JP5975741B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
近年、トルクセンサにより検出されたステアリングホイールの操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する電動パワーステアリング装置が提案されている。
例えば、特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置は、ステアリングの操舵機構に動力を与えてステアリングの操舵力を補助する電動モータと、ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサと、このトルクセンサにより検出された操舵力の大きさに応じて電動モータに流す電流量を制御する制御回路とを備えている。そして、トルクセンサは、入力軸と出力軸とを同軸上に連結するトーションバー、入力軸の端部に取り付けられる磁石、出力軸の端部に取り付けられる一組の磁気ヨーク、及びこの一組の磁気ヨーク間に生じる磁束密度を検出する磁気センサ等より構成されている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been proposed an electric power steering device that controls the amount of current that flows through an electric motor according to the magnitude of the steering force of a steering wheel detected by a torque sensor.
For example, the electric power steering device described in Patent Document 1 is an electric motor that assists the steering force of the steering by supplying power to the steering mechanism of the steering, a torque sensor that detects the steering force of the steering, and a detection by this torque sensor. And a control circuit for controlling the amount of current flowing through the electric motor in accordance with the magnitude of the steering force. The torque sensor includes a torsion bar that coaxially connects the input shaft and the output shaft, a magnet attached to the end of the input shaft, a set of magnetic yokes attached to the end of the output shaft, and this set of The magnetic sensor is configured to detect the magnetic flux density generated between the magnetic yokes.
トルクセンサからの出力値には、ステアリングホイール、入力軸等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイールを左から右へ操舵する場合のトルクセンサの出力値と、右から左へ操舵する場合のトルクセンサの出力値とが異なる現象(ヒステリシス)が生じる。したがって、操舵フィーリングの向上、安全性の向上を図るためには、ヒステリシスを考慮して電動モータに供給する電流量を制御することが望ましい。その際、ステアリングホイールの操作方向が切り増し方向であるのか切り戻し方向であるかなどのステアリングホイールの操舵状況に応じて電動モータに供給する目標電流を設定することが望ましい。そのためには、ステアリングホイールの操舵状況を確度高く見極めることが重要となる。
本発明は、ステアリングホイールの操舵状況をより確度高く見極め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。
The output value from the torque sensor includes mechanical frictional resistance generated in a steering system such as a steering wheel and an input shaft as a disturbance. Therefore, a phenomenon (hysteresis) occurs in which the output value of the torque sensor when steering the steering wheel from left to right and the output value of the torque sensor when steering from right to left are different. Therefore, in order to improve steering feeling and safety, it is desirable to control the amount of current supplied to the electric motor in consideration of hysteresis. At this time, it is desirable to set a target current to be supplied to the electric motor in accordance with the steering state of the steering wheel, such as whether the steering wheel operating direction is the additional direction or the return direction. For that purpose, it is important to accurately determine the steering state of the steering wheel.
An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can accurately determine the steering state of a steering wheel.
かかる目的のもと、本発明は、ステアリングホイールと、当該ステアリングホイールと相対回転するピニオン軸との相対回転角度を検出する検出手段と、前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、前記ラック軸に対して前記ステアリングホイールの操作をアシストするアシストトルクを付与する電動モータと、前記検出手段の検出値に基づいて前記電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、を備え、前記目標電流算出手段は、前記相対回転角度が生じている方向と前記電動モータの回転方向と前記ステアリングホイールの操舵方向とに基づいて当該ステアリングホイールの操舵状況を判定し、前記検出手段の検出値と当該ステアリングホイールの操舵状況とに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を算出し、前記目標電流算出手段が、前記電動モータに前記ラック軸を一方の移動方向に移動させる方向のアシストトルクを生じさせる目標電流を算出するのに基となる前記相対回転角度が生じている方向の符号をプラス、当該電動モータに当該ラック軸を他方の移動方向に移動させる方向のアシストトルクを生じさせる目標電流を算出するのに基となる当該相対回転角度が生じている方向の符号をマイナスとし、前記ラック軸が前記一方の移動方向に移動する場合の前記電動モータの回転方向の符号をプラス、当該ラック軸が前記他方の移動方向に移動する場合の当該電動モータの回転方向の符号をマイナスとし、前記ラック軸を前記一方の移動方向に移動させる方向の前記ステアリングホイールの操舵方向をプラス、当該ラック軸を前記他方の移動方向に移動させる方向の当該ステアリングホイールの操舵方向をマイナスとした場合に、前記目標電流算出手段は、前記相対回転角度が生じている方向の符号と前記電動モータの回転方向の符号と前記ステアリングホイールの操舵方向の符号とが同じである場合には前記ステアリングホイールの切り増し方向であると判定し、当該相対回転角度が生じている方向の符号と当該電動モータの回転方向の符号とが同じである場合であって当該ステアリングホイールの操舵方向の符号が異なる場合および当該相対回転角度が生じている方向の符号と当該電動モータの回転方向の符号とが異なる場合であって当該ステアリングホイールの操舵方向の符号が当該相対回転角度が生じている方向の符号と同じである場合には当該ステアリングホイールの切り戻し方向であると判定することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。 For this purpose, the present invention provides a steering wheel, detection means for detecting a relative rotation angle between the steering wheel and a pinion shaft that rotates relative to the steering wheel, a rack shaft that meshes with the pinion shaft, and the rack shaft. An electric motor for applying an assist torque for assisting operation of the steering wheel; and target current calculation means for calculating a target current to be supplied to the electric motor based on a detection value of the detection means. The means determines the steering state of the steering wheel based on the direction in which the relative rotation angle is generated, the rotation direction of the electric motor, and the steering direction of the steering wheel, and the detection value of the detection means and the steering wheel calculates a target current to be supplied to the electric motor on the basis of on the steering situation, the eye The current calculation means adds a sign of the direction in which the relative rotation angle is generated to calculate a target current for generating an assist torque in a direction in which the electric motor moves the rack shaft in one movement direction. The sign of the direction in which the relative rotation angle that is used to calculate the target current for generating the assist torque in the direction of moving the rack shaft in the other movement direction of the electric motor is minus, and the rack The sign of the rotation direction of the electric motor when the shaft moves in the one movement direction is plus, and the sign of the rotation direction of the electric motor when the rack shaft moves in the other movement direction is minus, The steering direction of the steering wheel in the direction of moving the rack shaft in the one moving direction is added, and the rack shaft is moved in the other moving direction. When the steering direction of the steering wheel in the direction to be moved is negative, the target current calculation means is configured to detect the sign of the direction in which the relative rotation angle is generated, the sign of the rotation direction of the electric motor, and the steering of the steering wheel. When the sign of the direction is the same, it is determined that the steering wheel is in the additional direction, and the sign of the direction in which the relative rotation angle is generated is the same as the sign of the rotation direction of the electric motor The sign of the steering direction of the steering wheel is different when the sign of the steering direction of the steering wheel is different and the sign of the direction in which the relative rotation angle is generated is different from the sign of the rotation direction of the electric motor. Is the same as the sign of the direction in which the relative rotation angle occurs, The electric power steering apparatus is characterized in that it is determined to be in a direction .
