JP3669266B2

JP3669266B2 - Control device for electric power steering device

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Publication number: JP3669266B2
Application number: JP2000340848A
Authority: JP
Inventors: 浩鈴木
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: JP2002145094A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来の自動車等に使用される電動パワーステアリング装置及びその制御装置１５８の概略を示す。
【０００３】
ステアリングホイール１４１に連結したステアリングシャフト１４２には、トーションバー１４３が設けられている。このトーションバー１４３には、トルクセンサ１４４が装着されている。そして、ステアリングシャフト１４２が回転してトーションバー１４３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー１４３が捩れ、その捩れをトルクセンサ１４４が検出している。
【０００４】
なお、以下の説明では、ステアリングホイールのことをハンドルと言うことがある（従来の技術及び実施形態についても同様）。
又、ステアリングシャフト１４２には減速機１４５が固着されている。この減速機１４５には、モータ１４６の回転軸に取着したギア１４７が噛合されている。更に、減速機１４５にはピニオンシャフト１４８が固着されている。ピニオンシャフト１４８の先端には、ピニオン１４９が固着されるとともに、このピニオン１４９はラック１５１と噛合している。前記ラック１５１とピニオン１４９とによりラック＆ピニオン機構１５０が構成されている。
【０００５】
ラック１５１の両先端には、タイロッド１５２が固設されている。このタイロッド１５２の両端には、ナックル１５３が回動可能に連結されている。このナックル１５３には、前輪１５４が固着されている。又、ナックル１５３は、クロスメンバ１５５に回動可能に連結されている。
【０００６】
従って、モータ１４６が回転すると、その回転数は減速機１４５によって減少されてピニオンシャフト１４８に伝達され、ラック＆ピニオン機構１５０に伝達される。そして、タイロッド１５２に連結されたナックル１５３は、モータ１４６の回転方向に応じて右方向又は左方向に移動する。尚、前輪１５４には車速センサ１５６が設けられている。そして、モータ１４６の回転数及び回転方向は、モータ駆動装置１５７から供給される正負のアシスト電流によって決定されている。このモータ駆動装置１５７がモータ１４６に供給するアシスト電流は、モータ駆動装置１５７を制御する制御装置１５８によって演算されている。制御装置１５８は、ＣＰＵ１５９、ＲＯＭ１６０、ＲＡＭ１６１等から構成され、トルクセンサ１４４からの検出信号からその時々のステアリングホイール１４１の操舵トルクＴｈを演算するとともに、車速センサ１５６からの検出信号からその時々の車速Ｖを演算する。
【０００７】
そして、制御装置１５８は、この演算した操舵トルクＴｈと車速Ｖに基づいてアシスト電流（アシスト電流指令値）を算出する。この算出は、制御装置１５８内のＲＯＭ１６０に予め記憶したアシストマップから求められる。そして、制御装置１５８はアシストトルクを発生させるモータ１４６の電流を前記アシスト電流（アシスト電流指令値）となるように制御する。
【０００８】
ここで、ＣＰＵ１５９の制御の概要を説明する。
図１７は、従来の制御装置１５８のＣＰＵ１５９の機能ブロック図であり、ＣＰＵ１５９内部においてプログラムで実行される機能を示し、実際のハード構成を意味するものではない。
【０００９】
トルクセンサ１４４で検出した操舵トルクは、系の安定性を高めるために、位相補償器１７０で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴｈが電流指令値演算部１７１に入力される。又、車速センサ１５６で検出された車速Ｖも電流指令値演算部１７１に入力される。電流指令値演算部１７１は、予めＲＯＭ１６０に記憶されているアシストマップに基づいて、車速Ｖ、操舵トルクＴｈに対応したアシスト電流指令値Ｉを演算する。
【００１０】
アシスト電流指令値Ｉは加算器１７２にて、後記するハンドル戻し電流Ｉｈ＊、ダンパ電流Ｉｄ＊を加算して、電流制御部１７３に供給する。電流制御部１７３では、加算器１７２の出力と、モータ駆動電流センサ１７６にて検出した実際のモータ電流（モータ駆動電流）Ｉｍとの差に相当する信号に基づいて、ＰＩ制御値やＰＩＤ制御値を演算し、この制御値をＰＷＭ演算部１７４に出力する。ＰＷＭ演算部１７４では、この制御値に応じたＰＷＭ演算を行い、その演算結果をモータ駆動装置１５７に供給する。
【００１１】
この結果、モータ駆動装置１５７を介してモータ１４６を駆動制御することにより、モータ１４による適正なアシスト力が得られる。
一方、モータ角速度推定器１７５はモータ駆動電流センサ１７６にて検出したモータ１４６のモータ電流Ｉｍと、モータ１４６の端子間電圧検出回路１７７で検出したモータ端子間電圧Ｖｍに基づいて下記のモータ電圧方程式にて推定モータ角速度ωを推定する。
【００１２】
ω＝｛Ｖｍ−（Ｒ＋ＬＳ）Ｉｍ｝／Ｋｅ
なお、Ｒはモータ抵抗、Ｌはモータインダクタンス、Ｋｅはモータ逆起電力定数、Ｓは微分演算子である。
【００１３】
操舵角速度推定器１７８では、モータ角速度推定器１７５で算出された推定モータ角速度ωに基づいて、減速機１４５の減速比Ｇで除算することにより推定操舵角速度Ｑｓ（＝ω／Ｇ）を推定する。操舵角速度推定器１７８で算出された推定操舵角速度Ｑｓはハンドル戻し制御器１８０、ダンパ制御器１９０に入力される。又、車速センサ１５６で検出された車速Ｖは、ハンドル戻し制御器１８０、ダンパ制御器１９０に入力される。
【００１４】
ここでハンドル戻し制御器１８０の概要を説明する。
ハンドル戻し制御器１８０は、低速走行時のハンドル戻り特性を改善するために、ハンドル戻し状態の時に、車速Ｖ及び推定操舵角速度Ｑｓに応じたハンドル戻し電流Ｉｈ＊を出力して、ハンドル（ステアリングホイール１４１）が戻る方向にアシストを行う。
【００１５】
図１８はハンドル戻し制御器１８０におけるハンドル戻し演算を行う機能ブロック図を示している。
同図に示すように、ハンドル戻し制御器１８０はハンドル戻し電流演算部１８１、ハンドル戻し補償車速ゲイン演算部１８２、ハンドル戻し判定部１８３及び乗算器１８４を備えている。ハンドル戻し電流演算部１８１は、ハンドル戻し補償マップを備え、推定操舵角速度Ｑｓが入力されると、ハンドル戻し補償マップを参照して、ハンドル戻し電流Ｉｈを読み出し、乗算器１８４に入力する。このハンドル戻し電流Ｉｈは、ハンドルの回転方向にアシストするように、設定されている。
【００１６】
ハンドル戻し補償車速ゲイン演算部１８２は、車速Ｖが入力されると、ハンドル戻し補償ゲインマップを参照して車速ゲインＫｈを読み出し、乗算器１８４に供給する。このゲインＫｈは、中高速走行ではハンドル戻し電流を０にし、低速走行のみ、ハンドル戻し制御が効くように設定されている。
【００１７】
又、ハンドル戻し判定部１８３は、ハンドル戻し判定マップを備えており、操舵トルクＴｈが入力されると、マップに基づいて操舵トルクＴｈが０近傍のときには、ゲインＢとして「１」を出力し、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ（Ｘ（＞０）は閾値）のように、ある値Ｘ以上になると、ゲインＢとして「０」を乗算器１８４に出力する。すなわち、操舵トルクＴｈが閾値以内のときは、ハンドル戻し状態と判定し、閾値を超える場合には、切り込み・保舵状態と判定する。乗算器１８４は、ハンドル戻し電流演算部１８１、ハンドル戻し補償車速ゲイン演算部１８２、及びハンドル戻し判定部１８３から入力されたＩｈ、Ｋｈ、Ｂを乗算して、ハンドル戻し電流Ｉｈ＊を加算器１７２に出力する。
【００１８】
従って、車速が低速走行の際に、ハンドル戻し判定部１８３により、ハンドル戻しがされていると判定が行われた場合には、ハンドル戻し電流Ｉｈ＊がアシスト電流に加算されて、低速走行時のハンドル戻り特性が改善する。
【００１９】
次に、ダンパ制御器１９０について説明する。
ダンパ制御器１９０は、中高速走行時の車両のヨーの収斂性を改善するために、車速Ｖ及び推定操舵角速度Ｑｓに応じたダンパ電流Ｉｄ＊を出力して、ハンドルが回転する方向と逆方向にダンパ電流Ｉｄ＊を加えてブレーキをかけるためのものである。
【００２０】
図１９はダンパ制御器１９０におけるダンパ電流演算を行う機能ブロック図を示している。同図に示すように、ダンパ制御器１９０はダンパ電流演算部１９１、ダンパ補償車速ゲイン演算部１９２、及び乗算器１９３を備えている。ダンパ電流演算部１９１は、ダンパ電流マップを備え、推定操舵角速度Ｑｓが入力されると、ダンパ電流マップを参照して、ダンパ電流Ｉｄを読み出し、乗算器１９３に入力する。なお、ダンパ電流Ｉｄは、操舵角速度を減速する方向に設定されており、ハンドル戻し制御とは極性が逆になっている。
【００２１】
ダンパ補償車速ゲイン演算部１９２は、車速Ｖが入力されると、ダンパゲインマップを参照してダンパゲインＫｄを読み出し、乗算器１９３に供給する。ダンパゲインＫｄは、低速走行ではダンパ電流が０になるようにし、中高速ではダンパ制御が効くように設定されている。
【００２２】
乗算器１９３は、ダンパ電流演算部１９１、ダンパ補償車速ゲイン演算部１９２から入力されたＩｄ、Ｋｄを乗算して、ダンパ電流Ｉｄ＊を加算器１７２に出力する。
【００２３】
従って、車速が中高速の際、ダンパ制御器１９０により、アシスト電流指令値Ｉにダンパ電流Ｉｄ＊が加算されて、中高速時のダンパ特性が改善する。
ところで、上記のようにハンドル戻し制御器１８０、及びダンパ制御器１９０はの各マップは、予めＲＯＭ１６０に記憶されており、ある基準路面で適合された値となっている。それは、通常乾燥アスファルト路面で最適になるように設定された値とされている。
【００２４】
しかしながら、例えば低μ路等の路面反力が低い路面状態で走行すると、低速走行時のハンドル戻し制御器１８０でのハンドル戻し電流Ｉｈ＊の出力が低く、ハンドルが途中で止まり、残留角（中立位置（車両が直進する際のハンドルの位置）を基準として、その位置から外れた角度）が大きくなる問題があった。又、中高速走行時に、低μ路等の路面反力が低い路面状態で走行すると、ダンパ制御器１９０でのダンパ電流Ｉｄ＊の出力が過剰となり、ダンパが効きすぎてしまう問題があった。
【００２５】
そこで、これらのような不具合を解決するために、本出願人は、ハンドル１４１の操舵角を検出する操舵角センサを設け、以下のような制御をする装置を提案している。
【００２６】
即ち、その制御装置１５８においては、操舵角及び車速に基づいてハンドル１４１を中立位置へ戻すための目標操舵角を設定し、同目標操舵角と操舵角の偏差及び車速により、目標操舵角速度を設定し、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差及び車速により、目標収斂電流を決定する。そして、この目標収斂電流を利用してハンドル１４１が中立位置へ戻る際の収斂性を向上させるようにモータを制御（以下、この制御を収斂制御という。）する。
【００２７】
この結果、仮に、操舵角速度（実操舵角速度）が目標操舵角速度よりも小さい場合には、目標収斂電流が増加して操舵角速度が増速するようにアシストする。反対に、操舵角速度（実操舵角速度）が目標操舵角速度よりも大きい場合には、目標収斂電流の極性が反転して操舵角速度が減速する方向に働き、操舵角速度（実操舵角速度）が目標操舵角速度に一致するように制御される。
【００２８】
すなわち、この収斂制御によれば、戻すべき操舵角の位置とその時の操舵角速度を同時に制御することができ、路面反力等が変わっても収斂電流を調節する機能が働き、常に安定的に設定された操舵角速度で設定された操舵角までステアリングホイール１４１を収斂させることが可能となる。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の収斂制御を行う装置において、仮にステアリングホイール４１をある操舵角θ０まで操舵した状態で、操舵角センサ５９が断線したりして故障したとする。この状態で、ステアリングホイール１４１に対して手放し等すると、ハンドルを中立位置へ戻すために、制御装置１５８においては、収斂制御が行われる。しかし、このとき操舵角（実操舵角）が変わっても、制御装置１５８側では、操舵角θ０のまま変わっていないと判断することになる。
【００３０】
この結果、たとえハンドルが中立位置に戻ったとしても、制御装置１５８側では操舵角がθ０のまま変わっていないと判断し、中立位置に戻すための収斂電流が誤ってモータに通電される。すると、この誤った収斂電流が通電され続けることにより、ハンドルがその回転方向に対して、中立位置を超えてそのままエンド位置、即ち、操舵可能な範囲の最大の位置まで切れてしまうおそれがあった。
【００３１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、操舵角センサに異常が生じたりして、異常な操舵角が検出されても、収斂制御の誤動作によるセルフステアを防ぐことができ、安全性を向上できる電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、操舵角及び車速に基づいてハンドルを中立位置へ戻すための目標操舵角を設定する目標操舵角設定手段と、前記目標操舵角と操舵角の偏差及び車速に基づいて目標操舵角速度を設定する目標操舵角速度設定手段と、前記目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に基づいて目標収斂電流を設定する目標収斂電流設定手段と、前記目標収斂電流に基づいて、ハンドルを中立位置に戻すための収斂制御を行う制御手段と、前記操舵角が異常か否かを判定する操舵角異常判定手段とを備え、前記操舵角異常判定手段が異常であると判定したときは、前記制御手段による収斂制御を停止する停止手段を備えたことを要旨とする。
