JP2004291687A - Power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータを駆動することで操舵アシストするパワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電動パワーステアリング装置にあっては、特許文献1に記載の技術には、操舵トルクを検出するトルクセンサの出力に基づき電動モータを駆動して操舵アシストする技術が開示されている。この公報には、電動パワーステアリングのモータ電流を目標モータ電流値となるようにフィードバック制御している。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−817976号公報(図1参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、下記に示す問題があった。すなわち、電動パワーステアリングでは、転舵時に、モータの回転数によって発電機のように逆向きの起電力を生み出す逆起電圧がトルクアシストを妨げる方向に発生する。よって、電圧指令値は、この逆起電力に打ち勝ち、更に必要な駆動力(電流値)が得られるように設定してある。このとき、転舵角が最大値に到達し、ストッパに突き当たると、モータの回転数が一気に0となり、逆起電力が0となってしまう。すると、電動モータに供給していた電圧全てが駆動電圧となり、過電流が流れてしまうという問題があった。また、フィードバック制御における積分分の制御量の重み付けが時間の経過と共に変化するため、モータ電流が過剰になるほか、操舵フィーリングの悪化を招くという問題があった。
【0005】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、転舵時に転舵角が最大値になり、モータの回転数が急激に減少したとしても、モータに過電流が流れることなく安定した操舵フィーリングを達成可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本願発明では、最大転舵位置推定手段において、電動モータに流れる実電流を検出することによって、最大転舵位置を推定することができる。そして、最大転舵位置と判定されたときは、実電流値が前記目標電流最大値となるように駆動電圧指令値を調整する。これにより、転舵時のストッパ突き当て時における過剰なモータ電流の供給を防止することが可能となり、省電力及び操舵フィーリングの向上を図ることができる。更に、最大転舵位置をモータに流れる実電流によって検出することで、別途センサ等を必要とすることがない。また、モータの過電流と誤判断することを防止することができる。
【0007】
更に、請求項2に記載の発明では、駆動電圧指令値を補正する際、最大転舵位置と判定されたときは、目標電流最大値に相当する駆動電圧指令値よりも低い駆動電圧指令値を出力することで、目標電流値への収束性を早めることが可能となり、更に過電流を防止しつつ、安定した操舵制御を実現することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるパワーステアリング装置の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、1はステアリングホイール、2はステアリングシャフト、3はラックアンドピニオン式ギア機構、5は運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング機構、6は電動モータ、7は操舵輪10はパワーステアリング機構を制御するコントロールユニットである。
【0009】
パワーステアリング機構5は、電動モータ6の回転をステアリングシャフト2に設けられた減速機構に伝達する。運転者がステアリングホイール1を操作すると、操作方向に応じて電動モータ6の回転方向が切り換えられ、運転者の操舵力をアシストする。
【0010】
また、ステアリングシャフト2には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ12が設けられている。
【0011】
コントロールユニット10には、トルクセンサ12からの操舵トルク信号が入力される。この入力された信号に基づいて、電動モータ6へ指令信号を出力する。
【0012】
図2はコントロールユニット10内の構成を表すブロック図である。101は入力されたトルク信号に基づいて、電動モータ6の目標電流i*を演算する操舵制御部である。102は、実際のモータ電流i及び目標電流i*の偏差に基づいて指令電圧を出力するモータ制御部である。103は、指令された電圧を電動モータ6へ出力する駆動回路である。
【0013】
図3は、モータ制御部102の構成を表すブロック図である。操舵制御部101から出力された目標モータ電流値i*と、駆動回路103から出力された現在のモータ電流値iを入力とし、モータ指令電圧V0を出力とする。本実施の形態では、PI制御によってモータ指令電圧V0を決定しており、下記式により決定する。
Δi=i*−i
V0(n)={(Δi(n)−Δi(n−1))Kp+(Δi(n)+Δi(n−1))Ki}+V0(n−1)
Kp:比例ゲイン
Ki:積分ゲイン
(n)は今回の制御周期、(n−1)は前回の制御周期を表す。
【0014】
図4は、電動モータ6のモータモデルを表す制御モデル図である。電動モータ6に電圧V0(n)を印加すると、電流i(n)が発生し、この電流値i(n)によってモータトルクM0が発生する。電動モータ6には、ステアリングシャフト2からの負荷M1及びモータ回転数ωに起因するモータ内部摩擦M2がかかる。よって、モータトルクTは下記式により決定される。
T=M0−M1−M2
【0015】
このモータトルクTによってモータが回転する。このとき、電動モータ6の回転によって、モータ回転速度ωに比例する逆起電圧V’ (ω)が発生する。よって、電動モータ6の駆動に関わる駆動電圧V(n)は下記式により決定される。