また、前記目標電流算出手段は、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が予め定められた値よりも大きい場合に、前記ステアリングホイールの切り戻し方向である場合には、前記目標電流の絶対値が、当該検出手段が検出した検出値に応じた基準目標電流の絶対値よりも大きくなるように前記目標電流を算出するとよい。
また、前記目標電流算出手段は、前記基準目標電流と、前記検出手段が検出した検出値の絶対値が前記予め定められた値よりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転する調整値と、を用いて前記目標電流を算出するとよい。
Also, the target current calculating unit, when the absolute value of the detected value detected by the detection unit is greater than a predetermined value, when a steering back direction of the steering wheel, the absolute of the target current value, may the detection means calculates the target current to be greater than the absolute value of the reference target current corresponding to the detected value detected.
Also, the target current calculation means, said reference target current, and the adjustment value code in a case where the absolute value of the detected value detected by the detecting means is large and if the less than a predetermined value is inverted, The target current may be calculated using
また、前記目標電流算出手段は、前記基準目標電流を算出する基準目標電流算出手段と、前記調整値を設定する目標電流調整手段と、当該基準目標電流と当該調整値とを加算する加算手段と、を備え、前記目標電流調整手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて補正量を決定する決定手段と、前記ステアリングホイールの操舵状況に応じて、当該決定手段が決定した補正量を補正するとともに補正した補正量を前記調整値として出力する出力手段と、を備えるとよい。 Also, the target current calculating section includes a reference target current calculating means for calculating the reference target current, a target current adjusting means for setting the adjustment value, and adding means for adding the said reference target current and the adjustment value The target current adjusting means includes a determining means for determining a correction amount based on a detection value detected by the detecting means, and a correction amount determined by the determining means according to a steering state of the steering wheel. And output means for correcting and outputting the corrected correction amount as the adjustment value.
本発明によれば、ステアリングホイールの操舵状況をより確度高く見極めることができる。 According to the present invention, the steering state of the steering wheel can be determined with higher accuracy.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric
An electric power steering device 100 (hereinafter, also simply referred to as “
ステアリング装置100は、ドライバが操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。また、ステアリング装置100は、ステアリングシャフト102と自在継手103aを介して連結された上部連結シャフト103と、この上部連結シャフト103と自在継手103bを介して連結された下部連結シャフト108とを備えている。下部連結シャフト108は、ステアリングホイール101の回転に連動して回転する。
The
また、ステアリング装置100は、転動輪としての左右の前輪150のそれぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。
また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギアボックス107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギアボックス107にてトーションバーを介して下部連結シャフト108と連結されている。ステアリングギアボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対回転角度に応じた電気信号(例えば電圧信号)出力するトルクセンサ109が設けられている。
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングギアボックス107に支持された電動モータ110と、電動モータ110の駆動力を減速してピニオンシャフト106に伝達する減速機構111とを有している。本実施の形態に係る電動モータ110は、3相ブラシレスモータである。電動モータ110に実際に流れる実電流の大きさおよび方向は、モータ電流検出部33(図4参照)にて検出される。減速機構111は、ピニオンシャフト106とともに回転するウォームホイール(不図示)と、電動モータ110の出力軸に装着され、ウォームホイールと噛み合うウォームギアと、から構成される。
The
また、ステアリング装置100は、ステアリングホイール101の回転角度である舵角を検出する舵角センサ160が設けられている。
また、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109の出力値、舵角センサ160の出力値、自動車の移動速度である車速Vcを検出する車速センサ170の出力値が入力される。
In addition, the
In addition, the
以上のように構成されたステアリング装置100は、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクTに応じた値をトルクセンサ109からの出力に基づいて検出し、その検出された値に基づいて電動モータ110を駆動し、電動モータ110の発生トルクをピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の発生トルクが、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力をアシストする。
The
次に、制御装置10について説明する。
図2は、ステアリング装置100の制御装置10の概略構成図である。
制御装置10は、CPU11、ROM12、RAM13等からなる算術論理演算回路である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109から出力された電気信号と、車速センサ170にて検出された車速Vcが出力信号に変換された車速信号vなどが入力される。
そして、制御装置10は、トルクセンサ109から入力される信号に基づいて操舵トルクTに応じた値を検出するトルク検出部310と、トルク検出部310からの出力値(検出トルク信号Tp)に基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ110が供給するのに必要となる目標電流ITを算出する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流ITに基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。
Next, the
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
The
The
Then, the
先ずは、トルク検出部310について詳述する。
トルク検出部310は、トルクセンサ109から入力される信号に基づいて操舵トルクTを算出し、算出した操舵トルクTを電気信号(電圧信号)に変換した検出トルク信号Tpを目標電流算出部20へ出力する。トルクセンサ109から出力される電気信号と、操舵トルクTとの関係を示すマップをROM12に記憶しておき、トルク検出部310は、このマップに、トルクセンサ109からの電気信号を代入することにより操舵トルクTを算出する。又は、トルクセンサ109からの電気信号と操舵トルクTとの関係を示す関数を組み込んでおき、トルク検出部310は、この関数にトルクセンサ109からの電気信号を代入して操舵トルクTを算出してもよい。なお、トルク検出部310は、トーションバーの捩れ量が零の状態を零とし、その状態から、右回転方向の操舵トルクTをプラス、左回転方向の操舵トルクTをマイナスの値として出力する。
First, the
The
次に、目標電流算出部20について詳述する。図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20は、目標電流を設定する上で基準となる基準目標電流IBを算出する基準目標電流算出部21と、基準目標電流算出部21が算出した基準目標電流IBを調整する調整電流IAを設定(算出)する目標電流調整部22と、基準目標電流算出部21が算出した基準目標電流IBと目標電流調整部22が設定した調整電流とを加算する加算部23と、を備えている。
Next, the target
The target
図4は、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBと操舵トルクTとの相関関係を示す図である。図4では操舵トルクTがプラスである場合を例示しているが、操舵トルクTがマイナスである場合の基準目標電流IBは、プラスである場合の基準目標電流IBと零点を基準に点対称となる。
基準目標電流算出部21は、概略、トルク検出部310からの出力値(検出トルク信号Tp)に基づいて、操舵トルクTと基準目標電流IBとが図5に示す関係となるように基準目標電流IBを算出する。以下に、基準目標電流算出部21について詳しく説明する。
FIG. 4 is a diagram showing a correlation between the reference target current IB calculated by the reference target
The reference target
図5は、基準目標電流算出部21の概略構成図である。
