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JP2004025912A - Electric power steering device - Google Patents

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JP2004025912A
JP2004025912A JP2002180898A JP2002180898A JP2004025912A JP 2004025912 A JP2004025912 A JP 2004025912A JP 2002180898 A JP2002180898 A JP 2002180898A JP 2002180898 A JP2002180898 A JP 2002180898A JP 2004025912 A JP2004025912 A JP 2004025912A
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torque
steering wheel
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Hiroaki Kato
加藤 博章
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Toyoda Koki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize excellent steering wheel return control that hardly produces excess and deficiency in output value of steering wheel return torque T<SB>R</SB>by a motor. <P>SOLUTION: Only in case a decision condition indicated at a stop 401 is detected in succession, it is decided that it is during steering wheel return steering, and only in this case, the value of a decision flag S for whether it is needed or not is set to ON. For example, when a means to decide whether return torque is needed is constituted like this, even before a value of a steering angular speed ω reaches 0 or the direction of the steering angular speed ω is reversed, even if the value of steering torque γ reached 0 or the direction of the steering torque γ is reversed, the value of the decision flag S for whether it is needed is varied from ON to OFF. This timing is interpreted as a timing at which the will of a driver for steering wheel return operation (namely, necessity of steering wheel return torque T<SB>R</SB>) is quenched. Thus, this constitution effectively prevents the occurrence of a trouble such as overshooting. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者がハンドル(ステアリング・ホイール)を所定の中立位置に戻そうとする際に、その出力が期待されるハンドル戻しトルクTR の値を算出するハンドル戻し制御手段を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のタイプの電動パワーステアリング装置としては、例えば、公開特許公報「特開2000−289639:電動パワーステアリング装置」(以下、公知例1と言う。)に記載されているもの等が一般に広く知られている。これらの従来技術は、回転角センサを持たないモータ制御装置により制御される電動パワーステアリング装置に有用である。
【0003】
これらの従来技術に基づいたハンドル戻し制御手段の制御ブロックダイヤグラムを図15に例示する。例えばこの様な従来技術に基づいたハンドル戻し制御手段においては、操舵トルクτと操舵角速度ω(推定値)の各値を入力して、ハンドル戻しトルクTR の出力要否に関する要否判定フラグS(=ON/OFF)を出力する戻しトルク要否判定手段と、車速uと操舵角速度ωの各値を入力して、ハンドル戻しトルクの中間結果TR ′を出力するハンドル戻しトルク演算部とを備え、これらの出力値(S,TR ′)に基づいて、ハンドル戻しトルクTR の値を制御している。
【0004】
例えば、図15の戻し制御中止手段においては、S=ONの時TR =TR ′を出力し、S=OFFの時TR =0を出力している。
また、戻しトルク要否判定手段の終了判定部では、ハンドルの操舵角速度ω(推定値)の値に基づいて、ハンドル戻しトルクTR の出力の終了すべきタイミングを判定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図16、図17、図18は、上記の従来技術に基づいた操舵系に関する、各操舵状況(操舵トルクτ,ハンドル戻しトルクTR ,絶対操舵角)の測定データを例示するグラフである。
以下、中立点をゼロ点(基準点)とし、右向き(時計回り)を負の向き、左向き(反時計回り)を正の向きとする。
【0006】
例えば、図16、図18に例示される様な操舵が行われた場合、上記の公知例1などの従来技術においては、ハンドルの操舵角速度ω(推定値)の値のみに基づいてハンドル戻しトルクTR (図17)の出力の終了時期が判定されるため、図17、図18に例示する様に、ハンドル戻しトルクTR の出力の終了すべきタイミングの判定が遅れがちとなり、時にはこの出力期間が不当に延長されて、図18に例示する様にハンドルが約30°程度もオーバーシュートしてしまう恐れが有る。
【0007】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、モータを有するパワーステアリング装置において、ハンドル戻しトルクTR の出力値の過不足が生じ難い、より良好なハンドル戻し制御を実現することである。
【0008】
【課題を解決するための手段、並びに、作用及び発明の効果】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第1の手段は、車両の操舵機構に補助トルクを付与するモータと、このモータを駆動制御するモータ制御装置と、運転者がハンドル(ステアリング・ホイール)を所定の中立位置に戻そうとする際にモータによる出力が期待されるハンドル戻しトルクTR の値を算出するハンドル戻し制御手段とを有する電動パワーステアリング装置において、ハンドルの角速度ωと運転者がハンドルに付与する操舵トルクτの両変数の変動形態に基づいてハンドル戻しトルクTR の出力の必要期間を判定する戻しトルク要否判定手段と、この戻しトルク要否判定手段が出力する所定の判定結果(否)に基づいて、ハンドル戻しトルクTR の出力を中止する戻し制御中止手段とを備え、上記の戻しトルク要否判定手段における上記の必要期間の終了判定に操舵トルクτの値又は符号を用いることである。
【0009】
即ち、上記の必要期間の終了判定に、従来から用いられている操舵角速度ωと運転者がハンドルに付与する操舵トルクτの双方を利用するのである。
操舵トルクτは、運転者の操舵意志を最も直接的、端的かつ忠実に表している物理量であるため、操舵トルクτ又はその微分値(dτ/dt)等の操舵トルク関連値を上記の終了判定に用いることにより、より的確な終了判定を実施することが容易又は可能となる。
【0010】
したがって、本発明の第1の手段によれば、前記の様な終了判定の遅延等が効果的に防止でき、よって、オーバーシュート等の不具合を効果的に、防止、解消、或いは緩和することが、容易又は可能となると共に、操舵系に必要なハンドル戻しトルクTR を適度に付与できる。
以下、より具体的に説明する。
【0011】
即ち、本発明の第2の手段は、上記の第1の手段の戻しトルク要否判定手段において、操舵トルクτの操舵方向の反転事象を検出する反転事象検出手段を設けることである。
ハンドル戻しの操舵意志の消滅時期や、オーバーシュートを防止しようとする際には、通常、運転者による操舵方向の反転操作が見られる。
したがって、本発明の第1の手段によれば、従来より早いタイミングでハンドル戻しトルクTR の出力の必要期間を判断することが可能となり、よって、効果的にオーバーシュート等の不具合を防止或いは緩和することが可能となる。
【0012】
また、第3の手段は、上記の第1又は第2の手段の戻しトルク要否判定手段において、操舵トルクτの絶対値の時間微分の値を判別する変動勾配判定手段を設けることである。
【0013】
例えば、ハンドル戻しの操舵中に操舵トルクτの絶対値がある程度以上の値を持っている時には、比較的強い操舵意志が有るものと判断されるが、そのτの絶対値が急速に減少しつつある時には、ハンドル戻しトルクTR の出力の必要性も急速に減衰していくものと推定できる。
したがって、本発明の第3の手段によれば、ハンドル戻し制御の必要期間を比較的高い精度で推定或いは予測することが可能となり、よって、効果的にオーバーシュート等の不具合を防止或いは緩和することが可能となる。
【0014】
また、第4の手段は、上記の第1乃至第3の何れか1つの手段の戻しトルク要否判定手段において、操舵トルクτとハンドルの角速度ωとの積値τωが、所定の適正範囲に収まるか否かを判定する積値適正判定手段を設け、この積値τωが適正範囲に留まる期間の少なくとも一部分をハンドル戻しトルクTR の必要な期間と判定することである。即ち、運転者の仕事率を基準に判定するのである。
【0015】
前記の公知例1では、極めて複雑な制御処理手順により、ハンドル戻し制御を実現する実施形態が開示されている。この様に制御処理手順が複雑となる主な原因は次の通りである。
(原因1)制御を左右別々に分けて実行している。
(原因2)よって、「戻り中判定タイマ」をも左右別々に設置している。
(原因3)よって、「戻り中判定タイマ」の更新処理が複雑。
【0016】
しかしながら、本発明の第4の手段によれば、これらの制御処理を左右別々に分けることなく、運転者の仕事率τωと言う上位概念により、これらの制御処理をより統一的に構成することが可能となるため、プログラムの開発ステップ数や実行時のダイナミックステップ数を大幅に削減することができる。
