JP6379907B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
これは、操舵トルクが増大するほど、モータのトルク変動が発生する蓋然性が高くなるからである。
上記の電動パワーステアリング装置において、前記制御装置は、前記状態量ごとに個別に設定される複数の制限値を重畳することにより前記アシスト制御量に対する最終的な制限値を生成するようにしてもよい。そして前記制御装置は、前記第1のアシスト制御量から前記第2のアシスト制御量への移行が開始されてから当該移行が完了するまでの間、前記最終的な制限値の時間平均値を使用して前記第1のアシスト制御量を制限することが好ましい。
以下、電動パワーステアリング装置の第1の実施の形態を説明する。
<EPSの概要>
図1に示すように、電動パワーステアリング装置10は、運転者のステアリング操作に基づいて転舵輪を転舵させる操舵機構20、運転者のステアリング操作を補助する操舵補助機構30、および操舵補助機構30の作動を制御するECU(電子制御装置)40を備えている。
つぎに、ECUのハードウェア構成を説明する。
図2に示すように、ECU40は駆動回路(インバータ回路)41およびマイクロコンピュータ42を備えている。
つぎに、マイクロコンピュータの機能的な構成を説明する。
マイクロコンピュータ42は、図示しない記憶装置に格納された制御プログラムを実行することによって実現される各種の演算処理部を有している。
つぎに、電流指令値演算部について説明する。
図2に示すように、電流指令値演算部61は、主たるアシスト制御部71、上下限リミット演算部72、上下限ガード処理部73、副たるアシスト制御部74および切替え部75を有している。また、電流指令値演算部61は3つの微分器87,88,89を有している。
つぎに、主たるアシスト制御部71について詳細に説明する。
図3に示すように、主たるアシスト制御部71は基本アシスト制御部81、補償制御部82および加算器83を備えている。
補償制御部82は慣性補償制御部84、ステアリング戻し制御部85およびトルク微分制御部86を備えている。
ちなみに本例では、副たるアシスト制御部74に主たるアシスト制御部71と同じ機能を持たせたが、主たるアシスト制御部71よりも簡素化した機能を持たせてもよい。副たるアシスト制御部74の機能を簡素化する場合、車速Vおよび操舵トルクτに基づき基本アシスト制御量I1 *を求め、当該基本アシスト制御量I1 *を簡易的なバックアップ用のアシスト制御に使用される電流指令値I*としてもよい。補償制御部82で実行される各種の補償制御は実行しなくてもよいし、一部の補償制御のみを実行するようにしてもよい。実行する補償制御によって副たるアシスト制御部74が取り込む信号は異なる。
つぎに、上下限リミット演算部72について詳細に説明する。
図4に示すように、上下限リミット演算部72は上限値演算部90および下限値演算部100を備えている。
上限値演算部90は、操舵トルク感応リミッタ91、操舵トルク微分値感応リミッタ92、操舵角感応リミッタ93、操舵速度感応リミッタ94、操舵角加速度感応リミッタ95および加算器96を有している。
<下限値演算部>
下限値演算部100は、操舵トルク感応リミッタ101、操舵トルク微分値感応リミッタ102、操舵角感応リミッタ103、操舵速度感応リミッタ104、操舵角加速度感応リミッタ105および加算器106を有している。
<上下限リミットマップ>
上限値演算部90および下限値演算部100は、それぞれ第1〜第5のリミットマップM1〜M5を使用して各上限値IUL1 *〜IUL5 *および各下限値ILL1 *〜ILL5 *を演算する。第1〜第5のリミットマップM1〜M5はマイクロコンピュータ42の図示しない記憶装置に格納されている。第1〜第5のリミットマップM1〜M5は、それぞれ運転者のステアリング操作に応じて演算されるアシスト制御量Ias *は許容し、それ以外の何らかの原因による異常なアシスト制御量Ias *は許容しないという観点に基づき設定される。
上下限ガード処理部73による制限処理の詳細な手順はつぎの通りである。
図11のフローチャートに示すように、上下限ガード処理部73は、主たるアシスト制御量Ias *が上限値IUL *よりも大きいかどうかを判断する(ステップS101)。上下限ガード処理部73は、主たるアシスト制御量Ias *が上限値IUL *よりも大きい旨判断されるとき(ステップS101でYES)、主たるアシスト制御量Ias *を上限値IUL *に更新(制限)する(ステップS102)。
つぎに、切替え部75による切替え処理の手順の一例を説明する。
図12のフローチャートに示すように、切替え部75は、上下限ガード処理部73により生成される制限状態信号Sgrdに基づき、主たるアシスト制御量Ias *が制限されているかどうかを判断する(ステップS201)。
(A1)制限される主たるアシスト制御量Ias *の符号(+,−)が交互に反転するとき。このとき、主たるアシスト制御量Ias *の値が上限値IUL *と下限値ILL *との間で交互に切り替わる。モータ31のトルク方向も交互に反転するので、振動の発生につながることが懸念される。
