JP4232471B2

JP4232471B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP4232471B2
Application number: JP2003020769A
Authority: JP
Inventors: 耕治神田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP2004131046A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の制御信号を出力する制御手段とを備える電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に装備される電動パワーステアリング装置は、車両の操舵力をモータにより補助するものであり、これは、操舵部材（舵輪及び操舵軸）が連結された舵取機構に、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサと、舵取機構の動作を補助する操舵補助用モータとを設け、トルクセンサが検出した操舵トルクに応じたアシスト力を得られるように、操舵補助用モータを駆動させることにより、操舵部材への操作力を軽減するように構成してある。また、車両の高速走行時に、操舵部材への操作力が軽くなり過ぎないように、車速に応じたアシスト力を得られるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１２０７４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動パワーステアリング装置では、アシスト力は、操舵トルク及び車速に応じて予め定められている。その為、路面及び車両側からの反力によって、操舵に必要な操舵トルクは異なるが、これには、ドライバが、路面状況等を知ることが出来るという利点がある。しかし、身体上のハンディキャップが有るドライバ及び高齢のドライバにとっては、ハンドルを取られる虞があり、また、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転が望まれることもある。
【０００５】
そこで、本出願人は、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を、特願２００１−３１０５２６号及び特願２００２−２３４０８６号において提案している。
しかし、上述したような、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転では、操舵トルクにのみ基づいているので、自然な操舵感を得ることが出来ないこと、車速に応じたアシスト力を得ることが出来ないこと、操舵感が安定しないこと、車両の直進性が悪いこと、及びハンドル戻りが悪いこと等の問題もある。
【０００６】
特許文献１には、補助操舵トルクの制御ばらつきを抑え、安定性を更に向上させる為に、検出された操舵角及び車速から推定した目標操舵トルクと、検出された操舵トルクとの偏差に基づき、補助操舵トルクを発生させるモータを制御する電動パワーステアリング装置が開示されている。
【０００７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１〜６発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが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する。
第７，８発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
第９発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
第１０発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定する電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
第１１発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
第１２発明では、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段とを備える電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、該舵角センサが検出した操舵角、及び該操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が前記操舵角に基づき出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、前記操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を切り替える第１切替手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この電動パワーステアリング装置では、トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、第１制御手段が、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する。舵角センサが検出した操舵角、及びその操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵手段が、規範操舵トルクを出力し、第２制御手段が、規範操舵手段が出力した規範操舵トルク、及びトルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する。第１切替手段が、第１制御信号及び第２制御信号を切り替える。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の挙動が異常であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記第１切替手段は、前記判定手段が前記車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるべくなしてあることを特徴とする。
【００１２】
この電動パワーステアリング装置では、判定手段が、車両の挙動が異常であるか否かを判定し、第１切替手段は、判定手段が車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるので、必要に応じて自動的に、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１３】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記規範操舵手段は、前記規範操舵モデルを複数種類有し、該複数種類の規範操舵モデルを切り替える第２切替手段を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
この電動パワーステアリング装置では、規範操舵手段が規範操舵モデルを複数種類有し、第２切替手段が、複数種類の規範操舵モデルを切り替えるので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められた複数種類の操舵トルクモデルでの運転を楽しむことが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１５】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を更に備え、前記第２切替手段は、前記走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、前記複数種類の規範操舵モデルを切り替えるべくなしてあることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、走行状態検出手段が、車両の走行状態を検出し、第２切替手段は、走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、複数種類の規範操舵モデルを切り替えるので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められ、車両の走行状態に適した操舵トルクモデルでの運転が可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１７】
第５発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記第２制御手段は、前記操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅する第１増幅手段とを備え、該第１増幅手段が増幅した結果を前記第２制御信号とすべくなしてあることを特徴とする。
【００１８】
この電動パワーステアリング装置では、第２制御手段は、偏差演算手段が、操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算し、第１増幅手段が、偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅し、第１増幅手段が増幅した結果を第２制御信号とする。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、振動が生じ難い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００１９】
第６発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅する第２増幅手段と、前記操舵角から該第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を前記操舵角として前記規範操舵手段に与える手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を加える手段と、前記第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する変更手段とを更に備え、前記第１切替手段は、前記第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに連続的に切り替えるべくなしてあることを特徴とする。
【００２０】
この電動パワーステアリング装置では、第２増幅手段が、偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅し、与える手段が、操舵角から第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を操舵角として規範操舵手段に与える。加える手段が、第１制御信号及び第２制御信号を加え、変更手段が、第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する。第１切替手段は、第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに、連続的に切り替える。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを滑らかに連続的に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２１】
第７発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記規範操舵モデルは、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋであることを特徴とする。（ｓは複素変数）
【００２２】
この電動パワーステアリング装置では、規範操舵手段の、操舵角及び規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルは、操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋである。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２３】
第８発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵を補助する為のモータと、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、操舵角及び該操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定め、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを演算し出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が、前記舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を演算する演算手段と、該演算手段が演算した差を小さくすべく、前記モータを駆動する為の制御信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
この電動パワーステアリング装置では、操舵角及び操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定める、２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを、記憶手段が記憶し、その記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵手段が、規範操舵トルクを演算し出力する。規範操舵手段が、舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルクと、トルクセンサが検出した操舵トルクとの差を、演算手段が演算し、その演算した差を小さくすべく、出力手段が、操舵補助用のモータを駆動する為の制御信号を出力する。
これにより、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２５】
第９発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車両の車速を検出する車速センサと、該車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記ばね定数値Ｋを大／小に変更する第１の変更手段とを更に備えることを特徴とする。
【００２６】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素のばね定数値Ｋを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２７】
