JP5034725B2 - Control device for electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、セルフアライニングトルク(SAT)の推定値で電流指令値(若しくは操舵補助指令値)を補正すると共に、補正された電流指令値でモータを駆動制御して車両操舵系に操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に舵角センサを用いずに、車輪速差に基づいてSATの中立点を補正することにより、運転者の操舵感を向上することができる電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。 The present invention corrects the current command value (or steering assist command value) with the estimated value of the self-aligning torque (SAT), and drives the motor with the corrected current command value to control the steering assist force in the vehicle steering system. In particular, it is possible to improve the steering feeling of the driver by correcting the neutral point of the SAT based on the wheel speed difference without using the rudder angle sensor. The present invention relates to a control device for an electric power steering device.
車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク(操舵補助力)を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデュ−ティ比の調整で行っている。 An electric power steering device for energizing a vehicle steering device with an auxiliary load by a rotational force of a motor energizes an auxiliary load to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer. It is supposed to be. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque (steering assist force). In the feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the motor current detection value becomes small. Generally, the adjustment of the motor applied voltage is a duty of PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the tee ratio.
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図9に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイロッド6に連結されている。コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が、減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット30には、バッテリ14から電力が供給されると共に、イグニッションキー11を経てイグニッション信号が入力され、コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThと車速センサ12で検出された車速Vとに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Iの演算を行い、演算された操舵補助指令値Iに基づいてモータ20に供給する電流を制御する。
Here, the general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. It is connected to. The
コントロールユニット30は主としてCPU(MPUやMCUを含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図10のようになる。
The
図10を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThは操舵補助指令値演算部32に入力され、車速センサ12で検出された車速Vも操舵補助指令値演算部32に入力される。操舵補助指令値演算部32は、入力された操舵トルクTh及び車速Vに基づいて、メモリ33に記憶されているアシストマップを参照してモータ20に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Iを決定する。操舵補助指令値Iは減算部30Aに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償部34に入力され、減算部30Aの偏差(I−i)は比例演算部35に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算部36に入力され、その比例出力は加算部30Bに入力される。微分補償部34及び積分補償部36の出力も加算部30Bに加算入力され、加算部30Bでの加算結果である電流制御値Eが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路37に入力される。モータ駆動回路37にはバッテリ14から電力が供給され、モータ20のモータ電流値iはモータ電流検出部38で検出され、モータ電流値iは減算部30Aに入力されてフィードバックされる。
The function and operation of the
このような電動パワーステアリング装置では、いわゆるハンドル戻し制御が行われている。即ち、車両のステアリング装置では、一方に切られたハンドルから運転者が手を離すなり操舵力を抜くなりして、自然に操向車輪が中立位置に戻る制御が行われている。ところが、通常の電動パワーステアリング装置では、自然に操向車輪が中立位置に戻るのを期待していると、特に低速時にはハンドルが戻り難いという不都合がある。これは、路面から各操向車輪にかかる力により自然にハンドルが戻ろうとする際に、モータ及び減速機が有する慣性モーメントや摩擦抵抗などの影響があるからである。その結果、運転者がハンドルから手を離してもハンドルの戻りが遅かったり、ハンドルが中立位置まで戻り切らなかったりするので、運転者は積極的にハンドルを中立位置にまで戻す操作をしなければならず、ワークロードが大きい。 In such an electric power steering apparatus, so-called steering wheel return control is performed. That is, in the vehicle steering device, the driver releases his / her steering force from the steering wheel cut to one side, and the steering force is released, so that the steered wheels are naturally returned to the neutral position. However, in an ordinary electric power steering apparatus, if the steering wheel is expected to return to the neutral position naturally, the steering wheel is difficult to return particularly at low speeds. This is because, when the steering wheel naturally returns from the road surface due to the force applied to each steered wheel, there is an influence such as an inertia moment and a frictional resistance that the motor and the speed reducer have. As a result, even if the driver removes his / her hand from the handle, the return of the handle is slow, or the handle does not return to the neutral position, so the driver must not actively return the handle to the neutral position. The workload is large.
