JP2006168649A - Power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の操舵系に接続されたモータ等のアシストアクチュエータにより運転者の操舵をアシストするパワーステアリング装置の技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of a power steering apparatus that assists the steering of a driver by an assist actuator such as a motor connected to a steering system of a vehicle.
従来のパワーステアリング装置では、操舵軸に加わる操舵トルクをモータの出力トルクにて補助するように構成されている。すなわち、操舵軸に運転者が加える操舵トルクの検出信号の増幅度を、車速や道路状況などの検出信号に応じて可変することによりモータの出力トルクを増減させ、所望の操舵トルクを得るものである(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来のパワーステアリング装置にあっては、操舵軸に対し路面からの外乱入力があった場合でも、検出した入力トルクに応じてアシストトルクを発生させるため、運転者にとっては逆方向へのアシストトルクが発生し、操舵感の悪化を招くという問題があった。 However, in the above-described conventional power steering apparatus, even when there is a disturbance input from the road surface to the steering shaft, the assist torque is generated according to the detected input torque. There is a problem in that assist torque is generated and steering feeling is deteriorated.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、操舵トルクの入力方向の正確な判定と、操舵トルクの入力方向に応じた最適な操舵力アシストを実現できる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 paying attention to the above-mentioned problems, and its purpose is to accurately determine the steering torque input direction and to realize an optimum steering force assist according to the steering torque input direction. The object is to provide a steering device.
上述の目的を達成するため、本発明では、
ハンドルと舵取機構とを連結する操舵軸への入力トルクを検出する入力トルク検出手段と、
前記舵取機構に前記入力トルクを補助するアシストトルクを出力するアシストアクチュエータと、
前記入力トルクに応じて前記アシストアクチュエータを駆動制御するアシスト制御手段と、
を有するパワーステアリング装置において、
前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵状態量を検出するハンドル側操舵状態量検出手段と、
前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵状態量を検出する操向輪側操舵状態量検出手段と、
前記ハンドル側操舵状態量と操向輪側操舵状態量とに基づいて、検出された入力トルクがハンドル側からの入力か路面側からの入力かを判定する入力判定手段と、
前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、予め設定された運転者の操舵の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを高め、前記入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、予め設定された路面からの外乱入力の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを低下させるように、前記アシストトルクの周波数特性を補正する周波数特性補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
An input torque detecting means for detecting an input torque to a steering shaft connecting the steering wheel and the steering mechanism;
An assist actuator that outputs an assist torque for assisting the input torque to the steering mechanism;
Assist control means for driving and controlling the assist actuator in accordance with the input torque;
In a power steering apparatus having
A steering-side steering state quantity detecting means for detecting a steering-state quantity on the steering wheel side relative to the assist actuator;
Steering wheel side steering state amount detecting means for detecting a steering state amount on the steered wheel side with respect to the assist actuator;
An input determination means for determining whether the detected input torque is an input from the handle side or an input from the road surface side based on the steering wheel side steering state amount and the steered wheel side steering state amount;
When it is determined that the input torque is input from the steering wheel side, the assist torque gain is increased in a predetermined driver steering frequency region, and the input torque is determined to be input from the road surface side. A frequency characteristic correcting means for correcting the frequency characteristic of the assist torque so as to reduce the gain of the assist torque in a frequency region of disturbance input from a preset road surface when
It is characterized by providing.
本発明では、アシストアクチュエータを挟んでハンドル側と操向輪側の2つの操舵状態量に基づいて操舵トルクの入力方向を判定するため、アシストアクチュエータの摩擦や慣性の影響を受けることなく、入力トルクがハンドル側または路面側であるのかを正確に判定できる。 In the present invention, the input direction of the steering torque is determined on the basis of the two steering state quantities on the steering wheel side and the steering wheel side with the assist actuator interposed therebetween, so that the input torque is not affected by the friction or inertia of the assist actuator. It is possible to accurately determine whether the vehicle is on the steering wheel side or the road surface side.
そして、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定された場合には、運転者の操舵の周波数領域でアシストトルクのゲインを高めて操舵感を高め、入力トルクが操向輪側からの入力であると判定された場合には、路面からの外乱入力の周波数領域でアシストトルクのゲインを低下させて外乱作用時の車両のふらつきや運転者の操舵負担を低減する。 When it is determined that the input torque is input from the steering wheel side, the assist torque is increased in the steering frequency range to increase the steering feeling, and the input torque is input from the steering wheel side. If it is determined, the assist torque gain is reduced in the frequency range of disturbance input from the road surface to reduce vehicle wobbling and driver steering burden during the disturbance action.
よって、本発明のパワーステアリング装置にあっては、操舵トルクの入力方向の正確な判定と、操舵トルクの入力方向に応じた最適な操舵力アシストを実現できる。 Therefore, in the power steering device of the present invention, it is possible to realize accurate determination of the input direction of the steering torque and optimum steering force assist according to the input direction of the steering torque.
以下、本発明のパワーステアリング装置を実施するための最良の形態を、実施例1〜9に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the power steering apparatus of the present invention will be described based on Examples 1 to 9.
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1の電動パワーステアリング装置の構成を示す図である。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the electric power steering apparatus according to the first embodiment.
運転者の舵取り操作用のハンドル1は、ステアリングシャフト(操舵軸)2の上端部に設けられ、ステアリングシャフト2の下端部には、ピニオン5が設けられている。ステアリングシャフト2には、ハンドル1側から順に、ハンドル角センサ(ハンドル側操舵状態量検出手段)3、トルクセンサ(入力トルク検出手段)9、モータ(アシストアクチュエータ)11、およびピニオン角センサ(操向輪側操舵状態量検出手段)4が設けられている。
A
ハンドル角センサ3は、ステアリングシャフト2の上端部、すなわちハンドル1側の回転角度を検出する。トルクセンサ9は、ステアリングシャフト2への入力トルクを検出する。ピニオン角センサ4は、ステアリングシャフト2の下端部、すなわちピニオン5の回転角度を検出する。
The
ピニオン5は、ラック軸6に形成された図外のラックとでラック&ピニオン式の舵取機構を構成している。ラック軸6は、車幅方向へ摺動可能に設けられ、その両端部には、タイロッド7,7を介して前輪(操向輪)8,8が連結されている。すなわち、ハンドル1に入力される運転者の操舵量に応じてラック軸6が左右へ摺動し、前輪8,8が転舵される。
The
モータ11は、ステアリングシャフト2の回転トルクに変換する減速機10を介して、発生トルクをステアリングシャフト2に出力し、運転者の操舵力を補助する。このモータ11に供給されるモータ電流は、コントローラ(アシスト制御手段)12により制御される。
The
コントローラ12には、ハンドル角センサ3からのハンドル角と、トルクセンサ9からの操舵トルクと、ピニオン角センサ4からのピニオン角とに加え、ヨーレイトセンサ15からのヨーレイトと、車速センサ(車速検出手段)16からの車速が入力される。コントローラ12は、各センサからの入力に基づいて、モータ11の駆動電流を算出し、算出された駆動電流をモータ11へ供給する。モータ11へ供給される電源は、バッテリ14により与えられる。
In addition to the steering wheel angle from the steering
コントローラ12は、角速度演算部13Aと、比較部13Bと、操舵トルク演算部13Cとを備えている。
角速度演算部13Aは、ハンドル角からハンドル角速度を演算すると共に、ピニオン角からピニオン角速度を演算する。
The
The angular
比較部13Bは、角速度演算部13Aにより演算されたハンドル角速度とピニオン角速度とを比較し、入力トルクが運転者からの入力か路面からの入力かを判定する。操舵トルク演算部13Cは、比較部13Bの結果に基づいて補助操舵トルク、すなわちモータ11の出力すべきアシストトルクを演算し、補助操舵トルクに応じてモータ11の駆動電流を算出する。
The
図2は、実施例1のコントローラ12のシステムブロック図である。
操舵トルク検出部13aでは、トルクセンサ9の検出値から操舵トルクTinputを検出する。ハンドル角検出部13bでは、ハンドル角センサ3の検出値から車両のハンドル角θhを検出する。ピニオン角検出部13cでは、ピニオン角センサ4の検出値から車両のピニオン角θpを検出する。
FIG. 2 is a system block diagram of the
The
目標操舵トルク演算部13dでは、操舵トルク検出部13aで検出した操舵トルクTinputおよび各センサ値(ヨーレイトセンサ15、車速センサ16)に基づき、目標補助操舵トルクTiを決定する。このとき、トルクセンサ9からの検出結果を、実験的に求めたマップや式などに適応して目標補助操舵トルクTiを算出する。
The target steering
目標補助操舵トルクTiの特性としては、例えば、据え切りや極低速では軽くハンドル1が切れるように目標補助目標補助操舵トルクTiを大きく、高速ではハンドル1が重くどっしりとした操舵特性を実現するように目標補助操舵トルクTiを小さくする。
As the characteristic of the target auxiliary steering torque T i , for example, the target auxiliary target auxiliary steering torque T i is increased so that the
ハンドル角速度演算部13eでは、ハンドル角検出部13bで検出したハンドル角に基づき、ハンドル角速度θh'を算出する。ピニオン角速度演算部13fでは、ピニオン角検出部13cで検出したピニオン角に基づき、ピニオン角速度θp'を算出する。ハンドル角速度演算部13eとピニオン角速度演算部13fとで、図1に示した角速度演算部13Aが構成される。
The steering wheel
比較演算部(操舵状態量変化速度比較演算手段)13gでは、ハンドル角速度演算部13eにより算出されたハンドル角速度と、ピニオン角速度演算部13fにより算出されたピニオン角速度とを比較する。
The comparison calculation unit (steering state amount change speed comparison calculation means) 13g compares the steering wheel angular velocity calculated by the steering wheel angular
入力判定部(入力判定手段)13hでは、比較演算部13gの比較結果に基づき、入力トルクが人間からの入力が、路面からの入力かを判定する。このとき、ハンドル角速度がピニオン角速度よりも大きい場合には、人間からの入力と判断し、ハンドル角速度がピニオン角速度よりも小さい場合には、路面からの入力と判断する。また、ハンドル角速度がピニオン角速度と等しい場合には、入力方向判定不能とする。比較演算部13gと入力判定部13hとで、図1に示した比較部13Bが構成される。
The input determination unit (input determination unit) 13h determines whether the input torque is input from a human being or road input based on the comparison result of the
人間入力補正部13iでは、入力判定部13hの判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部13jでは、入力判定部13hの判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドル角θhよりハンドル角周波数fhを算出すると共に、ピニオン角θpよりピニオン角周波数fpを算出し、これらの周波数fh,fpに基づいて決定する。
The human
目標操舵トルク補正部(周波数特性補正手段)13kでは、操舵トルクTinputに基づいて算出した目標補助操舵トルクTiに対し、人間入力補正部13iおよび路面入力補正部13jで決定されたフィルタによるフィルタ処理を行い、補助操舵トルクTMを算出する。
The target steering torque correction unit (frequency characteristic correcting means) 13k, with respect to the target assist steering torque T i calculated based on the steering torque T input The, human
目標操舵トルク演算部13dと目標操舵トルク補正部13kとで、図1に示した操舵トルク演算部13Cが構成される。また、入力判定部13hと、人間入力補正部13iと、路面入力補正部13jと、目標操舵トルク補正部13kとで、周波数特性補正手段が構成される。
The target steering
制御電流算出部13mでは、目標操舵トルク補正部13kで決定した補助操舵トルクTMをモータ11に流す制御電流量IMに換算し、モータ11に出力する。
The control
次に、作用を説明する。
[アシスト制御処理]
図3は、実施例1のコントローラ12で実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
Next, the operation will be described.
