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JP3601292B2 - Electric power steering control device - Google Patents

Electric power steering control device Download PDF

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JP3601292B2
JP3601292B2 JP8725198A JP8725198A JP3601292B2 JP 3601292 B2 JP3601292 B2 JP 3601292B2 JP 8725198 A JP8725198 A JP 8725198A JP 8725198 A JP8725198 A JP 8725198A JP 3601292 B2 JP3601292 B2 JP 3601292B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵系に加えられる操舵トルクを操舵トルク検出手段で検出し、その検出値に応じて電動機で発生する操舵補助力を制御することにより、軽い操舵を行うようにした電動式パワーステアリングの制御装置に関し、特に操舵戻し時に安定した戻り特性が得られるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電動式パワーステアリングの制御装置としては、例えば特開平8−67266号公報(以下、単に従来例と称す)に記載されているものがある。
【0003】
この従来例には、ステアリング系に操舵補助力を作用させる電動機を4つのスイッチング素子で構成されるHブリッジ回路に接続し、このHブリッジ回路の対角線上の1組のスイッチング素子の一方にオン信号を他方にパルス幅変調信号を供給することにより、電動機を正逆転駆動する電動機駆動手段を有する電動パワーステアリング装置において、ステアリング系の戻り状態を検出した場合に、Hブリッジ回路のオン信号を電動機回転速度信号に対応した戻り時制御信号によるパルス幅変調信号に変更することにより、タイヤからの反力によって電動機が反対方向に回転するときに回生作用により発生する逆起電力を抑制するようにした電動パワーステアリング装置が記載されている。
【0004】
ここで、電動機回転速度信号の演算は、電動機と直列に抵抗を介挿することにより、電動機電流の方向とレベルを電圧信号として検出し、この電圧信号を電動機や電動機駆動手段の被測定系に影響を及ぼさず電動機電流を検出するため、検出精度が高く、経時変化の少ない電動機電流検出手段に供給することにより、電動機電流を検出すると共に、電動機電圧を電動機電圧検出手段で検出し、これら電動機電流検出手段及び電動機電圧検出手段の検出信号に基づいて電動機回転速度演算手段で電動機回転速度を算出することにより行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、ステアリング系の戻り時における電動機の逆起電力による回生電流を補償して電動機電流を目標電流に収束させることができるが、この戻り時における電動機電流は例えば最大電流値を35Aとした場合に精々1A程度と少ないため、上記したように検出精度の高い電流検出手段を適用する必要があり、コストが嵩むという未解決の課題がある。
【0006】
因みに、電動機電流検出手段の検出精度が悪い場合には、戻り時における電動機の逆起電力による回生電流を補償する制御が行われたり、行われなかったりしてステアリング系の戻り特性が不安定となる。
【0007】
また、上記従来例では、電流フィードバック制御を採用している関係で、戻り時に目標電流が大き過ぎると、ステアリングホイールの戻り速度が大きく電動機回転速度が大きくなっても電流を流すので、ステアリングホイールの戻り特性が良過ぎることになり、非操舵状態の中立位置への収束性が悪化するという未解決の課題もある。
【0008】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、検出精度の低い電流検出手段で電動機電流を検出する場合であっても、安定した戻り特性が得られ、且つ電動機回転速度が速い場合でも非操舵状態の中立位置への収束性を向上させることができる電動式パワーステアリング装置の制御装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を付加する電動機と、該電動機の駆動電流を検出する電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値及び前記電流検出手段の電流検出値に基づいて電動機を制御する電動機制御手段とを有する電動式パワーステアリングの制御装置において、前記電動機制御手段は、前記操舵系の操舵操作と操舵戻り操作とを検出する操舵状態検出手段と、該操舵状態検出手段で操舵戻り操作を検出し且つ前記操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍であるときに前記電動機に印加する電圧をオープンループ制御するオープンループ制御手段と、上記以外のときに前記操舵トルク検出値及び電流検出値に基づいて前記電動機をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えていることを特徴としている。
【0010】
この請求項1に係る発明においては、操舵状態からステアリングホイールを手放し状態又はこれに近い状態とした操舵戻し状態で、電動機に所定電圧を印加するオープンループ制御状態とするので、電動機電流を検出する電流検出手段を使用することなく電動機を制御する。
【0011】
また、請求項2に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、請求項1に係る発明において、前記操舵状態検出手段は、操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍であり、且つ電動機回転速度が設定回転速度を上回ったときに、操舵戻り操作状態であることを検出するように構成されていることを特徴としている。
【0012】
この請求項2に係る発明においては、操舵戻し操作状態を操舵トルク検出値とモータ回転速度とから確実に検出することができる。
さらに、請求項3に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、請求項1に係る発明において、前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を車速に応じて設定するように構成されていることを特徴とし、車速に応じて印加電圧を変更することが可能となる。
【0013】
さらにまた、請求項4に係る電動式パワーステアリング装置の制御装置は、請求項3に係る発明において、前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を低中車速域でのみ所定値に設定するように構成されていることを特徴とし、操舵戻し操作制御を必要とする車速域でのみオープンループ制御を行う。
【0014】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、操舵系の戻り操作時に操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍となったときに、それまでの電流検出手段の電流検出値を使用したフィードバック制御から電動機に所定電圧を印加するオープンループ制御に変更するので、電流検出手段の検出精度に影響されることがないと共に、電圧制御となるので、電動機回転速度が増加したときに電動機に供給される電流値は少なくなることにより、印加電圧が多少大き過ぎても非操舵状態の中立位置への収束性を向上させることができるという効果が得られる。
【0015】
また、請求項2に係る発明によれば、操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍で且つ電動機回転速度が設定速度より大きいときに操舵戻し操作状態と判断するので、操舵戻し操作状態を正確に検出することができるという効果が得られる。
【0016】
さらに、請求項3に係る発明によれば、オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を車速に応じて設定するので、戻り時の回生電流の影響の有無に応じた制御を行うことができるという効果が得られる。
【0017】
さらにまた、請求項4に係る発明によれば、オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を低中車速域でのみ所定値に設定するようにしているので、戻り時の回生電流の影響大きい低中車速域で戻り特性を確実に安定させることができるという効果が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す概略構成図であり、ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト2の上端部に連結され、このステアリングシャフト2は固定部に支持されて下方に延長され、その下端部にピニオン3が装着されている。
【0019】
このピニオン3は、車両幅方向に水平に延長するラック4に噛合して、ステアリングギヤを構成し、ステアリングホイール1からステアリングシャフト2回りの回転運動がラック4の直進運動(並進運動)に変換される。
【0020】
