KR20080057311A - 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 - Google Patents

전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 Download PDF

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사토시 야마모토
다케시 하라
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닛본 세이고 가부시끼가이샤
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Abstract

토크 제어부에 의해 연산된 전류 지령값으로 전류 제어부를 통하여 모터를 구동하고, 상기 모터의 구동에 의해 스티어링 기구에 어시스트 토크를 부여하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서, 모터각을 검출하는 모터각 센서와, 스티어링 샤프트에 인가되는 조타(操舵) 토크를 검출하는 토크 센서와, 상기 모터각 센서의 출력으로부터 스티어링의 상대 조타각(舵角) θr를 검출하는 상대 조타각 검출부와, 상기 모터의 각속도를 구하는 조타각 속도 검출부와, 차속을 판정하는 차속 판정부를 구비하고, 상기 조타각 속도, 조타 토크 및 차속에 따라 차량의 직진 주행의 판정을 행하고, 상기 직진 주행이 소정 시간 이상 계속되었을 때의 상기 상대 조타각 θr를 중립점으로 간주하여 연산을 행하는 중립점 연산부와, 상기 중립점 연산부에서 얻어진 중립점을 상기 상대 조타각 θr과의 차분(差分)으로 절대 조타각의 연산을 행하는 절대 조타각 연산부를 설치한다.
모터각 센서, 토크 센서, 상대 조타각 검출부, 차속 판정부, 중립점 연산부, 절대 조타각 연산부

Description

전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 {CONTROLLER OF ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은, 조타(操舵) 토크 및 차속에 따라 스티어링의 어시스트량을 제어하도록 되어 있는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치의 개량에 관한 것이며, 특히 조타 보조 전류 지령값의 연산이나 보상 등에 이용되는 조타각(steering angle) 사용 기능을 가지고, 절대 조타각을 추정하는 알고리즘 기능을 구비하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이다.
자동차나 차량의 스티어링 장치를 모터의 회전력에 의해 보조 부하 가압(어시스트)하는 전동 파워 스티어링 장치는, 모터의 구동력을, 감속기를 통하여 기어 또는 벨트 등의 전달 기구에 의해, 스티어링 샤프트 또는 랙축에 보조 부하 가압하도록 되어 있다. 이러한 종래의 전동 파워 스티어링 장치는, 어시스트 토크(조타 보조 토크)를 정확하게 발생시키므로, 모터 전류의 피드백 제어를 행하고 있다. 피드백 제어는, 전류 지령값과 모터 전류 검출값의 차이가 작아지도록 모터 인가 전압을 조정하는 것이며, 모터 인가 전압의 조정은, 일반적으로 PWM(펄스폭 변조)제어의 듀티비의 조정에 의해 행하고 있다.
여기서, 전동 파워 스티어링 장치의 일반적인 구성을 도 1에 나타내어 설명 하면, 조향(操向) 핸들(1)의 스티어링 샤프트(컬럼 축)(2)는 감속 기어(3), 유니버셜 조인트(4A) 및 유니버셜 조인트(4B), 피니언 랙 기구(5)를 거쳐 조향 차륜의 타이로드(tie rod)(6)에 연결되어 있다. 스티어링 샤프트(2)에는, 조향 핸들(1)의 조타 토크를 검출하는 토크 센서(10)가 설치되어 있고, 조향 핸들(1)의 조타력을 보조(어시스트)하는 모터(20)가 감속 기어(3)를 통하여 스티어링 샤프트(2)에 연결되어 있다. 파워 스티어링 장치를 제어하는 제어 유닛(30)에는, 배터리(14)로부터 전력이 공급되는 동시에, 점화키(11)로부터 점화키 신호가 입력되고 있다. 또, 모터(20)에는, 모터각을 검출하기 위한 모터각 센서(110)가 설치되어 있고, 모터각 센서(110)로부터의 모터각 θs는 제어 유닛(30)에 입력된다. 제어 유닛(30)은, 토크 센서(10)에 의해 검출된 조타 토크 T와 차속 센서(12)에 의해 검출된 차속 V에 따라 어시스트 지령의 조타 보조 지령값 I의 연산을 행하고, 연산된 조타 보조 지령값 I에 따라 모터(20)에 공급하는 전류를 제어한다.
