JPWO2017006991A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)故障診断及びバックアップを行う場合:
この場合には、角度センサを2重系とし、推定した推定角度が必要である。
(1−1).ステアリングシャフト角度の場合
センサ構成は、ステアリングシャフトの角度センサを2重系(ピニオン側角度センサ64−1(ステアリングシャフト角度Ap1),64−2(ステアリングシャフト角度Ap2))とし、ステアリングシャフト推定角度SSeを用いる。故障診断は、ステアリングシャフト角度Ap1及びAp2、ステアリングシャフト推定角度SSeの3つで多数決により行い、例えばピニオン側角度センサ64−1(ステアリングシャフト角度Ap1)が故障した場合、ピニオン側角度センサ64−2のステアリングシャフト角度Ap2を用いてバックアップ(アシスト制御継続)する。
(1−2).モータ軸角度の場合
センサ構成は、モータ軸の角度センサを2重系(モータ軸角度センサ67−1(モータ軸角度Am1),67−2(モータ軸角度Am2))とし、モータ軸推定角度MSeを用いる。故障診断は、モータ軸角度Am1及びAm2、モータ軸推定角度MSeの3つで多数決により行い、例えばモータ軸角度センサ67−1(モータ軸角度Am1)が故障した場合、モータ軸角度センサ67−2のモータ軸角度Am2を用いてバックアップ(アシスト制御継続)する。
(2)故障診断のみの場合:
この場合にはバックアップはなく、1つの角度センサと推定した推定角度が必要である。
(2−1).ステアリングシャフト角度の場合
センサ構成は、ステアリングシャフトのステアリングシャフト角度センサ64(ステアリングシャフト角度Ap)とステアリングシャフト推定角度SSeであり、故障診断は、ステアリングシャフト角度Apとステアリングシャフト推定角度SSeを比較して行い、ステアリングシャフト角度センサ64が故障した場合には、アシスト制御を停止する。
(2−2).モータ軸角度の場合
センサ構成は、モータ軸のモータ軸角度センサ67(モータ軸角度Am)とモータ軸推定角度MSeであり、故障診断は、モータ軸角度Amとモータ軸推定角度MSeを比較して行い、モータ軸角度センサ67が故障した場合には、アシスト制御を停止する。
(数1)
|SSe−Ap|≦ε1
|MSe−Am|≦ε2
なお、学習を繰り返しても、数1の両方又は一方が成立しない場合には、操舵系若しくはセンサ系のいずれか一方が故障乃至異常であると判定する。
2、61 ステアリングシャフト(コラム軸、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
20、66 モータ
21 回転センサ
30、100 コントロールユニット(ECU)
62 トーションバー
63 ハンドル側角度センサ
64 ピニオン側角度センサ
65 減速機構
67 モータ軸角度センサ
110 モータトルク演算部
120 モータ角速度演算部
130 非線形要素の非線形学習論理部
140 静的特性補償部
141 ローパスフィルタ(LPF)
142 非線形要素の静的特性マップ
150 動特性補償部
151 非線形要素の動特性マップ
152 非線形要素の遅れ特性マップ
180 ステアリングシャフト角度推定部
190 モータ軸角度推定部
Claims (25)
- 車両の操舵系をアシスト制御するモータとステアリングシャフトとが減速機構により接続され、前記ステアリングシャフトのステアリングシャフト角度を検出する第1角度センサと、前記モータのモータ軸角度を検出する第2角度センサとを具備する電動パワーステアリング装置において、
前記第1角度センサの実測角度、前記第2角度センサの実測角度、モータトルク及びモータ角速度に基づき、前記減速機構を含む非線形要素の特性の学習を繰り返し行って補償値マップを求め、前記補償値マップを用いて前記ステアリングシャフト角度及び前記モータ軸角度を推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記ステアリングシャフト角度の推定角度及び前記モータ軸の推定角度と、前記第1角度センサの実測角度及び前記第2角度センサの実測角度とを比較することにより、前記第1角度センサ及び前記第2角度センサの故障を相互に診断する診断機能を有する請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記診断機能により、前記第1角度センサ又は前記第2角度センサが故障であると判定された場合、前記モータ軸の推定角度又は前記ステアリングシャフト角度の推定角度に基づいて前記アシスト制御を継続するようになっている請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記学習は、ハンドルを保舵又は所定速度以下で緩慢操舵した場合の静的特性学習及び前記ハンドルを所定速度以上で操舵した場合の動特性学習で実施される請求項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。
- 前記第1角度センサの実測角度、前記第2角度センサの実測角度、前記モータトルク及び前記モータ角速度に基づく初期値が、予め格納されている各特性ノミナル値の近似値範囲外であるときに前記静的特性学習及び前記動特性学習を実施する請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記学習は、ハンドルを保舵又は所定速度以下で緩慢操舵した場合の静的特性学習で実施される請求項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。
- 前記第1角度センサの実測角度、前記第2角度センサの実測角度、前記モータトルク及び前記モータ角速度に基づく初期値が、予め格納されている静的特性ノミナル値の近似値範囲外であるときに前記静的特性学習を実施する請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記学習は、ハンドルを保舵又は所定速度以下で緩慢操舵した場合の静的特性学習、前記ハンドルを所定速度以上で操舵した場合の動特性学習及び遅れ特性学習で実施される請求項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。
