JP6505526B2 - Control device of electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動モータの駆動力によりステアリング操作をアシスト(操舵補助)する電動パワーステアリング装置(EPS:Electric Power Steering)に用いられる制御装置に関する。 The present invention relates to a control device used in an electric power steering apparatus (EPS: Electric Power Steering) that assists (steering assists) a steering operation by a driving force of an electric motor.
従来、自動車などの車両に搭載されて、電動モータの駆動力をステアリング機構に操舵補助力として伝達する構成の電動パワーステアリング装置が知られている。 Conventionally, there is known an electric power steering apparatus mounted on a vehicle such as an automobile and configured to transmit the driving force of the electric motor to the steering mechanism as a steering assist force.
電動パワーステアリング装置の制御では、ハンドル(ステアリングホイール)に加えられる操舵トルクおよび車速に応じた目標電流値が設定される。また、ハンドルが一方に切り込まれた状態から中立位置に戻される時(ハンドル戻り時)には、その戻り性能を向上するため、電動モータの端子間電圧および電流値からモータ回転速度が推定され、モータ回転速度に応じたハンドル戻り用電流値が設定される。具体的には、モータ回転速度についての零を含む範囲を不感帯として、不感帯内のモータ回転速度に対しては、ハンドル戻り用電流値が零に設定され、不感帯外のモータ回転速度に対しては、モータ回転速度が大きいほどハンドル戻り用電流値が大きい値に設定される。そして、目標電流値または目標電流値とハンドル戻り用電流値との加算値に基づいて、電動モータがフィードバック制御される。これにより、操舵状態に応じた操舵補助力がステアリング機構に与えられる。 In control of the electric power steering apparatus, a target current value is set according to a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) and a vehicle speed. In addition, when the steering wheel is returned to the neutral position after being cut into one (when the steering wheel is returned), the motor rotational speed is estimated from the voltage and current value between the terminals of the electric motor in order to improve the return performance. The steering wheel return current value is set according to the motor rotational speed. Specifically, the range including the zero for the motor rotational speed is set as the dead zone, and the steering wheel return current value is set to zero for the motor rotational speed in the dead zone, and for the motor rotational speed outside the dead zone. As the motor rotational speed is higher, the steering wheel return current value is set to a larger value. Then, the electric motor is feedback-controlled based on the target current value or the sum of the target current value and the steering wheel return current value. Thereby, a steering assist force corresponding to the steering state is applied to the steering mechanism.
ところが、モータ回転速度の推定精度は、モータの巻線抵抗の個体差や温度に大きく依存する。この推定精度のばらつきを吸収するためには、ハンドル戻り用電流値が零に設定される不感帯を広く設けざるを得ない。不感帯が広く設けられていると、モータ回転速度が低いときに、ハンドル戻り用電流が電動モータに供給されず、ハンドル戻りがアシストされない。 However, the estimation accuracy of the motor rotational speed largely depends on the individual difference and the temperature of the winding resistance of the motor. In order to absorb the variation in the estimation accuracy, it is necessary to provide a wide dead zone where the steering wheel return current value is set to zero. When the dead zone is wide, when the motor rotational speed is low, the steering wheel return current is not supplied to the electric motor and the steering wheel return is not assisted.
そのため、モータ回転速度が低い状態でのハンドル戻り時に、セルフアライメントトルクがメカフリクションに負けて、ハンドルが中立位置まで戻らないおそれがある。 Therefore, when the steering wheel is returned at a low motor rotational speed, the self alignment torque may lose mechanical friction and the steering wheel may not return to the neutral position.
また、運転者がハンドルから手を放した手放し状態でのハンドル戻りの途中で、ハンドルの回転が手で止められると、その後にハンドルから手が再び放されても、セルフアライメントトルクがメカフリクションに負けて、ハンドルがその位置に固着する(ハンドル戻りが再開しない)現象を生じるおそれがある。 In addition, when the rotation of the steering wheel is stopped by the hand while the driver releases the steering wheel from the steering wheel and the steering wheel is returned, the self alignment torque becomes mechanical friction even if the hand is released again from the steering wheel thereafter. Losing may cause the handle to stick in its position (handle return does not resume).
さらには、運転者がハンドルを左右にゆっくり操作したときに、メカフリクションを感じ、ハンドルが中立位置でも操舵トルクを抜けないので、ハンドルの中立位置が判りにくいという問題もある。 Furthermore, when the driver slowly operates the steering wheel to the left and right, mechanical friction is felt, and the steering torque is not lost even when the steering wheel is in the neutral position, so there is a problem that the neutral position of the steering wheel is difficult to understand.
本発明の目的は、良好なハンドル戻りを実現でき、かつ、舵角中点付近での操舵フィーリングの向上を図ることができる、電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device of an electric power steering device, which can realize a good steering wheel return and can improve the steering feeling near the steering angle midpoint.
