JP6791381B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

本発明は、車両の操舵制御において舵角制御モード(駐車支援等の自動操舵制御モード)及びアシスト制御モード(手動操舵制御モード)の切換機能を有し、モータ電流指令値によりモータを駆動し、車両の操舵系にアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関し、特に舵角制御モードからアシスト制御モードへの切換及びアシスト制御モードから舵角制御モードへの切換を徐変ゲインで徐変すると共に、舵角制御モード中においても手入力の判定を誤判定なく行って、円滑かつ確実にアシスト制御モードに移行するようにし、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減する高機能な電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention has a steering angle control mode (automatic steering control mode such as parking assistance) and an assist control mode (manual steering control mode) in steering control of a vehicle, and drives a motor according to a motor current command value. Regarding the electric power steering device that applies assist force to the steering system of the vehicle, in particular, the switching from the steering angle control mode to the assist control mode and the switching from the assist control mode to the steering angle control mode are gradually changed by the gradual change gain. At the same time, even in the rudder angle control mode, the manual input is judged without any erroneous judgment, the assist control mode is smoothly and surely shifted, and the unintended fluctuation of the steering wheel with respect to the motor current command value is suppressed. It relates to a high-performance electric power steering device that reduces discomfort to the driver.

車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト力)を付与する電動パワーステアリング装置(EPS)は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。 An electric power steering device (EPS) that applies steering assist force (assist force) to the steering mechanism of a vehicle by the rotational force of the motor is a steering shaft that transmits the driving force of the motor via a speed reducer by a transmission mechanism such as a gear or a belt. Alternatively, a steering assist force is applied to the rack shaft. In such a conventional electric power steering device, feedback control of the motor current is performed in order to accurately generate the torque of the steering assist force. The feedback control adjusts the motor applied voltage so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value becomes small, and the adjustment of the motor applied voltage is generally PWM (pulse width). Modulation) Control duty is adjusted.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル(ステアリングホイール)1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の舵角θrを検出する舵角センサ14及び操舵トルクThを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号IGが入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト制御の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによってモータ20に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ14からは舵角θrが検出されるが、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転センサから得ることもできる。 The general configuration of the electric power steering device will be described with reference to FIG. 1. The column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the handle (steering wheel) 1 has a reduction gear 3, universal joints 4a and 4b, and a pinion rack mechanism 5. , The tie rods 6a and 6b, and further connected to the steering wheels 8L and 8R via the hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 is provided with a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θr of the steering wheel 1 and a torque sensor 10 for detecting the steering torque Th, and the motor 20 assisting the steering force of the steering wheel 1 is a reduction gear. It is connected to the column shaft 2 via 3. Electric power is supplied from the battery 13 to the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering device, and the ignition key signal IG is input via the ignition key 11. The control unit 30 calculates the current command value for assist control based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the motor 20 is controlled by the control command value Vref. Although the rudder angle θr is detected from the rudder angle sensor 14, it can also be obtained from a rotation sensor such as a resolver connected to the motor 20.

コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。 A CAN (Controller Area Network) 40 for exchanging various information on the vehicle is connected to the control unit 30, and the vehicle speed Vs can be received from the CAN 40. Further, a non-CAN 41 that transmits / receives communications other than CAN 40, analog / digital signals, radio waves, and the like can also be connected to the control unit 30.

コントロールユニット30は主としてCPU(Central Processing Unit)(MPU(Micro Processor Unit)やMCU(Micro Controller Unit)も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。 The control unit 30 is mainly composed of a CPU (Central Processing Unit) (including an MPU (Micro Processor Unit) and an MCU (Micro Controller Unit)), and shows general functions executed by a program inside the CPU. It becomes as shown in FIG.

図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTh及び車速センサ12で検出された(若しくはCANからの)車速Vsは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTh及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、過熱保護条件で最大電流を制限された電流指令値Iref3が減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差Iref4(=Iref3−Im)が演算され、その偏差Iref4が操舵動作の特性改善のためのPI制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20の電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。 Explaining the function and operation of the control unit 30 with reference to FIG. 2, the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from CAN) set the current command value Iref1. It is input to the current command value calculation unit 31 to be calculated. The current command value calculation unit 31 calculates the current command value Iref1, which is the control target value of the current supplied to the motor 20, by using the assist map or the like based on the input steering torque Th and vehicle speed Vs. The current command value Iref1 is input to the current limiting unit 33 via the adding unit 32A, and the current command value Iref3 whose maximum current is limited by the overheat protection condition is input to the subtracting unit 32B and is fed back to the motor current value Im. The deviation Iref4 (= Iref3-Im) is calculated, and the deviation Iref4 is input to the PI control unit 35 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics have been improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM-driven via the inverter 37 as the drive unit. The current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction unit 32B.

また、モータ20にはレゾルバ等の回転センサ21が接続されており、実舵角θsが検出される。加算部32Aには補償部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によってシステム系の補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償部34は、セルフアライニングトルク(SAT)343と慣性342を加算部344で加算し、その加算結果に更に収れん性341を加算部345で加算し、加算部345の加算結果を補償信号CMとしている。 Further, a rotation sensor 21 such as a resolver is connected to the motor 20, and the actual steering angle θs is detected. The compensation signal CM from the compensation unit 34 is added to the addition unit 32A, and the system system is compensated by adding the compensation signal CM to improve the astringency, the inertial characteristics, and the like. The compensation unit 34 adds the self-aligning torque (SAT) 343 and the inertia 342 by the addition unit 344, further adds the convergence 341 to the addition result by the addition unit 345, and adds the addition result of the addition unit 345 to the compensation signal CM. It is said.

このような電動パワーステアリング装置において、近年舵角制御モード(駐車支援等)及びアシスト制御モードを有し、これら制御モードの切換機能を有する車両が出現して来ており、自動操舵を実現する場合、舵角制御とアシスト制御を独立して保有し、これらの出力を切り換える構成が一般的である。舵角制御には、応答性や外乱抑圧性で優れた性能を持つ位置速度制御が用いられており、位置制御はP(比例)制御、速度制御はPI(比例積分)制御等で構成される。 In recent years, vehicles having a steering angle control mode (parking assistance, etc.) and an assist control mode, and having a switching function between these control modes have appeared in such an electric power steering device, and when automatic steering is realized. , The steering angle control and the assist control are independently possessed, and the configuration in which these outputs are switched is common. Position speed control, which has excellent performance in terms of responsiveness and disturbance suppression, is used for steering angle control. Position control is composed of P (proportional) control, and speed control is composed of PI (proportional integration) control. ..

舵角制御モード及びアシスト制御モードの制御機能を具備し、操舵制御モードを切り換える機能を有する一般的な電動パワーステアリング装置を図3について説明すると、モータ150にはモータ回転角θsを検出するためのレゾルバ等の回転センサ151が接続されており、モータ150は車両側ECU130及びEPS側ECU140を介して駆動制御される。車両側ECU130は、運転者の意思を示すボタン、スイッチ等に基づいて、舵角制御モード又はアシスト制御モードの切換指令SWを出力する切換指令部131と、カメラ(画像)やレーザレーダなどの信号に基づいて目標舵角θtとなる舵角指令値θrefを生成する舵角指令値生成部132とを具備している。また、コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)に設けられた舵角センサ14で検出された実舵角θrは、ECU130を経てEPS側ECU140内の舵角制御部200に入力される。 A general electric power steering device having a control function of a steering angle control mode and an assist control mode and having a function of switching a steering control mode will be described with reference to FIG. 3. The motor 150 is for detecting the motor rotation angle θs. A rotation sensor 151 such as a resolver is connected, and the motor 150 is driven and controlled via the vehicle side ECU 130 and the EPS side ECU 140. The vehicle-side ECU 130 has a switching command unit 131 that outputs a switching command SW of a steering angle control mode or an assist control mode based on a button, a switch, or the like indicating the driver's intention, and a signal such as a camera (image) or a laser radar. It is provided with a steering angle command value generation unit 132 that generates a steering angle command value θref that becomes a target steering angle θt based on the above. Further, the actual steering angle θr detected by the steering angle sensor 14 provided on the column shaft (steering shaft, steering wheel shaft) is input to the steering angle control unit 200 in the EPS side ECU 140 via the ECU 130.

切換指令部131は、舵角制御モードに入ることを識別する信号、例えば運転者の意思をダッシュボードやハンドル周辺に設けたボタンやスイッチ、或いはシフトに設けた駐車モードなどによる車両状態の信号を基に切換指令SWを出力し、切換指令SWをEPS側ECU140内の切換部142に入力する。また、舵角指令値生成部132は、カメラ(画像)、レーザレーダなどのデータを基に公知の手法で舵角指令値θrefを生成し、生成された舵角指令値θrefを目標舵角θtとしてEPS側ECU140内の舵角制御部200に入力する。 The switching command unit 131 transmits a signal for identifying entering the steering angle control mode, for example, a signal indicating the driver's intention by a button or switch provided around the dashboard or steering wheel, or a vehicle state signal by a parking mode provided in the shift. Based on this, the switching command SW is output, and the switching command SW is input to the switching unit 142 in the EPS side ECU 140. Further, the steering angle command value generation unit 132 generates a steering angle command value θref by a known method based on data of a camera (image), a laser radar, etc., and uses the generated steering angle command value θref as a target steering angle θt. Is input to the steering angle control unit 200 in the EPS side ECU 140.

EPS側ECU140は、操舵トルクTh及び車速Vsに基づいて演算されたアシスト制御指令値Itrefを出力するアシスト制御部141と、操舵トルクTh、目標舵角θt、実舵角θr及びモータ角速度ωrに基づいて舵角制御のための舵角制御指令値Imrefを演算して出力する舵角制御部200と、切換指令SWによってアシスト制御指令値Itref及び舵角制御指令値Imrefを切り換える切換部142と、切換部142からのモータ電流指令値Iref(=Itref又はImref)に基づいてモータ150を駆動制御する電流制御/駆動部143と、回転センサ151からのモータ回転角θsに基づいてモータ速度を求め、モータ速度とギア比を用いて実舵角速度(モータ角速度)ωrを演算するモータ角速度演算部144とを具備している。モータ角速度演算部144は、微分相当の演算の後段に高周波ノイズをカットするためのローパスフィルタ(LPF)を備えている。 The EPS side ECU 140 is based on the assist control unit 141 that outputs the assist control command value Itref calculated based on the steering torque Th and the vehicle speed Vs, and the steering torque Th, the target steering angle θt, the actual steering angle θr, and the motor angular speed ωr. The steering angle control unit 200 that calculates and outputs the steering angle control command value Imref for steering angle control, and the switching unit 142 that switches between the assist control command value Itref and the steering angle control command value Imref by the switching command SW. The motor speed is obtained based on the current control / drive unit 143 that drives and controls the motor 150 based on the motor current command value Iref (= Itref or Imref) from the unit 142, and the motor rotation angle θs from the rotation sensor 151, and the motor. It is provided with a motor angular speed calculation unit 144 that calculates an actual steering angle speed (motor angular speed) ωr using the speed and the gear ratio. The motor angular velocity calculation unit 144 includes a low-pass filter (LPF) for cutting high-frequency noise after the calculation corresponding to the differentiation.

舵角制御部200は図4に示すように、目標舵角θtに実舵角θrを追従させるように舵角速度指令値ωcを出力する位置制御部210と、舵角速度指令値ωcに実舵角速度ωrを追従させるように舵角制御指令値Imrefを出力する速度制御部220とで構成されている。また、切換部142は、車両側ECU130の切換指令部131からの切換指令SWに基づいて、アシスト制御部141によるアシスト制御モード(手動操舵制御)と、舵角制御部200による舵角制御モード(位置/速度制御モード)とを切り換え、アシスト制御ではアシスト制御指令値Itrefを出力し、舵角制御では舵角制御指令値Imrefを出力する。 As shown in FIG. 4, the steering angle control unit 200 has a position control unit 210 that outputs a steering angular velocity command value ωc so that the actual steering angle θr follows the target steering angle θt, and the steering angular velocity command value ωc. It is composed of a speed control unit 220 that outputs a steering angle control command value Imref so as to follow ωr. Further, the switching unit 142 has an assist control mode (manual steering control) by the assist control unit 141 and a steering angle control mode (steering angle control mode) by the steering angle control unit 200 based on the switching command SW from the switching command unit 131 of the vehicle side ECU 130. (Position / speed control mode) is switched, and the assist control command value Itref is output in the assist control, and the rudder angle control command value Imref is output in the rudder angle control.

このような機能を備えた電動パワーステアリング装置において、操舵モードの切換時にスイッチなどにより急に切り換えてしまうとモータ電流指令値Irefが急変動し、ハンドル挙動が不自然になるため、運転者へ違和感を与える。 In an electric power steering device equipped with such a function, if the steering mode is suddenly switched by a switch or the like, the motor current command value Iref suddenly fluctuates and the steering wheel behavior becomes unnatural, which makes the driver feel uncomfortable. give.

特許第3912279号公報Japanese Patent No. 391279 特許第3845188号公報Japanese Patent No. 3845188 特開2004−17881号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-17881 特開2012−11862号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-11862 特開2004−35199号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-35199

このため、舵角制御指令値とアシスト制御指令値に徐変ゲインを乗じ、徐々に操舵モードを切り換えることによって、モータ電流指令値の急変動を抑制する手法が用いられる。しかし、この手法では、切換中は舵角制御指令値が徐変ゲインで制限されてモータ電流指令値へ出力されるため、舵角制御指令値に対し電流指令値が制限された分だけ出力が小さくなってしまう。この制限により、舵角速度指令値に対し、モータの実舵角速度が遅くなるため、舵角速度指令値と実舵角速度に偏差が発生し、速度制御内のI制御の積分値が蓄積してしまうことで、速度制御から更に大きな舵角制御指令値が出力されてしまう。この結果、徐変ゲインが徐々に大きくなっていく状態では、徐変ゲインによる制限が緩和されていくため、徐変ゲインが大きくなるに従って舵角制御指令値が過剰な値となり、ハンドルが舵角速度指令値に対して過剰に応答し、運転者へ違和感を与えてしまう。 Therefore, a method of suppressing sudden fluctuations in the motor current command value is used by multiplying the steering angle control command value and the assist control command value by a gradual change gain and gradually switching the steering mode. However, in this method, the steering angle control command value is limited by the gradual gain and output to the motor current command value during switching, so the output is limited by the current command value with respect to the steering angle control command value. It gets smaller. Due to this limitation, the actual steering angular velocity of the motor becomes slower than the steering angular velocity command value, so that a deviation occurs between the steering angular velocity command value and the actual steering angular velocity, and the integrated value of I control in the speed control accumulates. Therefore, a larger steering angle control command value is output from the speed control. As a result, in a state where the gradual change gain gradually increases, the limitation due to the gradual change gain is relaxed, so that the steering angle control command value becomes an excessive value as the gradual change gain increases, and the steering wheel has a steering angular velocity. It responds excessively to the command value, giving the driver a sense of discomfort.

例えば特許第3912279号公報(特許文献1)では、舵角制御開始時に徐々に舵角速度を増加させるよう制御し、開始時のハンドル急変動による運転者への違和感を低減する手法が提案されている。しかし、特許文献1の手法では、徐変が始まると上限値に達するまで増加し続けるため、I制御の積分値が過剰に蓄積してしまう問題がある。 For example, Japanese Patent No. 391279 (Patent Document 1) proposes a method of controlling the steering angular velocity so as to gradually increase at the start of steering angle control to reduce discomfort to the driver due to sudden changes in the steering wheel at the start. .. However, in the method of Patent Document 1, when the gradual change starts, the value continues to increase until the upper limit is reached, so that there is a problem that the integrated value of the I control is excessively accumulated.