ゲイン設定マップM12は、横軸をカウンタ76のカウント値N、縦軸を主たるアシスト制御量Ias *および副たるアシスト制御量Ias *に対する分配ゲインGsとするマップである。分配ゲインGsは、最終的な電流指令値I*に占める主たるアシスト制御量Ias *および副たるアシスト制御量Ias *の割合を変更するために使用される。ゲイン設定マップM12は、カウンタ76のカウント値Nを取り込み、この取り込まれるカウント値Nに応じて分配ゲインGsを算出する。分配ゲインGsは「0」以上「1」以下の値に設定される。ゲイン設定マップM12は、つぎのような特性を有する。すなわち、カウント値Nが「0」から所定のカウント値N1に達するまでの間、分配ゲインGsの値は「1」に維持される。カウント値Nが所定のカウント値N1を超えた以降、異常判定閾値Nth(>N1)に達するまでの間、カウント値Nが増加するにつれて分配ゲインGsの値は減少する。カウント値Nが異常判定閾値Nthに達した以降、分配ゲインGsの値は「0」に維持される。
第2の乗算器203は、副たるアシスト制御部74により算出される副たるアシスト制御量Ias *と、第1の加算器202により算出される差分ゲインGssとを掛け算する。
第1の実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)アシスト制御量Ias *の制限値はアシスト制御量Ias *の演算に使用される各信号(各状態量)に対して個別に設定されるとともに、これら制限値を合算した値がアシスト制御量Ias *に対する最終的な制限値として設定される。このため、何らかの原因によって異常値を示すアシスト制御量Ias *が演算された場合であれ、当該異常なアシスト制御量Ias *は最終的な制限値によって直接的に各信号値に応じた適切な値に制限される。適切な値に制限されたアシスト制御量Ias *が最終的な電流指令値I*としてモータ制御信号生成部62に供給されることにより意図せぬアシスト力が操舵系に付与されるのを的確に抑制することができる。
つぎに、電動パワーステアリング装置の第2の実施の形態を説明する。本例は、操舵トルクτだけではなく、制限された主たるアシスト制御量Ias *の状態も考慮して、主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *への移行速度を変更する点で第1の実施の形態と異なる。
(C1)大きな振動が懸念される状況A1が検出されるとき。このとき、移行レベル判定部77は移行レベルL1と判定する。
(C3)セルフステアが懸念される状況A3が検出されるとき。このとき、移行レベル判定部77は移行レベルL3と判定する。
L1>L2>L3 …(i)
図15に示すように、切替え部75は乗算器205を有している。乗算器205は、増加量設定マップM11とカウンタ76との間の演算経路に設けられている。乗算器205は移行レベル判定部77により生成される移行レベルゲインGLを取り込み、この取り込まれる移行レベルゲインGLと、増加量設定マップM11により算出される増加量Naとを掛け算する。カウンタ76は、移行レベルゲインGLが掛け算された増加量Naを使用してカウント値Nを増加させる。
図16(a)のフローチャートに示すように、移行レベル判定部77は主たるアシスト制御量Ias *の状況が状況A1であるかどうかを判断する(ステップS301)。移行レベル判定部77は、状況A1ではない旨判断されるとき(ステップS301でNO)、ステップS302へ処理を移行する。
1<GL3<GL2<GL1 …(ii)
このため、状況A1、状況A2および状況A3のうちのいずれか一が発生するとき、カウンタ76に取り込まれる増加量Naの値は、増加量設定マップM11により算出される増加量Naの値よりも大きな値になる。したがって、カウント値Nは通常時(状況A1〜状況A3のいずれの状況でもないとき)よりも大きな値になるので、ゲイン設定マップM12により算出される分配ゲインGsの値は通常時よりも小さな値となる。すなわち、最終的な電流指令値I*に占める主たるアシスト制御量Ias *の割合は通常時よりも低くなる一方、副たるアシスト制御量Ias *の割合は通常時よりも高くなる。最終的な電流指令値I*に占める主たるアシスト制御量Ias *の割合が低くなる分、モータ31のトルク変動に対する影響も小さくなる。
(C4)いわゆる過大アシストが懸念される状況A4が検出されるとき。このとき、移行レベル判定部77は移行レベルL4と判定する。
移行レベルL1〜L5のモータトルク、ひいては操舵感に対する影響度の大小関係は次式(iii)の通りである。
状況A4および状況A5が発生した場合、モータ31のトルク変動、ひいては操舵感に及ぼす影響は、先の状況A1〜A3が発生した場合に比べて極めて小さいと考えられる。このため、移行レベル判定部77による移行レベル判定処理の手順をつぎのようにしてもよい。
0<GL5<GL4<1 …(iv)