したがって、本発明の第4の手段によれば、電動パワーステアリング装置の生産性や実行性能を効果的に向上させることができる。
尚、この実施形態については、本発明の第2実施例でより詳しく例示する。
【0017】
また、第5の手段は、上記の第1乃至第4の何れか1つの手段のハンドル戻し制御手段において、ハンドルの角速度ω及び車両の車速uを独立変数とする関数F(ω,u)によりハンドル戻しトルクTR を算出し、この関数F(ω,u)を関数f(ω)と関数g(u)との積で表し、更に、関数f(ω)を、f(−ω)=−f(ω)を満たし、かつ、最大値を与える角速度ω1(>0)に対して、−ω1≦ω≦ω1では広義の単調増加関数、ω1≦|ω|では広義の単調減少関数とすることである。
【0018】
ただし、ここで、広義の単調増加関数とは、所定の定義域において「a<b⇒f(a)≦f(b)」なる関数のことを言う。また、広義の単調減少関数とは、同様に、所定の定義域において「a<b⇒f(a)≧f(b)」なる関数のことを言う。
【0019】
この様な関数fの設定形態は、上記の公知例1にも見られるが、この様な関数fの設定形態と上記の各手段との組み合わせ(本発明の第5の手段)により、従来よりも効果的にハンドル戻しトルクTR の過大化を阻止することができる。したがって、本発明の第5の手段によれば、オーバーシュートを従来よりも更に効果的に防止又は緩和することが可能となる。
【0020】
また、第6の手段は、上記の第1乃至第5の何れか1つの手段において、ハンドル戻し制御手段によりハンドルが戻された角度の絶対値であるハンドル戻り角θ(≧0)をハンドルの角速度ωに関する時間積分演算を用いて算出する戻り角算出手段と、ハンドル戻し制御手段により算出されたハンドル戻しトルクTR に対して、更に、調整係数(ゲインG2)を掛けるスケール調整手段とを設け、スケール調整手段では、ハンドル戻り角θを独立変数とする関数h(θ)を用いて調整係数(ゲインG2)を算出することである。
上記の時間積分の開始時刻は、ハンドル戻し制御により戻しトルクTR (≠0)の出力を開始する時刻で良い。
【0021】
例えば、操舵系の慣性量(イナーシャ等)が比較的大きい場合や、操舵系に働く摩擦(機械系の内部摩擦や路面との外部摩擦等)が比較的小さい場合等には、ハンドル戻しトルクTR は、ハンドルを戻し始めてから、そのハンドル戻り角が最初の10°〜30°付近に至るまでの間に、比較的大きければ十分であることが少なくない。
本発明の第6の手段によれば、車種等に依存する各種の操舵系の具体的な特性に応じて、ハンドル戻り角θに依存した形で、ハンドル戻しトルクTR の値を最適化することが可能となる。これにより、従来よりも的確にハンドル戻しトルクTR の値を算定することが可能になる。
【0022】
また、例えば、操舵系の慣性量(イナーシャ)が比較的大きい場合や、操舵系に働く摩擦(機械系の内部摩擦や、路面との外部摩擦等)が比較的小さい場合等には、以下の手段が有効となる。
即ち、本発明の第7の手段は、上記の第6の手段において、上記の関数h(θ)を広義の単調減少関数にすることである。
例えばこの様な手段により、ハンドル戻しトルクTR の過大化減少を効果的に阻止することが可能である。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
〔第1実施例〕
図1は、本発明の各実施例に係わる電動パワーステアリング装置100のシステム構成図である。
【0024】
図1のステアリングシャフト10の一端には、ハンドル(ステアリングホイール)11が取り付けられ、他端にはギヤボックス12に軸承されたピニオン軸13が結合されている。ピニオン軸13は、ギヤボックス12に嵌装されたラック軸14に噛合され、また図示していないが、このラック軸14の両端はボールジョイント等を介して図略の操向車輪に連結されている。また、ステアリングシャフト10には、アシストトルクを付与するモータMが、減速比Giを有する2つの歯車17を介して連結されている。
【0025】
モータ制御装置110は、CPU111、ROM112b、RAM112a、駆動回路113、A/D変換器や測定信号退避レジスタ等を有する入力インターフェイス(IF)114、モータ電流Iを検出する電流検出器115、及び、モータ電圧Vを検出する電圧検出器116等から構成されている。また、電流検出器115、及び電圧検出器116は、チョッパ制御や、或いはモータMの駆動(回転)等により発生する高周波ノイズを取り除く図略のローパスフィルタ回路を有する。
【0026】
駆動回路113は、バッテリー、PWM変換器(113a)、PMOS駆動回路等から構成され(図2参照)、公知のチョッパ制御によりモータ電流IをモータMに供給する。即ち、このモータMには、指令電圧Vn に基づいてモータ制御装置110の駆動回路113より、電流検出器115と電圧検出器116を介してモータ電流Iが供給される。
【0027】
更に、ステアリングシャフト10には、運転者からステアリングホイール(ハンドル)11に加えられたマニュアル操舵力の大きさ及びその方向(操舵トルクτ)を検出するためのトルク検出器15が設けられている。
【0028】
モータ制御装置110のCPU111には、ハンドルの操舵トルクτの検出に利用されるトルクセンサ15や、車速uの算出に利用される車速計50等からの出力信号(実時間測定値)や、上記のモータMに関する検出値I,V,Θが入力インターフェイス(IF)114を介して入力される。CPU111は、これらの入力値から所定のトルク計算に基づいて、モータMが出力すべきトルク値(指令トルクT)を決定し、更に、この指令トルクTに基づいて指令電流In が決定される。
【0029】
図2は、電動パワーステアリング装置100が有するモータ制御装置110の制御ブロックダイヤグラムである。本図2のトルク電流変換部280は、指令電流In を上記の指令トルクTに基づいて決定する制御ブロックであり、主にIn −Tマップ(テーブルデータ)等から構成されている。このIn −Tマップは、指令電流In の上限値及び下限値を規定する「電流指令リミッタ」の役割をも同時に果たしている。
【0030】
PI制御部290は、公知の比例積分制御(或いは、比例制御、比例積分微分制御)により、電流偏差ΔI(≡In −I)に基づいて、モータMに印加すべき電圧の指令値Vn を算出する。
また、回転速度演算部190は、モータMの電流I、電圧V、インピーダンスZに基づいて、モータMの回転速度Ωを算出する。
【0031】
指令トルク演算部200は、操舵トルク演算部170により算出されたハンドルの操舵トルクτや、車速演算部160により算出された車速uや、回転速度演算部190により算出されたモータMの回転速度Ω等に基づいて、出力すべき所望のトルク指令値(指令トルクT)を算出する。
【0032】
指令トルク演算部200は、主に、アシスト・トルクTA を算出するアシストトルク演算部210と、慣性補償トルクTK を算出する慣性補償トルク演算部220と、ダンパー・トルクTD を算出するダンパー・トルク演算部230と、ハンドル戻しトルクTR を算出するハンドル戻しトルク演算部240等から構成されている。指令トルク演算部200は、次式(1)に従って、指令トルクTを算出する。
【数1】
T=TA +TK +TD +TR                  …(1)
【0033】
図3は、指令トルク演算部200が有するハンドル戻し制御手段240の制御ブロックダイヤグラムである。本図3は、前述の図15と構成が似通っているが、終了判定部243においても、運転者がハンドル11に付与する操舵トルクτを入力(参照)している点が、公知例1等に代表される従来技術(図15)と本質的に大きく異なっている。
【0034】
即ち、本図3の戻しトルク要否判定手段241の一部を構成している終了判定部243においては、ハンドル戻しトルクTR の出力の必要期間の終了判定条件に操舵トルクτの値をも用いて終了判定を実行している。
トルク要否判定手段241や終了判定部243等に関するより具体的な説明は、後で図5を用いて例示的に詳述する。また、戻し制御中止手段248に関するより具体的な説明についても、後で図6を用いて例示的に詳述する。
【0035】
上記のハンドル戻しトルク演算部246(図3、図4)においては、公知或いは任意の適当な手順により、操舵角速度ω、及び車速uに基づいて、ハンドル戻しトルクTR ′(TR を算出する際の中間結果)の好適値を求める。
図4に、このハンドル戻しトルク演算部246の制御ブロックダイヤグラムを例示する。
【0036】
車速uの低速領域や、路面とタイヤの摩擦係数μが小さい場合等には、モータMをも含めた操舵系に発生する摩擦抵抗に比して路面反力(セルフアライニングトルク)が比較的小さく成ってしまう傾向がある。そこで、このハンドル戻しトルクTR ′は、例えば図4に示す様に、路面反力が得られ難い低速領域において、モータMの回転方向に作用する様に設定する。もちろん摩擦係数μに応じた設定を行っても良い。
【0037】
図5は、本第1実施例における戻しトルク要否判定手段241を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャートである。
(記号)
S  … 要否判定フラグ(S=ONの期間が、TR の出力の必要期間)
τ  … 操舵トルク
τ0 … S=ON設定時の操舵トルクτの値の退避領域
ω  … 操舵角速度
ω0 … S=ON設定時の操舵角速度ωの値の退避領域
【0038】
ただし、上記の操舵角速度ωは、次式(2)〜(4)に基づいて算出される推定値を用いるものとする。
【数2】
ω = Ω/Gi                      …(2)
【数3】
Ω =(V−ZI)/Ke                   …(3)
【数4】
Z = ρ + λS                    …(4)
(記号定義)
Gi : 減速比(モータとピニオン軸とのギヤ比)
e  : モータの逆起電力定数
V : モータ電圧(実時間測定値)
I : モータ電流(実時間測定値)
Z : モータのインピーダンス
ρ : モータの電気子抵抗
λ : モータのインダクタンス
【0039】
また、フラグSの初期値はOFF、カウンタnの初期値は0とし、これらはシステム(電動パワーステアリング装置100)の起動時(電源投入時)に初期化しておく。定数Nの値は、本ルーチンの実行周期と、τやωの各センサの測定精度と信頼性に基づいて決定する。τやωの測定精度が高く、更にノイズ等による測定誤差が小さいシステムにおいては、所定の実行周期に対してNの値を比較的小さく設定することができる。ε1,ε2,ε3は0以下の所定の定数で、Nの値と同様に経験的に最適値を求めることができる。例えば、トルクセンサ15の不感帯が広い場合には、それに応じてε2の絶対値も大きくすると良い。ε1やε3についても同様である。
【0040】
また、例えば、このルーチンを20ミリ秒周期で呼び出して実行する場合、一般に普及している操舵トルクなどの各種のセンサを用いて構成したシステム構成下では、若干のノイズが想定される場合であっもNの値を例えば3程度にすることができる。即ち、この設定によれば、ステップ410に示す判定条件が60msec以上継続的に検出された場合に限り、ハンドル戻し操舵中であると判定され、この場合にのみ要否判定フラグSの値がONに設定される。
