JP7153239B2 - vehicle steering system - Google Patents
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Description
本発明は、トーションバー等の捩れ角に基づいて所望の操舵トルクを実現し、路面の状態に影響されず、経年による機構系特性の変化に左右されない高性能な車両用操向装置に関する。 The present invention relates to a high-performance vehicle steering system that achieves a desired steering torque based on the torsion angle of a torsion bar or the like, is unaffected by road conditions, and is unaffected by changes in mechanical system characteristics over time.
車両用操向装置の1つである電動パワーステアリング装置(EPS)は、車両の操舵系にモータの回転力でアシスト力(操舵補助力)を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、減速機構を含む伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸にアシスト力として付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシスト力を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。 An electric power steering system (EPS), which is one type of vehicle steering system, applies an assist force (steering assist force) to the steering system of a vehicle using the rotational force of a motor. The driving force of the controlled motor is applied as an assist force to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism including a speed reduction mechanism. Such a conventional electric power steering device performs feedback control of the motor current in order to generate an assist force accurately. Feedback control adjusts the voltage applied to the motor so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is reduced. modulation) control duty adjustment.
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速機構3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、トーションバーを有するコラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクTsを検出するトルクセンサ10及び操舵角θhを検出する舵角センサ14が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速機構3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTsと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによって、EPS用モータ20に供給する電流を制御する。
A general configuration of an electric power steering apparatus is shown in FIG. 6b and further through
コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。
The
コントロールユニット30は主としてCPU(MCU、MPU等も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。
The
図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTs及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN40からの)車速Vsは、電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTs及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差I(=Irefm-Im)が演算され、その偏差Iが操舵動作の特性改善のためのPI(比例積分)制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20の電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。
The functions and operations of the
加算部32Aには補償信号生成部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部34は、セルフアライニングトルク(SAT)343と慣性342を加算部344で加算し、その加算結果に更に収れん性341を加算部345で加算し、加算部345の加算結果を補償信号CMとしている。
The compensation signal CM from the
このように、従来の電動パワーステアリング装置でのアシスト制御では、運転者の手入力にて加えられた操舵トルクをトーションバーの捩れトルクとしてトルクセンサで検出し、主にそのトルクに応じたアシスト電流としてモータ電流を制御している。しかしながら、この方法で制御を行なう場合、路面の状態(例えば傾斜)の違いにより、操舵角によって異なる操舵トルクとなってしまうことがある。モータ出力特性の経年使用によるバラツキによっても、操舵トルクに影響を与えることがある。 Thus, in the assist control of the conventional electric power steering device, the steering torque applied by the driver's manual input is detected by the torque sensor as the torsion torque of the torsion bar, and the assist current mainly corresponding to the torque is detected. to control the motor current. However, when the control is performed by this method, the steering torque may vary depending on the steering angle due to the difference in road surface conditions (for example, inclination). Steering torque may also be affected by variations in motor output characteristics due to long-term use.
かかる問題を解決するために、例えば、特許第5208894号公報(特許文献1)に示されるような電動パワーステアリング装置が提案されている。特許文献1の電動パワーステアリング装置では、運転者の触覚特性に基づく適切な操舵トルクを与えるために、操舵角又は操舵トルクと手応え量との関係に基づいて決定される操舵角と操舵トルクとの関係(操舵反力特性マップ)に基づいて、操舵トルクの目標値を設定している。
In order to solve this problem, an electric power steering system as disclosed in Japanese Patent No. 5208894 (Patent Document 1) has been proposed. In the electric power steering apparatus of
しかしながら、特許文献1の電動パワーステアリング装置では、操舵反力特性マップを予め求めておかなければならず、また、操舵トルクの目標値と検出される操舵トルクとの偏差に基づいて制御を行っているので、操舵トルクに対する影響が残ってしまうおそれがある。また、ステアリング操舵系での減速機構やピニオンラック機構の伝達効率の変動、タイヤと路面の接触抵抗(摩擦)の変動等をアシスト指令で十分に抑制できず、それらの変動を、ハンドル上での操舵トルクの変動(トルクリプル)として運転者が感じる可能性がある。
However, in the electric power steering apparatus of
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、路面の状態に影響されず、経年によるステアリング操舵系の機構特性の変化に左右されず、操舵角等に対して同等の操舵トルクを容易に実現することが可能な車両用操向装置を提供することにある。更に、トルクリプルの低減を図る。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a steering wheel that is not affected by road conditions, is not affected by changes in the mechanical characteristics of the steering system due to aging, and is capable of adjusting the steering angle and the like. An object of the present invention is to provide a vehicle steering system capable of easily realizing equivalent steering torque. Furthermore, the torque ripple is intended to be reduced.
