JP3868073B2

JP3868073B2 - Electric power steering control device

Info

Publication number: JP3868073B2
Application number: JP20712697A
Authority: JP
Inventors: 久純石川; 好典小木曽
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JPH1134902A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動パワーステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すように、ステリングホイールＷに連係する入力軸１の先端に、ピニオン２を設けている。また、両端に車輪３Ｒ、３Ｌが連係するロッド４に、ラック５を形成している。そして、上記入力軸１のピニオン２を、このロッド４のラック５にかみ合せている。
また、減速機７に連係する電動モータ６を設けるとともに、減速機７の出力軸に設けたピニオンも上記ロッド４のラック５にかみ合せている。
さらに、入力軸１に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ８と、車速を検出する車速センサ９とを設け、コントローラーＣに接続している。
【０００３】
このコントローラーＣは、図７に示すように、上記センサ８、９からの操舵トルク信号及び車速信号に応じて基本アシスト指令値を決定する基本アシスト指令値決定回路１０と、その基本アシスト指令値に応じて、電動モータ６にモータ電流を出力するモータ電流制御回路１１とを備えている。
したがって、電動モータ６には、操舵トルク及び車速に応じたモータ電流が流れ、それに応じたモータトルクがアシスト力として発生することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電動パワーステアリング制御装置では、電動モータ６が回転すると、その磁気抵抗の変化によりコギングトルクが発生してしまう。そして、このコギングトルクの影響でドライバーの手に振動が伝わり、操舵フィーリングが悪くなってしまうことがあった。
また、車両の走行中においてステアリングホイールＷを切り込むとき、低速走行域では、ステアリングの応答性が要求される一方、中・高速走行域では、逆にステアリングにある程度の剛性感を残しておいたほうが、その走行を安定させることができる。
【０００５】
一方、車両の走行中において車輪３Ｒ、３Ｌが転舵された状態にあるとき、これら車輪３Ｒ、３Ｌには中立位置に復帰しようとするセルフアライニングトルクが発生するが、このセルフアライニングトルクは、車両の低速域は小さく、高速域になるほど大きくなる性質を有する。そのため、車両の低速走行域では、ステアリングホイールＷの戻り性が悪くなる一方、高速走行域では、逆にセルフアライニングトルクが大きくなり過ぎて、収れん性が悪くなってしまう。
この発明の目的は、ステアリングホイールの切り込み時あるいは戻り時に、操舵トルク微分指令値に応じて電動モータの出力を制御することで、操舵フィーリングを向上させることのできる電動パワーステアリング制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、アシスト力を発生する電動モータと、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、操舵トルク信号及び車速信号に応じて基本アシスト指令値を決定する基本アシスト指令値決定手段と、基本アシスト指令値に応じて、電動モータにモータ電流を出力するモータ電流制御手段とを備えた電動パワーステアリング制御装置を前提とする。
そして、第１の発明は、ステアリングホイールの切り込み・戻り判別手段と、操舵トルク信号を微分するとともに、ステアリングホイールの切り込み時に、切り込み時用の操舵トルク微分指令値を出力する切り込み時用の操舵トルク微分指令値決定手段と、操舵トルク信号を微分するとともに、ステアリングホイールの戻り時に、戻り時用の操舵トルク微分指令値を出力する戻り時用の操舵トルク微分指令値決定手段とを備え、上記モータ電流制御手段は、基本アシスト指令値と操舵トルク微分指令値とからなるモータ電流指令値に応じて、電動モータにモータ電流を出力する構成にするとともに、上記切り込み時用の操舵トルク微分指令値決定手段および戻り時用操舵トルク微分指令値決定手段は、それぞれ、上記操舵トルク信号の脈動に対するモータ電流指令値の脈動の位相を、モータトルクの脈動を反転させた信号に対する操舵トルク信号の脈動の遅れ分だけ進めるように、操舵トルク微分指令値の大きさを決定し、モータ電流指令値の脈動をモータトルクの脈動に対して反転させ、上記決定した操舵トルク微分指令値に、車速に応じたゲインを乗じた値を出力する構成にした点に特徴を有する。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、切り込み・戻り判別手段は、上記操舵トルク検出手段と、モータ回転方向検出手段とからなり、操舵トルク方向とモータ回転方向とが同方向であれば、切り込み時と判別し、逆方向であれば、戻り時と判別する構成にした点に特徴を有する。
第３の発明は、第１、２の発明において、切り込み時用の操舵トルク微分指令値決定手段は、低車速域では、その操舵トルク微分指令値をほぼそのまま出力し、また、中・高車速域にかけては、その操舵トルク微分指令値のゲインを徐々に小さくして出力する構成にした点に特徴を有する。
