JP2008260373A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵負荷トルクに応じて決定されるアシスト指令値に基づいて駆動回路が駆動源を駆動して、ハンドルの操舵を補助するためのアシスト力を出力する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 in which a drive circuit drives a drive source based on an assist command value determined according to a steering load torque and outputs an assist force for assisting steering of a steering wheel.
一般に、この種の電動パワーステアリング装置は、トルクセンサが失陥した場合には、アシスト力無しのマニュアル操舵に切り替わる。しかしながら、トルクセンサの失陥と同時にマニュアル操舵に切り替わると、アシスト力の消失によって操舵負荷トルクが急増し、運転者に不安感を抱かせることになる。これに対し、従来の電動パワーステアリング装置として、操舵負荷トルクに応じて第1のアシスト指令値を決定する通常時用の制御系と、操舵負荷トルクとは無関係に操舵角に応じて第2のアシスト指令値を決定する非常時用の制御系とを備えておき、トルクセンサの失陥と同時に第1のアシスト指令値を用いた制御から第2のアシスト指令値を用いた制御に切り替え、その第2のアシスト指令値を徐々に減衰させてマニュアル操舵に移行する構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上記した電動パワーステアリング装置では、操舵負荷トルクに基づいて決定した第1のアシスト指令値による制御中は、路面抵抗の相違をアシスト力に反映させることができるが、操舵角に基づいて決定した第2のアシスト指令値による制御中は、路面抵抗の相違をアシスト力に反映させることができない。このため、平均的な路面に比べて路面抵抗が著しく大きいか小さい路面上で操舵中にトルクセンサが失陥し、第1のアシスト指令値による制御から第2のアシスト指令値による制御へと切り替わったときに操舵負荷が急変し、運転者に不安感を抱かせる事態が生じ得る。また、上記した電動パワーステアリング装置では、アシスト力を減衰させてマニュアル操舵に完全に切り替わってから、ハンドルを操舵せざるを得ない状態が続いた場合、腕力が弱い運転者にとって負担が大きかった。 By the way, in the electric power steering device described above, the difference in road surface resistance can be reflected in the assist force during the control by the first assist command value determined based on the steering load torque, but it is determined based on the steering angle. During the control using the second assist command value, the difference in road resistance cannot be reflected in the assist force. For this reason, the torque sensor fails during steering on a road surface where the road resistance is significantly larger or smaller than the average road surface, and the control is switched from the control based on the first assist command value to the control based on the second assist command value. If the steering load suddenly changes, the driver may feel uneasy. Further, in the above-described electric power steering apparatus, when the steering force is attenuated and the steering wheel is completely switched to the steering wheel and then the steering wheel must be steered, the burden is great for the driver with weak arm strength.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、トルクセンサの失陥時に急激な操舵抵抗の変化を防ぐと共に、腕力の弱い運転者への負担を軽減可能な電動パワーステアリング装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an electric power steering device capable of preventing a sudden change in steering resistance when a torque sensor fails and reducing the burden on a driver with weak arm strength. And
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る電動パワーステアリング装置(11)は、運転状況に応じて決定されるアシスト指令値(Ix)に基づいて駆動回路(42)が駆動源(19)を駆動して、ハンドル(33)の操舵を補助するためのアシスト力を出力する電動パワーステアリング装置(11)であって、ハンドル(33)の操舵に対する操舵負荷トルク(T1)を検出するためのトルクセンサ(35)と、ハンドル(33)の操舵角(θ1)を検出又は推定するための操舵角検出手段(34)と、操舵負荷トルク(T1)に基づいてアシスト指令値(Ix)としての通常指令値(Ia)を決定する通常指令値決定手段(S3,100)と、操舵角(θ1)に基づきかつ、操舵負荷トルク(T1)とは無関係に、アシスト指令値(Ix)としての非常指令値(Id)を決定する非常指令値決定手段(S5,101)と、トルクセンサ(35)が失陥した場合に、その失陥時直前の通常指令値(Ia)から時間(t1)の経過と共に徐々に0に近づくように変化する減衰過渡指令値(Ib)を生成する減衰過渡指令値生成手段(S7,102)と、トルクセンサ(35)が失陥した場合に、その失陥時からの時間(t1)の経過と共に0から徐々に増加して非常指令値(Id)と一致するまで変化する増加過渡指令値(Ie)を生成する増加過渡指令値生成手段(S8、103)と、増加過渡指令値(Ie)が非常指令値(Id)と一致するまでは、増加過渡指令値(Ie)と同じ値になり、増加過渡指令値(Ie)が非常指令値(Id)と一致してからは非常指令値(Id)と同じ値になる複合指令値(Ic)を生成する複合指令値生成手段(S9,104,105)と、駆動回路(42)に付与するアシスト指令値(Ix)として、通常は通常指令値(Ia)を選択し、トルクセンサ(35)失陥してから減衰過渡指令値(Ib)と複合指令値(Ic)とが一致する迄の間は減衰過渡指令値(Ib)を選択し、減衰過渡指令値(Ib)と複合指令値(Ic)とが一致した後は複合指令値(Ic)を選択する指令値選択手段(S2,S4,S10,S11,S12,S14)とを備えたところに特徴を有する。
The electric power steering apparatus (11) according to the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置(11)において、トルクセンサ(35)が失陥してからの経過時間をX軸、減衰過渡指令値(Ib)及び増加過渡指令値(Ie)をY軸で表した場合に、そのXY座標系において、減衰過渡指令値(Ib)のグラフ(F2)は、X座標軸から離れた位置から経過時間の進行と共にX座標軸に近づきかつ丸みを帯びてX座標軸側に膨らんだ曲線となり、増加過渡指令値(Ie)のグラフ(F3,F4)は、X座標軸上の位置から経過時間の進行と共にX座標軸から離れかつ丸みを帯びてX座標軸側に膨らんだ曲線となるように構成したところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus (11) according to the first aspect, the elapsed time after the failure of the torque sensor (35) is expressed as the X axis, the damping transient command value (Ib), and the increasing transient. When the command value (Ie) is represented by the Y axis, the graph (F2) of the attenuation transient command value (Ib) in the XY coordinate system approaches the X coordinate axis as the elapsed time progresses from a position away from the X coordinate axis. Moreover, the curve (F3, F4) of the increasing transient command value (Ie) is separated from the X coordinate axis with the progress of the elapsed time from the position on the X coordinate axis and is rounded. It is characterized in that it is configured to be a curve that swells toward the X coordinate axis.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置(11)において、操舵角検出手段(34)は、ハンドル(33)の回転軸に備えられた回転位置センサ(34)であるところに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus (11) according to the first or second aspect, the steering angle detecting means (34) is a rotational position sensor (34) provided on the rotational shaft of the handle (33). It has the characteristic in that.
