KR100567516B1 - Device for controlling electric power steering - Google Patents
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Abstract
과제assignment
종래의 전동식 파워 스티어링 제어 장치에서는, 조타 속도와 차속의 양쪽의 값에 응하여, 노면 반력 토크 검출기의 로우패스 필터의 시정수를 결정하는 기술은 제안되지 않았기 때문에, 노면 반력 토크 추정 정밀도에 문제가 있었다.In the conventional electric power steering control apparatus, since the technique of determining the time constant of the low pass filter of the road reaction force torque detector according to the values of both the steering speed and the vehicle speed has not been proposed, there is a problem in the road reaction torque estimation accuracy. .
해결 수단Resolution
차속 검출기(11)에 의해 검출된 차속과, 모터 속도 검출기(13)에 의해 검출된 모터 속도에 응하여 시정수이 결정되는 로우패스 필터 요소(151)를 갖는 노면 반력 토크 검출기(15, 15A 내지 15F)를 이용하여, 스티어링축 반력 토크 신호 출력 수단에 의해 출력된 스티어링축 반력 토크 신호를, 로우패스 필터 처리함에 의해 노면 반력 토크 추정치를 얻도록 하여, 노면 반력 토크 추정의 정밀도를 올리도록 하였다.Road reaction force torque detectors 15, 15A to 15F having a vehicle speed detected by the vehicle speed detector 11 and a low pass filter element 151 whose time constant is determined in response to the motor speed detected by the motor speed detector 13. The road surface reaction torque torque estimate was obtained by performing a low pass filter on the steering shaft reaction force torque signal outputted by the steering shaft reaction force torque signal output means, to increase the accuracy of the road surface reaction torque estimation.
파워 스티어링, 노면 반력 토크Power steering, road surface reaction torque
Description
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing an electric power steering control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 추정 연산의 원리도.2 is a principle diagram of a road surface reaction torque estimation calculation of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크와 마찰 토크를 도시한 특성도.3 is a characteristic diagram showing road reaction force torque and friction torque of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 블록도.4 is a block diagram showing the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기를 도시한 블록도.Fig. 5 is a block diagram showing a road surface reaction torque detector of the electric power steering control device according to the first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기의 동작을 도시한 플로우챠트.6 is a flowchart showing the operation of the road surface reaction torque detector of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 차속과 얼라인먼트 토크/조타각과의 관계를 도시한 특성도.Fig. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between vehicle speed and alignment torque / steering angle of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 모터 속도 연산부의 구성을 도시한 블록도.8 is a block diagram showing a configuration of a motor speed calculating section of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 블록도.9 is a block diagram showing an electric power steering control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 1O은 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기를 도시한 블록도.10 is a block diagram showing a road surface reaction torque detector of the electric power steering control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기의 동작을 도시한 플로우챠트.Fig. 11 is a flowchart showing the operation of the road surface reaction torque detector of the electric power steering control device according to the second embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크와 조타각과의 관계를 도시한 특성도.12 is a characteristic diagram showing the relationship between the road reaction force torque and the steering angle of the electric power steering control apparatus according to the third embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기를 도시한 블록도.Fig. 13 is a block diagram showing a road surface reaction torque detector of an electric power steering control device according to a third embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기의 동작을 도시한 플로우챠트.Fig. 14 is a flowchart showing the operation of the road surface reaction torque detector of the electric power steering control apparatus according to the third embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치에 이용되는 다른 노면 반력 토크 검출기를 도시한 블록도.Fig. 15 is a block diagram showing another road surface reaction torque detector used in the electric power steering control apparatus according to the third embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 제 4의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기를 도시한 블록도.16 is a block diagram showing a road surface reaction torque detector of the electric power steering control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 제 4의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기의 동작을 도시한 플로우챠트.Fig. 17 is a flowchart showing the operation of the road surface reaction torque detector of the electric power steering control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 제 5의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기를 도시한 블록도.18 is a block diagram showing a road surface reaction torque detector of the electric power steering control apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
도 19의 A는 본 발명의 제 6의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기를 도시한 블록도.19A is a block diagram showing a road surface reaction torque detector of the electric power steering control apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
도 19의 B는 본 발명의 제 6의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치에 있어서의 조타 속도와 차속과의 관계를 도시한 특성도.19B is a characteristic diagram showing a relationship between a steering speed and a vehicle speed in the electric power steering control device according to the sixth embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 제 7의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 구성도. 20 is a block diagram showing an electric power steering control device according to a seventh embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 제 8의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 구성도.21 is a block diagram showing an electric power steering control device according to an eighth embodiment of the present invention.
♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠♠ Explanation of the symbols for the main parts of the drawings.
4 : 모터 11 : 차속 검출기4: motor 11: vehicle speed detector
12 : 조타 토크 검출기 13 : 모터 속도 검출기12: steering torque detector 13: motor speed detector
14 : 모터 가속도 검출기 15 : 노면 반력 토크 검출기14
16 : 어시스트 토크 결정 블록 17 : 모터 전류 결정기16: assist torque determination block 17: motor current determiner
18 : 모터 구동기 20 : 모터 전류 검출기18: motor driver 20: motor current detector
기술분야Technical Field
본 발명은, 자동차의 운전자에 의한 조타 토크를 보조하는 어스시트 토크를 발생하는 전기 모터을 제어하는 전동식 파워 스티어링 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래의 기술Conventional technology
종래의 전동식 파워 스티어링 제어 장치로서, 노면 반력 토크(road surface reaction torque)를 추정하기 위해, 1단 이상의 1차 로우패스 필터를 구성하고, 이 로우패스 필터의 시정수를 조타 속도에 응하여 변경하는 것이 특개2001-239951호 공보에 개시되어 있고, 또한 로우패스 필터의 시정수를 차속에 응하여 변경하는 것이, 특개2001-122146호 공보에 개시되어 있다.In the conventional electric power steering control device, in order to estimate the road surface reaction torque, it is necessary to construct one or more first-order low pass filters, and to change the time constant of the low pass filters in response to the steering speed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-239951 discloses a modification of the time constant of a low pass filter in response to a vehicle speed.
그러나, 상기 종래의 기술과 같이, 조타 속도에만 응하여 로우패스 필터의 시정수를 결정하는 것은, 차속이 올라가면 노면 반력 토크의 추정 정밀도가 저하한다는 문제가 있고, 또한, 차속에만 응하여 로우패스 필터의 시정수를 결정하는 것은, 조타 속도가 빠르게 되면 노면 반력 토크의 추정 정밀도가 저하된다는 문제가 있다. 지금까지, 조타 속도 또는 어시스트 토크를 발생하는 전기 모터의 회전 속도와, 차속의 양쪽에 응하여, 로우패스 필터의 시정수를 결정하는 기술은, 제안되어 있지 않다.However, as in the conventional technique, determining the time constant of the low pass filter in response to the steering speed only has a problem in that the estimation accuracy of the road reaction reaction torque decreases when the vehicle speed increases, and the low pass filter in response to the vehicle speed only has a problem. Determining the time constant has a problem that the estimation accuracy of the road reaction force torque is lowered when the steering speed is increased. Until now, the technique which determines the time constant of a lowpass filter according to both the rotational speed of an electric motor which produces a steering speed or an assist torque, and a vehicle speed is not proposed.
본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 로우패스 필터의 시정수를 어시스트 토크를 발생하는 전기 모터의 회전 속도와 차속의 양쪽을 이용하여 결정하도록 구성함에 의해, 노면 반력 토크의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있는 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the time constant of the low pass filter is configured to be determined by using both the rotational speed and the vehicle speed of the electric motor generating assist torque. An object of the present invention is to obtain an electric power steering control device capable of improving the estimation accuracy.
본 발명에 관한 전동식 파워 스티어링 제어 장치에서는, 운전자의 조타 토크를 보조하는 어시스트 토크를, 차축에 연결된 스티어링축에 주는 전기 모터을 갖는 전동식 파워 스티어링 제어 장치에 있어서, 차속을 검출하는 차속 검출 수단과, 상기 전기 모터의 회전 속도를 검출하는 모터 속도 검출 수단과, 상기 스티어링축에 대한 스티어링축 반력 토크에 응한 스티어링 반력 토크 신호를 출력하는 스티어링축 반력 토크 신호 출력 수단과, 상기 스티어링축 반력 토크 신호를 로우패스 필터 동작에 의해 필터함에 의해 상기 어시스트 토크의 제어에 이용되는 노면 반력 토크 추정치를 얻는 노면 반력 토크 검출 수단을 구비하고, 상기 차속 검출 수단에 의해 검출된 차속과 상기 모터 속도 검출 수단에 의해 검출된 모터 속도에 응하여 상기 로우패스 필터 동작의 시정수를 결정하도록 한 것이다.The electric power steering control apparatus which concerns on this invention WHEREIN: The electric power steering control apparatus which has an electric motor which provides the assist torque which assists a driver's steering torque to the steering shaft connected to an axle, The vehicle speed detection means which detects a vehicle speed, The said A low speed motor speed detecting means for detecting a rotational speed of an electric motor, a steering shaft reaction torque signal output means for outputting a steering reaction torque signal in response to a steering shaft reaction torque with respect to the steering shaft, and the steering shaft reaction torque signal A road surface reaction torque detection means for obtaining a road surface reaction force torque estimate value used for controlling the assist torque by filtering by a filter operation, the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means and the motor detected by the motor speed detection means The lowpass filter in response to speed It will have to determine the time constant of the low.
본 발명에 관한 전동식 파워 스티어링 제어 장치에 의하면, 어시스트 토크를 주는 전기 모터의 회전 속도가 변화한 경우나, 차속이 변화한 경우에 있어서도 노면 반력 토크의 추정이 가능하게 되고, 그것들에 응동(應動)한 전동식 파워 스티어링 제어를 실현할 수 있다.According to the electric power steering control apparatus which concerns on this invention, even when the rotation speed of the electric motor which gives an assist torque changes, or when the vehicle speed changes, estimation of road reaction force torque becomes possible, and it responds to them. Electric power steering control can be realized.