そして、水平に延在するラック4の両端部は、夫々タイロッド5を介してナックル及び転舵輪6に接続され、ラック4が水平方向移動(並進運動)することで左右の転舵輪6が転舵される。
【0021】
また、ステアリングシャフト2におけるピニオン3の上部には、減速機を構成するリングギヤ11が同軸に固定され、このリングギヤ11に電動機としての操舵補助モータ8の駆動軸9に連結されたリングギヤ10が噛合され、操舵補助モータ8が後述するコントロールユニット7から出力されるデューティ制御されたパルス電力によって操舵トルクに応じた操舵補助力を発生するように制御される。
【0022】
さらに、ステアリングシャフト2におけるリングギヤ11の上部にトルク検出機構12が設けられている。このトルク検出機構12は、ステアリングシャフト2の下端部とピニオン3の上端部を連結する図示されないトーションバーと、その外周に配置された操舵トルクセンサ13とで構成されている。
【0023】
操舵トルクセンサ13は、上記トーションバーの捩じれ量から操舵トルクを検出し、その操舵トルクの大きさに応じた且つステアリングホイール1の右切り(ピニオン3からの入力に対しては左回り)で正値、ステアリングホイール1の左切り(ピニオン3からの入力に対しては右回り)で負値のアナログ電圧信号でなるトルク検出値Tを、後述するコントローラユニット7に供給する。
【0024】
また、車両には車速を検出する車速センサ14が搭載されており、この車速センサ14によって車両前後方向車速が検出され、この車速の大きさに応じたパルス信号が後述するコントローラユニット7に供給される。
【0025】
さらに、操舵補助モータ8に通電される電流を検出する電流検出手段としての電流検出回路15が設けられ、この電流検出回路15で操舵補助モータ8に流れる実電流が検出され、その大きさに応じたアナログ電圧信号からなる実電流検出値iが、コントローラユニット7に供給される。
【0026】
さらにまた、操舵補助モータ8の回転速度を検出する例えば操舵補助モータ8の回転軸に取付けられたモータ回転速度検出手段としてのタコジェネレータ16が設けられ、このタコジェネレータ16から操舵補助モータ8の回転速度と回転方向に応じた左切り方向回転時に負、右切り方向回転時に正となるアナログ電圧でなるモータ回転速度ωがコントローラユニット7に出力される。
【0027】
なおさらに、後述するバッテリ22の電圧を検出するバッテリ電圧センサ17を有し、このバッテリ電圧センサ17からアナログ電圧信号でなるバッテリ電圧Vがコントローラユニット7に供給される。
【0028】
コントローラユニット7は、図2に示すように、操舵トルクセンサ13から出力される操舵トルク検出値T、車速センサ14から出力されるパルス信号、電流検出回路15から出力される実電流検出値i、タコジェネレータ16から出力されるモータ回転速度ω及びバッテリ電圧センサ17から出力されるバッテリ電圧Vを入力し且つ操舵補助モータ8の回転方向と回転速度とを制御するための操舵補助モータ8への駆動電流をデューティ制御するデューティ制御用信号を出力するマイクロコンピュータ18と、このマイクロコンピュータ18から出力されるデューティ制御用電流パルスが供給され、これに基づいて操舵補助モータ8の回転方向と回転速度とを制御するモータ駆動回路19とを備えている。
【0029】
ここで、マイクロコンピュータ18は、F/V変換機能及びA/D変換機能を備えた入力側インタフェース回路18a、マイクロプロセッサユニット等からなる演算処理装置(CPU)18b及びRAM,ROM等からなる記憶装置18c及び出力側インタフェース回路18cを有する。
【0030】
そして、入力インタフェース回路18aには、前記操舵トルクセンサ13からの操舵トルク検出値Tと車速センサ14からのパルス信号と電流検出回路15からの実電流検出値iとタコジェネレータ16からのモータ回転速度ωとバッテリ電圧センサ17からのバッテリ電圧Vが入力され、出力インタフェース回路18dからは操舵補助力発生方向を表す左切り方向信号LD及び右切り方向信号RDと、操舵補助モータ8に供給する電流をデューティ制御する左切りデューティ制御用電流パルスLP及び右切りデューティ制御用電流パルスRPと、モータ駆動回路19の通電を制御する通電制御信号CSとをモータ駆動回路19に出力する。
【0031】
また、演算処理装置18bは、後述する図5の演算処理を所定サンプリング時間ΔT(例えば5msec)毎に実行して、操舵トルクセンサ13の操舵トルク検出値Tとタコジェネレータ16のモータ回転速度ωとからステアリングホイール1を含む操舵系が操舵角が非操舵状態の中立位置から離れる方向に操舵角を増加させている操舵操作状態であるか中立位置側に戻す操舵戻し操作状態であるかを判定し、操舵戻し操作状態であるときに、車速検出器14のパルス信号をF/V変換した車速Vに応じたモータ印加電圧Vを操舵補助モータ8に印加するオープンループ制御を行い、それ以外のときには操舵トルクセンサ13で検出した操舵トルク検出値T及びモータ回転速度ωに基づいて目標電流値iを算出し、これと電流検出回路15で検出した実電流検出値iとに基づいて操舵補助モータ8を制御する電流フィードバック制御を行う。
【0032】
さらに、記憶装置18cには、予め演算処理装置18bの演算処理に必要な制御マップや演算式、プログラム等が格納されていると共に、演算処理装置18bの演算過程で必要な演算結果を逐次記憶する。
【0033】
一方、モータ駆動回路19は、4個のMOSFET等のスイッチング素子T1〜T4を2個づつ直列に接続して2組の直列回路を構成し、これら直列回路のスイッチング素子T1及びT2間とT3及びT4間との間に操舵補助モータ8を接続し、且つスイッチング素子T1及びT3の入力側が互いに接続されてモータリレー20、キースイッチ21を介して負極側が接地されたバッテリ22の正極側に接続され、スイッチング素子T2及びT4の出力側が互いに接続されて接地されて、所謂Hブリッジ回路に構成されている。
【0034】
そして、スイッチング素子T1及びT3に夫々マイクロコンピュータ18の出力側インタフェース回路18dから出力される左切り方向信号LD及び右切り方向信号RDが、スイッチング素子T4及びT2に夫々マイクロコンピュータ18の出力側インタフェース回路18dから出力される左切りデューティ制御用電流パルスLP及び右切りデューティ制御用電流パルスRPが夫々供給され、モータリレー20のリレーコイルの一端がスイッチング素子としてのNPNトランジスタ24を介してキースイッチ21に接続されていると共に、他端が接地され、このトランジスタ23にマイクロコンピュータ18の出力側インタフェース回路18dから出力される通電制御信号CSが供給される。
【0035】
さらに、操舵補助モータ8と直列に電流検出用の抵抗Rが接続され、この抵抗の両端が夫々オペアンプ等で構成される電流検出回路15に接続され、この電流検出回路15で通電方向を正負の符号で表すアナログ信号でなる実電流検出値iがコントローラユニット7に出力される。ここで、電流検出回路15は、高検出精度を必要とせず、検出精度が比較的低く誤差が比較的大きい±1A程度のものを適用することができる。
【0036】
次に、上記実施形態の動作をマイクロコンピュータ18における演算処理装置18bで実行される操舵補助制御処理手順を示す図3を伴って説明する。
図3の操舵補助制御処理は、メインプログラムとして実行され、先ずステップS1で、モータ駆動回路19に通電を開始するモータリレー20をオン状態とする通電制御信号CSをオン状態とし、次いでS2に移行して操舵トルクセンサ13で検出された操舵トルク検出値Tを読込み、次いでステップS3に移行して、操舵トルク検出値Tの絶対値が予め設定された不感帯幅を規定する所定値T未満であるか否かを判定し、|T|≧Tであるときには、ステアリンホイール1の操舵状態であると判断してステップS4に移行する。
【0037】
このステップS4では、車速センサ14で検出したパルス信号をF/V変換した車速検出値Vを読込み、次いでステップS5に移行して、読込んだ車速検出値Vをもとに図4に示す車速をパラメータとして操舵トルク検出値Tとモータ基準駆動電流iとの関係を表す制御マップの何れかの特性線を選定する制御マップ選定処理を行ってからステップS6に移行する。
【0038】
ここで、制御マップは、図4に示すように、操舵トルク検出値Tが不感帯を規定する“0”を挟む設定値+T及び−Tの間であるときには基準駆動電流iが“0”となり、操舵トルク検出値Tが設定値+T及び−Tを越えて正方向又は負方向に増加すると、その増加に応じて基準駆動電流iが折れ線状に増加するように設定され、そして車速が大きくなるに従って折れ線の傾斜角が小さくなるように設定されている。
【0039】
ステップS6では、ステップS2で読込んだ操舵トルク検出値TをもとにステップS5で選定され制御マップを参照して、操舵補助モータ8に対する基準電流iを算出し、次いでステップS7に移行して、タコジェネレータ16で検出したモータ回転速度ωを読込み、次いでステップS8に移行して、下記(1)式の演算を行って操舵補助モータ8に対する目標電流iを算出する。
【0040】
=i−K・ω …………(1)
ここで、Kは操舵系に要求される操舵安定性を達成するに足る所定のダンピングゲインである。
【0041】
次いで、ステップS9に移行して、電流検出回路15の実電流検出値iを読込み、次いでステップS10に移行して、下記(2)式の演算を行って、デューティ比Dを算出する。
【0042】
D=K(i−i) …………(2)
ここに、Kは制御ゲインであって、目標電流iと実電流検出値iとの許容誤差範囲(例えば数A程度)を見込んで十数〜数十程度の値に設定される。