請求項4の発明は、請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置(11)において、車両のヨーレートに基づいて操舵角(θ1)を推定する演算回路であるところに特徴を有する。 A fourth aspect of the invention is characterized in that in the electric power steering apparatus (11) according to the first or second aspect, the arithmetic circuit estimates a steering angle (θ1) based on a yaw rate of the vehicle.
請求項5の発明は、請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置(11)において、左右の車輪の回転差に基づいて操舵角(θ1)を推定する演算回路であるところに特徴を有する。
The invention according to
請求項6の発明は、請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置(11)において、操舵角検出手段は、車両(10)にかかる横Gに基づいて操舵角(θ1)を推定する演算回路であるところに特徴を有する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the electric power steering device (11) according to the first or second aspect, the steering angle detecting means calculates the steering angle (θ1) based on the lateral G applied to the vehicle (10). It is characterized by being a circuit.
[請求項1の発明]
請求項1の構成を有した電動パワーステアリング装置は、通常は、操舵負荷トルクに基づいて決定された通常指令値に応じてアシスト力を出力する。また、この電動パワーステアリング装置は、操舵負荷トルクを検出するためのトルクセンサが失陥した場合に備えて、操舵負荷トルクとは無関係に、操舵角に基づいた非常指令値をアシスト指令値として決定することができるようになっている。そして、トルクセンサが失陥した場合には、その失陥時直前の通常指令値から時間の経過と共に徐々に0に近づくように変化する減衰過渡指令値を生成すると共に、失陥時からの時間の経過と共に0から徐々に増加して非常指令値と一致するまで変化し、非常指令値と一致してからは非常指令値と同じ値になる複合指令値を生成する。そして、この電動パワーステアリング装置は、トルクセンサが失陥してから減衰過渡指令値と複合指令値とが一致する迄の間は減衰過渡指令値に応じたアシスト力を出力し、減衰過渡指令値と複合指令値とが一致した後は複合指令値に応じたアシスト力を出力する。これにより、操舵負荷トルクに基づいたアシスト力の出力から、操舵角に基づいたアシスト力の出力へと切り替わる過程で、アシスト力を緩やかに変化させることができ、運転者への不安感を取り除くことができる。しかも、操舵角に基づいたアシスト力の出力に完全に移行した後は、従来のようにアシスト力を消失させたマニュアル操舵に移行しないので、腕力が弱い運転者への負担も軽減される。
[Invention of Claim 1]
The electric power steering apparatus having the configuration of
[請求項2の発明]
請求項2の構成によれば、アシスト力の制御に用いる指令値を、減衰過渡指令値から増加過渡指令値へと切り替えられる際に、それら指令値が急変しないようにすることができる。
[Invention of claim 2]
According to the configuration of the second aspect, when the command value used for assist force control is switched from the attenuated transient command value to the increased transient command value, the command values can be prevented from changing suddenly.
[請求項3〜6の発明]
本発明において、操舵角を検出するための操舵角検出手段としては、ハンドルの回転軸に備えられた回転位置センサであってもよいし(請求項3の発明)、車両のヨーレートに基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよいし(請求項4の発明)、左右の車輪の回転差に基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよいし(請求項5の発明)、車両にかかる横Gに基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよい(請求項6の発明)。
[Invention of Claims 3-6]
In the present invention, the steering angle detecting means for detecting the steering angle may be a rotational position sensor provided on the rotating shaft of the steering wheel (invention of claim 3), or steering based on the yaw rate of the vehicle. An arithmetic circuit for estimating the angle may be used (invention of claim 4), or an arithmetic circuit for estimating the steering angle based on the rotation difference between the left and right wheels (invention of claim 5). An arithmetic circuit that estimates the steering angle based on the lateral G applied to the vehicle may be used (invention of claim 6).