以上の図5等に示される構成により、戻しトルク要否判定手段241を実現した場合、以下の作用を得ることができる。
【0041】
(作用1)S=OFFの時、開始判定部242を具現するステップ410〜ステップ460の動作により、運転者の仕事率τωが、確実に負値になったと認知された場合に、要否判定フラグSがONに変更される。
(作用2)S=ONの時、終了判定部243を具現するステップ470〜ステップ490の動作により、運転者の仕事率τωが、確実に正値に復帰したと認知された場合に、要否判定フラグSがOFFに変更される。
【0042】
(作用3)したがって、操舵角速度ωの値が0に達したり、操舵角速度ωの向きが反転したりする以前であっても、操舵トルクτの値が0に達したり、操舵トルクτの向きが反転したりしていれば、要否判定フラグSの値をONからOFFに変更することができる。このタイミングは、運転者のハンドル戻し操作の意志(即ち、ハンドル戻しトルクTR の必要性)が消滅したタイミングと解釈できるものである。
【0043】
したがって、上記の構成に従えば、終了判定の遅延等が効果的に防止でき、よって、オーバーシュート等の不具合を効果的に防止、或いは緩和することができると共に、操舵系に必要なハンドル戻しトルクTR を適度に付与できる。
【0044】
図6は、本発明の第1実施例(及び第3実施例)におけるハンドル戻し制御手段240が有する戻し制御中止手段248を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャートである。ステップ510〜530は、配列TR ′(k) (1≦k≦K)で表される退避領域をラップアラウンド動作によりサイクリックに使用するための処理である。カウンタkの初期値は、前述のカウンタnの初期値と同様に設定される。
【0045】
ステップ550のサブルーチンは、図4のハンドル戻しトルク演算部246により実現される。また、ステップ540とステップ560の作用により、要否判定フラグSがONからOFFに変更され次第、ハンドル戻しトルクTR ′の出力が中止される。
【0046】
ステップ570では、出力値のなまし処理を実現する。本処理は操舵感覚が急変することにより生じる違和感を緩和するために実施するものである。即ち、最近のK件のハンドル戻しトルクTR ′(中間結果)の平均値を、最終的に出力すべきハンドル戻しトルクTR の値とする。もちろん、この出力値のなまし処理としては、その他の公知或いは任意のものを用いても良い。上記の整数Kは、このなまし処理の滑らかさを表すパラメータとなる。このなまし処理の作用は、例えば図8等からも読み取ることができる。
【0047】
図7、図8、図9は、本発明の第1実施例における電動パワーステアリング装置100を有する車両の操舵系に関する操舵状況(操舵トルクτ、ハンドル戻しトルクTR 、絶対操舵角)の測定データを例示するグラフである。
これらのグラフからも容易に判る様に、本発明によれば、ハンドル戻しトルクTR の出力が必要となる期間が的確に判定できるため、モータMの出力トルク(TR )に基づくハンドルの戻り過ぎ(オーバーシュート)等の不具合を効果的に防止、或いは緩和することができると共に、操舵系に必要なハンドル戻しトルクTR を適度に付与できる。
【0048】
尚、この様な本発明の実施形態は、例えば、公開特許公報「特開2002−136182:モータ制御装置」に記載されている電動パワーステアリング装置等を始めとして、トルクセンサやブラシレスDCモータを備えたその他の任意の電動パワーステアリング装置にも適用することが可能である。
【0049】
例えば、上記の第1実施例は、以下の様に修正しても良い。
即ち、上記の第1実施例においては、操舵角速度ωの算出式として、サブルーチンSBR1のステップ410(図4)において前記の式(2)を用いたが、操舵角速度ωの算出式としては、前記の式(2)の代わりに次式(5)を用いても良い。
【数5】
ω = Ω/Gi + αdτ/dt             …(5)
【0050】
ただし、ここで、dτ/dtは操舵トルクτの時間微分であり、αはトルクセンサ15が有する図略のトーション・バーのバネ定数の逆数である。
即ち、この操舵速度ωは、操舵トルクτの変化量より算出されるトーション・バーのピニオン軸13に対する回転角速度(αdτ/dt)と、前記の式(2)より算出されるピニオン軸13の回転角速度(Ω/Gi)の和として算出されるものである。
【0051】
この様な補正手段によれば、トルクセンサ15が有する図略のトーション・バーの変形量の影響を無視することなく、前記の第1実施例よりも更に正確に操舵角速度ωを算出することが可能となる。従って、ステップ410において上記の式(5)を用いれば、本発明の作用・効果をより確実に得ることができる。
この様な補正は、定数αの値が大きい場合、即ち、トーション・バーのバネ定数が比較的小さい場合に特に有効である。
【0052】
〔第2実施例〕
図10に、本発明の第2実施例におけるハンドル戻し制御手段240を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャートを示す。ステップ630は、前記の第1実施例のステップ410(図5)と同様の判定を行うものである。また、整数Nについても図5の整数Nと略同程度の値で良い。また、カウンタm,nはシステム起動時(電源投入直後)に0に初期化しておくものとする。
【0053】
例えばこの様な構成(アルゴリズム)に従えば、ステップ650が前記の第1実施例のステップ490(図5)と略同等の作用を奏し、ステップ660が前記の第1実施例のステップ540(図6)と略同等の作用を奏するため、この様な処理手順(アルゴリズム)によっても、第1実施例と略同等の作用・効果を有するハンドル戻し制御手段240を実現することができる。
また、この処理手順に従えば、従来よりも遥かに少ない開発ステップ数で、従来よりも遥かにオーバーシュートの生じ難い電動パワーステアリング装置を構成することができる。
【0054】
ただし、図10に例示した本第2実施例の処理手順においては、時間変化に伴うTR のなまし処理は省略した。本第2実施例の処理手順においても、時間変化に伴うTR のなまし処理をも同時に実施する際には、図10のステップ680,690を図6のステップ550〜570に置き換えると共に、図10のサブルーチン(アルゴリズム)の最初で、配列の引数nの更新処理(ステップ600〜620)と同様の方法で、配列の引数kの更新処理(例:ステップ510〜530)をも同時に実施すれば良い。
【0055】
〔第3実施例〕
本実施例では、前述の第1及び第2実施例と同様のハードウェア(図1の電動パワーステアリング装置100)を用い、操舵トルクτや操舵トルクτの時間変位に基づいてハンドル戻しトルクTR の要否判定を行う例を示す。
即ち、例えば、ハンドルを左向きから中立位置に戻す際に、ハンドル戻しトルクTR が必要となる条件を次式(6)及び次式(7)により規定する。
【0056】
【数6】
τ>τ1          (τ1≧0)          …(6)
【数7】
dτ<−dτ1       (dτ1≧0)         …(7)
ただし、ここで、dτは前回の操舵トルクを基準とした今回の操舵トルクτの時間変位量(差分値)であり、τ1,dτ1はそれぞれ個別に定めた適当な定数である。この判定条件は、比較的大きい操舵トルクτが比較的急速に減衰しつつあることを示しており、ハンドルを左向きから中立位置に戻す際に観測される条件に一致している。
【0057】
また、同様に、ハンドルを右向きから中立位置に戻す際に、ハンドル戻しトルクTR が必要となる条件は、次式(8)及び次式(9)により表わすことができる。
【0058】
【数8】
τ<−τ1                         …(8)
【数9】
dτ>dτ1                        …(9)
【0059】
図11は、本第3実施例における戻しトルク要否判定手段241を実現する処理手順(アルゴリズム)を表している。
(記号)
R  … 要否判定フラグ(左から中立点への戻しトルクの要否判定用)
i  … カウンタ(同上)
L  … 要否判定フラグ(右から中立点への戻しトルクの要否判定用)
j  … カウンタ(同上)
また、カウンタi,jは、システム起動時に0に初期化するものとする。また、整数Nは第1又は第2実施例と同等の作用を奏するものであるので、第1又は第2実施例の整数Nと同様の定数で良い。
例えば、この様な処理手順により、ハンドルを左向きから中立位置に戻す際に、ハンドル戻しトルクTR が必要となる時には、R=ONと設定され、ハンドルを右向きから中立位置に戻す際に、ハンドル戻しトルクTR が必要となる時には、L=ONと設定される。
【0060】
図12は、本発明の第3実施例における終了判定部243を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャートである。この終了判定部243においても、操舵トルクτや操舵トルクτの時間変位に基づいてハンドル戻しトルクTR の要否判定を行う。
即ち、例えば、ハンドルを左向きから中立位置に戻す際に、ハンドル戻しトルクTR を不要と判定するタイミングは、次式(10),次式(11)又は次式(12)の何れかが成立した時である。
【0061】
【数10】
τ<−τ2         (τ2≧0)         …(10)
【数11】
τ≦τ0−TF,      (TF≧0)
dτ<−dτ2       (dτ2≧0)        …(11)
【数12】
dτ>dτ3        (dτ3≧0)        …(12)
ただし、ここで、τ2,dτ2(戻し方向閾値),dτ3(切り込み方向閾値)はそれぞれ個別に定めた適当な定数である。また、τ0はステップ775にて記憶した、ハンドル戻し制御開始時の操舵トルクτの値であり、定数TFは操舵系での摩擦を加味するための所定のトルク値である。
【0062】
各条件の物理的な意味は、以下の通りである。
(a)式(10)は、ある一定値(=dτ2≧0)よりも大きな操舵力でハンドル戻し方向へ(:左から戻る時に右方向へ)操舵した場合か、或いは、手をハンドルから放してオーバーシュートし、右方向へ切れ始めた場合を意味する。
(b)式(11)は、戻りきる前に逆方向への切り込み操舵が開始された場合を意味する。
(c)式(12)は、切り戻し中に再度左方向に操舵する場合や、或いは、戻し終了後に左方向へ操舵が開始された場合を意味する。この操舵は、オーバーシュートを未然に防ごうとする運転者の意志を示している。
【0063】
したがって、本第3実施例においては、上記の(a),(b),(c)の何れの場合においても、ハンドル戻しトルクTR のその後の出力が中止(抑止)されるため、効果的にオーバーシュートを防止することができると共に、例えば左側からの戻し操作の途中で再度左にハンドルを切り込む必要が生じた場合等にも、過剰なハンドル戻しトルクTR の抑止制御に基づいた良好な操舵感を得ることができる。
【0064】
