリング制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハンドル軸に加わる操舵トルクに応じたアシスト操舵力をモータによって出力することで操舵特性を制御する電動ステアリング制御装置に関する。
上記の電動ステアリング制御装置として、ドライバのハンドル操作に応じて適切なアシスト操舵力をモータに発生させるべく、ドライバのハンドル操作等によってハンドルの軸に加えられる操舵トルク等の各種入力信号に基づいてアシスト操舵力を演算し、その演算結果に基づいてモータを駆動させるものが知られている。
このような電動ステアリング制御装置には、操舵トルクが大きくなるにつれて、アシスト操舵力を大きくするものがある(例えば特許文献1参照)。
特許第4103747号公報
しかしながら、上記の電動ステアリング制御装置では、操舵トルクに応じてアシストトルクを発揮するだけなので、ドライバは状況によって過度なアシストがされていると感じることがあり、操作感(操作フィール)が不十分となる虞があった。
そこで、このような問題点を鑑み、操舵をモータにてアシストする電動ステアリング制御装置において、適切なアシスト操舵力を出力できるようにすることを本発明の目的とする。
かかる目的を達成するために成された本発明の電動ステアリング制御装置において、アシスト量生成手段は、車両のハンドルの切り込み、切り戻し、或いは保舵の状態を認識しうる物理量を表す操舵状態量、および操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量に応じてアシスト量を生成する。そして、モータ駆動手段は、アシスト量に基づいてモータを駆動させる。
このような電動ステアリング制御装置によれば、操舵状態量からドライバによる操作の状態を認識することができ、操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量から、操作の状態に応じて出力すべきアシスト量を求めることができる。よって、適切なアシスト操舵力を出力することができる。
なお、上記目的を達成するためには、コンピュータを、電動ステアリング制御装置する各手段として実現するための電動ステアリング制御プログラムとしてもよい。
また、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。
実施形態の電動パワーステアリングシステムの概略構成を表す構成図である。 ECUの制御機構の概略構成を表すブロック図である。 負荷推定器の概略構成を表すブロック図である。 ベースアシスト部20をより簡素なモデルで表したブロック図(a)およびアシスト特性を示すグラフ(b)である。 操舵トルクに対するアシストトルク指令Ta*の特性を示すグラフ(a)、およびハンドルから入力したトルク(ハンドルトルクTh)に対するハンドル角度の応答特性(機械インピーダンス特性)を示すグラフ(b)である。 実施形態におけるトルク補正部30の概略構成を表すブロック図である。 バンドパスフィルタ34の特性を示すグラフ(a)、およびトルク補正部30が加わったことで変化する機械インピーダンス特性を示したグラフ(b)である。 補正ゲイン演算部33の概略構成を示す構成図である。 その他の実施形態におけるトルク補正部30の概略構成を表すブロック図である。 その他の実施形態において、ハンドルから入力したトルク(ハンドルトルクTh)に対するハンドル角度の応答特性(機械インピーダンス特性)を示すグラフである。
以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
[本実施形態の構成]
本実施形態の電動パワーステアリングシステム1は、図1に示すように、ドライバによるハンドル2の操作をモータ6によってアシストするものである。ハンドル2は、ステアリングシャフト3の一端に固定され、ステアリングシャフト3の他端にはトルクセンサ4が接続されており、このトルクセンサ4の他端には、インターミディエイトシャフト5が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト3からトルクセンサ4を経てインターミディエイトシャフト5に至る軸体全体を、まとめてハンドル軸ともいう。
トルクセンサ4は、操舵トルクTsを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト3とインターミディエイトシャフト5とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。