以下、本発明の一実施形態を図1〜図14に基づいて説明する。
図1に示すように車両10には、電動パワーステアリング装置11が搭載されている。電動パワーステアリング装置11は、両転舵輪50,50(前輪)の間に差し渡された転舵輪間シャフト16にアシストモータ19を連結して備えている。具体的には、転舵輪間シャフト16は筒形ハウジング18の内部に挿通され、その両端はタイロッド17,17を介して各転舵輪50,50に連結されている。また、筒形ハウジング18は、車両10の本体に固定されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, an electric
アシストモータ19は、筒形ハウジング18の内面に嵌合固定されたステータ20と、ステータ20の内側に遊嵌された筒状のロータ21とを備えてなり、そのロータ21の内側を転舵輪間シャフト16が貫通している。そして、ロータ21の内面に固定されたボールナット22と、転舵輪間シャフト16の外面に形成されたボールネジ部23とが螺合され、ロータ21が回転するとボールネジ部23が直動して転舵輪50,50が転舵する。
The
転舵輪間シャフト16の一端部側には、ラック30が形成され、ステアリングシャフト32の下端部に備えたピニオン31がこのラック30に噛合している。ステアリングシャフト32の上端部には、ハンドル33が取り付けられると共に、ステアリングシャフト32の中間部には、舵角センサ34(本発明の「回転位置センサ」に相当する)とトルクセンサ35とが取り付けられている。そして、舵角センサ34にてハンドル33の操舵角θ1を検出し、トルクセンサ35により操舵負荷トルクT1を検出している。また、転舵輪50の近傍には、転舵輪50の回転に基づいて車速Vを検出するための車速センサ36が設けられている。
A
さて、電動パワーステアリング装置11に備えた操舵制御装置41は、所定周期で、例えば図2に示した操舵制御プログラムPG1を実行してアシスト指令値Ixを決定し、図1に示したモータ駆動回路42にそのアシスト指令値Ixを付与する。すると、モータ駆動回路42が、そのアシスト指令値Ixに応じたモータ駆動電流をアシストモータ19に流して駆動し、この結果、ハンドル33の操舵を補助するアシスト力が電動パワーステアリング装置11から出力される。
The
詳細には、図2に示すように操舵制御プログラムPG1が実行されると、操舵制御装置41が、車速センサ36、トルクセンサ35、舵角センサ34の各検出結果(車速V、操舵負荷トルクT1、操舵角θ1)を取得する(S1)。そして、トルクセンサ35が失陥しているか否かを判別する(S2)。
Specifically, as shown in FIG. 2, when the steering control program PG1 is executed, the
なお、トルクセンサ35の検出結果が予め設定された上限値を超えた場合や、操舵角θ1が変化しているにも関わらずトルクセンサ35の検出結果が0である場合に、トルクセンサ35が失陥しているものと判断される。また、操舵制御プログラムPG1の実行により図10に示した制御系が構成され、さらに上記ステップS2の実行により、同図の制御系におけるトルクセンサ失陥判別部109とスイッチ108が構成される。
When the detection result of the
トルクセンサ35が失陥していなかった場合には、本発明の「通常指令値決定手段」に相当する通常指令値決定処理(S3)を実行する。この処理(S3)では、図3に示すように、まず、操舵負荷トルクT1から基礎電流指令値I11を決定する(S31)。具体的には、予め設定されたトルク−電流指令値マップmp1(図8参照)を用いて操舵負荷トルクT1に対応した基礎電流指令値I11を決定する。なお、このトルク−電流指令値マップmp1は、操舵負荷トルクT1が大きくなるに従って、基礎電流指令値I11が大きくなるように設定されている。
If the
次いで、操舵角θ1を時間微分して操舵角速度ωを求め、その操舵角速度ωに応じた付加電流指令値I12を決定する(S32)。具体的には、予め設定された操舵角速度−電流指令値マップmp2(図8参照)を用いて操舵角速度ωに対応した付加電流指令値I12を決定する。なお、この操舵角速度−電流指令値マップmp2は、操舵角速度ωが大きくなるに従って、付加電流指令値I12が大きくなるように設定されている。 Next, the steering angle θ1 is time-differentiated to obtain the steering angular velocity ω, and the additional current command value I12 corresponding to the steering angular velocity ω is determined (S32). Specifically, the additional current command value I12 corresponding to the steering angular velocity ω is determined using a preset steering angular velocity-current command value map mp2 (see FIG. 8). The steering angular velocity-current command value map mp2 is set so that the additional current command value I12 increases as the steering angular velocity ω increases.
次いで、車速Vに応じたゲインG1を決定する(S33)。具体的には、予め設定された、車速−ゲインマップmp3(図8参照)を用いて車速Vに対応したゲインG1を決定する。なお、この車速−ゲインマップmp3は、車速Vが大きくなるに従ってゲインG1が小さくなるように設定されている。 Next, the gain G1 corresponding to the vehicle speed V is determined (S33). Specifically, a gain G1 corresponding to the vehicle speed V is determined using a preset vehicle speed-gain map mp3 (see FIG. 8). The vehicle speed-gain map mp3 is set so that the gain G1 decreases as the vehicle speed V increases.
そして、上記した基礎電流指令値I11、付加電流指令値I12及びゲインG1を用いて、下記式(1)から通常電流指令値Ia(本発明の「通常指令値」に相当する)を演算する(S34)。 Then, using the basic current command value I11, the additional current command value I12, and the gain G1, the normal current command value Ia (corresponding to the “normal command value” of the present invention) is calculated from the following equation (1) ( S34).
Ia=G1・(I11−I12) ・・・・・・(1) Ia = G1 (I11-I12) (1)
なお、上記した通常指令値決定処理(S3)の実行により、図8及び図10のブロック図で示した制御系の通常指令値決定部100が構成される。
The normal command
図2に示すように、操舵制御プログラムPG1では、通常指令値決定処理(S3)から抜けると、アシスト指令値Ixに通常電流指令値Iaの値を設定する(S4)。そして、アシスト指令値Ixとしての通常電流指令値Iaをモータ駆動回路42に付与し(S12)、操舵制御プログラムPG1から抜ける。 As shown in FIG. 2, in the steering control program PG1, when the normal command value determination process (S3) is exited, the value of the normal current command value Ia is set as the assist command value Ix (S4). Then, the normal current command value Ia as the assist command value Ix is given to the motor drive circuit 42 (S12), and the process exits from the steering control program PG1.
上記したステップS2において、トルクセンサ35が失陥していた場合には、本発明の「非常指令値決定手段」に相当する非常指令値決定処理(S5)を実行する。また、トルクセンサ35が失陥した場合には、図示しないタイマが起動し、トルクセンサ35の失陥時からの経過時間である失陥経過時間t1が計測される。
If the
非常指令値決定処理(S5)では、図4に示すように、まず、操舵角θ1から基礎電流指令値I21を決定する(S51)。具体的には、予め設定された操舵角−電流指令値マップmp21(図9参照)を用いて操舵角θ1に対応した基礎電流指令値I21を決定する。なお、この操舵角−電流指令値マップmp21は、操舵角θ1が大きくなるに従って、基礎電流指令値I21が大きくなるように設定されている。 In the emergency command value determination process (S5), as shown in FIG. 4, first, the basic current command value I21 is determined from the steering angle θ1 (S51). Specifically, the basic current command value I21 corresponding to the steering angle θ1 is determined using a preset steering angle-current command value map mp21 (see FIG. 9). The steering angle-current command value map mp21 is set so that the basic current command value I21 increases as the steering angle θ1 increases.