このような不都合を解消する目的で、特開平3−11944号公報(特許文献1)には、ハンドルを一方に切るトルクを弱めると、直ちに戻し操舵が自動的に行われて操向車輪が中立位置に戻る電動パワーステアリング装置が開示されている。特許文献1に開示された電動パワーステアリング装置によれば、ハンドルを中立位置に戻すための積極的な運転操作を行うことが不要になり、運転者のワークロードが軽減される。
In order to eliminate such inconvenience, Japanese Patent Laid-Open No. 3-11944 (Patent Document 1) discloses that when the torque for turning the steering wheel in one direction is weakened, the return steering is automatically performed and the steering wheel is neutral. An electric power steering device that returns to position is disclosed. According to the electric power steering device disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された電動パワーステアリング装置では、通常の電動パワーステアリング装置のハードウェア構成に加えて、操向車輪に対するハンドルの操舵角を検出するための舵角センサが必要であり、その分のコストアップが不可避であり、製造コストが高くなる問題がある。
かかる問題を解決する装置として、特開2000−238652号公報(特許文献2)に開示された電動パワーステアリング装置が提案されている。特許文献2に開示された電動パワーステアリング装置は、左右の各車輪の回転角度位置又は回転角速度に関する車輪速信号をそれぞれ生成する左右一対の車輪速センサと、ステアリングコラムにかかる操舵トルクを検出して操舵トルク信号を生成するトルクセンサと、操舵トルクを補強して操舵力を高めるモータと、車輪速信号のうち少なくとも一方及び操舵トルク信号に基づいてモータを駆動する制御ユニットとを有する電動パワーステアリング装置であり、制御ユニットが、車輪速信号に基づいて左右の各車輪の速度差を示す車輪速差信号を生成する左右車輪速差演算手段と、モータに加えられるモータ端子間電圧及びモータ電流検出値に基づいてモータ回転角速度を推定するモータ回転角速度推定手段と、操舵トルク信号、車輪速差信号及びモータ回転角速度に基づいてハンドルが戻し状態にあるか否かを判定するハンドル戻し検出手段と、ハンドル戻し検出手段によってハンドルが戻し状態にあると判定された場合には、モータに適正な戻し操舵をさせる戻し補正信号を生成する戻し補正制御手段とを具備したものである。
As an apparatus for solving this problem, an electric power steering apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-238652 (Patent Document 2) has been proposed. The electric power steering device disclosed in
しかしながら、特許文献2の電動パワーステアリング装置では、本来ハンドルを戻したい状況に対応しておらず、ハンドル戻し制御として十分ではなく、また、運転者は戻され感を感じてしまう問題がある。
However, the electric power steering device of
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、舵角センサを用いずに安価に、しかも操舵フィーリングを悪化させることなく、SAT推定値によって電流指令値(若しくは操舵補助指令値)の補正を行うと共に、車輪速信号に基づいてSAT推定値の中立点を補正することにより、運転者の操舵感を一層向上することが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。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to reduce the current command value (or the SAT estimated value) without using the steering angle sensor and without deteriorating the steering feeling. Provided is a control device for an electric power steering device that can further improve the driver's steering feeling by correcting the steering assist command value) and correcting the neutral point of the SAT estimated value based on the wheel speed signal. There is to do.