第４の発明は、第１〜３の発明において、戻り時用の操舵トルク微分指令値決定手段は、低車速域では、その操舵トルク微分指令値をほとんどゼロに近い大きさで出力し、また、中・高車速域にかけては、その操舵トルク微分指令値のゲインを徐々に大きくして出力する構成にした点に特徴を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜５に、この発明の電動パワーステアリング制御装置の一実施例を示す。ただし、上記従来例と同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１に示すように、コントローラーＣには、切り込み時用の操舵トルク微分指令値決定回路１３と、戻り時用の操舵トルク微分指令値決定回路１７とを設けている。
そして、切り込み時用の操舵トルク微分指令値決定回路１３が決定した操舵トルク微分指令値を、スイッチ１４を介して基本アシスト指令値に加算し、モータ電流制御回路１１に出力するようにしている。同じく、戻り時用の操舵トルク微分指令値決定回路１７が決定した操舵トルク微分指令値も、スイッチ１８を介して基本アシスト指令値に加算し、モータ電流制御回路１１に出力するようにしている。
【０００９】
上記切り込み時用の操舵トルク微分指令値決定回路１３は、操舵トルク微分指令値演算部１５と車速テーブル部１６とからなる。
このうち、操舵トルク微分指令値演算部１５では、操舵トルク微分指令値を演算するのであるが、その説明の前に、コギングトルクについて説明しておく。
電動モータ６が回転すると、その磁気抵抗の変化によりコギングトルクが発生してしまう。つまり、その内部のロータが周囲の磁石に吸引されたり、反発されたりするため、モータトルクに脈動が発生してしまう。
いま、説明を簡単にするため、図２(ｂ)の一点鎖線に示すように、一定の操舵トルクがステアリングホイールＷに入力されているとする。このとき、電動モータ６には一定のモータ電流が流れ、図２(ａ)の一点鎖線に示すように、一定のモータトルクが発生するはずである。ところが、上記コギングトルクが発生して、図２(ａ)の実線に示すように、モータトルクに脈動が発生してしまう。
【００１０】
コギングトルクによってモータトルクが増大するときは、その分ステアリングが軽くなるので、操舵トルクは小さく検出される。逆に、コギングトルクによってモータトルクが減少するときは、その分ステアリングが重くなるので、操舵トルクが大きく検出される。したがって、図２(ｂ)の二点鎖線に示すように、操舵トルク信号にも脈動が発生し、モータトルクの脈動とは反転して生じることになる。そして、その操舵トルク信号に応じてモータ電流も変化するので、結局は、コギングトルクが打ち消され、その影響はなくなるはずである。
【００１１】
ところが、実際には、モータトルクが変化してから、操舵トルクセンサに伝わるまでに、ラックとピニオンとのかみ合等を原因とする時間差が発生してしまう。したがって、図２(ｂ)の実線に示すように、操舵トルク信号の脈動は、モータトルクの脈動に対してやや遅れて発生することになる。そして、その操舵トルク信号に応じてモータ電流が変化すると、モータトルクの脈動がきれいに打ち消されず、それがドライバーの手に振動として伝わり、操舵フィーリングが悪くなってしまう。
【００１２】
そこで、上記操舵トルク微分指令値演算部１５では、操舵トルク微分指令値を演算して、モータ電流指令値の脈動をモータトルクの脈動と反転させるようにしている。
つまり、操舵トルク信号を微分、例えば、図２(ｂ)の実線に示す操舵トルク信号を微分すると、図２(ｃ)に示すように、操舵トルク信号の脈動部分だけを抽出して、その位相を９０度すすませた信号となる。そして、モータ電流制御回路１１に伝えられるモータ電流指令値は、基本アシスト指令値と操舵トルク微分指令値とを加算したものである。したがって、このモータ電流指令値を、図２(ｄ)に示すように、モータトルクの脈動と反転させれば、コギングトルクを打ち消すことができる。
【００１３】
ここで、上記モータ電流指令値に含まれるコギング成分の大きさａ及び位相θは、図３に示す関係で表すことができる。
つまり、操舵トルク信号には、前述したようにやや遅れて発生したコギング成分が含まれるので、この基本アシスト指令値にも、そのコギング成分が含まれることになる。それに対して、操舵トルク微分指令値は、操舵トルク信号に含まれるコギング成分とは９０度ずれたコギング成分を有するものである。
そして、図３に示すように、モータ電流指令値に含まれるコギング成分の大きさａ及び位相θは、基本アシスト指令値に含まれるコギング成分(図３の横軸)と、それとは９０度位相のずれた操舵トルク微分指令値(図３の縦軸)とを合成して決めてやることができる。
この実施例では、上記操舵トルク微分指令値演算部１５が、操舵トルク微分指令値の大きさを変えて、モータ電流指令値に含まれるコギング成分の位相θを操舵トルク信号の遅れに一致させるようにしている。したがって、モータ電流指令値をモータトルクの脈動と反転させることができ、電動モータ６に発生するコギングトルクを打ち消してやることができる。
【００１４】
なお、図３の横軸、すなわち、基本アシスト指令値に含まれるコギング成分の大きさは、車両の走行状態に応じて決められるものである。そのため、モータ電流指令値に含まれるコギング成分の大きさａ及び位相θといった２つのパラメータが、操舵トルク微分指令値の大きさだけで決められることになる。
この実施例では、前述のように、基本アシスト指令値に含まれるコギング成分の位相θを操舵トルク信号の遅れと一致させているので、モータ電流指令値に含まれるコギング成分の大きさａが、コギングトルクを打ち消すだけの電動モータ６に発生させる値と必ずしも一致しない。ただし、その位相θが操舵トルク信号の遅れに一致しているので、完全ではないがコギングトルクをきれいに打ち消すことができる。