第１０発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記摩擦係数値Ｃを大／小に変更する第２の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００２８】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素の摩擦係数値Ｃを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定する電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００２９】
第１１発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する第３の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００３０】
この電動パワーステアリング装置では、車速センサが検出した車速の高／低に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素の慣性モーメント値Ｊを大／小に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００３１】
第１２発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、前記ばね定数値Ｋを小／大に変更する第４の変更手段を更に備えることを特徴とする。
【００３２】
この電動パワーステアリング装置では、舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、規範操舵モデルの二次遅れ要素のばね定数値Ｋを小／大に変更するので、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、ステアリング系１４の操舵部材（舵輪及び操舵軸）に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ１１と、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの位相を補償する位相補償手段２２と、ステアリング系１４に連結された操舵補助用のモータＭと、トルクセンサ１１が検出し、位相補償手段２２により位相補償された操舵トルク、及び車速センサ１２が検出した車速に基づき、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段１７と、ステアリング系１４の操舵部材の操舵角を検出する舵角センサ１０とを備えている。
【００３４】
この電動パワーステアリング装置は、また、舵角センサ１０が検出した操舵角、及び操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定めた規範操舵モデル２０ａに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段２０と、規範操舵手段２０が、舵角センサ１０が検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を小さくするように、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段２１と、第１制御信号及び第２制御信号を切り替え出力する第１切替手段１８とを備えている。
【００３５】
この電動パワーステアリング装置は、また、第１切替手段１８に連動する手動の切替スイッチ１９と、ヨーレートセンサ等により車両の挙動が異常であるか否かを判定し、異常であると判定したときは、第１切替手段１８を第２制御信号に切り替える挙動判定手段１３と、第１切替手段１８が切り替え出力した制御信号を、モータＭの減速比及びトルク定数に反比例的に増幅する増幅器１６と、増幅器１６が増幅した制御信号に基づき、ＰＩ制御信号をモータＭに与えるＰＩコントローラ１５とを備えている。
【００３６】
図２は、第２制御手段２１の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。規範操舵手段２０は、規範操舵モデル２０ａが規範ステアリング系の操舵部材の慣性モーメントＪｄ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃｄ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋｄからなる２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄであり、ソフトウェアで実現される。
【００３７】
第２制御手段２１は、規範操舵手段２０が出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルク（実操舵トルク信号）の偏差を演算して出力する差引点２３（偏差演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインＧ１（第１ゲイン）で増幅する増幅器２４（第１増幅手段）とから構成されている。その他の構成は、図１で説明したので省略する。但し、第１切替手段１８は省略してある。
【００３８】
規範操舵手段２０は、操舵角により２次要素Ｊｄｓ2 ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄを演算して、規範操舵トルクを求める。差引点２３は、規範操舵手段２０が求めた規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算し、増幅器２４は、この偏差をゲインＧ１で増幅する。
【００３９】
ステアリング系１４の操舵部材の構成は、図３に示すように、舵輪５０を支持する操舵軸５３の先端部が、固定部にばね５２を介して支持され、更に操舵軸５３の中間部が支持部材５１により支持されているように、模式的に示すことが出来る。この場合、２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋの慣性モーメントＪは、ステアリング系１４全体の慣性モーメントに、摩擦係数Ｃは、操舵軸５３と支持部材５１との摩擦係数に、ばね定数Ｋは、ばね５２のばね定数にそれぞれ相当する。
【００４０】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力する。
また、規範操舵手段２０は、操舵角に基づき規範操舵トルクを求めて出力し、第２制御手段２１は、上述した動作により第２制御信号を出力する。
【００４１】
第１切替手段１８は、切替スイッチ１９が操作されると、それに連動して、第１制御手段１７側又は第２制御手段２１側に切り替わり、第１制御信号又は第２制御信号を出力する。
第１切替手段１８は、また、第１制御手段１７側に切り替わっている場合に、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力するようになる。
【００４２】
第１制御信号又は第２制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータに与えられる。
第１切替手段１８が、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力している場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵部材には、路面の凸凹、摩擦力等による影響は伝わらない。
【００４３】
実施の形態２．
図４は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、ステアリング系１４の操舵部材（舵輪及び操舵軸）に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサ１１と、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの位相を補償する位相補償手段２２と、ステアリング系１４に連結された操舵補助用のモータＭと、トルクセンサ１１が検出し、位相補償手段２２により位相補償された操舵トルク、及び車速センサ１２が検出した車速に基づき、操舵補助用のモータＭを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段１７と、ステアリング系１４の操舵部材の操舵角を検出する舵角センサ１０とを備えている。
【００４４】
この電動パワーステアリング装置は、また、舵角センサ１０が検出した操舵角と操舵トルクとの関係を定めた規範操舵モデル２０ｂに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段２０ｃと、規範操舵手段２０ｃが出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算する差引点２３（偏差演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインｇ１（第１ゲイン）で増幅して第２制御信号とする増幅器３１（第１増幅手段）と、その第２制御信号に第１制御手段１７からの第１制御信号を加え合わせる加え合せ点３０（加える手段）とを備えている。
【００４５】
規範操舵モデル２０ｂは、実施の形態１で説明したような規範操舵モデル２０ａを複数種類有しており、規範操舵手段２０ｃは、車速センサ１２（走行状態検出手段）が検出した車速に応じて、例えば、高速の場合は、操舵トルクが比較的に重くなるように、複数種類の規範操舵モデルから選択する。また、規範操舵手段２０ｃは、手動の切替スイッチ３５（第２切替手段）の操作により、複数種類の規範操舵モデルを切り替える。
【００４６】
この電動パワーステアリング装置は、また、差引点２３が出力した偏差をゲインｇ２（第２ゲイン）で増幅する増幅器３３（第２増幅手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角から、増幅器３３が増幅した偏差を差し引き、差し引いた操舵角を規範操舵モデル２０ｂに与える差引点２８（与える手段）と、ゲインｇ１，ｇ２をそれぞれ連続的に変化させるゲイン可変手段３４（変更手段）と、ゲイン可変手段３４に連動し、スライド位置に応じて、ゲイン可変手段３４にゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させるスライドスイッチ１９ａ（第１切替手段）とを備えている。
【００４７】
ゲイン可変手段３４は、ゲインｇ１，ｇ２を変化させることにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を設定することが出来る。例えば、混合比を１００％第１制御信号とするときは、ゲインｇ１＝０、ゲインｇ２＝５００とし、混合比を１００％第２制御信号とするときは、ゲインｇ１＝１２５０００、ゲインｇ２＝０とし、これらの中間的な混合比とするときは、ゲインｇ１，ｇ２を反比例的に連続的に変化させて設定する。
【００４８】
この電動パワーステアリング装置は、また、ヨーレートセンサ等により車両の挙動が異常であるか否かを判定し、異常であると判定したときは、ゲイン可変手段３４を作動させて、加え合せ点３０からの出力を第２制御信号に切り替える挙動判定手段１３と、加え合せ点３０が出力した制御信号を、モータＭの減速比及びトルク定数に反比例的に増幅する増幅器１６と、増幅器１６が増幅した制御信号に基づき、ＰＩ制御信号をモータＭに与えるＰＩコントローラ１５とを備えている。
ステアリング系１４の操舵部材の構成は、実施の形態１で説明した図３で示すことが出来るが、説明を省略する。
【００４９】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力し、加え合せ点３０に与える。
また、規範操舵手段２０ｃは、増幅器３３が増幅した偏差を差し引いた操舵角に基づき規範操舵トルクを演算して出力し、この規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差は、増幅器３１によりゲインｇ１で増幅され、加え合せ点３０に与えられる。
【００５０】
ゲイン可変手段３４は、スライドスイッチ１９ａのスライド位置に応じて、ゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させて設定する。これにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比が設定され、ドライバは、第１制御手段及び第２制御手段の中間的な様々な操舵補助による操舵トルクの運転を楽しむことが出来る。
ゲイン可変手段３４は、また、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、漸次、１００％第２制御信号に変化させる。
【００５１】
加え合せ点３０から出力された制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
加え合せ点３０から出力された制御信号が、１００％第２制御信号である場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵トルクは、路面の凸凹、摩擦力等による影響を受けない。
【００５２】
図７は、加え合せ点３０から出力される制御信号の第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、１００％第１制御信号（従来制御）から１００％第２制御信号（規範制御）に、２０秒間かけて変化させた場合に、操舵トルク（周期的に操舵部材を操作している）が遷移する様子を示す波形図である。連続的に滑らかに、従来制御から規範制御に切り替わることを示している。
【００５３】
実施の形態３．
図５は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態３の第２制御手段２１（図１）の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。規範操舵手段２０は、規範操舵モデル２０ａが規範ステアリング系の操舵部材の慣性モーメントＪｄ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃｄ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋｄからなる２次要素Ｊｄｓ² ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄであり、規範操舵手段２０が内蔵するメモリに記憶されたソフトウェアで実現される。（ｓは複素変数）