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて算出された電流指令値により操舵系にアシストトルクを付与するモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、SATを推定するSAT推定手段と、前記SAT推定手段で推定されたSAT推定値に基づいて前記電流指令値を補正する補正手段と、車輪速信号に基づいてオフセット量を演算するオフセット量演算手段とを具備し、前記オフセット量演算手段が、前記車輪速信号に基づいて車輪速差を演算する車輪速差演算部と、前記車輪速差に基づいて舵角を推定する舵角推定部と、前記舵角推定部で推定された舵角推定値に基づいて前記オフセット量を演算するオフセット量演算部とで構成されており、前記オフセット量演算部で演算された前記オフセット量を前記SAT推定値に加算することにより前記SAT推定値の中立点を補正することにより達成される。
また、本発明は操舵トルク及び車速に基づいて算出された電流指令値により操舵系にアシストトルクを付与するモータを駆動制御する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、SATを推定するSAT推定手段と、前記SAT推定手段で推定されたSAT推定値に基づいて前記電流指令値を補正する補正手段と、車輪速信号に基づいてオフセット量を演算するオフセット量演算手段とを具備し、前記オフセット量演算手段が、前記車輪速信号に基づいて車輪速差を演算する車輪速差演算部と、前記車輪速差に基づいて舵角を推定する舵角推定部と、前記舵角推定部で推定された舵角推定値に基づいてSATノミナル値を出力する第1関数変換部と、前記車速に感応してゲイン変換する第2関数変換部と、前記SATノミナル値及び前記第2関数変換部の出力を乗算する乗算部と、前記乗算部の出力のノイズ除去を行うフィルタと、前記フィルタの出力を前記電流指令値相当のゲインで前記オフセット量とするゲイン部とで構成されており、前記ゲイン部からの前記オフセット量を前記SAT推定値に加算することにより前記SAT推定値の中立点を補正することにより達成される。
The present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus that drives and controls a motor that applies assist torque to a steering system based on a current command value calculated based on the steering torque and the vehicle speed, and the object of the present invention is to estimate SAT. SAT estimating means for correcting the current command value based on the estimated SAT value estimated by the SAT estimating means, and offset amount calculating means for calculating the offset amount based on the wheel speed signal. The offset amount calculation means calculates a wheel speed difference calculation unit that calculates a wheel speed difference based on the wheel speed signal, a steering angle estimation unit that estimates a steering angle based on the wheel speed difference, and the steering angle estimation And an offset amount calculation unit that calculates the offset amount based on the estimated steering angle estimated by the unit, and the off amount calculated by the offset amount calculation unit It is achieved by correcting the neutral point of the SAT estimated value by adding the Tsu bets amount to the SAT estimated value.
The present invention also relates to a control device for an electric power steering device that drives and controls a motor that applies assist torque to the steering system based on a current command value calculated based on the steering torque and the vehicle speed. SAT estimating means for estimating; correcting means for correcting the current command value based on the SAT estimated value estimated by the SAT estimating means; and offset amount calculating means for calculating the offset amount based on the wheel speed signal. The offset amount calculating means calculates a wheel speed difference calculation unit that calculates a wheel speed difference based on the wheel speed signal, a steering angle estimation unit that estimates a steering angle based on the wheel speed difference, and the steering angle A first function converter that outputs a SAT nominal value based on the estimated steering angle estimated by the estimator; a second function converter that performs gain conversion in response to the vehicle speed; and the SA A multiplier that multiplies the nominal value and the output of the second function converter, a filter that removes noise from the output of the multiplier, and a gain that uses the output of the filter as the offset amount with a gain corresponding to the current command value And is achieved by correcting the neutral point of the SAT estimated value by adding the offset amount from the gain unit to the SAT estimated value .
本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、舵角センサを用いることなく、SAT推定値によって電流指令値(若しくは操舵補助指令値)の補正を行うと共に、車輪速信号に基づく車輪速差によって舵角を推定し、舵角推定値に基づいてSAT推定値の中立点を補正するようにしているので、安価な構成で操舵フィーリングを向上することができる。 According to the control device for the electric power steering apparatus of the present invention, the current command value (or steering assist command value) is corrected by the SAT estimated value without using the steering angle sensor, and the wheel speed difference based on the wheel speed signal is corrected. Thus, the steering angle is estimated and the neutral point of the SAT estimated value is corrected based on the estimated steering angle value. Therefore, the steering feeling can be improved with an inexpensive configuration.
また、SAT推定値の補正によって電流指令値(若しくは操舵補助指令値)の補正を行っているので、ハンドルを戻したい状況に応じてハンドル戻し制御を実行することができる。 Further, since the current command value (or steering assist command value) is corrected by correcting the SAT estimated value, the steering wheel return control can be executed according to the situation where the steering wheel is to be returned.