次いで、前記通常指令値決定処理(S3)と同様に、操舵角速度−電流指令値マップmp22(図9参照)を用いて操舵角速度ωに対応した付加電流指令値I22を決定し(S52)、車速−ゲインマップmp23(図9参照)を用いて車速Vに対応したゲインG2を決定する(S53)。 Next, as in the normal command value determination process (S3), the additional current command value I22 corresponding to the steering angular velocity ω is determined using the steering angular velocity-current command value map mp22 (see FIG. 9) (S52), and the vehicle speed is determined. The gain G2 corresponding to the vehicle speed V is determined using the gain map mp23 (see FIG. 9) (S53).
なお、前記通常指令値決定処理(S3)と非常指令値決定処理(S5)とで用いられる操舵角速度−電流指令値マップmp2,mp22(図8,9参照)は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。車速−ゲインマップmp3,mp23(図8,9参照)に関しても同様である。 The steering angular velocity-current command value maps mp2 and mp22 (see FIGS. 8 and 9) used in the normal command value determination process (S3) and the emergency command value determination process (S5) may be the same. , May be different. The same applies to the vehicle speed-gain maps mp3, mp23 (see FIGS. 8 and 9).
図4に示すように非常指令値決定処理(S5)では最後に、基礎電流指令値I21、付加電流指令値I22及びゲインG2を用いて、下記式(2)から非常電流指令値Id(本発明の「非常指令値」に相当する)を演算する(S54)。 As shown in FIG. 4, in the emergency command value determination process (S5), finally, using the basic current command value I21, the additional current command value I22, and the gain G2, the emergency current command value Id (the present invention) (Corresponding to the “emergency command value”) is calculated (S54).
Id=G2・(I21−I22) ・・・・・・(2) Id = G2 (I21-I22) (2)
なお、この非常指令値決定処理(S5)の実行により、図9及び図10のブロック図で示した制御系の非常指令値決定部101が構成される。
The emergency command
図2に示すように非常指令値決定処理(S5)から抜けると、フラグFLG1が「1」であるか否かが判別される(S6)。第1フラグFLG1は、初期状態では「0」に設定されている。そして、第1フラグFLG1は「0」である場合には(S6:NO)、本発明の「減衰過渡指令値生成手段」に相当する減衰過渡指令値決定処理(S7)が実行される。この処理(S7)では、図5に示すように、前記した失陥経過時間t1を取得し(S71)、その失陥経過時間t1が予め設定された基準経過時間t2を超えているか否かを判別する(S72)。ここで、失陥経過時間t1が基準経過時間t2を超えていた場合には(S72:YES)、この処理(S7)から抜ける。 As shown in FIG. 2, after exiting the emergency command value determination process (S5), it is determined whether or not the flag FLG1 is “1” (S6). The first flag FLG1 is set to “0” in the initial state. When the first flag FLG1 is “0” (S6: NO), a damping transient command value determining process (S7) corresponding to the “damping transient command value generating means” of the present invention is executed. In this process (S7), as shown in FIG. 5, the above-described failure elapsed time t1 is acquired (S71), and whether or not the failure elapsed time t1 exceeds a preset reference elapsed time t2. A determination is made (S72). Here, if the failure elapsed time t1 exceeds the reference elapsed time t2 (S72: YES), the process exits (S7).
失陥経過時間t1が基準経過時間t2を超えていなかった場合には(S72:NO)、前記通常指令値決定処理(S3)にて決定した通常電流指令値Iaを取得する(S73)。 When the failure elapsed time t1 does not exceed the reference elapsed time t2 (S72: NO), the normal current command value Ia determined in the normal command value determination process (S3) is acquired (S73).
次いで、失陥経過時間t1に基づいて過渡係数k1を決定する(S74)。具体的には、図11(A)に示した失陥経過時間−過渡係数マップmp71を用いて失陥経過時間t1に対応した過渡係数k1を決定する。ここで、失陥経過時間−過渡係数マップmp71では、失陥経過時間t1が「0」の場合に過渡係数k1が「1」になり、失陥経過時間t1が基準経過時間t2の場合に、過渡係数k1が「0」になる。また、失陥経過時間t1が進行して基準経過時間t2に近づくに従って過渡係数k1が徐々に減少して「0」に近づく。より詳細には、図11(A)の如く、失陥経過時間t1をX軸(横軸)、過渡係数k1をY軸(縦軸)で表したXY座標系で過渡係数k1の変化をグラフF1で表した場合、そのグラフF1は、X座標軸から離れた位置から失陥経過時間t1の進行と共にX座標軸に近づきかつ丸みを帯びてX座標軸側に膨らんだ曲線となるように設定されている。 Next, the transient coefficient k1 is determined based on the failure elapsed time t1 (S74). Specifically, the transient coefficient k1 corresponding to the failure elapsed time t1 is determined using the failure elapsed time-transient coefficient map mp71 shown in FIG. Here, in the failure elapsed time-transient coefficient map mp71, when the failure elapsed time t1 is “0”, the transient coefficient k1 is “1”, and when the failure elapsed time t1 is the reference elapsed time t2, The transient coefficient k1 becomes “0”. Further, as the failure elapsed time t1 advances and approaches the reference elapsed time t2, the transient coefficient k1 gradually decreases and approaches “0”. More specifically, as shown in FIG. 11A, a graph of changes in the transient coefficient k1 in an XY coordinate system in which the failure elapsed time t1 is represented by the X axis (horizontal axis) and the transient coefficient k1 is represented by the Y axis (vertical axis). When represented by F1, the graph F1 is set so as to become a curved line that approaches the X coordinate axis and rounds toward the X coordinate axis as the failure elapsed time t1 progresses from a position away from the X coordinate axis. .