【００３３】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、中高速の車速及び操舵角速度に応じたダンパ電流を出力して、ハンドルが回転する方向と逆方向にダンパ電流を加えるダンパ制御手段と、低速の車速及び操舵角速度に応じたハンドル戻し電流を出力して、ハンドルが戻る方向にアシストを行うハンドル戻し制御手段とを備え、前記操舵角異常判定手段が異常と判定した際には、前記ダンパ制御手段及びハンドル戻し制御手段にて、制御を行うことを要旨とする。
【００３４】
（作用）
請求項１の発明によれば、目標操舵角設定手段は、操舵角及び車速に基づいてハンドルを中立位置へ戻すための目標操舵角を設定する。目標操舵角速度設定手段は、前記目標操舵角と操舵角の偏差及び車速に基づいて目標操舵角速度を設定する。目標収斂電流設定手段は、目標操舵角速度と操舵角速度の偏差に基づいて目標収斂電流を設定する。制御手段は、目標収斂電流に基づいて収斂制御を行う。操舵角異常判定手段は、前記操舵角が異常か否かを判定する。そして、操舵角が異常であると操舵角異常判定手段が判定した際は、停止手段は、収斂制御を停止させる。
【００３５】
請求項２の発明によれば、操舵角が異常であると前記操舵角異常判定手段が判定した際は、制御手段による収斂制御の代替として、ダンパ制御手段及びハンドル戻し制御手段による制御が行われる。即ち、ダンパ制御手段は、中高速の車速及び操舵角速度に基づいてダンパ電流を出力するとともに、ハンドル戻り制御手段は、低速の車速及び操舵角速度に基づいてハンドル戻し電流を出力する。
【００３６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を、自動車に搭載した電動パワーステアリング装置の制御装置に具体化した実施形態を図１〜図１３に従って説明する。
【００３７】
図１は、電動パワーステアリング装置及びその制御装置の概略を示す。
ステアリングホイール１に連結したステアリング軸としてのステアリングシャフト２には、トーションバー３が設けられている。このトーションバー３には、トルクセンサ４が装着されている。そして、ステアリングシャフト２が回転してトーションバー３に力が加わると、加わった力に応じてトーションバー３が捩れ、その捩れ、即ちステアリングホイール１にかかる操舵トルクＴｈをトルクセンサ４が検出している。又、ステアリングシャフト２にはステアリングシャフト２の操舵角θを検出する操舵角センサ１７が装着されている。これらのセンサ出力は制御装置２０へ供給される。
【００３８】
又、ステアリングシャフト２には減速機５が固着されている。この減速機５には電動モータ（以下、モータという）６の回転軸に取着したギア７が噛合されている。更に、減速機５には、ピニオンシャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先端には、ピニオン９が固着されるとともに、このピニオン９はラック１０と噛合している。前記ラック１０とピニオン９とによりラック＆ピニオン機構１１が構成されている。前記ラック１０の両端には、タイロッド１２が固設されており、そのタイロッド１２の先端部にはナックル１３が回動可能に連結されている。このナックル１３には、タイヤとしての前輪１４が固着されている。又、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可能に連結されている。
【００３９】
従って、モータ６が回転すると、その回転数は減速機５によって減少されてラック１０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを変更して車両の進行方向を変えることができる。また、前記モータ６には、モータ回転角θｍを検出するモータ回転角センサ７２が設けられている。
【００４０】
前輪１４には、車速センサ１６が設けられている。
次に、この電動パワーステアリング装置の制御装置２０の電気的構成を図１に示す。
【００４１】
トルクセンサ４は、ステアリングホイール１の操舵トルクＴｈを示す信号を出力している。操舵角センサ１７はステアリングシャフト２の操舵角θを示す操舵角信号を出力している。車速センサ１６は、その時の車速Ｖを示す前輪１４の回転数に相対する検出信号を出力している。モータ回転角センサ７２は、モータ６のモータ回転角θｍを示す信号を制御装置２０へ出力する。又、制御装置２０には、モータ６に流れる駆動電流（モータ電流Ｉｍ、モータ電流値に相当）を検出するモータ駆動電流センサ１８が電気的に接続されており、モータ駆動電流センサ１８からのモータ電流Ｉｍを示す信号が供給されている。端子間電圧検出回路１９はモータ６の端子間電圧Ｖｍを制御装置２０に出力している。
【００４２】
制御装置２０は、制御手段としての中央処理装置（ＣＰＵ）２１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２２及びデータを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ）２３を備えている。
【００４３】
このＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１により実行される各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時記憶する。
【００４４】
ＣＰＵ２１は、前記各種センサからの検出信号を入力し、アシスト制御、収斂制御等の各種制御プログラムの処理において、それらの検出信号に基づいたモータ指令電流値を演算して、モータ駆動装置２４に出力し、同モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御する。
【００４５】
前記ＣＰＵ２１は、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段、操舵角異常判定手段、及び停止手段に相当する。
（第１実施形態の作用）
以下のＣＰＵ２１内部の機能の説明では、「車速Ｖ」、「操舵トルクＴｈ」、「操舵角θ」等の各種パラメータは、説明の便宜上、それらの対応する信号の意味として使用するものとする。
【００４６】
図２は、ＣＰＵ２１の機能ブロック図である。この実施形態ではＣＰＵ２１内部は、プログラムで実行される機能を示している。例えば、位相補償器３０は独立したハードウエアではなく、ＣＰＵ２１内部で実行される位相補償機能を示している。同じく図３〜図６及び図８〜図１０は、ＣＰＵ２１がプログラムによって実行する処理機能を機能ブロック図で示しており、実際のハード構成を意味するものではない。
【００４７】
以下、図２〜図１３を参照して、ＣＰＵ２１の機能と動作を説明する。
まず、説明の便宜上、車速感応アシスト制御について説明し、その後、収斂制御について説明する。そして、その後に操舵角の異常判定について説明する。
【００４８】
（車速感応アシスト制御）
ＣＰＵ２１は、図２に示すように位相補償器３０、電流指令値演算部３１、加算器３９、ＰＩ制御部４０、ＰＷＭ演算部３８等の機能を備えている。
【００４９】
電流指令値演算部３１は、トルクセンサ４から操舵トルクＴｈ、車速センサ１６から車速Ｖを入力し、モータ６に供給する電流の制御目標値である車速感応アシスト指令値（アシスト電流指令値に相当する）Ｉを設定を行う。前記トルクセンサ４から入力された操舵トルクＴｈは、位相補償器３０で操舵系の安定を高めるために位相補償され、電流指令値演算部３１に入力される。
【００５０】
前記電流指令値演算部３１について詳しく説明すると、図３に示すように、操舵トルクＴｈは高速アシストマップ４１に供給されて高速アシスト電流（高速アシスト量）Ｉｄ１が読み出され、又は低速アシストマップ４２に供給されて低速アシスト電流（低速アシスト量）Ｉｄ２が読み出される。読み出された高速アシスト電流Ｉｄ１は乗算器４４に供給され、低速アシスト電流Ｉｄ２は乗算器４５に供給される。
【００５１】
一方、車速Ｖはアシスト車速ゲインマップ４３に供給されて、車速Ｖに基づいてアシスト車速ゲインマップ４３からアシスト車速ゲインｋ１が読み出され、乗算器４５、及び加算器４７に供給される。加算器４７に供給されたアシスト車速ゲインｋ１はその符号が反転された上で「１」が加算されて、（１−ｋ１）として乗算器４４に供給される。
【００５２】
乗算器４４は、供給された（１−ｋ１）を高速アシスト電流Ｉｄ１に乗算した後、その出力値を加算器４６に供給する。又、乗算器４５は供給されたアシスト車速ゲインｋ１を低速アシスト電流Ｉｄ２に乗算した後、その出力値を加算器４６に供給する。加算器４６は乗算器４４，４５で乗算して得た各値を加算して得たアシスト電流指令値Ｉを図２に示す加算器３９に出力する。
【００５３】
加算器３９はこのアシスト電流指令値Ｉと他の部（後記する）からの出力値を加算し、ＰＩ制御部４０に出力する。ＰＩ制御部４０は実際のモータ電流Ｉｍとの差に相当する信号（アシスト電流制御値に相当する）に基づいて公知のＰＩ制御による電流値を算出し、この値をＰＷＭ演算部３８に出力する。ＰＷＭ演算部３８では、ＰＩ制御により得られた値に基づいてＰＷＭ演算を行い、この演算結果をモータ駆動装置２４に供給する。
【００５４】
この結果、モータ駆動装置２４を介してモータ６を駆動制御することにより、検出された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖに応じてモータ６による適正なアシスト力が得られる。
【００５５】
（推定操舵角速度Ｑｓ）
次に、ＣＰＵ２１は推定操舵角速度Ｑｓを設定するためのモータ角速度推定器６０、操舵角速度推定器６６の機能を備えており、これらについて説明する。
【００５６】
図４に示すように、モータ角速度推定器６０には、端子間電圧検出回路１９からのモータ端子間電圧Ｖｍ及び、モータ駆動電流センサ１８からのモータ電流Ｉｍが入力される。そして、モータ角速度推定器６０は、前記モータ端子間電圧Ｖｍ及びモータ電流Ｉｍから推定モータ角速度ωを求め、操舵角速度推定器６６はこの推定モータ角速度ωから推定操舵角速度Ｑｓを求める。
【００５７】
なお、推定操舵角速度Ｑｓが「操舵角速度」に相当する。
詳述すると、モータ６の端子間に電圧を印加すると、モータ６は回転するが、モータ６が回転すると、その回転数に比例して逆起電力が発生し、モータ端子間電圧Ｖｍに加算される。モータ端子間電圧Ｖｍとモータ６の逆起電力との関係は、以下の式で表すことができる。
【００５８】
Ｖｍ＝（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｍ＋Ｋｅ・ω …（１）
ここで、Ｖｍ：モータ端子間電圧、Ｌ：モータ６のインダクタンス、ｓ：ラプラス演算子、Ｒ：モータ６の端子間抵抗、Ｉｍ：モータ電流、Ｋｅ：モータ６の逆起電力定数、ω：推定モータ角速度である。
【００５９】
従って、上記（１）式をω（推定モータ角速度）で解くと、下記（２）式となる。
ω＝｛Ｖｍ−（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｍ｝／Ｋｅ …（２）
そこで、第１演算部６３では、モータ電流Ｉｍに（Ｌｓ＋Ｒ）を乗算し、減算器６４に出力する。減算器６４は、入力したモータ端子間電圧Ｖｍに対して第１演算部６３で演算した値を減算し、第２演算部６５に出力する。第２演算部６５は、減算器６４から入力した値を逆起電力定数Ｋｅで除して推定モータ角速度ωを演算し、操舵角速度推定器６６に出力する。
【００６０】
次いで、操舵角速度推定器６６は、推定モータ角速度ωを減速機５の減速比Ｇで除して、推定操舵角速度Ｑｓを算出する。
このようにして、算出（推定）された推定操舵角速度Ｑｓは収斂制御部８１に供給される。
【００６１】
なお、本明細書では、以下、大文字Ｑは、角速度の意味で使用する。また、第１演算部６３、減算器６４、第２演算部６５とによりモータ角速度推定器６０が構成されている。
【００６２】
（収斂制御）
次に、ＣＰＵ２１は、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、及び目標収斂電流設定手段としての収斂制御部８１、手放し判定部８２、及び乗算器８３等の機能を備えており、それらについて説明する。
【００６３】
図５に示すように、収斂制御部８１は、目標操舵角設定手段としての目標操舵角設定部８６、目標操舵角速度設定手段としての目標操舵角速度設定部８７、目標収斂電流設定手段としての目標収斂電流設定部８８、位相補償部８９及び減算器９０，９１とを備えている。収斂制御部８１には、車速センサ１６から検出された車速Ｖ、及び操舵角センサ１７から検出された操舵角θが入力される。そして、収斂制御部８１は、入力された車速Ｖ、操舵角θ及び推定操舵角速度Ｑｓに基づいて、ステアリングホイール１を略中立位置まで収束させるための目標収斂電流Ｉｈｄ＊を決定する。
【００６４】
詳しく説明すると、図６に示すように、前記目標操舵角設定部８６は、符号判定部９２、目標操舵絶対角設定部９３、乗算器９４、及び目標操舵角演算部９５とを備えている。
【００６５】
目標操舵絶対角設定部９３は、車速Ｖに基づき、ＲＯＭ２２に予め格納された目標操舵絶対角設定マップを使用して、車速Ｖに応じた目標操舵角θ＊の絶対値、即ち、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を求め、乗算器９４に出力する。なお、前記目標操舵角θ＊は、ステアリングホイール１を中立位置へ戻すための値であり、前記中立位置は、所定の残留角範囲を含んでいる。
【００６６】
具体的には、通常、中高速ではハンドル１を中立位置、すなわち、０度までを戻すのが普通であるが、低速では０度まで戻すのは従来の油圧パワーステアリング装置と比較して不自然であるため、完全に中立位置までは戻さずある程度の残留角を持たせるように設定する。
【００６７】
このため、前記目標操舵絶対角設定部９３は、目標操舵絶対角設定マップにて、車両の低速時に、ステアリングホイール１を操舵する場合に、中立位置から所定の残留角範囲内に戻るように目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を設定する。演算される目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |は、車速Ｖが低速になるほど大きくなり、所定の車速Ｖ以上においては、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |は０になる。
【００６８】