【００５４】
第２制御手段２１は、規範操舵手段２０が出力した規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルク（実操舵トルク信号）の偏差を演算して出力する差引点２３（演算手段）と、差引点２３が出力した偏差をゲインＧ１で増幅する増幅器２４とから構成されている。その他の構成は、図１，３において説明した実施の形態１の構成と同様であるので、説明を省略する。但し、第１切替手段１８は省略してある。
【００５５】
規範操舵手段２０は、操舵角により２次要素Ｊｄｓ² ＋Ｃｄｓ＋Ｋｄを演算して、規範操舵トルクを求める。差引点２３は、規範操舵手段２０が求めた規範操舵トルクからの、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクの偏差を演算し、増幅器２４は、この偏差をゲインＧ１で増幅する。
【００５６】
規範操舵手段２０は、また、車速センサ１２が検出した車速の高／低に応じて、ばね定数値Ｋを大／小に変更する為の参照テーブル４２（第１の変更手段）と、車速の高／低に応じて、摩擦係数値Ｃを大／小に変更する為の参照テーブル４１（第２の変更手段）と、車速の高／低に応じて、慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する為の参照テーブル４０（第３の変更手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角の大／小に応じて、ばね定数値Ｋを小／大に変更する為の参照テーブル４３（第４の変更手段）とを備えている。
規範操舵手段２０は、また、参照テーブル４２、４３の各出力を掛け合わせて規範操舵モデル２０ａへ与える掛け合わせ手段４４を備えている。
【００５７】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力する。
規範操舵手段２０は、操舵トルクに基づき規範操舵角θｄを求めて出力し、第２制御手段２１は、上述した動作により第２制御信号を出力する。
規範操舵手段２０は、また、参照テーブル４１の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａの摩擦係数値Ｃを大／小に変化させ、参照テーブル４０の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａの慣性モーメント値Ｊを大／小に変化させる。また、掛け合わせ手段４４の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ａのばね定数値Ｋを大／小に変化させる。
【００５８】
ここで、摩擦係数値Ｃを大きくすると、舵輪（操舵部材）の収束が速まる。慣性モーメント値Ｊを大きくすると、舵輪の収まりが良くなり、車両の直進性が向上する。ばね定数値Ｋを大きくすると、舵輪の剛性が高まり、高速走行時に車両が安定する。また、操舵角が大きくなるのに伴い、ばね定数値Ｋを小さくすると、舵輪の中点をドライバが認識し易くなり、また、舵輪の戻りが良くなる。
【００５９】
第１切替手段１８は、切替スイッチ１９が操作されると、それに連動して、第１制御手段１７側又は第２制御手段２１側に切り替わり、第１制御信号又は第２制御信号を出力する。
第１切替手段１８は、また、第１制御手段１７側に切り替わっている場合に、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力するようになる。
【００６０】
第１制御信号又は第２制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
第１切替手段１８が、第２制御手段２１側に切り替わり、第２制御信号を出力している場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルク及び反力により操舵することが出来、操舵部材には、路面の凸凹、摩擦力等による影響は伝わらない。
【００６１】
実施の形態４．
図６は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態４の規範操舵手段２０ｃ（図４）の内部構成を示すブロック図である。規範操舵手段２０ｃが有する規範操舵モデル２０ｂは、ステアリング系１４の操舵部材の慣性モーメントＪ、操舵部材の支持部材との摩擦係数Ｃ、及び操舵部材をばねと見なした場合のばね定数Ｋからなる２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋであり、規範操舵手段２０ｃが内蔵するメモリに記憶されたソフトウェアで実現される。（ｓは複素変数）
【００６２】
規範操舵手段２０ｃは、また、車速センサ１２（図４）が検出した車速の高／低に応じて、ばね定数値Ｋを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４２ａ（第１の変更手段）と、車速の高／低に応じて、摩擦係数値Ｃを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４１ａ（第２の変更手段）と備えている。また、車速の高／低に応じて、慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４０ａ（第３の変更手段）と、舵角センサ１０が検出した操舵角の大／小に応じて、ばね定数値Ｋを小／大に変更する為の３種類の関係を記憶する参照テーブル４３ａ（第４の変更手段）とを備えている。
【００６３】
参照テーブル４０ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａがそれぞれ記憶する３種類の各関係は、切替スイッチ３５（図４）からの切替信号により切り替えられ、これにより、規範操舵モデル２０ｂは、３種類の規範操舵モデルに切り替わる。
規範操舵手段２０ｃは、また、参照テーブル４２ａ、４３ａの各出力を掛け合わせて規範操舵モデル２０ｂへ与える掛け合わせ手段４４を備えている。その他の構成は、図３，４において説明した実施の形態２の構成と同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置を説明する。
第１制御手段１７は、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクと、車速センサ１２が検出した車速とに基づき、第１制御信号を出力し、加え合せ点３０に与える。
また、規範操舵手段２０ｃは、増幅器３３が増幅した偏差を差し引いた操舵トルクに基づき規範操舵角を求めて出力し、この規範操舵角からの、舵角センサ１０が検出した操舵角の偏差は、増幅器３１によりゲインｇ１で増幅され、加え合せ点３０に与えられる。
【００６５】
規範操舵手段２０ｃは、また、参照テーブル４１ａの出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂの摩擦係数値Ｃを大／小に変更し、参照テーブル４０ａの出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂの慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する。また、掛け合わせ手段４４の出力の大／小に応じて、規範操舵モデル２０ｂのばね定数値Ｋを大／小に変更する。
【００６６】
ここで、摩擦係数値Ｃを大きくすると、舵輪（操舵部材）の中点への収束が速まる。慣性モーメント値Ｊを大きくすると、舵輪の収まりが良くなり、車両の直進性が向上する。ばね定数値Ｋを大きくすると、舵輪の剛性が高まり、高速走行時に車両が安定する。また、操舵角が大きくなるのに伴い、ばね定数値Ｋを小さくすると、舵輪の中点をドライバが認識し易くなり、また、舵輪の戻りが良くなる。
【００６７】
一方、ゲイン可変手段３４は、スライドスイッチ１９ａのスライド位置に応じて、ゲインｇ１，ｇ２を連続的に滑らかに変化させて設定する。これにより、加え合せ点３０から出力される制御信号の、第１制御信号及び第２制御信号の混合比が設定され、ドライバは、第１制御手段及び第２制御手段の中間的な様々な操舵補助による操舵トルクの運転を楽しむことが出来る。
ゲイン可変手段３４は、また、挙動判定手段１３から指示信号が送信されると、第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、漸次、１００％第２制御信号に変化させる。
【００６８】
加え合せ点３０から出力された制御信号は、増幅器１６により増幅された後、ＰＩコントローラ１５によりＰＩ制御信号に変換され、操舵補助用のモータＭに与えられる。
加え合せ点３０から出力された制御信号が、１００％第２制御信号である場合は、ドライバは、操舵角に応じて定められた操舵トルクにより操舵することが出来、操舵トルクは、路面の凸凹、摩擦力等による影響を受けない。
【００６９】
この電動パワーステアリング装置では、加え合せ点３０から出力される制御信号の第１制御信号及び第２制御信号の混合比を、１００％第１制御信号（従来制御）から１００％第２制御信号（規範制御）に、２０秒間かけて変化させた場合、図７に示すように、操舵トルク（周期的に操舵部材を操作している）が遷移する。連続的に滑らかに、従来制御から規範制御に切り替わることを示している。
【００７０】
【発明の効果】
第１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７１】
第２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、必要に応じて自動的に、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７２】
第３発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められた複数種類の操舵トルクモデルでの運転を楽しむことが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７３】
第４発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能であり、路面状況に関係無く定められ、車両の走行状態に適した操舵トルクモデルでの運転が可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７４】
第５発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７５】
第６発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクでの運転と、従来の操舵補助による操舵トルクでの運転とを滑らかに連続的に切り替えることが可能な電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７６】
第７，８発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、自然な操舵感を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７７】
第９発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車速に応じたアシスト力を得ることが出来る電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７８】
第１０発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、操舵感が安定する電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００７９】
第１１発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、車両の直進性が良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【００８０】
第１２発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、路面状況に関係無く定められた操舵トルクに対する操舵角での運転が出来ると共に、ハンドル戻りが良い電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】第２制御手段の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。
【図３】ステアリング系の操舵部材の構成例を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の第２制御手段の内部構成及びその関連部分を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の規範操舵手段の内部構成を示すブロック図である。
【図７】第１制御信号及び第２制御信号の混合比を変化させた場合に、操舵トルクが遷移する様子を示す波形図である。
【符号の説明】
１０舵角センサ
１１トルクセンサ
１２車速センサ（走行状態検出手段）
１３挙動判定手段
１４ステアリング系（操舵部材）
１５ＰＩコントローラ（出力手段）
１６，２４，３１，増幅器
１７第１制御手段
１８第１切替手段
１９切替スイッチ
１９ａスライドスイッチ（第１切替手段）
２０，２０ｃ規範操舵手段
２０ａ，２０ｂ規範操舵モデル（記憶手段）
２１第２制御手段
２３差引点（偏差演算手段）
２４，３１増幅器（第１増幅手段）
２８差引点（与える手段、演算手段）
３０加え合せ点（加える手段）
３３増幅器（第２増幅手段）
３４ゲイン可変手段（変更手段）
３５切替スイッチ（第２切替手段）
４０，４０ａ参照テーブル（第３の変更手段）
４１，４１ａ参照テーブル（第２の変更手段）
４２，４２ａ参照テーブル（第１の変更手段）
４３，４３ａ参照テーブル（第４の変更手段）
４４掛け合わせ手段
５０舵輪（操舵部材）
Ｍ操舵補助用のモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power provided with a torque sensor that detects a steering torque applied to a steering member of a vehicle, and a control unit that outputs a control signal for driving a steering assist motor based on the steering torque detected by the torque sensor. The present invention relates to a steering device.