このため、状況A4または状況A5が発生するとき、カウンタ76に取り込まれる増加量Naの値は、増加量設定マップM11により算出される増加量Naの値よりも小さな値になる。したがって、ゲイン設定マップM12により算出される分配ゲインGsの値は、通常時(状況A4および状況A5のいずれの状況でもないとき)よりも大きな値となる。すなわち、最終的な電流指令値I*に占める主たるアシスト制御量Ias *の割合は通常時よりも高くなる一方、副たるアシスト制御量Ias *の割合は低くなる。またカウント値Nが増加する速度、ひいては分配ゲインGsに基づく主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *への移行速度は通常時よりも遅くなる。
(5)主たるアシスト制御量Ias *の状態(モータのトルク変動に及ぼす影響度合い)に応じて、最終的な電流指令値I*に占める主たるアシスト制御量Ias *の割合が変更される。また、主たるアシスト制御量Ias *の状態に応じて、副たるアシスト制御量Ias *への移行速度が変更される。たとえば、モータトルク変動に及ぼす影響が大きいときほど、副たるアシスト制御量Ias *へより速く移行する。このため、制限される主たるアシスト制御量Ias *の状態に応じて、モータトルクの変動がより好適に抑制される。操舵挙動の変化も抑えられる。
つぎに、電動パワーステアリング装置の第3の実施の形態を説明する。本例は、操舵トルクτだけではなく、モータ31に供給される電流の変化も考慮して、主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *への移行速度を変更する点で第1の実施の形態と異なる。
図18に示すように、切替え部75は判定部206を有している。判定部206は、制限状態信号Sgrd、操舵トルクτおよび電流値Imをそれぞれ取り込む。判定部206は、主たるアシスト制御量Ias *が制限されている旨示す制限状態信号Sgrd、が取り込まれるとき、操舵トルクτおよび電流値Imに基づき、主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *への移行速度を速くするか遅くするかを判定する。判定部206は移行速度を速くするか遅くするかの判定結果に応じて移行速度ゲインGVを生成する。
操舵トルクτの変化値Δτ×電流値Imの変化値ΔIm>0 …(vi)
判定部206は、モータ31へ供給される電流が操舵トルクτの変化を増やす方向の電流である旨判定されるとき(YES判定)、移行速度を速くするための移行速度ゲインGVとしてゲインGVHを生成する。また、判定部206は、モータ31へ供給される電流が操舵トルクτの変化を増やす方向の電流ではない旨判定されるとき(NO判定)、移行速度を遅くするための移行速度ゲインGVとしてゲインGVLを生成する。ゲインGVHは「1」より大きな値に、ゲインGVLは「1」よりも小さな値に設定される。
(D1)操舵トルクτの変化方向が正(+)、電流値Imの方向も正(+)であるとき。このとき、操舵トルクτの変化値Δτと電流値Imの変化値ΔImとの乗算結果の符号は正(+)となる。このため、モータ31へ供給される電流は操舵トルクτの変化を増やす方向の電流ではない旨判定される(NO判定)。したがって、移行速度を遅くするためのゲインGVLが生成される。
(6)モータ31へ供給される電流が操舵トルクτの変化を増やす方向の電流であるとき、制限された主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *への移行速度は通常よりも速くされる。制限された主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *へ速く切り替えられる分だけ、操舵トルクτの変化量増大が操舵挙動に及ぼす影響を緩和することが可能である。
つぎに、電動パワーステアリング装置の第4の実施の形態を説明する。本例は、先の第1〜第3の実施の形態のいずれについても適用することが可能である。
第1の平均値演算部301は、移行フラグFmovが取り込まれるとき、上限値演算部90により生成される上限値IUL *の時間平均値を演算し、当該演算される時間平均値を最終的な上限値IUL *として上下限ガード処理部73へ出力する。第1の平均値演算部301は、移行フラグFmovが取り込まれないとき、上限値演算部90により演算される上限値IUL *をそのまま最終的な上限値IUL *として上下限ガード処理部73へ出力する。
(8)使用するアシスト制御量Ias *が主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *へ移行されるとき、上限値IUL *または下限値ILL *が変動することにより、これら上限値IUL *または下限値ILL *に制限される主たるアシスト制御量Ias *も変動するおそれがある。この点、本例では主たるアシスト制御量Ias *から副たるアシスト制御量Ias *へ移行されるとき、上限値IUL *の時間平均値および下限値ILL *の時間平均値が最終的な上限値IUL *および下限値ILL *として使用される。このため、最終的な上限値IUL *および下限値ILL *の変動、ひいてはこれら上限値IUL *または下限値ILL *に制限された主たるアシスト制御量Ias *の変動が抑制される。したがって、モータ31のトルク変動、ひいては操舵挙動の変化も緩和される。