また、従来の装置は舵角制御モード中に運転者がハンドルを操作し、その操舵トルクが予め設定した所定値を越えたと判断されると舵角制御を中止するようになっている。しかしながら、トルクセンサの出力を所定値と比較するだけでその判断を行うと、トルクセンサのノイズにより、或いはタイヤが小石を踏んだような場合やモータによる舵角制御が行われた場合のハンドルの慣性トルクにより、トルクセンサの出力が一時的に所定値を越えることがあり、その度に舵角制御が中止されてしまう問題がある。このような不都合を回避するために所定値を高めに設定すると、舵角制御モードとアシスト制御モードとが干渉し合って運転者に違和感を与えるだけでなく、舵角制御中に運転者がハンドルを操作しても舵角制御が直ちに中止されなくなる可能性がある。 Further, in the conventional device, the driver operates the steering wheel during the steering angle control mode, and when it is determined that the steering torque exceeds a predetermined value set in advance, the steering angle control is stopped. However, if the judgment is made only by comparing the output of the torque sensor with a predetermined value, the steering wheel of the handle is controlled by the noise of the torque sensor, when the tire steps on a pebble, or when the steering angle is controlled by the motor. Due to the inertial torque, the output of the torque sensor may temporarily exceed a predetermined value, and there is a problem that the steering angle control is stopped each time. If the predetermined value is set higher to avoid such inconvenience, not only the steering angle control mode and the assist control mode interfere with each other to give the driver a sense of discomfort, but also the driver handles the steering wheel during steering angle control. There is a possibility that the steering angle control will not be stopped immediately even if you operate.

このような問題を解決する自動操舵装置として、例えば特許第3845188号公報(特許文献2)が提案されている。特許文献2に開示された装置は、目標位置までの車両の移動軌跡を記憶又は算出する移動軌跡設定手段と、車輪を転舵するアクチュエータ(モータ)と、運転者がハンドルに加える操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段(トルクセンサ)と、移動軌跡設定手段により設定された移動軌跡に基づいてアクチュエータの駆動を制御すると共に、予め設定された所定値以上の操舵トルクが所定時間以上に亘って検出されたときに移動軌跡に基づくアクチュエータの制御を中止するアクチュエータ制御手段とを備えた車両の自動操舵装置において、所定値を複数種類設定し、各所定値に対応して所定時間を変更するようになっている。 As an automatic steering device that solves such a problem, for example, Japanese Patent No. 3845188 (Patent Document 2) has been proposed. The device disclosed in Patent Document 2 detects a movement locus setting means for storing or calculating the movement locus of the vehicle to a target position, an actuator (motor) for steering the wheels, and a steering torque applied to the steering wheel by the driver. The drive of the actuator is controlled based on the steering torque detecting means (torque sensor) and the moving locus set by the moving locus setting means, and the steering torque of a predetermined value or more set in advance is detected for a predetermined time or more. In the automatic steering device of the vehicle provided with the actuator control means for stopping the control of the actuator based on the movement locus when the torque is increased, a plurality of predetermined values are set and the predetermined time is changed according to each predetermined value. It has become.

しかしながら、特許文献2に開示された装置では、運転者の操舵トルクに応じた所定時間を経過すると、舵角制御を中止するようになっている。所定値を複数種類設定し、各所定値に対応して所定時間を変更する煩雑さがあり、演算負荷が大きいといった問題がある。 However, in the device disclosed in Patent Document 2, the steering angle control is stopped after a predetermined time corresponding to the steering torque of the driver has elapsed. There is a problem that it is complicated to set a plurality of types of predetermined values and change the predetermined time corresponding to each predetermined value, and the calculation load is large.

また、特許文献3には、従来の自動操舵技術の適用範囲を低速域に拡大すると共に、運転中の操舵操作に係わる操作性、安全性及び快適性を確保することが示され、角度制御方式に従って据え切りした後、操舵トルク閾値判定手段によりトルク制御方式に切り換えることが開示されている。しかしながら、特許文献3における切り換え条件は、操舵トルクτの値が連続N+1回だけ定数τ0(操舵トルク判定閾値)を上回った時であり、操舵トルクの絶対値をとり、その絶対値をトルク閾値で判定する点及び絶対値の積分値を積分閾値と比較する場合の優位性に関する言及や示唆はない。 Further, Patent Document 3 shows that the scope of application of the conventional automatic steering technique is expanded to a low speed range, and operability, safety and comfort related to steering operation during driving are ensured, and an angle control method is used. It is disclosed that the steering torque threshold value is switched to the torque control method by the steering torque threshold value determining means after the steering is stopped according to the above. However, the switching condition in Patent Document 3 is when the value of the steering torque τ exceeds the constant τ0 (steering torque determination threshold) only N + 1 times in a row, the absolute value of the steering torque is taken, and the absolute value is the torque threshold. There is no mention or suggestion of superiority when comparing the points to be judged and the integrated value of the absolute value with the integrated threshold value.

更に特許文献4は、運転者の操舵力がアシスト操舵力に対抗して保舵する力を超えたことを検出したときに、自車両のアシスト操舵力の解除と判定する障害物回避支援装置であり、特許文献4には、操舵トルクが予め決められた基準閾値を超えてからの操舵トルクの積分値を算出することが開示されている。しかしながら、特許文献4は基準閾値を超えた部分の操舵トルクの積分であり、また、操舵トルクの絶対値に関するものではない。また、特許文献5は、車輪を転舵するモータの制御状態が切り換わった瞬間にハンドルが急激に軽くなるのを防止する自動操舵装置に関するものであり、操舵トルクの変化に対して2つの閾値が設定されている。しかしながら、特許文献5の積分は、車速とヨーレートに関するものであり、操舵トルクの積分と異なり、しかも、第2の閾値は不感帯領域に設定される必要がある。 Further, Patent Document 4 is an obstacle avoidance support device that determines that the assist steering force of the own vehicle is released when it is detected that the steering force of the driver exceeds the steering force that opposes the assist steering force. There is, Patent Document 4 discloses that the integrated value of the steering torque is calculated after the steering torque exceeds a predetermined reference threshold value. However, Patent Document 4 is an integral of the steering torque of the portion exceeding the reference threshold value, and does not relate to the absolute value of the steering torque. Further, Patent Document 5 relates to an automatic steering device that prevents the steering wheel from suddenly becoming lighter at the moment when the control state of the motor that steers the wheels is switched, and has two threshold values for a change in steering torque. Is set. However, the integral of Patent Document 5 relates to the vehicle speed and the yaw rate, and is different from the integral of the steering torque, and the second threshold value needs to be set in the dead zone region.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、舵角制御モードからアシスト制御モードへの切換及びアシスト制御モードから舵角制御モードへの切換をそれぞれ徐変ゲインを用いて徐変すると共に、絶対値と信号全体の積分を用いて、舵角制御モード中においても手入力の判定を行って円滑にアシスト制御モードに移行するようにし、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減する高機能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to gradually change the gain for switching from the steering angle control mode to the assist control mode and switching from the assist control mode to the steering angle control mode. In addition to gradually changing by using, by using the integration of the absolute value and the entire signal, the manual input is judged even in the steering angle control mode so that the assist control mode can be smoothly transitioned to the motor current command value. The purpose of the present invention is to provide a high-performance electric power steering device that suppresses unintended fluctuations in the steering wheel and reduces discomfort to the driver.

本発明は、アシスト制御モードと舵角制御モードを切換指令により切り換える機能を有し、アシスト制御部で演算された第1のアシスト制御指令値と、舵角制御部で演算された第1の舵角制御指令値とでモータ電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値によりモータを駆動して車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、操舵トルク及び前記切換指令に基づいて、舵角制御の位置速度制御で用いる速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインと、制御モードの切換時に用いる舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインとを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部を備え、前記舵角制御部は、舵角指令値を目標舵角として入力し、前記目標舵角及び実舵角の角度偏差に基づいて舵角速度指令値を出力する位置制御部と、前記舵角速度指令値を前記速度指令徐変ゲインに応じて徐変すると共に、上下限値を制限して出力する徐変制限部と、前記徐変制限部から出力される目標舵角速度を、実舵角速度及び前記速度徐変ゲインに基づいて処理する舵角速度制御部と、前記舵角速度制御部から出力される速度制御電流値を前記舵角制御出力徐変ゲインで徐変して第2の舵角制御指令値を出力する第1の徐変出力部とで構成され、前記アシスト制御部から出力される前記第1のアシスト制御指令値を前記アシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、第2のアシスト制御指令値を出力する第2の徐変出力部を備え、前記第2の舵角制御指令値及び前記第2のアシスト制御指令値に基づいて前記モータ電流指令値を生成し、前記切換判定/徐変ゲイン生成部は手入力判定部を有し、前記手入力判定部は、前記操舵トルクをフィルタ処理するLPFと、前記LPFを経た操舵トルクの絶対値をトルク閾値と比較すると共に、出力信号として出力するトルク値比較部と、前記出力信号の全体を積分して前記積分出力値を出力する積分演算部と、前記積分演算部からの前記積分出力値と積分閾値を比較することにより、操舵トルク判定信号を出力する切換判定部とで構成されていることにより達成される。 The present invention has a function of switching between the assist control mode and the rudder angle control mode by a switching command, and the first assist control command value calculated by the assist control unit and the first rudder calculated by the rudder angle control unit. Regarding an electric power steering device that generates a motor current command value with an angle control command value and drives a motor according to the motor current command value to assist and control the steering system of a vehicle, the above object of the present invention is steering torque and the above. Based on the switching command, the speed command gradual change gain and speed control gradual change gain used in the position speed control of the rudder angle control, and the rudder angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain used when switching the control mode A switching determination / gradual change gain generation unit is provided, and the steering angle control unit inputs a steering angle command value as a target steering angle, and a steering angle speed command value based on the angle deviation between the target steering angle and the actual steering angle. The position control unit that outputs the rudder angle, the rudder angle speed command value is gradually changed according to the speed command gradual change gain, and the upper and lower limit values are limited and output. The rudder angle speed control unit that processes the target rudder angle speed to be processed based on the actual rudder angle speed and the speed gradual change gain, and the speed control current value output from the rudder angle speed control unit with the rudder angle control output gradual change gain. It is composed of a first gradually changing output unit that gradually changes and outputs a second steering angle control command value, and the first assist control command value output from the assist control unit is gradually changed to the assist control output. The motor current is provided with a second gradual change output unit that gradually changes with a gain and outputs a second assist control command value, and is based on the second rudder angle control command value and the second assist control command value. The switching determination / gradual change gain generation unit has a manual input determination unit that generates a command value, and the manual input determination unit has an LPF that filters the steering torque and an absolute value of the steering torque that has passed through the LPF. To the torque threshold, a torque value comparison unit that outputs as an output signal, an integration calculation unit that integrates the entire output signal and outputs the integrated output value, and the integrated output value from the integration calculation unit. It is achieved by being composed of a switching determination unit that outputs a steering torque determination signal by comparing with and the integration threshold.

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、舵角制御指令値を舵角制御出力徐変ゲインで徐変し、アシスト制御指令値をアシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、舵角制御における舵角速度指令値及び舵角制御電流値をそれぞれ速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインで徐変し、ハンドル制振処理をした制振信号を舵角制御指令値に加味しているので、円滑なモード切換が可能であり、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制し、運転者への違和感を低減することができる。 According to the electric power steering device of the present invention, the steering angle control command value is gradually changed by the steering angle control output gradual change gain, the assist control command value is gradually changed by the assist control output gradual change gain, and the steering in the steering angle control. The angular speed command value and the rudder angle control current value are gradually changed by the speed command gradual change gain and the speed control gradual change gain, respectively, and the vibration damping signal that has undergone steering wheel vibration suppression processing is added to the steering angle control command value, so it is smooth. Mode switching is possible, unintended fluctuations in the steering wheel with respect to the motor current command value can be suppressed, and discomfort to the driver can be reduced.

また、操舵トルクの絶対値に基づく手入力の判定を行い、徐変ゲインを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部を設けているので、速度制御内の積分制御の積分値が過剰に蓄積することもなく、モータ電流指令値に対して意図しないハンドルの変動を抑制することができる。 Further, since the switching judgment / gradual gain generation unit that makes a manual input judgment based on the absolute value of the steering torque and generates the gradual change gain is provided, the integrated value of the integral control in the speed control is excessively accumulated. Without this, it is possible to suppress unintended fluctuations in the handle with respect to the motor current command value.

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the electric power steering apparatus. 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control system of the electric power steering apparatus. アシスト制御モード及び舵角制御モードの切換機能を有する電動パワーステアリング装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electric power steering apparatus which has the switching function of the assist control mode and the steering angle control mode. 舵角制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the rudder angle control part. 本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of the Embodiment of this invention. 切換判定/徐変ゲイン生成部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the switching determination / gradual change gain generation part. 手入力判定部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the manual input determination part. 舵角制御部、前処理部及び切換部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the rudder angle control part, the preprocessing part and the switching part. レートリミッタの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the rate limiter. レートリミッタの動作例を模式的に示す線図である。It is a diagram which shows typically the operation example of the rate limiter. 舵角制御部の詳細構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed configuration example of a rudder angle control part. 舵角制御部内のリミッタの特性例を模式的に示す特性図である。It is a characteristic figure which shows typically the characteristic example of the limiter in a rudder angle control part. ハンドル制振部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the steering wheel vibration damping part. 切換判定/徐変ゲイン生成部の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the switching determination / gradual change gain generation part. 本発明で使用する徐変ゲインの動作例を模式的に示すタイムチャートである。It is a time chart which shows typically the operation example of the gradual change gain used in this invention. 手入力判定部の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the manual input determination part. 手入力判定部の動作例を模式的に示すタイムチャートである。It is a time chart which shows typically the operation example of the manual input determination part. 舵角制御部の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the rudder angle control part. 前処理部の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the preprocessing part. 位置制御部の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of a position control part. 前処理部及び位置制御部の他の構成による動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example by another structure of a preprocessing part and a position control part. 本発明の全体動作の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the whole operation of this invention. 本発明の詳細動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detailed operation example of this invention. 本発明の動作例を模式的に示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation example of this invention schematically. 本発明の動作例を模式的に示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation example of this invention schematically. 絶対値と閾値のみで手入力判定する場合の問題点を模式的に説明するタイムチャートである。It is a time chart which schematically explains a problem in the case of making a manual input judgment only by an absolute value and a threshold value. 絶対値を用いないで積分して手入力判定する場合の問題点を模式的に説明するタイムチャートである。It is a time chart which schematically explains the problem in the case of making a manual input judgment by integrating without using an absolute value. 絶対値と閾値の比較、更に積分で手入力判定する場合の効果を模式的に説明するタイムチャートである。It is a time chart which schematically explains the effect when the absolute value and the threshold value are compared, and the effect when the manual input judgment is made by integration. 絶対値と閾値の比較、更に積分で手入力判定する場合の効果を模式的に説明するタイムチャートである。It is a time chart which schematically explains the effect when the absolute value and the threshold value are compared, and the effect at the time of making a manual input judgment by integration. 手入力判定部におけるLPF効果の検証に用いる入力波形例をシミュレーションで示す図である。It is a figure which shows the example of the input waveform used for the verification of the LPF effect in a manual input determination part by simulation. 手入力判定部におけるLPFの効果例(検出波形)をシミュレーションで示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the effect example (detection waveform) of LPF in a manual input determination part by simulation. 手入力判定部におけるLPFの効果例(積分値)をシミュレーションで示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the effect example (integral value) of LPF in a manual input determination part by simulation. リミッタを用いない場合の問題点を模式的に説明する線図である。It is a diagram which schematically explains the problem when the limiter is not used. リミッタを用いた場合の効果を模式的に説明する線図である。It is a diagram which schematically explains the effect when the limiter is used.

