JP6752508B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリングの操作に補助トルクを付加して補助する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 device that assists steering operation by adding auxiliary torque.
電動パワーステアリング装置は、運転者による操舵トルクを検知し、検知した操舵トルクに対して所定の補助トルクを電動パワーステアリングモータにより発生して付加するものである。そして、一般の電動パワーステアリング装置では、トルクセンサにより検知される操舵トルクに応じた電流指令値を電動パワーステアリングモータのモータ電流との偏差を比例積分制御器により比例・積分補償し、バッテリの電源電圧の範囲内で電動パワーステアリングモータの指令電圧を導出して電動パワーステアリングモータを駆動制御し、補助トルクを発生している。 The electric power steering device detects the steering torque by the driver and adds a predetermined auxiliary torque to the detected steering torque by the electric power steering motor. Then, in a general electric power steering device, the deviation of the current command value according to the steering torque detected by the torque sensor from the motor current of the electric power steering motor is proportionally and integratedly compensated by the proportional integration controller, and the power supply of the battery is supplied. The command voltage of the electric power steering motor is derived within the voltage range to drive and control the electric power steering motor to generate auxiliary torque.
しかし、運転者がステアリングを左方向または右方向に高速操作すると、電動パワーステアリングモータの誘起電圧や制御ゲインの関係で電流指令値に対してモータ電流が追従しない期間が生じ、これにより電流指令値とモータ電流との間に偏差が発生して積分項が時間とともに増加し、このような状況で電動パワーステアリング装置がラックエンド状態になった場合には、それ以上ステアリングを操作できなくなってモータ回転速度が瞬時にゼロになるため、電動パワーステアリングモータの回転に伴って生じる誘起電圧が急激に消滅し、増加していた積分項により急激な電流がモータに流れて、いわゆるオーバーシュートが発生し、オーバーシュートによる過電流によって、モータを駆動制御する駆動回路素子がダメージを受けるという不都合が生じる。 However, when the driver operates the steering at high speed to the left or right, there is a period in which the motor current does not follow the current command value due to the induced voltage and control gain of the electric power steering motor, which causes the current command value. If a deviation occurs between the motor current and the motor current and the integration term increases with time, and the electric power steering device is in the rack-end state in such a situation, the steering cannot be operated any more and the motor rotates. since the speed is zero instantaneously, the induced voltage caused by the rotation of the electric power steering motor is rapidly extinguished, abrupt current flows to the motor by the integral term that has been increased, the so-called overshoot occurs However, the overcurrent caused by the overshoot causes the inconvenience that the drive circuit element that drives and controls the motor is damaged.
このような不都合を解消するために、従来、モータ電流のオーバーシュートを推定するオーバーシュート推定手段、比例・積分制御手段の比例感度、積分ゲインの少なくとも一方を制御する比例・積分係数設定手段を備えた電動パワーステアリング装置が提案されている(特許文献1)。 In order to eliminate such inconvenience, conventionally, an overshoot estimation means for estimating the overshoot of the motor current, a proportional sensitivity of the proportional / integral control means, and a proportional / integral coefficient setting means for controlling at least one of the integral gains are provided. An electric power steering device has been proposed (Patent Document 1).
しかし、上記した特許文献1に記載の装置では、モータ電流を入力とし、入力されるモータ電流が目標電流より大きな所定値以上かどうかを判定してオーバーシュートを推定するオーバーシュート推定手段が必要になるため、構成が複雑になるという問題がある。
However, the device described in
本発明は、電動パワーステアリング装置において、ラックエンド状態におけるオーバーシュートを簡単な構成により未然に防止できるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to make it possible to prevent overshoot in a rack-end state by a simple configuration in an electric power steering device.
上記した目的を達成するために、本発明の電動パワーステアリング装置は、ステアリングの操作に補助トルクを付加して補助する電動パワーステアリング装置において、ステアリングの操舵トルクを検出するトルク検出部と、前記ステアリングに付加する補助トルクを発生する電動パワーステアリングモータと、前記トルク検出手段による検出トルクに応じた電流指令値を設定する電流指令値設定部と、前記電流指令値と前記電動パワーステアリングモータのモータ電流との偏差を比例・積分補償する比例積分制御部と、前記比例積分制御部の出力に基づき前記電動パワーステアリングモータを駆動するモータ駆動部と、前記電動パワーステアリングモータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定部とを備え、前記比例積分制御部は、前記比例・積分補償による積分項電圧が、前記誘起電圧推定部により推定される前記誘起電圧と電源電圧との差を超えないように制御することを特徴している。 In order to achieve the above object, the electric power steering device of the present invention includes a torque detection unit that detects the steering torque of the steering and the steering in the electric power steering device that assists the steering operation by adding an auxiliary torque. An electric power steering motor that generates auxiliary torque to be added to the torque detection means, a current command value setting unit that sets a current command value according to the torque detected by the torque detecting means, the current command value, and the motor current of the electric power steering motor. A proportional integration control unit that proportionally and integrally compensates for the deviation from the above, a motor drive unit that drives the electric power steering motor based on the output of the proportional integration control unit, and an induced voltage that estimates the induced voltage of the electric power steering motor. and a estimation unit, the proportional integral control unit, the integral term voltage by the proportional-integral compensation is controlled so as not to exceed the difference between the induced voltage and the power supply voltage estimated by the induced voltage estimation unit It features.