符号判定部９２は、操舵角θに基づいた符号を判定して、その符号信号を乗算器９４に出力する。即ち、操舵角θが右操舵を示している場合は＋１を乗算器９４に出力する一方で、左操舵を示している場合は−１を乗算器９４に出力する。
【００６９】
乗算器９４では、前記符号判定部９２からの符号信号、及び目標操舵絶対角設定部９３からの目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |を乗算する。そして、目標操舵絶対角| θ＊＊＊ |に符号を持たせ、暫定目標操舵角θ＊＊として目標操舵角演算部９５に出力する。
【００７０】
目標操舵角演算部９５は、前記暫定目標操舵角θ＊＊、及び操舵角θに基づいて目標操舵角θ＊を図５に示す減算器９０に出力する。ここで、具体的に、目標操舵角演算部９５における目標操舵角θ＊の設定の仕方を、ＣＰＵ２１が実行する目標操舵角演算ルーチンのフローチャート（図７参照）に従って説明する。
【００７１】
まず、Ｓ２１において、暫定目標操舵角θ＊＊を読込む。次にＳ２２において、実際の操舵絶対角（即ち、操舵角θの絶対値をとった値）| θ |が、暫定目標操舵絶対角（即ち、暫定目標操舵角θ＊＊の絶対値をとった値）| θ＊＊ |より小さいか否かを判定する。即ち、暫定目標操舵角θ＊＊と現在の操舵角θとの大小関係の比較をする。
【００７２】
現在の操舵角θが暫定目標操舵角θ＊＊よりも中立位置側にある場合、換言すれば、操舵絶対角| θ |が暫定目標操舵絶対角| θ＊＊ |より小さい場合は（| θ |＜| θ＊＊ |、即ち、Ｓ２２の判定がＹＥＳ）、Ｓ２３に進む。そして、Ｓ２３において、実際の操舵角θを目標操舵角θ＊として設定し（θ＊＝θ）、出力する。
【００７３】
一方、暫定目標操舵角θ＊＊の方が現在の操舵角θよりも中立位置に近い場合、即ち、操舵絶対角| θ |が、暫定目標操舵絶対角| θ＊＊ |以上の場合は（| θ |≧| θ＊＊ |、即ち、Ｓ２２の判定がＮＯ）は、Ｓ２４に進む。そして、Ｓ２４において、暫定目標操舵角θ＊＊を目標操舵角θ＊として設定し（θ＊＝θ＊＊）、出力する。
【００７４】
図５に示すように、減算器９０には、前記目標操舵角θ＊と、位相補償部８９にて位相を進ませる位相補償をされた後の操舵角θｉが入力される。
前記位相補償部８９について詳しく説明すると、位相補償部８９は、図８に示すように、微分器５６とゲイン乗算部５７と、加算器５８とから構成されている。微分器５６では、操舵角センサ１７からの操舵角θを微分して操舵角速度Ｑを求め、ゲイン乗算部５７では、その操舵角速度Ｑに予め設定したゲインＴを乗算した値ＱＴを加算器５８に出力する。前記ゲインＴは、予め試験によって得られた値に基づいて定められている。加算器５８は、操舵角θに対してＱＴを加算して位相を進ませた値（本実施形態では、これを操舵角θｉという。）とし、減算器９０に出力するようになっている。
【００７５】
そして、減算器９０では、図５に示すように、目標操舵角θ＊と操舵角θｉから、その偏差（以下、「操舵角偏差」という。）Δθを算出し、目標操舵角速度設定部８７に出力する。目標操舵角速度設定部８７は、前記操舵角偏差Δθと、車速Ｖを入力し、ＲＯＭ２２に予め格納された目標操舵角速度設定マップに基づいて、目標操舵角速度Ｑ＊を求め、減算器９１に出力する。前記、目標操舵角速度設定マップは、操舵角偏差Δθと、車速Ｖと、目標操舵角速度Ｑ＊からなる三次元マップであり、操舵角偏差Δθと、車速Ｖに応じて目標操舵角速度Ｑ＊が決定される。
【００７６】
そして、減算器９１には、前記目標操舵角速度Ｑ＊と、操舵角速度推定器６６から入力された推定操舵角速度Ｑｓとが入力される。そして、減算器９１はその偏差（以下、「操舵角速度偏差」という。）ΔＱを算出し、目標収斂電流設定部８８に出力する。
【００７７】
目標収斂電流設定部８８は、第１〜第３収斂電流設定部９６〜９８、積分器９９、微分器１００、及び加算器１０１とを備えている。
第１収斂電流設定部９６には、車速Ｖと、前記操舵角速度偏差ΔＱが入力される。第１収斂電流設定部９６は、ＲＯＭ２２に予め格納された第１収斂電流設定マップを使用して、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊を算出し、加算器１０１に出力する。第１収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差ΔＱと、車速Ｖと、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊からなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差ΔＱに比例した第１収斂電流Ｉｈｄ１＊が設定される。即ち、第１収斂電流Ｉｈｄ１＊は、第１収斂電流設定部９６により所謂比例制御（以下、「Ｐ制御」という）にて加算器１０１に出力される。
【００７８】
第２収斂電流設定部９７には、車速Ｖと、積分器９９で操舵角速度偏差ΔＱを積分して得た操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱとが入力される。第２収斂電流設定部９７は、ＲＯＭ２２に予め格納された第２収斂電流設定マップを使用して、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を算出し、加算器１０１に出力する。第２収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱと、車速Ｖと、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊とからなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱに比例した第２収斂電流Ｉｈｄ２＊が設定される。即ち、第２収斂電流Ｉｈｄ２＊は、積分器９９及び第２収斂電流設定部９７とにより、所謂積分制御（以下、「Ｉ制御」という）にて加算器１０１に出力される。
【００７９】
第３収斂電流設定部９８には、車速Ｖと、微分器１００で操舵角速度偏差ΔＱを微分して得た操舵角速度偏差微分値d_ΔＱとが入力される。第３収斂電流設定部９８は、ＲＯＭ２２に予め格納された第３収斂電流設定マップを使用して、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を算出し、加算器１０１に出力する。第３収斂電流設定マップは、操舵角速度偏差微分値d_ΔＱと、車速Ｖと、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊とからなる三次元マップである。そして、同マップにより、車速Ｖと操舵角速度偏差微分値d_ΔＱに応じて、同操舵角速度偏差微分値d_ΔＱに比例した第３収斂電流Ｉｈｄ３＊が設定される。即ち、第３収斂電流Ｉｈｄ３＊は、微分器１００及び第３収斂電流設定部９８とにより、所謂微分制御（以下、「Ｄ制御」という）にて加算器１０１に出力される。
【００８０】
そして、加算器１０１は、前記第１〜第３収斂電流Ｉｈｄ１＊〜Ｉｈｄ３＊を加算して算出される目標収斂電流Ｉｈｄ＊を、図２に示すように、乗算器８３に出力する。
【００８１】
従って、本実施形態においては、操舵角θ及び車速Ｖに応じて目標操舵角θ＊を設定し、目標操舵角θ＊と操舵角θの偏差（操舵角偏差Δθ）及び車速Ｖにより、目標操舵角速度Ｑ＊を設定し、目標操舵角速度Ｑ＊と操舵角速度Ｑの偏差（操舵角速度偏差ΔＱ）及び車速Ｖにより、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を制御（以下、この制御を収斂制御という。）する。
【００８２】
次に、手放し判定部８２について説明する。
手放し判定部８２にはトルクセンサ４から検出された操舵トルクＴｈが入力される。また、図９に示すように、手放し判定部８２は、手放し判定マップを備えている。そして、このマップを使用して、操舵トルクＴｈが０近傍のとき、即ち、ステアリングホイール１に手を軽く触れている程度、又は手放ししている状態のときには、「１」を乗算器８３に出力する。一方、操舵トルク｜Ｔｈ｜＞Ｘ（Ｘは定数）のように、ある値Ｘ以上になると、「０」を乗算器８３に出力するとともに、前述したＩ制御で使用する積分項を０にクリアするためのリセット信号を積分器９９に出力する。
【００８３】
図２に示すように、乗算器８３は、収斂制御部８１からの目標収斂電流Ｉｈｄ＊と手放し判定部８２から出力される「１」又は「０」の出力信号を入力し、乗算する。そして、前記手放し判定部８２からの出力信号が「１」であった場合は、前記目標収斂電流Ｉｈｄ＊を乗算器８４に出力する。一方、手放し判定部８２からの出力信号が「０」であった場合は、「０」という信号を乗算器８４に出力する。
【００８４】
（収斂制御のフローチャート）
次に、ＣＰＵ２１が前記収斂制御において実行する一連の処理のフローチャートについて図１１及び図１２に従って簡潔に説明する。なお、このフローチャートは、収斂制御部８１及び手放し判定部８２にて設定された目標収斂電流Ｉｈｄ＊が、乗算器８４に出力されるまでの処理である。
【００８５】
Ｓ１０１において、車速センサから検出した車速Ｖを演算し、Ｓ１０２において、操舵角センサ１７の検出信号に基づいて操舵角θ、θｉを演算する（位相補償部８９の処理を含む）。
【００８６】
次のＳ１０３では車速Ｖ、操舵角θに基づき目標操舵角θ＊を求める（目標操舵角設定部８６の処理）。
次に、Ｓ１０４において、Ｓ１０３で求めた目標操舵角θ＊とＳ１０２で求めた操舵角θｉとの操舵角偏差Δθ（＝θ＊−θｉ）を演算する（減算器９０の処理）。そして、Ｓ１０５で車速Ｖ、操舵角偏差Δθに基づいて目標操舵角速度Ｑ＊を演算する（目標操舵角速度設定部８７の処理）。
【００８７】
Ｓ１０６では、目標操舵角速度Ｑ＊と推定操舵角速度Ｑｓとの操舵角速度偏差ΔＱ（＝Ｑ＊−Ｑｓ）を求める（減算器９１の処理）。
そして、Ｓ１０７〜Ｓ１１２にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を設定する。なお、このＳ１０７〜Ｓ１１２は目標収斂電流設定部８８の処理に相当する。
【００８８】
Ｓ１０７では、操舵角速度偏差ΔＱと車速Ｖに基づいて、Ｐ制御を行い、Ｐ制御による第１収斂電流Ｉｈｄ１＊を演算する（第１収斂電流設定部９６の処理）。
【００８９】
Ｓ１０８では、前回制御サイクル時における操舵角速度偏差ΔＱの積分値（即ち操舵角速度偏差積分値）sum_ΔＱに対してΔＱ×ｔを加算して、今回制御サイクル時の操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱとして更新する。すなわち、積分処理を行う（積分器９９の処理）。なお、ｔは演算周期（すなわち、この制御フローの制御周期）である。
【００９０】
Ｓ１０９では前記Ｓ１０８で得た今回制御サイクル時における操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱと車速Ｖに基づいて、Ｉ制御を行い、Ｉ制御による第２収斂電流Ｉｈｄ２＊を演算する（第２収斂電流設定部９７の処理）。
【００９１】
Ｓ１１０では、操舵角速度偏差ΔＱの微分値（即ち、操舵角速度偏差微分値）d_ΔＱ＝（ΔＱ−pre_ΔＱ）／ｔを演算する。なお、ΔＱは、今回制御サイクル時の値、pre_ΔＱは前回制御サイクル時の値である。
【００９２】
そして、今回制御サイクル時のΔＱを、前回制御サイクル時のpre_ΔＱとして更新する（微分器１００の処理）。
そして、Ｓ１１１で、操舵角速度偏差微分値d_ΔＱと車速Ｖに基づいてＤ制御を行い、Ｄ制御による第３収斂電流Ｉｈｄ３＊を演算する（第３収斂電流設定部９８の処理）。
【００９３】
Ｓ１１２でＰＩＤ制御を合成した目標収斂電流Ｉｈｄ＊（＝Ｉｈｄ１＊＋Ｉｈｄ２＊＋Ｉｈｄ３＊）を求める（加算器１０１の処理）。
Ｓ１１３では操舵トルクＴｈにより、手放し判定を行い、ゲイン（即ち、「０」或いは「１」の値）ηを演算する（手放し判定部８２の処理）。このとき、手放ししていると判定した場合には、ゲインηは「１」、そうでない場合（すなわち、保舵又は操舵している場合）は、ゲインηは「０」とする。
【００９４】
Ｓ１１４では、操舵・保舵中と判定、すなわち、収斂制御の動作を禁止する場合（ゲインη＝０、乗算器８３の処理）、Ｓ１１５でＩ制御で使用する積分項（すなわち、Ｓ１０８で更新した今回制御サイクル時の操舵角速度偏差積分値sum_ΔＱ）を０にクリアする。換言すれば、手放し判定部８２から積分器９９にリセット信号を送信して、再度収斂制御が有効になった時の積分項による誤動作を防止する（手放し判定部８２及び積分器９９の処理）。
【００９５】
Ｓ１１６では、手放し判定で得られたゲインη（＝「１」）で、Ｓ１１２で求めた目標収斂電流Ｉｈｄ＊を補正して最終的な目標収斂電流Ｉｈｄ＊を求める。すなわち、操舵・保舵中は目標収斂電流Ｉｈｄ＊が０に補正されて収斂制御が禁止される。ハンドルに軽く触れている程度、又は手放しの場合には、収斂制御がなされる。
【００９６】
（異常判定）
ＣＰＵ２１は、操舵角異常判定手段としての操舵角異常検出部７１、及び停止手段としての乗算器８４の機能を備えておりそれらについて説明する。
【００９７】
操舵角異常検出部７１には、操舵角センサ１７から検出された操舵角θ、モータ回転角センサ７２で検出されたモータ回転角θｍが入力される。
操舵角異常検出部７１は、入力された操舵角θ及びモータ回転角θｍに基づいて、入力された前記操舵角θが異常か否かを判定する。そして、「１」又は「０」の信号を乗算器８４に出力する。
【００９８】
操舵角異常検出部７１は、図１０に示すように、操舵角推定部７３及び比較部７４とを備えている。
操舵角推定部７３は、モータ回転角θｍを減速機５の減速比Ｇにて除して、ステアリングホイール１の操舵角（以下、「推定操舵角」という）θｓを算出（推定）して、同推定操舵角θｓを比較部７４に出力する。
【００９９】
比較部７４は、前記操舵角θと推定操舵角θｓとを比較して、操舵角センサ１７からの操舵角θが異常か否かを判定する。即ち、比較部７４は、操舵角θと推定操舵角θｓとが下記の式（α）を満たしているか否かを判定する。
【０１００】
Δθｈ−θｏ≧θ１…（α）
なお、Δθｈは操舵角信号θ＊と推定操舵角θｓとの偏差であり次式（β）にて算出される。
【０１０１】
Δθｈ＝| θｓ−θ＊| …（β）
