JP7005402B2 - パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的の1つは、制御量がハンチングして振動が発生することを抑制できるパワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
図1は、本発明が適用される一例としてのパワーステアリング装置を示す概略システム図である。
パワーステアリング装置100のステアリングホイール1には、入力軸としてのステアリングシャフト2が接続されている。
ステアリングシャフト2のステアリングホイール1と反対側の端部にはトーションバー11aを介して出力軸としてのピニオンシャフト2bが接続されている。
ピニオンシャフト2bは、ピニオン2aを有する。ピニオン2aとラックバー4を収容するラック収装部40との接続部位には、ピニオン2aとラック歯4aとが噛合うラック&ピニオン機構3を有する。
これにより、ステアリングホイール1の回転方向運動を軸方向運動に変換し、転舵輪30を転舵する。
ラック収装部40には、ラックバー4の軸力をアシストするパワーステアリング機構5を有する。パワーステアリング機構5は、電動アクチュエータとしての電動モータ5aと、電動モータ5aのトルクを軸力に変換してラックバー4にアシスト力を付与するギヤ機構5bとを有する。
電動モータ5aには、電動モータ5aの回転角を検出するモータ回転角センサ13が設けてある。
また、車速VSPを検出する車速センサ12を備えている。
コントローラ20は、マイクロプロセッサを備え、操舵角センサ10、トルクセンサ11、車速センサ12、モータ回転角センサ13からの信号を受信している。
コントローラ20は、これらの各種信号に基づいて電動モータ5aの電流を制御し、最適なアシスト力を付与する。
この演算し、生成した操舵トルク値は、カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数(例えば、10Hz)と第2カットオフ周波数(例えば、1Hz)に可変に設定可能なカットオフ周波数調整部301aを備えるローパスフィルタ部301と、固定された前記第1カットオフ周波数よりも高い周波数の第3カットオフ周波数を備えるハイパスフィルタ部302へ操舵トルク信号Tsとしてトルク演算部201から、出力される。
なお、ローパスフィルタ部301は、マイクロプロセッサに設けられたデジタルフィルタとして構成している。
ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数は、遮断周波数とも呼ばれ、その周波数以上の成分におけるローパスフィルタ部301の入力に対する出力の比である利得が低下(減衰)するときの周波数である。
また、ハイパスフィルタ部302のカットオフ周波数は、その周波数未満の成分におけるハイパスフィルタ部302の入力に対する出力の比である利得が低下(減衰)するときの周波数である。
位相補償演算部203では、トルクセンサ11に内蔵される低剛性のトーションバー11aにより生じる位相差を補償し、システムの振動を抑制する位相補償トルクをハイパスフィルタ部302からの操舵トルク信号Ts2および車速信号受信部20cからの車速信号VSPに基づいて演算し、生成して、加算部209に位相補償トルク信号Txとして出力する。
モータトルク指令演算部210では、加算部209にて、演算し、生成されたアシストトルク信号Tfに基づいて、電動モータ5aに指令する電流値を決定し、電動モータ5aに出力する。
また、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aは、制御制限指令信号Saが入力されると、カットオフ周波数を第2カットオフ周波数(例えば、1Hz)に設定する。
なお、トルクセンサ11は、その捩れ角が第1所定トルク値より、大きなトルク(例えば、12Nm)にて、メカストッパーが作動するようになっている。
トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1未満のときには、ステップS101へ進み、操舵トルク信号受信部20aの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1以上のときには、ステップS102へ進む。
ステップS101では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第1のカットオフ周波数F1(例えば、10Hz)に設定する。
また、ステップS102では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第2のカットオフ周波数F2(例えば、1Hz)に設定する。
すなわち、第2のカットオフ周波数F2は、第1のカットオフ周波数F1より低い周波数で設定する。
トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aが出力する操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1(例えば、10Nm)未満までは、カットオフ周波数が第1のカットオフ周波数F1(例えば、10Hz)に設定されており、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aが出力する操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1になると、カットオフ周波数が第2のカットオフ周波数(例えば、1Hz)に切り替わる。