本発明は、任意のバネ定数を有するトーションバー及び前記トーションバーの捩れ角を検出するセンサを少なくとも備え、モータを駆動制御することにより、操舵系をアシスト制御する車両用操向装置に関し、本発明の上記目的は、目標捩れ角に対して前記捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部を備え、前記捩れ角制御部が、前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差より目標捩れ角速度を算出する捩れ角フィードバック補償部と、前記捩れ角より捩れ角速度を算出する捩れ角速度演算部と、前記目標捩れ角速度及び前記捩れ角速度に基づいて基本モータ電流指令値を算出する速度制御部と、操舵トルクの変動であるトルクリプルに対応するように設計されたフィルタを用いたフィルタ処理を前記捩れ角に対して行って第1補償モータ電流指令値を算出するトルクリプル対策補償部とを具備し、前記基本モータ電流指令値から前記第1補償モータ電流指令値を減算することによって前記モータ電流指令値を算出し、前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより達成される。 The present invention relates to a steering system for a vehicle, which includes at least a torsion bar having an arbitrary spring constant and a sensor for detecting the torsion angle of the torsion bar, and assists and controls a steering system by driving and controlling a motor. is provided with a torsion angle control unit that calculates a motor current command value that causes the torsion angle to follow a target torsion angle, and the torsion angle control unit calculates the deviation between the target torsion angle and the torsion angle a torsion angle feedback compensator for calculating a target torsion angular velocity, a torsion angular velocity calculator for calculating a torsion angular velocity from the torsion angle, and a speed control for calculating a basic motor current command value based on the target torsion angular velocity and the torsion angular velocity. and a torque ripple countermeasure compensator for calculating a first compensated motor current command value by performing filtering on the torsion angle using a filter designed to cope with torque ripple, which is a variation in steering torque. and calculating the motor current command value by subtracting the first compensating motor current command value from the basic motor current command value, and driving and controlling the motor based on the motor current command value. achieved by
また、本発明の上記目的は、前記捩れ角制御部が、モータ角速度に対して伝達関数を設定して第2補償モータ電流指令値を演算する安定化補償部を更に具備し、前記基本モータ電流指令値を前記第1補償モータ電流指令値及び前記第2補償モータ電流指令値によって補償して前記モータ電流指令値を算出することにより、或いは、前記捩れ角制御部が、前記モータ電流指令値の上下限値を制限する出力制限部を更に具備することにより、或いは、目標操舵トルクを生成する目標操舵トルク生成部と、前記目標操舵トルクを、前記捩れ角制御部で使用される前記目標捩れ角に変換する変換部とを更に備えることにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部が、基本マップを用いて操舵角より第1トルク信号を求める基本マップ部と、車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第2トルク信号を求めるダンパ演算部と、操舵状態及び前記操舵角を用いてヒステリシス特性を持つ第3トルク信号を求めるヒステリシス補正部とを具備し、前記第1トルク信号、前記第2トルク信号及び前記第3トルク信号の内の少なくとも1つの信号より前記目標操舵トルクを算出することにより、或いは、前記基本マップ及び前記ヒステリシス補正部の特性が車速感応であることにより、或いは、前記目標操舵トルク生成部が、前記基本マップ部の前段又は後段に、位相補償を行なう位相補償部を更に具備し、前記基本マップ部及び前記位相補償部を介して、前記操舵角及び前記車速より前記第1トルク信号を求めることにより、より効果的に達成される。 The torsion angle control unit further includes a stabilization compensation unit for calculating a second compensation motor current command value by setting a transfer function with respect to the motor angular velocity, and the basic motor current By calculating the motor current command value by compensating the command value with the first compensating motor current command value and the second compensating motor current command value, or by calculating the motor current command value by the torsion angle control section. By further including an output limiter that limits the upper and lower limits, or a target steering torque generator that generates a target steering torque, and the target steering torque that is used by the torsion angle controller, the target twist angle Alternatively, the target steering torque generation unit uses a basic map unit that obtains the first torque signal from the steering angle using a basic map and a damper gain map that is responsive to vehicle speed. a damper calculation section for obtaining a second torque signal based on angular velocity information; and a hysteresis correction section for obtaining a third torque signal having a hysteresis characteristic using the steering state and the steering angle, wherein the first torque signal, By calculating the target steering torque from at least one signal of the second torque signal and the third torque signal, or by the characteristics of the basic map and the hysteresis correction unit being vehicle speed sensitive, or , the target steering torque generation unit further includes a phase compensation unit that performs phase compensation before or after the basic map unit; This can be achieved more effectively by obtaining the first torque signal more effectively.
本発明の車両用操向装置によれば、目標捩れ角に基づいて演算される目標捩れ角速度に対して速度制御を行うことにより、目標捩れ角に捩れ角が追従するように動作し、所望の操舵トルクを実現し、運転者の操舵の感覚に基づく適切な操舵トルクを与えることができる。 According to the vehicle steering system of the present invention, speed control is performed on the target torsion angular velocity calculated based on the target torsion angle, so that the torsion angle follows the target torsion angle. A steering torque can be realized, and an appropriate steering torque based on the steering feeling of the driver can be applied.
また、トルクリプル対策補償部により、操舵時に発生するトルクリプルを低減することができる。 Further, the torque ripple countermeasure compensator can reduce the torque ripple generated during steering.
本発明は、路面の状態に影響されず、操舵角等に対して同等の操舵トルクを実現するための車両用操向装置であり、トーションバー等の捩れ角を、操舵角等に応じた値に追従するように制御することにより所望の操舵トルクを実現している。 The present invention is a steering system for a vehicle, which is not affected by road surface conditions and which achieves steering torque equivalent to a steering angle or the like. A desired steering torque is realized by performing control so as to follow .
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Below, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本発明に係る車両用操向装置の1つである電動パワーステアリング装置に関連する情報を検出する各種センサの設置例について説明する。図3は、EPS操舵系と各種センサの設置例を示す図であり、コラム軸2にはトーションバー2Aが備えられている。操向車輪8L,8Rには路面反力Fr及び路面情報μが作用する。トーションバー2Aを挟んでコラム軸2のハンドル側には上側角度センサが設けられ、トーションバー2Aを挟んでコラム軸2の操向車輪側には下側角度センサが設けられており、上側角度センサはハンドル角θ1を検出し、下側角度センサはコラム角θ2を検出する。操舵角θhはコラム軸2の上部に設けられた舵角センサで検出され、ハンドル角θ1及びコラム角θ2の偏差から、下記数1及び数2によってトーションバーの捩れ角Δθ及びトーションバートルクTtを求めることができる。なお、Ktはトーションバー2Aのバネ定数である。
First, an installation example of various sensors for detecting information related to an electric power steering device, which is one of the vehicle steering devices according to the present invention, will be described. FIG. 3 is a diagram showing an installation example of the EPS steering system and various sensors, and the
次に、本発明の構成例について説明する。 Next, a configuration example of the present invention will be described.
