JPWO2014136516A1

JPWO2014136516A1 - 電動パワーステアリング装置

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Publication number: JPWO2014136516A1
Application number: JP2015504207A
Authority: JP
Inventors: 貴弘椿
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2034-02-03
Also published as: US20160016606A1; EP2942264A1; US9440675B2; JP5915811B2; CN104661896B; WO2014136516A1; CN104661896A; EP2942264B1; EP2942264A4

Abstract

【課題】自動操舵制御と手動操舵制御の機能を有する車両において、特別な部品を用いずに自動操舵制御を行い得るようにすると共に、制振制御の機能を有し、目標操舵角を、演算した実操舵角で補正することで自動操舵の精度を向上した電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】自動操舵制御時に、目標操舵角に実操舵角１を近づけるようにモータ電流指令値２を算出する舵角制御部と、モータ電流指令値１及びモータ電流指令値２を入力し、切換信号により切り換えられる切換部とを具備し、舵角制御部が、前記舵角制御部が、実操舵角１、操舵トルク及びモータ回転角に基づいて実操舵角２を演算する実舵角演算部を具備し、目標操舵角、実操舵角２に基づいてモータ電流指令値２を算出する。【選択図】図４

Description

本発明は、自動操舵制御（駐車支援モード）と手動操舵制御の機能を有し、車両の操舵系にモータによる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、特に目標操舵角に実操舵角を追従させる自動操舵を行う舵角制御を、特別な部品を用いずに精度良く行うことによって性能の向上を図った電動パワーステアリング装置に関する。

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（ＥＰＳ）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。

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の操舵トルク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）１００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が入力される。コントロールユニット１００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Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の操舵補助指令値の演算を行い、操舵補助指令値に補償等を施した電流制御値Ｅによってモータ２０に供給する電流を制御する。なお、車速ＶｅｌはＣＡＮ（Controller Area Network）等から受信することも可能である。

このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット１００は、例えば特開２００２−３６９５６５号公報に開示されているような構成となっている。

図２では、ステアリング装置の補助操舵力を発生するモータ２０はモータ駆動部２１によって駆動され、モータ駆動部２１は二点鎖線で示すコントロールユニット１００で制御され、コントロールユニット１００にはトルクセンサ１０からの操舵トルクＴｈ及び車速検出系からの車速Ｖｅｌが入力される。モータ２０では、モータ端子間電圧Ｖｍ及びモータ電流値ｉが計測されて出力される。

コントロールユニット１００は操舵トルクＴｈを用いて制御を行う破線で示すトルク系制御部１１０と、モータ２０の駆動に関連した制御を行う一点鎖線で示すモータ系制御部１２０とで構成されている。トルク系制御部１１０はアシスト量演算部１１１、微分制御部１１２、ヨーレート収れん性制御部１１３、ロバスト安定化補償部１１４及びセルフアライニングトルク（ＳＡＴ）推定フィードバック部１１５によって構成され、加算部１１６Ａ及び１１６Ｂ、減算部１１６Ｃを具備している。また、モータ系制御部１２０は補償部１２１、外乱推定部１２２、モータ角速度演算部１２３、モータ角加速度演算部１２４及びモータ特性補償部１２５で構成され、加算部１２６Ａ及び１２６Ｂを具備している。

操舵トルクＴｈはアシスト量演算部１１１、微分制御部１１２、ヨーレート収れん性制御部１１３及びＳＡＴ推定フィードバック部１１５に入力され、いずれも車速Ｖｅｌをパラメータ入力としている。アシスト量演算部１１１は操舵トルクＴｈに基づいてアシストトルク量を演算し、ヨーレート収れん性制御部１１３は操舵トルクＴｈ及びモータ角速度ωを入力とし、車両のヨーの収れん性を改善するために、ハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるようになっている。また、微分制御部１１２はステアリングの中立点付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現するようになっており、ＳＡＴ推定フィードバック部１１５は操舵トルクＴｈと、アシスト量演算部１１１の出力に微分制御部１１２の出力を加算部１１６Ａで加算した信号と、モータ角速度演算部１２３で演算された角速度ωと、モータ角加速度演算部１２４からの角加速度αとを入力してＳＡＴを推定し、推定したＳＡＴをフィードバックフィルタを用いて信号処理し、ハンドルに適切な路面情報を反力として与えるようになっている。

