JP2010137742A - Vehicle steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置などの車両用操舵装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering apparatus such as an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a vehicle steering mechanism.
従来から、運転者がハンドル（ステアリングホイール）に加え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車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by driving an electric motor according to a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver has been used.
この電動パワーステアリング装置には、操舵補助力を発生させる電動モータが１つ搭載されているのが一般的であるが、電動モータの長寿命化や操舵補助力の強化のため、複数が搭載されるものもある。 This electric power steering apparatus is generally equipped with one electric motor that generates a steering assist force. However, a plurality of electric motors are installed to extend the life of the electric motor and strengthen the steering assist force. Some are.
またこのように複数（典型的には２つ）の電動モータが搭載される従来の電動パワーステアリング装置には、或る電動モータの慣性補償を行うためにその他の電動モータを駆動するものがある。電動モータが１つ搭載される電動パワーステアリング装置では、或る電動モータの慣性補償は補償用電流を算出し当該補償用電流をモータに流すべき電流に加算することにより行われるのが一般的であるが、複数の電動モータが搭載される上記構成では、慣性補償が電気的に行われるのではなく、上記その他のモータにより機械的に行われることがある。 In addition, in the conventional electric power steering apparatus in which a plurality of (typically two) electric motors are mounted in this way, there are those that drive other electric motors in order to perform inertia compensation of a certain electric motor. . In an electric power steering apparatus equipped with one electric motor, inertia compensation of an electric motor is generally performed by calculating a compensation current and adding the compensation current to a current to be supplied to the motor. However, in the above configuration in which a plurality of electric motors are mounted, inertia compensation may not be performed electrically, but may be performed mechanically by the other motors.
また電動モータが１つ搭載される電動パワーステアリング装置では、従来よりモータを制御するための電流に対して常にディザ電流を加えることにより、モータの静止摩擦によるトルクロスを解消する電動パワーステアリング装置がある（例えば特許文献１を参照）。 Further, in an electric power steering apparatus equipped with one electric motor, there is an electric power steering apparatus that eliminates torque cross due to static friction of the motor by applying a dither current to the current for controlling the motor. (For example, refer to Patent Document 1).
さらに電動モータが１つ搭載される従来の電動パワーステアリング装置であって、モータ駆動回路に与えられるデューティ比が所定値以下の場合にモータに対してディザ信号を与えることにより、不感帯による操舵の違和感を解消する電動パワーステアリング装置がある（例えば特許文献２を参照）。
以上のようなモータ制御にディザ信号を使用した電動パワーステアリング装置は、モータの静止摩擦による影響を解消または緩和することができる。しかし、機械的に連結された２つのモータを搭載した電動パワーステアリング装置では、一方のモータの慣性や摩擦などによる他方のモータの遅れや、操舵補助を行うモータが切り替わるときにモータやステアリング系の摩擦や慣性を含む様々な時定数や制御系が有する不感帯などによる電気的または機械的な遅れが生じる。このような遅れは、２つの電動モータに対して、上記特許文献１に記載の構成のように常にディザ信号を与えたり、上記特許文献２に記載の構成のようにデューティ比が所定値以下の場合にディザ信号を与えたりするだけでは解消されない。
The electric power steering apparatus using the dither signal for the motor control as described above can eliminate or alleviate the influence of the static friction of the motor. However, in an electric power steering device equipped with two mechanically connected motors, when the motor for assisting steering is switched or when the motor for assisting steering is switched due to the inertia or friction of one motor, Electrical or mechanical delays occur due to various time constants including friction and inertia and dead zones of the control system. Such a delay always gives a dither signal to the two electric motors as in the configuration described in Patent Document 1, or the duty ratio is equal to or less than a predetermined value as in the configuration described in
それ故に、本発明は、上記のようなモータの摩擦や慣性などによる遅れを解消または緩和することができる複数のモータを備えた電動パワーステアリング装置などの車両用操舵装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus such as an electric power steering apparatus including a plurality of motors that can eliminate or alleviate delays due to friction and inertia of the motor as described above. To do.
第１の発明は、複数のモータを備えた車両用操舵装置であって、
車両のステアリング機構に与えられるべき左方向の操舵力または運転者により操作される操舵部材に与えられるべき右方向の操舵反力を発生させる第１のモータと、
前記機構に与えられるべき右方向の操舵力または前記操舵部材に与えられるべき左方向の操舵反力を発生させる第２のモータと、
前記操舵部材の切り返し操作を検出する切り返し検出手段と、
前記切り返し検出手段により前記切り返し操作が検出されない場合、前記第１および第２のモータのうちの一方のモータを対応する方向に操舵力または操舵反力を発生させるよう駆動するとともに、前記第１および第２のモータのうちの他方のモータに対して、操舵力または操舵反力を発生させない程度の駆動電流を流す駆動制御手段と
を備えることを特徴とする。
A first invention is a vehicle steering apparatus including a plurality of motors,
A first motor for generating a leftward steering force to be applied to a steering mechanism of a vehicle or a rightward steering reaction force to be applied to a steering member operated by a driver;
A second motor for generating a rightward steering force to be applied to the mechanism or a leftward steering reaction force to be applied to the steering member;
A turn-back detection means for detecting a turn-back operation of the steering member;
When the switching operation is not detected by the switching detection means, one of the first and second motors is driven to generate a steering force or a steering reaction force in a corresponding direction, and the first and second motors are driven. Drive control means for supplying a drive current that does not generate a steering force or a steering reaction force to the other motor of the second motors is provided.