[Assist control processing]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of assist control processing executed by the
ステップS1では、検出されたトルクセンサ9の値Tinputと、ハンドル角センサ3の値θhと、ピニオン角センサ4の値θpと、ヨーレイトセンサ15の値γと、車速センサ16の値Vとを読み込み、ステップS2へ移行する。
In step S1, the detected value T input of the
ステップS2では、ステップS1で読み込んだトルクセンサ9の値Tinputから、目標とする目標補助操舵トルクTiを決定し、ステップS3へ移行する。
In step S2, a target auxiliary steering torque Ti is determined from the value Tinput of the
ステップS3では、ステップS1で読み込んだハンドル角センサ3の値θhと、ピニオン角センサ4の値θpとに基づき、ハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'とを算出し、ステップS4へ移行する。
In step S3, a steering wheel angular velocity θ h ′ and a pinion angular velocity θ p ′ are calculated based on the value θ h of the steering
ステップS4では、ステップS3で算出したハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'とから、|θh'|>|θp'|であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS6へ移行する。 In step S4, it is determined whether or not | θ h '|> | θ p ' | from the steering wheel angular velocity θ h 'and the pinion angular velocity θ p ' calculated in step S3. If YES, the process proceeds to step S5. If NO, the process proceeds to step S6.
ステップS5では、人間入力と判定し、ステップS7へ移行する。 In step S5, it is determined that the input is human, and the process proceeds to step S7.
ステップS6では、路面(外乱)入力と判定し、ステップS7へ移行する。 In step S6, it is determined that the road surface (disturbance) is input, and the process proceeds to step S7.
ステップS7では、ステップS5またはステップS6での判定結果とハンドル角θhから求まるハンドル角周波数fhおよびピニオン角θpから求まるピニオン角周波数fpとに基づいて、フィルタ特性を決定する。続いて、目標補助操舵トルクTiをフィルタ処理して補助操舵トルクTMを算出し、ステップS8へ移行する。 In step S7, on the basis of the pinion angle frequency f p obtained from the determination result and the handle angular frequency obtained from the steering wheel angle theta h f h and pinion angle theta p in step S5 or step S6, to determine the filter characteristics. Subsequently, the target assist steering torque T i to filter calculates the assist steering torque T M, the process proceeds to step S8.
ここで、目標補助操舵トルクTiのフィルタ処理は、上記ハンドル角周波数fhおよびピニオン角周波数fpに基づくフィルタ以外に、路面摩擦係数μに応じたフィルタと、車速Vに応じたフィルタと、操舵状態に応じたフィルタを用いて行う。なお、路面摩擦係数の算出方法は、車輪速と車体速との差から推定する方法や、道路インフラの情報を参照する方法等、任意の方法を用いて良い(路面摩擦係数検出手段に相当)。 Here, filter processing of the target assist steering torque T i, in addition to the filter based on the steering angle frequency f h and the pinion angular frequency f p, and a filter in accordance with the road surface friction coefficient mu, a filter in accordance with the vehicle speed V, the This is performed using a filter corresponding to the steering state. The road surface friction coefficient calculation method may be an arbitrary method such as a method of estimating from the difference between the wheel speed and the vehicle body speed or a method of referring to road infrastructure information (corresponding to road surface friction coefficient detection means). .
ステップS8では、ステップS7で補正した補助操舵トルクTMから、モータ11の出力する制御電流量IMを決定し、ステップS9へ移行する。
In step S8, the control current amount I M output from the
ステップS9では、モータ11に対しステップS8で決定した制御電流量IMを供給してモータ11にアシストトルクを出力させ、リターンへ移行する。
In step S9, the control current amount I M determined in step S8 is supplied to the
次に、ステップS7におけるフィルタの周波数特性の決定方法について説明する。
[トルク入力方向に応じたフィルタ処理]
ステップS5で人間入力と判定された場合には、図4に示すフィルタを用い、ステップS6で路面入力と判定された場合には、図5に示すフィルタを用いる。
Next, a method for determining the frequency characteristics of the filter in step S7 will be described.
[Filter processing according to torque input direction]
If it is determined in step S5 that the input is human, the filter shown in FIG. 4 is used. If it is determined in step S6 that the road is input, the filter shown in FIG. 5 is used.
図4のフィルタのGain1は、ハンドル角周波数fh付近のゲインを高めるような周波数特性に設定され、図5のフィルタのGain2は、ピニオン角周波数fp付近のゲインを下げるような周波数特性に設定されている。これにより、操舵入力時における操舵感度向上と、外乱入力抑制による車両安定性の確保を図る。 Gain1 filter of Figure 4 is set to a frequency characteristic as increasing the gain near the steering wheel angle frequency f h, Gain2 filter of Figure 5 is set to a frequency characteristic as lower the gain in the vicinity of the pinion angular frequency f p Has been. This improves the steering sensitivity at the time of steering input and ensures vehicle stability by suppressing disturbance input.
ここで、人間入力と判定された場合、図4のフィルタに代えて図6に示すフィルタを用い、路面入力と判定された場合、図5のフィルタに代えて図7のフィルタを用いても良い。 Here, when it is determined that the input is human, the filter shown in FIG. 6 may be used instead of the filter shown in FIG. 4, and when the input is determined as the road surface input, the filter shown in FIG. 7 may be used instead of the filter shown in FIG. .
図6のフィルタのゲインGain3は、高周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定され、図7のフィルタのGain4は、低周波成分のゲインを下げるような周波数特性に設定されている。これにより、高速転舵時の人間操舵補償量を増やして操舵感の向上を図り、外乱入力を抑制することで車両安定性を確保する。
The gain Gain3 of the filter in FIG. 6 is set to a frequency characteristic that increases the gain of the high frequency component, and the
[路面摩擦係数に応じたフィルタ処理]
ステップS7において、路面摩擦係数がある特定の低μ路しきい値μ0よりも小さい場合には、図8に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain5は、低周波成分のゲインを高め、高周波成分のゲインを下げるような周波数特性に設定されている。これにより、低μ路走行中における車両の安定性を確保する。
[Filter processing according to road friction coefficient]
In step S7, if the road surface friction coefficient is smaller than a specific low μ road threshold value μ 0 , the filter shown in FIG. 8 is used.
[ハンドル角速度とピニオン角速度が共に極小値のときのフィルタ処理]
ステップS7において、ハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'が共に極小値で両者の偏差が僅かである場合には、修正操舵の可能性が高いため、図9に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain6は、低周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。これにより、修正操舵に対する運転者の操舵負担を軽くし、操舵感の向上を確保する。
[Filter processing when the steering wheel angular velocity and pinion angular velocity are both minimum values]
In step S7, when both the steering wheel angular velocity θ h ′ and the pinion angular velocity θ p ′ are minimal values and the deviation between the two is slight, the possibility of corrective steering is high, so the filter shown in FIG. 9 is used. Gain 6 of this filter is set to a frequency characteristic that increases the gain of the low frequency component. As a result, the driver's steering burden on the correction steering is reduced, and an improvement in steering feeling is ensured.
[車速に応じたフィルタ処理]
ステップS7において、人間入力であると判定された場合には、車速Vに応じたフィルタ処理を行う。例えば、0≦V≦10(低車速しきい値)[km/h]となる低速走行時には、図10に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain7は、ハンドル角周波数fh付近のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。
[Filter processing according to vehicle speed]
If it is determined in step S7 that the input is human, a filter process corresponding to the vehicle speed V is performed. For example, the filter shown in FIG. 10 is used during low-speed traveling where 0 ≦ V ≦ 10 (low vehicle speed threshold) [km / h]. Gain7 of this filter is set to a frequency characteristic as increasing the gain near the steering wheel angle frequency f h.
80(高車速しきい値)<V[km/h]となる高速走行時には、図11に示すようなフィルタを用いる。このフィルタのGain8は、ハンドル角周波数fh以下の低周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。
When traveling at a high speed where 80 (high vehicle speed threshold) <V [km / h], a filter as shown in FIG. 11 is used.
