JP6187042B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
ところで、電動パワーステアリング装置には、基本アシスト指令値に対する補償値として、ステアリングホイールを中立位置に復帰させるステアリング戻し補償値を用いるものがある。ここで上記構成のように第2制御の実行の際にダンピング補償値の絶対値を大きくした場合、アシストトルクによる操舵機構の振動を抑制することができるものの、その背反としてステアリング戻し補償値の効果が相対的に低くなる。すなわちステアリングホイールの中立位置への戻り性能が悪化する。
この構成によれば、補償値を容易に変更することができる。
以下、電動パワーステアリング装置の第1実施形態について説明する。
図1に示すように、この電動パワーステアリング装置1は、運転者のステアリングホイール20の操作に基づき転舵輪4を転舵させる操舵機構2、及び運転者のステアリング操作を補助するアシスト機構3を備えている。
駆動回路50は、マイコン51からの制御信号(PWM駆動信号)Scに基づいて電源からの直流電力を三相交流電力に変換し、この三相交流電力を各相の給電線WLを介してモータ30に供給する。各相の給電線WLには電流センサ52が設けられている。なお図2では、便宜上、各相の給電線WL及び各相の電流センサ52をそれぞれ一つにまとめて図示している。電流センサ52は、給電線WLを流れる各相電流値を検出し、検出した各相電流値に応じた電圧信号を検出信号Siとしてマイコン51に出力する。
マイコン51は、各センサ6〜8,52から出力される検出信号に基づいて各種状態量の検出値を演算する複数の演算部70〜73を有している。トルク演算部70は、トルクセンサ6から出力される検出信号Sτに基づいて操舵トルク検出値τを演算する。なお本実施形態では、操舵トルク検出値τの正負の符号が、ステアリングホイール20の右操舵方向の操舵トルクを正とし、ステアリングホイール20の左操舵方向の操舵トルクを負として定義されている。車速演算部71は、車速センサ7から出力される検出信号Svに基づいて車速検出値Vを演算する。回転角演算部72は、回転角センサ8から出力される検出信号Sθに基づいてモータ回転角検出値θmを演算する。なお本実施形態では、モータ回転角検出値θmの正負の符号が、ステアリングホイール20が中立位置に位置している状態を基準として、ステアリングホイール20の右操舵方向の回転角を正とし、ステアリングホイール20の左操舵方向の回転角を負として定義されている。電流値演算部73は、電流センサ52から出力される検出信号Siに基づいて各相電流検出値Iを演算する。またマイコン51は、操舵トルク検出値τの1次時間微分値であるトルク微分値dτを演算するトルク微分値演算部74、及びモータ回転角検出値θmの1次時間微分値であるモータ角速度ωを演算するモータ角速度演算部75を有している。
図8(a)に示すように、センサIC60,61への給電が時刻t1で開始されたとすると、センサIC60,61の出力信号(出力電圧)は図8(b)に示すように変化する。すなわちセンサIC60,61は、まず、予め定められた波形からなる異常診断信号Sdを所定時間T1だけ出力する。そしてセンサIC60,61は、異常診断信号Sdの出力が完了した時刻t2以降、検出信号Sτを出力する。
図2に示すように、マイコン51は、センサIC60,61から出力される検出信号Sτ及び異常診断信号Sdに基づいてセンサIC60,61の異常を検出する異常検出部78を有している。またマイコン51は、異常検出部78により第1フラグF1及び第2フラグF2のセットが行われるフラグレジスタ79を有している。
(a1)センサIC60,61からそれぞれ出力される検出信号Sτの少なくとも一方に基づいて操舵トルク検出値τを所定のサンプリング周期で更新しつつモータ30の駆動を制御する。
本実施形態では、これら(a1)及び(a2)の処理を行う通常制御が第1制御となる。
(b1)正常なセンサICから異常診断信号Sd及び検出信号Sτを交互に出力させる。
図10に示すように、フィルタ部81は、第2フラグF2のセット状態に基づいてバックアップ制御の実行中であるか否かを判断する(ステップS10)。フィルタ部81は、バックアップ制御の実行中でないと判断した場合(ステップS10:NO)、すなわち通常制御の実行中である場合、フィルタ特性を図5に示した第1フィルタ特性LF1に設定する(ステップS11)。これに対し、フィルタ部81は、バックアップ制御の実行中であると判断した場合(ステップS10:YES)、フィルタ特性を、図5に示した第2フィルタ特性LF2に設定する(ステップS12)。
