JP5313553B2 - Electric power steering control device - Google Patents

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JP5313553B2 JP2008150312A JP2008150312A JP5313553B2 JP 5313553 B2 JP5313553 B2 JP 5313553B2 JP 2008150312 A JP2008150312 A JP 2008150312A JP 2008150312 A JP2008150312 A JP 2008150312A JP 5313553 B2 JP5313553 B2 JP 5313553B2
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Description

この発明は、モータにより運転者の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング制御装置に関するものである。   The present invention relates to an electric power steering control device that assists a driver's steering torque with a motor.

従来、モータの電流を制御し、電流に応じて発生するモータトルクをステアリング軸に伝達させ、運転者の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング制御装置が用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering control device that controls a motor current, transmits a motor torque generated according to the current to a steering shaft, and assists a driver's steering torque has been used.

一般に電動モータが発生するトルクにはトルクリップルが含まれる。トルクリップルは、外乱トルクとして作用し操舵トルクが脈動するため、操舵フィーリングが低下する場合があり、これを防ぐため、モータのトルクリップルを低減すべく高価なモータを用いてきた。またトルクリップルを低減するために、トルクリップルを相殺する補償電流をフィードフォワード的にモータ目標電流に重畳することが提案されている。   In general, torque generated by an electric motor includes torque ripple. The torque ripple acts as a disturbance torque and the steering torque pulsates, so that the steering feeling may be lowered. To prevent this, an expensive motor has been used to reduce the torque ripple of the motor. In order to reduce the torque ripple, it has been proposed to superimpose a compensation current that cancels the torque ripple on the motor target current in a feed-forward manner.

例えば下記特許文献１では、通常運転前にハンドルをロックして、操舵角度に対応させて検出した操舵トルクの脈動成分を検出し、操舵トルクの脈動を相殺する補償電流を目標電流に重畳している。   For example, in Patent Document 1 below, the steering wheel is locked before normal operation, the pulsation component of the steering torque detected corresponding to the steering angle is detected, and a compensation current that cancels the pulsation of the steering torque is superimposed on the target current. Yes.

また下記特許文献２では、操舵トルクのリップル成分を解析し、モータに流れる電流を検出する電流センサのゲイン誤差やオフセットを調整することで、電流センサの検出誤差により生じるトルクリップルを低減している。   In Patent Document 2 below, the ripple component of the steering torque is analyzed, and the torque ripple caused by the detection error of the current sensor is reduced by adjusting the gain error and offset of the current sensor that detects the current flowing through the motor. .

特開２００５−６７３５９号公報(図１)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-67359 (FIG. 1) 特開２００４−３５９１７８号公報(図１)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-359178 (FIG. 1) 特許第３７１２８７６号公報Japanese Patent No. 3712876

このような電動パワーステアリング制御装置において、トルクリップルは、モータの極数やスロット数、又は、製造ばらつき等のモータの構造に起因するもの(コギングトルク)と、鉄心の磁気飽和等に起因するものがある。そのため、トルクリップルの位相と振幅はモータ個体間でばらつくと共に、モータ電流の大きさ等に応じても変化する。上記特許文献１のように各モータで脈動成分を検出することで機械的なばらつきには対応できるが、検出した時と異なるモータの動作状況ではトルクリップルの特性が変化するため適切な補償電流とならない課題がある。   In such an electric power steering control device, torque ripple is caused by the number of poles and slots of the motor or the structure of the motor such as manufacturing variations (cogging torque), and caused by magnetic saturation of the iron core. There is. For this reason, the phase and amplitude of the torque ripple varies among the individual motors, and also changes depending on the magnitude of the motor current and the like. Although the mechanical variation can be dealt with by detecting the pulsation component in each motor as in the above-mentioned Patent Document 1, the torque ripple characteristic changes in the operating condition of the motor different from that detected, so that an appropriate compensation current and There is a problem that must not be.

また、モータ電流の大きさに対して、補償電流の位相と振幅をあらかじめデータとして記憶しておくには、大きなメモリ容量が必要であると共に、モータ個体間ばらつきを考慮すると各々のモータでデータを取得する試験を実施する必要があり工数が掛かる課題がある。   In addition, in order to store the phase and amplitude of the compensation current as data in advance with respect to the magnitude of the motor current, a large memory capacity is required. There is a problem that it is necessary to carry out a test to be acquired and man-hours are required.

また上記特許文献２では、電流センサの検出誤差により生じるトルクリップルを低減することは可能であるが、鉄心の磁気飽和等のその他の要因に起因するトルクリップルを低減することはできない。   In Patent Document 2, it is possible to reduce the torque ripple caused by the detection error of the current sensor, but it is not possible to reduce the torque ripple caused by other factors such as magnetic saturation of the iron core.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、個体間ばらつき、及び、駆動状態に依存してばらつくトルクリップルによって発生する脈動を低減した電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electric power steering control device that reduces variations among individuals and pulsations caused by torque ripple that varies depending on the driving state. The purpose is to do.

この発明は、運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサと、検出された前記操舵トルクに応じて前記操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するのに必要なモータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御器と、前記モータのモータ回転角度を検出する角度センサと、前記電動パワーアシスト用目標電流に一致するように前記モータの電流を駆動する電流駆動器と、を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、前記電動パワーアシスト制御器が、前記モータ回転角度及び前記操舵トルク、又は前記モータ回転角度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定する位相・振幅推定器と、前記モータ回転角度及び前記位相・振幅推定器で推定した位相差、振幅に基づいて前記モータ回転角度に対して周期性を持った補償電流を演算する補償電流演算器と、前記電動パワーアシスト用目標電流を前記補償電流で補正する目標電流補正器と、を備え、前記位相・振幅推定器、補償電流演算器及び目標電流補正器が所定のサンプリング周期で逐次演算を行い、前記操舵トルク又は前記モータ回転角度の脈動を低減するフィードバック制御を構成し、前記位相・振幅調整器は、前記操舵トルク又は前記モータ回転角度を微分して得られるモータ回転角速度から運転者の操舵成分である低周波数領域を除去するフィルタを備え、前記フィルタでフィルタ処理した操舵トルク又は前記フィルタでフィルタ処理したモータ回転角速度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定する、ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置等にある。 The present invention calculates a target current for electric power assist of a motor necessary for generating a torque sensor for detecting a steering torque by a driver and generating an assist torque for assisting the steering torque according to the detected steering torque. An electric power assist controller, an angle sensor for detecting a motor rotation angle of the motor, and a current driver for driving the current of the motor so as to coincide with the target current for electric power assist. A steering control device, wherein the electric power assist controller has a phase difference and an amplitude with respect to a torque ripple reference wave of a torque ripple acting on the motor based on the motor rotation angle and the steering torque or the motor rotation angle. A phase / amplitude estimator, and the motor rotation angle and the phase / amplitude estimator A compensation current calculator for calculating a compensation current having periodicity with respect to the motor rotation angle based on the determined phase difference and amplitude, and a target current corrector for correcting the electric power assist target current with the compensation current When, wherein the phase-amplitude estimator, the compensation current computing unit and the target current corrector performs sequential operation in a predetermined sampling cycle, and a feedback control for reducing the pulsation of the steering torque or the motor rotation angle The phase / amplitude adjuster includes a filter that removes a low-frequency region that is a steering component of a driver from a motor rotation angular velocity obtained by differentiating the steering torque or the motor rotation angle, and is filtered by the filter. Torque of torque ripple acting on the motor based on the steering torque or the motor rotational angular velocity filtered by the filter Estimating a phase difference and amplitude for ripple reference wave, in the electric power steering control apparatus or the like, characterized in that.