[0002]
[Prior art]
The electric power steering device installed in the vehicle assists the steering force of the vehicle with a motor, which is added to the steering member to the steering mechanism to which the steering member (steering wheel and steering shaft) is connected. A torque sensor for detecting the steering torque and a steering assist motor for assisting the operation of the steering mechanism are provided, and the steering assist motor is driven so as to obtain an assist force corresponding to the steering torque detected by the torque sensor. Thus, the operation force to the steering member is reduced. Further, when the vehicle is traveling at high speed, an assist force corresponding to the vehicle speed can be obtained so that the operation force to the steering member does not become too light.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-120743 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such an electric power steering apparatus, the assist force is predetermined according to the steering torque and the vehicle speed. Therefore, the steering torque required for steering differs depending on the reaction force from the road surface and the vehicle side, but this has the advantage that the driver can know the road surface condition and the like. However, a driver having a physical handicap and an elderly driver may take a handle, and driving with a predetermined steering torque may be desired regardless of the road surface condition.
[0005]
Therefore, the applicant of the present invention has proposed an electric power steering apparatus capable of switching between driving with a steering torque determined irrespective of road surface conditions and driving with a steering torque with conventional steering assistance. And Japanese Patent Application No. 2002-234086.
However, as described above, the driving with the steering torque determined regardless of the road surface condition is based only on the steering torque, so that a natural steering feeling cannot be obtained, and the assist force according to the vehicle speed is obtained. There are also problems such as inability to obtain, unstable steering feeling, poor straightness of the vehicle, and poor steering return.
[0006]
In Patent Document 1, in order to suppress the control variation of the auxiliary steering torque and further improve the stability, based on the deviation between the detected steering angle and the target steering torque estimated from the vehicle speed and the detected steering torque, An electric power steering device that controls a motor that generates auxiliary steering torque is disclosed.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances. In the first to sixth inventions, driving with a steering torque determined regardless of road surface conditions and driving with steering torque by conventional steering assistance are performed. An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of switching between the two.
It is an object of the seventh and eighth inventions to provide an electric power steering apparatus that can be operated with a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and that can obtain a natural steering feeling.
A ninth object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of driving at a steering angle with respect to a steering torque determined regardless of road surface conditions and obtaining an assist force according to the vehicle speed.
[0008]
In a tenth aspect of the invention, an object is to provide an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and has a stable steering feeling.
It is an object of the eleventh aspect of the invention to provide an electric power steering device that can be operated at a steering angle with respect to a steering torque determined regardless of road surface conditions and that has good straightness of the vehicle.
In a twelfth aspect of the invention, an object is to provide an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of road surface conditions and that has a good handle return.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the invention outputs a torque sensor that detects a steering torque applied to a steering member, and a first control signal for driving a steering assist motor based on the steering torque detected by the torque sensor. And a steering angle sensor that detects a steering angle of the steering member, a steering angle detected by the steering angle sensor, and a steering torque that should correspond to the steering angle. Based on the standard steering model that defines the relationship between the standard steering torque, the standard steering means for outputting the standard steering torque, the standard steering torque output by the standard steering means based on the steering angle, and the steering torque detected by the torque sensor In order to reduce the difference, second control means for outputting a second control signal for driving the steering assist motor, the first control signal, Characterized in that it comprises a first switching means for switching the second control signal.
[0010]
In this electric power steering apparatus, the first control means outputs a first control signal for driving the steering assist motor based on the steering torque detected by the torque sensor. Based on the standard steering model that defines the relationship between the steering angle detected by the rudder angle sensor and the standard steering torque that should correspond to the steering angle, the standard steering means outputs the standard steering torque, and the second control means outputs the standard steering torque. A second control signal for driving the steering assist motor is output in order to reduce the difference between the standard steering torque output by the means and the steering torque detected by the torque sensor. The first switching means switches between the first control signal and the second control signal.
As a result, it is possible to realize an electric power steering apparatus capable of switching between driving with a steering torque determined irrespective of road surface conditions and driving with steering torque with conventional steering assistance.
[0011]
The electric power steering apparatus according to a second aspect of the present invention further includes a determination unit that determines whether or not the behavior of the vehicle is abnormal, and the first switching unit includes: The behavior of the vehicle When it is determined that there is an abnormality, the second control signal should be switched.
[0012]
In this electric power steering apparatus, the determining means determines whether or not the behavior of the vehicle is abnormal, and the first switching means is , Size Fixed means The behavior of the vehicle When it is determined that there is an abnormality, the control signal is switched to the second control signal, so that an electric power steering device that can automatically switch to driving at a determined steering torque regardless of road conditions is realized when necessary I can do it.
[0013]
The electric power steering apparatus according to a third aspect of the invention is characterized in that the reference steering means includes a plurality of types of reference steering models, and further includes a second switching means for switching between the plurality of types of reference steering models.
[0014]
In this electric power steering apparatus, the reference steering means has a plurality of kinds of reference steering models, and the second switching means switches between a plurality of kinds of reference steering models. It is possible to switch between driving with conventional steering assist and steering torque, and to realize an electric power steering device that can enjoy driving with a plurality of types of steering torque models determined regardless of road conditions I can do it.
[0015]
The electric power steering apparatus according to a fourth aspect of the present invention further includes a traveling state detection unit that detects a traveling state of the vehicle, and the second switching unit includes the plurality of units according to the traveling state detected by the traveling state detection unit. It is characterized by being able to switch between different types of reference steering models.
[0016]
In the electric power steering apparatus according to the present invention, the traveling state detection unit detects the traveling state of the vehicle, and the second switching unit selects a plurality of types of reference steering models according to the traveling state detected by the traveling state detection unit. Because it is switched, it is possible to switch between driving with a steering torque determined regardless of the road surface condition and driving with a steering torque with conventional steering assistance. An electric power steering device that can be operated with a suitable steering torque model can be realized.
[0017]
In the electric power steering apparatus according to a fifth aspect of the invention, the second control means is a deviation calculating means for calculating a deviation of the steering torque from the reference steering torque, and the deviation calculated by the deviation calculating means is a first gain. A first amplifying means for amplifying, and a result obtained by amplifying the first amplifying means is used as the second control signal.
[0018]
In this electric power steering apparatus, the second control means, the deviation calculating means calculates the deviation of the steering torque from the reference steering torque, and the first amplifying means calculates the deviation calculated by the deviation calculating means with the first gain. The result of amplification and amplification by the first amplification means is taken as the second control signal.
As a result, it is possible to switch between driving with a determined steering torque regardless of road surface conditions and driving with steering torque with conventional steering assistance, and to realize an electric power steering device that hardly generates vibration. I can do it.
[0019]
An electric power steering apparatus according to a sixth aspect of the invention subtracts and subtracts the second amplification means for amplifying the deviation calculated by the deviation calculation means by a second gain and the deviation amplified by the second amplification means from the steering angle. Means for giving the result to the reference steering means as the steering angle; means for adding the first control signal and the second control signal; and changing means for continuously changing the first gain and the second gain, respectively. And the first switching means is configured to continuously switch to any one of the first control signal, the second control signal, and an intermediate control signal between the first control signal and the second control signal. Features.
[0020]
In this electric power steering apparatus, the second amplifying means amplifies the deviation calculated by the deviation calculating means by the second gain, and the giving means subtracts the difference amplified by the second amplifying means from the steering angle, and subtracts the result. The reference steering means is given as a steering angle. The adding means adds the first control signal and the second control signal, and the changing means continuously changes the first gain and the second gain, respectively. The first switching means switches continuously to any one of the first control signal, the second control signal, and an intermediate control signal between the first control signal and the second control signal.
