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JP5108860B2 - Electric power steering device - Google Patents

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JP5108860B2 JP2009263488A JP2009263488A JP5108860B2 JP 5108860 B2 JP5108860 B2 JP 5108860B2 JP 2009263488 A JP2009263488 A JP 2009263488A JP 2009263488 A JP2009263488 A JP 2009263488A JP 5108860 B2 JP5108860 B2 JP 5108860B2
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Description

本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to an electric power steering apparatus.

電動パワーステアリング装置は、電動機が操舵トルクの大きさに応じた補助トルクを発生し、この補助トルクをステアリング系に伝達して、運転者の操舵力を軽減するものである。電動パワーステアリング装置では、ピニオン軸のピニオンギアとラック軸のラック歯を噛合したり、ピニオン軸がウォームキアを介して電動機と連係させたりする構成であるため、機械的なフリクション(摩擦)が発生する。
特許文献1(特開平10−316005号公報)には、補助トルクに加えてステアリングホイールの切り込み時・戻り時に電動機にフリクション補償トルクを発生させ、フリクションを打ち消したり、見かけ上はフリクションと同質のトルクを発生させたりして、操舵フィーリングを向上させることのできる電動パワーステアリング制御装置が開示されている。
In the electric power steering device, the electric motor generates an auxiliary torque corresponding to the magnitude of the steering torque, and the auxiliary torque is transmitted to the steering system to reduce the driver's steering force. In the electric power steering device, the pinion gear of the pinion shaft and the rack teeth of the rack shaft mesh with each other, or the pinion shaft is linked to the electric motor via the worm chia, so mechanical friction (friction) is generated. .
In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-31605), in addition to the auxiliary torque, a friction compensation torque is generated in the motor when the steering wheel is turned or returned, so that the friction is canceled or apparently the same quality as the friction. An electric power steering control device that can improve steering feeling by generating the above is disclosed.

特開平10−316005号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-316005

しかしながら、特許文献1で開示された方法では、車両速度が一定の場合には、運転者がどのような操舵をしたとしても、一定のフリクションしか補償することができない。このため、ステアリングホイールの往きと戻りの切り初めの操舵フィーリングが低下してしまうという問題がある。   However, according to the method disclosed in Patent Document 1, when the vehicle speed is constant, only a certain amount of friction can be compensated no matter what steering the driver performs. For this reason, there is a problem that the steering feeling at the beginning of turning and returning of the steering wheel is lowered.

そこで本発明は、操舵フィーリングを向上させることができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can improve steering feeling.

本発明は、このような課題を解決するために、請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、運転者がステアリングホイールを操舵する際の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段からの信号に基づき基本アシスト指令値を決定する基本アシスト指令値決定手段と、前記基本アシスト指令値決定手段からの基本アシスト指令値に基づき運転者の操舵をアシストするアシストトルクを発生させる電動機と、を備える電動パワーステアリング装置において、前記基本アシスト指令値決定手段にフリクションを補償するためのフリクション補償値を決定するフリクション補償値決定手段と、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段からの信号に基づき前記ステアリングホイールの回転速度を算出する舵角速度算出手段を有し、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクの方向と前記舵角速度算出手段で算出された前記ステアリングホイールの回転速度の方向が一致する場合を往き状態とし、前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクの方向と前記舵角速度算出手段で算出された前記ステアリングホイールの回転速度の方向が異なる場合を戻り状態とし、前記往き状態時と前記戻り状態時の前記フリクション補償値決定手段からのフリクション補償値を前記操舵角が大きくなるに従って大きくし、前記フリクション補償値は上限値を有し、この上限値は前記戻り状態時よりも前記往き状態時の方が高いことを特徴とする。 In order to solve such a problem, the present invention provides an electric power steering apparatus according to claim 1, a steering torque detecting means for detecting a steering torque when a driver steers a steering wheel, and the steering torque detection. A basic assist command value determining means for determining a basic assist command value based on a signal from the means; an electric motor for generating an assist torque for assisting a driver's steering based on the basic assist command value from the basic assist command value determining means; In the electric power steering apparatus comprising: a friction compensation value determining means for determining a friction compensation value for compensating the friction in the basic assist command value determining means; a steering angle detecting means for detecting a steering angle of the steering wheel; And the steering based on a signal from the steering angle detecting means. A steering angular velocity calculating means for calculating the rotational speed of eel, the case where the direction of the rotational speed of the detected steering torque detection means the the direction of the steering torque the said steering wheel calculated by the steering angular velocity calculating means coincides , And a return state when the direction of the steering torque detected by the steering torque detector and the direction of the rotational speed of the steering wheel calculated by the rudder angular velocity calculator are different from each other. The friction compensation value from the friction compensation value determining means in the return state is increased as the steering angle increases , the friction compensation value has an upper limit value, and the upper limit value is greater than the forward state than in the return state. It is characterized by a higher hour .

本発明によれば、往きと戻りで操舵角に応じてフリクション補償値を変えるので操舵フ
ィーリングを向上させることができる。また、往きの上限値を高くすることで、上限値に達した後のステアリングホイールにしっかりとした安定感を付与することができる。
According to the present invention, since the friction compensation value is changed according to the steering angle between forward and backward, the steering feeling can be improved. Further, by increasing the upper limit value of the forward travel, it is possible to give a firm sense of stability to the steering wheel after reaching the upper limit value.

また、請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、前記上限値に達するまでの前記フリクション補償値の前記戻り状態時の増加率は前記往き状態時の増加率より高いことを特徴とする。 The electric power steering apparatus according to claim 2 is characterized in that an increase rate in the return state of the friction compensation value until the upper limit value is reached is higher than an increase rate in the forward state .

本発明によれば、戻りのフリクション補償値の立ち上がりを早くすることで、ステアリングホイールの切り始めにしっかりとした安定感を付与することができる。また、往きのフリクション補償値の立ち上がりを遅くすることで、ステアリングホイールの切り始めのすっきり感を付与することができる。 According to the present invention, it is possible to give a firm sense of stability at the start of turning the steering wheel by increasing the rise of the return friction compensation value. Further, by slowing the rising of the forward friction compensation value, it is possible to give a refreshing feeling at the start of turning the steering wheel .

また、請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、前記往き状態時と前記戻り状態時の前記フリクション補償値決定手段からの操舵トルクに応じたフリクション補償値を前記操舵トルクが大きくなるに従って大きくし、前記操舵トルクに応じたフリクション補償値は上限値を有し、前記上限値に達するまでの前記操舵トルクに応じたフリクション補償値の前記往き状態時の増加率は前記戻り状態時の増加率より高いことを特徴とする。 The electric power steering apparatus according to claim 3 increases a friction compensation value according to a steering torque from the friction compensation value determining means in the forward state and the return state as the steering torque increases, The friction compensation value according to the steering torque has an upper limit value, and the rate of increase in the friction compensation value according to the steering torque until reaching the upper limit value in the forward state is higher than the rate of increase in the return state. It is characterized by that.

本発明によれば、戻り状態のゲインより往き状態のゲインを高く設定することにより、戻り状態時のトルク入力時は、往き状態時のトルク入力時よりもフリクションを下げ、すっきりとした操作フィーリングを付与することができる。 According to the present invention, the gain in the forward state is set higher than the gain in the return state, so that the friction at the time of torque input in the return state is lower than that at the time of torque input in the forward state and the operation feeling is refreshed. Can be granted .

また、請求項4に係る電動パワーステアリング装置は、前記電動機はシンクロナスリラクタンスモータであることを特徴とする。   The electric power steering apparatus according to a fourth aspect is characterized in that the electric motor is a synchronous reluctance motor.