本発明は、舵角制御指令値を舵角制御出力徐変ゲインで徐変し、アシスト制御指令値をアシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、舵角制御部内の位置制御部からの舵角速度指令値を速度指令徐変ゲインで徐変し、徐変後の舵角速度指令値の上下限値を、速度指令徐変ゲインに応じてリミッタで制限した目標舵角速度を舵角速度制御部に入力する。舵角速度制御部では更に、目標舵角速度及び実舵角速度に基づいた制御演算を行うと共に、速度制御徐変ゲインで徐変して速度制御電流値を出力し、ハンドル制振部からの制振信号を速度制御電流値に加算して舵角制御指令値を出力している。 In the present invention, the steering angle control command value is gradually changed by the steering angle control output gradual change gain, the assist control command value is gradually changed by the assist control output gradual change gain, and the steering angular velocity from the position control unit in the steering angle control unit. The command value is gradually changed by the speed command slow change gain, and the upper and lower limits of the rudder angular velocity command value after the slow change are input to the rudder angular velocity control unit by limiting the target steering angular velocity with a limiter according to the speed command slow change gain. .. The rudder angular velocity control unit further performs control calculations based on the target steering angular velocity and the actual rudder angular velocity, and gradually changes with the speed control gradual change gain to output the speed control current value, and the vibration suppression signal from the handle vibration suppression unit. Is added to the speed control current value to output the steering angle control command value.

また、本発明では操舵トルク及び切換指令を入力する切換判定/徐変ゲイン生成部を設けており、切換判定/徐変ゲイン生成部は操舵トルク及び切換指令に基づいて速度指令徐変ゲイン、速度制御徐変ゲイン、舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインを生成している。速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインは舵角制御部にける位置速度制御で用いられ、舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインは制御モードの切換時に用いられる。これら各徐変ゲインの生成では、操舵トルクに基づいて手入力の判定を行う手入力判定部を用いており、手入力判定部はLPFを経て操舵トルクの絶対値を求め、操舵方向に関連しない絶対値の全体を積分し、絶対値をトルク閾値と比較すると共に、絶対値がトルク閾値以上となったときに絶対値全体の積分演算を開始し、その積分値を積分閾値と比較してトルク判定信号を得ている。これにより、舵角制御モード中にハンドル操舵が開始された場合、外乱トルク(ノイズ)に影響を受けることなく確実にかつ円滑にアシスト制御モードに移行することができる。 Further, in the present invention, a switching determination / gradual gain generation unit for inputting the steering torque and the switching command is provided, and the switching determination / gradual gain generation unit is based on the steering torque and the switching command to obtain the speed command gradual gain and speed. The control gradual change gain, the rudder angle control output gradual change gain, and the assist control output gradual change gain are generated. The speed command gradual change gain and the speed control gradual change gain are used for position speed control in the steering angle control unit, and the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain are used when switching the control mode. In the generation of each of these gradual gains, a manual input determination unit that determines manual input based on the steering torque is used, and the manual input determination unit obtains the absolute value of the steering torque via the LPF and is not related to the steering direction. Integrate the entire absolute value, compare the absolute value with the torque threshold, start the integration calculation of the entire absolute value when the absolute value is equal to or greater than the torque threshold, compare the integrated value with the integration threshold, and compare the torque. The judgment signal is obtained. As a result, when the steering wheel steering is started during the steering angle control mode, it is possible to reliably and smoothly shift to the assist control mode without being affected by the disturbance torque (noise).

更に、本発明では舵角制御部の前段(若しくは舵角制御部内)に、舵角指令値に対してリミット処理及びレートリミット処理を行うと共に、ハンドル振動を除去する前処理部を設けており、前処理された目標舵角に対して位置速度制御を実施しているので、急なハンドル操舵に対しても違和感を与えることはない。また、舵角制御部内の位置制御部にハンドル振動除去部及びフィードフォワード(FF)フィルタを設けている実施形態では、ハンドル振動(10Hz前後)を抑制した舵角制御指令値を生成できる。 Further, in the present invention, the front stage (or inside the steering angle control unit) of the steering angle control unit is provided with a preprocessing unit that performs limit processing and rate limit processing on the steering angle command value and eliminates steering wheel vibration. Since the position and speed are controlled for the pre-processed target steering angle, it does not give a sense of discomfort even to sudden steering. Further, in the embodiment in which the steering wheel vibration removing unit and the feedforward (FF) filter are provided in the position control unit in the steering angle control unit, the steering angle control command value in which the steering wheel vibration (around 10 Hz) is suppressed can be generated.

舵角制御部からの舵角制御指令値に対しては、舵角制御出力徐変ゲインを乗じて徐変し、アシスト制御部からのアシスト制御指令値に対しては、アシスト制御出力徐変ゲインを乗じて徐変し、舵角制御出力徐変ゲインとアシスト制御出力徐変ゲインを逆の増加減特性としている。つまり、舵角制御出力徐変ゲインとアシスト制御出力徐変ゲインは制御モードの切換時に、各割合(舵角制御出力徐変ゲインは0.0(0%)〜1.0(100%)、アシスト制御出力徐変ゲインは1.0(100%)〜0.0(%))の合計値が原則的に1.0、つまり100%の関係で、かつ逆の関係で増加減(線形若しくは非線形)する特性となっている。モードの切換時には舵角制御出力徐変ゲインとアシスト制御出力徐変ゲインは逆の関係で増加減するが、舵角制御モード中においては、両者の合計値は1.0(100%)の関係でなくても良い。 The steering angle control command value from the steering angle control unit is gradually changed by multiplying the steering angle control output gradual change gain, and the assist control output gradual change gain is applied to the assist control command value from the assist control unit. The rudder angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain are set to the opposite increase / decrease characteristics by multiplying by. That is, the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain are each ratio (the steering angle control output gradual change gain is 0.0 (0%) to 1.0 (100%) when the control mode is switched. The total value of the assist control output gradual change gain of 1.0 (100%) to 0.0 (%) is 1.0 in principle, that is, 100%, and the opposite relationship increases or decreases (linear or It has a characteristic of being non-linear). When the mode is switched, the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change gain increase or decrease in the opposite relationship, but in the steering angle control mode, the total value of both is 1.0 (100%). It does not have to be.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図5は本発明の構成例を図3に対応させて示しており、本発明では新たに、操舵トルクTh及び切換指令SWを入力して切換判定を行うと共に、舵角制御における速度徐変用の徐変ゲインSG(SG1,SG2)及び制御モード切換徐変用の徐変ゲインSWG(SWG1,SWG2)を出力して管理する切換判定/徐変ゲイン生成部400と、車両側ECU130内の舵角指令値生成部132からの舵角指令値θrefを処理して、目標舵角θtを出力する前処理部500とが設けられている。速度徐変用の徐変ゲインSG(SG1,SG2)は舵角制御部200に入力され、モード切換徐変用の徐変ゲインSWG(SWG1,SWG2)は切換部142に入力される。 FIG. 5 shows a configuration example of the present invention corresponding to FIG. 3, and in the present invention, a steering torque Th and a switching command SW are newly input to make a switching determination, and for speed gradual change in steering angle control. Switching determination / gradual change gain generator 400 that outputs and manages the gradual change gain SG (SG1, SG2) and the gradual change gain SWG (SWG1, SWG2) for control mode switching gradual change, and the rudder in the vehicle side ECU 130. A pre-processing unit 500 that processes the steering angle command value θref from the angle command value generating unit 132 and outputs the target steering angle θt is provided. The gradual change gain SG (SG1, SG2) for speed gradual change is input to the steering angle control unit 200, and the gradual change gain SWG (SWG1, SWG2) for mode switching gradual change is input to the switching unit 142.

切換判定/徐変ゲイン生成部400は例えば図6に示すような構成であり、操舵トルクThを入力して後述するトルク判定信号TDを出力する手入力判定部410と、操舵トルクTh、トルク判定信号TD及び切換指令SWに基づいて速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2を生成して出力する徐変ゲイン生成部430と、トルク判定信号TD及び切換指令SWに基づいて舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を演算して出力する徐変ゲイン切換生成部420とで構成されている。切換指令SWは舵角制御モードからアシスト制御モードへの切換、若しくはアシスト制御モードから舵角制御モードへの切換を指示し、トルク判定信号TDは舵角制御モード中にハンドルが操舵された時に、アシスト制御モードへの切換を指示する。 The switching determination / gradual change gain generation unit 400 has a configuration as shown in FIG. 6, for example, a manual input determination unit 410 that inputs steering torque Th and outputs a torque determination signal TD described later, and steering torque Th and torque determination. The speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change gain SG2 are generated and output based on the signal TD and the switching command SW, and the gradual change gain generator 430, and the steering angle control based on the torque determination signal TD and the switching command SW. It is composed of an output gradual change gain SWG1 and a gradual change gain switching generation unit 420 that calculates and outputs an assist control output gradual change gain SWG2. The switching command SW indicates switching from the steering angle control mode to the assist control mode, or switching from the assist control mode to the steering angle control mode, and the torque determination signal TD indicates when the steering wheel is steered during the steering angle control mode. Instructs to switch to the assist control mode.

手入力判定部410は図7に示すような構成となっており、操舵トルクThの外乱トルク(ノイズ)を除去するためのLPF(ローパスフィルタ)411と、LPF411から出力される操舵トルクThaの絶対値|Tha|を求める絶対値部412と、操舵トルクThaの絶対値|Tha|を所定のトルク閾値Tthと比較して出力信号Ct又は過去値初期化信号Piを出力するトルク値比較部413と、出力信号Ctの上下限値を制限し、過大な信号を入力しないようにするリミッタ414と、リミッタ414からの積分入力値Ctaの全体を積分する積分演算部415と、積分演算部415で積分された積分出力値Ioutを所定の積分閾値Sthと比較して操舵トルク判定信号TDを出力する切換判定部416とで構成されている。積分演算部415は純積分でも、1次LPFで構成される擬似積分でも良い。積分演算部415はリミッタ414からの積分入力値Ctaの全体、つまり値0からの積分入力値Cta(=Cta−0)を時系列に沿って積分演算し、積分演算部415から出力される積分出力値Ioutを積分閾値Sthと比較することで、外乱トルクの影響を受け難くしている。 The manual input determination unit 410 has a configuration as shown in FIG. 7, and has an LPF (low pass filter) 411 for removing disturbance torque (noise) of the steering torque Th and an absolute steering torque Th output from the LPF 411. The absolute value unit 412 for obtaining the value | The | and the torque value comparison unit 413 for outputting the output signal Ct or the past value initialization signal Pi by comparing the absolute value | The | of the steering torque The with a predetermined torque threshold Tth. , The limiter 414 that limits the upper and lower limits of the output signal Ct so that an excessive signal is not input, the integration calculation unit 415 that integrates the entire integration input value Cta from the limiter 414, and the integration calculation unit 415. It is composed of a switching determination unit 416 that outputs a steering torque determination signal TD by comparing the integrated integrated output value Iout with a predetermined integration threshold Sth. The integral calculation unit 415 may be a pure integral or a pseudo-integral composed of a first-order LPF. The integration calculation unit 415 performs an integration calculation of the entire integration input value Cta from the limiter 414, that is, the integration input value Cta (= Cta-0) from the value 0 in chronological order, and the integration output from the integration calculation unit 415. By comparing the output value Iout with the integration threshold Sth, it is less likely to be affected by the disturbance torque.

タイヤが縁石や石等に衝突した場合、ハンドルの慣性トルクにより操舵トルクThが一時的に所定値を超えたり、或いは操舵トルクThが所定値に満たない場合に、自動操舵制御が切り換わってしまったり、切り換わり難くなるのを回避するために、操舵トルクThの外乱トルク(ノイズ)を除去するLPF411を設けている。LPF411は1次でも、2次以上でも良く、また、IIR(Infinite Impulse Response)型若しくはFIR(Finite Impulse Response)型の外乱トルク(ノイズ)を除去するフィルタで、実装可能なものであれば良い。LPF411の効果については、具体例をもって後述する。 When the tire collides with a curb or stone, the steering torque Th temporarily exceeds the predetermined value due to the inertial torque of the handle, or the steering torque Th is less than the predetermined value, the automatic steering control is switched. The LPF 411 that removes the disturbance torque (noise) of the steering torque Th is provided in order to prevent it from becoming loose or difficult to switch. The LPF411 may be primary or secondary or higher, and may be an IIR (Infinite Impulse Response) type or FIR (Finite Impulse Response) type filter that removes disturbance torque (noise) and may be mountable. The effect of LPF411 will be described later with specific examples.

トルク値比較部413は、操舵トルクThaの絶対値|Tha|をトルク閾値Tthと比較し、絶対値|Tha|がトルク閾値Tth以上となったときに、積分演算部415は、リミッタ414からの積分入力値Ctaの積分動作を開始して積分を継続し、絶対値|Tha|がトルク閾値Tthよりも小さくなったときに、積分演算部415はトルク値比較部413からの過去値初期化信号Piによって積分値を0に初期化される。即ち、トルク値比較部413は下記のような動作を行う。操舵トルクThaの絶対値|Tha|を用いて比較しているので、ハンドルの操舵方向を考慮することなく、大きさのみで判定を行うことができる。
(数1)
|Tha|≧Tthのとき、出力信号Ct=|Tha|
|Tha|<Tthのとき、出力信号Ct=0、過去値初期化信号Pi出力

トルク値比較部413から過去値初期化信号Piが出力されると、積分演算部415内の過去値保持部(Z−1)が0に初期化される。また、切換判定部416は、積分演算部415からの積分出力値Ioutを積分閾値Sthと比較し、積分出力値Ioutが積分閾値Sth以上のときに切換条件が成立し、舵角制御モードからアシスト制御モードに切り換え、積分出力値Ioutが積分閾値Sthよりも小さいときに切換条件不成立とし、舵角制御モードを継続する。即ち、切換判定部416は下記のような動作を行う。
(数2)
Iout≧Sthのとき、切換条件成立の操舵トルク判定信号TD
Iout<Sthのとき、切換条件不成立の操舵トルク判定信号TD

手入力判定部410からの操舵トルク判定信号TDは、操舵トルクTh及び切換指令SWと共に徐変ゲイン生成部430に入力され、徐変ゲイン生成部430は速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2を生成する。速度指令徐変ゲインSG1は、 主にアシスト制御から舵角制御への切換時に、円滑な切換を実現するために用いられ、位置制御部(210)から出力される舵角速度指令値ωcに対して徐変と上下限値の設定に使用される。また、速度制御徐変ゲインSG2は、切換時の舵角速度制御部(220)内の積分値の蓄積の影響を緩和するために、舵角速度制御部(220)の中の積分関係の信号(例えば積分出力値(Iout))に乗算され、円滑な切換を実現するために用いられる。
The torque value comparison unit 413 compares the absolute value | The | of the steering torque The with the torque threshold value Tth, and when the absolute value | The | When the integration operation of the integration input value Cta is started and the integration is continued and the absolute value | The | becomes smaller than the torque threshold value Tth, the integration calculation unit 415 receives the past value initialization signal from the torque value comparison unit 413. The integrated value is initialized to 0 by Pi. That is, the torque value comparison unit 413 performs the following operations. Since the comparison is made using the absolute value | The | of the steering torque The, the determination can be made only by the size without considering the steering direction of the steering wheel.
(Number 1)
When | The | ≧ Tth, the output signal Ct = | The |
When | Th | <Tth, output signal Ct = 0, past value initialization signal Pi output

When the past value initialization signal Pi is output from the torque value comparison unit 413, the past value holding unit (Z -1 ) in the integration calculation unit 415 is initialized to 0. Further, the switching determination unit 416 compares the integrated output value Iout from the integral calculation unit 415 with the integral threshold value Sth, and when the integrated output value Iout is equal to or higher than the integral threshold value Sth, the switching condition is satisfied and the steering angle control mode is assisted. The control mode is switched, and when the integrated output value Iout is smaller than the integration threshold value Sth, the switching condition is not satisfied and the steering angle control mode is continued. That is, the switching determination unit 416 performs the following operations.
(Number 2)
When Iout ≥ Sth, the steering torque judgment signal TD that satisfies the switching condition
When Iout <Sth, the steering torque judgment signal TD for which the switching condition is not satisfied

The steering torque determination signal TD from the manual input determination unit 410 is input to the gradual change gain generation unit 430 together with the steering torque Th and the switching command SW, and the gradual change gain generation unit 430 receives the speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change. Generate gain SG2. The speed command gradual change gain SG1 is mainly used to realize smooth switching when switching from assist control to rudder angle control, and is used with respect to the rudder angular velocity command value ωc output from the position control unit (210). Used for gradual change and setting upper and lower limits. Further, the speed control gradual change gain SG2 has an integration-related signal (for example, an integral-related signal) in the steering angular velocity control unit (220) in order to mitigate the influence of accumulation of the integrated value in the steering angular velocity control unit (220) at the time of switching. It is multiplied by the integrated output value (Iout) and used to achieve smooth switching.

