JP6222895B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
近年、トルクセンサにより検出されたステアリングホイールの操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する電動パワーステアリング装置が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置は、ステアリングの操舵機構に動力を与えてステアリングの操舵力を補助する電動モータと、ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサと、このトルクセンサにより検出された操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する制御回路とを備えている。そして、トルクセンサは、入力軸と出力軸とを同軸上に連結するトーションバー、入力軸の端部に取り付けられる磁石、出力軸の端部に取り付けられる一組の磁気ヨーク、及びこの一組の磁気ヨーク間に生じる磁束密度を検出する磁気センサ等より構成されている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been proposed an electric power steering device that controls the amount of current that flows through an electric motor according to the magnitude of the steering force of a steering wheel detected by a torque sensor.
For example, the electric power steering device described in Patent Document 1 is an electric motor that assists the steering force of the steering by supplying power to the steering mechanism of the steering, a torque sensor that detects the steering force of the steering, and a detection by this torque sensor. And a control circuit for controlling the amount of current flowing through the electric motor in accordance with the magnitude of the steering force. The torque sensor includes a torsion bar that coaxially connects the input shaft and the output shaft, a magnet attached to the end of the input shaft, a set of magnetic yokes attached to the end of the output shaft, and this set of The magnetic sensor is configured to detect the magnetic flux density generated between the magnetic yokes.
トルクセンサからの出力値には、ステアリングホイール、入力軸等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイールを左から右へ操舵する場合のトルクセンサの出力値と、右から左へ操舵する場合のトルクセンサの出力値とが異なる現象(ヒステリシス)が生じる。
したがって、ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御することで、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることが望ましい。
The output value from the torque sensor includes mechanical frictional resistance generated in a steering system such as a steering wheel and an input shaft as a disturbance. Therefore, a phenomenon (hysteresis) occurs in which the output value of the torque sensor when steering the steering wheel from left to right and the output value of the torque sensor when steering from right to left are different.
Therefore, it is desirable to improve steering feeling and safety by controlling the amount of current supplied to the electric motor in consideration of hysteresis.
かかる目的のもと、本発明は、ステアリングホイールの操舵トルクに応じた値を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した検出値に基づいて電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、を備え、前記目標電流算出手段は、前記検出手段が検出した検出値に応じた基準目標電流と、前記検出手段が検出した検出値に応じた調整値を用いて、前記操舵トルクの絶対値が大きい場合に、前記目標電流の絶対値が、前記ステアリングホイールの切り増し方向である場合には当該基準目標電流よりも小さく、当該ステアリングホイールの切り戻し方向である場合には当該基準目標電流よりも大きくなるように当該目標電流を算出することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 For this purpose, the present invention provides a detection means for detecting a value corresponding to the steering torque of the steering wheel, and a target current calculation for calculating a target current supplied to the electric motor based on the detection value detected by the detection means. Means for calculating the steering torque using a reference target current corresponding to the detection value detected by the detection means and an adjustment value corresponding to the detection value detected by the detection means. When the absolute value is large, the absolute value of the target current is smaller than the reference target current when the steering wheel is in the direction of additional turning of the steering wheel, and when the absolute value is in the direction of return of the steering wheel, the reference target is reached. The electric power steering apparatus is characterized in that the target current is calculated to be larger than the current.
ここで、前記目標電流算出手段は、前記基準目標電流と前記調整値を用いて、前記操舵トルクが小さい場合に、前記目標電流の絶対値が、前記ステアリングホイールの切り増し方向である場合には当該基準目標電流よりも大きく、当該ステアリングホイールの切り戻し方向である場合には当該基準目標電流よりも小さくするように前記目標電流を算出するとよい。
また、前記目標電流算出手段の前記調整値は、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転するとよい。
Here, the target current calculation means uses the reference target current and the adjustment value, and when the steering torque is small and the absolute value of the target current is in the direction of increasing the steering wheel. The target current may be calculated so as to be smaller than the reference target current when the steering target is larger than the reference target current and in the steering wheel return direction.
In addition, the adjustment value of the target current calculation unit may be reversed in sign when the absolute value of the detection value detected by the detection unit is smaller or larger than a predetermined value.