10<V≦80[km/h]となる中速走行時には、図12に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain9は、基本的にはハンドル角周波数fh付近のゲインを高めるような周波数特性に設定されているが、車速Vが高くなるほど図11に示した高速走行時の周波数特性に近づくように設定されている。
The filter shown in FIG. 12 is used during medium speed traveling where 10 <V ≦ 80 [km / h]. The
ここで、人間の車両操作時のハンドル転舵周波数は、一般に0[Hz]〜10[Hz]と言われており、特に駐車時や低速走行時では、大舵角の操舵を行うことが多く、高速転舵が要求される。そのため、極低速〜低速走行時には、例えば2[Hz]以上10[Hz]以下のゲインを高めることで、運転者のハンドル操作負担を低減し、操舵感の向上を図る。 Here, the steering wheel steering frequency when operating a human vehicle is generally said to be 0 [Hz] to 10 [Hz], and particularly when parking or traveling at a low speed, steering at a large steering angle is often performed. High-speed steering is required. Therefore, during extremely low speed to low speed traveling, for example, by increasing the gain of 2 [Hz] or more and 10 [Hz] or less, the driver's steering operation burden is reduced, and the steering feeling is improved.
また、高速の場合の操舵は、主に車両の方向等の修正のための微少な操舵であることが多く、操舵角度は小さくかつ低速転舵となる。従って、高速走行時には、0[Hz]〜1[Hz]のGainを上げることで、車両の安定性の向上を図る。 Further, steering at high speed is often fine steering mainly for correcting the direction of the vehicle, and the steering angle is small and low-speed steering is performed. Therefore, when driving at high speed, the gain of 0 [Hz] to 1 [Hz] is increased to improve the stability of the vehicle.
また、中速走行時には、車速Vが高くなるほど高速走行時の周波数特性とすることで、運転者の操舵感の向上と車両の安定性向上との両立を図る。 Further, when the vehicle travels at medium speed, the frequency characteristics at the time of high-speed traveling are increased as the vehicle speed V increases, thereby achieving both improvement in the driver's steering feeling and improvement in vehicle stability.
[保舵状態に応じたフィルタ処理]
中程度の操舵角度(10[deg]〜40[deg])を一定時間以上、例えば、15[deg]を2[s]以上保持するような保舵状態の場合には、車両旋回のための保舵の場合が考えられる。そのため、ステップS7では、図13に示すフィルタを用い、0[Hz]を含む極低周波のゲインを上げることで、旋回時等の保舵の負荷を低減し、車両の安定性向上を図る。
[Filter processing according to the steered state]
When the steering angle is maintained at a moderate steering angle (10 [deg] to 40 [deg]) for a certain period of time or longer, for example, 15 [deg] for 2 [s] or longer, The case of rudder can be considered. For this reason, in step S7, the load shown in FIG. 13 is used to increase the gain of extremely low frequency including 0 [Hz], thereby reducing the steering load during turning or the like and improving the stability of the vehicle.
ここで、保舵状態の検出は、ハンドル角センサ3の出力であるハンドル角θhと、ハンドル角速度θh'により行う。具体的には、ハンドル角θhが10[deg]〜40[deg]のいずれかの角度で、ハンドル角速度θh'が所定値以下である時間が2[s]以上継続したとき、保舵と判断する(保舵検出手段に相当)。
Here, the steering holding state is detected based on the steering wheel angle θ h and the steering wheel angular velocity θ h ′, which are the outputs of the steering
[ハンドル角速度とピニオン角速度がほぼ同一のときのフィルタ処理]
ハンドル角速度θhとピニオン角速度θpの値がほぼ同一であり、人間入力か路面入力かの判定が困難な場合には、ステップS7において、図14に示すフィルタを用いる。このフィルタのGain11は、ハンドル角周波数fh以下の低周波成分のゲインを高めるような周波数特性に設定されている。
[Filter processing when the steering wheel angular velocity and pinion angular velocity are almost the same]
When the values of the steering wheel angular velocity θ h and the pinion angular velocity θ p are substantially the same and it is difficult to determine whether the input is human input or road input, the filter shown in FIG. 14 is used in step S7.
これらのフィルタ処理により目標補助操舵トルクTiを補正することで、操舵感の向上、操舵負荷の低減および車両の安定化を実現することができる。ただし、以上のいずれのロジックとも、操舵感の向上等の効果を高める範囲内で実施されるものであり、電動パワーステアリングの通常の機能が失われるものではない。 By correcting the target assist steering torque T i by these filtering, it is possible to realize improvement of steering feeling, the stabilization of the reduction and the vehicle steering load. However, any of the above logics is performed within a range that enhances the effect of improving the steering feeling and the normal function of the electric power steering is not lost.
[従来技術における操舵トルク入力方向の誤判定]
パワーステアリング装置では、操舵軸に加わるトルクの大きさに加えて、そのトルクの向きを検出する必要がある。従来の操舵トルク検出ロジックでは、操舵軸においてトルクセンサを挟んだ入力側(ハンドル側)の回転角度θhと出力側(ピニオン側)の回転角度θpとを比較し(図15(a))、入力側が先行している方向にトルクが加えられていると判定している(図15(b))。
[Incorrect determination of steering torque input direction in the prior art]
In the power steering apparatus, in addition to the magnitude of torque applied to the steering shaft, it is necessary to detect the direction of the torque. In the conventional steering torque detection logic, across the torque sensor in the steering shaft input side compares the rotation angle theta p of the rotation angle theta h and the output side of the (handle side) (pinion side) (FIG. 15 (a)) Then, it is determined that torque is applied in the direction in which the input side is leading (FIG. 15 (b)).
一方、走行中の車両の操舵には舵取り操作に応じてハンドル側から加わる正規の入力トルク(操舵トルク)と共に、操向輪に加わる路面反力が操向輪側からの入力トルク(以下逆入力トルクと呼ぶ)として作用している。 On the other hand, when steering a running vehicle, not only the regular input torque (steering torque) applied from the steering wheel side in response to the steering operation, but also the road surface reaction force applied to the steering wheel is input torque from the steering wheel side (hereinafter referred to as reverse input). Called the torque).
ところが、以上のような逆入力トルクは、正規の入力である操舵トルクとは逆にピニオン側が先行する状態で加えられる。その結果、上記操舵トルク検出ロジックでは、入力トルクの方向判定が逆入力トルクの要因である路面反力に伴う操向輪の付勢の向きと同じ向きの操舵トルクが加えられているかのように判定する。これにより、このトルク検出に応じて操舵補助用のモータが駆動されたとき、舵取機構に対しモータの駆動力が逆入力トルクと同じ向きに加えられてしまうため、運転者に逆入力トルクを助長するトルクが伝達され、操舵感の悪化を招くことがある。 However, the reverse input torque as described above is applied in a state where the pinion side precedes the steering torque which is a normal input. As a result, in the above-described steering torque detection logic, it is as if the steering torque in the same direction as the direction of bias of the steered wheels due to the road surface reaction force that is the cause of the reverse input torque is the input torque direction determination. judge. As a result, when the steering assist motor is driven in response to this torque detection, the driving force of the motor is applied to the steering mechanism in the same direction as the reverse input torque. Torque to be transmitted is transmitted, and the steering feeling may be deteriorated.
すなわち、従来技術では、入力トルクが運転者によるものか路面反力によるものかの判定が困難であり、特に路面状態や走行状態に依存した外乱が入力されたときの補助操舵が適切に行われていないという問題があった。 That is, it is difficult for the conventional technology to determine whether the input torque is due to the driver or the road surface reaction force. In particular, the auxiliary steering is appropriately performed when a disturbance depending on the road surface state or the traveling state is input. There was a problem that not.
そこで、ハンドルと舵取機構とを連結する操舵軸の回転角度を、軸長方向の異なる位置にて検出し、検出した回転角度の差に基づいてハンドルに加わるトルクを算出し、角速度間あるいは角加速度間の関係に基づき、前記入力トルクが、ハンドル側からの入力によるものか、操向輪側からの入力によるものかを判定する手段を備え、判定結果に基づきモータを駆動制御するパワーステアリング装置の提案がなされている。 Therefore, the rotation angle of the steering shaft connecting the steering wheel and the steering mechanism is detected at different positions in the axial length direction, and the torque applied to the steering wheel is calculated based on the detected difference in the rotation angle, and the angular velocity or angular velocity is calculated. A power steering device that includes means for determining whether the input torque is based on an input from a steering wheel side or an input from a steered wheel side based on a relationship between accelerations, and drives and controls the motor based on the determination result Proposals have been made.
ところが、上述したパワーステアリング装置の構成では、路面からの入力がモータを介してから角度検出器に伝わるため、モータの摩擦や慣性の影響を受け、摩擦や慣性の成分の検出は不可能であるため、精度良く路面からの入力(外乱)を検出できないという問題がある。 However, in the configuration of the power steering device described above, since the input from the road surface is transmitted to the angle detector through the motor, it is not possible to detect the friction and inertia components due to the influence of the motor friction and inertia. Therefore, there is a problem that the input (disturbance) from the road surface cannot be accurately detected.
[ハンドル角速度とピニオン角速度に基づくトルク入力方向の判定]
これに対し、実施例1の電動パワーステアリング装置では、ステアリングシャフト2においてモータ11を挟んで異なる位置に配置した2つの角度センサ(ハンドル角センサ3,ピニオン角センサ4)によりハンドル角θhとピニオン角θpを検出する。そして、これらハンドル角θhとピニオン角θpから、ハンドル角速度θh'とピニオン角速度θp'とを比較することにより、ステアリングシャフト2に加わるトルクがハンドル側からの入力か車輪側からの入力かを判断する。
[Determination of torque input direction based on steering wheel angular velocity and pinion angular velocity]
On the other hand, in the electric power steering apparatus according to the first embodiment, the steering angle θ h and the pinion are detected by two angle sensors (the
図16に示すように、ハンドル側の入力(人間入力)である場合には、ハンドル角θhに対し、操舵系に特有の遅れによりピニオン角θpの発生が遅れ、このとき、ハンドル角速度θh'は、ピニオン角速度θp'に対し、速く立ち上がる。一方、操向輪側の入力(路面入力)である場合には、ピニオン角θpに対し、操舵系に特有の遅れによりハンドル角θhの発生が遅れ、このとき、ピニオン角速度θp'は、ハンドル角速度θh'に対し、速く立ち上がる。 As shown in FIG. 16, in the case of an input on the steering wheel side (human input), the generation of the pinion angle θ p is delayed with respect to the steering wheel angle θ h due to a delay specific to the steering system. h ′ rises quickly with respect to the pinion angular velocity θ p ′. On the other hand, in the case of steering wheel side input (road surface input), the generation of the steering wheel angle θ h is delayed with respect to the pinion angle θ p due to a delay specific to the steering system. At this time, the pinion angular velocity θ p ′ is , Stand up quickly with respect to the steering wheel angular velocity θ h '.
