JP6835301B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
すなわち、入力処理/判定部101は、操舵系が取り得る最大舵角から所定の閾値舵角までの角度範囲、又は操舵系が取り得る最小舵角から閾値舵角までの角度範囲内に舵角θがある場合(言い換えれば、舵角θの絶対値が、操舵系が取り得る最大値から所定閾値までの範囲に有る場合)に、閾値舵角を基準とする舵角θの舵角変位を、制御回転変位θrとして算出する。なお、入力処理/判定部101は、特許請求の範囲に記載の「制御回転変位算出部」の一例であり、「制御スタート位置」は、特許請求の範囲に記載の「閾値舵角」の一例である。
仮想ラックエンドは物理的ラックエンドの手前に設定されており、仮想ラックエンドをできるだけ物理的ラックエンドに近づけることにより、操舵範囲を大きくすることができる。入力処理/判定部101から出力される制御回転変位θrは、端当て衝撃緩和制御部150内のk0テーブル151、μテーブル152及び乗算部153に入力され、操舵速度ωは乗算部154に入力される。k0テーブル151は操舵系のバネ定数k0を算出するデータテーブルであり、図5に示すように、制御回転変位θrに応じて、変化領域の中央部で比較的急峻に増加(非線形増加)する特性を有している。また、μテーブル152は操舵系の粘性係数μを算出するデータテーブルであり、図6に示すように、制御回転変位θrに応じて、全体的に比較的緩やかに漸増(非線形増加)する特性を有している。k0テーブル151からのバネ定数k0は乗算部153で制御回転変位θrと乗算(k0×θr)されて加算部155に入力され、μテーブル152からの粘性係数μは乗算部154で操舵速度ωと乗算(μ×ω)されて加算部155に入力され、加算部155の加算結果(=k0×θr+μ×ω)である電流指令値Ireffが出力リミッタ102に入力され、最大値を制限された電流指令値Irefmが反転部(−1)103を経て電流制御経路の加算部33に、補正用のラックエンド制御出力(反力)として入力されている。
なお、目標舵角速度演算部124A−2は、操舵トルクTh及び符号SNの乗算結果(Th×SN)の代わりに、ラック軸力及び符号SNの乗算結果に応じて目標舵角速度ωra1を演算して出力してもよい。また、シフト用舵角演算部(B)124Bは、操舵トルクTh及び符号SNの乗算結果(Th×SN)の代わりに、ラック軸力及び符号SNの乗算結果に応じて舵角補正量θb1を演算して出力してもよい。他の実施形態においても同様である。
また、シフト用舵角演算部(B)124Bは、操舵トルクThに基づく舵角補正量に応じたシフト用舵角θb4を出力し、減算部122は、制御回転変位θrからシフト用舵角θb4を減算することにより衝撃緩和電流指令値Ireffを低減する。このため、操舵トルクThがある程度大きくなったときに衝撃緩和電流指令値Ireffを減少させることが可能となり、衝撃緩和制御の開始時の電流指令値の急変を回避して、違和感を抑制することができる。
なお、制御舵角シフト部120は、必ずしもシフト用舵角演算部(A)124A及びシフト用舵角演算部(B)124Bの双方を備える必要はなく、何れか一方を備えればよい。他の実施形態においても同様である。
先ず操舵トルクTh、車速Vs及び舵角θが入力され(ステップS1)、基本アシスト特性演算部31で電流指令値Iref1が演算される(ステップS2)。入力処理/判定部101は舵角θに基づいて操舵速度ω及び制御回転変位θrを演算して出力する(ステップS3)。操舵速度ωは制御舵角シフト部120内の減算部124A−4及び端当て衝撃緩和制御部150内の乗算部154に入力され、制御回転変位θrは制御舵角シフト部120内の符号化部126に入力されると共に、減算部122に加算入力される。符号化部126は制御回転変位θrの符号(正負)を判定して、符号SNを出力する(ステップS4)。符号SNは、シフト用舵角演算部124A内の乗算部124A−1及び乗算部124A−3並びにシフト用舵角演算部124B内の乗算部124B−1及び乗算部124B−3に入力される。
第11実施形態の制御舵角シフト部120は、操舵トルクTh及び符号SNを乗算する乗算部124C−1と、乗算部124C−1の乗算結果(Th×SN)に応じて図28(B)に示すような特性でゲインGを設定するゲイン設定部124C−2と、ゲインGを制御回転変位θrに乗算してシフト制御舵角θrsを算出する乗算部124C−3を備える。他の実施形態と同様に、ゲインG及びその変化速度を制限するリミッタ及びレートリミッタを適宜備えてもよい。第11実施形態によっても、操舵トルクThに応じて制御回転変位θrを低減し、衝撃緩和電流指令値Ireffを減少させることができる。