本発明によれば、電動パワーステアリングモータは、バッテリ等の電源電圧以上の電圧を印加することはできないため、回転に伴って電動パワーステアリングモータに発生する誘起電圧Vrと、比例積分制御部による積分項電圧Viとの和(=Vr+Vi)は、電源電圧Vbを超えることはなく、例えばモータ回転速度に基づき、誘起電圧推定部により電動パワーステアリングモータの誘起電圧Vrを推定し、比例積分制御部により、積分項電圧Viが、誘起電圧推定部により推定される誘起電圧Vrと電源電圧Vbとの差を超えないように積分項電圧Viを制御することにより、モータ駆動部により駆動される電動パワーステアリングモータの駆動電圧は、常に電源電圧Vb以下に制御されることになり、簡単な構成によりラックエンド状態になってもオーバーシュートの発生を未然に防止することができる。 According to the present invention, since the electric power steering motor cannot apply a voltage higher than the power supply voltage of a battery or the like, the induced voltage Vr generated in the electric power steering motor with rotation is integrated with the proportional integration control unit. The sum (= Vr + Vi) with the term voltage Vi does not exceed the power supply voltage Vb. For example, the induced voltage Vr of the electric power steering motor is estimated by the induced voltage estimation unit based on the motor rotation speed, and the proportional integration control unit estimates the induced voltage Vr. , Electric power steering driven by the motor drive unit by controlling the integral term voltage Vi so that the integrated term voltage Vi does not exceed the difference between the induced voltage Vr estimated by the induced voltage estimator and the power supply voltage Vb. The drive voltage of the motor is always controlled to be equal to or lower than the power supply voltage Vb, and the simple configuration can prevent the occurrence of overshoot even in the rack-end state.
本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態について、図1および図2を参照して詳細に説明する。 An embodiment of the electric power steering device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
本実施形態の電動パワーステアリング装置(以下、電動パワーステアリングをEPSと称する)1は図1に示すように構成されている。すなわち、図1に示すように、EPSモータ2を制御するマイクロコンピュータ構成のEPSECU(Electric Control Unit)3に、ステアリング(図示せず)の操舵トルクを検出する本発明の「トルク検出部」であるトルクセンサ4からのセンサ出力が入力され、現在の検出トルク値に応じた電流指令値が電流指令値設定部31により設定され、設定された電流指令値とEPSモータ2のモータ電流との偏差が減算器32により導出され、導出された偏差が比例積分制御部33により比例・積分補償される。このとき、検出トルク値と電流指令値との最適な関係が予め実験的に求められて、電流指令値設定部31に例えばマップ化されて格納されている。
The electric power steering device (hereinafter, electric power steering is referred to as EPS) 1 of the present embodiment is configured as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1, it is the "torque detection unit" of the present invention that detects the steering torque of the steering (not shown) in the EPS ECU (Electric Control Unit) 3 having a microcomputer configuration that controls the
比例積分制御部33は、積分ゲイン(Ki)33a1および積分項(1/s)33a2の積分要素33aと、比例ゲイン(Kp)の比例要素33bとから成り、積分要素33aおよび比例要素33bの出力が加算器34により加算され、この加算器34の出力と、EPSモータ2の回転速度を検出する回転速度センサ(図示せず)の出力から比例的に誘起電圧を推定するために設けられたゲイン(Ke)の誘起電圧推定要素35とが加算器36により加算され、車両に搭載のバッテリ5に接続されたHブリッジ回路から成るモータ駆動部37により、EPSモータ2に所定の駆動電圧が印加される。ここで、誘起電圧推定要素35が本発明における「誘起電圧推定部」に相当する。
The proportional
ところで図1に示すように、本実施形態では、誘起電圧推定要素35の出力は、積分要素33aの積分項33a2にも入力されるように構成されており、積分項33a2に入力されるバッテリ5の電源電圧Vbと、誘起電圧推定要素35により推定されるEPSモータ2の誘起電圧Vrとに基づき、積分項33a2による積分項電圧Viが、電源電圧Vbから誘起電圧Vrを差し引いた値に制限されるようになっている。
By the way, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the output of the induced
いま、運転者がステアリングを左方向または右方向に高速操作している状況下で、電動パワーステアリング装置がラックエンド状態になった場合、モータ印加電圧は、EPSモータ2の誘起電圧Vrと積分要素33aの積分項33a2による積分項電圧Viとの和になるが、ラックエンド状態になると、これらの和が図2(a)に示すように電源電圧Vbを超えてしまいオーバーシュートが生じる。このとき、積分項電圧Viは、電源電圧Vbと、誘起電圧推定要素35により推定される誘起電圧Vrとの差を超えない値に制御されるため、図2(b)に示すように、モータ駆動部37により駆動されるEPSモータ2の駆動電圧は、常に電源電圧Vb以下に制限され、オーバーシュートが生じることはない。