第２の発明は、第１の発明において、
前記切り返し検出手段は、前記運転者による操舵方向を検出する方向検出手段を含み、
前記駆動制御手段は、
前記方向検出手段により左方向の操作が検出される場合、前記第１のモータを対応する方向に駆動するとともに、前記左方向の操作が前記切り返し検出手段により左方向への前記切り返し操作として検出される場合、前記第２のモータに対して、対応する方向と反対方向に回転させるための電流であって、前記第１のモータと機械的に連結されている前記第２のモータの回転方向が反転させられるときに生じる慣性を補償する電流を流し、
前記方向検出手段により右方向の操作が検出される場合、前記第２のモータを対応する方向に駆動するとともに、前記右方向の操作が前記切り返し検出手段により右方向への前記切り返し操作として検出される場合、前記第１のモータに対して前記慣性を補償する電流を流すことを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The switchback detection means includes direction detection means for detecting a steering direction by the driver,
The drive control means includes
When an operation in the left direction is detected by the direction detection means, the first motor is driven in a corresponding direction, and the left operation is detected as the return operation in the left direction by the return detection means. The rotation direction of the second motor mechanically connected to the first motor is a current for rotating the second motor in a direction opposite to the corresponding direction. A current that compensates for the inertia that occurs when reversed,
When the right direction operation is detected by the direction detection means, the second motor is driven in the corresponding direction, and the right direction operation is detected as the right turn operation by the turn detection means. In this case, a current for compensating the inertia is supplied to the first motor.
第３の発明は、第２の発明において、
前記切り返し検出手段は、前記方向検出手段により検出される操舵方向が反転する場合に前記切り返し操作を検出する反転検出手段をさらに含むことを特徴とする。
According to a third invention, in the second invention,
The switching detection unit further includes a reverse detection unit that detects the switching operation when the steering direction detected by the direction detection unit is reversed.
上記第１の発明によれば、切り返し検出手段により切り返し操作が検出されない場合、一方のモータを対応する方向に操舵力を発生させるよう駆動するとともに、他方のモータに対して、操舵力を発生させない程度の駆動電流（例えばディザ電流）を流すので、この駆動電流により、一方のモータ（例えば左操舵用モータ）に対する上記他方のモータ（例えば右操舵用モータ）の摩擦等による遅れを小さくする（理想的には無くす）ことができる。 According to the first aspect of the present invention, when the switching operation is not detected by the switching detection means, one motor is driven to generate the steering force in the corresponding direction, and the other motor is not generated with the steering force. Since a driving current (for example, a dither current) of about a certain amount flows, the delay due to friction of the other motor (for example, the right steering motor) with respect to one motor (for example, the left steering motor) is reduced by this driving current (ideal Can be eliminated).
上記第２の発明によれば、方向検出手段により左方向の操作が検出される場合（例えばステップＳ１６においてＹｅｓの場合）、第１のモータ（例えば操舵力を発生させる場合の左操舵用モータ）を対応する方向（例えば左方向）に駆動するとともに（例えばステップＳ１８）、当該左方向の操作が切り返し検出手段により左方向への切り返し操作として検出される場合（例えばステップＳ２０においてＹｅｓの場合）、第２のモータ（例えば操舵力を発生させる場合の右操舵用モータ）に対して、対応する方向（例えば右方向）と反対方向に回転させるための電流であって、第１のモータと機械的に連結されている第２のモータの回転方向が反転させられるときに生じる慣性を補償する電流を流し（例えばステップＳ２２）、方向検出手段により右方向の操作が検出される場合（例えばステップＳ１６においてＮｏの場合）、第２のモータを対応する方向に駆動するとともに（例えばステップＳ２８）、当該右方向の操作が切り返し検出手段により右方向への切り返し操作として検出される場合（例えばステップＳ３０においてＹｅｓの場合）、第１のモータに対して慣性を補償する電流を流す（例えばステップＳ３２）。この慣性補償電流により、一方のモータに対する他方のモータ慣性による遅れを含む機械的・電気的遅れの影響を小さくする（理想的には無くす）ことができる。 According to the second aspect of the present invention, when a leftward operation is detected by the direction detection means (for example, Yes in step S16), the first motor (for example, a left steering motor when generating a steering force). Are driven in a corresponding direction (for example, left direction) (for example, step S18), and when the operation in the left direction is detected as a switching operation in the left direction by the switching detection means (for example, Yes in step S20), A current for rotating in a direction opposite to the corresponding direction (for example, the right direction) with respect to the second motor (for example, the right steering motor when generating a steering force), which is mechanically related to the first motor. A current that compensates for inertia that occurs when the rotation direction of the second motor connected to the motor is reversed (for example, step S22), and direction detection means When a rightward operation is detected (for example, No in step S16), the second motor is driven in the corresponding direction (for example, step S28), and the rightward operation is detected by the turn-back detection means. When the operation is detected as a back-to-back operation (for example, Yes in step S30), a current for compensating inertia is supplied to the first motor (for example, step S32). By this inertia compensation current, it is possible to reduce (ideally eliminate) the influence of mechanical and electrical delay including delay due to inertia of the other motor with respect to one motor.