図11に示すように、トルク微分補償部82及びダンピング補償部83は、第2フラグF2のセット状態に基づいてバックアップ制御の実行中であるか否かを判断する(ステップS20)。トルク微分補償部82及びダンピング補償部83は、バックアップ制御の実行中でないと判断した場合(ステップS20:NO)、すなわち通常制御の実行中である場合、演算用マップを第1マップに設定する(ステップS21)。具体的には、トルク微分補償部82は、ゲイン演算用マップを図6に示した第1マップM10に設定する。またダンピング補償部83は、補償値演算用マップを図7に示した第1マップM20に設定する。これに対し、トルク微分補償部82及びダンピング補償部83は、バックアップ制御の実行中であると判断した場合(ステップS20:YES)、演算用マップを第2マップに設定する。具体的には、トルク微分補償部82は、ゲイン演算用マップを図6に示した第2マップM11に設定する。またダンピング補償部83は、補償値演算用マップを図7に示した第2マップM21に設定する。
制御装置5がバックアップ制御を行っている場合、図9に示すように操舵トルク検出値τの周期的な更新及び保持が交互に行われるため、通常制御を行っている場合と比較すると、制御系が不安定になるおそれがある。すなわち制御装置5により操舵トルク検出値τが周期的に更新される状態と操舵トルク検出値τが保持される状態とが切り替わる際に操舵トルク検出値の変化傾向が急変する可能性がある。これによりトルク微分値dτが急峻に変化する可能性がある。トルク微分値dτの急峻な変化はトルク微分補償値I2*の過出力を招く。これが制御系を不安定にさせる要因となる。
(1)制御装置5では、トルクセンサ6のセンサIC60,61が共に正常な場合、通常制御として、センサIC60,61からそれぞれ出力される検出信号Sτに基づいて操舵トルク検出値τの更新を所定のサンプリング周期で行いつつモータ30の駆動を制御することとした。また制御装置5では、センサIC60,61のいずれか一方に異常が検出された場合、異常の検出されていない他方のセンサICから異常診断信号Sd及び検出信号Sτを交互に出力させることとした。このとき制御装置5では、バックアップ制御として、他方のセンサICから検出信号Sτが出力されている期間は操舵トルク検出値τを周期的に更新しながらモータ30の駆動制御を行うとともに、正常なセンサICから異常診断信号Sdが出力されている期間は操舵トルク検出値τを保持しながらモータ30の駆動制御を行うこととした。そして制御装置5では、異常診断信号Sdに基づいて他方のセンサICの異常を検出することとした。これにより、正常なセンサICが一つのみになった場合でも、その異常の有無を監視しつつ、モータ30の駆動制御を継続することができる。
次に電動パワーステアリング装置の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(c2)モータ角速度ωの絶対値が所定値ω2以上であって、且つ、所定値ω3(>ω2)未満の場合、ステアリング戻し補償値I4*はモータ角速度ωに対して正の相関関係を有する。
一方、第2マップM31は第1マップM30よりもステアリング戻し補償値I4*の演算結果の絶対値が大きくなるように設定されている。すなわちステアリング戻し補償部85では、第1マップM30を用いるよりも、第2マップM31を用いる方が、ステアリングホイール20を中立位置に戻すアシストトルクがより大きく働くことになる。ステアリング戻し補償部85は、第1マップM30及び第2マップM31のいずれか一方に基づいてステアリング戻し補償値I4*を演算する。
本実施形態の電動パワーステアリング装置1では、バックアップ制御の実行中は、図13に示すステアリング戻し補償部85の演算用マップが第1マップM30から第2マップM31に切り替わる。すなわちステアリング戻し補償値I4*の絶対値が大きくなる。これによりステアリングホイール20の中立位置への戻り性能を確保することができるため、車両の操舵性を向上させることができる。
(6)制御装置5では、バックアップ制御を行っているとき、通常制御を行っているときと比較して、ステアリング戻し補償値I4*の絶対値を大きくすることとした。これにより、バックアップ制御の実行時におけるステアリングホイール20の中立位置への戻り性能を確保することができるため、車両の操舵性を向上させることができる。
なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・上記第2実施形態では、モータ角速度ωに基づいてステアリング戻し補償値I4*を演算したが、ステアリング戻し補償値I4*の演算方法は適宜変更可能である。例えばステアリングホイール20の操舵角に基づいてステアリング戻し補償値I4*を演算してもよい。この場合、操舵角に対してステアリング戻し補償値I4*が負の相関関係を有するようなマップを用意し、このマップに基づいてステアリング戻し補償値I4*を演算すればよい。要は、基本電流指令値I1*に対する補償値として、ステアリングホイール20を中立位置へ復帰させるステアリング戻し補償値I4*を演算するものであればよい。
・上記各実施形態の電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト21にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置であったが、例えばラックシャフト23にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置にも適用可能である。