図5に示すように、過渡係数k1の決定後は、その過渡係数k1と通常電流指令値Iaとの積を本発明に係る減衰過渡指令値Ibとして演算して(S75)、この減衰過渡指令値決定処理(S7)を抜ける。 As shown in FIG. 5, after the transient coefficient k1 is determined, the product of the transient coefficient k1 and the normal current command value Ia is calculated as the attenuated transient command value Ib according to the present invention (S75). The value determination process (S7) is exited.
ここで、図11(B)には、失陥経過時間t1をX軸(横軸)、減衰過渡指令値IbをY軸(縦軸)で表したグラフF2が示されている。ここで、減衰過渡指令値Ibは、上記の通り、過渡係数k1と通常電流指令値Iaとの積であるから、この減衰過渡指令値IbのグラフF2も、過渡係数k1のグラフF1と同様に、X座標軸から離れた位置から失陥経過時間t1の進行と共にX座標軸に近づきかつ丸みを帯びてX座標軸側に膨らんだ曲線になる。そして、失陥経過時間t1が「0」の場合に減衰過渡指令値Ibが失陥時直前の通常電流指令値Iaの値(図11(B)の「m」)になり、失陥経過時間t1が基準経過時間t2の場合に、減衰過渡指令値Ibが「0」になる。 Here, FIG. 11B shows a graph F2 in which the failure elapsed time t1 is represented by the X axis (horizontal axis) and the attenuation transient command value Ib is represented by the Y axis (vertical axis). Here, as described above, the attenuation transient command value Ib is the product of the transient coefficient k1 and the normal current command value Ia. Therefore, the graph F2 of the attenuation transient command value Ib is the same as the graph F1 of the transient coefficient k1. As the failure elapsed time t1 progresses from a position away from the X coordinate axis, the curve approaches the X coordinate axis and is rounded to a curve bulging toward the X coordinate axis. When the failure elapsed time t1 is “0”, the decay transient command value Ib becomes the value of the normal current command value Ia immediately before the failure (“m” in FIG. 11B), and the failure elapsed time When t1 is the reference elapsed time t2, the attenuation transient command value Ib becomes “0”.
なお、上記した減衰過渡指令値決定処理(S7)の実行により、図10のブロック図で示した制御系における減衰過渡指令値決定部102が構成される。
Note that, by executing the above-described attenuation transient command value determination process (S7), the attenuation transient command
図2に示すように減衰過渡指令値決定処理(S7)から抜けると、本発明の「増加過渡指令値生成手段」に相当する増加過渡指令値決定処理(S8)が実行される。この処理(S8)では、図6に示すように、前記した失陥経過時間t1を取得し(S81)、失陥経過時間t1が前記した基準経過時間t2を超えているか否かを判別する(S82)。ここで、失陥経過時間t1が基準経過時間t2を超えていた場合には(S82:YES)、この処理(S8)から抜ける。 As shown in FIG. 2, when the damping transient command value determining process (S7) is exited, an increasing transient command value determining process (S8) corresponding to the “increasing transient command value generating means” of the present invention is executed. In this process (S8), as shown in FIG. 6, the above-described failure elapsed time t1 is acquired (S81), and it is determined whether or not the failure elapsed time t1 exceeds the above-described reference elapsed time t2 ( S82). Here, when the failure elapsed time t1 exceeds the reference elapsed time t2 (S82: YES), the process exits (S8).
失陥経過時間t1が基準経過時間t2を超えていなかった場合には(S82:NO)、操舵角θ1の正負に基づいて右側操舵用か或いは左側操舵用の何れかの増加過渡指令値決定マップmp81,82(図12参照)を選択する(S83)。 If the failure elapsed time t1 does not exceed the reference elapsed time t2 (S82: NO), an increase transient command value determination map for either the right steering or the left steering based on the sign of the steering angle θ1. mp 81, 82 (see FIG. 12) is selected (S83).
ここで、本実施形態では、例えば、ハンドル33を右側に切った場合に操舵角θ1が正になり、ハンドル33を左側に切った場合に操舵角θ1が負になるように設定されている。また、ハンドル33を右側に切ったときに発生する操舵負荷トルクT1が正になり、ハンドル33を左側に切ったときに発生する操舵負荷トルクT1が負になるように設定されている。そして、右側操舵用の増加過渡指令値決定マップmp81は、図12(A)に示すように例えば、失陥経過時間t1と本発明に係る増加過渡指令値Ieとを対応させたものになっており、失陥経過時間t1が0から基準経過時間t2に変化する迄の間に、増加過渡指令値Ieが0から非常電流指令値Idの上限値まで徐々に変化するように設定されている。より詳細には、同図に示すように失陥経過時間t1をX軸(横軸)、増加過渡指令値IeをY軸(縦軸)で表した場合、増加過渡指令値IeのグラフF3は、X座標軸上の位置(0点)から失陥経過時間t1の進行と共にX座標軸から離れかつ丸みを帯びてX座標軸側に膨らんだ曲線になるように設定されている。
In this embodiment, for example, the steering angle θ1 is set to be positive when the
また、左側操舵用の増加過渡指令値決定マップmp82は、図12(B)に示すように右側操舵用の増加過渡指令値決定マップmp81(図12(A)参照)に比べて増加過渡指令値Ieの符号の正負を逆転させた点のみが異なる。従って、左側操舵用の増加過渡指令値決定マップmp82で設定された増加過渡指令値Ieに関しても、失陥経過時間t1をX軸(横軸)、通常電流指令値IaをY軸(縦軸)で表した場合、増加過渡指令値IeのグラフF4は、やはり、X座標軸上の位置(0点)から失陥経過時間t1の進行と共にX座標軸から離れかつ丸みを帯びてX座標軸側に膨らんだ曲線になる。 Further, as shown in FIG. 12B, the increase transient command value determination map mp82 for the left side steering is an increase transient command value compared to the increase transient command value determination map mp81 for the right side steering (see FIG. 12A). The only difference is that the sign of Ie is reversed. Accordingly, also for the increase transient command value Ie set in the left transient increase transient command value determination map mp82, the failure elapsed time t1 is the X axis (horizontal axis) and the normal current command value Ia is the Y axis (vertical axis). , The graph F4 of the incremental transient command value Ie is also away from the X coordinate axis and swells to the X coordinate axis side as the failure elapsed time t1 progresses from the position (0 point) on the X coordinate axis. It becomes a curve.
図6に示すように増加過渡指令値決定マップmp81,82を選択したら(S83)、次いで、その選択した何れかのマップmp81(又はマップmp82)を用いて、失陥経過時間t1に対応した増加過渡指令値Ieを決定し(S84)、増加過渡指令値決定処理(S8)から抜ける。 As shown in FIG. 6, when the increase transient command value determination maps mp81 and mp82 are selected (S83), an increase corresponding to the failure elapsed time t1 is then performed using any of the selected maps mp81 (or map mp82). The transient command value Ie is determined (S84), and the process goes out of the increased transient command value determination process (S8).
なお、上記した増加過渡指令値決定処理(S8)の実行により、図10のブロック図で示した制御系における増加過渡指令値決定部103が構成される。
The increase transient command
図2に示すように増加過渡指令値決定処理(S8)から抜けると、本発明の「複合指令値生成手段」に相当する複合指令値決定処理(S9)が実行される。この処理(S9)では、図7に示すように、第2判別フラグFLG2が「1」であるか否かを判別する(S91)。第2フラグFLG2は、初期状態では「0」に設定されている。そして、第2判別フラグFLG2が「0」であった場合には(S91:NO)、増加過渡指令値Ieと非常電流指令値Idとが所定の誤差範囲内で一致しているか否かを判別する(S92)。 As shown in FIG. 2, when the process goes out of the increasing transient command value determination process (S8), a composite command value determination process (S9) corresponding to the “composite command value generation means” of the present invention is executed. In this process (S9), as shown in FIG. 7, it is determined whether or not the second determination flag FLG2 is “1” (S91). The second flag FLG2 is set to “0” in the initial state. If the second determination flag FLG2 is “0” (S91: NO), it is determined whether or not the increased transient command value Ie and the emergency current command value Id are within a predetermined error range. (S92).
ここで、増加過渡指令値Ieと非常電流指令値Idとが一致していなかった場合には(S92:NO)、複合指令値Icに増加過渡指令値Ieの値を設定して(S93)、この複合指令値決定処理(S9)から抜ける。一方、増加過渡指令値Ieと非常電流指令値Idとが一致していた場合には(S92:YES)、第2判別フラグFLG2に「1」をセットしてから(S94)、複合指令値Icに増加過渡指令値Ieの値を設定し(S95)、この複合指令値決定処理(S9)から抜ける。 Here, if the increase transient command value Ie and the emergency current command value Id do not match (S92: NO), the value of the increase transient command value Ie is set to the composite command value Ic (S93), The composite command value determination process (S9) is exited. On the other hand, when the increase transient command value Ie and the emergency current command value Id match (S92: YES), the composite command value Ic is set after setting the second determination flag FLG2 to “1” (S94). Is set to the value of the incremental transient command value Ie (S95), and the process exits from the composite command value determination process (S9).
このように複合指令値決定処理(S9)によって決定された複合指令値Icの推移を示したグラフF6は、例えば図13(B)の実線で示したように、トルクセンサ35の失陥後、非常電流指令値Idと増加過渡指令値Ieとが一致するまでは、増加過渡指令値Ieの推移を示したグラフF3と一致し、非常電流指令値Idと増加過渡指令値Ieとが一致してからは、非常電流指令値Idの推移を示したグラフF5と一致する。また、ハンドル33が中立点の近傍にある場合には、図14(A)に示すように非常電流指令値Idと増加過渡指令値Ieとが一致するタイミングが、ハンドル33が大きく切られた場合(図13(B)参照)より早くなる。
The graph F6 showing the transition of the composite command value Ic determined by the composite command value determination processing (S9) in this way is, for example, as shown by the solid line in FIG. Until the emergency current command value Id and the increasing transient command value Ie match, the graph coincides with the graph F3 showing the transition of the increasing transient command value Ie, and the emergency current command value Id and the increasing transient command value Ie match. Is consistent with the graph F5 showing the transition of the emergency current command value Id. Further, when the
なお、上記した複合指令値決定処理(S9)の実行により、図10のブロック図で示した制御系における第1比較部104とスイッチ105が構成される。
Note that the
図2に示すように、複合指令値決定処理(S9)から抜けると、減衰過渡指令値Ibと複合指令値Icとが所定の誤差範囲内で一致しているか否かが判別される(S10)。ここで、減衰過渡指令値Ibと複合指令値Icとが一致していなかった場合には(S10:NO)、アシスト指令値Ixに減衰過渡指令値Ibの値を設定する(S11)。そして、そのアシスト指令値Ixとしての減衰過渡指令値Ibをモータ駆動回路42に付与して(S12)、操舵制御プログラムPG1から抜ける。 As shown in FIG. 2, after exiting the composite command value determination process (S9), it is determined whether or not the attenuation transient command value Ib and the composite command value Ic match within a predetermined error range (S10). . Here, when the damped transient command value Ib and the composite command value Ic do not match (S10: NO), the value of the damped transient command value Ib is set as the assist command value Ix (S11). Then, the damping transient command value Ib as the assist command value Ix is given to the motor drive circuit 42 (S12), and the process exits from the steering control program PG1.
一方、減衰過渡指令値Ibと複合指令値Icとが一致していた場合には(S10:YES)、第1判別フラグFLG1に「1」をセットしてから(S13)、アシスト指令値Ixに複合指令値Icの値を設定する(S14)。そして、そのアシスト指令値Ixとしての複合指令値Icをモータ駆動回路42に付与して(S12)、操舵制御プログラムPG1から抜ける。 On the other hand, if the damping transient command value Ib and the composite command value Ic match (S10: YES), “1” is set to the first determination flag FLG1 (S13), and then the assist command value Ix is set. The composite command value Ic is set (S14). Then, the composite command value Ic as the assist command value Ix is given to the motor drive circuit 42 (S12), and the process leaves the steering control program PG1.