제어 유닛(30)은 주로 CPU(MPU나 MCU도 포함함)로 구성되지만, 그 CPU 내부에 있어서 프로그램에 의해 실행되는 일반적인 기능을 나타내면 도 2와 같이 된다. 예를 들면, 위상(位相) 보상기(31)는 독립된 하드웨어로서의 위상 보상기를 나타내는 것이 아니고, CPU에 의해 실행되는 위상 보상 기능을 나타내고 있다.
제어 유닛(30)의 기능 및 동작을 도 2를 참조하여 설명하면, 토크 센서(10)에 의해 검출되어 입력되는 조타 토크 T는, 조타 시스템의 안정성을 높이기 위해 위상 보상기(31)에 의해 위상 보상되고, 위상 보상된 조타 토크 TA가 조타 보조 지령값 연산기(32)에 입력된다. 또, 차속 센서(12)에 의해 검출된 차속 V도 조타 보 조 지령값 연산기(32)에 입력된다. 또한, 모터각 센서(110)로부터 출력되는 모터각 θs가 조타각 이용 기능부(100)에 입력된다.
조타 보조 지령값 연산기(32)는, 입력된 조타 토크 TA 및 차속 V에 따라 모터(20)에 공급하는 전류의 제어 목표값인 조타 보조 지령값 I를 결정한다. 조타 보조 지령값 I는 감산기(30A)에 입력되는 동시에, 응답 속도를 높이기 위한 피드 포워드계의 미분(微分) 보상기(34)에 입력되고, 감산기(30A)의 편차(I-i)는 비례 연산기(35)에 입력되는 동시에, 피드백계의 특성을 개선하기 위한 적분 연산기(36)에 입력된다. 미분 보상기(34)의 출력과 동시에, 비례 연산기(35) 및 적분 연산기(36)의 출력 및 조타각 이용기능부(100)의 출력도 가산기(30B)에 가산 입력되고, 가산기(30B)에서의 가산 결과인 전류 제어값 E가, 모터 구동 신호로서 모터 구동 회로(37)에 입력되어, 모터(20)가 구동된다. 모터(20)의 전류 i는 모터 전류 검출 회로(38)에 의해 검출되고, 감산기 (3010A)에 피드백된다.
이와 같은 전동 파워 스티어링 장치에 있어서, 적정한 어시스트 제어를 행하기 위하여, 절대값의 절대 조타각을 검출 또는 추정할 필요가 있다. 그러므로, 일본국 특개 2003-276635(특허 문헌)에서는 모터의 각도 신호를 이용하여 상대 조타각을 산출하고, 직진 주행의 판정을 각 차륜 속도 및 조타 토크를 이용하여 행하고, 직진 주행인 것으로 판단되었을 때의 핸들의 상대 조타각을 중립점으로서 추정하고, 추정된 중립점으로부터 절대 조타각을 산출하도록 하고 있다. 즉, 상기 특허 문헌에서는, 모터의 회전각을 검출하는 모터 회전각 검출 수단과, 차량의 차륜 회전 속도에 따라 스티어링 기구의 중립점 위치를 검출하는 중립점 위치 검출 수단 과, 이 중립점 위치 검출 수단에 의해 검출된 중립점 위치 및 상기 모터 회전각 검출 수단에 의해 검출되는 회전각에 따라 스티어링 기구의 절대 조타각을 검출하는 절대 조타각 검출 수단을 설치하고 있다.
