JPWO2016104427A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.実施形態1
図3は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施形態1の構成例を示すブロック図であり、電動パワーステアリング装置の部分は、図1及び図2に対応させて示しており、同一構成には同一符号で付して説明を省略する。また、図4に振動成分の周波数分布例を示している。そして、図5は、本実施形態1において、ウィンドウ付抽出逆特性フィルタの特性設定例(抽出したい所定の周波数帯域がハイパス特性である場合の例)を示す図である。
2.実施形態2
電動パワーステアリング装置において、補償しようとする振動成分は、モータのトルクリップル成分が主な要因となり、モータのトルクリップルは、一般的にモータに通電する電流量に応じて、リップル幅が大きくなる傾向がある。
3.実施形態3
上記のように、実施形態2では、電流指令値又は操舵トルクに応じて所定の振幅を可変とする構成を採用している。しかしながら、実施形態2に示されたこの構成を採用した場合でも、モータ無負荷回転での振動、即ち、モータのコギングトルク、ロストルク変動、メカ機構の振動等の振動を補償するため、低電流付近でも、電流指令値に応じて設定される「所定の振幅」をある程度の値に設定する可能性がある。
4.実施形態4
一般的に、電動パワーステアリング装置において、車速が高くなると、抑制したい振動成分の振幅が増す傾向がある。これに対し、本発明の振動抽出フィルタにおいて、ウィンドウ付抽出逆特性フィルタにおける振幅ウィンドウ判定部に予め設定された「所定の振幅」の値が十分でないと、振動抑制効果が期待できない場合がある。
なお、上述した実施形態(実施形態1〜実施形態4)では、モータ角加速度に対して、振動抽出部により所定の周波数帯域の振動成分を抽出しているが、本発明では、必要に応じて、振動抽出部による所定の周波数帯域の振動成分の抽出を省略することができる。例えば、システム構成の違い等により、所定の周波数帯域の振動成分の抽出を省略することによる操舵時の違和感が許容できる場合は、マイコンリソースを低減するために、振動抽出部による所定の周波数帯域の振動成分の抽出を省略することができる。振動抽出部による所定の周波数帯域の振動成分の抽出を省略した場合、振動抽出部は削除され、角加速度算出部で算出されたモータ角加速度αが、振動成分VS2に代わって、第2補償値算出部に入力されることになる。
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
20 モータ
30 コントロールユニット
101 電流指令値演算部
102 最大出力制限部
103 減算部
104 電流制御部
105 PWM制御部
106 モータ駆動回路
107 モータ電流検出回路
108 電流指令値決定部
200 ロータ位置検出センサ
210 角速度算出部
220 減算部
230 角加速度算出部
240 加算部
300,320,340 第1補償値算出部
310,330,350 第2補償値算出部
321 電流指令値感応ゲイン算出部
322 角速度感応ゲイン算出部
323 補償値演算部
324,325,342 乗算部
341 車速感応ゲイン算出部
400,500,600 振動抽出フィルタ
410,510,610 減算部
420,520,620 ウィンドウ付抽出逆特性フィルタ
421 逆特性フィルタ
422,522,622 振幅ウィンドウ判定部
423 過去値保持部
430,530,630 振動抽出部
Claims (17)
- 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おいて、
操舵トルク及び車速に基づいて、電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
モータ角速度に応じて、所定の振幅及び所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出する振動抽出フィルタと、
モータ角加速度に応じて、所定の周波数帯域2を有する振動成分2を抽出する振動抽出部と、
前記振動抽出フィルタにて抽出した振動成分1に基づいて、振動抑制補償値1を算出する第1補償値算出部と、
前記振動抽出部にて抽出した振動成分2に基づいて、振動抑制補償値2を算出する第2補償値算出部とを備え、
前記第1補償値算出部で算出された振動抑制補償値1、及び、前記第2補償値算出部で算出された振動抑制補償値2を、前記電流指令値決定部で決定された電流指令値に還元することで、前記モータの振動を抑制するようになっており、
前記振動抽出フィルタは、前記モータ角速度に基づいて、前記所定の周波数帯域1の逆特性に応じて振動中心値を算出するウィンドウ付抽出逆特性フィルタを備えており、前記振動中心値と、前記モータ角速度との差分にて、前記所定の振幅及び前記所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出するようになっており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタは、前記所定の周波数帯域1の逆特性を有する逆特性フィルタと、前記所定の振幅が予め設定されている振幅ウィンドウ判定部とを備えており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタでは、前記モータ角速度を前記逆特性フィルタに通してから、前記逆特性フィルタの出力を前記振幅ウィンドウ判定部に出力し、