【００１５】
また、車速テーブル部１６には、操舵トルク微分指令値のゲインを車速に応じて変化させたテーブル値としてメモリしている。そして、そのゲインを、上記操舵トルク微分指令値演算部１５で演算された操舵トルク微分指令値に乗算している。
図４に示すように、低車速走行域においては、ゲインを１程度とし、上記操舵トルク微分指令値をそのまま出力するようにしている。したがって、この操舵トルク微分指令値がモータ電流制御回路６に伝えられると、前述のように、コギングトルクをきれいに打ち消すことができ、ドライバーにはほとんど振動が伝わらない。
【００１６】
それに対して、高車速になるにつれて、そのゲインを徐々に小さくした操舵トルク微分指令値を出力するようにしているが、以下ではその理由について説明する。
一般的に、操舵トルク信号に基づいてモータトルクを発生させる場合、電動モータ６にはロータ慣性が作用するため、操舵トルク信号に対してモータトルクが遅れて発生することがある。そこで、操舵トルク微分指令値を基本アシスト指令値に合成してやれば、電動モータ６に発生するモータトルクの立ち上がりを早くして、ステアリングの応答性を向上させることができる。
しかし、車両の中・高速走行域でステアリングの応答性をよくすると、逆にステアリングが軽くなり過ぎて、走行安定性を悪くしてしまうこともある。
【００１７】
また、前述したコギングトルクによる振動が問題となるのは、車両の低速走行域のみであり、中・高速走行域では、その走行自体の振動等によりドライバーはコギングトルクによる振動をほとんど感じない。
そこで、車両の中・高速走行域においては、コギングトルクによる振動をなくすことよりも、ステアリングの応答性を適切にセッティングし、ステアリングが軽くなり過ぎないようにすることに重点をおいている。そして、低車速域と同じく、コギングトルクによる振動を基準として決定した操舵トルク微分指令値をそのまま基本アシスト指令値に加算すると、ステアリングが軽くなり過ぎることもあるので、ゲインを徐々に小さくしている。
【００１８】
この場合、モータ電流指令値に含まれるコギング成分の位相θが操舵トルク信号の遅れとずれるので、モータ電流指令値の脈動をモータトルクの脈動と完全に反転させることができず、コギングトルクをきれいに打ち消すことができない。しかし、前述のように、ドライバーはコギングトルクによる振動をほとんど感じないのでなんら問題がなく、それよりも、ステアリングが軽くなり過ぎることがなく、ある程度の剛性感を残して、高速走行を安定させることができる。
【００１９】
一方、戻り時用の操舵トルク微分指令値決定回路１７も、操舵トルク微分指令値演算部１９と車速テーブル部２０とからなる。
操舵トルク微分指令値演算部１９では、上記操舵トルク微分指令値演算部１５と同様に、モータ電流指令値の脈動をモータトルクの脈動と反転させるべく操舵トルク微分指令値を演算している。
また、車速テーブル部２０では、図５に示すように、低車速域では、ゲインをほぼゼロにして、上記操舵トルク微分指令値を実質的には出力しないようにしている。
【００２０】
つまり、ステアリングホイールＷの戻り時には、セルフアライニングトルクによって車輪３Ｌ、３Ｒが中立位置に復帰しようとするが、このとき、ステアリングホイールＷの質量のため操舵トルクが発生する。そのため、基本アシスト指令値決定回路１０は基本アシスト指令値を出力するが、それによって、電動モータ６には、上記セルフアライニングトルクに抗するモータトルクが発生する。
この場合に、操舵トルク微分指令値までを出力すると、それが基本アシスト指令値に合成されて、電動モータ６に発生するモータトルクの立ち上がりを早くしてしまう。そのため、ステアリングホイールＷの戻り性がさらに悪くなってしまいかねない。
そこで、低車速域では、操舵トルク微分指令値を出力しないようにして、ステアリングホイールＷの戻り性をできるだけ確保することにしている。
【００２１】
それに対して、高車速になるにつれて、そのゲインを徐々に大きくした操舵トルク微分指令値を出力するようにしている。
つまり、前述のように、セルフアライニングトルクによって車輪３Ｌ、３Ｒが中立位置に復帰しようとするとき、操舵トルクが発生して、電動モータ６にはセルフアライニングトルクに抗するモータトルクが発生する。しかし、高車速になるにつれてセルフアライニングトルクは大きくなるので、それに抗するモータトルクが発生したとしても、中立位置に復帰しようとする勢いが強くなり過ぎることもある。
そこで、操舵トルク微分指令値を出力し、基本アシスト指令値に合成させてやれば、電動モータ６に発生するモータトルクの立ち上がりを早くして、セルフアライニングトルクに抗するモータトルクを効果的に発生させることができる。
同様に、車輪３Ｌ、３Ｒ側からのキックバック等があったときにも、電動モータ６に発生するモータトルクの立ち上がりを早くすることができる。したがって、車輪３Ｌ、３Ｒ側からの入力に抗するモータトルクを効果的に発生させることができ、車両の高速走行を安定させることができる。
【００２２】
上記操舵トルク微分指令値決定回路１３、１７を選択するスイッチ１４、１８は、ステアリングホイールＷの切り込み・戻りを判別する切り込み・戻り判別回路２１によって制御されている。
この切り込み・戻り判別回路２１には、操舵トルクセンサ８と、モータ角速度センサ１２とを接続している。
そして、これらセンサ８、１２で検出した操舵トルクの極性とモータ角速度の極性とが同じであれば、つまり、その方向が同じであれば、切り込み時であると判別する。このように判別できるのは、ステアリングホイールＷを切り込んだとき、操舵トルクが発生し、電動モータ６はその方向に回転するからである。