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、舵角センサを用いることなく、操舵トルク、角速度、角加速度及び電流指令値(操舵補助指令値)に基づいて推定したSAT推定値によって電流指令値(若しくは操舵補助指令値)の補正を行うと共に、車輪速信号に基づいて車輪速差を演算し、車輪速差に基づいて舵角を推定し、舵角推定値に基づいてオフセット量を演算し、演算されたオフセット量によってSAT推定値の中立点(不感帯)を補正するようにしている。このため、ハンドルを戻したい状況に応じてハンドル戻し制御を実行することができ、舵角センサを設ける必要がないため安価であり、SAT推定値の中立点を補正するようにしているため、運転者の操舵感を向上することができる。 The control device of the electric power steering apparatus according to the present invention uses a current command value based on a SAT estimated value estimated based on a steering torque, an angular velocity, an angular acceleration, and a current command value (steering assist command value) without using a steering angle sensor. (Or steering assist command value) is corrected, the wheel speed difference is calculated based on the wheel speed signal, the steering angle is estimated based on the wheel speed difference, and the offset amount is calculated based on the steering angle estimated value. The neutral point (dead zone) of the SAT estimated value is corrected by the calculated offset amount. For this reason, steering wheel return control can be executed according to the situation where the steering wheel is to be returned, and since it is not necessary to provide a steering angle sensor, it is inexpensive and the neutral point of the SAT estimated value is corrected. The steering feeling of the person can be improved.
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明ではSAT推定値に基づいて電流指令値(操舵補助指令値)を補正しているので、先ずSATの発生原理について説明する。 In the present invention, since the current command value (steering assist command value) is corrected based on the estimated SAT value, the generation principle of SAT will be described first.
SATはハンドルを元の位置に戻そうとする力であり、図1に示すように運転者がハンドルを操舵することによって操舵トルクThが発生し、その操舵トルクThに従ってモータMがアシストトルクTmを発生する。その結果、前輪が転舵され、反力としてSATが発生する。その際、モータMの慣性とステアリング機構部の慣性を併せた等価慣性J及び摩擦トルクFrによってハンドル操舵の抵抗となるトルクが生じ、これらの力の釣合を考えると、下記数1の運動方程式が得られる。なお、ωは角速度、ω*は角加速度である。 SAT is a force for returning the steering wheel to the original position, and as shown in FIG. 1, a steering torque Th is generated when the driver steers the steering wheel, and the motor M reduces the assist torque Tm according to the steering torque Th. appear. As a result, the front wheels are steered and SAT is generated as a reaction force. At that time, the torque that becomes the steering steering resistance is generated by the equivalent inertia J and the friction torque Fr that combine the inertia of the motor M and the inertia of the steering mechanism, and considering the balance of these forces, Is obtained. Note that ω is an angular velocity and ω * is an angular acceleration.
トルクセンサにより検出された操舵トルクThはアシストマップ59A、微分器51及びSAT推定手段40内の加算部45Bに入力され、アシストマップ59Aにおいて算出された基本アシストトルクThaが、伝達関数“(T1・s+1)/(T2・s+1)”の伝達関数部59Bを経て、基本アシストトルクThb(電流指令値若しくは操舵補助指令値に相当)として加減算部50Aに加算入力される。また、微分補償のための微分器51において微分された操舵トルクがゲイン部52でゲインKdを乗算され、補償された微分補償トルクThcが加減算部50Aに加算入力される。また、SAT推定手段40で推定されたSAT推定値SAT*がゲイン部43でゲイン演算され、ゲイン部43からのSATフィードバック補償値SAT*fが加減算部50Aに減算入力され、加減算部50Aで加減算処理された電流指令値Iが伝達関数部53及び伝達関数部44に入力される。伝達関数部53及び44はいずれも伝達関数Kt・G(Ktはモータのトルク定数、Gは減速ギア比)を有しており、伝達関数部53はモータ及び減速ギアにより実際に発生するアシストトルクを示すブロックであり、伝達関数部44は推定論理(ソフトウェア)で換算することを示すブロックである。
そして、伝達関数部53で伝達関数Kt・Gを乗算されたアシストトルクTAがブロックA内の減算部50Bに入力され、伝達関数部44で伝達関数Kt・Gを乗算されたモータによる補助(アシスト)トルクTm(=I・Kt・G)が加算部45Bに入力され、加算部45Bで操舵トルクThと加算処理されたトルク信号“Th+Tm”は減算部45Cに入力される。
The steering torque Th detected by the torque sensor is input to the assist
The assist torque TA multiplied by the transfer function Kt · G in the
ブロックAは機構部を簡略的にモデル化した伝達関数ブロックであり、Jは慣性(=モータ慣性とステアリング機構部の慣性を併せた等価慣性)、Frは摩擦トルクである。また、車両からの実SATがブロックA内の減算部50Bに減算入力され、ブロック58からの角速度(コラム軸角速度)ωAが摩擦演算部54を介してFr・sign(ωA)で減算部50Bにフィードバックされ、減算部50Bの減算処理結果である加速トルクTCがブロック58に入力される。ブロック58からの角速度ωAは積分器57で積分され、角度θとなる。角度θは図示しないレゾルバ等の角度検出部に入力され、検出された角度θが角速度算出部56に入力され、角速度算出部56で算出された角速度ωが角加速度算出部55及びSAT推定手段40内の摩擦演算部41に入力され、角加速度算出部55で角加速度ω*が算出される。角加速度ω*はSAT推定手段40内の慣性演算部47に入力される。