基準目標電流算出部21は、基準目標電流IBを設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部211と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部212と、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部213とを備えている。また、基準目標電流算出部21は、ベース電流算出部211、イナーシャ補償電流算出部212、ダンパー補償電流算出部213などからの出力に基づいて基準目標電流IBを決定する基準目標電流決定部215を備えている。さらに、基準目標電流算出部21は、検出トルク信号Tpの位相補償を行う位相補償部216を備えている。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the reference target
The reference target
ベース電流算出部211は、位相補償部216にて検出トルク信号Tpが位相補償されたトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流を算出し、算出したベース電流を出力する。なお、ベース電流算出部211は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、トルク信号Tsおよび車速信号vとベース電流との対応を示すマップに、検出されたトルク信号Tsおよび車速信号vを代入することによりベース電流を算出する。
The base
イナーシャ補償電流算出部212は、検出トルク信号Tpと車速信号vとに基づいて電動モータ110およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、算出したイナーシャ補償電流を出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部212は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、検出トルク信号Tpおよび車速信号vとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、検出された検出トルク信号Tpおよび車速信号vを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。
The inertia compensation
ダンパー補償電流算出部213は、検出トルク信号Tpと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度信号Nmsとに基づいて、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、算出したダンパー補償電流を出力する。なお、ダンパー補償電流算出部213は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、検出トルク信号Tp、車速信号vおよび回転速度信号Nmsと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、検出された検出トルク信号Tpと車速信号vと回転速度信号Nmsとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
The damper compensation
基準目標電流決定部215は、ベース電流算出部211が算出したベース電流、イナーシャ補償電流算出部212が算出したイナーシャ補償電流およびダンパー補償電流算出部213が算出したダンパー補償電流に基づいて基準目標電流IBを決定し、決定した基準目標電流IBを出力する。基準目標電流決定部215は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しROM12に記憶しておいた、補償電流と目標電流との対応を示すマップに代入することにより目標電流を算出する。
The reference target
目標電流調整部22については、後で詳述するが、目標電流調整部22は、調整電流IAを決定し、この調整電流IAの情報を含む調整電流信号Iaを出力する。
加算部23は、基準目標電流算出部21が算出した基準目標電流IBと目標電流調整部22が設定した調整電流IAとを加算し、加算後の電流を目標電流ITとして制御部30へ出力する。
Although the target
The adding
なお、目標電流算出部20には、検出トルク信号Tpと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度Nmが出力信号に変換された回転速度信号Nmsとが入力される。回転速度信号Nmsは、例えば3相ブラシレスモータである電動モータ110の回転子(ロータ)の回転位置を検出するセンサ(例えば、回転子の回転位置を検出するレゾルバ、ロータリエンコーダ等で構成されるロータ位置検出回路)の出力信号が微分されることにより得られるものであることを例示することができる。
なお、制御装置10には、車速センサ170などからの信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないA/D変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、目標電流算出部20に取り込んでいる。
The target
Since a signal from the
次に、制御部30について詳述する。図6は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流Imを検出するモータ電流検出部33とを有している。
モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流ITと、モータ電流検出部33にて検出された電動モータ110へ供給される実電流Imとの偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部40と、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部60とを有している。
Next, the
The
The motor
フィードバック制御部40は、目標電流算出部20にて最終的に決定された目標電流ITとモータ電流検出部33にて検出された実電流Imとの偏差を求める偏差演算部41と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック(F/B)処理部42とを有している。
偏差演算部41は、目標電流算出部20からの出力値である目標電流信号Itとモータ電流検出部33からの出力値であるモータ電流信号Imsとの偏差の値を偏差信号41aとして出力する。
The
The
フィードバック(F/B)処理部42は、目標電流ITと実電流Imとが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、入力された偏差信号41aに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号42aを生成・出力する。
PWM信号生成部60は、フィードバック制御部40からの出力値に基づいてPWM信号60aを生成し、生成したPWM信号60aを出力する。
The feedback (F /
The PWM
モータ駆動部32は、所謂インバータであり、例えば、スイッチング素子として6個の独立したトランジスタ(FET)を備え、6個の内の3個のトランジスタは電源の正極側ラインと各相の電気コイルとの間に接続され、他の3個のトランジスタは各相の電気コイルと電源の負極側(アース)ラインと接続されている。そして、6個の中から選択した2個のトランジスタのゲートを駆動してこれらのトランジスタをスイッチング動作させることにより、電動モータ110の駆動を制御する。
モータ電流検出部33は、モータ駆動部32に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れる実電流Imの値を検出して、検出した実電流Imをモータ電流信号Imsに変換して出力する。
The
The motor current detection unit 33 detects the value of the actual current Im flowing through the
以上のように構成されたステアリング装置100において、トルクセンサ109からの出力値には、ステアリングホイール101、下部連結シャフト108等の操舵系に生じる機械的な摩擦抵抗が外乱として含まれる。そのため、ステアリングホイール101を左から右へ操舵する場合(以下、「右回転時」と称する場合もある)のトルクセンサ109の出力値と、右から左へ操舵する場合(以下、「左回転時」と称する場合もある)のトルクセンサ109の出力値とが異なる現象(ヒステリシス)が生じる。
In the
図7は、ステアリングホイール101の操作方向とトルク検出部310からの出力値(検出トルク信号Tp)とが異なる現象(ヒステリシス)を示す図である。
ステアリングホイール101の操作方向によってトルクセンサ109の出力値が異なるため、ステアリングホイール101の操作方向によってトルク検出部310からの出力値Tp(検出トルク信号Tp)が異なる。そのため、図7に示すように、ステアリングホイール101の操舵トルクTが同じであるとしても、ステアリングホイール101の左回転時のトルク検出部310からの出力値Tpの方がステアリングホイール101の右回転時のトルク検出部310からの出力値Tpよりも大きくなる。
かかる事項に鑑み、本実施の形態に係るステアリング装置100においては、図3に示したようにトルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpに応じて変化する基準目標電流IBを、ヒステリシスを考慮した値に補正するために目標電流調整部22を備えている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a phenomenon (hysteresis) in which the operation direction of the
Since the output value of the
In view of such matters, in the
図8は、目標電流調整部22の概略構成図である。
目標電流調整部22は、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpに基づいて補正量αを決定する補正量決定部221と、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpと電動モータ110の回転速度信号Nmsと舵角センサ160から出力された舵角信号Daとに基づいてステアリングホイール101の操舵状況を判定する操舵状況判定部222と、を備えている。また、目標電流調整部22は、補正量決定部221にて決定された補正量αと、操舵状況判定部222にて判定された操舵状況とに基づいて調整電流IAを決定するとともに、決定した調整電流IAの情報を含む調整電流信号Iaを加算部23へ出力する出力部223を備えている。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the target
The target
図9は、検出トルク信号Tpと補正量αとの関係を示す図である。
補正量決定部221は、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpに基づいて補正量αを決定する。例えば、予め経験則に基づいてトルク検出部310から出力される検出トルク信号Tpに応じた最適な補正量αを図9に示すように導き出しておく。そして、検出トルク信号Tpと最適な補正量αとの対応を示すマップを予め作成しROM12に記憶しておく。そして、補正量決定部221は、予め作成しROM12に記憶しておいた、検出トルク信号Tpと補正量αとの対応を示すマップに、検出トルク信号Tpを代入することにより補正量αを算出する。あるいは、予め作成した検出トルク信号Tpと補正量αとの関係式に検出トルク信号Tpを代入することにより補正量αを算出してもよい。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the detected torque signal Tp and the correction amount α.