本発明によれば、シンクロナスリラクタンスモータの場合は磁石がない分、フリクション補償が多く必要になるが、請求項1から請求項3に係る発明の手法でフリクション補償を付与することで、リラクタンスモータを用いた場合にも、操舵フィーリングを向上させることができる。   According to the present invention, in the case of the synchronous reluctance motor, since there is no magnet, a lot of friction compensation is required. However, by applying the friction compensation by the method of the invention according to claims 1 to 3, the reluctance motor is provided. The steering feeling can also be improved when using.

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、操舵フィーリングを向上させることができる。   The electric power steering apparatus according to the present invention can improve the steering feeling.

本実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power steering apparatus of this embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における制御装置のDUTY信号生成部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the DUTY signal generation part of the control apparatus in the electric power steering apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における制御装置の目標電流生成部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the target electric current production | generation part of the control apparatus in the electric power steering apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるベース信号演算部の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the base signal calculating part in the electric power steering apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるダンパ補償信号演算部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the damper compensation signal calculating part in the electric power steering apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるベースフリクション信号演算部の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the base friction signal calculating part in the electric power steering apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における車速レシオ演算部の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the vehicle speed ratio calculating part in the electric power steering apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における舵角レシオ演算部の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the steering angle ratio calculating part in the electric power steering apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるピニオントルクレシオ演算部の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the pinion torque ratio calculating part in the electric power steering device of 1st Embodiment. 第2の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるベース信号演算部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the base signal calculating part in the electric power steering apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の電動パワーステアリング装置における往き戻りレシオ演算部が実行する往き戻りレシオ更新のフローチャートである。It is a flowchart of the forward / backward ratio update which the forward / backward ratio calculating part in the electric power steering device of 2nd Embodiment performs.

(第1の実施形態)
以下、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
(First embodiment)
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

≪電動パワーステアリング装置の構成≫
図1を用いて本実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の構成について説明する。
図1は、本実施形態の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール2が設けられたメインステアリングシャフト3と、シャフト1と、ピニオン軸5とが、2つのユニバーサルジョイント(自在継手)4によって連結されている。また、ピニオン軸5の下端部に設けられたピニオンギア7は、車幅方向に往復運動可能なラック軸8のラック歯8aに噛合し、ラック軸8の両端には、タイロッド9,9を介して左右の転舵輪10,10が連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール2の操舵時に車両の進行方向を変えることができる。ここで、ラック軸8、ラック歯8a、タイロッド9,9は転舵機構を構成する。なお、ピニオン軸5はその下部、中間部、上部を軸受6a,6b,6cを介してステアリングギアボックス20に支持されている。
≪Configuration of electric power steering device≫
The configuration of the electric power steering apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electric power steering apparatus according to the present embodiment.
In the electric power steering apparatus 100, a main steering shaft 3 provided with a steering wheel 2, a shaft 1, and a pinion shaft 5 are connected by two universal joints (universal joints) 4. The pinion gear 7 provided at the lower end of the pinion shaft 5 meshes with the rack teeth 8a of the rack shaft 8 that can reciprocate in the vehicle width direction. The left and right steered wheels 10 are connected. With this configuration, the electric power steering apparatus 100 can change the traveling direction of the vehicle when the steering wheel 2 is steered. Here, the rack shaft 8, the rack teeth 8a, and the tie rods 9 and 9 constitute a turning mechanism. The pinion shaft 5 is supported by the steering gear box 20 through the bearings 6a, 6b, and 6c at its lower, middle, and upper portions.

また、電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール2の操舵時の操舵力を軽減するための補助操舵力を供給する電動機11を備えており、この電動機11の出力軸に設けられたウォームギア12が、ピニオン軸5に設けられたウォームホイールギア13に噛合している。即ち、ウォームギア12とウォームホイールギア13とで減速機構が構成されている。また、電動機11、電動機11の回転子(図示せず)に連結されているウォームギア12、ウォームホイールギア13、ピニオン軸5、ラック軸8、ラック歯8a、タイロッド9,9等により、ステアリング系が構成される。   The electric power steering apparatus 100 includes an electric motor 11 that supplies an auxiliary steering force for reducing the steering force when the steering wheel 2 is steered. A worm gear 12 provided on the output shaft of the electric motor 11 is It meshes with a worm wheel gear 13 provided on the pinion shaft 5. That is, the worm gear 12 and the worm wheel gear 13 constitute a speed reduction mechanism. Further, the steering system is constituted by the electric motor 11, the worm gear 12, the worm wheel gear 13, the pinion shaft 5, the rack shaft 8, the rack teeth 8a, the tie rods 9 and 9 connected to the rotor (not shown) of the electric motor 11. Composed.

電動機11は、複数の界磁コイルを備えた固定子(図示せず)と、この固定子の内部で回転する回転子(図示せず)とを有してなる3相ブラシレスモータであり、電気動力を機械的動力(PM =ωm M )に変換するものである。ここで、ωm は回転速度であり、TM は電動機11の発生トルク(アシストトルク)である。また、発生トルクTM と実際に出力として取り出すことができる出力トルクTM ´との関係は、下記(1)式によって表現される。(i:ウォームギア12とウォームホイールギア13との減速比)
M ´=TM −(cm ・dθm /dt+Jm ・d2 θm /dt2 )i2 ・・・(1)
上記(1)式より、出力トルクTM ´と電動機11の回転角θm との関係は、電動機11の回転子の慣性モーメントJm と粘性係数cm とによって規定され、車両特性や車両状態に無関係である。
The electric motor 11 is a three-phase brushless motor having a stator (not shown) having a plurality of field coils and a rotor (not shown) that rotates inside the stator. The power is converted into mechanical power (P M = ω m T M ). Here, ω m is a rotation speed, and T M is a generated torque (assist torque) of the electric motor 11. Further, the relationship between the generated torque T M and the output torque T M ′ that can be actually extracted as output is expressed by the following equation (1). (I: Reduction ratio between the worm gear 12 and the worm wheel gear 13)
T M ′ = T M − ( cm · dθ m / dt + J m · d 2 θ m / dt 2 ) i 2 (1)
From the above equation (1), the relationship between the output torque T M ′ and the rotation angle θ m of the electric motor 11 is defined by the inertia moment J m of the rotor of the electric motor 11 and the viscosity coefficient cm, and the vehicle characteristics and the vehicle state Is irrelevant.

更に、電動パワーステアリング装置100は、制御装置200と、電動機11を駆動する電動機駆動手段60と、レゾルバ50と、ピニオン軸5に加えられるピニオントルクを検出するトルクセンサ30と、トルクセンサ30の出力を増幅する差動増幅回路40と、車速センサ35とを備えている。   Further, the electric power steering device 100 includes a control device 200, electric motor driving means 60 for driving the electric motor 11, a resolver 50, a torque sensor 30 for detecting pinion torque applied to the pinion shaft 5, and an output of the torque sensor 30. Is provided with a differential amplifier circuit 40 and a vehicle speed sensor 35.

電動機駆動手段60は、例えば、3相のFETブリッジ回路のような複数のスイッチング素子を備え、制御装置200から出力されたDUTY(DUTY U、DUTY V、DUTY W)信号を用いて、矩形波電圧を生成し、電動機11を駆動するものである。また、電動機駆動手段60は図示しないホール素子を用いて3相の電機子電流I(IU、IV、IW)を検出する機能を備えている。   The motor driving means 60 includes a plurality of switching elements such as a three-phase FET bridge circuit, for example, and uses a DUTY (DUTY U, DUTY V, DUTY W) signal output from the control device 200 to generate a rectangular wave voltage. Is generated and the electric motor 11 is driven. The motor driving means 60 has a function of detecting a three-phase armature current I (IU, IV, IW) using a hall element (not shown).