前記の目的を達成するため、本発明に係る制御装置は、電動モータの駆動力をステアリング機構に伝達することにより操舵を補助する電動パワーステアリング装置に用いられる制御装置であって、操舵トルクを取得するトルク取得手段と、舵角中点に対する舵角を取得する舵角取得手段と、操舵トルク取得手段により取得される操舵トルクに基づいて、当該操舵トルクに応じた方向に電動モータの駆動力を発生させる基本アシスト電流値を設定する基本アシスト電流値設定手段と、舵角取得手段により取得される舵角に基づいて舵角速度を演算する舵角速度演算手段と、舵角速度演算手段により演算される舵角速度に基づいて、舵角取得手段により取得される舵角にヒステリシスを付与し、当該ヒステリシスが付与された舵角に基づいて、電動モータの駆動力を発生させる中点戻り用電流値を設定する中点戻り用電流値設定手段と、基本アシスト電流値設定手段により設定される基本アシスト電流値と中点戻り用電流値設定手段により設定される中点戻り用電流値とを加算し、当該加算値に基づいて、電動モータを制御するモータ制御手段とを含む。 In order to achieve the above object, a control device according to the present invention is a control device used in an electric power steering apparatus that assists steering by transmitting a driving force of an electric motor to a steering mechanism, and acquires a steering torque. Driving force of the electric motor in a direction corresponding to the steering torque based on the torque acquisition means, the steering angle acquisition means for acquiring the steering angle with respect to the steering angle midpoint, and the steering torque acquired by A basic assist current value setting means for setting a basic assist current value to be generated, a steering angular velocity calculation means for calculating a steering angular velocity based on a steering angle acquired by the steering angle acquisition means, a rudder calculated by the steering angular velocity calculation means A hysteresis is added to the steering angle acquired by the steering angle acquisition means based on the angular velocity, and the steering is performed based on the steering angle to which the hysteresis is applied. Current value setting means for middle point return setting the current value for middle point return which generates driving force of the motor, and basic assist current value set by the basic assist current value setting means and current value setting means for middle point return And a motor control means for controlling the electric motor on the basis of the addition value with the current value for midpoint return to be set.
この構成によれば、操舵トルクに基づいて、基本アシスト電流値が設定される。基本アシスト電流値の電流が電動モータに流れることにより、電動モータが操舵トルクに応じた方向の駆動力を発生する。また、舵角中点に対する舵角から舵角速度が演算され、その舵角速度に基づいて、舵角中点に対する実際の舵角(実舵角)にヒステリシスが付与される。ヒステリシスが付与された舵角は、実舵角の時間変化に対して遅れて変化する。そして、ヒステリシスが付与された舵角(ヒステリシス付与舵角)に基づいて、中点戻り用電流値が設定される。中点戻り用電流値の電流が電動モータに流れることにより、電動モータが舵角を低減させる方向の駆動力を発生する。 According to this configuration, the basic assist current value is set based on the steering torque. The current of the basic assist current value flows to the electric motor, whereby the electric motor generates a driving force in a direction corresponding to the steering torque. Further, the steering angular velocity is calculated from the steering angle with respect to the steering angle midpoint, and based on the steering angular velocity, hysteresis is given to the actual steering angle (actual steering angle) with respect to the steering angle midpoint. The steering angle to which the hysteresis is applied changes late with respect to the time change of the actual steering angle. Then, the midpoint return current value is set based on the steering angle (the hysteresis application steering angle) to which the hysteresis is applied. When a current having a midpoint return current value flows to the electric motor, the electric motor generates a driving force in the direction to reduce the steering angle.
基本アシスト電流値と中点戻り用電流値との加算値に基づいて、電動モータが制御される。これにより、車両の操向のために操作されるハンドル(たとえば、ステアリングホイール)が中立位置に対する一方側または他方側に切り込まれた状態から中立位置(舵角中点)に戻されるハンドル戻り時には、ハンドルに操舵トルクが加えられていなくても、中点戻り用電流値に応じた駆動力がステアリング機構に伝達される。そのため、ハンドル戻り時には、セルフアライメントトルクに中点戻り用電流値に応じた駆動力が加わるので、メカフリクションに負けずに、ハンドルが中立位置に戻る。 The electric motor is controlled based on the addition value of the basic assist current value and the midpoint return current value. Thereby, when the steering wheel (for example, the steering wheel) operated for steering of the vehicle is returned to the neutral position (steering-angle middle point) from the state where it is cut into one side or the other side to the neutral position Even if the steering torque is not applied to the steering wheel, the driving force according to the midpoint return current value is transmitted to the steering mechanism. Therefore, at the time of steering wheel return, a driving force corresponding to the current value for midpoint return is added to the self alignment torque, so that the steering wheel returns to the neutral position without losing mechanical friction.
また、手放し状態でのハンドル戻りの途中で、ハンドルの回転が手で止められても、中点戻り用電流値に応じた駆動力がステアリング機構に伝達されているので、ハンドルから手が再び放されると、ハンドルが中立位置に向けて再び戻り始める。したがって、手放し状態でのハンドル戻りの途中でハンドルの回転が手で止められることによる固着現象の発生を防止できる。 In addition, even if the rotation of the steering wheel is stopped by hand in the middle of the steering wheel return in the released state, the driving force according to the current value for return to middle point is transmitted to the steering mechanism, so the hand is released again from the steering wheel When it is done, the steering wheel begins to return to the neutral position again. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of the sticking phenomenon due to the handgrip of the rotation of the handle during the return of the handle in the released state.