Claims (8)
- ステアリングの操舵状態を示す複数種の状態量に基づきアシスト制御量を演算し当該アシスト制御量に基づき車両の操舵機構に付与するアシスト力の発生源であるモータを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記アシスト制御量の演算に使用する各状態量に応じて前記アシスト制御量の変化範囲を制限する制限値を前記状態量ごとに個別に設定し、これら制限値を使用して前記アシスト制御量の値を制限する制限処理と、
前記アシスト制御量の値が制限されてから一定時間経過するタイミングで、使用するアシスト制御量を前記制限されるアシスト制御量である第1のアシスト制御量から前記第1のアシスト制御量とは別個に演算される第2のアシスト制御量へ移行させる切替え処理と、を実行する電動パワーステアリング装置であって、
前記制御装置は、操舵挙動に相関する特定の状態量に基づき、前記第1のアシスト制御量から前記第2のアシスト制御量への移行速度を増減させる電動パワーステアリング装置。 - 請求項1に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、前記特定の状態量である操舵トルクの増大に応じて前記移行速度を増大させる電動パワーステアリング装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、前記特定の状態量である操舵トルクの変化方向と前記モータへ供給される電流の変化方向との比較を通じて、前記電流の変化方向が前記操舵トルクの変化を助長する方向であるかどうかを判定し、当該判定の結果に応じて前記移行速度を増減させる電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、前記特定の状態量および前記制限される第1のアシスト制御量の少なくとも一に基づき、前記第1のアシスト制御量の操舵挙動に対する影響の度合いを示す移行レベルを判定し、当該判定される移行レベルに応じて前記移行速度を変える電動パワーステアリング装置。 - ステアリングの操舵状態を示す複数種の状態量に基づきアシスト制御量を演算し当該アシスト制御量に基づき車両の操舵機構に付与するアシスト力の発生源であるモータを制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記アシスト制御量の演算に使用する各状態量に応じて前記アシスト制御量の変化範囲を制限する制限値を前記状態量ごとに個別に設定し、これら制限値を使用して前記アシスト制御量の値を制限する制限処理と、
前記アシスト制御量の値が制限されてから一定時間経過するタイミングで、使用するアシスト制御量を前記制限されるアシスト制御量である第1のアシスト制御量から前記第1のアシスト制御量とは別個に演算される第2のアシスト制御量へ移行させる切替え処理と、を実行する電動パワーステアリング装置であって、
前記制御装置は、前記制限処理を実行することの操舵挙動に対する影響の有無を判定し、当該判定の結果に応じて前記第1のアシスト制御量から前記第2のアシスト制御量への移行速度を変える電動パワーステアリング装置。 - 請求項5に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、操舵挙動に相関する特定の状態量および前記制限される第1のアシスト制御量の少なくとも一に基づき、操舵挙動に対する影響の度合いを示す移行レベルを判定し、当該判定される移行レベルに応じて前記移行速度を変える電動パワーステアリング装置。 - 請求項5または請求項6に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、操舵挙動に相関する特定の状態量である操舵トルクの変化方向と前記モータへ供給される電流の変化方向との比較を通じて、操舵挙動に対する影響の有無判定として、前記電流の変化方向が前記操舵トルクの変化を助長する方向であるかどうかを判定し、当該判定の結果に応じて前記移行速度を増減させる電動パワーステアリング装置。 - 請求項1〜請求項7のうちいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記制御装置は、前記状態量ごとに個別に設定される複数の制限値を重畳することにより前記アシスト制御量に対する最終的な制限値を生成し、
前記第1のアシスト制御量から前記第2のアシスト制御量への移行が開始されてから当該移行が完了するまでの間、前記最終的な制限値の時間平均値を使用して前記第1のアシスト制御量を制限する電動パワーステアリング装置。
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