レゾルバ50は、電動機11の回転角θm を検出し、回転角信号θmS を出力するものであり、例えば、磁気抵抗変化を検出するセンサを周方向に等間隔の複数の凹凸部を設けた磁性回転体に近接させたものである。なお、回転角信号θmS は、検出した電動機11の回転角の信号である。
操舵角センサ(操舵角検出手段)37は、メインステアリングシャフト3に取付けられ、ステアリングホイール2の操舵角θを検出し、操舵角信号θS を出力するものである。なお、操舵角信号θS は、検出したステアリングホイール2の操舵角θの信号である。
なお、本実施形態に係る操舵角センサ37は、メインステアリングシャフト3に取付けられる構成として説明するが、これに限られるものではなく、例えば、ラック軸8の位置を検出する位置センサから操舵角θを検出する構成としてもよい。
The resolver 50 detects the rotation angle θ m of the electric motor 11 and outputs a rotation angle signal θ mS . For example, a sensor for detecting a change in magnetoresistance is provided with a plurality of uneven portions at equal intervals in the circumferential direction. It is close to the magnetic rotating body. The rotation angle signal θ mS is a detected rotation angle signal of the electric motor 11.
A steering angle sensor (steering angle detection means) 37 is attached to the main steering shaft 3, detects the steering angle θ of the steering wheel 2, and outputs a steering angle signal θ S. The steering angle signal θ S is a signal of the detected steering angle θ of the steering wheel 2.
The steering angle sensor 37 according to the present embodiment is described as being configured to be attached to the main steering shaft 3, but is not limited to this, for example, the steering angle θ from a position sensor that detects the position of the rack shaft 8. It is good also as a structure which detects.

トルクセンサ(操舵トルク検出手段)30は、ピニオン軸5に加えられるピニオントルクを検出するものであり、ピニオン軸5の軸方向2箇所に逆方向の異方性となるように磁歪膜が被着され、各磁歪膜の表面に検出コイルがピニオン軸5に離間して挿入されている。
ここで、ステアリングホイール2が設けられたメインステアリングシャフト3と、シャフト1と、ピニオン軸5とが、2つのユニバーサルジョイント(自在継手)4によって連結されており、ピニオン軸5に加えられるピニオントルクは、即ち、ステアリングホイール2を操舵する操舵トルクTであるから、トルクセンサ30はステアリングホイール2の操舵トルク検出手段として機能する。
The torque sensor (steering torque detection means) 30 detects pinion torque applied to the pinion shaft 5, and a magnetostrictive film is attached to two axial directions of the pinion shaft 5 so as to have anisotropy in the reverse direction. A detection coil is inserted on the surface of each magnetostrictive film so as to be separated from the pinion shaft 5.
Here, the main steering shaft 3 provided with the steering wheel 2, the shaft 1, and the pinion shaft 5 are connected by two universal joints (universal joints) 4, and the pinion torque applied to the pinion shaft 5 is That is, since it is the steering torque T for steering the steering wheel 2, the torque sensor 30 functions as a steering torque detection means for the steering wheel 2.

差動増幅回路40は、検出コイルがインダクタンス変化として検出した2つの磁歪膜の透磁率変化の差分を増幅し、トルク信号TS を出力するものである。なお、このトルク信号TS は、ピニオントルクレベルを示す信号である。 The differential amplifier circuit 40 is one in which the detection coil by amplifying a difference of magnetic permeability changes in the two magnetostrictive films detected as an inductance change, and outputs a torque signal T S. Incidentally, the torque signal T S is a signal indicating a pinion torque level.

車速センサ35は、車両の車速Vを単位時間あたりのパルス数として検出するものであり、車速信号VS を出力する。 The vehicle speed sensor 35 detects the vehicle speed V of the vehicle as the number of pulses per unit time, and outputs a vehicle speed signal V S.

制御装置200は、CPU、ROM、RAM等を備えるマイクロコンピュータからなり、電動機駆動手段60からの3相電流I、レゾルバ50からの回転角信号θmS 、車速センサ35からの車速信号VS 、操舵角センサ37からの操舵角信号θS 、差動増幅回路40からのトルク信号TS から得られる前記の発生トルクTM で、電動機11を駆動させるためのDUTY信号を電動機駆動手段60に出力する。このDUTY信号の出力により、電動機駆動手段60は、前記の発生トルクTM で電動機11を駆動させる。 The control device 200 includes a microcomputer having a CPU, ROM, RAM, and the like, and includes a three-phase current I from the motor driving means 60, a rotation angle signal θ mS from the resolver 50, a vehicle speed signal V S from the vehicle speed sensor 35, steering. A DUTY signal for driving the motor 11 is output to the motor driving means 60 with the steering angle signal θ S from the angle sensor 37 and the generated torque T M obtained from the torque signal T S from the differential amplifier circuit 40. . The output of the DUTY signal, the motor drive unit 60 drives the motor 11 by the torque generated T M.

また、制御装置200は、目標電流信号生成部201と、DUTY信号生成部202とを備える。
次に、図2および図3を用いて目標電流信号生成部201とDUTY信号生成部202ついて、説明する。
図2は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における制御装置のDUTY信号生成部の機能構成を示す図である。図3は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における制御装置の目標電流生成部の機能構成を示す図である。
In addition, the control device 200 includes a target current signal generation unit 201 and a DUTY signal generation unit 202.
Next, the target current signal generation unit 201 and the DUTY signal generation unit 202 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of a DUTY signal generation unit of the control device in the electric power steering apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of a target current generation unit of the control device in the electric power steering apparatus according to the first embodiment.

≪DUTY信号生成部の構成≫
図2に示すように、DUTY信号生成部202は、励磁電流生成部260、Q軸(トルク軸)PID制御部270、D軸(磁極軸)PID制御部275、2軸3相変換部280、3相2軸変換部285、PWM変換部290、加算器253,254を機能ブロックとして備える。
<< Configuration of DUTY signal generator >>
As shown in FIG. 2, the DUTY signal generation unit 202 includes an excitation current generation unit 260, a Q-axis (torque axis) PID control unit 270, a D-axis (magnetic pole axis) PID control unit 275, a 2-axis three-phase conversion unit 280, A three-phase two-axis conversion unit 285, a PWM conversion unit 290, and adders 253 and 254 are provided as functional blocks.

3相2軸変換部285は、電動機駆動手段60(図1参照)が検出する電動機11(図1参照)の3相電流IU、IV、IWを、電動機11の回転子の磁極軸であるD軸の電流(ID)と、このD軸に対して電気的に90度回転した軸であるQ軸の電流(IQ)に変換するものであり、D軸電流IDは励磁電流に比例し、Q軸電流IQは電動機11の発生トルクTM に比例する。 The three-phase two-axis conversion unit 285 uses the three-phase currents IU, IV, and IW of the electric motor 11 (see FIG. 1) detected by the electric motor driving unit 60 (see FIG. 1) as the magnetic pole axis of the rotor of the electric motor 11. A shaft current (ID) is converted into a Q-axis current (IQ) that is an axis electrically rotated 90 degrees with respect to the D-axis. The D-axis current ID is proportional to the excitation current, and Q The shaft current IQ is proportional to the generated torque T M of the electric motor 11.

励磁電流生成部260は、電動機11(図1参照)の励磁電流目標値を生成して出力する。   The exciting current generator 260 generates and outputs an exciting current target value for the electric motor 11 (see FIG. 1).

D軸(磁極軸)PID制御部275は、加算器254の出力信号を、即ち、3相2軸変換部285から出力されたD軸電流IDと励磁電流生成部260で生成された励磁電流目標値との差分を、減少するようにP(比例)制御、I(積分)制御およびD(微分)制御を行う。   The D-axis (magnetic pole axis) PID control unit 275 outputs the output signal of the adder 254, that is, the D-axis current ID output from the three-phase two-axis conversion unit 285 and the excitation current target generated by the excitation current generation unit 260. P (proportional) control, I (integral) control, and D (differential) control are performed so as to reduce the difference from the value.