また、前記目標電流算出手段は、前記基準目標電流を算出する基準目標電流算出手段と、前記調整値を設定する目標電流調整手段と、前記基準目標電流と前記調整値とを加算する加算手段と、を備え、前記目標電流調整手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて補正量を決定する決定手段と、前記ステアリングホイールの操作方向に応じて、当該決定手段が決定した補正量を補正するとともに補正した補正量を前記調整値として出力する出力手段と、を備えるとよい。 The target current calculation means includes a reference target current calculation means for calculating the reference target current, a target current adjustment means for setting the adjustment value, and an addition means for adding the reference target current and the adjustment value. The target current adjusting means includes a determining means for determining a correction amount based on a detection value detected by the detecting means, and a correction amount determined by the determining means in accordance with an operation direction of the steering wheel. And output means for correcting and outputting the corrected correction amount as the adjustment value.
また、前記操舵トルクの方向が、前記ステアリングホイールの一方の回転方向である場合をプラス、他方の回転方向である場合をマイナスとした場合に、前記目標電流算出手段の前記決定手段は、前記補正量の符号を、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合にはマイナス、大きい場合にはプラスに決定し、前記出力手段は、前記操舵トルクが増加している場合には、当該補正量に−1を乗算することにより得た値を前記調整値とし、当該操舵トルクが減少している場合には、当該補正量を前記調整値とするとよい。 Further, when the steering torque direction is positive when one direction of the steering wheel is positive and negative when the other rotational direction is negative, the determination means of the target current calculation means is the correction The sign of the amount is determined to be negative if the absolute value of the detected value detected by the detecting means is smaller than a predetermined value, and positive if it is larger, and the output means increases the steering torque. If the steering torque is decreasing, the value obtained by multiplying the correction amount by -1 may be used as the adjustment value, and the correction amount may be used as the adjustment value.
本発明によれば、ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御するので、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。 According to the present invention, since the amount of current supplied to the electric motor is controlled in consideration of hysteresis, the steering feeling can be improved and the safety can be improved.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
An electric power steering device 100 (hereinafter, also simply referred to as “
ステアリング装置100は、ドライバが操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。また、ステアリング装置100は、ステアリングシャフト102と自在継手103aを介して連結された上部連結シャフト103と、この上部連結シャフト103と自在継手103bを介して連結された下部連結シャフト108とを備えている。下部連結シャフト108は、ステアリングホイール101の回転に連動して回転する。
The
また、ステアリング装置100は、転動輪としての左右の前輪150のそれぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。
また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギアボックス107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギアボックス107にてトーションバーを介して下部連結シャフト108と連結されている。ステアリングギアボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に応じた電気信号(例えば電圧信号)出力するトルクセンサ109が設けられている。
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングギアボックス107に支持された電動モータ110と、電動モータ110の駆動力を減速してピニオンシャフト106に伝達する減速機構111とを有している。本実施の形態に係る電動モータ110は、3相ブラシレスモータである。電動モータ110に実際に流れる実電流の大きさおよび方向は、モータ電流検出部33(図6参照)にて検出される。減速機構111は、ピニオンシャフト106とともに回転するウォームホイール(不図示)と、電動モータ110の出力軸に装着され、ウォームホイールと噛み合うウォームギアと、から構成される。
そして、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109の出力値、自動車の移動速度である車速Vcを検出する車速センサ170の出力値が入力される。
The
The
以上のように構成されたステアリング装置100は、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクTに応じた値をトルクセンサ109からの出力に基づいて検出し、その検出された値に基づいて電動モータ110を駆動し、電動モータ110の発生トルクをピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の発生トルクが、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力をアシストする。
The
次に、制御装置10について説明する。
図2は、ステアリング装置100の制御装置10の概略構成図である。