図4は本発明の構成例(第1実施形態)を示すブロック図であり、運転者のハンドル操舵はEPS操舵系/車両系100内のモータでアシスト制御される。目標操舵トルクTrefを出力する目標操舵トルク生成部120には、操舵角θhの他に、車速Vs及び右切り/左切り判定部110から出力される右切り又は左切りの操舵状態STsが入力される。目標操舵トルクTrefは変換部130で目標捩れ角Δθrefに変換され、目標捩れ角Δθrefは、トーションバー2Aの捩れ角Δθ及びモータ角速度ωmと共に捩れ角制御部140に入力される。捩れ角制御部140は、捩れ角Δθが目標捩れ角Δθrefとなるようなモータ電流指令値Imcを演算し、モータ電流指令値ImcによりEPSのモータが駆動される。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example (first embodiment) of the present invention. Steering by the driver is assist-controlled by a motor in the EPS steering system/
右切り/左切り判定部110は、モータ角速度ωmを基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態STsとして出力する。即ち、モータ角速度ωmが正の値の場合は「右切り」と判定し、負の値の場合は「左切り」と判定する。なお、モータ角速度ωmの代わりに、操舵角θh、ハンドル角θ1又はコラム角θ2に対して速度演算を行って算出される角速度を用いても良い。
The right-turn/left-
図5は目標操舵トルク生成部120の構成例を示しており、目標操舵トルク生成部120は、基本マップ部121、微分部122、ダンパゲイン部123、ヒステリシス補正部124、乗算部125並びに加算部126及び127を備え、操舵角θhは基本マップ部121、微分部122及びヒステリシス補正部124に入力され、右切り/左切り判定部110から出力される操舵状態STsはヒステリシス補正部124に入力される。
FIG. 5 shows a configuration example of the target steering
基本マップ部121は、基本マップを有し、基本マップを用いて、図6に示されるような車速Vsをパラメータとするトルク信号(第1トルク信号)Tref_aを出力する。即ち、トルク信号Tref_aの大きさは、操舵角θhの大きさ(絶対値)|θh|が増加するにつれて増加し、車速Vsが増加するにつれても増加するようになっている。操舵角θhの符号(+1、-1)を演算する符号部121Aからの符号がトルク信号Tref_aの大きさに乗算部121Bにて乗算され、トルク信号Tref_aが出力される。なお、図6では操舵角θhの大きさ|θh|でマップを構成しているが、正負の操舵角θhに応じてマップを構成しても良く、この場合、操舵角θhが正の場合と負の場合とで変化の態様を変えても良い。また、図6に示される基本マップは車速感応であるが、車速感応でなくても良い。
The
微分部122は、操舵角θhを微分して角速度情報である舵角速度ωhを算出し、舵角速度ωhは乗算部125に入力される。
The
ダンパゲイン部123は、舵角速度ωhに乗算されるダンパゲインDGを出力する。乗算部125にてダンパゲインDGを乗算された舵角速度ωhは、トルク信号(第2トルク信号)Tref_bとして加算部127に入力される。ダンパゲインDGは、ダンパゲイン部123が有する車速感応型のダンパゲインマップを用いて、車速Vsに応じて求められる。ダンパゲインマップは、例えば、図7に示されるように、車速Vsが高くなるに従って徐々に大きくなる特性を有する。ダンパゲインマップは操舵角θhに応じて可変としても良い。なお、ダンパゲイン部123及び乗算部125でダンパ演算部を構成している。
A
ヒステリシス補正部124は操舵角θh及び操舵状態STsに基づき、下記数3に従ってトルク信号(第3トルク信号)Tref_cを演算する。なお、下記数3では、x=θh、y=Tref_cとしており、a>1、c>0であり、Ahysはヒステリシス幅である。
The
“a”として1より大きい任意の正数を用いることができ、例えば、ネイピア数“e”を用いた場合、数3及び数4は下記数5及び数6となる。
Any positive number greater than 1 can be used as "a". For example, when Napier's number "e" is used,
なお、ヒステリシス特性の出力幅を表す係数であるAhys及び丸みを表す係数であるcを、車速Vs及び/又は操舵角θhに応じて可変としても良い。 The coefficient A hys representing the output width of the hysteresis characteristic and the coefficient c representing the roundness may be variable according to the vehicle speed Vs and/or the steering angle θh.
トルク信号Tref_a、Tref_b及びTref_cは、加算部126及び127で加算され、加算結果が目標操舵トルクTrefとして出力される。
なお、舵角速度ωhは、操舵角θhに対する微分演算により求めているが、高域のノイズの影響を低減するために適度にローパスフィルタ(LPF)処理を実施している。また、ハイパスフィルタ(HPF)とゲインにより、微分演算とLPFの処理を実施しても良い。更に、舵角速度ωhは、操舵角θhではなく、上側角度センサが検出するハンドル角θ1又は下側角度センサが検出するコラム角θ2に対して微分演算とLPFの処理を行って算出しても良い。舵角速度ωhの代わりにモータ角速度ωmを角速度情報として使用しても良く、この場合、微分部122は不要となる。
Although the steering angular velocity ωh is obtained by differential calculation with respect to the steering angle θh, it is appropriately subjected to low-pass filter (LPF) processing in order to reduce the influence of high-frequency noise. Alternatively, the differential operation and LPF processing may be performed using a high-pass filter (HPF) and gain. Further, the steering angular velocity ωh is not calculated from the steering angle θh, but is calculated by performing differentiation and LPF processing on the steering wheel angle θ1 detected by the upper angle sensor or the column angle θ2 detected by the lower angle sensor. Also good. The motor angular velocity ωm may be used as the angular velocity information instead of the steering angular velocity ωh, in which case the differentiating
変換部130は、トーションバー2Aのバネ定数Ktの逆数の符号を反転した-1/Ktの特性を有しており、目標操舵トルクTrefを目標捩れ角Δθrefに変換する。
捩れ角制御部140は、目標捩れ角Δθref、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωmに基づいてモータ電流指令値Imcを演算する。図9は捩れ角制御部140の構成例を示すブロック図であり、捩れ角制御部140は、捩れ角フィードバック(FB)補償部141、捩れ角速度演算部142、速度制御部150、トルクリプル対策補償部143、安定化補償部144、出力制限部145、減算部146及び147、並びに加算部148を備えており、変換部130から出力される目標捩れ角Δθrefは減算部146に加算入力され、捩れ角Δθは減算部146に減算入力されると共に、捩れ角速度演算部142及びトルクリプル対策補償部143に入力され、モータ角速度ωmは安定化補償部144に入力される。
The torsion
捩れ角FB補償部141は、減算部146で算出される目標捩れ角Δθrefと捩れ角Δθの偏差Δθ0に対して補償値CFB(伝達関数)を乗算し、目標捩れ角Δθrefに捩れ角Δθが追従するような目標捩れ角速度ωrefを出力する。補償値CFBは単純なゲインKppでも、PI制御の補償値など一般的に用いられている補償値でも良い。目標捩れ角速度ωrefは速度制御部150に入力される。捩れ角FB補償部141と速度制御部150により、目標捩れ角Δθrefに捩れ角Δθを追従させ、所望の操舵トルクを実現することが可能となる。
The torsion angle
捩れ角速度演算部142は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωtを算出し、捩れ角速度ωtは速度制御部150に入力される。微分演算として、HPFとゲインによる擬似微分を行なっても良い。また、捩れ角速度ωtを別の手段や捩れ角Δθ以外から算出し、速度制御部150に入力するようにしても良い。
The torsion