尚、図11のステップ730で呼び出して実行するサブルーチンLfineも、先にも断わった「中立点をゼロ点(基準点)とし、右向き(時計回り)を負の向き、左向き(反時計回り)を正の向きとする」前提を想起して、左右の対称性に注意すれば、上記のサブルーチンRfineと全く同様に構成することができる。
【0065】
以上の各処理手順に従って設定される上記の要否判定フラグR,Lの値を前述の要否判定フラグSと同様に使用することにより、前記の第1実施例と略同様の作用・効果を得ることができる。例えば、ハンドル戻しトルクTR の算出結果の出力に図6のサブルーチンを用いる際には、このサブルーチン(図6)の先頭か又はステップ540の直前に、S=OR(L,R)なる論理演算処理を追加(挿入)してこのサブルーチンを実行すれば良い。
【0066】
〔その他の変形例1〕
図13に、ハンドル戻しトルク演算部246の変形例を例示する。このグラフは、図4のハンドル戻しトルク演算部246が実現する次式(13)の関数Fのω依存性を表す関数fの形を変形したものである。
【数13】
R ′=F(ω,u)=G1・TR ″,
G1=g(u),
R ″=f(ω)           …(13)
ただし、この変形例1においても、f(−ω)=−f(ω)なる対称性が満たされるものとする。この様な関数fの設定形態により、操舵角速度ωが大きい場合に、運転者の操舵意志に反して必要以上にハンドル戻しトルクが出力されることが防止されるため、従来よりも効果的にハンドル戻しトルクTR の過大化を阻止することができる。
【0067】
また、操舵角速度ωの絶対値が、ω1≦ω2なる適当な所定値ω2に達した時点で、S=OFFとしても良い。この様なω2の値としては、例えば、図13に例示したω2の値や、或いは、図18のS=ONなる期間内における操舵角(絶対操舵角)の変曲点付近で観測される操舵角速度ωの絶対値等を用いることができる。
この様な構成により、上記の実施例と略同等以上の作用・効果が得られる場合があることは、例えば、図9と図18の両グラフの対比により容易に推察することができる。
【0068】
また、ωの絶対値がω2に達した時点でS=OFFと設定する上記のタイミングや、或いは、S=ONとなっている期間中にdω/dtの符号が反転するタイミング等において、上記の様にS=OFFと設定する代わりに、例えば次式(14)の様にハンドル戻しトルクTR ′に掛ける新たなもう一つのゲイン(調整係数G3)の値を、より小さい値(定数)に設定し直す(0≦G3<1とする)様にしても良い。
【0069】
【数14】
R =G3・TR 
=G3・(G1・TR ″)               …(14)
【0070】
ただし、ハンドル戻り制御開始当初は、この初期値をG3=1に設定しておくものとする。上記のタイミングでG3=0と再設定すれば、この方式はωの絶対値がω2に達した時点でS=OFFと設定した前述の方式に帰着する。もちろん、0<G3<1なる適当な正定数に設定しても良い。この値の最適値は、操舵系の慣性量(イナーシャ)や機械的な内部摩擦等に依存するが、経験的に最適値を求めておくことが可能であり、例えば1/2程度の適当な定数でも良い。
【0071】
この様な調整係数(ゲインG3)を介在させることにより、良好なタイミングでゲインG3を変更することができ、これによりハンドル戻しトルクTR が過大となることを効果的に阻止できるので、上記の方式によれば、効果的にオーバーシュートを防止又は緩和することができると共に、操舵系に随時適切なハンドル戻しトルクTR を付与できる。
【0072】
また、上記のS=ONとなっている期間中に、再度dω/dtの符号が反転する等の新たな契機(状況変化)が観測された場合には、G3の値を再度1に復帰させたり、或いはその他の適当な定数(0<G3<1)に変更したりする等の各種の応用なども有効となる場合が有る。
【0073】
尚、dω/dtの符号の反転に伴い、ゲインG3の値(よって、図13のグラフのωに対するTR ″、又はTR ′の値)を変更することは、図13のグラフにヒステリシス特性を与えることに相当する。例えば、ωの値がω2に達した時点でG3=0と再設定すれば、そのときのヒステリシスループは、横軸を帰路とするループに一致する。言い換えれば、上記のゲインG3はこの様なヒステリシス特性を決定するパラメータであると言うこともできる。
【0074】
例えば、G3=1/2と設定した場合に、図13のω1の値にまで操舵角速度ωが達し、かつ、そこでのみdω/dtの符号が反転したとすると、この時のヒステリシスループは、原点に戻る途中、ω=ω1の所でのみ不連続となる。しかしながら、この様な場合にも、前述の図8に例示される様ななまし処理の作用により、実際に最終的に出力されるハンドル戻しトルクTR の値は、概ね連続的になる。したがって、実質的には、dω/dtの符号反転時(或いは、例えば、ω=ω3(ω1≦ω3≦ω2)成立時等)における、一つの制御パラメータ(ゲインG3)の変更処理のみで、閉じたヒステリシスループを形成することが可能となる。
【0075】
〔その他の変形例2〕
図14は、本発明の第7の手段の実施形態を例示するグラフである。例えば、第1実施例で示した電動パワーステアリング装置100では、ハンドル戻り角θ(>0)は、次式(15)の様にして求めることができる。
【数15】
θ=|∫ωdt| (積分開始時刻は、S=ON設定時刻)  …(15)
【0076】
そこで、図6のステップ550で図4に従って、TR ′(k) =F(ω,u)と設定する代わりに、このステップ550のTR ′(k) の値を、次式(16)に従って決定する。(更に調整係数(ゲインG2)を掛けるスケール調整手段)
【数16】
R ′(k) =G2・F(ω,u),
G2=h(θ)=κ1(1+exp(−θ/θ1))     …(16)
【0077】
ただし、上記の式(16)の関数hの代わりに下記に例示する式(17)又は式(18)の関数h等を用いても良い。κ1,κ2,κ3,κ4及びθ1は、適当な定数である。
【数17】
G2=h(θ)=κ2・exp(−θ/θ1)        …(17)
【数18】
G2=h(θ)=κ3(1/(1+κ4・θ))       …(18)
【0078】
例えばこの様に、関数hを単調減少関数に設定すると都合がよい場合が多い。特に、低μ路では、戻し始める際にセルフアライニングトルクが得難いため、最初は比較的大きめのハンドル戻しトルクTR が必要となる。しかし、一端順調に戻り出すと、その後は路面とタイヤの間の動摩擦が小さいため、比較的小さめのハンドル戻しトルクTR で十分となる。したがって、低μ路では、ゲインG2の変動を大きめに設定するとより効果的となる。また、この傾向は、操舵系の慣性量(イナーシャ等)が大きいか、又は操舵系の摩擦(機械的な内部摩擦や路面タイヤ間の外部摩擦)が小さい時程大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施例に係わる電動パワーステアリング装置100のシステム構成図。
【図2】電動パワーステアリング装置100が有するモータ制御装置110の制御ブロックダイヤグラム。
【図3】指令トルク演算部200が有するハンドル戻し制御手段240の制御ブロックダイヤグラム。
【図4】ハンドル戻し制御手段240が有するハンドル戻しトルク演算部246の制御ブロックダイヤグラム。
【図5】本発明の第1実施例における戻しトルク要否判定手段241を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャート。
【図6】本発明の第1実施例及び第3実施例におけるハンドル戻し制御手段240が有する戻し制御中止手段248を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャート。
【図7】本発明の第1実施例における電動パワーステアリング装置100を有する操舵系に関する操舵状況(操舵トルクτ)の測定データを例示するグラフ。
【図8】本発明の第1実施例における電動パワーステアリング装置100を有する操舵系に関する操舵状況(ハンドル戻しトルクTR )の測定データを例示するグラフ。
【図9】本発明の第1実施例における電動パワーステアリング装置100を有する操舵系に関する操舵状況(絶対操舵角)の測定データを例示するグラフ。
【図10】本発明の第2実施例におけるハンドル戻し制御手段240を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャート。
【図11】本発明の第3実施例における戻しトルク要否判定手段241を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャート。
【図12】本発明の第3実施例における終了判定部243を実現する処理手順(アルゴリズム)を表すフローチャート。
【図13】ハンドル戻しトルク演算部246の変形例を例示するグラフ。
【図14】本発明の第7の手段の実施形態を例示するグラフ。
【図15】従来技術に基づいたハンドル戻し制御手段の制御ブロックダイヤグラム。
【図16】従来技術に基づいた操舵系に関する操舵状況(操舵トルクτ)の測定データを例示するグラフ。
【図17】従来技術に基づいた操舵系に関する操舵状況(ハンドル戻しトルクTR )の測定データを例示するグラフ。
【図18】従来技術に基づいた操舵系に関する操舵状況(絶対操舵角)の測定データを例示するグラフ。
【符号の説明】
100 … パワーステアリング装置
110 … モータ制御装置
200 … 指令トルク演算部
240 … ハンドル戻し制御手段
241 … 戻しトルク要否判定手段
242 … 開始判定部
243 … 終了判定部
246 … ハンドル戻しトルク演算部
248 … 戻し制御中止手段
M  … モータ
S  … 要否判定フラグ
R  … 要否判定フラグ(左から中立点への戻し)
L  … 要否判定フラグ(右から中立点への戻し)
τ  … 操舵トルク
ω  … 操舵角速度
u  … 車速
Ω  … モータMの回転角速度
R  … ハンドル戻しトルク(出力値)
R ′… ハンドル戻しトルク(中間結果)
R ″… ハンドル戻しトルク(中間結果)
x(n) … 変数xを格納する配列(1≦n≦N)
y(k) … 変数yを格納する配列(1≦k≦K)
F  … 関数(TR ′=F(ω,u))
f  … 関数(TR ″=f(ω))
g  … 関数(G1=g(u))
h  … 関数(G2=h(θ))
θ  … ハンドル戻り角(=|∫ωdt|)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, when the driver attempts to return the steering wheel (steering wheel) to a predetermined neutral position, the steering wheel return torque T is expected to be output. R The present invention relates to an electric power steering apparatus having steering wheel return control means for calculating the value of the steering wheel.