この発明によれば、位相・振幅推定器、補償電流演算器及び目標電流補正器を備えることにより、運転者によるステアリング操作が実施中においても、モータ軸に外乱トルクとして作用しているトルクリップルの振幅とトルクリップル基準波に対する位相差を推定することができ、かつ、トルクリップルによる操舵トルク脈動を低減することができる。   According to the present invention, by providing the phase / amplitude estimator, the compensation current calculator, and the target current corrector, the torque ripple that acts as disturbance torque on the motor shaft even when the steering operation by the driver is being performed. The phase difference between the amplitude and the torque ripple reference wave can be estimated, and steering torque pulsation due to the torque ripple can be reduced.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電動パワーステアリング制御装置を備えた電動パワーステアリングシステムの概略構成図、図２は図１のコントローラユニット７の要部を示すブロック図、図３は図２の電動パワーアシスト制御器７１のブロック図を示す。図１において、ステアリングホイール１に連結したステアリング軸２の回転に応じて左右の転舵輪８が転舵される。ステアリング軸２には、トルクセンサ３が配置され、ステアリング軸２に作用する操舵トルクを検出する。モータ４は減速機構５を介してステアリング軸２に連結しており、モータ４が発生するトルクをステアリング軸２に付与することができる。モータ４にはモータ回転角度を検出する角度センサ６が配置されている。車両の車速は車速センサ１１(図２、３等参照)で検出する。またモータ４に流れる電流は電流センサ１９(図２，３等参照)で検出する。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering system provided with an electric power steering control device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a main part of a controller unit 7 in FIG. 1, and FIG. The block diagram of the electric power assist controller 71 of FIG. In FIG. 1, the left and right steered wheels 8 are steered according to the rotation of the steering shaft 2 connected to the steering wheel 1. A torque sensor 3 is disposed on the steering shaft 2 and detects steering torque acting on the steering shaft 2. The motor 4 is connected to the steering shaft 2 via the speed reduction mechanism 5, and torque generated by the motor 4 can be applied to the steering shaft 2. The motor 4 is provided with an angle sensor 6 that detects a motor rotation angle. The vehicle speed is detected by a vehicle speed sensor 11 (see FIGS. 2 and 3). The current flowing through the motor 4 is detected by a current sensor 19 (see FIGS. 2 and 3).

コントローラユニット７は図２に示すように、トルクセンサ３で検出した操舵トルクと車速センサ１１で検出した車速から、運転者のステアリング操舵をアシストする電動パワーアシスト制御を実施するために必要な三相モータ４の目標電流である補償済電動パワーアシスト用目標電流４７を演算する電動パワーアシスト制御部７１と、電流センサ１９で検出した電流が、補償済電動パワーアシスト用目標電流４７に一致するようにモータ４の電流を駆動する電流駆動器７２を備えている。これらの電動パワーアシスト制御部７１、電流駆動器７２の部分は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭを含むメモリを設けたマイコン(共に図示省略)かなる。   As shown in FIG. 2, the controller unit 7 has three phases necessary for performing electric power assist control for assisting the steering of the driver from the steering torque detected by the torque sensor 3 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 11. The electric power assist control unit 71 that calculates the compensated electric power assist target current 47 that is the target current of the motor 4 and the current detected by the current sensor 19 coincide with the compensated electric power assist target current 47. A current driver 72 that drives the current of the motor 4 is provided. The electric power assist controller 71 and the current driver 72 are composed of a microcomputer (both not shown) provided with a memory including a ROM and a RAM, for example.

図２において、アシストトルクの目標値に相当する補償済電動パワーアシスト用目標電流４７を算出する電動パワーアシスト制御部７１は、トルクセンサ３で検出した操舵トルク信号と、車速センサ１１で検出した車速信号に応じたモータトルクの方向と大きさを決定し、電動パワーアシスト用目標電流を算出する。また、モータ回転角度インターフェース(Ｉ／Ｆ)３３は、モータ４の回転角度を検出する角度センサ６からの信号を受け、Ａ／Ｄ(アナログディジタル)変換する。この信号はモータ回転角度を示す。また、電流センサ１９はモータの各相に流れる電流を検出する。電流制御部７２は、補償済電動パワーアシスト用目標電流４７、モータ４の検出されたモータ電流及び回転角度に応じて電圧指令を算出する。   In FIG. 2, the electric power assist control unit 71 that calculates a compensated electric power assist target current 47 corresponding to the target value of the assist torque is a steering torque signal detected by the torque sensor 3 and a vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 11. The direction and the magnitude of the motor torque according to the signal are determined, and the target current for electric power assist is calculated. The motor rotation angle interface (I / F) 33 receives a signal from the angle sensor 6 that detects the rotation angle of the motor 4 and performs A / D (analog / digital) conversion. This signal indicates the motor rotation angle. The current sensor 19 detects the current flowing through each phase of the motor. The current control unit 72 calculates a voltage command according to the compensated electric power assist target current 47, the detected motor current of the motor 4, and the rotation angle.

スイッチング素子駆動回路２１は、この電圧指令をＰＷＭ(パルス幅変調)変調してインバータ２２へスイッチング操作を指示する、すなわちインバータ２２へスイッチング操作信号を出力する。インバータ２２はスイッチング操作信号を受けてスイッチング素子６１Ａ〜６３Ａ，６１Ｂ〜６３Ｂのチョッパ制御を実現し、バッテリ２３から供給される電力により、モータ４に電流を流す。この電流によって、モータトルクすなわちアシストトルクが発生する。   The switching element drive circuit 21 modulates this voltage command by PWM (Pulse Width Modulation) and instructs the inverter 22 to perform a switching operation, that is, outputs a switching operation signal to the inverter 22. The inverter 22 receives the switching operation signal, realizes chopper control of the switching elements 61 </ b> A to 63 </ b> A, 61 </ b> B to 63 </ b> B, and causes a current to flow to the motor 4 by the power supplied from the battery 23. This current generates motor torque, that is, assist torque.

なお、このインバータの構成は、三相モータ４に対応したものであるが、モータ４がブラシ付ＤＣモータの場合、Ｈブリッジ回路を用いればよい。   The configuration of this inverter corresponds to the three-phase motor 4, but when the motor 4 is a brushed DC motor, an H bridge circuit may be used.

図３の電動パワーアシスト制御部７１のブロック図において、車速センサ１１、トルクセンサ３、角度センサ６、電流センサ１９の出力は、各インターフェース(Ｉ／Ｆ)３１〜３４を介して、決められたサンプリング時間毎にマイクロコンピュータにデジタル値として読み込まれる。   In the block diagram of the electric power assist control unit 71 in FIG. 3, the outputs of the vehicle speed sensor 11, torque sensor 3, angle sensor 6, and current sensor 19 are determined via the interfaces (I / F) 31 to 34. Each sampling time is read as a digital value by the microcomputer.

位相補償器３５では、トルクセンサ３が検出した操舵トルクに対して、位相補償を行う。基本アシスト電流補償器３６では、位相補償器３５が出力する位相補償後の操舵トルクと車速センサ１１で検出した車速に応じた基本アシスト電流の値をマップ値として予め記憶しており、位相補償後の操舵トルクと車速に応じた基本アシスト電流を演算する。車速が小さい時は、位相補償後の操舵トルクに対する基本アシスト電流の値を大きくすることで、駐車時などの低速走行時の運転者の操舵トルクを小さくし(運転者の操舵力は小さくて済むようにする)、操舵を容易にする。   The phase compensator 35 performs phase compensation on the steering torque detected by the torque sensor 3. In the basic assist current compensator 36, the phase assist steering torque output from the phase compensator 35 and the basic assist current value corresponding to the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 11 are stored in advance as map values. The basic assist current according to the steering torque and the vehicle speed is calculated. When the vehicle speed is low, the value of the basic assist current with respect to the steering torque after phase compensation is increased to reduce the driver's steering torque during low-speed driving such as parking (the driver's steering force is small) To make steering easier.

角速度演算器３７では角度センサ６で検出されたモータ回転角度を微分しモータ回転角速度を演算する。ダンピング補償電流演算器３８ではモータ回転角速度からダンピング補償電流を演算する。ダンピング補償電流はステアリングホイールの収斂性を向上する効果がある。摩擦補償電流演算器３９では、モータ回転角速度の符号から摩擦補償電流を演算する。摩擦補償電流はステアリング機構に存在する摩擦をキャンセルするトルクをモータ４が発生させるための電流であり、操舵フィーリングを向上させる効果がある。角加速度演算器４０では、角速度演算器３７で演算したモータ回転角速度を微分しモータ角加速度を演算する。慣性補償電流演算器４１ではモータ角加速度から慣性補償電流を演算する。慣性補償電流はモータの慣性力をキャンセルするため、操舵フィーリングが向上する。   The angular velocity calculator 37 differentiates the motor rotation angle detected by the angle sensor 6 to calculate the motor rotation angular velocity. The damping compensation current calculator 38 calculates a damping compensation current from the motor rotation angular velocity. The damping compensation current has the effect of improving the convergence of the steering wheel. The friction compensation current calculator 39 calculates a friction compensation current from the sign of the motor rotational angular velocity. The friction compensation current is a current for the motor 4 to generate a torque that cancels the friction existing in the steering mechanism, and has an effect of improving the steering feeling. The angular acceleration calculator 40 differentiates the motor rotation angular velocity calculated by the angular velocity calculator 37 to calculate the motor angular acceleration. The inertia compensation current calculator 41 calculates the inertia compensation current from the motor angular acceleration. Since the inertia compensation current cancels the inertia force of the motor, the steering feeling is improved.

オブザーバダンピング補償電流演算器４２では、トルクセンサ３で検出した操舵トルクと、電流センサ１９で検出したモータ４の電流からオブザーバを用いてモータ４の振動速度を推定し、減衰トルクを付与するためのオブザーバダンピング補償電流を演算する。なお、オブザーバダンピング補償電流演算器４２は上記特許文献３記載の技術であり、基本アシスト電流演算器３６、ダンピング補償電流演算器３８、摩擦補償電流演算器３９、慣性補償電流演算器４１に関しても上記特許文献３に記載された公知技術である。基本アシスト電流、ダンピング補償電流、摩擦補償電流、慣性補償電流、及びオブザーバダンピング補償電流を加算器ＡＤで足し合わせて電動パワーアシスト用目標電流４３とする。   The observer damping compensation current calculator 42 estimates the vibration speed of the motor 4 using the observer from the steering torque detected by the torque sensor 3 and the current of the motor 4 detected by the current sensor 19, and applies damping torque. The observer damping compensation current is calculated. Note that the observer damping compensation current calculator 42 is the technique described in Patent Document 3, and the basic assist current calculator 36, damping compensation current calculator 38, friction compensation current calculator 39, and inertia compensation current calculator 41 are also described above. This is a known technique described in Patent Document 3. The basic assist current, damping compensation current, friction compensation current, inertia compensation current, and observer damping compensation current are added together by an adder AD to obtain an electric power assist target current 43.

位相・振幅推定器４４は、モータの回転角度θｍ、相殺するトルクリップルの発生調波次数ｎ、及びモータの極対数Ｐｍに基づく正弦波成分sin(ｎＰｍθｍ)及び余弦波成分cos(ｎＰｍθｍ)からなる、基準波ベクトルｖ＝[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]を演算し、トルクセンサ３で検出した操舵トルク及び基準波ベクトルから、トルクリップルを相殺する補償電流の位相と振幅を調整する係数ベクトルφ＝[φ１ φ２]を演算する。 The phase / amplitude estimator 44 includes a rotation angle θm of the motor, a harmonic order n of torque ripple to be canceled, a sine wave component sin (nPmθm) and a cosine wave component cos (nPmθm) based on the number of pole pairs Pm of the motor. , A reference vector v = [sin (nPmθm) cos (nPmθm)], and a coefficient vector for adjusting the phase and amplitude of the compensation current that cancels the torque ripple from the steering torque and the reference wave vector detected by the torque sensor 3 Calculate φ = [φ 1 φ 2 ].

ここで、トルクリップル発生調波次数はモータ１回転あたりに発生するトルク脈動の数を極対数Ｐｍで割った値である。一般に電動モータのトルクリプル発生調波次数は複数存在する。抑制したいトルクリップルのトルクリップル発生調波次数をｎとすると、基準波ベクトルはトルクリップルと同じ周波数を有する正弦波、及び、余弦波から構成される。またsin(ｎＰｍθｍ)をトルクリップル発生調波次数ｎのトルクリップルの基準波とする。   Here, the torque ripple generation harmonic order is a value obtained by dividing the number of torque pulsations generated per rotation of the motor by the number of pole pairs Pm. Generally, there are a plurality of torque ripple generation harmonic orders of an electric motor. If the torque ripple generation harmonic order of the torque ripple to be suppressed is n, the reference wave vector is composed of a sine wave and a cosine wave having the same frequency as the torque ripple. Further, sin (nPmθm) is a torque ripple reference wave having a harmonic order n of torque ripple generation.

補償電流演算器４５は基準波ベクトルｖ、及び、係数ベクトルφからトルクリップルを相殺するための補償電流を演算する。目標電流補正器４６は電動パワーアシスト用目標電流４３から補償電流を減算することで電動パワーアシスト用目標電流を補正し、新たな補償済電動パワーアシスト用目標電流４７として電流駆動器に出力する。   The compensation current calculator 45 calculates a compensation current for canceling the torque ripple from the reference wave vector v and the coefficient vector φ. The target current corrector 46 corrects the electric power assist target current by subtracting the compensation current from the electric power assist target current 43 and outputs it as a new compensated electric power assist target current 47 to the current driver.

ここで、モータ軸に作用するトルクリップルをＴｇとすると、トルクリップルはモータ回転角度に依存した脈動となるため、下記(１-１)式で表現できる。また位相・振幅推定器４４で推定するモータ軸に作用するトルクリップルの推定値(ハット)Ｔｇを下記(１-２)式で表現する。   Here, assuming that the torque ripple acting on the motor shaft is Tg, the torque ripple becomes a pulsation depending on the motor rotation angle, and can be expressed by the following equation (1-1). The estimated value (hat) Tg of torque ripple acting on the motor shaft estimated by the phase / amplitude estimator 44 is expressed by the following equation (1-2).

Ｔｇ＝Ａsin(ｎＰｍθｍ＋α) (１-１)
(ハット)Ｔｇ＝φｖＴ
＝φ１sin(ｎＰｍθｍ)＋φ２cos(ｎＰｍθｍ)
＝(ハット)Ａsin(ｎＰｍθｍ＋(ハット)α) (１-２) Tg = Asin (nPmθm + α) (1-1)
(Hat) Tg = φv T
= Φ 1 sin (nPmθm) + φ 2 cos (nPmθm)
= (Hat) Asin (nPmθm + (Hat) α) (1-2)

ここで、(ハット)Ａ＝√(φ１ ２＋φ２ ２)、 (ハット)α＝tan−１(φ２／φ１) Here, (hat) A = √ (φ 1 2 + φ 2 2 ), (hat) α = tan −1 (φ 2 / φ 1 )

すなわち、係数ベクトルφを逐次調整することで、トルクリップルの振幅、及び、基準波に対するトルクリップルの位相差を推定することができる。その結果、トルクリップルを相殺するための補償電流Ｉcompは(２)式となる。Ｋｔはモータのトルク定数である。 That is, by sequentially adjusting the coefficient vector φ, the torque ripple amplitude and the phase difference of the torque ripple with respect to the reference wave can be estimated. As a result, the compensation current I comp for canceling the torque ripple is expressed by equation (2). Kt is a torque constant of the motor.

Ｉcomp＝(１／Ｋｔ){φ１sin(ｎＰｍθｍ)＋φ２cos(ｎＰｍθｍ)} (２) I comp = (1 / K t ) {φ 1 sin (nPmθm) + φ 2 cos (nPmθm)} (2)

補償電流Ｉcompを電動パワーアシスト用目標電流４３から補償電流を減算することで電動パワーアシスト用目標電流を補正し、新たな補償済電動パワーアシスト用目標電流４７としてモータを駆動することで、モータ軸に作用するトルクリップルを相殺するトルクをモータが発生することで、操舵トルクの脈動を低減することができる。また、係数ベクトルφは所定サンプリング周期で逐次調整するため、トルクリップルの振幅や位相の変化にも対応して、適切にトルクリップルを抑制することができる。 The compensation current I comp is subtracted from the target current 43 for electric power assist to correct the target current for electric power assist, and the motor is driven as a new target current 47 for compensated electric power assist. Since the motor generates torque that cancels torque ripple acting on the shaft, pulsation of steering torque can be reduced. In addition, since the coefficient vector φ is sequentially adjusted at a predetermined sampling period, it is possible to appropriately suppress the torque ripple in response to changes in the amplitude and phase of the torque ripple.