制御装置10は、CPU11、ROM12、RAM13等からなる算術論理演算回路である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109から出力された電気信号と、車速センサ170にて検出された車速Vcが出力信号に変換された車速信号vなどが入力される。
そして、制御装置10は、トルクセンサ109から入力される信号に基づいて操舵トルクTに応じた値を検出するトルク検出部310と、トルク検出部310からの出力値(検出トルク信号Tp)に基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ110が供給するのに必要となる目標電流ITを算出する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流ITに基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。
Next, the
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
The
The
Then, the
先ずは、トルク検出部310について詳述する。
トルク検出部310は、トルクセンサ109から入力される信号に基づいて操舵トルクTを算出し、算出した操舵トルクTを電気信号(電圧信号)に変換した検出トルク信号Tpを目標電流算出部20へ出力する。トルクセンサ109から出力される電気信号と、操舵トルクTとの関係を示すマップをROM12に記憶しておき、トルク検出部310は、このマップに、トルクセンサ109からの電気信号を代入することにより操舵トルクTを算出する。又は、トルクセンサ109からの電気信号と操舵トルクTとの関係を示す関数を組み込んでおき、トルク検出部310は、この関数にトルクセンサ109からの電気信号を代入して操舵トルクTを算出してもよい。なお、トルク検出部310は、トーションバーの捩れ量が零の状態を零とし、その状態から、右回転方向の操舵トルクTをプラス、左回転方向の操舵トルクTをマイナスの値として出力する。
First, the
The
次に、目標電流算出部20について詳述する。図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20は、目標電流を設定する上で基準となる基準目標電流IBを算出する基準目標電流算出部21と、基準目標電流算出部21が算出した基準目標電流IBを調整する調整電流IAを設定(算出)する目標電流調整部22と、基準目標電流算出部21が算出した基準目標電流IBと目標電流調整部22が設定した調整電流とを加算する加算部23と、を備えている。
Next, the target
The target
図4は、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBと操舵トルクTとの相関関係を示す図である。図4では操舵トルクTがプラスである場合を例示しているが、操舵トルクTがマイナスである場合の基準目標電流IBは、プラスである場合の基準目標電流IBと零点を基準に点対称となる。
基準目標電流算出部21は、概略、トルク検出部310からの出力値(検出トルク信号Tp)に基づいて、操舵トルクTと基準目標電流IBとが図4に示す関係となるように基準目標電流IBを算出する。以下に、基準目標電流算出部21について詳しく説明する。
FIG. 4 is a diagram showing a correlation between the reference target current IB calculated by the reference target
The reference target
図5は、基準目標電流算出部21の概略構成図である。
基準目標電流算出部21は、基準目標電流IBを設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部211と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部212と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部213とを備えている。また、基準目標電流算出部21は、ベース電流算出部211、イナーシャ補償電流算出部212、ダンパー補償電流算出部213などからの出力に基づいて基準目標電流IBを決定する基準目標電流決定部215を備えている。さらに、基準目標電流算出部21は、トルク信号Tpの位相補償を行う位相補償部216を備えている。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the reference target
The reference target
ベース電流算出部211は、位相補償部216にてトルク信号Tpが位相補償されたトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Imbを出力する。なお、ベース電流算出部211は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、トルク信号Tsおよび車速信号vとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Tpおよび車速信号vを代入することによりベース電流を算出する。
The base
イナーシャ補償電流算出部212は、トルク信号Tpと車速信号vとに基づいて電動モータ110およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Isを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部212は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、トルク信号Tpおよび車速信号vとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Tpおよび車速信号vを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
The inertia compensation
ダンパー補償電流算出部213は、トルク信号Tpと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度信号Nmsとに基づいて、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Idを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部213は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、トルク信号Tp、車速信号vおよび回転速度信号Nmsと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Tpと車速信号vと回転速度信号Nmsとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
The damper compensation
基準目標電流決定部215は、ベース電流算出部211が算出したベース電流、イナーシャ補償電流算出部212が算出したイナーシャ補償電流およびダンパー補償電流算出部213が算出したダンパー補償電流に基づいて基準目標電流IBを決定し、この電流の情報を含む基準目標電流信号Ibを出力する。基準目標電流決定部215は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、補償電流と目標電流との対応を示すマップに代入することにより目標電流を算出する。
The reference target
目標電流調整部22については、後で詳述するが、目標電流調整部22は、調整電流IAを決定し、この調整電流IAの情報を含む調整電流信号Iaを出力する。
加算部23は、基準目標電流算出部21が算出した基準目標電流IBと目標電流調整部22が設定した調整電流IAとを加算し、加算後の電流を目標電流ITとして制御部30へ出力する。言い換えれば、加算部23は、基準目標電流算出部21からの出力値である基準目標電流信号Ibと目標電流調整部22からの出力値である調整電流信号Iaとを加算した値を最終的な目標電流加算信号Itとして出力する。