[0002]
[Prior art]
As the electric power steering device of the type described above, for example, those described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2000-289639 (electric power steering device) (hereinafter referred to as well-known example 1) are generally widely known. ing. These prior arts are useful for an electric power steering device controlled by a motor control device having no rotation angle sensor.
[0003]
FIG. 15 illustrates a control block diagram of the handle return control means based on these conventional techniques. For example, in such a steering wheel return control means based on the prior art, the steering torque τ and the steering angular velocity ω (estimated value) are input and the steering wheel return torque T R A return torque necessity determining means for outputting a necessity determination flag S (= ON / OFF) relating to the necessity of output of the vehicle, and inputting each value of the vehicle speed u and the steering angular velocity ω to obtain an intermediate result T of the steering wheel return torque. R ', Which outputs a steering wheel return torque calculating unit for outputting the output values (S, T R ′), The steering wheel return torque T R Is controlling the value of.
[0004]
For example, in the return control canceling means of FIG. R = T R 'And output T when S = OFF R = 0 is output.
The end determination unit of the return torque necessity determination means determines the steering wheel return torque T based on the steering angular velocity ω (estimated value) of the steering wheel. R Is determined at which timing the output should end.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIGS. 16, 17 and 18 show various steering conditions (steering torque τ, steering wheel return torque T) relating to the steering system based on the above-described conventional technology. R , Absolute steering angle).
Hereinafter, the neutral point is defined as a zero point (reference point), a rightward direction (clockwise) is defined as a negative direction, and a leftward direction (counterclockwise) is defined as a positive direction.
[0006]
For example, when steering as illustrated in FIGS. 16 and 18 is performed, in the related art such as the above-described known example 1, the steering wheel return torque is determined based only on the steering angular velocity ω (estimated value). T R Since the end time of the output shown in FIG. 17 is determined, as shown in FIGS. R The determination of the timing at which the output should be terminated tends to be delayed, and sometimes this output period is unduly extended, so that the steering wheel may overshoot by about 30 ° as illustrated in FIG.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a power steering apparatus having a motor, in which a steering wheel return torque T R The object of the present invention is to realize better steering wheel return control in which the output value of the steering wheel does not easily become excessive or insufficient.
[0008]
Means for Solving the Problems, Functions and Effects of the Invention
In order to solve the above-mentioned problems, the following means are effective.
That is, a first means of the present invention includes a motor for applying an auxiliary torque to a steering mechanism of a vehicle, a motor control device for controlling the driving of the motor, and a method in which a driver sets a steering wheel (steering wheel) at a predetermined neutral position. Handle return torque T expected to be output by the motor when returning R Of the steering wheel return torque T based on the variation of both the steering wheel angular velocity ω and the steering torque τ applied by the driver to the steering wheel. R A return torque necessity determining means for determining the required period of output of the steering wheel, and a steering wheel return torque T based on a predetermined determination result (no) output by the return torque necessity determination means. R And a return control suspending means for suspending the output of the steering torque τ, and using the value or the sign of the steering torque τ in the end determination of the required period in the return torque necessity determining means.
[0009]
That is, both the conventional steering angular velocity ω and the steering torque τ applied to the steering wheel by the driver are used to determine the end of the required period.
The steering torque τ is a physical quantity that represents the driver's steering intention most directly, simply and faithfully. Therefore, the steering torque-related value such as the steering torque τ or its differential value (dτ / dt) is determined as the end determination. , It is easy or possible to perform more accurate end determination.
[0010]
Therefore, according to the first means of the present invention, it is possible to effectively prevent the delay of the end determination as described above, and to effectively prevent, eliminate, or alleviate a problem such as overshoot. , Easy or possible, and the steering wheel return torque T required for the steering system R Can be given moderately.
Hereinafter, a more specific description will be given.
[0011]
That is, the second means of the present invention is to provide a reversal event detection means for detecting a reversal event in the steering direction of the steering torque τ in the return torque necessity determination means of the first means.
When the driver intends to return the steering wheel to disappear or to prevent overshooting, the driver usually reverses the steering direction.
Therefore, according to the first means of the present invention, the steering wheel return torque T is earlier than before. R , It is possible to judge the required period of output, and thus it is possible to effectively prevent or mitigate problems such as overshoot.
[0012]
Further, a third means is that the return torque necessity determining means of the first or second means is provided with a fluctuation gradient determining means for determining a value of a time derivative of an absolute value of the steering torque τ.
[0013]
For example, when the absolute value of the steering torque τ has a value equal to or greater than a certain value during the steering operation of returning the steering wheel, it is determined that there is a relatively strong steering intention, but the absolute value of the τ decreases rapidly. At some point, the handle return torque T R It can be estimated that the need for the output of the power supply also rapidly decreases.
Therefore, according to the third means of the present invention, it is possible to estimate or predict the required period of the steering wheel return control with relatively high accuracy, and thus to effectively prevent or mitigate problems such as overshoot. Becomes possible.
[0014]
Further, the fourth means is the return torque necessity determining means of any one of the first to third means, wherein the product value τω of the steering torque τ and the steering wheel angular velocity ω falls within a predetermined appropriate range. A product value appropriateness determining means for determining whether the product value falls within a proper range is provided. R Is determined to be a necessary period. That is, the determination is made based on the driver's power.
[0015]
The above-mentioned known example 1 discloses an embodiment in which the steering wheel return control is realized by an extremely complicated control procedure. The main causes of the complicated control processing procedure are as follows.
(Cause 1) Control is executed separately for left and right.
(Cause 2) Therefore, the "returning determination timer" is also provided separately for the left and right.
(Cause 3) Therefore, the process of updating the “returning determination timer” is complicated.
[0016]
However, according to the fourth means of the present invention, these control processes can be more unifiedly configured by the superordinate concept of the power of the driver τω without dividing the control processes into left and right separately. As a result, the number of program development steps and the number of dynamic steps during execution can be significantly reduced.
Therefore, according to the fourth aspect of the present invention, the productivity and the performance of the electric power steering device can be effectively improved.
This embodiment will be illustrated in more detail in a second embodiment of the present invention.
[0017]
The fifth means is the steering wheel return control means of any one of the first to fourth means described above, wherein a function F (ω, u) having the steering wheel angular velocity ω and the vehicle speed u as independent variables is used. Handle return torque T R Is calculated, and this function F (ω, u) is represented by the product of the function f (ω) and the function g (u). Further, the function f (ω) is expressed by f (−ω) = − f (ω) Is satisfied and the maximum value is obtained, the monotonic increasing function in a broad sense is defined as −ω1 ≦ ω ≦ ω1, and the monotone decreasing function in a broad sense is defined as ω1 ≦ | ω |.
[0018]
Here, the monotone increasing function in a broad sense refers to a function that satisfies “a <b⇒f (a) ≦ f (b)” in a predetermined domain. Similarly, the monotone decreasing function in a broad sense refers to a function that satisfies “a <b⇒f (a) ≧ f (b)” in a predetermined domain.
[0019]
Although such a setting form of the function f can be seen in the above-mentioned known example 1, the combination of such a setting form of the function f and each of the above-described means (fifth means of the present invention) makes it possible to increase the function f. Effectively handle return torque T R Can be prevented from becoming excessive. Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, overshoot can be more effectively prevented or mitigated than before.
[0020]
Further, the sixth means is that in any one of the first to fifth means described above, the handle return angle θ (≧ 0), which is the absolute value of the angle at which the handle is returned by the handle return control means, A return angle calculating means for calculating using a time integration operation on the angular velocity ω, and a steering wheel return torque T calculated by the steering wheel return control means R In addition, a scale adjusting means for multiplying by an adjustment coefficient (gain G2) is provided, and the scale adjustment means converts the adjustment coefficient (gain G2) using a function h (θ) having the handlebar return angle θ as an independent variable. It is to calculate.
The start time of the time integration is determined by the return torque T by the steering wheel return control. R The time when the output of ($ 0) is started may be sufficient.
[0021]
For example, when the amount of inertia (inertia or the like) of the steering system is relatively large, or when the friction acting on the steering system (such as internal friction of the mechanical system or external friction with the road surface) is relatively small, the steering wheel return torque T R In many cases, a relatively large value between the start of returning the handle and the return angle of the handle reaching the vicinity of the initial 10 ° to 30 ° is often sufficient.
According to the sixth aspect of the present invention, the steering wheel return torque T depends on the steering wheel return angle θ in accordance with the specific characteristics of various steering systems depending on the vehicle type and the like. R Can be optimized. As a result, the steering wheel returning torque T R Can be calculated.
[0022]
For example, when the amount of inertia (inertia) of the steering system is relatively large, or when the friction acting on the steering system (internal friction of the mechanical system, external friction with the road surface, etc.) is relatively small, etc. Means are effective.
That is, a seventh means of the present invention is that in the sixth means, the function h (θ) is a monotone decreasing function in a broad sense.
For example, by such means, the handle return torque T R Can be effectively prevented from being excessively reduced.
By the means of the present invention described above, the above problems can be effectively or rationally solved.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
[First embodiment]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an electric power steering apparatus 100 according to each embodiment of the present invention.
[0024]
A steering wheel (steering wheel) 11 is attached to one end of the steering shaft 10 in FIG. 1, and a pinion shaft 13 supported on a gear box 12 is connected to the other end. The pinion shaft 13 is meshed with a rack shaft 14 fitted in the gear box 12, and both ends of the rack shaft 14 are connected to unillustrated steering wheels via ball joints or the like, though not shown. I have. A motor M for applying assist torque is connected to the steering shaft 10 via two gears 17 having a reduction ratio Gi.
[0025]
The motor control device 110 includes a CPU 111, a ROM 112b, a RAM 112a, a drive circuit 113, an input interface (IF) 114 having an A / D converter, a measurement signal saving register, and the like, a current detector 115 for detecting a motor current I, and a motor. It comprises a voltage detector 116 for detecting the voltage V and the like. Further, the current detector 115 and the voltage detector 116 include a low-pass filter circuit (not shown) that removes high-frequency noise generated by chopper control or driving (rotation) of the motor M.