速度制御部150は、I-P制御(比例先行型PI制御)により、目標捩れ角速度ωrefに捩れ角速度ωtが追従するようなモータ電流指令値(基本モータ電流指令値)Imca0を算出する。減算部153で目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtとの差分(ωref-ωt)を算出し、その差分を、ゲインKviを有する積分部151にて積分し、積分結果は減算部154に加算入力される。捩れ角速度ωtは比例部152にも入力され、ゲインKvpによる比例処理を施され、減算部154に減算入力される。減算部154での減算結果がモータ電流指令値Imca0として出力される。なお、速度制御部150は、I-P制御ではなく、PI制御、P(比例)制御、PID(比例積分微分)制御、PI-D制御(微分先行型PID制御)、モデルマッチング制御、モデル規範制御等の一般的に用いられている制御方法でモータ電流指令値Imca0を算出しても良い。
The
トルクリプル対策補償部143は捩れ角Δθに対してフィルタ処理を行い、モータ電流指令値(第1補償モータ電流指令値)Imca1を算出する。モータ電流指令値Imca1を、減算部147にてモータ電流指令値Imca0から減算することによりモータ電流指令値を補償し、トルクリプルの低減を図る。ステアリング機構の伝達効率の変動やタイヤと路面との接触抵抗の変動による操舵トルクの変動(トルクリプル)は捩れ角Δθに表われる。よって、この捩れ角Δθに対して適切なフィルタ処理を施し、捩れ角Δθが小さくなる方向にモータ電流指令値を補償することで、トルクリプルを低減することができる。フィルタとして、下記数7で表される伝達関数Ctrqを有する1次フィルタを使用する。
The torque
安定化補償部144は補償値Cs(伝達関数)を有しており、モータ角速度ωmよりモータ電流指令値(第2補償モータ電流指令値)Imca2を算出する。追従性及び外乱特性を向上させるために、捩れ角FB補償部141及び速度制御部150のゲインを上げると、高域の制御的な発振現象が発生してしまう。この対策として、モータ角速度ωmに対し、安定化するために必要な伝達関数(Cs)を安定化補償部144に設定する。これにより、EPS制御システム全体の安定化を実現することができる。安定化補償部144の伝達関数(Cs)として、例えば1次のHPFの構造を用いた擬似微分とゲインにより設定した、下記数8で表わされる1次フィルタを使用する。
The
減算部147にてモータ電流指令値Imca0からモータ電流指令値Imca1を減算して算出されるモータ電流指令値Imcaとモータ電流指令値Imca2は加算部148で加算され、モータ電流指令値Imcbとして出力される。
The motor current command value Imca calculated by subtracting the motor current command value Imca1 from the motor current command value Imca0 in the
出力制限部145は、モータ電流指令値Imcbの上下限値を制限して、モータ電流指令値Imcを出力する。図10に示されるように、モータ電流指令値に対する上限値及び下限値を予め設定し、入力するモータ電流指令値Imcbが、上限値以上の場合は上限値を、下限値以下の場合は下限値を、それ以外の場合はモータ電流指令値Imcbを、モータ電流指令値Imcとして出力する。
このような構成において、本実施形態の動作例を図11~図13のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an operation example of this embodiment will be described with reference to the flow charts of FIGS. 11 to 13. FIG.
動作を開始すると、右切り/左切り判定部110は、モータ角速度ωmを入力し、モータ角速度ωmの符号を基に操舵が右切りか左切りかを判定し、判定結果を操舵状態STsとして、目標操舵トルク生成部120に出力する(ステップS10)。
When the operation is started, the right-turn/left-
目標操舵トルク生成部120は、操舵状態STsと共に、操舵角θh及び車速Vsを入力し、目標操舵トルクTrefを生成する(ステップS20)。目標操舵トルク生成部120の動作例については、図12のフローチャートを参照して説明する。
The target
目標操舵トルク生成部120に入力された操舵角θhは基本マップ部121、微分部122及びヒステリシス補正部124に、操舵状態STsはヒステリシス補正部124に、車速Vsは基本マップ部121及びダンパゲイン部123にそれぞれ入力される(ステップS21)。
The steering angle θh inputted to the target steering
基本マップ部121は、図6に示される基本マップを用いて、操舵角θh及び車速Vsに応じたトルク信号Tref_aを生成して、加算部126に出力する(ステップS22)。
The
微分部122は操舵角θhを微分して舵角速度ωhを出力し(ステップS23)、ダンパゲイン部123は図7に示されるダンパゲインマップを用いて車速Vsに応じたダンパゲインDGを出力し(ステップS24)、乗算部125は舵角速度ωh及びダンパゲインDGを乗算してトルク信号Tref_bを演算し、加算部127に出力する(ステップS25)。
The differentiating
ヒステリシス補正部124は、操舵角θhに対して、操舵状態STsに応じて数5及び数6による演算を切り替えてヒステリシス補正を実施し(ステップS26)、トルク信号Tref_cを生成し、加算部127に出力する(ステップS27)。なお、数5及び数6におけるヒステリシス幅Ahys、c、x1及びy1は予め設定し保持されているが、数6よりb及びb’を予め算出し、x1及びy1の代わりにb及びb’を保持するようにしても良い。
The
そして、加算部127にてトルク信号Tref_b及びTref_cが加算され、更に、その加算結果にトルク信号Tref_aが加算部126にて加算され、目標操舵トルクTrefが演算される(ステップS28)。
The
目標操舵トルク生成部120で生成された目標操舵トルクTrefは変換部130に入力され、変換部130で目標捩れ角Δθrefに変換される(ステップS30)。目標捩れ角Δθrefは捩れ角制御部140に入力される。
The target steering torque Tref generated by the target steering
捩れ角制御部140は、目標捩れ角Δθrefと共に、捩れ角Δθ及びモータ角速度ωmを入力し、モータ電流指令値Imcを演算する(ステップS40)。捩れ角制御部140の動作例については、図13のフローチャートを参照して説明する。
The torsion
捩れ角制御部140に入力された目標捩れ角Δθrefは減算部146に、捩れ角Δθは減算部146、捩れ角速度演算部142及びトルクリプル対策補償部143に、モータ角速度ωmは安定化補償部144にそれぞれ入力される(ステップS41)。
The target torsion angle Δθref input to the torsion
減算部146では、目標捩れ角Δθrefから捩れ角Δθを減算することにより、偏差Δθ0が算出される(ステップS42)。偏差Δθ0は捩れ角FB補償部141に入力され、捩れ角FB補償部141は、偏差Δθ0に補償値CFBを乗算することにより偏差Δθ0を補償し(ステップS43)、目標捩れ角速度ωrefを速度制御部150に出力する。
The
捩れ角Δθを入力した捩れ角速度演算部142は、捩れ角Δθに対する微分演算により捩れ角速度ωtを算出し(ステップS44)、速度制御部150に出力する。
The torsion angular
速度制御部150では、目標捩れ角速度ωrefと捩れ角速度ωtの差分が減算部153で算出され、その差分が積分部151で積分(Kvi/s)されて減算部154に加算入力される(ステップS45)。更に、捩れ角速度ωtは比例部152で比例処理(Kvp)され、比例結果が減算部154に減算入力され(ステップS45)、減算部154の減算結果であるモータ電流指令値Imca0は減算部147に加算入力される。
In the
トルクリプル対策補償部143は、入力した捩れ角Δθに対して、数7で表される伝達関数Ctrqを有するフィルタによりフィルタ処理を行ってモータ電流指令値Imca1を算出し(ステップS46)、モータ電流指令値Imca1は減算部147に減算入力される。
The torque ripple
減算部147ではモータ電流指令値Imca0からモータ電流指令値Imca1が減算され(ステップS47)、減算結果であるモータ電流指令値Imcaは加算部148に入力される。
The
安定化補償部144は、入力したモータ角速度ωmに対して、数8で表される伝達関数Csを用いて安定化補償を行い(ステップS48)、安定化補償部144からのモータ電流指令値Imca2は加算部148に入力される。
The
加算部148ではモータ電流指令値Imca及びImca2の加算が行われ(ステップS49)、加算結果であるモータ電流指令値Imcbは出力制限部145に入力される。出力制限部145は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Imcbの上下限値を制限し(ステップS50)、モータ電流指令値Imcとして出力する(ステップS51)。
The
捩れ角制御部140から出力されたモータ電流指令値Imcに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される(ステップS60)。
The motor is driven based on the motor current command value Imc output from the torsion
なお、図11~図13におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。 Note that the order of data input and calculation in FIGS. 11 to 13 can be changed as appropriate.