すなわち、実施例1では、ハンドル角速度の絶対値|θh'|とピニオン角速度の絶対値|θp'|とを比較し、|θh'|>|θp'|である場合には、ハンドル側からの入力と判定し、|θh'|<|θp'|である場合には、操向輪側からの入力と判定することにより、モータ11の摩擦や慣性等に影響を受けることなく、トルクの入力方向を正確に判定できる。
That is, in the first embodiment, the absolute value | θ h '| of the steering wheel angular velocity is compared with the absolute value | θ p ' | of the pinion angular velocity, and when | θ h '|> | θ p ' | If it is determined that the input is from the steering wheel side and | θ h '| <| θ p ' |, the input from the steered wheel side is determined to be affected by the friction, inertia, and the like of the
[トルク入力方向に応じたアシスト作用]
実施例1では、操舵トルクTinputがハンドル側からの入力である場合には、ハンドル角周波数fh付近のゲイン(人間操舵の周波数付近のゲイン)を高めるような特性としてモータ11を駆動制御することにより、操舵入力時における操舵フィーリングや操舵感度を向上させることができる。
[Assist action according to torque input direction]
In the first embodiment, when the steering torque T input is an input from the steering wheel side, the
また、操舵トルクTinputが路面からの入力である場合には、ピニオン角周波数fp付近のゲイン(路面入力周波数付近のゲイン)を下げるような特性としてモータ11を駆動制御することにより、外乱作用時、具体的には、カント路や路面状態の悪い路等における車両のふらつきや運転者の操舵負荷を低減できる。
Also, when the steering torque T input The is an input from the road surface, by controlling the driving of the
さらに、実施例1では、トルク入力方向だけでなく、路面摩擦係数μ、車速、操舵状態等、走行状態に応じてアシストトルクの周波数特性を変更するため、多様な走行シーンにおいて、操舵感の向上、操舵負荷の軽減および車両の安定化が実現できる。 Further, in the first embodiment, since the frequency characteristics of the assist torque are changed not only in the torque input direction but also in the driving state such as the road surface friction coefficient μ, the vehicle speed, and the steering state, the steering feeling is improved in various driving scenes. In addition, it is possible to reduce the steering load and stabilize the vehicle.
次に、効果を説明する。
実施例1の電動パワーステアリング装置では、以下に列挙する効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) ハンドル1と舵取機構とを連結するステアリングシャフト2への入力トルクを検出するトルクセンサ9と、舵取機構に入力トルクを補助するアシストトルクを出力するモータ11と、入力トルクに応じてモータ11を駆動制御するコントローラ12と、を有するパワーステアリング装置において、モータ11よりもハンドル側の操舵状態量(ハンドル角θh)を検出するハンドル側操舵状態量検出手段(ハンドル角センサ3)と、モータ11よりも操向輪側の操舵状態量(ピニオン角θp)を検出する操向輪側操舵状態量検出手段(ピニオン角センサ4)と、ハンドル側操舵状態量と操向輪側操舵状態量とに基づいて、検出された入力トルクがハンドル側からの入力か路面側からの入力かを判定する入力判定部13hと、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、予め設定された運転者の操舵の周波数fh領域でアシストトルクのゲインを高め(図4参照)、入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、予め設定された路面からの外乱入力の周波数fp領域でアシストトルクのゲインを低下させる(図5参照)ように、アシストトルクの周波数特性を補正する周波数特性補正手段(入力判定部13h,人間入力補正部13i,路面入力補正部13j,目標操舵トルク補正部13k)と、を備えるため、操舵トルクの入力方向の正確な判定と、操舵トルクの入力方向に応じた最適な操舵力アシストを実現できる。
(1) A
(2) 周波数特性補正手段は、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、アシストトルクの所定の周波数を超える高周波成分のゲインを高め(図6参照)、入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、アシストトルクの前記所定の周波数以下である低周波成分のゲインを低下させる(図7参照)ため、高速転舵時の人間操舵補償量を増やして操舵感の向上を図り、外乱入力を抑制することで車両安定性を確保できる。 (2) When it is determined that the input torque is input from the steering wheel side, the frequency characteristic correcting means increases the gain of the high frequency component exceeding the predetermined frequency of the assist torque (see FIG. 6), and the input torque is increased on the road surface side. When it is determined that the input is from the engine, the gain of the low frequency component that is equal to or lower than the predetermined frequency of the assist torque is decreased (see FIG. 7). The vehicle stability can be ensured by improving disturbance and suppressing disturbance input.
(3) 車速Vを検出する車速センサ16を備え、周波数特性補正手段は、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、車速Vの変化に応じて、アシストトルクの周波数特性を補正する周波数領域を変化させるため、車速Vに応じて最適な操舵力アシストを実現できる。
(3) A
(4) 周波数特性補正手段は、車速Vが所定の低車速しきい値(10[km/h])以下となる低速走行時、運転者の操舵の周波数fh領域でアシストトルクのゲインを高める(図10参照)ため、高速転舵が要求される駐車時や低速走行時において、運転者のハンドル操作負担を低減でき、操舵感の向上を図ることができる。 (4) The frequency characteristic correction means increases the assist torque gain in the driver's steering frequency f h region during low speed driving when the vehicle speed V is equal to or lower than a predetermined low vehicle speed threshold (10 [km / h]). Therefore, the driver's handle operation burden can be reduced and the steering feeling can be improved at the time of parking or low speed traveling where high speed steering is required.
(5) 周波数特性補正手段は、車速Vが所定の高車速しきい値(80[km/h])を超える高速走行時、運転者の操舵の周波数fh領域以下でアシストトルクの低周波成分のゲインを高める(図11参照)ため、微少な修正操舵が多い高速走行時において、車両の安定性向上を図ることができる。 (5) The frequency characteristic correction means is a low frequency component of assist torque when the vehicle speed V exceeds a predetermined high vehicle speed threshold (80 [km / h]) and is below the driver's steering frequency f h region. (See FIG. 11), it is possible to improve the stability of the vehicle at the time of high-speed traveling with a lot of minute correction steering.
(6) 周波数特性補正手段は、車速Vが低車速しきい値(10[km/h])と高車速しきい値(80[km/h])との間の車速領域にあるとき、車速が高くなるほど、運転者の操舵の周波数fh領域で、アシストトルクの高周波成分のゲインを低下させ、低周波成分のゲインを高める(図12参照)ため、運転者の操舵感向上と車両の安定性向上との両立を図ることができる。 (6) When the vehicle speed V is in the vehicle speed range between the low vehicle speed threshold (10 [km / h]) and the high vehicle speed threshold (80 [km / h]), the frequency characteristic correcting means The higher the value, the lower the high frequency component gain of the assist torque and the low frequency component gain in the driver's steering frequency f h region (see FIG. 12), thereby improving the driver's steering feeling and vehicle stability. It is possible to achieve both improvement in performance.
(7) ハンドル1が所定角度(10[deg]〜40[deg])で一定時間(2[s]程度)保持された保舵状態を検出する保舵検出手段を備え、周波数特性補正手段は、保舵状態が検出されたとき、アシストトルクの極低周波成分のゲインを高める(図13参照)ため、旋回時等の保舵の負担を低減でき、車両の安定性向上を図ることができる。
(7) Provided with a steering holding means for detecting a steering holding state in which the
(8) 走行路の路面摩擦係数μを検出する路面摩擦係数検出手段を設け、周波数特性補正手段は、検出された路面摩擦係数μが所定の低μ路しきい値μ0よりも小さいとき、アシストトルクの低周波成分のゲインを高め、高周波成分のゲインを低下させる(図8参照)ため、低μ路走行中における車両の安定性を確保できる。 (8) A road surface friction coefficient detecting means for detecting the road surface friction coefficient μ of the traveling road is provided, and the frequency characteristic correcting means is configured such that when the detected road surface friction coefficient μ is smaller than a predetermined low μ road threshold value μ 0 , Since the gain of the low frequency component of the assist torque is increased and the gain of the high frequency component is decreased (see FIG. 8), it is possible to ensure the stability of the vehicle while traveling on a low μ road.
(9) ハンドル側操舵状態量の変化速度であるハンドル側操舵状態量変化速度(ハンドル角速度θh')と前記操向輪側操舵状態量の変化速度である操向輪側操舵状態量変化速度(ピニオン角速度θp')とを比較する比較演算部13gを備え、入力判定部13hは、ハンドル側操舵状態量変化速度が操向輪側操舵状態量変化速度よりも大きいとき、入力トルクがハンドル側からの入力であると判定するため、モータ11および減速機10の摩擦や慣性の影響を受けることなく、2つの角度センサを用いて操舵トルクの入力方向を正確に判定できる。
(9) Steering wheel side steering state quantity changing speed (steering wheel side steering state quantity changing speed (steering wheel angular speed θ h ')) and steering wheel side steering state quantity changing speed which is the changing speed of the steering wheel side steering state quantity And a
(10) 入力判定部13hは、ハンドル側操舵状態量変化速度と操向輪側操舵状態量変化速度とが等しいとき、入力方向判定不能とし、周波数特性補正手段は、入力方向判定不能のとき、運転者の操舵の周波数fh以下の領域でアシストトルクの低周波成分のゲインを高める(図14参照)ため、微少な修正操舵が行われた場合の、車両の安定性向上を図ることができる。
(10) The
(11) 入力判定部13hは、ハンドル側操舵状態量変化速度と操向輪側操舵状態量変化速度が共に極小値で両者の偏差が僅かであるとき、修正操舵であると判定し、周波数特性補正手段は、修正操舵であると判定されたとき、アシストトルクの低周波成分のゲインを高める(図9参照)ため、修正操舵に対する運転者の操舵負担を軽減でき、操舵感の向上を確保できる。
(11) The
(12) ハンドル側操舵状態量検出手段は、モータ11よりもハンドル側のステアリングシャフト2の回転角であるハンドル角θhを検出するハンドル角センサ3であり、操向輪側操舵状態量検出手段は、モータ11よりも操向輪側のステアリングシャフト2の回転角であるピニオン角θpを検出するピニオン角センサ4であるため、モータ11の摩擦や慣性等の影響を受けることなく、2つの角度センサを用いてトルクの入力方向を正確に判定できる。
(12) The steering wheel side steering state quantity detection means is a steering
実施例2では、トルクセンサを設けず、ハンドル角とピニオン角からステアリングシャフトへの入力トルクを推定する例である。 In the second embodiment, the torque sensor is not provided, and the input torque to the steering shaft is estimated from the steering wheel angle and the pinion angle.