また、操舵トルク判定信号TDは切換指令SWと共に徐変ゲイン切換生成部420に入力され、徐変ゲイン切換生成部420で舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2が生成され、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2は切換部142に入力される。舵角制御出力徐変ゲインSWG1は、 舵角制御部200のリミッタ203から出力される舵角制御指令値(電流指令値)Imrefと乗算されて徐変され、 アシスト制御と舵角制御の切換動作を円滑に行い、運転者への違和感、安全性等を実現するために用いられる。アシスト制御出力徐変ゲインSWG2はアシスト制御部141から出力されるアシスト制御指令値(電流指令値)Itrefと乗算されて徐変され、舵角制御とアシスト制御の切換動作を円滑にするのと、自動運転中の運転者による操舵介入を実現するために用いられる。 Further, the steering torque determination signal TD is input to the gradual change gain switching generation unit 420 together with the switching command SW, and the gradual change gain switching generation unit 420 generates the steering angle control output gradual change gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2. , The steering angle control output gradual change gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2 are input to the switching unit 142. The steering angle control output gradual change gain SWG1 is gradually changed by being multiplied by the steering angle control command value (current command value) Imref output from the limiter 203 of the steering angle control unit 200, and the switching operation of assist control and steering angle control is performed. It is used to smoothly perform the above and to realize a sense of discomfort to the driver, safety, etc. The assist control output gradual change gain SWG2 is multiplied by the assist control command value (current command value) Itref output from the assist control unit 141 and gradually changed to facilitate the switching operation between the steering angle control and the assist control. It is used to realize steering intervention by the driver during autonomous driving.

一方、舵角制御部200、切換部142及び前処理部500の構成例は図8であり、前処理部500は、舵角指令値生成部132からの自動運転などのための舵角指令値θrefに対して、通信エラー等による異常な値、過剰な値が舵角制御部200に入力するのを防止するため上下限値を制限するリミッタ510と、リミッタ510からの舵角指令値θref1の急変によって舵角制御出力としての舵角制御電流指令値が急激に変動することを避けるため、舵角指令値θref1をレートリミット処理するレートリミッタ520と、レートリミット後の舵角指令値θref2に含まれるハンドル振動周波数成分を低減するためのハンドル振動除去部530とで構成されている。 On the other hand, a configuration example of the steering angle control unit 200, the switching unit 142, and the preprocessing unit 500 is shown in FIG. 8, in which the preprocessing unit 500 has a steering angle command value for automatic operation from the steering angle command value generating unit 132. With respect to θref, the limiter 510 that limits the upper and lower limit values to prevent abnormal values and excessive values due to communication errors and the like from being input to the steering angle control unit 200, and the steering angle command value θref1 from the limiter 510. In order to prevent the rudder angle control current command value as the rudder angle control output from suddenly fluctuating due to a sudden change, the rudder angle command value θref1 is included in the rate limiter 520 that performs rate limit processing and the rudder angle command value θref2 after the rate limit. It is composed of a handle vibration removing unit 530 for reducing the steering wheel vibration frequency component.

レートリミッタ520は、急なハンドル挙動による巻き込み等の、運転者への安全性向上にも繋がる。また、アシスト制御モードから舵角制御モードへの切換時に、レートリミッタ過去値を実舵角θrに初期化する。これにより、切換時にハンドル振動除去部530から出力される目標舵角θtと実舵角θrとがほぼ一致することで、舵角制御電流指令値の急変の発生を抑え、結果的にハンドルの急変動を防止することができる。 The rate limiter 520 also leads to improvement in safety for the driver, such as being caught in the steering wheel due to sudden steering behavior. Further, when switching from the assist control mode to the steering angle control mode, the past value of the rate limiter is initialized to the actual steering angle θr. As a result, the target steering angle θt output from the steering wheel vibration removing unit 530 at the time of switching and the actual steering angle θr are substantially the same, so that sudden changes in the steering angle control current command value are suppressed, and as a result, the steering wheel is suddenly changed. Fluctuations can be prevented.

レートリミッタ520は例えば図9に示すような構成となっており、舵角指令値θref1は減算部520−1に加算入力され、過去値との減算結果である舵角指令値θt1が変化分設定部520−2で変化分θt2の設定をされる。変化分設定部520−2は、保持部(Z-1)520−4からの過去値と入力(θref1)の差分θt1を設定し、加算部520−3での変化分θt2と過去値との加算結果を新たな舵角指令値θref2として出力する。変化分設定部520−2は、変化分が設定された上限及び下限を超えないようにするものであり、その特性は演算周期T毎に入力(舵角指令値)θref1との差分を求め、変化分設定部520−2の上限及び下限の範囲外の場合には、差分を過去値に加算することを繰返し行うことにより、図10に示すような階段状に出力θref2を変化させて、最終的に出力θref2を舵角指令値θref1に一致させる。また、入力(舵角指令値)θref1との差分が変化分設定部520−2の上限及び下限の範囲内の場合には、変化分θt2=差分θt1を出力し、過去値に加算するので、その結果出力θref2と入力(舵角指令値)θref1は一致する。これらの結果、舵角指令値θreftが急激に変化しても、急激に変化する舵角指令値θref2を滑らかに変化させることができ、急激な電流変化を防止し、運転者の自動運転の不安感を低減させる機能を果たしている。The rate limiter 520 has a configuration as shown in FIG. 9, for example, the steering angle command value θref1 is additionally input to the subtraction unit 520-1, and the steering angle command value θt1 which is the subtraction result from the past value is set by the change amount. The change amount θt2 is set in the part 520-2. The change setting unit 520-2 sets the difference θt1 between the past value from the holding unit (Z -1 ) 520-4 and the input (θref1), and sets the change θt2 and the past value in the addition unit 520-3. The addition result is output as a new steering angle command value θref2. The change amount setting unit 520-2 is for preventing the change amount from exceeding the set upper limit and lower limit, and its characteristic is to obtain the difference from the input (rudder angle command value) θref1 for each calculation cycle T. If it is outside the range of the upper limit and the lower limit of the change amount setting unit 520-2, the output θref2 is changed stepwise as shown in FIG. 10 by repeatedly adding the difference to the past value, and finally. The output θref2 is matched with the steering angle command value θref1. If the difference from the input (rudder angle command value) θref1 is within the upper and lower limits of the change setting unit 520-2, the change θt2 = difference θt1 is output and added to the past value. As a result, the output θref2 and the input (rudder angle command value) θref1 match. As a result, even if the steering angle command value θreft changes suddenly, the suddenly changing steering angle command value θref2 can be smoothly changed to prevent a sudden current change, and the driver's anxiety about automatic driving. It plays a function of reducing the feeling.

レートリミッタ520の後段のハンドル振動除去部530は、ローパスフィルタ(LPF)、ノッチフィルタ、或いは位相遅れ補償により、操舵トルクThに含まれる振動周波数成分を低減させる。ハンドル振動除去部530からは、上述のように前処理された目標舵角θtが出力される。 The steering wheel vibration removing unit 530 in the subsequent stage of the rate limiter 520 reduces the vibration frequency component included in the steering torque Th by a low-pass filter (LPF), a notch filter, or phase delay compensation. From the steering wheel vibration removing unit 530, the target steering angle θt preprocessed as described above is output.

前処理部500からの目標舵角θtは、図11に詳細構成を示す舵角制御部200の位置制御部210内の減算部210−1に加算入力される。減算部210−1には実舵角θrが減算入力されており、減算部210−1で目標舵角θt及び実舵角θrの角度偏差θeが求められ、角度偏差θeは比例部210−2で比例処理(ゲインKpp)され、位置制御部210から舵角速度指令値ωcが出力される。舵角速度指令値ωcは乗算部201に入力され、乗算部201で速度指令徐変ゲインSG1で徐変され、徐変された舵角速度指令値ωcaは上下限値を速度指令徐変ゲインSG1に応じて制限するリミッタ202に入力される。リミッタ202は例えば図12に示すように、速度指令徐変ゲインSG1に応じて正負の上下限値が制限される。即ち、速度指令徐変ゲインSG1が小さくなるに従って、リミッタ202の制限値も小さくなるように制限され、速度指令徐変ゲインSG1が大きくなればリミッタ202の制限値も大きく制限される。また、リミッタ202の動作に関しては、例を挙げて後述する。 The target steering angle θt from the preprocessing unit 500 is additionally input to the subtracting unit 210-1 in the position control unit 210 of the steering angle control unit 200 whose detailed configuration is shown in FIG. The actual rudder angle θr is subtracted and input to the subtraction unit 210-1, and the target rudder angle θt and the angular deviation θe of the actual rudder angle θr are obtained by the subtraction unit 210-1, and the angular deviation θe is the proportional unit 210-2. Is proportionally processed (gain Kpp), and the rudder angular velocity command value ωc is output from the position control unit 210. The steering angular velocity command value ωc is input to the multiplication unit 201, is gradually changed by the speed command gradual change gain SG1 in the multiplication unit 201, and the gradually changed steering angular velocity command value ωca is set according to the speed command gradual change gain SG1. Is input to the limiter 202 to limit. As shown in FIG. 12, for example, the limiter 202 limits the positive and negative upper and lower limit values according to the speed command gradual change gain SG1. That is, as the speed command gradual change gain SG1 becomes smaller, the limit value of the limiter 202 is also limited to be smaller, and as the speed command gradual change gain SG1 becomes larger, the limit value of the limiter 202 is also greatly limited. The operation of the limiter 202 will be described later with an example.

リミッタ202で上下限値を制限された目標舵角速度ωcbは、実舵角速度ωr及び速度制御徐変ゲインSG2と共に舵角速度制御部220に入力される。舵角速度制御部220は図11に詳細を示すように、目標舵角速度ωcbから実舵角速度ωrを減算する減算部221と、減算部221の減算結果である速度偏差Dfを積分処理(Kvi/s)して補償する積分部222と、実舵角速度ωrを比例処理(Kvp)して補償する比例部225と、積分部222の積分結果である舵角制御電流値Ir1から比例部225の比例結果である舵角制御電流値Ir2を減算する減算部223と、減算部223の減算結果である速度制御電流値Imref0を速度制御徐変ゲインSG2により徐変し、速度制御電流値Imref1を出力する乗算部224とで構成されている。乗算部224からの速度制御電流値Imref1は加算部204に入力され、ハンドル制振部440からの制振処理された制振信号(電流値)Thdと加算され、加算結果である舵角制御指令値Imref2が、過出力防止のためのリミッタ203で上下限値を制限され、舵角制御指令値Imrefが出力される。 The target steering angular velocity ωcb whose upper and lower limits are limited by the limiter 202 is input to the steering angular velocity control unit 220 together with the actual steering angular velocity ωr and the speed control gradual change gain SG2. As shown in detail in FIG. 11, the steering angular velocity control unit 220 integrates the subtracting unit 221 that subtracts the actual steering angular velocity ωr from the target steering angular velocity ωcb and the speed deviation Df that is the subtraction result of the subtracting unit 221 (Kvi / s). ), The proportional part 225 that compensates by proportionally processing (Kvp) the actual steering angular velocity ωr, and the proportional result of the steering angle control current value Ir1 to the proportional part 225, which is the integration result of the integrating part 222. The subtraction unit 223 that subtracts the steering angular velocity control current value Ir2 and the speed control current value Imref0 that is the subtraction result of the subtraction unit 223 are gradually changed by the speed control gradual change gain SG2, and the speed control current value Imref1 is output. It is composed of a part 224. The speed control current value Imref1 from the multiplication unit 224 is input to the addition unit 204, is added to the vibration damping signal (current value) Thd from the handle vibration damping unit 440, and is a steering angle control command which is the addition result. The upper and lower limit values of the value Imref2 are limited by the limiter 203 for preventing overoutput, and the steering angle control command value Imref is output.

ハンドル制振部440は、コラム軸の トーションバーに基づく操舵トルクThを制振処理し、自動操舵中のハンドル振動の制振効果を一層向上するために設けられている。 ハンドル制振部440の構成は例えば図13であり、操舵トルクThをゲイン(Kv)するゲイン部441と、ゲイン部441からの操舵トルクKv・Thを位相補償する位相補償部442とで構成されている。位相補償部442は例えば1次フィルタで構成され、トーションバーの捩れを解消する方向に制振信号Thdが出力される。 また、1次フィルタ以外にも、ハンドルの制振効果が出るものであれば適用可能である。 The steering wheel vibration damping unit 440 is provided to suppress the steering torque Th based on the torsion bar of the column shaft to further improve the vibration damping effect of the steering wheel vibration during automatic steering. The configuration of the steering wheel vibration damping unit 440 is, for example, FIG. 13, which is composed of a gain unit 441 that gains (Kv) the steering torque Th and a phase compensation unit 442 that phase-compensates the steering torque Kv · Th from the gain unit 441. ing. The phase compensation unit 442 is composed of, for example, a first-order filter, and the vibration damping signal Thd is output in the direction of eliminating the twist of the torsion bar. In addition to the primary filter, it can be applied as long as it has a damping effect on the steering wheel.

切換部142は図8に示すように、舵角制御指令値Imrefに舵角制御出力徐変ゲインSWG1を乗算する乗算部142−1と、アシスト制御指令値Itrefにアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を乗算する乗算部142−2と、乗算部142−1からの舵角制御指令値Imrefg及び乗算部142−2からのアシスト制御指令値Itrefgを加算してモータ電流指令値Irefを出力する加算部142−3とで構成されている。 As shown in FIG. 8, the switching unit 142 adds a multiplication unit 142-1 for multiplying the steering angle control command value Imref by the steering angle control output gradual change gain SWG1, and an assist control output gradual change gain SWG2 for the assist control command value Itref. Addition unit 142 that outputs the motor current command value Iref by adding the multiplication unit 142-2 to be multiplied, the steering angle control command value Imrefg from the multiplication unit 142-1, and the assist control command value Itrefg from the multiplication unit 142-2. It is composed of -3.