그러나, 상기 특허 문헌에 개시되어 있는 전동 파워 스티어링 장치에서는 절대 조타각 검출 수단을 설치하고, 직진 주행의 판정에 차륜의 속도 차이를 이용하고 있으므로, 차륜 속도 센서가 필요하며, 차륜 속도 센서가 장착되어 있지 않은 차량에는 적용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 모터각 센서로부터 핸들의 상대 조타각, 조타각 속도 또는 모터각속도를 산출함으로써, 새롭게 외부로부터의 신호를 필요로 하지 않고 중립점(중립 위치)을 고정밀도로 추정할 수 있고, 동시에 절대각의 산출이 가능한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 토크 제어부에 의해 연산된 전류 지령값으로 전류 제어부를 통하여 모터를 구동하고, 상기 모터의 구동에 의해 스티어링 기구에 어시스트 토크를 부여하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 관한 것이며, 본 발명의 상기 목적은, 모터각을 검출하는 모터각 센서와, 스티어링 샤프트에 인가되는 조타 토크를 검출하는 토크 센서와, 상기 모터각 센서의 출력으로부터 스티어링의 상대 조타각 θr을 검출하는 상대 조타각 검출부와, 상기 모터의 각속도를 구하는 조타각 속도 검출부와, 차속을 판정하는 차속 판정부를 설치하고, 상기 조타각 속도, 조타 토크 및 차속에 따라 차량의 직진 주행의 판정을 행하고, 상기 직진 주행이 소정 시간 이상 계속되었을 때의 상기 상대 조타각 θr을 중립점으로 간주하여 연산을 행하는 중립점 연산부와, 상기 중립점 연산부에서 얻어진 중립점을 상기 상대 조타각 θr의 차분(差分)으로 절대 조타각의 연산을 행하는 절대 조타각 연산부를 구비함으로써 달성된다.
본 발명의 상기 목적은, 상기 중립점 연산부는, 상기 직진 주행을 판정하고 있는 조건 하에서 직진 주행 계속 시간이 제1 스레시홀드 이상으로 되면, 상기 차속 및 직진 주행 계속 시간에 따라 커지는 신뢰도 계수를 설정하고, 전회 보정한 중립점 각도 θk-1과 상기 상대 조타각 θr의 편차에 상기 신뢰도 계수 D를 곱한 값 D(θr-θk-1)를 전회 보정한 상기 중립점 각도 θk-1에 가산하여 새로운 중립점 각도 θk로 함으로써, 또는 상기 신뢰도 계수 D를 적분한 추정값 신뢰도 계수를 설정하고, 상기 추정값 신뢰도 계수가 제2 스레시홀드 이상으로 되었을 때, 상기 신뢰도 계수 D를 감소시켜 상기 중립점 각도 θk의 보정 변위를 적게 함으로써, 또는 상기 직진 주행 판정에 차륜 회전 속도를 더하여 행함으로써, 보다 효과적으로 달성된다.
도 1은, 일반적인 전동 파워 스티어링 장치의 개략을 나타낸 구조도이다.
도 2는, 제어 유닛의 일례를 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은, 본 발명에 관한 제어 장치의 일례를 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는, 중립점 검출부의 상세 구성예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 5는, 중립점 검출부의 상세 구성예를 나타낸 블록 구성도이다.
도 6은, Dv 테이블의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명의 동작예를 나타낸 플로차트이다.
도 8은, 본 발명에 관한 제어 장치의 다른 예를 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명에서는, 모터각 센서로부터 얻어지는 모터각에 의해 감속부의 기어비를 고려하여 핸들의 상대 조타각을 산출하고, 얻어진 상대 조타각에 따라 중립점의 추정을 행한다. 또, 본 발명에서는 직진 주행의 판정에 차속, 조타 토크, 조타각 속도를 이용하고 있고, 직진 주행인 것으로 판단할 수 있는 조건을 만족시키고, 또한 그 상태가 소정 시간 계속되었을 때 직진 주행인 것으로 판정하고, 그때의 상대 조타각을 기초로 중립점을 추정한다. 또한, 직진 신뢰도 계수를 설정하고, 신뢰도 계수에 따른 추정을 행함으로써, 보다 고정밀도이며 또한 빠른 중립점 추정을 가능하게 하는 동시에, 얻어진 중립점으로부터 상대 조타각을 차분함으로써 절대 조타각의 산출을 행한다. 구해진 절대 조타각과 신뢰도 계수로부터 구한 추정값 신뢰도 계수로부터 핸들 되돌림 제어 등의 조타각 이용 기능을 정확하게 동작시키고 있다.
이하에, 본 발명의 실시예를, 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 나타내고, 전동 파워 스티어링 장치는 모터각을 검출하는 모터각 센서(110)에 의해 스티어링 샤프트에 인가되는 조타 토크를 검 출하는 토크 센서(111)와, 차량의 차속을 검출하는 차속 센서(112)가 설치되어 있다. 모터각 센서(110)로부터의 모터각 θs는 상대 조타각 검출부(101) 및 조타각 속도 검출부(102)에 입력되고, 토크 센서(111)로부터의 조타 토크 T 및 차속 센서(112)로부터의 차속 V는 직진 판정부(200)에 입력된다. 그리고, 차량에 따라서는 가속도 센서가 탑재되어 있고, 전후방향에 대한 가속도 가속도 신호가 얻어지므로, CAN(controller area network) 경유 등에 의해 취득하여 적분함으로써 속도 V를 얻는 것도 가능하다.
상대 조타각 검출부(101)는 모터각 θs에 따라 기어비를 고려하여 스티어링의 상대 조타각 θs를 검출하고, 조타각 속도 검출부(102)는 모터각 θs를 미분하여 기어비를 고려하여 조타각 속도 ω를 검출한다. 조타각 속도 검출부(102)에 의해 검출된 조타각 속도 ω는 직진 판정부(200)에 입력되고, 직진 판정부(200)에 의해 연산된 직진 판정 신호 Ni는 절대 조타각 연산부(104)에 입력된다. 또, 조타각 속도 ω는 모터각속도 그대로도 양호하다.
상대 조타각 검출부(102)는, 점화키가 ON으로 되어 모터각 센서(110)로부터 모터각 θs의 출력이 개시되고나서, 모터각 θs를 적산하여 기어비를 고려하여 조향 핸들의 상대 조타각 θr의 검출을 행하고, 조타각 속도 검출부(102)는 조타각 속도 ω의 검출을 행한다. 절대 조타각 연산부(104)는 상대 조타각 θr 및 직진 판정 신호 Ni에 따라 절대 조타각 θa 및 추정값 신뢰도 계수 Di를 검출한다. 절대 조타각 θa 및 추정값 신뢰도 계수 Di를 입력하는 조타각 이용 기능부(100)는, 조타각을 이용한 핸들 되돌림 제어나 차량 거동에 맞춘 조타각 조정 기능 등을 행 한다.
직진 판정부(200)는, 조타각 속도 ω와 조타 토크 Tr가 중립인 것으로 판단되는 스레시홀드 이하이며, 셀프 얼라이닝 토크(SAT)가 작용하는 차속 V 이상의 상태가 일정 시간(t) 이상 계속되었을 때, 직진 주행이라고 판단하는 기능을 가지고 있다.
절대 조타각 연산부(104)는 중립점 각도의 추정과 하기 수식 1의 연산을 실행함으로써, 절대 조타각을 산출한다.
[수식 1]
절대 조타각 = 상대 조타각 - 추정 중립점 각도
절대 조타각 연산부(104)에 의해 산출된 절대 조타각 θa는 조타각 이용 기능부(100)에서 사용되지만, 추정값 신뢰도 계수 Di는 다음과 같은 의의를 가지고 있다. 즉, 본 발명에서의 절대 조타각 θa는 차량 정보로부터 추정되어 있으므로, 추정 초기 단계와 추정이 충분히 행해진 후에는, 정밀도에 대한 신뢰가 상이하다. 절대 조타각 θa를 이용하는 기능에 따라서는, 충분한 추정이 행해지기 전에는 기능의 효과를 저감시켜 두는 편이 안전한 경우가 있다. 이와 같은 기능 때문에, 추정값의 신뢰도 계수를 부여하고, 그에 따른 제어가 가능하도록 하고 있다. 예를 들면, 핸들 되돌림 제어의 출력으로는, 추정값 신뢰도 계수 Di가 낮을 때는 작게, 높을 때는 크게 한다.
직진 판정부(200)의 상세를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4에 있어서, 먼저 입력된 조타 토크 T 및 차속 V는, 각각 로우 패스 필 터(LPF)(201) 및 로우 패스 필터(203)에 입력된다. 또, 모터각 θs는 조타각 속도 검출부(102)에 입력되는 동시에, 상대 조타각 검출부(101) 및 로우 패스 필터(204)를 거쳐 중립점 각도 보정 수단(240)에 입력된다. 그리고, 로우 패스 필터(201~204)는 필수적인 요소는 아니다.
다음에, 조타 토크 T, 모터각속도 ω, 차속 V가 각각 기준값 Tth, 기준값 ωth, 기준값 Vth와 각각 비교기(210, 211, 212)에서 대소가 비교되어, 각 대소의 비교 결과의 AND 조건에 따라 직진 판정을 실행하고, 직진 판정의 경우에 직진 신호 St를 출력한다.
로우 패스 필터(201)를 통한 조타 토크 T는 비교기(210)에 입력되고, 비교기(210)는, 조타 토크 T와 설정기(213)가 나타내는 기준값 Tth를 비교한 결과를 출력한다. 즉, 조타 토크 T가 기준값 Tth 보다 작은 경우는 직진하고 있는 경우가 많아, 예를 들면, 논리값 「1」을 출력한다. 모터각속도 ω는 로우 패스 필터(202)를 거쳐 비교기(211)에 입력되고, 비교기(211)는, 모터각속도 ω와 설정기(214)가 나타내는 기준값 ωth를 비교한 결과를 출력한다. 즉, 모터각속도 ω가 기준값 ωth 보다 작은 경우는 직진하고 있는 경우가 많고, 논리값 「1」을 출력한다. 또, 로우 패스 필터(203)를 통한 차속 V는 비교기(212)에 입력되고, 비교기(212)는, 차속 V와 설정기(215)가 나타내는 기준값 Vth를 비교한 결과를 출력한다. 즉, 차속 V가 기준값 Vth 보다 빠른 경우는 직진하고 있는 경우가 많아, 논리값 「1」을 출력한다.
그리고, 비교기(210~212)의 전체 출력의 AND 조건을 AND 회로(220)에서 취하 여, 종합적으로 판단한 결과의 직진 신호 St를 출력한다. 즉, 비교기(210~212)의 출력이 모두 논리값 「1」인 경우를 직진인 것으로 판정하여 논리값 「1」의 직진 신호 St를 출력하고, 그 이외는 직진이 아닌 것으로 하여 논리값 「0」의 직진 신호 St를 출력한다.
직진 신호 St는 비교기(221)에 입력되고, 비교기(221)는, 직진 신호 St의 논리값 「1」이 설정기(222)가 나타내는 계속 판정 시간 t0 이상 계속되었을 때 직진 계속의 판정을 행하고, 직진 계속 신호 Sc를 출력한다. 직진 계속 신호 Sc는 중립 각도 보정 수단(240)에 입력된다.
다음에, 중립점 각도 보정 수단(240)에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 먼저, 중립점 각도 보정 수단(240)에는, 상대 조타각 검출부(101)를 거친 로우 패스 필터(204)의 출력인 상대 조타각 θr과, 로우 패스 필터(203)의 출력인 차속 V와, 비교기(221)로부터의 직진 계속 신호 Sc가 입력된다. 그러나, 중립 각도 보정은, 차량이 직진하고 있다는 조건 하에 실시할 필요가 있다. 따라서, 그 조건을 부과하기 위한 스위치(241)가 로우 패스 필터(204)와 감산부(244) 사이, 스위치(242)가 로우 패스 필터(203)와 Dv 테이블(243) 사이에 배치되어 있다. 그리고, 스위치(241) 및 스위치(242)는, 직진 계속 신호 Sc가 존재하는 동안만 폐쇄되도록 되어 있다.
중립점 조타각의 추정은 하기 수식 2에 따라 행해지고, 중립점 각도 보정 수단(240)은 하기 수식 2를 실행하고 있다.
[수식 2]
θk = (θr - θk-1) ·D + θk-1
여기서, θk-1은 전회 추정한 중립점 각도이며, θk는 이번 추정한 후의 새로운 중립점 각도이다. 또, D는 신뢰도 계수이며, 기본적으로는 차속 V가 빠를수록 커지는 계수이다.