このため、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aの出力する操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が、メカストッパーが作動するトルク値(例えば、12Nm)に到達したときには、すでにカットオフ周波数が第2のカットオフ周波数F2(例えば、1Hz)に切り替わっていることになる。
比較例の場合には、トルクセンサ11のメカストッパーが作動開始後は、トルクセンサの操舵トルク信号は一定となっている。
実施形態1の場合には、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1になると、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数が、第1のカットオフ周波数F1から第2のカットオフ周波数F2に切替えられ、第2のカットオフ周波数F2以上の成分におけるローパスフィルタ部301の入力に対する出力の比である利得が低下(減衰)されて、実線で示す操舵トルク信号Ts1となる。
破線の円で示すのが、比較例であり、トルクセンサの操舵トルク信号が飽和するため、不安定領域へ移行しているが、実施形態1では、実線の円で示すように安定領域に存在している。
(1)本発明のパワーステアリング装置の制御装置にあっては、入力信号の成分を部分的に減衰させるカットオフ周波数を調整可能であり、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1未満のとき、前記カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数F1に設定し、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が前記第1所定トルク値T1以上のとき、前記カットオフ周波数を前記第1のカットオフ周波数F1よりも低い第2のカットオフ周波数F2に設定可能なカットオフ周波数調整部301aを備えるローパスフィルタ部301を有する。
よって、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1未満のときの操舵応答性を確保しながら、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aの操舵トルク信号Tが第1所定トルク値T1以上のときの電動モータ5aの出力のハンチングを抑制できる。
よって、ステアリングシャフト2とピニオンシャフト2bの相対角度が、トルクセンサ11のメカストッパーが作動開始する所定角度に到達するとそれ以上相対角度は増加しない。トルクセンサ11は、ステアリングシャフト2とピニオンシャフト2bの相対角度に基づき操舵トルク信号Tを出力するため、操舵トルク信号Tもステアリングシャフト2とピニオンシャフト2bの相対角度が所定角度に到達した時点で上限値となり、それ以上増加しないで一定値となる。ハイパスフィルタ部302は、時間経過に伴いトルクセンサ11よりの出力の操舵トルク信号Tの変化がないと、利得がゼロとなり、加算部209が演算し、生成されたアシストトルク信号Tfが不安定となり、電動モータ5aの出力にハンチングが発生する虞がある。そこで、操舵トルクが上限値に到達したときに、カットオフ周波数調整部301aは、第2のカットオフ周波数F2に設定すればよいが、第1所定トルク値T1を操舵トルクの上限値よりも低い値とし、マージンを設けることで、ハンチング抑制効果を安定して得ることができる。
よって、アシスト演算部202で演算され、生成された第1アクチュエータ指令信号としてのアシストトルク信号Tasが、ローパスフィルタ部301の影響を受けないため、アシスト演算部202への入力信号に対する出力特性(アシストゲイン)のチューニングが容易となる。
よって、マイクロプロセッサ内の処理でカットオフ周波数の調整を行うため、電子回路でカットオフ周波数の調整を行う場合に比べ、自由度の高いカットオフ周波数の調整を行うことができる。
図6は、実施形態2の制御処理を示す概念図である。
すなわち、第1所定トルク値T1を徐変開始第1所定トルクT1aと徐変終了第1所定トルクT1bの2個設定し、徐変開始第1所定トルク値T1aから徐変終了第1所定トルク値T1b間において、第1カットオフ周波数F1から第2カットオフ周波数F2へ徐々に変化(漸減)させている。
ここで、徐変終了第1所定トルクT1bとメカストッパー作動開始トルクは一致している。
その他の構成、作用は実施形態1と同じであるため、説明を省略する。
カットオフ周波数調整部301aは、第1カットオフ周波数F1から第2カットオフ周波数F2に徐々に変化(漸減)させている。
よって、カットオフ周波数を変化させることによって、第2アクチュエータ指令信号としてのアシストトルクTfにも影響が出る可能性があるが、カットオフ周波数を徐々に変化(漸減)させることにより、アシストトルクTfの急激な変化の発生を抑制することができる。
その他の作用効果は、実施形態1と同じである。
図7は、実施形態3の制御処理を示す概念図である。
すなわち、徐変終了第1所定トルク値t1bをメカストッパー作動開始トルクより小さく設定している。
その他の構成、作用は実施形態2と同じであるため、説明を省略する。
カットオフ周波数調整部301aは、第1カットオフ周波数F1から第2カットオフ周波数F2に徐々に変化(漸減)させるが、トルクセンサ11のメカストッパー作動開始トルクに到達する前までに、第2カットオフ周波数となるようにした。
よって、メカストッパー作動前に、カットオフ周波数を充分低減させておくことにより、ハンチング抑制効果を安定して得ることができる。
その他の作用効果は、実施形態2と同じである。
図8は、実施形態4の制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