[0026]
The drive circuit 113 includes a battery, a PWM converter (113a), a PMOS drive circuit, and the like (see FIG. 2), and supplies a motor current I to the motor M by a known chopper control. That is, the command voltage V is applied to the motor M. n , The motor current I is supplied from the drive circuit 113 of the motor control device 110 via the current detector 115 and the voltage detector 116.
[0027]
Further, the steering shaft 10 is provided with a torque detector 15 for detecting the magnitude and direction (steering torque τ) of the manual steering force applied to the steering wheel (handle) 11 by the driver.
[0028]
The CPU 111 of the motor control device 110 includes output signals (real-time measured values) from the torque sensor 15 used for detecting the steering torque τ of the steering wheel, the vehicle speedometer 50 used for calculating the vehicle speed u, and the like. Are input via the input interface (IF) 114. The CPU 111 determines a torque value (command torque T) to be output by the motor M based on a predetermined torque calculation from these input values, and further determines a command current I based on the command torque T. n Is determined.
[0029]
FIG. 2 is a control block diagram of the motor control device 110 included in the electric power steering device 100. The torque current converter 280 of FIG. n Is determined based on the above-mentioned command torque T. n -T map (table data) and the like. This I n -T map indicates the command current I n At the same time also serves as a "current command limiter" that defines the upper limit value and the lower limit value.
[0030]
PI control section 290 performs current deviation ΔI (II) by well-known proportional integral control (or proportional control, proportional integral differential control). n -I), the command value V of the voltage to be applied to the motor M n Is calculated.
Further, the rotation speed calculation section 190 calculates the rotation speed Ω of the motor M based on the current I, the voltage V, and the impedance Z of the motor M.
[0031]
The command torque calculator 200 calculates the steering torque τ of the steering wheel calculated by the steering torque calculator 170, the vehicle speed u calculated by the vehicle speed calculator 160, and the rotation speed Ω of the motor M calculated by the rotation speed calculator 190. Based on the above, a desired torque command value (command torque T) to be output is calculated.
[0032]
The command torque calculator 200 mainly includes the assist torque T A And an inertia compensation torque T K Compensation torque calculating section 220 for calculating the damper torque T D And a steering wheel return torque T R Is calculated. The command torque calculator 200 calculates the command torque T according to the following equation (1).
(Equation 1)
T = T A + T K + T D + T R … (1)
[0033]
FIG. 3 is a control block diagram of the handle return control means 240 included in the command torque calculator 200. Although FIG. 3 has a configuration similar to that of FIG. 15 described above, the known example 1 also shows that the driver inputs (sees) the steering torque τ applied to the steering wheel 11 in the end determination unit 243 as well. 15 is essentially different from the prior art (FIG. 15).
[0034]
That is, in the end determination unit 243 that forms a part of the return torque necessity determination unit 241 in FIG. R The end determination is also performed using the value of the steering torque τ as the end determination condition of the necessary period of the output.
A more specific description of the torque necessity determination unit 241 and the termination determination unit 243 will be exemplarily described later with reference to FIG. Further, a more specific description of the return control suspending means 248 will be exemplarily described later with reference to FIG.
[0035]
In the steering wheel return torque calculating section 246 (FIGS. 3 and 4), the steering wheel return torque T is calculated based on the steering angular velocity ω and the vehicle speed u by a known or arbitrary appropriate procedure. R '(T R Is obtained as a suitable value of the intermediate result) when calculating.
FIG. 4 illustrates a control block diagram of the steering wheel return torque calculator 246.
[0036]
In a low speed region of the vehicle speed u or when the friction coefficient μ between the road surface and the tire is small, the road surface reaction force (self-aligning torque) is relatively small compared to the frictional resistance generated in the steering system including the motor M. It tends to be smaller. Therefore, the steering wheel return torque T R ′ Is set so as to act in the rotation direction of the motor M in a low-speed region where it is difficult to obtain a road surface reaction force as shown in FIG. 4, for example. Of course, setting according to the friction coefficient μ may be performed.
[0037]
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure (algorithm) for realizing the return torque necessity determining means 241 in the first embodiment.
(symbol)
S: Necessity determination flag (S = ON period is T R Required period of output)
τ ... steering torque
τ0… S = retraction area of steering torque τ when ON is set
ω… steering angular velocity
ω0… S = retraction area for the value of steering angular velocity ω when ON is set
[0038]
However, the above-mentioned steering angular velocity ω uses an estimated value calculated based on the following equations (2) to (4).
(Equation 2)
ω = Ω / Gi (2)
[Equation 3]
Ω = (V−ZI) / K e … (3)
(Equation 4)
Z = ρ + λS (4)
(Symbol definition)
Gi: reduction ratio (gear ratio between motor and pinion shaft)
K e : Motor back EMF constant
V: Motor voltage (measured value in real time)
I: Motor current (measured value in real time)
Z: Motor impedance
ρ: Motor armature resistance
λ: Motor inductance
[0039]
The initial value of the flag S is OFF, and the initial value of the counter n is 0. These are initialized when the system (electric power steering device 100) is started (when the power is turned on). The value of the constant N is determined based on the execution cycle of this routine and the measurement accuracy and reliability of each sensor such as τ and ω. In a system where the measurement accuracy of τ and ω is high and the measurement error due to noise or the like is small, the value of N can be set relatively small for a predetermined execution cycle. ε1, ε2, and ε3 are predetermined constants equal to or less than 0, and the optimum value can be empirically obtained similarly to the value of N. For example, when the dead zone of the torque sensor 15 is wide, the absolute value of ε2 may be increased accordingly. The same applies to ε1 and ε3.
[0040]
Also, for example, when this routine is called and executed at a cycle of 20 milliseconds, a slight noise may be assumed under a system configuration using various sensors such as a steering torque which is widely used. Also, the value of N can be set to, for example, about 3. That is, according to this setting, it is determined that the steering wheel is being returned by steering only when the determination condition shown in step 410 is continuously detected for 60 msec or more, and only in this case, the value of the necessity determination flag S is turned ON. Is set to
When the return torque necessity determination means 241 is realized by the configuration shown in FIG. 5 and the like, the following operation can be obtained.
[0041]
(Function 1) When S = OFF, the necessity determination is made when it is recognized that the power τω of the driver has definitely become a negative value by the operation of steps 410 to 460 that embody the start determination unit 242. The flag S is changed to ON.
(Function 2) When S = ON, if it is recognized that the driver's power τω has definitely returned to a positive value by the operation of steps 470 to 490 embodying the end determination unit 243, it is unnecessary. The determination flag S is changed to OFF.
[0042]
(Function 3) Therefore, even before the value of the steering angular velocity ω reaches 0 or the direction of the steering angular velocity ω is reversed, the value of the steering torque τ reaches 0 or the direction of the steering torque τ becomes If it is inverted, the value of the necessity determination flag S can be changed from ON to OFF. This timing is determined by the intention of the driver to return the steering wheel (ie, the steering wheel return torque T). R Need) can be interpreted as the timing at which the extinction has disappeared.
[0043]
Therefore, according to the above configuration, it is possible to effectively prevent delay in end determination and the like, thereby effectively preventing or alleviating problems such as overshoot and the like, and to reduce steering wheel return torque required for the steering system. T R Can be given moderately.
[0044]
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure (algorithm) for realizing the return control stopping means 248 of the handle return control means 240 in the first embodiment (and the third embodiment) of the present invention. Steps 510 to 530 correspond to the array T R '(K) is a process for cyclically using the save area represented by (1 ≦ k ≦ K) by wrap-around operation. The initial value of the counter k is set in the same manner as the above-mentioned initial value of the counter n.
[0045]
The subroutine of step 550 is realized by the steering wheel return torque calculator 246 of FIG. Also, as a result of the operation of steps 540 and 560, the steering wheel return torque T R 'Is stopped.
[0046]
In step 570, a smoothing process of the output value is realized. This processing is performed to alleviate the sense of discomfort caused by a sudden change in the steering feeling. That is, the recent K handle return torques T R '(Intermediate result), the steering wheel return torque T to be finally output R Value. Of course, any other known or arbitrary processing may be used as the output value smoothing processing. The above integer K is a parameter indicating the smoothness of the smoothing process. The effect of this annealing process can be read from, for example, FIG.
[0047]
FIGS. 7, 8, and 9 show the steering conditions (steering torque τ, steering wheel return torque T) related to the steering system of the vehicle having the electric power steering device 100 according to the first embodiment of the present invention. R 3 is a graph illustrating measurement data of absolute steering angle).
As can be easily understood from these graphs, according to the present invention, the steering wheel return torque T R Since the period during which the output of the motor M is required can be accurately determined, the output torque of the motor M (T R ) Can be effectively prevented or mitigated, such as excessive return of the steering wheel (overshoot), and the steering wheel return torque T required for the steering system. R Can be given moderately.
[0048]
Note that such an embodiment of the present invention includes a torque sensor and a brushless DC motor, such as an electric power steering device described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-136182: Motor Control Device. Also, the present invention can be applied to any other electric power steering device.
[0049]
For example, the first embodiment described above may be modified as follows.
That is, in the first embodiment described above, the above equation (2) is used in step 410 (FIG. 4) of the subroutine SBR1 as the equation for calculating the steering angular velocity ω. The following equation (5) may be used instead of equation (2).
(Equation 5)
ω = Ω / Gi + αdτ / dt (5)
[0050]
Here, dτ / dt is the time derivative of the steering torque τ, and α is the reciprocal of the unillustrated torsion bar spring constant of the torque sensor 15.
That is, the steering speed ω is obtained by calculating the rotation angular velocity (αdτ / dt) of the torsion bar with respect to the pinion shaft 13 calculated from the amount of change in the steering torque τ, and the rotation of the pinion shaft 13 calculated by the above equation (2). It is calculated as the sum of the angular velocities (Ω / Gi).
