JP5971479B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
電動パワーステアリング制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5971479B2 JP5971479B2 JP2013034267A JP2013034267A JP5971479B2 JP 5971479 B2 JP5971479 B2 JP 5971479B2 JP 2013034267 A JP2013034267 A JP 2013034267A JP 2013034267 A JP2013034267 A JP 2013034267A JP 5971479 B2 JP5971479 B2 JP 5971479B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- steering
- motor
- torque
- electric power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
このようにトルクセンサの検出値に基づいてフィードバック制御を行う場合、トルクセンサの検出値の振動やモータ制御タイミングの遅延に起因して、自励振動や共振が発生する可能性がある。従って、これらの自励振動や共振を抑制するために、安定化制御を行う必要がある。
そこで、電動パワーステアリング制御装置は、ステアリングホイールに対する操作状態や車両の走行状態に基づき、アシスト制御のための制御量を決定すると共に、振動の低減や共振の防止を行う安定化制御のための制御量を別途決定し、これらの制御量を合算してモータに出力する。
また、特許文献2には、モータ回転数に応じてフィードフォワード制御及びフィードバック制御のパラメータを変更することにより、ステアリングの保舵時における振動や騒音を低減するようにした電動パワーステアリング装置が開示されている。
また、上述した特許文献2の電動パワーステアリング装置においては、様々な運転状況に適応した制御を行うためには、各運転状況毎に制御を構築しなければならず、制御系が複雑化する可能性がある。
このように構成された本発明においては、安定化制御手段が出力した第2の制御量に応じたモータの動作より、コラムシャフトに発生する角速度及びコラムシャフトに作用するトルクのそれぞれの時間変動が抑制されるので、コラムシャフトの弾性振動やノイズによる高周波振動、あるいは路面からの反力に起因する振動やタイヤと路面との摩擦振動等、電動パワーステアリング装置に発生する種々の振動の低減を図ることができ、ステアリングホイールから運転者に伝わる振動を低減することができる。
また、安定化制御手段は、操舵トルク及びコラムシャフトに発生する角速度の位相に応じて、操舵トルク又はコラムシャフトに発生する角速度のうち、振動の山又は谷の近傍にある方の振動を低減するように第2の制御量を決定するので、電動パワーステアリング装置に発生する種々の振動を一層効果的に低減することができる。
このように構成された本発明においては、安定化制御手段は、モータ角速度には、コラムシャフトのねじれによって発生するトルクの振動、あるいは路面からの反力に起因する振動やタイヤと路面との摩擦振動等が含まれていることを利用して、モータ角速度から操舵成分を除去して粘性を付与するという簡易な演算により第2の制御量を決定するので、電動パワーステアリング装置に発生する種々の振動を簡易に低減することができる。
まず、図1により、本発明の実施形態による電動パワーステアリング制御装置の構成を説明する。図1は、本発明の実施形態による電動パワーステアリング制御装置が制御する電動パワーステアリング装置を示す概略斜視図である。
ステアリングホイール2には、ステアリングホイール2の操舵角を検出する操舵角センサ12が設けられている。コラムシャフト4には、コラムシャフト4に作用している操舵トルクを検出するトルクセンサ14が設けられている。モータ10には、モータ10の回転角を検出するモータ角センサ16が設けられている。これらの操舵角センサ12、トルクセンサ14、及びモータ角センサ16から出力される信号は、電動パワーステアリング制御装置18に入力される。電動パワーステアリング制御装置18は、操舵角センサ12、トルクセンサ14、及びモータ角センサ16から入力される信号に基づき、モータ10を制御する。この電動パワーステアリング制御装置18は、ステアリングホイール2の操舵に基づく第1の制御量をモータ10に出力するアシスト制御部と、振動の低減やステアリングフィールの向上のための第2の制御量をモータ10に出力する安定化制御部とを有する。
図2に示すように、コラムシャフト4には、ステアリングホイール2から正入力が加えられる。この正入力は、ステアリングホイール2に対する運転者の操舵力である。また、コラムシャフト4には、タイヤ8からタイロッド6及びリンク機構を介して逆入力が加えられる。この逆入力には、路面からの反力やタイヤ8と路面との摩擦振動が含まれる。
トルクセンサ14は、トルクセンサ14を構成するトーションバーのねじれ量を電動パワーステアリング制御装置18に出力する。このトーションバーのねじれ量は、コラムシャフト4に作用する操舵トルクに比例している。