操舵トルクが増大中であれば、ステップS201へ進み、操舵トルクが増大中でなければ、制御を終了する。
ステップS201では、操舵角センサ10からの操舵角信号を受信する操舵角信号受信部20cからの操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)が、ストロークエンド操舵角前の所定値未満か否かを判定する。
操舵角センサ10からの操舵角信号を受信する操舵角信号受信部20cからの操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)が所定値未満のときには、ステップS202へ進み、操舵角センサ10の出力である操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)が所定値以上のときには、ステップS203へ進む。
ステップS202では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第1のカットオフ周波数F1(例えば、10Hz)に設定する。
また、ステップS203では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第2のカットオフ周波数F2(例えば、1Hz)に設定する。
実施形態1に加え、操舵トルクが増大中で、操舵角センサ10からの操舵角信号を受信する操舵角信号受信部20cからの操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)がストロークエンド操舵角前の所定値未満のとき、前記カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数に設定し、操舵トルクが増大中で、操舵角センサ10からの操舵角信号を受信する操舵角信号受信部20cからの操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)がストロークエンド操舵角前の所定値以上のとき、前記カットオフ周波数を前記第1のカットオフ周波数F1よりも低い第2のカットオフ周波数F2に設定するようにした。
その他の構成、作用は実施形態1と同じであるため、説明を省略する。
操舵トルクが増大中で、操舵角センサ10からの操舵角信号を受信する操舵角信号受信部20cからの操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)がストロークエンド操舵角前の所定値未満のとき、前記カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数F1に設定し、操舵トルクが増大中で、操舵角センサ10からの操舵角信号を受信する操舵角信号受信部20cからの操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)がストロークエンド操舵角前の所定値以上のとき、前記カットオフ周波数を前記第1のカットオフ周波数F1よりも低い第2のカットオフ周波数F2に設定するようにした。
よって、操舵角センサ10からの操舵角信号を受信する操舵角信号受信部20cからの操舵角信号θ(=操舵角演算部204の出力する操舵角信号θs)がストロークエンドに近い所定値以上の値を示し、かつ切り込み方向に操舵操作されている(操舵トルクが増大している)とき、そのまま操舵操作が継続されると、ストロークエンドに到達し、それ以上、転舵輪は転舵できなくなる(ピニオンシャフ2bは回転しなくなる)と、ステアリングシャフト2とピニオンシャフ2bの相対角度は急激に増大する。この状態に近づいていることを操舵角信号と操舵トルク信号から推定し、事前にカットオフ周波数を低減させておくことにより、ハンチング発生のリスクの高い状況を安定的に回避することができる。
その他の作用効果は、実施形態1と同じである。
図10は、実施形態5の制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
車速センサ12からの車速信号を受信する車速信号受信部20cからの車速信号VSPが所定値未満であれば、ステップS301へ進み、車速センサ12からの車速信号を受信する車速信号受信部20cからの車速信号VSPが所定値以上であれば、制御を終了する。
ステップS301では、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aからの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1未満か否かを判定する。
トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aからの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1未満であれば、ステップS302へ進み、トルクセンサ11の操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1以上であれば、ステップS303へ進む。
ステップS302では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第1のカットオフ周波数F1(例えば、10Hz)に設定する。
また、ステップS303では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第2のカットオフ周波数F2(例えば、1Hz)に設定する。
その他の構成、作用は実施形態1と同じであるため、説明を省略する。
車速が所定車速以上のときには、カットオフ周波数の第2のカットオフ周波数F2への変更を禁止するようにした。
よって、中高速走行時における緊急操舵回避動作の応答性を確保することができる。