さらには、舵角を低減させる方向の駆動力、つまりハンドルが中立位置に向かう方向の駆動力がステアリング機構に伝達されるので、ハンドルが中立位置に位置する感覚(オンセンタ感)を運転者に与えることができる。 Furthermore, since the driving force in the direction to reduce the steering angle, that is, the driving force in the direction to move the steering wheel toward the neutral position is transmitted to the steering mechanism, the driver is given a feeling of being in the neutral position be able to.
よって、良好なハンドル戻りを実現でき、かつ、舵角中点付近での操舵フィーリングの向上を図ることができる。 Therefore, a favorable steering wheel return can be realized, and the steering feeling near the steering angle midpoint can be improved.
また、たとえば、舵角についての零を含む範囲が不感帯とされて、不感帯内の舵角に対して中点戻り用電流値が零に設定される場合に、ハンドル戻り時に実際の舵角が舵角中点付近まで低下しても、ヒステリシスが付与された舵角は不感帯に入らず、中点戻り用電流値が零以外の値に設定される。そのため、ハンドル戻り時に実際の舵角が舵角中点付近まで低下しても、ハンドルが中立位置に向かう方向の駆動力が電動モータからステアリング機構に伝達される。よって、ハンドル戻りを一層向上させることができる。 Also, for example, when a range including a zero for the steering angle is set as a dead zone, and the current value for mid point return is set to zero with respect to the steering angle within the dead zone, the actual steering angle The steering angle to which the hysteresis is applied does not enter the dead zone even if the angle decreases to near the corner middle point, and the current value for middle point return is set to a value other than zero. Therefore, even when the actual steering angle decreases near the middle of the steering angle when the steering wheel is returned, the driving force in the direction in which the steering wheel is directed to the neutral position is transmitted from the electric motor to the steering mechanism. Thus, the steering wheel return can be further improved.
なお、舵角中点に対する舵角とは、ハンドルが中立位置に位置するときを零(舵角中点)とし、当該部材が中立位置に対して一方側に位置するときに正の値をとり、当該部材が中立位置に対して他方側に位置するときに負の値をとる舵角、つまり絶対舵角である。 The steering angle with respect to the steering angle middle point is zero (steering angle middle point) when the steering wheel is at the neutral position, and takes a positive value when the member is on one side with respect to the neutral position. This is a steering angle that takes a negative value when the member is located on the other side with respect to the neutral position, that is, an absolute steering angle.
制御装置は、トルク取得手段により取得される操舵トルクに基づいて、車両の操向のために操作されるハンドル(運転者による操舵トルクが加えられるハンドル)の手放し状態であるか否かを判定する手放し判定手段と、手放し判定手段により手放し状態であると判定された場合に、中点戻り用電流値設定手段により設定される中点戻り用電流値に制限を加える中点戻り用電流値制限手段とを含む構成であってもよい。 The control device determines, based on the steering torque acquired by the torque acquiring means, whether or not the steering wheel operated for steering the vehicle (the steering wheel to which the driver's steering torque is applied) is released. Midpoint return current value limiting means that limits the midpoint return current value set by the midpoint return current value setting means when it is determined by the hand release determination means and the hand release determination means that it is determined to be in the left state And may be included.
これにより、手放し状態において、中点戻り用電流値が抑制されるので、中点戻り用電流値に応じた駆動力による車両流れの発生を抑制することができる。 As a result, in the release state, the midpoint return current value is suppressed, so it is possible to suppress the occurrence of vehicle flow due to the driving force according to the midpoint return current value.
手放し判定手段は、トルク取得手段により取得される操舵トルクに加えて、舵角速度演算手段により演算される舵角速度に基づいて、手放し状態であるか否かを判定してもよい。 The hand release determination means may determine whether or not the vehicle is in the released state based on the steering angular velocity calculated by the steering angular velocity calculation means in addition to the steering torque acquired by the torque acquisition means.
本発明によれば、良好なハンドル戻りを実現でき、かつ、舵角中点付近での操舵フィーリングの向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to realize a good steering wheel return, and to improve the steering feeling near the middle of the steering angle.