本実施形態でのトルクリプル対策補償部の効果について、シミュレーション結果を基に説明する。 The effect of the torque ripple countermeasure compensator in this embodiment will be described based on simulation results.
シミュレーションでは、トルクリプル対策補償部143が有するフィルタの伝達関数Ctrqとして、図14に示されるような周波数特性を有する伝達関数を使用した。図14において、横軸は周波数[Hz]、縦軸は、図14(A)ではゲイン[dB]、図14(B)では位相[deg]であり、図14(A)が振幅(ゲイン)特性で、図14(B)が位相特性である。また、トルクリプル対策補償部143の補償による効果を確認するために、コラム軸上に、図15に示されるような振幅が3Nmで周波数が20Hzのトルクを外乱トルクとして発生させ、トルクリプル対策補償部による補償がある場合とない場合とでの操舵トルク(トーションバートルク)の発生状況を調べた。なお、図15において、横軸は時間[sec]、縦軸はトルク[Nm]である。
In the simulation, a transfer function having frequency characteristics as shown in FIG. 14 was used as the transfer function C trq of the filter of the torque
図16(A)はトルクリプル対策補償部による補償がない場合に発生する操舵トルクのシミュレーション結果を示しており、図16(B)はトルクリプル対策補償部による補償がある場合に発生する操舵トルクのシミュレーション結果を示している。図15と同様に、図16では、横軸は時間[sec]、縦軸はトルク[Nm]である。図16(A)と(B)を比較すると、図16(B)の方が操舵トルクの振幅が小さくなっており、操舵トルクが低減できていることがわかる。従って、トルクリプル対策補償部により補償を行なうことにより、外乱が加わった際に発生する操舵トルクの脈動(トルクリプル)を低減することができることがわかる。 FIG. 16(A) shows a simulation result of the steering torque generated when there is no compensation by the torque ripple countermeasure compensator, and FIG. 16(B) shows a simulation of the steering torque generated when there is compensation by the torque ripple countermeasure compensator. shows the results. As in FIG. 15, in FIG. 16, the horizontal axis is time [sec] and the vertical axis is torque [Nm]. Comparing FIGS. 16A and 16B, it can be seen that the amplitude of the steering torque is smaller in FIG. 16B, and the steering torque can be reduced. Therefore, it can be seen that the pulsation (torque ripple) of the steering torque generated when the disturbance is applied can be reduced by performing the compensation by the torque ripple countermeasure compensator.
本発明の他の構成例について説明する。 Another configuration example of the present invention will be described.
第1実施形態での捩れ角制御部から出力されるモータ電流指令値Imcに、従来のEPSにおいて操舵トルクに基づいて演算される電流指令値(以下、「アシスト電流指令値」とする)を、例えば、図2に示される電流指令値演算部31から出力される電流指令値Iref1又は電流指令値Iref1に補償信号CMを加算した電流指令値Iref2等を加算しても良い。
A current command value (hereinafter referred to as "assist current command value") calculated based on the steering torque in the conventional EPS is added to the motor current command value Imc output from the torsion angle control unit in the first embodiment. For example, the current command value Iref1 output from the current command
第1実施形態に対して、上記の内容を適用した構成例(第2実施形態)を図17に示す。アシスト制御部200は、電流指令値演算部31、又は、電流指令値演算部31、補償信号生成部34及び加算部32Aから構成される。アシスト制御部200から出力されるアシスト電流指令値Iac(図2における電流指令値Iref1又はIref2に相当)と、捩れ角制御部140から出力されるモータ電流指令値Imcは、加算部260で加算され、加算結果である電流指令値Icは電流制限部270に入力され、最大電流を制限された電流指令値Icmに基づいてモータを駆動し、電流制御が実施される。
FIG. 17 shows a configuration example (second embodiment) in which the above contents are applied to the first embodiment. The
なお、アシスト電流指令値Iacの代わりに、或いはアシスト電流指令値Iacと共に、ハンドル振動抑制のための電流指令値をモータ電流指令値Imcに加算しても良い。 Instead of the assist current command value Iac, or together with the assist current command value Iac, a current command value for steering wheel vibration suppression may be added to the motor current command value Imc.