なお、中高速走行時であれば、操舵トルク値が所定値以上となり電動モータ5aの出力のハンチングの発生リスクも少ない。
その他の作用効果は、実施形態1と同じである。
図11は、実施形態6の制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
第2アクチュエータ指令信号制限部400は、電動モータ5aの電力消費や発熱を抑制する必要があるときには、第2アクチュエータ指令信号としてのアシストトルクTfの上限値を低下、あるいは、アシストトルクTfの出力を制限する第2アクチュエータ指令信号制限制御を実行するため、ローパスフィルタ部301と加算部209へ、制御制限指令信号Saを出力する。
アシスト制御量の制限が実行されていないときには、ステップS401へ進み、アシスト制御量の制限が実行されているときには、ステップS403へ進む。
ステップS401では、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aからの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1未満か否かを判定する。
トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aからの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1未満であれば、ステップS402へ進み、トルクセンサ11の操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1以上であれば、ステップS403へ進む。
ステップS402では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第1のカットオフ周波数F1(例えば、10Hz)に設定する。
また、ステップS403では、ローパスフィルタ部301のカットオフ周波数調整部301aにて設定されるカットオフ周波数を第2のカットオフ周波数F2(例えば、1Hz)に設定する。
その他の構成、作用は実施形態1と同じであるため、説明を省略する。
アシスト制御量の制限されているときには、カットオフ周波数を第2のカットオフ周波数F2へ変更するようにした。
よって、電動モータ5aの駆動の応答性を低下させ、単位時間当たりの仕事量を軽減することで、電動モータ5aにおける電力の消費や発熱をより抑制することができる。
その他の作用効果は、実施形態1と同じである。
図12は、実施形態7の制御処理を示す概念図である。
実施形態1に加え、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aからの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1より小さいトルクから増大し、第1所定トルク値T1に到達したときに、カットオフ周波数を第2のカットオフ周波数F2(例えば、1Hz)に設定し、トルクセンサ11からの操舵トルク信号を受信する操舵トルク信号受信部20aからの操舵トルク信号T(=トルク演算部201が出力する操舵トルク信号Ts)が第1所定トルク値T1より大きいトルクから減少し、第1所定トルク値T1より小さい第2所定トルク値T2に到達したときに、カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数F1(例えば、10Hz)に設定している。
その他の構成、作用は実施形態1と同じであるため、説明を省略する。
操舵トルクが増大するときと減少するときとで、第1のカットオフ周波数F1と第2のカットオフ周波数F2との設定切換えの所定トルク値の閾値を異ならせた、所謂ヒステリシス特性を持たせた。
よって、操舵トルクが第1所定トルク値T1付近で増減する際、カットオフ周波数が頻繁に変更されることを抑制することができる。
その他の作用効果は、実施形態1と同じである。
実施形態7とは異なり、第1所定トルク値T1を徐変開始第1所定トルク値T1aと徐変終了第1所定トルク値T1bの2個設定し、徐変開始第1所定トルク値T1aから徐変終了第1所定トルク値T1b間において、第1カットオフ周波数F1から第2カットオフ周波数F2へ徐々に変化(漸減)させるとともに、第2所定トルク値T2も徐変開始第2所定トルク値T2aと徐変終了第2所定トルク値T2bの2個設定し、第2カットオフ周波数F2から第1カットオフ周波数F1へ徐々に変化(漸増)させている。
ここで、各所定トルクの関係は、徐変終了第2所定トルク値T2b<徐変開始第1所定トルク値T1a<徐変開始第2所定トルク値T2a<徐変終了第1所定トルク値T1bに、設定している。
その他の構成、作用は実施形態7と同じであるため、説明を省略する。
よって、操舵トルクが第1所定トルク付近で増減する際、カットオフ周波数が頻繁に変更されることを抑制することができるとともに、カットオフ周波数を徐々に変化(漸減あるいは漸増)させることにより、アシストトルクTfの急激な変化の発生を抑制することができる。
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
パワーステアリング装置として、ラック&ピニオン式で説明したが、これに限定されるものではなく、その他のボールねじ式であっても本発明に含まれる。
また、ローパスフィルタ301の下流側に第1アクチュエータ指令信号生成部としてのアシスト演算部202を配置した例で説明したが、ローパスフィルタ301の上流側に第1アクチュエータ指令信号生成部としてのアシスト演算部202を配置してもよい。
さらに、ハイパスフィルタ302の下流側に位相補償演算部203を配置した例で説明したが、ハイパスフィルタ302の上流側に位相補償演算部203を配置してもよい。