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
<電動パワーステアリング装置> <Electric power steering device>
図1は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置1の構成を図解的に示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an electric
電動パワーステアリング装置1は、自動車などの車両に搭載されて、電動モータMが発生する駆動力をステアリング機構2に伝達することにより、運転者によるハンドル操作をアシスト(操舵補助)するように構成されている。電動パワーステアリング装置1は、電動モータMおよびステアリング機構2のほか、ハンドル(ステアリングホイール)3およびステアリングシャフト4などを備えている。
The electric
ステアリング機構2は、たとえば、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤを含む構成である。
The
ハンドル3は、車室内における運転席の前方に配設されている。
The
ステアリングシャフト4は、車室内外を貫通して設けられている。ステアリングシャフト4の下端部は、ステアリング機構2に連結されている。ステアリング機構2がラックアンドピニオン式のステアリングギヤを含む構成である場合、ステアリングシャフト4の下端部は、ステアリングギヤのピニオンに相対回転不能に連結されている。ステアリングシャフト4の上端部は、ハンドル3に連結されている。
The
また、電動パワーステアリング装置1は、電動モータMの制御のために、ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)5を備えている。
Further, the electric
ECU5には、トルクセンサ6および舵角センサ7などが接続されている。トルクセンサ6は、たとえば、ステアリングシャフト4の途中部に介装されたトーションバーに関連して設けられ、トーションバーに生じる捩れの大きさおよび方向を操舵トルクとして検出し、その操舵トルクに応じた検出信号を出力する。舵角センサ7は、たとえば、自身が認識するハンドル3の舵角の中点に対するハンドル3の舵角(絶対舵角)に応じた検出信号を出力する。舵角センサ7が検出する舵角は、たとえば、舵角中点からハンドル3が右側に回された状態で正の値をとり、左側に回された状態で負の値をとる。また、ECU5には、車速、各車輪の車輪速、車両のヨーレートおよび車両に生じる横G(横方向加速度)などの車両情報が入力される。
The
ECU5は、CPUおよびメモリを含む構成のマイコン(マイクロコントローラ)と、マイコンからの制御信号に基づいて電動モータMを駆動するモータ駆動回路11とを備えている。
The
モータ駆動回路11は、たとえば、Hブリッジ回路からなる。モータ駆動回路11には、車両の電源(バッテリ)12の電圧が印加されている。
ECU5は、アシスト演算部13を実質的に備えている。アシスト演算部13は、マイコンの機能として、マイコンによるプログラム処理によって実現される。
The
アシスト演算部13は、電動モータMの目標アシスト電流値を演算により設定する。具体的には、アシスト演算部13は、目標アシスト電流値を設定するため、基本アシスト電流値設定部15およびハンドル戻り用電流値設定部16を備えている。アシスト演算部13は、基本アシスト電流値設定部15により設定される基本アシスト電流値とハンドル戻り用電流値設定部16により設定されるハンドル戻り用電流値とを加算し、その加算値を目標アシスト電流値に設定する。そして、アシスト演算部13は、目標アシスト電流値と電動モータMに実際に流れる電流(モータ電流)との差に応じた制御信号(たとえば、PWM(Pulse Width Modulation)制御信号)をモータ駆動回路11に与える。これにより、目標アシスト電流値に相当する駆動電流がモータ駆動回路11から電動モータMに供給される。
The
なお、基本アシスト電流値設定部15およびハンドル戻り用電流値設定部16については、後述する。
The basic assist current
電動パワーステアリング装置1が搭載される車両には、ECU5とは別のECUが設けられており、そのECUは、たとえば、マイコンによるプログラム処理によって実現される舵角中点学習部14を実質的に備えている。
The vehicle on which the electric
舵角センサ7が認識する舵角中点と車両における実際の舵角中点とは必ずしも一致していないので、舵角中点学習部14は、車両のスタートスイッチがオンされている間、車両の直進走行時(ハンドルの中立位置)における舵角である舵角中点をメモリに記憶し、その記憶した舵角中点を学習する。舵角中点の学習のため、舵角中点学習部14は、車両の直進走行状態を判断する。車両の直進走行状態では、各車輪の車輪速が0よりも大きく、かつ、左右車輪の車輪速がほぼ等しい(コーナリング中は、外側の車輪の車輪速が内側の車輪の車輪速よりも大きくなる。)。また、車両の直進走行状態では、ヨーレートが所定値以下となり、また、横Gが所定値以下となる。舵角中点学習部14は、各車輪の車輪速が0よりも大きく、かつ、左右車輪の車輪速の差、ヨーレートおよび横Gがそれぞれ所定値以下であるとき、車両が直進走行状態であると判断する。そして、車両の直進走行状態であると判断したときに、舵角センサ7の検出信号から舵角を取得し、その舵角を舵角中点としてメモリに記憶(学習)する。
Since the steering angle midpoint recognized by the
舵角中点学習部14は、たとえば、舵角中点を学習する度、その学習した舵角中点の情報を舵角センサ7に入力する。舵角センサ7は、検出舵角の情報とともに、舵角中点の情報をアシスト演算部13に入力する。アシスト演算部13には、舵角センサ7からの信号以外に、トルクセンサ6の検出信号および車速を表す信号が入力される。また、舵角中点学習部14は、舵角センサ7からアシスト演算部13に入力される舵角中点が信頼性を有する値であるか否かを表す舵角中点信頼情報をアシスト演算部13に入力する。たとえば、新たに学習した舵角が舵角中点としてメモリに記憶されている舵角に対する±10°の範囲内に収まっている場合、舵角センサ7からアシスト演算部13に入力される舵角中点が信頼性を有する値であることを表す舵角中点信頼情報が舵角中点学習部14からアシスト演算部13に入力される。
For example, each time the steering angle
<基本アシスト電流値設定部> <Basic assist current value setting unit>
図2は、操舵トルク−基本アシスト電流値特性を示す図である。 FIG. 2 is a graph showing steering torque-basic assist current value characteristics.