다음에, 중립점 각도 보정을, 도 5를 참조하여 설명한다. 스위치(242)를 통하여 입력된 차속 V가, Dv 테이블(243)에 입력된다. Dv 테이블이란, 차속 V가 빠를수록 커지는 신뢰도 기본 계수 Dv로 구성되어 있고, 기본적으로는 이 신뢰도 기본 계수 Dv가 클수록 신뢰도 계수 D도 커지게 된다. 여기서, Dv 테이블의 일례를 도 6에 나타낸다
Dv 테이블(243)에 차속 V가 입력되면, 도 6의 함수에 따라 신뢰도 기본 계수 Dv가 출력된다. 출력된 신뢰도 기본 계수 Dv는 가산기(250)의 가산값의 하나로서 입력된다. 가산기(250)의 출력은 리미터(251)에 입력되고, 리미터(251)의 출력, 즉 신뢰도 계수 D가 설정값 이내에 들어가도록 제어된다. 리미터(251)의 출력인 신뢰도 계수 D는 지연기 (252)(Z-1)에 입력되고, 지연기(252)의 출력에 게인(253) Dt가 승산되고, 승산 결과가 가산기(250)에 입력되어 Dv 테이블(243)로부터의 신뢰도 기본 계수 Dv와 가산기(250)에서 가산된다. 이와 같이 차속 V에 관한 신뢰도 기본 계수 Dv가 적산되어, 신뢰도 계수 D가 산출된다. 또, 신뢰도 계수 D는 승산기(245)에도 입력된다.
중립점 각도 보정 수단(240)에 입력된 상대 조타각 θr는 감산기(244)에 입 력되고, 감산기(244)에는 지연기(247)의 출력인 전회 추정한 중립점 각도 θk-1이 입력된다. 따라서, 감산기(244)의 출력은, 편차(θr-θk-1)로 된다. 감산기(244)로부터의 편차와 리미터(251)로부터의 신뢰도 계수 D가 승산기(245)에 있어서 승산되고, 승산기(245)로부터 승산값 D·(θr-θk-1)이 출력된다. 그리고, 승산기(245)로부터 출력된 D·(θr-θk-1)은 가산기(246)에 입력되고, 지연기(247)의 출력인 전회 추정한 중립점 각도 θk-1과 가산되고, 연산 결과로서 {D ·(θr-θk-1)+θk-1}이 출력된다. 이 출력값이, 추정된 새로운 중립점 각도θk는 하기 수식 3으로 된다.
[수식 3]
θk = D·(θr - θk-1) + θk-1
이 중립점 각도 θk가 중립점 각도 보정 수단(240)의 출력으로 된다.
연산 D·(θr - θk-1)에 의한 적산은, 직진 계속 신호 Sc가 존재할 때만, 즉 직진을 계속하는 동안만 실시된다. 또, 직진 계속 신호 Sc가 없어지면, 계속 시간 t는 "0"으로 리셋된다. 또, 직진 계속 신호 Sc가 없어지면, 연산 결과의 중립점 각도 θk는 RAM 등의 기억 수단에 기억되어, 다음 회 다시 직진 계속 신호 Sc가 출력되어, 중립점 각도 보정 수단(240)의 연산을 개시할 때의 오프셋 초기값 θk- 1으로서 사용된다.
전술한 바와 같이, 직진 판정부(200)에서는 직진 판정인 것으로 판단되었을 때의 상대 조타각을 중립점인 것으로 간주하여 연산을 행하지만, 중립점 각도의 산출 방법으로서 전회 보정한 중립 각도 θk-1과 새롭게 취득한 상대 조타각 θr에 의해 검출된 편차(θr - θk-1)에, 신뢰도 계수 D(V, t)를 곱한 값 D·(θr - θk-1)을 산출한다. 거기에, 전회 중립점 각도 θk-1을 가산하여 새로운 중립점 각도를 수식 3에 따라 산출한다.