パワーステアリング装置の制御装置は、その一つの態様において、パワーステアリング装置は、運転者の操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、前記操舵機構に設けられ操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵機構に操舵力を付与する電動アクチュエータを含み、コントローラであって、操舵トルク信号受信部と、第1アクチュエータ指令信号生成部と、ローパスフィルタ部と、位相補償信号生成部と、ハイパスフィルタ部と、第2アクチュエータ指令信号出力部を備え、前記操舵トルク信号受信部は、前記トルクセンサの出力信号である操舵トルク信号を受信するものであり、前記第1アクチュエータ指令信号生成部は、前記操舵トルク信号に基づき、第1アクチュエータ指令信号を生成するものであり、前記ローパスフィルタ部は、カットオフ周波数調整部を備え、前記ローパスフィルタ部を通過する前記操舵トルク信号または前記第1アクチュエータ指令信号であって前記ローパスフィルタ部に入力される信号であるローパスフィルタ入力信号のうち、前記カットオフ周波数調整部で設定されたカットオフ周波数以上の成分を減衰させるものであり、前記カットオフ周波数調整部は、前記ローパスフィルタ入力信号の成分を部分的に減衰させるカットオフ周波数を調整可能であり、前記操舵トルク信号が第1所定トルク値未満のとき、前記カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数に設定し、前記操舵トルク信号が前記第1所定トルク値以上のとき、前記カットオフ周波数を前記第1のカットオフ周波数よりも低い第2のカットオフ周波数に設定可能であり、前記位相補償信号生成部は、前記操舵トルク信号に基づき、位相補償信号を生成するものであり、前記ハイパスフィルタ部は、前記ハイパスフィルタ部を通過する前記操舵トルク信号または前記位相補償信号であって前記ハイパスフィルタ部に入力される信号であるハイパスフィルタ入力信号のうち、前記第1のカットオフ周波数よりも高い周波数である第3のカットオフ周波数以下の成分を減衰させるものであり、前記第2アクチュエータ指令信号出力部は、前記第1アクチュエータ指令信号および前記位相補償信号に基づき、前記電動アクチュエータへの指令信号である第2アクチュエータ指令信号を出力するものである、前記コントローラと、を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記操舵機構は、ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸を含み、前記操舵軸は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられたトーションバーと、回転規制部を含み、前記回転規制部は、前記トーションバーの捩れ量となる前記入力軸と前記出力軸の相対角度が所定角度以上となることを規制するものであり、前記トルクセンサは、前記入力軸と前記出力軸の相対角度の大きさに応じて前記操舵トルク信号を出力するものであり、前記第1所定トルク値は、前記入力軸と前記出力軸の相対角度が前記所定角度のときの前記操舵トルク信号の値よりも小さい値である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記カットオフ周波数調整部は、前記操舵トルク信号の値の増大に伴い、前記第1のカットオフ周波数から前記第2のカットオフ周波数に近づくように前記カットオフ周波数を漸減させる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記操舵機構は、ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸を含み、前記操舵軸は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられたトーションバーと、回転規制部を含み、前記回転規制部は、前記トーションバーの捩れ量となる前記入力軸と前記出力軸の相対角度が所定角度以上となることを規制するものであり、前記トルクセンサは、前記入力軸と前記出力軸の相対角度の大きさに応じて前記操舵トルク信号を出力するものであり、前記第1所定トルク値は、前記入力軸と前記出力軸の相対角度が前記所定角度のときの前記操舵トルク信号の値よりも小さい値であり、前記カットオフ周波数調整部は、前記第1のカットオフ周波数から前記第2のカットオフ周波数に近づくように前記カットオフ周波数を漸減させ、前記所定角度に到達前に、前記第2のカットオフ周波数となる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記コントローラは、マイクロプロセッサを含み、前記ローパスフィルタ部は、前記マイクロプロセッサに設けられたデジタルフィルタである。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵機構は、ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸を含み、前記操舵軸は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられたトーションバーと、回転規制部を含み、前記回転規制部は、前記トーションバーの捩れ量となる前記入力軸と前記出力軸の相対角度が所定角度以上となることを規制するものであり、前記コントローラは、操舵角信号受信部を備え、前記操舵角信号受信部は、前記転舵輪の転舵角度に関する信号である操舵角信号を受信可能であり、前記カットオフ周波数調整部は、前記操舵角信号が所定値以上であり、かつ前記操舵トルク信号の値が増大しているとき、前記カットオフ周波数が前記第1カットオフ周波数よりも小さくなるように前記カットオフ周波数を調整する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記コントローラは、車速信号を受信する車速信号受信部を備え、前記カットオフ周波数調整部は、前記車速信号が所定車速以上のとき、前記カットオフ周波数の前記第2のカットオフ周波数への変更を禁止する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、記カットオフ周波数調整部は、前記操舵トルク信号が前記第1所定トルク値より小さい値から増大し、前記第1所定トルク値に到達したとき、前記カットオフ周波数を前記第2のカットオフ周波数に設定し、前記操舵トルク値が前記第1所定トルク値より大きい値から減少し、前記第1所定トルク値より小さい第2所定トルクに到達したとき、前記カットオフ周波数を前記第1のカットオフ周波数に設定する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記コントローラは、第2アクチュエータ指令信号出力制限部を備え、前記第2アクチュエータ指令信号出力制限部は、前記第2アクチュエータ指令信号の上限値を低下、または前記第2アクチュエータ指令信号の出力を低減する第2アクチュエータ指令信号出力制限制御を実行可能であり、前記カットオフ周波数調整部は、前記第2アクチュエータ指令信号出力制限部により前記第2アクチュエータ指令信号出力制限制御が実行されるとき、前記カットオフ周波数を前記第2のカットオフ周波数に設定する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ローパスフィルタ部は、前記操舵トルク信号が入力され、前記第1アクチュエータ指令信号生成部は、前記ローパスフィルタ部の出力信号が入力される。
2 ステアリングシャフト(入力軸)
2b ピニオンシャフト(出力軸)
3 ラック&ピニオン機構(操舵機構)
5 パワーステアリング機構
5a 電動モータ(電動アクチュエータ)
10 操舵角センサ
11 トルクセンサ
12 車速センサ
13 モータ回転角センサ
20 コントローラ
20a 操舵トルク信号受信部
20b 操舵角信号受信部
20c 車速信号受信部
100 パワーステアリング装置
201 トルク演算部
202 アシスト演算部(第1アクチュエータ指令信号生成部)
203 位相補償信号生成部
209 加算部(第2アクチュエータ指令信号生成部)
301 ローパスフィルタ部
301a カットオフ周波数調整部
302 ハイパスフィルタ部
400 第2アクチュエータ指令信号出力制限部
F1 第1のカットオフ周波数
F2 第2のカットオフ周波数
T 操舵トルク信号(トルクセンサ出力信号)
T1 第1所定トルク値
T1a 徐変開始第1所定トルク値
T1b 徐変終了第1所定トルク値(第1所定トルク値)
T2 第2所定トルク値
T2a 徐変開始第2所定トルク値(第2所定トルク値)
T2b 徐変終了第2所定トルク値
Tas アシストトルク信号(第1アクチュエータ指令信号)
Tf アシストトルク信号(第2アクチュエータ指令信号)
Ts 操舵トルク信号(トルク演算部出力信号)
Ts1 操舵トルク信号(ローパスフィルタ部出力信号)
Sa 制御制限指令信号(第2アクチュエータ指令信号制限部出力信号)
VSP 車速信号(車速センサ出力信号)
θ 操舵角信号(操舵角信号受信部出力信号)
θs 操舵角信号(操舵角演算部出力信号)
Claims (10)
- パワーステアリング装置の制御装置において、
前記パワーステアリング装置は、運転者の操舵操作に応じて転舵輪を転舵させる操舵機構と、前記操舵機構に設けられ操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵機構に操舵力を付与する電動アクチュエータを含み、
コントローラであって、操舵トルク信号受信部と、第1アクチュエータ指令信号生成部と、ローパスフィルタ部と、位相補償信号生成部と、ハイパスフィルタ部と、第2アクチュエータ指令信号出力部を備え、
前記操舵トルク信号受信部は、前記トルクセンサの出力信号である操舵トルク信号を受信するものであり、
前記第1アクチュエータ指令信号生成部は、前記ローパスフィルタ部から出力される前記操舵トルク信号に基づき、第1アクチュエータ指令信号を生成するものであり、
前記ローパスフィルタ部は、カットオフ周波数調整部を備え、前記操舵トルク信号であって前記ローパスフィルタ部に入力される信号であるローパスフィルタ入力信号のうち、前記カットオフ周波数調整部で設定されたカットオフ周波数以上の成分を減衰させるものであり、
前記カットオフ周波数調整部は、前記ローパスフィルタ入力信号の成分を部分的に減衰させるカットオフ周波数を調整可能であり、前記操舵トルク信号が第1所定トルク値未満のとき、前記カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数に設定し、前記操舵トルク信号が前記第1所定トルク値以上のとき、前記カットオフ周波数を前記第1のカットオフ周波数よりも低い第2のカットオフ周波数に設定可能であり、
前記ハイパスフィルタ部は、前記第1カットオフ周波数よりも高い周波数の第3カットオフ周波数を備え、
前記位相補償信号生成部は、前記ハイパスフィルタ部から出力される前記操舵トルク信号に基づき、位相補償信号を生成するものであり、
前記第2アクチュエータ指令信号出力部は、前記第1アクチュエータ指令信号および前記位相補償信号に基づき、前記電動アクチュエータへの指令信号である第2アクチュエータ指令信号を出力するものである、
前記コントローラと、を有する、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