V(n)=V0(n)−V’ (ω)
【0016】
ここで、モータ指令電圧V0(n)の設定について説明する。運転者の操舵トルクにより決定される目標モータ電流i*と実モータ電流iとの偏差に応じて、電動モータ6への指令電圧V0(n)を決定する。このとき、電動モータ6において発生する逆起電圧V’ (ω)が発生したとしても、目標モータ電流i*となるようにモータ指令電圧V0(n)は、高めに設定されることとなる。
【0017】
図5は、本発明のストッパ突き当て時過電流防止制御を表すフローチャートである。
【0018】
ステップ201では、モータ電流値i(n)及びモータ指令電圧前回値V0(n−1)を読み込む。
【0019】
ステップ202では、モータ電流値i(n)が予め設定された突き当て判断電流値を越えたかどうかを判断し、越えたときはステップ203へ進み、それ以外は本制御を終了する(特許請求の範囲に記載の最大転舵位置推定手段に相当)。
【0020】
ステップ203では、モータ指令電圧前回値V0(n−1)が、モータ回転数0における最大電流出力相当電圧V1を越えたかどうかを判断し、越えたときはステップ204へ進み、それ以外は本制御を終了する。
【0021】
ステップ204では、モータ指令電圧前回値V0(n−1)として、予め設定された突き当て判断時電圧V2をセットする。
【0022】
上記制御内容について、図6のタイムチャートに基づいて説明する。時刻t1において、運転者の操舵が開始される。このとき、運転者は急転舵を開始するものとする。
【0023】
時刻t2において、運転者の操舵トルクが大きく、それに伴いモータ指令電圧V0も最大値Vmax(電源電圧に相当)となり、時刻t21において、目標モータ電流i*も最大値imaxにセットされる。ところが、運転者は急転舵しており、電動モータ6のアシストトルク最大値Amaxを上回ってしまう。
【0024】
時刻t2経過後、電動モータ6は運転者の操舵によって逆にステアリングシャフト2側から回転が入力され始める。このとき、逆起電圧V’ (ω)がモータ指令電圧V0よりも大きくなり(時刻t22)、モータ指令電圧V0をVmax(目標電流値もimax)としてもモータ電流値iは徐々に低下していく。
【0025】
時刻t3において、転舵角δが最大値となり、ストッパに突き当たると、ステアリングシャフト2の回転も止まるため、電動モータ6に入力されていた回転数も0となる。すると、逆起電圧V’ (ω)が一気に0となり、モータ指令電圧最大値Vmaxがそのまま電動モータ6の駆動電圧として設定される。これに伴い、モータ電流値iは急激に上昇を始める。
【0026】
時刻t3経過後、運転者の操舵トルクが減少し始めると、それに伴いモータ指令電圧V0も低下しだす。このとき、図3のモータ制御部の構成において説明したように、目標電流値i*と実電流値iとの偏差に応じてモータ指令電圧V0を決定する際、積分分の制御量が蓄積されている(時刻t2〜t31の間で蓄積、最大値はVmax)。このため、モータ指令電圧V0は徐々にしか低下しない。これにより、電動モータ6の回転数が0、すなわち逆起電圧V’ (ω)が発生しない状態で高い電圧が印加されるため、電動モータ6に過電流が流れ、フェールと誤判断してしまう虞がある。
【0027】
そこで、時刻t4において、電流最大値imaxよりも大きい所定の許容値である突き当て判断電流値iTを越えると、電動モータ6に過電流が流れる虞があると判断する。具体的にはステップ203において、モータ指令電圧前回値V0(n−1)が最大電流出力相当電圧V1を越えているかどうかを判断する。
【0028】
ここで、最大電流出力相当電圧V1とは、モータ回転数が0の状態で、モータ電流最大値imaxを出力可能な電圧である。この最大電流出力相当電圧V1を越えているときは、過電流が流れてしまうため、ステップ204へ進み、モータ指令電圧前回値V0(n−1)として、最大電流出力相当値V1よりも低い、突き当て判断時電圧V2をセットする。これにより、今回のモータ指令電圧V(n)も低い値にセットされ、電動モータ6に過電流が流れることを防止できる。更に、モータ指令電圧V0も、最大電流出力相当値V1に素早く収束することが可能となり、電流最大値imaxに素早く収束することができる。よって、過剰のモータ電流の供給を防ぎ、省電力と操舵フィーリングの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるパワーステアリング装置の全体構成を表す概略図である。
【図2】実施の形態1における制御回路を表すブロック図である。
【図3】実施の形態1におけるモータ制御部の制御構成を表す図である。
【図4】実施の形態1における電動モータのモータモデルを表す図である。
【図5】実施の形態1におけるストッパ突き当て判断時過電流防止制御を表すフローチャートである。
【図6】実施の形態1におけるストッパ突き当て判断時過電流防止制御を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
3 ギア機構
5 パワーステアリング機構
6 電動モータ
7 操舵輪
10 コントロールユニット(SBWCU)
12 トルクセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power steering device that assists steering by driving an electric motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electric power steering apparatus, a technique disclosed in
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-81776 (see FIG. 1).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the electric power steering device described in
