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発明の名称 電動パワーステアリング装置の制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−131123(P2007−131123A)
公開日 平成19年5月31日(2007.5.31)
出願番号 特願2005−325514(P2005−325514)
出願日 平成17年11月10日(2005.11.10)
代理人 【識別番号】100078776
【弁理士】
【氏名又は名称】安形 雄三
発明者 福原 孝幸 / 末広 要
要約 課題
据え切り、低速時にラックエンドまでハンドルを切り、その後切返すような場合においても、簡易な構成で大きな演算負荷を要することなくハンドルの吸いつき感を生じない電動パワーステアリング装置の制御装置を提供する。

解決手段
算出された操舵補助指令値を位相補償する位相補償部と、位相補償された操舵補助指令値をロバスト安定化補償するロバスト安定化補償部と、ロバスト安定化補償部で補償された操舵補助指令値の最大値を制限する最大電流制限部と、最大値を制限された操舵補助指令値に基づいてモータを制御し、モータの駆動でステアリング系に操舵補助力を付与する駆動制御部とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、ハンドルの切返しを判定する切返し判定部と、ロバスト安定化補償部の入力を制限する入力制限部とを設け、切返し判定部が切返しを判定したとき、位相補償部を位相進みにする。
特許請求の範囲
【請求項1】
操舵トルク及び車速に基づいて算出された操舵補助指令値Irを位相補償する位相補償部と、前記位相補償部で補償された操舵補助指令値Iraをロバスト安定化補償するロバスト安定化補償部と、前記ロバスト安定化補償部で補償された操舵補助指令値Irbの最大値を制限する最大電流制限部と、前記最大電流制限部で最大値を制限された操舵補助指令値Iに基づいてモータを制御し、前記モータの駆動でステアリング系に操舵補助力を付与する駆動制御部とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、ハンドルの切返しを判定する切返し判定部と、前記ロバスト安定化補償部の入力を制限する入力制限部とを設け、前記切返し判定部が前記切返しを判定したとき、前記位相補償部を位相進みにすることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
【請求項2】
前記切返し判定を最大電流値+αで行うようになっている請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特に最大電流以上の入力があった場合に、周波数の位相補償を進みに切替えるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢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負荷付勢するようになっている。
【0003】
かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク(操舵補助トルク)を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、目標値である電流制御値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティ比の調整で行っている。
【0004】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図4に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4A及び4B、ピニオンラック機構5を経て走行車輪のタイロッド6に連結されている。コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30にはバッテリ14から電力が供給され、イグニッションキー11からイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクT、車速センサ12で検出された車速Vに基づいてアシスト指令の電流指令値Iの演算を行い、演算された電流指令値Iに基づいてモータ20に供給する電流を制御する。
【0005】
コントロールユニット30は主としてCPU(又はMPU)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図5のようになる。
【0006】