このような構成において、先ず切換判定/徐変ゲイン生成部400の動作例を図14のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, first, an operation example of the switching determination / gradual gain generation unit 400 will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず切換指令部131から切換指令SWが入力された否かが判定され(ステップS1)、切換指令SWが入力されていない場合には、舵角制御モードにおいて運転者によりハンドルが操舵(左右)されると、操舵トルクThが手入力判定部410に入力され(ステップS2)、手入力判定部410は前述の数2及び後述するような手入力の判定を行い(ステップS10)、判定の結果、制御モードの切換となるトルク判定信号TDが出力されない場合は(ステップS20)、切換判定/徐変ゲイン生成部400で速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を生成して舵角制御モードの値に遷移し(ステップS21)、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2は舵角制御部200に入力され(ステップS22)、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2は切換部142に入力される(ステップS25)。これにより、舵角制御部200による舵角制御が継続される。 First, it is determined from the switching command unit 131 whether or not the switching command SW is input (step S1), and if the switching command SW is not input, the steering wheel is steered (left and right) by the driver in the steering angle control mode. Then, the steering torque Th is input to the manual input determination unit 410 (step S2), and the manual input determination unit 410 performs the manual input determination as described above in Equation 2 and later (step S10), and the result of the determination is If the torque determination signal TD for switching the control mode is not output (step S20), the switching determination / gradual change gain generator 400 determines the speed command gradual change gain SG1, the speed control gradual change gain SG2, and the rudder angle control output gradual change. The gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2 are generated and transitioned to the value of the rudder angle control mode (step S21), and the speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change gain SG2 are input to the rudder angle control unit 200. (Step S22), the rudder angle control output gradual change gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2 are input to the switching unit 142 (step S25). As a result, the rudder angle control by the rudder angle control unit 200 is continued.

また、上記ステップS1において切換指令SWが入力されている場合、或いは上記ステップS20において操舵トルク判定信号TDにより制御モードの切換と判断された場合、切換判定/徐変ゲイン生成部400で速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を生成してアシスト制御モードの値に遷移し(ステップS24)、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2は舵角制御部200に入力され(ステップS22)、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2は切換部142に入力される(ステップS25)。これにより、アシスト制御部141によるアシスト制御が実施される。 Further, when the switching command SW is input in step S1 or when the steering torque determination signal TD determines that the control mode is switched in step S20, the switching determination / gradual change gain generation unit 400 determines the speed command gradual. The variable gain SG1 and the speed control gradual gain SG2, the steering angle control output gradual gain SWG1 and the assist control output gradual gain SWG2 are generated and transitioned to the value of the assist control mode (step S24), and the speed command gradual gain SG1 The speed control gradual change gain SG2 is input to the steering angle control unit 200 (step S22), and the steering angle control output gradual change gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2 are input to the switching unit 142 (step S25). As a result, the assist control by the assist control unit 141 is performed.

ここで、本発明で使用する各徐変ゲインに関して、自動運転状態(舵角制御とアシスト制御の両方が介在している状態)中に、運転者による手入力の検知後の各徐変ゲインについて、アシスト制御モードに移行する実施例を図15に示して説明する。図15(A)は舵角制御出力徐変ゲインSWG1、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2の徐変動作を示しており、図15(B)はアシスト制御出力徐変ゲインSWG2の徐変動作を示している。時点t10において手入力判定が完了し、舵角制御モードからアシスト制御モードへ移行する状態を示し、時点t11に移行が完了してアシスト制御モードに切り換わる様子である。徐変ゲインSG1,SG2及びSWG1については、手入力判定後、図15(A)に示すように100%から徐々に減少していき、0%に遷移する。本実施形態では直線的に変化させているが、切換動作を円滑にするために、クロソイド曲線などによるS字曲線で遷移させても良いし、1次のLPF(カットオフ周波2[Hz])を通した値を各徐変ゲインとしても良い。ただし、徐変ゲインSG1,SG2,SWG1は同じ特性で連動させる必要はなく、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2も含めてそれぞれ独立させた特性にしても良い。また、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2については、自動運転状態においては常に0%である必要はなく、0%より大きい値、例えば図15(B)に示すように50%としても良い。アシスト制御出力徐変ゲインSWG2を調整要素として、例えば50%に設定することで、舵角制御モードにおける操舵介入時の引っ掛かり感を抑えることが可能となる。手入力判定後は、50%から100%へ遷移する。Here, regarding each gradual change gain used in the present invention, about each gradual change gain after detection of manual input by the driver during the automatic driving state (a state in which both steering angle control and assist control are intervened). An embodiment of shifting to the assist control mode will be described with reference to FIG. FIG. 15 (A) shows the gradual change operation of the steering angle control output gradual change gain SWG1, the speed command gradual change gain SG1, and the speed control gradual change gain SG2, and FIG. 15 (B) shows the accelerating control output gradual change gain SWG2. It shows the gradual change operation of. Manual input determination is completed at time t 10, shows a state of transition from the steering angle control mode to the assist control mode is a state in which the switches are shifted to time t 11 is finished to assist control mode. After the manual input determination, the gradual gains SG1, SG2 and SWG1 gradually decrease from 100% and transition to 0% as shown in FIG. 15 (A). In the present embodiment, the frequency is changed linearly, but in order to facilitate the switching operation, the transition may be made with an S-shaped curve such as a clothoid curve, or a first-order LPF (cutoff frequency 2 [Hz]). The value passed through may be used as each gradual change gain. However, the gradual change gains SG1, SG2, and SWG1 do not have to be interlocked with the same characteristics, and the assist control output gradual change gains SWG2 may be included and have independent characteristics. Further, the assist control output gradual change gain SWG2 does not always have to be 0% in the automatic operation state, and may be a value larger than 0%, for example, 50% as shown in FIG. 15 (B). By setting the assist control output gradual change gain SWG2 as an adjustment element to, for example, 50%, it is possible to suppress the feeling of being caught during steering intervention in the steering angle control mode. After the manual input determination, the transition from 50% to 100%.

次に、図7に示す手入力判定部410の動作例(図14のステップS10)を図16のフローチャートを参照して説明する。 Next, an operation example of the manual input determination unit 410 shown in FIG. 7 (step S10 in FIG. 14) will be described with reference to the flowchart of FIG.

操舵トルクThが入力されると(ステップS10−1)、LPF411で外乱トルク(ノイズ)の除去を行い(ステップS10−2)、絶対値部412でLPF411からの操舵トルクThaの絶対値|Tha|を求める(ステップS10−3)。トルク値比較部413にはトルク閾値Tthが予め入力されており、トルク値比較部413は絶対値|Tha|がトルク閾値Tth以上であるか否かを判定し(ステップS10−4)、絶対値|Tha|がトルク閾値Tth以上である場合には、出力信号Ctを絶対値|Tha|として積分演算部415に入力し、積分演算部415で積分動作を行う(ステップS10−5)。また、絶対値|Tha|がトルク閾値Tthよりも小さい場合には、出力信号Ctを0にして積分しないようにすると共に、過去値初期化信号Piを出力して積分演算部415を初期化して0にする(ステップS10−6)。初期化は積分演算部415内の過去値保持部(Z−1)を0にリセットすることにより行われる。When the steering torque Th is input (step S10-1), the disturbance torque (noise) is removed by the LPF411 (step S10-2), and the absolute value part 412 is the absolute value of the steering torque Tha from the LPF411 | The | (Step S10-3). The torque threshold value Tth is input to the torque value comparison unit 413 in advance, and the torque value comparison unit 413 determines whether or not the absolute value | The | is equal to or higher than the torque threshold value Tth (step S10-4), and the absolute value is determined. When | The | is equal to or more than the torque threshold value Tth, the output signal Ct is input to the integration calculation unit 415 as an absolute value | The |, and the integration operation is performed by the integration calculation unit 415 (step S10-5). When the absolute value | The | is smaller than the torque threshold value Tth, the output signal Ct is set to 0 so as not to integrate, and the past value initialization signal Pi is output to initialize the integration calculation unit 415. Set to 0 (step S10-6). Initialization is performed by resetting the past value holding unit (Z -1 ) in the integral calculation unit 415 to 0.

積分演算部415からの積分出力値Ioutは切換判定部416に入力され、切換判定部416において積分出力値Ioutが積分閾値Sth以上であるか否かが判定される(ステップS10−7)。積分出力値Ioutが積分閾値Sth以上である場合には数2の切換条件が成立し(ステップS10−8)、操舵トルク判定信号TDにより各徐変ゲインSG1,SG2,SWG1,SWG2を更新し(ステップS10−9)、舵角制御モードからアシスト制御モードに切り換える(ステップS10−10)。また、積分出力値Ioutが積分閾値Sthよりも小さい場合には数2の切換条件が不成立であり、制御モードの切換は行われない(ステップS10−11)。 The integrated output value Iout from the integral calculation unit 415 is input to the switching determination unit 416, and the switching determination unit 416 determines whether or not the integrated output value Iout is equal to or higher than the integration threshold value Sth (step S10-7). When the integrated output value Iout is equal to or greater than the integrated threshold Sth, the switching condition of Equation 2 is satisfied (step S10-8), and the gradually changing gains SG1, SG2, SWG1, and SWG2 are updated by the steering torque determination signal TD (step S10-8). Step S10-9), the steering angle control mode is switched to the assist control mode (step S10-10). Further, when the integrated output value Iout is smaller than the integrated threshold value Sth, the switching condition of Equation 2 is not satisfied, and the control mode is not switched (step S10-11).

図17は、LPF411で外乱トルク(ノイズ)を除去された操舵トルクTh(Tha)のトルク閾値Tthに対する時間変化の一例を積分動作の関連で示しており、スタートから時点tまでは操舵トルクThがトルク閾値Tthよりも小さいので積分は行われない。時点tから時点tまでの間は、操舵トルクThがトルク閾値Tth以上であるので入力信号全体の積分が行われるが、全体の積分値が積分閾値Sthよりも小さいので切換条件は不成立となっている。積分出力値Ioutは図17における斜線部の面積に相当しており、操舵トルクTh(絶対値)の総計となっている。そして、時点tから時点tまでは操舵トルクThがトルク閾値Tthよりも小さいので積分は行われず、時点t以降は操舵トルクThがトルク閾値Tth以上であるので積分が行われる。時点tにおいて積分値が所定値(積分閾値Sth)以上となり、切換条件が成立する様子を示している。つまり、図17の斜線部の面積が積分値相当となっているが、時点tにおいては積分値が積分閾値Sthよりも小さくて切換条件は不成立、時点tにおいて積分値が積分閾値Sth以上となり、切換条件が成立する例を示している。Figure 17 shows the context of the integration operation of an example of a temporal change with respect to the torque threshold value Tth of the disturbance torque steering torque Th removed (noise) (Tha) in LPF411, from the start to the time point t 1 is the steering torque Th Is smaller than the torque threshold Tth, so no integration is performed. From the time point t 1 to the time point t 2 , since the steering torque Th is equal to or higher than the torque threshold value Tth, the entire input signal is integrated, but since the total integrated value is smaller than the integration threshold value Sth, the switching condition is not satisfied. It has become. The integrated output value Iout corresponds to the area of the shaded area in FIG. 17, and is the total of the steering torque Th (absolute value). Then, from the time point t 2 to the time point t 3 , the steering torque Th is smaller than the torque threshold value Tth, so integration is not performed, and after the time point t 3, the steering torque Th is equal to or higher than the torque threshold value Tth, so integration is performed. Integrated value becomes a predetermined value (integration threshold Sth) above at time t 4, shows how the switching condition is satisfied. That is, although the area of the hatched portion in FIG. 17 has a integral value equivalent, the integral value at time t 2 is switching condition smaller than the integral threshold value Sth is not satisfied, the integrated value at time t 4 the integral threshold Sth or An example is shown in which the switching condition is satisfied.

次に、図8及び図11に示す舵角制御部200の動作例を、図18のフローチャートを参照して説明する。本例では舵角指令値θrefは前処理部500で前処理され、前処理された目標舵角θtが舵角制御部200に入力されているが、前処理部500を舵角制御部200に含めた構成でも良い。 Next, an operation example of the steering angle control unit 200 shown in FIGS. 8 and 11 will be described with reference to the flowchart of FIG. In this example, the steering angle command value θref is preprocessed by the preprocessing unit 500, and the preprocessed target steering angle θt is input to the steering angle control unit 200, but the preprocessing unit 500 is sent to the steering angle control unit 200. The configuration may include it.

目標舵角θt、実舵角θr、実舵角速度ωr、操舵トルクTh、速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2が入力され(ステップS30)、位置制御部210で位置制御される(ステップS31)。即ち、目標舵角θtと実舵角θrの角度偏差θeが減算部211で求められ、角度偏差θeが比例部212で比例処理される。位置制御部210で位置制御された舵角速度指令値ωcは乗算部201において速度指令徐変ゲインSG1で徐変され(ステップS32)、徐変された舵角速度指令値ωcaはリミッタ202において、速度指令徐変ゲインSG1に応じてリミット処理される(ステップS33)。リミット処理された目標舵角速度ωcbは舵角速度制御部220内の減算部221に入力され、実舵角速度ωrとの速度偏差Dfが演算される(ステップS34)。速度偏差Dfは積分部222に入力されて積分処理され(ステップS35)、実舵角速度ωrは比例部225で比例処理され(ステップS36)、積分処理された舵角制御電流値Ir1から比例処理された舵角制御電流値Ir2が減算部223で減算され(ステップS37)、減算で求められた速度制御電流値Imref0が乗算部224に入力され、速度制御徐変ゲインSG2で徐変される(ステップS40)。徐変された速度制御電流値Imref1は加算部204に入力される。 The target steering angle θt, the actual steering angle θr, the actual steering angular velocity ωr, the steering torque Th, the speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change gain SG2 are input (step S30), and the position is controlled by the position control unit 210 (step S30). Step S31). That is, the angle deviation θe between the target steering angle θt and the actual steering angle θr is obtained by the subtraction unit 211, and the angle deviation θe is proportionally processed by the proportional unit 212. The steering angular velocity command value ωc whose position is controlled by the position control unit 210 is gradually changed by the speed command gradual change gain SG1 in the multiplication unit 201 (step S32), and the gradually changed steering angular velocity command value ωca is a speed command in the limiter 202. Limit processing is performed according to the gradual change gain SG1 (step S33). The limit-processed target steering angular velocity ωcb is input to the subtracting section 221 in the steering angular velocity control unit 220, and the speed deviation Df from the actual steering angular velocity ωr is calculated (step S34). The velocity deviation Df is input to the integrating unit 222 and integrated (step S35), the actual steering angular velocity ωr is proportionally processed by the proportional unit 225 (step S36), and is proportionally processed from the integrated steering angle control current value Ir1. The steering angular control current value Ir2 is subtracted by the subtraction unit 223 (step S37), the speed control current value Imref0 obtained by the subtraction is input to the multiplication unit 224, and is gradually changed by the speed control gradual change gain SG2 (step). S40). The gradually changed speed control current value Imref1 is input to the addition unit 204.

また、操舵トルクThはハンドル制振部440に入力されて制振処理され(ステップS41)、制振処理された制振信号Thdは加算部204に入力されて速度制御電流値Imref1と加算される(ステップS42)。加算された舵角制御指令値Imref2はリミッタ203で上下限値を制限され(ステップS43)、舵角制御指令値Imrefが出力される(ステップS44)。 Further, the steering torque Th is input to the handle vibration damping unit 440 and subjected to vibration damping processing (step S41), and the vibration damping signal Thd that has been vibration-damped is input to the addition unit 204 and added to the speed control current value Imref1. (Step S42). The added steering angle control command value Imref2 is limited to upper and lower limit values by the limiter 203 (step S43), and the steering angle control command value Imref2 is output (step S44).

なお、目標舵角θt、実舵角θr、実舵角速度ωr、操舵トルクTh、速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2の入力順番は適宜変更可能である。 The input order of the target rudder angle θt, the actual rudder angle θr, the actual rudder angular velocity ωr, the steering torque Th, the speed command gradual change gain SG1, and the speed control gradual change gain SG2 can be changed as appropriate.

