JP2003137110A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】基本指令値設定部21において、操舵トル
クおよび車速に応じた基本指令値Ibが設定される。ま
た、リップル補正値設定部22において、基本指令値I
bおよび補正テーブル24から与えられる補正割合αに
基づいてリップル補正値ΔIが設定される。補正テーブ
ル24は、ロータ回転位置に対する電流指令値の補正の
割合αを定めたものであり、電動モータMの各相に予め
定める基準電流を供給した時に発生するトルクリップル
の実測結果に基づいて作成されている。基本指令値設定
部21によって設定された基本指令値Ibとリップル補
正値設定部22によって設定されたリップル補正値ΔI
との加算値が電流指令値Iとされる。
Description
生トルクをステアリング機構に与えて操舵補助する電動
パワーステアリング装置に関する。
テアリング機構に与えて操舵補助する電動パワーステア
リング装置が知られている。このような電動パワーステ
アリング装置では、電動モータに三相ブラシレスモータ
が用いられ、その駆動方式としては、電動モータの各相
に正弦波電流を供給する正弦波駆動方式が多く採用され
ている。
誘起電圧の波形が正弦波となれば、電動モータのトルク
リップルはほとんど発生しない。ところが、電動モータ
の各相への給電のための回路の構成のばらつきなどが原
因で、誘起電圧の波形は正弦波に高調波が重なった歪ん
だ波形となる。また、とくに、電動モータがロータ内に
磁石を埋め込んだタイプ(いわゆるIPMモータ)のも
のである場合には、磁束密度分布が台形波状となるた
め、誘起電圧の波形が大きく歪む。誘起電圧波形の歪み
は、電動モータのトルクリップルの発生を招き、この電
動モータのトルクリップルは、ステアリングホイールの
振動の原因となって、操舵フィーリングを悪化させる。
トルクリップルの発生を抑制でき、これにより操舵フィ
ーリングの向上が図られた電動パワーステアリング装置
を提供することである。
目的を達成するための請求項1記載の発明は、電動モー
タ(M)が発生するトルクをステアリング機構(1)に
与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であ
って、上記電動モータに所定の基準電流を供給した時に
発生するトルクリップルの実測結果に基づいて作成され
た補正テーブル(24)と、運転者のステアリング操作
に応じた基本指令値(Ib)を設定する基本指令値設定
手段(21)と、この基本指令値設定手段によって設定
された基本指令値を上記補正テーブルに基づいて補正し
て電流指令値(I)を設定する電流指令値設定手段(2
2,23)と、この電流指令値設定手段によって設定さ
れた電流指令値に基づいて、上記電動モータへの供給電
流を制御するモータ電流制御手段(2)とを含むことを
特徴とする電動パワーステアリング装置である。
における対応構成要素等を表す。以下、この項において
同じ。この発明によれば、運転者のステアリング操作に
応じて設定された基本指令値が、トルクリップルの実測
結果に基づいて作成された補正テーブルに基づいて(ト
ルクリップルの発生を抑制するように)補正され、その
補正後の値が電流指令値とされて、電動モータへの供給
電流が制御される。これにより、電動モータのトルクリ
ップルの発生を抑制することができ、良好な操舵フィー
リングを達成することができる。
ーブルは、上記電動モータのロータの回転位置に対する
電流指令値の補正の割合(α)を定めたものであっても
よい。この場合において、上記電流指令値設定手段は、
たとえば、請求項3記載のように、上記電流指令値設定
手段は、上記基本指令値設定手段によって設定された基
本指令値に、上記補正テーブルから読み出した補正の割
合を乗じて得られる値(Ib×α)を電流指令値に設定
するものであってもよい。また、請求項4記載のよう
に、上記基本指令値設定手段によって設定された基本指
令値に、上記電動モータのロータの回転位置に応じて上
記補正テーブルから読み出した補正の割合から1を減じ
た値を乗算することによりリップル補正値(ΔI)を設
定する補正値設定手段(22)と、この補正値設定手段
によって設定されたリップル補正値を上記基本指令値設
定手段によって設定された基本指令値に加算して、その
加算結果(Ib+ΔI)を電流指令値として出力する加
算手段(23)とを含むものであってもよい。
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、この
発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の
基本的な構成を示す概念図である。この電動パワーステ
アリング装置は、車両のステアリング機構1に関連して
設けられ、このステアリング機構1に操舵補助力を与え
るためのものである。