また、アシスト量演算部１１１の出力に微分制御部１１２の出力を加算部１１６Ａで加算した信号に、ヨーレート収れん性制御部１１３の出力を加算部１１６Ｂで加算した信号をアシスト量ＡＱとしてロバスト安定化補償部１１４に入力している。ロバスト安定化補償部１１４は例えば特開平８−２９０７７８号公報に示されている補償部であり、検出トルクに含まれる慣性要素とばね要素で成る共振系の共振周波数におけるピーク値を除去し、制御系の応答性と安定性を阻害する共振周波数の位相のズレを補償するものである。ロバスト安定化補償部１１４の出力からＳＡＴ推定フィードバック部１１５の出力を減算部１１６Ｃで減算することで、路面情報を反力としてハンドルに伝えることができるアシスト量Ｉａが得られる。

更に、モータ角速度演算部１２３はモータ端子間電圧Ｖｍ及びモータ電流値ｉに基づいてモータ角速度ωを演算するものであり、モータ角速度ωはモータ角加速度演算部１２４、ヨーレート収れん性制御部１１３及びＳＡＴ推定フィードバック部１１５に入力される。モータ角加速度演算部１２４では、入力されたモータ角速度ωに基づいてモータ角加速度αを演算し、演算したモータ角加速度αはモータ特性補償部１２５及びＳＡＴ推定フィードバック部１１５に入力される。モータ特性補償部１２５の出力Ｉｃに、ロバスト安定化補償部１１４の出力からＳＡＴ推定フィードバック部１１５の出力を減算したアシスト量Ｉａが加算部１２６Ａで加算され、その加算信号が電流指令値Ｉｒとして微分補償部等で成る補償部１２１に入力される。補償部１２１で補償された電流指令値Ｉｒａに外乱推定部１２２の出力を加算部１２６Ｂで加算した信号がモータ駆動部２１及び外乱推定部１２２に入力される。外乱推定部１２２は特開平８−３１０４１７号公報で示されるような装置であり、モータ出力の制御目標である補償部１２１で補償された電流指令値Ｉｒａに外乱推定部１２２の出力を加算した信号と、モータ電流値ｉとに基づいて、制御系の出力基準における希望するモータ制御特性を維持することができ、制御系の安定性を失うことがないようにしている。

このような電動パワーステアリング装置において、近年駐車支援機能（パーキングアシスト）を搭載し、自動操舵制御と手動操舵制御とを切り換える車両が出現して来ており、駐車支援機能を搭載した車両にあってはカメラ（画像）や距離センサなどのデータを基に目標操舵角を設定し、目標操舵角に実操舵角を追従させる自動操舵制御が行われる。

従来周知の自動操舵制御（駐車支援モード）と手動操舵制御の機能を有する電動パワーステアリング装置では、予め記憶した車両の移動距離と転舵角との関係に基づいてアクチュエータ（モータ）を制御することにより、バック駐車や縦列駐車を自動で行うようになっている。

そして、従来の操舵制御装置は、ハンドルに設けられている舵角センサから実操舵角を検出し、その実操舵角を車両に応じて設定される目標操舵角に一致するように、モータ電流指令値を演算し、自動操舵制御を実現している。例えば特許第４０９７１３４号公報（特許文献１）に示される自動操舵装置では、タイヤ捩れ力演算手段により求めた捩れ力の大きさがステアリング機構の摩擦トルク以下の場合に、発生しているモータの駆動電流値を０に漸減させて制御している。

特許第４０９７１３４号公報

しかしながら、従来の自動操舵制御では、ハンドルに設けられている舵角センサの分解能が低いために、精度の高い舵角制御を行うことは困難であり、発振や位置ずれ等の原因になっている。