【0043】
次いで、ステップS11に移行して、前記ステップS2で読込まれた操舵トルク検出値Tが零を含む負であるか否かを判定し、T≦0であるときには左切り状態であると判断してステップS12に移行し、左切り方向信号LDをオン状態とし、且つ右切り方向信号RDをオフ状態とすると共に、ステップS10で算出されたデューティ比Dの左切りデューティ制御用電流パルスLPを出力し、且つオフ状態の右切りデューティ制御用電流パルスRPを出力してからステップS14に移行し、T>0であるときには右切り状態であると判断してステップS13に移行し、右切り方向信号RDをオン状態とし、且つ左切り方向信号LDをオフ状態とすると共に、ステップS10で算出されたデューティ比Dの右切りデューティ制御用電流パルスRPを出力し、且つオフ状態の左切りデューティ制御用電流パルスLPを出力してからステップS14に移行する。
【0044】
ステップS14では、操舵補助制御処理を終了するか否かを判定し、操舵補助制御処理を継続する場合には、前記ステップS2に戻り、操舵補助制御処理を終了する場合にはステップS15に移行して、モータ駆動回路19に対する通電制御信号CSをオフ状態としてから操舵補助制御処理を終了する。
【0045】
一方、前述したステップS3の判定結果が、|T|<Tであるときには、操舵トルク検出値Tが不感帯内にあり、非操舵状態又は操舵戻し操作状態であると判断してステップS16に移行し、タコジェネレータ16で検出したモータ回転速度ωを読込み、次いでステップS17に移行して、モータ回転速度ωが予め設定した設定速度ωを越えているか否かを判定し、ω≦ωであるときには操舵戻し状態ではなく単なる非操舵状態であると判断して前記ステップS3に移行し、ω>ωであるときには、モータ回転速度が速く中立位置側への操舵戻し操作状態であると判断してステップS18に移行する。
【0046】
このステップS18では、車速センサ14で検出した車速検出値Vを読込み、次いでステップS19に移行して、車速検出値Vをもとに記憶装置18cに予め格納された図5に示す車速検出値Vとモータ印加電圧Vとの関係を表す印加電圧算出マップを参照してモータ印加電圧Vを算出する。
【0047】
ここで、モータ印加電圧算出マップは、図5に示すように、車速検出値Vが“0”近傍の設定値V以下であるときには印加電圧Vが“0”となり、設定値Vを越えると車速検出値Vの増加に応じて印加電圧Vが比較的急峻に増加し、設定値Vに達すると、中速域となる設定値Vまでの間印加電圧Vが一定値を維持し、車速検出値Vが設定値Vを越えると車速検出値Vの増加に伴って印加電圧Vが比較的急峻に減少し、車速検出値Vが高速域となる設定値Vを越えると印加電圧Vが再び“0”に復帰するように設定されている。
【0048】
次いで、ステップS20に移行して、バッテリ電圧センサ17で検出したバッテリ電圧Vを読込み、次いでステップS21に移行して、下記(3)式に従ってデューティ比Dを算出してからステップS22に移行する。
【0049】
D=V/V …………(3)
このステップS22では、モータ回転速度ωが零を含む負であるか否かを判定し、ω≦0であるときには左切り方向への操舵戻り状態であると判断して前記ステップS12に移行し、ω>0であるときには右切り方向への操舵戻り状態であると判断して前記ステップS13に移行する。
【0050】
この図3の処理が電動機制御手段に対応し、この内、ステップS2,S3,S16,S17の処理が操舵状態検出手段に対応し、ステップS4〜S13の処理がフィードバック制御手段に対応し、ステップS16〜S22の処理がオープンループ制御手段に対応している。
【0051】
したがって、今、キースイッチ21がオフ状態で車両が停止状態にあるものとすると、この状態では、コントローラユニット7の電源が遮断状態にあり、モータ駆動回路19のモータリレー20もオフ状態となって、電動モータ8への通電が遮断状態となっている。
【0052】
この停止状態で、キースイッチ21をオン状態とすることにより、コントローラユニット7の各部に電源が投入され、マイクロコンピュータ18で処理が開始される。このとき、演算処理装置18bで図3の操舵補助制御処理が実行開始され、ステップS1でオン状態の通電制御信号CSをモータ駆動回路19のトランジスタ23に出力する。
【0053】
このため、トランジスタ23がオン状態となって、モータリレー20がオン状態となり、バッテリー22からの直流電力がHブリッジ回路に供給開始される。このときステアリングホイール1を操舵していないときには、操舵トルクセンサ13の操舵トルク検出値Tは略“0”となっている。
【0054】
このため、ステップS3からステップS16に移行するが、操舵補助モータ8が回転停止しており、モータ回転速度ωが“0”であるので、ステップS17からステップS4に移行する。
【0055】
このとき、車速検出値Vが“0”であるので、ステップS5で図4に示す特性線の内傾斜が一番大きい特性線Lに対応する制御マップが選択されるが、操舵トルク検出値Tが“0”であるので、ステップS6で算出されるモータ基準駆動電流iも“0”となる。
【0056】
一方、操舵補助モータ8が停止しているので、電流検出回路15で検出される実電流検出値iも“0”であるので、ステップS10で算出されるデューティ比Dも“0”となり、ステップS11からステップS12に移行して左方向信号LDをオン状態、右方向信号RDをオフ状態とし、左切りデューティ制御用電流パルスLPをデューティ比“0”即ちオフ状態を維持し、さらに右切りデューティ制御用電流パルスRPをオフ状態に維持する。
【0057】
このため、モータ駆動回路19では、スイッチング素子T1のみがオン状態となり、他のスイッチング素子T2〜T4がオフ状態となるので、H型ブリッジ回路には電流が流れず、電動モータ8は非通電状態に維持され、この電動モータ8で発生する操舵補助トルクは“0”を維持し、非操舵状態が継続される。
【0058】
この停車状態で、時点tでステアリングホイール1を左切りする所謂据え切りを行うと、これに応じて操舵トルクセンサ13で検出される操舵トルク検出値Tが不感帯を規定する設定値Tを越えて負方向に増加する。
【0059】
このように操舵トルク検出値Tの絶対値が設定値Tより大きくなると、図3の処理において、ステップS3からステップS4に移行して、操舵トルク検出値Tに基づいてモータ基準駆動電流iが算出され、これとモータ回転速度ω(=0)とに基づいてモータ目標電流iが算出され、これと電流検出回路15で検出された実電流検出値iとの差値に基づいてデューティ比Dが算出される(ステップS10)。そして、操舵トルク検出値Tが負であるので、ステップS7からステップS8に移行して、左方向信号LDをオン状態、右方向信号RDをオフ状態とし、左切りデューティ制御用電流パルスLDを算出されたデューティ比Dに応じたオン・オフ比とし、右切りデューティ制御用電流パルスRDをオフ状態に維持させる。
【0060】
このため、モータ駆動回路19のスイッチング素子T1がオン状態を継続し、これに加えてスイッチング素子T4がデューティ比Dでオン・オフするので、電動モータ8にデューティ比Dに応じた左切り用の駆動電流iが流れることになり、電動モータ8がフィードバック制御により回転駆動されて操舵トルク検出値Tに応じた左切り用操舵補助トルクを発生して軽い操舵を行うことができる。
【0061】
その後、据え切りを終了すると、操舵トルク検出値Tが略“0”の初期状態に戻り、その後車両を例えば中車速で直進走行させてからステアリングホイール1を例えば右切りして定常円旋回状態とすると、これに応じて操舵トルク検出値Tが正方向に増加したのち一定値となると共に、車速に応じた制御マップが選択されて、電動モータ8の駆動電流がフィードバック制御される。
【0062】
その後、定常円旋回状態から直進走行状態に復帰するために、ステアリングホイール1を手放し状態又はこれに近い状態として操舵戻し操作状態とすると、このときの操舵トルク検出値Tは略“0”となることから図3の処理において、ステップS3からステップS16に移行し、操舵系はセルフアライニングトルクによって操舵系が左切り方向に回転して非操舵状態での中立位置側に戻ることになる。
【0063】
このとき、定常円旋回状態から操舵戻し状態となった初期状態では、モータ回転速度ωが略“0”であるので、ステップS17からステップS4に移行して、前述した操舵補助モータ8のフィードバック制御が継続されることになるが、操舵トルク検出値Tが“0”であることにより、ステップS8で算出される目標電流iは略“0”となり、操舵補助モータ8で発生する操舵補助トルクが略零となる。
【0064】
このため、セルフアライニングトルクによって、車輪が中立位置側に戻されることにより、操舵系が左切り方向に回転し、これによって操舵補助モータ8も左切り方向に回転駆動されることになり、そのモータ回転速度ωが設定速度ωを越えると、操舵戻し操作状態であると判断してステップS17からステップS18に移行し、中車速走行状態であるので、図5の制御マップを参照して比較的大きなモータ印加電圧Vが設定される。
【0065】
このモータ印加電圧Vをバッテリ電圧Vで除することにより、デューティ比Dが算出され、次いでステップS22に移行して、操舵補助モータ8が左切り方向に回転駆動されていることにより、モータ回転速度ωが負となるため、ステップS12に移行して、前述した左切り状態と同様にモータ駆動回路19が制御されて、モータ印加電圧Vが操舵補助モータ8に印加されることにより、操舵補助モータ8がオープンループ制御状態となり、この操舵補助モータ8で発生する摩擦力に抗して操舵補助モータ8が回転駆動されることにより、素早く安定した操舵戻し操作を行うことができる。