Now, when the electric power steering device is in the rack-end state while the driver is operating the steering wheel at high speed to the left or right, the voltage applied to the motor is the induced voltage Vr of the
したがって、上記した実施形態によれば、EPSモータ2は、バッテリ5の電源電圧Vb以上の電圧を印加することはできないため、回転に伴ってEPSモータ2に発生する誘起電圧Vrと、比例積分制御部33による積分項電圧Viとの和(=Vr+Vi)は、電源電圧Vbを超えることはなく、モータ回転速度に基づき、誘起電圧推定部である誘起電圧推定要素35によりEPSモータ2の誘起電圧Vrを推定し、比例積分制御部33の積分項33a2により、電源電圧Vbと、誘起電圧推定要素35により推定される誘起電圧Vrとの差を超えない積分項電圧Viを導出することにより、モータ駆動部37により駆動されるEPSモータ2の駆動電圧は、常に電源電圧Vb以下に制御され、従来のようにオーバーシュート推定手段を設けることなく、簡単な構成により、ラックエンド状態になってもオーバーシュートが発生するのを未然に防止することが可能になる。
Therefore, according to the above-described embodiment, since the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記した実施形態では、誘起電圧推定部を誘起電圧推定要素35とし、回転側センサによりモータ回転速度を検出してEPSモータ2の誘起電圧を推定する場合について説明したが、誘起電圧推定要素35の入力は、モータ印加電圧とモータ電流とによる誘起電圧推定値や、誘起電圧そのものであっても構わない。
For example, in the embodiment described above, an induced voltage estimation unit and the induced
1 …EPS装置(電動パワーステアリング装置)
2 …EPSモータ(電動パワーステアリングモータ)
3 …EPSECU
4 …トルクセンサ(トルク検出部)
5 …バッテリ
31 …電流指令値設定部
33 …比例積分制御部
33a2 …積分項
35 …誘起電圧推定要素(誘起電圧推定部)
37 …モータ駆動部
Vb …電源電圧
Vr …誘起電圧
Vi …積分項電圧
1 ... EPS device (electric power steering device)
2 ... EPS motor (electric power steering motor)
3 ... EPSECU
4 ... Torque sensor (torque detector)
5 ... Battery 31 ... Current command
37 ... Motor drive unit Vb ... Power supply voltage Vr ... Induced voltage Vi ... Integral voltage
Claims (1)
ステアリングの操舵トルクを検出するトルク検出部と、
前記ステアリングに付加する補助トルクを発生する電動パワーステアリングモータと、
前記トルク検出手段による検出トルクに応じた電流指令値を設定する電流指令値設定部と、
前記電流指令値と前記電動パワーステアリングモータのモータ電流との偏差を比例・積分補償する比例積分制御部と、
前記比例積分制御部の出力に基づき前記電動パワーステアリングモータを駆動するモータ駆動部と、
前記電動パワーステアリングモータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定部とを備え、
前記比例積分制御部は、
前記比例・積分補償による積分項電圧が、前記誘起電圧推定部により推定される前記誘起電圧と電源電圧との差を超えないように制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In an electric power steering device that assists steering operation by adding auxiliary torque
A torque detector that detects the steering torque of the steering wheel and
An electric power steering motor that generates auxiliary torque applied to the steering, and
A current command value setting unit that sets a current command value according to the torque detected by the torque detecting means, and a current command value setting unit.
A proportional integration control unit that proportionally and integrally compensates for the deviation between the current command value and the motor current of the electric power steering motor.
A motor drive unit that drives the electric power steering motor based on the output of the proportional integration control unit,
It is provided with an induced voltage estimation unit that estimates the induced voltage of the electric power steering motor.
The proportional integration control unit
An electric power steering device characterized in that the integral term voltage by the proportional / integral compensation is controlled so as not to exceed the difference between the induced voltage and the power supply voltage estimated by the induced voltage estimation unit.
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