このようにして切り込み時であると判別したときは、スイッチ１４をオンにする。したがって、切り込み時用の操舵トルク微分指令値決定回路１３から出力された操舵トルク微分信号が、基本アシストに加算され、モータ電流制御回路１１に伝えられることになる。
【００２３】
それに対して、操舵トルクの極性とモータ角速度の極性とが異なれば、つまり、その方向が異なれば、戻り時であると判別する。このように判別できるのは、以下の通りである。すなわち、転舵後にステアリングホイールＷに入力する力をゼロにしたような場合、セルフアライニングトルクにより電動モータ６も回転させられるが、入力軸１にはステアリングホイールＷ自体の質量により慣性が働く。そして、その慣性により発生するトルクを、操舵トルクセンサ８が、モータ回転方向とは逆方向の操舵トルクとして検出するからである。
このようにして戻り時であると判別したときは、スイッチ１８をオンにする。したがって、戻り時用の操舵トルク微分指令値決定回路１７から出力された操舵トルク微分信号が、基本アシストに加算され、モータ電流制御回路１１に伝えられることになる。
【００２４】
ここでは、上記モータ角速度センサ１２が、電動モータ６の回転方向を検出するモータ回転方向検出手段を構成している。もちろん、電動モータ６の回転方向を検出できるものであれば、それ以外のセンサ類を用いてもかまわないが、モータ角速度センサ１２は電動パワーステアリング装置に搭載されることが多く、それを利用することで、コストダウンを図ることが可能となる。
なお、図４、５に示す特性はほんの一例にすぎず、これら車速テーブル部のテーブル値を変更すれば、車種に応じて、あるいは、ユーザーからの要望に応じて、操舵フィーリングをきめこまやかにチューニングすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、電動モータに操舵トルク微分指令値に基づいたトルクを発生させて、コギングトルクを打ち消したり、ステアリングの応答性をよくしたりでき、操舵フィーリングを向上させることができる。
また、ステアリングホイールの切り込み・戻り時に別々の制御ができ、しかも、その操舵トルク微分指令値決定手段の特性を適宜変更してやれば、車種に応じて、あるいは、ユーザーからの要望に応じて、操舵フィーリングをきめこまやかにチューニングすることができる。
しかも、操舵トルク微分指令値によってモータ電流指令値の脈動をモータトルクの脈動と反転させることができるので、モータのコギングトルクによる振動を抑制することもできる。
第２の発明によれば、第１の発明において、簡単な構成で、ステアリングホイールの切り込み・戻り時を判別することができる。
【００２６】
第３の発明によれば、第１、２の発明において、車両の低車速域では、コギングトルクを打ち消して、ドライバーに振動が伝わるのを防止することができる。それに対して、コギングトルクによる振動が問題とならない中・高車速域では、ステアリングの応答性を適切にセッティングし、ステアリングが軽くなり過ぎるのを防止して走行を安定させることができる。
第４の発明によれば、第１〜３の発明において、車両の低車速域では、ステアリングホイールＷの戻り性を確保することができる。それに対して、中・高車速域では、収れん性を向上させるとともに、車輪側からのキックバック等に対して抗力を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電動パワーステアリング制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】 (ａ)がモータトルクの変化を示し、(ｂ)が操舵トルクの変化を示し、(ｃ)が操舵トルクを微分した特性の変化を示し、(ｄ)がモータ電流指令値の変化を示す図である。
【図３】モータ電流指令値に含まれるコギング成分の大きさａ及び位相θの関係を示した図である。
【図４】ステアリングホイールＷの切り込み時におけるゲインと車速との関係の一例を示した図である。
【図５】ステアリングホイールＷの戻り時におけるゲインと車速との関係の一例を示した図である。
【図６】電動パワーステアリング制御装置の全体図である。
【図７】実施例の電動パワーステアリング制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
６電動モータ
８操舵トルクセンサ
９車速センサ
１０基本アシスト指令値決定回路
１１モータ電流制御回路
１２モータ角速度センサ
１３、１７操舵トルク微分指令値決定回路
１４、１８スイッチ
１５、１９操舵トルク微分指令値演算部
１６、２０車速テーブル部
２１切り込み・戻り判別回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering control device.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 6, a pinion 2 is provided at the tip of the input shaft 1 linked to the steering wheel W. A rack 5 is formed on the rod 4 with which the wheels 3R and 3L are linked to both ends. The pinion 2 of the input shaft 1 is engaged with the rack 5 of the rod 4.