Although the target
The adding
なお、目標電流算出部20には、トルク信号Tpと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度Nmが出力信号に変換された回転速度信号Nmsとが入力される。回転速度信号Nmsは、例えば3相ブラシレスモータである電動モータ110の回転子(ロータ)の回転位置を検出するセンサ(例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路)の出力信号が微分されることにより得られるものであることを例示することができる。
なお、制御装置10には、車速センサ170などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないA/D変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部20に取り込んでいる。
The target
Since a signal from the
次に、制御部30について詳述する。図6は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流Imを検出するモータ電流検出部33とを有している。
モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流ITと、モータ電流検出部33にて検出された電動モータ110へ供給される実電流Imとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部40と、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部60とを有している。
Next, the
The
The motor
フィードバック制御部40は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流ITとモータ電流検出部33にて検出された実電流Imとの偏差を求める偏差演算部41と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック(F/B)処理部42とを有している。
偏差演算部41は、目標電流算出部20からの出力値である目標電流加算信号Itとモータ電流検出部33からの出力値であるモータ電流信号Imsとの偏差の値を偏差信号41aとして出力する。
The
The
フィードバック(F/B)処理部42は、目標電流ITと実電流Imとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、入力された偏差信号41aに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号42aを生成・出力する。
PWM信号生成部60は、フィードバック制御部40からの出力値に基づいてPWM信号60aを生成し、生成したPWM信号60aを出力する。
The feedback (F /
The PWM
モータ駆動部32は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として6個の独立したトランジスタ(FET)を備え、6個の内の3個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の3個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側(アース)ラインと接続されている。そして、6個の中から選択した2個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ110の駆動を制御する。
モータ電流検出部33は、モータ駆動部32に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れる実電流Imの値を検出して、検出した実電流Imをモータ電流信号Imsに変換して出力する。
The
The motor current detection unit 33 detects the value of the actual current Im flowing through the
以上のように構成されたステアリング装置100において、トルクセンサ109からの出力値には、ステアリングホイール101、下部連結シャフト108等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイール101を左から右へ操舵する場合(以下、「右回転時」と称する場合もある)のトルクセンサ109の出力値と、右から左へ操舵する場合(以下、「左回転時」と称する場合もある)のトルクセンサ109の出力値とが異なる現象(ヒステリシス)が生じる。
In the
図7は、ステアリングホイール101の操作方向とトルク検出部310からの出力値Tpとが異なる現象(ヒステリシス)を示す図である。
ステアリングホイール101の操作方向によってトルクセンサ109の出力値が異なるため、ステアリングホイール101の操作方向によってトルク検出部310からの出力値Tp(検出トルク信号Tp)が異なる。そのため、図7に示すように、ステアリングホイール101の操舵トルクTが同じであるとしても、ステアリングホイール101の左回転時のトルク検出部310からの出力値Tpの方がステアリングホイール101の右回転時のトルク検出部310からの出力値Tpよりも大きくなる。
かかる事項に鑑み、本実施の形態に係るステアリング装置100においては、図3に示したようにトルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpに応じて変化する基準目標電流IBを、ヒステリシスを考慮した値に補正するために目標電流調整部22を備えている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a phenomenon (hysteresis) in which the operation direction of the
Since the output value of the
In view of such matters, in the
図8は、目標電流調整部22の概略構成図である。
目標電流調整部22は、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpに基づいて補正量αを決定する補正量決定部221と、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpに基づいて操舵トルクTの増減を判定する増減度合い判定部222と、を備えている。また、目標電流調整部22は、補正量決定部221にて決定された補正量αと、増減度合い判定部222にて判定された操舵トルクTの増減とに基づいて調整電流IAを決定するとともに、決定した調整電流IAの情報を含む調整電流信号Iaを加算部23へ出力する出力部223を備えている。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the target
The target
図9は、検出トルク信号Tpと補正量αとの関係を示す図である。
補正量決定部221は、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpに基づいて補正量αを決定する。例えば、予め経験則に基づいてトルク検出部310から出力される検出トルク信号Tpに応じた最適な補正量αを図9に示すように導き出しておく。そして、検出トルク信号Tpと最適な補正量αとの対応を示すマップを予め作成しROM12に記憶しておく。そして、補正量決定部221は、予め作成しROM12に記憶しておいた、検出トルク信号Tpと補正量αとの対応を示すマップに、検出トルク信号Tpを代入することにより補正量αを算出する。あるいは、予め作成した検出トルク信号Tpと補正量αとの関係式に検出トルク信号Tpを代入することにより補正量αを算出してもよい。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the detected torque signal Tp and the correction amount α.
