JPWO2017150445A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
I−P制御を用いていることによって、応答特性起因の振動を除去すると共に、ハンドル振動除去部を用いていることにより、自動モード中にトーションバーのバネ性とハンドルの慣性モーメントによる振動を除去することが可能な電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】
アシストモードに切り換えられた場合に第1のモータ電流指令値を出力し、自動モードに切り換えられた場合に第2のモータ電流指令値を出力し、目標操舵角について、所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、実操舵角とハンドル振動除去部の出力値の差分を入力し、モータ角速度指令値を出力する位置制御部と、モータ角速度指令値とモータ角速度の偏差を演算して入力する積分部と、モータ角速度を入力する比例部と、積分部の出力から比例部の出力を減算して第2のモータ電流指令値を出力する速度制御部とを備える。
【選択図】図5
Description
或いは前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第1のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、前記目標操舵角、実操舵角、前記モータのモータ角速度及びトーションバートルクに基づいて第2のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、前記舵角制御部は、前記アシストモード時に前記第1のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第2のモータ電流指令値を出力する構成であり、所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する速度制御部と、前記トーションバートルクの信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記信号を通過させるハンドル制振部とで構成され、前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力と前記ハンドル制振部の出力とを加算して前記第2のモータ電流指令値として出力することにより達成される。
Jc:コラム慣性[kg・m2]
Dc:コラム減衰係数[N・m/(rad/s)]
Jh:ハンドル慣性[kg・m2]
Dh:ハンドル減衰係数[N・m/(rad/s)]
Ks:トーションバーバネ定数[N・m/rad]
D s:トーションバー減衰定数[N・m/(rad/s)]
Kt:モータトルク定数[N・m/A]
ただし、モータ発生トルクはコラム軸のトルクに換算(減速機構分を考慮)する。また、電流指令値Irefに対し実際のモータ電流は一致しているものとして扱っているため、電流制御は省略する。
θref:目標舵角[rad]
θh:ハンドル舵角[rad]
θc:コラム角[rad]
ωc:コラム角速度[rad/s]
なお、コラム角速度ωcはECU内でモータ回転角を差分演算してモータ回転速度にし、さらにコラム軸換算している。実際には、高周波域のノイズ除去のためにローパスフィルタ(LPF)を用いている(図示せず)。
Tt:トーションバートルク[N・m]
Iref:電流指令値[A]
ωref:目標角速度[rad/s]
以上のような物理量を用いて、目標操舵角θrefからハンドル舵角θhまでの全体ブロック線図は、図9のような構成として示すことができる。この構成に基づいてモデルを説明する。
20 モータ
23 トーションバー
100 コントロールユニット(ECU)
130 車両側のECU
131 切換指令部
132、132X 目標操舵角生成部
132a 車両状態量検出器
132b 目標軌道演算部
132c 車両運動制御部
140、140A EPS側のECU
141 トルク制御部
142 切換部
143 モータ駆動部
150 モータ
200、200X、200Y 舵角制御部
211、311 レートリミッタ
212、312 ハンドル振動除去部
214 位置制御部
215 速度制御部
215a、315a、318b、320c、415a 積分部
215b、314、315b、415b、419b 比例部
216 ハンドル制振部
218 モータ速度指令FFフィルタ
316 モータトルク変換部(Kt)
317 トーションバー部
318a コラム慣性部
319 微分部(s)
320a 遅延部
320b ハンドル慣性部
410 横位置指令上下限リミッタ
411 横位置指令レートリミッタ
412 位置指令振動除去部
414 横位置制御部
415 横速度制御部
416 横速度演算手段
418 横速度指令FFフィルタ
419 車両挙動安定化手段
419a 位相補償フィルタ
Claims (14)
- 車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第1のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角及び前記モータのモータ角速度に基づいて第2のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、
前記舵角制御部は、
前記アシストモード時に前記第1のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第2のモータ電流指令値を出力する構成であり、
所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、
前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、
前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して前記第2のモータ電流指令値を出力する速度制御部と、
で構成されている電動パワーステアリング装置。 - 車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第1のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角、前記モータのモータ角速度及びトーションバートルクに基づいて第2のモータ電流指令値を算出する舵角制御部とを備え、