In addition, an electric motor 6 linked to the speed reducer 7 is provided, and a pinion provided on the output shaft of the speed reducer 7 is also engaged with the rack 5 of the rod 4.
Further, a steering torque sensor 8 for detecting a steering torque acting on the input shaft 1 and a vehicle speed sensor 9 for detecting the vehicle speed are provided and connected to the controller C.
[0003]
As shown in FIG. 7, the controller C includes a basic assist command value determining circuit 10 that determines a basic assist command value according to the steering torque signal and the vehicle speed signal from the sensors 8 and 9, and the basic assist command value. Accordingly, a motor current control circuit 11 that outputs a motor current to the electric motor 6 is provided.
Therefore, a motor current corresponding to the steering torque and the vehicle speed flows through the electric motor 6, and a motor torque corresponding to the motor current is generated as an assist force.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the electric power steering control apparatus as described above, when the electric motor 6 rotates, a cogging torque is generated due to a change in the magnetic resistance. And, due to the influence of the cogging torque, vibrations are transmitted to the driver's hand, and the steering feeling may be deteriorated.
In addition, when the steering wheel W is cut while the vehicle is running, steering response is required in the low-speed driving range, but on the contrary, in the middle / high-speed driving range, it is better to leave a certain degree of rigidity in the steering. The travel can be stabilized.
[0005]
On the other hand, when the wheels 3R and 3L are steered while the vehicle is running, the wheels 3R and 3L generate a self-aligning torque that attempts to return to the neutral position. The low speed range of the vehicle is small and has a property of increasing as the high speed range. For this reason, the return performance of the steering wheel W is deteriorated in the low-speed traveling region of the vehicle, whereas the self-aligning torque is excessively increased in the high-speed traveling region, and the convergence is deteriorated.
An object of the present invention is to provide an electric power steering control device capable of improving steering feeling by controlling the output of an electric motor according to a steering torque differential command value when a steering wheel is turned or returned. That is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an electric motor that generates assist force, steering torque detection means that detects steering torque, vehicle speed detection means that detects vehicle speed, and a basic assist command value that is determined according to the steering torque signal and the vehicle speed signal. An electric power steering control device including an assist command value determining unit and a motor current control unit that outputs a motor current to the electric motor according to the basic assist command value is assumed.
The first aspect of the invention relates to steering wheel turning / return determining means and steering torque signal for differentiating a steering torque signal and outputting a steering torque differential command value for turning when the steering wheel is turned. a differential command value determining means, with differentiating the steering torque signal, when the steering wheel return, and a steering torque differential command value determining means of the return for the time of outputting the steering torque differential command value for return, the motor The current control means is configured to output a motor current to the electric motor in accordance with a motor current command value composed of a basic assist command value and a steering torque differential command value, and to determine a steering torque differential command value for the above-mentioned cutting. Means and a steering torque differential command value determining means for return time, respectively, to the pulsation of the steering torque signal. The magnitude of the steering torque differential command value is determined so that the phase of the pulsation of the motor current command value to be advanced by the delay of the pulsation of the steering torque signal with respect to the signal obtained by inverting the pulsation of the motor torque, and the motor current command value The pulsation is inverted with respect to the pulsation of the motor torque, and a value obtained by multiplying the determined steering torque differential command value by a gain corresponding to the vehicle speed is output .
[0007]
In a second aspect based on the first aspect, the cutting / return determining means comprises the steering torque detection means and the motor rotation direction detection means, and if the steering torque direction and the motor rotation direction are the same direction, It is characterized in that it is discriminated from the time of cutting and discriminated from the time of return if it is in the reverse direction.
The third invention is the first and second invention, the steering torque differential command value determining means for when the cut is in the low vehicle speed range, and almost as it outputs the steering torque differential command value, also medium and high vehicle speed In the region, the gain of the steering torque differential command value is gradually reduced and output.
In a fourth aspect based on the first to third aspects, the return steering torque differential command value determining means outputs the steering torque differential command value in a low vehicle speed range with a magnitude close to zero, and In the middle and high vehicle speed ranges, the steering torque differential command value gain is gradually increased and output.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 5 show an embodiment of the electric power steering control device of the present invention. However, the same reference numerals are given to the same components as those in the conventional example, and the detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 1, the controller C is provided with a steering torque differential command value determining circuit 13 for turning and a steering torque differential command value determining circuit 17 for returning.
The steering torque differential command value determined by the steering torque differential command value determination circuit 13 for cutting is added to the basic assist command value via the switch 14 and output to the motor current control circuit 11. Similarly, the steering torque differential command value determined by the return steering torque differential command value determination circuit 17 is also added to the basic assist command value via the switch 18 and output to the motor current control circuit 11.