실시의 형태Embodiment of embodiment
제 1의 실시예First embodiment
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an electric power steering control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 1에 있어서, 부호 1은 자동차의 운전자가 조타하는 자동차의 스티어링 핸 들이고, 스티어링축(1A)에 결합되어 있다. 2는 자동차의 차축(2A)의 양 단부에 부착된 타이어이고, 스티어링축(1A)은 차축(2A)에 그것을 조타하도록에 연결된다. 3은 핸들(1)로부터 타이어(2)까지의 조타 토크 전달 기구 중에, 예를 들면 스티어링축(1A)에 마련된 토크 센서이고, 운전자자의 핸들 조작에 의한 조타 토크를 검출한다. 4는 핸들(1)로부터 타이어(2)까지의 조타 토크 전달 기구 중에, 예를 들면 스티어링축(1A)에 어시스트 토크를 주도록 결합된 EPS(Electric Power Steering) 모터이고, 운전자에 의한 조타 토크를 보조하는 어시스트 토크를 발생시킨다. 5는 EPS 모터(4)를 제어하는 EPS용 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, 이하 EPS-ECU라고 한다)이고, 6은 운전자에 의한 핸들(1)의 조타각을 검출하도록 마련된 조타각 센서이고, 핸들(1)의 뉴트럴 위치부터의 조타각을 검출한다. 7은 EPS 모터(4)와 스티어링축(1A) 사이에 마련된 감속 기어이고, EPS 모터(4)는 이 감속 기어(7)을 통하여 스티어링축(1A)을 감속 구동한다.In Fig. 1,
또한, 부호 θhdl은 핸들(1)의 조타각, θsens는 조타각 센서(6)로부터 출력되는 조타각 검출 신호, Tsens는 토크 센서(3)로부터 출력되는 조타 토크 검출 신호, Imtr_sens는 EPS 모터(4)의 구동 전류 검출 신호, Vt_sens는 EPS 모터(4)의 구동 전압 검출 신호, Vsupply는 EPS 모터(4)에 대한 전원 공급 전압, Tassist는 EPS 모터(4)에 의해 스티어링축(1A)에 주어지는 어시스트 토크, Thdl은 운전자에 의해 핸들(1)에 주어지는 조타 토크, Ttran은 스티어링축(1A)에 타이어(2)로부터 주어지는 스티어링축 반력 토크, Tfrp는 스티어링축(1A)으로부터 차축(2A)에 이르는 스티어링 경로에 있어서의 마찰 토크, Talign은 타이어(2)로부터 주어지는 노면 반력 토크이다.The reference sign θ hdl is the steering angle of the
도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 추정 연산의 원리도로서, 로우패스 필터 요소(151)를 포함한다. 이 로우패스 필터 요소(151)는, EPS용의 ECU(5) 내의 마이크로프로세서에 의해, 입력 신호를 로우패스 필터에 의해 필터한 것과 같은 신호 처리를 행하는 것으로, 하드웨어로서의 로우패스 필터를 실제로 사용할 필요는 없다.2 is a principle diagram of a road reaction force torque estimation calculation of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention, and includes a low
도 2에 있어서, Ttire_est는 노면 반력 토크 추정치, τest는 로우패스 필터 요소(151)의 시정수, s는 라플라스 변환 변수이다. 연산 블록(151)은, 스티어링축 반력 토크(Ttran)에 대응하는 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 받고, 그것에 1/τest×s + 1을 승산하여, 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)를 출력한다. In Fig. 2, Ttire_est is a road reaction force torque estimate,? Est is a time constant of the low
도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 토크와 시간의 변화를 도시한 특성도이다.3 is a characteristic diagram showing changes in torque and time of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 3에 있어서, 종축은 토크(Nm), 횡축은 시간(초)이다. 특성 A는 스티어링축 반력 토크(Ttran)의 변화를, 특성 B는 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)의 변화를, 또한 특성 C는 마찰 토크(Tfrp)의 변화를 나타낸다. 특성 A는 특성 B와 특성 C의 합이다.In FIG. 3, the vertical axis is torque Nm, and the horizontal axis is time (second). The characteristic A represents a change in the steering shaft reaction force torque Ttran, the characteristic B represents a change in the road surface reaction torque estimate Ttire_est, and the characteristic C represents a change in the friction torque Tfrp. Property A is the sum of property B and property C.
도 4는 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 구성도이고, 도면 중 1점쇄선으로 둘러싸인 부분(10)이 모터(4)의 구동 전류(Imtr)에 대한 목표치를 연산하는 연산 블록(10)이다.FIG. 4 is a block diagram showing the electric power steering control device according to the first embodiment of the present invention, wherein the
도 4에 있어서, 부호 11은 자동차의 차속(Sveh)을 검출하여 차속 신호(Sveh_sens)를 발생하는 차속 검출기이고, 차속 검출 수단이다. 12는 핸들(1)에 대한 조타 토크(Thdl)를 조타 토크 검출 신호(Tsens)로서 검출하는 조타 토크 검출기이고, 조타 토크 검출 수단이다. 13은 EPS 모터(4)의 회전 속도(Smtr)를 회전 속도 검출 신호(Smtr_sens)로서 검출하는 모터 속도 검출기이고, 모터 속도 검출 수단이다. 14는 모터 속도 검출기(13)의 출력에 의거하여 모터(4)의 회전 가속도 신호(감속도도 포함한다)(Amtr_sens)를 검출하는 모터 가속도 검출기이고, 모터 가속도 검출 수단이다. 15는 노면 반력 토크 검출기이고, 노면 반력 토크 검출 수단이다. 이 노면 반력 토크 검출기(15)는, 스티어링축 반력 토크(Ttran)가 입력되고, 차속 검출기(11)로부터의 차속 신호(Sveh_sens) 및 모터 속도 검출기(13)로부터의 모터 회전 속도 검출 신호(Smtr_sens)의 출력을 이용하여, 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)를 출력한다. 16은 어시스트 토크 결정 블록이고, 차속 검출기(11)로부터의 차속 신호(Sveh_sens), 조타 토크 검출기(12)로부터의 조타 토크 검출 신호(Tsens), 모터 속도 검출기(13)로부터의 모터 속도 검출 신호(Smtr_sens) 및 모터 가속도 검출기(14)로부터의 모터 가속도 검출 신호(Amtr_sens)의 출력을 기초로 하여, 조타 토크(Thdl)를 보조하는 어시스트 토크(Tassist)를 결정한다. 17은 어시스트 토크 결정 블록(16)의 출력에 의거하여 EPS 모터(4)의 구동 전류(Imtr)에 대한 목표치를 결정하는 모터 전류 결정기, 18은 EPS 모터(4)를 구동하는 모터 구동기, 20은 EPS 모터(4)의 구동 전류(Imtr)를 검출하여 모터 전류 검출 신호(Imtr_sens)를 출력하는 모터 전류 검출기이다. 이 모터 구동기(18)는 모터 전류 결정기(17)로부터의 구동 전류(Imtr)에 대한 목표치와, 모터 전류 검출기(20)에 의해 검출된 모터 전류 검출 신호(Imtr_sens)가 동등하게 되도록, EPS 모터(4)를 구동하고, EPS 모터(4)는 어시스트 토크(Tassist)를 발생한다.In Fig. 4,
도 5는 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15)의 구체적 구성을 도시한 기능 블록도이고, 1점쇄선으로 둘러싸인 부분이 노면 반력 토크 검출기(15)에 상당한다.FIG. 5 is a functional block diagram showing a concrete configuration of the road reaction
도 5에 있어서, 부호 21은 스티어링축 반력 토크(Ttran)의 검출 블록이고, 스티어링축 반력 토크(Ttran)을 받고, 그것에 비례하는 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 출력한다. 22는 비(比)(Kalign)의 연산 블록이고, 차속 검출기(11)로부터의 차속 신호(Sveh_sens)를 기초로 하여 노면 반력 토크(얼라인먼트 토크)(Talign)와 조타각(θhdl)의 비(Kalign)를 연산한다. 23은 시정수 연산 블록이고, 연산 블록(22)으로부터의 비(Kalign) 및 모터 속도 검출기(13)로부터의 모터 속도 신호(Smtr_sens)에 의거하여 로우패스 필터 요소(151)의 시정수를 연산한다. 24는 검출 블록(21)으로부터의 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)와 시정수 연산 블록(23)의 출력을 기초로 하여, 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)를 연산하여 출력하는 로우패스 필터 연산 블록이다.In Fig. 5,
도 6은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15)의 동작을 도시한 플로우챠트이다. 이 플로우챠트는, 스타트부터 엔드의 사이에, 7개의 처리 스텝(S101부터 S107)을 포함하고 있다. 이 스텝(S101부터 S107)에 관해서는, 후에 설명한다.FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the road surface
도 7은 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 자동차의 차속(Sveh)과 비(Kalign), 즉 노면 반력 토크(얼라인먼트 토크)(Talign)/조타각(θhdl)의 특성 D를 도시한 특성도이다.FIG. 7 shows the characteristics of vehicle speed Sveh and Kalign, that is, road reaction force torque (alignment torque) (Talign) / steering angle (θhdl) of the motor vehicle of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment of the present invention. It is a characteristic diagram which shows D.