【0066】
このように、操舵戻し操作状態では、操舵補助モータ8がオープンループの電圧制御状態となるので、操舵補助モータ8の回転により逆起電力が発生し、このときの逆起電力定数をKとし、操舵補助モータ8で発生する回生電流を含む実電流値をi、コイル抵抗をRとすると、モータ印加電圧Vは下記(4)式で表すことができる。
【0067】
=i・R+K・ω …………(4)
この(4)式から明らかなように、印加電圧Vが一定値に制御されるので、モータ回転速度ωが増加すると、操舵補助モータ8に供給される実電流値iは低下することになる。
【0068】
この結果、モータ印加電圧Vが多少大き過ぎてモータ回転速度ωが速くなり過ぎたとしても、これに応じて実電流値iが減少することにより、操舵補助モータ8で発生する操舵補助トルクは減少することになるので、モータ回転速度ωが過度に大きくなることを確実に防止することができ、適正な回転速度で操舵戻し操作が行われる。
【0069】
そして、車両が直進走行状態に復帰した時又はその途中で、運転者がステアリングホイール1を再度握ってステアリングホイール1の回転を停止させると、このときの操舵補助モータ8によって発生している操舵補助トルクが操舵トルクセンサ13で検出されることから、その操舵トルク検出値Tが不感帯を規定する設定値Tを越える比較的大きな値となることから、図3の処理でステップS3からステップS4に移行して、右切り相当のフィードバック制御が開始されることになり、操舵補助モータ8に右切り方向の操舵補助トルクが発生されて、その回転が停止される。
【0070】
また、車輪が直進走行状態となる中立状態に戻っても手放し状態を継続している場合には、操舵補助モータ8で左切り用の操舵補助トルクを発生している関係で操舵系がさらに左切り方向に回転しようとするが、この状態ではセルフアライニングトルクに抗する状態となるので、操舵補助モータ8のモータ回転速度ωが減少し、この状態で図3の処理におけるステップS17からステップS4に移行して、フィードバック制御状態に復帰する。このときには、操舵補助モータ8で発生する回生電流も少ないので、フィードバック制御を行った場合でも回生電流の影響を受けることがない。
【0071】
さらに、操舵戻し操作状態であっても、車速が零に近い停止寸前の車速であるときや、高車速状態であるときには、操舵補助モータ8で発生する回生電流の影響が少ないので、図3の処理におけるステップS18〜S22のオープンループ制御を行うが図5のモータ印加電圧算出マップを参照したときにモータ印加電圧Vが“0”となることにより、操舵補助モータ8の回転駆動を停止させる。
【0072】
このように、上記実施形態によると、車両が旋回走行状態となっている操舵操作状態からステアリングホイール1を手放し状態とする操舵戻し操作状態に移行したときに、操舵補助モータ8がその実電流値iを使用するフィードバック制御状態から所定のモータ印加電圧Vを操舵補助モータ8に印加するオープンループ制御状態に切換わることから、電流検出回路15を使用することなくモータ制御を行うことができ、電流検出回路15として、検出精度の高いものを使用する必要がなく、全体のコストを低減することができる。
【0073】
なお、上記実施形態においては、モータ回転速度ωを検出するモータ回転速度検出手段としてタコジェネレータ16を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータの回転方向と回転速度に応じたパルス信号を出力するエンコーダを適用することもでき、さらには、モータ電流iとモータ電圧VM0とを検出し、これらから下記(4)式に従ってモータ回転速度ωを推定するようにしてもよい。
【0074】
ω=(VM0−R・i)/K(Kは定数) …………(4)
また、上記実施形態においては、コントローラユニット7をマイクロコンピュータ18を使用して構成した場合について説明したが、これに限らず、関数発生器、減算器、乗算器、パルス幅変調回路等を電子回路を組み合わせて構成することもでき、さらには、マイクロコンピュータ18の演算処理装置18bでデューティ制御用電流パルスLP,RPを形成することを省略して、外部にパルス幅変調回路を設けるようにしてもよい。
【0075】
さらに、モータ駆動回路19も上記構成に限定されるものではなく、H型ブリッジ回路を構成するスイッチング素子はトランジスタやリレー等の他の任意のスイッチング素子を適用することができる。
【0076】
さらにまた、上記実施形態においては、制御マップを使用して操舵トルク検出値Tに対する基準電流iを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基準電流iを操舵トルク検出値Tの比例項、微分項を使用して算出するPD制御やこれに積分項を加えたPID制御を行うこともでき、この場合には、各比例ゲイン、微分ゲイン及び積分ゲインを車速に応じて変更するようにすればよい。
【0077】
同様に、モータ印加電圧Vも図5のモータ印加電圧算出マップを参照して求める場合に限らず、その特性線を数式で表し、この数式に従ってモータ印加電圧を演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】図1のコントローラユニットの具体例を示すブロック図である。
【図3】コントロールユニットにおけるマイクロコンピュータの操舵補助制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図4】車速をパラメータとした操舵トルク検出値とモータ目標駆動電流との関係を表す制御マップを示す特性線図である。
【図5】車速とモータ印加電圧との関係を表す制御マップを示す特性線図である。
【符号の説明】
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
7 コントローラユニット
8 操舵補助モータ
13 操舵トルクセンサ
14 車速センサ
15 電流検出回路
16 タコジェネレータ
17 バッテリ電圧センサ
18 マイクロコンピュータ
19 モータ駆動回路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering that performs light steering by detecting a steering torque applied to a steering system by a steering torque detecting unit and controlling a steering assist force generated by an electric motor according to the detected value. In particular, a stable return characteristic can be obtained at the time of steering return.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional electric power steering control device, there is a control device described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-67266 (hereinafter simply referred to as a conventional example).
[0003]
In this conventional example, an electric motor for applying a steering assist force to a steering system is connected to an H-bridge circuit composed of four switching elements, and an ON signal is supplied to one of a pair of diagonal switching elements of the H-bridge circuit. In the electric power steering apparatus having the motor driving means for driving the motor forward and reverse by supplying the pulse width modulation signal to the other side, when the return state of the steering system is detected, the ON signal of the H-bridge circuit is turned on. By changing to a pulse width modulation signal based on a return control signal corresponding to the speed signal, a counter electromotive force generated by a regenerative action when the motor rotates in the opposite direction due to the reaction force from the tire is controlled. A power steering device is described.
