JP2008120214A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のモータを備えた電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus including a plurality of motors.
従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、こうしたＥＰＳには、油圧式のパワーステアリング装置と比較して、レイアウト自由度が高く、且つエネルギー消費量が小さいという特徴がある。このため、近年では、小型車両のみならず大型車両においても、ＥＰＳの採用が検討されるようになっており、これに対応すべく、その出力性能の更なる向上が強く求められている。 Conventionally, a power steering apparatus for a vehicle includes an electric power steering apparatus (EPS) using a motor as a drive source. Such EPS has a high degree of freedom in layout as compared with a hydraulic power steering apparatus. It is characterized by low energy consumption. For this reason, in recent years, adoption of EPS has been studied not only for small vehicles but also for large vehicles, and in order to cope with this, further improvement in output performance is strongly demanded.
ところが、現実には、ＥＰＳアクチュエータを設置可能な車両スペースは限られており、特に、所謂ラック型やピニオン型のＥＰＳにおいては、その駆動源であるモータを大型化する余地は、既にほとんど残されていないのが実情である。そして、比較的設置スペースに余裕のあるコラム型のＥＰＳについても、その大出力化に対応すべくステアリングシャフトを強化することによって大幅な重量増を招くという問題がある。 However, in reality, the vehicle space in which the EPS actuator can be installed is limited. In particular, in the so-called rack-type and pinion-type EPS, there is already much room for increasing the size of the motor as the drive source. The fact is not. Even in the case of a column type EPS having a relatively large installation space, there is a problem in that a significant increase in weight is caused by strengthening the steering shaft to cope with the increase in output.
そこで、従来、二つのモータを駆動源として用い、一方のモータによってラック軸にアシスト力を付与するとともに、他方のモータによってステアリングシャフトにアシスト力を付与するＥＰＳが提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、このようなＥＰＳを採用することで、設置スペースや重量増の問題を回避しつつ大出力化に対応することが可能になるとともに、冗長性を確保して高い信頼性を確保することができるようになる。
ところで、従来、多くのＥＰＳにおいて、その駆動源であるモータには、小型高出力の要請に応えるべく、ブラシレスモータ（ＢＬＤＣモータ）のように、ロータ側に永久磁石が用いられた永久磁石型モータが用いられている。しかしながら、このような永久磁石型モータには、コギングトルクという本質的な問題があり、こうしたコギングトルクが操舵フィーリングに及ぼす影響は、その出力を増大させるほど大きなものとなる。そして、この傾向は、永久磁石型モータを駆動源として用いる限り、たとえモータを複数化したとしても解消することはできない。加えて、モータを複数化した場合、その制御上の位相を一致させることが重要な課題となるが、上記のように、一方がラック軸をアシストし他方がステアリングシャフトをアシストする構成では、ステアリングシャフトの捩れ等により、両者の位相を一致させるのが難しい。このため、両モータの制御が互いに干渉するおそれがあり、上記のコギングトルクとともに、操舵フィーリングの悪化を招く要因になるおそれがある。 By the way, conventionally, in many EPS, a motor as a driving source thereof is a permanent magnet type motor in which a permanent magnet is used on the rotor side like a brushless motor (BLDC motor) in order to meet a demand for a small size and high output. Is used. However, such a permanent magnet type motor has an essential problem of cogging torque, and the influence of such cogging torque on the steering feeling becomes so great that the output is increased. This tendency cannot be resolved even if a plurality of motors are used as long as a permanent magnet motor is used as a drive source. In addition, when multiple motors are used, matching the control phases is an important issue. As described above, in the configuration where one assists the rack shaft and the other assists the steering shaft, the steering It is difficult to make the two phases coincide with each other due to torsion of the shaft. For this reason, the control of both motors may interfere with each other, which may cause a deterioration in steering feeling together with the cogging torque.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、複数のモータを駆動源として大出力化に対応しつつ操舵フィーリングに優れた電動パワーステアリングを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering excellent in steering feeling while supporting a large output by using a plurality of motors as drive sources. It is in.