도 7에 있어서, 횡축은 차속, 종축은 비(Kalign), 즉 노면 반력 토크(얼라인먼트 토크)(Talign)의 조타각(θhdl)에 대한 비이다. 특성 D로부터 분명한 바와 같이, 차속(Sveh)이 작은 경우는, 노면 반력 토크(얼라인먼트 토크)(Talign)의 조타각(θhd1)에 대한 비(Kalign)는 작고, 차속(Sveh)이 커짐에 따라서 상기 비(Kalign)는 커진다.In Fig. 7, the horizontal axis represents the vehicle speed and the vertical axis represents the ratio Kalign, that is, the ratio with respect to the steering angle? Hdl of the road reaction force torque (alignment torque) Talign. As apparent from the characteristic D, when the vehicle speed Sveh is small, the ratio Kalign of the road surface reaction force torque (alignment torque) Talign to the steering angle θhd1 is small, and as the vehicle speed Sveh increases, Kalign becomes large.
다음에, 제 1의 실시예의 동작에 관해 설명한다.Next, the operation of the first embodiment will be described.
전동식 파워 스티어링 제어 장치는, 운전자가 핸들(1)을 꺾은 때의 조타 토크(Thdl)를 토크 센서(3)에서 조타 토크 검출 신호(Tsens)로서 측정하고, 그 조타 토크 검출 신호(Tsens)에 응하여, 조타 토크(Thdl)를 보조하는 어시스트 토크(Tassist)를 발생시키는 것을 주된 기능으로 하는 것이다. 또한, 보다 좋은 조타 필링이나 조종 안정성을 실현하기 위해, 핸들(1)의 조타각(θhdl), EPS 모터(4)의 회전 속도, 또는, 회전 각속도(미분하여 모터 각가속도를 얻는 경우도 있다)를 측정하는 센서를 갖는다. 또한, EPS 모터(4)의 구동 전류(Imtr)의 검출 신호(Imtr_sens)와, 모터(4)의 단자간에 걸리는 구동 전압(Vt)의 검출 신호(Vt_sens)도 제어를 위해 EPS-ECU(5)에 받아들여진다.The electric power steering control device measures the steering torque Thdl when the driver is bending the
역학적으로는, 조타 토크(Thdl)와 어시스트 토크(Tassist)의 합이, 스티어링축 반력 토크(Ttran)에 대항하여 스티어링축(1A)을 회전시킨다. 또한, 핸들(1)을 회전시키는 때에는, 모터(4)의 관성항(J는 모터(4)의 관성 게인)도 작용하기 때문 에, 하기의 수학식 1의 관계가 성립한다.Dynamically, the sum of the steering torque Thdl and the assist torque Tassist rotates the
모터(4)에 의한 어시스트 토크(Tassist)는, 하기의 수학식 2로 주어진다.The assist torque Tassist by the
여기서, Ggear는 전동 파워 스티어링 제어 장치의 감속 기어(7)의 감속 기어비이고, Kt는 토크 정수이다.Here, Ggear is a reduction gear ratio of the
또한, 스티어링축 반력 토크(Ttran)는, 노면 반력 토크(Talign)와 스티어링 기구 내의 전 마찰 토크(Tfric_all)와의 합이고, 하기의 수학식 3으로 주어진다.The steering shaft reaction force torque Ttran is the sum of the road surface reaction force torque Talign and the total friction torque Tfric_all in the steering mechanism, and is given by the following expression (3).
전동식 파워 스티어링 제어 장치의 제어 장치인 EPS_ECU(5)에서는, 상술한 센서 신호로부터 EPS 모터(4)의 구동 전류(Imtr)에 대한 목표치를 연산하고, 이에 대해, EPS 모터(4)의 실제의 구동 전류(Iact)가 일치하도록 전류 제어가 이루어지고, EPS 모터(4)는 구동 전류치에 토크 정수와 기어비(모터로부터 스티어링축 사이)를 곱한 소정의 토크를 발생하고, 운전자가 조타하는 때의 조타 토크를 어시스트하는 구성으로 되어 있다.In the
다음에, 노면 반력 토크 추정 방식에 관해 설명한다.Next, a road surface reaction torque estimation method will be described.
전동식 파워 스티어링 제어 장치에 있어서의, 종래의 노면 반력 토크 검출기는, 중저속에서의 차선 변경(lane change) 조타를 상정하여 구축되어 있기 때문에, 정확하게 노면 반력 토크 추정을 행할 수 있는 조건이, 중저속에서의 저주파 조타로 한정되어 있다. 본 발명은, 보다 넓은 동작 조건에서 정확하게 노면 반력 토크 추정치를 얻을 수 있도록 하고, 또한 정확하게 노면 반력 토크 추정을 행할 수 있는 동작 범위의 확대에 의해, 노면 반력 토크 추정치를, 핸들과 타이어가 기계적으로 연결되어 있지 않는 스티어 바이 와이어(steer-by-wire) 장치에 있어서의, 조타 토크 발생 장치의 목표치로서도 사용 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.Since the conventional road surface reaction torque detector in the electric power steering control device is constructed assuming lane change steering at medium and low speeds, the condition under which the road surface reaction torque estimation can be accurately estimated is low to medium speed. Limited to low-frequency steering at. According to the present invention, the road reaction force torque estimate is mechanically connected to the road surface reaction torque estimate by expanding an operating range capable of accurately obtaining road reaction force torque estimates under a wider operating condition and further accurately performing road reaction force torque estimation. It aims at making it possible to use also as a target value of a steering torque generation apparatus in the steer-by-wire apparatus which is not performed.
노면 반력 토크 검출기(15)는, 도 2에 도시된 노면 반력 토크의 연산의 원리도를 기초로, 추정을 행하는 것이다. 전동식 파워 스티어링 제어 장치에서는, 스티어링축 회전 속도를 고정밀도로 검출할 수 없기 때문에, 마찰항의 영향을 직접 제거하는 것은 곤란하다. 그 때문에 필터를 이용하여 추정을 실시하여 왔다.The road surface
노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터 요소(151)에 입력함에 의해 추정된다.The road reaction force torque estimate Ttire_est is estimated by inputting the steering shaft reaction force torque signal Ttran_sens to the low
우선, 조타는, 커브, 차선 변경 등 다양한 장면에서 실시되지만, 그들의 조타 패턴은, 소정 시간 내의 범위에서는 일정 속도의 램프 상태로 간주한다. 그 경우의 노면 반력 토크는 도 3의 특성 B와 같이 되고, 또한 그 경우에 있어서의 마찰 토크는 도 3의 특성 C으로 나타나게 되고, 그들의 합인 스티어링축 반력 토크(Ttran)는 도 3의 특성 A로 나타나게 된다. 또한, 이것을 식으로 표시하면 노 면 반력 토크(Talign) 및 스티어링축 반력 토크(Ttran)는, 각각 하기의 수학식 4 및 수학식 5와 같이 된다. 여기서, s는 라플라스 변환 변수이다.First, steering is performed in various scenes such as curves and lane changes, but the steering pattern is regarded as a ramp state at a constant speed within a predetermined time range. The road surface reaction torque in that case is the same as the characteristic B of FIG. 3, and the friction torque in that case is represented by the characteristic C of FIG. 3, and the steering shaft reaction torque Ttran which is their sum is the characteristic A of FIG. Will appear. In addition, when this is expressed by an equation, the road reaction force torque Talign and the steering shaft reaction force torque Ttran are as shown in
여기서, Tgrad는 노면 반력 토크(Talign)의 시간 변화율, Ggear는 전동 파워 스티어링 장치의 감속 기어(7)의 감속 기어비, Tfric는 EPS 모터(4)의 정상 마찰 토크, Tfrp는 조타 기구 내의 마찰 토크이다.Here, Tgrad is the rate of change of the road reaction torque Talign, Ggear is the reduction gear ratio of the
스티어링축 반력 토크(Ttran)에 상당하는 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터 요소(151)로 필터함에 의해 얻어지는 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)는, 하기의 수학식 6으로 얻어진다.The road surface reaction torque torque estimate Ttire_est obtained by filtering the steering shaft reaction force torque signal Ttran_sens corresponding to the steering shaft reaction force torque Ttran by the low
이 때, 추정하여야 할 상태량인 노면 반력 토크(Talign)와 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)의 추정 오차 E(s)는, 하기의 수학식 7로 된다.At this time, the estimation error E (s) of the road reaction force torque Talign and the road reaction force torque estimated value Ttire_est, which are the state quantities to be estimated, is expressed by the following equation.
따라서 로우패스 필터(151)의 시정수(τest)가 하기의수학식 8로 표시될 때에, 추정 오차 E(s)가 0으로 된다(도 3 참조).Therefore, when the time constant? Est of the
여기서, 노면 반력 토크(Talign)의 시간 변화율(Tgrad)은, 하기의 수학식 9와 같이 노면 반력 토크(Talign)의 조타각에 대한 비(Kalign)와, 조타 속도(ωs)의 곱으로 표시된다.Here, the time change rate Tgrad of the road reaction force torque Talign is expressed as the product of the ratio Kalign to the steering angle of the road reaction force torque Talign and the steering speed ωs as shown in Equation 9 below. .
이 중 노면 반력 토크(Talign)의 조타각에 대한 비(Kalign)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 차종이 정해지면 차속마다 정해진다. 또한 조타 속도(ωs)는 검출 가능하다. 따라서 하기의 수학식 10에 의해 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)의 최적치가 정해진다.Among them, the ratio Kalign with respect to the steering angle of the road reaction force torque Talign is determined for each vehicle speed when the vehicle model is determined as shown in FIG. 7. In addition, the steering speed omega s can be detected. Therefore, the optimum value of the time constant? Est of the low
그리고, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 도 5의 블록도로 도시한 바와 같이, 블록(22, 23, 24)을 이용하여 가변으로에 함에 의해, EPS 모터(4)의 회전 속도(Smtr)의 변화에 의한 조타 속도ωs)의 변화, 및 차속(Sveh)이 변화하여도 노면 반력 토크(Ttire_sens)의 추정이 가능하게 된다.Then, as shown in the block diagram of FIG. 5, the time constant τest of the low
도 4 및 도 5는, 제 1의 실시예에 의한 구성을 도시하고 있다.4 and 5 show the configuration according to the first embodiment.