また、θｏはオフセット値である。すなわち、モータ回転角センサ７２から推定した推定操舵角θｓは常にステアリングホイール１が中立位置にあるとは限らず、絶対角は不明である。そのため、最初に制御装置２０に電源が入った時、推定操舵角θｓは０として、その時に操舵角センサ１７で検出した操舵角θｏをオフセット値としてＲＡＭ２３に記憶している。また、θ１は異常判定閾値であり、予めＲＯＭ２２に記憶している。
【０１０２】
そして、上記の式（α）を満たしている場合（操舵角θが異常な場合）は、「０」を乗算器８４に出力する。一方、一方、上記の式（α）を満たしていない（操舵角θが正常な場合）場合は、「１」を乗算器８４に出力する。
【０１０３】
図２に示すように、乗算器８４は、乗算器８３からの目標収斂電流Ｉｈｄ＊又は「０」の出力信号と、操舵角異常検出部７１から出力される「１」又は「０」の出力信号を入力し、乗算する。そして、前記操舵角異常検出部７１からの出力信号が「１」（即ち、操舵角θに異常無し）であった場合は、前記目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算器３９に出力する。一方、操舵角異常検出部７１からの出力信号が「０」（即ち、操舵角θに異常有り）であった場合は、「０」という信号を加算器３９に出力する。
【０１０４】
なお、この乗算器８４から目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算器３９に出力する場合は、勿論、ハンドルが手放し若しくは、軽く触れられている程度のときである。また、操舵角異常検出部７１からの信号に基づいて、乗算器８４から「０」の信号が加算器３９出力されることが収斂制御の停止動作に相当する。
【０１０５】
この結果、加算器３９は、乗算器８４からの乗算の結果（即ち、目標収斂電流Ｉｈｄ＊又は「０」の出力信号）と電流指令値演算部３１からのアシスト電流指令値Ｉを入力し、加算してＰＩ制御部４０に出力する。
【０１０６】
その後、ＰＩ制御部４０及びＰＷＭ演算部３８を介して、車速感応アシスト制御及び収斂制御とから算出された値に基づいてＣＰＵ２１は、モータ６を駆動制御する。
【０１０７】
（異常判定のフローチャート）
次に、本実施形態における操舵角異常判定処理を図１３に示すフローチャートに従って説明する。尚、以下の説明においては、ステアリングホイール１は手放し、若しくは軽く触れられている程度であるとし、手放し判定部８２からは「１」の信号が乗算器８３に出力されているものとする。
【０１０８】
ＣＰＵ２１はこの異常判定処理を所定時間毎の割り込みにより実行する。
まず、Ｓ５１において、ＣＰＵ２１は、操舵角センサ１７から入力した操舵角θに対して、操舵角異常検出部７１にて、異常か否か判定する。即ち、前述したように、操舵角θと推定操舵角θｓとが式（α）（Δθ−θｏ≧θ１）を満たしているか否かを判定する。そして、前記式（α）を満たさず、入力された操舵角θは正常であると操舵角異常検出部７１が判断した場合は、Ｓ５２に進む。即ち、操舵角異常検出部７１から乗算器８４に対して、「１」の信号が出力され、ＣＰＵ２１は、車速感応アシスト制御と収斂制御を行う。そして、加算器３９にて、各制御にて演算されたアシスト電流指令値Ｉと目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算して、その値に基づいてＣＰＵ２１は、電動モータ６を駆動制御する。
【０１０９】
一方、Ｓ５１において、前記式（α）を満たし、入力された操舵角θが異常であると操舵角異常検出部７１が判断した場合は、Ｓ５３に進む。即ち、操舵角異常検出部７１から乗算器８４に対して、「０」の信号が出力される。そして、乗算器８４にて、収斂制御部８１から出力された目標収斂電流Ｉｈｄ＊が０に補正されて収斂制御が停止される。この結果、加算器３９には、アシスト電流指令値Ｉのみが入力され、ＣＰＵ２１はこのアシスト電流指令値Ｉに基づいて電動モータ６を駆動制御する。
【０１１０】
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、操舵角異常検出部７１を設け、同操舵角異常検出部７１において、同操舵角異常検出部７１に入力された操舵角θが異常であると判断されると、操舵角異常検出部７１から乗算器８４に「０」の出力信号を出力し、収斂制御を停止するようにした。このため、仮にステアリングホイール１をある操舵角θだけ操舵した状態で、操舵角センサ１７の断線や故障等により、異常な操舵角θが入力されても、従来と異なり、収斂制御の誤動作によるセルフステアを防ぐことができ、安全性を向上できる。
【０１１１】
（第２実施形態）
次に第２実施形態を図１４、図１５、図１８及び図１９を参照して説明する。本実施形態のハード構成は第１実施形態の図１と同様に構成されており、ソフトウエアの構成が一部異なっている。従って、前記第１実施形態の構成中、同一構成、又は相当する構成については、同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
【０１１２】
図１４は、前記第１実施形態の図２の相当図である。
本実施形態は、第１実施形態の構成に対して、乗算器８４の代わりに、ハンドル戻し制御手段としてのハンドル戻し制御器１８０、ダンパ制御手段としてのダンパ制御器１９０、加算器７６及び制御切換部７７等が設けられているところが異なっている。
【０１１３】
本実施形態のＣＰＵ２１は、さらにハンドル戻し制御手段及びダンパ制御手段に相当する。また、本実施形態においては、前記制御切換部７７が停止手段に相当する。
【０１１４】
前記ハンドル戻し制御器１８０及びダンパ制御器１９０の構成については、図１８及び図１９に示すように、従来の構成と同一であるためその説明を省略する。尚、ハンドル戻し制御器１８０における推定操舵角速度Ｑｓ、車速Ｖ及び操舵トルクＴｈによりハンドル戻し電流Ｉｈを算出する制御を、以下「ハンドル戻し制御」という。一方、ダンパ制御器１９０における推定操舵角速度Ｑｓと車速Ｖによりダンパ電流Ｉｄを算出する制御を、以下「ダンパ制御」という。
【０１１５】
さて、ハンドル戻し制御器１８０及びダンパ制御器１９０より出力されたハンドル戻し電流Ｉｈ＊及びダンパ電流Ｉｄ＊は加算器７６に入力される。そして、加算器７６は、前記ハンドル戻し電流Ｉｈとダンパ電流Ｉｄとを加算し、制御切換部７７に出力する。
【０１１６】
制御切換部７７には、前記加算器７６からのハンドル戻し電流Ｉｈとダンパ電流Ｉｄとが加算された値（以下、「加算電流Ｉｋ」という）と共に、収斂制御部８１から乗算器８３を介して入力される目標収斂電流Ｉｈｄ＊と、操舵角異常検出部７１からの制御信号が入力される。
【０１１７】
そして、操舵角異常検出部７１からの制御信号に基づいて、制御切換部７７は、前記加算電流Ｉｋ又は目標収斂電流Ｉｈｄ＊の何れかを切換選択し、加算器３９に出力するようになっている。
【０１１８】
なお、前記操舵角異常検出部７１は、前述した式（α）（即ち、Δθ−θｏ≧θ１）を満たした場合（操舵角θが異常な場合）は、制御切換部７７が加算電流Ｉｋを選択するように制御信号を出力する。一方、上記の式（α）を満たしていない場合（操舵角θが正常な場合）は、制御切換部７７が目標収斂電流Ｉｈｄ＊を選択するように制御信号を出力する。
【０１１９】
そして、加算器３９においては、前記制御切換部７７にて切換選択された加算電流Ｉｋ若しくは目標収斂電流Ｉｈｄ＊とアシスト電流指令値Ｉとを加算し、モータを駆動制御する。
【０１２０】
尚、本実施形態においては、操舵角異常検出部７１からの信号に基づく制御切換部７７による加算電流Ｉｋの切換選択が収斂制御の停止動作に相当する。
（異常判定のフローチャート）
次に、本実施形態における操舵角異常判定処理を図１５に示すフローチャートに従って説明する。尚、以下の説明においては、ステアリングホイール１は手放し、若しくは軽く触れられている程度であるとし、手放し判定部８２からは「１」の信号が乗算器８３に出力されているものとする。
【０１２１】
まず、Ｓ５１において、ＣＰＵ２１は、操舵角センサ１７から入力した操舵角θに対して、操舵角異常検出部７１にて、異常か否か判定する。前述した式（α）（Δθ−θｏ≧θ１）を満たさず、入力された操舵角θは正常であると操舵角異常検出部７１が判断した場合は、Ｓ５２に進む。このとき、操舵角異常検出部７１から制御切換部７７に対して、同制御切換部７７が目標収斂電流Ｉｈｄ＊を選択するように、制御信号が出力される。そして、ＣＰＵ２１は、車速感応アシスト制御と収斂制御を行う。即ち、各制御にて演算されたアシスト電流指令値Ｉと目標収斂電流Ｉｈｄ＊を加算して、この値に基づいて電動モータ６を駆動制御する。
【０１２２】
一方、Ｓ５１において、前記式（α）を満たし、入力された操舵角θが異常であると操舵角異常検出部７１が判断した場合は、Ｓ５４に進む。このとき、操舵角異常検出部７１から制御切換部７７に対して、同制御切換部７７がハンドル戻し電流Ｉｈとダンパ電流Ｉｄとを加算した加算電流Ｉｋを選択するように制御信号が出力される。そして、ＣＰＵ２１は、車速感応アシスト制御、ハンドル戻し制御、及びダンパ制御を行う。即ち、各制御にて演算されたアシスト電流指令値Ｉと加算電流Ｉｋ（ハンドル戻し電流Ｉｈとダンパ電流Ｉｄ）を加算して、この値に基づいて電動モータ６を駆動制御する。
【０１２３】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（２）上記実施形態では、操舵角異常検出部７１を設け、同操舵角異常検出部７１に入力された操舵角θが異常であると判断すると、制御切換部７７にて加算器３９に出力する電流値を切換え、収斂制御を停止して車速Ｖ及びモータ電圧Ｖｍから算出される推定操舵角速度Ｑｓに応じたハンドル戻し制御及びダンパ制御を行うようにした。従って、第１実施形態における（１）の効果と同様の効果を奏す。
【０１２４】
（３）上記実施形態では、低速時において、操舵角異常検出部７１に異常な操舵角θが検出されて、収斂制御が停止されても、モータ電流Ｉｍと、モータ端子間電圧Ｖｍとから算出された推定操舵角速度Ｑｓと車速Ｖに基づいて演算されるハンドル戻し制御が働くため、電動パワーステアリング装置の内部摩擦によりステアリングホイール１が中立位置の方向に戻らないというおそれはない。
【０１２５】
（４）また、高速時においては、操舵角異常検出部７１に異常な操舵角θが検出されて、収斂制御が停止されても、前記推定操舵角速度Ｑｓと車速Ｖに基づいて演算されるダンパ制御が働くため、モータ６の慣性によりステアリングホイール１がふらつき、操舵性に欠けることはない。
【０１２６】
（５）また、本第２実施形態は、異常な操舵角θが検出時に収斂制御を停止させるだけの第１実施形態と比較して、ハンドル戻し制御及びダンパ制御を代替として行うことで、ステアリングホイール１の収斂性が極力損なわれないようにすることができる。
【０１２７】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１及び第２実施形態では、操舵角異常検出部７１による操舵角θの異常判定は、操舵角θとモータ回転角θｍに基づいた推定操舵角θｓとの比較により行われたが、複数の操舵角センサ１７を設け、それぞれから検出される操舵角の偏差を算出し、その偏差が所定値を超えると異常を判定する方法をとってもよい。
【０１２８】
・上記第１及び第２実施形態では、収斂制御部８１の目標収斂電流設定部８８において、ＰＩＤ制御を行い、目標収斂電流Ｉｈｄ＊を求めたが、各制御のうち、Ｐ制御、ＰＩ制御、又はＰＤ制御にて目標収斂電流Ｉｈｄ＊を求めてもよい。
【０１２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、異常な操舵角が検出されても、収斂制御の誤動作によるセルフステアを防ぐことができ、安全性を向上できる。
【０１３０】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、収斂制御が停止されてもハンドル戻し制御手段、及びダンパ制御手段による制御が代替制御として働き、ハンドルの収斂性が極力損なわれないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における電動パワーステアリング装置及びその制御装置の概略図。
【図２】同じく制御装置のＣＰＵの機能ブロック図。
【図３】同じく電流指令値演算部のブロック図。
【図４】同じくモータ角速度推定器及び操舵角速度推定器のブロック図。
【図５】同じく収斂制御部のブロック図。
【図６】同じく目標操舵角設定部のブロック図。
【図７】同じく目標操舵角演算ルーチンのフローチャート。
【図８】同じく位相補償部のブロック図。
【図９】同じく手放し判定部のブロック図。
【図１０】同じく操舵角異常検出部のブロック図。
【図１１】同じく収斂制御において実行する処理のフローチャート。
【図１２】同じく収斂制御において実行する処理のフローチャート。
【図１３】同じく操舵角異常判定処理を示すフローチャート。
【図１４】第２実施形態における電動パワーステアリング装置の制御装置のブロック図。
【図１５】同じく操舵角異常判定処理を示すフローチャート。
【図１６】従来の電動パワーステアリング装置及びその制御装置の概略図。
【図１７】従来の制御装置のＣＰＵの機能ブロック図。
【図１８】ハンドル戻し制御器におけるハンドル戻し演算を行う機能ブロック図。
【図１９】ダンパ制御器におけるダンパ電流演算を行う機能ブロック図。
【符号の説明】
１…ステアリングホイール（ハンドル）、
２１…ＣＰＵ（制御手段、目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段、操舵角異常判定手段、停止手段、ダンパ制御手段、ハンドル戻し制御手段）、
８１…収斂制御部（目標操舵角設定手段、目標操舵角速度設定手段、目標収斂電流設定手段）、
８６…目標操舵角設定部（目標操舵角設定手段）、
８７…目標操舵角速度設定部（目標操舵角速度設定手段）、
８８…目標収斂電流設定部（目標収斂電流設定手段）、
７１…操舵角異常検出部（操舵角異常判定手段）、
８４…乗算器（停止手段）、
１８０…ハンドル戻し制御器（ハンドル戻し制御手段）、
１９０…ダンパ制御器（ダンパ制御手段）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric power steering device that applies assist force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle.