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ラック軸にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与すべく設けられた第１の操舵力補助装置と、ステアリングシャフトに前記アシスト力を付与すべく設けられた第２の操舵力補助装置と、前記各操舵力補助装置の駆動源であるモータに対して駆動電力を供給することにより該各操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記第１の操舵力補助装置には、永久磁石型モータが用いられ、前記第２の操舵力補助装置には、非永久磁石型モータが用いられること、を要旨とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項２に記載の発明は、前記第２の操舵力補助装置は、前記ステアリングシャフトを構成するコラムシャフトに設けられること、を要旨とする。
即ち、非永久磁石型モータには、コギングトルクがなく、且つ低速回転時におけるトルクリップルの問題が生じにくいという特徴がある。従って、上記各構成によれば、コギングトルクの増大を抑えつつ大出力化に対応することが可能になる。特に、モータトルクの変動が操舵フィーリングに反映されやすい第２の操舵力補助装置、即ちステアリングシャフトにアシスト力を付与するものについて、その駆動源に非永久磁石型モータを採用することにより、より一層の良好な操舵フィーリングを確保することができる。そして、この効果は、請求項２の構成のように、よりステアリングに近いコラムシャフトに対してアシスト力を付与するものにおいて、より顕著なものとなる。加えて、比較的設置スペースに余裕のあるステアリングコラムは、非永久磁石型モータのサイズも問題となりにくい。更に、非永久磁石型モータでは、回生ブレーキ作用が生じないことから、従来、電動パワーステアリング装置に多く用いられる永久磁石型モータ（例えば、ＢＬＤＣモータ等）のように、相固定通電状態での故障に備えて高価な相開放リレーを設ける必要がない。従って、当該相開放リレーを廃して低コスト化を図ることができる。そして、小型高トルクという特徴を有する永久磁石型モータによりラック軸にアシスト力を付与する構成とすることで、ダイレクト感のある操舵フィーリングを実現することができる。
The gist of the invention described in
That is, the non-permanent magnet type motor has characteristics that there is no cogging torque and that the problem of torque ripple at the time of low-speed rotation hardly occurs. Therefore, according to each of the above configurations, it is possible to cope with an increase in output while suppressing an increase in cogging torque. In particular, by adopting a non-permanent magnet type motor as the drive source for the second steering force assisting device in which the fluctuation of the motor torque is easily reflected in the steering feeling, that is, the device that gives the assisting force to the steering shaft, An even better steering feeling can be ensured. This effect becomes more prominent when the assist force is applied to the column shaft closer to the steering as in the configuration of the second aspect. In addition, the steering column with a relatively large installation space is less likely to be a problem with the size of the non-permanent magnet type motor. Furthermore, since a non-permanent magnet type motor does not generate a regenerative braking action, a failure in a phase-fixed energized state, such as a permanent magnet type motor (for example, a BLDC motor) that has been conventionally used in an electric power steering device. Therefore, it is not necessary to provide an expensive phase open relay in preparation. Therefore, the cost can be reduced by eliminating the phase open relay. A steering feeling with a direct feeling can be realized by using a configuration in which an assist force is applied to the rack shaft by a permanent magnet type motor having a feature of small high torque.
請求項３に記載の発明は、前記第２の操舵力補助装置に用いられる非永久磁石型モータは、第１の操舵力補助装置に用いられる永久磁石型モータよりも高回転型に設定されるとともに、前記永久磁石型モータは、前記非永久磁石型よりも高トルク型に設定されること、を要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, the non-permanent magnet type motor used in the second steering force assisting device is set to a higher rotation type than the permanent magnet type motor used in the first steering force assisting device. In addition, the gist of the present invention is that the permanent magnet type motor is set to a higher torque type than the non-permanent magnet type.
上記構成によれば、より幅広いアシスト力特性を確保することができる。そして、永久磁石型モータ及び非永久磁石型モータのそれぞれの特徴を強調する設定とすることで、より良好な操舵フィーリングを確保することができるようになる。 According to the above configuration, a wider assist force characteristic can be ensured. And by setting it as the setting which emphasizes each characteristic of a permanent magnet type motor and a non-permanent magnet type motor, a more favorable steering feeling can be ensured now.
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、要求される前記アシスト力が前記第１の操舵力補助装置の対応範囲内にある場合には、該第１の操舵力補助装置により前記アシスト力を付与すべく前記制御すること、を要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, when the requested assisting force is within a corresponding range of the first steering force assisting device, the control means causes the first steering force assisting device to perform the assist. The gist is to perform the control to apply force.
即ち、ラック軸及びステアリングシャフトに対し、二つの操舵力補助装置により同時にアシスト力を付与する場合、両者の制御が互いに干渉するおそれがある。この点、基本的なアシスト力の付与を何れか一方により行う構成とすることにより、こうした干渉の問題の発生を抑制することができる。そして、上記構成のように、その基本的なアシスト力の付与をラック軸に対して行うことにより、ステアリングシャフトの強化に伴う重量増を回避することができる。加えて、非永久磁石型モータを駆動源とする第２の操舵力補助装置をその補助的位置づけとすることで、当該操舵力補助装置のモータが従動的回転状態にある場合の回生ブレーキ作用及びコギングトルクの問題も解消できる。 That is, when the assist force is simultaneously applied to the rack shaft and the steering shaft by the two steering force assisting devices, the controls of the two may interfere with each other. In this regard, the occurrence of such an interference problem can be suppressed by adopting a configuration in which the basic assist force is applied by either one. Further, as in the above configuration, by applying the basic assist force to the rack shaft, it is possible to avoid an increase in weight due to the reinforcement of the steering shaft. In addition, the second steering force assisting device that uses a non-permanent magnet type motor as a driving source is positioned as an auxiliary position thereof, so that the regenerative braking action when the motor of the steering force assisting device is in a driven rotational state and The problem of cogging torque can also be solved.