上記第３の発明によれば、例えばトルクセンサや操舵角（操作角）センサなどの操舵方向を検出する方向検出手段により検出される操舵方向が反転する場合に反転検出手段により切り返し操作が検出されるので、切り返し操作を簡単かつ正確に検出することができる。
なお、トルクセンサが備えられる場合、駆動制御手段は、トルクセンサにより検出される操舵トルクの絶対値が所定の閾値以上の場合、他方のモータに対して電流を流さないように構成することもできる。そうすれば、トルクセンサにより検出される操舵トルクの絶対値が所定の閾値以上の場合、他方のモータに対して電流を流さないので、モータの長寿命化を図ることができ、ディザ電流などの上記駆動電流または慣性補償電流を生成する制御を省略することができる。なお、このように操舵トルクの絶対値が所定の閾値以上に大きい場合は、典型的には細かくハンドルを切ることがないコーナリング操作時などであるため、運転者は摩擦や慣性などの影響、例えば操舵補助力の不連続感を感じにくく、ディザ電流などの上記駆動電流や慣性補償電流を与えることにより遅れを小さくすることは必ずしも必要ないとも言える。
According to the third aspect of the present invention, when the steering direction detected by the direction detecting means for detecting the steering direction, such as a torque sensor or a steering angle (operation angle) sensor, is reversed, the turning operation is detected by the reversal detecting means. Therefore, the turning operation can be detected easily and accurately.
When a torque sensor is provided, the drive control means can be configured not to flow current to the other motor when the absolute value of the steering torque detected by the torque sensor is equal to or greater than a predetermined threshold. . Then, when the absolute value of the steering torque detected by the torque sensor is equal to or greater than a predetermined threshold value, no current is supplied to the other motor, so that the motor can have a longer life, such as dither current. The control for generating the driving current or the inertia compensation current can be omitted. When the absolute value of the steering torque is larger than a predetermined threshold as described above, it is typically during a cornering operation where the steering wheel is not finely cut. It is difficult to feel the discontinuity of the steering assist force, and it can be said that it is not always necessary to reduce the delay by applying the drive current such as the dither current and the inertia compensation current.
図１は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成と、それに関連する車両の構成と共に示す概略図である。図１に示す電動パワーステアリング装置は、トルクセンサ１、車速センサ２、車載バッテリ３、電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下、ＥＣＵという）４、右操舵用モータ１１、減速機１２、および左操舵用モータ２１を備えたコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention and a configuration of a vehicle related thereto. An electric power steering apparatus shown in FIG. 1 includes a torque sensor 1, a
図１に示すように、ステアリングシャフト１０２の一端には操舵部材であるハンドル（ステアリングホイール）１０１が固着されており、ステアリングシャフト１０２の他端はラックピニオン機構１０３を介してラック軸１０４に連結されている。ラック軸１０４の両端は、タイロッドおよびナックルアームからなる連結部材１０５を介して車輪１０６に連結されている。運転者がハンドル１０１を回転させると、ステアリングシャフト１０２は回転し、これに伴いラック軸１０４は往復運動を行う。ラック軸１０４の往復運動に伴い、車輪１０６の向きが変わる。
As shown in FIG. 1, a steering wheel (steering wheel) 101 as a steering member is fixed to one end of the
なお、右操舵用モータ１１および左操舵用モータ２１とステアリングシャフト１０２との間には１つの減速機１２が設けられる。この減速機１２の構造や上記２つのモータとの接続構造およびステアリングシャフト１０２との接続構造は周知であるのでここでの説明は省略するが、ここでは右操舵用モータ１１と左操舵用モータ２１との機械的な連結を解除するクラッチ機構などは設けられないものとする。
Note that one
電動パワーステアリング装置は、運転者の負荷を軽減するために、以下に示す操舵補助を行う。トルクセンサ１は、ハンドル１０１の操作によってステアリングシャフト１０２に加えられる操舵トルクを検出し、操舵トルクを示す操舵トルク信号Ｔｓを出力する。なお、検出される操舵トルクの符号は右方向の場合に正であり、左方向の場合に負であるものとする。車速センサ２は、車両の速度（車速）を検出し、車速を示す車速信号Ｖｓを出力する。
The electric power steering device performs the following steering assistance in order to reduce the driver's load. The torque sensor 1 detects a steering torque applied to the
ＥＣＵ４は、車載バッテリ３から電力の供給を受け、操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖｓに基づき、右操舵用モータ１１および左操舵用モータ２１を駆動する。詳細は後述するが、ＥＣＵ４によって駆動されることにより、典型的には右操舵用モータ１１は右（回転）方向の操舵補助力を発生させ、左操舵用モータ２１は左（回転）方向の操舵補助力を発生させる。
The ECU 4 receives power supplied from the in-