[0004]
Here, the operation of the motor rotation speed signal is performed by inserting a resistor in series with the motor to detect the direction and level of the motor current as a voltage signal, and to apply this voltage signal to the motor or the measured system of the motor driving means. In order to detect the motor current without affecting the motor current, the motor current is detected by supplying the detection accuracy to the motor current detecting means with high accuracy and little change over time, and the motor voltage is detected by the motor voltage detecting means. This is performed by calculating the motor rotation speed by the motor rotation speed calculation unit based on the detection signals of the current detection unit and the motor voltage detection unit.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional electric power steering apparatus, the regenerative current due to the back electromotive force of the motor at the time of the return of the steering system can be compensated to make the motor current converge to the target current. Since the motor current is as small as about 1 A at the maximum when the maximum current value is 35 A, for example, it is necessary to apply current detection means having high detection accuracy as described above, and there is an unsolved problem that the cost increases.
[0006]
By the way, if the detection accuracy of the motor current detecting means is poor, the control for compensating for the regenerative current due to the back electromotive force of the motor at the time of return is performed or the return characteristic of the steering system is unstable because it is not performed. Become.
[0007]
Further, in the conventional example described above, because the current feedback control is employed, if the target current is too large at the time of return, the current flows even if the return speed of the steering wheel is large and the motor rotation speed is large. There is also an unsolved problem that the return characteristic is too good and the convergence to the neutral position in the non-steering state is deteriorated.
[0008]
Therefore, the present invention has been made by focusing on the unsolved problem of the conventional example described above, and a stable return characteristic can be obtained even when the motor current is detected by current detection means having low detection accuracy. It is another object of the present invention to provide a control device for an electric power steering device which can improve the convergence of a non-steering state to a neutral position even when the motor rotation speed is high.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a control device for an electric power steering device according to claim 1 includes a steering torque detecting means for detecting a steering torque applied to a steering system, and a steering assist force applied to the steering system. And a motor control means for controlling the motor based on at least a steering torque detection value of the steering torque detection means and a current detection value of the current detection means. In the control apparatus for an electric power steering, the electric motor control means includes: a steering state detecting means for detecting a steering operation and a steering return operation of the steering system; a steering return operation detected by the steering state detecting means; Open-loop control for controlling the voltage applied to the electric motor when the steering torque detection value of the torque detection means is near the non-steering state value; A loop control unit, is characterized in that it comprises a feedback control means for said motor for feedback control based on the steering torque detection value and the current detection value when other than the above.
[0010]
In the invention according to the first aspect, the open-loop control state in which a predetermined voltage is applied to the electric motor in the steering return state in which the steering wheel is released from the steering state or in a state close to the steering wheel is set, so that the electric motor current is detected. The motor is controlled without using the current detecting means.
[0011]
Further, in the control device for the electric power steering apparatus according to claim 2, in the invention according to claim 1, the steering state detecting means is such that a steering torque detection value of the steering torque detecting means is near a non-steering state value; In addition, when the motor rotation speed exceeds the set rotation speed, it is configured to detect that it is in the steering return operation state.
[0012]
In the invention according to the second aspect, the steering return operation state can be reliably detected from the detected steering torque value and the motor rotation speed.
Further, a control device for an electric power steering device according to a third aspect is configured such that in the invention according to the first aspect, the open loop control means sets a voltage applied to the electric motor in accordance with a vehicle speed. It is characterized in that the applied voltage can be changed according to the vehicle speed.
[0013]
Further, in the control device for an electric power steering apparatus according to a fourth aspect, in the invention according to the third aspect, the open-loop control means sets a voltage applied to the electric motor to a predetermined value only in a low to middle vehicle speed range. The open-loop control is performed only in a vehicle speed range that requires steering return operation control.
[0014]
【The invention's effect】
According to the invention according to claim 1, when the steering torque detection value becomes close to the non-steering state value at the time of the return operation of the steering system, the feedback control using the current detection value of the current detection means to the electric motor is performed. Since the control is changed to the open-loop control for applying a predetermined voltage, the detection accuracy of the current detection means is not affected, and the voltage control is performed. As a result, the effect of improving the convergence to the neutral position in the non-steering state can be obtained even when the applied voltage is somewhat too large.
[0015]
According to the second aspect of the present invention, when the detected steering torque is near the non-steering state value and the motor rotation speed is higher than the set speed, the steering return operation state is determined, so that the steering return operation state can be accurately determined. The effect of being able to detect is obtained.
[0016]
Further, according to the third aspect of the present invention, since the open loop control means sets the voltage applied to the electric motor according to the vehicle speed, it is possible to perform control according to the presence or absence of the effect of the regenerative current at the time of return. The effect is obtained.
[0017]
Still further, according to the invention according to claim 4, the open loop control means sets the voltage applied to the electric motor to the predetermined value only in the low and middle vehicle speed ranges, so that the effect of the regenerative current at the time of return is large. The effect is obtained that the return characteristics can be reliably stabilized in the low to middle vehicle speed range.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. A steering wheel 1 is connected to an upper end of a steering shaft 2, and the steering shaft 2 is supported by a fixed portion and extends downward. The pinion 3 is mounted on the section.
[0019]
The pinion 3 meshes with a rack 4 extending horizontally in the vehicle width direction to form a steering gear, and a rotational motion of the steering wheel 1 around the steering shaft 2 is converted into a linear motion (translational motion) of the rack 4. You.
[0020]
Both ends of the horizontally extending rack 4 are connected to knuckles and steered wheels 6 via tie rods 5, respectively, and the left and right steered wheels 6 are steered by the rack 4 moving horizontally (translational movement). Is done.
[0021]
A ring gear 11 constituting a speed reducer is coaxially fixed above the pinion 3 in the steering shaft 2, and a ring gear 10 connected to a drive shaft 9 of a steering assist motor 8 as an electric motor meshes with the ring gear 11. The steering assist motor 8 is controlled so as to generate a steering assist force according to the steering torque by the duty-controlled pulse power output from the control unit 7 described later.
[0022]
Further, a torque detection mechanism 12 is provided above the ring gear 11 in the steering shaft 2. The torque detection mechanism 12 includes a torsion bar (not shown) that connects the lower end of the steering shaft 2 and the upper end of the pinion 3, and a steering torque sensor 13 disposed on the outer periphery thereof.
[0023]
The steering torque sensor 13 detects the steering torque from the torsion amount of the torsion bar, and corrects the steering torque according to the magnitude of the steering torque and by turning the steering wheel 1 rightward (counterclockwise with respect to the input from the pinion 3). A value and a torque detection value T which is a negative analog voltage signal when the steering wheel 1 is turned left (clockwise with respect to the input from the pinion 3) are supplied to a controller unit 7 described later.
[0024]
Further, the vehicle is equipped with a vehicle speed sensor 14 for detecting the vehicle speed. The vehicle speed sensor 14 detects the vehicle speed in the front-rear direction of the vehicle, and a pulse signal corresponding to the vehicle speed is supplied to a controller unit 7 described later. You.
[0025]
Further, a current detecting circuit 15 is provided as current detecting means for detecting a current supplied to the steering assist motor 8, and the current detecting circuit 15 detects an actual current flowing through the steering assist motor 8, and according to the magnitude thereof. An actual current detection value i composed of the analog voltage signal is supplied to the controller unit 7.
[0026]
Further, there is provided a tachogenerator 16 for detecting the rotational speed of the steering assist motor 8, for example, as a motor rotational speed detecting means attached to the rotating shaft of the steering assist motor 8. The motor rotation speed ω, which is an analog voltage that is negative when rotating in the left-turn direction and positive when rotating in the right-turn direction, is output to the controller unit 7 according to the speed and the rotation direction.
[0027]
The battery voltage sensor 17 detects a voltage of a battery 22 described later. The battery voltage sensor 17 outputs a battery voltage V which is an analog voltage signal. B Is supplied to the controller unit 7.
[0028]
As shown in FIG. 2, the controller unit 7 includes a steering torque detection value T output from the steering torque sensor 13, a pulse signal output from the vehicle speed sensor 14, an actual current detection value i output from the current detection circuit 15, Motor rotation speed ω output from tachogenerator 16 and battery voltage V output from battery voltage sensor 17 B And a microcomputer 18 for outputting a duty control signal for duty-controlling the drive current to the steering assist motor 8 for controlling the rotation direction and rotation speed of the steering assist motor 8, and an output from the microcomputer 18. And a motor drive circuit 19 for controlling the rotation direction and rotation speed of the steering assist motor 8 based on the supplied duty control current pulse.
[0029]
Here, the microcomputer 18 includes an input-side interface circuit 18a having an F / V conversion function and an A / D conversion function, an arithmetic processing unit (CPU) 18b including a microprocessor unit and the like, and a storage device including RAM, ROM and the like. 18c and an output-side interface circuit 18c.
[0030]
The input interface circuit 18a includes a steering torque detection value T from the steering torque sensor 13, a pulse signal from the vehicle speed sensor 14, an actual current detection value i from the current detection circuit 15, and a motor rotation speed from the tachogenerator 16. ω and the battery voltage V from the battery voltage sensor 17 B Is input from the output interface circuit 18d, and a left-turning direction signal LD and a right-turning direction signal RD representing the steering assist force generation direction, and a left-turning duty control current pulse LP for duty-controlling the current supplied to the steering assist motor 8. And a right-turn duty control current pulse RP and an energization control signal CS for controlling energization of the motor drive circuit 19 are output to the motor drive circuit 19.
[0031]
The arithmetic processing device 18b executes the arithmetic processing of FIG. 5 described later every predetermined sampling time ΔT (for example, 5 msec), and detects the steering torque detection value T of the steering torque sensor 13 and the motor rotation speed ω of the tachogenerator 16. It is determined whether the steering system including the steering wheel 1 is in the steering operation state in which the steering angle is increasing in the direction in which the steering angle is away from the neutral position in the non-steering state or in the steering return operation state in which the steering angle is returned to the neutral position side. When the vehicle is in the steering return operation state, the motor application voltage V corresponding to the vehicle speed V obtained by F / V converting the pulse signal of the vehicle speed detector 14 is obtained. M Is applied to the steering assist motor 8, and at other times, the target current value i is determined based on the steering torque detection value T detected by the steering torque sensor 13 and the motor rotation speed ω. * Is calculated, and based on this and the actual current detection value i detected by the current detection circuit 15, current feedback control for controlling the steering assist motor 8 is performed.
[0032]
Further, the storage device 18c stores in advance control maps, arithmetic expressions, programs, and the like necessary for the arithmetic processing of the arithmetic processing device 18b, and sequentially stores the arithmetic results required in the arithmetic process of the arithmetic processing device 18b. .
[0033]
On the other hand, the motor drive circuit 19 forms two sets of series circuits by connecting two switching elements T1 to T4 such as four MOSFETs in series, and forms two sets of series circuits. The steering assist motor 8 is connected between T4 and T4. The input sides of the switching elements T1 and T3 are connected to each other, and the negative side is connected to the positive side of the grounded battery 22 via the motor relay 20 and the key switch 21. The output sides of the switching elements T2 and T4 are connected to each other and grounded to form a so-called H-bridge circuit.
[0034]
The left-turn direction signal LD and the right-turn direction signal RD output from the output interface circuit 18d of the microcomputer 18 to the switching elements T1 and T3, respectively, are output to the output interface circuit of the microcomputer 18 to the switching elements T4 and T2, respectively. A left-turn duty control current pulse LP and a right-turn duty control current pulse RP output from 18d are supplied, respectively, and one end of a relay coil of the motor relay 20 is connected to the key switch 21 via an NPN transistor 24 as a switching element. The transistor 23 is connected and the other end thereof is grounded. An energization control signal CS output from the output side interface circuit 18 d of the microcomputer 18 is supplied to the transistor 23.
[0035]
Further, a resistance R for current detection is connected in series with the steering assist motor 8, and both ends of the resistance are connected to a current detection circuit 15 composed of an operational amplifier or the like. An actual current detection value i, which is an analog signal represented by a sign, is output to the controller unit 7. Here, the current detection circuit 15 does not require high detection accuracy, and a current detection circuit having a relatively low detection accuracy and a relatively large error of about ± 1 A can be applied.
[0036]
Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIG. 3 showing a steering assist control processing procedure executed by the arithmetic processing unit 18b in the microcomputer 18.
The steering assist control process of FIG. 3 is executed as a main program. First, in step S1, the energization control signal CS for turning on the motor relay 20 for starting energization of the motor drive circuit 19 is turned on, and then the process proceeds to S2. Then, the steering torque detection value T detected by the steering torque sensor 13 is read, and then the process proceeds to step S3, where the absolute value of the steering torque detection value T is set to a predetermined value T that defines a preset dead zone width. 0 It is determined whether or not | T | ≧ T 0 If so, it is determined that the steering wheel 1 is in the steering state, and the process proceeds to step S4.
[0037]
In this step S4, the vehicle speed detection value V obtained by F / V converting the pulse signal detected by the vehicle speed sensor 14 is read. Then, the process proceeds to step S5, and based on the read vehicle speed detection value V, the vehicle speed shown in FIG. Is the steering torque detection value T and the motor reference drive current i T After performing a control map selection process of selecting any one of the characteristic lines of the control map representing the relationship with the control map, the process proceeds to step S6.
[0038]
Here, as shown in FIG. 4, the control map indicates that the detected steering torque T is a set value + T sandwiching “0” defining the dead zone. 0 And -T 0 , The reference drive current i T Becomes “0” and the steering torque detection value T becomes the set value + T 0 And -T 0 , The reference drive current i increases in the positive or negative direction. T Is set to increase in a polygonal line shape, and the inclination angle of the polygonal line is set to decrease as the vehicle speed increases.
[0039]
In step S6, the reference current i to the steering assist motor 8 is referred to by referring to the control map selected in step S5 based on the steering torque detection value T read in step S2. T Then, the process proceeds to step S7 to read the motor rotation speed ω detected by the tachogenerator 16, and then proceeds to step S8 to perform the calculation of the following equation (1) to calculate the target current for the steering assist motor 8. i * Is calculated.
[0040]
i * = I T -K D ・ Ω ………… (1)
Where K D Is a predetermined damping gain sufficient to achieve the steering stability required for the steering system.
[0041]
Next, the process proceeds to step S9 to read the actual current detection value i of the current detection circuit 15, and then proceeds to step S10 to calculate the duty ratio D by performing the calculation of the following equation (2).
[0042]
D = K C (I * -I) ............ (2)
Where K C Is a control gain, and a target current i * In consideration of the allowable error range (for example, about several A) between the actual current detection value i and the actual current detection value i, the value is set to about ten to several tens.
[0043]
Next, the process proceeds to step S11, where it is determined whether the steering torque detection value T read in step S2 is negative including zero, and when T ≦ 0, it is determined that the vehicle is in a left-turn state. In step S12, the left turn direction signal LD is turned on, the right turn direction signal RD is turned off, and a left turn duty control current pulse LP having the duty ratio D calculated in step S10 is output. Then, after outputting the right-turn duty control current pulse RP in the OFF state, the process proceeds to step S14. If T> 0, it is determined that the vehicle is in the right-turn state, and the process proceeds to step S13, where the right-turn direction signal RD Is turned on, the left turn direction signal LD is turned off, and the right turn duty control current pulse R of the duty ratio D calculated in step S10 is set. Outputs, and proceeds from the output of the left turn duty control current pulses LP in the OFF state in step S14.