モータ6は、ハンドル2の操舵力をアシスト(補助)するものであり、減速機構6aを介してその回転がインターミディエイトシャフト5に伝達される。すなわち、減速機構6aは、モータ6の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト5に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されており、これにより、モータ6の回転がインターミディエイトシャフト5に伝達される。逆に、ハンドル2の操作や路面からの反力(路面反力)によってインターミディエイトシャフト5が回転されると、その回転が減速機構6aを介してモータ6に伝達され、モータ6も回転されることになる。
また、モータ6は、本実施形態ではブラシレスモータであり、内部にレゾルバ等の回転センサを備え、モータ6の回転状態を出力可能に構成されている。本実施形態のモータ6は、回転センサからの回転状態として、少なくともモータ速度ω(回転角速度を示す情報で、ハンドル軸に換算したものとして扱い、以下操舵速度ωと等価とする)を出力可能に構成されている。
インターミディエイトシャフト5における、トルクセンサ4が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス7に接続されている。ステアリングギアボックス7は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト5の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル2を回すと、インターミディエイトシャフト5が回転(すなわちピニオンギアが回転)し、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド8が取り付けられており、ラックとともにタイロッド8が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド8がその先のナックルアーム9を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ10の向きが変わる。
また、車両における所定の部位には、車両速度Vを検出するための車速センサ11が設けられている。
このような構成により、ドライバがハンドル2を回転(操舵)させると、その回転がステアリングシャフト3、トルクセンサ4、およびインターミディエイトシャフト5を介してステアリングギアボックス7に伝達される。そして、ステアリングギアボックス7内で、インターミディエイトシャフト5の回転がタイロッド8の左右移動に変換され、タイロッド8が動くことによって、左右の両タイヤ10が操舵される。
ECU15は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、トルクセンサ4にて検出された操舵トルクTs、モータ6のモータ速度ω、および車速センサ11にて検出された車両速度Vに基づいて、アシストトルク指令Taを演算する。そして、その演算結果に応じた駆動電圧Vdをモータ6へ印加することにより、ドライバがハンドル2を回す力(延いては両タイヤ10を操舵する力)のアシスト量を制御するものである。
本実施形態ではモータ6がブラシレスモータであるため、ECU15からモータ6へ出力(印加)される駆動電圧Vdは、詳しくは、3相(U,V,W)の駆動電圧Vdu,Vdv,Vdwである。ECU15からモータ6へこれら各相の駆動電圧Vdu,Vdv,Vdwを印加(各相の駆動電流を通電)することで、モータ6の回転トルクが制御される。ブラシレスモータを3相の駆動電圧で駆動(例えばPWM駆動)する方法やその3相の駆動電圧を生成する駆動回路(例えば3相インバータ)についてはよく知られているため、ここではその詳細説明は省略する。
ECU15は、直接的にはモータ6へ印加する駆動電圧Vdを制御することによりモータ6を制御するものであるが、モータ6を制御することで結果としてそのモータ6により駆動される操舵系メカ100を制御するものであるといえ、よってECU15の制御対象はこの操舵系メカ100であるといえる。なお、操舵系メカ100は、図1に示したシステム構成図のうちECU15を除く機構全体、すなわちハンドル2から各タイヤ10に至る、ハンドル2の操舵力が伝達される機構全体を示す。