位相・振幅推定器４４及び補償電流演算器４５の動作について、図４に示すフローチャート及び図５に示すブロック図に基づいて説明する。図４のフローチャートは、例えばイグニッションスイッチが閉成した時に、係数ベクトルφ＝[φ１ φ２]の初期値を設定した後に、所定の実行サンプリング周期で繰り返し実行する。係数ベクトルφの初期値としては、予め測定しておいたトルクリップルの振幅と電気角に対する位相差の平均的な値から設定する。その結果、推定するトルクリップルの振幅と位相差の真値への収束が早くなる。ただし、初期値としてφ＝[０ ０]としてもよい。 Operations of the phase / amplitude estimator 44 and the compensation current calculator 45 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. 4 and a block diagram shown in FIG. The flowchart in FIG. 4 is repeatedly executed at a predetermined execution sampling period after setting an initial value of the coefficient vector φ = [φ 1 φ 2 ] when the ignition switch is closed, for example. The initial value of the coefficient vector φ is set based on the average value of the phase difference with respect to the amplitude of the torque ripple and the electrical angle measured in advance. As a result, convergence of the estimated torque ripple amplitude and phase difference to the true value is accelerated. However, the initial value may be φ = [0 0].

図４のステップＳ１では、Ｉ／Ｆ３２、３３を介してＡ／Ｄ変換された操舵トルクＴｓ、モータ回転角度θｍを読み込みメモリに記憶する。ステップＳ２では、まず下記(３)式よりモータ回転角度θｍからモータ電気角度θｅを演算する。Ｐｍはモータの極対数である。   In step S1 of FIG. 4, the steering torque Ts and the motor rotation angle θm that have been A / D converted via the I / Fs 32 and 33 are read and stored in the memory. In step S2, first, the motor electrical angle θe is calculated from the motor rotation angle θm by the following equation (3). Pm is the number of pole pairs of the motor.

θｅ＝Ｐｍθｍ (３)     θe = Pmθm (3)

また、モータ１回転あたりに発生するトルク脈動の数を極対数Ｐｍで割った値をトルクリップル発生調波次数と定義する。一般に電動モータのトルクリプル発生調波次数は複数存在する。抑制したいトルクリップルのトルクリップル発生調波次数をｎとし、トルクリップルと同じ周波数を有する正弦波及び余弦波からなる基準波ベクトルｖを下記(４)式に従って演算する。三角関数の演算にはマイコンのＲＯＭに記憶している正弦波テーブルを用いる。   Further, a value obtained by dividing the number of torque pulsations generated per rotation of the motor by the pole pair number Pm is defined as a torque ripple generation harmonic order. Generally, there are a plurality of torque ripple generation harmonic orders of an electric motor. A reference wave vector v composed of a sine wave and a cosine wave having the same frequency as the torque ripple is calculated according to the following formula (4), where n is the torque ripple generation harmonic order of the torque ripple to be suppressed. A sine wave table stored in the ROM of the microcomputer is used for the calculation of the trigonometric function.

ｖ＝[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)] (４)     v = [sin (nPmθm) cos (nPmθm)] (4)

またsin(ｎＰｍθｍ)を発生調波次数ｎのトルクリップルに対する基準波とする。   Further, sin (nPmθm) is a reference wave for the torque ripple of the generated harmonic order n.

なおステップＳ２の処理が、図５に示す基本波ベクトル演算器４４１の動作に対応する。   Note that the processing in step S2 corresponds to the operation of the fundamental wave vector calculator 441 shown in FIG.

ステップＳ３では、モータ回転角度θｍを微分してモータ回転角速度ωｍを演算する。ステップＳ４では、演算したモータ回転角速度ωｍの絶対値が所定のモータ回転角速度閾値ω１より小さいか否か判定する。モータ回転角速度ωｍがモータ回転角速度閾値ω１より小さい場合はステップＳ５に進む。モータ回転角速度ωｍがモータ回転角速度閾値ω１以上の場合は、ステップＳ８に進む。   In step S3, the motor rotation angle θm is differentiated to calculate the motor rotation angular velocity ωm. In step S4, it is determined whether or not the calculated absolute value of the motor rotational angular velocity ωm is smaller than a predetermined motor rotational angular velocity threshold ω1. If the motor rotation angular velocity ωm is smaller than the motor rotation angular velocity threshold ω1, the process proceeds to step S5. If the motor rotational angular velocity ωm is equal to or greater than the motor rotational angular velocity threshold ω1, the process proceeds to step S8.

モータ回転速度が高く、トルクリップルの振動周波数が高い領域では、ステアリング機構の減衰特性などにより、操舵トルクの脈動が減衰する。よって、トルクリップルによる操舵トルクの脈動が十分に減衰するモータ回転角速度をモータ回転角速度閾値ω１と設定する。   In the region where the motor rotation speed is high and the vibration frequency of the torque ripple is high, the pulsation of the steering torque is attenuated due to the damping characteristic of the steering mechanism. Therefore, the motor rotation angular velocity at which the pulsation of the steering torque due to torque ripple is sufficiently attenuated is set as the motor rotation angular velocity threshold ω1.

ステップＳ５では、検出した操舵トルクＴｓをハイパスフィルタ処理し、操舵トルクから低周波成分を除去し、新たな操舵トルクＴｓ２とする。操舵トルクＴｓは、トルクリップルによる脈動成分の他に、運転者による操舵成分が含まれる。運転者の操舵は約５Ｈｚ以下であるため、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を５Ｈｚ付近に設定することで、操舵トルクＴｓから運転者の操舵成分を除去することができ、トルクリップルの推定精度を向上することができる。   In step S5, the detected steering torque Ts is subjected to high-pass filter processing to remove a low-frequency component from the steering torque, and a new steering torque Ts2 is obtained. The steering torque Ts includes a steering component by the driver in addition to a pulsation component due to torque ripple. Since the driver's steering is about 5 Hz or less, the steering component of the driver can be removed from the steering torque Ts by setting the cutoff frequency of the high-pass filter to around 5 Hz, and the torque ripple estimation accuracy is improved. can do.

ステップＳ６では、ステップＳ５でハイパスフィルタ処理した操舵トルクＴｓ２に、さらに位相補償、例えば位相進み補償を実施し、新たな操舵トルクＴｓ３とする。これにより、モータの目標電流から操舵トルクにゲイン(−１)を掛けた(−Ｔｓ)までの伝達特性における位相遅れを小さくすることができ、トルクリップルの推定精度を向上することができる。なお、この実施の形態ではステアリングホイールを固定し、モータ電流を負の方向に流した時に出力されるトルクセンサ出力を正としている。   In step S6, phase compensation, for example, phase advance compensation, is further performed on the steering torque Ts2 subjected to the high-pass filter processing in step S5 to obtain a new steering torque Ts3. Thereby, the phase lag in the transfer characteristic from the target current of the motor to the steering torque multiplied by the gain (-1) (-Ts) can be reduced, and the estimation accuracy of the torque ripple can be improved. In this embodiment, the steering wheel is fixed, and the torque sensor output that is output when the motor current flows in the negative direction is positive.

なおステップＳ５及びステップＳ６の処理が、図５に示すフィルタ処理器４４２の動作に対応する。   Note that the processing in step S5 and step S6 corresponds to the operation of the filter processor 442 shown in FIG.

ステップＳ７では、基準波ベクトルｖ＝[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]と操舵トルクＴｓ３から係数ベクトルφを下記(５)式より演算する。すなわち、図５に示すゲイン掛算器４４３において基準波ベクトルｖにフィードバックゲインＫを掛け、さらに掛算器４４４で、フィルタ処理後の操舵トルクＴｓ３を掛けたものを積分器４４５で時間積分し、積分器４４５の演算結果を係数ベクトルφとする。   In step S7, the coefficient vector φ is calculated from the following equation (5) from the reference wave vector v = [sin (nPmθm) cos (nPmθm)] and the steering torque Ts3. That is, the gain multiplier 443 shown in FIG. 5 multiplies the reference wave vector v by the feedback gain K, and the multiplier 444 multiplies the filtered steering torque Ts3 by time integrator by the integrator 445. The calculation result of 445 is set as a coefficient vector φ.

φ＝∫(ＫＴｓ３ｖ)ｄｔ (５)     φ = ∫ (KTs3v) dt (5)

この実施の形態ではフィードバックゲインＫは負の値としている。負の値の場合、係数ベクトルφはトルクリップルの振幅と、基準波に対するトルクリップルの位相差を推定することになる。よって、(２)式に示す補償電流Ｉcompを目標電流補正器４６で電動パワーアシスト用目標電流４３から減算することで、トルクリップルを相殺するトルクをモータ４が出力し、操舵トルクの脈動を抑制することができる。また、フィードバックゲインＫの大きさは、推定値の真値への収束速度に影響するため、トルクリップルを早く抑制できる値に設定する。 In this embodiment, the feedback gain K is a negative value. In the case of a negative value, the coefficient vector φ estimates the torque ripple amplitude and the phase difference of the torque ripple with respect to the reference wave. Therefore, by subtracting the compensation current I comp shown in the equation (2) from the target current 43 for electric power assist by the target current corrector 46, the motor 4 outputs a torque that cancels the torque ripple, and pulsates the steering torque. Can be suppressed. Further, the magnitude of the feedback gain K affects the convergence speed of the estimated value to the true value, and is therefore set to a value that can suppress the torque ripple quickly.