請求項５に記載の発明は、前記ステアリング操作の状態を判定する操舵状態判定手段を備え、前記制御手段は、前記ステアリング操作が切り戻し操舵であり、且つ要求される前記アシスト力が前記第２の操舵力補助装置の対応範囲内にある場合には、該第２の操舵力補助装置により前記アシスト力を付与すべく前記制御すること、を要旨とする。 A fifth aspect of the present invention includes a steering state determination unit that determines a state of the steering operation, and the control unit is configured such that the steering operation is switchback steering and the required assist force is the second steering force. When the steering force assisting device is within the corresponding range, the second steering force assisting device performs the control to apply the assisting force.
即ち、永久磁石型モータを駆動源とする構成では、操舵状態が「切り戻し操舵」にある場合において、そのトルクリップルが操舵フィーリングに与える影響が顕著となりやすい。従って、上記構成のように、こうした「切り戻し操舵」において、そのアシスト力付与を、トルクリップルの問題が小さい非永久磁石型モータを駆動源とする第２の操舵力補助装置によるものに切り替えることで、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。 That is, in the configuration using the permanent magnet motor as the drive source, when the steering state is “switchback steering”, the influence of the torque ripple on the steering feeling is likely to be significant. Therefore, as in the above configuration, in such “switchback steering”, the assist force is applied to the second steering force assist device that uses a non-permanent magnet type motor with a small torque ripple problem as a drive source. Thus, a better steering feeling can be realized.
請求項６に記載の発明は、前記制御手段は、操舵速度が所定速度以下であり、且つ要求される前記アシスト力が前記第２の操舵力補助装置の対応範囲内にある場合には、該第２の操舵力補助装置により前記アシスト力を付与すべく前記制御すること、を要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, when the steering speed is equal to or lower than a predetermined speed and the required assist force is within a corresponding range of the second steering force assisting device, the control means The gist is that the second steering force assisting device performs the control so as to apply the assist force.
即ち、永久磁石型モータは、低回転速度領域において、そのトルクリップルの問題が顕在化しやすい。従って、上記構成のように、モータ回転速度の遅い低操舵速度領域においては、そのアシスト力付与を、トルクリップルの問題が小さい非永久磁石型モータを駆動源とする第２の操舵力補助装置によるものに切り替えることで、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。 That is, in the permanent magnet type motor, the problem of torque ripple is likely to become apparent in the low rotation speed region. Therefore, as in the above configuration, in the low steering speed region where the motor rotation speed is low, the assist force is applied by the second steering force assisting device using a non-permanent magnet type motor with a small torque ripple problem as a drive source. By switching to the thing, a better steering feeling can be realized.