このように操舵制御プログラムPG1によって決定されたアシスト指令値Ixの失陥経過時間t1に対するグラフは、例えば図13(C)の実線で示したように、トルクセンサ35の失陥前は、時間経過に伴って変化する通常電流指令値Iaの推移のグラフと一致する。そして、トルクセンサ35の失陥後、減衰過渡指令値Ibと複合指令値Icとが一致するまでは、失陥時直前の通常電流指令値Iaから徐々に減衰する前記減衰過渡指令値IbのグラフF2(図13(A)参照)と一致し、減衰過渡指令値Ibと複合指令値Icとが一致してからは、複合指令値IcのグラフF6(図13(B)参照)と一致する。
Thus, the graph for the failure elapsed time t1 of the assist command value Ix determined by the steering control program PG1 is, for example, as shown by the solid line in FIG. 13C, before the
なお、上記したステップS10の実行により、図10のブロック図で示した制御系における第2比較部106とスイッチ107が構成される。また、上記したステップS2,S4,S10,S11,S12,S14によって、本発明の「指令値選択手段」が構成されている。
The execution of step S10 described above configures the
本実施形態の構成に関する説明は以上である。本実施形態の電動パワーステアリング装置11は、上記した構成により、通常は、操舵負荷トルクT1に基づいて決定された通常指令値Iaに応じてアシスト力を出力する。
This completes the description of the configuration of the present embodiment. With the above-described configuration, the electric
ここで、路面が、例えば、濡れているか否か、舗装されているか否か等により、路面抵抗が相違する。そして、路面抵抗は操舵負荷トルクT1に反映され、その操舵負荷トルクT1に基づいた通常指令値Iaを用いてアシスト力を制御している間は、運転者が受ける操舵負荷トルクT1は安定する。また、通常電流指令値Iaには、車速Vが増すに従って小さくなるゲインG1が掛けられているので、高速走行時には通常電流指令値Iaが減少してハンドル33が重くなり、低速走行時には通常電流指令値Iaが増加してハンドル33が軽くなる。これにより、高速走行時に急ハンドルが防がれ、低速走行における車庫入れ等が容易になる。
Here, the road surface resistance differs depending on whether the road surface is wet or paved, for example. The road surface resistance is reflected in the steering load torque T1, and the steering load torque T1 received by the driver is stabilized while the assist force is controlled using the normal command value Ia based on the steering load torque T1. Further, since the normal current command value Ia is multiplied by a gain G1 that decreases as the vehicle speed V increases, the normal current command value Ia decreases and the
さて、トルクセンサ35が失陥した場合には、操舵負荷トルクT1に基づくアシスト力の制御を行うことができなくなる。そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置11では、舵角センサ34が検出した操舵角θ1に基づいて操舵負荷トルクT1とは無関係に非常指令値Idを所定周期で決定する。しかしながら、操舵負荷トルクT1とは無関係に決定した非常指令値Idには、路面抵抗の変化を反映させることができない。このため、平均的な路面より路面抵抗が著しく大きいか小さい場合には、通常電流指令値Iaを用いた制御から非常指令値Idを用いた制御へと急峻に切り替えると、従来のようにアシスト力が急変して運転者が受ける操舵負荷トルクT1も急変することになる。
Now, when the
そこで、本実施形態の電動パワーステアリング装置11では、トルクセンサ35が失陥した場合には、その失陥時直前の通常指令値Iaから時間の経過と共に徐々に0に近づくように変化する減衰過渡指令値Ibを生成すると共に、失陥経過時間t1の進行と共に0から徐々に増加して非常指令値Idと一致するまで変化し、非常指令値Idと一致してからは非常指令値Idと同じ値になる複合指令値Icを生成している。そして、図13(C)に示すようにトルクセンサ35が失陥してから減衰過渡指令値Ibと複合指令値Icとが一致する迄の間は減衰過渡指令値Ibに応じたアシスト力を出力し、減衰過渡指令値Ibと複合指令値Icとが一致した後は複合指令値Icに応じたアシスト力を出力する。これにより、操舵負荷トルクT1に基づいたアシスト力の制御から、操舵角θ1に基づいたアシスト力の制御へと切り替わる過程で、アシスト力を緩やかに変化させることができる。
Therefore, in the electric
より具体的には、平均より路面抵抗が大きな路面上でハンドル33を切っている状態でトルクセンサ35が失陥し、その後もハンドル33を切った状態に保持した場合には、図13(C)に示すようにアシスト指令値Ixが変化する。即ち、トルクセンサ35の失陥時直後にアシスト指令値Ixが、減衰過渡指令値Ibの値になって徐々に減衰してから、複合指令値Icに含まれる増加過渡指令値Ieの値に切り替わって徐々に増加し、やがて、複合指令値Icに含まれる非常電流指令値Idの値になって、操舵角θ1に基づいたアシスト力の制御に完全に切り替わる。
More specifically, when the
また、平均より路面抵抗が大きな路面上でハンドル33を切っている間にトルクセンサ35が失陥し、その後、ハンドル33を中立点付近に切り戻した場合には、図14(B)に示すようにアシスト指令値Ixが変化する。即ち、トルクセンサ35の失陥時直後にアシスト指令値Ixが、減衰過渡指令値Ibの値になって徐々に減衰する。そして、複合指令値Icに含まれる非常電流指令値Idは十分小さくなっているので、減衰した減衰過渡指令値Ibから複合指令値Icに含まれる非常電流指令値Idの値に切り替わって操舵角θ1に基づいたアシスト力の制御に完全に切り替わる。なお、図13(C)及び図14(B)では、ハンドルを右に切った場合のアシスト指令値Ixの推移を例示したが、ハンドルを左に切った場合のアシスト指令値Ixの正負が逆転したグラフになる。
Further, when the
このように、本実施形態の電動パワーステアリング装置11によれば、操舵負荷トルクT1に基づいたアシスト力の出力から、操舵角θ1に基づいたアシスト力の出力へと切り替わる過程で、アシスト力を緩やかに変化させることができ、運転者への不安感を取り除くことができる。しかも、操舵角θ1に基づいたアシスト力の出力に移行した後は、従来のようにアシスト力を消失させたマニュアル操舵に移行しないので、腕力が弱い運転者への負担も軽減される。また、操舵角θ1に基づいて決定される非常電流指令値Idにも車速Vが増すに従って小さくなるゲインG1を掛けられているので、高速走行時にはハンドル33が重くなり、ハンドル33が軽くなる。これにより、高速走行時に急ハンドルを切ることが防がれ、低速走行で車庫入れ等を容易に行うことができる。
As described above, according to the electric
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1)前記実施形態では、操舵角θ1を検出するために舵角センサ34を備えていたが、その舵角センサ34の代わりに、車両のヨーレートに基づいて操舵角を推定する演算回路を設けてもよいし、左右の車輪の回転差に基づいて操舵角を推定する演算回路であってもよいし、車両にかかる横Gに基づいて操舵角を推定する演算回路を設けてもよい。
(1) In the above embodiment, the
(2)前記実施形態では、減衰過渡指令値Ib及び増加過渡指令値Ieが曲線を描いて変化していたが、減衰過渡指令値Ib及び増加過渡指令値Ieを直前状に変化させる構成にしてもよい。 (2) In the above-described embodiment, the attenuation transient command value Ib and the increase transient command value Ie change while drawing a curve. However, the attenuation transient command value Ib and the increase transient command value Ie are changed to immediately before. Also good.