제 1의 실시예에 있어서, 전동식 파워 스티어링의 제어량을 결정하는 것은, 차속 검출기(11)에 의한 차속 신호(Sveh_sens), 조타 토크 검출기(12)에 의한 조타 토크 검출 신호(Tsens), 노면 반력 토크 검출기(15)에 의한 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est), 모터 속도 검출기(13)에 의한 모터 속도 검출 신호(Smtr_sens), 모터 가속도 검출기(14)에 의한 모터 가속도 신호(Amtr_sens)이다. 여기서, 본 발명에 있어서의 신규의 요소는, 노면 반력 토크 검출에 관한 것이기 때문에, 이하에 노면 반력 토크 검출기(15)에 관해 상술한다.In the first embodiment, the control amount of the electric power steering is determined by the vehicle speed signal Sveh_sens by the
제 1의 실시예에 있어서, 노면 반력 토크 검출기(15)에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 스티어링축 반력 토크(Ttran)가, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 검출하기 위해 블록(21)에 주어지고, 차속 신호(Sveh_sens)가 노면 반력 토크의 조타각에 대한 비(Kalign)를 연산하는 블록(22)에 주어지고, 또한 모터 속도 검출 신호(Smtr_sens)가 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 연산하는 블록(23)에 입력된다.In the first embodiment, the road surface
스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)는, 스티어링축 칼럼에 로드 셀 등의 검출기(스티어링축 반력 토크 검출 수단)를 부착함으로써, 그 상태량을 측정하는 것이 가능하고, 스티어링축 칼럼에 발생하는 토크(스티어링축 반력 토크)로서 검출된다.The steering shaft reaction torque signal Ttran_sens is capable of measuring the amount of state by attaching a detector (steering shaft reaction torque detection means) such as a load cell to the steering shaft column, and the torque generated on the steering shaft column (steering shaft). Reaction force torque).
또한, 모터 속도 검출 신호(Smtr_sens)는, 모터 속도 검출기(13)의 출력을 이용하여 검출한다. 그러나, 모터 전류의 출력을 이용하여, 하기의 수학식 11에 따라서 모터 속도를 구하는 것도 가능하다.In addition, the motor speed detection signal Smtr_sens is detected using the output of the
제 1의 실시예 및 이하의 실시의 형태에 있어서, 모터 속도 검출기(13)는 측정 및 연산의 어느 쪽에 의해서도, 모터 속도를 검출할 수 있다.In the first embodiment and the following embodiments, the
예를 들면, 도 8은, 연산에 의해 모터 속도를 검출하는 것이다.For example, FIG. 8 detects a motor speed by calculation.
도 8은, 본 발명의 제 1의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 모터 속도 검출기(13)에 있어서, 모터(4)의 속도를 연산으로 구하는 경우에 있어서의 연산부의 구성을 도시한 블록도이다.Fig. 8 is a block showing the configuration of an arithmetic unit in the case of calculating the speed of the
도 8에 있어서, 부호 161은 EPS 모터(4)를 나타내는 연산 블록을 나타내고, EPS 모터(4)의 코일 저항(R)과 인덕턴스(L)와 라플라스 변환 변수(S)의 곱(LS)과의 합을 분모에 포함하고 있다. 이 블록(161)에는, EPS 모터(4)의 구동 전압(Vt)과 EPS 모터(4)의 역기전압(Ve)의 차(Vt - Ve)가 입력된다. 162는 연산 블록(161)으로부터 EPS 모터(4)의 실제의 구동 전류(Iact)를 받고, 이것에 토크 정수(Kt)를 승산하여 토크 출력을 발생하는 연산 블록, 163은 연산 블록(162)으로부터의 토크 출력과 외란(外亂) 토크(Tdist)와의 차를 받는 게인 연산 블록, 164A, 164B는 적분기로서, 적분기(164A)는 게인 연산 블록(163)의 출력을 적분하고, 역기전압 정수(Kb)의 연산 블록(165)에 준다. 이 연산 블록(165)은 역기전압(Ve)을 발생한다. 이 도 8에 도시한 연산에서는, EPS 모터(4)의 구동 전압(Vt)과, 연산부(165)로부터의 EPS 모터(4)의 역기전압(Ve)과, EPS 모터(4)의 코일 저항(R) 및 코일 인덕턴스(L)를 이용하고, 하기의 수학식 11에 의해, EPS 모터(4)의 회전 속도(ω)를 연산할 수 있다.In Fig. 8,
이 도 8은, 모터(4)의 회전 속도를 연산에 의해 추정하는 구성을 도시하고 있다. EPS 모터(4)의 구동 전압(Vt), 그 역기전압(Ve), 및 모터에 의해 정해지는 정수로서, 코일 저항(R), 코일 인덕턴스(L)를 이용하여, 수학식 11에 의거하여, 모터 속도(ω)를 연산하는 것이 가능하다. 여기서, Kt는 토크 정수, J는 EPS 모터(4)의 관성 정수 게인, Kb는 역기전압 정수, S는 라플라스 변환 변수이다. Imtr은 EPS 모터(4)의 구동 전류이고, Iㆍmtr은 그 허수부를 나타낸다.FIG. 8 shows a configuration for estimating the rotational speed of the
우선, 다음 2개의 관계가 있다.First, there are two relationships.
RImtr + LIㆍmtr = Vt + VeRImtr + LI + Ve and Vt = mtr
Ve = Vt - (RImtr + LIㆍmtr)Ve = Vt - (RImtr + LI and mtr)
이들의 식에 있어서, 조타 주파수에 있어서 LIㆍmtr은 실질적으로 0이기 때문에, 다음 식이 성립한다.In these equations, since LI 占 mtr is substantially zero at the steering frequency, the following equation holds.
Ve = Vt-RImtrVe = Vt-RImtr
따라서, 상기 언급된 수학식 11은 다음과 같이 된다.Therefore, the above-mentioned
다음에, 노면 반력 토크 검출기(15)의 동작을 도 6의 플로우챠트에 의거하여 설명한다. 이 도 6의 플로우챠트로는, 스텝 S105에서, 수학식 10에 의거하여 시정수(τest)를 정한다.Next, the operation of the road surface
구체적으로는, 스텝 S101에서 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S102에서 차속 검출 신호(Sveh_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 뒤이어, 스텝 S103에서 모터 회전 검출 속도(Smtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S104에서 차속(Sveh)에 의거하여, 도 7에 따라, 노면 반력 토크의 조타각에 대한 비(Kalign)를 구한다. 스텝 S105에서 모터 회전 속도(Smtr_sens)와 비(Kalign)로부터 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 구한다. 뒤이어, 스텝 S106에서 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터 요소(151)에 입력하고, 그 로우패스 필터 동작에 의해 필터한다. 그리고, 스텝 S107에서 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)를 얻는다.Specifically, in step S101, the steering shaft reaction force torque signal Ttran_sens is read out and stored in the memory. In step S102, the vehicle speed detection signal Sveh_sens is read out and stored in the memory. Subsequently, in step S103, the motor rotation detection speed Smtr_sens is read out and stored in the memory. Based on vehicle speed Sveh in step S104, the ratio Kalign with respect to the steering angle of the road surface reaction force torque is calculated | required according to FIG. In step S105, the time constant? Est of the low
제 1의 실시예에 의하면, 차속(Sveh) 및 EPS 모터(4)의 회전 속도(Smtr)에 의한 조타 속도에 응하여 로우패스 필터 요소(151)의 시정수를 결정함으로써, 조타 속도가 변화한 경우 및 차속이 변화한 경우에도 노면 반력 토크의 추정이 가능하게 된다.According to the first embodiment, when the steering speed is changed by determining the time constant of the low
또한 제 1의 실시예에 있어서, EPS 모터(4)로부터 스티어링축(1A)에 어시스트 토크(Tassist)를 전달하는 감속 기어(7)의 기어비를 Ggear, EPS 모터(4)의 정상 마찰 토크를 Tfric, 조타 기구 내의 마찰 토크를 Tfrp, 차속(Sveh)에 응한 노면 반력 토크의 조타각에 대한 비를 Kalign, 모터 회전 속도(Smtr)로부터 얻어지는 조타 속도를 ωs라고 할 때, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)는,Further, in the first embodiment, the gear ratio of the
τest = (Ggear × Tfric + Tfrp)/Kalign × ωsτest = (Ggear × Tfric + Tfrp) / Kalign × ωs
로 표시되는 식에 의해 결정되기 때문에, 이 식에 의해, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 변경하는 구성으로 함에 의해, 주행 패턴에 관계 없이 추정 오차를 최소로 하는 로우패스 필터 요소(151)로 할 수 있고, 노면 반력 토크의 추정 정밀도가 향상한다.Since it is determined by the equation represented by, the low-pass filter that minimizes the estimation error regardless of the traveling pattern by setting the time constant τest of the low-
제 2의 실시예Second embodiment
도 9는, 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 구성도이고, 도면 중 1점쇄선으로 둘러싸인 부분(10A)이, 모터(4)의 구동 전류(Imtr)에 대한 목표치를 연산하는 블록이다. 본 제 2의 실시예에서는, 도 4, 도 5에 도시한 노면 반력 토크 검출기(15) 대신에, 노면 반력 토크 검출기(15A)가 이용된다. 도 10은, 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15A)를 도시한 구성도이고, 1점쇄선으로 둘러싸인 부분이 노면 반력 토크 검출기(15A)에 상당한다.Fig. 9 is a configuration diagram showing the electric power steering control device according to the second embodiment of the present invention, in which the