本発明によれば、複数のモータを駆動源として大出力化に対応しつつ操舵フィーリングに優れた電動パワーステアリングを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power steering excellent in steering feeling can be provided, respond | corresponding to large output by using a some motor as a drive source.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。具体的には、本実施形態のステアリングシャフト３は、自在継手７ａ，７ｂを介して、コラムシャフト８、インターミディエイトシャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結してなり、上記ラックアンドピニオン機構４は、ピニオンシャフト１０の一端に形成されたピニオン歯１０ａとラック軸５側のラック歯５ａとを噛合させることにより構成される。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、即ち車両の進行方向が変更されるように構成されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the electric power steering apparatus (EPS) 1 of the present embodiment, a steering shaft 3 to which a
本実施形態のＥＰＳ１は、上記のように構成された操舵系に対し、ステアリング操作を補助するアシスト力を発生させるための駆動源として複数（二つ）のモータ２１，２２を有している。具体的には、ＥＰＳ１は、モータ２１を駆動源としてラック軸５にアシスト力を付与するラックアクチュエータ２３と、モータ２２を駆動源としてコラムシャフト８にアシスト力を付与するコラムアクチュエータ２４と、各モータ２１，２２に対して駆動電力を供給することにより該各アクチュエータの作動を制御するＥＣＵ２５とを備えている。
The
詳述すると、本実施形態では、第１の操舵力補助装置としてのラックアクチュエータ２３のモータ２１には、ロータ（図示略）に永久磁石が配置されたブラシレスモータ（ＢＬＤＣモータ）が採用されている。そして、ラックアクチュエータ２３は、このモータ２１のモータトルクをボール螺子機構２６によってラック軸５の軸方向移動に変換することにより同ラック軸５にアシスト力を付与するように構成されている。尚、このような所謂ラックアシスト型ＥＰＳの詳細については、例えば、特開２００６−２１５８１号公報に記載の構成を参照されたい。
More specifically, in the present embodiment, a brushless motor (BLDC motor) in which a permanent magnet is disposed on a rotor (not shown) is employed as the
一方、第２の操舵力補助装置としてのコラムアクチュエータ２４は、駆動源であるモータ２２と、変速機構（ウォーム＆ホイール）２７とを備えて構成されている。そして、コラムアクチュエータ２４は、モータ２２のモータトルクを、変速機構２７を介してコラムシャフト８に伝達することにより、同コラムシャフト８（ステアリングシャフト３）にアシスト力を付与するように構成されている。
On the other hand, the
ここで、本実施形態では、コラムアクチュエータ２４のモータ２２には、図２に示されるような誘導モータ３０が採用されている。同図に示すように、本実施形態の誘導モータ３０は、ハウジング３１の内周に固定されたステータ３２と、同ステータ３２の内側において回転自在に支承されたロータ３３を備えて構成されている。そして、ステータ３２は、固定子鉄心３４及び同固定子鉄心３４に巻回された固定子巻線３５により構成され、ロータ３３は、回転軸（出力軸）３６と同回転軸３６の外周に固定された回転子鉄心３７及び回転子巻線（かご形巻線）３８により構成されている。即ち、誘導モータ３０は、永久磁石を有しない非永久磁石型モータである。そして、固定子巻線３５に一次電流（三相交流）を通電することにより回転磁界を形成し、その回転磁界内に配置された回転子巻線３８に生ずる誘導電流の作用により回転トルクを発生するように構成されている。
Here, in the present embodiment, an
即ち、誘導モータ３０のような非永久磁石型モータには、コギングトルクがなく、且つ低速回転時におけるトルクリップルの問題が生じにくいという特徴がある。そして、本実施形態では、こうしたモータトルクの変動が操舵フィーリングに反映されやすいコラムアクチュエータ２４について、その駆動源であるモータ２２に誘導モータ３０を採用することにより、大出力化に対応しつつ良好な操舵フィーリングを確保する構成となっている。
That is, the non-permanent magnet type motor such as the
また、図１に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ２５には、ステアリングシャフト３（コラムシャフト８）に設けられたトルクセンサ４１及びステアリングセンサ４２、並びに車速センサ４３が接続されており、ＥＣＵ２５は、これら各センサにより検出される各状態量に基づきラックアクチュエータ２３及びコラムアクチュエータ２４の作動を制御する。具体的には、ＥＣＵ２５は、トルクセンサ４１により検出される操舵トルクτ及び車速センサ４３により検出される車速Ｖ、並びにステアリングセンサ４２により検出される操舵角θs及び操舵速度ωsに基づいて、目標アシスト力、及び各アクチュエータの出力制御目標を決定する。そして、各ラックアクチュエータ２３及びコラムアクチュエータ２４に上記決定されたアシスト力を出力させるべく、その各モータ２１，２２に駆動電力を供給する。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
次に、本実施形態のＥＰＳにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図３に示すように、本実施形態では、ラックアクチュエータ２３のモータ２１（ＢＬＤＣモータ）は、低回転高トルク型に設定される一方（同図中の一点鎖線Ｌに示す出力特性）、コラムアクチュエータ２４のモータ２２（誘導モータ３０）は、上記モータ２１と比較して、高回転低トルク型に設定されている（同図中の破線Ｍに示す出力特性）。尚、ラックアクチュエータ２３とコラムアクチュエータ２４とでは、それぞれ変速比が異なるため、同図中においては、各モータ２１，２２の回転速度は、ステアリングシャフト３の回転速度、即ち操舵速度ωsに換算して記載してある。そして、本実施形態では、ラックアクチュエータ２３をメインアクチュエータとし、その対応範囲を超えるアシスト力要求が発生した場合には、同ラックアクチュエータ２３に加え、サブアクチュエータであるコラムアクチュエータ２４によりアシスト力を付与することにより、同図中、実線Ｎに示す出力特性を得るように構成されている。