[0044]
In step S14, it is determined whether or not to end the steering assist control process. If the steering assist control process is to be continued, the process returns to step S2. If the steering assist control process is to be ended, the process proceeds to step S15. Then, after the energization control signal CS to the motor drive circuit 19 is turned off, the steering assist control process ends.
[0045]
On the other hand, the result of the determination in step S3 is | T | <T 0 When it is determined that the steering torque detection value T is within the dead zone and that the steering torque is in the non-steering state or the steering returning operation state, the process proceeds to step S16, and the motor rotation speed ω detected by the tachogenerator 16 is read. The process proceeds to S17, where the motor rotation speed ω is set at the preset speed ω. 0 Ω ≦ ω 0 , It is determined that the vehicle is not in the steering return state but in the mere non-steering state, and the routine proceeds to step S3, where ω> ω 0 If, it is determined that the motor rotation speed is high and the steering is returned to the neutral position side, and the process proceeds to step S18.
[0046]
In this step S18, the vehicle speed detection value V detected by the vehicle speed sensor 14 is read, and then the process proceeds to step S19, where the vehicle speed detection value V shown in FIG. And motor applied voltage V M Motor applied voltage V with reference to the applied voltage calculation map M Is calculated.
[0047]
Here, the motor applied voltage calculation map is, as shown in FIG. 1 When it is less than or equal to M Becomes “0” and the set value V 1 Exceeds the applied voltage V according to the increase of the vehicle speed detection value V. M Increases relatively steeply, and the set value V 2 Reaches the middle speed range V 3 Applied voltage V M Maintains a constant value, and the vehicle speed detection value V becomes the set value V 3 Exceeds the applied voltage V as the vehicle speed detection value V increases. M Decreases relatively steeply, and the vehicle speed detection value V becomes the set value V at which the vehicle speed is in the high speed range. 4 Exceeds the applied voltage V M Is set to return to “0” again.
[0048]
Next, the process proceeds to step S20, in which the battery voltage V detected by the battery voltage sensor 17 is detected. B Then, the process proceeds to step S21, calculates the duty ratio D according to the following equation (3), and then proceeds to step S22.
[0049]
D = V M / V B ............ (3)
In this step S22, it is determined whether or not the motor rotational speed ω is negative including zero, and when ω ≦ 0, it is determined that the steering is returning to the left turning direction, and the process proceeds to step S12. If ω> 0, it is determined that the steering is returning to the right turning direction, and the process proceeds to step S13.
[0050]
The processing of FIG. 3 corresponds to the motor control means, of which the processing of steps S2, S3, S16, and S17 corresponds to the steering state detection means, and the processing of steps S4 to S13 corresponds to the feedback control means. The processing of S16 to S22 corresponds to the open loop control means.
[0051]
Therefore, assuming that the key switch 21 is off and the vehicle is in a stopped state, in this state, the power supply of the controller unit 7 is cut off and the motor relay 20 of the motor drive circuit 19 is also turned off. , The power supply to the electric motor 8 is cut off.
[0052]
When the key switch 21 is turned on in this stopped state, the power of each section of the controller unit 7 is turned on, and the microcomputer 18 starts processing. At this time, the arithmetic processing device 18b starts executing the steering assist control process shown in FIG. 3, and outputs an ON-state energization control signal CS to the transistor 23 of the motor drive circuit 19 in step S1.
[0053]
Therefore, the transistor 23 is turned on, the motor relay 20 is turned on, and the supply of DC power from the battery 22 to the H-bridge circuit is started. At this time, when the steering wheel 1 is not being steered, the steering torque detection value T of the steering torque sensor 13 is substantially “0”.
[0054]
For this reason, the process proceeds from step S3 to step S16, but since the steering assist motor 8 has stopped rotating and the motor rotation speed ω is “0”, the process proceeds from step S17 to step S4.
[0055]
At this time, since the vehicle speed detection value V is "0", the characteristic line L having the largest slope of the characteristic lines shown in FIG. 1 Is selected, but since the detected steering torque T is "0", the motor reference drive current i calculated in step S6 is selected. T Is also "0".
[0056]
On the other hand, since the steering assist motor 8 is stopped, the actual current detection value i detected by the current detection circuit 15 is also “0”, so that the duty ratio D calculated in step S10 is also “0”, The process proceeds from step S11 to step S12, in which the left direction signal LD is turned on, the right direction signal RD is turned off, the duty ratio "0", that is, the off state is maintained for the left turn duty control current pulse LP, and the right turn duty is further maintained. The control current pulse RP is maintained in the off state.
[0057]
Therefore, in the motor drive circuit 19, only the switching element T1 is turned on and the other switching elements T2 to T4 are turned off, so that no current flows through the H-type bridge circuit, and the electric motor 8 is turned off. , The steering assist torque generated by the electric motor 8 is maintained at "0", and the non-steering state is continued.
[0058]
In this stopped state, time t 1 When the steering wheel 1 is turned to the left, so-called stationary steering is performed, the steering torque detection value T detected by the steering torque sensor 13 in response to this setting value T defines the dead zone. 0 And increases in the negative direction.
[0059]
As described above, the absolute value of the detected steering torque T is equal to the set value T. 0 When it becomes larger, the process proceeds from step S3 to step S4 in the process of FIG. 3, and based on the detected steering torque value T, the motor reference drive current i T Is calculated, and based on this and the motor rotation speed ω (= 0), the motor target current i * Is calculated, and the duty ratio D is calculated based on the difference value between the current value and the actual current detection value i detected by the current detection circuit 15 (step S10). Then, since the detected steering torque value T is negative, the process proceeds from step S7 to step S8, where the left direction signal LD is turned on, the right direction signal RD is turned off, and the left turn duty control current pulse LD is calculated. The right / left duty control current pulse RD is maintained in an off state with an on / off ratio corresponding to the duty ratio D thus obtained.
[0060]
For this reason, the switching element T1 of the motor drive circuit 19 continues to be in the on state, and in addition, the switching element T4 is turned on and off at the duty ratio D. The drive current i flows, and the electric motor 8 is rotationally driven by the feedback control to generate a left-turn steering assist torque corresponding to the steering torque detection value T, thereby performing light steering.
[0061]
Thereafter, when the stationary steering is completed, the steering torque detection value T returns to the initial state of substantially “0”, and then the vehicle is driven straight ahead at, for example, a medium vehicle speed, and then the steering wheel 1 is turned right, for example, to a steady circular turning state. Then, in response to this, the steering torque detection value T increases in the positive direction and then becomes a constant value, and a control map according to the vehicle speed is selected, and the drive current of the electric motor 8 is feedback-controlled.
[0062]
Thereafter, in order to return from the steady circular turning state to the straight running state, when the steering wheel 1 is released or is in a state close to the released state and the steering wheel is returned to the steering operation state, the detected steering torque T at this time becomes substantially “0”. Therefore, in the process of FIG. 3, the process proceeds from step S3 to step S16, where the steering system rotates in the left-turn direction by the self-aligning torque, and returns to the neutral position side in the non-steering state.
[0063]
At this time, in the initial state in which the steering is returned from the steady circular turning state, the motor rotation speed ω is substantially “0”, so the process proceeds from step S17 to step S4, and the feedback control of the steering assist motor 8 described above is performed. Is continued, but since the steering torque detection value T is “0”, the target current i calculated in step S8 is calculated. * Becomes substantially "0", and the steering assist torque generated by the steering assist motor 8 becomes substantially zero.
[0064]
Therefore, the wheels are returned to the neutral position side by the self-aligning torque, so that the steering system rotates in the left-turning direction, whereby the steering assist motor 8 is also rotationally driven in the left-turning direction. Motor rotation speed ω is set speed ω 0 Is exceeded, it is determined that the vehicle is in the steering-back operation state, and the process proceeds from step S17 to step S18. Since the vehicle is running at the medium vehicle speed, the motor application voltage V is relatively large with reference to the control map of FIG. M Is set.