ステップＳ８では、モータ回転角速度ωが閾値ω１以上のため、ステップＳ５〜Ｓ７に示す係数ベクトルφの演算は行わず、１未満の正数、又は０であるゲインＬを係数ベクトルφ(前回値)に掛けて係数ベクトルφとする。これにより、補償電流の基準波に対するトルクリップルの位相差は変更せずに、補償電流の振幅だけ小さくすることになり、モータ回転角速度が高くトルクリップルによる操舵トルク脈動が小さい領域では、補償電流を徐々に小さくすることができる。   In step S8, since the motor rotational angular velocity ω is equal to or greater than the threshold value ω1, the calculation of the coefficient vector φ shown in steps S5 to S7 is not performed, and the gain L that is a positive number less than 1 or 0 is set to the coefficient vector φ (previous value). Is used as a coefficient vector φ. As a result, the phase difference of the torque ripple with respect to the reference wave of the compensation current is not changed, and only the amplitude of the compensation current is reduced.In a region where the motor rotational angular velocity is high and the steering torque pulsation due to the torque ripple is small, the compensation current is reduced. Can be gradually reduced.

ステップＳ９は補償電流演算器４５の動作に相当し、(２)式に示す演算を実施し、補償電流Ｉcompを演算する。 Step S9 corresponds to the operation of the compensation current calculator 45, performs the calculation shown in equation (2), and calculates the compensation current I comp .

目標電流補正器４６では電動パワーアシスト用目標電流４３から補償電流Ｉcompを減算し新たなすなわち補償済電動パワーアシスト用目標電流４７を電流駆動器７２に出力する(図２参照)。 The target current corrector 46 subtracts the compensation current I comp from the electric power assist target current 43 and outputs a new, ie, compensated electric power assist target current 47 to the current driver 72 (see FIG. 2).

電流制御部７２は、電流センサ１９で検出した電流が補償済電動パワーアシスト用目標電流４７に一致するように電圧指令を算出する。スイッチング素子駆動回路２１は、この電圧指令をＰＷＭ(パルス幅変調)変調してインバータ２２へスイッチング操作信号を出力する。そしてインバータ２２はスイッチング操作信号を受けてスイッチング素子６１Ａ〜６３Ａ，６１Ｂ〜６３Ｂのチョッパ制御を実現し、バッテリ２３から供給される電力により、三相モータ４に電流を流し、この電流によって、モータトルクすなわちアシストトルクが発生する。   The current control unit 72 calculates a voltage command so that the current detected by the current sensor 19 matches the compensated electric power assist target current 47. The switching element drive circuit 21 modulates this voltage command by PWM (pulse width modulation) and outputs a switching operation signal to the inverter 22. The inverter 22 receives the switching operation signal and realizes chopper control of the switching elements 61A to 63A and 61B to 63B. The electric current supplied from the battery 23 causes a current to flow through the three-phase motor 4, and this current causes a motor torque. That is, assist torque is generated.

このようにしてモータ電流が駆動制御されるため、モータ４は電動パワーアシスト用目標電流４３に相当するトルクに加えて、補償電流Ｉcompによるトルクリップルを相殺するトルクを出力するため、操舵トルクの脈動を抑制することができる。 Since the motor current is driven and controlled in this manner, the motor 4 outputs a torque that cancels out the torque ripple caused by the compensation current I comp in addition to the torque corresponding to the target current 43 for electric power assist. Pulsation can be suppressed.

ここで(５)式の効果について説明する。(５)式において、積分区間をトルクリップルの１周期とすれば、(５)式はフーリエ級数展開を実施していることを意味し、トルクセンサ脈動成分の基準波ベクトルｖ＝[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]に対するフーリエ係数を演算することになる。   Here, the effect of the equation (5) will be described. In equation (5), if the integration interval is one period of torque ripple, equation (5) means that Fourier series expansion is performed, and the reference wave vector v = [sin (nPmθm ) cos (nPmθm)] is calculated.

この実施の形態では、積分区間を限定せずに、所定サンプリング周期毎に積分を繰り返すが、(２)式に示す補償電流Ｉcompを電動パワーアシスト用目標電流４３に減算することで、トルクセンサ脈動を０にするようにフィードバックループが形成されているため、(５)式で演算される係数ベクトルφは、モータ軸に外乱トルクとして作用しているトルクリップルの基準波ベクトルｖ＝[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]に対するフーリエ係数に収束する。 In this embodiment, integration is repeated every predetermined sampling period without limiting the integration interval, but the torque sensor is obtained by subtracting the compensation current I comp shown in the equation (2) from the target current 43 for electric power assist. Since the feedback loop is formed so that the pulsation is zero, the coefficient vector φ calculated by the equation (5) is the reference wave vector v = [sin () of the torque ripple acting as the disturbance torque on the motor shaft. nPmθm) cos (nPmθm)].

すなわち、この実施の形態により、モータ軸に外乱トルクとして作用しているトルクリップルの振幅と基準波に対する位相差を推定することができ、かつ、トルクリップルによる操舵トルク脈動を低減することができる。また、積分区間を限定していないため、トルクリップル１周期に対応するモータ回転角度を考慮せずに、逐次トルクリップルの振幅と基準波に対する位相差を推定することができるため、補償電流は滑らかになり、図３に示す電動パワーアシスト用目標電流４３でモータ電流を駆動している時、すなわち電動パワーステアリング制御実施中においてもモータ軸に外乱トルクとして作用しているトルクリップルの振幅と基準波に対する位相差を推定することができ、かつ、トルクリップルによる操舵トルク脈動を低減することができる。   That is, according to this embodiment, the amplitude of torque ripple acting as disturbance torque on the motor shaft and the phase difference with respect to the reference wave can be estimated, and steering torque pulsation due to torque ripple can be reduced. Since the integration interval is not limited, the compensation current is smooth because the amplitude of the torque ripple and the phase difference with respect to the reference wave can be estimated sequentially without considering the motor rotation angle corresponding to one cycle of torque ripple. When the motor current is driven by the electric power assist target current 43 shown in FIG. 3, that is, during the electric power steering control, the amplitude of the torque ripple and the reference wave that act as disturbance torque on the motor shaft And the steering torque pulsation due to torque ripple can be reduced.

なお、実施の形態１では(５)式を用いて、トルクリップルの振幅と基準波に対する位相差を推定したが、(５)式を実行する図５の積分器４４５をローパスフィルタに変更することも可能である。また操舵トルクと基準波ベクトルｖ＝[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]を用い、最小二乗法を適用して係数ベクトルφ＝[φ１ φ２]を演算しても良い。 In the first embodiment, the amplitude of the torque ripple and the phase difference with respect to the reference wave are estimated using the equation (5). However, the integrator 445 of FIG. Is also possible. Further, the coefficient vector φ = [φ 1 φ 2 ] may be calculated by applying the least square method using the steering torque and the reference wave vector v = [sin (nPmθm) cos (nPmθm)].

また、図４のステップＳ６に示す位相補償は位相進み補償に限定せず、課題となる操舵トルク脈動が低減できるように調整する。さらに、図４のステップＳ５に示すハイパスフィルタ処理又はステップＳ６に示す位相補償をなくしても良い。   Further, the phase compensation shown in step S6 of FIG. 4 is not limited to the phase advance compensation, and is adjusted so that the steering torque pulsation as a problem can be reduced. Furthermore, the high-pass filter process shown in step S5 of FIG. 4 or the phase compensation shown in step S6 may be eliminated.