Next, an aspect of assist control in the EPS of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the motor 21 (BLDC motor) of the
即ち、ラック軸５及びステアリングシャフト３に対し、二つのアクチュエータにより同時にアシスト力を付与する場合、両者の制御が互いに干渉するおそれがある。この点、基本的なアシスト力の付与を何れか一方により行う構成とすることにより、こうした干渉の問題の発生を抑制することができる。そして、その基本的なアシスト力の付与をラックアクチュエータ２３において行うことにより、ステアリングシャフト３の強化に伴う重量増を回避することができる。加えて、誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４をサブアクチュエータとすることで、当該サブアクチュエータのモータが従動的回転状態にある場合の回生ブレーキ作用及びコギングトルクの問題も解消できる。
That is, when the assist force is simultaneously applied to the
そして、本実施形態では、更に、そのステアリング操作の状態（操舵状態）が、誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４によりアシスト力を付与する方が有利である場合には、例外的に、そのアシスト力の付与をコラムアクチュエータ２４により行うように構成されている。
In the present embodiment, if the steering operation state (steering state) is more advantageously applied by the
詳述すると、図４のフローチャートに示すように、ＥＣＵ２５は、状態量として車速Ｖ、操舵トルクτ、操舵角θs及び操舵速度ωsを取得すると（ステップ１０１）、先ず、要求されるアシスト力、即ち目標アシスト力を演算する（ステップ１０２）。次に、ＥＣＵ２５は、検出された操舵速度ωs（の絶対値）が所定速度ω１以上であるか否かを判定し（ステップ１０３）、操舵速度ωsが所定速度ω１以上ではない場合（|ωs|＜ω１、ステップ１０３：ＮＯ）には、続いて操舵速度ωs（の絶対値）が所定速度ω２以下であるか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、操舵速度ωsが所定速度ω２以下ではない場合（|ωs|＞ω２、ステップ１０４：ＮＯ）には、次に、その時点における操舵状態の判定処理を実行する（ステップ１０５）。
More specifically, as shown in the flowchart of FIG. 4, when the
即ち、運転者が行うステアリング操作は、大別すると、現状の操舵角θs（の絶対値）を増加させる「切り込み操舵」、及び現状の操舵角θsを減少させる「切り戻し操舵」、並びにそれ以外の操作、つまり「保持操舵」の三種類に分類できる。そして、本実施形態では、操舵状態判定手段としてのＥＣＵ２５は、上記ステップ１０５の「操舵状態判定」において、入力されたステアリング操作が、上記三種類の操舵状態の何れであるかの判定を実行する。
That is, the steering operation performed by the driver can be broadly divided into “cut-in steering” for increasing the current steering angle θs (absolute value thereof), “switch-back steering” for decreasing the current steering angle θs, and others. The operation can be classified into three types, that is, “holding steering”. In the present embodiment, the
具体的には、図５に示すように、ＥＣＵ２５は、先ず、操舵方向（操舵角θsの変化方向）と操舵トルクτの方向とが同一であるか否かを判定し（ステップ２０１）、同一である場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）には、続いて操舵角θsが増加傾向にあるか否かを判定する（ステップ２０２）。そして、操舵角θsが増加傾向にある場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）には、操舵状態は「切り込み操舵」であると判定する（ステップ２０３）。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
一方、上記ステップ２０２において、操舵角θsが増加傾向にはないと判定した場合（ステップ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ２５は、続いて、操舵角θsが減少傾向にあるか否かを判定する（ステップ２０４）。そして、操舵角θsが減少傾向にある場合（ステップ２０４：ＹＥＳ）には、操舵状態は「切り戻し操舵」であると判定する（ステップ２０５）。
On the other hand, if it is determined in
そして、上記ステップ２０１において、操舵方向と操舵トルクτの方向とが同一ではないと判定した場合（ステップ２０１：ＮＯ）、又は上記ステップ２０４において、操舵角θsが減少傾向にはないと判定した場合（ステップ２０４：ＮＯ）には、操舵状態は「保持操舵」であると判定する（ステップ２０６）。
When it is determined in