基本アシスト電流値設定部15は、メモリに格納されている基本アシストマップに従って、車速および操舵トルクに応じた基本アシスト電流値を設定する。
The basic assist current
具体的には、基本アシストマップは、操舵トルクに対する基本アシスト電流値の基本特性を定めたものであり、複数の車速域のそれぞれに対して用意されている。操舵トルクは、たとえば、ハンドル3に右方向トルク(右方向操舵のためのトルク)が加えられているときに正の値をとり、ハンドル3に左方向トルク(左方向操舵のためのトルク)が入力されているときに負の値をとる。各基本アシストマップでは、操舵トルクに対する基本アシスト電流値が零である不感帯が設けられている。そして、各基本アシストマップは、不感帯外の操舵トルクが正の値であるときに、基本アシスト電流値が正の符号をとり、かつ、操舵トルクの絶対値の増加に伴い、基本アシスト電流値の絶対値が零から予め定める上限値まで単調に増加するように作成されている。また、各基本アシストマップは、不感帯外の操舵トルクが負の値であるときに、基本アシスト電流値が負の符号をとり、かつ、操舵トルクの絶対値の増加に伴い、基本アシスト電流値の絶対値が零から予め定める上限値まで単調に増加するように作成されている。不感帯外における操舵トルクの絶対値に対する基本アシスト電流値の絶対値の増加の割合(マップの傾き)は、所定の車速域ごとに異なり、高速域ではその増加の割合が小さく、低速域ではその増加の割合が大きくされている。基本アシスト電流値設定部15は、複数の基本アシストマップの中から車速に応じたものを選択し、その選択した基本アシストマップに従って、トルクセンサ6の検出信号から取得される操舵トルクに応じた基本アシスト電流値を設定する。
Specifically, the basic assist map defines the basic characteristics of the basic assist current value with respect to the steering torque, and is prepared for each of a plurality of vehicle speed ranges. The steering torque takes a positive value, for example, when the right direction torque (torque for right direction steering) is applied to the
<ハンドル戻り用電流値設定部> <Current value setting unit for steering wheel return>
図3は、ハンドル戻り用電流値設定部16の構成を示すブロック図である。図4は、ヒステリシスが付与された舵角の時間変化を示す図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the steering wheel return current
ハンドル戻り用電流値設定部16は、減算部31、ヒステリシス付与部32、ハンドル戻り用基本電流値設定部33、出力/制限部34、操舵速度演算部35、手放し判定部36およびフェイルセーフ判定部37を備えている。
The steering wheel return current
減算部31は、舵角センサ7の検出信号から取得される舵角(相対舵角)から舵角中点を減算することにより、舵角中点を基準とする舵角(絶対舵角)を算出する。この絶対舵角は、たとえば、ハンドル3が中立位置から右側に回された状態で正の値をとり、左側に回された状態で負の値をとる。
ヒステリシス付与部32は、減算部31により算出される絶対舵角にヒステリシスを付与する。図4には、減算部31により算出される絶対舵角の時間変化が二点鎖線で示されている。ヒステリシス付与部32によりヒステリシスが付与された舵角(ヒステリシス付与舵角。以下、特記しない限り、単に「舵角」という。)は、図4に実線で示されるように、減算部31により算出される絶対舵角の時間変化に対して遅れて変化する。
The hysteresis applying unit 32 applies hysteresis to the absolute steering angle calculated by the subtracting
ハンドル戻り用基本電流値設定部33は、メモリに格納されているハンドル戻り用基本電流値マップに従って、車速および舵角に応じたハンドル戻り用基本電流値を設定する。
The steering wheel return basic current
具体的には、ハンドル戻り用基本電流値マップは、舵角に対するハンドル戻り用基本電流値の特性を定めたものであり、複数の車速域のそれぞれに対して用意されている。各ハンドル戻り用基本電流値マップでは、舵角に対するハンドル戻り用基本電流値が零である不感帯が設けられている。そして、各ハンドル戻り用基本電流値マップは、不感帯外の舵角が正の値であるときに、ハンドル戻り用基本電流値が負の符号をとり、かつ、舵角の絶対値の増加に伴い、ハンドル戻り用基本電流値の絶対値が零から予め定める上限値まで単調に増加するように作成されている。また、各ハンドル戻り用基本電流値マップは、不感帯外の舵角が負の値であるときに、ハンドル戻り用基本電流値が正の符号をとり、かつ、舵角の絶対値の増加に伴い、ハンドル戻り用基本電流値の絶対値が零から予め定める上限値まで単調に増加するように作成されている。不感帯外における舵角の絶対値に対するハンドル戻り用基本電流値の絶対値の増加の割合(マップの傾き)は、所定の車速域ごとに異なり、高速域ではその増加の割合が小さく、低速域ではその増加の割合が大きくされている。ハンドル戻り用基本電流値設定部33は、複数のハンドル戻り用基本電流値マップの中から車速に応じたものを選択し、その選択したハンドル戻り用基本電流値マップに従って、舵角に応じたハンドル戻り用基本電流値を設定する。