図17は、実施例2のコントローラ12aのシステムブロック図であり、実施例2では、トルクセンサに代えて、ハンドル角θhとピニオン角θpの差に基づいて入力トルクTinputを推定する入力トルク推定部13nを備えている。目標操舵トルク演算部13dでは、推定された入力トルクTinputに基づいて、目標補助操舵トルクTiを決定する。
なお、その他の構成は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。
FIG. 17 is a system block diagram of the
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
次に、作用を説明する。
[アシスト制御処理]
図18は、実施例2のコントローラ12aで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップS14〜ステップS20については、図3のステップS3〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
Next, the operation will be described.
[Assist control processing]
FIG. 18 is a flowchart showing the flow of the assist control process executed by the
ステップS11では、ハンドル角センサ3の値θhと、ピニオン角センサ4の値θpと、ヨーレイトセンサ15の値γと、車速センサ16の値Vとを読み込み、ステップS12へ移行する。
In step S11, it reads the value theta h of the steering
ステップS12では、ステップS1で読み込んだハンドル角θhとピニオン角θpの偏差|θh−θp|から、入力トルクTinputを推定し、ステップS13へ移行する。 In step S12, the input torque T input is estimated from the deviation | θ h −θ p | between the steering wheel angle θ h and the pinion angle θ p read in step S1, and the process proceeds to step S13.
ステップS13では、ステップS2の推定結果に基づいて、目標とする目標補助操舵トルクTiを決定し、ステップS14へ移行する。 In step S13, a target target auxiliary steering torque Ti is determined based on the estimation result in step S2, and the process proceeds to step S14.
[入力トルク推定作用]
実施例2では、ハンドル角θhとピニオン角θpの差に基づいて入力トルクTinputを推定するため、入力トルクTinputを検出するためのトルクセンサ9を備えた実施例1の構成に対し、部品点数の削減によるコストダウンおよびシステムのコンパクト化を図ることができる。
[Input torque estimation function]
In the second embodiment, in order to estimate the input torque T input based on the difference between the steering wheel angle θ h and the pinion angle θ p , the configuration of the first embodiment including the
次に、効果を説明する。
実施例2の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(12)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the second embodiment, in addition to the effects (1) to (12) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(13) 入力トルク推定部13nは、ハンドル角θhとピニオン角θpとに基づいて、入力トルクTinputを推定するため、入力トルク検出手段を用いずに、入力トルクが推定でき、システム構成上有利となる。
(13) the input
実施例3では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ハンドル角から路面(外乱)入力の無い場合のピニオン角を推定し、推定したピニオン角と実際のピニオン角との偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。 In Example 3, the steering system model and the vehicle model are used to estimate the pinion angle when there is no road surface (disturbance) input from the steering wheel angle, and input based on the deviation between the estimated pinion angle and the actual pinion angle It is an example which determines the direction of a torque.
図19は、実施例3のコントローラ12bのシステムブロック図であり、実施例3では、ハンドル角センサ3により検出されたハンドル角θhを入力し、路面入力の無い場合の推定ピニオン角(推定操向輪側操舵状態量)θp *を出力するモデル(操向輪側操舵状態量推定手段)13pを備えている。
Figure 19 is a system block diagram of a
このモデル13pは、操舵系モデルと車両モデル(自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など)を含み、ハンドル角θhに基づいて、路面(外乱)入力が無い場合の推定ピニオン角θp *を推定する。
The
比較器13qでは、上記推定ピニオン角θp *と検出したピニオン角θpとの偏差θp *−θpを求め、入力判定部13h'に出力する。入力判定部13h'では、θp *−θpに基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
In the
人間入力補正部13i'では、入力判定部13h'の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部13j'では、入力判定部13h'の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドル角θhよりハンドル角周波数fhを算出すると共に、ピニオン角θpよりピニオン角周波数fpを算出し、これらの周波数fh,fpに基づいて決定する。
なお、その他の構成は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。
The human
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
次に、作用を説明する。
[アシスト制御処理]
図20は、実施例3のコントローラ12bで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップS21、ステップS22、ステップS28〜ステップS30については、図3のステップS1、ステップS2、ステップS7〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
Next, the operation will be described.
[Assist control processing]
FIG. 20 is a flowchart showing the flow of assist control processing executed by the
ステップS23では、ステップS21で読み込んだハンドル角θhから、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面入力の無い場合の推定ピニオン角θp *を推定し、ステップS24へ移行する。 In step S23, the estimated pinion angle θ p * when there is no road surface input is estimated from the steering wheel angle θ h read in step S21 using the steering system model and the vehicle model, and the process proceeds to step S24.
ステップS24では、ステップS23で推定した推定ピニオン角θp *と実際のピニオン角θpとの偏差θp *−θpを算出し、ステップS25へ移行する。 In step S24, a deviation θ p * −θ p between the estimated pinion angle θ p * estimated in step S23 and the actual pinion angle θ p is calculated, and the process proceeds to step S25.
ステップS25では、ステップS24で算出した偏差がゼロ以外であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS26へ移行し、NOの場合には、ステップS27へ移行する。 In step S25, it is determined whether the deviation calculated in step S24 is other than zero. If YES, the process proceeds to step S26, and if NO, the process proceeds to step S27.
ステップS26では、路面入力と判定し、ステップS28へ移行する。 In step S26, it determines with road surface input, and transfers to step S28.
ステップS27では、路面入力無し、すなわち人間入力と判定し、ステップS28へ移行する。 In step S27, it is determined that there is no road surface input, that is, human input, and the process proceeds to step S28.
[モデルによる外乱入力量推定作用]
実施例3では、モデル13pを用いてハンドル角θhから推定ピニオン角θp *を推定し、推定ピニオン角θp *とピニオン角θpとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例1,2の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
[Disturbance input estimation by model]
In the third embodiment, the estimated pinion angle θ p * is estimated from the steering wheel angle θ h using the
次に、効果を説明する。
実施例3の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(12)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the third embodiment, in addition to the effects (1) to (12) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(14) ハンドル角θhを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ピニオン角θp *を出力とするモデル13pを備え、入力判定部13h'は、ピニオン角θpと推定ピニオン角θp *とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差θp *−θpに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
(14) as input steering wheel angle theta h, equipped with a
実施例4では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ピニオン角から路面入力の無い場合のハンドル角を推定し、推定したハンドル角と実際のハンドル角との偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。 In the fourth embodiment, the steering angle when there is no road surface input is estimated from the pinion angle using the steering system model and the vehicle model, and the direction of the input torque is based on the deviation between the estimated steering wheel angle and the actual steering wheel angle. It is an example which determines.
図21は、実施例4のコントローラ12cのシステムブロック図であり、実施例4では、ピニオン角センサ4により検出されたピニオン角θhを入力し、路面入力の無い場合の推定ハンドル角(推定ハンドル側操舵状態量)θh *を出力するモデル(操向輪側操舵状態量推定手段)13p'を備えている。
FIG. 21 is a system block diagram of the
このモデル13p'は、操舵系モデルと車両モデル(自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など)とを含み、ピニオン角θpに基づいて、路面入力が無い場合の推定ハンドル角θh *を推定する。
This
比較器13q'では、上記推定ハンドル角θh *と検出したハンドル角θhとの偏差θh *−θhの偏差を求め、入力判定部13h"に出力する。入力判定部13h"では、θh *−θhの偏差に基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
The
人間入力補正部13i"では、入力判定部13h"の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部13j"では、入力判定部13h"の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドル角θhよりハンドル角周波数fhを算出すると共に、ピニオン角θpよりピニオン角周波数fpを算出し、これらの周波数fh,fpに基づいて決定する。
なお、その他の構成は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。
The human
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
次に、作用を説明する。
[アシスト制御処理]
図22は、実施例4のコントローラ12cで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップS31、ステップS32、ステップS38〜ステップS40については、図3のステップS1、ステップS2、ステップS7〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
Next, the operation will be described.
[Assist control processing]
FIG. 22 is a flowchart showing the flow of assist control processing executed by the
ステップS33では、ステップS21で読み込んだピニオン角θpから、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面入力の無い場合のハンドル角θh *を推定し、ステップS34へ移行する。 In step S33, the steering wheel angle θ h * when there is no road surface input is estimated from the pinion angle θ p read in step S21 using the steering system model and the vehicle model, and the process proceeds to step S34.
ステップS34では、ステップS33で推定したハンドル角θhと実際のハンドル角θhとの偏差θh *−θhを算出し、ステップS25へ移行する。 At step S34, and calculates a deviation theta h * - [theta] h and the actual steering wheel angle theta h and steering wheel angle theta h estimated in step S33, the process proceeds to step S25.
ステップS35では、ステップS34で算出した偏差がゼロ以外であるかどうかを判定する。YESの場合にはステップS36へ移行し、NOの場合には、ステップS37へ移行する。 In step S35, it is determined whether or not the deviation calculated in step S34 is other than zero. If YES, the process proceeds to step S36, and if NO, the process proceeds to step S37.
ステップS36では、路面入力と判定し、ステップS38へ移行する。 In step S36, it is determined that the road surface is input, and the process proceeds to step S38.