ＥＣＵ２５は、このようにして操舵状態判定を実行すると、次に、その判定結果が「切り戻し操舵」であるか否かを判定し（ステップ１０６）、「切り戻し操舵」でない場合（ステップ１０６：ＮＯ）には、上記ステップ１０２において演算された目標アシスト力がラックアクチュエータ２３の対応範囲にあるか否かを判定する。即ち、要求されるアシスト力が、その駆動源であるモータ２１（ＢＬＤＣモータ）のモータ特性上（図３参照）、ラックアクチュエータ２３のみで対応可能な範囲にあるか否かを判定する（ステップ１０７）。そして、ラックアクチュエータ２３の対応範囲にある場合（ステップ１０７：ＹＥＳ）には、ラックアクチュエータ２３によりアシスト力を付与すべく制御し（ＢＬＤＣモータアシスト、ステップ１０８）、対応範囲にない場合（ステップ１０７：ＮＯ）には、両アクチュエータによるアシスト力付与に切り替える（両モータアシスト、ステップ１０９）。
After executing the steering state determination in this manner, the
また、本実施形態では、上記ステップ１０３における所定速度ω１は、ラックアクチュエータ２３の駆動源であるモータ２１（ＢＬＤＣモータ）の最高回転速度に相当する操舵速度近傍に設定されている（図３参照）。そして、ＥＣＵ２５は、上記ステップ１０３において、操舵速度ωsが所定速度ω１以上である場合（|ωs|≧ω１、ステップ１０３：ＹＥＳ）には、同モータ２１よりも高回転型に設定されたモータ２２（誘導モータ３０）を駆動源とするコラムアクチュエータ２４によってアシスト力を付与すべく制御する（誘導モータアシスト、ステップ１１０）。尚、このような「誘導モータアシスト」の実行時には、ラックアクチュエータ２３のモータ２１の制御は、相開放制御とされる。そして、これにより、その従動的回転状態時の回生ブレーキ作用を防止するようになっている。
In the present embodiment, the predetermined speed ω1 in
また、上記ステップ１０４における所定速度ω２は、本実施形態では、モータ２１（ＢＬＤＣモータ）において、トルクリップルの問題が生じやすい低速回転領域の略上限に相当する操舵速度近傍に設定されている（図３参照）。そして、本実施形態では、ＥＣＵ２５は、上記ステップ１０４において、操舵速度ωsが所定速度ω２以下である場合（|ωs|≦ω２、ステップ１０４：ＹＥＳ）には、誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４の対応範囲にあるか否かを判定する。即ち、要求されるアシスト力が、その駆動源であるモータ２２（誘導モータ３０）のモータ特性上（図３参照）、コラムアクチュエータ２４のみで対応可能な範囲にあるか否かを判定する（ステップ１１１）。
Further, in the present embodiment, the predetermined speed ω2 in
また、本実施形態では、上記ステップ１０６において、ステップ１０５の操舵状態判定の結果が「切り戻し操舵」であると判定した場合（ステップ１０６：ＹＥＳ）についても、上記ステップ１１１の誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４の対応範囲にあるか否かの判定を実行する。そして、このステップ１１１において、コラムアクチュエータ２４の対応範囲にあると判定した場合（ステップ１１１：ＹＥＳ）には、上記ステップ１１０の「誘導モータアシスト」に切り替える。
In this embodiment, the
尚、本実施形態では、上記ステップ１１１において、コラムアクチュエータ２４の対応範囲にないと判定した場合（ステップ１１１：ＮＯ）、ＥＣＵ２５は、上記ステップ１０７において、ＢＬＤＣモータを駆動源とするラックアクチュエータ２３の対応範囲にあるか否かの判定を実行する。そして、ラックアクチュエータ２３の対応範囲にある場合（ステップ１０７：ＹＥＳ）には、ラックアクチュエータ２３によりアシスト力を付与すべく制御し（ＢＬＤＣモータアシスト、ステップ１０８）、対応範囲にない場合（ステップ１０７：ＮＯ）には、両アクチュエータによるアシスト力付与に切り替える（両モータアシスト、ステップ１０９）。
In this embodiment, when it is determined in step 111 that the
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ＥＰＳ１は、ラック軸５にアシスト力を付与するラックアクチュエータ２３と、コラムシャフト８にアシスト力を付与するコラムアクチュエータ２４と、これら各アクチュエータの駆動源である各モータ２１，２２に対して駆動電力を供給することにより該各アクチュエータの作動を制御するＥＣＵ２５とを備える。そして、ラックアクチュエータ２３のモータ２１には永久磁石型モータ（ＢＬＤＣモータ）が用いられるとともに、コラムアクチュエータ２４のモータ２２には、非永久磁石型モータである誘導モータ３０が用いられる。
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) The
即ち、誘導モータ３０のような非永久磁石型モータには、コギングトルクがなく、且つ低速回転時におけるトルクリップルの問題が生じにくいという特徴がある。従って、上記構成によれば、コギングトルクの増大を抑えつつ大出力化に対応することが可能になる。特に、モータトルクの変動が操舵フィーリングに反映されやすいコラムアクチュエータ２４について、その駆動源であるモータ２２に誘導モータ３０を採用することにより、より一層の良好な操舵フィーリングを確保することができる。そして、比較的設置スペースに余裕のあるステアリングコラムは、誘導モータ３０のサイズも問題となりにくい。更に、誘導モータ３０では、回生ブレーキ作用が生じないことから、ＢＬＤＣモータのように、相固定通電状態での故障に備えて高価な相開放リレーを設ける必要がない。従って、当該相開放リレーを廃して低コスト化を図ることができる。そして、小型高トルクという特徴を有するＢＬＤＣモータのような永久磁石型モータをラックアクチュエータ２３のモータ２１に採用することで、ダイレクト感のある操舵フィーリングを実現することができる。
That is, the non-permanent magnet type motor such as the