The correction
図9に示すように、本実施の形態においては、補正量αは、検出トルク信号Tpの絶対値が予め定められた値Toより小さい場合にはマイナスの符号であり、検出トルク信号Tpの絶対値が予め定められた値Toより大きい場合にはプラスの符号である。つまり、補正量αは、検出トルク信号Tpの絶対値が予め定められた値Toよりも小さい場合と大きい場合とで符号が反転する。 As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the correction amount α is a minus sign when the absolute value of the detected torque signal Tp is smaller than a predetermined value To, and the absolute value of the detected torque signal Tp. If the value is greater than a predetermined value To, it is a plus sign. That is, the sign of the correction amount α is inverted depending on whether the absolute value of the detected torque signal Tp is smaller or larger than the predetermined value To.
次に、操舵状況判定部222について説明する。
トーションバーの捩れ量が零の状態を中立状態とし、中立状態からのステアリングホイール101の右回転時におけるステアリングホイール101(下部連結シャフト108)とピニオンシャフト106との相対回転角度が変化する方向(相対回転角度が生じる方向)をプラス(操舵トルクTがプラス)とする。他方、中立状態からのステアリングホイール101の左回転時におけるステアリングホイール101(下部連結シャフト108)とピニオンシャフト106との相対回転角度が変化する方向(相対回転角度が生じる方向)をマイナスとする(操舵トルクTがマイナス)。このとき、ステアリングホイール101とピニオンシャフト106との相対回転角度が中立状態より右回転方向に捩れている(トーションバーが右回転方向に捩れている)ときの、トルク検出部310からの出力値である検出トルク信号Tpの符号をプラス、相対回転角度が中立状態より左回転方向に捩れている(トーションバーが左回転方向に捩れている)ときの、トルク検出部310からの出力値Tp(検出トルク信号Tp)の符号をマイナスとする。
Next, the steering
A state in which the torsion bar twist amount is zero is defined as a neutral state, and the direction in which the relative rotation angle between the steering wheel 101 (lower connection shaft 108) and the
そして、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号がプラスであるときに、電動モータ110を一方の回転方向に回転させるように基準目標電流算出部21にて基準目標電流IBが算出され、その基準目標電流IBが流れる方向をプラスとする。つまり、図4に示すように、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号がプラスで操舵トルクTがプラスのときに基準目標電流算出部21はプラスの基準目標電流IBを算出(ひいてはトルク検出部310の検出トルク信号Tpがプラスのときに目標電流算出部20はプラスの目標電流ITを算出)し、電動モータ110を一方の回転方向に回転させる方向のトルクを発生させる。他方、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号がマイナスのときに基準目標電流算出部21はマイナスの基準目標電流IBを算出(ひいてはトルク検出部310の検出トルク信号Tpがマイナスのときに目標電流算出部20はマイナスの目標電流ITを算出)し、電動モータ110を他方の回転方向に回転させる方向のトルクを発生させる。
Then, when the sign of the detected torque signal Tp of the
そして、電動モータ110の出力軸に装着されたウォームギアとピニオンシャフト106とともに回転するウォームホイールとは噛み合っており、ピニオンシャフト106の下端部に形成されたピニオン106aとラック軸105に形成されたラック歯105aとがラック・ピニオン機構を構成している。また、ラック軸105が、前輪150に連結されたタイロッド104と連結されている。
The worm gear mounted on the output shaft of the
それゆえ、前輪150に負荷が生じていない場合に、電動モータ110が一方の回転方向に回転すると、ピニオンシャフト106がラック軸105を、図1で見た場合の横方向に移動させ、前輪150が右方向に回転する。前輪150が右方向に回転するときのラック軸105の移動方向を、以下では「一方の移動方向」と称す。他方、電動モータ110が他方の回転方向に回転すると、ピニオンシャフト106がラック軸105を横方向に移動させ、前輪150が左方向に回転する。前輪150が左方向に回転するときのラック軸105の移動方向を、以下では「他方の移動方向」と称す。
Therefore, when no load is generated on the
また、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号がプラスであり、電動モータ110が一方の回転方向に回転する方向のトルクを発生させたとしても、前輪150などが受ける外力により前輪150が左方向に回転し、ラック軸105が他方の移動方向に移動した場合には、電動モータ110は、他方の回転方向に回転する。
他方、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号がマイナスであり、電動モータ110が他方の回転方向に回転する方向のトルクを発生させたとしても、前輪150などが受ける外力により前輪150が右方向に回転し、ラック軸105が一方の移動方向に移動した場合には、電動モータ110は、一方の回転方向に回転する。
Further, even if the sign of the detected torque signal Tp of the
On the other hand, even if the sign of the detected torque signal Tp of the
以下では、電動モータ110の回転方向の符号を、一方の回転方向に回転するときをプラス、他方の回転方向に回転するときをマイナスとする。また、電動モータ110が一方の回転方向に回転するときには電動モータ110の回転速度信号Nmsの符号はプラスとなり、電動モータ110が他方の回転方向に回転するときには電動モータ110の回転速度信号Nmsの符号はマイナスとなる。
Hereinafter, the sign of the rotation direction of the
次に、操舵トルクTの符号(トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号)と、電動モータ110の回転方向の符号(回転速度信号Nmsの符号)との関係について説明する。
図10は、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号と、電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)の符号との関係を示す図である。(a)は、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号と電動モータ110の回転方向の符号とを時系列に示した図である。(b)は、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)を縦軸に、電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)を横軸に取り、これらの符号とステアリングホイール101の操舵状況との関係を示した図である。
Next, the relationship between the sign of the steering torque T (sign of the detected torque signal Tp of the torque detector 310) and the sign of the rotation direction of the electric motor 110 (sign of the rotation speed signal Nms) will be described.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the sign of the steering torque T (detected torque signal Tp) and the sign of the rotation direction of the electric motor 110 (rotation speed signal Nms). (A) is the figure which showed the code | symbol of the detected torque signal Tp of the
ステアリングホイール101が中立状態(操舵トルクTが零の状態)から右方向に回転させられると、トーションバーの右回転方向の捩れ量が増加する。その結果、トルク検出部310の検出トルク信号Tpがプラス方向に増加し、電動モータ110がプラス方向に回転する。この状態を示したのが図10(a)の第1領域であり、この状態では、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)と電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)がともにプラスとなる。
When the