前記舵角制御部は、
前記アシストモード時に前記第1のモータ電流指令値を出力し、前記自動モード時に前記第2のモータ電流指令値を出力する構成であり、
所定周期における前記目標操舵角について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記目標操舵角に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力を入力して所定中心周波数の近傍の周波数成分を遮断して出力するハンドル振動除去部と、
前記実操舵角及び前記ハンドル振動除去部の出力値の差分を入力してモータ角速度指令値を出力する位置制御部と、
前記モータ角速度指令値及び前記モータ角速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記モータ角速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する速度制御部と、
前記トーションバートルクの信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記信号を通過させるハンドル制振部と、
で構成され、
前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力と前記ハンドル制振部の出力とを加算して前記第2のモータ電流指令値として出力する電動パワーステアリング装置。 - 前記舵角制御部は、前記レートリミッタの出力を入力し、フィードフォワード処理をして出力するモータ速度指令フィードフォワードフィルタを更に備え、
前記位置制御部が比例部を有し、前記差分を前記比例部に入力し、前記比例部の出力と、前記モータ速度指令フィードフォワードフィルタとを加算して、前記モータ角速度指令値として出力するようになっている請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記舵角制御部は、前記速度制御部の出力に対して、所定の上限値及び所定の下限値を設けて前記出力を制限して前記第2のモータ電流指令値を出力する出力リミッタを備える請求項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。
- 前記ハンドル振動除去部が前記所定中心周波数の近傍を遮断するノッチフィルタである請求項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。
- 前記所定中心周波数は、前記自動モード中におけるトーションバーのバネ性とステアリングホイールの慣性モーメントによる振動周波数である請求項1乃至5のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記所定の遮断周波数は、前記自動モード中におけるトーションバーのバネ性とステアリングホイールの慣性モーメントによる振動周波数である請求項1乃至6のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記所定中心周波数が7.5〜17.5Hzである請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記所定の遮断周波数が7.5〜17.5Hzである請求項7に記載の電動パワーステアリング装置。
- 車両の操舵系を操舵するに際して前記操舵系にアシスト力を付与するモータを制御するアシストモードと、前記車両が自律走行するに際して前記車両から随時与えられる目標操舵角に応じて前記モータを制御する自動モードとを有する電動パワーステアリング装置において、
前記車両の車速と前記操舵系のステアリングシャフトに入力された操舵トルクとに基づいて第1のモータ電流指令値を算出するトルク制御部と、
前記目標操舵角、実操舵角、及び前記モータのモータ角速度に基づいて第2のモータ電流指令値を算出する舵角制御部と、
車両情報に基づいて前記目標操舵角を算出する車両運動制御部と、
を備え、
前記車両運動制御部は、
所定周期における横位置指令について階段状に出力値を変化させ、前記出力値を前記横位置指令に一致させるようにするレートリミッタと、
前記レートリミッタの出力の振動周波数成分を除去する横位置指令振動除去部と、
横位置に基づいて横速度を演算する横速度演算部と、
前記横位置及び前記横位置指令振動除去部の出力値の差分を入力して横速度指令値を出力する横位置制御部と、
前記横速度指令値及び前記横速度の偏差を演算し、前記偏差を入力する積分部と、前記横速度を入力する比例部とを備え、前記積分部の出力から前記比例部の出力を減算して出力する横速度制御部と、
ヨーレート信号を入力し、所定の遮断周波数以上の前記ヨーレート信号を通過させる車両挙動安定化部と、
で構成され、
前記車両運動制御部は、前記横速度制御部の出力と前記車両挙動安定化部の出力とを加算して前記目標操舵角とする電動パワーステアリング装置。 - 前記舵角制御部は、前記レートリミッタの出力を入力し、フィードフォワード処理をして出力する横速度指令フィードフォワードフィルタを更に備え、
前記横位置制御部が第1比例部を有し、前記差分を前記第1比例部に入力し、前記比例部の出力と、前記横速度指令フィードフォワードフィルタの出力とを加算し、前記横速度指令値として出力する請求項10に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記車両情報は、前記横位置指令、前記横位置及び前記ヨーレート信号である請求項10又は11に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記車両挙動安定化部は、位相補償フィルタと第2比例部とから構成され、前記位相補償フィルタが、1次フィルタ又は2次フィルタである請求項10乃至12のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記位相補償フィルタは1次のローパスフィルタであり、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数が0.5Hzに設定されている請求項13に記載の電動パワーステアリング装置。
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