Block A is a transfer function block in which the mechanism is simply modeled, J is inertia (= equivalent inertia combining motor inertia and inertia of the steering mechanism), and Fr is friction torque. Further, the actual SAT from the vehicle is subtracted and input to the subtracting unit 50B in the block A, and the angular velocity (column shaft angular velocity) ω A from the
なお、ブロック57はコラム軸角速度ωAから角度θの伝達関数を示すものであり、コラム軸角速度ωAを直接測定するのではなく、減速比Gの減速機を介して得られるモータの角度θを微分して角速度ωを求め、モータ角速度/減速比を求めると、これがコラム軸角速度となるが、実質的にはωA=ωである。
一方、角速度算出部56で算出された角速度ωが、SAT推定手段40内の摩擦演算部41を介してFr・sign(ω)で加算部45Aに入力され、角加速度算出部55からの角加速度ω*が慣性演算部47に入力され、慣性演算部47の出力であるJ・ω*が加算部45Aに入力され、加算部45Aで加算処理された演算値h(=J・ω*+Fr・sign(ω))が減算部45Cに減算入力される。減算部45Cにおいて、トルク信号“Th+Tm”から演算値hが減算処理され、その減算結果は、運転者の操舵感覚を向上するのに必要十分な情報のみをフィードバックするためのQフィルタ42に入力され、Qフィルタ42の出力であるSAT推定値SAT*が、運転者に車両の挙動と合った操舵トルクとなるように設定されているSATゲインKsを有するゲイン部43に入力され、ゲイン部43からのSATフィードバック補償値SAT*fが加減算部50Aに減算入力される。
なお、SAT推定手段40は摩擦演算部41、Qフィルタ42、伝達関数部44、慣性演算部47等で構成されている。
Incidentally, the block 57 is intended to indicate a transfer function of an angle theta from the column shaft angular velocity omega A, rather than measuring the column shaft angular velocity omega A direct angle of the motor obtained through a reduction gear of the speed reduction ratio G theta Is obtained to obtain the angular velocity ω and the motor angular velocity / reduction ratio is obtained, which becomes the column shaft angular velocity, but substantially ω A = ω.
On the other hand, the angular velocity ω calculated by the angular
The SAT estimation means 40 includes a friction calculation unit 41, a
このような本発明の前提となる図2の基本制御系において、SAT推定手段40及びゲイン部43で演算されたSATフィードバック補償値SAT*fは加減算部50Aに入力され、基本操舵トルクThb及び微分補償トルクThcの加算値から減算することによって電流指令値I、つまりアシストトルクTAを補正している。
In the basic control system of FIG. 2 as the premise of the present invention, the SAT feedback compensation value SAT * f calculated by the SAT estimation means 40 and the
ここにおいて、SAT推定手段40で推定されるSAT推定値SAT*とセンサで実測される実SATとの関係は図3に示すようになり、SAT推定値SAT*には不感帯が発生する。即ち、ブラシ付きモータでは、一般的に角速度ωはモータ端子電圧及びモータ電流値から推定するが、ノイズ除去のための不感帯処理があるため、精度の高い角速度ωを求めることができない。角速度ωがゼロであると正確にSATを推定できないため、図3に示すように実SATとSAT推定値SAT*とでは不感帯のある特性となる。このため、本発明ではSAT推定値SAT*がゼロのとき、車輪速差から求めた舵角推定値θ*(=SAT*(θ*))で図3のX1,X2のような補正(オフセット)を行い、SAT=0となるようにハンドル戻し制御を実行する。
車輪速信号はABS(anti-lock brake system)を備えた車両には既に存在しているのでそのまま利用でき、車輪速信号から車輪速差Wdを演算することができる。そして、車輪速差Wdに基づいて舵角θを推定した舵角推定値θ*を求めることができ、舵角推定値θ*によってオフセット量OFSを演算し、オフセット量OFSによってSAT推定値SAT*の中立点を補正(オフセット)する。このようにSAT推定値SAT*の中立点をオフセット量OFSで補正するので、舵角センサを用いることなく、前輪左右車輪速信号を用いてハンドル中立位置まで戻し制御を行うことができる。
Here, the relationship between the SAT estimated value SAT * estimated by the SAT estimating means 40 and the actual SAT actually measured by the sensor is as shown in FIG. 3, and a dead zone occurs in the SAT estimated value SAT * . That is, in a motor with a brush, the angular velocity ω is generally estimated from the motor terminal voltage and the motor current value. However, since there is a dead band process for removing noise, the angular velocity ω with high accuracy cannot be obtained. Since the SAT cannot be accurately estimated when the angular velocity ω is zero, the actual SAT and the estimated SAT value SAT * have a dead zone characteristic as shown in FIG. Therefore, in the present invention, when the SAT estimated value SAT * is zero, the steering angle estimated value θ * (= SAT * (θ * )) obtained from the wheel speed difference is corrected (offset) as X1 and X2 in FIG. ) And handle return control is executed so that SAT = 0.