The correction
図9に示すように、本実施の形態においては、補正量αは、検出トルク信号Tpの絶対値が予め定められた値Toより小さい場合にはマイナスの符号であり、検出トルク信号Tpの絶対値が予め定められた値Toより大きい場合にはプラスの符号である。つまり、補正量αは、検出トルク信号Tpの絶対値が予め定められた値Toよりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転する。 As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the correction amount α is a minus sign when the absolute value of the detected torque signal Tp is smaller than a predetermined value To, and the absolute value of the detected torque signal Tp. If the value is greater than a predetermined value To, it is a plus sign. That is, the sign of the correction amount α is inverted depending on whether the absolute value of the detected torque signal Tp is smaller or larger than the predetermined value To.
増減度合い判定部222は、トーションバーの捩れ量が零の状態を中点にし、右方向の操舵トルクTをプラス、左方向の操舵トルクTをマイナスとした場合に、現時点における操舵トルクTの増減を判定する。増減度合い判定部222は、トルク検出部310から定期的に入力された検出トルク信号Tpの履歴から現時点における操舵トルクTの増減を判定する。
より具体的には、増減度合い判定部222は、RAM13に記憶された検出トルク信号Tpの内、最新の検出トルク信号Tp(n)を含む過去k個分の検出トルク信号Tpの平均値である今回平均値Tpave(n)を算出するとともに、最新の検出トルク信号Tp(n)を含まない、つまり最新の検出トルク信号Tp(n)より前に入力された過去k個分のトルク信号Tpの平均値である前回平均値Tpave(n−1)を算出する。例えば、kが2である場合、Tpave(n)=(Tp(n)+Tp(n−1))/2、Tpave(n−1)=(Tp(n−1)+Tp(n−2))/2である。
The increase / decrease
More specifically, the increase / decrease
そして、増減度合い判定部222は、今回平均値Tpave(n)から前回平均値Tpave(n−1)を減算することにより得られた平均値変化ΔTpave(=Tpave(n)−Tpave(n−1))に基づいて操舵トルクTの増減の度合いを判定する。増減度合い判定部222は、平均値変化ΔTpaveが、予め定められたの第1の判定値よりも大きい場合には、増加量が大きいと判定し、操舵トルクTが増加している場合にセットされる増加判定をRAM13にセットする。他方、増減度合い判定部222は、平均値変化ΔTpaveが、予め定められたの第2の判定値よりも小さい場合には、減少量が大きいと判定し、操舵トルクTが減少している場合にセットされる減少判定をRAM13にセットする。また、増減度合い判定部222は、平均値変化ΔTpaveが第1の判定値以下である場合には、RAM13にセットされた増加判定をクリアし、平均値変化ΔTpaveが第2の判定値以上である場合には、RAM13にセットされた減少判定をクリアする。なお、第1の判定値はプラスの値、第2の判定値はマイナスの値であることを例示することができる。
Then, the increase / decrease
出力部223は、RAM13に増加判定がセットされている場合には、補正量決定部221が決定した補正量αに「−1」を乗算した値の電流を今回の調整電流IA(n)と決定するとともに、決定した調整電流IA(n)に応じた電気信号を今回の調整電流信号Ia(n)として出力する。また、出力部223は、RAM13に減少判定がセットされている場合には、補正量決定部221が決定した補正量αを今回の調整電流IA(n)と決定するとともに、決定した調整電流IA(n)に応じた電気信号を今回の調整電流信号Ia(n)として出力する。また、出力部223は、RAM13に増加判定も減少判定もセットされていない場合には、今回の調整電流IA(n)を前回の調整電流IA(n−1)と同じにし、今回の調整電流信号Ia(n)として、前回出力した調整電流信号Ia(n−1)と同じ信号を出力する。
When the increase determination is set in the
次に、フローチャートを用いて、補正量決定部221が行う補正量決定処理について説明する。
図10は、補正量決定部221が行う補正量決定処理の手順を示すフローチャートである。補正量決定部221は、定期的に、例えば10ms毎にこの補正量決定処理を実行する。
補正量決定部221は、先ず、トルク検出部310から出力され、RAM13に記憶された最新の検出トルク信号Tp(n)を読み込む(ステップ(以下、単に、「S」と記す。)1001)。
次に、補正量決定部221は、S1001にて読み込んだ最新の検出トルク信号Tp(n)とROM12に記憶されたマップとに基づいて補正量αを決定する(S1002)。
Next, correction amount determination processing performed by the correction
FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure of correction amount determination processing performed by the correction
First, the correction
Next, the correction
次に、フローチャートを用いて、増減度合い判定部222が行う増減度合い判定処理について説明する。
図11は、増減度合い判定部222が行う増減度合い判定処理の手順を示すフローチャートである。増減度合い判定部222は、定期的に、例えば10ms毎にこの増減判定処理を実行する。