前記振幅ウィンドウ判定部にて、前記モータ角速度、前記逆特性フィルタの出力、及び、前記振動中心値の過去値に基づき、前記モータ角速度が前記振動中心値の過去値±前記所定の振幅という振幅ウィンドウの範囲内にあるか否かを判定する、振幅ウィンドウ判定処理を行い、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲内にあると判定された場合に、前記逆特性フィルタの出力は前記振動中心値として出力され、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲外にあると判定された場合に、前記モータ角速度に前記所定の振幅を加減算した値は、前記振動中心値として出力されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 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おいて、
操舵トルク及び車速に基づいて、電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
モータ角速度に応じて、所定の振幅及び所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出する振動抽出フィルタと、
モータ角加速度に応じて、所定の周波数帯域2を有する振動成分2を抽出する振動抽出部と、
前記振動抽出フィルタにて抽出した振動成分1に基づいて、振動抑制補償値1を算出する第1補償値算出部と、
前記振動抽出部にて抽出した振動成分2に基づいて、振動抑制補償値2を算出する第2補償値算出部とを備え、
前記第1補償値算出部で算出された振動抑制補償値1、及び、前記第2補償値算出部で算出された振動抑制補償値2を、前記電流指令値決定部で決定された電流指令値に還元することで、前記モータの振動を抑制するようになっており、
前記振動抽出フィルタは、前記モータ角速度に基づいて、前記所定の周波数帯域1の逆特性に応じて振動中心値を算出するウィンドウ付抽出逆特性フィルタを備えており、前記振動中心値と、前記モータ角速度との差分にて、前記所定の振幅及び前記所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出するようになっており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタは、前記所定の周波数帯域1の逆特性を有する逆特性フィルタと、予め設定された前記所定の振幅をモータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量に応じて増減させる手段を具備する振幅ウィンドウ判定部とを備えており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタでは、前記モータ角速度を前記逆特性フィルタに通してから、前記逆特性フィルタの出力を前記振幅ウィンドウ判定部に出力し、
前記振幅ウィンドウ判定部にて、前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量に応じて前記所定の振幅を増減させることにより、前記所定の振幅を設定した後に、
前記モータ角速度、前記逆特性フィルタの出力、及び、前記振動中心値の過去値に基づき、前記モータ角速度が前記振動中心値の過去値±前記所定の振幅という振幅ウィンドウの範囲内にあるか否かを判定する、振幅ウィンドウ判定処理を行い、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲内にあると判定された場合に、前記逆特性フィルタの出力は前記振動中心値として出力され、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲外にあると判定された場合に、前記モータ角速度に前記所定の振幅を加減算した値は、前記振動中心値として出力され、
前記振動抽出部は、前記所定の周波数帯域2を前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量に応じて変更させる手段を具備しており、
前記振動抽出部では、前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量に応じて前記所定の周波数帯域2を変更させることにより、前記所定の周波数帯域2を設定した後に、前記所定の周波数帯域2を有する振動成分2を出力することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量は、前記電流指令値又は前記操舵トルクである請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量は前記電流指令値であり、
前記振幅ウィンドウ判定部では、前記電流指令値の増大に応じて、前記所定の振幅を大きくするように設定する請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記第1補償値算出部では、モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量、及び、速度に関連する電動パワーステアリング状態量に応じて、振動抑制補償の割合を変更する感応ゲイン1を算出し、算出した各感応ゲイン1を前記振動抽出フィルタにて抽出した振動成分1に基づいて算出された振動抑制補償値に乗算して得られた値を、前記振動抑制補償値1とし、
前記第2補償値算出部では、前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量、及び、前記速度に関連する電動パワーステアリング状態量に応じて、振動抑制補償の割合を変更する感応ゲイン2を算出し、算出した各感応ゲイン2を前記振動抽出部にて抽出した振動成分2に基づいて算出された振動抑制補償値に乗算して得られた値を、前記振動抑制補償値2とする請求項2乃至請求項4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記第1補償値算出部では、
前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量が所定の閾値以下の場合に、前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量に係る前記感応ゲイン1を小さくすることで、前記振動抑制補償値1の割合を小さくし、
前記速度に関連する電動パワーステアリング状態量が所定の閾値以上の場合に、前記速度に関連する電動パワーステアリング状態量に係る前記感応ゲイン1を小さくすることで、前記振動抑制補償値1の割合を小さくし、
前記第2補償値算出部では、
前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量が所定の閾値以下の場合に、前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量に係る前記感応ゲイン2を小さくすることで、前記振動抑制補償値2の割合を小さくし、
前記速度に関連する電動パワーステアリング状態量が所定の閾値以上の場合に、前記速度に関連する電動パワーステアリング状態量に係る前記感応ゲイン2を小さくすることで、前記振動抑制補償値2の割合を小さくする請求項5に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記モータ電流量に関連する電動パワーステアリング状態量は、前記電流指令値又は前記操舵トルクであり、
前記速度に関連する電動パワーステアリング状態量は、操舵速度、前記モータ角速度又は前記モータ角加速度である請求項5又は請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。 - 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おいて、
操舵トルク及び車速に基づいて、電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
モータ角速度に応じて、所定の振幅及び所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出する振動抽出フィルタと、
モータ角加速度に応じて、所定の周波数帯域2を有する振動成分2を抽出する振動抽出部と、
前記振動抽出フィルタにて抽出した振動成分1に基づいて、振動抑制補償値1を算出する第1補償値算出部と、
前記振動抽出部にて抽出した振動成分2に基づいて、振動抑制補償値2を算出する第2補償値算出部とを備え、
前記第1補償値算出部で算出された振動抑制補償値1、及び、前記第2補償値算出部で算出された振動抑制補償値2を、前記電流指令値決定部で決定された電流指令値に還元することで、前記モータの振動を抑制するようになっており、
前記振動抽出フィルタは、前記モータ角速度に基づいて、前記所定の周波数帯域1の逆特性に応じて振動中心値を算出するウィンドウ付抽出逆特性フィルタを備えており、前記振動中心値と、前記モータ角速度との差分にて、前記所定の振幅及び前記所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出するようになっており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタは、前記所定の周波数帯域1の逆特性を有する逆特性フィルタと、予め設定された前記所定の振幅を前記車速に応じて増減させる手段を具備する振幅ウィンドウ判定部とを備えており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタでは、前記モータ角速度を前記逆特性フィルタに通してから、前記逆特性フィルタの出力を前記振幅ウィンドウ判定部に出力し、
前記振幅ウィンドウ判定部にて、前記車速に応じて前記所定の振幅を増減させることにより、前記所定の振幅を設定した後に、
前記モータ角速度、前記逆特性フィルタの出力、及び、前記振動中心値の過去値に基づき、前記モータ角速度が前記振動中心値の過去値±前記所定の振幅という振幅ウィンドウの範囲内にあるか否かを判定する、振幅ウィンドウ判定処理を行い、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲内にあると判定された場合に、前記逆特性フィルタの出力は前記振動中心値として出力され、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲外にあると判定された場合に、前記モータ角速度に前記所定の振幅を加減算した値は、前記振動中心値として出力され、
前記振動抽出部は、前記所定の周波数帯域2を前記車速に応じて変更させる手段を具備しており、
前記振動抽出部では、前記車速に応じて前記所定の周波数帯域2を変更させることにより、前記所定の周波数帯域2を設定した後に、前記所定の周波数帯域2を有する振動成分2を出力することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記第1補償値算出部では、前記車速に応じて、振動抑制補償の割合を変更する車速感応ゲイン1を算出し、算出した車速感応ゲイン1を前記振動抽出フィルタにて抽出した振動成分1に基づいて算出された振動抑制補償値に乗算して得られた値を、前記振動抑制補償値1とし、
前記第2補償値算出部では、前記車速に応じて、振動抑制補償の割合を変更する車速感応ゲイン2を算出し、算出した車速感応ゲイン2を前記振動抽出部にて抽出した振動成分2に基づいて算出された振動抑制補償値に乗算して得られた値を、前記振動抑制補償値2とする請求項8に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記車速が所定の車速以上の場合に、
前記振幅ウィンドウ判定部にて、前記車速に応じて前記所定の振幅を減少させることにより、前記所定の振幅を設定し、
前記第1補償値算出部では、前記車速感応ゲイン1を小さくすることで、前記振動抑制補償値1の割合を小さくし、
前記第2補償値算出部では、前記車速感応ゲイン2を小さくすることで、前記振動抑制補償値2の割合を小さくする請求項9に記載の電動パワーステアリング装置。 - 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おいて、
操舵トルク及び車速に基づいて、電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
モータ角速度に応じて、所定の振幅及び所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出する振動抽出フィルタと、
前記振動抽出フィルタにて抽出した振動成分1に基づいて、振動抑制補償値1を算出する第1補償値算出部と、
モータ角加速度に基づいて、振動抑制補償値2を算出する第2補償値算出部とを備え、
前記第1補償値算出部で算出された振動抑制補償値1、及び、前記第2補償値算出部で算出された振動抑制補償値2を、前記電流指令値決定部で決定された電流指令値に還元することで、前記モータの振動を抑制するようになっており、
前記振動抽出フィルタは、前記モータ角速度に基づいて、前記所定の周波数帯域1の逆特性に応じて振動中心値を算出するウィンドウ付抽出逆特性フィルタを備えており、前記振動中心値と、前記モータ角速度との差分にて、前記所定の振幅及び前記所定の周波数帯域1を有する振動成分1を抽出するようになっており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタは、前記所定の周波数帯域1の逆特性を有する逆特性フィルタと、前記所定の振幅が予め設定されている振幅ウィンドウ判定部とを備えており、
前記ウィンドウ付抽出逆特性フィルタでは、前記モータ角速度を前記逆特性フィルタに通してから、前記逆特性フィルタの出力を前記振幅ウィンドウ判定部に出力し、
前記振幅ウィンドウ判定部にて、前記モータ角速度、前記逆特性フィルタの出力、及び、前記振動中心値の過去値に基づき、前記モータ角速度が前記振動中心値の過去値±前記所定の振幅という振幅ウィンドウの範囲内にあるか否かを判定する、振幅ウィンドウ判定処理を行い、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲内にあると判定された場合に、前記逆特性フィルタの出力は前記振動中心値として出力され、
前記モータ角速度が前記振幅ウィンドウの範囲外にあると判定された場合に、前記モータ角速度に前記所定の振幅を加減算した値は、前記振動中心値として出力されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記所定の周波数帯域1は、前記電動パワーステアリング装置として、操舵者に伝達したい周波数帯域の振動成分以外の周波数帯域である請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記所定の周波数帯域1は、前記電動パワーステアリング装置として操舵者に伝達したい周波数帯域、及びサンプリング等で制限される振動抽出精度が悪化する周波数以上の周波数帯域以外の周波数帯域である請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記所定の周波数帯域2は、前記電動パワーステアリング装置として、操舵者に伝達したい周波数帯域の振動成分以外の周波数帯域である請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記所定の周波数帯域2は、前記電動パワーステアリング装置として操舵者に伝達したい周波数帯域、及びサンプリング等で制限される振動抽出精度が悪化する周波数以上の周波数帯域以外の周波数帯域である請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記操舵者に伝達したい周波数帯域は、路面情報、タイヤコンディション等が含まれる約10[Hz]以下の周波数帯域である請求項12乃至請求項15のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記サンプリング等で制限される振動抽出精度が悪化する周波数以上の周波数帯域は、約50[Hz]以上の周波数帯域である請求項13又は請求項15に記載の電動パワーステアリング装置。
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