도 9에 있어서, 11 내지 20은 도 4에서의 것과 동일한 것이지만, 노면 반력 토크 검출기(15A)가 사용되고 있다. 이 노면 반력 토크 검출기(15A)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 블록(21A, 22, 23, 24)를 포함하고 있다. 블록(22, 23, 24)은 도 5와 같은 것이다. 제 2의 실시예에서는, 블록(21A)은 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 연산하는 스티어링축 반력 토크 신호 연산 블록이고, 조타 토크 검출기(12)로부터의 조타 토크 신호(Tsens)와, 모터 전류 검출기(20)로부터의 모터 전류 신호(Imtr_sens)와, 모터 가속도 검출기(14)로부터 모터 가속도 신호(Amtr_sens)가 블록(21A)에 입력되고, 블록(21A)에 대한 도 4의 스티어링축 반력 토크(Ttran)의 입력이 삭제되어 있다. 블록(21A)은, 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3에 따라서, 스티어링 토크 검출 신호(Tsens)와, 모터 전류 검출 신호(Imtr_sens)와, 모터 가속도 신호(Amtr_senst)에 의거하여, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 연산한다.In Fig. 9, 11 to 20 are the same as those in Fig. 4, but a road surface reaction
도 11은, 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15A)의 동작을 도시한 플로우챠트이다.FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the road reaction
노면 반력 토크 신호(Ttire_est)를 얻기 위해, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터(151)로 필터하는데, 이 때의 스티어링축 반력(Ttran)을, 제 1의 실시예에서는, 측정하고 있었는데 대해, 제 2의 실시예에서는, 수학식 1, 수학식 3식에 따라서 연산한 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 이용한다. 이 이외는, 도 11은 도 6과 같다.In order to obtain the road surface reaction torque signal Ttire_est, the steering shaft reaction torque signal Ttran_sens is filtered by the
다음에, 노면 반력 토크 검출기(15A)의 동작을 도 11의 플로우챠트에 의거하여 설명한다. 이 플로우챠트에 있어서, 스텝 S208에서는, 수학식 10에 의거하여 로우패스 필터(151)의 시정수(τest)를 정한다.Next, the operation of the road surface
구체적으로는, 스텝 S201에서 조타 토크 검출기(12)로부터의 조타 토크 검출 신호(Tsens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S202에서 모터 전류 검출기(20)로부터의 모터 전류 검출 신호(Imtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 뒤이어, 스텝 S203에서 차속 검출기(11)로부터의 차속 신호(Sveh_sens)를 판독하여 메모리 에 기억한다. 스텝 S204에서 모터 속도 검출기(13)로부터의 모터 속도 검출 신호(Smtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S205에서 모터 가속도 검출기(14)로부터의 모터 가속도 신호(Amtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 뒤이어, 스텝 S206(스티어링축 반력 토크 신호 출력 수단)에서 조타 토크 검출 신호(Tsens), 모터 전류 검출 신호(Imtr_sens), 모터 가속도 신호(Amtr_sens)로부터 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 연산하고, 스텝 S207에서 차속 신호(Sveh_sens)에 의거하여 노면 반력(얼라인먼트 토크)의 조타각에 대한 비(Kalign)를 구한다. 스텝 S208에서 모터 속도 신호(Smtr_sens)와 비(Kalign)로부터 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 구한다. 뒤이어, 스텝 S209에서 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터 요소(151)로 입력한다. 그리고, 스텝 S210에서 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)를 얻는다.Specifically, in step S201, the steering torque detection signal Tsens from the
제 2의 실시예에 의하면, 스티어링축 반력 토크(Ttran)가 측정될 수 없는 경우에도, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 연산함으로써 제 1의 실시예과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the second embodiment, even when the steering shaft reaction force torque Ttran cannot be measured, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by calculating the steering shaft reaction force torque signal Ttran_sens.
제 3의 실시예Third embodiment
도 12는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력과 조타각과의 관계를 도시한 특성도이다. 도 12에 있어서, 종축은 토크(Nm), 횡축은 시간(초)이다. 노면 반력 토크(Talign)는 1/5O의 크기를 갖고 특성 E로 나타나고, 조타각(θhdl)은 특성 F, 스티어링축 속도는 특성 G로 나타나고 있다. 스티어링축 속도는 모터(4)의 회전 속도에 비례한다.12 is a characteristic diagram showing the relationship between the road reaction force and the steering angle of the electric power steering control apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 12, the vertical axis is torque Nm, and the horizontal axis is time (second). Road reaction torque Talign is 1 / 5O and is represented by characteristic E, steering angle θhdl is represented by characteristic F, and steering shaft speed is represented by characteristic G. The steering shaft speed is proportional to the rotational speed of the
도 13은 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15B)를 도시한 구성도이고, 1점쇄선으로 둘러싸인 부분이 노면 반력 토크 검출기(15B)에 상당한다.Fig. 13 is a configuration diagram showing a road reaction
도 13에 있어서, 블록(21A, 22, 23, 24)은 도 1O에서의 것과 동일한 것이다. J 및 K는 연산기이고, J는 모터 가속도 신호(Amtr_sens)에 EPS 모터(4)의 관성 게인을 승산하고, 또한 K는 모터 가속도 신호(Amtr_sens)에 EPS 모터(4)의 가속도 게인을 승산한다.In FIG. 13, blocks 21A, 22, 23, 24 are the same as those in FIG. J and K are calculators, J multiplies the motor acceleration signal Amtr_sens by the inertia gain of the
도 14는, 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15B)의 동작을 도시한 플로우챠트이다.Fig. 14 is a flowchart showing the operation of the road reaction
도 15는 본 발명의 제 3의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치에 사용되는 다른 노면 반력 토크 검출기(15C)를 도시한 구성도이고, 1점쇄선으로 둘러싸인 부분이 노면 반력 토크 검출기(15C)에 상당한다.Fig. 15 is a block diagram showing another road surface
도 15에 있어서, 21A, 22, 23, 24는 도 10에서의 것과 동일한 것이지만, 조타 토크 신호(Tsens)와 모터 전류 신호(Intr_sens)에 의해 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 연산하고 있다.In Fig. 15, 21A, 22, 23, and 24 are the same as those in Fig. 10, but the steering shaft reaction force torque signal Ttran_sens is calculated from the steering torque signal Tsens and the motor current signal Intr_sens.
제 2의 실시예에 있어서, 빠른 조타를 행한 경우에, 도 12의 특성 E로 도시한 바와 같이, 특성 F에 도시한 조타각(θhdl)에 대해 노면 반력 토크(Talign)가 위상 진전을 일으키는 경우가 있다. 이 때문에, 핸들(1)이 되돌려 꺾는 때에 조타 속도의 부호가 반전하는 경우보다도, 노면 반력 토크(Talign)가 감소하기 시작하는 쪽이 빠르게 되고, 스티어링축 반력 토크(Ttran)에 대해, 수학식 5가 성립하지 않 고, 노면 반력 토크(Talign)보다 지연된 파형으로 된다.In the second embodiment, when fast steering is performed, as shown by characteristic E in FIG. 12, when the road reaction force torque Talign causes phase progress with respect to the steering angle θ hdl shown in characteristic F There is. Therefore, the road surface reaction torque Talign begins to decrease faster than the case where the sign of the steering speed is reversed when the
이 현상을 회피하기 위해서는, 스티어링축 속도의 지연을 보상하는 것이 유효하다. 제 1의 실시예 및 제 2의 실시예에 있어서의 수학식 1에 대해, 상기 스티어링축 속도의 지연을 보상하기 위해, 하기의 수학식 12와 같이 모터 가속도(Sω/dt)에 비례 게인(K)을 승산한 항목을 가하여 보상한다.In order to avoid this phenomenon, it is effective to compensate for the delay of the steering shaft speed. With respect to
도 13의 연산기(J)는, 수학식 12의 제 3항을 연산하고, 연산기(K)는 그 제 4항을 연산한다.The calculator J in FIG. 13 calculates the third term of
도 13에서는, 전체 구성은 제 2의 실시예와 같기 때문에, 노면 반력 토크 검출기(15B)만을 도시하고 있다.In FIG. 13, since the whole structure is the same as that of 2nd Example, only the road surface reaction
노면 반력 토크 추정치(Ttireest)를 얻기 위해, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터 요소(151)로 필터하는데, 이 때의 스티어링축 반력 토크(Ttran)를, 제 3의 실시예에서는, 스티어링축 속도의 지연을 보상하기 위해, 수학식 12에 따라, 모터 가속도(dω/dt)에 비례 게인(K)을 승산한 항을 더하여 보상하였다. 이 이외는, 제 2의 실시예와 완전히 같다.In order to obtain the road surface reaction torque estimate Ttireest, the steering shaft reaction torque torque signal Ttran_sens is filtered by the low
이 동작을, 도 14의 플로우챠트에 의거하여 설명한다. 이 때, S309에서는 수학식 10에 의거하여 시정수(τest)를 정한다.This operation will be described based on the flowchart of FIG. 14. At this time, in S309, the time constant? Est is determined based on Equation (10).