Specifically, the steering wheel return basic current value map defines the characteristics of the steering wheel return basic current value with respect to the steering angle, and is prepared for each of a plurality of vehicle speed ranges. Each steering wheel return basic current value map is provided with a dead zone in which the steering wheel return basic current value with respect to the steering angle is zero. When the steering angle outside the dead zone is a positive value, each steering wheel return basic current value map has a negative sign with the steering wheel return basic current value, and the absolute value of the steering angle increases. The absolute value of the steering wheel return basic current value is monotonously increased from zero to a predetermined upper limit value. In addition, in the basic current value map for steering wheel return, when the steering angle outside the dead zone is a negative value, the basic current value for steering wheel return takes a positive sign, and along with the increase of the absolute value of the steering angle. The absolute value of the steering wheel return basic current value is monotonously increased from zero to a predetermined upper limit value. The rate of increase of the absolute value of the basic current value for steering wheel return to the absolute value of the steering angle outside the dead zone (slope of the map) differs for each predetermined vehicle speed range, the rate of increase is small in the high speed range, and in the low speed range The rate of increase is being increased. The steering wheel return basic current
ハンドル戻り用基本電流値設定部33は、ハンドル戻り用基本電流値マップに従って設定されるハンドル戻り用基本電流値に対して、ハンドル戻り用基本電流値が増加方向にある場合は、ハンドル戻り用基本電流値に相対的に大きな制限を加え、ハンドル戻り用基本電流値が減少方向にある場合には、ハンドル戻り用基本電流値に加える制限を小さく(加えない)してもよい。このようなレートリミッタが設定されることにより、ハンドル戻り用基本電流値の急変による急激な操舵トルクの変化を抑制することができ、かつ、ハンドル戻り用基本電流値による不要な電流を抑制したい場合には、その電流を速やかに抑制することができる。
The steering wheel return basic current
出力/制限部34は、ハンドル戻り用基本電流値設定部33により設定されたハンドル戻り用基本電流値をそのままハンドル戻り用電流値として出力するか、または、ハンドル戻り用基本電流値に制限を加えた値をハンドル戻り用電流値として出力する。「制限」の概念には、ハンドル戻り用電流値の出力を停止する場合、言い換えれば、ハンドル戻り用電流値を0に設定する場合も含まれる。
The output /
操舵速度演算部35は、減算部31により算出される絶対舵角を時間微分することにより操舵速度を演算する。操舵速度演算部35により演算される操舵速度は、ヒステリシス付与部32および手放し判定部36に与えられる。ヒステリシス付与部32では、車速および/または舵角に応じて、減算部31により算出される絶対舵角にヒステリシスが付与されてもよいし、車速および/または舵角に加えて、あるいは車速および/または舵角に代えて、操舵速度に応じて、減算部31により算出される絶対舵角にヒステリシスが付与されてもよい。操舵速度に応じたヒステリシスが付与される場合、たとえば、舵角速度が0付近になるか、または、左右(正負)の切り替わったことをトリガとして、その時点における舵角に応じたヒステリシス量を設定し、減算部31により算出される絶対舵角に当該ヒステリシス量のヒステリシスが付与されてもよい。
The
手放し判定部36は、操舵トルク、ハンドル戻り用基本電流値および操舵速度に基づいて、ハンドル3から運転者の手が放されているか否かを判定する。具体的には、手放し判定部36は、次の4つの条件(1)〜(4)が満たされる場合に、ハンドル3から運転者の手が放された手放し状態であると判定する。
The
(1)操舵トルクの絶対値が所定値以下である。
(2)ハンドル戻り用基本電流値の絶対値が車両流れを生じさせる値である。
(3)舵角速度の絶対値が所定値以下である。
(4)(1)〜(3)の各条件が満たされた状態が車両流れを許容可能な時間にわたって継続する。
(1) The absolute value of the steering torque is equal to or less than a predetermined value.
(2) The absolute value of the steering wheel return basic current value is a value that causes the vehicle flow.
(3) The absolute value of the steering angular velocity is equal to or less than a predetermined value.
(4) The condition in which the conditions (1) to (3) are satisfied continues the vehicle flow for an acceptable time.