その後、ステアリングホイール101が左方向に回転させられると(操舵トルクTが弱められると)、トーションバーの捩れが緩和され、トルク検出部310の検出トルク信号Tpが減少する。すると、前輪150などが受ける外力により前輪150が左方向に回転し、電動モータ110が一方の回転方向に回転する方向のトルクを発生させたとしても、ラック軸105が他方の移動方向に移動する。その結果、電動モータ110が他方の回転方向に回転する。この状態を示したのが図10(a)の第2領域であり、この状態では、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号はプラスであるが、電動モータ110の回転方向の符号がマイナスとなる。
Thereafter, when the
その後、ステアリングホイール101が中立状態を超えて左方向に回転させられると、トーションバーの左回転方向の捩れ量が増加し、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)がマイナス方向に増加する。ラック軸105は、そのまま他方の移動方向に移動し続けるが、電動モータ110が他方の回転方向に回転する方向のトルクを発生させたとしても、前輪150などが受ける外力により他方の移動方向への移動が抑制されていく。その結果、
電動モータ110がマイナス方向に回転し続けるが、その回転力が徐々に弱まる。この状態を示したのが図10(a)の第3領域であり、この状態では、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)と電動モータ110の回転方向がともにマイナスとなる。
Thereafter, when the
Although the
その後、ステアリングホイール101が右方向に回転させられると(操舵トルクTが弱められると)、トーションバーの捩れが緩和され、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)が零に近づく。すると、前輪150などが受ける外力により前輪150が右方向に回転し、電動モータ110が他方の回転方向に回転する方向のトルクを発生させたとしても、ラック軸105が一方の移動方向に移動する。その結果、電動モータ110が一方の回転方向に回転する。この状態を示したのが図10(a)の第4領域であり、この状態では、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号はマイナスであるが、電動モータ110の回転方向の符号がプラスとなる。
Thereafter, when the
以上のことにより、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)と電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)がともにプラスとなる領域(図10(a)の第1領域)は、ステアリングホイール101の操舵状況としては、ステアリングホイール101が右方向へ切り増しさせられた状況にある。そして、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)がプラスで、電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)がマイナスとなる領域(図10(a)の第2領域)は、ステアリングホイール101の操舵状況としては、ステアリングホイール101が右方向へ切り増しさせられた後に左方向に切り戻されている状況にある。
Due to the above, the region where the steering torque T (detected torque signal Tp) and the rotation direction of the electric motor 110 (rotational speed signal Nms) are both positive (the first region in FIG. As a steering situation, the
また、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)と電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)がともにマイナスとなる領域(図10(a)の第3領域)は、ステアリングホイール101の操舵状況としては、ステアリングホイール101が左方向へ切り増しさせられた状況にある。そして、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)がマイナスで、電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)がプラスとなる領域(図10(a)の第4領域)は、ステアリングホイール101の操舵状況としては、ステアリングホイール101が左方向へ切り増しさせられた後に右方向に切り戻されている状況にある。
In addition, a region where the steering torque T (detected torque signal Tp) and the rotation direction of the electric motor 110 (rotational speed signal Nms) are both negative (third region in FIG. 10A) is a steering state of the
言い換えれば、図10(b)に示すように、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号と電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)の符号が同じである場合には、ステアリングホイール101が右方向か左方向のいずれかの方向へ切り増しさせられた状況にある。他方、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号と電動モータ110の回転方向(回転速度信号Nms)の符号とが異なる場合には、ステアリングホイール101が切り戻しさせられた状況にある。
In other words, as shown in FIG. 10B, when the sign of the steering torque T (detected torque signal Tp) and the sign of the rotation direction of the electric motor 110 (rotation speed signal Nms) are the same, the
ただし、ステアリングホイール101が右方向へ切り増しさせられた後に左方向に切り戻しさせられている状況においては、左方向に切り戻しさせられているのか、あるいは左方向へ切り増しさせられているのかを判別するのが困難な場合もある。上記判別方法においては、この両者の判別を、電動モータ110の回転方向が共にマイナスという同符号であるため、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がプラスなのかマイナスなのかを判別することで行う。つまり、電動モータ110の回転方向の符号がマイナスで、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がプラスである場合には左方向に切り戻しさせられており、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がマイナスである場合には左方向に切り増しさせられていると判別する。
しかしながら、本発明者らの研究によると、電動モータ110の回転方向の符号がマイナスで、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がマイナス(トーションバーが左方向に捩れている状態)であっても舵角が右回転方向である場合には、ステアリングホイール101が左方向に切り戻しさせられている状況であることが判明した。
However, in a situation where the
However, according to studies by the present inventors, the sign of the rotation direction of the
同様に、ステアリングホイール101が左方向へ切り増しさせられた後に右方向に切り戻しさせられている状況においては、右方向に切り戻しさせられているのか、あるいは右方向へ切り増しさせられているのかを判別するのが困難な場合もある。上記判別方法においては、この両者の判別を、電動モータ110の回転方向が共にプラスという同符号であるため、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がマイナスなのかプラスなのかを判別することで行う。つまり、電動モータ110の回転方向の符号がプラスで、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がマイナスである場合には右方向に切り戻しさせられており、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がプラスである場合には右方向に切り増しさせられていると判別する。
しかしながら、本発明者らの研究によると、電動モータ110の回転方向の符号がプラスで、操舵トルクT(検出トルク信号Tp)の符号がプラス(トーションバーが右方向に捩れている状態)であっても舵角が左回転方向である場合には、右方向に切り戻しさせられている状況であることが判明した。
Similarly, in a situation where the
However, according to the study by the present inventors, the sign of the rotation direction of the
以上のことに鑑み、操舵状況判定部222は、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号と電動モータ110の回転速度信号Nmsの符号と舵角センサ160からの舵角信号Daの符号とに基づいて、ステアリングホイール101の操舵状況を判定する。以下では、ステアリングホイール101が基準角(零度)から右方向に回転させられたときの舵角センサ160からの出力値である舵角信号Daの符号をプラス、ステアリングホイール101が基準角(零度)から左方向に回転させられたときの舵角信号Daの符号をマイナスとする。
In view of the above, the steering