스텝 S301에서 조타 토크 검출 신호(Tsens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S3O2에서 모터 전류 검출 신호(Imtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 뒤이어, 스텝 S3O3에서 차속 신호(Sveh_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S304에서 모터 속도 신호(Smtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S305에서 모터 가속도 신호(Amtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 뒤이어, 스텝 S306에서 조타 토크 검출 신호(Tsens), 모터 전류 신호(Imtr_sens), 모터 가속도 신호(Amtr_sens)에 기초하여 위상 보상 전의 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 연산하고, 스텝 S307에서 위상 보상 전의 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)에 모터 가속도와 비례 게인(K)과의 곱(K×dω/dt)을 더하여 위상 보상한 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 연산한다. 뒤이어, 스텝 S308에서 차속 신호(Sveh_sens)에 의거하여, 노면 반력 토크(얼라인먼트 토크)(Talign)의 조타각(θsens)에 대한 비(Kalign)를 구한다. 스텝 S309에서 모터 속도 신호(Smtr_sens)와 비(Kalign)로부터, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 구한다. 뒤이어, 스텝 S310에서 위상 보상한 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터 요소(151)로 필터 처리한다. 그리고, 스텝 S311에서 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)를 얻는다.In step S301, the steering torque detection signal Tsens is read out and stored in the memory. In step S3O2, the motor current detection signal Imtr_sens is read out and stored in the memory. Subsequently, the vehicle speed signal Sveh_sens is read out in step S3O3 and stored in the memory. In step S304, the motor speed signal Smtr_sens is read out and stored in the memory. In step S305, the motor acceleration signal Amtr_sens is read out and stored in the memory. Subsequently, the steering shaft reaction torque torque signal Ttran_sens before phase compensation is calculated on the basis of the steering torque detection signal Tsens, the motor current signal Imtr_sens and the motor acceleration signal Amtr_sens in step S306, and before the phase compensation in step S307. The steering shaft reaction torque torque signal Ttran_sens is calculated by adding the product acceleration (Kxd? / Dt) of the motor acceleration and the proportional gain K to the steering shaft reaction torque signal Ttran_sens. Subsequently, based on the vehicle speed signal Sveh_sens in step S308, the ratio Kalign with respect to the steering angle? Sens of the road surface reaction force torque (alignment torque) Talign is obtained. In step S309, the time constant? Est of the low
제 3의 실시예에 의하면, 로우패스 필터 요소(151)로 필터 처리되는, 위상 보상한 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)에는, 모터 가속도(dω/dt)에 비례 게인(K)를 곱한 것이 더하여져 있기 때문에, 조타각에 대해 노면 반력 토크가 위상 진전을 일으키는 현상을 보상하고, 빠른 조타 패턴에서도 노면 반력 토크의 추정 정밀도를 향상할 수 있다.According to the third embodiment, the phase-compensated steering shaft reaction torque signal Ttran_sens, which is filtered by the low
또한, 모터의 관성 게인과 가속도 게인이 거의 일치하는 경우는, 수학식 1, 수학식 12에서 가속도항을 무시한 도 15에 도시한 노면 반력 토크 검출기(15C)를 이용함으로써, 제 2의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다. 도 15에 도시한 노면 반력 토크 검출기(15C)에서는, 도 13에 도시한 노면 반력 토크 검출기(15B)에 비하여, 블록(21A)에 대한 모터 가속도 신호(Amtr_sens)가 삭제되고, 연산기(J, K)도 삭제되어 있다.In addition, when the inertia gain and acceleration gain of the motor are substantially the same, the road surface reaction
제 4의 실시예Fourth embodiment
제 4의 실시예는, 노면 반력 토크 검출기(15D)를 사용한다. 본 제 4의 실시예는, 제 1의 실시예에 비하여, 노면 반력 토크 검출기(15D)의 구성만이 다르고, 다른 것은 제 1의 실시예와 동일한 것이다. 따라서, 전체 구성의 기술은 생략한다.The fourth embodiment uses a road surface reaction
도 16은 본 발명의 제 4의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15D)를 도시한 구성도이고, 1점쇄선으로 둘러싸인 부분이 노면 반력 토크 검출기(15D)에 상당한다.Fig. 16 is a configuration diagram showing a road surface
도 16에 있어서, 블록(21 내지 24)은 도 5에서의 것과 동일한 것이다. 블록(29)은 로우패스 필터 요소의 시정수 연산부(23)의 출력을 받고, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)의 상하 제한치를 출력하는 시정수 상하한 클립부이고, 그 출력은 로우패스 필터 연산부(24)에 입력되고, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 그 상하 제한치 내로 클립한다.In FIG. 16, blocks 21 to 24 are the same as those in FIG. The
도 17은, 본 발명의 제 4의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15D)의 동작을 도시한 플로우챠트이다.Fig. 17 is a flowchart showing the operation of the road reaction
제 1의 실시예 내지 제 3의 실시예에서는, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 1차 로우패스 필터 요소(151)을 필터함에 의해, 노면 반력 토크(Ttire_est)를 얻지만, 제 4의 실시예는, 이 때의 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)에 상하 제한치를 마련한다. 이 이외는 제 1의 실시예와 완전히 같다.In the first to third embodiments, the road surface reaction force torque (Ttire_est) is obtained by filtering the first axis low
다음에, 제 4의 실시예에 의한 노면 반력 토크 검출기(15D)의 동작을 도 17의 플로우챠트에 의거하여 설명한다. 여기서, 도 17의 스텝 S410에서는 수학식 1O에 의거하여 시정수(τest)를 정한다.Next, the operation of the road surface
구체적으로는, 스텝 S401에서 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S402에서 차속 검출 신호(Sveh_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S403에서 모터 속도 신호(Smtr_sens)를 판독하여 메모리에 기억한다. 스텝 S4O4에서 차속 검출 신호(Sveh_sens)에 의거하여 노면 반력 토크(얼라인먼트 토크)(Talign)의 조타각(θsens)에 대한 비(Kalign)를 구한다. 뒤이어, 스텝 S4O5에서 모터 속도 신호(Smtr_sens)와 비(Kalign)로부터 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 구한다. 뒤이어, 스텝 S406에서 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)가 상한치보다 큰지의 여부를 판단하고, 큰 때, 스텝 S407에서 시정수를 상한치로 클립하고, 스텝 S41O으로 진행한다. 스텝 S4O6에서 시정수(τest)가 상한치보다 크지 않은 때, 스텝 S408에서 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)가 하한치보다 작은지의 여부를 판단하고, 작은 때, 스텝 S409에서 시정수(τest)를 하한치로 클립하고, 스텝 S410으로 진행한다. 스텝 S408에서 시정수(τest)가 하한치보다 작지 않는 때, 스텝 S410에서 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를 결정한다. 뒤이어, 스텝 S411에서 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)를 로우패스 필터 요소(151)에서 필터 처리한다. 그리고, 스텝 S412에서 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)를 얻는다.Specifically, in step S401, the steering shaft reaction force torque signal Ttran_sens is read out and stored in the memory. In step S402, the vehicle speed detection signal Sveh_sens is read out and stored in the memory. In step S403, the motor speed signal Smtr_sens is read out and stored in the memory. In step S4O4, the ratio Kalign with respect to the steering angle? Sens of the road surface reaction torque (alignment torque) Talign is obtained based on the vehicle speed detection signal Sveh_sens. Subsequently, in step S4O5, the time constant? Est of the low
로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)를, 모터 속도(Smtr)와 차속(Sveh)으로부터 수학식 10의 연산에 의해, 로우패스 필터(151)의 시정수(τest)를 정하는 때, 차속(Sveh)이 저속인 경우나 조타 속도가 작은 경우에, 시정수(τest)가 지나치게 커지고, 적분 동작에 가까워지고, 스티어링축 반력 토크 신호(Ttran_sens)의 실제치로부터의 오프셋 성분의 영향을 받기 쉬워진다.When the time constant? Est of the low
또한, 반대로 고속의 경우나, 조타 속도가 큰 경우에는 시정수(τest)가 지나치게 작아서, 필터 특성은, 로우패스 필터 요소(151)가 아니고, 게인 특성에 가까워지고, 불필요한 노이즈 성분을 제거할 수 없게 된다. 상하한치를 설정함에 의해, 이와 같은 과제를 해결할 수 있다.On the contrary, when the speed is high or the steering speed is large, the time constant? Est is too small, so that the filter characteristic is not the low
이와 같이 제 4의 실시예에서는, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)는, 상한 및 하한을 갖기 때문에, 노면 반력 토크 추정치(Ttire_est)가 실제치에 대해 오차가 커지는 것을 방지하고, 로우패스 필터 요소(151)의 시정수(τest)의 발산을 방지할 수 있다.As described above, in the fourth embodiment, since the time constant? Est of the low
제 5의 실시예Fifth Embodiment
도 18은 본 발명의 제 5의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15E)를 도시한 구성도이고, 1점쇄선으로 둘러싸인 부분이 노면 반력 토크 검출기(15E)에 상당한다.Fig. 18 is a block diagram showing a road reaction
도 18에 있어서, 블록(21 내지 24)은 도 5에서의 것과 동일한 것이다. 블록(30)은 모터 속도 신호(Smtr_sens)의 입력을 받고, 조타 속도를 상하한치로 클립하는 조타 속도 상하한 클립부이다.In Fig. 18, blocks 21 to 24 are the same as those in Fig. 5. The
주행중에 있어서의 운전자의 조종을 고려하면, 일반적인 주행의 경우의 핸들 조작 속도에는 한계가 있다. 운전자의 조타 속도를 고려하여, 예를 들면 조타 속도의 하한치를 10deg/s, 조타 속도의 상한치를 450deg/s로 하고, 도 18과 같이 노면 반력 토크 검출기(15E)를 구성한다. 이 노면 반력 토크 검출기(15E)에서는, 추가된 블록(30)에 모터 속도 검출기(13)로부터의 모터 속도 신호(Smtr_sens)가 입력되고, 이 블록(30)으로부터의 출력을 블록(23)에 공급한다. 블록(23)에서는, 블록(30)으로부터의 클립된 조타 속도의 상하한치 출력하에, 비(Kalign)에 의거한 시정수(τest)의 연산을 행한다. 이와 같이 함으로써, 운전자의 조타 속도에 응한 시정수(τest)를 결정할 수 있다.Considering the driver's control while driving, there is a limit to the steering wheel operating speed in the case of normal driving. In consideration of the steering speed of the driver, for example, the lower limit of the steering speed is 10 deg / s and the upper limit of the steering speed is 450 deg / s, and the road surface
제 5의 실시예에 의하면, 운전자의 조타 속도에 응한 시정수(τest)를 결정함으로써, 제 4의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 수학식 10의 발산을 방지하는 효과도 있다.According to the fifth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained by determining the time constant? Est corresponding to the steering speed of the driver. In addition, there is an effect of preventing the divergence of the equation (10).