Claims (6)
- 車両の操舵機構にアシスト力を付与するモータと、
前記操舵機構に付与される操舵トルクに応じた検出信号を出力するトルクセンサと、
前記モータの出力トルクをアシスト指令値に追従させるべく前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記検出信号に基づき操舵トルク検出値を演算するとともに、前記操舵トルク検出値に基づく基本アシスト指令値を補償値で補償することにより前記アシスト指令値を演算するものであり、
所定のサンプリング周期で継続的に更新される前記操舵トルク検出値に基づき前記モータの駆動を制御する第1制御と、前記操舵トルク検出値が周期的に更新される期間及び前記操舵トルク検出値の保持される期間が交互に繰り返され少なくとも保持された操舵トルク検出値に基づき前記モータの駆動を制御する第2制御と、を切り替えて実行し、
前記補償値として、前記操舵トルクの1次時間微分値であるトルク微分値に基づいてトルク微分補償値を演算するものであり、
前記第2制御を実行しているとき、前記第1制御を実行しているときと比較して、前記トルク微分補償値の絶対値を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 車両の操舵機構にアシスト力を付与するモータと、
前記操舵機構に付与される操舵トルクに応じた検出信号を出力するトルクセンサと、
前記モータの出力トルクをアシスト指令値に追従させるべく前記モータの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記検出信号に基づき操舵トルク検出値を演算するとともに、前記操舵トルク検出値に基づく基本アシスト指令値を補償値で補償することにより前記アシスト指令値を演算するものであり、
所定のサンプリング周期で継続的に更新される前記操舵トルク検出値に基づき前記モータの駆動を制御する第1制御と、前記操舵トルク検出値が周期的に更新される期間及び前記操舵トルク検出値の保持される期間が交互に繰り返され少なくとも保持された操舵トルク検出値に基づき前記モータの駆動を制御する第2制御と、を切り替えて実行し、
前記補償値として、前記モータの角速度の絶対値が大きくなるほど前記モータの回転を抑制するダンピング補償値を演算するものであり、
前記第2制御を実行しているとき、前記第1制御を実行しているときと比較して、前記ダンピング補償値の絶対値を大きくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御部は、
前記トルク微分値の高周波成分を除去するローパスフィルタからなるフィルタ部を有し、前記フィルタ部を通じてフィルタリング処理されたトルク微分値に基づいて前記トルク微分補償値を演算するものであり、
前記第2制御を実行しているとき、前記第1制御を実行しているときと比較して、前記フィルタ部のカットオフ周波数を小さくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御部は、
前記補償値として、車両のステアリングホイールを中立位置に復帰させるステアリング戻し補償値を演算するものであり、
前記第2制御を実行しているとき、前記第1制御を実行しているときと比較して、前記ステアリング戻し補償値の絶対値を大きくすることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御部は、前記補償値を演算するためのマップを有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記トルクセンサは、前記検出信号を出力する検出部を2つ有し、
前記2つの検出部は、前記検出部の異常を判定可能な異常診断信号の出力及び前記検出信号の出力を行うことが可能なものであり、
前記制御部は、
前記2つの検出部が共に正常な場合、前記第1制御として、前記2つの検出部からそれぞれ出力される前記検出信号の少なくとも一方に基づいて前記操舵トルク検出値の周期的な更新を継続しつつ前記モータの駆動を制御するとともに、前記2つの検出部からそれぞれ出力される検出信号の比較に基づき前記2つの検出部の異常を検出し、
前記2つの検出部のいずれか一方に異常が検出された場合、前記第2制御として、異常の検出されていない他方の検出部から前記検出信号及び前記異常診断信号を交互に出力させ、少なくとも前記検出部から異常診断信号が出力されている期間、前記操舵トルク検出値を保持しながら前記モータの駆動制御を継続するとともに、前記異常診断信号に基づき前記他方の検出部の異常を検出することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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