上述の実施形態では前処理部500内にハンドル振動除去部530を設けているが、図19に示すようにハンドル振動除去部530を削除した前処理部500Aとし、図20に示すような位置制御部200Aの構成としても良い。即ち、前処理部500Aは、リミッタ410及びレートリミッタ420で構成されており、位置制御部200Aは、ハンドル振動除去部211、減算部212、フィードフォワード(FF)フィルタ213、ゲイン(Kpp)部214及び加算部215で構成されている。 In the above-described embodiment, the handle vibration removing unit 530 is provided in the pretreatment unit 500, but as shown in FIG. 19, the handle vibration removing unit 530 is removed as the pretreatment unit 500A, and the position control as shown in FIG. The configuration of the unit 200A may be used. That is, the pretreatment unit 500A is composed of a limiter 410 and a rate limiter 420, and the position control unit 200A includes a handle vibration removing unit 211, a subtracting unit 212, a feedforward (FF) filter 213, and a gain (Kpp) unit 214. It is composed of an addition unit 215 and an addition unit 215.

前処理部500Aからの目標舵角θtは、位置制御部210A内のハンドル振動除去部211及びFFフィルタ213に入力される。自動操舵中、舵角指令が変化しているときに、舵角指令値θrefに、トーションバーのバネ性やハンドルの慣性モーメントによる振動を励起する周波数(約10Hz前後)成分が発生する。 舵角指令値θrefの前処理部500A(リミッタ510、レートリミッタ520)の後の舵角指令値である目標舵角θtに含まれるハンドル振動周波数成分を低減するために、ハンドル振動除去部211が設けられている。ハンドル振動除去部211はLPF、ノッチフィルタ又は位相遅れ補償により、振動周波数成分を低減させる。ハンドル振動除去部211からの舵角信号θt1は減算部212に加算入力される。また、FFフィルタ213は、舵角制御の追従性を向上させる舵角速度指令値を演算するために用いられているが、擬似的な微分演算とゲイン部を直列に組み合わせて設定しても良い。この場合、微分演算によるノイズ除去のために、LPFを微分演算の後ろに配置する。更に後退差分やHPF(ハイパスフィルタ)によるものでも良く、ハンドル振動除去部211同様に、目標舵角θtに含まれる、ンドル振動の周波数成分(10Hz前後)を低減するフィルタを含ませても良い。例えば1次LPF(カットオフ周波数2Hz)、ノッチフィルタ(中心周波数10Hz)、位相遅れ補償フィルタなどを直列に接続した構成である。 The target steering angle θt from the preprocessing unit 500A is input to the steering wheel vibration removing unit 211 and the FF filter 213 in the position control unit 210A. During automatic steering, when the rudder angle command is changing, a frequency (around 10 Hz) component that excites vibration due to the springiness of the torsion bar and the moment of inertia of the steering wheel is generated in the rudder angle command value θref. In order to reduce the steering wheel vibration frequency component included in the target steering angle θt, which is the steering angle command value after the preprocessing unit 500A (limiter 510, rate limiter 520) of the steering angle command value θref, the steering wheel vibration removing unit 211 It is provided. The handle vibration removing unit 211 reduces the vibration frequency component by LPF, a notch filter or phase delay compensation. The steering angle signal θt1 from the steering wheel vibration removing unit 211 is additionally input to the subtracting unit 212. Further, although the FF filter 213 is used to calculate the rudder angular velocity command value for improving the followability of the rudder angle control, a pseudo differential calculation and a gain unit may be combined and set in series. In this case, the LPF is placed after the differential operation in order to remove noise by the differential operation. Further, it may be based on a backward difference or an HPF (high-pass filter), and like the steering wheel vibration removing unit 211, a filter for reducing the frequency component (around 10 Hz) of the under vibration included in the target steering angle θt may be included. For example, a primary LPF (cutoff frequency 2 Hz), a notch filter (center frequency 10 Hz), a phase delay compensation filter, and the like are connected in series.

このような構成において、前処理部500A及び位置制御部210Aの動作例を、図21のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an operation example of the preprocessing unit 500A and the position control unit 210A will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず舵角指令値θrefが入力され(ステップS30−1)、前処理部500Aはリミッタ510及びレートリミッタ520で前処理され(ステップS30−2)、前処理された目標舵角θtが出力される(ステップS30−3)。目標舵角θtは位置制御部210A内のハンドル振動除去部211に入力され、目標舵角θtのハンドル振動周波数成分がハンドル振動除去部211で除去され(ステップS31−1)、減算部212でハンドル振動除去部211からの舵角信号θt1と実舵角θtとの角度偏差θeが求められ(ステップS31−2)、角度偏差θeは比例部214で比例処理(ゲインKpp)される(ステップS31−3)。比例処理された角度偏差θegは加算部215に入力される。また、目標舵角θtはFFフィルタ213に入力されフィルタリング処理され(ステップS31−4)、フィルタリング処理された角度信号θt2が加算部215に入力されて角度偏差θegと加算され(ステップS31−5)、加算された舵角速度指令値ωcが出力される(ステップS31−6)。 First, the steering angle command value θref is input (step S30-1), the preprocessing unit 500A is preprocessed by the limiter 510 and the rate limiter 520 (step S30-2), and the preprocessed target steering angle θt is output. (Step S30-3). The target steering angle θt is input to the steering wheel vibration removing unit 211 in the position control unit 210A, the steering wheel vibration frequency component of the target steering angle θt is removed by the steering wheel vibration removing unit 211 (step S31-1), and the steering wheel is handled by the subtracting unit 212. The angle deviation θe between the steering angle signal θt1 from the vibration removing unit 211 and the actual steering angle θt is obtained (step S31-2), and the angle deviation θe is proportionally processed (gain Kpp) by the proportional unit 214 (step S31-). 3). The proportionally processed angle deviation θeg is input to the addition unit 215. Further, the target rudder angle θt is input to the FF filter 213 and filtered (step S31-4), and the filtered angle signal θt2 is input to the addition unit 215 and added to the angle deviation θeg (step S31-5). , The added steering angular velocity command value ωc is output (step S31-6).

以上では各部の詳細動作例を説明したが、本発明の全体動作を、図5の構成図及び図22のフローチャートを参照して説明する。 Although detailed operation examples of each part have been described above, the overall operation of the present invention will be described with reference to the configuration diagram of FIG. 5 and the flowchart of FIG. 22.

操舵系の動作がスタートすると、アシスト制御部141によるアシスト制御が実施され(ステップS100)、アシスト制御指令値Itrefを用いて電流制御/駆動部143によりモータ150が駆動される(ステップS101)。上記動作は切換指令部131より切換指令SWが出力されるまで繰り返される(ステップS102)。切換指令SWは、操舵トルクThと共に切換判定/徐変ゲイン生成部400に入力される。 When the operation of the steering system is started, the assist control by the assist control unit 141 is executed (step S100), and the motor 150 is driven by the current control / drive unit 143 using the assist control command value Itref (step S101). The above operation is repeated until the switching command SW is output from the switching command unit 131 (step S102). The switching command SW is input to the switching determination / gradual gain generation unit 400 together with the steering torque Th.

舵角制御モードとなり、切換指令部131より切換指令SWが出力されると、舵角指令値生成部132から前処理部500(若しくは500A)に舵角指令値θrefが入力され(ステップS103)、前処理部500で前処理された目標舵角θtが舵角制御部200に入力され(ステップS104)、舵角センサ14から実舵角θrが、車両側ECU130を経由して舵角制御部200に入力され(ステップS105)、モータ角速度演算部144からの実舵角速度ωrが舵角制御部200に入力される(ステップS106)。また、操舵トルクThは切換判定/徐変ゲイン生成部400へ入力され(ステップS107)、切換判定/徐変ゲイン生成部400は上述した手法で速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を生成し(ステップS108)、速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2を舵角制御部200に入力し、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を切換部142に入力する。舵角制御部200は上述した演算処理で舵角制御指令値Imrefを生成し(ステップS110)、舵角制御指令値Imrefは切換部142に入力される。 When the steering angle control mode is set and the switching command SW is output from the switching command unit 131, the steering angle command value θref is input from the steering angle command value generation unit 132 to the preprocessing unit 500 (or 500A) (step S103). The target rudder angle θt preprocessed by the preprocessing unit 500 is input to the rudder angle control unit 200 (step S104), and the actual rudder angle θr from the rudder angle sensor 14 passes through the vehicle side ECU 130 to the rudder angle control unit 200. (Step S105), and the actual rudder angle speed ωr from the motor angle speed calculation unit 144 is input to the rudder angle control unit 200 (step S106). Further, the steering torque Th is input to the switching determination / gradual change gain generation unit 400 (step S107), and the switching determination / gradual change gain generation unit 400 uses the above-described method to perform the speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change gain SG2. , The steering angle control output gradual change gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2 are generated (step S108), the speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change gain SG2 are input to the steering angle control unit 200, and the steering angle is controlled. The control output gradual change gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2 are input to the switching unit 142. The steering angle control unit 200 generates a steering angle control command value Imref by the above-mentioned arithmetic processing (step S110), and the steering angle control command value Imref is input to the switching unit 142.

切換部142には、アシスト制御部141からのアシスト制御指令値Itref及び舵角制御部200からの舵角制御指令値Imrefが入力されていると共に、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2が入力されており、前述した関係で徐変されてアシスト制御から舵角制御に切り換えられる(ステップS111)。そして、舵角制御に切り換えられ、舵角制御の操舵が実施され(ステップS112)、前述した手入力の判定が行われ(ステップS113)、積分値が積分閾値Sthに達するまで上記動作が繰り返される(ステップS114)。積分値が積分閾値Sthに達すると、舵角制御出力徐変ゲインSWG1及びアシスト制御出力徐変ゲインSWG2による徐変により、舵角制御からアシスト制御に切り換えられる(ステップS120)。 The assist control command value Itref from the assist control unit 141 and the rudder angle control command value Imref from the rudder angle control unit 200 are input to the switching unit 142, and the rudder angle control output gradually changing gain SWG1 and the assist control output. The gradual change gain SWG2 is input, and the gradual change is made in the above-mentioned relationship to switch from the assist control to the steering angle control (step S111). Then, the steering angle control is switched to, the steering angle control is performed (step S112), the manual input determination described above is performed (step S113), and the above operation is repeated until the integrated value reaches the integration threshold value Sth. (Step S114). When the integrated value reaches the integration threshold value Sth, the steering angle control is switched to the assist control by the gradual change by the steering angle control output gradual change gain SWG1 and the assist control output gradual change gain SWG2 (step S120).

上記動作の更に詳細な動作例、特にリミッタ202及び切換部142の動作例を図23のフローチャートを参照して説明する。ここでは、前処理部500(若しくは500A)及び切換判定/徐変ゲイン生成部400の動作は、上述の説明と重複しているので省略している。図15の例では、舵角制御状態でのアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を50%として説明しているが、図23では0%として説明する。 A more detailed operation example of the above operation, particularly an operation example of the limiter 202 and the switching unit 142 will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the operations of the preprocessing unit 500 (or 500A) and the switching determination / gradual gain generation unit 400 are omitted because they overlap with the above description. In the example of FIG. 15, the assist control output gradual change gain SWG2 in the steering angle control state is described as 50%, but in FIG. 23, it is described as 0%.

先ず目標舵角θt、実舵角θr、実舵角速度ωrが入力され(ステップS200)、次いで速度指令徐変ゲインSG1、速度制御徐変ゲインSG2、舵角制御出力徐変ゲインSWG1、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2が入力される(ステップS201)。これら入力の順序は適宜変更可能である。位置制御部210は目標舵角θtに実舵角θrを追従するように位置制御され、位置制御部210から舵角速度指令値ωcが出力される(ステップS202)。舵角速度指令値ωcは乗算部201に入力され、乗算部201からの舵角速度指令値ωcaがリミッタ202に入力される。舵角速度指令値ωcaはリミッタ202に入力され、以下のようにリミッタ202で上下限値を制限される。即ち、リミッタ202には速度指令徐変ゲインSG1が入力されており、速度指令徐変ゲインSG1を先ず前回値から加算(演算初回の前回値=0%)し(ステップS203)(後述する図24及び図25のように時系列に対して線形に速度指令徐変ゲインSG1を変化させる場合、加算値は一定値で良い。)、速度指令徐変ゲインSG1が100%以上の場合は、100%に制限する(ステップS204、S205)。速度指令徐変ゲインSG1が閾値以上であるか否かを判定し(ステップS206)、速度指令徐変ゲインSG1が閾値以上である場合には、リミッタ制限値を前回値から加算し(ステップS207)(後述する図24及び図25のように時系列に対して線形に速度指令徐変ゲインSG1を変化させる場合、加算値は一定値で良い。)、リミッタ制限値が制限値2以上であるか否かを判定する(ステップS208)。リミッタ制限値が制限値2以上である場合には、リミッタ制限値を制限値2とする(ステップS209)。 First, the target rudder angle θt, the actual rudder angle θr, and the actual rudder angular velocity ωr are input (step S200), and then the speed command gradual change gain SG1, the speed control gradual change gain SG2, the steering angle control output gradual change gain SWG1, and the assist control output. The gradual gain SWG2 is input (step S201). The order of these inputs can be changed as appropriate. The position control unit 210 is position-controlled so as to follow the actual steering angle θr with the target steering angle θt, and the steering angular velocity command value ωc is output from the position control unit 210 (step S202). The steering angular velocity command value ωc is input to the multiplication unit 201, and the steering angular velocity command value ωca from the multiplication unit 201 is input to the limiter 202. The steering angular velocity command value ωca is input to the limiter 202, and the upper and lower limit values are limited by the limiter 202 as follows. That is, the speed command gradual change gain SG1 is input to the limiter 202, and the speed command gradual change gain SG1 is first added from the previous value (previous value at the first calculation = 0%) (step S203) (FIG. 24 described later). And when the velocity command gradual change gain SG1 is changed linearly with respect to the time series as shown in FIG. 25, the added value may be a constant value), and when the velocity command gradual change gain SG1 is 100% or more, it is 100%. (Steps S204, S205). It is determined whether or not the speed command gradual change gain SG1 is equal to or higher than the threshold value (step S206), and if the speed command gradual change gain SG1 is equal to or higher than the threshold value, the limiter limit value is added from the previous value (step S207). (When the speed command gradual change gain SG1 is linearly changed with respect to the time series as shown in FIGS. 24 and 25 described later, the added value may be a constant value.) Whether the limiter limit value is the limit value 2 or more. It is determined whether or not (step S208). When the limiter limit value is the limit value 2 or more, the limiter limit value is set to the limit value 2 (step S209).

その後、乗算部201において速度指令徐変ゲインSG1で徐変する(ステップS210)。乗算部201からの徐変後の舵角速度指令値ωcaはリミッタ202に入力されて上下限値を制限される(ステップS211)。リミッタ202からの目標舵角速度ωcbは、実舵角速度ωrと共に舵角速度制御部220に入力され、実舵角速度ωrを目標舵角速度ωcbに追従させる速度制御が実施される。 After that, the multiplication unit 201 gradually changes with the speed command gradual change gain SG1 (step S210). The steering angular velocity command value ωca after the gradual change from the multiplication unit 201 is input to the limiter 202 to limit the upper and lower limit values (step S211). The target steering angular velocity ωcb from the limiter 202 is input to the steering angular velocity control unit 220 together with the actual steering angular velocity ωr, and speed control is performed to make the actual steering angular velocity ωr follow the target steering angular velocity ωcb.