操作されるステアリングホイール11と、このステアリ
ングホイール11に連結されたステアリングシャフト1
2と、ステアリングシャフト12の先端に設けられたピ
ニオンギヤ13と、車両の幅方向に延びたラックバー1
4とを含む。ラックバー14には、ラックギヤ部14a
が形成されていて、このラックギヤ部14aにピニオン
ギヤ13が噛合している。また、ラックバー14の両端
には、タイロッドやナックルアームなど(図示せず)を
介して、それぞれ舵取り用の車輪LW,RWが結合され
ており、ラックバー14の車幅方向の直線運動は、タイ
ロッドやナックルアームなどによって車輪LW,RWの
転舵力に変換される。
2の回転は、ピニオンギヤ13およびラックギヤ部14
aによってラックバー14の直線運動に変換され、さら
に、その直線運動の方向に応じた転舵力に変換されて車
輪LW,RWに伝達される。ステアリングシャフト12
は、ステアリングホイール11側に結合された入力側シ
ャフト12Aと、ラックバー14側に結合された出力側
シャフト12Bとに分割されている。入力側シャフト1
2Aと出力側シャフト12Bとは、これらの相対的な回
転により捩れを生じるトーションバー15で互いに連結
されている。また、出力側シャフト12Bには、減速機
構16が介装されており、この減速機構16を介して、
電動モータMの回転力が操舵補助力として入力されるよ
うになっている。
構成されていて、その各相に電子制御ユニット2から正
弦波電流が供給されるようになっている。電子制御ユニ
ット2には、トーションバー15に生じる捩れの方向お
よび大きさを操舵トルクとして検出するトルクセンサ3
1、電動モータMのロータの回転位置(ロータ回転位
置)を検出するロータ回転位置センサ32、電動モータ
Mに流れる電流(モータ電流)を検出するモータ電流セ
ンサ33、およびこの電動パワーステアリング装置が搭
載された車両の走行速度(車速)を検出する車速センサ
34が接続されている。電子制御ユニット2は、トルク
センサ31、ロータ回転位置センサ32および車速セン
サ34に基づいて電流指令値を設定し、この電流指令値
およびモータ電流センサ33によって検出されるモータ
電流の値に基づいて、電動モータMの各相に流れる正弦
波電流をフィードバック制御する。
令値の設定について説明するためのブロック図である。
電子制御ユニット2は、マイクロコンピュータを含む構
成であって、このマイクロコンピュータによるプログラ
ム処理により、電動モータMに供給すべき電流値に応じ
た電流指令値Iが設定される。すなわち、電子制御ユニ
ット2は、トルクセンサ31によって検出される操舵ト
ルクおよび車速センサ34によって検出される車速に応
じた基本指令値Ibを設定する基本指令値設定部21、
電動モータMのトルクリップルを低減するためのリップ
ル補正値ΔIを設定するリップル補正値設定部22、な
らびに基本指令値設定部21が設定した基本指令値Ib
とリップル補正値設定部22が設定したリップル補正値
ΔIとを加算して、その加算結果を電流指令値Iとして
出力する加算部23を実質的に有している。
含む微小な範囲を不感帯として、この不感帯外の操舵ト
ルクに対して、操舵トルクが大きいほど基本指令値Ib
を大きな値に設定する。また、車速が小さいほど基本指
令値Ibを大きな値に設定する。これにより、トルクセ
ンサ31によって検出される操舵トルクが大きいほど、
また、車速センサ34によって検出される車速が小さい
ほど、電動モータMに流れる正弦波電流の波高値が大き
くなり、その結果、大きな操舵補助力が電動モータMか
ら発生される。
ブル24の出力値が与えられるようになっている。補正
テーブル24は、ロータ回転位置に対する電流指令値の
補正の割合αを定めたものであり、電動モータMの各相
に予め定める基準電流を供給した時に発生するトルクリ
ップルの実測結果に基づいて作成されている。すなわ
ち、補正テーブルは、電気角1周期分(ロータの1回転
分)のトルクリップル波形を実測し、この実測したトル
クリップル波形からトルクリップルの平均値を求め、さ
らに、各ロータ回転位置におけるトルクリップル値に対
するトルクリップル平均値の割合α(=トルクリップル
平均値/トルクリップル値)を求めて、その求めた割合
αをロータ回転位置に対応づけてメモリに記憶させるこ
とにより作成されている。たとえば、図3(a)に示すよ
うなトルクリップル波形の実測結果が得られた場合、図
3(b)に示すようなロータ回転位置−補正割合特性を得
ることができ、これをテーブルの形式でメモリに記憶し
たものが補正テーブルである。
検出タイミングと同じタイミングで、ロータ回転位置セ
ンサ32によってロータ回転位置が検出され、この検出
されたロータ回転位置に対応する補正割合αが補正テー
ブル24から読み出されてリップル補正値設定部22に
入力されると、リップル補正値設定部22は、その補正
割合αおよび基本指令値設定部21によって設定された