[0002]
[Prior art]
FIG. 16 shows an outline of an electric power steering device and its control device 158 used in a conventional automobile or the like.
[0003]
A steering shaft 142 connected to the steering wheel 141 is provided with a torsion bar 143. A torque sensor 144 is attached to the torsion bar 143. When the steering shaft 142 rotates and a force is applied to the torsion bar 143, the torsion bar 143 is twisted according to the applied force, and the torque sensor 144 detects the twist.
[0004]
In the following description, the steering wheel may be referred to as a steering wheel (the same applies to conventional techniques and embodiments).
A reduction gear 145 is fixed to the steering shaft 142. A gear 147 attached to the rotating shaft of the motor 146 is meshed with the speed reducer 145. Further, a pinion shaft 148 is fixed to the speed reducer 145. A pinion 149 is fixed to the tip of the pinion shaft 148, and the pinion 149 meshes with the rack 151. The rack 151 and the pinion 149 constitute a rack and pinion mechanism 150.
[0005]
Tie rods 152 are fixed to both ends of the rack 151. A knuckle 153 is rotatably connected to both ends of the tie rod 152. A front wheel 154 is fixed to the knuckle 153. The knuckle 153 is rotatably connected to the cross member 155.
[0006]
Therefore, when the motor 146 rotates, the number of rotations is reduced by the speed reducer 145 and transmitted to the pinion shaft 148 and transmitted to the rack and pinion mechanism 150. Then, the knuckle 153 connected to the tie rod 152 moves rightward or leftward depending on the rotation direction of the motor 146. A vehicle speed sensor 156 is provided on the front wheel 154. The rotational speed and rotational direction of the motor 146 are determined by positive and negative assist currents supplied from the motor driving device 157. The assist current that the motor driving device 157 supplies to the motor 146 is calculated by the control device 158 that controls the motor driving device 157. The control device 158 includes a CPU 159, a ROM 160, a RAM 161, and the like, calculates the steering torque Th of the steering wheel 141 from the detection signal from the torque sensor 144, and calculates the vehicle speed from the detection signal from the vehicle speed sensor 156. V is calculated.
[0007]
Then, the control device 158 calculates an assist current (assist current command value) based on the calculated steering torque Th and the vehicle speed V. This calculation is obtained from an assist map stored in advance in the ROM 160 in the control device 158. Then, the control device 158 controls the current of the motor 146 that generates assist torque so as to become the assist current (assist current command value).
[0008]
Here, an outline of the control of the CPU 159 will be described.
FIG. 17 is a functional block diagram of the CPU 159 of the conventional control device 158, which shows functions executed by a program inside the CPU 159 and does not mean an actual hardware configuration.
[0009]
The steering torque detected by the torque sensor 144 is phase-compensated by the phase compensator 170 in order to improve system stability, and the phase-compensated steering torque Th is input to the current command value calculation unit 171. The vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 156 is also input to the current command value calculation unit 171. The current command value calculation unit 171 calculates an assist current command value I corresponding to the vehicle speed V and the steering torque Th based on an assist map stored in the ROM 160 in advance.
[0010]
The assist current command value I is added by an adder 172 to a handle return current Ih * and a damper current Id *, which will be described later, and supplied to the current control unit 173. In the current control unit 173, based on a signal corresponding to the difference between the output of the adder 172 and the actual motor current (motor drive current) Im detected by the motor drive current sensor 176, the PI control value and the PID control value And the control value is output to the PWM calculation unit 174. The PWM calculation unit 174 performs PWM calculation according to the control value, and supplies the calculation result to the motor driving device 157.
[0011]
As a result, by controlling the drive of the motor 146 via the motor drive device 157, an appropriate assist force by the motor 14 can be obtained.
On the other hand, the motor angular velocity estimator 175 has the following motor voltage equation based on the motor current Im of the motor 146 detected by the motor drive current sensor 176 and the motor terminal voltage Vm detected by the terminal voltage detection circuit 177 of the motor 146. Estimate the estimated motor angular velocity ω.
[0012]
ω = {Vm− (R + LS) Im} / Ke
R is a motor resistance, L is a motor inductance, Ke is a motor back electromotive force constant, and S is a differential operator.
[0013]
The steering angular velocity estimator 178 estimates the estimated steering angular velocity Qs (= ω / G) by dividing by the reduction ratio G of the reducer 145 based on the estimated motor angular velocity ω calculated by the motor angular velocity estimator 175. The estimated steering angular velocity Qs calculated by the steering angular velocity estimator 178 is input to the steering wheel return controller 180 and the damper controller 190. The vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 156 is input to the handle return controller 180 and the damper controller 190.
[0014]
Here, an outline of the handle return controller 180 will be described.
The steering wheel return controller 180 outputs a steering wheel return current Ih * corresponding to the vehicle speed V and the estimated steering angular velocity Qs in the steering wheel returning state in order to improve the steering wheel return characteristic during low-speed traveling. 141) assist in the return direction.
[0015]
FIG. 18 is a functional block diagram for performing a handle return calculation in the handle return controller 180.
As shown in the figure, the handle return controller 180 includes a handle return current calculation unit 181, a handle return compensation vehicle speed gain calculation unit 182, a handle return determination unit 183, and a multiplier 184. The steering wheel return current calculation unit 181 includes a steering wheel return compensation map. When the estimated steering angular velocity Qs is input, the steering wheel return current Ih is read with reference to the steering wheel return compensation map and input to the multiplier 184. This handle return current Ih is set so as to assist in the direction of rotation of the handle.
[0016]
When the vehicle speed V is input, the steering wheel return compensation vehicle speed gain calculation unit 182 reads the vehicle speed gain Kh with reference to the steering wheel return compensation gain map and supplies the vehicle speed gain Kh to the multiplier 184. The gain Kh is set so that the steering wheel return current is set to 0 in medium and high speed traveling, and the steering wheel return control is effective only in low speed traveling.
[0017]
The steering wheel return determination unit 183 includes a steering wheel return determination map. When the steering torque Th is input, when the steering torque Th is near 0 based on the map, the steering wheel return determination unit 183 outputs “1” as the gain B. As shown in steering torque | Th |> X (X (> 0) is a threshold value), when the value becomes equal to or larger than a certain value X, “0” is output as a gain B to the multiplier 184. That is, when the steering torque Th is within the threshold value, it is determined that the steering wheel is returned. The multiplier 184 multiplies Ih, Kh, and B input from the steering wheel return current calculation unit 181, steering wheel return compensation vehicle speed gain calculation unit 182, and steering wheel return determination unit 183, and adds the steering wheel return current Ih * to the adder 172. Output to.
[0018]
Accordingly, when the steering wheel return determination unit 183 determines that the steering wheel has been returned when the vehicle speed is low, the steering wheel return current Ih * is added to the assist current and Handle return characteristics are improved.
[0019]
Next, the damper controller 190 will be described.
The damper controller 190 outputs a damper current Id * corresponding to the vehicle speed V and the estimated steering angular velocity Qs in order to improve the yaw convergence of the vehicle during medium and high speed traveling, and is in a direction opposite to the direction in which the steering wheel rotates. Is to apply a damper current Id * to the brake.
[0020]
FIG. 19 is a functional block diagram for performing a damper current calculation in the damper controller 190. As shown in the figure, the damper controller 190 includes a damper current calculation unit 191, a damper compensation vehicle speed gain calculation unit 192, and a multiplier 193. The damper current calculation unit 191 includes a damper current map. When the estimated steering angular velocity Qs is input, the damper current calculation unit 191 reads the damper current Id with reference to the damper current map and inputs the damper current Id to the multiplier 193. Note that the damper current Id is set in a direction to decelerate the steering angular velocity, and has a polarity opposite to that of the steering wheel return control.
[0021]
When the vehicle speed V is input, the damper compensation vehicle speed gain calculation unit 192 reads the damper gain Kd with reference to the damper gain map and supplies the damper gain Kd to the multiplier 193. The damper gain Kd is set so that the damper current becomes zero in low-speed traveling and the damper control is effective in medium and high speeds.
[0022]
The multiplier 193 multiplies Id and Kd input from the damper current calculation unit 191 and the damper compensation vehicle speed gain calculation unit 192, and outputs the damper current Id * to the adder 172.
[0023]
Therefore, when the vehicle speed is medium to high, the damper controller 190 adds the damper current Id * to the assist current command value I, thereby improving the damper characteristics at medium and high speeds.
By the way, as described above, the maps of the handle return controller 180 and the damper controller 190 are stored in the ROM 160 in advance, and have values adapted to a certain reference road surface. It is usually set to a value that is optimal for dry asphalt surfaces.
[0024]
However, for example, when the vehicle travels on a road surface with a low road reaction force, such as a low μ road, the output of the steering wheel return current Ih * at the steering wheel return controller 180 during low speed traveling is low, the steering wheel stops midway, and the residual angle (neutral) There has been a problem that the position (angle of the steering wheel when the vehicle goes straight) becomes larger as a reference. In addition, when the vehicle travels on a road surface with a low road reaction force such as a low μ road during medium / high speed traveling, there is a problem that the output of the damper current Id * in the damper controller 190 becomes excessive and the damper becomes too effective.
[0025]
In order to solve these problems, the present applicant has proposed a device that is provided with a steering angle sensor for detecting the steering angle of the handle 141 and performs the following control.
[0026]
That is, the control device 158 sets a target steering angle for returning the handle 141 to the neutral position based on the steering angle and the vehicle speed, and sets the target steering angular speed based on the deviation between the target steering angle and the steering angle and the vehicle speed. Then, the target convergence current is determined by the deviation between the target steering angular velocity and the steering angular velocity and the vehicle speed. Then, the motor is controlled so as to improve the convergence when the handle 141 returns to the neutral position using the target convergence current (this control is hereinafter referred to as convergence control).
[0027]
As a result, if the steering angular velocity (actual steering angular velocity) is smaller than the target steering angular velocity, the target convergence current is increased to assist the steering angular velocity to increase. On the contrary, when the steering angular velocity (actual steering angular velocity) is larger than the target steering angular velocity, the polarity of the target convergence current is reversed and the steering angular velocity is decelerated, and the steering angular velocity (actual steering angular velocity) becomes the target steering angular velocity. It is controlled to match.
[0028]
That is, according to this convergence control, the position of the steering angle to be returned and the steering angular velocity at that time can be controlled at the same time, and the function of adjusting the convergence current works even if the road surface reaction force changes, and is always set stably. The steering wheel 141 can be converged to the steering angle set at the set steering angular velocity.
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the apparatus for performing the convergence control, it is assumed that the steering angle sensor 59 is broken or malfunctions in a state where the steering wheel 41 is steered to a certain steering angle θ0. In this state, when the steering wheel 141 is released, the control device 158 performs convergence control to return the handle to the neutral position. However, even if the steering angle (actual steering angle) changes at this time, the control device 158 side determines that the steering angle θ0 remains unchanged.
[0030]
As a result, even if the steering wheel returns to the neutral position, the control device 158 side determines that the steering angle remains unchanged at θ0, and the motor is erroneously energized with a convergence current for returning to the neutral position. Then, if the erroneous convergence current continues to be applied, the steering wheel may be cut off from the neutral position to the end position, that is, the maximum position within the steerable range with respect to the rotational direction. .
[0031]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to prevent self-steering due to malfunction of convergence control even if an abnormal steering angle is detected due to an abnormality in the steering angle sensor. An object of the present invention is to provide a control device for an electric power steering device that can be prevented and improve safety.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to a target steering angle setting means for setting a target steering angle for returning the steering wheel to a neutral position based on the steering angle and the vehicle speed, and the target steering angle. Target steering angular speed setting means for setting a target steering angular speed based on the deviation of the steering angle and the vehicle speed, target convergence current setting means for setting a target convergence current based on the deviation of the target steering angular speed and the steering angular speed, and the target And a control means for performing a convergence control for returning the steering wheel to a neutral position based on a convergent current, and a steering angle abnormality determining means for determining whether or not the steering angle is abnormal, wherein the steering angle abnormality determining means is abnormal. When it is determined that, the gist is provided with stop means for stopping the convergence control by the control means.