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、自動操舵制御と手動操舵制御の機能を有する車両において、特別な部品を用いずに自動操舵制御を行い得るようにすると共に、制振制御の機能を有し、目標操舵角を、演算した実操舵角で補正することで自動操舵の精度を向上した電動パワーステアリング装置を提供することにある。

本発明は、操舵トルク及び車速に基づいてモータ電流指令値１を演算し、前記モータ電流指令値１に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、自動操舵制御と手動操舵制御とを切り換える機能を有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、前記自動操舵制御時に、車両の移動目標位置に基づいて設定される目標操舵角に実操舵角１を近づけるようにモータ電流指令値２を算出する舵角制御部と、前記モータ電流指令値１及びモータ電流指令値２を入力し、切換信号により切り換えられる切換部とを具備し、前記舵角制御部が、前記実操舵角１、前記操舵トルク及びモータ回転角に基づいて実操舵角２を演算する実舵角演算部を具備し、前記目標操舵角、前記実操舵角２に基づいて前記モータ電流指令値２を算出するようになっていることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２に基づいて補正電流指令値１を演算する電流指令値演算部と、前記操舵トルクを比例微分して補正電流指令値２を演算する制振制御部と、前記補正電流指令値１及び２から前記モータ電流指令値２を出力する出力部とを更に具備していることにより、或いは前記電流指令値演算部が、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２の偏差１を入力する比例部１で成る位置制御部と、前記位置制御部からのモータ速度指令値を入力してモータ角速度との偏差２を求め、前記偏差２を入力積分部及び前記モータ角速度を入力する比例部２で成り、前記補正電流指令値１を出力する速度制御部とで構成されていることにより、或いは前記レートリミッタの後段にＬＰＦが設けられていることにより、或いは前記実舵角演算部が、前記自動操舵制御の２回目以降の演算に、１回目に使用した前記実操舵角１、前記操舵トルク及びモータ回転角を用いて演算するようになっていることにより、より効果的に達成される。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、自動操舵制御（駐車支援機能）と手動操舵制御の機能を有する車両において、特別な部品を用いない実舵角演算部で実操舵角を正確に演算しているので、目標操舵角に実操舵角を追従させる自動操舵制御を精度良く行うことができる。本発明に係る実舵角演算部による実舵角は、角度分解能がモータ検出角分解能を更に減速比で除算した角度分解能になるため、一般的なハンドル検出角の分解能よりも向上する。

また、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、車両側ＥＣＵとＥＰＳ側ＥＣＵの間で通信が一時的に途切れた場合にも、舵角制御演算を行うことができる。

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。従来の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。本発明の構成例を示すブロック図である。舵角制御部の構成例を示すブロック図である。レートリミッタの構成例を示すブロック図である。レートリミッタの動作例を示す特性図である。実舵角演算部の構成例を示すブロック図である。本発明の動作例を示すフローチャートである。舵角制御部の動作例を示すフローチャートである。実舵角演算部の動作例を示すフローチャートである。

本発明では、自動操舵制御と手動操舵制御の機能を有する車両の電動パワーステアリング装置において、特別な部品を用いない実舵角演算部で実操舵角を正確に演算し、目標操舵角に実操舵角を追従させる自動操舵制御を精度良く行うようにしている。連続して車両側のＥＣＵから送られる目標操舵角及び最初の実操舵角がＥＰＳ側のＥＣＵに送られて演算を開始すると同時に、ハンドルの実操舵角、操舵トルク、モータ角速度、モータ回転角を取得し、次回の目標操舵角を前回取得した実操舵角、操舵トルク、モータ回転角の各信号を用いて実操舵角を演算し、性能の向上を図っている。

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。

図３は本発明の構成例を示しており、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は車両側のＥＣＵ１３０及びＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）側のＥＣＵ１４０を介して駆動制御される。

車両側のＥＣＵ１３０は、運転者の意思を示すボタン、スイッチ等に基づいて、自動操舵制御又は手動操舵制御の切換指令ＳＷを出力する切換指令部１３１と、カメラ（画像）や距離センサなどの信号に基づいて目標操舵角θｔを生成する目標操舵角生成部１３２とを具備している。また、コラム軸（ハンドル軸）に設けられた舵角センサ１５２で検出された実操舵角θｒは、ＥＣＵ１３０を経てＥＰＳ側のＥＣＵ１４０内の舵角制御部２００に入力される。舵角センサ１５２はコラム軸、ラックアンドピニオンのラックの変位、車輪速度などによる舵角推定値であっても良い。