As a result, it is possible to realize an electric power steering apparatus capable of smoothly and continuously switching between a driving with a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and a driving with a steering torque by a conventional steering assist. .
[0021]
In the electric power steering apparatus according to a seventh aspect of the present invention, the reference steering model assumes that the inertia moment value J of the steering member, the friction coefficient value C with the support member of the steering member, and the steering member are a spring. Secondary element Js consisting of the spring constant value K ² + Cs + K. (S is a complex variable)
[0022]
In this electric power steering apparatus, the reference steering model for determining the relationship between the steering angle and the reference steering torque of the reference steering means includes the inertia moment value J of the steering member, the friction coefficient value C with the support member of the steering member, and the steering member. Is a secondary element Js consisting of a spring constant value K ² + Cs + K.
As a result, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and that can obtain a natural steering feeling.
[0023]
An electric power steering device according to an eighth aspect of the present invention is a motor for assisting steering, a torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering member, a steering angle sensor for detecting a steering angle of the steering member, a steering angle, The relationship between the reference steering torque that should correspond to the steering angle, the inertia moment value J of the steering member, the friction coefficient value C with the support member of the steering member, and the spring when the steering member is regarded as a spring Secondary element Js consisting of constant value K ² + Cs + K storage means for storing the reference steering model, reference steering means for calculating and outputting reference steering torque based on the reference steering model stored in the storage means, and the reference steering means detected by the steering angle sensor Calculating means for calculating the difference between the reference steering torque calculated and output based on the steering angle and the steering torque detected by the torque sensor, and for driving the motor to reduce the difference calculated by the calculating means. Output means for outputting a control signal.
[0024]
In this electric power steering apparatus, the secondary element Js that defines the relationship between the steering angle and the standard steering torque that should correspond to the steering angle. ² The storage means stores a reference steering model of + Cs + K, and the reference steering means calculates and outputs a reference steering torque based on the stored reference steering model. The calculation means calculates the difference between the reference steering torque calculated and output by the reference steering means based on the steering angle detected by the rudder angle sensor and the steering torque detected by the torque sensor, and the calculated difference should be reduced. The output means outputs a control signal for driving the steering assist motor.
As a result, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and that can obtain a natural steering feeling.
[0025]
An electric power steering apparatus according to a ninth aspect of the present invention is a vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed of the vehicle, and the spring constant value K is changed to large / small according to the high / low of the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. And 1 change means.
[0026]
In this electric power steering device, the spring constant value K of the second-order lag element of the reference steering model is changed to large / small according to the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor, so that it is determined regardless of the road surface condition. It is possible to realize an electric power steering device that can be operated at a steering angle with respect to the steering torque and that can obtain an assist force according to the vehicle speed.
[0027]
The electric power steering apparatus according to a tenth aspect of the present invention further comprises second changing means for changing the friction coefficient value C to large / small according to the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. To do.
[0028]
In this electric power steering device, the friction coefficient value C of the second-order lag element of the reference steering model is changed to large / small according to the vehicle speed high / low detected by the vehicle speed sensor, so it is determined regardless of the road surface condition. Thus, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to the steering torque and that has a stable steering feeling.
[0029]
The electric power steering apparatus according to an eleventh aspect of the present invention further comprises third changing means for changing the moment of inertia value J to large / small according to the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. To do.
[0030]
In this electric power steering apparatus, the inertia moment value J of the second-order lag element of the standard steering model is changed to large / small according to the vehicle speed high / low detected by the vehicle speed sensor, so it is determined regardless of the road surface condition. Therefore, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to the steering torque and that has a good straightness of the vehicle.
[0031]
The electric power steering apparatus according to a twelfth aspect of the present invention further comprises fourth changing means for changing the spring constant value K to small / large according to the large / small steering angle detected by the steering angle sensor. Features.
[0032]
In this electric power steering apparatus, the spring constant value K of the second-order lag element of the reference steering model is changed to small / large according to the large / small steering angle detected by the rudder angle sensor. It is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to a predetermined steering torque and that has a good handle return.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of the first embodiment of the electric power steering apparatus according to the present invention. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 11 that detects steering torque applied to steering members (steering wheels and steering shaft) of a steering system 14, and phase compensation means 22 that compensates the phase of the steering torque detected by the torque sensor 11. And the steering assist motor M coupled to the steering system 14, the steering sensor detected by the torque sensor 11 and phase-compensated by the phase compensation means 22, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12 for steering assist. The first control means 17 for outputting a first control signal for driving the motor M and the steering angle sensor 10 for detecting the steering angle of the steering member of the steering system 14 are provided.
[0034]
The electric power steering apparatus also outputs a reference steering torque based on a reference steering model 20a that defines the relationship between the steering angle detected by the steering angle sensor 10 and the reference steering torque that is a steering torque that should correspond to the steering angle. So that the deviation of the steering torque detected by the torque sensor 11 from the reference steering torque calculated and output based on the steering angle detected by the steering angle sensor 10 is reduced. A second control means 21 for outputting a second control signal for driving the steering assisting motor M and a first switching means 18 for switching and outputting the first control signal and the second control signal are provided.
[0035]
This electric power steering device also determines whether or not the behavior of the vehicle is abnormal by using a manual changeover switch 19 linked to the first switching means 18 and a yaw rate sensor. The behavior determining means 13 for switching the first switching means 18 to the second control signal, the amplifier 16 for amplifying the control signal switched and output by the first switching means 18 in inverse proportion to the reduction ratio and torque constant of the motor M, A PI controller 15 that provides a PI control signal to the motor M based on the control signal amplified by the amplifier 16 is provided.
[0036]
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the second control means 21 and its related parts. The reference steering means 20 includes a reference steering model 20a that includes a moment of inertia Jd of the steering member of the reference steering system, a coefficient of friction Cd with the support member of the steering member, and a spring constant Kd when the steering member is regarded as a spring. The next element Jds 2 + Cds + Kd is realized by software.
[0037]
The second control means 21 calculates and outputs a deviation of the steering torque (actual steering torque signal) detected by the torque sensor 11 from the reference steering torque output by the reference steering means 20 (deviation calculation means). And an amplifier 24 (first amplification means) that amplifies the deviation output by the subtraction point 23 with a gain G1 (first gain). The other configuration has been described with reference to FIG. However, the first switching means 18 is omitted.
[0038]
The reference steering means 20 calculates a secondary element Jds 2 + Cds + Kd based on the steering angle to obtain a reference steering torque. The subtraction point 23 calculates the deviation of the steering torque detected by the torque sensor 11 from the reference steering torque obtained by the reference steering means 20, and the amplifier 24 amplifies this deviation with the gain G1.
[0039]
As shown in FIG. 3, the structure of the steering member of the steering system 14 is such that the tip end portion of the steering shaft 53 that supports the steered wheel 50 is supported by a fixed portion via a spring 52, and further, the intermediate portion of the steering shaft 53 is supported. It can be schematically shown as being supported by the member 51. In this case, the secondary element Js ² The inertia moment J of + Cs + K corresponds to the inertia moment of the entire steering system 14, the friction coefficient C corresponds to the friction coefficient between the steering shaft 53 and the support member 51, and the spring constant K corresponds to the spring constant of the spring 52.
[0040]
Hereinafter, the electric power steering apparatus having such a configuration will be described.
The first control means 17 outputs a first control signal based on the steering torque detected by the torque sensor 11 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12.
Further, the reference steering means 20 obtains and outputs a reference steering torque based on the steering angle, and the second control means 21 outputs a second control signal by the above-described operation.
[0041]
When the changeover switch 19 is operated, the first switching unit 18 switches to the first control unit 17 side or the second control unit 21 side in conjunction with it, and outputs the first control signal or the second control signal.
Further, when the first switching means 18 is switched to the first control means 17 side and the instruction signal is transmitted from the behavior determination means 13, the first switching means 18 switches to the second control means 21 side and outputs the second control signal. Will come to do.
[0042]
The first control signal or the second control signal is amplified by the amplifier 16, converted into a PI control signal by the PI controller 15, and given to the steering assist motor.