また、この実施の形態では，低減したいトルクリップルのトルクリップル発生調波次数ｎを単一として説明したが、低減したいトルクリップルのトルクリップル発生調波次数ｎが複数存在する場合は、それぞれのトルクリップル発生調波次数ｎに対してこの実施の形態を同時に実施すれば良い。
また、モータ回転角速度ωが閾値ω１以上の時は、電動パワーアシスト用目標電流４３を補償電流Ｉcompで補正しない構成としても良い。 Further, in this embodiment, the torque ripple generation harmonic order n of the torque ripple to be reduced has been described as a single, but when there are a plurality of torque ripple generation harmonic orders n of the torque ripple to be reduced, each torque ripple This embodiment may be performed simultaneously for the ripple generation harmonic order n.
Further, when the motor rotational angular velocity ω is equal to or higher than the threshold ω1, the electric power assist target current 43 may not be corrected with the compensation current I comp .

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による電動パワーステアリング制御装置でのコントローラユニットの電動パワーアシスト制御器７１のブロック図を示す。図６において実施の形態１と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明を省略する。また、図７には位相・振幅調整器４４及び補償電流演算器４５の動作に関するブロック図を図７に示す。 Embodiment 2. FIG.
6 is a block diagram of an electric power assist controller 71 of a controller unit in an electric power steering control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. FIG. 7 shows a block diagram relating to the operation of the phase / amplitude adjuster 44 and the compensation current calculator 45.

実施の形態１に対する実施の形態２の違いは位相・振幅推定器４４に入力する操舵トルクＴｓの代わりに、モータ回転角度θｍを用いる点である。図７のゲイン掛算器４４６においてモータ回転角度θｍの符号を反転させる。これは、実施の形態１の操舵トルクと方向を合わせるためである。これはこの実施の形態では、モータ電流を正の方向に流した時にモータ４が回転する方向を正としているためである。次に、微分器４４７において、モータ回転角速度ωｍを演算し、モータ回転角速度ωｍをフィルタ処理器４４２の入力とする。その後の処理は実施の形態１と同一となる。   The difference between the first embodiment and the second embodiment is that the motor rotation angle θm is used instead of the steering torque Ts input to the phase / amplitude estimator 44. In the gain multiplier 446 of FIG. 7, the sign of the motor rotation angle θm is reversed. This is to match the direction with the steering torque of the first embodiment. This is because in this embodiment, the direction in which the motor 4 rotates when the motor current flows in the positive direction is positive. Next, the differentiator 447 calculates the motor rotation angular velocity ωm and uses the motor rotation angular velocity ωm as an input to the filter processor 442. Subsequent processing is the same as in the first embodiment.

この構成により、操舵トルクＴｓを用いずにトルクリップルの位相と振幅の変化に対して適切な補償電流を重畳でき、操舵トルクの脈動を低減できる。   With this configuration, an appropriate compensation current can be superimposed on changes in the phase and amplitude of the torque ripple without using the steering torque Ts, and the pulsation of the steering torque can be reduced.

以上のようにこの発明では、運転者による操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ３と、検出された操舵トルクに応じて操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するのに必要なモータの電動パワーアシスト用目標電流４３を演算する電動パワーアシスト制御器７１と、モータのモータ回転角度θｍを検出する角度センサ６と、電動パワーアシスト用目標電流４３に一致するようにモータの電流を駆動する電流駆動器７２と、を備え、電動パワーアシスト制御器７１が、モータ回転角度θｍ及び操舵トルクＴｓ、又はモータ回転角度θｍに基づいて、モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅φを推定する位相・振幅推定器４４と、モータ回転角度θｍ及び位相・振幅推定器で推定した位相差、振幅φに基づいてモータ回転角度に対して周期性を持った補償電流Ｉcompを演算する補償電流演算器４５と、電動パワーアシスト用目標電流４３を補償電流Ｉcompで補正する目標電流補正器４６と、を備え、位相・振幅推定器４４、補償電流演算器４５及び目標電流補正器４６が所定のサンプリング周期で逐次演算を行い、操舵トルクＴｓ又はモータ回転角度θｍの脈動を低減するフィードバック制御を構成するようにした。これにより、電動パワーステアリング制御実施中においてもモータ軸に外乱トルクとして作用しているトルクリップルの振幅と基準波に対する位相差を推定することができ、かつ、トルクリップルによる操舵トルク脈動を低減することができる。またトルクリップルの位相と振幅の変化に対して適切な補償電流を重畳でき、操舵トルクの脈動を低減できる。 As described above, according to the present invention, the torque sensor 3 for detecting the steering torque Ts by the driver and the electric power assist for the motor necessary for generating the assist torque for assisting the steering torque according to the detected steering torque. An electric power assist controller 71 for calculating the target current 43, an angle sensor 6 for detecting the motor rotation angle θm of the motor, and a current driver 72 for driving the motor current so as to coincide with the electric power assist target current 43. The electric power assist controller 71 estimates the phase difference and the amplitude φ of the torque ripple acting on the motor with respect to the torque ripple reference wave based on the motor rotation angle θm and the steering torque Ts or the motor rotation angle θm. Phase difference / amplitude estimator 44, motor rotation angle θm, phase difference / amplitude estimator A compensation current computing unit 45 for computing a compensation current I comp which has a periodicity with respect to the motor rotational angle Zui, the target current corrector 46 for correcting the target current for electric power assist 43 by the compensation current I comp, the The phase / amplitude estimator 44, the compensation current calculator 45, and the target current corrector 46 perform sequential calculation at a predetermined sampling period to constitute feedback control for reducing the pulsation of the steering torque Ts or the motor rotation angle θm. I made it. This makes it possible to estimate the amplitude of the torque ripple acting as disturbance torque on the motor shaft and the phase difference with respect to the reference wave even during the electric power steering control, and to reduce the steering torque pulsation due to the torque ripple. Can do. In addition, an appropriate compensation current can be superimposed on changes in the phase and amplitude of the torque ripple, and the pulsation of the steering torque can be reduced.

また、位相・振幅調整器４４は、モータの回転角度θｍ、相殺するトルクリップルの発生調波次数ｎ及びモータの極対数Ｐｍに基づく正弦波成分(sin(ｎＰｍθｍ))及び余弦波成分(cos(ｎＰｍθｍ))からなる基準波ベクトル[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]を演算する基準波ベクトル演算器４４１を備え、基準波ベクトル[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]と、操舵トルクＴｓ又はモータ回転角度θｍに基づいてモータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定するようにした。これにより、補償電流の位相と振幅を変化させることができ、トルクリップルの位相と振幅の変化に対して適切な補償電流を重畳でき、操舵トルクの脈動を低減できる。   The phase / amplitude adjuster 44 also includes a sine wave component (sin (nPmθm)) and a cosine wave component (cos (cos ()) based on the rotation angle θm of the motor, the harmonic order n of the torque ripple to be canceled and the pole pair number Pm of the motor. a reference wave vector calculator 441 for calculating a reference wave vector [sin (nPmθm) cos (nPmθm)] consisting of nPmθm)), a reference wave vector [sin (nPmθm) cos (nPmθm)], and a steering torque Ts or motor The phase difference and amplitude of the torque ripple acting on the motor with respect to the torque ripple reference wave are estimated based on the rotation angle θm. As a result, the phase and amplitude of the compensation current can be changed, an appropriate compensation current can be superimposed on the change in the phase and amplitude of the torque ripple, and the pulsation of the steering torque can be reduced.

また、位相・振幅調整器４４は、操舵トルクＴｓ又はモータ回転角度θｍを微分して得られるモータ回転角速度ωｍから運転者の操舵成分である低周波数領域を除去するフィルタ４４２を備え、フィルタでフィルタ処理した操舵トルクＴｓ又はフィルタでフィルタ処理したモータ回転角速度ωｍに基づいて、モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定するようにした。これにより、運転者の操舵成分を除去し脈動成分を主に含んだ操舵トルク、または、モータ回転角速度から補償電流の位相と振幅を調整するため、運転者の操舵との干渉を防ぐことができる。   Further, the phase / amplitude adjuster 44 includes a filter 442 for removing a low frequency region that is a steering component of the driver from the motor rotation angular velocity ωm obtained by differentiating the steering torque Ts or the motor rotation angle θm. Based on the processed steering torque Ts or the motor rotational angular velocity ωm filtered by the filter, the phase difference and the amplitude of the torque ripple acting on the motor with respect to the torque ripple reference wave are estimated. This eliminates the driver's steering component and adjusts the phase and amplitude of the compensation current from the steering torque mainly including the pulsating component or the motor rotational angular velocity, thereby preventing interference with the driver's steering. .