- 前記第1角度センサの実測角度、前記第2角度センサの実測角度、前記モータトルク及び前記モータ角速度に基づく初期値が、予め格納されている各特性ノミナル値の近似値範囲外であるときに前記静的特性学習、前記動特性学習及び前記遅れ特性学習を実施する請求項8に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記ステアリングシャフト角度が、前記ステアリングシャフトのトーションバーに対してピニオン側の角度である請求項1乃至9のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記比較を、前記ステアリングシャフト角度の推定角度及び前記モータ軸の推定角度と、前記第1角度センサの実測角度及び前記第2角度センサの実測角度との偏差が許容範囲内であるかによって行い、前記許容範囲外である動作を所定回数繰り返したときに、前記操舵系若しくはセンサ系の故障を判定する請求項2乃至10のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 車両の操舵系をアシスト制御するモータとステアリングシャフトとが減速機構により接続され、前記ステアリングシャフトのピニオン側のステアリングシャフト角度を検出する第1角度センサと、前記モータのモータ軸角度を検出する第2角度センサと、前記モータのモータ電流を検出する電流検出部とを具備する電動パワーステアリング装置において、
前記モータ電流に基づくモータトルク、前記ステアリングシャフト角度、前記モータ軸角度に基づくモータ角速度により、前記減速機構を含む非線形要素の特性の学習を繰り返し行い、補償値マップを演算する非線形要素の非線形論理部と、
前記補償値マップ及び前記モータ軸角度を用いて前記ステアリングシャフト推定角度を推定するステアリングシャフト角度推定部と、
前記補償値マップ及び前記ステアリングシャフト角度を用いて前記モータ軸推定角度を推定するモータ軸角度推定部と、
を具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記非線形要素の非線形論理部が、
前記モータトルクに対する静的特性補償部と、前記モータ角速度に対する動特性補償部とで構成されている請求項12に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記静的特性補償部が第1補償値を出力し、前記動特性補償部が第2補償値を出力し、第1補償値及び第2補償値を加算して角度補償値を生成する請求項13に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記静的特性補償部が、
前記モータトルクを入力するLPFと、前記LPFからのノイズ除去済みモータトルクを入力する非線形要素の静的特性マップとで構成されている請求項13又は14に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記動特性補償部が、
前記モータ角速度を入力する非線形要素の動特性マップと、前記ノイズ除去済みモータトルク及び前記非線形要素の動特性マップからの第1補償値を入力する非線形要素の遅れ特性マップとで構成されている請求項13乃至15のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記非線形要素の静的特性マップが、
前記モータ角速度に基づいて第1学習判定信号を出力する静的特性学習判定部と、前記第1学習判定信号、前記モータトルク、前記ステアリングシャフト角度及び前記モータ軸角度を入力する静的特性学習論理部とで構成されている請求項15に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記静的特性学習論理部が、
前記モータトルクを入力する第1加算平均部と、前記ステアリングシャフト角度及び前記モータ軸角度の偏差を入力する第2加算平均部と、前記第1加算平均部及び前記第2加算平均部からの第1加算平均値及び第2加算平均値を入力する非線形要素の静的特性マップ作成部とで構成されている請求項17に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記非線形要素の動特性マップが、
前記LPFと、モータ角加速度及び前記LPFからのモータトルクに基づいて第2学習判定信号を出力する動特性学習判定部と、前記第2学習判定信号、前記モータ角度、前記ステアリングシャフト角度及び前記モータ軸角度を入力する動特性学習論理部とで構成されている請求項16に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記動特性学習論理部が、
前記非線形要素の静的特性マップと、前記モータ角速度を入力する第3加算平均部と、前記モータ軸角度及び前記非線形要素の静的特性マップからの第3補償値の加算値と前記ステアリングシャフト角度の偏差を入力する第4加算平均部と、前記第3加算平均部及び前記第4加算平均部からの第3加算平均値及び第4加算平均値を入力する非線形要素の動特性マップ作成部とで構成されている請求項19に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記非線形要素の遅れ特性マップが、
前記ノイズ除去済みモータトルクに基づいて第3学習判定信号を出力する遅れ特性学習判定部と、前記第3学習判定信号、前記モータトルク、前記モータ角速度、前記ステアリングシャフト角度及び前記モータ軸角度を入力する遅れ特性学習論理部とで構成されている請求項16に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記遅れ特性学習論理部が、
前記非線形要素の静的特性マップと、
前記モータトルクを入力する第5加算平均部と、
前記モータ角速度を入力するマルチ遅延部と、
前記マルチ遅延部からのマルチ遅延モータ角速度を入力すると共に、前記モータ軸角度及び前記第3補償値の加算値と前記ステアリングシャフト角度の偏差を入力する相互相関部と、
前記第5加算平均部からの第5加算平均値、前記相互相関部からの相互相関値を入力する非線形要素の遅れ特性マップ作成部と、
で構成されている請求項21に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記マルチ遅延部が複数の遅延器で構成されており、前記モータ角速度を所定遅延時間ずる遅延させたマルチ遅延モータ角速度を出力するようになっている請求項22に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記相互相関部が、前記ステアリングシャフト角度を参照として、前記マルチ遅延モータ角速度の相関関数を計算し、相関の一番大きい前記マルチ遅延モータ角速度の遅延時間を前記非線形要素の遅れ特性マップ作成部に反映させるようになっている請求項23に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記学習を推定角度と実測角度の誤差が許容範囲内となるように行い、前記誤差が前記許容範囲外である動作を所定回数繰り返したときに、前記操舵系若しくはセンサ系の故障を判定する請求項12乃至24のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
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