舵角速度制御部220では速度偏差Dfが演算されると共に、前述のように積分補償された舵角制御電流値Ir1及び比例補償された舵角制御電流値Ir2が演算され、その偏差である速度制御電流値Imref0が演算される(ステップS212)。速度制御電流値Imref0は速度制御徐変ゲインSG2により乗算部224で徐変され、徐変された速度制御電流値Imref1が出力され、速度制御電流値Imref1は加算部204に入力される(ステップS213)。また、操舵トルクThに基づく制振処理が実施され、制振処理後の制振信号Thdが加算部204で速度制御電流値Imref1と加算され、加算された舵角制御指令値Imref2がリミッタ203でリミット処理され、舵角制御指令値Imrefが出力される(ステップS214)。舵角制御指令値Imrefは乗算部142−1において舵角制御出力徐変ゲインSWG1で徐変され(ステップS215)、徐変された舵角制御指令値Imrefgは加算部142−3に入力される。 The steering angle speed control unit 220 calculates the speed deviation Df, and also calculates the steering angle control current value Ir1 and the proportionally compensated steering angle control current value Ir2 as described above, and the speed control which is the deviation thereof. The current value Imref0 is calculated (step S212). The speed control current value Imref0 is gradually changed by the multiplication unit 224 by the speed control gradual change gain SG2, the gradually changed speed control current value Imref1 is output, and the speed control current value Imref1 is input to the addition unit 204 (step S213). ). Further, the vibration damping process based on the steering torque Th is performed, the vibration damping signal Thd after the vibration damping process is added to the speed control current value Imref1 by the addition unit 204, and the added steering angle control command value Imref2 is set by the limiter 203. Limit processing is performed, and the steering angle control command value Imref is output (step S214). The steering angle control command value Imref is gradually changed by the steering angle control output gradual change gain SWG1 in the multiplication unit 142-1 (step S215), and the gradually changed steering angle control command value Imrefg is input to the addition unit 142-3. ..

切換部142にはアシスト制御出力徐変ゲインSWG2が入力されており、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2を前回値から減算(演算初回の前回値=100%)し(ステップS220)、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2が0%以下の場合は、0%に制限する(ステップS221、S222)。アシスト制御指令値Itrefを演算すると共に、乗算部142−2においてアシスト制御出力徐変ゲインSWG2で徐変し、アシスト制御指令値Itrefgを出力する(ステップS223)。 The assist control output gradual change gain SWG2 is input to the switching unit 142, and the assist control output gradual change gain SWG2 is subtracted from the previous value (previous value at the first calculation = 100%) (step S220), and the assist control output gradual change gain SWG2 is input. When the variable gain SWG2 is 0% or less, it is limited to 0% (steps S221 and S222). The assist control command value Itref is calculated, and the multiplication unit 142-2 gradually changes with the assist control output gradual change gain SWG2, and outputs the assist control command value Itrefg (step S223).

その後、徐変されたアシスト制御指令値Itrefgが加算部142−3に入力され、舵角制御指令値Imrefgと加算されてモータ電流指令値Irefが演算される(ステップS224)。モータ電流指令値Irefによりモータが駆動される。そして、舵角制御出力徐変ゲインSWG1の前回値を舵角制御出力徐変ゲインSWG1に更新し、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2の前回値をアシスト制御出力徐変ゲインSWG2に更新すると共に、速度指令徐変ゲインSG1の前回値を速度指令徐変ゲインSG1に更新し、速度制御徐変ゲインSG2の前回値を速度指令徐変ゲインSG2に更新し、更にリミッタ202のリミッタ制限値の前回値をリミッタ制限値に更新する(ステップS225)。速度指令徐変ゲインSG1及び速度制御徐変ゲインSG2についても同様に、前回値を更新する。 After that, the gradually changed assist control command value Itrefg is input to the addition unit 142-3, and is added to the steering angle control command value Imrefg to calculate the motor current command value Iref (step S224). The motor is driven by the motor current command value Iref. Then, the previous value of the steering angle control output gradual change gain SWG1 is updated to the steering angle control output gradual change gain SWG1, the previous value of the assist control output gradual change gain SWG2 is updated to the assist control output gradual change gain SWG2, and the speed is changed. The previous value of the commanded gradual change gain SG1 is updated to the speed command gradual change gain SG1, the previous value of the speed control gradual change gain SG2 is updated to the speed command gradual change gain SG2, and the previous value of the limiter limit value of the limiter 202 is changed. The limiter limit value is updated (step S225). Similarly, the previous values are updated for the speed command gradual change gain SG1 and the speed control gradual change gain SG2.

図24及び図25は、リミッタ202後の目標舵角速度ωcb、舵角制御出力徐変ゲインSWG1、アシスト制御出力徐変ゲインSWG2及びリミッタ202の制限値1、制限値2の関係を示すタイムチャートである。図15の例では、舵角制御状態でのアシスト制御出力徐変ゲインSWG2を50%として説明しているが、図24及び図25では0%として説明する。図24の例では、時点t0でアシスト制御から舵角制御に移行し、時点t3に完全に舵角制御になる様子を示している。リミッタ202の制限値は、完全に舵角制御になる時点t3より少し前の時点t2(閾値により設定)から、時点t3以降の時点t4の間に制限値1から制限値2(>制限値1)に徐々に変わるようになっている。図25の例も、時点t10でアシスト制御から舵角制御に移行し、時点t12に完全に舵角制御になる様子を示している。本例では、リミッタ202の制限値は、完全に舵角制御になった時点12から以降時点t13の間に、制限値1から制限値2に変わるようになっている。 24 and 25 are time charts showing the relationship between the target steering angular velocity ωcc after the limiter 202, the steering angle control output gradual change gain SWG1, the assist control output gradual change gain SWG2, and the limiter 202 limit value 1 and limit value 2. is there. In the example of FIG. 15, the assist control output gradual change gain SWG2 in the steering angle control state is described as 50%, but in FIGS. 24 and 25, it is described as 0%. In the example of FIG. 24, the shift from the assist control to the steering angle control at the time point t0 is shown, and the steering angle control is completely performed at the time point t3. The limit value of the limiter 202 is from the limit value 1 to the limit value 2 (> limit value 1) between the time point t2 (set by the threshold value) slightly before the time point t3 when the steering angle is completely controlled and the time point t4 after the time point t3. ) Is gradually changing. The example of FIG. 25 also shows how the assist control is shifted to the steering angle control at the time point t10 and the steering angle control is completely performed at the time point t12. In this example, the limit value of the limiter 202 changes from the limit value 1 to the limit value 2 between the time point 12 when the steering angle is completely controlled and the time point t13 thereafter.

図24(B)及び(C)の時点t0〜t3に示すように、また、図25(B)及び(C)の時点t10〜t12に示すように、舵角制御出力徐変ゲインSWG1とアシスト制御出力徐変ゲインSWG2はその割合の合計値が原則的に1.0(100%)の関係で、かつ逆の関係で増加減するようになっている。増加減の波形(特性)は任意であり、線形であっても、非線形であっても良い。 As shown at the time points t0 to t3 of FIGS. 24 (B) and 24 (C), and as shown at the time points t10 to t12 of FIGS. 25 (B) and (C), the steering angle control output gradually changing gain SWG1 and the assist The control output gradual change gain SWG2 increases or decreases in a relationship that the total value of the ratio is 1.0 (100%) in principle and vice versa. The increase / decrease waveform (characteristic) is arbitrary and may be linear or non-linear.

舵角制御開始時(アシスト制御からの切換時)は、位置制御部210の出力の舵角速度指令値ωcに対して速度指令徐変ゲインSG1を乗じる。この徐変ゲインSG1は、舵角制御指令値Imrefに乗じる舵角制御出力徐変ゲインSWG1と同期している(完全に同期でなくても良い)。加えて、速度指令徐変ゲインSG1の乗算後の舵角速度指令値ωcaに対して上下限可変のリミッタ202を設けている。このリミッタ202は舵角速度指令値ωcaの制限値を逐次切換え可能で、この制限値を徐変ゲインSG1が設定閾値未満では小さい値で固定し、閾値以上で徐々に大きくすることにより、舵角速度指令値ωcaが制限され、目標舵角速度ωcbとして舵角速度制御部220に入力される。さらに、速度制御部220内の信号に速度制御徐変ゲインSG2(SG1と同期でも良い)を乗じる。結果的に、舵角速度制御部220内の積分値の過剰な蓄積を抑制し、運転者への違和感を生じる舵角制御出力としての電流指令値を低減する。また、徐変完了後は、速度指令徐変ゲインSG1と上下限可変リミッタ202により舵角速度指令値ωcaが制限されず、速度制御徐変ゲインSG2により舵角速度制御部220内の信号が制限されないため、通常の舵角制御にシフトすることができる。ただし、本実施形態では、速度制御徐変ゲインSG2、速度指令徐変ゲインSG1は図24及び図25には表示せず、舵角制御出力徐変ゲインSWG1と一致させている。また、舵角制御モードへの切換時の初回の演算で、舵角指令値のレートリミッタの過去値Z−1の値を検出した実操舵角で上書きする。これにより、切換時にハンドル振動除去部430の段後の目標舵角θtと実舵角θrがほぼ一致することで、舵角制御電流指令値の発生を抑え、結果的にハンドルの急変動を防止する。At the start of steering angle control (when switching from assist control), the speed command gradual change gain SG1 is multiplied by the steering angular velocity command value ωc of the output of the position control unit 210. This gradual change gain SG1 is synchronized with the gradual change gain SWG1 of the steering angle control output multiplied by the steering angle control command value Imref (it does not have to be completely synchronized). In addition, a limiter 202 having variable upper and lower limits is provided for the steering angular velocity command value ωca after multiplication of the speed command gradual change gain SG1. This limiter 202 can sequentially switch the limit value of the rudder angular velocity command value ωca, and this limit value is fixed at a small value when the gradual change gain SG1 is less than the set threshold value, and is gradually increased above the threshold value to obtain the rudder angular velocity command. The value ωca is limited and is input to the steering angular velocity control unit 220 as the target steering angular velocity ωcc. Further, the signal in the speed control unit 220 is multiplied by the speed control gradual change gain SG2 (which may be synchronized with SG1). As a result, the excessive accumulation of the integrated value in the steering angular velocity control unit 220 is suppressed, and the current command value as the steering angular velocity control output that causes a sense of discomfort to the driver is reduced. Further, after the gradual change is completed, the rudder angular velocity command value ωca is not limited by the speed command gradual change gain SG1 and the upper / lower limit variable limiter 202, and the signal in the rudder angular velocity control unit 220 is not limited by the speed control gradual change gain SG2. , Can be shifted to normal steering angle control. However, in the present embodiment, the speed control gradual change gain SG2 and the speed command gradual change gain SG1 are not displayed in FIGS. 24 and 25, and are matched with the steering angle control output gradual change gain SWG1. Further, in the first calculation at the time of switching to the steering angle control mode, the past value Z -1 of the rate limiter of the steering angle command value is overwritten with the detected actual steering angle. As a result, the target steering angle θt after the step of the steering wheel vibration removing unit 430 and the actual steering angle θr almost match at the time of switching, so that the generation of the steering angle control current command value is suppressed, and as a result, sudden fluctuation of the steering wheel is prevented. To do.

本発明では、手入力判定部410の入力部にLPF411(1次フィルタでカットオフ周波数2Hz)を用いると共に、操舵トルクThの絶対値|Tha|を求める絶対値部412を備え、操舵トルクThの絶対値|Tha|をトルク閾値Tthと比較し、更に積分値を積分閾値Sthと比較しており、これらの要素に基づく効果を以下に説明する。 In the present invention, LPF411 (cutoff frequency 2 Hz in the primary filter) is used for the input unit of the manual input determination unit 410, and an absolute value unit 412 for obtaining the absolute value | The | of the steering torque Th is provided, and the steering torque Th The absolute value | The | is compared with the torque threshold Tth, and the integrated value is further compared with the integral threshold Sth, and the effects based on these factors will be described below.

図26は模式的に示したものであり、特許文献3で示されるように、絶対値とトルク閾値のみで手入力を判定する場合の問題を示しており、悪路などを走行中に過渡的な大きな路面外乱の影響により、コラム軸周りに図26(A)に示すような外乱トルクTdが発生する。路面外乱(外乱トルク)の影響により、操舵トルク(トーションバートルク)にその外乱成分が乗ってしまい、図26(B)に示すように、一瞬でもトルク閾値以上になると、手入力「有り」の判定になってしまう問題がある。つまり、路面外乱の影響を受け易く、誤判定し易い機能である。 FIG. 26 is schematically shown, and as shown in Patent Document 3, shows a problem when the manual input is determined only by the absolute value and the torque threshold value, and is transient while traveling on a rough road or the like. Due to the influence of a large road surface disturbance, a disturbance torque Td as shown in FIG. 26 (A) is generated around the column axis. Due to the influence of road surface disturbance (disturbance torque), the disturbance component gets on the steering torque (torsion bar torque), and as shown in Fig. 26 (B), if the torque threshold is exceeded even for a moment, the manual input is "Yes". There is a problem that it becomes a judgment. That is, it is a function that is easily affected by road surface disturbance and is easily erroneously determined.

また、絶対値を用いないで、特許文献4で示されるようにトルク閾値と積分閾値のみで手入力を判定する場合には、図27(A)に示すように操舵トルクThに対して正負のトルク閾値を設定する必要があると共に、図27(B)に示すように積分出力値Ioutに対して正負の積分閾値を設定する必要がある。本発明のように操舵トルクThの絶対値|Tha|を求め、絶対値|Tha|をトルク閾値Tthと比較し、更に積分出力値を積分閾値Sthと比較することにより、図28(A)に示すように路面外乱が発生し、トルク閾値Tthを超えた場合においても、トルクに対する積分出力値Ioutは積分閾値Sthに到達しない。つまり、本発明は路面外乱の影響を受け難く、誤判定を起こし難い利点がある。 Further, when the manual input is determined only by the torque threshold value and the integration threshold value as shown in Patent Document 4 without using the absolute value, the steering torque Th is positive or negative as shown in FIG. 27 (A). It is necessary to set the torque threshold value, and as shown in FIG. 27 (B), it is necessary to set the positive and negative integration threshold values with respect to the integrated output value Iout. As in the present invention, the absolute value | The | of the steering torque Th is obtained, the absolute value | The | is compared with the torque threshold Tth, and the integrated output value is further compared with the integral threshold Sth. As shown, even when the road surface disturbance occurs and the torque threshold value Tth is exceeded, the integrated output value Iout with respect to the torque does not reach the integrated threshold value Sth. That is, the present invention has an advantage that it is not easily affected by road surface disturbance and is unlikely to cause an erroneous determination.

図29は本発明が特許文献4に示される装置よりも優れていることを示しており、本発明では図29(A)に示すように操舵トルクThに対して1個のトルク閾値Tthを設定すれば良く、絶対値化しない場合と比べ、分岐処理を簡略化できる。また、積分演算部415の入力は絶対値であるため、操舵トルクThが負(細線)であっても、図29(B)に示すように積分出力値Ioutは必ず0以上の値となり、積分出力値Ioutに対して1個の積分閾値Sthを設定すれば良い。絶対値化しない場合と比べ、分岐処理を簡略化できる利点がある。本発明の絶対値化はトルク値比較部413の前段であることで、トルク閾値Tth及び積分閾値Sthはそれぞれ1個で良くなる。 FIG. 29 shows that the present invention is superior to the apparatus shown in Patent Document 4, and in the present invention, one torque threshold value Tth is set for the steering torque Th as shown in FIG. 29 (A). This is sufficient, and the branching process can be simplified as compared with the case where the absolute value is not converted. Further, since the input of the integration calculation unit 415 is an absolute value, even if the steering torque Th is negative (thin line), the integrated output value Iout is always 0 or more as shown in FIG. 29 (B), and the integration is performed. One integration threshold value Sth may be set for the output value Iout. There is an advantage that the branching process can be simplified as compared with the case where it is not converted to an absolute value. Since the absolute value conversion of the present invention is in the previous stage of the torque value comparison unit 413, the torque threshold value Tth and the integration threshold value Sth need to be one each.