[0033]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the damper control means for outputting a damper current according to the medium and high speed vehicle speed and the steering angular speed and applying the damper current in the direction opposite to the direction in which the steering wheel rotates, and the low speed A steering wheel return control means for outputting a steering wheel return current corresponding to the vehicle speed and the steering angular speed and assisting in a direction in which the steering wheel returns, and when the steering angle abnormality determination means determines an abnormality, the damper control The gist is to perform the control by the means and the handle return control means.
[0034]
(Function)
According to the first aspect of the present invention, the target steering angle setting means sets the target steering angle for returning the steering wheel to the neutral position based on the steering angle and the vehicle speed. The target steering angular velocity setting means sets the target steering angular velocity based on the deviation between the target steering angle and the steering angle and the vehicle speed. The target convergence current setting means sets the target convergence current based on the deviation between the target steering angular velocity and the steering angular velocity. The control means performs convergence control based on the target convergence current. The steering angle abnormality determining means determines whether or not the steering angle is abnormal. When the steering angle abnormality determining means determines that the steering angle is abnormal, the stopping means stops the convergence control.
[0035]
According to the invention of claim 2, when the steering angle abnormality determining means determines that the steering angle is abnormal, control by the damper control means and the steering wheel return control means is performed as an alternative to the convergence control by the control means. . That is, the damper control means outputs a damper current based on the medium and high vehicle speeds and the steering angular speed, and the handle return control means outputs the steering wheel return current based on the low speed vehicle speed and the steering angular speed.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a control device for an electric power steering device mounted on an automobile will be described with reference to FIGS.
[0037]
FIG. 1 shows an outline of an electric power steering device and its control device.
A torsion bar 3 is provided on a steering shaft 2 as a steering shaft connected to the steering wheel 1. A torque sensor 4 is attached to the torsion bar 3. When the steering shaft 2 rotates and a force is applied to the torsion bar 3, the torsion bar 3 is twisted according to the applied force, and the torque sensor 4 detects the twist, that is, the steering torque Th applied to the steering wheel 1. Yes. A steering angle sensor 17 for detecting the steering angle θ of the steering shaft 2 is attached to the steering shaft 2. These sensor outputs are supplied to the control device 20.
[0038]
A reduction gear 5 is fixed to the steering shaft 2. A gear 7 attached to a rotary shaft of an electric motor (hereinafter referred to as a motor) 6 is engaged with the speed reducer 5. Further, a pinion shaft 8 is fixed to the speed reducer 5. A pinion 9 is fixed to the tip of the pinion shaft 8, and the pinion 9 meshes with the rack 10. The rack 10 and the pinion 9 constitute a rack and pinion mechanism 11. A tie rod 12 is fixed to both ends of the rack 10, and a knuckle 13 is rotatably connected to the tip of the tie rod 12. A front wheel 14 as a tire is fixed to the knuckle 13. One end of the knuckle 13 is rotatably connected to the cross member 15.
[0039]
Therefore, when the motor 6 rotates, the rotation speed is reduced by the speed reducer 5 and transmitted to the rack 10. The rack 10 can change the traveling direction of the vehicle by changing the direction of the front wheel 14 provided on the knuckle 13 via the tie rod 12. The motor 6 is provided with a motor rotation angle sensor 72 for detecting the motor rotation angle θm.
[0040]
A vehicle speed sensor 16 is provided on the front wheel 14.
Next, an electrical configuration of the control device 20 of the electric power steering apparatus is shown in FIG.
[0041]
The torque sensor 4 outputs a signal indicating the steering torque Th of the steering wheel 1. The steering angle sensor 17 outputs a steering angle signal indicating the steering angle θ of the steering shaft 2. The vehicle speed sensor 16 outputs a detection signal relative to the rotational speed of the front wheel 14 indicating the vehicle speed V at that time. The motor rotation angle sensor 72 outputs a signal indicating the motor rotation angle θm of the motor 6 to the control device 20. The controller 20 is electrically connected to a motor drive current sensor 18 that detects a drive current (motor current Im, corresponding to a motor current value) flowing through the motor 6. A signal indicating the current Im is supplied. The inter-terminal voltage detection circuit 19 outputs the inter-terminal voltage Vm of the motor 6 to the control device 20.
[0042]
The control device 20 includes a central processing unit (CPU) 21 as a control means, a read only memory (ROM) 22 and a read and write only memory (RAM) 23 for temporarily storing data.
[0043]
Various control programs executed by the CPU 21 are stored in the ROM 22. The RAM 23 temporarily stores calculation processing results and the like when the CPU 21 performs calculation processing.
[0044]
The CPU 21 receives detection signals from the various sensors, calculates a motor command current value based on the detection signals in the processing of various control programs such as assist control and convergence control, and outputs them to the motor driving device 24. Then, the motor 6 is driven and controlled via the motor driving device 24.
[0045]
The CPU 21 corresponds to target steering angle setting means, target steering angular speed setting means, target convergence current setting means, steering angle abnormality determination means, and stop means.
(Operation of the first embodiment)
In the following description of the internal functions of the CPU 21, various parameters such as “vehicle speed V”, “steering torque Th”, and “steering angle θ” are used as meanings of their corresponding signals for convenience of explanation.
[0046]
FIG. 2 is a functional block diagram of the CPU 21. In this embodiment, the inside of the CPU 21 indicates a function executed by a program. For example, the phase compensator 30 is not an independent hardware, but represents a phase compensation function executed in the CPU 21. Similarly, FIG. 3 to FIG. 6 and FIG. 8 to FIG. 10 show processing functions executed by the CPU 21 according to a program in a functional block diagram, and do not mean an actual hardware configuration.
[0047]
Hereinafter, the function and operation of the CPU 21 will be described with reference to FIGS.
First, for convenience of explanation, vehicle speed sensitive assist control will be described, and then convergence control will be described. Then, the steering angle abnormality determination will be described.
[0048]
(Vehicle speed sensitive assist control)
As shown in FIG. 2, the CPU 21 has functions of a phase compensator 30, a current command value calculation unit 31, an adder 39, a PI control unit 40, a PWM calculation unit 38, and the like.
[0049]
The current command value calculation unit 31 inputs the steering torque Th from the torque sensor 4 and the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 16 and corresponds to a vehicle speed sensitive assist command value (corresponding to an assist current command value) that is a control target value of the current supplied to the motor 6. Yes) Set I. The steering torque Th input from the torque sensor 4 is phase-compensated by the phase compensator 30 in order to increase the stability of the steering system, and input to the current command value calculation unit 31.
[0050]
The current command value calculation unit 31 will be described in detail. As shown in FIG. 3, the steering torque Th is supplied to the high speed assist map 41, and the high speed assist current (high speed assist amount) Id1 is read, or the low speed assist map 42. To read the low-speed assist current (low-speed assist amount) Id2. The read high-speed assist current Id1 is supplied to the multiplier 44, and the low-speed assist current Id2 is supplied to the multiplier 45.
[0051]
On the other hand, the vehicle speed V is supplied to the assist vehicle speed gain map 43, and the assist vehicle speed gain k 1 is read from the assist vehicle speed gain map 43 based on the vehicle speed V and supplied to the multiplier 45 and the adder 47. The assist vehicle speed gain k1 supplied to the adder 47 is inverted in sign and added with “1” and supplied to the multiplier 44 as (1−k1).
[0052]
The multiplier 44 multiplies the supplied (1-k1) by the high-speed assist current Id1, and supplies the output value to the adder 46. The multiplier 45 multiplies the supplied assist vehicle speed gain k1 by the low speed assist current Id2, and then supplies the output value to the adder 46. The adder 46 outputs an assist current command value I obtained by adding the values obtained by multiplication by the multipliers 44 and 45 to the adder 39 shown in FIG.
[0053]
The adder 39 adds the assist current command value I and an output value from another unit (described later), and outputs the result to the PI control unit 40. The PI control unit 40 calculates a current value by a known PI control based on a signal (corresponding to an assist current control value) corresponding to a difference from the actual motor current Im, and outputs this value to the PWM calculation unit 38. . The PWM calculation unit 38 performs PWM calculation based on the value obtained by the PI control, and supplies the calculation result to the motor driving device 24.
[0054]
As a result, by driving and controlling the motor 6 via the motor driving device 24, an appropriate assist force by the motor 6 can be obtained according to the detected steering torque Th and the vehicle speed V.
[0055]
(Estimated steering angular velocity Qs)
Next, the CPU 21 has functions of a motor angular velocity estimator 60 and a steering angular velocity estimator 66 for setting the estimated steering angular velocity Qs, which will be described.
[0056]
As shown in FIG. 4, the motor angular velocity estimator 60 receives the motor terminal voltage Vm from the terminal voltage detection circuit 19 and the motor current Im from the motor drive current sensor 18. The motor angular velocity estimator 60 obtains the estimated motor angular velocity ω from the motor terminal voltage Vm and the motor current Im, and the steering angular velocity estimator 66 obtains the estimated steering angular velocity Qs from the estimated motor angular velocity ω.
[0057]
The estimated steering angular velocity Qs corresponds to “steering angular velocity”.
More specifically, when a voltage is applied between the terminals of the motor 6, the motor 6 rotates. However, when the motor 6 rotates, a counter electromotive force is generated in proportion to the number of rotations and added to the motor terminal voltage Vm. The The relationship between the motor terminal voltage Vm and the back electromotive force of the motor 6 can be expressed by the following equation.
[0058]
Vm = (Ls + R) · Im + Ke · ω (1)
Here, Vm: voltage between motor terminals, L: inductance of motor 6, s: Laplace operator, R: resistance between terminals of motor 6, Im: motor current, Ke: counter electromotive force constant of motor 6, ω: estimation Motor angular velocity.
[0059]
Therefore, when the above equation (1) is solved by ω (estimated motor angular velocity), the following equation (2) is obtained.
ω = {Vm− (Ls + R) · Im} / Ke (2)
Therefore, the first calculation unit 63 multiplies the motor current Im by (Ls + R) and outputs the result to the subtracter 64. The subtractor 64 subtracts the value calculated by the first calculation unit 63 from the input motor terminal voltage Vm and outputs the result to the second calculation unit 65. The second calculation unit 65 calculates the estimated motor angular velocity ω by dividing the value input from the subtractor 64 by the back electromotive force constant Ke, and outputs it to the steering angular velocity estimator 66.
[0060]
Next, the steering angular velocity estimator 66 calculates the estimated steering angular velocity Qs by dividing the estimated motor angular velocity ω by the reduction ratio G of the speed reducer 5.
In this way, the calculated (estimated) estimated steering angular velocity Qs is supplied to the convergence control unit 81.
[0061]
In the present specification, hereinafter, the capital letter Q is used to mean angular velocity. Further, the first arithmetic unit 63, the subtractor 64, and the second arithmetic unit 65 constitute a motor angular velocity estimator 60.
[0062]
(Convergence control)
Next, the CPU 21 includes functions of a target steering angle setting unit, a target steering angular velocity setting unit, a convergence control unit 81 as a target convergence current setting unit, a hand release determination unit 82, a multiplier 83, and the like. explain.
[0063]
As shown in FIG. 5, the convergence control unit 81 includes a target steering angle setting unit 86 as a target steering angle setting unit, a target steering angular speed setting unit 87 as a target steering angular velocity setting unit, and a target convergence as a target convergence current setting unit. A current setting unit 88, a phase compensation unit 89, and subtracters 90 and 91 are provided. The convergence control unit 81 receives the vehicle speed V detected from the vehicle speed sensor 16 and the steering angle θ detected from the steering angle sensor 17. Then, the convergence control unit 81 determines a target convergence current Ihd * for converging the steering wheel 1 to a substantially neutral position based on the input vehicle speed V, steering angle θ, and estimated steering angular speed Qs.
[0064]
More specifically, as shown in FIG. 6, the target steering angle setting unit 86 includes a sign determination unit 92, a target steering absolute angle setting unit 93, a multiplier 94, and a target steering angle calculation unit 95.
[0065]
The target steering absolute angle setting unit 93 uses the target steering absolute angle setting map stored in advance in the ROM 22 based on the vehicle speed V, that is, the absolute value of the target steering angle θ * corresponding to the vehicle speed V, that is, the target steering absolute The angle | θ *** | is obtained and output to the multiplier 94. The target steering angle θ * is a value for returning the steering wheel 1 to the neutral position, and the neutral position includes a predetermined residual angle range.
[0066]
Specifically, it is normal to return the steering wheel 1 to a neutral position, that is, to 0 degree at medium and high speeds, but it is unnatural compared to a conventional hydraulic power steering apparatus to return to 0 degrees at low speeds. Therefore, it is set so as to have a certain residual angle without returning to the neutral position completely.
[0067]
For this reason, the target steering absolute angle setting unit 93 sets the target steering absolute angle setting map so that the steering wheel 1 returns from the neutral position to a predetermined residual angle range when the steering wheel 1 is steered at a low vehicle speed. Set the steering absolute angle | θ *** |. The calculated target steering absolute angle | θ *** | increases as the vehicle speed V decreases, and at a predetermined vehicle speed V or higher, the target steering absolute angle | θ *** |
[0068]
The sign determination unit 92 determines a sign based on the steering angle θ and outputs the sign signal to the multiplier 94. That is, when the steering angle θ indicates right steering, +1 is output to the multiplier 94, while when the steering angle θ indicates left steering, −1 is output to the multiplier 94.
[0069]
The multiplier 94 multiplies the sign signal from the sign determination unit 92 and the target steering absolute angle | θ *** | from the target steering absolute angle setting unit 93. Then, the target steering absolute angle | θ *** | is given a sign and is output to the target steering angle calculation unit 95 as the provisional target steering angle θ **.