電動パワーステアリング制御装置18のアシスト制御部20は、アシストマップを参照し、トルクセンサ14から入力されたねじれ量に対応する制御量を決定する。
さらに、電動パワーステアリング制御装置18の安定化制御部22は、操舵角センサ12、トルクセンサ14、及びモータ角センサ16から入力される信号に基づき、振動の低減やステアリングフィールの向上のための制御量を決定する。
電動パワーステアリング制御装置18は、アシスト制御部20が決定した制御量と安定化制御部22が決定した制御量とを加算してモータ10に出力する。
モータ10は、入力された制御量に応じたトルクをコラムシャフト4に付与する。これにより、振動の低減やステアリングフィールの向上を実現しつつ、ステアリングホイール2に対する運転者の操舵力に応じたアシストトルクがコラムシャフト4に付与される。
図3は、本発明の電動パワーステアリング制御装置18の安定化制御部22による制御が行われない場合における、トルクセンサ14による検出値(トルク)とモータ角センサ16の検出値から算出したコラムシャフト4の角速度との関係を示す線図であり、図3(a)は横軸にトルク、縦軸に時間をとったトルクの時間変動を示す線図、図3(b)は横軸に時間、縦軸に角速度をとった角速度の時間変動を示す線図、図3(c)は横軸にトルク、縦軸に角速度をとった平面上にトルク及び角速度の時間変動をプロットした線図である。図4は、本発明の電動パワーステアリング制御装置18の安定化制御部22による制御が行われる場合における、トルクセンサ14による検出値(トルク)とモータ角センサ16の検出値から算出したコラムシャフト4の角速度との関係を示す線図であり、図4(a)は横軸にトルク、縦軸に時間をとったトルクの時間変動を示す線図、図4(b)は横軸に時間、縦軸に角速度をとった角速度の時間変動を示す線図、図4(c)は横軸にトルク、縦軸に角速度をとった平面上にトルク及び角速度の時間変動をプロットした線図である。
その結果、図3(c)に示すように、横軸にトルク、縦軸に角速度をとった平面において、トルク及び角速度の時間変動を表すプロットはいびつな円形を描くようになる。さらに、共振が発生した場合には、トルク及び角速度の時間変動を表すプロットは半径を徐々に拡大する渦巻形状を描く。これらの場合、運転者には大きな振動が伝わり、操作フィーリングも不快なものとなる。
即ち、安定化制御部22は、図4(c)に示すように、横軸にトルク、縦軸に角速度をとった平面において、トルク及び角速度の時間変動を表すプロットが、真円又は縦軸若しくは横軸に沿った楕円のリミットサイクルを描くように制御を行う。これにより、良好な操作フィーリングが得られるようになる。
さらに、安定化制御部22は、トルクセンサ14による検出値の時間変動幅及びモータ角センサ16の検出値から算出したコラムシャフト4の角速度の時間変動幅を減少させるように制御を行う。即ち、安定化制御部22は、図4(c)に示したリミットサイクルの半径を縮小させるように制御を行う。これにより、運転者に伝わる振動が抑制される。
ステップS1、S2及びS3の後、ステップS4に進み、電動パワーステアリング制御装置18は、ステップS1、S2及びS3によって得られた制御量を加算することにより、最終的なモータトルク指令を演算し、モータ10に出力する。
ステップS4の後、電動パワーステアリング制御装置18は、電動パワーステアリング制御処理を終了する。
図7は、第1実施形態のアシスト制御部20による基本アシストトルク演算のフローチャートである。
ステップS13の後、アシスト制御部20は基本アシストトルク演算を終了する。
図8は、第1実施形態の安定化制御部22による、モータ角速度変動抑制トルク演算のフローチャートである。モータ角速度変動抑制トルク演算が開始されると、ステップS21において、安定化制御部22は、モータ角センサ16によって検出されたモータ角を読み込む。
また、ステップS24において、安定化制御部22は、ステップS22において算出したモータ角速度から、運転者の操舵による周波数成分を抽出する。具体的には、図5に示すように、安定化制御部22はステップS22において算出したモータ角速度をローパスフィルタLPF2に入力し、運転者の操舵による周波数成分を抽出する。このローパスフィルタLPF2は、5Hz以下の周波数の信号を通過させることにより、運転者の操舵による周波数成分を抽出する。
ステップS26の後、安定化制御部22はモータ角速度変動抑制トルク演算を終了する。
図9に示すように、ステップS23において計測ノイズによる周波数成分を除去したモータ角速度は、運転者の意図に対応する角速度(図9における破線)を中心値とし、さらに、コラムシャフト4のねじれによって発生するトルクの振動、あるいは路面からの反力に起因する振動やタイヤ8と路面との摩擦振動による高周波の振動を含みながら変動する(図9における実線)。上述したモータ角速度変動抑制トルク演算のステップS25において、安定化制御部22が、計測ノイズによる周波数成分を除去したモータ角速度から、運転者の操舵による周波数成分を減算することにより、運転者の意図に対応する角速度を基準とするモータ角速度の変動、即ちモータ角速度変動が抽出される。安定化制御部22は、このように抽出したモータ角速度変動を粘性減衰させるように、即ち、図9に示すようにモータ角速度変動の振幅を矢印の方向に減衰させることによって、コラムシャフト4に発生する角速度及びコラムシャフト4に作用するトルクのそれぞれの時間変動幅を減少させるように、モータトルク指令を演算する。