[0051]
According to such a correction means, the steering angular velocity ω can be calculated more accurately than in the first embodiment without ignoring the influence of the deformation amount of the unillustrated torsion bar of the torque sensor 15. It becomes possible. Therefore, if the above equation (5) is used in step 410, the operation and effect of the present invention can be more reliably obtained.
Such correction is particularly effective when the value of the constant α is large, that is, when the spring constant of the torsion bar is relatively small.
[0052]
[Second embodiment]
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure (algorithm) for realizing the handle return control means 240 in the second embodiment of the present invention. Step 630 performs the same determination as step 410 (FIG. 5) of the first embodiment. Further, the integer N may be substantially the same as the integer N in FIG. The counters m and n are initialized to 0 when the system is started (immediately after the power is turned on).
[0053]
For example, according to such a configuration (algorithm), step 650 has substantially the same operation as step 490 (FIG. 5) of the first embodiment, and step 660 is step 540 (FIG. 5) of the first embodiment. Since the operation substantially the same as that of 6) is achieved, the handle return control means 240 having the operation and effect approximately equivalent to that of the first embodiment can be realized by such a processing procedure (algorithm).
Further, according to this processing procedure, it is possible to configure an electric power steering apparatus in which overshoot is much less likely to occur than in the related art, with a much smaller number of development steps than in the related art.
[0054]
However, in the processing procedure of the second embodiment illustrated in FIG. R The annealing process is omitted. Also in the processing procedure of the second embodiment, T R When the smoothing process is also performed at the same time, steps 680 and 690 in FIG. 10 are replaced with steps 550 to 570 in FIG. 6, and at the beginning of the subroutine (algorithm) in FIG. In the same manner as in (Steps 600 to 620), the update processing of the argument k of the array (for example, Steps 510 to 530) may be performed simultaneously.
[0055]
[Third embodiment]
In the present embodiment, the same hardware (the electric power steering apparatus 100 in FIG. 1) as in the above-described first and second embodiments is used, and the steering wheel returning torque T is calculated based on the steering torque τ and the time displacement of the steering torque τ. R An example is shown in which the necessity / unnecessity determination is made.
That is, for example, when returning the steering wheel from the left to the neutral position, the steering wheel return torque T R Are defined by the following equations (6) and (7).
[0056]
(Equation 6)
τ> τ1 (τ1 ≧ 0) (6)
(Equation 7)
dτ <−dτ1 (dτ1 ≧ 0) (7)
Here, dτ is a time displacement (difference value) of the current steering torque τ based on the previous steering torque, and τ1 and dτ1 are appropriate constants individually determined. This determination condition indicates that the relatively large steering torque τ is relatively rapidly attenuating, and matches the condition observed when returning the steering wheel from the left to the neutral position.
[0057]
Similarly, when returning the steering wheel from the right to the neutral position, the steering wheel return torque T R Can be expressed by the following equations (8) and (9).
[0058]
(Equation 8)
τ <−τ1 (8)
(Equation 9)
dτ> dτ1 (9)
[0059]
FIG. 11 shows a processing procedure (algorithm) for realizing the return torque necessity determination means 241 in the third embodiment.
(symbol)
R: Necessity judgment flag (for judging the necessity of return torque from the left to the neutral point)
i… Counter (same as above)
L: Necessity judgment flag (for judging the necessity of return torque from right to neutral point)
j… Counter (same as above)
The counters i and j are initialized to 0 when the system is started. Further, since the integer N has the same effect as that of the first or second embodiment, it may be the same constant as the integer N of the first or second embodiment.
For example, according to such a processing procedure, when returning the steering wheel from the left to the neutral position, the steering wheel returning torque T R Is required, R = ON is set, and when returning the steering wheel from the right to the neutral position, the steering wheel return torque T is set. R Is required, L = ON is set.
[0060]
FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure (algorithm) for realizing the end determination unit 243 according to the third embodiment of the present invention. Also in this end determination unit 243, the steering wheel returning torque T is determined based on the steering torque τ and the time displacement of the steering torque τ. R Is determined.
That is, for example, when returning the steering wheel from the left to the neutral position, the steering wheel return torque T R Is determined to be unnecessary when any of the following equations (10), (11) and (12) is satisfied.
[0061]
(Equation 10)
τ <−τ2 (τ2 ≧ 0) (10)
[Equation 11]
τ ≦ τ0−TF, (TF ≧ 0)
dτ <−dτ2 (dτ2 ≧ 0) (11)
(Equation 12)
dτ> dτ3 (dτ3 ≧ 0) (12)
Here, τ2, dτ2 (return direction threshold) and dτ3 (cutting direction threshold) are appropriate constants individually determined. Further, τ0 is the value of the steering torque τ at the start of the steering wheel return control stored in step 775, and the constant TF is a predetermined torque value for taking into account friction in the steering system.
[0062]
The physical meaning of each condition is as follows.
(A) Equation (10) indicates that steering is performed in the steering wheel return direction (ie, rightward when returning from the left) with a steering force greater than a certain value (= dτ2 ≧ 0), or the hand is released from the steering wheel. Overshoot and start to cut to the right.
(B) Equation (11) means the case where the reverse steering is started before returning.
(C) Equation (12) means a case where steering is performed to the left again during turning back, or a case where steering is started to the left after returning is completed. This steering indicates the driver's will to prevent overshoot.
[0063]
Therefore, in the third embodiment, in any of the above cases (a), (b) and (c), the steering wheel return torque T R Since the subsequent output is stopped (suppressed), overshoot can be effectively prevented, and for example, when it is necessary to turn the steering wheel to the left again during the returning operation from the left side, etc. Excessive handle return torque T R A good steering feeling based on the above-described suppression control can be obtained.
[0064]
Note that the subroutine Lfine called and executed in step 730 of FIG. 11 also sets the neutral point to the zero point (reference point), the right direction (clockwise) to the negative direction, and the left direction (counterclockwise) to the negative point. Recalling the premise of “positive orientation” and paying attention to the left-right symmetry, the configuration can be made exactly the same as the above-described subroutine Rfine.
[0065]
By using the values of the necessity determination flags R and L set according to the above-described processing procedures in the same manner as the necessity determination flag S described above, substantially the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. Obtainable. For example, the handle return torque T R When the subroutine of FIG. 6 is used to output the calculation result of (1), a logical operation process of S = OR (L, R) is added (inserted) at the beginning of this subroutine (FIG. 6) or immediately before step 540. What is necessary is just to execute a lever subroutine.
[0066]
[Other Modifications 1]
FIG. 13 illustrates a modified example of the steering wheel return torque calculation unit 246. This graph is a modified form of the function f that represents the ω dependence of the function F of the following equation (13) realized by the steering wheel return torque calculation unit 246 of FIG.
(Equation 13)
T R '= F (ω, u) = G1 · T R ″,
G1 = g (u),
T R ″ = F (ω) (13)
However, also in the first modification, it is assumed that the symmetry of f (−ω) = − f (ω) is satisfied. With such a setting form of the function f, when the steering angular velocity ω is large, it is possible to prevent the steering wheel return torque from being output more than necessary against the driver's steering intention, so that the steering wheel can be more effectively operated than before. Return torque T R Can be prevented from becoming excessive.
[0067]
Alternatively, S = OFF may be set when the absolute value of the steering angular velocity ω reaches an appropriate predetermined value ω2 satisfying ω1 ≦ ω2. As such a value of ω2, for example, the value of ω2 illustrated in FIG. 13 or a steering observed near the inflection point of the steering angle (absolute steering angle) in the period when S = ON in FIG. The absolute value of the angular velocity ω or the like can be used.
It can be easily inferred from the comparison between the graphs of FIG. 9 and FIG. 18 that such a configuration may provide an operation and an effect substantially equal to or greater than those of the above-described embodiment.
[0068]
Also, at the above-mentioned timing of setting S = OFF when the absolute value of ω reaches ω2, or at the timing when the sign of dω / dt is inverted during the period when S = ON, etc. Instead of setting S = OFF as described above, for example, the steering wheel return torque T as shown in the following equation (14) R ', The value of another new gain (adjustment coefficient G3) may be reset to a smaller value (constant) (0 ≦ G3 <1).
[0069]
[Equation 14]
T R = G3 · T R
= G3 · (G1 · T R ″)… (14)
[0070]
However, this initial value is set to G3 = 1 at the beginning of the steering wheel return control. If G3 is reset to 0 at the above timing, this method results in the above-described method in which S = OFF is set when the absolute value of ω reaches ω2. Of course, an appropriate positive constant such as 0 <G3 <1 may be set. The optimum value of this value depends on the amount of inertia (inertia) of the steering system, mechanical internal friction, and the like, but the optimum value can be empirically determined. It may be a constant.
[0071]
By interposing such an adjustment coefficient (gain G3), the gain G3 can be changed at a good timing, and as a result, the steering wheel return torque T R According to the above-mentioned method, overshoot can be effectively prevented or reduced, and the steering wheel return torque T suitable for the steering system can be effectively reduced. R Can be given.
[0072]
If a new opportunity (a change in situation) such as the sign of dω / dt being inverted again is observed during the period in which S = ON, the value of G3 is returned to 1 again. In some cases, various applications such as changing the value to another appropriate constant (0 <G3 <1) or the like may be effective.
[0073]
Note that with the reversal of the sign of dω / dt, the value of the gain G3 (therefore, T R ”Or T R Changing this value corresponds to giving a hysteresis characteristic to the graph of FIG. For example, if G3 is reset to 0 when the value of ω reaches ω2, the hysteresis loop at that time matches the loop with the horizontal axis as the return path. In other words, it can be said that the gain G3 is a parameter for determining such a hysteresis characteristic.