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
14 舵角センサ
20 モータ
30 コントロールユニット(ECU)
31 基本アシスト特性演算部
35 電流制御部
36 PWM制御部
100、100A〜100F 仮想ラックエンド制御部
101 入力処理/判定部
120 制御舵角シフト部
124A、124B シフト用舵角演算部
124A−2 目標舵角速度演算部
124B−2 舵角補正量演算部
124C−2 ゲイン設定部
124A−6、124B−4 レートリミッタ
124A−7、124B−5 リミッタ
124B−6 ゲイン部
126 符号化部
127 リミッタ
150 端当て衝撃緩和制御部
151 k0(バネ定数)テーブル
152 μ(粘性係数)テーブル
160 フィードフォワード(FF)制御部
Claims (14)
- 少なくとも操舵トルクに基づいて第1の電流指令値を演算し、前記第1の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵系の舵角が、前記操舵系が取り得る最大舵角から所定の閾値舵角までの角度範囲内にある場合に、前記閾値舵角を基準とする前記舵角の舵角変位である制御回転変位を算出する制御回転変位算出部と、
前記操舵トルク又はラック軸力の一方と前記制御回転変位又は前記舵角の一方の符号とに応じた補正量で補正された前記制御回転変位を、シフト制御舵角として算出する制御舵角シフト部と、
前記シフト制御舵角と操舵速度とに応じた第2の電流指令値を出力するフィードフォワード制御部と、
を具備し、
前記制御舵角シフト部は、前記操舵トルク又は前記ラック軸力の一方と前記制御回転変位又は前記舵角の一方の符号とに基づいて目標舵角速度を演算し、前記目標舵角速度及び前記操舵速度の速度偏差から第1のシフト用舵角を演算し、前記第1のシフト用舵角でシフトされた前記制御回転変位を前記シフト制御舵角として算出し、
前記電動パワーステアリング装置は、前記第2の電流指令値を前記第1の電流指令値に加算して第3の電流指令値を算出し、前記第3の電流指令値により前記アシスト制御を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 少なくとも操舵トルクに基づいて第1の電流指令値を演算し、前記第1の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵系の舵角が、前記操舵系が取り得る最大舵角から所定の閾値舵角までの角度範囲内にある場合に、前記閾値舵角を基準とする前記舵角の舵角変位である制御回転変位を算出する制御回転変位算出部と、
前記操舵トルク又はラック軸力の一方と前記制御回転変位又は前記舵角の一方の符号とに応じた補正量で補正された前記制御回転変位を、シフト制御舵角として算出する制御舵角シフト部と、
前記シフト制御舵角と操舵速度とに応じた第2の電流指令値を出力するフィードフォワード制御部と、
を具備し、
前記制御舵角シフト部は、前記操舵トルク又は前記ラック軸力の一方と前記制御回転変位又は前記舵角の一方の符号とに基づいて舵角補正量を演算し、前記舵角補正量から第2のシフト用舵角を演算し、前記第2のシフト用舵角でシフトされた前記制御回転変位を前記シフト制御舵角として算出し、
前記電動パワーステアリング装置は、前記第2の電流指令値を前記第1の電流指令値に加算して第3の電流指令値を算出し、前記第3の電流指令値により前記アシスト制御を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 少なくとも操舵トルクに基づいて第1の電流指令値を演算し、前記第1の電流指令値に基づいてモータを駆動することにより、操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置において、
前記操舵系の舵角が、前記操舵系が取り得る最大舵角から所定の閾値舵角までの角度範囲内にある場合に、前記閾値舵角を基準とする前記舵角の舵角変位である制御回転変位を算出する制御回転変位算出部と、
前記操舵トルク又はラック軸力の一方と前記制御回転変位又は前記舵角の一方の符号とに応じた補正量で補正された前記制御回転変位を、シフト制御舵角として算出する制御舵角シフト部と、
前記シフト制御舵角と操舵速度とに応じた第2の電流指令値を出力するフィードフォワード制御部と、
を具備し、
前記制御舵角シフト部は、前記操舵トルク又は前記ラック軸力の一方と前記制御回転変位又は前記舵角の一方の符号とに基づいて補正ゲインを決定し、前記補正ゲインで補正された前記制御回転変位を前記シフト制御舵角として算出し、