切換指令部１３１は、自動操舵制御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側のＥＣＵ１４０内の切換部１４２に入力する。また、目標操舵角生成部１３２は、カメラ（画像）、距離センサなどのデータを基に公知の手法で目標操舵角θｔを生成し、生成された目標操舵角θｔをＥＰＳ側のＥＣＵ１４０内の舵角制御部２００に入力する。

ＥＰＳ側のＥＣＵ１４０は、トーションバーのトルクセンサ１５４からの操舵トルクＴｈ及びモータ角速度ωに基づいて演算されたモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆを出力するトルク制御部１４１と、目標操舵角θｔ、実操舵角θｒ、操舵トルクＴｈ、モータ回転角θｓ、モータ角速度ωに基づいて自動操舵制御のためのモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを演算して出力する舵角制御部２００と、切換指令部１３１からの切換指令ＳＷによって、モータ電流指令値Ｉｔｒｅｆ及びＩｍｒｅｆを切り換えてモータ電流指令値Ｉｒｅｆを出力する切換部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に基づいてモータ角速度ωを演算するモータ角速度演算部１４４とを具備している。

切換部１４２は、ＥＣＵ１３０の切換指令部１３１からの切換指令ＳＷに基づいて、トルク制御部１４１によるトルク制御モード（手動操舵制御）と、舵角制御部２００による自動操舵制御とを切り換え、手動操舵制御ではモータ電流指令値Ｉｔｒｅｆをモータ電流指令値Ｉｒｅｆとして出力し、自動操舵制御ではモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆをモータ電流指令値Ｉｒｅｆとして出力する。また、電流制御／駆動部１４３は、ＰＩ電流制御部、ＰＷＭ制御部、インバータ等で構成されている。

舵角制御部２００は図４に示すような構成となっており、目標操舵角θｔが急激に変化した場合の平滑化、つまり所定時間変化率の範囲内で円滑に変化するようにするレートリミッタ２１０に目標操舵角θｔが入力され、高周波の外乱を除去するＬＰＦ２０１を経た目標操舵角θｔａが減算部２０２に加算入力される。実操舵角θｒ、モータ回転角θｓ、操舵トルクＴｈは実舵角演算部２２０に入力され、実舵角演算部２２０で演算された実操舵角θｒａが減算部２０２に減算入力され、平滑化及び高周波除去された目標操舵角θｔａとの角度偏差θｂが、位置制御部２４０でゲインＫｐｐ倍され、モータ速度指令値ωｍとして速度制御部２５０内の減算部２５１に加算入力される。減算部２５１にはモータ角速度演算部１４４からのモータ角速度ωが減算入力され、演算された速度偏差Ｄｆが積分部２５２でゲインＫｖ倍と積分されて減算部２５４に加算入力される。また、モータ角速度ωは速度制御部２５０内の比例部２５３に入力され、ゲインＫｖｐ倍され、減算部２５４に減算入力される。減算部２５４における減算結果がモータ電流指令値Ｉｓとして加算部２０３に入力される。

なお、位置制御部２４０及び速度制御部２５０で電流指令値演算部を構成している。

トルクセンサ１５４からの操舵トルクＴｈは実舵角演算部２２０に入力されると共に、ハンドル制振制御部２３０に入力されて比例微分制御され、比例微分で補正された補正電流指令値Ｉｈを加算部２０３に入力し、速度制御部２５０からのモータ電流指令値Ｉｓと加算され、加算結果である電流指令値Ｉｂがリミッタ２０４で上下限値を制限され、モータ電流指令値Ｉｍｒｅｆとして出力される。加算部２０３及びリミッタ２０４で出力部を構成している。