また、操舵トルクＴｓ又はモータ回転角度θｍを微分して得られるモータ回転角速度ωｍの高周波数成分の位相を進ませるフィルタ４４２を備え、フィルタでフィルタ処理した操舵トルクＴｓ又はフィルタでフィルタ処理したモータ回転角速度ωｍに基づいて、モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定するようにした。これにより、高周波数領域におけるモータ電流入力からトルクセンサの出力までの位相遅れによるトルクリップル低減効果の低下を防ぐことができ、高周波数領域までトルクリップルを低減できる。   Further, a filter 442 for advancing the phase of the high frequency component of the motor rotational angular velocity ωm obtained by differentiating the steering torque Ts or the motor rotational angle θm is provided, and the steering torque Ts filtered by the filter or the motor rotation filtered by the filter Based on the angular velocity ωm, the phase difference and the amplitude of the torque ripple acting on the motor with respect to the torque ripple reference wave are estimated. Thereby, it is possible to prevent a reduction in the torque ripple reduction effect due to a phase delay from the motor current input to the output of the torque sensor in the high frequency region, and it is possible to reduce the torque ripple to the high frequency region.

また、モータ回転角速度ωｍが速い領域では、補償電流Ｉcompの基準波に対する位相差及び補償電流の振幅の推定を停止、又は、補償電流の大きさを低減する、又は、補償電流で電動パワーアシスト用目標電流を補正しないようにした。これにより、モータ回転速度が高く、トルクリップルの振動周波数が高い領域では、ステアリング機構の減衰特性などにより、操舵トルクの脈動が減衰するため、トルクリップルによる操舵トルク脈動への影響が小さくなる。よって、不要な補償電流を低減でき、また、高周波数領域での補償電流算負荷を軽減できる。
In the region where the motor rotational angular velocity ωm is high, the estimation of the phase difference of the compensation current I comp with respect to the reference wave and the amplitude of the compensation current is stopped, the magnitude of the compensation current is reduced, or the electric power assist is performed with the compensation current. The target current for use was not corrected. As a result, in the region where the motor rotation speed is high and the vibration frequency of the torque ripple is high, the pulsation of the steering torque is attenuated due to the damping characteristic of the steering mechanism, and the influence of the torque ripple on the steering torque pulsation is reduced. Therefore, an unnecessary compensation current can be reduced, and a compensation current calculation load in a high frequency region can be reduced.

この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング制御装置を備えた電動パワーステアリングシステムの概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram of the electric power steering system provided with the electric power steering control apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図１のコントローラユニットの要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the controller unit of FIG. 図２の電動パワーアシスト制御器のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of the electric power assist controller of FIG. 2. 図３の位相・振幅推定器及び補償電流演算器の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing operations of a phase / amplitude estimator and a compensation current calculator of FIG. 3. 図３の位相・振幅推定器及び補償電流演算器の動作を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating operations of a phase / amplitude estimator and a compensation current calculator of FIG. 3. この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング制御装置の電動パワーアシスト制御器のブロック図である。It is a block diagram of the electric power assist controller of the electric power steering control device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２による位相・振幅推定器及び補償電流演算器の動作を示すブロック図である。It is a block diagram which shows operation | movement of the phase / amplitude estimator and compensation current calculator by Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ ステアリングホイール、２ ステアリング軸、３ トルクセンサ、４ (三相)モータ、５ 減速機構、６ 角度センサ、７ コントローラユニット、８ 転舵輪、１１ 車速センサ、１９ 電流センサ、２１ スイッチング素子駆動回路、２２ インバータ、２３ バッテリ、３１〜３４ インターフェース(Ｉ／Ｆ)、３５ 位相補償器、３６ 基本アシスト電流補償器、３７ 角速度演算器、３８ ダンピング補償電流演算器、３９ 摩擦補償電流演算器、４０ 角加速度演算器、４１ 慣性補償電流演算器、４２ オブザーバダンピング補償電流演算器、４３ 電動パワーアシスト用目標電流、４４ 位相・振幅推定器、４５ 補償電流演算器、４６ 目標電流補正器、４７ 補正済電動パワーアシスト用目標電流、６１Ａ〜６１Ｃ，６２Ａ〜６２Ｃ スイッチング素子、７１ 電動パワーアシスト制御部、７２ 電流制御部、４４１ 基準波ベクトル演算器、４４２ フィルタ処理器、４４３ ゲイン掛算器、４４４ 掛算器、４４５ 積分器、４４６ ゲイン掛算器、４４７ 微分器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel, 2 Steering shaft, 3 Torque sensor, 4 (Three phase) motor, 5 Deceleration mechanism, 6 Angle sensor, 7 Controller unit, 8 Steering wheel, 11 Vehicle speed sensor, 19 Current sensor, 21 Switching element drive circuit, 22 Inverter, 23 battery, 31-34 interface (I / F), 35 phase compensator, 36 basic assist current compensator, 37 angular velocity calculator, 38 damping compensation current calculator, 39 friction compensation current calculator, 40 angular acceleration calculation 41, inertia compensation current calculator, 42 observer damping compensation current calculator, 43 electric power assist target current, 44 phase / amplitude estimator, 45 compensation current calculator, 46 target current corrector, 47 corrected electric power assist Target current, 61A-61C, 62A-62C Switching element, 71 an electric power assist control section, 72 a current controller, 441 a reference wave vector calculator, 442 filter processor, 443 a gain multiplier, 444 multipliers, 445 an integrator, 446 gain multiplier, 447 differentiator.

Claims (7)