Since the wheel speed signal already exists in a vehicle having an anti-lock brake system (ABS), it can be used as it is, and the wheel speed difference Wd can be calculated from the wheel speed signal. Then, the steering angle estimated value θ * obtained by estimating the steering angle θ based on the wheel speed difference Wd can be obtained, the offset amount OFS is calculated from the steering angle estimated value θ * , and the SAT estimated value SAT * is calculated from the offset amount OFS . Correct (offset) the neutral point. Thus, since the neutral point of the SAT estimated value SAT * is corrected by the offset amount OFS, it is possible to perform the return control to the steering wheel neutral position using the front wheel left and right wheel speed signals without using the steering angle sensor.
上述した原理に基づいて、本発明の実施形態の一例を図4に示して説明する。また、図4は図2に示す基本制御系に対応しており、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。 Based on the principle described above, an example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 corresponds to the basic control system shown in FIG. 2, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本発明ではオフセット量演算手段として、前輪左右車輪の車輪速信号に基づいて車輪速差Wdを演算する車輪速差演算部60と、車輪速差演算部60で演算された車輪速差Wdに基づいて舵角を推定(舵角推定値=θ*)する舵角推定部61と、舵角推定部61で推定された舵角推定値θ*に基づいてオフセット量OFSを演算するオフセット量演算部62を具備している。そして、オフセット量演算部62で演算したオフセット量OFSを加算部63に入力し、ゲイン部43からのSATフィードバック補償値SAT*fと加算して補正し、その加算結果(=OFS+SAT*f)をSATフィードバック補償値SAT*cとして加減算部50Aに減算入力し、電流指令値(操舵補助指令値)Iを補正している。
In the present invention, as the offset amount calculating means, based on the wheel speed difference calculating unit 60 that calculates the wheel speed difference Wd based on the wheel speed signals of the left and right front wheels, and the wheel speed difference Wd calculated by the wheel speed difference calculating unit 60. A steering angle estimation unit 61 that estimates the steering angle (steering angle estimation value = θ * ), and an offset amount calculation unit that calculates the offset amount OFS based on the steering angle estimation value θ * estimated by the steering angle estimation unit 61 62. Then, the offset amount OFS calculated by the offset amount calculation unit 62 is input to the addition unit 63, added with the SAT feedback compensation value SAT * f from the
車輪速差演算部60は、例えば左右1対の車輪速センサからのパルス信号の間隔をパルスカウンタで計数することにより、左右1対の車輪速信号に基づいた演算を行い、左右の各車輪の速度差を示す車輪速差Wdを生成する。即ち、車両が左右の一方に旋回中には左右の車輪の回転速度の差が生じるので、車輪速差演算部60はその差を検出して数値演算を行うことにより、左右の各車輪の速度差を示す車輪速差Wdを生成する。 The wheel speed difference calculation unit 60 performs calculation based on the pair of left and right wheel speed signals by, for example, counting the interval between the pulse signals from the pair of left and right wheel speed sensors with a pulse counter, and A wheel speed difference Wd indicating a speed difference is generated. That is, since the difference in rotational speed between the left and right wheels occurs while the vehicle is turning to the left or right, the wheel speed difference calculation unit 60 detects the difference and performs a numerical calculation to thereby determine the speed of the left and right wheels. A wheel speed difference Wd indicating the difference is generated.