When the first switching means 18 is switched to the second control means 21 side and outputs the second control signal, the driver can steer with the steering torque determined according to the steering angle, and the steering member The effect of road surface unevenness and frictional force is not transmitted.
[0043]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of the electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 11 that detects steering torque applied to steering members (steering wheels and steering shaft) of a steering system 14, and phase compensation means 22 that compensates the phase of the steering torque detected by the torque sensor 11. And the steering assist motor M coupled to the steering system 14, the steering sensor detected by the torque sensor 11 and phase-compensated by the phase compensation means 22, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12 for steering assist. The first control means 17 for outputting a first control signal for driving the motor M and the steering angle sensor 10 for detecting the steering angle of the steering member of the steering system 14 are provided.
[0044]
The electric power steering apparatus also includes a reference steering means 20c that outputs a reference steering torque based on a reference steering model 20b that defines the relationship between the steering angle detected by the steering angle sensor 10 and the steering torque, and a reference steering means 20c. A difference point 23 (deviation calculation means) for calculating the deviation of the steering torque detected by the torque sensor 11 from the reference steering torque output by the motor, and the difference output by the difference point 23 are amplified by a gain g1 (first gain). An amplifier 31 (first amplifying means) to be a second control signal, and an addition point 30 (adding means) for adding the first control signal from the first control means 17 to the second control signal. .
[0045]
The reference steering model 20b has a plurality of reference steering models 20a as described in the first embodiment, and the reference steering means 20c corresponds to the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12 (running state detection means). For example, in the case of high speed, selection is made from a plurality of types of reference steering models so that the steering torque becomes relatively heavy. Further, the normative steering means 20c switches between plural types of normative steering models by operating the manual changeover switch 35 (second switching means).
[0046]
The electric power steering apparatus also includes an amplifier 33 (second amplification means) that amplifies the deviation output from the subtraction point 23 by a gain g2 (second gain), and an amplifier 33 based on the steering angle detected by the steering angle sensor 10. Is subtracted from the difference, and a subtraction point 28 (applying means) for applying the subtracted steering angle to the reference steering model 20b, a gain variable means 34 (changing means) for continuously changing the gains g1 and g2, and a variable gain. In conjunction with the means 34, the gain variable means 34 is provided with a slide switch 19a (first switching means) for continuously and smoothly changing the gains g1 and g2 in accordance with the slide position.
[0047]
The gain varying means 34 can set the mixing ratio of the first control signal and the second control signal of the control signal output from the addition point 30 by changing the gains g1 and g2. For example, when the mixing ratio is the 100% first control signal, the gain g1 = 0 and the gain g2 = 500. When the mixing ratio is the 100% second control signal, the gain g1 = 15000 and the gain g2 = 0. In order to obtain an intermediate mixing ratio, the gains g1 and g2 are continuously changed in inverse proportion.
[0048]
The electric power steering apparatus also determines whether or not the vehicle behavior is abnormal by using a yaw rate sensor or the like. When it is determined that the vehicle behavior is abnormal, the gain variable means 34 is operated to start from the addition point 30. The behavior determination means 13 for switching the output of the control signal to the second control signal, the amplifier 16 for amplifying the control signal output from the addition point 30 in inverse proportion to the reduction ratio and torque constant of the motor M, and the control amplified by the amplifier 16 And a PI controller 15 for supplying a PI control signal to the motor M based on the signal.
The configuration of the steering member of the steering system 14 can be shown in FIG. 3 described in the first embodiment, but the description is omitted.
[0049]
Hereinafter, the electric power steering apparatus having such a configuration will be described.
The first control means 17 outputs a first control signal based on the steering torque detected by the torque sensor 11 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12 and gives it to the addition point 30.
Further, the reference steering means 20c calculates and outputs a reference steering torque based on the steering angle obtained by subtracting the deviation amplified by the amplifier 33. The deviation of the steering torque detected by the torque sensor 11 from the reference steering torque is: The signal is amplified by the amplifier 31 with the gain g 1 and given to the addition point 30.
[0050]
The gain variable means 34 sets the gains g1 and g2 by continuously and smoothly changing them according to the slide position of the slide switch 19a. Thereby, the mixing ratio of the first control signal and the second control signal of the control signal output from the addition point 30 is set, and the driver can perform various steering operations between the first control means and the second control means. You can enjoy steering torque with assistance.
Further, when the instruction signal is transmitted from the behavior determining unit 13, the gain varying unit 34 gradually changes the mixing ratio of the first control signal and the second control signal to the second control signal 100%.
[0051]
The control signal output from the addition point 30 is amplified by the amplifier 16, converted into a PI control signal by the PI controller 15, and given to the steering assist motor M.
When the control signal output from the addition point 30 is the 100% second control signal, the driver can steer with the steering torque determined according to the steering angle, and the steering torque is uneven on the road surface. Not affected by frictional force.
[0052]
FIG. 7 shows the mixing ratio of the first control signal and the second control signal of the control signal output from the adding point 30 from the 100% first control signal (conventional control) to the 100% second control signal (standard control). FIG. 6 is a waveform diagram showing a state in which the steering torque (operating the steering member periodically) transitions when changed over 20 seconds. It shows that the control is switched from the conventional control to the standard control smoothly and continuously.
[0053]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of the second control means 21 (FIG. 1) of the electric power steering apparatus according to the third embodiment of the present invention and its related parts. The reference steering means 20 includes a reference steering model 20a that includes a moment of inertia Jd of the steering member of the reference steering system, a coefficient of friction Cd with the support member of the steering member, and a spring constant Kd when the steering member is regarded as a spring. Next element Jds ² + Cds + Kd, which is realized by software stored in a memory built in the reference steering means 20. (S is a complex variable)
[0054]
The second control means 21 calculates a deviation of the steering torque (actual steering torque signal) detected by the torque sensor 11 from the reference steering torque output by the reference steering means 20 and outputs a deduction point 23 (calculation means). The amplifier 24 amplifies the deviation output from the subtracting point 23 with the gain G1. The other configuration is the same as the configuration of the first embodiment described with reference to FIGS. However, the first switching means 18 is omitted.
[0055]
The reference steering means 20 determines the secondary element Jds depending on the steering angle. ² Calculate + Cds + Kd to obtain the standard steering torque. The subtraction point 23 calculates the deviation of the steering torque detected by the torque sensor 11 from the reference steering torque obtained by the reference steering means 20, and the amplifier 24 amplifies this deviation with the gain G1.
[0056]
The reference steering means 20 also includes a reference table 42 (first changing means) for changing the spring constant value K to large / small according to the high / low of the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12, and the vehicle speed. A reference table 41 (second changing means) for changing the friction coefficient value C to large / small according to high / low, and a moment of inertia value J to large / small according to high / low of the vehicle speed. A reference table 40 for changing (third changing means) and a reference table 43 for changing the spring constant value K to small / large according to the large / small steering angle detected by the rudder angle sensor 10. 4th change means).
The normative steering means 20 also includes a multiplying means 44 that multiplies the outputs of the reference tables 42 and 43 and gives them to the normative steering model 20a.
[0057]
Hereinafter, the electric power steering apparatus having such a configuration will be described.
The first control means 17 outputs a first control signal based on the steering torque detected by the torque sensor 11 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12.
The reference steering means 20 calculates and outputs the reference steering angle θd based on the steering torque, and the second control means 21 outputs the second control signal by the above-described operation.
The reference steering means 20 also changes the friction coefficient value C of the reference steering model 20a to large / small according to the magnitude of the output of the reference table 41, and according to the magnitude of the output of the reference table 40. The inertia moment value J of the reference steering model 20a is changed to large / small. Further, the spring constant value K of the reference steering model 20a is changed to large / small according to the magnitude of the output of the multiplying means 44.
[0058]
Here, when the friction coefficient value C is increased, convergence of the steered wheel (steering member) is accelerated. Increasing the moment of inertia value J improves the fit of the steered wheels and improves the straightness of the vehicle. Increasing the spring constant value K increases the rigidity of the steered wheels and stabilizes the vehicle during high speed travel. Further, if the spring constant value K is decreased as the steering angle increases, the driver can easily recognize the midpoint of the steering wheel, and the return of the steering wheel is improved.