増減度合い判定部222は、先ず、トルク検出部310から出力され、RAM13に記憶された検出トルク信号Tp(n)を読み込む(S1101)。その後、今回平均値Tpave(n)を算出する(S1102)とともに前回平均値Tpave(n−1)を算出し(S1103)、平均値変化ΔTpaveを算出する(ΔTpave=Tpave(n)−Tpave(n−1))(S1104)。
Next, an increase / decrease degree determination process performed by the increase / decrease
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of an increase / decrease degree determination process performed by the increase / decrease
The increase / decrease
その後、増減度合い判定部222は、S1104にて算出された平均値変化ΔTpaveが第1の判定値よりも大きいか否かを判別する(S1105)。そして、平均値変化ΔTpaveが第1の判定値よりも大きい場合(S1105でYes)、増加判定をRAM13にセットし(S1106)、RAM13にセットされた減少判定をクリアする(S1107)。
一方、平均値変化ΔTpaveが第1の判定値よりも大きくない場合(S1105でNo)、S1104にて算出された平均値変化ΔTpaveが第2の判定値よりも小さいか否かを判別する(S1108)。そして、平均値変化ΔTpaveが第2の判定値よりも小さい場合(S1108でYes)、減少判定をRAM13にセットし(S1109)、RAM13にセットされた増加判定をクリアする(S1110)。他方、平均値変化ΔTpaveが第2の判定値よりも小さくない場合(S1108でNo)、言い換えれば、平均値変化ΔTpaveが、第2の判定値以上、第1の判定値以下である場合、RAM13にセットされた増加判定をクリアし(S1111)、減少判定をクリアする(S1112)。
Thereafter, the increase / decrease
On the other hand, when the average value change ΔTpave is not larger than the first determination value (No in S1105), it is determined whether or not the average value change ΔTpave calculated in S1104 is smaller than the second determination value (S1108). ). When the average value change ΔTpave is smaller than the second determination value (Yes in S1108), the decrease determination is set in the RAM 13 (S1109), and the increase determination set in the
次に、フローチャートを用いて、出力部223が行う出力処理について説明する。
図12は、出力部223が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。出力部223は、定期的に、例えば10ms毎にこの出力処理を実行する。
出力部223は、先ず、RAM13に増加判定がセットされているかどうかを判別する(S1201)。そして、増加判定がセットされている場合(S1201でYes)、補正量決定部221が決定した補正量αに「−1」を乗算した値の電流を今回の調整電流IA(n)(=−1×α)と決定するとともに、決定した調整電流IA(n)に応じた電気信号を今回の調整電流信号Ia(n)として出力する(S1202)。
Next, output processing performed by the
FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure of output processing performed by the
First, the
一方、増加判定がセットされていない場合(S1201でNo)、RAM13に減少判定がセットされているかどうかを判別する(S1203)。そして、減少判定がセットされている場合(S1203でYes)、補正量決定部221が決定した補正量αを今回の調整電流IA(n)(=α)と決定するとともに、決定した調整電流IA(n)に応じた電気信号を今回の調整電流信号Ia(n)として出力する(S1204)。
On the other hand, when the increase determination is not set (No in S1201), it is determined whether or not the decrease determination is set in the RAM 13 (S1203). When the decrease determination is set (Yes in S1203), the correction amount α determined by the correction
他方、減少判定がセットされていない場合(S1203でNo)、今回の調整電流IA(n)を前回の調整電流IA(n−1)と同じにし、今回の調整電流信号Ia(n)として、前回出力した調整電流信号Ia(n−1)と同じ信号を出力する(S1205)。 On the other hand, when the decrease determination is not set (No in S1203), the current adjustment current IA (n) is made the same as the previous adjustment current IA (n-1), and the current adjustment current signal Ia (n) is The same signal as the adjustment current signal Ia (n-1) output last time is output (S1205).