Q軸(トルク軸)PID制御部270は、加算器253の出力信号を、即ち、3相2軸変換部285から出力されたQ軸電流IQとこのQ軸電流IQの目標電流IMとの差分である偏差信号IEを、減少するようにP(比例)制御、I(積分)制御およびD(微分)制御を行う。なお、電動機11(図1参照)の発生トルクTM を規定するQ軸電流IQの目標電流IMは目標電流信号生成部201が出力する信号であり、詳細については後述する。 The Q-axis (torque axis) PID control unit 270 outputs the output signal of the adder 253, that is, the difference between the Q-axis current IQ output from the three-phase two-axis conversion unit 285 and the target current IM of the Q-axis current IQ. P (proportional) control, I (integral) control, and D (differential) control are performed so as to decrease the deviation signal IE. The target current IM of the Q-axis current IQ that defines the generated torque T M of the electric motor 11 (see FIG. 1) is a signal output from the target current signal generation unit 201, and details will be described later.

2軸3相変換部280は、Q軸(トルク軸)PID制御部270の出力信号VQとD軸(磁極軸)PID制御部275の出力信号VDとの2軸信号を3相信号UU、UV、UWに変換して出力する。なお、2軸3相変換部280は、レゾルバ50(図1参照)から出力された電動機11(図1参照)の回転角信号θmS が入力され、回転子の磁極位置に応じた信号が出力される。 The 2-axis 3-phase conversion unit 280 converts the 2-axis signal of the output signal VQ of the Q-axis (torque axis) PID control unit 270 and the output signal VD of the D-axis (magnetic pole axis) PID control unit 275 into 3-phase signals UU, UV , Convert to UW and output. The biaxial three-phase converter 280 receives the rotation angle signal θ mS of the electric motor 11 (see FIG. 1) output from the resolver 50 (see FIG. 1) and outputs a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor. Is done.

PWM変換部290は、2軸3相変換部280から出力された3相信号UU、UV、UWの大きさに比例したパルス幅のON/OFF信号[PWM(Pulse Width Modulation)信号]であるDUTY信号(DUTY U、DUTY Y、DUTY W)を生成して電動機駆動手段60(図1参照)に出力する。なお、PWM変換部290は、レゾルバ50(図1参照)から出力された電動機11(図1参照)の回転角信号θmS が入力され、回転子の磁極位置に応じた信号が出力される。 The PWM converter 290 is an ON / OFF signal [PWM (Pulse Width Modulation) signal] having a pulse width proportional to the magnitude of the three-phase signals UU, UV, UW output from the biaxial three-phase converter 280. Signals (DUTY U, DUTY Y, DUTY W) are generated and output to the motor driving means 60 (see FIG. 1). The PWM converter 290 receives the rotation angle signal θ mS of the electric motor 11 (see FIG. 1) output from the resolver 50 (see FIG. 1) and outputs a signal corresponding to the magnetic pole position of the rotor.

≪目標電流信号生成部の構成≫
図3に示すように、目標電流信号生成部(基本アシスト指令値決定手段)201は、ベース信号演算部210、ダンパ補償信号演算部220、イナーシャ補償信号演算部230、舵角速度算出部240、往き戻り状態検出部245、加算器251,252を機能ブロックとして備える。
電動機11(図1参照)の発生トルクTM を規定するQ軸電流IQの目標電流IMの生成について、以下、説明する。
加算器251は、ベース信号演算部210が出力するベースアシスト電流A1からダンパ補償信号演算部220が出力するダンパ補償電流A2を減算し、加算器252に出力する。加算器252は、加算器251からの出力値(A1−A2)にイナーシャ補償信号演算部230が出力するイナーシャ補償電流A3を加算して目標電流IM(すなわち、IM=A1−A2+A3)としてDUTY信号生成部202に出力する。
なお、目標電流IMが請求項に記載の「基本アシスト指令値」に対応し、ダンパ補償電流A2が請求項に記載の「フリクション補償値」に対応する。
<< Configuration of target current signal generator >>
As shown in FIG. 3, the target current signal generation unit (basic assist command value determination means) 201 includes a base signal calculation unit 210, a damper compensation signal calculation unit 220, an inertia compensation signal calculation unit 230, a steering angular velocity calculation unit 240, and a forward trip. A return state detection unit 245 and adders 251 and 252 are provided as functional blocks.
The generation of the target current IM of the Q-axis current IQ that defines the generated torque T M of the electric motor 11 (see FIG. 1) will be described below.
The adder 251 subtracts the damper compensation current A2 output from the damper compensation signal calculation unit 220 from the base assist current A1 output from the base signal calculation unit 210, and outputs the result to the adder 252. The adder 252 adds the inertia compensation current A3 output from the inertia compensation signal calculation unit 230 to the output value (A1-A2) from the adder 251 to obtain the DUTY signal as the target current IM (that is, IM = A1-A2 + A3). The data is output to the generation unit 202.
The target current IM corresponds to the “basic assist command value” recited in the claims, and the damper compensation current A2 corresponds to the “friction compensation value” recited in the claims.

<ベース信号演算部>
ベース信号演算部210は、差動増幅回路40(図1参照)が出力するトルク信号TS と、車速センサ35(図1参照)が出力する車速信号VS とから、目標電流IMの基準となるベースアシスト電流A1を生成し、加算器251に出力する。
このベースアシスト電流A1は、実験測定等によって予め設定されベース信号演算部210に格納されたベースマップ210aを参照することによって、行われる。
<Base signal calculation unit>
Base signal computing part 210 from the torque signal T S for outputting the differential amplifier circuit 40 (see FIG. 1), a vehicle speed signal V S of the vehicle speed sensor 35 (see FIG. 1) outputs, a reference of the target current IM The base assist current A1 is generated and output to the adder 251.
The base assist current A1 is performed by referring to a base map 210a that is set in advance by experimental measurement or the like and stored in the base signal calculation unit 210.

図4を用いて、ベース信号演算部210に格納されたベースマップ210aのトルク信号TS 及び車速信号VS とベースアシスト電流A1との対応関係を説明する。
図4は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるベース信号演算部の特性を示す図である。
ベースマップ210aでは、トルク信号TS のレベルが小さいときはベースアシスト電流A1がゼロレベルに設定される非アシスト領域N1が設けられ、この非アシスト領域N1よりもトルク信号TS のレベルが大きくなると、ゲインG1で直線的に増加する特性を備えている。
また、ベースマップ210aでは、トルク信号TS のレベルが所定レベル以上のとき、ゲインがG1からG2に増加(傾きが増加)し、更にトルク信号TS のレベルが増加して前記所定レベルよりも高い所定レベル以上となったとき、ベースアシスト電流A1のレベルが飽和する特性を備えている。
The correspondence relationship between the torque signal T S and the vehicle speed signal V S of the base map 210a stored in the base signal calculation unit 210 and the base assist current A1 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of the base signal calculation unit in the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
In the base map 210a, when the level of the torque signal T S is small, a non-assist region N1 where the base assist current A1 is set to zero level is provided, and when the level of the torque signal T S becomes larger than the non-assist region N1. , And has a characteristic of increasing linearly with the gain G1.
In the base map 210a, when the level of the torque signal T S is equal to or higher than a predetermined level, the gain increases from G1 to G2 (inclination increases), and the level of the torque signal T S further increases to exceed the predetermined level. It has a characteristic that the level of the base assist current A1 is saturated when it becomes higher than a predetermined level.

更に、ベースマップ210aでは、車速Vが大きく高速になるに従って、ゲインG1,G2が低くなり、且つ、非アシスト領域N1が大きくなる特性を備えている。この特性を備えていることにより、車速ゼロの据え切り操作時が最も負荷が重く、中低速時では比較的負荷が軽くなり、高速時ではマニュアルステアリング領域を大きくとって路面情報を運転者に与えるようにしている。   Further, the base map 210a has characteristics that the gains G1 and G2 are reduced and the non-assist region N1 is increased as the vehicle speed V is increased. Because of this characteristic, the load is the heaviest during stationary operation at zero vehicle speed, the load is relatively light at medium and low speeds, and the road surface information is given to the driver by taking up the manual steering area at high speeds. I am doing so.