제 6의 실시예Sixth embodiment
도 19의 A는 본 발명의 제 6의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 노면 반력 토크 검출기(15F)를 도시한 구성도이고, 1점쇄선으로 둘러싸인 부분이 노면 반력 토크 검출기(15F)에 상당한다.FIG. 19A is a configuration diagram showing a road reaction
도 19A에 있어서, 블록(21 내지 24)은 도 5에서의 것과 동일한 것이다. 블록(31)은 모터 속도 신호(Smtr_sens)와 차속 신호(Sveh_sens)를 받고, 조타 속도(Shdl)를 차속(Sveh)에 응한 상하한치로 클립하는 조타 속도 상하한 클립부이다. 이 블록(31)에 의한 조타 속도(Shdl)와 차속(Sveh)과의 관계는, 도 19의 B에 도시되어 있다. 이 도 19의 B에 있어서, 종축은 조타 속도(Shdl)이고, 횡축은 차속(Sveh)이다. 특성 Lu는 조타 속도(Shdl)의 상한치를 나타내고, 또한 특성 Ld는 그 하한치를 나타낸다.In Fig. 19A, blocks 21 to 24 are the same as those in Fig. 5. The
주행중의 운전자의 조종을 고려하면, 일반적인 주행의 경우에서는, 차속(Sveh)이 저속역에서는, 빠른 조타를 행하는 경우가 많고, 천천히 조타하는 경우는 적다. 차속(Sveh)이 고속역에서는, 천천히 조타를 행하는 경우가 많고, 빠른 조타를 행하는 경우는 적다. 이와 같이, 조타 속도(Shdl)의 상하한치(Lu, Ld)를 차속(Sveh)에 응하여 변화시키기 때문에 도 19의 A에 도시한 바와 같이 노면 반력 토크 검출기(15F)를 구성한다. 이렇게 함으로써, 운전자의 조타 속도(Shdl) 및 차속(Sveh)에 응한 시정수(τest)를 결정할 수 있다.In consideration of the steering of the driver while driving, in the case of general driving, the vehicle speed Sveh is often performed at a low speed in a low speed range, and is less frequently operated at a slower speed. When the vehicle speed Sveh is a high speed station, steering is often performed slowly, and fast steering is rare. Thus, since the upper and lower limits Lu and Ld of the steering speed Shdl are changed in response to the vehicle speed Sveh, the road surface
제 6의 실시예에 의하면, 운전자의 조타 속도(Shdl) 및 차속(Sveh)에 응한 시정수(τest)를 결정함으로써, 제 4의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 수학식 10의 발산을 방지하는 효과도 있다.According to the sixth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained by determining the time constant? Est in response to the steering speed Shdl and the vehicle speed Sveh of the driver. In addition, there is an effect of preventing the divergence of the equation (10).
제 7의 실시예Seventh embodiment
도 20은 본 발명의 제 7의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 개략도이다.20 is a schematic diagram showing an electric power steering control device according to a seventh embodiment of the present invention.
도 2O에 있어서, 부호 1 내지 3, 5 내지 7은 도 1에서의 것과 동일한 것을 나타낸다. 부호 8은 스티어링축(1A)에 마련된 유성 기어, 9a는 가변 기아 모터(제1의 모터), 9b는 피니언축 모터(제2의 모터)이다. 가변 기어 모터(9a)는, 감속 기어(7)를 통하여 스티어링축(1A)과 결합되고, 또한 피니언축 모터(9b)는 유성 기어(8)를 통하여 스티어링축(1A)에 결합되어 있다.In FIG. 20, the code | symbols 1-3, 5-7 represent the same thing as that of FIG.
또한, 도 20에 있어서, θhdl은 핸들(1)의 조타각, θsens는 핸들(1)의 조타각 검출 신호, Tsens는 조타 토크 검출 신호, Imtr_sens1은 가변 기어 모터(9a)의 구동 전류 검출 신호, Imtr_sens2는 피니언축 모터(9b)의 구동 전류 검출 신호, Vt-sens1은 가변 기어 모터(9a)의 구동 전압 검출 신호, Vt_sens2는 피니언축 모터(9b)의 구동 전압 검출 신호, Vsupply1은 가변 기어 모터(9a)에 대한 전원 공급 전압, Vsupply2는 피니언축 모터(9b)에 대한 전원 공급 전압, Tgear는 가변 기어 모터(9a)에 의한 기어 출력 토크, Tassist는 피니언축 모터(9b)에 의한 어시스트 토크, Thdl은 조타 토크, Ttran은 스티어링축 반력 토크, Tfrp는 마찰 토크, Talign은 노면 반력 토크이다.20, θhdl is the steering angle of the
기어 출력 토크(Tgear)를 제어하는 가변 기어 모터(9a)와, 실제 조타각을 제어하는 피니언축 모터(9b)를 갖는 타각 슈퍼임포즈(superimpose) 기구의 전동식 파워 스티어링 제어 장치는, 운전자가 핸들(1)을 꺾은 때의 토크(Thdl)를 토크 센서(3)에 의해 조타 토크 검출 신호(Tsens)로서 측정하고, 그 토크 검출 신호(Tsens)에 응하여 가변 기어 기구의 기어를 가변 기어 모터(9a)로 변경하고, 조타 토크(Thdl)를 가변 기어 비배(比倍)한 기어 출력 토크(Tgear)를 발생시키고, 이 기어 출력 토크(Tgear)에 의거하여 피니언축 모터(9b)에서 실제 조타 토크를 어 시스트하는 어시스트 토크(Tassist)를 발생시키는 것을 주된 기능으로 하는 것이다.The electric power steering control device of a steering angle superimpose mechanism having a
또한, 보다 좋은 조타 느낌이나 조타 안정성을 실현하기 위해, 핸들(1)의 조타각(θhdl), 모터(9b)의 회전 속도, 또는, 모터(9b)의 회전 각속도(미분하여 모터 각가속도를 얻는 경우도 있다)를 측정하는 센서를 갖는다. 또한, 모터(9a, 9b)의 구동 전류 검출 신호(Imtr_sens1 Imtr_sens2), 구동 전압 검출 신호(Vt_sens1, Vt_sens2)와, 전원 공급 전압 검출 신호(Vsupply1, Vsupply2)도 EPS-ECU(5)에 받아들인다.In addition, in order to realize a better steering feeling and steering stability, the steering angle? Hdl of the
역학적으로는, 조타 토크(Thdl)를 가변 기어 기구로 가변 기어 비배(Gvagear)하고, 기어 출력 토크(Tgear)와 어시스트 토크(Tassist)와의 합이, 스티어링축 반력 토크(Ttran)에 대항하여 스티어링축(1A)을 회전시킨다. 또한, 핸들(1)을 회전시키는 때에는 피니언축 모터(9b)의 관성항도 작용하고, 결국 하기의 수학식 13의 관계가 성립한다.Dynamically, the steering torque Thdl is variable geared to the variable gear mechanism, and the sum of the gear output torque and assist torque is adjusted against the steering shaft reaction torque Ttran. Rotate (1A). In addition, when the
피니언축 모터(9b)에 의한 어시스트 토크(Tassist)는, 하기의 수학식 14로 주어진다. Imtr2는 모터(9b)의 구동 전류이다.The assist torque Tassist by the
또한, 스티어링축 반력 토크(Ttran)는, 하기의 수학식 15에서 나타내는 바와 같이, 노면 반력 토크(Talign)와 스티어링 기구 내의 마찰 토크(Tfric_all)의 합이다.The steering shaft reaction force torque Ttran is the sum of the road surface reaction force torque Talign and the friction torque Tfric_all in the steering mechanism, as shown in
전동식 파워 스티어링 제어 장치의 제어 장치(EPS-ECU(5))에서는, 상술한 센서 신호로부터 모터(9b)의 구동 전류(Imtr2)에 대한 목표치를 연산하고, 이에 대해, 모터(9b)의 실제 전류가 일치하도록 전류 제어가 이루어지고, 피니언축 모터(9b)는, 구동 전류치에 토크 정수와 기어비(모터부터 스티어링축 사이)를 곱한 소정의 토크를 발생하고, 운전자가 조타하는 때의 토크(Thdl)를 어시스트하는 구성으로 되어 있다.In the control device (EPS-ECU 5) of the electric power steering control device, the target value for the drive current Imtr2 of the
이 구성은, 타각 수퍼임포즈라고 일반적으로 칭하여지고, 핸들과 타이어를 연결하는 링크 기구 내에 드라이버 토크를 가변 기어 비배하여 기어 출력 토크를 발생하는 가변 기어 기구를 가지며, 출력된 기어 출력 토크를 어시스트하는 형태로 피니언축 모터(9b)에서 발생된 토크에 의해 어시스트를 행하는 것을 특징으로 한다.This configuration is generally referred to as a rudder superimpose, and has a variable gear mechanism that generates a gear output torque by multiplying the driver torque in a link mechanism connecting the handle and the tire, and assists the output gear output torque. It is characterized by assisting by the torque which the
제 7의 실시예의 특징은, 타각 수퍼임포즈의 구성에 있어서, 노면 반력을 구하는 것이 가능하게 되는 것이다. 기어 출력 토크는, 스티어링 샤프트(1A)의 기어 출력 토크 발생 부분에 토크 센서(3)를 부착함으로써, 측정 가능하게 된다. 또한, 스티어링축 반력 토크(Ttran)는, 수학식 13과 같이 연산에 의해 구할 수도 있다.A feature of the seventh embodiment is that the road surface reaction force can be obtained in the configuration of the rudder angle superimpose. The gear output torque can be measured by attaching the
스티어링축 반력 토크(Ttran)을 구하고 나서, 노면 반력 토크(Ttire_est)를 구하는 수법은 제 1의 실시예 내지 제 6의 실시예에서 나타낸 수법을 그대로 적용할 수 있다.The method of obtaining the steering shaft reaction force torque Ttran and then the road surface reaction force torque Ttire_est can apply the method shown in the first to sixth embodiments as it is.