手放し判定部36による判定結果は、出力/制限部34に与えられる。出力/制限部34は、手放し判定部36による判定結果が手放し状態であるという結果である場合、ハンドル戻り用基本電流値に制限を加えることにより、車両流れを生じさせないようなハンドル戻り用電流値を出力する。これにより、手放し状態での車両流れの発生を抑制することができる。
The determination result by the
フェイルセーフ判定部37は、舵角中点学習部14から入力される舵角中点信頼情報に基づいて、舵角中点が信頼性を有するか否かを判定する。また、フェイルセーフ判定部37は、電動パワーステアリング装置1に何らかのシステム異常が発生しているか否かを判定する。そして、フェイルセーフ判定部37は、舵角中点が信頼性を有していない場合、または、システム異常が発生している場合には、フェイルセーフを実行する必要があると判定する。
The fail-
フェイルセーフ判定部37による判定結果は、出力/制限部34に与えられる。出力/制限部34は、フェイルセーフ判定部37による判定結果がフェイルセーフを実行する必要があるという結果である場合、ハンドル戻り用電流値の出力を停止する。
The determination result by the
なお、出力/制限部34によりハンドル戻り用基本電流値に制限が加えられる場合、ハンドル戻り用基本電流値の絶対値が時間経過に伴って徐々に低減されてもよい。
When the output /
<作用効果> <Function effect>
以上のように、操舵トルクに基づいて、基本アシスト電流値が設定される。基本アシスト電流値の電流が電動モータMに流れることにより、電動モータMが操舵トルクに応じた方向の駆動力を発生する。また、減算部31により算出される絶対舵角から舵角速度が演算され、その舵角速度に基づいて、減算部31により算出される絶対舵角にヒステリシスが付与される。そして、ヒステリシスが付与された舵角に基づいて、ハンドル戻り用電流値が設定される。ハンドル戻り用電流値の電流が電動モータMに流れることにより、電動モータMが舵角を低減させる方向の駆動力を発生する。
As described above, the basic assist current value is set based on the steering torque. When the current of the basic assist current value flows to the electric motor M, the electric motor M generates a driving force in the direction according to the steering torque. Further, the steering angular velocity is calculated from the absolute steering angle calculated by the subtracting
基本アシスト電流値とハンドル戻り用電流値との加算値に基づいて、電動モータMが制御される。これにより、ハンドル3が中立位置に対する一方側または他方側に切り込まれた状態から中立位置(舵角中点)に戻されるハンドル戻り時には、ハンドル3に操舵トルクが加えられていなくても、ハンドル戻り用電流値に応じた駆動力がステアリング機構2に伝達される。そのため、ハンドル戻り時には、セルフアライメントトルクにハンドル戻り用電流値に応じた駆動力が加わるので、メカフリクションに負けずに、ハンドル3が中立位置に戻る。
The electric motor M is controlled based on the addition value of the basic assist current value and the steering wheel return current value. As a result, when returning from the state where the
また、手放し状態でのハンドル戻りの途中で、ハンドル3の回転が手で止められても、ハンドル戻り用電流値に応じた駆動力がステアリング機構2に伝達されているので、ハンドル3から手が再び放されると、ハンドル3が中立位置に向けて再び戻り始める。したがって、手放し状態でのハンドル戻りの途中でハンドル3の回転が手で止められることによる固着現象の発生を防止できる。
In addition, even if the rotation of the
さらには、舵角を低減させる方向の駆動力、つまりハンドル3が中立位置に向かう方向の駆動力がステアリング機構2に伝達されるので、ハンドル3が中立位置に位置する感覚(オンセンタ感)を運転者に与えることができる。よって、良好なハンドル戻りを実現でき、かつ、舵角中点付近での操舵フィーリングの向上を図ることができる。
Furthermore, since the driving force in the direction to reduce the steering angle, that is, the driving force in the direction to move the
なお、ハンドル3の切り込み時にも、舵角を低減させる方向の駆動力がステアリング機構2に伝達されるが、これによりハンドル3に加えられる操舵トルクが増大すると、操舵トルクに応じて設定される基本アシスト電流値が増加し、基本アシスト電流値による電動モータMの駆動力が増大する。よって、ハンドル3の切り込み時の操舵フィーリングの悪化を招くおそれはない。
Although the driving force in the direction to reduce the steering angle is also transmitted to the
また、ハンドル戻り用基本電流値(ハンドル戻り用電流値)の設定に使用される舵角は、実際の絶対舵角(実舵角)の時間変化に対して遅れて変化するように、実舵角にヒステリシスが付与された舵角である。そのため、ハンドル戻り時に実際の舵角が舵角中点付近まで低下しても、舵角(ヒステリシス付与舵角)が不感帯に入らず、ハンドル戻り用基本電流値の絶対値が0よりも大きい値に設定される。そのため、ハンドル戻り時に実際の舵角が舵角中点付近まで低下してもなお、ハンドル3が中立位置に向かう方向の駆動力が電動モータMからステアリング機構2に伝達される。よって、ハンドル戻りを一層向上させることができる。
In addition, the steering angle used to set the basic electric current value for steering wheel return (electric steering wheel return electric current value) changes with a delay relative to the time change of the actual absolute steering angle (actual steering angle). It is a steering angle with hysteresis applied to the corner. Therefore, even if the actual steering angle falls near the middle of the steering angle when the steering wheel returns, the steering angle (hysteresis attachment steering angle) does not enter the dead zone, and the absolute value of the steering wheel return basic current value is larger than 0 Set to Therefore, even when the actual steering angle decreases near the middle of the steering angle when the steering wheel returns, the driving force in the direction in which the
図5は、舵角(操舵角)を変化させたときの操舵トルクの変化を示すグラフである。 FIG. 5 is a graph showing a change in steering torque when the steering angle (steering angle) is changed.
電動パワーステアリング装置1が搭載された車両において、ハンドル3を中立位置(舵角中点)から右側に約60°(deg)、左側に約60°(deg)の範囲で操作し、各舵角での操舵トルクの値を測定した。図5には、その測定結果が実線で示されている。
In a vehicle on which the electric
一方、背景技術の項で説明した構成、つまりモータ回転速度に応じたハンドル戻り用電流値が設定される従来構成の電動パワーステアリング装置が搭載された車両において、ハンドルを中立位置から右側に約60°、左側に約60°の範囲で操作し、各舵角での操舵トルクの値を測定した。図5には、その測定結果が破線で示されている。 On the other hand, in a vehicle equipped with the configuration described in the background art section, that is, the electric power steering apparatus of the conventional configuration in which the steering wheel return current value is set according to the motor rotational speed, The steering torque value at each steering angle was measured by operating in the range of about 60 ° on the left side. The measurement result is shown by the broken line in FIG.