신뢰도 계수 D(V, t)는 직진 계속 시간(t)이 스레시홀드 이상으로 되면, 차속 V에 의존한 차속 신뢰도 Dv를 계속 시간으로 적산함으로써 산출된다. 고속 주행에 의해 조건에 들어갔을 때의 상대 조타각은 신뢰를 할 수 있는 값인 것으로 생각되므로, 차속 신뢰도 Dv를 높게 설정함으로써 신뢰도 계수 D가 높아지고, 또 계속 시간이 길수록 신뢰도 계수 D가 높아지고, 상대 조타각이 즉시 중립점 각도로 반영된다.
또, 추정이 개시된 초기의 값은 잘못된 추정의 가능성이 있으므로, 추정이 일정 시간 이상 계속할 때까지는 조타각을 이용하는 기능이 기능하지 않도록, 신뢰도 계수 D의 값을 적분한 추정값 신뢰도 계수 Dest를 추정값의 신뢰도로서 설정한다. 추정값 신뢰도 계수 Dest가 스레시홀드 이상으로 되면 중립점의 정밀도가 향상된 것으로 판정하고, 그 후, 중립점 각도가 급변하지 않도록 신뢰도 계수 D의 값을 일정한 비율로 작게 한다. 또, 추정값 신뢰도 계수 Dest는 절대 조타각을 사용하는 기능의 동작 조건이나 게인용으로서 모듈 밖으로 출력한다.
전술한 동작은 도 7에 나타낸 플로차트에 따라 실행된다. 즉, 상대 조타각 θr, 조타각 속도 ω 조타 토크 T 및 차속 V를 취득하고(스텝 S1), 차속 V가 차속 스레시홀드 Vth 보다 큰지 여부를 판정하고(스텝 S2), 차속 V가 차속 스레시홀드 Vth 이하이면 중립점 위치 및 추정값 신뢰도를 결정하고, 전회 값을 지지하여 직진 신뢰도를 리셋한다(스텝 S8). 상기 스텝 S2에서 차속 V가 차속 스레시홀드 Vth 보다 큰 경우에는, 조타 토크 T의 절대값 ｜T｜가 스레시홀드 Tth보다 작은지 여부를 판정하고(스텝 S3), 조타 토크 T의 절대값 ｜T｜가 스레시홀드 Tth 이상인 경우에는 상기 스텝 S8로 진행하고, 조타 토크 T의 절대값 ｜T｜가 스레시홀드 Tth보다 작은 경우에는, 또한 조타각 속도 ω의 절대값 |ω|이 스레시홀드 ωth보다 작은지 여부를 판정한다(스텝 S4). 그리고, 조타각 속도 ω의 절대값 |ω|이 스레시홀드 ω·th 이상인 경우에는 상기 스텝 S8로 진행하고, 조타각 속도 ω의 절대값 |ω|이 스레시홀드 ωth보다 작은 경우에는 타이머가 카운트업하고(스텝 S5), 카운트 시간 t가 스레시홀드 th 이상으로 되었는지 여부를 판정한다(스텝 S6). 타이머의 카운트 시간 t가 스레시홀드보다 작은 경우에는 상기 스텝 S8로 진행하고, 타이머의 카운트 시간 t가 스레시홀드 th 이상이 되었을 경우에는, 직진 신뢰도의 적분, 중립 위치 및 추정값 신뢰도의 갱신을 행한다(스텝 S7). 그리고, 중립점 위치 및 추정값 신뢰도를 출력하여 종료한다(스텝 S10).
다음에, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
차륜 회전 속도를 이용할 수 있는 경우는, 상기의 추정법에 차륜 회전 속도를 직진 판정 조건에 더함으로써, 보다 정밀도가 높은 추정이 가능해진다. 차륜 회전 속도에 의한 판정 조건은 다음과 같이 한다. 좌우 차륜의 속도 차이도, 이상 적(理想的)인 직진 상태에서는 O으로 되므로, 같은 조건으로 할 수 있다. 그러나, 차륜의 속도 차이는 차속에 의해 크게 값이 상이하므로, 차륜의 속도 차이에 대한 스레시홀드를 설정하는 것이 아니고, 선회 반경에 따른 이하의 관계식을 이용한다.
[수식 4]
Figure 112008028971368-PCT00001
상기 수식 4에 있어서, 조타각 θ과, 좌측 후륜 차륜 속도 ψl, 우측 후륜 차륜 속도 ψr은, k1을 정수로 하여 하기 수식 5에 의해 표현된다.