右操舵用モータ１１および左操舵用モータ２１で発生した操舵補助力は、減速機１２を介して、ステアリングシャフト１０２を回転させるように作用する。この結果、ステアリングシャフト１０２は、ハンドル１０１に加えられる操舵トルクと右操舵用モータ１１および左操舵用モータ２１の一方（後述する据え切りの場合は双方）で発生した操舵補助力によって回転する。このように電動パワーステアリング装置は、２台の操舵用モータのいずれかで発生した操舵補助力を車両のステアリング機構に与えることにより操舵補助を行う。このように２台の操舵用モータを通常同時に使用しないので、モータの長寿命化を図ることができる。以下、図２を参照して、右操舵用モータ１１および左操舵用モータ２１の駆動についてより詳しく説明する。
The steering assist force generated by the right steering motor 11 and the
図２は、本実施形態における電動パワーステアリング装置に備えられるＥＣＵの詳細を示すブロック図である。図２に示すようにＥＣＵ４は、モータに対する駆動制御手段として機能しており、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する）５と、右操舵用モータ１１を駆動するモータ駆動回路１６と、左操舵用モータ２１を駆動するモータ駆動回路２６と、モータ駆動回路１６を制御するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成するＰＷＭ信号生成回路１７と、モータ駆動回路２６を制御するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路２７とを含んでいる。
FIG. 2 is a block diagram showing details of the ECU provided in the electric power steering apparatus in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the ECU 4 functions as drive control means for the motor, and includes a microcomputer (hereinafter simply referred to as a microcomputer) 5, a
マイコン５には、トルクセンサ１から出力された操舵トルク信号Ｔｓと、車速センサ２から出力された車速信号Ｖｓとが入力される。マイコン５は、ＥＣＵ４に内蔵された半導体メモリ（図示せず）に格納されたプログラムを実行することにより、右操舵用モータ１１および左操舵用モータ２１の駆動制御を行う。より詳細には、マイコン５は、操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖｓに基づき、右操舵用モータ１１の駆動電流を制御するための指令電圧信号Ｖ１と、左操舵用モータ２１の駆動電流を制御するための指令電圧信号Ｖ２とを出力する。
The microcomputer 5 receives the steering torque signal Ts output from the torque sensor 1 and the vehicle speed signal Vs output from the
すなわちマイコン５は、操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖｓに基づき必要な操舵補助方向および操舵補助力を求め、この操舵補助力を発生させるために右操舵用モータ１１または左操舵用モータ２１に供給すべき電流の量を求める。またマイコン５は、後述するように切り返しが行われる場合に、切り返し前に操舵補助力を発生していた右操舵用モータ１１または左操舵用モータ２１に供給すべき慣性補償電流の量を求める。マイコン５は、これらの量に応じた指令電圧信号Ｖ１，Ｖ２をＰＷＭ信号生成回路１７，２７に対して出力する。なお、後述するように切り返しが行われない場合、マイコン５は、操舵補助力を発生しない右操舵用モータ１１または左操舵用モータ２１に与えられるべきディザ電流に応じた指令電圧信号Ｖ１，Ｖ２をＰＷＭ信号生成回路１７，２７に対して出力する。
That is, the microcomputer 5 obtains a necessary steering assist direction and steering assist force based on the steering torque signal Ts and the vehicle speed signal Vs, and supplies the steering assist direction and the steering assist force to the right steering motor 11 or the
ＰＷＭ信号生成回路１７，２７は、マイコン５から出力される指令電圧信号Ｖ１，Ｖ２に応じたデューティ比のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成するＰＷＭ変調器である。モータ駆動回路１６は、車載バッテリ３から電力の供給を受け、ＰＷＭ信号生成回路１７からの指令電圧信号Ｖ１に応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号により制御されて右操舵用モータ１１を駆動し、モータ駆動回路２６は、同様にＰＷＭ信号生成回路２７からの指令電圧信号Ｖ２に応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号により制御されて左操舵用モータ２１を駆動する。
The PWM
これにより、右操舵用モータ１１の回転軸には、マイコン５で算出された電流量に応じたトルクＴｍ１が発生する。また同様に、左操舵用モータ２１の回転軸には、マイコン５で算出された電流量に応じたトルクＴｍ２が発生する。なお後述するディザ電流が与えられるモータにはトルクが発生しない。以下、図３を参照して、マイコン５の制御動作について説明する。
As a result, a torque Tm1 corresponding to the amount of current calculated by the microcomputer 5 is generated on the rotating shaft of the right steering motor 11. Similarly, torque Tm2 corresponding to the amount of current calculated by the microcomputer 5 is generated on the rotation shaft of the
図３は、マイコン５における処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すステップＳ１２において、マイコン５は、トルクセンサ１からの操舵トルク信号Ｔｓにより示される検出値（以下、単に「操舵トルクＴｓ」という）を取得する。なお、後述するようにこの操舵トルクＴｓ（またはその符号）は図示されない半導体メモリなどに一時的に記憶される。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow of processing in the microcomputer 5. In step S <b> 12 shown in FIG. 3, the microcomputer 5 acquires a detection value (hereinafter simply referred to as “steering torque Ts”) indicated by the steering torque signal Ts from the torque sensor 1. As will be described later, this steering torque Ts (or its sign) is temporarily stored in a semiconductor memory (not shown).