車輪速差Wdに基づいて、舵角推定部61が舵角推定値θ*を求める手法を図5及び図6を参照して説明する。図5に示すように4輪fl、fr、rl、rrの各旋回半径をRfl,Rfr,Rrl,Rrrとし、前輪fl、frの舵角を便宜的にαl,αrとし、車両の車軸距離をLとし、車幅(左右輪の中心間距離)をEとする。また、前輪車軸中央の旋回半径をRfとし、後輪車軸中央の旋回半径をRrとする。そして、各車輪fl、fr、rl、rrの車輪速(車輪角速度)として左前輪をωfl、右前輪をωfr、左後輪をωrl、右後輪をωrrとすると、車体中心の舵角α(図6参照)と各車輪速ωfl、ωfr、ωrl、ωrrは、下記数2の関係を有することが知られている。
A method in which the rudder angle estimation unit 61 obtains the rudder angle estimated value θ * based on the wheel speed difference Wd will be described with reference to FIGS. 5 and 6. 4-wheel fl as shown in FIG. 5, fr, rl, each turning radius of rr and Rfl, Rfr, Rrl, and Rrr, and the front wheels fl, the steering angle of the fr convenience alpha l, and alpha r, an axle of the vehicle The distance is L, and the vehicle width (the distance between the centers of the left and right wheels) is E. The turning radius at the center of the front wheel axle is Rf, and the turning radius at the center of the rear wheel axle is Rr. As the wheel speeds (wheel angular velocities) of the wheels fl, fr, rl, rr, the left front wheel is ω fl , the right front wheel is ω fr , the left rear wheel is ω rl , and the right rear wheel is ω rr . It is known that the steering angle α (see FIG. 6) and the wheel speeds ω fl , ω fr , ω rl , and ω rr have the relationship of the following
上記数2の舵角αfrontは、舵角推定値θ*に相当している。
The
なお、舵角推定部61の演算は上記数2を演算しても良いし、(ωfl−ωfr)/(ωfl+ωfr)を入力するルックアップテーブルで構成しても良い。
The calculation by the rudder angle estimation unit 61 may be calculated by the
次に、オフセット量演算部62について説明する。オフセット量演算部62は舵角推定部61からの舵角推定値θ*に所定値を乗算してオフセット量OFSとしても良い。所定値は車速Vに応じて可変としても良く、最終演算値にリミッタを設けて出力を制限するようにしても良い。更に、特願2006−129331のように、図7の構成で、舵角推定値θ*と車速Vにより規範SATを求め、規範SATに応じてオフセット量OFSを求めるようにしても良い。この場合、SAT推定値SAT*がゼロの近傍で、規範SAT相当の電流指令値をオフセット量OFSとして与えるようにする。 Next, the offset amount calculation unit 62 will be described. The offset amount calculation unit 62 may multiply the steering angle estimation value θ * from the steering angle estimation unit 61 by a predetermined value to obtain the offset amount OFS. The predetermined value may be variable according to the vehicle speed V, and the output may be limited by providing a limiter for the final calculated value. Further, as in Japanese Patent Application No. 2006-129331, in the configuration of FIG. 7, the standard SAT may be obtained from the steering angle estimated value θ * and the vehicle speed V, and the offset amount OFS may be obtained according to the standard SAT. In this case, the current command value corresponding to the normative SAT is given as the offset amount OFS in the vicinity of the SAT estimated value SAT * being zero.