<イナーシャ補償信号演算部>
図3に戻り、イナーシャ補償信号演算部230は、差動増幅回路40(図1参照)が出力するトルク信号TS からイナーシャ補償電流A3を生成し、加算器252に出力する。
このイナーシャ補償電流A3は、実験測定等によって予め設定されイナーシャ補償信号演算部230に格納されたイナーシャマップ230aを参照することによって、生成される。
<Inertia compensation signal calculation unit>
Returning to FIG. 3, the inertia compensation signal calculation unit 230 generates an inertia compensation current A <b> 3 from the torque signal T S output from the differential amplifier circuit 40 (see FIG. 1), and outputs it to the adder 252.
This inertia compensation current A3 is generated by referring to an inertia map 230a set in advance by experimental measurement or the like and stored in the inertia compensation signal calculation unit 230.

また、イナーシャ補償信号演算部230は、電動機11の回転子の慣性による応答性の低下を補償している。言い換えれば、電動機11は正回転から逆回転に、または、逆回転から正回転に回転方向を切り換える際、慣性によってその状態を維持させようとするのですぐには回転方向が切り換わらない。そこで、イナーシャ補償信号演算部230は、電動機11の回転方向の切り換わりがステアリングホイール2の回転方向が切り換わるタイミングに一致するように制御している。このようにして、イナーシャ補償信号演算部230は、ステアリング系の慣性による操舵の応答遅れを改善してすっきりした操舵フィーリングを付与している。   In addition, the inertia compensation signal calculation unit 230 compensates for a decrease in responsiveness due to the inertia of the rotor of the electric motor 11. In other words, when switching the rotation direction from the normal rotation to the reverse rotation, or from the reverse rotation to the normal rotation, the electric motor 11 tries to maintain the state by inertia, so the rotation direction is not switched immediately. Therefore, the inertia compensation signal calculation unit 230 performs control so that the switching of the rotation direction of the electric motor 11 coincides with the timing at which the rotation direction of the steering wheel 2 is switched. In this manner, the inertia compensation signal calculation unit 230 improves the response delay of the steering due to the inertia of the steering system and provides a clean steering feeling.

<舵角速度算出部>
舵角速度算出部(舵角速度算出手段)240は、操舵角センサ37(図1参照)が出力する操舵角信号θS に基づいて、ステアリングホイール2(図1参照)の操舵角θを微分演算することにより舵角速度ω(=dθ/dt)を算出し、舵角速度信号ωSを生成して、ダンパ補償信号演算部220および往き戻り状態検出部245に出力する。
なお、操舵角θを微分演算した操舵角速度dθ/dtは、減速機構(ウォームギア12、ウォームホイールギア13)の減速比iと回転角θm を微分演算した回転角速度dθm /dtとし、(2)式の関係より求められる。
dθ/dt=i-1・dθm /dt ・・・(2)
したがって、舵角速度算出部240は、レゾルバ50(図1参照)の電動機11の回転角θm と減速比iからステアリングホイール2の舵角速度ωを求める構成としてもよい。
<Rudder angular velocity calculation part>
The steering angular speed calculation unit (steering angular speed calculation means) 240 differentially calculates the steering angle θ of the steering wheel 2 (see FIG. 1) based on the steering angle signal θ S output from the steering angle sensor 37 (see FIG. 1). As a result, the steering angular velocity ω (= dθ / dt) is calculated, and the steering angular velocity signal ω S is generated and output to the damper compensation signal calculation unit 220 and the forward / backward state detection unit 245.
The steering angular velocity dθ / dt obtained by differentially calculating the steering angle θ is the rotational angular velocity dθ m / dt obtained by differentially calculating the reduction ratio i and the rotational angle θ m of the reduction mechanism (worm gear 12 and worm wheel gear 13). ) Is obtained from the relationship of the equation.
dθ / dt = i −1 · dθ m / dt (2)
Therefore, the steering angular velocity calculation unit 240 may be configured to obtain the steering angular velocity ω of the steering wheel 2 from the rotation angle θ m of the motor 11 of the resolver 50 (see FIG. 1) and the reduction ratio i.

<往き戻り状態検出部>
往き戻り状態検出部245は、差動増幅回路40(図1参照)が出力するトルク信号TS と、舵角速度算出部240が出力する舵角速度信号ωS から、「往き状態」または「戻り状態」であるか否かを検出する。また、検出結果から「往き状態」または「戻り状態」を示す状態信号Jを生成してダンパ補償信号演算部220に出力する。
<Backward detection unit>
The forward / return state detection unit 245 determines the “forward state” or “return state” from the torque signal T S output from the differential amplifier circuit 40 (see FIG. 1) and the steering angular velocity signal ω S output from the steering angular velocity calculation unit 240. ”Is detected. In addition, a state signal J indicating “forward state” or “return state” is generated from the detection result and output to the damper compensation signal calculation unit 220.

なお、「往き状態」とはステアリングホイール2(図1参照)の操舵トルクの方向と回転方向が一致するときであり、「戻り状態」とはステアリングホイール2の操舵トルクの方向と回転方向が異なるときである。
これは、トルク信号TS と舵角速度信号ωS との符号(+/−)が同符号の場合、即ち、TS ・ωS >0の場合が「往き状態」である。一方、トルク信号TS と舵角速度信号ωS との符号(+/−)が逆符号の場合、即ち、TS ・ωS <0の場合が「戻り状態」である。
The “forward state” is when the direction of the steering torque of the steering wheel 2 (see FIG. 1) and the rotational direction coincide with each other, and the “returned state” is different from the direction of the steering torque of the steering wheel 2 and the rotational direction. Is the time.
This is the “forward state” when the signs (+/−) of the torque signal T S and the steering angular velocity signal ω S have the same sign, that is, when T S · ω S > 0. On the other hand, the case where the sign (+/−) of the torque signal T S and the steering angular velocity signal ω S is opposite, that is, the case where T S · ω S <0 is the “return state”.

<ダンパ補償信号演算部>
ダンパ補償信号演算部(フリクション補償値決定手段)220は、差動増幅回路40(図1参照)が出力するトルク信号TS と、車速センサ35(図1参照)が出力する車速信号VS と、操舵角センサ37(図1参照)が出力する操舵角信号θS と、舵角速度算出部240が出力する舵角速度信号ωS と、往き戻り状態検出部245が出力する状態信号Jから、ダンパ補償電流A2を生成し、加算器251に出力する。
図5を用いてダンパ補償信号演算部220について、さらに詳細に説明する。
図5は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるダンパ補償信号演算部の機能構成を示す図である。
<Damper compensation signal calculation unit>
The damper compensation signal calculation unit (friction compensation value determining means) 220 includes a torque signal T S output from the differential amplifier circuit 40 (see FIG. 1) and a vehicle speed signal V S output from the vehicle speed sensor 35 (see FIG. 1). From the steering angle signal θ S output from the steering angle sensor 37 (see FIG. 1), the steering angular velocity signal ω S output from the steering angular velocity calculation unit 240, and the state signal J output from the forward / backward state detection unit 245, the damper A compensation current A2 is generated and output to the adder 251.
The damper compensation signal calculation unit 220 will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration of a damper compensation signal calculation unit in the electric power steering apparatus according to the first embodiment.

図5に示すように、ダンパ補償信号演算部220は、ベースフリクション信号演算部221、車速レシオ演算部222、舵角レシオ演算部223、ピニオントルクレシオ演算部224、積算器225,226,227を機能ブロックとして備える。   As shown in FIG. 5, the damper compensation signal calculation unit 220 includes a base friction signal calculation unit 221, a vehicle speed ratio calculation unit 222, a steering angle ratio calculation unit 223, a pinion torque ratio calculation unit 224, and integrators 225, 226, and 227. Provide as a functional block.

積算器225は、ベースフリクション信号演算部221が出力するベースフリクションに、車速レシオ演算部222が出力する車速レシオRV を積算し、積算器226に出力する。
積算器226は、積算器225の出力値に、舵角レシオ演算部223が出力する舵角レシオRθ を積算し、積算器227に出力する。
積算器227は、積算器226の出力値に、ピニオントルクレシオ演算部224のピニオントルクレシオRT を積算しダンパ補償電流A2として加算器251(図3参照)に出力する。
The integrator 225 adds the vehicle speed ratio R V output from the vehicle speed ratio calculation unit 222 to the base friction output from the base friction signal calculation unit 221, and outputs the result to the integrator 226.
The integrator 226 adds the steering angle ratio R θ output from the steering angle ratio calculation unit 223 to the output value of the integrator 225 and outputs the result to the integrator 227.
The accumulator 227 integrates the output value of the accumulator 226 with the pinion torque ratio RT of the pinion torque ratio calculation unit 224 and outputs the result to the adder 251 (see FIG. 3) as a damper compensation current A2.

<ベースフリクション信号演算部>
ベースフリクション信号演算部221は、舵角速度算出部240(図3参照)が出力する舵角速度信号ωS からダンパ補償電流A2の基準となるベースフリクション信号を生成し、積算器225に出力する。
このベースフリクション信号は、実験測定等によって予め設定されベースフリクション信号演算部221に格納されたベースフリクションマップ221aを参照することによって、生成される。
<Base friction signal calculation unit>
The base friction signal calculation unit 221 generates a base friction signal serving as a reference for the damper compensation current A2 from the steering angular velocity signal ω S output from the steering angular velocity calculation unit 240 (see FIG. 3), and outputs the base friction signal to the integrator 225.
The base friction signal is generated by referring to a base friction map 221a that is set in advance by experimental measurement or the like and stored in the base friction signal calculation unit 221.

図6は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるベースフリクション信号演算部の特性を示す図である。
ベースフリクションマップ221aでは、図6に示すように、舵角速度信号ωS の符号(+/−)によりベースフリクション信号が決定される。
FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of the base friction signal calculation unit in the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
In the base friction map 221a, as shown in FIG. 6, the base friction signal is determined by the sign (+/−) of the steering angular velocity signal ω S.

<車速レシオ演算部>
車速レシオ演算部222は、車速センサ35(図1参照)が出力する車速信号VS から車速レシオRV を生成し、積算器225に出力する。
この車速レシオRV は、実験測定等によって予め設定され車速レシオ演算部222に格納された車速レシオマップ222aを参照することによって、生成される。
<Vehicle speed ratio calculation unit>
The vehicle speed ratio calculation unit 222 generates a vehicle speed ratio R V from the vehicle speed signal V S output from the vehicle speed sensor 35 (see FIG. 1), and outputs the vehicle speed ratio R V to the integrator 225.
The vehicle speed ratio R V is generated by referring to a vehicle speed ratio map 222 a that is preset by experimental measurement or the like and stored in the vehicle speed ratio calculation unit 222.

図7は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における車速レシオ演算部の特性を示す図である。
車速レシオマップ222aでは、図7に示すように、車速Vが大きくなるに従ってフリクションも大きくなるように車速レシオRV を上げ、車速Vが小さくなるに従ってフリクションも小さくなるように車速レシオRV を下げる。
FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics of the vehicle speed ratio calculation unit in the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
In the vehicle speed ratio map 222a, as shown in FIG. 7, the vehicle speed ratio R V is increased so that the friction increases as the vehicle speed V increases, and the vehicle speed ratio R V decreases so that the friction decreases as the vehicle speed V decreases. .

<舵角レシオ演算部>
舵角レシオ演算部223は、操舵角センサ37(図1参照)が出力する操舵角信号θS と、往き戻り状態検出部245が出力する状態信号Jとから舵角レシオRθ を生成し、積算器226に出力する。
この舵角レシオRθ は、実験測定等によって予め設定され舵角レシオ演算部223に格納された舵角レシオマップ223aを参照することによって、生成される。
<Rudder angle ratio calculation unit>
The steering angle ratio calculation unit 223 generates a steering angle ratio R θ from the steering angle signal θ S output by the steering angle sensor 37 (see FIG. 1) and the state signal J output by the forward / backward state detection unit 245, Output to the integrator 226.
This steering angle ratio R theta, by reference to the steering angle ratio map 223a stored preset the steering angle ratio calculation unit 223 by experimental measurements or the like, is generated.

図8は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置における舵角レシオ演算部の特性を示す図である。
舵角レシオマップ223aでは、図8に示すように、操舵角θが大きくなるに従って舵角レシオRθ も大きくなり、また、舵角レシオRθ は上限値を有する。
ここで、舵角レシオRθ の上限値は、戻り状態時よりも往き状態の方が高く設定される。
このように、往き状態の上限値を高く設定することにより、上限値に達した後のステアリングホイール2にしっかりとした安定感のある操作フィーリングを付与することができる。また、戻り状態の上限値を往き状態より低く設定することで、上限値に達した後のステアリングホイール2の戻り操作を行いやすくすることができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics of the steering angle ratio calculation unit in the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
In the steering angle ratio map 223a, as shown in FIG. 8, a steering angle theta is also increased steering angle ratio R theta with increasing large, the steering angle ratio R theta has an upper limit value.
Here, the upper limit value of the steering angle ratio R theta is towards the forward state is set higher than that during the return state.
In this way, by setting the upper limit value of the forward state high, it is possible to give a stable and stable operation feeling to the steering wheel 2 after reaching the upper limit value. Further, by setting the upper limit value of the return state lower than the forward state, it is possible to facilitate the return operation of the steering wheel 2 after reaching the upper limit value.

更に、舵角レシオRθ が上限値に達するまでのゲイン(傾き)は、往き状態よりも戻り状態の方が高く設定される。
このように、往き状態のゲインより戻り状態のゲインを高く設定することにより、往き状態の立ち上がりを遅くすることで、ステアリングホイール2の切り始めに、すっきりとした操作フィーリングを付与することができる。また、戻り状態の立ち上がりを早くすることでステアリングホイール2の切り始めに、しっかりとした安定感のある操作フィーリングを付与することができる。
Furthermore, the gain to the steering angle ratio R theta reaches the upper limit (the slope), the direction of the state returned than forward state is set high.
Thus, by setting the gain in the return state higher than the gain in the forward state, it is possible to impart a clean operation feeling to the start of turning the steering wheel 2 by delaying the rising of the forward state. . In addition, by making the return state rise earlier, it is possible to provide a stable and stable operation feeling at the beginning of turning of the steering wheel 2.

<ピニオントルクレシオ演算部>
ピニオントルクレシオ演算部224は、差動増幅回路40(図1参照)が出力するトルク信号TS と、往き戻り状態検出部245が出力する状態信号JとからピニオントルクレシオRT を生成し、積算器227に出力する。
このピニオントルクレシオRT は、実験測定等によって予め設定され車ピニオントルクレシオ演算部224に格納されたピニオントルクレシオマップ224aを参照することによって、生成される。
<Pinion torque ratio calculation unit>
The pinion torque ratio calculation unit 224 generates a pinion torque ratio RT from the torque signal T S output from the differential amplifier circuit 40 (see FIG. 1) and the state signal J output from the forward / backward state detection unit 245, Output to the integrator 227.
The pinion torque ratio RT is generated by referring to a pinion torque ratio map 224a that is preset by experimental measurement or the like and stored in the vehicle pinion torque ratio calculation unit 224.