図13は、本実施の形態に係るステアリング装置100における操舵トルクTと目標電流算出部20が算出する目標電流ITとの関係を示す図である。操舵トルクTと目標電流算出部20が算出する目標電流ITとの関係を実線で示している。また、この図13には、操舵トルクTと基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBとの関係を破線で示している。
上述したように、トルクセンサ109からの出力値にはヒステリシスが生じることから、操舵トルクTに対する基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBは、図13の破線で示したように、ステアリングホイール101の右回転時(右方向への切り増し方向)の基準目標電流IBの値と、左回転時(左方向への切り戻し方向)の基準目標電流IBの値とで異なる。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between the steering torque T and the target current IT calculated by the target
As described above, since hysteresis occurs in the output value from the
本実施の形態に係るステアリング装置100においては、図9に示すように、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpの絶対値の値が小さい場合には補正量αの値がマイナスに設定される。そして、操舵トルクTの増加量が大きい場合、言い換えればステアリングホイール101の右回転時には、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBに補正量αを−1倍した値を加算した値の電流が、目標電流算出部20により目標電流ITとして算出される。また、操舵トルクTの減少量が大きい場合、言い換えればステアリングホイール101の左回転時には、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBに補正量αを加算した値の電流が、目標電流算出部20により目標電流ITとして算出される。それゆえ、本実施の形態に係る目標電流算出部20によれば、操舵トルクTが小さい場合には、検出トルク信号Tpのヒステリシスに起因して生じるステアリングホイール101の右回転時の基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBと左回転時の基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBとの差が小さくなる。言い換えれば、操舵トルクTが小さい場合には、本実施の形態に係る目標電流算出部20が算出する目標電流ITは、目標電流調整部22および加算部23を備えずに基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBをそのまま目標電流算出部20が算出する目標電流ITとして出力する構成の目標電流算出部20(以下、「他の形態に係る目標電流算出部20」と称する。)の場合と比べると、ステアリングホイール101の右回転時の目標電流ITと左回転時の目標電流ITとの差が小さくなる。その結果、本実施の形態に係る目標電流算出部20によれば、操舵トルクTが小さい場合には、ステアリングホイール101の操作により近い目標電流が設定されるので操舵フィーリングが向上する。
In the
一方、図9に示すように、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpの絶対値の値が大きい場合には、絶対値が大きくなるに従って補正量αの値がプラス方向に大きくなるように設定される。そして、ステアリングホイール101の右回転時には、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBに補正量αを−1倍した値を加算した値の電流が、目標電流算出部20により目標電流ITとして算出され、ステアリングホイール101の左回転時には、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBに補正量αを加算した値の電流が、目標電流算出部20により目標電流ITとして算出される。それゆえ、本実施の形態に係る目標電流算出部20によれば、操舵トルクTが大きい場合には、検出トルク信号Tpのヒステリシスに起因して生じるステアリングホイール101の右回転時の基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBと左回転時の基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBとの差が大きくなる。言い換えれば、操舵トルクTが大きい場合には、本実施の形態に係る目標電流算出部20が算出する目標電流ITは、他の形態に係る目標電流算出部20が算出する目標電流ITと比べると、ステアリングホイール101の右回転時の目標電流ITと左回転時の目標電流ITとの差が大きくなる。つまり、操舵トルクTが大きい場合には、本実施の形態に係る目標電流算出部20は、ステアリングホイール101の切り増し方向である場合には基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBよりも小さく、ステアリングホイール101の切り戻し方向である場合には基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBよりも大きくするように目標電流ITを算出する。これにより、例えば、ステアリングホイール101の右回転方向への切り増しからの切り戻し時には、本実施の形態に係るステアリング装置100における電動モータ110の右回転方向へのアシストトルクは、他の形態に係る目標電流算出部20を備える構成のステアリング装置100におけるアシストトルクよりも大きくなるので、車両の挙動を安定させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 9, when the absolute value of the detected torque signal Tp output from the
以上説明したように、本実施の形態に係るステアリング装置100においては、操舵トルクTが小さい場合および大きい場合の広い領域でヒステリシスを考慮して目標電流ITが調整されるので、広域で操舵感(操舵特性)を向上させることができ、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。また、トルクセンサ109からの出力値のみをパラメータとしているので、簡便な構成で操舵フィーリングの向上と安全性の向上の両立を実現している。
As described above, in the
また、図9に例示した、検出トルク信号Tpと補正量αとの関係を、任意に変更することで、操舵トルクTに対する目標電流ITを任意に変更することができる。それゆえ、本実施の形態に係るステアリング装置100が搭載される車両毎に、容易にヒステリシスを考慮した設定にすることが可能となる。
Moreover, the target current IT with respect to the steering torque T can be arbitrarily changed by arbitrarily changing the relationship between the detected torque signal Tp and the correction amount α illustrated in FIG. Therefore, for each vehicle on which the
10…制御装置、20…目標電流算出部、21…基準目標電流算出部、22…目標電流調整部、23…加算部、30…制御部、100…電動パワーステアリング装置、101…ステアリングホイール(ハンドル)、109…トルクセンサ、110…電動モータ、221…補正量決定部、222…増減度合い判定部、223…出力部、310…トルク検出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記検出手段が検出した検出値に基づいて電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、