コントロールユニット30の機能及び動作を図5について説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTと、車速センサ12で検出された車速Vとがルックアップテーブルのアシストマップ31に入力され、アシストマップ31で算出された操舵補助指令値Irは、操舵系の安定性を高めるために位相補償部32で位相補償され、位相補償された操舵補助指令値Iraがロバスト安定化補償部33に入力される。ロバスト安定化補償部33は特開平8−290778号公報に示されているような補償部であり、sをラプラス演算子とする特性式G(s)=(s+a1・s+a2)/(s+b1・s+b2)を有し、検出トルクに含まれる慣性要素とバネ要素から成る共振系の共振周波数のピーク値を除去し、制御系の安定性と応答性を阻害する共振周波数の位相のずれを補償している。なお、特性式G(s)のa1,a2,b1,b2は共振系の共振周波数により決定されるパラメータである。
【0007】
ロバスト安定化補償部33で補償された操舵補助指令値Irbは最大電流制限部34で最大電流を制限され、電流制限された電流指令値Iが減算器35に入力される。また、モータ20の電流iは電流検出部21で検出され、検出されたモータ電流iが減算器35に入力されてフィードバックされている。減算器35で求められた偏差(=I−i)は操舵動作の特性改善のためのPI制御部36に入力され、PI制御部36でPI制御された電圧制御値VrefがPWM制御部37に入力され、更に駆動部としてのインバータ回路38を介してモータ20がPWM駆動される。
【0008】
このような構成において、操舵トルクT及び車速Vがアシストマップ31に入力されて操舵補助指令値Irが算出され、位相補償部32及びロバスト安定化補償部33で所定の補償が実施されて最大電流制限部34に入力され、最大電流制限部34で最大電流を制限されて減算器35に入力される。減算器35でモータ電流iとの偏差が求められてPI制御部36に入力され、PI制御部36でPI制御された電圧制御値VrefがPWM制御部37に入力され、駆動部としてのインバータ回路38を介してモータ20が駆動されることにより操舵アシストが行われる。
【特許文献1】特開2003−312509
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
図5に示す従来の電動パワーステアリング装置の制御装置では、位相補償部32及びロバスト安定化補償部33は位相遅れの作用があると共に、その後段に設置されている最大電流制限部34において電流値の最大値を制限するようになっている。例えばアシストマップ31で最大電流値の制限をかけると、その後の動特性に過渡応答が発生するため、最大電流制限部34までは最大電流で演算するようになっている。
【0010】
ここにおいて、上記制御装置において、図6に示すように操舵補助電流が最大電流以上の端当て(時点0〜t1)から切返し、特性Aで示す操舵補助電流が最大電流以下となった場合(時点t2)、切返しを始めてから実際に電流指令値が下がり始めるまでに特性Bで示すように遅れが生じる。遅れの時間は、操舵トルクTに対して図7に示すような関係になっている。つまり、操舵トルクTが大きくなると、指数関数的に遅れ時間が大きくなる。この遅れのためにハンドル操作に、磁石にくっついているようないわゆる「吸いつき感」が発生し、ドライバに不快感を与えている。
【0011】
また、最大電流前にゲインを徐々に下げていく特許文献1(特開2003−312509)に示される制御装置も提案されているが、ゲインを徐々に下げるチューニング工程に時間を要し、演算負荷が大きくなる問題がある。
【0012】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、据え切り、低速時にラックエンドまでハンドルを切り、その後切返すような場合においても、簡易な構成で大きな演算負荷を要することなく、吸いつき感を生じないようにした電動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。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、操舵トルク及び車速に基づいて算出された操舵補助指令値Irを位相補償する位相補償部と、前記位相補償部で補償された操舵補助指令値Iraをロバスト安定化するロバスト安定化補償部と、前記ロバスト安定化補償部で補償された操舵補助指令値Irbの最大値を制限する最大電流制限部と、前記最大電流制限部で最大値を制限された操舵補助指令値Iに基づいてモータを制御し、前記モータの駆動でステアリング系に操舵補助力を付与する駆動制御部とを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、ハンドルの切返しを判定する切返し判定部と、前記ロバスト安定化補償部の入力を制限する入力制限部とを設け、前記切返し判定部が前記切返しを判定したとき、前記位相補償部を位相進みにすることによって達成される。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によると、最大電流以上の入力があった場合、周波数の位相補償を進みに切替えるようになっているので、進み補償で相殺されることによって遅れ時間が小さくなり、切返しの場合にも吸いつき感はなくなる。
【0015】