ステップS37では、路面入力無し、すなわち人間入力と判定し、ステップS38へ移行する。 In step S37, it is determined that there is no road surface input, that is, human input, and the process proceeds to step S38.
[モデルによる外乱入力量推定作用]
実施例4では、モデル13p'を用いてピニオン角θpから推定ハンドル角θh *を推定し、推定ハンドル角θh *とハンドル角θhとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例1,2の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
[Disturbance input estimation by model]
In the fourth embodiment, the estimated handle angle θ h * is estimated from the pinion angle θ p using the
次に、効果を説明する。
実施例4の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(12)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the fourth embodiment, in addition to the effects (1) to (12) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(15) ピニオン角θpを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ハンドル角θh *を出力とするモデル13p'を備え、入力判定部13h"は、ハンドル角θh推定ハンドル角θh *とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差θh *−θhに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
(15) A
実施例5では、モータよりもハンドル側のステアリングシャフトにハンドルトルクセンサを設け、モータよりもピニオン側のステアリングシャフトにピニオントルクセンサを設け、これら2つのトルクセンサの出力を比較することにより、入力トルクの入力方向を判定する例である。 In the fifth embodiment, a steering torque sensor is provided on the steering shaft closer to the steering wheel than the motor, a pinion torque sensor is provided on the steering shaft closer to the pinion than the motor, and the input torque is compared by comparing the outputs of these two torque sensors. This is an example of determining the input direction.
図23は、実施例5の電動パワーステアリング装置の構成を示す図であり、実施例5は、ピニオン角センサに代えて、モータ11よりもステアリングシャフト2のピニオン側のトルクを検出するピニオントルクセンサ(操向輪側操舵状態量検出手段)17を設けた点で実施例1〜4と異なる。なお、実施例5では、実施例1〜4のトルクセンサ9をハンドルトルクセンサ(ハンドル側操舵状態量検出手段)9と言い換えて説明する。
FIG. 23 is a diagram illustrating the configuration of the electric power steering apparatus according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, a pinion torque sensor that detects torque on the pinion side of the
すなわち、実施例5では、ステアリングシャフト2に加わる入力トルクのうち、モータ11よりもハンドル側のトルク、すなわちハンドルトルクをハンドルトルクセンサ9で検出し、モータ11よりもピニオン側のトルク、すなわちピニオントルクをピニオントルクセンサ17で検出する構成となっている。
That is, in the fifth embodiment, of the input torque applied to the
図24は、実施例5のコントローラ12dのシステムブロック図である。
ハンドルトルク検出部13aでは、ハンドルトルクセンサ13aの検出値からハンドルトルクThを検出する。ピニオントルク検出部13rでは、ピニオントルクセンサ17の検出値からピニオントルクTpを検出する。
FIG. 24 is a system block diagram of the
In the handle
トルク偏差演算部13sでは、ハンドルトルクThとピニオントルクTpの偏差ΔTinputを算出する。加算器13tでは、目標補助操舵トルクTiと偏差ΔTinputを加算し、補正前補助操舵トルクTを算出する。
In the torque
ハンドルトルク変化量演算部13uでは、ハンドルトルク検出部13aで検出したハンドルトルクThに基づき、ハンドルトルク変化量Th'を算出する。ピニオントルク変化量演算部13vでは、ピニオントルク検出部13rで検出したピニオントルクTpに基づき、ピニオントルク変化量Tp'を算出する。
In the handle torque change
比較演算部13wでは、ハンドルトルク変化量演算部13uにより算出されたハンドルトルク変化量Th'と、ピニオントルク変化量演算部13vにより算出されたピニオントルク変化量Tp'とを比較する。
The
入力判定部13xでは、比較演算部13wの比較結果に基づき、入力トルクが人間からの入力か、路面からの入力かを判定する。このとき、ハンドルトルク変化量>ピニオントルク変化量ならば、人間からの入力と判断し、ハンドルトルク変化量<ピニオントルク変化量ならば、路面からの入力と判断する。
The
人間入力補正部13yでは、入力判定部13xの判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部13zでは、入力判定部13xの判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。フィルタの周波数特性は、例えば、ハンドルトルクThよりハンドルトルク周波数fhを算出すると共に、ピニオントルクTpよりピニオントルク周波数fpを算出し、これらの周波数fh,fpに基づいて決定する。
なお、その他の構成は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。
The human
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
次に、作用を説明する。
[アシスト制御処理]
図25は、実施例5のコントローラ12dで実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、ステップS42、ステップS47〜ステップS51については、図3のステップS2、ステップS5〜ステップS9と同一の処理を行うステップであるため、説明を省略する。
Next, the operation will be described.
[Assist control processing]
FIG. 25 is a flowchart showing the flow of assist control processing executed by the
ステップS41では、検出されたハンドルトルクセンサ9の値Thと、ピニオントルクセンサ17の値Tpと、ヨーレイトセンサ15の値γと、車速センサ16の値Vとを読み込み、ステップS42へ移行する。
In step S41, the detected value T h of the
ステップS43では、ステップS41で読み込んだハンドルトルクThとピニオントルクTpの偏差の絶対値であるΔTinputを算出し、ステップS44およびステップS45へ移行する。 In step S43, the calculated [Delta] T input The is the absolute value of the deviation of the steering wheel torque T h and pinion torque T p read in step S41, the process proceeds to step S44 and step S45.
ステップS44では、ステップS41で検出したハンドルトルクThからハンドルトルク変化量Th'を算出すると共に、ピニオントルクTpからピニオントルク変化量Tp'を算出し、ステップS46へ移行する。ハンドルトルク変化量の絶対値|Th'|がピニオントルク変化量|Tp'|の絶対値よりも大きいかどうかを判定する。YESの場合にはステップS47へ移行し、NOの場合にはステップS48へ移行する。 In step S44, 'calculates the pinion torque change amount T p from the pinion torque T p' handle torque variation T h from the handle torque T h detected in step S41 is calculated, and the process proceeds to step S46. It is determined whether the absolute value | T h '| of the handle torque change amount is larger than the absolute value of the pinion torque change amount | T p ' |. If YES, the process proceeds to step S47, and if NO, the process proceeds to step S48.
実施例5において、ハンドルトルク変化速度とピニオントルク変化速度との比較に基づくトルク入力方向の判定作用、およびトルク入力方向に応じたアシスト作用については、実施例1と同様であるため、説明を省略する。 In the fifth embodiment, the determination operation in the torque input direction based on the comparison between the steering torque change speed and the pinion torque change speed and the assist action in accordance with the torque input direction are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted. To do.
次に、効果を説明する。
実施例5の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(11)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the fifth embodiment, in addition to the effects (1) to (11) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(16) ハンドル側操舵状態量検出手段は、モータ11よりもハンドル側のステアリングシャフト2への入力トルクであるハンドルトルクを検出するハンドルトルクセンサ9であり、操向輪側操舵状態量検出手段は、モータ11よりも操向輪側のステアリングシャフト2への入力トルクであるピニオントルクを検出するピニオントルクセンサ17であるため、モータ11の摩擦や慣性等の影響を受けることなく、2つのトルクセンサを用いてトルクの入力方向を正確に判定できる。
(16) The steering wheel side steering state quantity detection means is a steering
実施例6では、ハンドルトルクとピニオントルクとからステアリングシャフトへの入力トルクを推定する例である。 In the sixth embodiment, the input torque to the steering shaft is estimated from the steering wheel torque and the pinion torque.
図26は、実施例6のコントローラ12eのシステムブロック図であり、実施例6では、ハンドルトルクThとピニオントルクTpとの差に基づいて入力トルクTinputを推定する入力トルク推定部(入力トルク推定手段)13n'を備えている。目標操舵トルク演算部13dでは、推定された入力トルクTinputに基づいて、目標補助操舵トルクTiを決定する。
なお、その他の構成および作用は、実施例5と同様であるため、説明を省略する。
Figure 26 is a system block diagram of a
Other configurations and operations are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.
[入力トルク推定作用]
実施例6では、ハンドルトルクThとピニオントルクTpの差に基づいて入力トルクTinputを推定するため、入力トルクTinputを検出するための入力検出手段が別途不要となり、部品点数の削減によるコストダウンおよびシステムのコンパクト化を図ることができる。
[Input torque estimation function]
In the sixth embodiment, since the input torque T input is estimated based on the difference between the handle torque Th and the pinion torque T p , an input detection unit for detecting the input torque T input is not necessary, and the number of parts is reduced. Cost reduction and system downsizing can be achieved.
次に、効果を説明する。
実施例6の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(11)、実施例5の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the sixth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (11) of the first embodiment and the effect (16) of the fifth embodiment.
(17) 入力トルク推定部13n'は、ハンドルトルクThと推定ピニオントルクTpとに基づいて、入力トルクTinputを推定するため、操舵状態量を検出するための手段を用いて入力トルクが推定できるため、入力トルク検出手段が不要となり、システム構成上有利となる。
(17) the input
実施例7では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ハンドルトルクから路面(外乱)入力の無い場合のピニオントルクを推定し、推定したピニオントルクと実際のピニオントルクとの偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。 In the seventh embodiment, the pinion torque when there is no road surface (disturbance) input is estimated from the steering torque using the steering system model and the vehicle model, and input based on the deviation between the estimated pinion torque and the actual pinion torque. It is an example which determines the direction of a torque.
図27は、実施例7のコントローラ12fのシステムブロック図であり、実施例3では、ハンドルトルクセンサ9により検出されたハンドルトルクThを入力し、路面入力の無い場合の推定ピニオントルク(推定操向輪側操舵状態量)Tp *を出力するモデル(操向輪側操舵状態量推定手段)18を備えている。
Figure 27 is a system block diagram of a
このモデル18は、操舵系モデルと車両モデル(自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など)を含み、ハンドルトルクThに基づいて、路面(外乱)入力が無い場合の推定ピニオントルクTp *を推定する。
The
比較器13q'では、推定ピニオントルクTp *と検出したピニオントルクTpとの偏差Tp *−Tpを求め、入力判定部13x'に出力する。入力判定部13x'では、Tp *−Tpに基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
In the
人間入力補正部13y'では、入力判定部13x'の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部13z'では、入力判定部13x'の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。
なお、その他の構成は、実施例5と同様であるため、説明を省略する。
The human
Other configurations are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.