これらの結果を比較して理解されるように、電動パワーステアリング装置1では、従来構成の電動パワーステアリング装置よりも、操舵トルクが0であるときの舵角が舵角中点に近い。このことから、電動パワーステアリング装置1では、ハンドル3が中立位置に位置する感覚を運転者に付与できることが確認された。
As understood by comparing these results, in the electric
図6は、ハンドル戻り時の舵角(操舵角)の時間変化を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the time change of the steering angle (steering angle) when the steering wheel is returned.
電動パワーステアリング装置1が搭載された車両において、所定速度での走行中に、ハンドル3が右側に約360°(deg)切り込まれた状態からの手放し状態でのハンドル戻り時の舵角の時間変化を調べた。図6には、その測定結果が実線で示されている。
In a vehicle on which the electric
一方、背景技術の項で説明した構成、つまりモータ回転速度に応じたハンドル戻り用電流値が設定される従来構成の電動パワーステアリング装置が搭載された車両において、ハ所定速度での走行中に、ハンドル3が右側に約360°切り込まれた状態からの手放し状態でのハンドル戻り時の舵角の時間変化を調べた。図6には、その測定結果が破線で示されている。
On the other hand, in a vehicle equipped with the configuration described in the background art section, that is, the electric power steering apparatus of the conventional configuration in which the steering wheel return current value is set according to the motor rotational speed; The time change of the steering angle at the time of the steering wheel return in the hand released state from the state where the
これらの結果から、電動パワーステアリング装置1では、従来構成の電動パワーステアリング装置よりも、ハンドル3が手放し状態で中立位置に近い位置に戻ることが理解される。
From these results, it is understood that in the electric
<変形例> <Modification>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
たとえば、前述の実施形態では、条件(1)〜(4)が満たされる場合に手放し状態が判定されるとしたが、その判定条件から条件(3)が外されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, although the release state is determined when the conditions (1) to (4) are satisfied, the condition (3) may be removed from the determination condition.
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリング機構
5 ECU(制御装置)
6 トルクセンサ(トルク取得手段)
7 舵角センサ(舵角取得手段)
11 モータ駆動回路(モータ制御手段)
13 アシスト演算部(モータ制御手段)
15 基本アシスト電流値設定部(基本アシスト電流値設定手段)
16 ハンドル戻り用電流値設定部(中点戻り用電流値設定手段)
M 電動モータ
1 electric
6 Torque sensor (torque acquisition means)
7 Steering angle sensor (steering angle acquisition means)
11 Motor drive circuit (motor control means)
13 Assist calculation unit (motor control means)
15 Basic assist current value setting unit (Basic assist current value setting unit)
16 Steering wheel return current value setting unit (midpoint return current value setting means)
M electric motor
Claims (1)
操舵トルクを取得するトルク取得手段と、
舵角中点に対する舵角を取得する舵角取得手段と、
前記操舵トルク取得手段により取得される操舵トルクに基づいて、当該操舵トルクに応じた方向に前記電動モータの駆動力を発生させる基本アシスト電流値を設定する基本アシスト電流値設定手段と、
前記舵角取得手段により取得される舵角に基づいて舵角速度を演算する舵角速度演算手段と、
前記舵角速度演算手段により演算される舵角速度に基づいて、前記舵角取得手段により取得される舵角にヒステリシスを付与し、当該ヒステリシスが付与された舵角に基づいて、前記電動モータの駆動力を発生させる中点戻り用電流値を設定する中点戻り用電流値設定手段と、
前記基本アシスト電流値設定手段により設定される基本アシスト電流値と前記中点戻り用電流値設定手段により設定される中点戻り用電流値とを加算し、当該加算値に基づいて、前記電動モータを制御するモータ制御手段とを含む、制御装置。 A control device for use in an electric power steering apparatus that assists steering by transmitting a driving force of an electric motor to a steering mechanism,
Torque acquisition means for acquiring steering torque;
Steering angle acquisition means for acquiring a steering angle with respect to a steering angle midpoint;
Basic assist current value setting means for setting a basic assist current value for causing the driving force of the electric motor to be generated in the direction according to the steering torque based on the steering torque acquired by the steering torque acquisition means;
Steering angular velocity computing means for computing a steering angular velocity based on the steering angle acquired by the steering angle acquiring means;
A hysteresis is added to the steering angle acquired by the steering angle acquisition means based on the steering angular velocity calculated by the steering angular velocity calculation means, and the driving force of the electric motor is based on the steering angle to which the hysteresis is added. Current value setting means for middle point return which sets the current value for middle point return which generates
The basic assist current value set by the basic assist current value setting means and the middle point return current value set by the middle point return current value setting means are added, and the electric motor is calculated based on the sum value. And motor control means for controlling
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