第1及び第2実施形態での目標操舵トルク生成部120において、コストや処理時間を重視する場合等では、基本マップ部121、ダンパ演算部及びヒステリシス補正部124の内の少なくとも1つを残して、他を省略しても良い。基本マップ部121を省略する場合、加算部126も省略可能で、ダンパ演算部を省略する場合、微分部122及び加算部127も省略可能で、ヒステリシス補正部124を省略する場合、右切り/左切り判定部110及び加算部127も省略可能である。また、基本マップ部121の前段又は後段に位相補償を行なう位相補償部128を挿入しても良い。つまり、図5中の破線で囲まれた領域Rの構成を、図18(A)又は(B)に示されるような構成にしても良い。位相補償部128において、位相補償として位相進み補償を設定し、例えば、分子のカットオフ周波数を1.0Hz、分母のカットオフ周波数を1.3Hzとした1次フィルタで位相進み補償を行う場合、スッキリしたフィールを実現することができる。目標操舵トルク生成部に関しては、操舵角に基づいた構成であるならば、上述の構成に限られない。
In the target steering
また、EPS制御システムが安定している場合は、安定化補償部を省略しても良い。出力制限部も省略可能である。 Also, if the EPS control system is stable, the stabilization compensator may be omitted. The output limiter can also be omitted.
なお、図1及び図3では本発明をコラム型EPSに適用しているが、本発明はコラム型等の上流型に限られず、ラック&ピニオン等の下流型EPSにも適用可能である。更に、目標捩れ角に基づくフィードバック制御を行うということでは、トーションバー(バネ定数任意)及び捩れ角検出用のセンサを少なくとも備えるステアバイワイヤ(SBW)反力装置等にも適用可能である。本発明を、トーションバーを備えたSBW反力装置に適用した場合の実施形態(第3実施形態)について説明する。 Although the present invention is applied to a column-type EPS in FIGS. 1 and 3, the present invention is not limited to an upstream-type EPS such as a column-type EPS, and can also be applied to a downstream-type EPS such as a rack and pinion. Furthermore, in terms of performing feedback control based on the target torsion angle, it is also applicable to a steer-by-wire (SBW) reaction force device or the like that includes at least a torsion bar (arbitrary spring constant) and a torsion angle detection sensor. An embodiment (third embodiment) in which the present invention is applied to an SBW reaction force device having a torsion bar will be described.
まずは、SBW反力装置を含むSBWシステム全体について説明する。図19はSBWシステムの構成例を、図1に示される電動パワーステアリング装置の一般的な構成に対応させて示した図である。なお、同一構成には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。 First, the entire SBW system including the SBW reaction force device will be described. FIG. 19 is a diagram showing a configuration example of the SBW system in correspondence with the general configuration of the electric power steering apparatus shown in FIG. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the same structure, and detailed description is abbreviate|omitted.
SBWシステムは、ユニバーサルジョイント4aにてコラム軸2と機械的に結合されるインターミディエイトシャフトがなく、ハンドル1の操作を電気信号によって操向車輪8L,8R等からなる転舵機構に伝えるシステムである。図19に示されるように、SBWシステムは反力装置60及び駆動装置70を備え、コントロールユニット(ECU)50が両装置の制御を行う。反力装置60は、舵角センサ14にて操舵角θhの検出を行うと同時に、操向車輪8L,8Rから伝わる車両の運動状態を反力トルクとして運転者に伝達する。反力トルクは、反力用モータ61により生成される。なお、SBWシステムの中には反力装置内にトーションバーを有さないタイプもあるが、本発明を適用するSBWシステムはトーションバーを有するタイプであり、トルクセンサ10にて操舵トルクTsを検出する。また、角度センサ74が、反力用モータ61のモータ角θmを検出する。駆動装置70は、運転者によるハンドル1の操舵に合わせて、駆動用モータ71を駆動し、その駆動力を、ギア72を介してピニオンラック機構5に付与し、タイロッド6a,6bを経て、操向車輪8L,8Rを転舵する。ピニオンラック機構5の近傍には角度センサ73が配置されており、操向車輪8L,8Rの転舵角θtを検出する。ECU50は、反力装置60及び駆動装置70を協調制御するために、両装置から出力される操舵角θhや転舵角θt等の情報に加え、車速センサ12からの車速Vs等を基に、反力用モータ61を駆動制御する電圧制御指令値Vref1及び駆動用モータ71を駆動制御する電圧制御指令値Vref2を生成する。
The SBW system does not have an intermediate shaft that is mechanically connected to the
このようなSBWシステムに本発明を適用した第3実施形態の構成について説明する。 A configuration of a third embodiment in which the present invention is applied to such an SBW system will be described.
図20は第3実施形態の構成を示すブロック図である。第3実施形態は、捩れ角Δθに対する制御(以下、「捩れ角制御」とする)と、転舵角θtに対する制御(以下、「転舵角制御」とする)を行い、反力装置を捩れ角制御で制御し、駆動装置を転舵角制御で制御する。なお、駆動装置は他の制御方法で制御しても良い。 FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment. In the third embodiment, control of the torsion angle Δθ (hereinafter referred to as “torsion angle control”) and control of the turning angle θt (hereinafter referred to as “turning angle control”) are performed to control the reaction force device. It is controlled by angle control, and the driving device is controlled by steering angle control. Note that the driving device may be controlled by other control methods.
捩れ角制御では、第1実施形態と同様の構成及び動作により、捩れ角Δθが、操舵角θh等を用いて目標操舵トルク生成部120及び変換部130を経て算出される目標捩れ角Δθrefに追従するような制御を行う。モータ角θmは角度センサ74で検出され、モータ角速度ωmは、角速度演算部951にてモータ角θmを微分することにより算出される。転舵角θtは角度センサ73で検出される。また、第1実施形態ではEPS操舵系/車両系100内の処理として詳細な説明は行われていないが、電流制御部160は、図2に示される減算部32B、PI制御部35、PWM制御部36及びインバータ37と同様の構成及び動作により、捩れ角制御部140から出力されるモータ電流指令値Imc及びモータ電流検出器170で検出される反力用モータ61の電流値Imrに基づいて、反力用モータ61を駆動して、電流制御を行う。
In the torsion angle control, the torsion angle Δθ follows the target torsion angle Δθref calculated through the target steering
転舵角制御では、目標転舵角生成部910にて操舵角θhに基づいて目標転舵角θtrefが生成され、目標転舵角θtrefは転舵角θtと共に転舵角制御部920に入力され、転舵角制御部920にて、転舵角θtが目標転舵角θtrefとなるようなモータ電流指令値Imctが演算される。そして、モータ電流指令値Imct及びモータ電流検出器940で検出される駆動用モータ71の電流値Imdに基づいて、電流制御部930が、電流制御部160と同様の構成及び動作により、駆動用モータ71を駆動して、電流制御を行う。
In the steering angle control, the target steering angle θtref is generated based on the steering angle θh in the target steering
目標転舵角生成部910の構成例を図21に示す。目標転舵角生成部910は、制限部931、レート制限部932及び補正部933を備える。
FIG. 21 shows a configuration example of the target steering
制限部931は、操舵角θhの上下限値を制限して、操舵角θh1を出力する。捩れ角制御部140内の出力制限部145と同様に、操舵角θhに対する上限値及び下限値を予め設定して制限をかける。
A limiting
レート制限部932は、操舵角の急変を回避するために、操舵角θh1の変化量に対して制限値を設定して制限をかけ、操舵角θh2を出力する。例えば、1サンプル前の操舵角θh1からの差分を変化量とし、その変化量の絶対値が所定の値(制限値)より大きい場合、変化量の絶対値が制限値となるように、操舵角θh1を加減算し、操舵角θh2として出力し、制限値以下の場合は、操舵角θh1をそのまま操舵角θh2として出力する。なお、変化量の絶対値に対して制限値を設定するのではなく、変化量に対して上限値及び下限値を設定して制限をかけるようにしても良く、変化量ではなく変化率や差分率に対して制限をかけるようにしても良い。
A
補正部933は、操舵角θh2を補正して、目標転舵角θtrefを出力する。例えば、目標操舵トルク生成部120内の基本マップ部121のように、操舵角θh2の大きさ|θh2|に対する目標転舵角θtrefの特性を定義したマップを用いて、操舵角θh2より目標転舵角θtrefを求める。或いは、単純に、操舵角θh2に所定のゲインを乗算することにより、目標転舵角θtrefを求めるようにしても良い。
A
転舵角制御部920の構成例を図22に示す。転舵角制御部920は、図9に示される捩れ角制御部140の構成例においてトルクリプル対策補償部143、安定化補償部144、減算部147及び加算部148を除いた構成と同様の構成をしており、目標捩れ角Δθref及び捩れ角Δθの代わりに目標転舵角θtref及び転舵角θtを入力し、転舵角フィードバック(FB)補償部921、転舵角速度演算部922、速度制御部923、出力制限部926及び減算部927が、それぞれ捩れ角FB補償部141、捩れ角速度演算部142、速度制御部150、出力制限部145及び減算部146と同様の構成で同様の動作を行う。
A configuration example of the turning
このような構成において、第3実施形態の動作例を図23のフローチャートを参照して説明する。 With such a configuration, an operation example of the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
動作を開始すると、角度センサ73は転舵角θtを検出し、角度センサ74はモータ角θmを検出し(ステップS110)、転舵角θtは転舵角制御部920に、モータ角θmは角速度演算部951にそれぞれ入力される。
When the operation starts, the
角速度演算部951は、モータ角θmを微分してモータ角速度ωmを算出し、右切り/左切り判定部110及び捩れ角制御部140に出力する(ステップS120)。
The angular
その後、目標操舵トルク生成部120において、図11に示されるステップS10~S60と同様の動作を実行し、反力用モータ61を駆動し、電流制御を実施する(ステップS130~S170)。
Thereafter, the target
一方、転舵角制御においては、目標転舵角生成部910が操舵角θhを入力し、操舵角θhは制限部931に入力される。制限部931は、予め設定された上限値及び下限値により操舵角θhの上下限値を制限し(ステップS180)、操舵角θh1としてレート制限部932に出力する。レート制限部932は、予め設定された制限値により操舵角θh1の変化量に対して制限をかけ(ステップS190)、操舵角θh2として補正部933に出力する。補正部933は、操舵角θh2を補正して目標転舵角θtrefを求め(ステップS200)、転舵角制御部920に出力する。
On the other hand, in steering angle control, the target
転舵角θt及び目標転舵角θtrefを入力した転舵角制御部920は、減算部927にて目標転舵角θtrefから転舵角θtを減算することにより、偏差Δθt0を算出する(ステップS210)。偏差Δθt0は転舵角FB補償部921に入力され、転舵角FB補償部921は、偏差Δθt0に補償値を乗算することにより偏差Δθt0を補償し(ステップS220)、目標転舵角速度ωtrefを速度制御部923に出力する。転舵角速度演算部922は転舵角θtを入力し、転舵角θtに対する微分演算により転舵角速度ωttを算出し(ステップS230)、速度制御部923に出力する。速度制御部923は、速度制御部150と同様にI-P制御によりモータ電流指令値Imctaを算出し(ステップS240)、出力制限部926に出力する。出力制限部926は、予め設定された上限値及び下限値によりモータ電流指令値Imctaの上下限値を制限し(ステップS250)、モータ電流指令値Imctとして出力する(ステップS260)。
The turning
モータ電流指令値Imctは電流制御部930に入力され、電流制御部930は、モータ電流指令値Imct及びモータ電流検出器940で検出された駆動用モータ71の電流値Imdに基づいて、駆動用モータ71を駆動し、電流制御を実施する(ステップS270)。
The motor current command value Imct is input to the
なお、図23におけるデータ入力及び演算等の順番は適宜変更可能である。また、転舵角制御部920内の速度制御部923は、捩れ角制御部140内の速度制御部150と同様に、I-P制御ではなく、PI制御、P制御、PID制御、PI-D制御等、実現可能で、P、I及びDのいずれかの制御を用いていれば良く、更に、転舵角制御部920及び捩れ角制御部140での追従制御は、一般的に用いられている制御構造で行っても良い。
Note that the order of data input and calculation in FIG. 23 can be changed as appropriate. Further, like the
第3実施形態では、図19に示されるように、1つのECU50で反力装置60及び駆動装置70の制御を行っているが、反力装置60用のECUと駆動装置70用のECUをそれぞれ設けても良い。この場合、ECU同士は通信によりデータの送受信を行うことになる。また、図19に示されるSBWシステムは反力装置60と駆動装置70の間には機械的な結合を持たないが、システムに異常が発生した場合に、コラム軸2と転舵機構をクラッチ等で機械的に結合する機械的トルク伝達機構を備えるSBWシステムにも、本発明は適用可能である。このようなSBWシステムでは、システム正常時はクラッチをオフにして機械的トルク伝達を開放状態とし、システム異常時はクラッチをオンにして機械的トルク伝達を可能状態とする。
In the third embodiment, as shown in FIG. 19, one
上述の第1~第3実施形態での捩れ角制御部140及び第2実施形態でのアシスト制御部200は、直接的にモータ電流指令値Imc及びアシスト電流指令値Iacを演算しているが、それらを演算する前に、先ず出力したいモータトルク(目標トルク)を演算してから、モータ電流指令値及びアシスト電流指令値を演算するようにしても良い。この場合、モータトルクからモータ電流指令値及びアシスト電流指令値を求めるには、一般的に用いられている、モータ電流とモータトルクの関係を使用する。
The torsion
1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
2A トーションバー
3 減速機構
10 トルクセンサ
12 車速センサ
14 舵角センサ
20 モータ
30、50 コントロールユニット(ECU)
31 電流指令値演算部
33、270 電流制限部
34 補償信号生成部
38、160、940 モータ電流検出器
60 反力装置
61 反力用モータ
70 駆動装置
71 駆動用モータ
72 ギア
73、74 角度センサ
100 EPS操舵系/車両系
110 右切り/左切り判定部
120 目標操舵トルク生成部
121 基本マップ部
123 ダンパゲイン部
124 ヒステリシス補正部
128 位相補償部
130 変換部
140 捩れ角制御部
141 捩れ角フィードバック(FB)補償部
142 捩れ角速度演算部
143 トルクリプル対策補償部
144 安定化補償部
145、926 出力制限部
150、923 速度制御部
160、930 電流制御部
200 アシスト制御部
910 目標転舵角生成部
920 転舵角制御部
921 転舵角フィードバック(FB)補償部
922 転舵角速度演算部
931 制限部
932 レート制限部
933 補正部
951 角速度演算部
1
31 current
Claims (7)
目標捩れ角に対して前記捩れ角を追従させるようなモータ電流指令値を演算する捩れ角制御部を備え、
前記捩れ角制御部が、