次に、ECU15の概略構成(制御機構)を図2のブロック図に示す。なお、図2に示したECU15の制御機構のうち、電流フィードバック(FB)部42を除く各部、および電流FB部42の機能の一部は、実際には、ECU15が備える図示しないCPUが所定の制御プログラムを実行することによって実現されるものである。つまり、CPUによって実現される各種機能を機能ブロック毎に分けて図示したものが図2である。ただし、これら各図に示した制御機構がソフトウェアにて実現されることはあくまでも一例であり、図2等に示した制御機構全体または一部を例えばロジック回路等のハードウェアにて実現するようにしてもよいことはいうまでもない。
ECU15は、図2に示すように、ベースアシスト指令Tb*を生成するベースアシスト部20と、補正トルク指令Trを生成する補正部30と、ベースアシスト指令Tb*と補正トルク指令Trを加算することによりアシストトルク指令Taを生成する加算器41と、アシストトルク指令Taに基づいてモータ6へ駆動電圧Vdを印加することによりモータ6を通電駆動する電流フィードバック(FB)部42と、を備えている。
ベースアシスト部20は、路面反力(路面負荷)に応じた操舵反力(操舵トルク)の特性の実現、すなわち路面負荷に対応した反応(反力)が準定常的にドライバへ伝達されるようにすることで車両の状態や路面の状態をドライバが把握しやすくなるようにすることを実現するためのブロックであり、負荷推定器21と、目標生成部22と、偏差演算器23と、コントローラ部24とを備えている。すなわち、このベースアシスト部20は、操舵トルクTsに基づき、その操舵トルクTsが路面から各車輪10に加えられる路面負荷に応じて変化するようにハンドル2の操作をアシストするための、ベースアシスト指令Tb*を生成するものである。
負荷推定器21は、ベースアシスト指令Tb*と操舵トルクTsとに基づいて路面負荷を推定する。目標生成部22は、負荷推定器21にて推定された路面負荷(推定負荷Tx)と自車両の走行速度(車速V)とに基づいて、操舵トルクの目標値である目標操舵トルクTs*を生成する。
次に、目標生成部22は、路面反力に応じてドライバがハンドル操作を重いまたは軽いと感じることができるようにするための、或いは路面反力の上昇に対するドライバの操舵反力(或いは操舵トルク)の上昇度合い(勾配)を実現するための、目標操舵トルクTs*を生成するものである。
本実施形態の目標生成部22は、実際には、推定負荷Txおよび車速Vに対応する目標操舵トルクTs*がマップ化されており、そのマップをもとに目標操舵トルクTs*を生成する。
偏差演算器23は、操舵トルクTsと目標操舵トルクTs*との差であるトルク偏差を演算する。また、コントローラ部24は、微分器や積分器等を備えた周知のPID制御器として構成されている。そして、コントローラ部24は、ハンドル操作時の伝達感ないし手感(ハンドルからタイヤまでの感覚的硬さ)を調整するための出力を生成する。
すなわち、コントローラ部24は、トルク偏差(操舵トルクTsと目標操舵トルクTs*との差)に基づき、トルク偏差が0になるよう、すなわち路面負荷に応じたアシスト操舵力(アシストトルクまたはアシスト量ともいう)を発生させるための、そのアシスト操舵力を示すベースアシスト指令Tb*を生成する。
このようにして生成されたベースアシスト指令Tb*は、路面負荷に応じたアシスト操舵力を発生させるためのトルク指令であるため、このベースアシスト指令Tb*を電流FB部42に入力するだけでも、少なくとも路面負荷に応じた操舵反力の特性を実現することは可能である。
一方、補正部30は、ドライバのハンドル操作に対する車両運動特性や操舵メカ系の伝達を、ドライバの意図に沿うように(具体的には車両が適切に収斂するとか、スムーズな車両旋回を発生させるなど)するためのブロックであり、トルク補正部31を備えている。このトルク補正部31は、操舵トルクTsとモータ速度ωに基づき、上述した不安定な挙動を抑制(収斂)するための補正トルク指令Trを生成する。
そして、ベースアシスト部20で生成されたベースアシスト指令Tb*と補正部30で生成された補正トルク指令Trとが加算器41で加算されることにより、アシストトルク指令Taが生成される。
そして、電流FB部42が、アシストトルク指令Taに基づき、そのアシストトルク指令Taに対応したトルク(アシスト操舵力)がハンドル軸(特にトルクセンサ4よりもタイヤ10側)に付与されるようにモータ6へ駆動電圧Vdを印加する。具体的には、アシストトルク指令Taに基づいて、モータ6の各相へ通電すべき目標電流(相毎の目標電流)を設定する。そして、各相の通電電流値Imを検出・フィードバックして、その検出値(各相の通電電流Im)がそれぞれ目標電流と一致するように駆動電圧Vdを制御(通電電流を制御)することで、ハンドル軸に対して所望のアシスト操舵力を発生させる。