操舵状況判定部222は、検出トルク信号Tpの符号と電動モータ110の回転速度信号Nmsの符号とが同じである場合であって、舵角センサ160からの舵角信号Daの符号が同じである場合には、操舵トルクTの符号と電動モータ110の回転方向の符号と舵角方向の符号とが同じであるとして、ステアリングホイール101が切り増しさせられたと判定する。他方、操舵状況判定部222は、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号と電動モータ110の回転速度信号Nmsの符号とが同じである場合であって、舵角センサ160からの舵角信号Daの符号が異なる場合には、操舵トルクTの符号と電動モータ110の回転方向の符号とが同じで、舵角方向の符号のみが異なるとして、ステアリングホイール101が切り戻されたと判定する。
In the steering
一方、操舵状況判定部222は、トルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号と電動モータ110の回転速度信号Nmsの符号とが異なる場合には、操舵トルクTの符号と電動モータ110の回転方向の符号とが異なるとして、舵角の方向に関わらず、ステアリングホイール101が切り戻されたと判定する。
On the other hand, when the sign of the detected torque signal Tp of the
そして、操舵状況判定部222は、ステアリングホイール101が切り増しさせられたと判定した場合には、ステアリングホイール101が切り増しさせられた場合にセットされる切り増し判定をRAM13にセットする。他方、操舵状況判定部222は、ステアリングホイール101が切り戻されたと判定した場合には、ステアリングホイール101が切り戻された場合にセットされる切り戻し判定をRAM13にセットする。
When the steering
出力部223は、RAM13に切り戻し判定がセットされている場合には、補正量決定部221が決定した補正量αを調整電流IAと決定するとともに、決定した調整電流IAに応じた電気信号を調整電流信号Iaとして出力する。他方、出力部223は、RAM13に切り増し判定がセットされている場合には、調整電流IAを零と決定するとともに、決定した調整電流IA=零に応じた電気信号を調整電流信号Iaとして出力する。
When the switchback determination is set in the
次に、フローチャートを用いて、補正量決定部221が行う補正量決定処理について説明する。
図11は、補正量決定部221が行う補正量決定処理の手順を示すフローチャートである。補正量決定部221は、定期的に、例えば10ms毎にこの補正量決定処理を実行する。
補正量決定部221は、先ず、トルク検出部310から出力され、RAM13に記憶された最新の検出トルク信号Tp(n)を読み込む(ステップ(以下、単に、「S」と記す。)1101)。
次に、補正量決定部221は、S1101にて読み込んだ最新の検出トルク信号Tp(n)とROM12に記憶されたマップとに基づいて補正量αを決定する(S1102)。
Next, correction amount determination processing performed by the correction
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of correction amount determination processing performed by the correction
First, the correction
Next, the correction
次に、フローチャートを用いて、操舵状況判定部222が行う操舵状況判定処理について説明する。
図12は、操舵状況判定部222が行う操舵状況判定処理の手順を示すフローチャートである。操舵状況判定部222は、定期的に、例えば10ms毎にこの操舵状況判定処理を実行する。
操舵状況判定部222は、先ず、トルク検出部310から出力された最新の検出トルク信号Tpの符号を読み込む(S1201)。また、最新の回転速度信号Nmsの符号を読み込む(S1202)。また、最新の舵角信号Daの符号を読み込む(S1203)。
Next, a steering situation determination process performed by the steering
FIG. 12 is a flowchart illustrating the procedure of the steering situation determination process performed by the steering
The steering
その後、操舵状況判定部222は、S1201にて読み込まれた検出トルク信号Tpの符号がプラスであるか否かを判別する(S1204)。そして、検出トルク信号Tpの符号がプラスである場合(S1204でYes)、S1202にて読み込まれた回転速度信号Nmsの符号がプラスであるか否かを判別する(S1205)。そして、回転速度信号Nmsの符号がプラスである場合(S1205でYes)、S1203にて読み込まれた舵角信号Daの符号がプラスであるか否かを判別する(S1206)。そして、舵角信号Daの符号がプラスである場合(S1206でYes)、操舵トルクTの符号と電動モータの回転方向の符号と舵角方向の符号とが同じであり、符号がプラスであることから、ステアリングホイール101が右方向に切り増しさせられていると判定して、切り増し判定をRAM13にセットし(S1207)、RAM13にセットされた切り戻し判定をクリアする(S1208)。
Thereafter, the steering
他方、舵角信号Daの符号がマイナスである場合(S1206でNo)、操舵トルクTの符号と電動モータの回転方向の符号とがプラスであるが、舵角方向の符号がマイナスであることから、右方向に切り戻しさせられていると判定して、切り戻し判定をRAM13にセットし(S1209)、RAM13にセットされた切り増し判定をクリアする(S1210)。
また、回転速度信号Nmsの符号がマイナスである場合(S1205でNo)、操舵トルクTの符号と電動モータ110の回転方向の符号とが異なるので、切り戻しさせられていると判定して、切り戻し判定をRAM13にセットし(S1209)、RAM13にセットされた切り増し判定をクリアする(S1210)。
On the other hand, if the sign of the steering angle signal Da is negative (No in S1206), the sign of the steering torque T and the sign of the rotation direction of the electric motor are positive, but the sign of the steering angle direction is negative. Then, it is determined that the switch is turned back to the right, and the switch-back determination is set in the RAM 13 (S1209), and the switch-over determination set in the
Further, when the sign of the rotation speed signal Nms is negative (No in S1205), the sign of the steering torque T and the sign of the rotation direction of the
一方、検出トルク信号Tpの符号がマイナスである場合(S1204でNo)、S1202にて読み込まれた回転速度信号Nmsの符号がプラスであるか否かを判別する(S1211)。そして、回転速度信号Nmsの符号がマイナスである場合(S1211でNo)、S1203にて読み込まれた舵角信号Daの符号がプラスであるか否かを判別する(S1212)。そして、舵角信号Daの符号がマイナスである場合(S1212でNo)、操舵トルクTの符号と電動モータの回転方向の符号と舵角方向の符号とが同じであり、符号がマイナスであることから、ステアリングホイール101が左方向に切り増しさせられていると判定して、切り増し判定をRAM13にセットし(S1207)、RAM13にセットされた切り戻し判定をクリアする(S1208)。
On the other hand, when the sign of the detected torque signal Tp is negative (No in S1204), it is determined whether or not the sign of the rotational speed signal Nms read in S1202 is positive (S1211). If the sign of the rotational speed signal Nms is negative (No in S1211), it is determined whether or not the sign of the steering angle signal Da read in S1203 is positive (S1212). When the sign of the steering angle signal Da is negative (No in S1212), the sign of the steering torque T, the sign of the rotation direction of the electric motor, and the sign of the steering angle direction are the same, and the sign is negative. From this, it is determined that the
他方、舵角信号Daの符号がプラスである場合(S1212でYes)、操舵トルクTの符号と電動モータの回転方向の符号とがマイナスであるが、舵角方向の符号がプラスであることから、左方向に切り戻しさせられていると判定して、切り戻し判定をRAM13にセットし(S1209)、RAM13にセットされた切り増し判定をクリアする(S1210)。
また、回転速度信号Nmsの符号がプラスである場合(S1211でYes)、操舵トルクTの符号と電動モータ110の回転方向の符号とが異なるので、切り戻しさせられていると判定して、切り戻し判定をRAM13にセットし(S1209)、RAM13にセットされた切り増し判定をクリアする(S1210)。
