JP2008308002A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、ステアリング機構に操舵補助力を与える電動モータと、前記電流指令値に基づいて電動モータを制御するモータ制御手段と、ステアリング機構が操舵限界に達したか否かを検出する操舵限界検出手段と、操舵限界に達したことが検出されたとき前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備えた電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a current command value calculating means for calculating a current command value based on at least a steering torque, an electric motor for applying a steering assist force to the steering mechanism, and a motor control means for controlling the electric motor based on the current command value. Steering limit detection means for detecting whether or not the steering mechanism has reached the steering limit; torque limiting means for limiting the steering assist torque generated by the electric motor when it is detected that the steering limit has been reached; It is related with the electric power steering device provided with.
従来、ステアリング装置として、運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに応じて電動モータを駆動することにより、ステアリング機構に操舵補助力を与えるようにした電動パワーステアリング装置が普及している。
一般に、ステアリング機構では、ステアリングホイールを中立位置から左及び右の何れかの操舵方向に操舵を続け、ステアリングホイールの操作量がその最大値に相当する最大舵角に達すると、ステアリング機構がメカニカルストッパに当接してそれ以上の操舵ができない操舵限界位置となる。このような操舵限界位置となって、メカニカルストッパに当接する状態となることを所謂端当てと称している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a steering device, an electric power steering device in which a steering assist force is applied to a steering mechanism by driving an electric motor in accordance with a steering torque with which a driver steers a steering wheel has become widespread.
In general, in a steering mechanism, when the steering wheel is continuously steered from the neutral position in either the left or right steering direction and the steering wheel operation amount reaches a maximum steering angle corresponding to the maximum value, the steering mechanism is mechanically stopped. It becomes a steering limit position where it cannot touch any further. Such a steering limit position is referred to as a so-called end pad.
そして、ステアリングホイールが素早く操作される場合、即ち操舵速度が大きい場合には、電動パワーステアリング装置で発生する操舵補助力も大きくなり、端当ての際に生じる衝撃力が大きなものとなり、その結果、ステアリング機構の耐久性が低下したり、操舵操作において運転者が不快感を覚えたりすることがある。
このため、従来、端当て時の衝撃を緩和するように構成された電動パワーステアリング装置として、舵角が最大舵角近傍の所定舵角を越えると電動機の操舵補助トルクを低減補正するアンローダ補正部を有し、このアンローダ補正部は、操舵速度が速いほど前記補助操舵トルクの低減補正量を増大修正することを特徴とする電動パワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
When the steering wheel is operated quickly, that is, when the steering speed is high, the steering assist force generated by the electric power steering device is also increased, and the impact force generated at the time of end contact is increased. The durability of the mechanism may decrease, and the driver may feel uncomfortable during the steering operation.
For this reason, conventionally, as an electric power steering device configured to relieve impact at the time of end-contact, an unloader correction unit that reduces and corrects the steering assist torque of the motor when the rudder angle exceeds a predetermined rudder angle near the maximum rudder angle There is known an electric power steering device in which the unloader correction unit increases and corrects the reduction correction amount of the auxiliary steering torque as the steering speed increases (see, for example, Patent Document 1).
また、操舵輪が所定の最大舵角に接近して減衰開始舵角を超えたことが検出された場合に、舵角に応じて電動モータの駆動電流のデューティ比を減衰させる減衰手段と、操舵輪の負荷及び操舵輪の操舵速度に応じて前記減衰開始舵角を設定する減衰開始舵角設定手段とを備えた電気式パワーステアリング装置（例えば、特許文献２参照）も知られている。
ところで、このように舵角が所定舵角を超えたときに電動機の操舵補助トルクを低減補正したり、電動モータの駆動電流のデューティ比を減衰させたりし、発生させる操舵補助トルクを低減することで、端当て時の衝撃力を低減することができる。
しかしながら、このように発生させる操舵補助トルクを低減することで端当て時の衝撃力を低減させた状態から、通常の補助操舵トルクを発生させる状態に復帰する場合、端当て後、端押し当て状態が継続した状態、すなわちトルクセンサ出力が大きい状態が継続していた場合には、この状態で、操舵補助トルクの低減を解除すると、トルクセンサ出力に応じた比較的大きなモータ出力に復帰することになって、ステアリング機構に比較的大きな衝撃力が加わることになる。このため、端当て時に生じる衝撃力によるステアリング機構の耐久性の低下等は抑制することができるものの、低減状態からの復帰時の衝撃力によって、ステアリング機構の耐久性が低下等を抑制することができないという問題がある。
By the way, when the steering angle exceeds the predetermined steering angle in this way, the steering assist torque of the electric motor is reduced and corrected, or the duty ratio of the drive current of the electric motor is attenuated to reduce the generated steering assist torque. Thus, the impact force at the time of end contact can be reduced.
However, when returning from the state in which the impact force at the time of end contact is reduced by reducing the steering assist torque generated in this way to the state in which the normal auxiliary steering torque is generated, after the end contact, the end pressing state In this state, when the reduction of the steering assist torque is canceled, the motor output is restored to a relatively large motor output corresponding to the torque sensor output. Thus, a relatively large impact force is applied to the steering mechanism. For this reason, although it is possible to suppress a decrease in the durability of the steering mechanism due to the impact force generated at the time of end contact, the durability of the steering mechanism can be suppressed from being decreased due to the impact force when returning from the reduced state. There is a problem that you can not.
そこで、本発明は上記従来の未解決の問題点に着目してなされたものであり、操舵状態に関わらず、端当て時やタイヤが縁石に当接した時等、操舵限界位置となったことに起因して中間シャフト等のトルク伝達部材に伝達される衝撃力を、操舵補助トルクを低減することで緩和すると共に、その後操舵補助トルクの制限を解除する際の衝撃力も的確に緩和することの可能な電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional unsolved problems, and has reached the steering limit position, such as when the tire is in contact with the curbstone, regardless of the steering state. The impact force transmitted to the torque transmission member such as the intermediate shaft is mitigated by reducing the steering assist torque, and the impact force when the steering assist torque is subsequently released is also appropriately mitigated. An object is to provide a possible electric power steering device.
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、前記ステアリング機構が操舵限界に達したか否かを検出する操舵限界検出手段と、前記操舵限界検出手段で操舵限界に達したことを検出したとき前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記トルク制限手段は、前記操舵補助トルクの制限を開始した時点からの経過時間が予め設定した規定時間を超えたとき前記操舵補助トルクの制限を解除する制限解除手段を有し、当該制限解除手段は、前記規定時間が経過した時点から前記操舵補助トルクの制限度合を徐々に緩和し、当該緩和を開始した時点からの経過時間が予め設定した徐変時間に達したときに前記操舵補助トルクの制限度合が零となるように制御することを特徴としている。
In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to
また、請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、前記トルク制限手段は、前記電流指令値演算手段で算出される電流指令値を制限値に制限し、前記制限解除手段は、前記制限値を徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させることを特徴としている。
また、請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、前記トルク制限手段は、前記電流指令値演算手段で算出される電流指令値に制限ゲインを乗算して当該電流指令値を制限し、前記制限解除手段は、前記制限ゲインを徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させることを特徴としている。
In the electric power steering apparatus according to
According to a third aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus, the torque limiting unit limits the current command value by multiplying the current command value calculated by the current command value calculating unit by a limit gain, and releases the limit. The means is characterized in that the limit degree of the steering assist torque is relaxed by gradually increasing the limit gain.
また、請求項４に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータ制御手段は、前記電流指令値に基づいて前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御し、前記トルク制限手段は、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制限値に制限し、前記制限解除手段は、前記制限値を徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させることを特徴としている。
また、請求項５に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータ制御手段は、前記電流指令値に基づいて前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御し、前記トルク制限手段は、前記パルス幅変調信号のデューティ比に制限ゲインを乗算して当該デューティ比を制限し、前記制限解除手段は、前記制限ゲインを徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus, the motor control unit drives and controls the electric motor with a pulse width modulation signal based on the current command value, and the torque limiting unit includes the pulse width modulation signal. The restriction release means relaxes the degree of restriction of the steering assist torque by gradually increasing the limit value.
Further, in the electric power steering apparatus according to
また、請求項６に係る電動パワーステアリング装置は、前記制限解除手段は、前記ステアリング機構の前記ステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを予測する伝達トルク予測手段と、当該伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに基づき前記徐変時間を設定する徐変時間設定手段と、を備えることを特徴としている。
また、請求項７に係る電動パワーステアリング装置は、前記トルク制限手段は、前記ステアリング機構の前記ステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを予測する伝達トルク予測手段と、当該伝達トルク予測手段で予測される、前記ステアリング機構が操舵限界に達したときの伝達トルクに基づき前記制限時間を設定する制限時間設定手段と、を備え、当該制限時間設定手段は、前記伝達トルクが大きいときほど前記制限時間が長くなるように当該制限時間を設定することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the sixth aspect, the restriction release means predicts torque transmitted to a torque transmission member between the steering shaft and the steered wheels of the steering mechanism, and the transmission Gradual change time setting means for setting the gradual change time based on the transmission torque predicted by the torque prediction means.
According to a seventh aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the seventh aspect, the torque limiting unit includes a transmission torque predicting unit that predicts a torque transmitted to a torque transmission member between the steering shaft and the steered wheels of the steering mechanism, and the transmission Time limit setting means for setting the time limit based on the torque transmitted when the steering mechanism reaches the steering limit predicted by the torque prediction means, and the time limit setting means has a large transmission torque. The time limit is set so that the time limit becomes longer as necessary.
また、請求項８に係る電動パワーステアリング装置は、前記伝達トルク予測手段は、操舵トルク、電流指令値、前記電動モータの回転数、及び前記電動モータに流れる相電流のうちの少なくとも１以上を検出し、検出した１以上の検出値に基づいて前記伝達トルクを予測することを特徴としている。
また、請求項９に係る電動パワーステアリング装置は、前記制限解除手段は、前記制限度合を一定割合で変化させることを特徴としている。
Further, in the electric power steering apparatus according to claim 8, the transmission torque predicting means detects at least one or more of a steering torque, a current command value, a rotation speed of the electric motor, and a phase current flowing through the electric motor. The transmission torque is predicted based on the detected one or more detected values.
The electric power steering apparatus according to
また、請求項１０に係る電動パワーステアリング装置は、前記制限解除手段は、前記操舵補助トルクの制限度合の緩和を開始した時点からの経過時間が短いときほど前記制限度合を急峻に変化させることを特徴としている。
さらに、請求項１１に係る電動パワーステアリング装置は、前記トルク制限手段は、前記ステアリング機構の前記ステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを予測する伝達トルク予測手段を備え、前記制限解除手段は、前記伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに応じて前記制限度合の変化方法を異ならせることを特徴としている。
Further, in the electric power steering apparatus according to
Furthermore, the electric power steering apparatus according to
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ステアリング機構が操舵限界に達したときには、ステアリング機構のステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを抑制するようにしたから、ステアリングシャフト及びステアリングギヤ間に介挿された中間シャフト等のトルク伝達部材に過大なトルクが伝達される前に電動モータで発生する操舵補助トルクを制限することができ、端当たり時やタイヤが縁石に達した時に、トルク伝達部材に伝達される衝撃力を確実に抑制することができる。また、操舵補助トルクを所定時間制限した後に操舵補助トルクの制限を解除するが、このときには、制限度合を徐々に緩和させるようにしたから、制限を解除することに伴い急に大きな操舵補助トルクが発生することによって、トルク伝達部材に衝撃力が作用することを回避することができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, when the steering mechanism reaches the steering limit, the torque transmitted to the torque transmission member between the steering shaft and the steered wheels of the steering mechanism is suppressed. The steering assist torque generated by the electric motor before the excessive torque is transmitted to the torque transmission member such as the intermediate shaft inserted between the steering gears can be limited. Sometimes, the impact force transmitted to the torque transmission member can be reliably suppressed. Also, after limiting the steering assist torque for a predetermined time, the restriction of the steering assist torque is released. At this time, since the degree of restriction is gradually relaxed, a large steering assist torque suddenly increases as the restriction is released. By generating, it is possible to avoid an impact force acting on the torque transmission member.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、ＳＭはステアリング機構である。このステアリング機構ＳＭは、ステアリングホイール１に運転者から作用される操舵力が伝達される入力軸２ａとこの入力軸２ａに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸２ｂとを有するステアリングシャフト２を備えている。このステアリングシャフト２は、ステアリングコラム３に回転自在に内装され、入力軸２ａの一端がステアリングホイール１に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a first embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, where SM is a steering mechanism. This steering mechanism SM has a
出力軸２ｂに伝達された操舵力は、２つのヨーク４ａ，４ｂとこれらを連結する十字連結部４ｃとで構成されるユニバーサルジョイント４を介して中間シャフト５に伝達され、さらに、２つのヨーク６ａ，６ｂとこれらを連結する十字連結部６ｃとで構成されるユニバーサルジョイント６を介してピニオンシャフト７に伝達される。
このピニオンシャフト７に伝達された操舵力はステアリングギヤ８を介して左右のタイロッド９に伝達され、これらタイロッド９によって図示しない転舵輪を転舵させる。
The steering force transmitted to the
The steering force transmitted to the
ここで、ステアリングギヤ８は、図２に示すように、ギヤハウジング８ａ内に、ピニオンシャフト７に連結されたピニオン８ｂとこのピニオン８ｂに噛合するラック軸８ｃとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン８ｂに伝達された回転運動をラック軸８ｃで直進運動に変換している。
そして、ラック軸８ｃの両端にボールジョイント９ａを介してタイロッド９が連結されていると共に、ギヤハウジング８ａのラック軸８ｃを覆う筒状部８ｄの内周面にラック軸８ｃが操舵限界位置、すなわちラックストロークエンドに達したときに、ラック軸８ｃに取付けたボールジョイント９ａの内側端面に形成した緩衝部材８ｅが当接するストッパ部材８ｆが形成されている。
Here, as shown in FIG. 2, the steering gear 8 is configured in a rack and pinion type having a
The
ステアリングシャフト２の出力軸２ｂには、操舵補助力を出力軸２ｂに伝達する操舵補助機構１０が連結されている。この操舵補助機構１０は、出力軸２ｂに連結した減速ギヤ１１と、この減速ギヤ１１に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ１２とを備えている。
また、減速ギヤ１１のステアリングホイール１側に連接されたハウジング１３内に操舵トルクセンサ（操舵トルク検出手段）１４が配設されている。この操舵トルクセンサ１４は、ステアリングホイール１に付与されて入力軸２ａに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸２ａ及び出力軸２ｂ間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。
A
A steering torque sensor (steering torque detection means) 14 is disposed in a
そして、操舵トルクセンサ１４から出力されるトルク検出値Ｔは、コントローラ１５に入力される。このコントローラ１５には、トルク検出値Ｔの他に車速センサ１６で検出した車速Ｖ、電動モータ１２に流れるモータ電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗ及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ１７で検出した電動モータ１２のモータ回転角θも入力される。コントローラ１５では、入力されるトルク検出値Ｔ及び車速Ｖに応じた操舵補助力を電動モータ１２で発生させる操舵補助トルク指令値ＩM *を算出し、算出した操舵補助トルク指令値ＩM *とモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗとにより、電動モータ１２に供給する駆動電流をフィードバック制御処理すると共に、モータ回転角θに基づいて算出するモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいて各種補償処理を行って、電動モータ１２を駆動制御するモータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを出力する。また、モータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗ及びモータ角加速度αに基づいて操舵限界位置検出を行うと共に、予め設定した制限度合だけ、操舵補助トルク指令値ＩM *を制限し、予め設定した制限時間ｔＬが経過したならば、操舵補助トルク指令値ＩM *の制限度合を徐々に緩和して制限を解除する。
The detected torque value T output from the
このコントローラ１５は、図３に示すように、操舵トルクＴ及び車速Ｖに基づいて操舵補助トルク指令値ＩM *を演算する操舵補助トルク指令値演算部（電流指令値演算手段）２１と、この操舵補助トルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値ＩM *を補償する指令値補償部２２と、この指令値補償部２２で補償されたトルク指令値を制限することにより操舵補助トルクを制限する指令値制限部２３と、この指令値制限部２３で制限された電流指令値に基づいてｄ−ｑ軸電流指令値を算出するｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４から出力される指令電流に基づいてモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを生成するモータ電流制御部（モータ制御手段）２５と、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗに基づき操舵限界位置検出を行い、操舵限界位置を検出したとき指令値制限部２３で補償後トルク指令値ＩＭ ＊′を制限するためのリミット値を設定し、所定の制限時間ｔＬ経過後、リミット値を徐々に増加させ制限を徐々に緩和させて解除する操舵限界位置検出部２６と、で構成されている。
As shown in FIG. 3, the
操舵補助トルク指令値演算部２１は、操舵トルクＴ及び車速Ｖをもとに図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値ＩM *を算出する。
この操舵補助トルク指令値算出マップは、図４に示すように、横軸に操舵トルクＴをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値ＩM *をとると共に、車速Ｖをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクＴが“０”からその近傍の設定値Ｔｓ１までの間は操舵補助トルク指令値ＩM *が“０”を維持し、操舵トルクＴが設定値Ｔｓ１を超えると最初は操舵補助トルク指令値ＩM *が操舵トルクＴの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクＴが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値ＩM *が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が、車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
The steering assist torque command
As shown in FIG. 4, the steering assist torque command value calculation map has a parabolic shape in which the horizontal axis represents the steering torque T, the vertical axis represents the steering assist torque command value I M * , and the vehicle speed V is a parameter. It is composed of a characteristic diagram represented by a curve, and the steering assist torque command value I M * maintains “0” while the steering torque T is between “0” and a set value Ts1 in the vicinity thereof, and the steering torque T is When the set value Ts1 is exceeded, initially, the steering assist torque command value I M * increases relatively gently with respect to the increase in the steering torque T. However, when the steering torque T further increases, the steering assist torque command with respect to the increase. The value I M * is set so as to increase steeply, and this characteristic curve is set so that the inclination becomes smaller as the vehicle speed increases.