負荷推定器21は、図3に示すように、ベースアシスト指令Tb*と操舵トルクTsとを加算する加算器21aと、その加算結果から所定の周波数以下の帯域の成分を抽出するローパスフィルタ(LPF)21bとを備え、このLPF21bにより抽出された周波数成分が推定負荷Txとして出力される。
通常、ドライバは、主に10Hz以下の操舵反力情報を頼りに運転をしており、それより高い周波数成分、例えばバネ下(ホイールやサスペンション周り)の十数Hz〜20Hzの帯域の振動は、ドライバにとっては不快に感じることが知られている。そのため、本実施形態では、そういった不快な振動がドライバに伝達されないよう、LPF21bの遮断周波数を10Hzに設定し、概ね10Hz以下の周波数成分を通過(抽出)させ、10Hzより高い周波数成分は遮断するようにしている。
ここで、ベースアシスト部20は、図4(a)に示す近似モデルで表現できる。この近似モデルでは、負荷推定器21においてフィルタ機能(LPF21b)を省略し、コントローラ部24における微分器や比例器等を省略し、積分器を残している。なお、積分ゲインKiは上記では負の値で成立するが、計算の都合上で正の値に改めることで下図には積分器に「−」を付与している。
図4(a)に示す近似モデルから下記の関係式が得られる。
上記式(3)より、0<K<1のとき、アシスト指令特性は1次のローパスフィルタを成し、DCゲインは1/K−1、カットオフ周波数fcは、
となる。つまり、ゲインを0<K<1の範囲で変えていくと図4(b)に示すようにアシストが増えるに連れてDCゲインは増大し、帯域(カットオフ周波数)は低下することがわかる。
ここで、実際に車両において使用した図2に示すベースアシスト部20の構成において、負荷推定器21にて定数が20HzのLPF21bを2段直列にしたローパスフィルタ(LPF)および所定のPIDゲイン(比例ゲインKp=−2、積分ゲインKi=−300sec-1、微分ゲインKd=−0.042sec、微分は擬似微分として300HzのLPF2段)を使って示したものを図5(a)に示す。
図5(a)によると、概ね10Hzから下の帯域がゲインKによって変化し、アシスト量が変化することがわかる。またゲインKが小さくアシストが増えるときカットオフ周波数は低下することも確認できる。
次に、アシスト特性を分析するにあたって、ドライバがハンドル操作をするときの機械インピーダンスに着目する。機械インピーダンス特性はハンドルに回転トルクが加えられたときのハンドル角の応答特性である。
本実施形態のベースアシスト部20の構成を模擬したシステムモデルにおいて、ゲインKを変化させて機械インピーダンス特性を計算すると図5(b)のようになる。ここで、ドライバのハンドル操作は概ね10Hzまでの成分があることが知られている。
ベースアシスト部20による制御ではアシスト増大とともにカットオフ周波数が下がってくる特徴を持っていることから機械インピーダンス特性は実用域(Kは概ね0.05〜1.00)において図5(b)に示すように1〜10Hzの帯域で右下がりの低下傾向を示している。この傾向が意味するところは、その帯域での減衰が大きく、加えた操舵力に対してハンドルが回りにくい傾向にあることである。操舵を妨げるわけではないが、実車官能評価の結果はシットリする(旋回初期や直進復帰を意図した操作に対して急でなく寧ろゆっくりさせる手応えがある)傾向に振られた印象である。
したがってスッキリした(操舵応答の良く軽快に操舵できる)操舵フィールにするにはこの1〜10Hzの帯域でのインピーダンス特性のゲインを上げるとよいといえる。ただし、ハンドルの切り込みと切り戻しでの操舵力と車両挙動の適正な関係ないしはバランスを取るという課題をクリアするため、操舵状態に応じて切り込みでは上げるが戻し状態にあるときは上げない、または下げるといった補正が連続的にできるよう考慮するとよい。
つまり、切り込むときのスッキリしたハンドルの動き、戻すときのシットリしたハンドルの動きのバランスが取れることが操舵に対する車両との一体感を増す上で重要であるということがわかった。
そこで補正部30(図2参照)においては以下のように構成する。補正部30内のトルク補正部31は、車両全体としての適切な操作安定性(適切な車両運動特性)を実現する手段であり、図6に示すように、ドライバ仕事率演算部32と、補正ゲイン演算部33と、バンドパスフィルタ34と、積算器35とを備えている。
ドライバ仕事率演算部32は、モータ速度ω(例えば左方向が正)と操舵トルクTs(例えば左方向が正)との積を演算し、演算結果を仕事率Wとして出力する。本実施形態では、この仕事率Wを、ドライバの操舵状態が切り込んでいるか戻しているかを連続的な物理量で表現するために利用している。