レートリミッタ２１０は、目標操舵角θｔが急激に変化した場合に円滑化して出力するものであり、例えば図５に示すような構成となっている。即ち、目標操舵角θｔは減算部２１１に加算入力され、過去値との減算結果である操舵角θｔ１が変化分設定部２１２で変化分θｔ２の設定をされる。変化分設定部２１２は、保持部（Ｚ^−１）２１４からの過去値と入力（θｔ）の差分θｔ１を設定し、加算部２１３での変化分θｔ２と過去値との加算結果を新たな目標操舵角θｔ３として出力する。変化分設定部２１２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（目標操舵角）θｔとの差分を求め、変化分設定部２１２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６に示すような階段状に出力θｔ３を変化させて、最終的に出力θｔ３を目標操舵角θｔに一致させる。また、入力（目標操舵角）θｔとの差分が変化分設定部２１２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θｔ３と入力（目標操舵角）θｔは一致する。これらの結果、目標操舵角θｔが急激に変化しても、急激に変化する目標操舵角θｔを滑らかに変化させることができ、急激な電流変化（＝急激な操舵）を防止し、運転者に自動運転の不安感を減少させる機能を果たしている。

図７は実舵角演算部２２０の構成例を示しており、実操舵角θｒ_０、捩れ角Δθ_０、モータ回転角θｓ_０はいずれも１回目の取得値であり、実操舵角θｒ_０と捩れ角Δθ_０の偏差が減算部２２１で求められて加算部２２２に入力される。また、モータ回転角θｓと１回目のモータ回転角θｓ_０の偏差が減算部２２３で求められ、偏差（＝θｓ−θｓ_０）が減速比１／Ｎの減速部２２４で除算（１／Ｎ）されて加算部２２２に入力され、加算部２２２から今回の実操舵角θｒａが出力される。

なお、捩れ角Δθ_０は、トーションバーのバネ定数をＫとして、操舵トルクＴｈから、Δθ_０＝Ｔｈ／Ｋで求められる。

このような構成において、全体の動作例を図８のフローチャートを参照して説明する。

操舵系の動作がスタートすると、トルク制御部１４１によるトルク制御（手動操舵モード）が実施され（ステップＳ１）、モータ電流指令値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Ｓ２）。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Ｓ３）。

自動操舵制御となり、切換指令部１３１より切換指令ＳＷが出力されると、舵角制御部２００へ目標操舵角生成部１３２から目標操舵角θｔが入力され（ステップＳ４）、舵角センサ１５２から実操舵角θｒが入力され（ステップＳ５）、トルクセンサ１５４から操舵トルクＴｈが入力され（ステップＳ６）、回転センサ１５１からモータ回転角度θｓが入力され（ステップＳ７）、モータ角速度演算部１４４からモータ角速度ωが入力され（ステップＳ８）、舵角制御部２００でモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆが生成される（ステップＳ１００）。なお、目標操舵角θｔ、実操舵角θｒ、操舵トルクＴｈ、モータ角速度ω、モータ回転角θｓの入力の順番は任意である。

その後、切換部１４２が切換指令部１３１からの切換指令ＳＷにより切り換えられて自動操舵制御となり（ステップＳ１０）、舵角制御部２００からのモータ電流指令値Ｉｍｒｅｆを用いて電流制御／駆動部１４３によりモータ１５０を駆動する（ステップＳ１１）。

このような自動操舵制御の動作について、図９のフローチャートを参照して詳細に説明する。

先ずレートリミッタ２１０は目標操舵角θｔを入力し（ステップＳ１１０）、前述したようなレートリミッタ処理を行い（ステップＳ１１１）、レートリミッタ処理された目標操舵角θｔ３をＬＰＦでＬＰＦ処理（高周波除去）して目標操舵角θｔａを出力する（ステップＳ１１２）。次いで、実舵角演算部２２０は実操舵角θｒを入力し（ステップＳ１１３）、操舵トルクＴｈを入力し（ステップＳ１１４）、モータ回転角θｓを入力し、実操舵角θｒａを演算する（ステップＳ１２０）。実操舵角θｒ、操舵トルクＴｈ、モータ回転角θｓの入力の順番は任意である。