図9は、第1の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるピニオントルクレシオ演算部の特性を示す図である。
ピニオントルクレシオマップ224aでは、図9に示すように、ピニオントルクTが大きくなるに従ってピニオントルクレシオRT も大きくなり、また、ピニオントルクレシオRT は上限値を有する。
ここで、ピニオントルクレシオRT が上限値に達するまでのゲイン(傾き)は、戻り状態よりも往き状態の方が高く設定される。
このように、戻り状態のゲインより往き状態のゲインを高く設定することにより、戻り状態時のトルク入力時は、往き状態時のトルク入力時よりもフリクションを下げ、すっきりとした操作フィーリングを付与することができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating characteristics of the pinion torque ratio calculation unit in the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
In the pinion torque ratio map 224a, as shown in FIG. 9, the pinion torque ratio RT increases as the pinion torque T increases, and the pinion torque ratio RT has an upper limit value.
Here, the gain (slope) until the pinion torque ratio RT reaches the upper limit value is set higher in the forward state than in the return state.
In this way, by setting the gain in the forward state higher than the gain in the return state, the torque input during the return state is lower than the torque input during the forward state, giving a clean operation feeling. can do.

≪まとめ≫
以上説明したように、第1の実施形態によれば、操舵角θに応じてフリクションを可変とすることができるので、外乱タフネス・収斂性と、良好な戻りとを両立する電動パワーステアリング装置を提供することができる。
≪Summary≫
As described above, according to the first embodiment, since the friction can be made variable according to the steering angle θ, the electric power steering apparatus that achieves both disturbance toughness / convergence and good return can be achieved. Can be provided.

(第1の実施形態の変形例)
以上、第1の実施形態に係る電動機11をブラシレスモータとして説明したが、電動機11として、シンクロナスリラクタンスモータを用いてもよい。
シンクロナスリラクタンスモータは内部に磁石を使用していないため、ブラシレスモータを用いた場合と比較して、電動機11に起因するフリクションが小さくなる。しかし、第1の実施形態で説明したように、フリクション補償値を付与することで、シンクロナスリラクタンスモータを用いた場合にも、ブラシレスモータを用いた場合と同様に、操舵フィーリングを向上させることができる。
(Modification of the first embodiment)
The electric motor 11 according to the first embodiment has been described as a brushless motor, but a synchronous reluctance motor may be used as the electric motor 11.
Since the synchronous reluctance motor does not use a magnet inside, the friction caused by the electric motor 11 is reduced as compared with the case where a brushless motor is used. However, as described in the first embodiment, by providing a friction compensation value, the steering feeling can be improved even when a synchronous reluctance motor is used, as in the case of using a brushless motor. Can do.

(第2の実施形態)
前記第1の実施形態はダンパ補償電流A2でフリクションを付与する制御を行ったものであるが、第2の実施形態ではベースアシスト電流A1を制御ものについて説明する。なお、第1の実施形態と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the damper compensation current A2 is applied to control the friction. In the second embodiment, the base assist current A1 is controlled. Note that the same elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図10は、第2の実施形態の電動パワーステアリング装置におけるベース信号演算部の機能構成を示す図である。
第2の実施形態では、ベース信号演算部210が出力するベースアシスト電流A1に、往き戻りレシオ演算部212が出力する往き戻りレシオRJ を積算器211で積算し、ベースアシスト電流A1’(=A1×RJ )として出力するものである。
なお、ダンパ補償信号演算部220(図3参照)、イナーシャ補償信号演算部230(図3参照)は省略して説明する。
FIG. 10 is a diagram illustrating a functional configuration of a base signal calculation unit in the electric power steering apparatus according to the second embodiment.
In the second embodiment, the base assist current A1 output from the base signal calculation unit 210 is integrated with the forward / return ratio R J output from the forward / return ratio calculation unit 212 by the integrator 211, and the base assist current A1 ′ (= A1 × R J ).
Note that description will be made with the damper compensation signal calculation unit 220 (see FIG. 3) and the inertia compensation signal calculation unit 230 (see FIG. 3) omitted.

<往き戻りレシオ演算部>
往き戻りレシオ演算部212は、往き戻りレシオRJ を積算器211に出力する。また、一定の間隔(例えば、25ms毎)で、現在の往き戻りレシオRJ と、往き戻り状態検出部245が出力する状態信号Jとから往き戻りレシオRJ を更新する。
<Return ratio calculation unit>
The forward / return ratio calculation unit 212 outputs the forward / backward ratio R J to the integrator 211. Further, the forward / return ratio R J is updated from the current forward / return ratio R J and the state signal J output by the forward / backward state detection unit 245 at regular intervals (for example, every 25 ms).

往き戻りレシオ演算部212にて往き戻りレシオRJ を更新する方法について説明する。
図11は、第2の実施形態の電動パワーステアリング装置における往き戻りレシオ演算部が実行する往き戻りレシオ更新のフローチャートである。
往き戻りレシオ演算部212は往き戻り状態検出部245が出力する状態信号Jが往き状態を示す信号であるか否かを判定する(ステップS101)。
A method for updating the forward / return ratio R J by the forward / backward ratio calculation unit 212 will be described.
FIG. 11 is a flowchart of the forward / backward ratio update executed by the forward / backward ratio calculator in the electric power steering apparatus according to the second embodiment.
The forward / return ratio calculation unit 212 determines whether or not the state signal J output by the forward / backward state detection unit 245 is a signal indicating the forward state (step S101).

往き状態である場合には(ステップS101でYes)、往き戻りレシオ演算部212は往き戻りレシオRJ を増加させる(ステップS102)。
次に、往き戻りレシオ演算部212は、増加した往き戻りレシオRJ が上限値であるRmaxより大きいか否かを判定する(ステップS103)。
When it is in the forward state (Yes in step S101), the forward / return ratio calculation unit 212 increases the forward / return ratio R J (step S102).
Next, the forward / return ratio calculation unit 212 determines whether or not the increased forward / return ratio R J is greater than the upper limit R max (step S103).

往き戻りレシオRJ が上限値Rmaxより大きい場合には(ステップS103でYes)、往き戻りレシオ演算部212は、往き戻りレシオRJ を上限値Rmaxとして更新して(ステップS104)、往き戻りレシオRJ の更新処理を終了する。
一方、往き戻りレシオRJ が上限値Rmax以下である場合には(ステップS103でNo)、そのまま、往き戻りレシオRJ の更新処理を終了する。
When the return ratio R J is larger than the upper limit value R max (Yes in step S103), the return ratio calculation unit 212 updates the return ratio R J as the upper limit value R max (step S104). The update process of the return ratio R J is terminated.
On the other hand, when the return ratio R J is equal to or less than the upper limit value R max (No in step S103), the update process of the return ratio R J is finished as it is.

また、ステップS101において、往き状態でない場合には(ステップS101でNo)、往き戻りレシオ演算部212は往き戻り状態検出部245が出力する状態信号Jが戻り状態を示す信号であるか否かを判定する(ステップS105)。   In step S101, when it is not the forward state (No in step S101), the forward / return ratio calculation unit 212 determines whether or not the state signal J output from the forward / backward state detection unit 245 is a signal indicating a return state. Determination is made (step S105).

戻り状態である場合には(ステップS105でYes)、往き戻りレシオ演算部212は往き戻りレシオRJ を減少させる(ステップS106)。
次に、往き戻りレシオ演算部212は、減少した往き戻りレシオRJ が加減値であるRminより小さいか否かを判定する(ステップS107)。
If it is in the return state (Yes in step S105), the forward / return ratio calculation unit 212 decreases the forward / return ratio R J (step S106).
Next, the forward / return ratio calculation unit 212 determines whether or not the decreased forward / return ratio R J is smaller than the addition / subtraction value R min (step S107).

往き戻りレシオRJ が下限値Rmaxより小さい場合には(ステップS107でYes)、往き戻りレシオ演算部212は、往き戻りレシオRJ を下限値Rminとして更新して(ステップS108)、往き戻りレシオRJ の更新処理を終了する。
一方、往き戻りレシオRJ が下限値Rmin以上である場合には(ステップS107でNo)、そのまま、往き戻りレシオRJ の更新処理を終了する。
When the return ratio R J is smaller than the lower limit value R max (Yes in step S107), the return ratio calculation unit 212 updates the return ratio R J as the lower limit value R min (step S108). The update process of the return ratio R J is terminated.
On the other hand, when the forward / return ratio R J is equal to or greater than the lower limit value R min (No in step S107), the forward / backward ratio R J update process is terminated.