[モデルによる外乱入力量推定作用]
実施例7では、モデル18を用いてハンドルトルクThから推定ピニオントルクTp *を推定し、推定ピニオントルクTp *とピニオントルクTpとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例5,6の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
[Disturbance input estimation by model]
In the seventh embodiment, the estimated pinion torque T p * is estimated from the handle torque T h using the
次に、効果を説明する。
実施例7の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(11)、実施例5の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the seventh embodiment, in addition to the effects (1) to (11) of the first embodiment and the effect (16) of the fifth embodiment, the following effects can be obtained.
(18) ハンドルトルクThを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ピニオントルクTp *を出力とする18を備え、入力判定部13x'は、ピニオントルクTp推定ピニオントルクTp *とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差Tp *−Tpに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
(18) The
実施例8では、操舵系モデルと車両モデルとを用いて、ピニオントルクから路面(外乱)入力の無い場合のハンドルトルクを推定し、推定したハンドルトルクと実際のハンドルトルクとの偏差に基づいて入力トルクの方向を判定する例である。 In the eighth embodiment, the steering torque when there is no road surface (disturbance) input is estimated from the pinion torque using the steering system model and the vehicle model, and input based on the deviation between the estimated steering wheel torque and the actual steering torque. It is an example which determines the direction of a torque.
図28は、実施例8のコントローラ12gのシステムブロック図であり、実施例3では、ピニオントルクセンサ17により検出されたピニオントルクTpを入力し、路面入力の無い場合の推定ハンドルトルク(推定ハンドル側操舵状態量)Th *を出力するモデル(ハンドル側操舵状態量推定手段)19を備えている。
Figure 28 is a system block diagram of a
このモデル19は、操舵系モデルと車両モデル(自動二輪モデルや実験的に求めたマップまたは式など)を含み、ピニオントルクTpに基づいて、路面(外乱)入力が無い場合の推定ハンドルトルクTh *を出力する。 This model 19 includes a steering system model and a vehicle model (such as a motorcycle model or an experimentally determined map or equation), and an estimated handle torque T when there is no road surface (disturbance) input based on the pinion torque T p. Output h * .
比較器13q"では、上記推定ハンドルトルクTh *と検出したハンドルトルクThとの偏差Th *−Thを求め、入力判定部13x"に出力する。入力判定部13x"では、Th *−Thに基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
The
人間入力補正部13y"では、入力判定部13x"の判定結果に基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部13z"では、入力判定部13x"の判定結果に基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。
なお、その他の構成は、実施例5と同様であるため、説明を省略する。
The human
Other configurations are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.
[モデルによる外乱入力量推定作用]
実施例8では、モデル19を用いてピニオントルクTpから推定ハンドルトルクTh *を推定し、推定ハンドルトルクTh *とハンドルトルクThとの偏差に応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、実施例5,6の場合と比較して、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量をより正確に算出できる。
[Disturbance input estimation by model]
In Example 8, estimates the estimated wheel torque T h * pinion torque T p using a model 19 to correct the frequency characteristic of the assist torque in accordance with the deviation between the estimated wheel torque T h * and the handle torque T h Therefore, as compared with the fifth and sixth embodiments, disturbance detection errors other than modeling errors (detection errors by sensors, etc.) can be made zero, and the disturbance input amount can be calculated more accurately.
次に、効果を説明する。
実施例8の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(11)、実施例5の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the eighth embodiment, in addition to the effects (1) to (11) of the first embodiment and the effect (16) of the fifth embodiment, the following effects can be obtained.
(19) ピニオントルクThを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ハンドルトルクTh *を出力とするモデル19を備え、入力判定部13x"は、ハンドルトルクThと推定ハンドルトルクTh *とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、前記偏差Th *−Thに応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できる。
(19) as input pinion torque T h, with an estimated steering wheel torque T h * model 19 to output in the absence of disturbance inputs from the road surface by using a steering system model and the vehicle model, the
実施例9では、ハンドルトルクから操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面入力の無い場合のヨーレイトを推定すると共に、ピニオントルクから車両モデルを用いて路面入力の無い場合のヨーレイトを推定し、これら2つの推定値の偏差に基づいて路面入力を判定する例である。 In the ninth embodiment, the yaw rate in the absence of road surface input is estimated from the steering torque using the steering system model and the vehicle model, and the yaw rate in the absence of road surface input is estimated from the pinion torque using the vehicle model. It is an example which determines road surface input based on the deviation of two estimated values.
図29は、実施例9のコントローラ12hのシステムブロック図である。
モデル(第1車両挙動推定手段)18'は、操舵系モデルおよび車両モデルを備え、ハンドルトルクThを入力して路面入力の無い場合の第1推定ヨーレイト(第1推定車両挙動)γp *を出力する。モデル(第2車両挙動推定手段)20は、車両モデルを備え、ピニオントルクTpを入力して運転者の操舵入力が無い場合の第2推定ヨーレイト(第2推定車両挙動)γh *を出力する。
FIG. 29 is a system block diagram of the
Model (first vehicle behavior estimation means) 18 'is provided with a steering system model and the vehicle model, first estimated yaw rate (first estimated vehicle behavior) in the case by entering the handle torque T h no road surface input gamma p * Is output. The model (second vehicle behavior estimating means) 20 includes a vehicle model, and outputs a second estimated yaw rate (second estimated vehicle behavior) γ h * when the pinion torque T p is input and the driver does not input steering. To do.
比較器21では、第2推定ヨーレイトγh *から第1推定ヨーレイトγp *を減算した値を入力判定部22へ出力する。入力判定部22では、偏差γh *−γp *に基づいて、人間からの入力か路面からの入力かを判定する。
The
人間入力補正部23では、入力判定部22の判定結果(偏差γh *−γp *)とヨーレイトセンサ15により検出されたヨーレイトγとに基づき、人間入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。路面入力補正部24では、入力判定部22の判定結果(偏差γh *−γp *)とヨーレイトセンサ15により検出されたヨーレイトγとに基づき、路面入力の補正を行う操舵角入力フィルタの周波数特性を決定する。
In the human
[モデルによる外乱入力量推定作用]
実施例9では、モデル18',20を用いて第1推定ヨーレイトγp *と第2推定ヨーレイトγh *を推定し、推定したγh *とγp *との偏差と実際のヨーレイトγとに応じてアシストトルクの周波数特性を補正するため、外乱入力量を正確に推定できると共に、所望のヨーレイト特性を得るアシストトルクを設定できる。
[Disturbance input estimation by model]
In the ninth embodiment, the first estimated yaw rate γ p * and the second estimated yaw rate γ h * are estimated using the
次に、効果を説明する。
実施例9の電動パワーステアリング装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(11)、実施例5の効果(16)に加え、以下の効果が得られる。
Next, the effect will be described.
In the electric power steering apparatus according to the ninth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (11) of the first embodiment and the effect (16) of the fifth embodiment.
(20) ハンドルトルクThを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での第1推定ヨーレイトγp *を出力とするモデル18'と、ピニオントルクTpを入力とし、車両モデルを用いて運転者の操舵入力を考慮しない場合での第2推定ヨーレイトγh *を出力するモデル20と、を備え、入力判定部22は、γh *とγp *に偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、周波数特性補正手段は、偏差γh *−γp *に応じてアシストトルクの周波数特性を変化させるため、モデル化誤差以外の外乱検出誤差(センサによる検出誤差等)をゼロにでき、外乱入力量を正確に算出できると共に、所望のヨーレイト特性を得る操舵力アシストを実現できる。
(20) A
(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1〜9に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
(Other examples)
The best mode for carrying out the present invention has been described based on the first to ninth embodiments. However, the specific configuration of the present invention is not limited to each embodiment, and departs from the gist of the invention. Even if there is a design change within a range not to be included, it is included in the present invention.
例えば、実施例9では、車両挙動のパラメータとしてヨーレイトを用いたが、ヨーレイトゲイン、ヨー加速度、横速度または横加速度等、他のパラメータを用いても良い。 For example, in the ninth embodiment, yaw rate is used as a vehicle behavior parameter, but other parameters such as yaw rate gain, yaw acceleration, lateral velocity, or lateral acceleration may be used.
1 ハンドル
2 ステアリングシャフト
3 ハンドル角センサ
4 ピニオン角センサ
5 ピニオン
6 ラック軸
7 タイロッド
8 前輪
9 トルクセンサ
10 減速機
11 モータ
12 コントローラ
14 バッテリ
15 ヨーレイトセンサ
16 車速センサ
1
Claims (17)
前記舵取機構に前記入力トルクを補助するアシストトルクを出力するアシストアクチュエータと、
前記入力トルクに応じて前記アシストアクチュエータを駆動制御するアシスト制御手段と、
を有するパワーステアリング装置において、
前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵状態量を検出するハンドル側操舵状態量検出手段と、
前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵状態量を検出する操向輪側操舵状態量検出手段と、
前記ハンドル側操舵状態量と操向輪側操舵状態量とに基づいて、検出された入力トルクがハンドル側からの入力か路面側からの入力かを判定する入力判定手段と、
前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、予め設定された運転者の操舵の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを高め、前記入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、予め設定された路面からの外乱入力の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを低下させるように、前記アシストトルクの周波数特性を補正する周波数特性補正手段と、
を備えることを特徴とするパワーステアリング装置。 An input torque detecting means for detecting an input torque to a steering shaft connecting the steering wheel and the steering mechanism;
An assist actuator that outputs an assist torque for assisting the input torque to the steering mechanism;
Assist control means for driving and controlling the assist actuator in accordance with the input torque;
In a power steering apparatus having
A steering-side steering state quantity detecting means for detecting a steering-state quantity on the steering wheel side relative to the assist actuator;
Steering wheel side steering state amount detecting means for detecting a steering state amount on the steered wheel side with respect to the assist actuator;
An input determination means for determining whether the detected input torque is an input from the handle side or an input from the road surface side based on the steering wheel side steering state amount and the steered wheel side steering state amount;
When it is determined that the input torque is input from the steering wheel side, the assist torque gain is increased in a predetermined driver steering frequency region, and the input torque is determined to be input from the road surface side. A frequency characteristic correcting means for correcting the frequency characteristic of the assist torque so as to reduce the gain of the assist torque in a frequency region of disturbance input from a preset road surface when
A power steering apparatus comprising:
前記周波数特性補正手段は、前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、前記アシストトルクの所定の周波数を超える高周波成分のゲインを高め、前記入力トルクが路面側からの入力であると判定されたとき、前記アシストトルクの前記所定の周波数以下である低周波成分のゲインを低下させることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
When it is determined that the input torque is input from a steering wheel side, the frequency characteristic correcting unit increases a gain of a high frequency component exceeding a predetermined frequency of the assist torque, and the input torque is input from the road surface side. When it is determined that there is a power steering device, the gain of a low frequency component that is equal to or lower than the predetermined frequency of the assist torque is reduced.