[0070]
The target steering angle calculator 95 outputs the target steering angle θ * to the subtracter 90 shown in FIG. 5 based on the provisional target steering angle θ ** and the steering angle θ. Here, specifically, how to set the target steering angle θ * in the target steering angle calculation unit 95 will be described according to a flowchart (see FIG. 7) of a target steering angle calculation routine executed by the CPU 21.
[0071]
First, in S21, the provisional target steering angle θ ** is read. Next, in S22, the actual steering absolute angle (that is, the value obtained by taking the absolute value of the steering angle θ) | θ | takes the provisional target steering absolute angle (that is, the absolute value of the provisional target steering angle θ **). Value) | θ ** | That is, the magnitude relationship between the provisional target steering angle θ ** and the current steering angle θ is compared.
[0072]
If the current steering angle θ is closer to the neutral position than the provisional target steering angle θ **, in other words, if the steering absolute angle | θ | is smaller than the provisional target steering absolute angle | θ ** | | <| Θ ** |, ie, the determination in S22 is YES), the process proceeds to S23. In step S23, the actual steering angle θ is set as the target steering angle θ * (θ * = θ) and output.
[0073]
On the other hand, when the temporary target steering angle θ ** is closer to the neutral position than the current steering angle θ, that is, when the steering absolute angle | θ | is equal to or larger than the temporary target steering absolute angle | θ ** | | θ | ≧ | θ ** |, ie, the determination in S22 is NO), the process proceeds to S24. In S24, the provisional target steering angle θ ** is set as the target steering angle θ * (θ * = θ **) and output.
[0074]
As shown in FIG. 5, the subtractor 90 is inputted with the target steering angle θ * and the steering angle θi after phase compensation for advancing the phase by the phase compensator 89.
The phase compensator 89 will be described in detail. The phase compensator 89 includes a differentiator 56, a gain multiplier 57, and an adder 58 as shown in FIG. The differentiator 56 differentiates the steering angle θ from the steering angle sensor 17 to obtain the steering angular velocity Q, and the gain multiplication unit 57 multiplies the steering angular velocity Q by a preset gain T to the adder 58. Output. The gain T is determined based on a value obtained in advance by a test. The adder 58 adds QT to the steering angle θ and advances the phase (in this embodiment, this is referred to as the steering angle θi), and outputs it to the subtractor 90.
[0075]
Then, as shown in FIG. 5, the subtractor 90 calculates a deviation Δθ (hereinafter referred to as “steering angle deviation”) Δθ from the target steering angle θ * and the steering angle θi, and sends it to the target steering angular velocity setting unit 87. Output. The target steering angular velocity setting unit 87 receives the steering angular deviation Δθ and the vehicle speed V, obtains a target steering angular velocity Q * based on a target steering angular velocity setting map stored in advance in the ROM 22, and outputs the target steering angular velocity Q * to the subtracter 91. . The target steering angular velocity setting map is a three-dimensional map including a steering angular deviation Δθ, a vehicle speed V, and a target steering angular velocity Q *. The target steering angular velocity Q * is determined according to the steering angular deviation Δθ and the vehicle speed V. Is done.
[0076]
The subtracter 91 receives the target steering angular velocity Q * and the estimated steering angular velocity Qs input from the steering angular velocity estimator 66. Then, the subtractor 91 calculates the deviation (hereinafter referred to as “steering angular velocity deviation”) ΔQ and outputs it to the target convergence current setting unit 88.
[0077]
The target convergence current setting unit 88 includes first to third convergence current setting units 96 to 98, an integrator 99, a differentiator 100, and an adder 101.
The first convergence current setting unit 96 receives the vehicle speed V and the steering angular velocity deviation ΔQ. The first convergence current setting unit 96 calculates a first convergence current Ihd1 * using a first convergence current setting map stored in advance in the ROM 22, and outputs the first convergence current Ihd1 * to the adder 101. The first convergence current setting map is a three-dimensional map including a steering angular velocity deviation ΔQ, a vehicle speed V, and a first convergence current Ihd1 *. Then, according to the map, the first convergence current Ihd1 * proportional to the steering angular velocity deviation ΔQ is set according to the vehicle speed V and the steering angular velocity deviation ΔQ. That is, the first convergence current Ihd1 * is output to the adder 101 by so-called proportional control (hereinafter referred to as “P control”) by the first convergence current setting unit 96.
[0078]
The second convergence current setting unit 97 receives the vehicle speed V and the steering angular velocity deviation integrated value sum_ΔQ obtained by integrating the steering angular velocity deviation ΔQ with the integrator 99. The second convergence current setting unit 97 calculates the second convergence current Ihd2 * using the second convergence current setting map stored in advance in the ROM 22 and outputs the second convergence current Ihd2 * to the adder 101. The second convergence current setting map is a three-dimensional map including a steering angular velocity deviation integrated value sum_ΔQ, a vehicle speed V, and a second convergence current Ihd2 *. Then, according to the map, a second convergence current Ihd2 * proportional to the steering angular velocity deviation integrated value sum_ΔQ is set according to the vehicle speed V and the steering angular velocity deviation integrated value sum_ΔQ. That is, the second convergence current Ihd2 * is output to the adder 101 by so-called integration control (hereinafter referred to as “I control”) by the integrator 99 and the second convergence current setting unit 97.
[0079]
The third convergence current setting unit 98 receives the vehicle speed V and the steering angular velocity deviation differential value d_ΔQ obtained by differentiating the steering angular velocity deviation ΔQ with the differentiator 100. The third convergence current setting unit 98 calculates a third convergence current Ihd3 * using a third convergence current setting map stored in advance in the ROM 22 and outputs the third convergence current Ihd3 * to the adder 101. The third convergence current setting map is a three-dimensional map including the steering angular velocity deviation differential value d_ΔQ, the vehicle speed V, and the third convergence current Ihd3 *. Then, according to the map, a third convergence current Ihd3 * proportional to the steering angular velocity deviation differential value d_ΔQ is set according to the vehicle speed V and the steering angular velocity deviation differential value d_ΔQ. That is, the third convergence current Ihd3 * is output to the adder 101 by so-called differentiation control (hereinafter referred to as “D control”) by the differentiator 100 and the third convergence current setting unit 98.
[0080]
The adder 101 outputs a target convergence current Ihd * calculated by adding the first to third convergence currents Ihd1 * to Ihd3 * to the multiplier 83 as shown in FIG.
[0081]
Therefore, in this embodiment, the target steering angle θ * is set according to the steering angle θ and the vehicle speed V, and the target steering is determined based on the deviation (steering angle deviation Δθ) between the target steering angle θ * and the steering angle θ and the vehicle speed V. An angular velocity Q * is set, and the target convergence current Ihd * is controlled by the deviation (steering angular velocity deviation ΔQ) between the target steering angular velocity Q * and the steering angular velocity Q and the vehicle speed V (hereinafter, this control is referred to as convergence control).
[0082]
Next, the hand release determination unit 82 will be described.
The steering torque Th detected from the torque sensor 4 is input to the hand release determination unit 82. Further, as shown in FIG. 9, the hand release determination unit 82 includes a hand release determination map. Then, using this map, when the steering torque Th is close to 0, that is, when the hand is touching the steering wheel 1 lightly or when it is released, “1” is output to the multiplier 83. To do. On the other hand, when the steering torque | Th |> X (X is a constant), when it exceeds a certain value X, “0” is output to the multiplier 83 and the integral term used in the above-described I control is cleared to 0. A reset signal for output is output to the integrator 99.
[0083]
As shown in FIG. 2, the multiplier 83 receives the target convergence current Ihd * from the convergence control unit 81 and the output signal “1” or “0” output from the hand-off determination unit 82 and multiplies them. When the output signal from the hand release determination unit 82 is “1”, the target convergence current Ihd * is output to the multiplier 84. On the other hand, if the output signal from the hand release determination unit 82 is “0”, a signal “0” is output to the multiplier 84.
[0084]
(Flow chart of convergence control)
Next, a flowchart of a series of processing executed by the CPU 21 in the convergence control will be briefly described with reference to FIGS. This flowchart is a process until the target convergence current Ihd * set by the convergence control unit 81 and the hand release determination unit 82 is output to the multiplier 84.
[0085]
In S101, the vehicle speed V detected from the vehicle speed sensor is calculated, and in S102, the steering angles θ and θi are calculated based on the detection signal of the steering angle sensor 17 (including the processing of the phase compensation unit 89).
[0086]
In the next S103, the target steering angle θ * is obtained based on the vehicle speed V and the steering angle θ (processing of the target steering angle setting unit 86).
Next, in S104, a steering angle deviation Δθ (= θ * −θi) between the target steering angle θ * obtained in S103 and the steering angle θi obtained in S102 is calculated (processing of the subtractor 90). In S105, the target steering angular velocity Q * is calculated based on the vehicle speed V and the steering angle deviation Δθ (processing of the target steering angular velocity setting unit 87).
[0087]
In S106, a steering angular velocity deviation ΔQ (= Q * −Qs) between the target steering angular velocity Q * and the estimated steering angular velocity Qs is obtained (processing of the subtractor 91).
In S107 to S112, the target convergence current Ihd * is set. Note that S107 to S112 correspond to the processing of the target convergence current setting unit 88.
[0088]
In S107, P control is performed based on the steering angular velocity deviation ΔQ and the vehicle speed V, and the first converged current Ihd1 * by the P control is calculated (processing of the first converged current setting unit 96).
[0089]
In S108, ΔQ × t is added to the integrated value of steering angular velocity deviation ΔQ (that is, steering angular velocity deviation integrated value) sum_ΔQ at the previous control cycle, and updated as the steering angular velocity deviation integrated value sum_ΔQ at the current control cycle. That is, integration processing is performed (processing of the integrator 99). Note that t is a calculation cycle (that is, a control cycle of this control flow).
[0090]
In S109, based on the steering angular velocity deviation integrated value sum_ΔQ and the vehicle speed V obtained in S108 in the current control cycle, I control is performed to calculate a second converged current Ihd2 * by the I control (second converged current setting unit 97). Processing).
[0091]
In S110, the differential value of the steering angular velocity deviation ΔQ (that is, the steering angular velocity deviation differential value) d_ΔQ = (ΔQ−pre_ΔQ) / t is calculated. ΔQ is a value at the current control cycle, and pre_ΔQ is a value at the previous control cycle.
[0092]
Then, ΔQ at the current control cycle is updated as pre_ΔQ at the previous control cycle (processing of the differentiator 100).
In S111, D control is performed based on the steering angular velocity deviation differential value d_ΔQ and the vehicle speed V, and a third converged current Ihd3 * by D control is calculated (processing of the third converged current setting unit 98).
[0093]
In S112, a target convergence current Ihd * (= Ihd1 * + Ihd2 * + Ihd3 *) obtained by synthesizing the PID control is obtained (processing of the adder 101).
In S113, hand release determination is performed based on the steering torque Th, and a gain (that is, a value of “0” or “1”) η is calculated (processing of the hand release determination unit 82). At this time, if it is determined that the hand is released, the gain η is “1”, and if not (that is, if the vehicle is steered or steered), the gain η is “0”.
[0094]
In S114, it is determined that steering / holding is in progress, that is, when the convergence control operation is prohibited (gain η = 0, processing of multiplier 83). In S115, the integral term used in I control (that is, updated in S108). The steering angular velocity deviation integral value sum_ΔQ) at the time of the control cycle is cleared to zero. In other words, a reset signal is transmitted from the hand release determination unit 82 to the integrator 99 to prevent malfunction due to the integral term when the convergence control is enabled again (processing of the hand release determination unit 82 and the integrator 99).
[0095]
In S116, the target convergence current Ihd * obtained in S112 is corrected with the gain η (= “1”) obtained in the hand-off determination to obtain the final target convergence current Ihd *. That is, during the steering / holding operation, the target convergence current Ihd * is corrected to 0 and the convergence control is prohibited. When the handle is lightly touched or released, convergence control is performed.
[0096]
(Abnormality judgment)
The CPU 21 includes functions of a steering angle abnormality detection unit 71 as a steering angle abnormality determination unit and a multiplier 84 as a stop unit, which will be described.
[0097]
The steering angle abnormality detection unit 71 receives the steering angle θ detected by the steering angle sensor 17 and the motor rotation angle θm detected by the motor rotation angle sensor 72.
The steering angle abnormality detection unit 71 determines whether or not the inputted steering angle θ is abnormal based on the inputted steering angle θ and the motor rotation angle θm. Then, the signal “1” or “0” is output to the multiplier 84.
[0098]
As shown in FIG. 10, the steering angle abnormality detection unit 71 includes a steering angle estimation unit 73 and a comparison unit 74.
The steering angle estimation unit 73 calculates (estimates) the steering angle (hereinafter referred to as “estimated steering angle”) θs of the steering wheel 1 by dividing the motor rotation angle θm by the reduction ratio G of the speed reducer 5. The estimated steering angle θs is output to the comparison unit 74.
[0099]
The comparison unit 74 compares the steering angle θ and the estimated steering angle θs to determine whether or not the steering angle θ from the steering angle sensor 17 is abnormal. That is, the comparison unit 74 determines whether or not the steering angle θ and the estimated steering angle θs satisfy the following formula (α).
[0100]
Δθh−θo ≧ θ1 (α)
Δθh is a deviation between the steering angle signal θ * and the estimated steering angle θs, and is calculated by the following equation (β).