減算部２０２は目標操舵角θｔａから実操舵角θｒａを減算し（ステップＳ１３０）、減算結果θｂ（＝θｔａ−θｒａ）を位置制御部２４０に入力して位置制御を行い、得られたモータ速度指令値ωｍを速度制御部２５０内の減算部２５１に入力する（ステップＳ１３１）。更に、モータ角速度ωを入力して減算部２５１及び比例部２５３に入力し（ステップＳ１３２）、速度制御部２５０は速度制御を実行してモータ電流指令値Ｉｓを出力する（ステップＳ１３３）。

また、操舵トルクＴｈはハンドル制振制御部２３０に入力されてハンドル制振制御を実行され（ステップＳ１３４）、補正電流指令値Ｉｈが加算部２０３に入力される。加算部２０３はモータ電流指令値Ｉｓに補正電流指令値Ｉｈを加算し（ステップＳ１３５）、加算結果である電流指令値Ｉｂがリミッタ２０４で制限処理され（ステップＳ１３６）、モータ電流指令値Ｉｍｒｅｆが出力される（ステップＳ１３７）。

次に、図１０を参照して、図９のステップＳ１２０に相当する実舵角演算部２２０の動作例を説明する。

先ず自動操舵制御であるか否かを判定し（ステップＳ１２１）、１回目の自動操舵制御の演算として実操舵角θｒを読み取り（ステップＳ１２２）、捩れ角Δθ_０を演算し（ステップＳ１２３）、モータ回転角θｓを読み取る（ステップＳ１２４）。そして、下記数１に従って、正確な実操舵角θｒａを演算する（ステップＳ１２５）。なお、Ｎは減速ギアの減速比である。
（数１）
θｒａ＝θｒ_０−Δθ_０＋（θｓ−θｓ_０）／Ｎ

２回目以降の自動操舵制御の演算には、１回目に取得した実操舵角θｒ_０、捩れ角Δθ_０、モータ回転角θｓ_０を演算に使用する。ただし、数１中の（θｓ−θｓ_０）は１回目に取得したモータ角度に対する相対舵角とする。

なお、切換部１４２で操舵モードの切換を行う場合に、フェードゲインを用いて徐変させるようにしても良い。また、実舵角演算部に用いる初期値は舵角制御の１回目のものではなくても良く、例えば舵角制御演算以外の手動操舵制御中の値でも良い。

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、１５４トルクセンサ
１２、１５３車速センサ
１３バッテリ
２０，１５０モータ
２１モータ駆動部
１００コントロールユニット（ＥＣＵ）
１１０トルク系制御部
１２０モータ系制御部
１３０車両側のＥＣＵ
１３１切換指令部
１３２目標操舵角生成部
１４０ＥＰＳ側のＥＣＵ
１４１トルク制御部
１４２切換部
１４３電流制御／駆動部
１４４モータ角速度演算部
１５１回転センサ
１５２舵角センサ
２００舵角制御部
２０１ＬＰＦ
２１０レートリミッタ
２３０ハンドル制振制御部
２４０位置制御部
２５０速度制御部

本発明は、操舵トルク及び車速に基づいてモータ電流指令値１を演算し、前記モータ電流指令値１に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、自動操舵制御と手動操舵制御とを切り換える機能を有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、前記自動操舵制御時に、車両の移動目標位置に基づいて設定される目標操舵角に実操舵角１を近づけるようにモータ電流指令値２を算出する舵角制御部と、前記モータ電流指令値１及びモータ電流指令値２を入力し、切換信号により切り換えられる切換部とを具備し、前記舵角制御部が、前記実操舵角１、前記操舵トルク及びモータ回転角に基づいて実操舵角２を演算する実舵角演算部を具備し、前記目標操舵角、前記実操舵角２に基づいて前記モータ電流指令値２を算出するようになっており、前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２に基づいて補正電流指令値１を演算する電流指令値演算部と、前記操舵トルクを比例微分して補正電流指令値２を演算する制振制御部と、前記補正電流指令値１及び２から前記モータ電流指令値２を出力する出力部とを更に具備し、前記電流指令値演算部が、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２の偏差１を入力する比例部１で成る位置制御部と、前記位置制御部からのモータ速度指令値を入力してモータ角速度との偏差２を求め、前記偏差２を入力する積分部及び前記モータ角速度を入力する比例部２を有し、前記積分部の出力から前記比例部２の出力を減算して前記補正電流指令値２を加算することにより前記補正電流指令値１を出力する速度制御部とで構成されていることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、前記レートリミッタの後段にＬＰＦが設けられていることにより、或いは前記実舵角演算部が、前記自動操舵制御の２回目以降の演算に、１回目に使用した前記実操舵角１、前記操舵トルク及びモータ回転角を用いて演算するようになっていることにより、より効果的に達成される。