次にステップＳ１４において、マイコン５は、操舵トルクＴｓの絶対値が所定の閾値ｔｈ（この値は適宜定められるがここでは２［Ｎｍ］とする）未満であるか否かを判定する。この判定の結果、閾値ｔｈ未満である場合（ステップＳ１４においてＹｅｓである場合）、処理はステップＳ１６へ進む。また、この判定の結果、閾値ｔｈ以上である場合（ステップＳ１４においてＮｏである場合）、処理はステップＳ４０へ進み、右操舵用モータ１１または左操舵用モータ２１の一方が従来の（２つの左右操舵用モータを備えた）電動パワーステアリング装置と同様の操舵補助が行われるよう適宜駆動される。その後、処理はステップＳ１２へ戻る。
Next, in step S14, the microcomputer 5 determines whether or not the absolute value of the steering torque Ts is less than a predetermined threshold th (this value is appropriately determined, but here 2 [Nm]). As a result of this determination, if it is less than the threshold th (if Yes in step S14), the process proceeds to step S16. If the result of this determination is greater than or equal to the threshold th (if No in step S14), the process proceeds to step S40, where either the right steering motor 11 or the
なお、このステップＳ４０では、２つの左右操舵用モータを備えた従来の電動パワーステアリング装置と同様、その一方のモータが操舵補助力を発生しているときに他方のモータが停止する。そのため電動モータの長寿命化を図ることができ、後述するディザ電流や慣性補償電流を生成する制御を省略することができる。なお、この場合には、一方のモータ（例えば左操舵用モータ２１）に対する上記他方のモータ（例えば右操舵用モータ１１）の摩擦等による遅れを小さくする（理想的には無くす）ことはできないが、このように操舵トルクＴｓが比較的大きい場合は、典型的には細かくハンドルを切ることがないコーナリング操作時である。そのため、運転者はモータの上記慣性や摩擦などの影響、例えば操舵補助力の不連続感を感じにくく、ディザ電流や慣性補償電流を与えることによりモータの摩擦や慣性による影響を小さくすることは必ずしも必要ないと言える。またさらに、据え切り時などに操舵補助力を強化するため、例えば操舵トルクＴｓの絶対値が５［Ｎｍ］を超える場合には、２つの左右操舵用モータが同時に（同一の回転方向に）動作してもよい。 In step S40, like the conventional electric power steering apparatus having two left and right steering motors, the other motor is stopped when one of the motors generates a steering assist force. As a result, the life of the electric motor can be extended, and control for generating a dither current and inertia compensation current, which will be described later, can be omitted. In this case, the delay due to the friction of the other motor (for example, the right steering motor 11) with respect to one motor (for example, the left steering motor 21) cannot be reduced (ideally eliminated). When the steering torque Ts is relatively large as described above, it is typically a cornering operation in which the steering wheel is not finely cut. Therefore, it is difficult for the driver to feel the influence of the above-mentioned inertia and friction of the motor, for example, the discontinuity of the steering assist force, and it is not always possible to reduce the influence of the friction and inertia of the motor by giving a dither current or inertia compensation current. It can be said that it is not necessary. Furthermore, in order to strengthen the steering assist force at the time of stationary, for example, when the absolute value of the steering torque Ts exceeds 5 [Nm], the two left and right steering motors operate simultaneously (in the same rotational direction). May be.
続いてステップＳ１６において、マイコン５は、操舵トルクＴｓがゼロ未満であるか否か、すなわちハンドルを左に切っているか否かを判定する。この判定の結果、ハンドルを左に切っている場合（ステップＳ１６においてＹｅｓである場合）、処理はステップＳ１８へ進み、右に切っている場合（ステップＳ１６においてＮｏである場合）、処理はステップＳ２８へ進む。なお、以下に説明するように、ステップＳ１８〜Ｓ２４の処理はステップＳ２８〜Ｓ３４の処理と左右が逆である他はほぼ同様であるので、ステップＳ１８以降の処理について説明しつつ、併せてステップＳ２８以降の処理について簡単に説明する。 Subsequently, in step S16, the microcomputer 5 determines whether or not the steering torque Ts is less than zero, that is, whether or not the steering wheel is turned to the left. If the result of this determination is that the handle is turned to the left (Yes in step S16), the process proceeds to step S18. If the handle is turned to the right (No in step S16), the process is step S28. Proceed to As will be described below, the processes in steps S18 to S24 are substantially the same as the processes in steps S28 to S34 except that the left and right are reversed. Therefore, the processes after step S18 will be described together with step S28. The subsequent processing will be briefly described.
ステップＳ１８において、マイコン５は、操舵トルク信号Ｔｓおよび車速信号Ｖｓに基づき必要な操舵補助方向および操舵補助力を求め、この操舵補助力を発生させるために左操舵用モータ２１に供給すべき電流の量を求め、これらの量に応じた指令電圧信号Ｖ２をＰＷＭ信号生成回路２７に対して出力する。ここでは例えばモータに流すべき電流の目標値Ｉｔとモータに流れる電流の検出値Ｉｓとの偏差Ｉｔ−Ｉｓに基づく比例積分制御演算による周知のフィードバック制御がなされる。なお、ステップＳ２８においてもマイコン５は同様に、右操舵用モータ１１に供給すべき電流の量に応じた指令電圧信号Ｖ１をＰＷＭ信号生成回路１７に対して出力する。
In step S18, the microcomputer 5 obtains the necessary steering assist direction and steering assist force based on the steering torque signal Ts and the vehicle speed signal Vs, and calculates the current to be supplied to the
次にステップＳ２０において、マイコン５は、半導体メモリなどに記憶されている所定時間前の操舵トルクＴｓまたはその符号情報を過去の操舵トルクＴｓｐとして読み出し、読み出された値を現在の操舵トルクに乗算した結果が負であるか否か、すなわちトルクの方向が反転していることから切り返しの操舵状態であるか否かを判定する。なお、このように直前の時点ではなく所定時間前の操舵トルクＴｓｐを読み出すのは後述するステップＳ２２の処理に必要な時間を与えるためであるから、例えば直前の操舵トルクＴｓｐを読み出して上記判定を行った後、切り返しが一度検出された後は新たに切り返しが検出されない限り上記所定時間切り返しの検出状態を保持するような処理が行われてもよい。以上のような判定を行うマイコン５は切り返し検出手段として機能している。 Next, in step S20, the microcomputer 5 reads the steering torque Ts or its sign information before a predetermined time stored in a semiconductor memory or the like as the past steering torque Tsp, and multiplies the read value by the current steering torque. It is determined whether or not the result is negative, that is, whether or not the vehicle is in the reverse steering state because the torque direction is reversed. Note that reading the steering torque Tsp before a predetermined time instead of the time immediately before is to give the time necessary for the processing of step S22 described later, and for example, the determination is made by reading the previous steering torque Tsp. After the return is detected, once the return is detected, a process of holding the return detection state for the predetermined time may be performed unless a new return is detected. The microcomputer 5 that performs the determination as described above functions as a switching detection unit.