[0065]
This motor applied voltage V M Is the battery voltage V B , The duty ratio D is calculated, and then the process proceeds to step S22. Since the steering assist motor 8 is rotationally driven in the left-turn direction, the motor rotation speed ω becomes negative. The motor drive circuit 19 is controlled in the same manner as in the left-turning state described above, and the motor applied voltage V M Is applied to the steering assist motor 8, the steering assist motor 8 enters an open loop control state, and the steering assist motor 8 is rotationally driven against the frictional force generated by the steering assist motor 8. A stable steering return operation can be performed.
[0066]
As described above, in the steering return operation state, the steering assist motor 8 is in an open-loop voltage control state, so that the rotation of the steering assist motor 8 generates a back electromotive force, and the back electromotive force constant at this time is K E Assuming that the actual current value including the regenerative current generated by the steering assist motor 8 is i and the coil resistance is R, the motor applied voltage V M Can be represented by the following equation (4).
[0067]
V M = I · R + K E ・ Ω ............ (4)
As is apparent from the equation (4), the applied voltage V M Is controlled to a constant value, so that when the motor rotation speed ω increases, the actual current value i supplied to the steering assist motor 8 decreases.
[0068]
As a result, the motor applied voltage V M Is slightly too large and the motor rotational speed ω becomes too fast, the actual current value i decreases accordingly, and the steering assist torque generated by the steering assist motor 8 decreases. The rotation speed ω can be reliably prevented from becoming excessively high, and the steering return operation is performed at an appropriate rotation speed.
[0069]
When the driver grips the steering wheel 1 again and stops the rotation of the steering wheel 1 when or during the return of the vehicle to the straight traveling state, the steering assist generated by the steering assist motor 8 at this time is provided. Since the torque is detected by the steering torque sensor 13, the detected steering torque value T is the set value T that defines the dead zone. 0 Therefore, the process goes from step S3 to step S4 in the process of FIG. 3, and feedback control equivalent to right-turning is started, and the steering assist motor 8 is turned in the right-turning direction. An auxiliary torque is generated, and the rotation is stopped.
[0070]
Further, if the wheel release state continues even after returning to the neutral state in which the wheels are in a straight running state, the steering system further moves leftward because the steering assist motor 8 generates steering assist torque for turning left. In this state, the motor rotates against the self-aligning torque, so that the motor rotation speed ω of the steering assist motor 8 decreases. In this state, the process proceeds from step S17 to step S4 in the process of FIG. And returns to the feedback control state. At this time, since the regenerative current generated by the steering assist motor 8 is also small, the regenerative current is not affected even when the feedback control is performed.
[0071]
Furthermore, even in the steering return operation state, when the vehicle speed is a vehicle speed just before stopping close to zero or in a high vehicle speed state, the influence of the regenerative current generated by the steering assist motor 8 is small, and therefore, FIG. The open loop control of steps S18 to S22 in the processing is performed, but when the motor applied voltage calculation map shown in FIG. M Becomes "0", the rotational drive of the steering assist motor 8 is stopped.
[0072]
As described above, according to the above-described embodiment, when the vehicle shifts from the steering operation state in which the vehicle is in a turning traveling state to the steering return operation state in which the steering wheel 1 is released, the steering assist motor 8 has its actual current value i. From the feedback control state using the predetermined motor applied voltage V M Is switched to an open loop control state in which the current is applied to the steering assist motor 8, so that the motor control can be performed without using the current detection circuit 15, and a current detection circuit 15 having a high detection accuracy needs to be used. And the overall cost can be reduced.
[0073]
In the above embodiment, the case where the tachogenerator 16 is applied as the motor rotation speed detecting means for detecting the motor rotation speed ω has been described. However, the present invention is not limited to this. An encoder that outputs a corresponding pulse signal can be applied. Further, the motor current i and the motor voltage V M0 May be detected, and the motor rotation speed ω may be estimated from these in accordance with the following equation (4).
[0074]
ω = (V M0 −R · i) / K V (K V Is a constant) ............ (4)
In the above embodiment, the case where the controller unit 7 is configured using the microcomputer 18 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the function generator, the subtractor, the multiplier, the pulse width modulation circuit, etc. Further, it is possible to omit forming the duty control current pulses LP and RP in the arithmetic processing unit 18b of the microcomputer 18 and to provide an external pulse width modulation circuit. Good.
[0075]
Further, the motor drive circuit 19 is not limited to the above-described configuration, and any other switching element such as a transistor or a relay can be applied as a switching element forming the H-type bridge circuit.
[0076]
Furthermore, in the above-described embodiment, the reference current i with respect to the detected steering torque T is determined using the control map. T Has been described, but the present invention is not limited to this. T Control using a proportional term and a derivative term of the steering torque detection value T, and PID control in which an integral term is added to the PD control. In this case, each of the proportional gain, the differential gain, and the integral gain May be changed according to the vehicle speed.
[0077]
Similarly, the motor applied voltage V M Also, the characteristic line is not limited to the case where it is obtained by referring to the motor applied voltage calculation map of FIG. 5, and the characteristic line may be expressed by a mathematical expression, and the motor applied voltage may be calculated according to the mathematical expression.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific example of the controller unit of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a steering assist control process of a microcomputer in a control unit.
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a control map representing a relationship between a steering torque detection value using a vehicle speed as a parameter and a motor target drive current.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a control map representing a relationship between a vehicle speed and a motor applied voltage.
[Explanation of symbols]
1 Steering wheel
2 Steering shaft
7 Controller unit
8 steering assist motor
13 Steering torque sensor
14 Vehicle speed sensor
15 Current detection circuit
16 Tacho generator
17 Battery voltage sensor
18 Microcomputer
19 Motor drive circuit

Claims (4)

操舵系に加えられる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を付加する電動機と、該電動機の駆動電流を検出する電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値及び前記電流検出手段の電流検出値に基づいて電動機を制御する電動機制御手段とを有する電動式パワーステアリングの制御装置において、前記電動機制御手段は、前記操舵系の操舵操作と操舵戻り操作とを検出する操舵状態検出手段と、該操舵状態検出手段で操舵戻り操作を検出したときに前記電動機に印加する電圧をオープンループ制御するオープンループ制御手段と、上記以外のときに前記操舵トルク検出値及び電流検出値に基づいて前記電動機をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えていることを特徴とする電動式パワーステアリングの制御装置。Steering torque detection means for detecting a steering torque applied to a steering system, an electric motor for applying a steering assist force to the steering system, current detection means for detecting a drive current of the electric motor, and at least the steering torque detection means And a motor control means for controlling the motor based on the detected steering torque value and the current detection value of the current detection means, wherein the motor control means performs a steering operation of the steering system and a steering operation. Steering state detection means for detecting a return operation; open loop control means for performing open loop control of a voltage applied to the electric motor when the steering state detection means detects a steering return operation; Feedback control means for performing feedback control of the electric motor based on the torque detection value and the current detection value. Electric power steering control apparatus characterized by. 前記操舵状態検出手段は、操舵トルク検出手段の操舵トルク検出値が非操舵状態値近傍であり、且つ電動機回転速度が設定回転速度を上回ったときに、操舵戻り操作状態であることを検出するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリングの制御装置。The steering state detection means detects that the steering return operation state is established when the steering torque detection value of the steering torque detection means is near the non-steering state value and the motor rotation speed exceeds the set rotation speed. The control device for an electric power steering according to claim 1, wherein the control device is configured as follows. 前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を車速に応じて設定するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の電動式パワーステアリングの制御装置。2. The electric power steering control device according to claim 1, wherein the open loop control means is configured to set a voltage applied to the electric motor in accordance with a vehicle speed. 前記オープンループ制御手段は、電動機に印加する電圧を低中車速域でのみ所定値に設定するように構成されていることを特徴とする請求項3記載の電動式パワーステアリングの制御装置。4. The electric power steering control device according to claim 3, wherein the open loop control means is configured to set a voltage applied to the electric motor to a predetermined value only in a low to middle vehicle speed range.
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