10 車両
11 電動パワーステアリング装置
19 アシストモータ(駆動源)
33 ハンドル
34 舵角センサ(回転位置センサ,操舵角検出手段)
35 トルクセンサ
42 モータ駆動回路(駆動回路)
100 通常指令値決定部(通常指令値決定手段)
101 非常指令値決定部(非常指令値決定手段)
102 減衰過渡指令値決定部(減衰過渡指令値生成手段)
103 増加過渡指令値決定部(増加過渡指令値生成手段)
S3 通常指令値決定処理(通常指令値決定手段)
S5 非常指令値決定処理(非常指令値決定手段)
S7 減衰過渡指令値決定処理(減衰過渡指令値生成手段)
S8 増加過渡指令値決定処理(増加過渡指令値生成手段)
S9 複合指令値決定処理(複合指令値生成手段)
T1 操舵負荷トルク
t1 失陥経過時間
t2 基準経過時間
θ1 操舵角
DESCRIPTION OF
33
35
100 normal command value determining unit (normal command value determining means)
101 Emergency command value determining unit (emergency command value determining means)
102 Damping transient command value determining unit (damping transient command value generating means)
103 Increase transient command value determination unit (increase transient command value generation means)
S3 Normal command value determination processing (normal command value determination means)
S5 Emergency command value determination process (emergency command value determination means)
S7 Attenuation transient command value determination process (Attenuation transient command value generation means)
S8 Increase transient command value determination process (increase transient command value generation means)
S9 Compound command value determination process (compound command value generation means)
T1 steering load torque t1 failure elapsed time t2 reference elapsed time θ1 steering angle
Claims (6)
前記ハンドルの操舵に対する操舵負荷トルクを検出するためのトルクセンサと、
前記ハンドルの操舵角を検出又は推定するための操舵角検出手段と、
前記操舵負荷トルクに基づいて前記アシスト指令値としての通常指令値を決定する通常指令値決定手段と、
前記操舵角に基づきかつ、前記操舵負荷トルクとは無関係に、前記アシスト指令値としての非常指令値を決定する非常指令値決定手段と、
前記トルクセンサが失陥した場合に、その失陥時直前の前記通常指令値から時間の経過と共に徐々に0に近づくように変化する減衰過渡指令値を生成する減衰過渡指令値生成手段と、
前記トルクセンサが失陥した場合に、その失陥時からの時間の経過と共に0から徐々に増加して前記非常指令値と一致するまで変化する増加過渡指令値を生成する増加過渡指令値生成手段と、
前記増加過渡指令値が前記非常指令値と一致するまでは、前記増加過渡指令値と同じ値になり、前記増加過渡指令値が前記非常指令値と一致してからは前記非常指令値と同じ値になる複合指令値を生成する複合指令値生成手段と、
前記駆動回路に付与する前記アシスト指令値として、通常は前記通常指令値を選択し、前記トルクセンサが失陥してから前記減衰過渡指令値と前記複合指令値とが一致する迄の間は前記減衰過渡指令値を選択し、前記減衰過渡指令値と前記複合指令値とが一致した後は前記複合指令値を選択する指令値選択手段とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device in which a drive circuit drives a drive source based on an assist command value determined according to a driving situation and outputs an assist force for assisting steering of a steering wheel,
A torque sensor for detecting a steering load torque for steering the steering wheel;
Steering angle detection means for detecting or estimating the steering angle of the steering wheel;
Normal command value determining means for determining a normal command value as the assist command value based on the steering load torque;
An emergency command value determining means for determining an emergency command value as the assist command value based on the steering angle and irrespective of the steering load torque;
A damping transient command value generating means for generating a damping transient command value that gradually changes to 0 with the passage of time from the normal command value immediately before the failure when the torque sensor fails;
Increased transient command value generating means for generating an increased transient command value that gradually increases from 0 and changes until it coincides with the emergency command value when the torque sensor has failed, with the passage of time from the time of failure. When,
Until the increase transient command value coincides with the emergency command value, the value becomes the same value as the increase transient command value. After the increase transient command value matches the emergency command value, the same value as the emergency command value. A compound command value generating means for generating a compound command value to be
Usually, the normal command value is selected as the assist command value to be given to the drive circuit, and the time period from when the torque sensor fails until the decay transient command value and the composite command value coincide with each other, An electric power steering apparatus comprising: a command value selecting unit that selects a damping transient command value and selects the composite command value after the damping transient command value and the composite command value match.
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