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and is stable without overcurrent flowing through the motor even when the turning angle reaches a maximum value during turning and the rotational speed of the motor suddenly decreases. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device capable of achieving the improved steering feeling.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the maximum turning position can be estimated by detecting the actual current flowing through the electric motor by the maximum turning position estimating means. When it is determined that the vehicle is in the maximum steering position, the drive voltage command value is adjusted so that the actual current value becomes the target current maximum value. As a result, it is possible to prevent an excessive supply of the motor current at the time of hitting the stopper at the time of turning, so that it is possible to save power and improve the steering feeling. Further, since the maximum steering position is detected by the actual current flowing through the motor, no separate sensor or the like is required. In addition, it is possible to prevent erroneous determination that the motor is overcurrent.
[0007]
Further, in the invention according to
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a system diagram illustrating an overall configuration of a power steering device according to
[0009]
The power steering mechanism 5 transmits the rotation of the
[0010]
Further, the
[0011]
The steering torque signal from the
[0012]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration inside the
[0013]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
Δi = i * −i
V 0 (n) = {( Δi (n) -Δi (n-1)) Kp + (Δi (n) + Δi (n-1)) Ki} + V 0 (n-1)
Kp: proportional gain Ki: integral gain (n) represents the current control cycle, and (n-1) represents the previous control cycle.
[0014]
FIG. 4 is a control model diagram showing a motor model of the
T = M 0 −M 1 −M 2
[0015]
The motor is rotated by the motor torque T. At this time, the rotation of the
V (n) = V 0 ( n) -V '(ω)
[0016]
Here, the setting of the motor command voltage V 0 (n) will be described. The command voltage V 0 (n) to the
[0017]
FIG. 5 is a flowchart showing the overcurrent prevention control at the time of hitting the stopper according to the present invention.
[0018]
In
[0019]
In
[0020]
In
[0021]
In
[0022]
The above control contents will be described based on the time chart of FIG. At time t1, the driver starts steering. At this time, the driver starts sudden turning.