[0059]
When the changeover switch 19 is operated, the first switching unit 18 switches to the first control unit 17 side or the second control unit 21 side in conjunction with it, and outputs the first control signal or the second control signal.
Further, when the first switching means 18 is switched to the first control means 17 side and the instruction signal is transmitted from the behavior determination means 13, the first switching means 18 switches to the second control means 21 side and outputs the second control signal. Will come to do.
[0060]
The first control signal or the second control signal is amplified by the amplifier 16, converted into a PI control signal by the PI controller 15, and given to the steering assist motor M.
When the first switching means 18 switches to the second control means 21 side and outputs the second control signal, the driver can steer with the steering torque and reaction force determined according to the steering angle. The steering member is not affected by road surface irregularities, frictional forces, and the like.
[0061]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing an internal configuration of the normative steering means 20c (FIG. 4) of the fourth embodiment of the electric power steering apparatus according to the present invention. The reference steering model 20b included in the reference steering means 20c includes a moment of inertia J of the steering member of the steering system 14, a coefficient of friction C with the support member of the steering member, and a spring constant K when the steering member is regarded as a spring. Secondary element Js ² + Cs + K, which is realized by software stored in a memory built in the reference steering means 20c. (S is a complex variable)
[0062]
The reference steering means 20c also stores a reference table 42a for storing three types of relationships for changing the spring constant value K to large / small according to the vehicle speed high / low detected by the vehicle speed sensor 12 (FIG. 4). (First changing means) and a reference table 41a (second changing means) for storing three kinds of relationships for changing the friction coefficient value C to large / small according to the vehicle speed high / low. ing. Further, the reference table 40a (third changing means) for storing three kinds of relationships for changing the moment of inertia value J to large / small according to the vehicle speed high / low, and the rudder angle sensor 10 detect it. A reference table 43a (fourth changing means) is provided that stores three types of relationships for changing the spring constant value K to small / large depending on the large / small steering angle.
[0063]
Each of the three types of relationships stored in the reference tables 40a, 41a, 42a, 43a is switched by a switching signal from the changeover switch 35 (FIG. 4), whereby the reference steering model 20b has three types of reference steering models. Switch to
The normative steering means 20c also includes a multiplying means 44 that multiplies the outputs of the reference tables 42a and 43a and gives them to the normative steering model 20b. The other configuration is the same as the configuration of the second embodiment described with reference to FIGS.
[0064]
Hereinafter, the electric power steering apparatus having such a configuration will be described.
The first control means 17 outputs a first control signal based on the steering torque detected by the torque sensor 11 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12 and gives it to the addition point 30.
Further, the reference steering means 20c obtains and outputs a reference steering angle based on the steering torque obtained by subtracting the deviation amplified by the amplifier 33, and the deviation of the steering angle detected by the rudder angle sensor 10 from the reference steering angle is: The signal is amplified by the amplifier 31 with the gain g 1 and given to the addition point 30.
[0065]
The reference steering means 20c also changes the friction coefficient value C of the reference steering model 20b to large / small according to the magnitude of the output of the reference table 41a, and according to the magnitude of the output of the reference table 40a. The inertia moment value J of the reference steering model 20b is changed to large / small. Further, the spring constant value K of the reference steering model 20b is changed to large / small according to the magnitude of the output of the multiplying means 44.
[0066]
Here, when the friction coefficient value C is increased, convergence to the midpoint of the steered wheel (steering member) is accelerated. Increasing the moment of inertia value J improves the fit of the steered wheels and improves the straightness of the vehicle. Increasing the spring constant value K increases the rigidity of the steered wheels and stabilizes the vehicle during high speed travel. Further, if the spring constant value K is decreased as the steering angle increases, the driver can easily recognize the midpoint of the steering wheel, and the return of the steering wheel is improved.
[0067]
On the other hand, the gain variable means 34 sets the gains g1 and g2 by continuously and smoothly changing them according to the slide position of the slide switch 19a. Thereby, the mixing ratio of the first control signal and the second control signal of the control signal output from the addition point 30 is set, and the driver can perform various steering operations between the first control means and the second control means. You can enjoy steering torque with assistance.
Further, when the instruction signal is transmitted from the behavior determining unit 13, the gain varying unit 34 gradually changes the mixing ratio of the first control signal and the second control signal to the second control signal 100%.
[0068]
The control signal output from the addition point 30 is amplified by the amplifier 16, converted into a PI control signal by the PI controller 15, and given to the steering assist motor M.
When the control signal output from the addition point 30 is the 100% second control signal, the driver can steer with the steering torque determined according to the steering angle, and the steering torque is uneven on the road surface. Not affected by frictional force.
[0069]
In this electric power steering apparatus, the mixing ratio of the first control signal and the second control signal of the control signal output from the addition point 30 is changed from 100% first control signal (conventional control) to 100% second control signal ( When the reference control is changed over 20 seconds, the steering torque (operating the steering member periodically) is changed as shown in FIG. It shows that the control is switched from the conventional control to the standard control smoothly and continuously.
[0070]
【The invention's effect】
According to the electric power steering apparatus according to the first aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus capable of switching between driving with a steering torque determined regardless of road surface conditions and driving with a steering torque by a conventional steering assist. Can be realized.
[0071]
The electric power steering apparatus according to the second aspect of the present invention can realize an electric power steering apparatus that can automatically switch to driving with a predetermined steering torque regardless of the road surface condition as needed. .
[0072]
According to the electric power steering apparatus of the third aspect of the present invention, it is possible to switch between the operation with the steering torque determined regardless of the road surface condition and the operation with the steering torque by the conventional steering assist, It is possible to realize an electric power steering device that can enjoy driving with a plurality of types of steering torque models determined regardless of the relationship.
[0073]
According to the electric power steering device of the fourth aspect of the present invention, it is possible to switch between the operation with the steering torque determined regardless of the road surface condition and the operation with the steering torque by the conventional steering assist, It is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated with a steering torque model that is determined regardless of the vehicle and that is suitable for the traveling state of the vehicle.
[0074]
According to the electric power steering apparatus according to the fifth aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus capable of switching between driving with a steering torque determined irrespective of road surface conditions and driving with a steering torque by a conventional steering assist. Can be realized.
[0075]
According to the electric power steering device of the sixth aspect of the present invention, it is possible to smoothly and continuously switch between the operation with the steering torque determined regardless of the road surface condition and the operation with the steering torque by the conventional steering assist. An electric power steering device can be realized.
[0076]
According to the seventh and eighth aspects of the electric power steering apparatus, an electric power steering apparatus capable of driving at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and obtaining a natural steering feeling can be realized. I can do it.
[0077]
The electric power steering apparatus according to the ninth aspect of the invention realizes an electric power steering apparatus that can operate at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and can obtain an assist force according to the vehicle speed. I can do it.
[0078]
According to the electric power steering apparatus of the tenth aspect of the invention, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and that the steering feeling is stable.
[0079]
According to the electric power steering apparatus of the eleventh aspect of the invention, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can be driven at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and that has a good straightness of the vehicle.
[0080]
According to the electric power steering apparatus of the twelfth aspect of the present invention, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can be operated at a steering angle with respect to a predetermined steering torque regardless of the road surface condition and that has a good handle return.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of a second control means and related parts thereof.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a configuration example of a steering member of a steering system.
FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of the electric power steering apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of a second control unit and an associated part thereof in the embodiment of the electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing the internal configuration of the reference steering means of the embodiment of the electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram showing how the steering torque changes when the mixing ratio of the first control signal and the second control signal is changed.