基本指令値Ibからリップル補正値ΔIを演算する。す
なわち、リップル補正値設定部22は、下記第(1)式に
従ってリップル補正値ΔIを演算する。
こうして設定された基本指令値Ibおよびリップル補正
値ΔIが、加算部23で足し合わされて電流指令値I=
Ib+ΔIが設定される。ここで、リップル補正値ΔI
は上記第(1)式で表されるから、電流指令値Iは、 I=Ib+Ib×(α−1)=Ib×α となる。つまり、電流指令値Iは、基本指令値設定部2
1によって設定された基本指令値Ibに補正テーブル2
4から読み出された補正割合αを乗じた値に設定される
ことになる。補正割合αは、トルクリップル値が大きい
ほど小さな値をとり、トルクリップル値が小さいほど大
きな値をとるから、基本指令値Ibに補正割合αを乗じ
て設定される電流指令値Iは、トルクリップル値が大き
くなるロータ回転位置では小さな値に設定され、トルク
リップル値が小さくなるロータ回転位置では大きな値に
設定されることになる。よって、電流指令値Iに基づい
て電動モータMの駆動電流を制御することにより、電動
モータMのトルクリップルの発生を抑制することがで
き、良好な操舵フィーリングを達成することができる。
したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、上述の実施形態では、基本指令値設定部21
で設定される基本指令値Ibとリップル補正値設定部2
2で設定されるリップル補正値ΔIとが加算されて電流
指令値Iが設定されるとしたが、リップル補正値設定部
22および加算部23に代えて乗算部を設け、この乗算
部において、基本指令値設定部21で設定される基本指
令値Ibに補正テーブル24から読み出される補正割合
αが乗じられることにより電流指令値Iが設定されるよ
うにしてもよい。
ブル24は、各ロータ回転位置におけるトルクリップル
値に対するトルクリップル平均値の割合αを求め、その
求めた割合αをロータ回転位置に対応づけてメモリに記
憶させることにより作成されたテーブルであるとした
が、ロータ回転位置に対する電流指令値の補正の割合α
から1を減じて得られる値と基本指令値Ibの最大値I
bmaxとの乗算値を、それぞれロータ回転位置に対応づ
けてメモリに記憶させることにより作成されたテーブル
であってもよい。つまり、補正テーブル24は、ロータ
回転位置に対する(α−1)×Ibmaxの関係を定めた
ものであってもよい。この場合、リップル補正値設定部
22は、補正テーブル24から読み出された値に、基本
指令値Ibを最大値Ibmaxで除算した値を乗じること
により、リップル補正値ΔIを演算すればよく、リップ
ル補正値設定部22における演算内容を簡単にすること
ができる。
の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
リング装置の基本的な構成を示す概念図である。
ック図である。
の図である。
Claims (4)
- 【請求項1】電動モータが発生するトルクをステアリン
グ機構に与えて操舵補助を行う電動パワーステアリング
装置であって、 上記電動モータに所定の基準電流を供給した時に発生す
るトルクリップルの実測結果に基づいて作成された補正
テーブルと、 運転者のステアリング操作に応じた基本指令値を設定す
る基本指令値設定手段と、 この基本指令値設定手段によって設定された基本指令値
を上記補正テーブルに基づいて補正して電流指令値を設
定する電流指令値設定手段と、 この電流指令値設定手段によって設定された電流指令値
に基づいて、上記電動モータへの供給電流を制御するモ
ータ電流制御手段とを含むことを特徴とする電動パワー
ステアリング装置。 - 【請求項2】上記補正テーブルは、上記電動モータのロ
ータの回転位置に対する電流指令値の補正の割合を定め
たものであることを特徴とする請求項1記載の電動パワ
ーステアリング装置。 - 【請求項3】上記電流指令値設定手段は、上記基本指令
値設定手段によって設定された基本指令値に、上記補正
テーブルから読み出した補正の割合を乗じて得られる値
を電流指令値に設定するものであることを特徴とする請
求項2記載の電動パワーステアリング装置。 - 【請求項4】上記電流指令値設定手段は、上記基本指令
値設定手段によって設定された基本指令値に、上記電動
モータのロータの回転位置に応じて上記補正テーブルか
ら読み出した補正の割合から1を減じた値を乗算するこ
とによりリップル補正値を設定する補正値設定手段と、
この補正値設定手段によって設定されたリップル補正値
を上記基本指令値設定手段によって設定された基本指令
値に加算して、その加算結果を電流指令値として出力す
る加算手段とを含むものであることを特徴とする請求項
2記載の電動パワーステアリング装置。
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