（２）ラックアクチュエータ２３のモータ２１（ＢＬＤＣモータ）は、低回転高トルク型に設定される一方、コラムアクチュエータ２４のモータ２２（誘導モータ３０）は、上記モータ２１と比較して、高回転低トルク型に設定される。
(2) The motor 21 (BLDC motor) of the
上記構成によれば、より幅広いアシスト力特性を確保することができる。そして、ＢＬＤＣモータ及び誘導モータ３０のそれぞれの特徴を強調する設定とすることで、より良好な操舵フィーリングを確保することができる。
According to the above configuration, a wider assist force characteristic can be ensured. And by setting it as the setting which emphasizes each characteristic of a BLDC motor and the
（３）ＥＰＳ１は、ラックアクチュエータ２３をメインアクチュエータとするとともに、その対応範囲を超えるアシスト力要求が発生した場合には、同ラックアクチュエータ２３に加えて、サブアクチュエータであるコラムアクチュエータ２４によりアシスト力を付与するように構成される。即ち、ＥＣＵ２５は、基本的に、要求されるアシスト力がラックアクチュエータ２３（のモータ２１）の対応範囲内にある場合には、該ラックアクチュエータ２３によりアシスト力を付与すべく制御する。
(3) The
即ち、ラック軸５及びステアリングシャフト３に対し、二つのアクチュエータにより同時にアシスト力を付与する場合、両者の制御が互いに干渉するおそれがある。この点、基本的なアシスト力の付与を何れか一方により行う構成とすることにより、こうした干渉の問題の発生を抑制することができる。そして、上記構成のように、その基本的なアシスト力の付与をラックアクチュエータ２３において行うことにより、ステアリングシャフト３の強化に伴う重量増を回避することができる。加えて、誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４をサブアクチュエータとすることで、当該サブアクチュエータのモータが従動的回転状態にある場合の回生ブレーキ作用及びコギングトルクの問題も解消できる。
That is, when the assist force is simultaneously applied to the
（４）ＥＣＵ２５は、ステアリング操作の状態（操舵状態）の判定処理（操舵状態判定）を実行する。そして、操舵状態が「切り戻し操舵」であり、且つ誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４の対応範囲内にある場合には、該コラムアクチュエータ２４によりアシスト力を付与すべく制御する。
(4) The
即ち、ＢＬＤＣモータを駆動源とする構成では、操舵状態が「切り戻し操舵」にある場合において、そのトルクリップルが操舵フィーリングに与える影響が顕著となりやすい。従って、上記構成のように、こうした「切り戻し操舵」において、そのアシスト力付与を、トルクリップルの問題が小さな誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４によるものに切り替えることで、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。
That is, in the configuration using the BLDC motor as the drive source, when the steering state is “switchback steering”, the influence of the torque ripple on the steering feeling is likely to be significant. Therefore, as in the above configuration, in such “switchback steering”, the assist force is applied by switching to the
（５）ＥＣＵ２５は、操舵速度ωsが所定速度ω２以下であり、且つ誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４の対応範囲内にある場合には、該コラムアクチュエータ２４によりアシスト力を付与すべく制御する。
(5) When the steering speed ωs is equal to or lower than the predetermined speed ω2 and within the corresponding range of the
即ち、ＢＬＤＣモータは、低回転速度領域において、そのトルクリップルの問題が顕在化しやすい。従って、上記構成のように、モータ回転速度の遅い低操舵速度領域においては、そのアシスト力付与を、トルクリップルの問題が小さな誘導モータ３０を駆動源とするコラムアクチュエータ２４によるものに切り替えることで、より良好な操舵フィーリングを実現することができる。
That is, in the BLDC motor, the problem of torque ripple tends to become obvious in the low rotation speed region. Therefore, in the low steering speed region where the motor rotation speed is slow as in the above configuration, the assist force is applied by switching to the
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を、ステアリングシャフト３にアシスト力を付与する操舵力補助装置として、コラムシャフト８にアシスト力を付与するコラムアクチュエータ２４を備えたＥＰＳ１に具体化した。しかし、これに限らず、ステアリングシャフト３にアシスト力を付与する操舵力補助装置として、ピニオンシャフトにアシスト力を付与するピニオン型のＥＰＳアクチュエータを備えたもの具体化してもよい。
In addition, you may change this embodiment as follows.