また、図8に示すように、舵角推定値θ*及び車速Vに基づいてオフセット量OFSを求めるようにしても良い。即ち、舵角推定値θ*を関数変換部64においてSATのノミナル値Nvとして乗算部66に入力すると共に、車速Vを車速感応ゲインの関数変換部65を経て乗算部66に入力し、乗算部66の乗算結果をノイズ除去のフィルタ67及び変換係数Knのゲイン部68を通過させることによってオフセット量OFSを求める。なお、ゲイン部68の変換係数Knは、電流指令値相当にするための係数である。
Further, as shown in FIG. 8, the offset amount OFS may be obtained based on the estimated steering angle value θ * and the vehicle speed V. That is, the steering angle estimated value θ * is input to the
1 ハンドル
2 コラム軸
10 トルクセンサ
12 車速センサ
20 モータ
30 コントロールユニット
32 操舵補助指令値演算部
40 SAT推定手段
41、54 摩擦演算部
42 Qフィルタ
43、52 ゲイン部
44、53、59B 伝達関数部
55 角加速度算出部
56 角速度算出部
59A アシストマップ
60 車輪速差演算部
61 舵角推定部
62 オフセット量演算部
64,65 関数変換部
66 乗算部
67 フィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
SATを推定するSAT推定手段と、前記SAT推定手段で推定されたSAT推定値に基づいて前記電流指令値を補正する補正手段と、車輪速信号に基づいてオフセット量を演算するオフセット量演算手段とを具備し、
前記オフセット量演算手段が、前記車輪速信号に基づいて車輪速差を演算する車輪速差演算部と、前記車輪速差に基づいて舵角を推定する舵角推定部と、前記舵角推定部で推定された舵角推定値に基づいて前記オフセット量を演算するオフセット量演算部とで構成されており、
前記オフセット量演算部で演算された前記オフセット量を前記SAT推定値に加算することにより前記SAT推定値の中立点を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。 In a control device for an electric power steering device that drives and controls a motor that applies assist torque to a steering system based on a current command value calculated based on steering torque and vehicle speed,
SAT estimating means for estimating SAT, correcting means for correcting the current command value based on the SAT estimated value estimated by the SAT estimating means, offset amount calculating means for calculating an offset amount based on a wheel speed signal, Comprising
The offset amount calculation means calculates a wheel speed difference calculation unit that calculates a wheel speed difference based on the wheel speed signal, a steering angle estimation unit that estimates a steering angle based on the wheel speed difference, and the steering angle estimation unit And an offset amount calculation unit that calculates the offset amount based on the estimated steering angle estimated at
A control device for an electric power steering apparatus, wherein a neutral point of the SAT estimated value is corrected by adding the offset amount calculated by the offset amount calculating unit to the SAT estimated value .
SATを推定するSAT推定手段と、前記SAT推定手段で推定されたSAT推定値に基づいて前記電流指令値を補正する補正手段と、車輪速信号に基づいてオフセット量を演算するオフセット量演算手段とを具備し、
前記オフセット量演算手段が、前記車輪速信号に基づいて車輪速差を演算する車輪速差演算部と、前記車輪速差に基づいて舵角を推定する舵角推定部と、前記舵角推定部で推定された舵角推定値に基づいてSATノミナル値を出力する第1関数変換部と、前記車速に感応してゲイン変換する第2関数変換部と、前記SATノミナル値及び前記第2関数変換部の出力を乗算する乗算部と、前記乗算部の出力のノイズ除去を行うフィルタと、前記フィルタの出力を前記電流指令値相当のゲインで前記オフセット量とするゲイン部とで構成されており、
前記ゲイン部からの前記オフセット量を前記SAT推定値に加算することにより前記SAT推定値の中立点を補正することを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。 In a control device for an electric power steering device that drives and controls a motor that applies assist torque to a steering system based on a current command value calculated based on steering torque and vehicle speed,
SAT estimating means for estimating SAT, correcting means for correcting the current command value based on the SAT estimated value estimated by the SAT estimating means, offset amount calculating means for calculating an offset amount based on a wheel speed signal, Comprising
The offset amount calculation means calculates a wheel speed difference calculation unit that calculates a wheel speed difference based on the wheel speed signal, a steering angle estimation unit that estimates a steering angle based on the wheel speed difference, and the steering angle estimation unit A first function conversion unit that outputs a SAT nominal value based on the estimated steering angle estimated in step S2, a second function conversion unit that performs gain conversion in response to the vehicle speed, the SAT nominal value, and the second function conversion. A multiplication unit that multiplies the output of the unit, a filter that removes noise from the output of the multiplication unit, and a gain unit that uses the output of the filter as the offset amount with a gain corresponding to the current command value,
A control device for an electric power steering apparatus, wherein a neutral point of the SAT estimated value is corrected by adding the offset amount from the gain unit to the SAT estimated value .
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