図10は、第1実施形態の安定化制御部22による、角速度差抑制トルク演算のフローチャートである。
この操舵角速度は、コラムシャフト4に発生するねじれ角の時間微分値と、モータ角速度との和として表すことができる。さらに、コラムシャフト4に発生するねじれ角は、ステアリングホイール2に対する操舵トルクに所定の係数を乗じた値として算出することができる。従って、安定化制御部22が操舵角速度を算出することは、モータ角速度及び操舵トルクを検出することに相当する。
また、ステップS34において、安定化制御部22は、図8に示したモータ角速度変動抑制トルク演算のステップS22において算出したモータ角速度を読み出し、このモータ角速度から計測ノイズによる周波数成分を除去する。具体的には、図5に示すように、安定化制御部22はステップS22において算出したモータ角速度をローパスフィルタLPF3aに入力し、計測ノイズによる周波数成分を除去する。
上述したように、操舵角速度は、操舵トルクに所定の係数を乗じた値の時間微分値と、モータ角速度との和として表される。即ち、モータ角速度から操舵角速度を減算した差分値を0にすることは、操舵トルクの時間微分値を0にすること相当する。従って、安定化制御部22は、操舵トルクの時間微分値を0にするようにモータ10を制御することになる。
これにより、ステアリングホイール2とモータ10との間のコラムシャフト4のねじれの変動(即ちコラムシャフト4に作用するトルクの変動)が減少する。その結果、図4(c)に示したように、横軸にトルク、縦軸に角速度をとった平面において、トルク及び角速度の時間変動を表すプロットが、滑らかなリミットサイクルを描くようになる。
そこで、安定化制御部22は、ステップS35において、ステップS32で算出した操舵角速度が正の場合には、ステップS33においてモータ角速度から操舵角速度を減算した差分値を0以下の所定の範囲内(本実施形態においては−p以上且つ0以下の範囲内。図11において斜線により示す範囲内)にするようにゲインを設定する。安定化制御部22は、モータ角速度から操舵角速度を減算した差分値がこの所定の範囲内にある場合に、操舵角速度とモータ角速度とが一致しているものとする。
一方、ステップS35において、ステップS32で算出した操舵角速度が負の場合には、ステップS33においてモータ角速度から操舵角速度を減算した差分値を0以上の所定の範囲内(本実施形態においては0以上且つp以下の範囲内。図11において斜線により示す範囲内)とするようにゲインを設定する。安定化制御部22は、モータ角速度から操舵角速度を減算した差分値がこの所定の範囲内にある場合に、操舵角速度とモータ角速度とが一致しているものとする。
そこで、安定化制御部22は、操舵角速度とモータ角速度との差が大きいほど、操舵角速度とモータ角速度との差を0にするまでに要する時間が長くなるように、ゲインを決定する。
図12は、本発明の電動パワーステアリング制御装置18における、操舵角速度とモータ角速度との角速度差と、この角速度差の時間微分値(以下、「収束速度」という)との関係を示す線図である。図12において点線により示す円弧は、ゲインの値が固定値である場合における角速度差と収束速度との関係を、初期の角速度差がV1、V2、V3、及びV4である場合のそれぞれについて表している。
図12に示すように、安定化制御部22は、収束速度を所定値VL以下に保持するように、且つ、最終的に角速度差が0となる時に収束速度が0になるように、ゲインの値を初期値から徐々に減少させる。これにより、操舵角速度とモータ角速度との差が大きいほど、操舵角速度とモータ角速度との差を0にするまでに要する時間が長くなる。
ステップS36の後、安定化制御部22は角速度差抑制トルク演算を終了する。
ステップS41、S42及びS43の後、ステップS44に進み、電動パワーステアリング制御装置18は、ステップS41、S42及びS43によって得られた制御量を加算することにより、最終的なモータトルク指令を演算し、モータ10に出力する。
ステップS44の後、電動パワーステアリング制御装置18は、電動パワーステアリング制御処理を終了する。
図15は、第2実施形態の安定化制御部22による、モータ角速度及び操舵トルク変動抑制トルク演算のフローチャートである。モータ角速度変動抑制トルク演算が開始されると、ステップS51において、安定化制御部22は、トルクセンサ14によって検出された操舵トルクを読み込む。
また、ステップS54において、安定化制御部22は、ステップS53において算出したモータ角速度から計測ノイズによる周波数成分を除去する。具体的には、図13に示すように、安定化制御部22はステップS53において算出したモータ角速度をローパスフィルタLPF5に入力し、計測ノイズによる周波数成分を除去する。このローパスフィルタLPF5は、50Hz以下の周波数の信号を通過させることにより、それ以上の周波数の信号を計測ノイズとして除去する。
安定化制御部22は、位相角θが、0≦θ<π/4、3π/4≦θ<5π/4、又は7π/4≦θ<2πの範囲内にある場合には、操舵トルクが振動の山又は谷の近傍にあることから、モータ10が発生させるトルクを抑制するようにゲインを決定する。また、安定化制御部22は、位相角θが、π/4≦θ<3π/4、又は5π/4≦θ<7π/4の範囲内にある場合には、モータ角速度が振動の山又は谷の近傍にあることから、モータ角速度を抑制するようにゲインを決定する。
ステップS58の後、安定化制御部22はモータ角速度及び操舵トルク変動抑制トルク演算を終了する。
上述した実施形態においては、コラムシャフト4に作用する操舵トルクをトルクセンサ14により直接的に検出し、コラムシャフト4の角速度をモータ角センサ16の検出値から算出するが、他の手段や方法により、コラムシャフト4に作用する操舵トルクやコラムシャフト4の角速度を直接的に又は間接的に検出するようにしてもよい。例えば、コラムシャフト4に連結されるステアリング機構のピニオンギアに作用するトルクや角速度に基づき、コラムシャフト4に作用するトルクや角速度を間接的に算出してもよい。
また、上述した実施形態においては、モータ10がアシストトルクを直接的にコラムシャフト4に付与するが、コラムシャフト4に連結されるステアリング機構のピニオンギア等の他の構成部品を介して間接的にアシストトルクをコラムシャフト4に付与するようにしてもよい。
2 ステアリングホイール
4 コラムシャフト
6 タイロッド
8 タイヤ
10 モータ
12 操舵角センサ
14 トルクセンサ
16 モータ角センサ
18 電動パワーステアリング制御装置
20 アシスト制御部
22 安定化制御部
Claims (2)
- ステアリングホイールと転舵輪とを連結するコラムシャフトにアシストトルクを付与するモータを、運転者による上記ステアリングホイールの操舵に応じて制御する、電動パワーステアリング制御装置において、
上記ステアリングホイールの操舵に基づく第1の制御量を上記モータに出力するアシスト制御手段と、
上記コラムシャフトに発生する角速度及び上記コラムシャフトに作用するトルクを検出し、これらの角速度及びトルクのそれぞれの時間変動幅を減少させるように第2の制御量を上記モータに出力する安定化制御手段と、を有し、
上記安定化制御手段は、上記ステアリングホイールに対する操舵トルクを検出し、この操舵トルク及び上記コラムシャフトに発生する角速度の位相に応じて、上記角速度を減少させるように、又は上記操舵トルクを減少させるように、上記第2の制御量を上記モータに出力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。 - 上記安定化制御手段は、上記モータの角度を検出し、このモータの角度の時間微分値から運転者の操舵による操舵成分を除去した値に粘性を付与するように、上記第2の制御量を上記モータに出力する、請求項1に記載の電動パワーステアリング制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013034267A JP5971479B2 (ja) | 2013-02-25 | 2013-02-25 | 電動パワーステアリング制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013034267A JP5971479B2 (ja) | 2013-02-25 | 2013-02-25 | 電動パワーステアリング制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014162321A JP2014162321A (ja) | 2014-09-08 |
JP5971479B2 true JP5971479B2 (ja) | 2016-08-17 |
Family
ID=51613345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013034267A Active JP5971479B2 (ja) | 2013-02-25 | 2013-02-25 | 電動パワーステアリング制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5971479B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102200097B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2021-01-07 | 현대자동차주식회사 | 전동식 파워 스티어링 장치의 조향 기어비 보상 시스템 및 방법 |
JP2020055357A (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 日本電産株式会社 | トルク制御装置およびパワーステアリング装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3712876B2 (ja) * | 1998-12-01 | 2005-11-02 | 三菱電機株式会社 | 電動式パワーステアリング制御装置 |
JP4229929B2 (ja) * | 2005-06-02 | 2009-02-25 | 三菱電機株式会社 | 電動パワーステアリング制御装置 |