指令値補償部２２は、回転角センサ１７で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する角速度演算部３１と、この角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する角加速度演算部３２と、角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部３３と、角加速度演算部３２で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ１２の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部３４と、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）を推定するＳＡＴ推定フィードバック部３５と、を少なくとも有する。
The
ここで、収斂性補償部３３は、車速センサ１６で検出した車速Ｖ及び角速度演算部３１で算出されたモータ角速度ωが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール１が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωに車速Ｖに応じて変更される収斂性制御ゲインＫｖを乗じて収斂性制御値Ｉｃを算出する。
また、ＳＡＴ推定フィードバック部３５は、操舵トルクＴ、モータ角速度ω、モータ角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部２１で算出した操舵補助トルク指令値ＩM *が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴを推定演算する。このセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図５に示して説明する。
Here, the
The SAT
運転者がステアリングホイール１を操舵することによって操舵トルクＴが発生し、その操舵トルクＴに従って電動モータ１２がアシストトルクＴｍを発生する。その結果、車輪Ｗが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクＳＡＴが発生する。また、その際、電動モータ１２の慣性Ｊ及び摩擦（静摩擦）Ｆｒによってステアリングホイール１の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記（１）式のような運動方程式が得られる。
Ｊ・α＋Ｆｒ・sign(ω)＋ＳＡＴ＝Ｔｍ＋Ｔｓ …（１）
A steering torque T is generated when the driver steers the
J · α + Fr · sign (ω) + SAT = Tm + Ts (1)
ここで、上記（１）式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクＳＡＴについて解くと下記（２）式が得られる。
ＳＡＴ（ｓ）
＝Ｔｍ（ｓ）＋Ｔｓ（ｓ）−Ｊ・ω′（ｓ）＋Ｆｒ・sign（ω（ｓ）） …（２）
Here, when the above equation (1) is Laplace transformed with the initial value zero and the self-aligning torque SAT is solved, the following equation (2) is obtained.
SAT (s)
= Tm (s) + Ts (s) −J · ω ′ (s) + Fr · sign (ω (s)) (2)
上記（２）式からわかるように、電動モータ１２の慣性Ｊ及び静摩擦Ｆｒを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、モータ角加速度α、アシストトルクＴｍ及び操舵トルクＴよりセルフアライニングトルクＳＡＴを推定することができる。ここで、アシストトルクＴｍは操舵補助トルク指令値ＩM *に比例するので、アシストトルクＴｍに代えて操舵補助トルク指令値ＩM *を適用する。
As can be seen from the above equation (2), the inertia J and the static friction Fr of the
そして、慣性補償部３４で算出された慣性補償値Ｉｉ及びＳＡＴ推定フィードバック部３５で算出されたセルフアライニングトルクＳＡＴが加算器３６で加算され、この加算器３６の加算出力と収斂性補償部３３で算出された収斂性補償値Ｉｃとが加算器３７で加算されて指令補償値Ｉｃｏｍが算出され、この指令補償値Ｉｃｏｍが操舵補助トルク指令値演算部２１から出力される操舵補助トルク指令値ＩM *に加算器３８で加算される。
Then, the inertia compensation value Ii calculated by the
また、指令値制限部２３は、図６に示すように、入力されるリミット値ＬＬ相当のリミット値Ｌ１を出力するリミット値設定器２３ａと、“１００％”のリミット値相当のリミット値Ｌ２を出力するリミット値設定器２３ｂと、リミット値設定器２３ａから出力されるリミット値Ｌ１とリミット値設定器２３ｂから出力されるリミッタＬ２とが入力される選択スイッチ部２３ｃと、選択スイッチ部２３ｃで選択された選択リミット値Ｌｔに、加算器３８から入力されるトルク補償後の補償後トルク指令値ＩM *′を制限するリミッタ２３ｄと、を備える。
Further, the command
選択スイッチ部２３ｃは、入力される選択信号ＳＬが“１”であるときにはリミット値Ｌ１を選択し、選択信号ＳＬが“０”であるときには制限を行わない非リミット値であるリミット値Ｌ２を選択する。
前記リミッタ２３ｄは、入力される補償後トルク指令値ＩM *′を、指定されたリミット値に制限して出力する。例えば、リミット値が１００％である場合には入力される補償後トルク指令値ＩM *′をそのまま出力するが、リミット値が８０％である場合には、補償後トルク指令値ＩM *′の取り得る最大値の８０％の値を制限値とし、補償後トルク指令値ＩM *′が制限値を越える場合には、この補償後トルク指令値ＩM *′に代えて制限値を出力する。
The
The
この指令値制限部２３に入力される、リミット値ＬＬ及び選択信号ＳＬは、操舵限界位置検出部２６で形成される。
この操舵限界位置検出部２６は、図６に示すように、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗ及び角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αに基づいてモータトルクＴｍａを検出するモータトルク検出部２６ａと、このモータトルク検出部２６ａで検出したモータトルクＴｍａを微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを演算する微分回路２６ｂと、タイマ回路を有し、微分回路２６ｂで演算したモータトルク変化率ΔＴｍａが操舵限界を判断する閾値ΔＴth未満であるときに論理値“０”の選択信号ＳＬを出力し、閾値ΔＴth以上であるとき、予め設定された制限／徐変時間ｔmax相当の間、論理値“１”の選択信号ＳＬを出力すると共に、モータトルク変化率ΔＴｍａが操舵限界を判断する閾値ΔＴth以上となった時点からの経過時間を経過時間ｔとして出力する選択信号形成部２６ｃと、選択信号形成部２６ｃからの経過時間ｔに応じたリミット値ＬＬを設定するリミット値設定部２６ｄと、を備える。
The limit value LL and the selection signal SL input to the
As shown in FIG. 6, the steering limit
ここで、制限／徐変時間ｔmaxは、補償後トルク指令値ＩM *′を制限する時間である制限時間ｔＬと補償後トルク指令値ＩM *′の制限度合を徐々に緩和させ始めた時点から制限が解除されるまでの制限度合が変化する時間である徐変時間ｔＣとの和で表される。制限時間ｔＬは、操舵限界位置に達し端当てが生じたときの衝撃力を十分低減することの可能な値に設定され、徐変時間ｔＣは、補償後トルク指令値ＩM *′の制限度合を徐々に緩和して制限を解除したとしても、中間シャフト５に伝達される伝達トルクによりこの中間シャフト５に与える衝撃力を十分低減することの可能な値に設定される。
Here, restriction / gradual change time period tmax began gradually relax the restriction degree of the compensated torque command value I M * 'a time limit is restricted time t L and compensated torque command value I M * a' It is represented by the sum of the time from the time point until the restriction is released and the gradual change time t C , which is the time when the degree of restriction changes. The time limit t L is set to a value that can sufficiently reduce the impact force when the steering limit position is reached and the end contact occurs, and the gradual change time t C is a value of the compensated torque command value I M * ′. Even if the restriction degree is gradually relaxed and the restriction is released, the impact force applied to the
ここで、モータトルク検出部２６ａは、モータ電流検出回路６０で検出されたモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する３相／２相変換部２６ａ１と、この３相／２相変換部２６ａ１で変換したｑ軸電流Ｉｑと、角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αから下記（３）式の演算を行ってモータトルクＴｍａを算出するモータトルク演算部２６ａ２とを備えている。
Ｔｍａ=Ｋｔ・Ｉｑ−Ｊｍ・α ……（３）
ここで、Ｋｔはモータのトルク定数、Ｊｍはモータのロータ部の慣性モーメントである。
Here, the motor
Tma = Kt · Iq−Jm · α (3)
Here, Kt is the torque constant of the motor, and Jm is the moment of inertia of the rotor portion of the motor.
また、選択信号形成部２６ｃは、微分回路２６ｂで算出したモータトルク変化率ΔＴｍａが、ステアリングギヤ８のラック軸８ｃがラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触してこれ以上の転舵ができない操舵限界位置となったときに生じる通常の操舵では発生することがない大きな傾きのモータトルクを判別する閾値ΔＴth以上であるか否かを判定し、ΔＴｍａ＜ΔＴthであるときにはラックストロークエンドに達しておらず、また、縁石等にも接触していないものと判断して論理値“０”の選択信号ＳＬを出力し、ΔＴｍａ≧ΔＴthであるときにはラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触したものと判断し、論理値“１”の選択信号ＳＬを出力する。これと同時にタイマ回路を起動し、タイマ値を経過時間ｔとしてリミット値設定部２６ｄに出力すると共に、タイマ値が予め設定された制限／徐変時間ｔmax相当に達したとき選択信号ＳＬを“０”にリセットする。
Further, the selection
ここで、ラック軸８ｃが操舵限界位置に到達したときのモータトルク演算部２６ａ２から出力されるモータトルク波形は、ラック軸８ｃが操舵限界位置となると、ラック軸８ｃの車幅方向の移動が停止され、これによってピニオンシャフト７、ユニバーサルジョイント６、中間シャフト５、ユニバーサルジョイント４、ステアリングシャフト２の出力軸２ｂを介し、さらに減速ギヤ１１を介して電動モータ１２の回転が停止されるので、電動モータ１２に供給されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急増し、且つモータの慣性モーメントによるトルクが加わることにより、モータトルクＴｍａが通常の操舵では発生しないような大きな傾きで増加し、その後過電流保護回路の動作によってモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが徐々に減少されることにより、モータトルクＴｍａが徐々に減少する。このため、モータトルク変化率ΔＴｍａの閾値ΔTthを所定値に設定することにより、操舵限界位置を確実に検出することができる。
Here, the motor torque
リミット値設定部２６ｄは、図６のブロック中に示すように、経過時間ｔが予め設定された制限時間ｔＬに達するまでの間は、予め設定された最小リミット値Ｌｍｉｎに設定され、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達した以降は、経過時間ｔが増加するとこの増加に比例して増加し、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達したときに１００％となる、リミット値ＬＬを出力するように設定された関数発生器で構成されている。つまり、リミット値ＬＬが、制限時間ｔＬが経過するまでは最小リミット値Ｌｍｉｎとなり、徐変時間ｔＣの間に、最小リミット値Ｌｍｉｎから１００％まで予め設定した変化量で徐々に増加するように設定される。 Limit value setting section 26d, as shown in the block of FIG. 6, until the elapsed time t reaches the preset limit time t L is set to the minimum limit value Lmin previously set, the elapsed time since the t has reached the time limit t L, the elapsed time t increases with increases in proportion to the increase is 100% when the elapsed time t has reached the limit / gradual change time period tmax, the limit value L It consists of a function generator set to output L. That is, the limit value L L becomes the minimum limit value Lmin until the limit time t L elapses, and gradually increases with a predetermined change amount from the minimum limit value Lmin to 100% during the gradual change time t C. It is set as follows.
ここで、操舵限界位置検出部２６のモータトルク検出部２６ａ、微分回路２６ｂ、選択信号形成部２６ｃにおいて、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるか否かを判断する処理が操舵限界検出手段に対応し、リミット値設定部２６ｄにおいて最小リミット値Ｌｍｉｎをリミット値ＬＬとして設定する処理及び指令値制限部２３がトルク制限手段に対応し、リミット値設定部２６ｄにおいて、経過時間ｔに基づき徐々に増加するリミット値ＬＬを設定する処理及び指令値制限部２３が制限解除手段に対応している。
Here, the process of determining whether the motor torque change rate ΔTma is equal to or greater than the threshold value ΔTth in the motor
一方、指令値制限部２３で、選択リミット値Ｌｔに制限された補償後トルク指令値ＩM *′は、制限指令値ＩM *″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に入力される。このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４は、制限指令値ＩM *″とモータ角速度ωとに基づいてｄ軸目標電流Ｉｄ*を算出するｄ軸目標電流算出部５１と、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸誘起電圧モデルＥＭＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｏｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ）のｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部５２と、この誘起電圧モデル算出部５２から出力されるｄ軸ＥＭＦ成分ｅｄ(θ)及びｑ軸ＥＭＦ成分ｅｑ(θ)とｄ軸目標電流算出部５１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*と指令値制限部２３のリミッタ２３ｄから出力される制限指令値ＩM *″とに基づいてｑ軸目標電流Ｉｑ＊を算出するｑ軸目標電流算出部５３と、ｄ軸目標電流算出部５１から出力されるｄ軸目標電流Ｉｄ*とｑ軸目標電流算出部５３から出力されるｑ軸目標電流Ｉｑ＊とを３相電流指令値Ｉｕ*、Ｉｖ*及びＩｗ*に変換する２相／３相変換部５４と、を備えている。
On the other hand, the post-compensation torque command value I M * ′ limited to the selected limit value Lt by the command
モータ電流制御部２５は、電動モータ１２の各相コイルＬｕ、Ｌｖ及びＬｗに供給されるモータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを検出するモータ電流検出回路６０と、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４の２相／３相変換部５４から入力される電流指令値Ｉｕ*，Ｉｖ*，Ｉｗ*からモータ電流検出回路６０で検出したモータ相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを減算して各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗを求める減算器６１ｕ、６１ｖ及び６１ｗと、求めた各相電流偏差ΔＩｕ、ΔＩｖ、ΔＩｗに対して比例積分制御を行って電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出するＰＩ電流制御部６２と、このＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが入力されて、これらをパルス幅変調したパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路６３と、このパルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号が入力されて３相モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを電動モータ１２に出力するインバータ６４とで構成されている。
The motor
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
今、車両の走行を開始するために、イグニッションスイッチＩＧをオン状態とすると、これにより、コントローラ１５に電源が投入されて、操舵補助制御処理が実行開始される。
このため、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクＴ、車速センサ１６で検出した車速Ｖ、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流検出値Ｉｕ〜Ｉｗ、回転角センサ１７で検出したモータ回転角θがコントローラ１５に供給される。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Now, when the ignition switch IG is turned on to start running of the vehicle, the
Therefore, the steering torque T detected by the
したがって、操舵補助トルク指令値演算部２１で、操舵トルクＴと車速Ｖとに基づいて図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊を算出する。
一方、回転角センサ１７で検出したモータ回転角θが角速度演算部３１に入力されてモータ角速度ωが算出され、このモータ角速度ωが角加速度演算部３２に入力されてモータ角加速度αが算出される。
Therefore, the steering assist torque command
On the other hand, the motor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 17 is input to the angular
そして、収斂性補償部３３でモータ角速度ωに基づいて収斂性補償値Ｉｃが算出され、慣性補償部３４でモータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉが算出され、さらにＳＡＴ推定フィードバック部３５でモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいてセルフアライニングトルクＳＡＴが算出され、これらが加算器３６及び加算器３７で加算されて指令値補償値Ｉｃｏｍが算出され、これが加算器３８で操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊に加算されて補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が算出される。
Then, the
そして、この補償後トルク指令値ＩＭ ＊′に対して指令値制限部２３のリミッタ２３ｄにおいてリミッタ処理が行われ、選択リミット値Ｌｔ相当に制限された制限指令値ＩＭ ＊″が出力される。
このとき、車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴが“０”であり、車速センサ１６で検出される車速Ｖも“０”であるので、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊も“０”となっている。また、角加速度演算部３２で演算されるモータ角加速度αも“０”となっている。
Then, a limiter process is performed on the post-compensation torque command value I M * ′ in the
At this time, when the vehicle is stopped and the
一方、電動モータ１２が停止状態にあるので、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”であり、このモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを３相／２相変換部２６ａ１で変換したｑ軸電流Ｉｑも“０”となる。このため、モータトルク演算部２６ａ２で演算されるモータトルクＴｍａも“０”となり、微分回路２６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａも“０”であり、これが選択信号形成部２６ｃに供給され、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth未満であるので、論理値“０”の選択信号ＳＬが指令値制限部２３に出力される。このため、選択スイッチ部２３ｃで１００％に設定されたリミット値Ｌ２が選択リミット値Ｌｔとして選択されこれがリミッタ２３ｄに出力される。
On the other hand, since the
このため、リミッタ２３ｄに入力された補償後トルク指令値ＩＭ ＊′がそのまま制限指令値ＩＭ ＊″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力される。
そして、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてｄ−ｑ軸座標系での指令値演算が行われて、ｄ軸目標電流Ｉｄ＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ＊が算出され、これらｄ軸目標電流Ｉｄ＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ＊が２相／３相変換部５４でそれぞれ“０”の３相電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。
Therefore, the compensated torque command value I M * ′ input to the
Then, the dq-axis current command
このモータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”であることから、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗも“０”となり、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗも“０”となって、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号も“０”となり、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”となって、電動モータ１２が停止状態を継続する。
In the motor
この電動モータ１２の停止状態で、ステアリングホイール１を右切り（又は左切り）操舵するいわゆる据え切りを行うと、操舵トルクセンサ１４で操舵方向に応じた操舵トルクＴが検出され、この操舵トルクＴがコントローラ１５に供給されることにより、操舵補助トルク指令値演算部２１で、車速Ｖが“０”であるので、図４の操舵補助トルク指令値算出マップにおいて、一番内側の特性曲線が選択されて操舵トルクＴの増大に応じて早めに大きな値となる操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊が算出され、この操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊が加算器３８に出力される。また、操舵によりモータ角加速度αが出力される。
When the
このため、加算器３８によって、指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が算出され、この補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が指令値制限部２３に供給される。
この状態では、操舵限界位置検出部２６の微分回路２６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａはモータ角加速度αによる変化率のみなので、操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、選択信号形成部２６ｃでは、論理値“０”の選択信号ＳＬの出力を継続しているため、選択スイッチ部２３ｃで１００％のリミット値Ｌ２が選択リミット値Ｌｔとしてリミッタ２３ｄに出力される。
Therefore, the
In this state, since the motor torque change rate ΔTma calculated by the
このため、リミッタ２３ｄに入力された、指令補償値Ｉｃｏｍで補償した比較的大きな補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が、引き続きそのまま制限指令値ＩＭ ＊″としてｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に供給される。
このため、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で、制限指令値ＩＭ ＊″に応じたｄ軸目標電流Ｉｄ＊及びｑ軸目標電流Ｉｑ＊が算出され、これらが２相／３相変換部５４で３相電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。
Therefore, the relatively large post-compensation torque command value I M * ′ input by the
For this reason, the d-q axis current command
したがって、モータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが“０”であるので、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗは電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊がそのままＰＩ電流制御部６２に供給されることにより、このＰＩ電流制御部６２でＰＩ制御処理が行われて、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗがパルス幅変調回路６３に出力される。
Therefore, in the motor
このため、インバータ６４からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが出力されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、これが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達されるので、据え切り状態での操舵を軽く行うことができる。
このとき、モータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急激に増加し、モータ角加速度αが発生しているが、この場合のモータトルク変化率ΔＴｍａは、前述したように操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、閾値ΔＴthより小さい値となるので、選択信号形成部２６ｃでは論理値“０”の選択信号ＳＬを継続して出力する。したがって、引き続き１００％のリミット値Ｌ２が選択リミット値Ｌｔとして選択されることから、操舵トルクＴと車速Ｖとに応じた値であり、且つ指令値補償が行われた補償後トルク指令値ＩＭ ＊′に応じた必要十分な操舵補助トルクが引き続き発生されることになる。
Therefore, the motor currents Iu to Iw are output from the
At this time, the motor currents Iu to Iw suddenly increase and the motor angular acceleration α is generated. In this case, the motor torque change rate ΔTma is, as described above, the motor torque change rate when the steering limit position is reached. Is smaller and smaller than the threshold value ΔTth, the selection
その後、車両を発進させると、車速センサ１６で検出される車速Ｖが増加することにより、走行中にステアリングホイール１を操舵したときに、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊は図４の操舵補助トルク指令値算出マップで車速Ｖが速くなるほど外側の特性曲線が選択されることになるので、操舵トルクＴの増加に対応する操舵補助トルク指令値ＩM *の増加量が少なくなることにより、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクも据え切り時に比較して小さい値となり、車速Ｖに応じた最適の操舵補助トルクを発生させることができる
Thereafter, when the vehicle is started, the vehicle speed V detected by the
ところで、前述した据え切り状態や車庫入れ等の極低速走行状態でステアリングホイール１を右又は左に操舵限界位置まで比較的速い操舵を行うと、操舵限界位置に達するまでは、前述したように、コントローラ１５で、そのときの操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴに応じたモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが形成されて、これらが電動モータ１２に供給されて、軽い操舵を行うことができる。
By the way, when the
この状態で、ラック軸８ｃの緩衝部材８ｅがストッパ部材８ｆに当接するラックストロークエンドに達したり、タイヤが縁石等に接触したりして操舵限界位置に達すると、ラック軸８ｃの移動が停止されることにより、ピニオン８ｂ、ピニオンシャフト７、ユニバーサルジョイント６、中間シャフト５、ユニバーサルジョイント４、ステアリングシャフト２の出力軸２ｂの回転が停止し、これに応じて減速ギヤ１１を介して電動モータ１２の回転も停止される。
In this state, when the
このとき、コントローラ１５では、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が１００％に近い状態であるため、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急増し、且つモータの慣性モーメントによるトルクが加わる。このときのモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗがモータ電流検出回路６０で検出され、モータ角加速度αが角加速度演算部３２で演算されてモータトルク検出部２６ａに供給される。このため、モータトルク検出部２６ａのモータトルク演算部２６ａ２から出力されるモータトルクＴｍａが図７に示すように急勾配で増加する状態となり、微分回路２６ｂから出力されるモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上となる。
At this time, in the
この閾値ΔＴth以上となるモータトルク変化率ΔＴｍａが選択信号形成部２６ｃに供給されることにより、この選択信号形成部２６ｃで論理値“１”の選択信号ＳＬが指令値制限部２３に出力される。このため、指令値制限部２３でリミット値Ｌ１が選択されてこれがリミッタ２３ｄに供給されるので、このリミッタ２３ｄに入力される補償後トルク指令値ＩＭ ＊′がリミット値Ｌ１相当に制限されてこれが制限指令値ＩＭ ＊″として出力され、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力される。
When the motor torque change rate ΔTma that is equal to or greater than the threshold value ΔTth is supplied to the selection
このため、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４から出力されるモータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*の振幅が小さくなり、これに応じてモータ電流制御部２５のＰＩ電流制御部６２で算出される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗも小さくなるので、パルス幅変調回路６３から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が減少する。したがって、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗの振幅が小さくなり、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクが減少されて、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値が抑制され、中間シャフト等のトルク伝達部材の耐久性を向上させることができる。
For this reason, the amplitude of the motor current command values Iu * to Iw * output from the dq-axis current command
ここで、リミット値Ｌ１、つまりリミット値ＬＬは、操舵限界位置検出部２６において、経過時間ｔに基づいて設定されており、図７に示すように、時点ｔ１で操舵限界位置に達したことが検出されるとリミット値ＬＬは最小リミット値Ｌｍｉｎに設定され、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達するまでの間は、最小リミット値Ｌｍｉｎに維持される。このため、リミッタ２３ｄにおいて、入力される補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が、この補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が取り得る最大値の最小リミット値Ｌｍｉｎ相当値を越える場合には、この最小リミット値Ｌｍｉｎ相当値に制限されて出力されることから、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が十分低減されることになる。したがって、図８に実線で示すように、図８に破線で示す制限を行わない場合に比較して伝達トルクのピーク値が十分抑制されることになる。
Here, the limit value L1, that is, the limit value L L is set based on the elapsed time t in the steering limit
そして、図７に実線で示すように、経過時間ｔが増加し、時点ｔ２で制限時間ｔＬを越えると、経過時間ｔの増加に比例してリミット値ＬＬが最小リミット値Ｌｍｉｎから徐々に増加する。このため、リミッタ２３ｄにおいて、入力される補償後トルク指令値ＩＭ ＊′の制限度合が徐々に緩和され、すなわち伝達トルクが徐々に増加する。そして、時点ｔ３で経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達したとき、リミット値ＬＬは１００％に復帰する。そして、経過時間ｔが経過したことから、選択信号形成部２６ｃでは、選択信号ＳＬを“０”に切り換えるため、選択スイッチ部２３ｃが作動し、リミット値Ｌ２を選択リミット値Ｌｔとするようになる。
Then, as shown by the solid line in FIG. 7, increasing the elapsed time t, exceeds a limit time t L at time t2, the limit value L L in proportion to the increase in the elapsed time t gradually from the minimum limit value Lmin To increase. For this reason, in the
ここで、操舵限界位置に達した後、運転者がこれを認識してステアリングホイール１を戻す等した場合には、検出される操舵トルクが小さいため、図９に破線で示すように、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達した時点ｔ２で、リミッタ２３ｄのリミット値を１００％に復帰させたとしても発生される操舵補助トルクは比較的小さいため、伝達トルクにより中間シャフト５に与える衝撃は比較的小さい。
Here, when the driver recognizes this and returns the
しかしながら、操舵限界位置に達した後も運転者がステアリングホイール１を、さらに転舵しようと操舵限界位置に達した状態を継続した場合には、検出される操舵トルクが大きい。このため、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達した時点ｔ２で、リミッタ２３ｄのリミット値を１００％に復帰させた場合、発生させる操舵補助トルクが比較的大きいことから、図９に実線で示すように、制限が解除されたことにより発生される伝達トルクにより中間シャフト５に与える衝撃は比較的大きくなる。
However, if the driver continues to reach the steering limit position to further steer the
しかしながら、図７に示すように、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達した時点ｔ２以降は、経過時間ｔの増加に伴ってリミット値を徐々に増加させ、すなわち発生させる操舵補助トルクを徐々に増加させているから、図１０に実線で示すように、中間シャフト５に伝達される伝達トルクが急に増加することはなく、中間シャフト５に与える影響を抑制することができる。
このように、操舵補助トルクを制限した後、この制限を解除する場合には、制限を徐々に緩和させ、操舵補助トルクが徐々に増加するようにしているから、制限解除時に、中間シャフト５に対して大きな衝撃力が作用することを回避することができ、すなわち、衝撃力が作用することによる耐久性の向上を図ることができる。
However, as shown in FIG. 7, the time t2 after reaching the elapsed time t is the time limit t L, gradually increasing the limit value with increasing elapsed time t, that is, the steering assist torque generated gradually Since it is increased, as shown by the solid line in FIG. 10, the transmission torque transmitted to the
As described above, after the steering assist torque is limited, when the limit is released, the limitation is gradually relaxed so that the steering assist torque is gradually increased. On the other hand, it is possible to avoid the application of a large impact force, that is, it is possible to improve the durability due to the impact force acting.
しかも、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗと角加速度演算部３２で演算されたモータ角加速度αに基づいてモータトルク検出部２６ａでモータトルク値Ｔｍａを検出し、これを微分回路２６ｂで微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを演算し、その演算結果と閾値ΔＴthと比較することにより、端当て状態やタイヤが縁石に接触した状態の操舵限界位置を検出するので、操舵限界位置に達した時から短時間（例えば１０ｍｓｅｃ程度）で操舵限界位置状態を検出することができる。この操舵限界位置検出時から短時間（例えば２０ｍｓｅｃ程度）で電動モータ１２によって発生する操舵補助トルクを制限することができるので、ラック軸８ｃに緩衝部材８ｅを設けない場合の操舵限界位置到達時から中間シャフト５にピークトルクが発生するまでの時間（約３０ｍｓｅｃ程度）内に操舵補助トルク制限を行うことが可能となり、中間シャフトに発生するトルクを低減して、中間シャフト５の耐久性を向上させることができる。しかも、この効果を別途舵角センサ等のセンサを設けることなく発揮することができる。
Moreover, the motor
また、上記実施形態では、ラック軸８ｃに緩衝部材８ｅが設けられているので、ラックエンドストロークに達した端当て時に、緩衝部材８ｅの縮み代分中間シャフト５にピークトルクが発生する時間を遅延させることができ、中間シャフト５に発生するトルクをより確実に低減させることができる。
なお、上記実施形態においては、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、指令値制限部２３、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ電流制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、パルス幅変調回路６３、さらに、操舵限界位置検出部２６の機能をソフトウェアで処理することもできる。この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図１１に示す操舵補助制御処理及び図１２に示す操舵限界位置検出処理を実行するようにすればよい。
Further, in the above embodiment, since the
In the above embodiment, the case where the
ここで、操舵補助制御処理は、図１１に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、モータ電流検出回路６０等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ２に移行して、操舵トルクＴをもとに図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM *を算出してからステップＳ３に移行する。
Here, as shown in FIG. 11, the steering assist control process is executed as a timer interrupt process every predetermined time (for example, 1 msec). First, in step S1, the
このステップＳ３では、モータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ４に移行して、モータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出し、次いでステップＳ５に移行して、収斂性補償部３３と同様にモータ角速度ωに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ６に移行する。
このステップＳ６では、慣性補償部３４と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ７に移行してＳＡＴ推定フィードバック部３５と同様にモータ角速度ω及びモータ角加速度αをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
In this step S3, the motor rotational angle θ is differentiated to calculate the motor angular velocity ω, then the process proceeds to step S4, the motor angular speed ω is differentiated to calculate the motor angular acceleration α, and then the process proceeds to step S5. Similarly to the
In step S6, the inertia compensation value Ii is calculated based on the motor angular acceleration α as in the
次いで、ステップＳ８に移行して、操舵補助トルク指令値ＩM *にステップＳ５〜Ｓ７で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後トルク指令ＩM *′を算出する。次いで、ステップＳ９で、算出した補償後トルク指令値ＩM *′を後述する図１２の処理で算出する選択リミット値Ｌｔ相当値に制限して制限指令値ＩM *″を算出してからステップＳ１０に移行する。
このステップＳ１０では、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出し、次いでステップＳ１１に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*を算出する。
Next, the process proceeds to step S8, and the post-compensation torque command I is obtained by adding the convergence compensation value Ic, inertia compensation value Ii, and self-aligning torque SAT calculated in steps S5 to S7 to the steering assist torque command value I M *. M * ′ is calculated. Then, step after calculating the in step S9, the calculated compensated torque command value I M * 'limit command value is limited to selected limit value Lt corresponding value calculated by the processing of FIG. 12 to be described later I M * " The process proceeds to S10.
In step S10, the dq-axis command value calculation process similar to that of the dq-axis current command
次いで、ステップＳ１２に移行して、モータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを減算して電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗを算出し、次いでステップＳ１３に移行して、電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗを算出し、次いでステップＳ１４に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいてパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成し、次いでステップＳ１５に移行して、形成したインバータゲート信号をインバータ６４に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
Next, the process proceeds to step S12, where the motor currents Iu to Iw are subtracted from the motor current command values Iu * to Iw * to calculate the current deviations ΔIu to ΔIw, and then the process proceeds to step S13 and the current deviations ΔIu to ΔIw. The voltage command values Vu to Vw are calculated by performing the PI control process for the above, and then the process proceeds to step S14 to perform the pulse width modulation process based on the calculated voltage command values Vu to Vw to form the inverter gate signal, The process proceeds to step S15, the formed inverter gate signal is output to the
また、操舵限界位置検出処理は、図１２に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ２１で、タイマ作動中であるか否かを判断し、タイマ作動中でなければステップＳ２２に移行し、モータ電流検出回路６０から入力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを読込み、次いでステップＳ２３に移行して、読込んだモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを３相／２相変換処理してｑ軸電流Ｉｑを算出してからステップＳ２４に移行する。
Further, as shown in FIG. 12, the steering limit position detection process is executed as a timer interruption process every predetermined time (for example, 1 msec). First, in step S21, it is determined whether or not the timer is operating. If the timer is not operating, the process proceeds to step S22, and the motor currents Iu to Iw input from the motor
このステップＳ２４では、算出したｑ軸電流Ｉｑと図１１のステップＳ４で求められたモータ角加速度αから前述した（３）式に基づき、モータトルクＴｍａを算出する。次いで、ステップＳ２５に移行して、算出したモータトルクＴｍａを微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを算出し、次いでステップＳ２６に移行して、算出したモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるか否かを判定し、ΔＴｍａ≧ΔＴthであるときには操舵限界位置であると判断してステップＳ２７に移行する。そして、予め設定した最小リミット値Ｌｍｉｎを選択リミット値Ｌｔとして設定し、ステップＳ２８に移行してタイマをスタートさせた後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。 In this step S24, the motor torque Tma is calculated from the calculated q-axis current Iq and the motor angular acceleration α obtained in step S4 of FIG. Next, the process proceeds to step S25, the calculated motor torque Tma is differentiated to calculate the motor torque change rate ΔTma, and then the process proceeds to step S26 to determine whether the calculated motor torque change rate ΔTma is greater than or equal to the threshold value ΔTth. If ΔTma ≧ ΔTth, it is determined that the steering limit position is reached, and the process proceeds to step S27. Then, the preset minimum limit value Lmin is set as the selected limit value Lt, and after proceeding to step S28 and starting the timer, the timer interruption process is terminated and the process returns to the predetermined main program.
一方、ステップＳ２６でΔＴｍａ＜ΔＴthであるときには操舵限界位置ではないと判断してステップＳ３０に移行し、選択リミット値Ｌｔを１００％とした後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
そして、ステップＳ２１でタイマが作動中であるときには、ステップＳ２１からステップＳ３１に移行し、タイマ値、すなわち経過時間ｔが制限時間ｔＬ相当に達したか否かを判断し、制限時間ｔＬ相当に達していなければ、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、制限時間ｔＬ相当に達していればステップＳ３２に移行する。そして、リミット値設定部２６ｄと同様の手順で、経過時間ｔに応じたリミット値ＬＬを算出しこれを選択リミット値Ｌｔとする。
On the other hand, when ΔTma <ΔTth in step S26, it is determined that the steering limit position is not reached, and the process proceeds to step S30. Return.
Then, when the timer is in operation in step S21, and proceeds from step S21 to step S31, the timer value, i.e., it is determined whether the elapsed time t has reached the limit time t L corresponds, limit time t L corresponds if not reached, it terminates the timer interrupt processing returns to the predetermined main program, the process proceeds to step S32 if reached the limit time t L equivalent. Then, in the same procedure as the limit value setting unit 26d, a limit value L L corresponding to the elapsed time t is calculated, and this is set as the selected limit value Lt.
続いてステップＳ３３に移行し、経過時間ｔが予め設定した制限／徐変時間ｔmaxに達したか否かを判断し、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達していなければそのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、制限／徐変時間ｔmaxに達していればステップＳ３４に移行し、選択リミット値Ｌｔを１００％に変更し、タイマの作動を停止した後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。 In step S33, it is determined whether the elapsed time t has reached a preset limit / gradual change time tmax. If the elapsed time t has not reached the limit / gradual change time tmax, the timer interrupts as it is. The process is terminated and the program returns to the predetermined main program. If the limit / gradual change time tmax has been reached, the process proceeds to step S34, the selection limit value Lt is changed to 100%, and the timer operation is stopped. Ends the interrupt process and returns to the predetermined main program.
この図１１及び図１２の処理において、図１１のステップＳ２が電流指令値演算手段に対応し、ステップＳ３〜Ｓ８及びステップＳ１０〜Ｓ１５及びインバータ６４がモータ制御手段に対応し、ステップＳ９及び図１２のステップＳ２７の処理がトルク制限手段に対応している。また、図１２のステップＳ２２〜Ｓ２６が操舵限界検出手段に対応し、図１１のステップＳ９及び図１２のステップＳ３２でリミット値ＬＬを算出する処理が制限解除手段に対応している。
11 and FIG. 12, step S2 in FIG. 11 corresponds to the current command value calculation means, steps S3 to S8, steps S10 to S15, and the
マイクロコンピュータで、図１１の操舵補助制御処理及び図１２の操舵限界位置検出処理を実行することにより、前述した実施形態と同様にラック軸８ｃがラックストロークエンドに達した端当て時やタイヤが縁石等に当接した時などの操舵限界位置に到達した時に、補償後トルク指令値ＩM *′を制限することにより、インバータ６４から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを小さい値として電動モータ１２で発生する操舵補助トルクを減少させて、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を低減させることができ、中間シャフト５の耐久性を向上させることができる。そして、操舵補助トルクの制限を解除するときには、操舵補助トルクの制限値を徐々に増加させることにより制限度合を徐々に緩和させ、操舵補助トルクを徐々に増加させるようにしていることから、操舵補助トルクの制限を解除することにより、中間シャフト等が、これに伝達される衝撃力による影響を受けることを回避することができる。
The microcomputer performs the steering assist control process of FIG. 11 and the steering limit position detection process of FIG. 12, so that the
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態では、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′のリミット値を設定し、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′を、このリミット値相当の制限値に制限し、リミット値を徐々に増加させることにより操舵補助トルクの制限を緩和するようにしたのに対し、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′に制限ゲインを乗算することにより制限し、この制限ゲインを徐々に増加させることにより操舵補助トルクの制限を緩和するようにしたものである。上記第１の実施の形態と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the limit value of the compensated torque command value I M * ′ is set in the first embodiment, and the compensated torque command value I M * ′ is set to a value corresponding to the limit value. The limit is set to the limit value, and the limit of the steering assist torque is relaxed by gradually increasing the limit value, whereas the limit is made by multiplying the post-compensation torque command value I M * ′ by the limit gain, The limitation of the steering assist torque is relaxed by gradually increasing the limit gain. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
第２の実施の形態におけるコントローラ１５の構成は、図３に示す上記第１の実施の形態における構成と同様であるが、指令値制限部２３及び操舵限界位置検出部２６は図１３に示す構成を有している。すなわち、操舵限界位置検出部２６は、リミット値設定部２６ｄに代えてゲイン設定部２６ｄ′を備えている。このゲイン設定部２６ｄ′は、図１３のブロック中に示すように、経過時間ｔが予め設定された制限時間ｔＬに達するまでの間は、予め設定された最小ゲインＧｍｉｎに設定され、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達した以降は、経過時間ｔが増加するとこの増加に比例して増加し、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達したときに“１”となる、制限ゲインＧＬを発生する関数発生器で構成されている。つまり、制限ゲインＧＬが、制限時間ｔＬが経過するまでの間は、最小ゲインＧｍｉｎに設定され、徐変時間ｔＣの間に、最小ゲインＧｍｉｎから“１”まで所定の変化量で徐々に増加するように設定される。
The configuration of the
一方、指令値制限部２３は、図１３に示すように、操舵限界位置検出部２６のゲイン設定部２６ｄ′から入力される制限ゲインＧＬ相当のゲインＧ１を出力するゲイン設定器２３ａ′と、ゲイン“１”相当のゲインＧ２を出力するゲイン設定器２３ｂ′と、ゲイン設定器２３ａ′から出力されるゲインＧ１とゲイン設定器２３ｂ′から出力されるゲインＧ２とが入力される選択スイッチ部２３ｃ′と、選択スイッチ部２３ｃ′で選択された選択ゲインＧｔを、加算器３８から入力されるトルク補償後の補償後トルク指令値ＩM *′に乗算するゲイン乗算部２３ｄ′と、を備える。
On the other hand, as shown in FIG. 13, the command
選択スイッチ部２３ｃ′は、操舵限界位置検出部２６の選択信号形成部２６ｃから入力される選択信号ＳＬが“１”であるときにはゲインＧ１を選択し、選択信号ＳＬが“０”であるときには制限を行わない非制限ゲインであるゲインＧ２を選択する。
ここで、ゲイン設定部２６ｄ′で最小ゲインＧｍｉｎを制限ゲインＧＬとして設定する処理及び指令値制限部２３がトルク制限手段に対応し、ゲイン設定部２６ｄ′で経過時間ｔに基づき徐々に増加する制限ゲインＧＬを設定する処理及び指令値制限部２３が制限解除手段に対応している。
The
Here, the process of setting the minimum gain Gmin as the limiting gain GL by the gain setting unit 26d ′ and the command
したがって、この第２の実施の形態では、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上となり操舵限界位置に達したことが検出されると、選択信号形成部２６ｃで論理値“１”の選択信号ＳＬが指令値制限部２３の選択スイッチ部２３ｃ′に出力される。このため、選択スイッチ部２３ｃ′でゲインＧ１が選択されてこれがゲイン乗算部２３ｄ′に供給されるので、このゲイン乗算部２３ｄ′に入力される補償後トルク指令値ＩＭ ＊′にゲインＧ１が乗算されてこれが制限指令値ＩＭ ＊″として出力され、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に出力される。
Therefore, in the second embodiment, when it is detected that the motor torque change rate ΔTma is equal to or greater than the threshold value ΔTth and has reached the steering limit position, the selection
ここで、ゲインＧ１、すなわち制限ゲインＧＬは、経過時間ｔに基づいて設定されており、図１３中のブロック図に示すように、操舵限界位置に達したことが検出されると最小ゲインＧｍｉｎに設定され、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達するまでの間は、最小ゲインＧｍｉｎに維持される。このため、ゲイン乗算部２３ｄ′において、入力される補償後トルク指令値ＩＭ ＊′に最小ゲインＧｍｉｎが乗算されて補償後トルク指令値ＩＭ ＊′が十分低減されることになって、伝達トルクのピーク値を十分抑制することができる。
Here, the gain G1, that is, the limit gain GL is set based on the elapsed time t, and as shown in the block diagram of FIG. 13, when it is detected that the steering limit position has been reached, the minimum gain Gmin is set to, until the elapsed time t reaches the limit time t L is maintained at the minimum gain Gmin. For this reason, the
そして、経過時間ｔが制限時間ｔＬを越えると、経過時間ｔの増加に比例してゲインＧＬが最小ゲインＧｍｉｎから徐々に増加する。このため、ゲイン乗算部２３ｄ′において、入力される補償後トルク指令値ＩＭ ＊′の制限度合が徐々に緩和され、すなわち伝達トルクが徐々に増加し、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達したとき、ゲインＧＬは“１”に復帰する。そして、経過時間ｔが経過したことから、選択信号形成部２６ｃ′では、選択信号ＳＬを“０”に切り換えるため、選択スイッチ部２３ｃ′が作動し、ゲインＧ２を選択ゲインＧｔとする。
したがって、この第２の実施の形態も上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
When the elapsed time t exceeds the time limit t L, the gain G L in proportion to the increase in the elapsed time t is gradually increased from a minimum gain Gmin. For this reason, in the
Therefore, this second embodiment can also obtain the same operational effects as those of the first embodiment.
また、この第２の実施形態においても、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、指令値制限部２３、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ電流制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、パルス幅変調回路６３、さらに、操舵限界位置検出部２６の機能をソフトウェアで処理することもでき、この場合も同等の作用効果を得ることができる。この場合には、図１４に示す操作補助制御処理及び図１５に示す操舵限界位置検出処理を実行するようにすればよい。
Also in the second embodiment, a microcomputer is applied to the steering assist torque command
操舵限界位置検出処理では、上記第１の実施の形態と同様にステップＳ１からステップＳ８の処理を行って補償後トルク指令ＩM *′を算出し、次いでステップＳ９′に移行し、操舵限界位置検出処理で実行される選択ゲインＧｔを補償後トルク指令ＩM *′に乗算して制限指令値ＩM *″を算出してからステップＳ１０に移行する。そして、以後、上記第１の実施の形態と同様の処理を行う。 In the steering limit position detection process, the compensated torque command I M * ′ is calculated by performing the process from step S1 to step S8 as in the first embodiment, and then the process proceeds to step S9 ′, where the steering limit position is detected. After the compensated torque command I M * ′ is multiplied by the selected gain Gt executed in the detection process to calculate a limit command value I M * ″, the process proceeds to step S10. Thereafter, the first embodiment is performed. The same processing as that of the form is performed.
一方、操舵限界位置検出処理では、上記第１の実施の形態と同様にステップＳ２１からステップＳ２６の処理を実行し、ΔＴｍａ≧ΔＴthであるときには操舵限界位置であると判断してステップＳ２７′に移行する。このステップＳ２７′では、最小ゲインＧｍｉｎを選択ゲインＧｔとして設定した後、ステップＳ２８に移行する。一方、ステップＳ２６でΔＴｍａ＜ΔＴthであるときには、操舵限界位置ではないとしてステップＳ３０′に移行し、“１”を選択ゲインＧｔとして設定する。 On the other hand, in the steering limit position detection process, the process from step S21 to step S26 is executed as in the first embodiment. When ΔTma ≧ ΔTth, it is determined that the steering limit position is reached, and the process proceeds to step S27 ′. To do. In step S27 ′, the minimum gain Gmin is set as the selected gain Gt, and then the process proceeds to step S28. On the other hand, if ΔTma <ΔTth in step S26, it is determined that the steering limit position is not reached, and the process proceeds to step S30 ′, where “1” is set as the selected gain Gt.
また、ステップＳ２１でタイマが作動中であり、ステップＳ３１で経過時間ｔが制限時間ｔＬに達したときにはステップＳ３２′に移行し、ゲイン設定部２６ｄ′での処理と同様の手順で経過時間ｔに応じた制限ゲインＧＬを算出してこれを選択ゲインＧｔとし、次いでステップＳ３３に移行して、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達していなければそのまま処理を終了するが、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達したときにはステップＳ３４′に移行して“１”を選択ゲインＧｔとして設定する。
このようにマイクロコンピュータを用いて構成した場合であっても、ハードウェアで構成した場合と同等の作用効果を得ることができる。
Also, a timer is in operation in step S21, 'goes to, the gain setting unit 26 d' step S32 when the elapsed time t has reached the limit time t L in the step S31 elapses processes similar procedure at time t The limit gain GL corresponding to the value is calculated and set as the selected gain Gt. Then, the process proceeds to step S33, and if the elapsed time t has not reached the limit / gradual change time tmax, the process is terminated as it is. When t reaches the limit / gradual change time tmax, the process proceeds to step S34 'and "1" is set as the selection gain Gt.
Thus, even if it is a case where it comprises using a microcomputer, the effect equivalent to the case where it comprises with hardware can be acquired.
この図１４及び図１５の処理において、図１４のステップＳ９′及び図１５のステップＳ２７′の処理がトルク制限手段に対応し、図１４のステップＳ９′及び図１５のステップＳ３２′で制限ゲインＧＬを算出する処理が制限解除手段に対応している。
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、指令値制限部２３を加算器３８の出力側に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操舵補助トルク指令値演算部２１と加算器３８との間に指令値制限部２３を設けるようにしてもよく、この場合には、操舵補助トルク指令値ＩM *のみが低減されるので、必要な補償電流はそのまま出力されるため、操舵フィーリングを向上させることができる。
14 and FIG. 15, the processing in step S9 ′ in FIG. 14 and the processing in step S27 ′ in FIG. 15 corresponds to the torque limiting means, and the limiting gain G in step S9 ′ in FIG. The process for calculating L corresponds to the restriction releasing means.
In the first and second embodiments, the case where the command
また、上記第１及び第２の実施形態においては、電動モータ１２としてブラシレスモータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きの直流モータを適用するようにしてもよく、この場合には、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４を省略すると共に、減算器６１ｕ〜６１ｗを１つの減算部として指令値制限部２３の出力とモータ電流との偏差を算出するようにすればよい。
In the first and second embodiments, the brushless motor is applied as the
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態では、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′を制限するようにしていたのに対し、デューティ比を制限するようにしたものである。上記第１の実施の形態と同一部には同一符号を付与しその詳細な説明は省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, the post-compensation torque command value I M * ′ is limited in the first embodiment, but the duty ratio is limited. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図１６は、第３の実施の形態における、コントローラ１５の具体例を示すブロック図である。
図１６に示すように、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出された操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊は、加算器３８に入力され、ここで指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算された後、この補償後トルク指令値ＩＭ ＊′がそのままｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に入力される。そして、このｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４で算出された電流指令値Ｉｕ＊〜Ｉｗ＊がモータ電流制御部２５に入力される。
FIG. 16 is a block diagram illustrating a specific example of the
As shown in FIG. 16, the steering assist torque command value I M * calculated by the steering assist torque command
このモータ電流制御部２５は、上記第１の実施の形態と同様の機能構成を有する、モータ電流検出回路６０と、減算器６１ｕ〜６１ｗと、ＰＩ電流制御部６２とを備えると共に、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗが入力されて、これら電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに基づいてデューティ演算を行って各相のデューティ比ＤｕＢ、ＤｖＢ、ＤｗＢを算出すると共に、デューティ比ＤｕＢ、ＤｖＢ、ＤｗＢを所定の制限値ＤＬに制限した制限デューティ比ＤｕＬ、ＤｖＬ、ＤｗＬを算出し、これらを後述する選択信号形成部６６ｃから入力される選択信号ＳＬによって選択するデューティ演算／制限演算部６５ｕ、６５ｖ及び６５ｗと、操舵限界位置を検出し、選択信号ＳＬの形成を行うと共に制限デューティ比を設定する操舵限界位置検出部６６と、デューティ演算／制限演算部６５ｕ、６５ｖ及び６５ｗから出力されるデューティ比に基づいてパルス幅変調を行ってパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路６７と、このパルス幅変調回路６７から出力される選択パルス幅変調信号が入力されて３相モータ電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを電動モータ１２に出力するインバータ６８と、を備えている。
The motor
デューティ演算／制限演算部６５ｕは、図１６に示すように、ＰＩ電流制御部６２から出力される電圧指令値Ｖｕに基づいて正負のデューティ比ＤｕＢを演算するデューティ比演算部６５ａと、このデューティ比演算部６５ａで算出されたデューティ比ＤｕＢを入力される制限デューティ比ＤＬに制限するリミッタ６５ｂと、デューティ比演算部６５ａから出力されるデューティ比ＤｕＢ及びリミッタ６５ｂから出力される制限デューティ比ＤｕＬが入力され、入力される選択信号ＳＬが論理値“０”であるときにデューティ比ＤｕＢを選択し、論理値“１”であるときに制限デューティ比ＤｕＬを選択する選択スイッチ部６５ｃとで構成されている。また、他のデューティ演算／制限演算部６５ｖ及び６５ｗも上記デューティ演算／制限演算部６５ｕと同様の構成を有する。
As shown in FIG. 16, the duty calculation /
操舵限界位置検出部６６は、図１７に示すように、上記第１の実施の形態の同一名称部と同様の機能構成を有する、３相／２相変換部６６ａ１及びモータトルク演算部６６ａ２を有しモータトルクＴｍａを検出するモータトルク検出部６６ａと、モータトルクＴｍａからモータトルク変化率ΔＴｍａを演算する微分回路６６ｂと、微分回路６６ｂで演算したモータトルク変化率ΔＴｍａに基づき選択信号ＳＬを出力すると共に、操舵限界位置を検出した時点からの経過時間を経過時間ｔとして出力する選択信号形成部６６ｃと、を備える。
As shown in FIG. 17, the steering limit
さらに、操舵限界位置検出部６６は、選択信号形成部６６ｃからの経過時間ｔに基づいて制限デューティ比ＤＬを設定する制限デューティ比設定部６６ｄを備える。この制限デューティ比設定部６６ｄは、図１７のブロック中に示すように、操舵限界位置が検出されてからの経過時間である経過時間ｔが予め設定した制限時間ｔＬに達するまでの間は、最小デューティ比Ｄｍｉｎが発生され、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達した後は、経過時間ｔが増加するほど大きくなり、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達したときに、１００％となる、制限デューティ比ＤＬを発生する関数発生器で構成されている。
Further, the steering limit
つまり、この第３の実施の形態における操舵限界位置検出部６６は、ステアリングギヤ８のラック軸８ｃがラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触してこれ以上の転舵ができない操舵限界位置となったときに、デューティ比を制限時間ｔＬの間制限し、且つ制限時間ｔＬが経過した後は、デューティ比の制限度合を徐々に緩和し、操舵限界位置となってから制限／徐変時間ｔmaxが経過した時点で、デューティ比を１００％に復帰させるようになっている。
In other words, the steering limit
ここで、操舵限界位置検出部６６のモータトルク検出部６６ａ、微分回路６６ｂ、選択信号形成部６６ｃにおいて、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるか否かを判断する処理が操舵限界検出手段に対応し、制限デューティ比設定部６６ｄにおいて最小デューティ比Ｄｍｉｎを制限デューティ比ＤＬとして設定する処理及びリミッタ６５ｂがトルク制限手段に対応し、制限デューティ比設定部６６ｄにおいて、経過時間ｔに基づき徐々に増加する制限デューティ比ＤＬを設定する処理及びリミッタ６５ｂが制限解除手段に対応している。
Here, the process of determining whether or not the motor torque change rate ΔTma is equal to or greater than the threshold value ΔTth in the motor torque detection unit 66a, the
次に、第３の実施の形態の動作を説明する。
車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、モータ電流検出回路６０で検出したモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗは“０”であり、３相／２相変換部６６ａ１で算出されるｑ軸電流Ｉｑも“０”となるため、モータトルク演算部６６ａ２で算出されるモータトルクＴｍａも“０”となり、微分回路６６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａも“０”である。
Next, the operation of the third embodiment will be described.
When the vehicle is stopped and the
このため、選択信号形成部６６ｃで、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth未満であるので、論理値“０”の選択信号ＳＬがデューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗに出力される。このため、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗでデューティ比演算部６５ａから出力されるデューティ比ＤｕB〜ＤｗBが選択されて、これらデューティ比ＤｕB〜ＤｗBがパルス幅変調回路６７に入力されることにより、このパルス幅変調回路６７からインバータ６８を構成する上アーム部及び下アーム部の各スイッチング素子のゲートを駆動するパルス幅変調信号がインバータ６８に供給される。
For this reason, since the motor torque change rate ΔTma is less than the threshold value ΔTth in the selection
このとき、車両が停止状態にあって、ステアリングホイール１が操舵されていない状態では、補償後トルク指令値ＩM *′が“０”であるから、デューティ演算／制限演算部６５から出力されるデューティ比ＤｕB〜ＤｗBが０％となり、これに応じたパルス幅変調信号がパルス幅変調回路６７からインバータ６８に供給されるので、このインバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗも“０”となって、電動モータ１２が停止状態を継続する。
At this time, when the vehicle is in a stopped state and the
この電動モータ１２の停止状態で、ステアリングホイール１を右切り（又は左切り）操舵する所謂据え切りを行うと、車速Ｖが“０”であるので、操舵トルクＴの増大に応じて早めに大きな値となる操舵補助トルク指令値ＩM *が算出され、この操舵補助指令値ＩM *が加算器３８に出力される。また、操舵によりモータ角加速度αが出力される。
このため、加算器３８によって、指令値補償部２２で算出された指令補償値Ｉｃｏｍが加算されて補償後トルク指令値ＩM *′が算出され、この補償後トルク指令値ＩM *′がｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４に供給され、補償後トルク指令値ＩM *′に応じた値のｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*が算出され、これらが２相／３相変換部５４で３相の電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*に変換されてモータ電流制御部２５に出力される。
When the
Therefore, by the
したがって、モータ電流制御部２５では、モータ電流検出回路６０で検出されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが“０”であるので、減算器６１ｕ〜６１ｗから出力される電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗは電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*がそのままＰＩ電流制御部６２に供給されることにより、このＰＩ電流制御部６２でＰＩ制御処理が行われて、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗがデューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗに出力される。
Therefore, in the motor
この状態では、微分回路６６ｂで演算されるモータトルク変化率ΔＴｍａはモータ角加速度αによる変化率のみなので、操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、選択信号形成部６６ｃでは論理値“０”の選択信号ＳＬの出力を継続しており、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗでは選択スイッチ部６５ｃでデューティ比演算部６５ａから出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに応じたデューティ比ＤｕB〜ＤｗBを選択しているので、これらデューティ比ＤｕB〜ＤｗBに応じたパルス幅変調信号がパルス幅変調回路６７からインバータ６８に供給される。このため、インバータ６８からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが出力されて電動モータ１２が回転駆動されて、操舵トルクＴに応じた操舵補助トルクが発生され、これが減速ギヤ１１を介してステアリングシャフト２の出力軸２ｂに伝達されるので、据え切り状態での操舵を軽く行うことができる。
In this state, since the motor torque change rate ΔTma calculated by the differentiating
このとき、モータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急激に増加し、モータ角加速度αが発生しているが、この場合のモータトルク変化率ΔＴｍａは、前述したように操舵限界位置到達時のモータトルク変化率よりは小さく、閾値ΔＴthより小さい値となるので、選択信号形成部６６ｃでは論理値“０”の選択信号ＳＬを継続して出力することにより、デューティ演算／制限演算部６５の選択スイッチ部６５ｃでデューティ比演算部６５ａから出力される電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに応じたデューティ比ＤｕB〜ＤｗBを選択する状態が継続される。
At this time, the motor currents Iu to Iw suddenly increase and the motor angular acceleration α is generated. In this case, the motor torque change rate ΔTma is greater than the motor torque change rate when the steering limit position is reached as described above. Is smaller and smaller than the threshold value ΔTth. Therefore, the selection
その後、車両を発進させると、車速センサ１６で検出される車速Ｖが増加することにより、走行中にステアリングホイール１を操舵したときに、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊は図４の操舵補助トルク指令値算出マップで車速Ｖが速くなるほど外側の特性曲線が選択されることになるので、操舵トルクＴの増加に対応する操舵補助トルク指令値ＩM *の増加量が少なくなることにより、電動モータ１２で発生される操舵補助トルクも据え切り時に比較して小さい値となり、車速Ｖに応じた最適の操舵補助トルクを発生させることができる。
Thereafter, when the vehicle is started, the vehicle speed V detected by the
この状態から、据え切り状態や車庫入れ等の極低速走行状態でステアリングホイール１を右又は左に操舵限界位置まで比較的速い操舵を行うと、操舵限界位置に達するまでは、前述したように、コントローラ１５で、そのときの操舵トルクセンサ１４で検出される操舵トルクＴに応じたモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが形成されて、これらが電動モータ１２に供給されて、軽い操舵を行うことができる。
From this state, if the
このとき、据え切り状態や極低速走行状態での操舵であるので、操舵トルクＴが大きく、パルス幅変調回路６７から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比は略１００％に近い状態となっている。この状態で、ラック軸８ｃの緩衝部材８ｅがストッパ部材８ｆに当接するラックストロークエンドに達したり、タイヤが縁石等に接触したりして操舵限界位置に達すると、ラック軸８ｃの移動が停止されることにより、ピニオン８ｂ、ピニオンシャフト７、ユニバーサルジョイント６、中間シャフト５、ユニバーサルジョイント４、ステアリングシャフト２の出力軸２ｂの回転が停止し、これに応じて減速ギヤ１１を介して電動モータ１２の回転も停止される。
At this time, since the steering is performed in the stationary state or the extremely low speed traveling state, the steering torque T is large, and the duty ratio of the pulse width modulation signal output from the pulse width modulation circuit 67 is approximately 100%. Yes. In this state, when the
このとき、コントローラ１５では、パルス幅変調回路６７から出力されるパルス幅変調信号のデューティ比が１００％に近い状態であるため、インバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが急増し、且つモータの慣性モーメントによるトルクが加わる。このときのモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗがモータ電流検出回路６０で検出され、モータ角加速度αが角加速度演算部３２で演算されてモータトルク検出部６６ａに供給される。このため、モータトルク検出部６６ａのモータトルク演算部６６ａ２から出力されるモータトルクＴｍａが急勾配で増加する状態となり、微分回路６６ｂから出力されるモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上となる。
At this time, in the
この閾値ΔＴth以上となるモータトルク変化率ΔＴｍａが選択信号形成部６６ｃに供給されることにより、この選択信号形成部６６ｃで論理値“１”の選択信号ＳＬがデューティ演算／制限演算部６５の選択スイッチ部６５ｃに出力され、制限／徐変時間ｔmax相当が経過したとき選択信号ＳＬは“０”にリセットされる。このため、選択スイッチ部６５ｃでリミッタ６５ｂから出力される低デューティ比の制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLが選択されてパルス幅変調回路６７に供給され、このパルス幅変調回路６７で制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLに応じたパルス幅変調信号がインバータ６８に供給される。
したがって、インバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗが減少されて、電動モータ１２で発生する操舵補助トルクが減少し、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を抑制することができ、中間シャフト等のトルク伝達部材の耐久性を向上させることができる。
When the motor torque change rate ΔTma that is equal to or greater than the threshold value ΔTth is supplied to the selection
Therefore, the motor currents Iu to Iw output from the
この制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLは、制限デューティ比設定部６６で設定されており、図１７のブロック中に示すように、操舵限界位置が検出された後、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達していないときには制限デューティ比ＤＬは最小デューティ比Ｄｍｉｎに設定されることから発生される伝達トルクが十分抑制され、制限時間ｔＬが経過した後は、経過時間ｔが大きくなるほど制限デューティ比ＤＬはより大きくなるように設定される。このため、操舵補助トルクの制限が徐々に緩和され、すなわち発生される操舵補助トルクが徐々に増加し、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmax相当に達したときに、制限デューティ比ＤＬが１００％となり、この時点で選択スイッチ部６５ｃが作動して、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに応じたデューティ比ＤｕB〜ＤｗBが選択される。
The limit duty ratios Du L to Dw L are set by the limit duty
このため、制限時間ｔＬが経過した後は、操舵補助トルクの制限が徐々に緩和され、制限／徐変時間ｔmax相当が経過したときに制限デューティ比ＤＬが１００％となり、操舵補助トルクの制限の解除が完了することから、操舵補助トルクの制限を解除することに伴って中間シャフト５に対して急に増大する伝達トルクが作用することはない。
したがって、この場合も、上記第１の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。
Therefore, after the limited time t L has elapsed, limiting the steering assist torque is gradually relaxed, becomes 100% limit duty ratio D L is at the limit / gradual change time period tmax corresponds has elapsed, the steering assist torque Since the release of the restriction is completed, the transmission torque that suddenly increases with the release of the restriction of the steering assist torque does not act on the
Therefore, also in this case, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、この第３の実施の形態においても、コントローラ１５をハードウェアで構成する場合に限定されるものではなく、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ電流制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、デューティ制御／制限制御部６５、操舵限界位置検出部６６及びパルス幅変調回路６７の機能をソフトウェアで処理することもできる。
この場合の処理としては、マイクロコンピュータで図１８に示す操舵補助制御処理及び図１９に示す操舵限界位置検出処理を実行するようにすればよい。
In the third embodiment, the
As the processing in this case, the microcomputer may execute the steering assist control processing shown in FIG. 18 and the steering limit position detection processing shown in FIG.
ここで、操舵補助制御処理は、図１８に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎にタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ４１で、操舵トルクセンサ１４、車速センサ１６、回転角センサ１７、モータ電流検出回路６０等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップＳ４２に移行して、操舵トルクＴをもとに前述した図４に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値ＩM *を算出してからステップＳ４３に移行する。
Here, as shown in FIG. 18, the steering assist control process is executed as a timer interrupt process every predetermined time (for example, 1 msec). First, in step S41, the
このステップＳ４３では、モータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出し、次いでステップＳ４４に移行して、モータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出し、次いでステップＳ４５に移行して、収斂性補償部３３と同様にモータ角速度ωに車速Ｖに応じて設定された補償係数Ｋｖを乗算して収斂性補償値Ｉｃを算出してからステップＳ４６に移行する。
このステップＳ４６では、慣性補償部３４と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Ｉｉを算出し、次いでステップＳ４７に移行してＳＡＴ推定フィードバック部３５と同様にモータ角速度ω及びモータ角加速度αをもとに前述した（２）式の演算を行ってセルフアライニングトルクＳＡＴを算出する。
In step S43, the motor rotational angle θ is differentiated to calculate the motor angular velocity ω, then the process proceeds to step S44, the motor angular speed ω is differentiated to calculate the motor angular acceleration α, and then the process proceeds to step S45. Similarly to the
In this step S46, the inertia compensation value Ii is calculated based on the motor angular acceleration α as in the
次いで、ステップＳ４８に移行して、操舵補助トルク指令値ＩM *にステップＳ４５〜Ｓ４７で算出した収斂性補償値Ｉｃ、慣性補償値Ｉｉ及びセルフアライニングトルクＳＡＴを加算して補償後トルク指令値ＩM *′を算出し、次いでステップＳ４９で、算出した補償後トルク指令値ＩM *′にｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４と同様のｄ−ｑ軸指令値演算処理を実行してｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*を算出し、次いでステップＳ５０に移行して２相／３相変換処理を行ってモータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*を算出する。
Next, the process proceeds to step S48, and the post-compensation torque command value is obtained by adding the convergence compensation value Ic, inertia compensation value Ii and self-aligning torque SAT calculated in steps S45 to S47 to the steering assist torque command value I M *. I M * ′ is calculated, and in step S49, a dq axis command value calculation process similar to that of the dq axis current command
次いで、ステップＳ５１に移行して、モータ電流指令値Ｉｕ*〜Ｉｗ*からモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを減算して電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗを算出し、次いでステップＳ５２に移行して、電流偏差ΔＩｕ〜ΔＩｗについてＰＩ制御処理を行って電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗを算出し、次いでステップＳ５３に移行して算出した電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに基づいてデューティ比ＤｕB〜ＤｗBを演算する。 Next, the process proceeds to step S51, the motor currents Iu to Iw are subtracted from the motor current command values Iu * to Iw * to calculate the current deviations ΔIu to ΔIw, and then the process proceeds to step S52, where the current deviations ΔIu to ΔIw PI control processing is performed for the voltage command values Vu to Vw, and then the process proceeds to step S53 to calculate the duty ratios Du B to Dw B based on the calculated voltage command values Vu to Vw.
次いでステップＳ５４に移行し、後述する操舵限界位置検出処理で設定される操舵限界位置検出フラグＦが操舵限界位置に到達したことを表す“１”にセットされているか否かを判定し、操舵限界位置検出フラグＦが“０”にリセットされているときにはステップＳ５５に移行し、デューティ比に基づいてパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成し、次いでステップＳ５６に移行して、形成したインバータゲート信号をインバータ６８に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
Next, the process proceeds to step S54, where it is determined whether or not a steering limit position detection flag F set in a steering limit position detection process described later is set to “1” indicating that the steering limit position has been reached. When the position detection flag F is reset to “0”, the process proceeds to step S55, the pulse width modulation process is performed based on the duty ratio to form an inverter gate signal, and then the process proceeds to step S56, where the formed inverter After the gate signal is output to the
一方、ステップＳ５４の判定結果が、操舵限界位置検出フラグＦが“１”にセットされているときには、操舵限界位置到達時であるものと判断してステップＳ５７に移行して、前述したリミッタ６５ｂと同様に、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに応じたデューティ比ＤｕB〜ＤｗBを後述の操舵限界位置検出処理で設定される制限デューティ比ＤＬに制限した制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLを算出した後、ステップＳ５５に移行し、この制限デューティ比ＤｕL〜ＤｗLに基づきパルス幅変調処理を行ってインバータゲート信号を形成してから前記ステップＳ５５に移行する。
On the other hand, if the result of determination in step S54 is that the steering limit position detection flag F is set to “1”, it is determined that the steering limit position has been reached, the process proceeds to step S57, and the above-described
また、操舵限界位置検出処理は、図１９に示すように、所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ６１で、操舵限界位置検出フラグＦが“１”に設定されているかを判断し、Ｆ＝１でなければステップＳ６２に移行する。このステップＳ６２では、モータ電流検出回路６０から入力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを読込み、次いでステップＳ６３に移行して、読込んだモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを３相／２相変換処理してｑ軸電流Ｉｑを算出してからステップＳ６４に移行する。
Further, as shown in FIG. 19, the steering limit position detection process is executed as a timer interrupt process at predetermined time intervals (eg, 1 msec). First, in step S61, the steering limit position detection flag F is set to “1”. If it is not F = 1, the process proceeds to step S62. In step S62, the motor currents Iu to Iw input from the motor
このステップＳ６４では、算出したｑ軸電流Ｉｑと図１２のステップＳ４４で求められたモータ角加速度αから前述した（３）式に基づき、モータトルクＴｍａを算出する。次いで、ステップＳ６５に移行して、算出したモータトルクＴｍａを微分してモータトルク変化率ΔＴｍａを算出し、次いでステップＳ６６に移行して、算出したモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるか否かを判定し、ΔＴｍａ≧ΔＴthであるときには操舵限界位置であると判断してステップＳ６７に移行し、制限デューティ比ＤＬとして予め設定した最小デューティ比Ｄｍｉｎを設定した後、ステップＳ６８に移行し、タイマをスタートさせ、操舵限界位置検出フラグＦを“１”に設定した後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。 In step S64, the motor torque Tma is calculated from the calculated q-axis current Iq and the motor angular acceleration α obtained in step S44 of FIG. Next, the process proceeds to step S65, the calculated motor torque Tma is differentiated to calculate the motor torque change rate ΔTma, and then the process proceeds to step S66 to determine whether the calculated motor torque change rate ΔTma is equal to or greater than the threshold value ΔTth. or determines, the process proceeds to step S67 it is determined that when a ΔTma ≧ ΔTth is steering limit position, after setting a minimum duty ratio Dmin was preset as limiting the duty ratio D L, the process proceeds to step S68, After the timer is started and the steering limit position detection flag F is set to “1”, the timer interruption process is terminated and the routine returns to a predetermined main program.
一方、ステップＳ６６で、ΔＴｍａ＜ΔＴthであるときには操舵限界位置ではないと判断してステップＳ７０に移行して、操舵限界位置検出フラグＦを“０”にリセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
また、ステップＳ６１で、操舵限界位置検出フラグＦがＦ＝１であるときには、ステップＳ７１に移行して、ステップＳ６８で起動したタイマのタイマ値が、予め設定した制限時間ｔＬ相当値に達したか否かを判断し、制限時間ｔＬ相当値に達していなければ、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、制限時間ｔＬ相当値に達していれば、ステップＳ７２に移行し、制限デューティ比設定部６６ｄでの処理と同様の手順で、経過時間ｔに応じた制限デューティ比を設定する。
On the other hand, if ΔTma <ΔTth in step S66, it is determined that the steering limit position is not reached, the process proceeds to step S70, the steering limit position detection flag F is reset to “0”, and the timer interrupt process is terminated. To return to the predetermined main program.
Further, in step S61, when the steering limit position detection flag F is F = 1, the process proceeds to step S71, the timer value of the timer started in step S68 has reached the limit preset time t L equivalent value whether the determined, does not reach the limit time t L equivalent value, it terminates the timer interrupt processing returns to the predetermined main program, if reached the limit time t L equivalent value, step S72 Then, the limit duty ratio corresponding to the elapsed time t is set in the same procedure as the process in the limit duty ratio setting unit 66d.
次いでステップＳ７３に移行し、経過時間ｔが予め設定した制限／徐変時間ｔmax相当値に達したか否かを判断し、制限／徐変時間ｔmax相当値に達していなければ、そのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、制限／徐変時間ｔmax相当値に達したときにはステップＳ７４に移行し、操舵限界位置検出フラグをＦ＝０にリセットした後、タイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。 Next, the process proceeds to step S73, where it is determined whether or not the elapsed time t has reached a value corresponding to a preset limit / gradual change time tmax. The process is terminated and the program returns to the predetermined main program. When the value corresponding to the limit / gradual change time tmax is reached, the process proceeds to step S74, the steering limit position detection flag is reset to F = 0, and the timer interrupt process is performed. End and return to a predetermined main program.
この図１８及び図１９の処理において、図１８のステップＳ４２が電流指令値演算手段に対応し、ステップＳ４３〜Ｓ５３、Ｓ５５、Ｓ５６及びインバータ６８がモータ制御手段に対応し、ステップＳ５７及び図１９のステップＳ６７の処理がトルク制限手段に対応している。また、図１９のステップＳ６２からステップＳ６６の処理が操舵限界検出手段に対応し、図１８のステップＳ５７及び図１９のステップＳ７２の処理で制限デューティ比を算出する処理が制限解除手段に対応している。
18 and 19, step S42 in FIG. 18 corresponds to the current command value calculation means, steps S43 to S53, S55, S56 and the
このように、マイクロコンピュータで、図１８の操舵補助制御処理及び図１９の操舵限界位置検出処理を実行することにより、前述した実施形態と同様にラック軸８ｃがラックストロークエンドに達した端当て時やタイヤが縁石等に当接した時などの操舵限界位置に到達した時に、インバータ６８に供給するインバータゲート信号のデューティ比を小さい値に制限することにより、インバータ６８から出力されるモータ電流Ｉｕ〜Ｉｗを小さい値として電動モータ１２で発生する操舵補助トルクを減少させて、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値を低減させることができ、中間シャフト５の耐久性を向上させることができる。そして、この操舵補助トルクの制限を解除するときには制限度合を徐々に緩和させて復帰させるようにしているから、操舵補助トルクの制限の解除に伴って、急に大きな伝達トルクが作用することはない。
As described above, when the steering assist control process of FIG. 18 and the steering limit position detection process of FIG. 19 are executed by the microcomputer, the
なお、上記第３の実施形態においては、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗで、デューティ比演算部６５ａでデューティ比ＤｕＢを演算してからリミッタ６５ｂで制限デューティ比ＤｕＬを算出し、これらを選択スイッチ部６５ｃで選択する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＰＩ電流制御部６２からの電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗをリミッタで制限量ΔｉＬ相当に制限し、この制限した電圧指令値ＶｕＬ〜ＶｗＬと電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗとを選択スイッチ部で選択し、選択された指令値をもとにデューティ比演算部でデューティ比Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを演算するようにしてもよい。
In the third embodiment, the duty calculation /
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
この第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態では、デューティ比の制限値を設定してデューティ比をこの制限値に制限し、制限値を増加させることにより操舵補助トルクの制限を緩和するようにしていたのに対し、デューティ比に制限ゲインを乗算しデューティ比を制限することにより操舵補助トルクを制限し、制限ゲインを増加させることにより操舵補助トルクの制限を緩和するようにしたものである。上記第３の実施の形態と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, in the third embodiment, a limit value of the duty ratio is set, the duty ratio is limited to this limit value, and the limit of the steering assist torque is increased by increasing the limit value. In contrast to mitigating, the steering assist torque is limited by multiplying the duty ratio by the limiting gain and limiting the duty ratio, and the limitation of the steering assist torque is relaxed by increasing the limiting gain. Is. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図２０及び図２１は、第４の実施の形態におけるコントローラ１５の基本的な構成を示すブロック図であって、図２０に示すように、第３の実施の形態の、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗのリミッタ６５ｂに代えて、ゲイン乗算部６５ｂ′が設けられると共に、図２１に示すように、第３の実施の携帯の操舵限界位置検出部６６の制限デューティ比設定部６６ｄに代えてゲイン設定部６６ｄ′が設けられている。
20 and 21 are block diagrams showing the basic configuration of the
このゲイン設定部６６ｄ′は、図２１のブロック中に示すように、経過時間ｔが予め設定された制限時間ｔＬに達するまでの間は、予め設定された最小ゲインＧｍｉｎに設定され、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達した以降は、経過時間ｔが増加するとこの増加に比例して増加し、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmax相当に達したときに“１”となる、制限ゲインＧＬを発生する関数発生器で構成されている。つまり、制限時間ｔＬが経過するまでは最小ゲインＧｍｉｎに設定され、制限ゲインＧＬが、徐変時間ｔＣの間に、最小ゲインＧｍｉｎから“１”まで所定の変化量で徐々に増加するように設定される。
そして、この制限ゲインＧＬは、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗのゲイン乗算部６５ｂ′に入力され、ここで、デューティ比演算部６５ａで算出されたデューティ比と制限ゲインＧＬとが乗算されて制限デューティ比ＤＬが算出される。
The gain setting unit 66d ', as indicated in
The limit gain GL is input to the
そして、デューティ演算／制限演算部６５ｕ〜６５ｗの選択スイッチ部６５ｃで、入力される選択信号ＳＬが論理値“０”であるときにデューティ比ＤｕＢを選択し、論理値“１”であるときに制限デューティ比ＤｕＬを選択する。
ここで、ゲイン設定部６６ｄ′において最小ゲインＧｍｉｎを制限ゲインＧＬとして設定する処理及びゲイン乗算部６５ｂ′がトルク制限手段に対応し、ゲイン設定部６６ｄ′において、経過時間ｔに基づき徐々に増加する制限ゲインＧＬを設定する処理及びゲイン乗算部６５ｂ′が制限解除手段に対応している。
Then, the
Here, the process of setting the minimum gain Gmin as the limiting gain GL in the gain setting unit 66d ′ and the
したがって、この第４の実施の形態では、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上となり端当てが検出されると、選択信号形成部６６ｃで論理値“１”の選択信号ＳＬが指令値制限部２３の選択スイッチ部６５ｃに出力される。このため、選択スイッチ部６５ｃで制限デューティ比が選択されこれがパルス幅変調回路６７に供給されるので、電圧指令値Ｖｕ〜Ｖｗに応じたデューティ比が低減された制限デューティ比に基づき操舵補助トルクが発生されることになって発生される操舵補助トルクが制限されることになる。
Therefore, in the fourth embodiment, when the motor torque change rate ΔTma is equal to or greater than the threshold value ΔTth and the end contact is detected, the selection
ここで、制限デューティ比を算出するための制限ゲインは、図２１のブロック中に示すように、操舵限界位置検出時点からの経過時間ｔに応じて設定されており、操舵限界位置に達したことが検出されると最小ゲインＧｍｉｎに設定され、経過時間ｔが制限時間ｔＬに達するまでの間は、最小ゲインＧｍｉｎに維持される。このため、ゲイン乗算部６５ｂ′において、入力されるデューティ比に最小ゲインＧｍｉｎが乗算されて制限デューティ比が十分低減されることになって、伝達トルクのピーク値を十分抑制することができる。
Here, as shown in the block of FIG. 21, the limiting gain for calculating the limiting duty ratio is set according to the elapsed time t from the time when the steering limit position is detected, and has reached the steering limit position. There is set to the minimum gain Gmin Once detected, until the elapsed time t reaches the limit time t L is maintained at the minimum gain Gmin. For this reason, in the
そして、経過時間ｔが制限時間ｔＬを越えると、経過時間ｔの増加に比例して制限ゲインＧＬが最小ゲインＧｍｉｎから徐々に増加する。このため、ゲイン乗算部６５ｂ′において、入力されるデューティ比の制限度合が徐々に緩和され、発生される操舵補助トルクが徐々に増加し、経過時間ｔが制限／徐変時間ｔmaxに達したとき、制限ゲインＧＬは“１”に復帰し、経過時間ｔが経過したことから、選択信号形成部６６ｃでは、選択信号ＳＬを“０”に切り換えるため、選択スイッチ部６５ｃが作動し、デューティ比演算部６５ａで算出されたデューティ比が選択される。
When the elapsed time t exceeds the time limit t L, limiter gain G L in proportion to the increase in the elapsed time t is gradually increased from a minimum gain Gmin. Therefore, when the
したがって、この第４の実施の形態も上記第３の実施の形態と同等の作用効果を得ることができる。また、この第４の実施形態においても、マイクロコンピュータを適用して操舵補助トルク指令値演算部２１、指令値補償部２２、指令値制限部２３、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２４及びモータ電流制御部２５の減算器６１ｕ〜６１ｗ、ＰＩ電流制御部６２、デューティ制御／制限制御部６５、操舵限界位置検出部６６及びパルス幅変調回路６７の機能をソフトウェアで処理することもできる。
Therefore, this fourth embodiment can also obtain the same operational effects as those of the third embodiment. Also in the fourth embodiment, a microcomputer is applied to the steering assist torque command
この場合には、図２２に示す操舵補助制御処理及び図２３に示す操舵限界位置検出処理を実行するようにすればよい。すなわち、上記第３の実施の形態における、操舵補助制御処理及び操舵限界位置検出処理と同様に、ステップＳ４１からステップＳ５２を実行し、ステップＳ５３でデューティ比を算出した後、ステップＳ５４で操舵限界位置が検出されているかを判断し、操舵限界位置が検出されていなければステップＳ５５に移行して、これに応じたインバータゲート信号を生成し、これをインバータ６８に出力する（ステップＳ５５、Ｓ５６）。 In this case, the steering assist control process shown in FIG. 22 and the steering limit position detection process shown in FIG. 23 may be executed. That is, similarly to the steering assist control process and the steering limit position detection process in the third embodiment, steps S41 to S52 are executed, the duty ratio is calculated in step S53, and then the steering limit position is determined in step S54. Is detected, and if the steering limit position is not detected, the process proceeds to step S55 to generate an inverter gate signal corresponding to this and output it to the inverter 68 (steps S55 and S56).
一方、ステップＳ５４で操舵限界位置が検出されているときには、ステップＳ５４からステップＳ５７′に移行し、操舵限界位置検出処理で検出された制限ゲインＧＬを、ステップＳ５３で算出したデューティ比に乗算して制限デューティ比を算出し、この制限デューティ比に応じたインバータゲート信号を生成し、これをインバータ６８に出力する（ステップＳ５５、Ｓ５６）。 On the other hand, when the steering limit position is detected in step S54, the process proceeds from step S54 to step S57 ′, and the duty ratio calculated in step S53 is multiplied by the limit gain GL detected in the steering limit position detection process. Then, the limit duty ratio is calculated, an inverter gate signal corresponding to the limit duty ratio is generated, and this is output to the inverter 68 (steps S55 and S56).
また、操舵限界位置検出処理では、図２３に示すように、上記第３の実施の形態における操舵限界位置検出処理と同様に、ステップＳ６１からステップＳ６５の処理を行い、モータトルク変化率ΔＴｍａがしきい値ΔＴthより小さく操舵限界位置に達していないと判断されるときにはステップＳ６６からステップＳ７０に移行して操舵限界位置検出フラグＦをＦ＝０に設定して割込処理を終了するが、モータトルク変化率ΔＴｍａがしきい値ΔＴth以上であり操舵限界位置に達したと判断されるときにはステップＳ６６からステップＳ６７′に移行し、ゲイン設定部６６ｄ′と同様の手順で最小ゲインＧｍｉｎを制限ゲインＧＬとして設定する。 In the steering limit position detection process, as shown in FIG. 23, similarly to the steering limit position detection process in the third embodiment, the process from step S61 to step S65 is performed to obtain the motor torque change rate ΔTma. When it is determined that the steering limit position is smaller than the threshold value ΔTth, the routine proceeds from step S66 to step S70, the steering limit position detection flag F is set to F = 0, and the interruption process is terminated. When it is determined that the change rate ΔTma is equal to or greater than the threshold value ΔTth and has reached the steering limit position, the process proceeds from step S66 to step S67 ′, and the minimum gain Gmin is set to the limit gain G L in the same procedure as the gain setting unit 66d ′. Set as.
一方、操舵限界位置検出フラグＦがＦ＝１であるときには、ステップＳ６１からステップＳ７１に移行して、経過時間ｔが制限時間ｔＬ相当に達しているか否かを判定し、制限時間ｔＬ相当に達していなければそのまま処理を終了するが、制限時間ｔＬ相当に達しているならば、ステップＳ７２′に移行し、限界継続時間ｔに応じた制限ゲインＧＬを設定し、次いでステップＳ７３に移行して、操舵限界位置を検出してから、制限／徐変時間ｔmaxが経過したか否かを判定し、制限／徐変時間ｔmaxが経過していなければ、そのまま処理を終了するが、制限／徐変時間ｔmaxが経過したならば、ステップＳ７４に移行し、操舵限界位置検出フラグＦをＦ＝０に設定した後、処理を終了する。
このようにマイクロコンピュータを用いて構成した場合であっても、ハードウェアで構成した場合と同等の作用効果を得ることができる。
On the other hand, when the steering limit position detection flag F is F = 1, the process moves from step S61 to step S71, and determines whether the elapsed time t has reached the limit time t L corresponds, limit time t L corresponds If it has not reached, the processing is terminated as it is. However, if it has reached the time limit corresponding to the time limit t L , the process proceeds to step S72 ′, a limit gain GL corresponding to the limit duration t is set, and then to step S73. After the shift and detection of the steering limit position, it is determined whether or not the limit / gradual change time tmax has elapsed. If the limit / gradual change time tmax has not elapsed, the process is terminated as it is. / If the gradual change time tmax has elapsed, the process proceeds to step S74, the steering limit position detection flag F is set to F = 0, and the process ends.
Thus, even if it is a case where it comprises using a microcomputer, the effect equivalent to the case where it comprises with hardware can be acquired.
この図２２及び図２３の処理において、図２２のステップＳ５７′及び図２３のステップＳ６７′の処理がトルク制限手段に対応し、図２１のステップＳ５７′及び図２３のステップＳ７２′で制限ゲインＧＬを算出する処理が制限解除手段に対応している。
また、上記第３及び第４の実施形態においては、本発明をブラシレスモータに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータに適用することも可能であって、この場合には、例えば、電動モータ１２の逆起電力からモータ角速度ωを推定すればよい。
In the processing of FIGS. 22 and 23, the processing of step S57 ′ of FIG. 22 and the processing of step S67 ′ of FIG. 23 corresponds to the torque limiting means, and the limiting gain G in step S57 ′ of FIG. 21 and step S72 ′ of FIG. The process for calculating L corresponds to the restriction releasing means.
In the third and fourth embodiments, the case where the present invention is applied to a brushless motor has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a motor with a brush. In this case, for example, the motor angular velocity ω may be estimated from the back electromotive force of the
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
この第５の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、操舵トルクＴに応じて、制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを設定するようにしたものである。なお、上記第１の実施の形態において、操舵限界位置検出部２６の構成が異なること以外は同様であるので、同一部の詳細な説明は省略する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The fifth embodiment, in the above first embodiment, in accordance with the steering torque T, is obtained so as to set a limit time t L and gradual change time t C. The first embodiment is the same as the first embodiment except that the configuration of the steering limit
図２４は第５の実施の形態における操舵限界位置検出部２６の構成を示すブロック図である。この第５の実施の形態における操舵限界位置検出部２６は、図２４に示すように、上記第１の実施の形態と同様の機能構成を有するモータトルク検出部２６ａ及び微分回路２６ｂを備えると共に、選択信号形成部２６ｃ′と、操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを算出する制限／徐変時間設定部２６ｅと、リミット値設定部２６ｆとを備える。
FIG. 24 is a block diagram showing a configuration of the steering limit
前記選択信号形成部２６ｃ′は、上記第１の実施の形態における選択信号形成部２６ｃと同様に、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴthより小さいときにはラックストロークエンドに達しておらず、また、縁石等にも接触していないものと判断して論理値“０”の選択信号ＳＬを出力し、ΔＴｍａ≧ΔＴthであるときにはラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触したものと判断し、論理値“１”の選択信号ＳＬを出力すると共に、タイマを起動する。また、制限／徐変時間設定部２６ｅから操舵限界位置を検出したときの操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを入力し、予め設定された最小リミット値Ｌｍｉｎと制限時間ｔＬとに基づき、制限時間ｔＬの間に、リミット値ＬＬを最小リミット値Ｌｍｉｎから１００％に復帰させるための徐変変化量ΔＬを算出する。そして、この徐変変化量ΔＬをリミット値設定部２６ｆに出力すると共に、操舵限界位置を検出した時点からのタイマ値が制限時間ｔＬに達した時点を基点としこの基点からの経過時間を徐変経過時間ｔＵＰとしてリミット値設定部２６ｆに出力する。そして、徐変経過時間ｔＵＰが徐変時間ｔＣに達したとき、選択信号ＳＬを“０”にリセットする。
Similar to the selection
また、制限量／制限時間設定部２６ｅは、操舵トルクＴに応じた制限時間ｔＬを算出する制限時間設定部２６ｅ１と操舵トルクＴに応じた徐変時間ｔＣを算出する徐変時間設定部２６ｅ２とを有する。制限時間設定部２６ｅ１は、図２４のブロック中に示すように、操舵トルクＴが比較的小さなしきい値Ｔ１以下であるときに “０”に設定され、操舵トルクＴがしきい値Ｔ１を越えて増加するとこの増加に比例して徐々に増加する、制限時間ｔＬを発生する関数発生器で構成されている。
Also, limiting the amount / time
同様に、徐変時間設定部２６ｅ２は、図２４のブロック中に示すように、操舵トルクＴが比較的小さなしきい値Ｔ２以下であるときに“０”に設定され、操舵トルクＴがしきい値Ｔ２を越えて増加するとこの増加に比例して徐々に増加する、徐変時間ｔＣを発生する関数発生器で構成されている。
また、リミット値設定部２６ｆは、選択信号形成部２６ｃ′から徐変変化量ΔＬ及び徐変経過時間ｔＵＰを入力し、図２４のブロック中に示すように、徐変経過時間ｔＵＰが増加するとこれに比例して、最小リミット値Ｌｍｉｎから徐変変化量ΔＬの割合で増加するリミット値ＬＬを発生する関数発生器で構成されている。
Similarly, as shown in the block of FIG. 24, the gradual change
Further, the limit value setting unit 26f inputs the gradual change amount ΔL and the gradual change elapsed time t UP from the selection
したがって、操舵限界位置を検出した時点からの経過時間ｔが制限時間ｔＬに達するまでの間は、リミット値ＬＬは最小リミット値Ｌｍｉｎを維持し、制限時間ｔＬに達した後は、リミット値ＬＬは徐変変化量ΔＬの割合で増加し、徐変時間ｔｃが経過したとき、リミット値ＬＬは１００％となる。
徐変時間ｔＣが短いときほど選択信号形成部２６ｃで算出される徐変変化量ΔＬは大きくなることから、リミット値ＬＬの増加度合は大きくなり、逆に徐変時間ｔＣが長いときほど徐変変化量ΔＬは小さな値に設定されることから、リミット値ＬＬの増加度合は比較的緩やかになる。
Thus, after until the elapsed time t from the time of detecting the steering limit position is reached the limit time t L is the limit value L L maintains the minimum limit value Lmin, a limit is reached time t L, Limit the value L L increases at a rate of gradual change amount of change [Delta] L, when the gradual change time tc has elapsed, the limit value L L is 100%.
Gradual change amount of change ΔL of gradual change time period t C is calculated in about selection
ここで、操舵トルクＴが比較的小さく操舵限界位置に達したときに中間シャフト５に伝達される伝達トルクが比較的小さいと予測されるときには、制限時間ｔＬは比較的短く、また、徐変時間ｔＣも比較的短い値に設定される。このため、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′の低減時間が比較的短く、操舵補助トルクが低減される時間が短いことから、中間シャフト５に伝達される伝達トルクを抑制することができると共に、比較的速やかに操舵補助トルクの制限が解除されることから、操舵補助トルクが比較的長い時間低減されることにより運転者に違和感を与えることを回避することができる。また、操舵補助トルクは比較的短い徐変時間ｔＣの間に、その制限が解除されることになるが、操舵トルクＴは比較的小さく、端押し当て状態が継続されている状態で操舵補助トルクの制限が解除されたとしても、発生される操舵補助トルクは比較的小さいことから、中間シャフト５に作用する伝達トルクが急増することにより中間シャフト５に与える影響は小さい。
Here, when the torque transmitted to the
逆に、操舵トルクＴが比較的大きく操舵限界位置に達したときの伝達トルクが比較的大きいと予測されるときには、制限時間ｔＬは比較的長く、また、徐変時間ｔＣも比較的長い値に設定される。このため、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′の低減時間は比較的長いことから、中間シャフト５に伝達される伝達トルクを十分抑制することができると共に、操舵補助トルクの低減を解除するときには、比較的時間をかけて操舵補助トルクの低減を緩和させることから、中間シャフト５に伝達される伝達トルクが急増することを回避することができる。
ここで、操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサ１４が伝達トルク予測手段に対応し、制限時間設定部２６ｅ１が制限時間設定手段に対応し、徐変時間設定部２６ｅ２が徐変時間設定手段に対応している。
On the contrary, when the transmission torque when the steering torque T is relatively large and reaches the steering limit position is predicted to be relatively large, the time limit t L is relatively long, and the gradual change time t C is also relatively long. Set to a value. For this reason, since the reduction time of the compensated torque command value I M * ′ is relatively long, the transmission torque transmitted to the
Here, the
なお、この第５の実施の形態においては、操舵限界位置を検出したときの操舵トルクＴに応じて制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを設定する場合について説明したが、これに限るものではない。操舵限界位置に達したことを運転者が認識したことによりステアリングホイール１のさらなる転舵を行う方向への力を緩める場合もあることから、操舵限界位置を検出した時点からの制限時間ｔＬについては操舵限界位置を検出した時点における操舵トルクＴに基づき設定し、徐変時間ｔＣについては、操舵限界位置を検出した時点から制限時間ｔＬが経過した時点における操舵トルクＴに基づき算出するようにしてもよく、このようにすることによってより的確に操舵補助トルクの制限を解除することができる。
Incidentally, in this fifth embodiment has explained the case to set the limit time t L and gradual change time period t C in accordance with the steering torque T when the detected steering limit position, limited to this Absent. Since the driver may recognize that the steering limit position has been reached, the force in the direction of further steering of the
また、第５の実施の形態においては、伝達トルク予測手段として操舵トルクＴを検出する操舵トルクセンサ１４を用い、操舵トルクＴに基づいて制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを設定する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、伝達トルク予測手段として、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊、又は補償後トルク指令値ＩＭ ＊′、つまり電流指令値を検出する手段を設け、電流検出値に基づいて算出するようにしてもよく、また、伝達トルク予測手段として、操舵限界位置が検出される直前の電動モータ１２の回転数或いは、モータ電流検出回路６０で検出される電動モータ１２の相電流であるモータ電流検出値Ｉｗ〜Ｉｕを検出する手段を設け、これら検出値に基づいて算出するようにしてもよく、要は、中間シャフト５に伝達される伝達トルクの大きさを推定することの可能な値に基づき算出するようにしてもよい。
In the fifth embodiment, the
また、第５の実施の形態においては、第１の実施の形態において、操舵トルクＴに基づいて制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを設定する場合について説明したが、これに限るものではなく、第２から第４の実施の形態においても、操舵トルクＴに基づいて設定するようにしてもよい。
この場合、第２の実施の形態に適用する場合には、図２５に示すように、図１３において選択信号形成部２６ｃ及びゲイン設定部２６ｄ′に代えて、選択信号形成部２６ｃ′及びゲイン設定部２６ｆ′を設けると共に、新たに上記第５の実施の形態と同様の制限／徐変時間設定部２６ｅを設ける。そして、この制限／徐変時間設定部２６ｅで、操舵限界位置が検出されたときの操舵トルクＴに応じて制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを設定し、選択信号形成部２６ｃ′で徐変時間ｔＣと最小ゲインＧｍｉｎとに基づいて徐変変化量ΔＧを算出し、操舵限界位置を検出した時点からの経過時間を計測すると共に制限時間ｔＬが経過した時点からの徐変経過時間ｔＵＰを計測する。そして、ゲイン設定部２６ｆ′で、最小ゲインＧｍｉｎから、徐変経過時間ｔＵＰ大きくなるほどこれに比例して徐変変化量ΔＧの傾きで増加する制限ゲインＧＬを発生させればよい。
Further, in the fifth embodiment, in the first embodiment has explained the case to set the limit time t L and gradual change time period t C based on the steering torque T, is not limited to this In the second to fourth embodiments, the setting may be made based on the steering torque T.
In this case, when applied to the second embodiment, as shown in FIG. 25, instead of the selection
同様に、第３の実施の形態に適用する場合には、図２６に示すように、図１７において選択信号形成部６６ｃ及び制限デューティ比設定部６６ｄに代えて、選択信号形成部６６ｃ′及び制限デューティ比設定部６６ｆを設けると共に、新たに上記第５の実施の形態と同様の制限／徐変時間設定部２６ｅを設ける。そして、この制限／徐変時間設定部２６ｅで、操舵限界位置が検出されたときの操舵トルクＴに応じて制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを設定し、選択信号形成部６６ｃ′で徐変時間ｔＣと最小デューティ比Ｄｍｉｎとに基づいて徐変変化量ΔＤを算出し、操舵限界位置を検出した時点からの経過時間を計測すると共に制限時間ｔＬが経過した時点からの徐変経過時間ｔＵＰを計測する。そして、制限デューティ比設定部６６ｆで、最小デューティ比Ｄｍｉｎから、徐変経過時間ｔＵＰが大きくなるほどこれに比例して徐変変化量ΔＤの傾きで増加する制限デューティ比ＤＬを発生させればよい。
Similarly, when applied to the third embodiment, as shown in FIG. 26, instead of the selection
同様に、第４の実施の形態に適用する場合には、図２７に示すように、図２１の選択信号形成部６６ｃ及びゲイン設定部６６ｄ′に代えて、選択信号形成部６６ｃ′及びゲイン設定部６６ｆ′を設けると共に、新たに上記第５の実施の形態と同様の制限／徐変時間設定部２６ｅを設ける。そして、この制限／徐変時間設定部２６ｅで、操舵限界位置が検出されたときの操舵トルクＴに応じて制限時間ｔＬ及び徐変時間ｔＣを設定し、選択信号形成部６６ｃ′で徐変時間ｔＣと最小ゲインＧｍｉｎとに基づいて徐変変化量ΔＧを算出し、操舵限界位置を検出した時点からの経過時間を計測すると共に制限時間ｔＬが経過した時点からの徐変経過時間ｔＵＰを計測する。そして、ゲイン設定部６６ｆ′、最小ゲインＧｍｉｎから、徐変経過時間ｔＵＰ大きくなるほどこれに比例して徐変変化量ΔＧの傾きで増加する制限ゲインＧＬを発生させればよい。
Similarly, when applied to the fourth embodiment, as shown in FIG. 27, instead of the selection
また、これら第２から第４の実施の形態に適用する場合においても、操舵限界位置を検出した時点における操舵トルクＴに基づき制限時間ｔＬを設定し、操舵限界位置を検出した時点から制限時間ｔＬが経過した時点における操舵トルクＴに基づいて徐変時間ｔＣを設定してもよい。同様に、操舵トルクＴに限らず、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊、又は補償後トルク指令値ＩＭ ＊′、つまり電流指令値に基づいて算出するようにしてもよく、また、操舵限界位置が検出される直前の電動モータ１２の回転数或いは、モータ電流検出回路６０で検出される電動モータ１２の相電流であるモータ電流検出値Ｉｗ〜Ｉｕに基づいて算出するようにしてもよく、要は、中間シャフト５に伝達される伝達トルクの大きさを推定することの可能な値に基づき算出するようにしてもよい。
Even when applied to these second to fourth embodiments, the time limit t L is set based on the steering torque T at the time when the steering limit position is detected, and the time limit from the time when the steering limit position is detected. The gradual change time t C may be set based on the steering torque T at the time when t L has elapsed. Similarly, not only based on the steering torque T but also based on the steering assist torque command value I M * calculated by the steering assist torque command
また、上記第５の実施の形態においては、操舵トルクＴのみに基づいて制限時間ｔＬ、徐変時間ｔＣを算出する場合について説明したが、これに限るものではなく、操舵トルクＴ、操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊又は補償後トルク指令値ＩＭ ＊′等の電流指令値、電動モータ１２の回転数、モータ電流検出値等の中間シャフト５に伝達される伝達トルクの大きさを推定することの可能な値のうちの１又は複数に基づいて算出するようにしてもよい。
In the fifth embodiment, the case where the limit time t L and the gradual change time t C are calculated based only on the steering torque T has been described. However, the present invention is not limited to this, and the steering torque T, the steering Estimate the magnitude of the transmission torque transmitted to the
さらに、上記各実施の形態においては、リミット値や制限ゲインを直線的に増加させる場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図２８の特性ｍ１に示すように、リミット値や制限ゲインを、制限時間ｔＬが経過した時点ｔ２からの経過時間が短いときほど急峻に増加させ、経過時間が制限／徐変時間ｔmaxに近くなるほど増加度合が小さくなるように変化させてもよく、また、特性ｍ２に示すように、時点ｔ２からの経過時間が短いときには増加度合を小さくし、経過時間が制限／徐変時間ｔmaxに近くなるほど急峻に増加させるようにしてもよい。
このようにすることによって、操舵補助トルクを制限した状態から通常アシスト状態に復帰した時にトルク伝達部材にかかるトルクの急な上昇を抑えつつ、アシスト不足による戻され感等を運転者に与えることを抑制することができ、操舵フィーリングの悪化を軽減することができる。
Further, although cases have been described with the above embodiments where the limit value and the limit gain are linearly increased, the present invention is not limited to this. For example, as shown in the characteristic m1 in FIG. 28, the limit value and limit gain, the time limit sharply increased as the time t L is the time elapsed from the time t2 has elapsed short elapsed time limit / gradual change time period tmax The degree of increase may be reduced so that the degree of increase becomes smaller, and as shown in the characteristic m2, when the elapsed time from time t2 is short, the degree of increase is reduced, and the elapsed time becomes the limit / gradual change time tmax. You may make it make it increase steeply, so that it gets near.
By doing so, it is possible to give the driver a feeling of return due to insufficient assistance while suppressing a sudden increase in torque applied to the torque transmission member when the steering assist torque is returned from the restricted state to the normal assist state. This can suppress the deterioration of the steering feeling.