前記電動パワーステアリング装置は、前記第2の電流指令値を前記第1の電流指令値に加算して第3の電流指令値を算出し、前記第3の電流指令値により前記アシスト制御を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記制御舵角シフト部は、前記操舵トルク及び前記符号の乗算結果若しくは前記ラック軸力及び前記符号の乗算結果に基づいて前記目標舵角速度を算出し、前記速度偏差を入力とする比例制御、積分制御及び微分制御の少なくとも1つにより、前記第1のシフト用舵角を演算する第1のシフト用舵角演算部を備え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装置。
- 前記第1のシフト用舵角演算部は、前記速度偏差を入力とする比例制御、積分制御及び微分制御の少なくとも1つにより演算したシフト演算用角度を、第1のリミッタで制限して前記第1のシフト用舵角を演算し、
前記第1のリミッタは、前記シフト演算用角度の正領域と負領域で異なる特性を有することを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記制御舵角シフト部は、前記操舵トルク及び前記符号の乗算結果若しくは前記ラック軸力及び前記符号の乗算結果と、車速と、に基づいて前記目標舵角速度を演算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装置。
- 前記第1のシフト用舵角演算部は、前記速度偏差を入力とし、車速に感応する特性の比例制御、積分制御及び微分制御の少なくとも1つにより、前記第1のシフト用舵角を演算する、ことを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記第1のシフト用舵角演算部は、前記速度偏差を入力とし、前記制御回転変位に感応する特性の比例制御、積分制御及び微分制御の少なくとも1つにより、前記第1のシフト用舵角を演算する、ことを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記制御舵角シフト部は、前記操舵トルク及び前記符号の乗算結果若しくは前記ラック軸力及び前記符号の乗算結果に基づいて演算した前記舵角補正量を第2のリミッタで制限して前記第2のシフト用舵角を演算する第2のシフト用舵角演算部を備えることを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記制御舵角シフト部は、前記操舵トルク及び前記符号の乗算結果若しくは前記ラック軸力及び前記符号の乗算結果と、車速と、に基づいて前記舵角補正量を演算することを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記制御舵角シフト部は、車速に感応する特性のゲインで調整された前記舵角補正量に基づいて前記舵角補正量から第2のシフト用舵角を演算することを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記制御舵角シフト部は、前記制御回転変位に感応する特性のゲインで調整された前記舵角補正量に基づいて前記舵角補正量から第2のシフト用舵角を演算することを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記フィードフォワード制御部が、
前記シフト制御舵角に基づいて、前記操舵系のバネ定数を演算するk0テーブルと、粘性係数を演算するμテーブルと、前記バネ定数に前記シフト制御舵角を乗算する第1の乗算部と、前記粘性係数に前記操舵速度を乗算する第2の乗算部と、前記第1の乗算部の乗算結果と前記第2の乗算部の乗算結果とを加算して端当て衝撃緩和電流指令値を出力する加算部とを有する端当て衝撃緩和制御部と、
前記端当て衝撃緩和電流指令値の最大値を制限して反転し、前記第2の電流指令値を出力する出力制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記フィードフォワード制御部が、
前記シフト制御舵角に基づいて、前記操舵系のバネ定数を演算するk0テーブルと、前記制御回転変位に基づいて前記操舵系の粘性係数を演算するμテーブルと、前記バネ定数に前記シフト制御舵角を乗算する第1の乗算部と、前記粘性係数に前記操舵速度を乗算する第2の乗算部と、前記第1の乗算部の乗算結果と前記第2の乗算部の乗算結果とを加算して端当て衝撃緩和電流指令値を出力する加算部とを有する端当て衝撃緩和制御部と、
前記端当て衝撃緩和電流指令値の最大値を制限して反転し、前記第2の電流指令値を出力する出力制御部と、
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
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