シミュレーションの図30に示すように、舵角制御中に舵角指令値が発生した場合の操舵トルクThに対して外乱トルクTd(コラム軸のトルク換算)を入力した場合、トーションバー検出トルク(操舵トルクTh)は図31(シミュレーション)の太線に示すようになり、LPF411を経た操舵トルクThaは図31の細線のように振幅幅が減衰される。図31には、積分(積算)演算を実行する条件に使用されるトルク閾値Tthも示されている。そして、図31のLPF411の有無に対応する信号を積分演算部415で同一の時間軸で積分した結果を、シミュレーションの図29に示す。図32の細線はLPF無しの操舵トルクTh(絶対値)の積算値で、太線はLPF後(絶対値)の積算値である。積算演算は、演算周期0.001[s]と操舵トルクTh(絶対値)を乗算したものを前回値に加算しており、積分閾値Sthは3.5[Nm]と設定した。外乱トルクTdの影響で操舵トルクThが変動し、操舵トルクTh(Tha)の絶対値が、トルク閾値Tthを下回ることで積算値が0にリセットされ積算閾値Sthに到達するまでに遅れが発生している。結果的に、LPF411を介挿したものの方が、外乱トルクTdの影響を緩和し、積分閾値Sthに早く到達し、手入力判定が速くされている。 As shown in FIG. 30 of the simulation, when the disturbance torque Td (torque conversion of the column shaft) is input to the steering torque Th when the steering angle command value is generated during the steering angle control, the torsion bar detection torque (steering). Torque Th) is shown by the thick line in FIG. 31 (simulation), and the steering torque Th after passing through LPF411 is attenuated in amplitude width as shown by the thin line in FIG. FIG. 31 also shows the torque threshold Tth used in the condition for executing the integration (integration) operation. Then, the result of integrating the signals corresponding to the presence / absence of LPF411 in FIG. 31 by the integration calculation unit 415 on the same time axis is shown in FIG. 29 of the simulation. The thin line in FIG. 32 is the integrated value of the steering torque Th (absolute value) without the LPF, and the thick line is the integrated value after the LPF (absolute value). In the integration calculation, the product of the calculation cycle 0.001 [s] and the steering torque Th (absolute value) is added to the previous value, and the integration threshold Sth is set to 3.5 [Nm]. The steering torque Th fluctuates due to the influence of the disturbance torque Td, and when the absolute value of the steering torque Th (Tha) falls below the torque threshold Tth, the integrated value is reset to 0 and a delay occurs before reaching the integrated threshold Sth. ing. As a result, the one with LPF411 inserted alleviates the influence of the disturbance torque Td, reaches the integration threshold value Sth earlier, and makes the manual input determination faster.

操舵トルクThの絶対値が一時的なメモリ異常などにより、異常な過大値となった場合に、異常な過大値の積分入力値Ioutを積分演算し、積分出力値Ioutが積分閾値Sthを超えて誤判定を起こす場合がある。そこで、本発明では積分入力値Cta前にリミッタ414を設けることによって、操舵トルクThの絶対値が異常な過大値となった場合でも、積分出力値Ioutが積分閾値Sthを超えず、手入力の誤判定を防ぐようにしている。リミッタ無しの場合、模式的に示す図33に示すように、操舵トルクThの絶対値|Tha|がトルク閾値Tthより小さい場合においては、積分値は0にリセット処理され続けるため、積分出力値Ioutは0である。当然、積分出力値Ioutは積分閾値Sthより小さいため、手入力「無し」の判定となる。しかし、メモリ異常などにより、図33(A)のように操舵トルクThの絶対値|Tha|が異常に過大な値となった場合にトルク閾値Tthを超え、異常に過大な値に対して積分演算を実施する。このため、図33(C)のように積分出力値Ioutが積分閾値Sthを超え、手入力「有り」の判定となってしまう。 When the absolute value of the steering torque Th becomes an abnormal excessive value due to a temporary memory abnormality or the like, the integral input value Iout of the abnormal excessive value is integrated and the integrated output value Iout exceeds the integration threshold Sth. It may cause a false judgment. Therefore, in the present invention, by providing the limiter 414 before the integral input value Cta, even if the absolute value of the steering torque Th becomes an abnormally excessive value, the integral output value Iout does not exceed the integral threshold value Sth and is manually input. I try to prevent misjudgment. When there is no limiter, as shown in FIG. 33 schematically shown, when the absolute value | Tha | of the steering torque Th is smaller than the torque threshold value Tth, the integrated value is continuously reset to 0, so that the integrated output value Iout Is 0. As a matter of course, since the integral output value Iout is smaller than the integral threshold value Sth, it is determined that there is no manual input. However, when the absolute value | Th | of the steering torque Th becomes an abnormally excessive value as shown in FIG. 33 (A) due to a memory abnormality or the like, the torque threshold value Tth is exceeded and integrated with respect to the abnormally excessive value. Perform the calculation. Therefore, as shown in FIG. 33C, the integrated output value Iout exceeds the integration threshold value Sth, and the manual input “yes” is determined.

これに対し、リミッタ有りの場合、模式的に示す図34に示すように操舵トルクThの絶対値|Tha|が異常に過大な値となった場合にトルク閾値を超え(図34(A))、異常に過大な値に対して積分演算を実施する。しかし、リミッタ414で図34(B)に示すように積分入力値Ctaを制限することにより、異常に過大な値に対して積分演算を行わなくて済む。このため、図34(C)に示すように積分出力値Ioutが過大な値とならなくなり、手入力の誤判定を防ぐことが可能となる。 On the other hand, when there is a limiter, the torque threshold value is exceeded when the absolute value | The | of the steering torque Th | becomes an abnormally excessive value as shown in FIG. 34 schematically shown (FIG. 34 (A)). , Perform an integral operation on an abnormally excessive value. However, by limiting the integral input value Cta with the limiter 414 as shown in FIG. 34 (B), it is not necessary to perform the integral operation on the abnormally excessive value. Therefore, as shown in FIG. 34 (C), the integrated output value Iout does not become an excessive value, and it is possible to prevent erroneous determination of manual input.

また、上述では対象を速度制御としているが、要求舵角などの入力を蓄積し、電流指令値などの出力へ利用する構成を持つ制御方式に対しても有効であり、位置制御及び速度制御に前記機能が組み込まれていれば、その他の構成は適宜変更可能である。更に、実舵角速度はモータ速度と減速比から求めても良く、ハンドル舵角センサから求めても良い。 Further, although the target is speed control in the above, it is also effective for a control method having a configuration in which inputs such as required rudder angles are accumulated and used for output such as current command values, and is effective for position control and speed control. If the above function is incorporated, other configurations can be changed as appropriate. Further, the actual steering angular velocity may be obtained from the motor speed and the reduction ratio, or may be obtained from the steering wheel steering angle sensor.

上述では前処理部と舵角制御部を分けた構成としているが、舵角制御部内に前処理部を含むようにしても良い。図10、図12、図15、図17、図24〜図29、図33、図34はいずれも模式図であり、分かり易く説明するための図である。 In the above description, the pre-processing unit and the steering angle control unit are separated, but the pre-processing unit may be included in the steering angle control unit. 10, FIG. 12, FIG. 15, FIG. 17, FIG. 24 to FIG. 29, FIG. 33, and FIG. 34 are all schematic views for easy understanding.

1 ハンドル(ステアリングホイール)
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
20、150 モータ
30 コントロールユニット(ECU)
31 電流指令値演算部
130 車両側ECU
140 EPS側ECU
141 アシスト制御部
142 切換部
200 舵角制御部
202 リミッタ
210、210A 位置制御部
220 舵角速度制御部
400 切換判定/徐変ゲイン生成部
410 手入力判定部
420 徐変ゲイン切換生成部
440 ハンドル制振部
500、500A 前処理部
1 Handle (steering wheel)
2 Column shaft (steering shaft, steering wheel shaft)
10 Torque sensor 20, 150 Motor 30 Control unit (ECU)
31 Current command value calculation unit 130 Vehicle side ECU
140 EPS side ECU
141 Assist control unit 142 Switching unit 200 Steering angle control unit 202 Limiter 210, 210A Position control unit 220 Steering angular velocity control unit 400 Switching judgment / gradual change gain generation unit 410 Manual input judgment unit 420 Slow change gain switching generation unit 440 Handle vibration suppression Unit 500, 500A Pretreatment unit

Claims (5)

アシスト制御モードと舵角制御モードを切換指令により切り換える機能を有し、アシスト制御部で演算された第1のアシスト制御指令値と、舵角制御部で演算された第1の舵角制御指令値とでモータ電流指令値を生成し、前記モータ電流指令値によりモータを駆動して車両の操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
操舵トルク及び前記切換指令に基づいて、舵角制御の位置速度制御で用いる速度指令徐変ゲイン及び速度制御徐変ゲインと、制御モードの切換時に用いる舵角制御出力徐変ゲイン及びアシスト制御出力徐変ゲインとを生成する切換判定/徐変ゲイン生成部を備え、
前記舵角制御部は、
舵角指令値を目標舵角として入力し、前記目標舵角及び実舵角の角度偏差に基づいて舵角速度指令値を出力する位置制御部と、前記舵角速度指令値を前記速度指令徐変ゲインに応じて徐変すると共に、上下限値を制限して出力する徐変制限部と、前記徐変制限部から出力される目標舵角速度と、実舵角速度とに基づいて決定される値を、前記速度制御徐変ゲインにより徐変して速度制御電流値を出力する舵角速度制御部と、前記操舵トルクのハンドル制振を行うハンドル制振部と、前記舵角速度制御部から出力される速度制御電流値に前記ハンドル制振部から出力される制振信号を加算する加算部と、前記加算部から出力される前記加算された速度制御電流値を前記舵角制御出力徐変ゲインで徐変して第2の舵角制御指令値を出力する第1の徐変出力部と、前記アシスト制御部から出力される前記第1のアシスト制御指令値を前記アシスト制御出力徐変ゲインで徐変し、第2のアシスト制御指令値を出力する第2の徐変出力部を備え、
前記第2の舵角制御指令値及び前記第2のアシスト制御指令値に基づいて前記モータ電流指令値を生成し、
前記切換判定/徐変ゲイン生成部は手入力判定部を有し、
前記手入力判定部は、前記操舵トルクをフィルタ処理するLPFと、前記LPFを経た操舵トルクの絶対値をトルク閾値と比較すると共に、出力信号として出力するトルク値比較部と、前記出力信号の全体を積分して前記積分出力値を出力する積分演算部と、前記積分演算部からの前記積分出力値と積分閾値を比較することにより、操舵トルク判定信号を出力する切換判定部とで構成され、
前記位置制御部が、前記目標舵角に含まれるハンドル振動周波数成分を除去するハンドル振動除去部と、前記ハンドル振動除去部からの第1の舵角信号及び前記実舵角の第1の角度偏差を求める減算部と、前記第1の角度偏差を比例処理して第2の角度偏差を求める比例部と、前記目標舵角の振動成分を低減するフィードフォワード(FF)フィルタと、前記第2の角度偏差及び前記FFフィルタからの第2の舵角信号を加算して前記舵角速度指令値を出力する加算部とを備える、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
It has a function to switch between the assist control mode and the steering angle control mode by a switching command, and the first assist control command value calculated by the assist control unit and the first steering angle control command value calculated by the steering angle control unit. In an electric power steering device that generates a motor current command value and drives the motor according to the motor current command value to assist and control the steering system of the vehicle.
Based on the steering torque and the switching command, the speed command gradual change gain and the speed control gradual change gain used in the position speed control of the rudder angle control, and the steering angle control output gradual change gain and the assist control output gradual change used when switching the control mode. Equipped with a switching judgment / gradual gain generator that generates variable gain
The rudder angle control unit
A position control unit that inputs a rudder angle command value as a target rudder angle and outputs a rudder angle speed command value based on the angle deviation between the target rudder angle and the actual rudder angle, and the rudder angle speed command value is the speed command gradual change gain. A value determined based on a gradual change limiting unit that limits the upper and lower limit values and outputs a gradual change limiting unit, a target rudder angle speed output from the gradual change limiting unit, and an actual rudder angle speed. A rudder angle speed control unit that gradually changes according to the speed control gradual change gain and outputs a speed control current value, a handle vibration control unit that controls the steering torque, and a speed control unit that outputs the steering angle speed control unit. The addition unit that adds the vibration suppression signal output from the handle vibration suppression unit to the current value, and the added speed control current value output from the addition unit are gradually changed by the steering angle control output gradual change gain. The first gradual change output unit that outputs the second rudder angle control command value and the first assist control command value output from the assist control unit are gradually changed by the assist control output gradual change gain. It is equipped with a second gradual change output unit that outputs a second assist control command value.
The motor current command value is generated based on the second steering angle control command value and the second assist control command value.
The switching determination / gradual gain generation unit has a manual input determination unit.
The manual input determination unit compares the LPF that filters the steering torque with the absolute value of the steering torque that has passed through the LPF with the torque threshold value, and outputs the torque value comparison unit as an output signal, and the entire output signal. It is composed of an integration calculation unit that integrates and outputs the integration output value, and a switching determination unit that outputs a steering torque determination signal by comparing the integration output value from the integration calculation unit with the integration threshold.
The position control unit removes the handle vibration frequency component included in the target steering angle, the first steering angle signal from the handle vibration removing portion, and the first angle deviation of the actual steering angle. A subtraction unit for obtaining the first angle deviation, a proportional part for obtaining the second angle deviation by proportionally processing the first angle deviation, a feed forward (FF) filter for reducing the vibration component of the target rudder angle, and the second It includes an adder that adds the angle deviation and the second rudder angle signal from the FF filter and outputs the rudder angle speed command value.
An electric power steering device characterized by this.
前記舵角指令値を前記目標舵角に変換する前処理部が設けられており、前記前処理部は、前記舵角指令値の上下限値を制限するリミッタと、前記リミッタの出力を円滑化するレートリミッタとで構成されている請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 A pre-processing unit that converts the steering angle command value into the target steering angle is provided, and the pre-processing unit facilitates a limiter that limits the upper and lower limits of the steering angle command value and the output of the limiter. The electric power steering device according to claim 1, further comprising a rate limiter. 前記徐変制限部の前記上下限値が、前記速度指令徐変ゲインに応じて可変される請求項1又はに記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering device according to claim 1 or 2 , wherein the upper and lower limit values of the gradual change limiting unit are changed according to the speed command gradual change gain. 前記積分出力値は、前記舵角制御モード中で、かつ、前記絶対値に変換した前記操舵トルクが前記トルク閾値に達した時に積算を開始し、前記積分出力値が前記積分閾値に達した時に、前記舵角制御モードを前記アシスト制御モードに切り換える請求項1乃至3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。 The integrated output value starts integration when the steering torque converted to the absolute value reaches the torque threshold value in the steering angle control mode, and when the integrated output value reaches the integrated threshold value. The electric power steering device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the steering angle control mode is switched to the assist control mode. 前記トルク値比較部が、前記舵角制御モード中で、かつ、前記操舵トルクが前記トルク閾値よりも小さいときに、前記積分演算部を初期化する過去値初期化信号を出力する機能を具備している請求項1乃至4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。 The torque value comparison unit has a function of outputting a past value initialization signal that initializes the integration calculation unit when the steering angle control mode is in the steering angle control mode and the steering torque is smaller than the torque threshold value. The electric power steering device according to any one of claims 1 to 4 .
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