また、ステップS105において、戻り状態でない場合には(ステップS105でNo)、往き戻りレシオRJ を更新せず、往き戻りレシオRJ の更新処理を終了する。 In step S105, when the return state is not set (No in step S105), the forward / return ratio R J is not updated, and the update process of the forward / return ratio R J is terminated.

≪まとめ≫
差動増幅回路40(図1参照)が出力するトルク信号TS では、ピニオントルクTが、運転者の操舵による入力に起因するものか、外乱の入力により発生したトルク(ステアリングのイナーシャと舵角速度ωの積)に起因するものかについては、判別をすることができない。このため、外乱の入力によりピニオン軸5が回転した場合には、トルク信号TS を参照するベース信号演算部210から、ステアリングホイール2の回転方向と逆の方向にアシストするベースアシスト電流A1が出力され、ステアリングホイール2の戻り悪化の原因となる。
これに対し、第2の実施形態によれば、戻り状態と判定した場合には、往き戻りレシオRJ 減少させることにより、ベースアシスト電流A1’を減少させる。これにより、外乱の入力による戻り悪化の影響を小さくする操作フィーリングを付与する電動パワーステアリング装置を提供することができる。
≪Summary≫
In the torque signal T S output from the differential amplifier circuit 40 (see FIG. 1), the pinion torque T is caused by the driver's steering input or torque generated by the disturbance input (steering inertia and steering angular velocity). It is impossible to determine whether it is caused by (product of ω). Therefore, when the pinion shaft 5 by the input of the disturbance is rotated from the base signal computing part 210 refers to the torque signal T S, the base assist current A1 to assist in the rotational direction opposite to the direction of the steering wheel 2 is output As a result, the return of the steering wheel 2 becomes worse.
On the other hand, according to the second embodiment, when the return state is determined, the base assist current A1 ′ is decreased by decreasing the forward / return ratio R J. Accordingly, it is possible to provide an electric power steering device that provides an operation feeling that reduces the influence of return deterioration due to the input of disturbance.

2 ステアリングホイール
11 電動機
30 トルクセンサ(操舵トルク検出手段)
35 車速センサ
37 操舵角センサ(操舵角検出手段)
40 差動増幅回路
50 レゾルバ
60 電動機駆動手段
100 電動パワーステアリング装置
200 制御装置
201 目標電流信号生成部(基本アシスト指令値決定手段)
202 DUTY信号生成部
210 ベース信号演算部
210a ベースマップ
212 往き戻りレシオ演算部
220 ダンパ補償信号演算部(フリクション補償値決定手段)
221 ベースフリクション信号演算部
221a ベースフリクションマップ
222 車速レシオ演算部
222a 車速レシオマップ
223 舵角レシオ演算部
223a 舵角レシオマップ
224 ピニオントルクレシオ演算部
224a ピニオントルクレシオマップ
230 イナーシャ補償信号演算部
230a イナーシャマップ
240 舵角速度算出部(舵角速度算出手段)
245 往き戻り状態検出部
211,225,226,227 積算器
251,252,253,244 加算器
2 Steering wheel 11 Electric motor 30 Torque sensor (steering torque detection means)
35 Vehicle speed sensor 37 Steering angle sensor (steering angle detection means)
40 differential amplifier circuit 50 resolver 60 motor drive means 100 electric power steering device 200 control device 201 target current signal generation unit (basic assist command value determination means)
202 DUTY signal generation unit 210 Base signal calculation unit 210a Base map 212 Forward / return ratio calculation unit 220 Damper compensation signal calculation unit (friction compensation value determination means)
221 Base friction signal calculator 221a Base friction map 222 Vehicle speed ratio calculator 222a Vehicle speed ratio map 223 Steering angle ratio calculator 223a Steering angle ratio map 224 Pinion torque ratio calculator 224a Pinion torque ratio map 230 Inertia compensation signal calculator 230a Inertia map 240 Rudder angular velocity calculation unit (rudder angular velocity calculation means)
245 Forward / return state detector 211, 225, 226, 227 Accumulator 251, 252, 253, 244 Adder

Claims (4)

運転者がステアリングホイールを操舵する際の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記操舵トルク検出手段からの信号に基づき基本アシスト指令値を決定する基本アシスト指令値決定手段と、
前記基本アシスト指令値決定手段からの基本アシスト指令値に基づき運転者の操舵をアシストするアシストトルクを発生させる電動機と、
を備える電動パワーステアリング装置において、
前記基本アシスト指令値決定手段にフリクションを補償するためのフリクション補償値を決定するフリクション補償値決定手段と、
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段からの信号に基づき前記ステアリングホイールの回転速度を算出する舵角速度算出手段を有し、
前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクの方向と前記舵角速度算出手段で算出された前記ステアリングホイールの回転速度の方向が一致する場合を往き状態とし、
前記操舵トルク検出手段で検出された操舵トルクの方向と前記舵角速度算出手段で算出された前記ステアリングホイールの回転速度の方向が異なる場合を戻り状態とし、
前記往き状態時と前記戻り状態時の前記フリクション補償値決定手段からのフリクション補償値を前記操舵角が大きくなるに従って大きくし、
前記フリクション補償値は上限値を有し、この上限値は前記戻り状態時よりも前記往き状態時の方が高い
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Steering torque detecting means for detecting a steering torque when the driver steers the steering wheel;
Basic assist command value determining means for determining a basic assist command value based on a signal from the steering torque detecting means;
An electric motor for generating an assist torque for assisting a driver's steering based on a basic assist command value from the basic assist command value determining means;
In an electric power steering apparatus comprising:
Friction compensation value determining means for determining a friction compensation value for compensating friction in the basic assist command value determining means;
Steering angle detecting means for detecting the steering angle of the steering wheel;
Rudder angular velocity calculating means for calculating the rotational speed of the steering wheel based on a signal from the steering angle detecting means;
When the direction of the steering torque detected by the steering torque detecting means and the direction of the rotational speed of the steering wheel calculated by the steering angular speed calculating means coincide with each other,
When the direction of the steering torque detected by the steering torque detecting means is different from the direction of the rotational speed of the steering wheel calculated by the steering angular speed calculating means,
Increasing the friction compensation value from the friction compensation value determining means in the forward state and the returning state as the steering angle increases ,
The friction compensation value has an upper limit value, and the upper limit value is higher in the forward state than in the return state .
前記上限値に達するまでの前記フリクション補償値の前記戻り状態時の増加率は前記往き状態時の増加率より高い
ことを特徴とする請求項に記載の電動パワーステアリング装置。
2. The electric power steering apparatus according to claim 1 , wherein an increase rate in the return state of the friction compensation value until the upper limit value is reached is higher than an increase rate in the forward state.
前記往き状態時と前記戻り状態時の前記フリクション補償値決定手段からの操舵トルクに応じたフリクション補償値を前記操舵トルクが大きくなるに従って大きくし、  Increasing the friction compensation value according to the steering torque from the friction compensation value determining means in the forward state and the return state as the steering torque increases,
前記操舵トルクに応じたフリクション補償値は上限値を有し、  The friction compensation value according to the steering torque has an upper limit value,
前記上限値に達するまでの前記操舵トルクに応じたフリクション補償値の前記往き状態時の増加率は前記戻り状態時の増加率より高い  The increase rate in the forward state of the friction compensation value according to the steering torque until reaching the upper limit value is higher than the increase rate in the return state
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。  The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is provided.
前記電動機はシンクロナスリラクタンスモータである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の電動パワーステアリン
グ装置。
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric motor is a synchronous reluctance motor.
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