- 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記操舵機構は、ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸を含み、
前記操舵軸は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられたトーションバーと、回転規制部を含み、
前記回転規制部は、前記トーションバーの捩れ量となる前記入力軸と前記出力軸の相対角度が所定角度以上となることを規制するものであり、
前記トルクセンサは、前記入力軸と前記出力軸の相対角度の大きさに応じて前記操舵トルク信号を出力するものであり、
前記第1所定トルク値は、前記入力軸と前記出力軸の相対角度が前記所定角度のときの前記操舵トルク信号の値よりも小さい値である、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記カットオフ周波数調整部は、前記操舵トルク信号の値の増大に伴い、前記第1のカットオフ周波数から前記第2のカットオフ周波数に近づくように前記カットオフ周波数を漸減させる、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。 - 請求項3に記載のパワーステアリング装置において、
前記操舵機構は、ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸を含み、
前記操舵軸は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられたトーションバーと、回転規制部を含み、
前記回転規制部は、前記トーションバーの捩れ量となる前記入力軸と前記出力軸の相対角度が所定角度以上となることを規制するものであり、
前記トルクセンサは、前記入力軸と前記出力軸の相対角度の大きさに応じて前記操舵トルク信号を出力するものであり、
前記第1所定トルク値は、前記入力軸と前記出力軸の相対角度が前記所定角度のときの前記操舵トルク信号の値よりも小さい値であり、
前記カットオフ周波数調整部は、前記第1のカットオフ周波数から前記第2のカットオフ周波数に近づくように前記カットオフ周波数を漸減させ、前記所定角度に到達前に、前記第2のカットオフ周波数となる、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記コントローラは、マイクロプロセッサを含み、
前記ローパスフィルタ部は、前記マイクロプロセッサに設けられたデジタルフィルタである、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記操舵機構は、ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸を含み、
前記操舵軸は、入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられたトーションバーと、回転規制部を含み、
前記回転規制部は、前記トーションバーの捩れ量となる前記入力軸と前記出力軸の相対角度が所定角度以上となることを規制するものであり、
前記コントローラは、操舵角信号受信部を備え、
前記操舵角信号受信部は、前記転舵輪の転舵角度に関する信号である操舵角信号を受信可能であり、
前記カットオフ周波数調整部は、前記操舵角信号が所定値以上であり、かつ前記操舵トルク信号の値が増大しているとき、前記カットオフ周波数が前記第1カットオフ周波数よりも小さくなるように前記カットオフ周波数を調整する、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記コントローラは、車速信号を受信する車速信号受信部を備え、
前記カットオフ周波数調整部は、前記車速信号が所定車速以上のとき、前記カットオフ周波数の前記第2のカットオフ周波数への変更を禁止する、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記カットオフ周波数調整部は、前記操舵トルク信号が前記第1所定トルク値より小さい値から増大し、前記第1所定トルク値に到達したとき、前記カットオフ周波数を前記第2のカットオフ周波数に設定し、前記操舵トルク値が前記第1所定トルク値より大きい値から減少し、前記第1所定トルク値より小さい第2所定トルクに到達したとき、前記カットオフ周波数を前記第1のカットオフ周波数に設定する、
ことを特徴とするパワーステアリング装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記コントローラは、第2アクチュエータ指令信号出力制限部を備え、
前記第2アクチュエータ指令信号出力制限部は、前記第2アクチュエータ指令信号の上限値を低下、または前記第2アクチュエータ指令信号の出力を低減する第2アクチュエータ指令信号出力制限制御を実行可能であり、
前記カットオフ周波数調整部は、前記第2アクチュエータ指令信号出力制限部により前記第2アクチュエータ指令信号出力制限制御が実行されるとき、前記カットオフ周波数を前記第2のカットオフ周波数に設定する、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。 - 請求項1に記載のパワーステアリング装置において、
前記ローパスフィルタ部は、前記操舵トルク信号が入力され、
前記第1アクチュエータ指令信号生成部は、前記ローパスフィルタ部の出力信号が入力される、
ことを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
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