[0023]
At time t2, a large steering torque of the driver, it with (corresponding to the power supply voltage) Maximum value Vmax also motor command voltage V 0 becomes, at time t21, the target motor current i * is also set to the maximum value imax. However, the driver is turning sharply, and exceeds the maximum assist torque Amax of the
[0024]
After the time t2, rotation of the
[0025]
At time t3, when the steering angle δ reaches the maximum value and hits the stopper, the rotation of the
[0026]
After the time t3 elapses, the steering torque of the driver begins to decrease, the motor command voltage V 0 with it also starts to decrease. At this time, as described in the configuration of the motor controller of FIG. 3, when determining the motor command voltage V 0 in accordance with the deviation between the target current value i * and the actual current value i, the control amount of the integrated amount is accumulated (Accumulated from time t2 to t31, the maximum value is Vmax). Therefore, the motor command voltage V 0 is only gradually not reduced. As a result, a high voltage is applied in a state where the rotation speed of the
[0027]
Therefore, at time t4, when it exceeds abutment determination current value i T is a predetermined tolerance value greater than the current maximum value imax, it is determined that there is a possibility that overcurrent flows to the
[0028]
Here, the maximum current output corresponding voltage V 1, while the motor speed is 0, an output voltage capable of motor current maximum value imax. When it exceeds the maximum current output corresponding voltage V 1, since the resulting overcurrent flows, the flow proceeds to step 204, as the motor command voltage previous value V 0 (n-1), the maximum current output corresponding value V 1 also low, to set the voltage V 2 when the judgment abutment. As a result, the current motor command voltage V (n) is also set to a low value, and it is possible to prevent an overcurrent from flowing through the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a power steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a control circuit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a control configuration of a motor control unit according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a motor model of the electric motor according to the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart illustrating overcurrent prevention control at the time of stopper abutting determination according to the first embodiment.
FIG. 6 is a time chart illustrating overcurrent prevention control at the time of stopper abutting determination according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
12 Torque sensor
Claims (2)
運転者の操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
検出されたトルク及び車速に基づいて目標アシストトルクを演算する目標トルク演算手段と、
演算された目標アシストトルクに応じた、前記電動モータの目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
電動モータの実電流値を検出する実電流値検出手段と、
演算された目標電流値と、検出された実電流値の偏差に基づいて、前記電動モータへの駆動電圧指令値を出力する電動モータ制御手段と、
を備えたパワーステアリング装置において、
前記電動モータ制御手段に、前記目標電流値が予め設定された目標値の最大値である目標電流最大値であり、かつ、検出された実電流値が、少なくとも前記電流最大値よりも大きな許容電流値を上回ったときは、最大転舵位置と判定する最大転舵位置推定手段と、
前記最大転舵位置推定手段により最大転舵位置と判定されたときは、実電流値が前記目標電流最大値となるように駆動電圧指令値を調整する駆動電圧指令値補正手段を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。Electric power steering means for assisting the driver's steering with the driving force of the electric motor;
Torque detection means for detecting the driver's steering torque;
Target torque calculating means for calculating a target assist torque based on the detected torque and vehicle speed,
Target current value calculating means for calculating a target current value of the electric motor according to the calculated target assist torque;
An actual current value detecting means for detecting an actual current value of the electric motor;
An electric motor control unit that outputs a drive voltage command value to the electric motor based on the calculated target current value and a deviation of the detected actual current value;
In a power steering device provided with
In the electric motor control means, the target current value is a target current maximum value which is a maximum value of a preset target value, and the detected actual current value is at least an allowable current larger than the current maximum value. When the value exceeds the value, a maximum turning position estimating means for determining the maximum turning position,
When the maximum turning position estimating means determines the maximum turning position, the driving voltage command value correcting means for adjusting the driving voltage command value so that the actual current value becomes the target current maximum value is provided. Characteristic power steering device.
前記駆動電圧指令値補正手段は、前記最大転舵位置推定手段により最大転舵位置と判定されたときは、前記目標電流最大値に相当する駆動電圧指令値よりも低い駆動電圧指令値を出力することを特徴とするパワーステアリング装置。The power steering device according to claim 1,
The drive voltage command value correction means outputs a drive voltage command value lower than a drive voltage command value corresponding to the target current maximum value when the maximum steered position estimating means determines that the vehicle is at the maximum turning position. A power steering device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003083459A JP2004291687A (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003083459A JP2004291687A (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Power steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004291687A true JP2004291687A (en) | 2004-10-21 |
Family
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7663330B2 (en) | 2006-02-15 | 2010-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric power steering device, and control method thereof |
-
2003
- 2003-03-25 JP JP2003083459A patent/JP2004291687A/en active Pending
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US7663330B2 (en) | 2006-02-15 | 2010-02-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric power steering device, and control method thereof |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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