[수식 5]
Figure 112008028971368-PCT00002
그리고, 조타각 θ이 작을 때는 직진인 것으로 간주할 수 있으므로, 상기 수식 5의 우측 변이 스레시홀드 이하인지를 판정하지만, 삼각함수의 tan이나 제산(除算)이 있으면 CPU나 MPU에서의 연산이 곤란하게 된다. 그러므로, 본 발명에서는, k2를 정수로 하여 하기 수식 6과 같이 변형시키고 있다.
[수식 6]
Figure 112008028971368-PCT00003
상기 수식 6으로부터, 우측 변이 0 이상이면 직진인 것으로 판정한다.
좌우 차륜 회전속을 이용한 경우의 장치 예를, 도 3에 대응시켜 도 8에 나타낸다 본 실시예에서는 좌우 차륜속 회전 센서(120)를 설치하고, 차륜속 회전 신호를 처리하는 연산부(130)로부터의 출력이 중립점 검출부(200A)에 입력되어 있어, 보다 정확하게 직진을 판정할 수 있다. 즉, 도 8의 실시예에서는 직진 판정부(200A)의 직진 판정에, 수식 6의 조건을 실행하는 연산부(130)를 부가하고 있고, 다른 것은 도 3의 구성과 모두 동일하다.
이와 같이 좌우 차륜 회전속을 이용한 경우에는, 보다 고정밀의 절대 조타각의 추정을 행할 수 있다.
본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 의하면, 절대 조타각 연산을 위한 알고리즘을 사용하는 동시에, 직진 판정에 조타각 속도를 이용하고 있고, 또한 토크 센서와 차속 센서를 사용함으로써, 고정밀도의 중립점의 추정이 가능해진다. 또, 직진 주행의 판정에 차륜 회전 속도를 더함으로써, 보다 신속하게 확실한 추정을 행하는 것이 가능해진다.

Claims (5)

  1. 토크 제어부에 의해 연산된 전류 지령값으로 전류 제어부를 통하여 모터를 구동하고, 상기 모터의 구동에 의해 스티어링 기구에 어시스트 토크를 부여하는 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 있어서,
    모터각을 검출하는 모터각 센서와, 스티어링 샤프트에 인가되는 조타(操舵) 토크를 검출하는 토크 센서와, 상기 모터각 센서의 출력으로부터 스티어링의 상대 조타각 θr을 검출하는 상대 조타각 검출부와, 상기 모터의 각속도를 구하는 조타각 속도 검출부와, 차속을 판정하는 차속 판정부를 구비하고,
    상기 조타각 속도, 조타 토크 및 차속에 따라 차량의 직진 주행의 판정을 행하고, 상기 직진 주행이 소정 시간 이상 계속되었을 때의 상기 상대 조타각 θr을 중립점으로 간주하여 연산을 행하는 중립점 연산부와, 상기 중립점 연산부에서 얻어진 중립점을 상기 상대 조타각 θr과의 차분(差分)으로 절대 조타각의 연산을 행하는 절대 조타각 연산부를 더 구비하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중립점 연산부는, 상기 직진 주행을 판정하고 있는 조건 하에서 직진 주행 계속 시간이 제1 스레시홀드 이상으로 되면, 상기 차속 및 직진 주행 계속 시간에 따라 커지는 신뢰도 계수를 설정하고, 전회 보정한 중립점 각도 θk-1과 상기 상대 조타각 θr의 편차에 상기 신뢰도 계수 D를 곱한 값 D(θr - θk-1)를 전회 보정한 상기 중립점 각도 θk-1에 가산하여 새로운 중립점 각도 θk로 하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신뢰도 계수 D를 적분한 추정값 신뢰도 계수를 설정하고, 상기 추정값 신뢰도 계수가 제2 스레시홀드 이상으로 되었을 때, 상기 신뢰도 계수 D를 감소시켜 상기 중립점 각도 θk의 보정 변위를 적게 하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직진 주행 판정에 차륜 회전 속도를 더하여 행하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치를 탑재한 차량.
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