[0009]
The steering torque differential command value determination circuit 13 for cutting is composed of a steering torque differential command value calculation unit 15 and a vehicle speed table unit 16.
Among these, the steering torque differential command value calculation unit 15 calculates the steering torque differential command value, but the cogging torque will be described before the description.
When the electric motor 6 rotates, a cogging torque is generated due to a change in the magnetic resistance. In other words, since the inner rotor is attracted or repelled by surrounding magnets, pulsation occurs in the motor torque.
For the sake of simplicity, it is assumed that a constant steering torque is input to the steering wheel W, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. At this time, a constant motor current flows through the electric motor 6, and a constant motor torque should be generated as shown by a one-dot chain line in FIG. However, the cogging torque is generated, and pulsation occurs in the motor torque as shown by the solid line in FIG.
[0010]
When the motor torque is increased by the cogging torque, the steering is lightened accordingly, so that the steering torque is detected to be small. On the contrary, when the motor torque is reduced by the cogging torque, the steering becomes heavier accordingly, so that the steering torque is detected large. Therefore, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2B, a pulsation is generated also in the steering torque signal, and the pulsation of the motor torque is reversed. Then, since the motor current also changes in accordance with the steering torque signal, the cogging torque should be canceled out after all and the influence should be eliminated.
[0011]
However, in practice, a time difference due to the meshing between the rack and the pinion occurs after the motor torque changes and before it is transmitted to the steering torque sensor. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 2B, the pulsation of the steering torque signal is generated with a slight delay from the pulsation of the motor torque. When the motor current changes according to the steering torque signal, the pulsation of the motor torque is not cancelled cleanly, which is transmitted as vibration to the driver's hand, and the steering feeling is deteriorated.
[0012]
Therefore, the steering torque differential command value calculation unit 15 calculates the steering torque differential command value so as to reverse the pulsation of the motor current command value with the pulsation of the motor torque.
That is, if the steering torque signal is differentiated, for example, if the steering torque signal indicated by the solid line in FIG. 2B is differentiated, only the pulsation portion of the steering torque signal is extracted and the phase is extracted as shown in FIG. Is a signal obtained by subtracting 90 degrees. The motor current command value transmitted to the motor current control circuit 11 is obtained by adding the basic assist command value and the steering torque differential command value. Therefore, if this motor current command value is reversed with the pulsation of the motor torque as shown in FIG. 2 (d), the cogging torque can be canceled.
[0013]
Here, the magnitude a and the phase θ of the cogging component included in the motor current command value can be expressed by the relationship shown in FIG.
In other words, since the steering torque signal includes the cogging component generated slightly later as described above, the basic assist command value also includes the cogging component. On the other hand, the steering torque differential command value has a cogging component shifted by 90 degrees from the cogging component included in the steering torque signal.
As shown in FIG. 3, the magnitude a and the phase θ of the cogging component included in the motor current command value are the same as the cogging component (horizontal axis in FIG. 3) included in the basic assist command value. And the steering torque differential command value (vertical axis in FIG. 3) deviated from each other can be determined.
In this embodiment, the steering torque differential command value calculation unit 15 changes the magnitude of the steering torque differential command value so that the phase θ of the cogging component included in the motor current command value matches the delay of the steering torque signal. I have to. Therefore, the motor current command value can be reversed with the pulsation of the motor torque, and the cogging torque generated in the electric motor 6 can be canceled.
[0014]
Note that the horizontal axis in FIG. 3, that is, the magnitude of the cogging component included in the basic assist command value is determined according to the running state of the vehicle. Therefore, the two parameters such as the cogging component magnitude a and the phase θ included in the motor current command value are determined only by the magnitude of the steering torque differential command value.
In this embodiment, as described above, since the phase θ of the cogging component included in the basic assist command value is matched with the delay of the steering torque signal, the magnitude a of the cogging component included in the motor current command value is This value does not necessarily match the value generated in the electric motor 6 that only cancels the cogging torque. However, since the phase θ coincides with the delay of the steering torque signal, the cogging torque can be canceled out cleanly although not completely.
[0015]
The vehicle speed table unit 16 stores a table value obtained by changing the gain of the steering torque differential command value according to the vehicle speed. Then, the gain is multiplied by the steering torque differential command value calculated by the steering torque differential command value calculation unit 15.
As shown in FIG. 4, in the low vehicle speed traveling region, the gain is set to about 1, and the steering torque differential command value is output as it is. Therefore, when this steering torque differential command value is transmitted to the motor current control circuit 6, the cogging torque can be canceled out finely as described above, and vibration is hardly transmitted to the driver.
[0016]
On the other hand, as the vehicle speed increases, the steering torque differential command value with the gain gradually decreased is output. The reason will be described below.
Generally, when motor torque is generated based on a steering torque signal, rotor inertia acts on the electric motor 6, and therefore, the motor torque may be generated with a delay from the steering torque signal. Therefore, if the steering torque differential command value is combined with the basic assist command value, the rise of the motor torque generated in the electric motor 6 can be accelerated and the response of the steering can be improved.