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記周波数特性補正手段は、前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定されたとき、車速の変化に応じて、前記アシストトルクの周波数特性を補正する周波数領域を変化させることを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 1 or 2,
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed,
The frequency characteristic correcting unit changes a frequency region for correcting the frequency characteristic of the assist torque according to a change in vehicle speed when it is determined that the input torque is input from a steering wheel side. Power steering device.
前記周波数特性補正手段は、車速が所定の低車速しきい値以下となる低速走行時、運転者の操舵の周波数領域で前記アシストトルクのゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 3,
The frequency characteristic correcting means increases a gain of the assist torque in a driver's steering frequency region during low-speed traveling when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined low vehicle speed threshold value.
前記周波数特性補正手段は、車速が所定の高車速しきい値を超える高速走行時、運転者の操舵の周波数領域以下で前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering device according to claim 3, wherein:
The frequency characteristic correcting means increases the gain of the low frequency component of the assist torque below a steering frequency range of the driver when the vehicle speed is higher than a predetermined high vehicle speed threshold. .
前記周波数特性補正手段は、車速が前記低車速しきい値と前記高車速しきい値との間の車速領域にあるとき、車速が高くなるほど、運転者の操舵の周波数領域で、前記アシストトルクの高周波成分のゲインを低下させ、低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 3 to 5,
When the vehicle speed is in a vehicle speed region between the low vehicle speed threshold value and the high vehicle speed threshold value, the frequency characteristic correcting unit is configured to reduce the assist torque in the driver's steering frequency region as the vehicle speed increases. A power steering apparatus characterized by lowering the gain of a high frequency component and increasing the gain of a low frequency component.
前記ハンドルが所定角度で一定時間保持された保舵状態を検出する保舵検出手段を備え、
前記周波数特性補正手段は、保舵状態が検出されたとき、前記アシストトルクの極低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A steering holding detection means for detecting a steering holding state in which the steering wheel is held at a predetermined angle for a certain period of time;
The frequency characteristic correcting means increases a gain of an extremely low frequency component of the assist torque when a steering state is detected.
走行路の路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段を設け、
前記周波数特性補正手段は、検出された路面摩擦係数が所定の低μ路しきい値よりも小さいとき、前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高め、高周波成分のゲインを低下させることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A road surface friction coefficient detecting means for detecting the road surface friction coefficient of the traveling road is provided,
The frequency characteristic correcting unit increases the gain of the low frequency component of the assist torque and decreases the gain of the high frequency component when the detected road surface friction coefficient is smaller than a predetermined low μ road threshold value. Power steering device.
前記ハンドル側操舵状態量の変化速度であるハンドル側操舵状態量変化速度と前記操向輪側操舵状態量の変化速度である操向輪側操舵状態量変化速度とを比較する操舵状態量変化速度比較演算手段を備え、
前記入力判定手段は、前記ハンドル側操舵状態量変化速度が前記操向輪側操舵状態量変化速度よりも大きいとき、前記入力トルクがハンドル側からの入力であると判定することを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 8,
A steering state amount change speed for comparing a steering wheel side steering state amount change speed, which is a change speed of the steering wheel side steering amount, and a steering wheel side steering state amount change speed, which is a change speed of the steering wheel side steering state amount. Comparing operation means,
The input determining means determines that the input torque is an input from a steering wheel side when the steering wheel side steering state amount changing speed is larger than the steering wheel side steering state amount changing speed. Steering device.
前記入力判定手段は、前記ハンドル側操舵状態量変化速度と前記操向輪側操舵状態量変化速度とが等しいとき、入力方向判定不能とし、
前記周波数特性補正手段は、入力方向判定不能のとき、運転者の操舵の周波数以下の領域で前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 9, wherein
The input determination means makes the input direction determination impossible when the steering wheel side steering state amount change speed is equal to the steering wheel side steering state amount change speed;
The frequency characteristic correcting means increases the gain of the low frequency component of the assist torque in a region below the steering frequency of the driver when the input direction cannot be determined.
前記入力判定手段は、前記ハンドル側操舵状態量変化速度と前記操向輪側操舵状態量変化速度が共に極小値で両者の偏差が僅かであるとき、修正操舵であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、修正操舵であると判定されたとき、前記アシストトルクの低周波成分のゲインを高めることを特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 9 or 10,
The input determining means determines that the steering is corrected when the steering-side steering state amount change speed and the steered-wheel-side steering state amount change speed are both minimum values and the deviation between the two is slight.
The power steering device according to claim 1, wherein the frequency characteristic correcting unit increases a gain of a low frequency component of the assist torque when it is determined that the steering is corrected.
前記入力トルク検出手段は、前記ハンドル側操舵状態量と前記操向輪側操舵状態量とに基づいて、前記入力トルクを推定することを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The power steering device, wherein the input torque detecting means estimates the input torque based on the steering wheel side steering state amount and the steered wheel side steering state amount.
前記ハンドル側操舵状態量を入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定操向輪側操舵状態量を出力とする操向輪側操舵状態量推定手段を備え、
前記入力判定手段は、検出された操向輪側操舵状態量と推定操向輪側操舵状態量とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、前記偏差に応じて前記アシストトルクの周波数特性を変化させることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 12,
Steering wheel side steering state quantity estimation means that takes the steering wheel side steering state quantity as an input and outputs an estimated steered wheel side steering state quantity when there is no disturbance input from the road surface using a steering system model and a vehicle model. With
The input determination means determines that the input torque is an input from the road surface side when a deviation occurs between the detected steering wheel side steering state amount and the estimated steering wheel side steering state amount;
The power steering apparatus according to claim 1, wherein the frequency characteristic correcting unit changes a frequency characteristic of the assist torque in accordance with the deviation.
前記操向輪側操舵状態量を入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での推定ハンドル側操舵状態量を出力とするハンドル側操舵状態量推定手段を備え、
前記入力判定手段は、検出されたハンドル側操舵状態量と推定ハンドル側操舵状態量とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、前記偏差に応じて前記アシストトルクの周波数特性を変化させることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 12,
A steering wheel side steering state quantity estimating means for receiving the steering wheel side steering state quantity as an input, and using the steering system model and the vehicle model as an output, the estimated steering wheel side steering state quantity in a state without disturbance input from the road surface is provided. ,
The input determination means determines that the input torque is an input from the road surface side when a deviation occurs between the detected steering wheel side steering state amount and the estimated steering wheel side steering state amount;
The power steering apparatus according to claim 1, wherein the frequency characteristic correcting unit changes a frequency characteristic of the assist torque in accordance with the deviation.
前記ハンドル側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵軸の回転角であるハンドル角を検出するハンドル角センサであり、
前記操向輪側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵軸の回転角であるピニオン角を検出するピニオン角センサであることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 14,
The steering-side steering state amount detection means is a steering wheel angle sensor that detects a steering wheel angle that is a rotation angle of a steering shaft closer to the steering wheel than the assist actuator,
The steering wheel side steering state quantity detecting means is a pinion angle sensor that detects a pinion angle that is a rotation angle of a steering shaft on a steering wheel side with respect to the assist actuator.
前記ハンドル側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりもハンドル側の操舵軸への入力トルクであるハンドルトルクを検出するハンドルトルクセンサであり、
前記操向輪側操舵状態量検出手段は、前記アシストアクチュエータよりも操向輪側の操舵軸への入力トルクであるピニオントルクを検出するピニオントルクセンサであることを特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 14,
The steering wheel side steering state amount detecting means is a steering wheel torque sensor that detects a steering wheel torque that is an input torque to a steering shaft on a steering wheel side relative to the assist actuator,
The steered wheel side steering state amount detecting means is a pinion torque sensor that detects a pinion torque that is an input torque to the steered wheel side steering shaft with respect to the assist actuator.
前記ハンドルトルクを入力とし、操舵系モデルおよび車両モデルを用いて路面からの外乱入力の無い状態での第1推定車両挙動を出力とする第1車両挙動推定手段と、
前記ピニオントルクを入力とし、車両モデルを用いて運転者の操舵入力を考慮しない場合での第2推定車両挙動を出力する第2車両挙動推定手段と、
を備え、
前記入力判定手段は、前記第1推定車両挙動と前記第2推定車両挙動とに偏差が生じたとき、入力トルクが路面側からの入力であると判定し、
前記周波数特性補正手段は、前記偏差に応じて前記アシストトルクの周波数特性を変化させることを特徴とするパワーステアリング装置。
The power steering apparatus according to claim 16, wherein
First vehicle behavior estimation means that takes the steering wheel torque as an input and outputs a first estimated vehicle behavior in the absence of disturbance input from the road surface using a steering system model and a vehicle model;
Second vehicle behavior estimation means for outputting the second estimated vehicle behavior when the pinion torque is input and the driver's steering input is not taken into account using the vehicle model;
With
The input determining means determines that the input torque is an input from the road surface side when a deviation occurs between the first estimated vehicle behavior and the second estimated vehicle behavior;
The power steering apparatus according to claim 1, wherein the frequency characteristic correcting unit changes a frequency characteristic of the assist torque in accordance with the deviation.
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