本発明は、操舵トルク及び車速に基づいてモータ電流指令値１を演算し、前記モータ電流指令値１に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、自動操舵制御と手動操舵制御とを切り換える機能を有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、前記自動操舵制御時に、車両の移動目標位置に基づいて設定される目標操舵角に実操舵角１を近づけるようにモータ電流指令値２を算出する舵角制御部と、前記モータ電流指令値１及びモータ電流指令値２を入力し、切換信号により切り換えられる切換部とを具備し、前記舵角制御部が、前記実操舵角１、前記操舵トルク及びモータ回転角に基づいて実操舵角２を演算する実舵角演算部を具備し、前記目標操舵角、前記実操舵角２、前記操舵トルク及びモータ角速度に基づいて、ハンドル制振作用を有する前記モータ電流指令値２を算出するようになっており、前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２に基づいて補正電流指令値１を演算する電流指令値演算部と、前記操舵トルクを比例微分して補正電流指令値２を演算する制振制御部と、前記補正電流指令値１及び２から前記モータ電流指令値２を出力する出力部とを更に具備し、前記電流指令値演算部が、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２の偏差１を入力する比例部１で成る位置制御部と、前記位置制御部からのモータ速度指令値を入力してモータ角速度との偏差２を求め、前記偏差２を入力する積分部及び前記モータ角速度を入力する比例部２を有し、前記積分部の出力から前記比例部２の出力を減算して前記補正電流指令値２を加算することにより前記補正電流指令値１を出力する速度制御部とで構成されていることにより達成される。

Claims

操舵トルク及び車速に基づいてモータ電流指令値１を演算し、前記モータ電流指令値１に基づいてモータを駆動して操舵系をアシスト制御すると共に、自動操舵制御と手動操舵制御とを切り換える機能を有する電動パワーステアリング装置において、
前記自動操舵制御時に、車両の移動目標位置に基づいて設定される目標操舵角に実操舵角１を近づけるようにモータ電流指令値２を算出する舵角制御部と、
前記モータ電流指令値１及びモータ電流指令値２を入力し、切換信号により切り換えられる切換部とを具備し、
前記舵角制御部が、前記実操舵角１、前記操舵トルク及びモータ回転角に基づいて実操舵角２を演算する実舵角演算部を具備し、前記目標操舵角、前記実操舵角２に基づいて前記モータ電流指令値２を算出するようになっていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記舵角制御部が、前記目標操舵角を円滑化するレートリミッタと、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２に基づいて補正電流指令値１を演算する電流指令値演算部と、前記操舵トルクを比例微分して補正電流指令値２を演算する制振制御部と、前記補正電流指令値１及び２から前記モータ電流指令値２を出力する出力部とを更に具備している請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
前記電流指令値演算部が、前記レートリミッタの出力及び前記実操舵角２の偏差１を入力する比例部１で成る位置制御部と、前記位置制御部からのモータ速度指令値を入力してモータ角速度との偏差２を求め、前記偏差２を入力積分部及び前記モータ角速度を入力する比例部２で成り、前記補正電流指令値１を出力する速度制御部とで構成されている請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。
前記レートリミッタの後段にＬＰＦが設けられている請求項２又は３に記載の電動パワーステアリング装置。
前記実舵角演算部が、前記自動操舵制御の２回目以降の演算に、１回目に使用した前記実操舵角１、前記操舵トルク及びモータ回転角を用いて演算するようになっている請求項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。