この判定の結果、切り返しである場合（ステップＳ２０においてＹｅｓである場合）、続いてステップＳ２２において、マイコン５は、切り返し前に操舵補助力を発生していた右操舵用モータ１１に供給すべき慣性補償電流の量を求め、その量に応じた指令電圧信号Ｖ１をＰＷＭ信号生成回路１７に対して出力する。この慣性補償電流は、前述したように操舵補助を行うモータが切り替わるときに、例えばモータやステアリング系の慣性を含む様々な時定数や制御系が有する不感帯などによる電気的または機械的に生じる遅れを補償するためのものであって、所定の計算やシミュレーション、実測などにより求めることができる。以下、この補償について図４から図６までを参照して詳しく説明する。 If the result of this determination is turning back (if yes in step S20), then in step S22, the microcomputer 5 is the inertia to be supplied to the right steering motor 11 that has generated the steering assist force before turning back. The amount of compensation current is obtained, and a command voltage signal V 1 corresponding to the amount is output to the PWM signal generation circuit 17. As described above, this inertia compensation current is a delay that occurs electrically or mechanically due to, for example, various time constants including inertia of the motor or the steering system or dead zones of the control system when the motor for assisting steering is switched. This is for compensation, and can be obtained by predetermined calculation, simulation, actual measurement, or the like. Hereinafter, this compensation will be described in detail with reference to FIGS.
図４は、上記補償が行われない場合の操舵補助力の時間的変化の従来例を示す図であり、図５は、右操舵用モータによる発生トルクＴｍ１の時間的変化の例を示す図であり、図６は上記補償が行われる場合の操舵補助力の時間的変化の例を示す図である。これら図４または図５に示される点線は、左操舵用モータ２１において発生したトルクＴｍ２の時間的変化の例を簡単に示したものである。このトルク値は、機械的および電気的な遅れが一切ない場合には操舵補助力に等しくなる。図４ないし図６において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、左操舵用モータ２１はトルクＴｍ２を発生しておらず、またこの間右操舵用モータ１１において発生したトルクＴｍ１は、操舵補助力と等しくなるよう上記遅れが無視された簡略な形で示されている。
FIG. 4 is a diagram showing a conventional example of the temporal change in the steering assist force when the above compensation is not performed, and FIG. 5 is a diagram showing an example of the temporal change in the torque Tm1 generated by the right steering motor. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the steering assist force when the above compensation is performed. These dotted lines shown in FIG. 4 or FIG. 5 simply show examples of temporal changes in the torque Tm2 generated in the
ここで図４において、運転者による右から左への切り返し操作が行われる時刻ｔ２では、右操舵用モータ１１においてトルクＴｍ１の発生が停止し、左操舵用モータ２１においてトルクＴｍ２が発生する。しかし、左操舵用モータ２１による操舵補助力が実際に発生するのは時刻ｔ３以降となっており、しかも時刻ｔ３から時刻ｔ４の間は、左操舵用モータ２１において発生したトルクＴｍ２が操舵補助力と等しくなっていない。このような遅れが前述したモータやステアリング系の慣性を含む様々な時定数や制御系が有する不感帯などによる電気的または機械的に生じる遅れの例であり、典型的には時刻ｔ２の直前まで右方向に大きなトルクを発生していた右操舵用モータ１１が急に左方向へ反転されることから生じる慣性による遅れを含んでいる。
Here, in FIG. 4, at the time t <b> 2 when the turning operation from the right to the left by the driver is performed, the generation of the torque Tm <b> 1 is stopped in the right steering motor 11 and the torque Tm <b> 2 is generated in the
そこでこのような遅れを補償するよう予め設定された上記慣性補償電流により、右操舵用モータ１１は、図５に示されるように時刻ｔ２から時刻ｔ４までの間、停止することなく本来の回転方向である右方向とは反対の方向へトルクＴｍ１を発生するよう駆動される。 Therefore, by the inertia compensation current set in advance so as to compensate for such a delay, the right steering motor 11 does not stop from time t2 to time t4 as shown in FIG. It is driven to generate torque Tm1 in the direction opposite to the right direction.
このように右操舵用モータ１１が時刻ｔ２から時刻ｔ４までの間（反対方向に）駆動されることにより、操舵補助力は図６に示されるように連続的に滑らかに変化する。したがって運転者に違和感（不連続感）を与えることがなく、操舵フィーリングを向上させることができる。 As described above, when the right steering motor 11 is driven from time t2 to time t4 (in the opposite direction), the steering assist force continuously and smoothly changes as shown in FIG. Therefore, it is possible to improve the steering feeling without giving the driver a sense of incongruity (discontinuity).
ステップＳ２２において、マイコン５は、上記のような動作を行った後、処理はステップＳ１２に戻る。なお、ステップＳ３２においても、マイコン５は、切り返し方向が逆であることによる相違点を除き同様に動作し、その後処理はステップＳ１２に戻る。 In step S22, after the microcomputer 5 performs the above operation, the process returns to step S12. In step S32, the microcomputer 5 operates in the same manner except for the difference due to the reverse direction, and the process returns to step S12.