However, if the responsiveness of the steering is improved in the middle / high-speed traveling region of the vehicle, the steering becomes too light and the traveling stability may be deteriorated.
[0017]
Further, the vibration due to the cogging torque described above is only a problem in the low-speed traveling region of the vehicle. In the middle / high-speed traveling region, the driver hardly feels the vibration due to the cogging torque due to the vibration of the traveling itself.
Therefore, in the middle and high speed running areas of the vehicle, the emphasis is on setting the steering response appropriately and preventing the steering from becoming too light, rather than eliminating the vibration caused by the cogging torque. As in the low vehicle speed range, if the steering torque differential command value determined based on the vibration due to cogging torque is added to the basic assist command value as it is, the steering may become too light, so the gain is gradually reduced. .
[0018]
In this case, since the phase θ of the cogging component included in the motor current command value deviates from the delay of the steering torque signal, the pulsation of the motor current command value cannot be completely reversed from the pulsation of the motor torque, and the cogging torque is clean. It cannot be countered. However, as mentioned above, there is no problem because the driver hardly feels the vibration due to the cogging torque, and the steering does not become too light, leaving a certain degree of rigidity and stabilizing high-speed driving. Can do.
[0019]
On the other hand, the steering torque differential command value determining circuit 17 for returning is also composed of a steering torque differential command value calculating unit 19 and a vehicle speed table unit 20.
Similar to the steering torque differential command value calculation unit 15, the steering torque differential command value calculation unit 19 calculates a steering torque differential command value so as to reverse the pulsation of the motor current command value with the pulsation of the motor torque.
In the vehicle speed table 20, as shown in FIG. 5, in the low vehicle speed range, the gain is substantially zero so that the steering torque differential command value is not substantially output.
[0020]
That is, when the steering wheel W returns, the wheels 3L and 3R attempt to return to the neutral position by the self-aligning torque. At this time, steering torque is generated due to the mass of the steering wheel W. For this reason, the basic assist command value determination circuit 10 outputs a basic assist command value, which causes the electric motor 6 to generate a motor torque against the self-aligning torque.
In this case, if the steering torque differential command value is output, it is combined with the basic assist command value, and the rise of the motor torque generated in the electric motor 6 is accelerated. For this reason, the returnability of the steering wheel W may be further deteriorated.
Therefore, in the low vehicle speed range, the steering torque differential command value is not output, and the return performance of the steering wheel W is ensured as much as possible.
[0021]
On the other hand, as the vehicle speed becomes higher, a steering torque differential command value whose gain is gradually increased is output.
That is, as described above, when the wheels 3L and 3R are about to return to the neutral position by the self-aligning torque, a steering torque is generated, and a motor torque is generated in the electric motor 6 against the self-aligning torque. . However, since the self-aligning torque increases as the vehicle speed increases, even if a motor torque is generated against it, the momentum to return to the neutral position may become too strong.
Therefore, if the steering torque differential command value is output and combined with the basic assist command value, the rise of the motor torque generated in the electric motor 6 is accelerated, and the motor torque against the self-aligning torque is effectively reduced. Can be generated.
Similarly, even when there is a kickback or the like from the wheels 3L, 3R side, the rise of the motor torque generated in the electric motor 6 can be accelerated. Therefore, it is possible to effectively generate a motor torque that resists input from the wheels 3L and 3R, and to stabilize the vehicle at high speed.
[0022]
The switches 14 and 18 for selecting the steering torque differential command value determination circuits 13 and 17 are controlled by a cut / return determination circuit 21 for determining whether the steering wheel W is turned or returned.
A steering torque sensor 8 and a motor angular velocity sensor 12 are connected to the cut / return determination circuit 21.
Then, if the polarity of the steering torque detected by the sensors 8 and 12 is the same as the polarity of the motor angular velocity, that is, if the directions are the same, it is determined that the cutting is in progress. The reason for this determination is that when the steering wheel W is cut, a steering torque is generated, and the electric motor 6 rotates in that direction.
In this way, when it is determined that it is the time of cutting, the switch 14 is turned on. Therefore, the steering torque differential signal output from the steering torque differential command value determination circuit 13 for cutting is added to the basic assist and transmitted to the motor current control circuit 11.
[0023]
In contrast, if the polarity of the steering torque and the polarity of the motor angular velocity are different, that is, if the directions are different, it is determined that the vehicle is returning. This can be determined as follows. That is, when the force input to the steering wheel W after turning is zero, the electric motor 6 is also rotated by the self-aligning torque, but inertia acts on the input shaft 1 due to the mass of the steering wheel W itself. This is because the torque generated by the inertia is detected by the steering torque sensor 8 as a steering torque in the direction opposite to the motor rotation direction.
In this way, when it is determined that it is a return time, the switch 18 is turned on. Therefore, the steering torque differential signal output from the return steering torque differential command value determination circuit 17 is added to the basic assist and transmitted to the motor current control circuit 11.
[0024]
Here, the motor angular velocity sensor 12 constitutes a motor rotation direction detecting means for detecting the rotation direction of the electric motor 6. Of course, other sensors may be used as long as the direction of rotation of the electric motor 6 can be detected. However, the motor angular velocity sensor 12 is often mounted on the electric power steering apparatus and uses it. This makes it possible to reduce costs.
The characteristics shown in FIGS. 4 and 5 are merely examples, and if the table values of these vehicle speed tables are changed, the steering feeling is finely defined according to the vehicle type or according to the request from the user. Can be tuned.
[0025]
【The invention's effect】
According to the first invention, torque based on the steering torque differential command value can be generated in the electric motor to cancel the cogging torque, improve the steering response, and improve the steering feeling. .
In addition, the steering wheel can be controlled separately when turning and returning, and if the characteristics of the steering torque differential command value determining means are appropriately changed, the steering fee can be adjusted according to the vehicle type or according to the request from the user. The ring can be finely tuned.
In addition, since the pulsation of the motor current command value can be reversed from the pulsation of the motor torque by the steering torque differential command value, vibration due to the cogging torque of the motor can also be suppressed.
According to the second invention, in the first invention, it is possible to determine when the steering wheel is cut or returned with a simple configuration.
[0026]
According to the third invention, in the first and second inventions, in the low vehicle speed range of the vehicle, it is possible to cancel the cogging torque and prevent the vibration from being transmitted to the driver. On the other hand, in middle and high vehicle speed ranges where vibration due to cogging torque is not a problem, steering responsiveness can be set appropriately to prevent the steering from becoming too light and to stabilize traveling.
According to the fourth invention, in the first to third inventions, the returnability of the steering wheel W can be ensured in the low vehicle speed range of the vehicle. On the other hand, in the middle / high vehicle speed range, it is possible to improve the convergence and to exert a drag against kickback from the wheel side.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an electric power steering control device of the present invention.
2A shows a change in motor torque, FIG. 2B shows a change in steering torque, FIG. 2C shows a change in characteristics obtained by differentiating the steering torque, and FIG. 2D shows a motor current command value. It is a figure which shows a change.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a cogging component magnitude a and a phase θ included in a motor current command value;
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between a gain and a vehicle speed when the steering wheel W is cut.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a relationship between a gain and a vehicle speed when the steering wheel W returns.
FIG. 6 is an overall view of an electric power steering control device.
FIG. 7 is a block diagram illustrating an electric power steering control device according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
6 Electric motor 8 Steering torque sensor 9 Vehicle speed sensor 10 Basic assist command value determination circuit 11 Motor current control circuit 12 Motor angular velocity sensor 13, 17 Steering torque differential command value determination circuit 14, 18 Switch 15, 19 Steering torque differential command value calculation unit 16, 20 Vehicle speed table section 21 Cut / return determination circuit

Claims

Electric motor for generating assist force, steering torque detecting means for detecting steering torque, vehicle speed detecting means for detecting vehicle speed, and basic assist command value determination for determining a basic assist command value according to the steering torque signal and the vehicle speed signal In the electric power steering control device comprising the means and a motor current control means for outputting a motor current to the electric motor according to the basic assist command value, the steering wheel turning / return determining means and the steering torque signal are differentiated together, when cuts of the steering wheel, the steering torque differential command value determining means for when the cut for outputting a steering torque differential command value for at cuts, with differentiating the steering torque signal, when the steering wheel return, for the return time steering torque differential finger for the time of return to output a steering torque differential command value And a value determination means, said motor current control means, in response to the motor current instruction value consisting of a steering torque differential command value output from the basic assist command value and the steering torque differential command value determining means, the electric motor The steering current differential command value determining means for turning and the steering torque differential command value determining means for returning are configured to output motor current , respectively, and the pulsation of the motor current command value with respect to the pulsation of the steering torque signal. The magnitude of the steering torque differential command value is determined so as to advance the phase of the motor torque by the lag of the pulsation of the steering torque signal relative to the signal obtained by inverting the pulsation of the motor torque, and the pulsation of the motor current command value is JP was inverted, the steering torque differential command value determined above that was a configuration that outputs a value obtained by multiplying the gain according to the vehicle speed relative to Electric power steering control apparatus according to.

The cutting / return determining means is composed of the steering torque detecting means and the motor rotation direction detecting means. The electric power steering control device according to claim 1, wherein the electric power steering control device is configured to discriminate from a return time.

The steering torque differential command value deciding means for the cutting operation outputs the steering torque differential command value almost as it is in the low vehicle speed range, and gradually increases the gain of the steering torque differential command value in the middle and high vehicle speed ranges. The electric power steering control device according to claim 1, wherein the electric power steering control device is configured to output the signal at a reduced size.

The steering torque differential command value determining means for return time outputs the steering torque differential command value almost at zero in the low vehicle speed range, and the steering torque differential command value in the middle and high vehicle speed range. The electric power steering control device according to any one of claims 1 to 3, wherein a value gain is gradually increased and output.