제 7의 실시예에서는, 기어 출력 토크는 센서를 이용하여 검출한다고 나타냈지만, 센서가 없는 경우에 있어서도, 가변 기어 기구의 마찰이 작은 범위에서는, 조타 토크를 가변 기어 비배함으로써 동등한 값은 얻어진다.In the seventh embodiment, the gear output torque is detected using a sensor, but even when there is no sensor, an equivalent value is obtained by multiplying the steering torque by the variable gear in a range where the friction of the variable gear mechanism is small.
제 7의 실시예에 의하면, 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 구성에 있어서, 조타각 수퍼임포즈 기구를 갖는 구성에서도, 제 1의 실시예 내지 제 6의 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the seventh embodiment, in the configuration of the electric power steering control device, even in the configuration having the steering angle superimposition mechanism, the same effects as in the first to sixth embodiments can be obtained.
이상과 같본 제 7의 실시예에 의하면, 조타각 수퍼임포즈 구성이라도, 스티어링축 반력을 검출함에 의해, 조타 속도가 변화한 경우나, 차속이 변화한 경우에 있어서도 노면 반력의 추정이 가능하게 된다.According to the seventh embodiment as described above, even if the steering angle superimposed configuration detects the steering shaft reaction force, the road surface reaction force can be estimated even when the steering speed is changed or when the vehicle speed is changed. .
제 8의 실시예Eighth embodiment
도 21은 본 발명의 제 8의 실시예에 의한 전동식 파워 스티어링 제어 장치를 도시한 개략도이다.21 is a schematic diagram showing an electric power steering control device according to an eighth embodiment of the present invention.
도 21에 있어서, 부호 1 내지 3, 5는 도 1에서의 것과 동일한 것이다. 부호 7a, 7b는 감속 기어이다. 10a는 조타 반력 제어용 모터, 10b는 실제 조타각 제어용 모터이다.In Fig. 21,
또한, θhd1은 핸들(1)의 조타각, θsens는 핸들(1)의 조타각 검출 신호, Tsens는 조타 토크 검출 신호, Imtr_sens1, Imtr_sens2는 모터(10a, 10b)의 구동 전류 검출 신호, Vt_sens1, Vt_sens2는 그들의 구동 전압 검출 신호, Vsupply1, Vsupply2는 그들의 전원 공급 전압, Tassist1, Tassist2는 모터(10a, 10b)에 의한 어시스트 토크, Thdl은 조타 토크, Ttran은 스티어링축 반력 토크, Tfrip는 마찰 토크, Talign은 노면 반력 토크이다.Θhd1 is the steering angle of the
조타 반력을 제어하는 조타 반력 제어용 모터(10a)와, 실제 조타각을 제어하는 실제 조타각 제어용 모터(10b)를 가지며, 운전자가 조작하는 핸들(1)과 타이어(2)가 기계적으로 연결되어 있지 않은 스티어 바이 와이어 기구의 전동식 파워 스티어링 제어 장치는, 운전자가 핸들(1)을 꺾은 때의 조타 토크(Thdl)를 토크 센서(3)에서 조타 토크 검출 신호(Tsens)로서 측정하고, 그 토크 검출 신호(Tsens)에 응하여 조타 반력 제어용 모터(10a)로 차량 거동에 응한 운전자의 조타 토크(Thdl)를 적절하게 제어하는 조타 반력 어시스트 토크(Tassist1)를 발생하고, 또한 실제 조타각 제어용 모터(10b)로 타이어(2)의 실제 조타각을 제어하는 실제 조타각 제어 어시스트 토크(Tassist2)를 발생시키는 것을 주된 기능으로 하는 것이다.The steering reaction
또한, 보다 좋은 조타 느낌이나 조종 안정성을 실현하기 위해, 핸들(1)의 조타각(θhdl), 모터(10a, 10b)의 회전각, 또는, 모터(10a, 10b)의 각속도(미분하여 모터 각가속도를 얻는 경우도 있다)를 측정하는 센서를 갖는다. 또한, 모터의 구동 전류(Imtr_sens1, Imtr_sens2)와, 구동 전압(Vt_sens1, Vt_sens2)과, 모터 단자간에 걸리는 전원 공급 전압(Vsupply1, Vsupply2)도 EPS-ECU(5)에 받아들인다.In addition, in order to realize a better steering feeling and steering stability, the steering angle θhdl of the
역학적으로는, 핸들과 타이어가 기계적인 연결로 연결되어 있지 않기 때문에, 완전히 다른 관계가 성립되고, 조타 토크(Thdl)는 조타 반력(Tassist1)과 어울리고, 실제 조타각 제어용 모터(10b)에서 발생하는 어시스트 토크(Tassist2)가, 스티어링축 반력 토크(Ttran)에 대항하여 타이어(2)를 회전시킨다. 또한, 타이어(2)를 회전시키는 때에는, 실제 조타각 제어용 모터(10b)의 관성항도 작용하여 결국 하기의 수학식 16의 관계가 성립한다. ω2는 모터(10b)의 각속도이다.Dynamically, since the handle and the tire are not connected by a mechanical connection, a completely different relationship is established, and the steering torque Thdl matches the steering reaction force Tasist1, which is generated in the actual steering
실제 조타각 제어용 모터(10b)에 의한 어시스트 토크(Tassist2)는, 하기의 수학식 17로 주어진다.The assist torque Tassist2 by the actual steering
Ggear2는 감속 기어(7b)의 기어 비, Imtr2는 모터(10b)의 구동 전류이다.Ggear2 is the gear ratio of the
또한, 스티어링축 반력 토크(Ttran)는, 하기의 수학식 18로 나타낸 바와 같이, 노면 반력 토크(Talign)와 스티어링 기구 내의 마찰 토크(Tfric_all)의 합이다.The steering shaft reaction force torque Ttran is the sum of the road surface reaction force torque Talign and the friction torque Tfric_all in the steering mechanism, as shown in
전동식 파워 스티어링 제어 장치의 제어 장치(EPS-ECU(5))에서는, 상술한 센서 신호로부터 모터(10b)의 구동 전류(Imtr2)의 목표치를 연산하고, 이에 대해, 모터(10b)의 실제 전류가 일치하도록 전류 제어가 이루어지고, 모터(10b)는 전류치에 토크 정수와 기어비(모터부터 스티어링축 사이)를 곱한 소정의 토크를 발생하여 운전자가 조타하는 때의 토크(Thdl)를 어시스트하는 구성으로 되어 있다.In the control device (EPS-ECU 5) of the electric power steering control device, the target value of the drive current Imtr2 of the
이 구성은, 스티어 바이 와이어라고 일반적으로 칭하여지고, 핸들(1)과 타이어(2)의 기계적인 연결이 없고, 운전자의 핸들(1)에 전하여지는 조타 반력을 제어하는 조타 반력 제어용 모터(10a)와, 운전자의 조타각 및 차량 상태량으로부터 타이어(2)의 실제 조타각을 제어하는 실제 조타각 제어용 모터(10b)를 갖는 것을 특징으로 하고, 본 기구에 의하면 기계적인 연결이 없어짐으로, 차량의 레이아웃의 자유도가 증가하고, 운전자의 핸들 조작에 관계없이 차량을 안정화하는 것이 가능하게 된다. 기계적인 구성이 다르기 때문에, 제 1의 실시예에서 나타낸 물리식과, 스티어링축 반력 토크(Ttarn)를 구하는 식은 다르지만, 스티어링축 반력 토크를 구하는 수법은 제 1의 실시예 내지 제 6의 실시예에서 나타낸 바와 같이, 스티어링축 반력(Ttran)을 센서에서 검출하여도 좋고, 수학식 16에 따라서 연산하여도 좋다.This configuration is generally referred to as a steer-by-wire, and has no mechanical connection between the
스티어링축 반력(Ttran)을 구하고 나서 노면 반력(Ttire-est)를 구하는 수법은, 제 1의 실시예 내지 제 6의 실시예에서 나타낸 수법이 그대로 적용될 수 있다.The method shown in the first to sixth embodiments can be applied to the method of obtaining the steering axis reaction force Ttran and then the road surface reaction force Trere-est.
제 8의 실시예에 의하면, 전동식 파워 스티어링 제어 장치의 구성에 있어서, 스티어 바이 와이어의 구성에 있어서도, 제 1의 실시예 내지 제 6의 실시예과 같은 효과를 얻을 수 있고, 핸들(1)과 타이어(2)가 기계적으로 연결되어 있지 않은 스티 어 바이 와이어 장치에 있어서의, 조타 토크 발생 장치의 목표치로서도 노면 반력 토크 추정치가 사용 가능하게 된다.According to the eighth embodiment, in the configuration of the electric power steering control device, also in the configuration of the steer-by-wire, the same effects as in the first to sixth embodiments can be obtained, and the
이와 같이, 제 8의 실시예에 의하면, 스티어 바이 와이어 구성에서도, 스티어링축 반력을 검출함에 의해, 조타 속도가 변화한 경우나, 차속이 변화한 경우에 있어서도 노면 반력의 추정이 가능하게 된다.As described above, according to the eighth embodiment, even in the steer-by-wire configuration, by detecting the steering shaft reaction force, the road surface reaction force can be estimated even when the steering speed is changed or when the vehicle speed is changed.
본 발명에 의하면, 차속 및 EPS 모터의 회전 속도에 의한 조타 속도에 응하여 로우패스 필터 요소의 시정수를 결정함으로써, 조타 속도가 변화한 경우 및 차속이 변화한 경우에도 노면 반력 토크의 추정이 가능하게 된다.According to the present invention, the time constant of the low pass filter element is determined in response to the steering speed by the vehicle speed and the rotational speed of the EPS motor, so that the road reaction force torque can be estimated even when the steering speed is changed or when the vehicle speed is changed. do.
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