また、上記ステップＳ２０における前述した判定の結果、切り返しでない場合（ステップＳ２０においてＮｏである場合）、続いてステップＳ２４において、マイコン５は、操舵補助力を発生していない右操舵用モータ１１に供給すべきディザ電流の量を求め、その量に応じた指令電圧信号Ｖ１をＰＷＭ信号生成回路１７に対して出力する。 If the result of the above-described determination in step S20 is not a switchover (No in step S20), then in step S24, the microcomputer 5 supplies the right steering motor 11 that does not generate the steering assist force. The amount of the dither current to be obtained is obtained, and a command voltage signal V1 corresponding to the amount is output to the PWM signal generation circuit 17.
具体的にはこのディザ電流は、例えば図４では時刻ｔ１から時刻ｔ２まで間、左操舵用モータ２１に与えられ、図５では時刻ｔ４から時刻ｔ５まで間、右操舵用モータ１１に与えられる。このディザ電流により、操舵補助力を発生させるよう駆動される一方のモータに対する、（ディザ電流を与えられる）他方のモータの摩擦等による影響を小さくする（理想的には無くす）ことができる。
Specifically, for example, the dither current is supplied to the
すなわちこのディザ電流は、モータの摩擦等によるトルクロスや遅れを小さくするために（ここでは操舵補助力を発生していない）モータに与えられる電流であって、具体的には右操舵用モータ１１がトルクＴｍ１を発生しない程度の最大電流値から電流値ゼロまでの間を所定の短い周期で変化する電流である。なお、上記所定の短い周期は、モータの摩擦等による影響を小さくすることができない程度に長いものでなければ、例えば制御周期の数倍などどのような周期であってもよい。また、ディザ電流の波形は、サイン波や、ノコギリ波、矩形波などモータの摩擦等による影響を小さくすることができるものであれば特に限定はない。さらに、ディザ電流は、モータに非常に小さなトルクＴｍ１を発生させるものであってもよく、発生するトルクＴｍ１が運転者に感じられない程度であれば特に問題とはならない。 That is, this dither current is a current given to the motor (which does not generate the steering assist force here) in order to reduce the torque cross and delay due to the friction of the motor, and specifically, the right steering motor 11 The current changes from a maximum current value that does not generate the torque Tm1 to a current value of zero in a predetermined short cycle. The predetermined short cycle may be any cycle, for example, several times the control cycle, as long as the influence of the motor friction or the like cannot be reduced. The dither current waveform is not particularly limited as long as it can reduce the influence of motor friction such as a sine wave, a sawtooth wave, and a rectangular wave. Further, the dither current may generate a very small torque Tm1 in the motor, and is not a problem as long as the generated torque Tm1 is not felt by the driver.
なお、上記構成に代えて上記ディザ電流を生成するディザ電流生成回路を新たに設け、このステップＳ２４において、マイコン５は指令電圧信号Ｖ１をゼロとしてＰＷＭ信号生成回路１７およびモータ駆動回路１６を使用せず、ディザ電流生成回路から出力されるディザ電流を右操舵用モータ１１に直接供給するようこのディザ電流生成回路を制御してもよい。この構成では制御周期より短い周期で変化するディザ電流をモータに与えることが可能となり、このディザ電流生成回路を含むＥＣＵ４が駆動制御手段として機能することになる。
Instead of the above configuration, a dither current generation circuit for generating the dither current is newly provided. In step S24, the microcomputer 5 sets the command voltage signal V1 to zero and uses the PWM signal generation circuit 17 and the
ステップＳ２４において、マイコン５は、上記のような動作を行った後、処理はステップＳ１２に戻る。なお、ステップＳ３４においても、マイコン５は、切り返し方向が逆であることによる相違点を除き同様に動作し、その後処理はステップＳ１２に戻る。なお、ステップＳ３４において、左操舵用モータ２１に与えられるディザ電流は、ステップＳ２４において与えられるディザ電流とは異なり、左操舵用モータ２１が（負の）トルクＴｍ２を発生しない程度の最小電流値から電流値ゼロまでの間を所定の短い周期で変化する電流である。なお、これらのディザ電流は最大電流値または最小電流値から電流値ゼロまでの幅で変化するものとして説明したが、摩擦による影響を低減する効果を有する程度であって、この最大電流値または最小電流値の絶対値を超えないものであれば、変化の幅に限定はなく、例えば最大電流値から最小電流値まで変化するものであってもよい。
In step S24, the microcomputer 5 performs the operation as described above, and then the process returns to step S12. In step S34, the microcomputer 5 operates in the same manner except for the difference due to the reverse direction, and the process returns to step S12. Note that the dither current applied to the
以上のように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置によれば、切り返しが検出されない場合に、上記のようなディザ電流により、操舵補助力を発生させるよう駆動される一方のモータに対する、（ディザ電流を与えられる）他方のモータの摩擦等による遅れの影響を小さくする（理想的には無くす）ことができる。 As described above, according to the electric power steering apparatus according to the present embodiment, when no turn-back is detected, the dither current as described above can be applied to one motor driven to generate a steering assist force (dither It is possible to reduce (ideally eliminate) the influence of delay caused by friction of the other motor (which is supplied with current).