[0074]
For example, if G3 is set to 1/2, and the steering angular velocity ω reaches the value of ω1 in FIG. 13 and the sign of dω / dt is inverted only there, the hysteresis loop at this time becomes the origin. On the way back to, discontinuity occurs only at ω = ω1. However, even in such a case, the steering wheel return torque T that is actually finally output due to the operation of the smoothing process illustrated in FIG. R Is generally continuous. Therefore, in effect, when the sign of dω / dt is inverted (or, for example, when ω = ω3 (ω1 ≦ ω3 ≦ ω2) is satisfied, etc.), only one control parameter (gain G3) is changed. A hysteresis loop can be formed.
[0075]
[Other Modification 2]
FIG. 14 is a graph illustrating an embodiment of the seventh means of the present invention. For example, in the electric power steering apparatus 100 shown in the first embodiment, the steering wheel return angle θ (> 0) can be obtained as in the following equation (15).
[Equation 15]
θ = | ∫ωdt | (integration start time is S = ON set time) (15)
[0076]
Therefore, according to FIG. 4 at step 550 in FIG. R '(K) = F (ω, u) instead of setting T ( R The value of '(k) is determined according to the following equation (16). (Scale adjustment means for further multiplying by an adjustment coefficient (gain G2))
(Equation 16)
T R '(K) = G2F (ω, u),
G2 = h (θ) = κ1 (1 + exp (−θ / θ1)) (16)
[0077]
However, instead of the function h of the above equation (16), the function h of the following equation (17) or (18) may be used. κ1, κ2, κ3, κ4 and θ1 are appropriate constants.
[Equation 17]
G2 = h (θ) = κ2 · exp (−θ / θ1) (17)
(Equation 18)
G2 = h (θ) = κ3 (1 / (1 + κ4 · θ)) (18)
[0078]
For example, it is often convenient to set the function h as a monotonically decreasing function. In particular, on a low μ road, it is difficult to obtain a self-aligning torque when starting to return. R Is required. However, once the vehicle returns smoothly, the kinetic friction between the road surface and the tires is small. R Is sufficient. Therefore, on a low μ road, it is more effective to set the fluctuation of the gain G2 to a relatively large value. Further, this tendency increases as the amount of inertia (inertia or the like) of the steering system increases or the friction of the steering system (mechanical internal friction or external friction between road tires) decreases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an electric power steering device 100 according to each embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of a motor control device 110 included in the electric power steering device 100.
FIG. 3 is a control block diagram of handle return control means 240 included in command torque calculation unit 200.
FIG. 4 is a control block diagram of a handle return torque calculation unit 246 of the handle return control means 240.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure (algorithm) for realizing the return torque necessity determination unit 241 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure (algorithm) for realizing a return control canceling unit 248 included in the handle return control unit 240 according to the first and third embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating measurement data of a steering condition (steering torque τ) relating to a steering system having the electric power steering device 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a steering condition (a steering wheel return torque T) related to a steering system having the electric power steering device 100 according to the first embodiment of the present invention. R 6) is a graph illustrating the measurement data of FIG.
FIG. 9 is a graph illustrating measurement data of a steering condition (absolute steering angle) regarding a steering system having the electric power steering device 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure (algorithm) for realizing the handle return control means 240 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure (algorithm) for realizing the return torque necessity determining means 241 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a processing procedure (algorithm) for realizing an end determination unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph illustrating a modified example of the steering wheel return torque calculation unit 246.
FIG. 14 is a graph illustrating an embodiment of the seventh means of the present invention.
FIG. 15 is a control block diagram of a handle return control means based on the prior art.
FIG. 16 is a graph exemplifying measurement data of a steering condition (steering torque τ) relating to a steering system based on the prior art.
FIG. 17 shows a steering condition (steering wheel return torque T) related to a steering system based on the prior art. R 6) is a graph illustrating the measurement data of FIG.
FIG. 18 is a graph exemplifying measurement data of a steering condition (absolute steering angle) relating to a steering system based on a conventional technique.
[Explanation of symbols]
100… Power steering device
110… Motor control device
200… command torque calculator
240… handle return control means
241 ... return torque necessity determination means
242 start start determination unit
243… end determination unit
246… steering wheel return torque calculator
248… Return control suspension means
M ... motor
S: Necessity flag
R: Necessity flag (return from the left to the neutral point)
L: Necessity flag (return from right to neutral point)
τ ... steering torque
ω… steering angular velocity
u ... vehicle speed
Ω: Rotational angular velocity of motor M
T R … Steering wheel return torque (output value)
T R ´… steering wheel return torque (intermediate result)
T R ″… Steering wheel return torque (intermediate result)
x (n): array storing variable x (1 ≦ n ≦ N)
y (k) ... array storing variable y (1 ≦ k ≦ K)
F… function (T R '= F (ω, u))
f ... function (T R ″ = F (ω))
g ... function (G1 = g (u))
h ... Function (G2 = h (θ))
θ: Handle return angle (= | ∫ωdt |)

Claims (7)

車両の操舵機構に補助トルクを付与するモータと、前記モータを駆動制御するモータ制御装置と、運転者がハンドル(ステアリング・ホイール)を所定の中立位置に戻そうとする際に前記モータによる出力が期待されるハンドル戻しトルクTR の値を算出するハンドル戻し制御手段と
を有する電動パワーステアリング装置において、
前記ハンドルの角速度ωと前記運転者が前記ハンドルに付与する操舵トルクτの両変数の変動形態に基づいて、前記ハンドル戻しトルクTR の出力の必要期間を判定する戻しトルク要否判定手段と、
前記戻しトルク要否判定手段が出力する所定の判定結果(否)に基づいて、前記ハンドル戻しトルクTR の出力を中止する戻し制御中止手段と
を有し、
前記戻しトルク要否判定手段は、前記必要期間の終了判定に前記操舵トルクτの値又は符号を用いる
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A motor for applying an auxiliary torque to a steering mechanism of the vehicle, a motor control device for driving and controlling the motor, and an output from the motor when a driver attempts to return a steering wheel (steering wheel) to a predetermined neutral position. An electric power steering apparatus having a steering wheel return control means for calculating an expected value of the steering wheel return torque TR ;
Based on the variation form of both variables of the steering torque τ that the driver and the angular velocity ω of the steering wheel is imparted to the handle, a torque necessity determination means returns determining required period of the output of said steering wheel return torque T R,
Based on a predetermined determination results (not) output by said return torque necessity determination unit, and a control stop unit returns to stop an output of said steering wheel return torque T R,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the return torque necessity determination unit uses the value or the sign of the steering torque τ to determine the end of the required period.
前記戻しトルク要否判定手段は、
前記操舵トルクτの操舵方向の反転事象を検出する反転事象検出手段
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
The return torque necessity determination means,
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, further comprising a reversal event detecting unit that detects a reversal event of the steering direction of the steering torque τ.
前記戻しトルク要否判定手段は、
前記操舵トルクτの絶対値の時間微分の値を判別する変動勾配判定手段
を有する
ことを特徴とする請求項1、または請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
The return torque necessity determination means,
3. The electric power steering apparatus according to claim 1, further comprising a fluctuation gradient determination unit configured to determine a value of a time derivative of an absolute value of the steering torque τ.
前記戻しトルク要否判定手段は、
前記操舵トルクτと前記ハンドルの角速度ωとの積値τωが、所定の適正範囲に収まるか否かを判定する積値適正判定手段を有し、
前記積値τωが前記適正範囲に留まる期間の少なくとも一部分を前記ハンドル戻しトルクTR の必要な期間と判定する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
The return torque necessity determination means,
A product value appropriate determination unit for determining whether a product value τω of the steering torque τ and the angular velocity ω of the steering wheel falls within a predetermined appropriate range,
Electric power according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the product value τω is determined that at least a portion back the handle required period of the torque T R period remain in the proper range Steering device.
前記ハンドル戻し制御手段は、前記ハンドルの角速度ω及び前記車両の車速uを独立変数とする関数F(ω,u)により前記ハンドル戻しトルクTR を算出し、
前記関数F(ω,u)は、関数f(ω)と関数g(u)との積で表され、
前記関数f(ω)は、
f(−ω)=−f(ω)を満たし、かつ、
最大値を与える角速度ω1(>0)に対して、−ω1≦ω≦ω1では広義の単調増加関数であり、ω1≦|ω|では広義の単調減少関数である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
Said handle return control means, the function F (omega, u) of an independent variable angular velocity omega and the vehicle speed u of the vehicle of the handle by calculating the steering wheel return torque T R,
The function F (ω, u) is represented by the product of a function f (ω) and a function g (u),
The function f (ω) is
f (−ω) = − f (ω), and
2. The angular velocity ω1 (> 0) that gives the maximum value is a monotonically increasing function in a broad sense when −ω1 ≦ ω ≦ ω1, and a monotone decreasing function in a broad sense when ω1 ≦ | ω |. The electric power steering device according to claim 4.
前記ハンドル戻し制御手段により前記ハンドルが戻された角度の絶対値であるハンドル戻り角θ(≧0)を前記ハンドルの角速度ωに関する時間積分演算を用いて算出する戻り角算出手段と、
前記ハンドル戻し制御手段により算出された前記ハンドル戻しトルクTR に対して、更に、調整係数(ゲインG2)を掛けるスケール調整手段と
を有し、
前記スケール調整手段は、前記ハンドル戻り角θを独立変数とする関数h(θ)を用いて前記調整係数を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
Return angle calculation means for calculating a handle return angle θ (≧ 0), which is an absolute value of an angle at which the handle is returned by the handle return control means, using a time integration operation related to the angular velocity ω of the handle;
Relative to the handle return the steering wheel return torque T R calculated by the control means further comprises a scale adjustment unit multiplying an adjustment factor (gain G2),
The said scale adjustment means calculates the said adjustment coefficient using the function h ((theta)) which makes the said steering wheel return angle (theta) an independent variable, The Claims 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. Electric power steering device.
前記関数h(θ)は、広義の単調減少関数である
ことを特徴とする請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。
The electric power steering device according to claim 6, wherein the function h (θ) is a monotone decreasing function in a broad sense.
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