また、このとき、操舵トルクＴの大きさに応じて、リミット値や制限ゲインの増加特性を変化させるようにしてもよい。つまり、操舵トルクＴの大きさに応じて、リミット値や制限ゲインを、直線的に増加させるか、或いは、図２８の特性ｍ１又はｍ２のように変化させるか変化特性を選択するようにしてもよい。例えば、操舵トルクＴが小さいときには、操舵トルクが小さいため、操舵補助トルクが通常アシスト状態に復帰した時点でトルク伝達部材にかかるトルクは急に増加しにくく、また、早くアシスト復帰をさせないとアシスト不足により戻され感（弾かれ感）が発生する。したがって、この場合には、リミット値を図２８のｍ１に示す特性で変化させ、初期から速やかに操舵補助トルクを増加させてアシスト力を確保する。逆に、操舵トルクＴが大きいときには、操舵補助トルクが通常アシスト状態に復帰した時点でトルク伝達部材に伝達されるトルクが急増する可能性がある。したがって、この場合には、操舵補助トルクの制限解除時に、リミット値を図２８のｍ２の特性で変化させ、初期には操舵補助トルクを緩やかに増加させることで、操舵補助トルク制限時の操舵トルクに依存することなく、出力制限状態から通常アシスト状態に復帰する時にトルク伝達部材にかかるトルクの急な上昇を抑えつつ、アシスト不足による戻され感等を運転者に与えることを回避し、操舵フィーリングの悪化を軽減することができる。 At this time, the increase characteristic of the limit value or the limit gain may be changed according to the magnitude of the steering torque T. That is, according to the magnitude of the steering torque T, the limit value or the limit gain is increased linearly, or it is changed as shown by the characteristic m1 or m2 in FIG. 28, or the change characteristic is selected. Good. For example, when the steering torque T is small, the steering torque is small. Therefore, when the steering assist torque returns to the normal assist state, the torque applied to the torque transmission member hardly increases suddenly, and the assist is insufficient unless the assist return is performed quickly. A feeling of being repelled (feeling of being played) occurs. Therefore, in this case, the limit value is changed according to the characteristic indicated by m1 in FIG. 28, and the steering assist torque is quickly increased from the initial stage to secure the assist force. Conversely, when the steering torque T is large, there is a possibility that the torque transmitted to the torque transmission member will rapidly increase when the steering assist torque returns to the normal assist state. Therefore, in this case, when the limit of the steering assist torque is released, the limit value is changed with the characteristic of m2 in FIG. 28, and the steering assist torque is gradually increased in the initial stage. Therefore, it is possible to avoid giving the driver a feeling of return due to insufficient assist, while suppressing a sudden increase in torque applied to the torque transmission member when returning from the output limited state to the normal assist state. The deterioration of the ring can be reduced.
また、この場合も操舵トルクＴに限らず、操舵補助トルク指令値演算部２１で算出される操舵補助トルク指令値ＩＭ ＊、又は補償後トルク指令値ＩＭ ＊′、つまり電流指令値の大きさに基づいて選択してもよく、また、操舵限界位置が検出される直前の電動モータ１２の回転数或いは、モータ電流検出回路６０で検出される電動モータ１２の相電流であるモータ電流検出値Ｉｗ〜Ｉｕの大きさに基づいて選択するようにしてもよく、要は、中間シャフト５に伝達される伝達トルクの大きさを推定することの可能な値に基づいて選択するようにしてもよい。
Also in this case, not only the steering torque T but also the steering assist torque command value I M * calculated by the steering assist torque command
また、上記各実施形態においては、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるときに、操舵限界位置であると判断して、補償後トルク指令値ＩＭ ＊′を制限する場合について説明したが、これに限定されるものでなく、モータトルク検出部２６ａで演算したモータトルクＴｍａも考慮し、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であり、且つモータトルクＴｍａが所定値（例えば２．０Ｎｍ）以上であるときを操舵限界判定条件としたり、モータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であり、且つモータトルクＴｍａが所定値（例えば２．０Ｎｍ）以上を所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）継続したときを操舵限界判定条件としたりすることにより、より正確に操舵限界位置到達状態を検出することができる。この場合には、通常操舵時に、車両が例えばベルジアン路（石畳路）等で制動を行うことにより、タイヤから大きな振動荷重が入力されるときがあり、この振動荷重が大きいと電動モータ１２のモータ電流の傾きが大きくなる傾向があるが、タイヤからの振動荷重に対して継続して大きな電流が流れることはないので、この走行状態を誤検出することを確実に防止することができる。
In the embodiments described above, when the motor torque change rate ΔTma is the threshold value ΔTth above, it is determined that the steering limit position, has been described to restrict compensated torque command value I M * ' However, the motor torque change rate ΔTma is not less than the threshold value ΔTth and the motor torque Tma is a predetermined value (for example, 2.0 Nm) in consideration of the motor torque Tma calculated by the
また、モータトルクＴｍａに代えて角速度演算部（モータ角速度検出手段）３１で算出される算出されるモータ角速度ωを考慮し、モータ角速度ωが所定値以上であり且つモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるときを操舵限界判定条件とすることもできる。この場合には、モータ角速度ωとして操舵限界位置到達時のモータ角速度ωは、急激に角速度が低下するので、操舵限界位置となる直前のモータ角速度を使用する。このように、モータ角速度ωを操舵限界判定条件に入れることにより、モータ角速度ωが所定値より小さい状態では、操舵限界位置到達時の衝撃荷重も小さく、中間シャフト５に伝達される伝達トルクのピーク値も小さいので、操舵補助トルク制限を行う必要がないが、モータ角速度ωが所定値以上である場合には、操舵限界位置到達時の衝撃荷重が大きくなるので、中間シャフト５に伝達され伝達トルクのピーク値も大きくなることから操舵補助トルク制限を行って中間シャフト５に伝達されるピークトルクを確実に減少させる。
Further, considering the motor angular velocity ω calculated by the angular velocity calculating unit (motor angular velocity detecting means) 31 instead of the motor torque Tma, the motor angular velocity ω is equal to or greater than a predetermined value and the motor torque change rate ΔTma is a threshold value ΔTth. The time when this is the case can also be set as a steering limit determination condition. In this case, since the angular velocity of the motor angular velocity ω at the time of reaching the steering limit position rapidly decreases as the motor angular velocity ω, the motor angular velocity immediately before the steering limit position is used. Thus, by putting the motor angular velocity ω into the steering limit determination condition, when the motor angular velocity ω is smaller than a predetermined value, the impact load when reaching the steering limit position is small and the peak of the transmission torque transmitted to the
また、操舵トルクＴの変化率を算出する操舵トルク変化率演算手段を設け、当該トルク変化率演算手段で算出した操舵トルクの変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに操舵限界位置にあると判断するようにしてもよく、また、モータ角加速度が、操舵限界を判断する閾値以上であるとき、操舵限界位置にあると判断するようにしてもよく、さらに、モータトルクの変化率及び操舵トルクＴの変化率が共にそれぞれの閾値以上であり、且つ操舵トルクＴの絶対値が所定値以上であるときに操舵限界位置にあると判断することもできる。さらに、操舵限界位置検出部の３相／２相変換部２６ａ１又は６６ａ１から出力されるｑ軸電流検出値Ｉｑの変化率を算出し、この変化率が操舵限界を判断する閾値以上であるときに操舵限界位置にあると判断するようにしてもよい。
In addition, a steering torque change rate calculating means for calculating the change rate of the steering torque T is provided, and the steering torque change position is calculated when the change rate of the steering torque calculated by the torque change rate calculating means is equal to or greater than a threshold for determining the steering limit. It may be determined that there is a steering limit position when the motor angular acceleration is equal to or greater than a threshold value for determining the steering limit. It is also possible to determine that the steering torque T is at the steering limit position when both the change rates of the steering torque T are equal to or greater than the respective threshold values and the absolute value of the steering torque T is equal to or greater than a predetermined value. Further, the rate of change of the q-axis current detection value Iq output from the three-phase / two-
また、操舵限界位置が生じるのは、ステアリングホイール１を切り増し方向に操舵する場合のみであることから、モータトルクＴｍａの符号とモータトルク変化率ΔＴｍａの符号とが一致する切り増し状態であり、且つモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上であるときを操舵限界判定条件とするようにしてもよく、この場合には、ラックエンドから離れる方向への操舵時にモータトルク変化率ΔＴｍａが閾値ΔＴth以上となった場合の誤検出を確実に防止することができる。
Further, the steering limit position occurs only when the
また、上記各実施形態においては、ｄ−ｑ軸電流指令値演算部２３に２相／３相変換部５４を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２相／３相変換部５４を省略し、これに代えてモータ電流検出回路６０の出力側に３相／２相変換部を設け、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換し、２つの減算部でｄ軸目標電流Ｉｄ*及びｑ軸目標電流Ｉｑ*とモータのｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの偏差を算出するようにしてもよい。
Moreover, in each said embodiment, although the case where the 2 phase / 3
また、上記各実施形態においては、モータトルク検出部２６ａをモータ電流Ｉｑ，Ｉｍとモータ角加速度αとに基づいてモータトルクＴｍａを検出するように構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ１２の出力軸、減速ギヤ１１の入出力軸等のトルク伝達軸に磁歪式トルクセンサなどのトルクセンサを配設して直接モータトルクＴｍａを検出するようにしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the case where the motor
ＳＭ…ステアリング機構、１…ステアリングホイール、２…ステアリングシャフト、３…ステアリングコラム、４，６…ユニバーサルジョイント、５…中間シャフト、８…ステアリングギヤ、１０…操舵補助機構、１１…減速ギヤ、１２…電動モータ、１４…操舵トルクセンサ、１５…コントロールユニット、１６…車速センサ、１７…回転角センサ、２１…操舵補助トルク指令値演算部、２２…指令値補償部、２３…指令値制限部、２３ａ，２３ｂ…リミット値設定器、２３ｃ…選択スイッチ部、２３ｄ…リミッタ、２３ａ′，２３ｂ′…ゲイン設定部、２３ｃ′…選択スイッチ部、２３ｄ′…ゲイン乗算部、２４…ｄ−ｑ軸電流指令値演算部、２５…モータ電流制御部、２６…操舵限界位置検出部、２６ａ…モータトルク検出部、２６ｂ…微分回路、２６ｃ，２６ｃ′…選択信号形成部、２６ｄ…リミット値設定部、２６ｄ′…ゲイン設定部、２６ｅ…制限／徐変時間設定部、２６ｆ…リミット値設定部、２６ｆ′…ゲイン設定部、３１…角速度演算部、３２…角加速度演算部、３３…収斂性補償部、３４…慣性補償部、３５…ＳＡＴ推定フィードバック部、３６〜３８…加算器、６０…モータ電流検出回路、６１ｕ〜６１ｗ…減算部、６２…ＰＩ電流制御部、６３…パルス幅変調回路、６４…インバータ、６５ｂ…リミッタ、６５ｂ′…ゲイン乗算部、６６…操舵限界位置検出部、６６ａ…モータトルク検出部、６６ｂ…微分回路、６６ｃ，６６ｃ′…選択信号形成部、６６ｄ…制限デューティ比設定部、６６ｄ′…ゲイン設定部、６６ｆ…制限デューティ比設定部、６６ｆ′…ゲイン設定部、６７…パルス幅変調回路、６８…インバータ
SM ... steering mechanism, 1 ... steering wheel, 2 ... steering shaft, 3 ... steering column, 4, 6 ... universal joint, 5 ... intermediate shaft, 8 ... steering gear, 10 ... steering assist mechanism, 11 ... reduction gear, 12 ... Electric motor, 14 ... steering torque sensor, 15 ... control unit, 16 ... vehicle speed sensor, 17 ... rotation angle sensor, 21 ... steering assist torque command value calculating unit, 22 ... command value compensating unit, 23 ... command value limiting unit, 23a , 23b ... limit value setter, 23c ... selection switch section, 23d ... limiter, 23a ', 23b' ... gain setting section, 23c '... selection switch section, 23d' ... gain multiplication section, 24 ... dq axis current command Value calculation unit, 25 ... motor current control unit, 26 ... steering limit position detection unit, 26a ... motor torque detection unit, 26b Differentiating circuit, 26c, 26c '... selection signal forming unit, 26d ... limit value setting unit, 26d' ... gain setting unit, 26e ... limit / gradual change time setting unit, 26f ... limit value setting unit, 26f '... gain setting
Claims (11)
少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、
前記電流指令値に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、
前記ステアリング機構が操舵限界に達したか否かを検出する操舵限界検出手段と、
前記操舵限界検出手段で操舵限界に達したことを検出したとき前記電動モータで発生させる操舵補助トルクを制限するトルク制限手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記トルク制限手段は、前記操舵補助トルクの制限を開始した時点からの経過時間が予め設定した規定時間を超えたとき前記操舵補助トルクの制限を解除する制限解除手段を有し、
当該制限解除手段は、前記規定時間が経過した時点から前記操舵補助トルクの制限度合を徐々に緩和し、当該緩和を開始した時点からの経過時間が予め設定した徐変時間に達したときに前記操舵補助トルクの制限度合が零となるように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。 Steering torque detection means for detecting steering torque input to the steering mechanism;
Current command value calculation means for calculating a current command value based on at least the steering torque detected by the steering torque detection means;
An electric motor for generating a steering assist torque to be applied to a steering shaft of the steering mechanism;
Motor control means for controlling the electric motor based on the current command value;
Steering limit detection means for detecting whether or not the steering mechanism has reached a steering limit;
An electric power steering apparatus comprising: a torque limiting unit configured to limit a steering assist torque generated by the electric motor when the steering limit detecting unit detects that the steering limit has been reached;
The torque limiting means has a limit releasing means for canceling the limitation of the steering assist torque when the elapsed time from the start of the limit of the steering assist torque exceeds a predetermined time set in advance.
The restriction release means gradually relaxes the degree of restriction of the steering assist torque from the time when the specified time has elapsed, and when the elapsed time from the time when the relaxation has started reaches a gradual change time set in advance. An electric power steering apparatus characterized in that control is performed so that a limit degree of steering assist torque becomes zero.
前記制限解除手段は、前記制限値を徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させ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。 The torque limiting means limits the current command value calculated by the current command value calculating means to a limit value,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the limit release unit relaxes the limit degree of the steering assist torque by gradually increasing the limit value.
前記制限解除手段は、前記制限ゲインを徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させ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。 The torque limiting means limits the current command value by multiplying the current command value calculated by the current command value calculating means by a limit gain,
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the restriction release means relaxes the degree of restriction of the steering assist torque by gradually increasing the restriction gain.
前記トルク制限手段は、前記パルス幅変調信号のデューティ比を制限値に制限し、
前記制限解除手段は、前記制限値を徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させ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。 The motor control means drives and controls the electric motor with a pulse width modulation signal based on the current command value,
The torque limiting means limits the duty ratio of the pulse width modulation signal to a limit value,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the limit release unit relaxes the limit degree of the steering assist torque by gradually increasing the limit value.
前記トルク制限手段は、前記パルス幅変調信号のデューティ比に制限ゲインを乗算して当該デューティ比を制限し、
前記制限解除手段は、前記制限ゲインを徐々に増加させることで前記操舵補助トルクの制限度合を緩和させ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。 The motor control means drives and controls the electric motor with a pulse width modulation signal based on the current command value,
The torque limiting means limits the duty ratio by multiplying the duty ratio of the pulse width modulation signal by a limiting gain,
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the restriction release means relaxes the degree of restriction of the steering assist torque by gradually increasing the restriction gain.
当該伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに基づき前記徐変時間を設定する徐変時間設定手段と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。 The restriction release means predicts torque transmitted to a torque transmission member between the steering shaft and steered wheels of the steering mechanism;
6. The electric motor according to claim 1, further comprising: a gradual change time setting unit configured to set the gradual change time based on the transmission torque predicted by the transmission torque predicting unit. Power steering device.
当該伝達トルク予測手段で予測される、前記ステアリング機構が操舵限界に達したときの伝達トルクに基づき前記制限時間を設定する制限時間設定手段と、を備え、
当該制限時間設定手段は、前記伝達トルクが大きいときほど前記制限時間が長くなるように当該制限時間を設定することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。 The torque limiting means predicts torque transmitted to a torque transmission member between the steering shaft and steered wheels of the steering mechanism;
Time limit setting means for setting the time limit based on the transmission torque predicted by the transmission torque prediction means when the steering mechanism reaches the steering limit;
The electric power according to any one of claims 1 to 6, wherein the time limit setting unit sets the time limit so that the time limit becomes longer as the transmission torque is larger. Steering device.
検出した１以上の検出値に基づいて前記伝達トルクを予測することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の電動パワーステアリング装置。 The transmission torque predicting means detects at least one or more of a steering torque, a current command value, a rotational speed of the electric motor, and a phase current flowing through the electric motor,
The electric power steering apparatus according to claim 6 or 7, wherein the transmission torque is predicted based on the detected one or more detected values.
前記制限解除手段は、前記伝達トルク予測手段で予測される伝達トルクに応じて前記制限度合の変化方法を異ならせることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の電動パワーステアリング装置。 The torque limiting means includes transmission torque prediction means for predicting torque transmitted to a torque transmission member between the steering shaft and the steered wheels of the steering mechanism,
11. The electric power steering apparatus according to claim 9, wherein the restriction release unit changes a method of changing the degree of restriction according to the transmission torque predicted by the transmission torque prediction unit.
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|---|---|---|---|---|
| JP2012067702A (en) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Nissan Motor Co Ltd | Engine control device and method of idle stop vehicle |
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| WO2015049861A1 (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-09 | 日本精工株式会社 | Electric power steering device |
| JP5971426B2 (en) * | 2013-10-01 | 2016-08-17 | 日本精工株式会社 | Electric power steering device |
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