位相の切替えのみの場合は、内部的には最大電流を上回る値で計算されており、その後段でセンター応答性や慣性補償などの値が加減算されるが、最大電流制限値よりも上回る領域で計算されても何ら意味はなく、最大電流制限値でカットされてしまう。例えば最大電流制限値が100Aのとき、内部的に200Aまで計算されていたとすると、その後の加減算で例えば±50A程度の補償が行われても、結局100Aの出力になる。つまり、補償値の効果を反映させるために行っている。ラックエンド付近から切り返した場合、入力制限により最大電流値付近から補償値により更に減算されるので、切り戻し効果が得られる。本発明のように入力制限がある場合には、100A+補償値(−50A)=50A<100Aであり、入力制限がない場合には、200A+補償値(−50A)=150A>100Aであり、最大電流制限部により100Aにカットされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
ハンドルの吸いつき感を除去する手法として、演算系の最大電流を検知して演算を停止するようにすることも考えられるが、周波数の急激な変化で振動が発生する問題がある。本発明の原理は、据え切りや微低速時にラックエンドまでハンドルを切り、その後に切返すような切返し時に生じるハンドルの吸いつき感を除去するために、位相補償を遅れ補償から進み補償に切替えて全体的な遅れ時間を補償すると共に、ロバスト安定化補償部での入力を制限して遅れの比率を小さくしている。
【0017】
以下に、本発明の実施の形態の一例を図面に示して説明する。
【0018】
本発明では図1に示すように、ハンドルの切返しを判定する切返し判定部300と、ロバスト安定化補償部33の入力を制限する入力制限部310とを設けると共に、切返し判定部300は位相補償部32Aに対して位相の遅れ、進みを切替えるようになっている。切返し判定部300には、操舵トルクT及びロバスト安定化補償部33の出力である操舵補助指令値Irbが入力されており、切返しが判定されたときに切返し信号SFが出力される。切返し信号SF1は位相補償部32Aに入力される。
【0019】
図2は入力制限部310の特性例を示しており、入力される電流指令値Iraの±Ir1を超えたときに出力を一定値に制限するようになっている。
【0020】
このような構成において、切返し判定部300は操舵トルクT及び操舵補助指令値Irbに基づいて切返し(電流値オーバー)を判定するが、切返しではない場合は、位相補償部32Aで位相補償された電流値Iraを入力制限部310で入力制限し、図5で説明したと同様なアシスト処理を実行する。つまり、通常のアシスト制御を行う。
【0021】
そして、切返し判定部300で切返しが判定されると、切返し信号SF1を位相補償部32Aに入力し、位相補償部32Aにおける位相の遅れを図3に示すように進みに切替える。位相補償部32Aの出力は入力制限部310に入力され、最大値を制限された電流指令値Ira’がロバスト安定化補償部33に入力されるので、ロバスト安定化補償部33の入力が最大電流値以下になるので、遅れ時間の比率の低下し、振動を発生することもない。
【0022】
切返し判定部300における切り返し判定は演算時間を節約するため、最大電流値+αを超えたときに切り返し信号SF1を出力するようにしても良い。操舵トルクTを使用しなくても良い理由は、最大電流値以上で計算が多少異なっていても、結局は出力されない領域のため仕様上問題にならないためである。つまり、切り増し中でも最大電流値+αを超えれば、位相補償部32Aの位相パラメータを進みに切替える。αは大き過ぎると吸いつき感が低減しなくなり、小さ過ぎると最大電流値が出力できなきなることがある。かかる位相補償制御は、車速の変化により位相を切替えている制御にも適用できる。
【0023】
なお、上述では入力制限部310とロバスト安定化補償部33とを別置きとしているが、ロバスト安定化補償部33内に入力制限部を設ける構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の一例を示すブロック構成図である。
【図2】入力制限部の特性例を示す特性図である。
【図3】位相進み補償の特性図である。
【図4】一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。
【図5】コントロールユニットの一例を示すブロック構成図である。
【図6】従来装置の動作例を説明するための特性図である。
【図7】従来装置の動作例を説明するための特性図である。
【符号の説明】
【0025】
1 ハンドル
2 コラム軸
3 減速ギア
10 トルクセンサ
11 イグニッションキー
12 車速センサ
14 バッテリ
20 モータ
30 コントロールユニット
31 アシストマップ
32、32A 位相補償部
33 ロバスト安定化補償部
34 最大電流制限部
36 PI制御部
37 PWM制御部
38 インバータ回路
300 切返し判定部
310 入力制限部




 

 


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