On the other hand, when the sign of the steering angle signal Da is positive (Yes in S1212), the sign of the steering torque T and the sign of the rotation direction of the electric motor are negative, but the sign of the steering angle direction is positive. Then, it is determined that the switch is turned back leftward, the switchback determination is set in the RAM 13 (S1209), and the switchover determination set in the
Further, when the sign of the rotation speed signal Nms is positive (Yes in S1211), the sign of the steering torque T and the sign of the rotation direction of the
次に、フローチャートを用いて、出力部223が行う出力処理について説明する。
図13は、出力部223が行う出力処理の手順を示すフローチャートである。出力部223は、定期的に、例えば10ms毎にこの出力処理を実行する。
出力部223は、先ず、RAM13に切り増し判定がセットされているかどうかを判別する(S1301)。そして、切り増し判定がセットされている場合(S1301でYes)、調整電流IA=零と決定するとともに、零に応じた電気信号を調整電流信号Iaとして出力する(S1302)。一方、切り増し判定がセットされていない場合(S1301でNo)、補正量決定部221が決定した補正量αを調整電流IA(=α)と決定するとともに、決定した調整電流IAに応じた電気信号を調整電流信号Iaとして出力する(S1303)。
Next, output processing performed by the
FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure of output processing performed by the
The
図14は、本実施の形態に係るステアリング装置100における操舵トルクTと目標電流算出部20が算出する目標電流ITとの関係を示す図である。操舵トルクTと目標電流算出部20が算出する目標電流ITとの関係を実線で示している。また、この図14には、操舵トルクTと基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBとの関係を破線で示している。なお、ステアリングホイール101の切り増し方向においては、操舵トルクTに対する、目標電流算出部20が算出する目標電流ITと基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBとは同じであることから、図14においては、両曲線は同一曲線となる。図14では操舵トルクTがプラスである場合を例示しているが、操舵トルクTがマイナスである場合の目標電流IT(基準目標電流IB)は、プラスである場合の目標電流IT(基準目標電流IB)と零点を基準に点対称となる。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between the steering torque T and the target current IT calculated by the target
上述したように、トルクセンサ109からの出力値にはヒステリシスが生じることから、操舵トルクTに対する基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBは、図14で示したように、ステアリングホイール101の切り増し方向の基準目標電流IBの値と、切り戻し方向の基準目標電流IBの値とで異なる。
As described above, since hysteresis occurs in the output value from the
本実施の形態に係るステアリング装置100においては、図9に示すように、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpの絶対値の値が小さい場合には補正量αの値がマイナスに設定される。そして、ステアリングホイール101の切り戻し時には、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBに補正量αを加算した値の電流が、目標電流算出部20により目標電流ITとして算出される。それゆえ、本実施の形態に係る目標電流算出部20によれば、操舵トルクTが小さい場合には、検出トルク信号Tpのヒステリシスに起因して生じるステアリングホイール101の切り増し時の基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBと切り戻し時の基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBとの差が小さくなる。言い換えれば、操舵トルクTが小さい場合には、本実施の形態に係る目標電流算出部20が算出する目標電流ITは、目標電流調整部22および加算部23を備えずに基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBをそのまま目標電流算出部20が算出する目標電流ITとして出力する構成の目標電流算出部20(以下、「他の形態に係る目標電流算出部20」と称する。)の場合と比べると、ステアリングホイール101の切り増し時の目標電流ITと切り戻し時の目標電流ITとの差が小さくなる。その結果、本実施の形態に係る目標電流算出部20によれば、操舵トルクTが小さい場合には、ステアリングホイール101の操作により近い目標電流ITが設定されるので操舵フィーリングが向上する。
In the
一方、図9に示すように、トルク検出部310から出力された検出トルク信号Tpの絶対値の値が大きい場合には、絶対値が大きくなるに従って補正量αの値がプラス方向に大きくなるように設定される。そして、ステアリングホイール101の切り戻し時には、基準目標電流算出部21が算出する基準目標電流IBに補正量αを加算した値の電流が、目標電流算出部20により目標電流ITとして算出される。それゆえ、本実施の形態に係る目標電流算出部20によれば、操舵トルクTが大きく、ステアリングホイール101が切り戻し状況にある場合には、本実施の形態に係る目標電流算出部20が算出する目標電流ITは、他の形態に係る目標電流算出部20が算出する目標電流ITよりも大きくなる。これにより、例えば、ステアリングホイール101の右回転方向への切り増しからの切り戻し時には、本実施の形態に係るステアリング装置100における電動モータ110の右回転方向へのアシストトルクは、他の形態に係る目標電流算出部20を備える構成のステアリング装置100におけるアシストトルクよりも大きくなる。その結果、ステアリングホイール101が切り増された後に切り戻された場合において、いわゆる、すわり感が向上し、車両の挙動が安定する。
On the other hand, as shown in FIG. 9, when the absolute value of the detected torque signal Tp output from the
以上説明したように、本実施の形態に係るステアリング装置100においては、操舵トルクTが小さい場合および大きい場合の広い領域でヒステリシスを考慮して目標電流ITが調整されるので、広域で操舵感(操舵特性)を向上させることができ、操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。
As described above, in the
また、本実施の形態に係るステアリング装置100においては、ステアリングホイール101の操舵状況が切り増し方向であるのか切り戻し方向であるのかを、操舵状況判定部222がトルク検出部310の検出トルク信号Tpの符号と電動モータ110の回転速度信号Nmsの符号と舵角センサ160からの舵角信号Daの符号とに基づいて判定するので、確度高くステアリングホイール101の操舵状況を見極めることが可能である。すなわち、たとえ、ステアリングホイール101が素早く操作されていたとしても、あるいはゆっくりと操作されていたとしても、ステアリングホイール101の操舵状況が切り増し方向であるのか切り戻し方向であるのかを精度高く判定することが可能である。これにより、精度高く操舵感(操舵特性)を向上させることができ、精度高く操舵フィーリングの向上および安全性の向上を図ることができる。
Further, in the
また、図9に例示した、検出トルク信号Tpと補正量αとの関係を、任意に変更することで、操舵トルクTに対する目標電流ITを任意に変更することができる。それゆえ、本実施の形態に係るステアリング装置100が搭載される車両毎に、容易にヒステリシスを考慮した設定にすることが可能となる。
Moreover, the target current IT with respect to the steering torque T can be arbitrarily changed by arbitrarily changing the relationship between the detected torque signal Tp and the correction amount α illustrated in FIG. Therefore, for each vehicle on which the
10…制御装置、20…目標電流算出部、21…基準目標電流算出部、22…目標電流調整部、23…加算部、30…制御部、100…電動パワーステアリング装置、101…ステアリングホイール(ハンドル)、109…トルクセンサ、110…電動モータ、160…舵角センサ、221…補正量決定部、222…操舵状況判定部、223…出力部、310…トルク検出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ピニオン軸と噛み合うラック軸と、
前記ラック軸に対して前記ステアリングホイールの操作をアシストするアシストトルクを付与する電動モータと、
前記検出手段の検出値に基づいて前記電動モータに供給する目標電流を算出する目標電流算出手段と、
を備え、
前記目標電流算出手段は、前記相対回転角度が生じている方向と前記電動モータの回転方向と前記ステアリングホイールの操舵方向とに基づいて当該ステアリングホイールの操舵状況を判定し、前記検出手段の検出値と当該ステアリングホイールの操舵状況とに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を算出し、
前記目標電流算出手段が、前記電動モータに前記ラック軸を一方の移動方向に移動させる方向のアシストトルクを生じさせる目標電流を算出するのに基となる前記相対回転角度が生じている方向の符号をプラス、当該電動モータに当該ラック軸を他方の移動方向に移動させる方向のアシストトルクを生じさせる目標電流を算出するのに基となる当該相対回転角度が生じている方向の符号をマイナスとし、
前記ラック軸が前記一方の移動方向に移動する場合の前記電動モータの回転方向の符号をプラス、当該ラック軸が前記他方の移動方向に移動する場合の当該電動モータの回転方向の符号をマイナスとし、
前記ラック軸を前記一方の移動方向に移動させる方向の前記ステアリングホイールの操舵方向をプラス、当該ラック軸を前記他方の移動方向に移動させる方向の当該ステアリングホイールの操舵方向をマイナスとした場合に、
前記目標電流算出手段は、前記相対回転角度が生じている方向の符号と前記電動モータの回転方向の符号と前記ステアリングホイールの操舵方向の符号とが同じである場合には前記ステアリングホイールの切り増し方向であると判定し、当該相対回転角度が生じている方向の符号と当該電動モータの回転方向の符号とが同じである場合であって当該ステアリングホイールの操舵方向の符号が異なる場合および当該相対回転角度が生じている方向の符号と当該電動モータの回転方向の符号とが異なる場合であって当該ステアリングホイールの操舵方向の符号が当該相対回転角度が生じている方向の符号と同じである場合には当該ステアリングホイールの切り戻し方向であると判定する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 Detecting means for detecting a relative rotation angle between the steering wheel and a pinion shaft that rotates relative to the steering wheel;
A rack shaft meshing with the pinion shaft;
An electric motor that applies assist torque to assist the operation of the steering wheel with respect to the rack shaft;
Target current calculation means for calculating a target current to be supplied to the electric motor based on a detection value of the detection means;
With
The target current calculation means determines a steering state of the steering wheel based on a direction in which the relative rotation angle is generated, a rotation direction of the electric motor, and a steering direction of the steering wheel, and a detection value of the detection means And a target current to be supplied to the electric motor based on the steering state of the steering wheel ,
The sign of the direction in which the relative rotation angle is generated, the target current calculating means generating the target current for generating the assist torque in the direction in which the electric motor moves the rack shaft in one moving direction. Plus, minus the sign of the direction in which the relative rotation angle is generated to calculate the target current for generating the assist torque in the direction in which the electric motor moves the rack shaft in the other movement direction,
The sign of the rotation direction of the electric motor when the rack shaft moves in the one movement direction is plus, and the sign of the rotation direction of the electric motor when the rack shaft moves in the other movement direction is minus. ,
When the steering direction of the steering wheel in the direction of moving the rack shaft in the one moving direction is plus, and the steering direction of the steering wheel in the direction of moving the rack shaft in the other moving direction is minus,
The target current calculation means increases the steering wheel when the sign of the direction in which the relative rotation angle is generated, the sign of the rotation direction of the electric motor, and the sign of the steering direction of the steering wheel are the same. The direction of the relative rotation angle is the same as the sign of the direction of rotation of the electric motor and the sign of the steering direction of the steering wheel is different. When the sign of the direction in which the rotation angle occurs is different from the sign of the rotation direction of the electric motor, and the sign of the steering direction of the steering wheel is the same as the sign of the direction in which the relative rotation angle occurs The electric power steering apparatus characterized in that it is determined that the steering wheel is in the switchback direction .
前記目標電流調整手段は、前記検出手段が検出した検出値に基づいて補正量を決定する決定手段と、前記ステアリングホイールの操舵状況に応じて、当該決定手段が決定した補正量を補正するとともに補正した補正量を前記調整値として出力する出力手段と、を備え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装置。 The target current calculating section includes a reference target current calculating means for calculating the reference target current, a target current adjusting means for setting the adjustment value, and adding means for adding the said reference target current and the adjustment value, the Prepared,
The target current adjustment unit corrects and corrects a correction amount determined by the determination unit according to a steering state of the steering wheel, a determination unit that determines a correction amount based on a detection value detected by the detection unit. The electric power steering apparatus according to claim 3, further comprising: an output unit that outputs the corrected amount as the adjustment value.
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