ドライバ仕事率Wは、操舵トルクTsと操舵速度ωとの積で表されているので、切り込み操作が強いほど正の大きな値をとり、戻される強さが高いほど負の大きな値をとるものである。このドライバ仕事率Wに応じて補正トルク指令Trの強弱や符号を変えるためのゲインKw(ドライバ仕事率感応ゲイン)を求める。
バンドパスフィルタ34は、操舵トルクTrに対して微分要素を持つフィルタを作用させた出力を行う。この出力はハンドルが切り込み状態にあるときと戻し状態にあるときで異なる値とする。具体的にはフィルタとして2次のバンドパスフィルタを用いる。その中心周波数を1〜10Hzの間に取ることで、その帯域でのインピーダンス特性を変化させる(図7(a)参照)。
なお、一般的に、操舵メカ系(ハンドル2〜タイヤ10までの力が伝達される経路)においては、モータの装着位置(ハンドルに近い場所かピニオンの位置かラックの位置)によって共振周波数が異なるが概ね8〜14Hz付近に設定されている。本実施形態では、バンドパスフィルタ34の中心周波数(図7(a)に示すゲインが最大となる周波数)が共振周波数と同程度かそれより低い値(例えば8Hz)になるよう設定されている。
バンドパスフィルタ34の特性の詳細(一例)を次式に示す。
上記の例において、ωn=2×π×8、ζ=0.3に設定し、ゲインK=0.25において上記補正量のゲインKcmpを0、4、8と変えたときの機械インピーダンス特性は図7(b)に示す通りである。Kcmpが大きくなるほど1〜10Hzの帯域の出力がアップし、ハンドルがよく動くようになることを示している。
補正ゲイン演算部33は、操舵トルクTrの微分値を操舵状態量に応じて補正する機能を有する。詳細には、図8(a)に示すように、ドライバ仕事率W(操舵状態量)とドライバ仕事率感応ゲインKwとが対応付けられたドライバ仕事率感応マップと、車速と車速感応ゲインKvとが対応付けられた車速感応マップとを用いてゲインKcmpを出力する。詳細には、ドライバ仕事率感応ゲインKwと車速感応ゲインKvとを乗算することで、ゲインKcmpを得る。
ここで、ドライバ仕事率感応マップは、図8(a)に示すように、補正ゲイン演算部33は、ハンドルの切り込み操作でドライバ仕事率Wが正のときに正のゲインが出力され、ハンドルの戻し操作になってドライバ仕事率Wが負になるときは切り込み操作時より低く設定される。また、車速感応マップは、車速に応じた最適な操作感を得られるようにするために利用される。
積算器35は、補正制御トルクTdにドライバ仕事率Wに応じたゲインを乗じることで補正トルク指令Trを生成し、出力する。
[本実施形態による効果]
以上のように詳述した電動パワーステアリングシステム1において、ベースアシスト部20および補正部30は、車両のハンドルの切り込み、切り戻し、或いは保舵の状態を認識しうる物理量を表すドライバ仕事率W、および操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量に応じてアシストトルク指令Taを生成する。そして、電流FB部42は、アシストトルク指令Taに基づいてモータを駆動させる。
このような電動パワーステアリングシステム1によれば、ドライバ仕事率Wからドライバによる操作の状態を認識することができ、操舵トルクのうちのアシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量から、操作の状態に応じて出力すべきアシストトルク指令Taを求めることができる。よって、ハンドルの切り戻しの際に、適切なアシスト操舵力を出力することができる。
また、ステアリング装置における固有の共振周波数を避けてアシストトルク指令Taを求めることで、ステアリング装置が共振することで操舵感に悪影響を与えることを抑制することができる。
また、上記の電動パワーステアリングシステム1において、ベースアシスト部22は操舵トルクに基づいてハンドル操作をアシストするためのベースアシスト指令Tb*を生成し、補正部30は、アシストトルク指令Taとしてベースアシスト指令Tb*を増加させる補正をするための補正トルク指令Trを生成する。そして、加算器41は、ベースアシスト指令Tb*を補正トルク指令Trで補正することにより、アシストトルク指令Taを生成する。
このような電動パワーステアリングシステム1によれば、ドライバ仕事率Wや操舵トルクの微分量に応じて別途求めたベースアシスト指令Tb*を補正するので、従来構成で備えられていたベースアシスト指令Tb*を求める構成に本発明の構成を付加するだけで本構成を実現することができる。つまり、従来構成からの変更点を少なくすることができる。
さらに、上記の電動パワーステアリングシステム1においては、通過可能な周波数成分のピークが操舵メカの共振周波数と同等かそれより低い周波数帯に設定されたバンドパスフィルタ34を備え、補正部30は、微分量として、操舵トルクがバンドパスフィルタ34を通過した後の値を利用する。
このような電動パワーステアリングシステム1によれば、微分量を求める構成を簡素化することができる。
また、上記の電動パワーステアリングシステム1において、バンドパスフィルタ34は、操舵メカの共振周波数と同程度かそれより低い周波数に通過可能な周波数成分のピークを有する。
このような電動パワーステアリングシステム1によれば、ドライバの操作が10Hz以下であることを想定し、この帯域においてドライバ操作を良好にアシストできるように、この帯域の微分値が良好にバンドパスフィルタ34で生成できるよう設定している。よって、ドライバの操作に応じたアシスト値を良好に生成することができる。
[第2実施形態]
次に、別形態の電動パワーステアリングシステムについて説明する。本実施形態(第2実施形態)では、第1実施形態の電動パワーステアリングシステム1と異なる箇所のみを詳述し、第1実施形態の電動パワーステアリングシステム1と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。
前述した構成では、切り込み操作をしているとき(操舵トルクが増加時)には補正トルクKcmpは、微分作用によってアシストをする側に働いていた。しかし、図8(b)に示すように、演算形態はそのままにドライバ仕事率感応ゲインを切り込み状態にあるドライバ仕事率のときに負の値にし、戻し状態にあるドライバ仕事率のときは切り込み時より高い値に設定したものを、目標操舵トルクの補正に用いてもよい。
このようにしてもバンドパスフィルタ34の機能は同様であるため、概ね同様の効果を享受できる。
[その他の実施形態]
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
例えば、上記実施形態において、ハンドル軸に加わる操舵トルクに応じたアシスト操舵力をモータ6によって出力することでドライバによるハンドル操作をアシストする電動ステアリング制御装置として構成したが、この構成に限らず、ステアリングのフィーリング(特性)を調整する電動ステアリング装置に採用することができる。
また、上記実施形態において、バンドパスフィルタ34は、前述した2次のものでなくとも、1次のハイパスフィルタ(s/(τs+1))と1次のローパスフィルタ(1/(τs+1))の組合せでもよい。また、バンドパスフィルタ34に換えてハイパスフィルタを採用してもよい。ただし、ハイパスフィルタを採用する場合、高周波成分によってシステムの安定性を損ねやすいため、ゲインを控えめに設定するとよい。
また、本実施形態においては、ドライバ仕事率演算部32においてドライバ仕事率Wを演算するが、車両のハンドルの切り増し(車両の進行方向に対する操舵輪の角度を大きくすること)、切り戻し(車両の進行方向に対する操舵輪の角度を小さくすること)、保舵(操舵輪の角度を維持すること)の状態を認識し得る物理量を表す操舵状態量を演算してもよい。より詳細には、操舵状態量は下記のような値であってもよい。
・ハンドル軸に作用している軸トルク(例えばアシストトルク)と、ハンドル軸の回転速度の積。
・ハンドル軸ないしタイヤ操舵の回転量に応じて増減する物理量と、回転速度に応じて増減する物理量の積。
操舵状態量の具体例としては、前述のドライバ仕事率Wのほかに、例えば、ヨーレートと操舵速度の積、横加速度と操舵速度の積、操舵角と操舵速度の積等の値を採用することができる。
なお、操舵角と操舵速度の積を利用する場合において、車両のスピン状態においてカウンターステアを当てて車両が安定に旋回させている場合は、カウンタ状態からハンドル0位置に向けて操舵するときに、車両運動としては切り込み動作にも関わらず戻しと判断される。この際には、シットリした操舵感になるといった若干の違いが生じる。
さらに、前述した補正トルクTrを一般的なEPS(電動パワーステアリング装置)のアシスト指令に加算しても、切り込みでスッキリし、戻しでシットリする操作感を得ることができる。また、1〜10Hzの帯域のインピーダンス特性を変えるにあたっては、例えば図9に示すように、バンドパスフィルタ34に操舵速度ωを入力することも可能である。
上記の例において、ωn=2×π×10、ζ=0.3に設定し、ゲインK=0.25において上記補正量のゲインKcmpを0、0.05、0.1と変えたときの機械インピーダンス特性は図10に示す通りである。Kcmpが大きくなるほど1〜10Hzの帯域の出力がアップし、ハンドルがよく動くようになることを示している。
また、上記の電動パワーステアリングシステム1において補正部30は、ベースアシスト指令Tb*を別途求め、このベースアシスト指令Tb*を補正するよう構成したが、図2の破線矢印に示すように、目標生成部22(ベースアシスト部20)が、操舵トルクに基づいて求められるハンドル操作をアシストするためのベースアシスト指令Tb*と補正トルク指令Trとから、補正トルク指令Trを加味したアシストトルク指令Ta(ベースアシスト指令Tb*)を生成してもよい。
このような電動パワーステアリングシステム1によれば、目標生成部22において補正トルク指令Trとベースアシスト指令Tb*とを加味したアシストトルク指令Taを生成することができる。なお、この構成の場合、ベースアシスト指令Tb*がそのまま電流FB部42に入力されることになる。
さらに、上記実施形態においては、補正トルク指令Tsとベースアシスト指令Tb*とからアシストトルク指令Taを生成したが、補正トルク指令Tsをそのままアシストトルク指令Taとしてもよい。また、補正トルク指令Tsとベースアシスト指令Tb*とからアシストトルク指令Taを生成する場合においては、ベースアシスト指令Tb*を操舵トルクTsに基づいて求めたが、この構成に限らず、ベースアシスト指令Tb*を任意の情報から生成してもよい。
[実施形態の構成と本発明の手段との対応関係]
上記実施形態における電動パワーステアリングシステム1は、本発明でいう電動ステアリング制御装置に相当し、上記実施形態におけるベースアシスト部20、補正部30は、本発明でいうアシスト量生成手段に相当する。また、上記実施形態における電流FB部42は、本発明でいうモータ駆動手段に相当し、上記実施形態におけるベースアシスト部20は、本発明でいう基本アシスト量生成手段に相当する。
さらに、上記実施形態における積算器35は、本発明でいうアシスト量補正手段に相当する。
1…電動パワーステアリングシステム、2…ハンドル、3…ステアリングシャフト、4…トルクセンサ、5…インターミディエイトシャフト、6…モータ、6a…減速機構、7…ステアリングギアボックス、8…タイロッド、9…ナックルアーム、10…タイヤ、11…車速センサ、20…ベースアシスト部、21…負荷推定器、22…目標生成部、23…偏差演算器、24…コントローラ部、30…補正部、31…トルク補正部、34…ローパスフィルタ、35…積算器、41…加算器、42…電流FB部、100…操舵系メカ。

Claims (3)

  1. ハンドル軸に加わる操舵トルクに応じたアシスト操舵力をモータによって出力することで操舵特性を制御する電動ステアリング制御装置(1)であって、
    車両のハンドルの切り込み、切り戻し、或いは保舵の状態を認識しうる物理量を表す操舵状態量、および前記操舵トルクのうちの前記アシスト操舵力が伝達されるステアリング装置における固有の共振周波数よりも低い周波数帯の微分量、に応じてアシスト量を生成するアシスト量生成手段(20、30)と、
    前記アシスト量に基づいて前記モータを駆動させるモータ駆動手段(42)と、
    を備え、
    前記アシスト量生成手段は、
    前記操舵トルクに基づいて前記ハンドル操作をアシストするための基本アシスト量を生成する基本アシスト量生成手段(20)と、
    前記基本アシスト量を補正するためのアシスト補償量を、前記操舵状態量および前記微分量に応じて生成するアシスト補償量生成手段(30)と、
    前記基本アシスト量を前記アシスト補償量で補正することにより、前記アシスト量を生成するアシスト量補正手段(41)と、
    を備えたことを特徴とする電動ステアリング制御装置。
  2. 請求項1に記載の電動ステアリング制御装置において、
    通過可能な周波数成分のピークが前記共振周波数よりも低い周波数帯に設定されたバンドパスフィルタ(34)を備え、
    前記アシスト量生成手段は、前記微分量として、前記操舵トルクが前記バンドパスフィルタを通過した後の値を利用すること
    を特徴とする電動ステアリング制御装置。
  3. 請求項2に記載の電動ステアリング制御装置において、
    前記バンドパスフィルタは、10Hz以下の周波数に通過可能な周波数成分のピークを有すること
    を特徴とする電動ステアリング制御装置。
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