In the present embodiment, the present invention is embodied in
・本実施形態では、一つのＥＣＵ２５によりラックアクチュエータ２３及びコラムアクチュエータ２４の作動を制御する構成とした。しかし、これに限らず、各アクチュエータにそれぞれ対応する二つのＥＣＵを協調動作させる構成のものに具体化してもよい。
-In this embodiment, it was set as the structure which controls the action | operation of the
・本実施形態では、二つのモータ２１，２２の出力特性を異なるように設定し、ラックアクチュエータ２３をメインアクチュエータとする構成に具体化した。しかし、これに限らず、二つのモータが同一の出力特性を有し、両者が均等、或いは所定の比率でアシスト力を発生する構成に具体化してもよい。
In the present embodiment, the output characteristics of the two
・本実施形態では、非永久磁石モータとして誘導モータ３０を用いる構成に具体化した。しかし、これに限らず、非永久磁石モータとして、図６に示されるようなリラクタンスモータ５０を用いる構成に具体化してもよい。即ち、図６に示すように、リラクタンスモータ５０は、ハウジング５１の内周に固定されたステータ５２と、同ステータ５２の内側において回転自在に支承されたロータ５３を備えて構成される。ステータ５２は、固定子コア５４及び同固定子コア５４に巻回された固定子巻線５５により構成され、ロータ５３は、回転軸（出力軸）５６と同回転軸５６の外周に固定された回転子コア５７とを備えて構成される。回転子コア５７の外周には、複数の突極５８が放射状に突設されるとともに、これらの各突極５８は、それぞれ隣り合う突極５８の間に形成された凹部との関係において所定のインダクタンス差が生ずるように形成される。
In the present embodiment, the
つまり、リラクタンスモータ５０は、ロータ５３の回転位置と同期して固定子巻線５５に通電することにより、ロータ５３に、自己インダクタンスと相互インダクタンスに基づくリラクタンストルクを発生させる構成となっている。そして、このようなリラクタンスモータ５０もまた、コギングトルクがないという特徴がある。従って、非永久磁石モータとして、リラクタンスモータ５０を用いる構成としても、誘導モータを用いた場合と同様の効果を得ることができる。
That is, the
１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、５…ラック軸、８…コラムシャフト、１０…ピニオンシャフト、１２…転舵輪、２１，２２…モータ、２３…ラックアクチュエータ、２４…コラムアクチュエータ、２５…ＥＣＵ、３０…誘導モータ、４１…トルクセンサ、４２…ステアリングセンサ、４３…車速センサ、５０…リラクタンスモータ、ωs…操舵速度、ω１，ω２…所定速度。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第１の操舵力補助装置には、永久磁石型モータが用いられ、前記第２の操舵力補助装置には、非永久磁石型モータが用いられること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 A first steering force assisting device provided to apply an assist force for assisting a steering operation to the rack shaft; a second steering force assisting device provided to apply the assist force to the steering shaft; An electric power steering apparatus comprising control means for controlling the operation of each steering force assisting device by supplying driving power to a motor that is a drive source of each steering force assisting device,
A permanent magnet type motor is used for the first steering force assisting device, and a non-permanent magnet type motor is used for the second steering force assisting device.
An electric power steering device.
前記第２の操舵力補助装置は、前記ステアリングシャフトを構成するコラムシャフトに設けられること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus according to claim 1,
The electric power steering apparatus, wherein the second steering force assisting device is provided on a column shaft constituting the steering shaft.
前記第２の操舵力補助装置に用いられる非永久磁石型モータは、第１の操舵力補助装置に用いられる永久磁石型モータよりも高回転型に設定されるとともに、前記永久磁石型モータは、前記非永久磁石型よりも高トルク型に設定されること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 1 or 2,
The non-permanent magnet type motor used for the second steering force assisting device is set to a higher rotation type than the permanent magnet type motor used for the first steering force assisting device, and the permanent magnet type motor is Being set to a higher torque type than the non-permanent magnet type,
An electric power steering device.
前記制御手段は、要求される前記アシスト力が前記第１の操舵力補助装置の対応範囲内にある場合には、該第１の操舵力補助装置により前記アシスト力を付与すべく前記制御すること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 3,
The control means performs the control to apply the assist force by the first steering force assisting device when the requested assist force is within a corresponding range of the first steering force assisting device. An electric power steering apparatus characterized by the above.
前記ステアリング操作の状態を判定する操舵状態判定手段を備え、
前記制御手段は、前記ステアリング操作が切り戻し操舵であり、且つ要求される前記アシスト力が前記第２の操舵力補助装置の対応範囲内にある場合には、該第２の操舵力補助装置により前記アシスト力を付与すべく前記制御すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 4,
A steering state determining means for determining the state of the steering operation;
When the steering operation is switchback steering and the required assist force is within the corresponding range of the second steering force assisting device, the control means uses the second steering force assisting device. The control to apply the assist force;
An electric power steering device.
前記制御手段は、操舵速度が所定速度以下であり、且つ要求される前記アシスト力が前記第２の操舵力補助装置の対応範囲内にある場合には、該第２の操舵力補助装置により前記アシスト力を付与すべく前記制御すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5,
When the steering speed is equal to or lower than a predetermined speed and the required assist force is within the corresponding range of the second steering force assisting device, the control means uses the second steering force assisting device to Said control to give assist force;
An electric power steering device.
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