[Explanation of symbols]
10 Rudder angle sensor
11 Torque sensor
12 Vehicle speed sensor (running state detection means)
13 Behavior judging means
14 Steering system (steering member)
15 PI controller (output means)
16, 24, 31, amplifier
17 First control means
18 First switching means
19 changeover switch
19a Slide switch (first switching means)
20, 20c Standard steering means
20a, 20b Reference steering model (memory means)
21 Second control means
23 Subtraction points (deviation calculation means)
24, 31 amplifier (first amplification means)
28 Subtraction points (giving means, computing means)
30 Additional points (means for adding)
33 Amplifier (second amplification means)
34 Gain variable means (change means)
35 changeover switch (second changeover means)
40, 40a reference table (third changing means)
41, 41a reference table (second changing means)
42, 42a reference table (first changing means)
43, 43a reference table (fourth changing means)
44 Crossing means
50 Steering wheel (steering member)
M Steering assist motor

Claims

操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、操舵補助用モータを駆動する為の第１制御信号を出力する第１制御手段とを備える電動パワーステアリング装置において、
前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、該舵角センサが検出した操舵角、及び該操舵角に対応すべき操舵トルクである規範操舵トルクの関係を定める規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が前記操舵角に基づき出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を小さくすべく、前記操舵補助用モータを駆動する為の第２制御信号を出力する第２制御手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を切り替える第１切替手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。Electric power steering comprising: a torque sensor that detects a steering torque applied to the steering member; and a first control unit that outputs a first control signal for driving a steering assist motor based on the steering torque detected by the torque sensor. In the device
Based on a steering angle sensor that detects a steering angle of the steering member, a steering angle detected by the steering angle sensor, and a reference steering model that defines a relationship between a reference steering torque that is a steering torque corresponding to the steering angle. The steering assist motor is driven to reduce the difference between the standard steering means for outputting the steering torque, the standard steering torque output by the standard steering means based on the steering angle, and the steering torque detected by the torque sensor. An electric power steering apparatus comprising: second control means for outputting a second control signal for the purpose; and first switching means for switching between the first control signal and the second control signal.

前記車両の挙動が異常であるか否かを判定する判定手段を更に備え、前記第１切替手段は、前記判定手段が前記車両の挙動が異常であると判定したときは、第２制御信号に切り替えるべくなしてある請求項１記載の電動パワーステアリング装置。The vehicle further includes a determination unit that determines whether or not the behavior of the vehicle is abnormal, and the first switching unit outputs a second control signal when the determination unit determines that the behavior of the vehicle is abnormal. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is to be switched.

前記規範操舵手段は、前記規範操舵モデルを複数種類有し、該複数種類の規範操舵モデルを切り替える第２切替手段を更に備える請求項１又は２記載の電動パワーステアリング装置。3. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the reference steering unit includes a plurality of types of reference steering models, and further includes a second switching unit that switches the plurality of types of reference steering models.

前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を更に備え、前記第２切替手段は、前記走行状態検出手段が検出した走行状態に応じて、前記複数種類の規範操舵モデルを切り替えるべくなしてある請求項３記載の電動パワーステアリング装置。The vehicle is further provided with a driving state detection unit that detects a driving state of the vehicle, and the second switching unit is configured to switch the plurality of types of reference steering models according to the driving state detected by the driving state detection unit. The electric power steering apparatus according to claim 3.

前記第２制御手段は、前記操舵トルクの前記規範操舵トルクからの偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段が演算した偏差を第１ゲインで増幅する第１増幅手段とを備え、該第１増幅手段が増幅した結果を前記第２制御信号とすべくなしてある請求項１乃至４の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。The second control means includes a deviation calculating means for calculating a deviation of the steering torque from the reference steering torque, and a first amplifying means for amplifying the deviation calculated by the deviation calculating means with a first gain, The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the result of amplification by the first amplifying means is used as the second control signal.

前記偏差演算手段が演算した偏差を第２ゲインで増幅する第２増幅手段と、前記操舵角から該第２増幅手段が増幅した偏差を差し引き、差し引いた結果を前記操舵角として前記規範操舵手段に与える手段と、前記第１制御信号及び第２制御信号を加える手段と、前記第１ゲイン及び第２ゲインをそれぞれ連続的に変更する変更手段とを更に備え、前記第１切替手段は、前記第１制御信号、第２制御信号、及び第１制御信号と第２制御信号との中間的制御信号の何れかに連続的に切り替えるべくなしてある請求項５記載の電動パワーステアリング装置。A second amplifying means for amplifying the deviation calculated by the deviation calculating means with a second gain; and subtracting the deviation amplified by the second amplifying means from the steering angle, and subtracting the result as the steering angle to the reference steering means. Means for applying, a means for adding the first control signal and the second control signal, and a changing means for continuously changing the first gain and the second gain, respectively. 6. The electric power steering apparatus according to claim 5, wherein the electric power steering apparatus is continuously switched to any one of a control signal, a second control signal, and an intermediate control signal between the first control signal and the second control signal.

前記規範操舵モデルは、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋである請求項１乃至６の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。（ｓは複素変数）The reference steering model includes a secondary element Js composed of an inertia moment value J of the steering member, a friction coefficient value C with the support member of the steering member, and a spring constant value K when the steering member is regarded as a spring. The electric power steering apparatus according to claim 1, which is ² + Cs + K. (S is a complex variable)

操舵を補助する為のモータと、操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵部材の操舵角を検出する舵角センサと、操舵角及び該操舵角に対応すべき規範操舵トルクの関係を定め、前記操舵部材の慣性モーメント値Ｊ、該操舵部材の支持部材との摩擦係数値Ｃ、及び該操舵部材をばねと見なした場合のばね定数値Ｋからなる２次要素Ｊｓ² ＋Ｃｓ＋Ｋである規範操舵モデルを記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶する規範操舵モデルに基づき、規範操舵トルクを演算し出力する規範操舵手段と、該規範操舵手段が、前記舵角センサが検出した操舵角に基づき演算し出力した規範操舵トルク、及び前記トルクセンサが検出した操舵トルクの差を演算する演算手段と、該演算手段が演算した差を小さくすべく、前記モータを駆動する為の制御信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。A motor for assisting steering, a torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering member, a steering angle sensor for detecting a steering angle of the steering member, a steering angle and a reference steering torque to be associated with the steering angle; A secondary element Js ² + Cs + K comprising a relationship, a moment of inertia value J of the steering member, a friction coefficient value C with the support member of the steering member, and a spring constant value K when the steering member is regarded as a spring. A storage means for storing a reference steering model, a reference steering means for calculating and outputting a reference steering torque based on the reference steering model stored in the storage means, and the reference steering means detected by the steering angle sensor Calculation means for calculating a difference between a reference steering torque calculated and output based on a steering angle and a steering torque detected by the torque sensor, and the motor for reducing the difference calculated by the calculation means An electric power steering apparatus characterized by comprising an output means for outputting a control signal for driving.

前記車両の車速を検出する車速センサと、該車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記ばね定数値Ｋを大／小に変更する第１の変更手段とを更に備える請求項７又は８記載の電動パワーステアリング装置。The vehicle speed sensor which detects the vehicle speed of the said vehicle, and the 1st change means which changes the said spring constant value K to large / small according to the high / low of the vehicle speed which this vehicle speed sensor detected. Or the electric power steering device of 8.

前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記摩擦係数値Ｃを大／小に変更する第２の変更手段を更に備える請求項９記載の電動パワーステアリング装置。10. The electric power steering apparatus according to claim 9, further comprising second changing means for changing the friction coefficient value C to large / small according to high / low of the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor.

前記車速センサが検出した車速の高／低に応じて、前記慣性モーメント値Ｊを大／小に変更する第３の変更手段を更に備える請求項９又は１０記載の電動パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to claim 9 or 10, further comprising third changing means for changing the moment of inertia value J to large / small according to high / low of the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor.

前記舵角センサが検出した操舵角の大／小に応じて、前記ばね定数値Ｋを小／大に変更する第４の変更手段を更に備える請求項７乃至１１の何れかに記載の電動パワーステアリング装置。The electric power according to any one of claims 7 to 11, further comprising fourth changing means for changing the spring constant value K to small / large according to the large / small steering angle detected by the rudder angle sensor. Steering device.