前記目標捩れ角及び前記捩れ角の偏差より目標捩れ角速度を算出する捩れ角フィードバック補償部と、
前記捩れ角より捩れ角速度を算出する捩れ角速度演算部と、
前記目標捩れ角速度及び前記捩れ角速度に基づいて基本モータ電流指令値を算出する速度制御部と、
操舵トルクの変動であるトルクリプルに対応するように設計されたフィルタを用いたフィルタ処理を 前記捩れ角に対して行って第1補償モータ電流指令値を算出するトルクリプル対策補償部とを具備し、
前記基本モータ電流指令値から前記第1補償モータ電流指令値を減算することによって前記モータ電流指令値を算出し、
前記モータ電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とする車両用操向装置。 A steering system for a vehicle, which includes at least a torsion bar having an arbitrary spring constant and a sensor for detecting the torsion angle of the torsion bar, and assists and controls a steering system by driving and controlling a motor,
a torsion angle control unit that calculates a motor current command value that causes the torsion angle to follow a target torsion angle;
The torsion angle control unit
a torsion angle feedback compensation unit that calculates a target torsion angular velocity from the target torsion angle and a deviation of the torsion angle;
a torsion angular velocity calculator that calculates a torsion angular velocity from the torsion angle;
a speed control unit that calculates a basic motor current command value based on the target torsional angular velocity and the torsional angular velocity;
Filter processing using a filter designed to deal with torque ripple, which is fluctuations in steering torque. for the torsion anglerowa torque ripple countermeasure compensator for calculating a first compensated motor current command value,
Basic motor current command valuefromThe first compensating motor current command valueto subtractBybeforeCalculate the motor current command value,
A steering system for a vehicle, wherein the driving of the motor is controlled based on the motor current command value.
モータ角速度に対して伝達関数を設定して第2補償モータ電流指令値を演算する安定化補償部を更に具備し、
前記基本モータ電流指令値を前記第1補償モータ電流指令値及び前記第2補償モータ電流指令値によって補償して前記モータ電流指令値を算出する請求項1に記載の車両用操向装置。 The torsion angle control unit
further comprising a stabilization compensator for setting a transfer function with respect to the motor angular velocity and calculating a second compensating motor current command value;
2. The vehicle steering system according to claim 1, wherein the motor current command value is calculated by compensating the basic motor current command value with the first compensating motor current command value and the second compensating motor current command value.
前記モータ電流指令値の上下限値を制限する出力制限部を更に具備する請求項1又は2に記載の車両用操向装置。 The torsion angle control unit
3. The steering system for a vehicle according to claim 1, further comprising an output limiter for limiting upper and lower limits of said motor current command value.
前記目標操舵トルクを、前記捩れ角制御部で使用される前記目標捩れ角に変換する変換部とを更に備える請求項1乃至3のいずれかに記載の車両用操向装置。 a target steering torque generator that generates a target steering torque;
4. The vehicle steering system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a conversion section that converts the target steering torque into the target twist angle used by the twist angle control section.
基本マップを用いて操舵角より第1トルク信号を求める基本マップ部と、
車速感応であるダンパゲインマップを用いて角速度情報に基づいて第2トルク信号を求めるダンパ演算部と、
操舵状態及び前記操舵角を用いてヒステリシス特性を持つ第3トルク信号を求めるヒステリシス補正部とを具備し、
前記第1トルク信号、前記第2トルク信号及び前記第3トルク信号の内の少なくとも1つの信号より前記目標操舵トルクを算出する請求項4に記載の車両用操向装置。 The target steering torque generation unit
a basic map unit that obtains a first torque signal from a steering angle using the basic map;
a damper calculation unit that obtains a second torque signal based on angular velocity information using a damper gain map sensitive to vehicle speed;
a hysteresis correction unit that obtains a third torque signal having a hysteresis characteristic using the steering state and the steering angle;
5. A vehicle steering system according to claim 4, wherein said target steering torque is calculated from at least one of said first torque signal, said second torque signal and said third torque signal.
前記基本マップ部の前段又は後段に、位相補償を行なう位相補償部を更に具備し、
前記基本マップ部及び前記位相補償部を介して、前記操舵角及び前記車速より前記第1トルク信号を求める請求項5又は6に記載の車両用操向装置。 The target steering torque generation unit
further comprising a phase compensation unit that performs phase compensation before or after the basic map unit;
7. The vehicle steering system according to claim 5, wherein the first torque signal is obtained from the steering angle and the vehicle speed via the basic map section and the phase compensation section.
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010132150A (en) | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Mitsubishi Electric Corp | Electric power steering control device |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010132150A (en) | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Mitsubishi Electric Corp | Electric power steering control device |
JP2011025829A (en) | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power steering device |
JP2011131629A (en) | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
WO2016027663A1 (en) | 2014-08-22 | 2016-02-25 | 日本精工株式会社 | Electric power steering device |
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