運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサと、
検出された前記操舵トルクに応じて前記操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するのに必要なモータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御器と、
前記モータのモータ回転角度を検出する角度センサと、
前記電動パワーアシスト用目標電流に一致するように前記モータの電流を駆動する電流駆動器と、
を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
前記電動パワーアシスト制御器が、
前記モータ回転角度及び前記操舵トルク、又は前記モータ回転角度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定する位相・振幅推定器と、
前記モータ回転角度及び前記位相・振幅推定器で推定した位相差、振幅に基づいて前記モータ回転角度に対して周期性を持った補償電流を演算する補償電流演算器と、
前記電動パワーアシスト用目標電流を前記補償電流で補正する目標電流補正器と、
を備え、
前記位相・振幅推定器、補償電流演算器及び目標電流補正器が所定のサンプリング周期で逐次演算を行い、前記操舵トルク又は前記モータ回転角度の脈動を低減するフィードバック制御を構成し、
前記位相・振幅調整器は、
前記操舵トルク又は前記モータ回転角度を微分して得られるモータ回転角速度から運転者の操舵成分である低周波数領域を除去するフィルタを備え、
前記フィルタでフィルタ処理した操舵トルク又は前記フィルタでフィルタ処理したモータ回転角速度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定する、
ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 A torque sensor for detecting steering torque by the driver;
An electric power assist controller that calculates a target current for electric power assist of a motor necessary to generate an assist torque that assists the steering torque according to the detected steering torque;
An angle sensor for detecting a motor rotation angle of the motor;
A current driver for driving the current of the motor to match the target current for electric power assist;
An electric power steering control device comprising:
The electric power assist controller is
A phase / amplitude estimator for estimating a phase difference and an amplitude of a torque ripple acting on the motor with respect to a torque ripple reference wave based on the motor rotation angle and the steering torque, or the motor rotation angle;
A compensation current calculator for calculating a compensation current having periodicity with respect to the motor rotation angle based on the motor rotation angle and the phase difference and amplitude estimated by the phase / amplitude estimator;
A target current corrector for correcting the target current for electric power assist with the compensation current;
With
The phase / amplitude estimator, the compensation current calculator and the target current corrector sequentially calculate with a predetermined sampling period, and constitute feedback control for reducing the pulsation of the steering torque or the motor rotation angle ,
The phase / amplitude adjuster is
A filter that removes a low frequency region that is a steering component of a driver from a motor rotation angular velocity obtained by differentiating the steering torque or the motor rotation angle;
Based on the steering torque filtered by the filter or the motor rotational angular velocity filtered by the filter, the phase difference and amplitude of the torque ripple acting on the motor with respect to the torque ripple reference wave are estimated.
An electric power steering control device. 運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサと、
検出された前記操舵トルクに応じて前記操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するのに必要なモータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御器と、
前記モータのモータ回転角度を検出する角度センサと、
前記電動パワーアシスト用目標電流に一致するように前記モータの電流を駆動する電流駆動器と、
を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
前記電動パワーアシスト制御器が、
前記モータ回転角度及び前記操舵トルク、又は前記モータ回転角度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定する位相・振幅推定器と、
前記モータ回転角度及び前記位相・振幅推定器で推定した位相差、振幅に基づいて前記モータ回転角度に対して周期性を持った補償電流を演算する補償電流演算器と、
前記電動パワーアシスト用目標電流を前記補償電流で補正する目標電流補正器と、
を備え、
前記位相・振幅推定器、補償電流演算器及び目標電流補正器が所定のサンプリング周期で逐次演算を行い、前記操舵トルク又は前記モータ回転角度の脈動を低減するフィードバック制御を構成し、
前記操舵トルク又は前記モータ回転角度を微分して得られるモータ回転角速度の高周波数成分の位相を進ませるフィルタを備え、
前記フィルタでフィルタ処理した操舵トルク又は前記フィルタでフィルタ処理したモータ回転角速度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定する、
ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 A torque sensor for detecting steering torque by the driver;
An electric power assist controller that calculates a target current for electric power assist of a motor necessary to generate an assist torque that assists the steering torque according to the detected steering torque;
An angle sensor for detecting a motor rotation angle of the motor;
A current driver for driving the current of the motor to match the target current for electric power assist;
An electric power steering control device comprising:
The electric power assist controller is
A phase / amplitude estimator for estimating a phase difference and an amplitude of a torque ripple acting on the motor with respect to a torque ripple reference wave based on the motor rotation angle and the steering torque, or the motor rotation angle;
A compensation current calculator for calculating a compensation current having periodicity with respect to the motor rotation angle based on the motor rotation angle and the phase difference and amplitude estimated by the phase / amplitude estimator;
A target current corrector for correcting the target current for electric power assist with the compensation current;
With
The phase / amplitude estimator, the compensation current calculator and the target current corrector sequentially calculate with a predetermined sampling period, and constitute feedback control for reducing the pulsation of the steering torque or the motor rotation angle ,
A filter for advancing the phase of the high frequency component of the motor rotation angular velocity obtained by differentiating the steering torque or the motor rotation angle;
Based on the steering torque filtered by the filter or the motor rotational angular velocity filtered by the filter, the phase difference and amplitude of the torque ripple acting on the motor with respect to the torque ripple reference wave are estimated.
An electric power steering control device. 運転者による操舵トルクを検出するトルクセンサと、
検出された前記操舵トルクに応じて前記操舵トルクを補助するアシストトルクを発生するのに必要なモータの電動パワーアシスト用目標電流を演算する電動パワーアシスト制御器と、
前記モータのモータ回転角度を検出する角度センサと、
前記電動パワーアシスト用目標電流に一致するように前記モータの電流を駆動する電流駆動器と、
を備えた電動パワーステアリング制御装置であって、
前記電動パワーアシスト制御器が、
前記モータ回転角度及び前記操舵トルク、又は前記モータ回転角度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定する位相・振幅推定器と、
前記モータ回転角度及び前記位相・振幅推定器で推定した位相差、振幅に基づいて前記モータ回転角度に対して周期性を持った補償電流を演算する補償電流演算器と、
前記電動パワーアシスト用目標電流を前記補償電流で補正する目標電流補正器と、
を備え、
前記位相・振幅推定器、補償電流演算器及び目標電流補正器が所定のサンプリング周期で逐次演算を行い、前記操舵トルク又は前記モータ回転角度の脈動を低減するフィードバック制御を構成し、
モータ回転角速度が速い領域では、前記補償電流の前記基準波に対する位相差及び補償電流の振幅の推定を停止、又は、前記補償電流の大きさを低減する、又は、前記補償電流で前記電動パワーアシスト用目標電流を補正しない、
ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 A torque sensor for detecting steering torque by the driver;
An electric power assist controller that calculates a target current for electric power assist of a motor necessary to generate an assist torque that assists the steering torque according to the detected steering torque;
An angle sensor for detecting a motor rotation angle of the motor;
A current driver for driving the current of the motor to match the target current for electric power assist;
An electric power steering control device comprising:
The electric power assist controller is
A phase / amplitude estimator for estimating a phase difference and an amplitude of a torque ripple acting on the motor with respect to a torque ripple reference wave based on the motor rotation angle and the steering torque, or the motor rotation angle;
A compensation current calculator for calculating a compensation current having periodicity with respect to the motor rotation angle based on the motor rotation angle and the phase difference and amplitude estimated by the phase / amplitude estimator;
A target current corrector for correcting the target current for electric power assist with the compensation current;
With
The phase / amplitude estimator, the compensation current calculator and the target current corrector sequentially calculate with a predetermined sampling period, and constitute feedback control for reducing the pulsation of the steering torque or the motor rotation angle ,
In a region where the motor rotational angular velocity is high, estimation of the phase difference of the compensation current with respect to the reference wave and the amplitude of the compensation current is stopped, or the magnitude of the compensation current is reduced, or the electric power assist is performed with the compensation current. Do not correct the target current for
An electric power steering control device. 前記操舵トルク又は前記モータ回転角度を微分して得られるモータ回転角速度の高周波数成分の位相を進ませるフィルタを備え、
前記フィルタでフィルタ処理した操舵トルク又は前記フィルタでフィルタ処理したモータ回転角速度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング制御装置。 A filter for advancing the phase of the high frequency component of the motor rotation angular velocity obtained by differentiating the steering torque or the motor rotation angle;
On the basis of the motor rotational angular velocity filtered by the steering torque or the filter was filtered by a filter, according to claim 1, characterized in that for estimating the phase difference and amplitude with respect to the torque ripple reference wave of the torque ripple acting on the motor The electric power steering control device described in 1. 前記操舵トルク又は前記モータ回転角度を微分して得られるモータ回転角速度の高周波数成分の位相を進ませるフィルタを備え、
前記フィルタでフィルタ処理した操舵トルク又は前記フィルタでフィルタ処理したモータ回転角速度に基づいて、前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定することを特徴とする請求項３に記載の電動パワーステアリング制御装置。 A filter for advancing the phase of the high frequency component of the motor rotation angular velocity obtained by differentiating the steering torque or the motor rotation angle;
Based on the motor rotational angular velocity filtered by the steering torque or the filter was filtered by the filter, according to claim 3, characterized in that for estimating the phase difference and amplitude with respect to the torque ripple reference wave of the torque ripple acting on the motor The electric power steering control device described in 1. モータ回転角速度が速い領域では、前記補償電流の前記基準波に対する位相差及び補償電流の振幅の推定を停止、又は、前記補償電流の大きさを低減する、又は、前記補償電流で前記電動パワーアシスト用目標電流を補正しないことを特徴とする請求項１または４に記載の電動パワーステアリング制御装置。 In a region where the motor rotational angular velocity is high, estimation of the phase difference of the compensation current with respect to the reference wave and the amplitude of the compensation current is stopped, or the magnitude of the compensation current is reduced, or the electric power assist is performed with the compensation current. 5. The electric power steering control device according to claim 1 , wherein the target current is not corrected. 前記位相・振幅調整器は、
モータの回転角度θｍ、相殺するトルクリップルの発生調波次数ｎ及びモータの極対数Ｐｍに基づく正弦波成分(sin(ｎＰｍθｍ))及び余弦波成分(cos(ｎＰｍθｍ))からなる基準波ベクトル[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]を演算する基準波ベクトル演算器を備え、
前記基準波ベクトル[sin(ｎＰｍθｍ) cos(ｎＰｍθｍ)]と、前記操舵トルク又は前記モータ回転角度に基づいて前記モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差及び振幅を推定することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の電動パワーステアリング制御装置。 The phase / amplitude adjuster is
A reference wave vector [sin which is composed of a sine wave component (sin (nPmθm)) and a cosine wave component (cos (nPmθm)) based on the rotation angle θm of the motor, the harmonic order n of the torque ripple to be canceled and the pole pair number Pm of the motor (nPmθm) cos (nPmθm)] to calculate a reference wave vector calculator,
Based on the reference wave vector [sin (nPmθm) cos (nPmθm)] and the steering torque or the motor rotation angle, the phase difference and amplitude of the torque ripple acting on the motor with respect to the torque ripple reference wave are estimated. The electric power steering control device according to any one of claims 1 to 6 .
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