また、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置によれば、切り返しが検出される場合に、上記のような慣性補償電流により、操舵補助力を発生させるよう駆動される一方のモータに対する、（慣性補償電流を与えられる）他方のモータ慣性による遅れを含む機械的・電気的遅れの影響を小さくする（理想的には無くす）ことができる。 In addition, according to the electric power steering apparatus according to the present embodiment, when switching back is detected, the inertia compensation current for one motor driven to generate the steering assist force by the inertia compensation current as described above is obtained. It is possible to reduce (ideally eliminate) the influence of mechanical and electrical delay including delay due to inertia of the other motor (given current).
なお、本発明は、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置だけでなく、ピニオンアシスト型やラックアシスト型の電動パワーステアリング装置にも適用でき、また電動モータそれぞれが異なる部材に接続される複合型の電動パワーステアリング装置にも適用でき、さらに電動モータの個数は３つ以上であってもよい。 The present invention can be applied not only to a column assist type electric power steering apparatus but also to a pinion assist type or rack assist type electric power steering apparatus, and each of the electric motors is connected to different members. The present invention can also be applied to a power steering device, and the number of electric motors may be three or more.
また、本発明は、電動パワーステアリング装置だけでなく、ステアリングホイールとステアリング機構との機械的な連結を無くしたステアバイワイヤシステム（特にその操舵反力トルク発生用のモータ）や、操舵角に対する車輪転舵角の比を差動ギヤ機構により変更可能とした操舵装置など、およそ運転者によるステアリングホイールの操作を車輪の転舵に変換する車両用操舵装置に適用することができる。なお、操舵反力の方向は操舵補助力の方向とは逆になるため、操舵反力トルク発生用のモータに本発明を適用する場合には、上記実施形態における右操舵用モータは左方向の操舵反力を発生させるモータに、左操舵用モータは右方向の操舵反力を発生させるモータにそれぞれ置き換えて適用することになる。 Further, the present invention is not limited to an electric power steering device, but also a steer-by-wire system (particularly a motor for generating a steering reaction torque) that eliminates mechanical connection between a steering wheel and a steering mechanism, and wheel rotation with respect to a steering angle. The present invention can be applied to a vehicular steering apparatus that converts a steering wheel operation by a driver into wheel steering, such as a steering apparatus in which a ratio of steering angles can be changed by a differential gear mechanism. Since the direction of the steering reaction force is opposite to the direction of the steering assist force, when the present invention is applied to a motor for generating a steering reaction force torque, the right steering motor in the above embodiment is in the left direction. The left steering motor is replaced with a motor that generates a steering reaction force in the right direction and applied to a motor that generates a steering reaction force.
１２…減速機、１０１…ハンドル、１０２…ステアリングシャフト 12 ... Reducer, 101 ... Handle, 102 ... Steering shaft
Claims (3)
車両のステアリング機構に与えられるべき左方向の操舵力または運転者により操作される操舵部材に与えられるべき右方向の操舵反力を発生させる第１のモータと、
前記機構に与えられるべき右方向の操舵力または前記操舵部材に与えられるべき左方向の操舵反力を発生させる第２のモータと、
前記操舵部材の切り返し操作を検出する切り返し検出手段と、
前記切り返し検出手段により前記切り返し操作が検出されない場合、前記第１および第２のモータのうちの一方のモータを対応する方向に操舵力または操舵反力を発生させるよう駆動するとともに、前記第１および第２のモータのうちの他方のモータに対して、操舵力または操舵反力を発生させない程度の駆動電流を流す駆動制御手段と
を備えることを特徴とする、車両用操舵装置。 A vehicle steering apparatus including a plurality of motors,
A first motor for generating a leftward steering force to be applied to a steering mechanism of a vehicle or a rightward steering reaction force to be applied to a steering member operated by a driver;
A second motor for generating a rightward steering force to be applied to the mechanism or a leftward steering reaction force to be applied to the steering member;
A turn-back detection means for detecting a turn-back operation of the steering member;
When the switching operation is not detected by the switching detection means, one of the first and second motors is driven to generate a steering force or a steering reaction force in a corresponding direction, and the first and second motors are driven. A vehicle steering apparatus comprising: drive control means for supplying a driving current to a degree that does not generate a steering force or a steering reaction force with respect to the other motor of the second motors.
前記駆動制御手段は、
前記方向検出手段により左方向の操作が検出される場合、前記第１のモータを対応する方向に駆動するとともに、前記左方向の操作が前記切り返し検出手段により左方向への前記切り返し操作として検出される場合、前記第２のモータに対して、対応する方向と反対方向に回転させるための電流であって、前記第１のモータと機械的に連結されている前記第２のモータの回転方向が反転させられるときに生じる慣性を補償する電流を流し、
前記方向検出手段により右方向の操作が検出される場合、前記第２のモータを対応する方向に駆動するとともに、前記右方向の操作が前記切り返し検出手段により右方向への前記切り返し操作として検出される場合、前記第１のモータに対して前記慣性を補償する電流を流すことを特徴とする、請求項１に記載の車両用操舵装置。 The switchback detection means includes direction detection means for detecting a steering direction by the driver,
The drive control means includes
When an operation in the left direction is detected by the direction detection means, the first motor is driven in a corresponding direction, and the left operation is detected as the return operation in the left direction by the return detection means. The rotation direction of the second motor mechanically connected to the first motor is a current for rotating the second motor in a direction opposite to the corresponding direction. A current that compensates for the inertia that occurs when reversed,
When the right direction operation is detected by the direction detection means, the second motor is driven in the corresponding direction, and the right direction operation is detected as the right turn operation by the return detection means. 2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein a current for compensating the inertia is supplied to the first motor.
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