を備え、
前記目標電流算出手段は、前記検出手段が検出した検出値に応じた基準目標電流と、前記検出手段が検出した検出値に応じた調整値を用いて、前記操舵トルクの絶対値が大きい場合に、前記目標電流の絶対値が、前記ステアリングホイールの切り増し方向である場合には当該基準目標電流よりも小さく、当該ステアリングホイールの切り戻し方向である場合には当該基準目標電流よりも大きくなるように当該目標電流を算出し、
前記目標電流算出手段は、前記基準目標電流と前記調整値を用いて、前記操舵トルクの絶対値が小さい場合に、前記目標電流の絶対値が、前記ステアリングホイールの切り増し方向である場合には当該基準目標電流よりも大きく、当該ステアリングホイールの切り戻し方向である場合には当該基準目標電流よりも小さくするように当該目標電流を算出することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 Detection means for detecting a value corresponding to the steering torque of the steering wheel;
Target current calculation means for calculating a target current to be supplied to the electric motor based on the detection value detected by the detection means;
With
When the absolute value of the steering torque is large, the target current calculation unit uses a reference target current according to the detection value detected by the detection unit and an adjustment value according to the detection value detected by the detection unit. The absolute value of the target current is smaller than the reference target current when the steering wheel is in the increasing direction of the steering wheel, and larger than the reference target current when the steering wheel is in the return direction of the steering wheel. To calculate the target current ,
The target current calculating means uses the reference target current and the adjustment value, and when the absolute value of the steering torque is small and the absolute value of the target current is in the direction of increasing the steering wheel, An electric power steering apparatus characterized in that the target current is calculated so as to be smaller than the reference target current when the steering target is larger than the reference target current and in the steering wheel return direction .
前記目標電流調整手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて補正量を決定する決定手段と、前記ステアリングホイールの操作方向に応じて、当該決定手段が決定した補正量を補正するとともに補正した補正量を前記調整値として出力する出力手段と、を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。 The target current calculation means includes reference target current calculation means for calculating the reference target current, target current adjustment means for setting the adjustment value, and addition means for adding the reference target current and the adjustment value. Prepared,
The target current adjusting means corrects and corrects a correction amount determined by the determining means according to a direction of operation of the steering wheel, a determining means for determining a correction amount based on a detection value detected by the detecting means. the electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the correction amount and an output means for outputting, as the adjustment value.
前記目標電流算出手段の前記決定手段は、前記補正量の符号を、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも小さい場合にはマイナス、大きい場合にはプラスに決定し、前記出力手段は、前記操舵トルクが増加している場合には、当該補正量に−1を乗算することにより得た値を前記調整値とし、当該操舵トルクが減少している場合には、当該補正量を前記調整値とすることを特徴とする請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。 When the steering torque direction is one direction of rotation of the steering wheel is positive, and the other direction of rotation is negative,
The determination means of the target current calculation means determines the sign of the correction amount to be negative when the absolute value of the detection value detected by the detection means is smaller than a predetermined value, and positive when it is larger. When the steering torque is increasing, the output means uses the value obtained by multiplying the correction amount by −1 as the adjustment value, and when the steering torque is decreasing. The electric power steering apparatus according to claim 3 , wherein the correction amount is the adjustment value.
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