[0101]
Δθh = | θs−θ * | (β)
Θo is an offset value. That is, the estimated steering angle θs estimated from the motor rotation angle sensor 72 is not always in the neutral position of the steering wheel 1 and the absolute angle is unknown. Therefore, when the controller 20 is first turned on, the estimated steering angle θs is set to 0, and the steering angle θo detected by the steering angle sensor 17 at that time is stored in the RAM 23 as an offset value. Θ1 is an abnormality determination threshold value, and is stored in the ROM 22 in advance.
[0102]
When the above formula (α) is satisfied (when the steering angle θ is abnormal), “0” is output to the multiplier 84. On the other hand, when the above formula (α) is not satisfied (when the steering angle θ is normal), “1” is output to the multiplier 84.
[0103]
As shown in FIG. 2, the multiplier 84 outputs an output signal of the target convergence current Ihd * or “0” from the multiplier 83 and an output of “1” or “0” output from the steering angle abnormality detection unit 71. Input signal and multiply. When the output signal from the steering angle abnormality detection unit 71 is “1” (that is, there is no abnormality in the steering angle θ), the target convergence current Ihd * is output to the adder 39. On the other hand, when the output signal from the steering angle abnormality detection unit 71 is “0” (that is, the steering angle θ is abnormal), a signal “0” is output to the adder 39.
[0104]
The target convergence current Ihd * is output from the multiplier 84 to the adder 39, of course, when the handle is released or lightly touched. Further, based on the signal from the steering angle abnormality detection unit 71, a signal of “0” output from the multiplier 84 is output to the adder 39, which corresponds to the stop operation of the convergence control.
[0105]
As a result, the adder 39 inputs the multiplication result from the multiplier 84 (that is, the target convergence current Ihd * or an output signal of “0”) and the assist current command value I from the current command value calculation unit 31. Add and output to the PI controller 40.
[0106]
Thereafter, the CPU 21 drives and controls the motor 6 based on values calculated from the vehicle speed sensitive assist control and the convergence control via the PI control unit 40 and the PWM calculation unit 38.
[0107]
(Abnormality determination flowchart)
Next, the steering angle abnormality determination process in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following description, it is assumed that the steering wheel 1 is released or touched lightly, and a signal “1” is output from the hand release determination unit 82 to the multiplier 83.
[0108]
The CPU 21 executes this abnormality determination process by interruption every predetermined time.
First, in S <b> 51, the CPU 21 determines whether or not the steering angle abnormality detection unit 71 is abnormal with respect to the steering angle θ input from the steering angle sensor 17. That is, as described above, it is determined whether or not the steering angle θ and the estimated steering angle θs satisfy the equation (α) (Δθ−θo ≧ θ1). If the steering angle abnormality detection unit 71 determines that the input steering angle θ is normal without satisfying the equation (α), the process proceeds to S52. That is, a signal “1” is output from the steering angle abnormality detection unit 71 to the multiplier 84, and the CPU 21 performs vehicle speed sensitive assist control and convergence control. Then, the adder 39 adds the assist current command value I calculated in each control and the target convergence current Ihd *, and the CPU 21 controls the drive of the electric motor 6 based on the value.
[0109]
On the other hand, when the steering angle abnormality detecting unit 71 determines that the formula (α) is satisfied and the input steering angle θ is abnormal in S51, the process proceeds to S53. That is, a signal “0” is output from the steering angle abnormality detection unit 71 to the multiplier 84. Then, the multiplier 84 corrects the target convergence current Ihd * output from the convergence controller 81 to 0, and the convergence control is stopped. As a result, only the assist current command value I is input to the adder 39, and the CPU 21 controls the driving of the electric motor 6 based on the assist current command value I.
[0110]
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above embodiment, the steering angle abnormality detection unit 71 is provided, and when the steering angle abnormality detection unit 71 determines that the steering angle θ input to the steering angle abnormality detection unit 71 is abnormal, An output signal of “0” is output from the steering angle abnormality detection unit 71 to the multiplier 84 to stop the convergence control. Therefore, even if an abnormal steering angle θ is input due to disconnection or failure of the steering angle sensor 17 while the steering wheel 1 is steered by a certain steering angle θ, unlike the conventional case, the self-control due to malfunction of the convergence control. Steer can be prevented and safety can be improved.
[0111]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. 14, FIG. 15, FIG. 18, and FIG. The hardware configuration of this embodiment is the same as that of FIG. 1 of the first embodiment, and the software configuration is partially different. Accordingly, in the configuration of the first embodiment, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described.
[0112]
FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 2 of the first embodiment.
In the present embodiment, in place of the multiplier 84, a handle return controller 180 as a handle return control means, a damper controller 190 as a damper control means, an adder 76, and control switching are used instead of the multiplier 84. The place where the portion 77 is provided is different.
[0113]
The CPU 21 of this embodiment further corresponds to a handle return control unit and a damper control unit. In the present embodiment, the control switching unit 77 corresponds to a stopping unit.
[0114]
The configuration of the handle return controller 180 and the damper controller 190 is the same as the conventional configuration as shown in FIGS. The control for calculating the steering wheel return current Ih from the estimated steering angular velocity Qs, the vehicle speed V, and the steering torque Th in the steering wheel return controller 180 is hereinafter referred to as “steering wheel return control”. On the other hand, the control for calculating the damper current Id by the estimated steering angular velocity Qs and the vehicle speed V in the damper controller 190 is hereinafter referred to as “damper control”.
[0115]
The handle return current Ih * and the damper current Id * output from the handle return controller 180 and the damper controller 190 are input to the adder 76. The adder 76 adds the handle return current Ih and the damper current Id and outputs the result to the control switching unit 77.
[0116]
The control switching unit 77 includes a value obtained by adding the handle return current Ih and the damper current Id from the adder 76 (hereinafter referred to as “addition current Ik”) from the convergence control unit 81 via the multiplier 83. The input target convergence current Ihd * and the control signal from the steering angle abnormality detector 71 are input.
[0117]
Based on the control signal from the steering angle abnormality detection unit 71, the control switching unit 77 switches and selects either the addition current Ik or the target convergence current Ihd * and outputs it to the adder 39. Yes.
[0118]
When the steering angle abnormality detection unit 71 satisfies the above-described equation (α) (that is, Δθ−θo ≧ θ1) (when the steering angle θ is abnormal), the control switching unit 77 generates the added current Ik. Output a control signal to select. On the other hand, when the above formula (α) is not satisfied (when the steering angle θ is normal), a control signal is output so that the control switching unit 77 selects the target convergence current Ihd *.
[0119]
In the adder 39, the addition current Ik or the target convergence current Ihd * selected by the control switching unit 77 and the assist current command value I are added to drive the motor.
[0120]
In the present embodiment, the switching selection of the addition current Ik by the control switching unit 77 based on the signal from the steering angle abnormality detection unit 71 corresponds to the convergence control stop operation.
(Abnormality determination flowchart)
Next, the steering angle abnormality determination process in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following description, it is assumed that the steering wheel 1 is released or touched lightly, and a signal “1” is output from the hand release determination unit 82 to the multiplier 83.
[0121]
First, in S <b> 51, the CPU 21 determines whether or not the steering angle abnormality detection unit 71 is abnormal with respect to the steering angle θ input from the steering angle sensor 17. If the steering angle abnormality detection unit 71 determines that the above-described expression (α) (Δθ−θo ≧ θ1) is not satisfied and the input steering angle θ is normal, the process proceeds to S52. At this time, a control signal is output from the steering angle abnormality detection unit 71 to the control switching unit 77 so that the control switching unit 77 selects the target convergence current Ihd *. Then, the CPU 21 performs vehicle speed sensitive assist control and convergence control. That is, the assist current command value I calculated in each control and the target convergence current Ihd * are added, and the electric motor 6 is driven and controlled based on this value.
[0122]
On the other hand, if the steering angle abnormality detection unit 71 determines that the formula (α) is satisfied and the input steering angle θ is abnormal in S51, the process proceeds to S54. At this time, a control signal is output from the steering angle abnormality detection unit 71 to the control switching unit 77 so that the control switching unit 77 selects the addition current Ik obtained by adding the handle return current Ih and the damper current Id. . Then, the CPU 21 performs vehicle speed sensitive assist control, steering wheel return control, and damper control. That is, the assist current command value I calculated in each control and the addition current Ik (the handle return current Ih and the damper current Id) are added, and the electric motor 6 is driven and controlled based on these values.
[0123]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(2) In the above embodiment, the steering angle abnormality detection unit 71 is provided, and when the steering angle θ input to the steering angle abnormality detection unit 71 is determined to be abnormal, the control switching unit 77 outputs to the adder 39. The current value to be switched is switched, the convergence control is stopped, and the steering wheel return control and the damper control according to the estimated steering angular velocity Qs calculated from the vehicle speed V and the motor voltage Vm are performed. Therefore, the same effect as the effect (1) in the first embodiment is obtained.
[0124]
(3) In the above embodiment, even when the abnormal steering angle θ is detected by the steering angle abnormality detection unit 71 and the convergence control is stopped at a low speed, the calculation is made from the motor current Im and the motor terminal voltage Vm. Since the steering wheel return control calculated based on the estimated steering angular velocity Qs and the vehicle speed V works, there is no possibility that the steering wheel 1 does not return to the neutral position due to the internal friction of the electric power steering device.
[0125]
(4) Further, at high speed, a damper that is calculated based on the estimated steering angular velocity Qs and the vehicle speed V even when the abnormal steering angle θ is detected by the steering angle abnormality detection unit 71 and the convergence control is stopped. Since the control works, the steering wheel 1 does not wobble due to the inertia of the motor 6 and the steering performance is not lost.
[0126]
(5) Further, the second embodiment performs steering return control and damper control as an alternative compared to the first embodiment in which the convergence control is stopped only when the abnormal steering angle θ is detected. It is possible to prevent the convergence of the wheel 1 as much as possible.
[0127]
In addition, you may change this embodiment as follows.
In the first and second embodiments, the abnormality determination of the steering angle θ by the steering angle abnormality detection unit 71 is performed by comparing the steering angle θ and the estimated steering angle θs based on the motor rotation angle θm. A plurality of steering angle sensors 17 may be provided, a deviation of the steering angle detected from each may be calculated, and an abnormality may be determined when the deviation exceeds a predetermined value.
[0128]
In the first and second embodiments, the target convergence current setting unit 88 of the convergence control unit 81 performs PID control to obtain the target convergence current Ihd *. Among these controls, P control, PI control, Alternatively, the target convergence current Ihd * may be obtained by PD control.
[0129]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, even if an abnormal steering angle is detected, self-steering due to a malfunction of the convergence control can be prevented, and safety can be improved.
[0130]
According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, even if the convergence control is stopped, the control by the handle return control means and the damper control means works as an alternative control, and the convergence of the handle is as much as possible. It can be prevented from being damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering device and a control device thereof according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram of a CPU of the control device.
FIG. 3 is a block diagram of a current command value calculation unit.
FIG. 4 is a block diagram of a motor angular velocity estimator and a steering angular velocity estimator.
FIG. 5 is a block diagram of a convergence control unit.
FIG. 6 is a block diagram of a target steering angle setting unit.
FIG. 7 is a flowchart of a target steering angle calculation routine.
FIG. 8 is a block diagram of a phase compensation unit.
FIG. 9 is a block diagram of a hand release determination unit.
FIG. 10 is a block diagram of the steering angle abnormality detection unit.
FIG. 11 is a flowchart of processing executed in convergence control.
FIG. 12 is a flowchart of processing executed in convergence control.
FIG. 13 is a flowchart showing a steering angle abnormality determination process.
FIG. 14 is a block diagram of a control device for an electric power steering apparatus according to a second embodiment.
FIG. 15 is a flowchart showing a steering angle abnormality determination process.
FIG. 16 is a schematic diagram of a conventional electric power steering device and its control device.
FIG. 17 is a functional block diagram of a CPU of a conventional control device.
FIG. 18 is a functional block diagram for performing a handle return calculation in the handle return controller.
FIG. 19 is a functional block diagram for calculating a damper current in a damper controller.
[Explanation of symbols]
1 ... Steering wheel (handle),
21 ... CPU (control means, target steering angle setting means, target steering angular speed setting means, target convergence current setting means, steering angle abnormality determination means, stop means, damper control means, steering wheel return control means),
81 ... Convergence control unit (target steering angle setting means, target steering angular speed setting means, target convergence current setting means),
86: Target steering angle setting unit (target steering angle setting means),
87: Target steering angular velocity setting unit (target steering angular velocity setting means),
88 ... target convergence current setting unit (target convergence current setting means),
71 ... Steering angle abnormality detecting unit (steering angle abnormality determining means),
84 ... multiplier (stop means),
180 ... handle return controller (handle return control means),
190 ... Damper controller (damper control means).

Claims

Target steering angle setting means for setting a target steering angle for returning the steering wheel to the neutral position based on the steering angle and the vehicle speed;
Target steering angular velocity setting means for setting a target steering angular velocity based on the target steering angle and the deviation of the steering angle and the vehicle speed;
Target convergence current setting means for setting a target convergence current based on a deviation between the target steering angular velocity and the steering angular velocity;
Control means for performing convergence control for returning the handle to the neutral position based on the target convergence current;
Steering angle abnormality determining means for determining whether or not the steering angle is abnormal,
A control device for an electric power steering apparatus, comprising: a stopping means for stopping the convergence control by the control means when the steering angle abnormality determining means is determined to be abnormal.

Damper control means for outputting a damper current according to the medium and high vehicle speed and the steering angular velocity, and applying a damper current in a direction opposite to the direction in which the steering wheel rotates;
A steering wheel return control means for assisting in a direction in which the steering wheel returns by outputting a steering wheel return current according to a low vehicle speed and a steering angular velocity;
2. The control device for an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein when the steering angle abnormality determining unit determines that there is an abnormality, the damper control unit and the steering wheel return control unit perform control.