JP4223501B2 (ja) * | 2005-07-15 | 2009-02-12 | 三菱電機株式会社 | 電動式パワーステアリング制御装置 |
JP4227133B2 (ja) * | 2005-10-18 | 2009-02-18 | 三菱電機株式会社 | 電動パワーステアリング制御装置 |
JP2008001322A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | パワーステアリング装置及び振動状態検出方法 |
JP5098341B2 (ja) * | 2007-01-17 | 2012-12-12 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
JP4468415B2 (ja) * | 2007-06-29 | 2010-05-26 | 三菱電機株式会社 | 電動パワーステアリング制御装置 |
-
2013
- 2013-02-25 JP JP2013034267A patent/JP5971479B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014162321A (ja) | 2014-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5383818B2 (ja) | 電動パワーステアリング制御装置 | |
JP6504322B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP4468415B2 (ja) | 電動パワーステアリング制御装置 | |
US8326493B2 (en) | Motor driven power steering control apparatus for suppressing vibration | |
JP5642272B2 (ja) | 電動パワーステアリングの制御装置 | |
JP5575919B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP6041076B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP6065016B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP5994959B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JPWO2016104427A1 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP6173608B2 (ja) | 操舵制御装置 | |
JPWO2011037019A1 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2007084006A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2008018825A (ja) | 電動パワーステアリング装置の制御装置 | |
JP5971480B2 (ja) | 電動パワーステアリング制御装置 | |
JP2014058295A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP5971479B2 (ja) | 電動パワーステアリング制御装置 | |
JP5959981B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP5475973B2 (ja) | 電動パワーステアリングの制御装置 | |
JP6737026B2 (ja) | ステアリング制御装置 | |
JP5028888B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置の制御装置 | |
JP2012180011A (ja) | 車両の姿勢制御装置 | |
JP5936277B2 (ja) | 電動パワーステアリングの制御装置 | |
JP5895649B2 (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP7060183B1 (ja) | 制御装置及び電動パワーステアリング装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150312 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160127 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160615 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160628 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5971479 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |