JP4581537B2 - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4581537B2 JP4581537B2 JP2004220460A JP2004220460A JP4581537B2 JP 4581537 B2 JP4581537 B2 JP 4581537B2 JP 2004220460 A JP2004220460 A JP 2004220460A JP 2004220460 A JP2004220460 A JP 2004220460A JP 4581537 B2 JP4581537 B2 JP 4581537B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- current
- command value
- steering
- electric power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特にハンドルの振動や騒音の少ない操舵フィーリングの良い電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to an electric power steering apparatus having a good steering feeling with less vibration and noise of a steering wheel.
自動車のステアリング装置をモータの回転力で補助力を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助力を付与するようになっている。このような電動パワーステアリング装置の簡単な構成を図6を参照して説明する。操向ハンドル101の軸102は減速ギア103、ユニバーサルジョイント104a及び104b、ピニオンラック機構105を経て操向車輪のタイロッド106に結合されている。軸102には,操向ハンドル101の操舵トルクを検出するトルクセンサ107が設けられており、操向ハンドル101の操舵力を補助するモータ108が、減速ギア103を介して軸102に連結されている。
An electric power steering device that applies an assisting force to the steering device of an automobile by the rotational force of the motor applies an assisting force to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer. It is supposed to be. A simple configuration of such an electric power steering apparatus will be described with reference to FIG . A
このように構成された電動パワーステアリング装置の制御について、図7を参照して説明する。まず、トルクセンサ107で検出されたトルク値Tと、図示しない車速センサで検出された車速Vとがアシストマップ190に入力され操舵補助指令値が算出される。さらに、補償値演算部194で演算される補償値、例えば、収斂性演算部191や慣性演算部192で算出された収斂性や慣性などの補償値を加算部195,196、197で前記操舵補助指令値に加算してトルク指令値Trefが決定される。そして、トルク指令値Trefに基いて電流指令値演算部200で電流指令値Irefが決定される。なお、ブラシレスモータでは、トルク指令値の他に回転子のロータ角度も電流指令値演算部200に入力して電流指令値Irefが決定される。ここで、上述したトルク値T、車速V及び補償に基いて電流指令値Irefを決定するまでの処理部分(破線Bで囲まれた部分)を、便宜上、電流指令値決定部B(電流指令値演算手段)と呼ぶ。
Control of the electric power steering apparatus configured as described above will be described with reference to FIG . First, the torque value T detected by the
一方、モータ108へ供給されるモータ電流Imは電流検出器202で検出され、前記電流指令値Irefとともに減算部204へ入力される。偏差演算手段である減算部204では、それらの偏差ΔI=Iref−Imが算出される。
On the other hand, the motor current Im supplied to the
次に、偏差ΔIは、電流制御手段である破線Aで囲まれた電流制御器Aとしての比例積分制御部に入力される。この例では、比例ゲインKpである比例項208と積分ゲインKiである積分項206とに入力される。比例項208の出力と積分項206の出力とは加算部210で加算され、電圧指令値Vrefが出力される。
Next, the deviation ΔI is input to a proportional-integral control unit serving as a current controller A surrounded by a broken line A that is a current control unit. In this example, the proportional term 208 as the proportional gain Kp and the
PWM制御部212は、電圧指令値Vrefを入力として、インバータ回路214へのPWM信号を出力することにより、電圧指令値Vrefに基いたPWM信号がインバータ回路214へ指示される。インバータ回路214は、そのPWM信号に基いてモータ108へモータ電流Imが供給される。
The
以上が、電動パワーステアリング装置の制御において、電流制御器Aに比例積分制御を用いた場合の例に関する説明である。ここで、比例積分に関する定常ゲインGiを式で表わすと数1のように示される。 The above is an explanation regarding an example in which proportional integral control is used for the current controller A in the control of the electric power steering apparatus. Here, the steady-state gain Gi regarding the proportional integration is expressed by the following equation (1).
つまり、最近の電動パワーステアリング装置は高出力化、即ち大電流化しているが、CPUを中心として構成される制御装置に用いられるAD変換器などは、例えば,上述した10bitのままなので、大電流化において、その分解能が相対的に粗くなってきている。そして、この分解能の粗さによって発生する量子化誤差のような演算誤差が、保舵時やゆっくりした操舵時の偏差ΔIが小さい時の定常ゲインが無限大となるフィードバックゲインによって増幅され、ハンドルの振動や騒音となって、運転手に不快な感じを与える問題がある。 In other words, recent electric power steering devices have increased output, that is, increased current. However, since the AD converter used for the control device mainly composed of the CPU is, for example, the 10 bits described above, a large current is required. As a result, the resolution becomes relatively coarse. A calculation error such as a quantization error caused by the roughness of the resolution is amplified by a feedback gain at which the steady-state gain becomes infinite when the deviation ΔI during steering or slow steering is small. There is a problem that the driver feels uncomfortable due to vibration and noise.
このように、電動パワーステアリング装置の制御においては、積分項を含む電流制御手段として積分制御(I制御)、比例積分制御(PI制御)や比例積分微分制御(PID制御)が一般的に用いられる。しかし、積分項を含む制御は、そのゲインが定常状態において無限大となるために、電動パワーステアリング装置の定常状態である保舵状態や、ゆっくりした操舵した場合に、ハンドルを介して振動や騒音を感じて、ハンドル操舵に不快感を覚える問題がある。 As described above, in the control of the electric power steering apparatus, integral control (I control), proportional integral control (PI control) and proportional integral differential control (PID control) are generally used as current control means including an integral term. . However, in the control including the integral term, since the gain becomes infinite in the steady state, the vibration and noise are controlled via the steering wheel when the electric power steering apparatus is in a steady state or when the steering is slowly performed. There is a problem that the steering wheel feels uncomfortable.
そこで、特許文献1では、この問題を解決すべく、フィードバック制御において、電流指令値Irefと実際のモータ電流Imとの偏差ΔI=Iref−Imを積分項を含む制御系に入力する前に調整ゲインを設けて、偏差ΔIが小さい場合は調整ゲインを小さくし、偏差ΔIが大きい場合は調整ゲインを大きくするような工夫を施している。
Therefore, in
しかし、上記従来の装置では、電流フィードバックの偏差に応じて変化する調整ゲインを決定する設計(閾値)が難しかったり、また、積分項の定常ゲインが無限大であるため、調整ゲインをいくら小さくしても、トータルのゲインは大きくなってしまい、ハンドル保舵時やゆっくりした操舵時に発生する振動や騒音を感じる問題は解決されない。また、制御装置としてCPUを利用する場合の実装の問題である離散時間や固定小数点演算なども考慮されていない問題がある。 However, in the above-described conventional apparatus, the design (threshold value) for determining the adjustment gain that changes in accordance with the deviation of the current feedback is difficult, and the steady gain of the integral term is infinite. However, the total gain becomes large, and the problem of feeling vibrations and noises generated during steering of the steering wheel and slow steering cannot be solved. In addition, there is a problem in which discrete time, fixed point arithmetic, and the like, which are mounting problems when using a CPU as a control device, are not taken into consideration.
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本発明の目的は、特に、大容量(高出力)の電動パワーステアリング装置において、ハンドルの保舵時やゆっくりした操舵時でも、ハンドルを介した振動や騒音を発生せず、操舵フィーリングの良いハンドル操舵が期待できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to handle the steering wheel even when the steering wheel is held or when the steering wheel is slowly operated, particularly in a large capacity (high output) electric power steering apparatus. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that does not generate vibrations and noises and that can be expected to handle steering with a good steering feeling.
本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記モータの電流Imを検出する電流検出器と、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値Irefを算出する電流指令値演算手段と、前記電流指令値Irefと前記モータの電流Imとに基いて前記モータを制御する電流制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記モータの電流Imを含む電流制御系、前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のAD変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタを具備したことによって達成される。
また、本発明の上記目的は、前記電流制御系に、前記電流指令値Irefと前記モータの電流Imとの偏差(Iref−Im)を算出する偏差算出手段と、前記偏差を入力とする前記平滑フィルタとを含み、前記電流制御手段の出力に基いて前記モータを制御することによって達成される。
また、本発明は、車両の操舵系に操舵補助力を付与するようにしたモータと、ハンドルに作用する操舵力を検出するトルクセンサと、前記モータの電流Imを検出する電流検出器とを備えた電動パワーステアリング装置に関するものであり、本発明の上記目的は、前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値Irefを算出する電流指令値演算手段と、前記電流指令値Irefと前記モータの電流Imとの偏差(Iref−Im)を算出する偏差算出手段と、前記偏差を入力とし、かつ前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のAD変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタと、前記平滑フィルタの出力を入力とする積分項を含む電流制御手段とから構成され、前記電流制御手段の出力に基いて前記モータを制御することによって達成される。
また、本発明の上記目的は、前記トルクセンサの出力に基いて第1の電圧指令値Vref1を算出する電圧指令値算出手段と、前記モータの電流Imと前記モータのモデルとから算出されるモータ電圧と第2の電圧指令値Vref2との偏差を入力とし、かつ前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のAD変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタと、前記平滑フィルタの出力と前記第1の電圧指令値Vref1とを加算して前記第2の電圧指令値Vref2を算出する加算手段と、を備えたことによって達成される。
また、上記目的は、前記平滑フィルタのパラメータを、前記車輌の車速、又は前記モータの回転速度に応じて調整することによってさらに効果的に達成される。
The present invention relates to a motor that applies a steering assist force to a steering system of a vehicle, a torque sensor that detects a steering force acting on a steering wheel, a current detector that detects a current Im of the motor, and the torque sensor. Current command value calculating means for calculating a current command value Iref determined based on the output value of the current, and current control means for controlling the motor based on the current command value Iref and the current Im of the motor. The present invention relates to an electric power steering apparatus, and the object of the present invention is to smooth a quantization error generated during AD conversion of an analog signal used in a current control system including the motor current Im and the electric power steering apparatus. It is achieved by provided with the flat smooth filter.
Further, the object of the present invention is to provide the current control system with deviation calculating means for calculating a deviation (Iref−Im) between the current command value Iref and the motor current Im, and the smoothing using the deviation as an input. And is achieved by controlling the motor based on the output of the current control means.
The present invention also includes a motor that applies a steering assist force to a vehicle steering system, a torque sensor that detects a steering force that acts on a steering wheel, and a current detector that detects a current Im of the motor. The object of the present invention is to provide a current command value calculating means for calculating a current command value Iref determined based on an output value of the torque sensor, the current command value Iref and the Deviation calculating means for calculating a deviation (Iref-Im) from the motor current Im , and for smoothing a quantization error generated at the time of AD conversion of an analog signal used as an input and used in the electric power steering apparatus. flat smooth and the filter is composed of a current control means including an integral term for receiving the output of the smoothing filter, based on an output of said current control means It is made reach by to control the motor.
Further, the object of the present invention is to provide a voltage command value calculating means for calculating a first voltage command value Vref1 based on an output of the torque sensor, a motor calculated from a current Im of the motor and a model of the motor. as input a deviation between the voltage and the second voltage command value Vref2, and the flat smooth filter for smoothing the quantization error generated at the time of AD conversion of the analog signal used in the electric power steering apparatus, the smoothing filter This is achieved by including addition means for adding the output and the first voltage command value Vref1 to calculate the second voltage command value Vref2.
The above object can be achieved more effectively by adjusting the parameter of the smoothing filter in accordance with the vehicle speed of the vehicle or the rotational speed of the motor.
本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ゆっくりと操舵した時や、保舵した時に、電流指令値とモータ電流との偏差の値が非常に小さいため、検出したモータ電流の量子化時に発生する量子化誤差が当該偏差の値に大きく反映されても、平滑フィルタによって、当該誤差が平滑されることによりモータのトルクリップルとして出力されず、ハンドル操作時の振動や騒音を発生させない効果を得ることができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, when the steering is performed slowly or when the steering is kept, the deviation value between the current command value and the motor current is very small, and thus occurs when the detected motor current is quantized. Even if the quantization error is greatly reflected in the value of the deviation, the error is smoothed by the smoothing filter and is not output as a torque ripple of the motor. Can do.
また、本発明の電動パワーステアリング装置によれば、ゆっくりと操舵した時や、保舵した時に、第2の電圧指令値とモータ電流から算出されたモータ電圧との偏差の値が非常に小さいため、検出したモータ電流の量子化時に発生する量子化誤差が、当該偏差の値に大きく反映されても、平滑フィルタによって、当該誤差が平滑されることによりモータのトルクリップルとして出力されず、ハンドル操作時の振動や騒音を発生させない効果を得ることができる。 Further, according to the electric power steering apparatus of the present invention, the value of the deviation between the second voltage command value and the motor voltage calculated from the motor current is very small when the steering is slowly performed or the steering is maintained. Even if a quantization error that occurs during quantization of the detected motor current is largely reflected in the value of the deviation, the error is smoothed by the smoothing filter and is not output as a motor torque ripple. It is possible to obtain an effect that does not generate time vibration and noise.
また、車速やモータ回転速度に応じて平滑フィルタのパラメータを調整することにより、車輌の低速時のゆっくりした操舵時や保舵時のハンドルの振動や騒音を抑制しつつ、車輌の高速時の高速操舵も可能にすることができる。 In addition, by adjusting the smoothing filter parameters according to the vehicle speed and motor rotation speed, the steering wheel vibration and noise during slow steering and holding at low speeds of the vehicle can be suppressed, while high speeds at high speeds of the vehicle can be achieved. Steering can also be enabled.
本発明の実施例について以下図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1において、トルクセンサ107で検出されたトルク値Tと、図示しない車速センサで検出された車速Vと、更に補助値とを入力として電流指令値演算手段の一例である電流指令値決定部Bで電流指令値Irefが決定される。一方、モータ108へ供給されるモータ電流Imは電流検出器202で検出された後、一例として10bitのAD変換器202AでAD変換され、さらに、桁シフト部202Bで10bitから12bitにbitスケールが上げられる。10bitから12bitへビットスケールを上げる(固定小数点の位置を上げる)理由は、ソフトウエア的に分解能を向上させて電流制御を行なうためである。そして、12bit化されたモータ電流Imは、前記電流指令値Irefとともに偏差演算手段の一例である減算部204へ入力される。減算部204では、それらの偏差ΔI=Iref−Imが算出される。
In FIG. 1, a current command value determination unit B, which is an example of a current command value calculation unit, receives a torque value T detected by the
次に、偏差ΔIは、本発明の要部である平滑フィルタ10に入力される。この平滑フィルタ10は、ソフトウエア的に分解能の上がった階段状の信号を平滑化するフィルタである。そして、平滑フィルタ10の出力は、電流制御手段の一例である積分項を含む電流制御器A、例えば、関数(Kp+Ki/s)などの比例積分器206に入力され、電流制御器Aから電圧指令値Vrefが出力される。
Next, the deviation ΔI is input to the smoothing
PWM制御部212は、電圧指令値Vrefを入力として、インバータ回路214へのPWM信号を出力することにより、電圧指令値Vrefに基いたPWM信号がインバータ回路214へ指示される。インバータ回路214は、そのPWM信号に基いてモータ108へモータ電流Imが供給される。
The
なお、電流制御系とは、図1において、電流検出器202で検出されたモータ電流Imを基に、AD変換器202A,桁シフト部202B、減算部204、平滑フィルタ10、電流制御器A(PI制御部206)、PWM制御部212、モータ電流Imを供給するインバータ回路214、及びモータ108によって構成されている。
In FIG. 1, the current control system refers to the
このように構成された電動パワーステアリング装置の制御の特徴は、ハンドルをゆっくりした操舵した時や保舵した時に、偏差ΔIが非常に小さい値(1〜2bit)となり、その結果、電流検出器202で検出したモータ電流Imの量子化時に発生する量子化誤差が偏差ΔIの値に大きく影響する。もし、平滑フィルタ10が存在しないと、その階段状の誤差が積分項を含む電流制御器の定常ゲイン(理論的には無限大となるゲイン)によって大きく増幅され、モータ出力のトルクリップルとして出現し、ハンドルに発生する振動や騒音を発生するが、平滑フィルタ10が存在することにより、偏差ΔIに含まれるモータ電流の量子化誤差が平滑化され、電流制御器の過敏な応答を防止することができる。その結果、モータの出力に含まれるトルクリップルは大幅に低減され、ハンドルを介した振動や騒音が感じられず、ハンドル操作に不快感を覚えることもないという優れた効果を期待できる。特に、1bit当たりの電流値の大きい(分解能の粗い)高出力電動パワーステアリング装置では大きい効果を期待できる。
The control feature of the electric power steering apparatus configured as described above is that the deviation ΔI becomes a very small value (1 to 2 bits) when the steering wheel is steered slowly or held, and as a result, the
図2(A)は平滑フィルタ10の一実施例である関数(K/(T2・s+1))の離散化表現であり、図2(B)はさらに計算精度的に好ましい関数(K/(T2・s+1))の構成例である。
FIG. 2A is a discretized expression of a function (K / (T2 · s + 1)) which is an embodiment of the smoothing
図2(A)において、平滑フィルタ10の入力は、まず、減算器30−1に入力され、その出力は遅延器30−5とゲインb0のゲイン器30−2とに入力される。遅延器30−5の出力は、ゲインa1のゲイン器30−6とゲインb1のゲイン器30−8に入力される。ゲイン器30−6の出力は、シフト器30−7に入力され、2−8丸めされて、減算器30−1のもう一方の入力となる。
In FIG. 2A, the input of the smoothing
一方、ゲイン器30−2の出力とゲイン器30−8の出力とは加算器30−3で加算され、加算器30−3の出力は、シフト器30−4で2−8丸められて出力される。この平滑フィルタ10は、減算器30−1や加算器30−3の加減算がシフト器30−7の2−8丸められた後で実行されるので演算精度が劣る問題がある。
On the other hand, the outputs of the gain units 30-8 of gain device 30-2 are added by the adder 30-3, the output of the adder 30-3 is a shifter 30-4 2-8 rounded output Is done. The smoothing
図2(A)の平滑フィルタに対して、図2(B)の平滑フィルタは演算精度が向上した実施例である。図2(B)において、、平滑フィルタ10の入力は、ゲインb0のゲイン器30−2と遅延器30−5に入力される。次に、遅延器30−5の出力は、ゲインb0のゲイン器30−8に入力され、ゲイン器30−8の出力とゲイン器30−2の出力とが加算器30−3で加算される。
Compared to the smoothing filter of FIG. 2A, the smoothing filter of FIG. 2B is an embodiment in which the calculation accuracy is improved. In FIG. 2B, the input of the smoothing
加算器30−3の出力は、次に、減算器30−1に入力される。減算器30−1の出力は、シフト器30−4に入力され、2−8丸めが実行される。シフト器30−4の出力は、平滑フィルタ10の出力であるが、遅延器30−9の入力としても用いられる。遅延器30−9の出力は、ゲインa1のゲイン器30−6に入力され、ゲイン器30−6の出力は、減算器30−1のもう一方の入力となる。
The output of the adder 30-3 is then input to the subtracter 30-1. The output of the subtractor 30-1 is input to the shifter 30-4, 2-8 rounding is performed. The output of the shifter 30-4 is the output of the smoothing
以上説明した図2(B)の平滑フィルタ10は、図2(A)の平滑フィルタと比較して、遅延器30−9が一個増加するが、シフト器30−7が無くなるので、加減算を大きなスケールで実行でき演算の精度が良くなる優れた効果がある。
In the smoothing
図3を参照して、本発明の別の実施例について説明する。図1の実施例1はモータ電流Imのフィードバック制御であったが、図3の実施例2はフィードフォワードと外乱オブザーバとの組み合わせ制御である。 With reference to FIG. 3, another embodiment of the present invention will be described. The first embodiment of FIG. 1 is feedback control of the motor current Im, but the second embodiment of FIG. 3 is a combination control of feedforward and disturbance observer.
まず、図3において、トルクセンサ107で検出されたトルク値Tと、図示しない車速センサで検出された車速Vと、更に補助値とを入力として電流指令値決定部Bで電流指令値Irefが決定される。次に、電流指令値Irefが電圧指令値算出手段の一例である進み遅れ関数部20に入力され、第1の電圧指令値Vref1が算出される。この進み遅れ関数の一例として(L・s+R)/(T1・s+a)を用いる。ここで、Lはモータ108のインダクタンス値、Rはモータ108の抵抗値、1/T1は折点周波数、aは定数である。電流指令値決定部Bと進み遅れ関数部20との直列接続された部分で破線Cで囲まれた部分が、電圧指令値算出部Cである。
First, in FIG. 3, the current command value Iref is determined by the current command value determination unit B with the torque value T detected by the
この第1の電圧指令値Vrefは加算手段である加算部22の一方の入力となる。加算部22のもう一つの入力は、後述する外乱オブザーバの出力となる。加算部22の出力は、第2の電圧指令値Vref2となる。第2の電圧指令値VrefはPWM制御部212に入力され、PWM制御部212は、第2の電圧指令値Vref2に基いたPWM信号を出力し、インバータ回路214は、そのPWM信号に従ってモータ電流Imをモータ108に供給する。
The first voltage command value Vref becomes one input of the adding
次に、外乱オブザーバについて説明する。電流検出器202で検出された後、10bitのAD変換器202AでAD変換され、さらに、桁シフト部202Bで10bitから12bitにbitスケールが上げられる。そして、12bit化されたモータ電流Imは、モータ108のモータモデルであるモータのインダクタンス値Lとモータの巻線抵抗値Rとから構成される伝達関数(L・s+R)を有する伝達関数部24に入力され、伝達関数部24の出力としてモータ電流Imから算出されたモータ電圧Vmが算出される。そして、このモータ電圧VmとPWM制御部212の入力値である第2の電圧指令値Vref2との偏差ΔVを減算部26で算出する。次に、減算部26の出力に本発明の要部である平滑フィルタ12、例えば、関数が(K/(T2・s+1))が配され、平滑フィルタ12の出力が、前述した加算部22のもう一つの入力となる。
Next, the disturbance observer will be described. After being detected by the
このように構成された外乱オブザーバにおいて、ハンドルがゆっくり操舵された時やハンドルを保舵したときには、第2の電圧指令値Vref2と電流検出器202で検出したモータ電流Imから導き出したモータ電圧Vmとの偏差ΔVは、零に近い非常に小さな値(1〜2bit程度)となる。しかも、検出されたモータ電流Imを量子化するときの量子化誤差が、モータ電圧Vmに大きく反映され、そして、偏差ΔVは非常に小さい値であるために、量子化時の誤差が大きく影響を与える。
In the disturbance observer configured as described above, when the steering wheel is slowly steered or when the steering wheel is held, the motor voltage Vm derived from the second voltage command value Vref2 and the motor current Im detected by the
ここで、平滑フィルタ12が存在しなければ、この量子化時のノイズは、第2の電圧指令値Vref2に大きく影響を与え、最終的にはモータ出力のトルクリップルとして現われ、ハンドルの振動や騒音として不快感を与える。しかし、平滑フィルタ12が存在することにより、ハンドルがゆっくり操舵された時やハンドルを保舵したときでも、検出されたモータ電流Imの量子化時の誤差に起因する偏差ΔVをリップルを平滑化して、モータ出力のトルクリップルを低減することができ、その結果、ハンドルの振動や騒音を大幅に低減できる。
Here, if the smoothing
上述した実施例1、2に、車速やモータ108の回転速度を加味して、電動パワーステアリング装置の高速操舵性を改善した実施例を説明する。ハンドルの振動や騒音による不快感を運転手や同乗者が感じる度合いは、車速やモータの回転速度によって異なる。つまり、車が高速走行している時やモータが高速回転しているときは、振動や騒音は、あまり気にかからないが、車が低速で走行している時やモータが低速回転している時は、ハンドル振動や騒音が特に不快に感じられる。
Embodiments in which the high-speed steering performance of the electric power steering apparatus is improved by adding the vehicle speed and the rotation speed of the
そこで、車速が速い時や、モータの回転速度が速い時は、平滑フィルタのパラメータを調整して平滑する度合いを少なくして応答速度の高速性を確保して、ハンドルの振動や騒音を抑制する度合いを少なくしてハンドルの高速操舵性を確保しようとするものである。一方、車輌が低速走行時やモータの低速回転時は、ハンドルに発生する振動や騒音が敏感に感じられるので、平滑フィルタのパラメータを調整して平滑度合いを強くして、電動パワーステアリング装置の高速操舵性より振動や騒音の抑制に重点をおいた制御にするものである。 Therefore, when the vehicle speed is high or when the motor rotation speed is high, the smoothing filter parameters are adjusted to reduce the degree of smoothing, ensuring high response speed and suppressing steering vibration and noise. It is intended to secure the high-speed steering performance of the steering wheel by reducing the degree. On the other hand, when the vehicle is traveling at a low speed or when the motor is rotating at a low speed, the vibration and noise generated on the steering wheel can be felt sensitively. Therefore, the smoothness is increased by adjusting the parameters of the smoothing filter. The control focuses on the suppression of vibration and noise rather than steering.
具体的には、実施例1に車速やモータの回転速度を加味した実施例が図4の実施例である。図4において、モータの回転速度である角速度ωは、モータ108にレゾルバ40を設置して検出する。一方、車速Vは図示しないが、車速センサで検出できる。そして車速Vとモータの角速度ωに応じて、平滑フィルタ10のパラメータを調整する。平滑フィルタ10が、例えば、一次遅れ関数(K/(T2・s+1))より構成されているならば、車速Vや角速度ωが速い時には、パラメータであるゲインK、時定数T2をカットオフ周波数を高くなるように設定し、平滑の度合いを弱め、電動パワーステアリング装置の高速操舵性に重点を置いた平滑フィルタのパラメータとする。一方、車速やモータの回転角速度が遅い時は、ハンドルの振動や騒音の抑制の原因である量子化誤差の平滑化に重点をおいて、ゲインK、時定数Tをカットオフ周波数が低くなるように設定する。さらに、ゲインK<1に設定しても効果的である。このような平滑フィルタのパラメータ調整により電動パワーステアリング装置の高速操舵性とハンドルの振動や騒音の抑制の両立が可能となる。
Specifically, an example in which the vehicle speed and the rotation speed of the motor are added to the example 1 is the example of FIG. In FIG. 4, the angular velocity ω that is the rotational speed of the motor is detected by installing the
次に、実施例2に車速やモータの回転速度を加味した実施例が図5の実施例である。車速センサで検出した車速Vとレゾルバ40で検出したモータの角速度ωを平滑フィルタ12(関数がK/(T2・s+1))に入力して、平滑フィルタ12のパラメータであるゲインKや時定数T2を上述したように調整する。このパラメータ調整により、電動パワーステアリング装置の高速操舵性とハンドルの振動や騒音抑制を両立することが可能となる。なお、実施例2に存在しなかった伝達関数部24A(関数=(L・s+R)/(T3・s+1)の分母や伝達関数部28(関数=(1/(T3・s+1))には、一次遅れ関数(1/(T3・s+1))が存在するが、実施例2では原理的な説明に重きを置く説明であったため省略したが、実際の装置においては、ノイズフィルタとしての一次遅れ関数(1/(T3・s+1))が存在するのが一般的である。
Next, an embodiment in which the vehicle speed and the rotation speed of the motor are added to the
以上説明したように、本発明を用いれば、ゆっくりした操舵時や保舵時に発生する電流制御系の量子化誤差に起因するトルクリップル、即ち、ハンドルの振動や騒音を抑制できる優れた電動パワーステアリング装置を提供できる。 As described above, when the present invention is used, an excellent electric power steering system that can suppress torque ripple caused by quantization error of the current control system that occurs during slow steering or steering, that is, vibration and noise of the steering wheel. Equipment can be provided.
10 平滑フィルタ
12 平滑フィルタ
20 進み遅れ関数部
22 加算部
24、24A 伝達関数部
26 減算部
28 伝達関数部
40 レゾルバ
A 電流制御器
B 電流指令値決定部
C 電圧指令値算出部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記モータの電流Imを含む電流制御系に、前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のAD変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタを具備したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A motor configured to apply a steering assist force to a vehicle steering system, a torque sensor that detects a steering force acting on a steering wheel, a current detector that detects a current Im of the motor, and an output value of the torque sensor Electric power steering apparatus comprising: current command value calculating means for calculating a current command value Iref determined based on; and current control means for controlling the motor based on the current command value Iref and the motor current Im. In
The current control system including a current Im of the motor, the electric power electric power steering, characterized in that the quantization error occurring during AD conversion of the analog signals used in the steering apparatus comprises a flat smooth filter for smoothing apparatus.
前記トルクセンサの出力値に基いて決定される電流指令値Irefを算出する電流指令値演算手段と、前記電流指令値Irefと前記モータの電流Imとの偏差(Iref−Im)を算出する偏差算出手段と、前記偏差を入力とし、かつ前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のAD変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタと、前記平滑フィルタの出力を入力とする積分項を含む電流制御手段とから構成され、前記電流制御手段の出力に基いて前記モータを制御することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In an electric power steering apparatus comprising: a motor that applies a steering assist force to a steering system of a vehicle; a torque sensor that detects a steering force acting on a steering wheel; and a current detector that detects a current Im of the motor. ,
Current command value calculation means for calculating a current command value Iref determined based on the output value of the torque sensor, and deviation calculation for calculating a deviation (Iref−Im) between the current command value Iref and the motor current Im. means and the integral term as input the deviation, and the input and the flat smooth filter for smoothing the quantization error generated at the time of AD conversion of the analog signal used in the electric power steering apparatus, the output of the smoothing filter And an electric power steering device that controls the motor based on an output of the current control unit.
前記トルクセンサの出力に基いて第1の電圧指令値Vref1を算出する電圧指令値算出手段と、前記モータの電流Imと前記モータのモデルとから算出されるモータ電圧と第2の電圧指令値Vref2との前記偏差を入力とし、かつ前記電動パワーステアリング装置で用いられるアナログ信号のAD変換時に生じた量子化誤差を平滑するための平滑フィルタと、前記平滑フィルタの出力と前記第1の電圧指令値Vref1とを加算して前記第2の電圧指令値Vref2を算出する加算手段と、
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In an electric power steering apparatus comprising: a motor that applies a steering assist force to a steering system of a vehicle; a torque sensor that detects a steering force acting on a steering wheel; and a current detector that detects a current Im of the motor. ,
Voltage command value calculating means for calculating a first voltage command value Vref1 based on the output of the torque sensor, a motor voltage calculated from the motor current Im and the motor model, and a second voltage command value Vref2 the difference as an input, and the electric power and the flat smooth filter for smoothing the quantization error generated at the time of AD conversion of the analog signals used in the steering system, the first voltage command and the output of the smoothing filter with Adding means for adding the value Vref1 to calculate the second voltage command value Vref2,
An electric power steering apparatus comprising:
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004220460A JP4581537B2 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Electric power steering device |
| EP05015345A EP1616774A3 (en) | 2004-07-15 | 2005-07-14 | Electric power steering apparatus |
| US11/181,859 US7265509B2 (en) | 2004-07-15 | 2005-07-15 | Electric power steering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004220460A JP4581537B2 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Electric power steering device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006036078A JP2006036078A (en) | 2006-02-09 |
| JP4581537B2 true JP4581537B2 (en) | 2010-11-17 |
Family
ID=35901528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004220460A Expired - Fee Related JP4581537B2 (en) | 2004-07-15 | 2004-07-28 | Electric power steering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4581537B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5109452B2 (en) * | 2007-04-11 | 2012-12-26 | 日本精工株式会社 | Electric power steering device |
| WO2009096008A1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-08-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Steering controller |
| JP7117233B2 (en) | 2018-12-14 | 2022-08-12 | 日本電産モビリティ株式会社 | Electronic control device, control method, and electronic control program |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3235112B2 (en) * | 1991-03-26 | 2001-12-04 | オムロン株式会社 | Motor control device |
| JPH06105575A (en) * | 1992-09-21 | 1994-04-15 | Sanken Electric Co Ltd | Apparatus and method for controlling motor |
| JPH06253569A (en) * | 1993-03-03 | 1994-09-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Controller for dc motor |
| JP2959957B2 (en) * | 1994-06-06 | 1999-10-06 | 本田技研工業株式会社 | Electric power steering |
| JP2967981B1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-25 | 本田技研工業株式会社 | Electric power steering device |
| JP3740852B2 (en) * | 1998-08-03 | 2006-02-01 | 日本精工株式会社 | Control device for electric power steering device |
| JP3705072B2 (en) * | 2000-03-10 | 2005-10-12 | 豊田工機株式会社 | Electric motor control device and electric power steering device using the same |
| JP3706296B2 (en) * | 2000-05-08 | 2005-10-12 | 三菱電機株式会社 | Control device for electric power steering device. |
| JP2002249061A (en) * | 2001-02-22 | 2002-09-03 | Mitsubishi Electric Corp | Current control device for electric power steering device |
| JP2002331949A (en) * | 2001-05-11 | 2002-11-19 | Koyo Seiko Co Ltd | Electric power steering device |
| JP3985512B2 (en) * | 2001-12-07 | 2007-10-03 | 日本精工株式会社 | Electric power steering device |
-
2004
- 2004-07-28 JP JP2004220460A patent/JP4581537B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006036078A (en) | 2006-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6079942B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP5257445B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP5575919B2 (en) | Electric power steering device | |
| US7265509B2 (en) | Electric power steering apparatus | |
| JP5109342B2 (en) | Electric power steering device | |
| US20080078608A1 (en) | Control apparatus for electric power steering | |
| JPWO2018143408A1 (en) | Electric power steering device | |
| JPWO2014136515A1 (en) | Electric power steering device | |
| JP2001114121A (en) | Electric power steering device for vehicles | |
| JPWO2007119333A1 (en) | Electric power steering control device | |
| JP5050542B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP2008222115A (en) | Electric power steering device | |
| JP2001247049A (en) | Electric power steering device | |
| JP4581537B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP4788160B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP2009018808A (en) | Electric power steering device | |
| JP4759992B2 (en) | Control device for electric power steering device | |
| JP4413098B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP5050476B2 (en) | Electric power steering device | |
| JP2011063265A (en) | Electric power steering system | |
| JP4989093B2 (en) | Electric power steering apparatus and calculation characteristic setting method used therefor. | |
| JP5245810B2 (en) | Electric power steering control device | |
| JP2005254931A (en) | Assist map design method for electric power steering apparatus and electric power steering apparatus | |
| JP5028888B2 (en) | Control device for electric power steering device | |
| JP2016159868A (en) | Automatic driving device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070720 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091027 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100223 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100419 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100803 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100816 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4581537 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |