JP6756064B1 - 電動パワーステアリング制御装置及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態1について、詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る車両900の概略構成を示す図である。図1に示すように、車両900は、懸架装置(サスペンション)100、車体200、車輪300、タイヤ310、操舵部材410、ステアリングシャフト420、トルクセンサ430、操舵角センサ440、トルク印加部460、ラックピニオン機構470、ラック軸480、エンジン500、ECU(Electronic Control Unit)(制御装置、制御部)600、発電装置700、及びバッテリ800を備えている。ここで、懸架装置100、及びECU600は、本実施形態に係るサスペンション装置を構成する。
・ヨーレート(ヨーレートセンサ350)
・前後G(前後Gセンサ340)
・横G(横Gセンサ330)
・ブレーキ圧(ブレーキ圧センサ530)
・エンジントルク(エンジントルクセンサ510)
・エンジン回転数(エンジン回転数センサ520)
・操舵角(操舵角センサ440)
・操舵トルク(トルクセンサ430)
図2は、ECU600の概略構成を示す図である。
続いて、図3を参照して、ステアリング制御部610についてより具体的に説明する。ここで、本実施形態のステアリング制御部610は、特許請求の範囲に記載のステアリング制御装置の一例である。図3は、ステアリング制御部610の構成例を示すブロック図である。
摩擦力算出部612は、操舵角センサ440から供給される操舵角の大きさに応じて、摩擦力を算出するための摩擦モデルを決定する。一例として、摩擦力算出部612は、以下の式に基づく摩擦モデルを用いて摩擦力を算出する。
−a<θ<a(第1の範囲)の場合:F=f(d)
a≦θ<b又は−b<θ≦−a(第2の範囲)の場合:F=f(Y)+α
b≦θ又はθ≦−b(第3の範囲)の場合:F=f(at)+α+β
ここで、
θ:操舵角
F:摩擦力
d:ラック変位
Y:ヨートレート
at:横加速度
α、β:任意の定数
であり、f()は関数を表す。また、a、bは、a<bの関係を満たす任意の定数である。また、αは、一例として、F=f(d)で算出しようとしている摩擦力の最大値であり、βは、一例として、F=f(Y)で算出しようとしている摩擦力の最大値である。また、ここで用いる操舵角θとしては、ピニオン角度や、ラック位置、転舵角等を用いる事ができる。また、第1の範囲、第2の範囲、及び第3の範囲は、操舵角θの範囲領域において、第1の範囲、第2の範囲、及び第3の範囲の順に段階的に大きくなるように設定される。
実施形態1では、ステアリング制御部610は、摩擦力算出部612が摩擦力を算出するにあたって、車両900が備えるセンサから供給されたヨーレート及び横加速度を用いる構成を例に挙げたが、本明細書に記載の発明はこれに限定されるものではない。本実施形態に係るステアリング制御部610aは、実施形態1の構成に加え、車両モデルを演算する車両モデル演算部613を更に備えている。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
実施形態1では、ステアリング制御部610は、操舵量に応じた基本制御量と、摩擦力算出部612が算出した摩擦起因制御量とに応じてステアリング制御量を算出する構成を例に挙げたが、本明細書に記載の発明はこれに限定されるものではない。本実施形態に係るステアリング制御部610bは、実施形態1の構成に加えて、電動パワーステアリング装置が有する摩擦をキャンセルする摩擦キャンセル制御量を算出する既存摩擦キャンセル量算出部614をさらに備えている。ステアリング制御部610bは、基本制御量と、摩擦起因制御量と、既存摩擦キャンセル量算出部614によって算出された摩擦キャンセル制御量と、に応じて、ステアリング制御量を算出する。ここで、本実施形態のステアリング制御部610bは、実施形態2の車両モデル演算部613を更に備える構成であってよい。なお、以下の説明では、車両モデル演算部613を備えていないステアリング制御部610bの構成について説明する。また、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
実施形態3では、ステアリング制御部610bは、基本制御量と、摩擦起因制御量とを加算したものから、摩擦キャンセル制御量を減算することによってステアリング制御量を算出する構成を例に挙げたが、本明細書に記載の発明はこれに限定されるものではない。本実施形態に係るステアリング制御部610cは、実施形態3の構成に対して、演算部615aに換えて、演算部(補正制御量算出部)616を備えている。ステアリング制御部610cは、基本制御量算出部611が算出した基本制御量と、摩擦キャンセル制御量から摩擦起因制御量を減算した補正制御量と、を出力する。ここで、本実施形態のステアリング制御部610cは、実施形態2の車両モデル演算部613を更に備える構成であってよい。なお、以下の説明では、車両モデル演算部613を備えていないステアリング制御部610cの構成について説明する。また、説明の便宜上、上記実施形態1、2にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
実施形態5では、上記実施形態1、2、3にて説明した電動パワーステアリング装置において、更に、機械部品の摩擦部分の可撓性を増加させることで、操舵感を向上させる構成について説明する。実施形態5の構成は、上記実施形態1、2、3のいずれにも適用することができる。
ECU600の制御ブロック(ステアリング制御部610)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
420 ステアリングシャフト
430 トルクセンサ
440 操舵角センサ
460 トルク印加部
600 ECU
610、610a、610b、610c ステアリング制御部(ステアリグ制御装置)
611 基本制御量算出部
612 摩擦力算出部
613 車両モデル演算部
614 既存摩擦キャンセル量算出部
616 演算部(補正制御量算出部)
617 減算部
620 アシストモータ
625 レゾルバ
F、F1、F2、F3 クーロン摩擦成分
K、K1、K2、K3 ばね成分
Claims (14)
- ステアリング装置を転舵するためのステアリング制御量を算出する電動パワーステアリ
ング制御装置であって、
運転手の操舵に応じた基本制御量を算出する基本制御量算出部と、
ヨーレート及び横加速度の少なくとも何れかに応じた摩擦力を摩擦モデルによって算出し、算出した摩擦力に起因する摩擦起因制御量を算出する摩擦力算出部と、
前記基本制御量と、前記摩擦力算出部が算出した前記摩擦起因制御量とに応じて、前記ステアリング制御量を算出する制御量算出部と
を備える電動パワーステアリング制御装置。 - 前記摩擦力算出部は、前記ヨーレートに応じた前記摩擦力及び前記横加速度に応じた前記摩擦力を算出し、算出した前記ヨーレートに応じた前記摩擦力及び前記横加速度に応じた前記摩擦力に起因する前記摩擦起因制御量を算出する
請求項1に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記摩擦力算出部は、前記ステアリング装置の転舵角に関連する値である転舵角関連値に更に応じた前記摩擦力を算出し、算出した前記摩擦力に起因する前記摩擦起因制御量を算出する
請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記摩擦力算出部は、前記転舵角関連値に応じた前記摩擦力と前記ヨーレートに応じた前記摩擦力とにより、前記摩擦起因制御量を算出する
請求項3に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記摩擦力算出部は、前記転舵角関連値に応じた前記摩擦力と前記横加速度に応じた前記摩擦力とにより、前記摩擦起因制御量を算出する
請求項3に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記摩擦力算出部は、前記転舵角関連値に応じて、前記摩擦起因制御量の算出に使用する信号値を選択し、
前記転舵角関連値が、第1の範囲内に含まれる場合には、前記転舵角関連値に応じた前記摩擦力により、摩擦起因制御量を算出し、
前記転舵角関連値が、前記第1の範囲よりも大きい第2の範囲に含まれる場合には、前記ヨーレートに応じた前記摩擦力により、摩擦起因制御量を算出し、
前記転舵角関連値が、前記第2の範囲よりも大きい第3の範囲に含まれる場合には、前記横加速度に応じた前記摩擦力により、摩擦起因制御量を算出する
請求項3に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記転舵角関連値は、前記ステアリング装置に前記制御量算出部が算出した前記ステアリング制御量に基づいてアシストトルク又は反力トルクを与える電動モータのモータ回転角信号から算出される
請求項3から6の何れか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記摩擦モデルは、ばね成分とクーロン摩擦成分とを直列結合したモデルであって、
前記摩擦力算出部は、前記ばね成分と前記クーロン摩擦成分とを直列結合した前記モデルによって前記摩擦力を算出する請求項1から7の何れか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記摩擦力算出部は、
前記ばね成分と前記クーロン摩擦成分とを直列結合した前記モデルを複数用いて前記摩擦力を算出するものであり、
複数の前記モデルのそれぞれは、
ばね定数とクーロン摩擦力とを有しており、
前記クーロン摩擦力と前記ばね定数との比が、モデル毎に異なっている
請求項8に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記ステアリング装置が有する摩擦をキャンセルする摩擦キャンセル制御量を算出する既存摩擦キャンセル量算出部をさらに備え、
前記制御量算出部は、前記基本制御量と、前記摩擦起因制御量と、前記摩擦キャンセル制御量と、に応じて、前記ステアリング制御量を算出する
請求項1から9の何れか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記制御量算出部は、前記基本制御量と、前記摩擦起因制御量とを加算したものから、前記摩擦キャンセル制御量を減算することによって前記ステアリング制御量を算出する
請求項10に記載の電動パワーステアリング制御装置。 - 前記制御量算出部は、前記摩擦キャンセル制御量から前記摩擦起因制御量を減算することによって補正制御量を算出し、前記補正制御量を前記基本制御量から減算することによって前記ステアリング制御量を算出する請求項10に記載の電動パワーステアリング制御装置。
- 前記既存摩擦キャンセル量算出部は、前記ステアリング装置を操舵した際に発生する操舵トルクに応じて前記摩擦キャンセル制御量を算出する請求項10から12の何れか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置。
- 請求項1から13の何れか1項に記載の電動パワーステアリング制御装置を備えている電動パワーステアリング装置。
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