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JP2008006919A - Electric power steering device - Google Patents

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Publication number
JP2008006919A
JP2008006919A JP2006178181A JP2006178181A JP2008006919A JP 2008006919 A JP2008006919 A JP 2008006919A JP 2006178181 A JP2006178181 A JP 2006178181A JP 2006178181 A JP2006178181 A JP 2006178181A JP 2008006919 A JP2008006919 A JP 2008006919A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
electric motor
steering
current
current value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006178181A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuji Fujita
修司 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006178181A priority Critical patent/JP2008006919A/en
Publication of JP2008006919A publication Critical patent/JP2008006919A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

【課題】 目標電流値と実電流値との偏差に基づいて電動モータの通電をフィードバック制御する電動パワーステアリング装置において、急激なハンドル操作に対しても良好な応答性を得る。
【解決手段】 比例積分制御部41は、補正q軸目標電流値Iq*’からq軸実電流値Iqを減算したq軸指令電流ΔIqに基づいてq軸指令電圧Vq*を計算する。比例積分制御部42は、補正d軸目標電流Id*からd軸実電流Idを減算したd軸指令電流ΔIdに基づいてd軸指令電圧Vd*を計算する。PIゲイン演算部50は、この比例積分制御部41,42における制御ゲイン(比例項ゲイン、積分項ゲイン)を、q軸実電流Iq、d軸実電流Idが大きくなるにしたがって小さい値になるように設定する。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain good responsiveness even to a sudden steering operation in an electric power steering apparatus that feedback-controls energization of an electric motor based on a deviation between a target current value and an actual current value.
A proportional-integral control unit 41 calculates a q-axis command voltage Vq * based on a q-axis command current ΔIq obtained by subtracting a q-axis actual current value Iq from a corrected q-axis target current value Iq * ′. The proportional integration control unit 42 calculates the d-axis command voltage Vd * based on the d-axis command current ΔId obtained by subtracting the d-axis actual current Id from the corrected d-axis target current Id *. The PI gain calculation unit 50 decreases the control gain (proportional term gain, integral term gain) in the proportional integral control units 41 and 42 as the q axis actual current Iq and d axis actual current Id increase. Set to.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための電動モータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to an electric power steering apparatus including an electric motor for assisting a steering operation of a steering wheel by a driver.

従来から、操舵ハンドルに付与される操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに応じたアシストトルクを電動モータに発生させるようにした車両の電動パワーステアリング装置はよく知られている。
例えば、特許文献1の電動パワーステアリング装置においては、操舵ハンドルに加えられた操舵トルクと車速とに基づいて電動モータの目標電流値を設定し、この目標電流値と電流検出器により検出されるモータ電流値(実電流値)との偏差に基づいて、偏差が零になるように電動モータをフィードバック制御する。そして、フィードバック制御における制御ゲイン(比例ゲインおよび積分ゲイン)を、目標電流値に基づいて変更している。つまり、目標電流値が小さいほど比例ゲインおよび積分ゲインを大きく設定し、目標電流値が大きいほど比例ゲインおよび積分ゲインを小さく設定している。これにより、電動モータに小電流を流すべき場合の応答遅れを補償しようとしている。
特開2001−1917
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device for a vehicle in which a steering torque applied to a steering wheel is detected and an assist torque corresponding to the detected steering torque is generated in an electric motor is well known.
For example, in the electric power steering device disclosed in Patent Document 1, a target current value of an electric motor is set based on a steering torque applied to a steering wheel and a vehicle speed, and the motor is detected by the target current value and a current detector. Based on the deviation from the current value (actual current value), the electric motor is feedback controlled so that the deviation becomes zero. The control gain (proportional gain and integral gain) in feedback control is changed based on the target current value. That is, the smaller the target current value, the larger the proportional gain and the integral gain, and the smaller the target current value, the smaller the proportional gain and the integral gain. This attempts to compensate for a response delay when a small current is to flow through the electric motor.
JP2001-1917

しかしながら、特許文献1のものでは、操舵ハンドルを急激に操舵操作した場合の応答性が悪い。つまり、操舵ハンドルの急激な操舵操作を行うと、操舵トルクの急増に伴って目標電流値が増大し、これに合わせて制御ゲインが小さく設定されてしまう。このため、目標電流値と実電流値との偏差が大きくなるにもかかわらず、小さく設定された制御ゲインに基づいて電動モータの電流がフィードバック制御されることとなり、電流値を早く増大させることができず、その結果、応答性が悪くなってしまう。従って、良好な操舵フィーリングが得られない。   However, in the thing of patent document 1, the responsiveness at the time of steering operation of a steering handle rapidly is bad. In other words, when the steering wheel is steered rapidly, the target current value increases as the steering torque suddenly increases, and the control gain is set to be small accordingly. For this reason, although the deviation between the target current value and the actual current value becomes large, the electric motor current is feedback-controlled based on the control gain set to be small, and the current value can be increased quickly. As a result, the responsiveness deteriorates. Therefore, a good steering feeling cannot be obtained.

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、急な操舵操作に対しても応答性のよい電動パワーステアリング装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an electric power steering device that is responsive to a sudden steering operation.

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操舵により転舵輪を転舵する転舵機構と、上記転舵機構に設けられ、上記操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシスト力を発生する電動モータと、上記操舵ハンドルの操舵操作に応じて、上記電動モータの作動を制御するための目標電流値を算出する目標電流値算出手段と、上記電動モータに流れる電流値を検出する実電流値検出手段と、上記目標電流値算出手段により算出された目標電流値に対して、上記実電流値検出手段により検出された電動モータに流れる電流値をフィードバックして上記電動モータの通電を制御するフィードバック制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置において、上記実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値に基づいて、上記フィードバック制御手段によるフィードバック制御の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段を備えたことにある。   In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a steering mechanism that steers a steered wheel by steering a steering handle, and a steering assist force that is provided in the steering mechanism and that is provided for steering operation of the steering handle. A target current value calculating means for calculating a target current value for controlling the operation of the electric motor according to a steering operation of the steering handle, and a current value flowing through the electric motor is detected. With respect to the target current value calculated by the actual current value detection means and the target current value calculation means, the current value flowing through the electric motor detected by the actual current value detection means is fed back to energize the electric motor. An electric power steering apparatus including feedback control means for controlling, based on a value of a current flowing through the electric motor detected by the actual current detecting means; In further comprising a control gain changing means for changing the control gain of the feedback control by the feedback control means.

この場合、上記制御ゲイン変更手段は、上記実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値が大きいほど上記制御ゲインを小さく設定する、あるいは、上記実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値が所定電流値より大きいときには、その所定電流値以下のときに比べて上記制御ゲインを小さく設定するとよい。   In this case, the control gain changing means sets the control gain to be smaller as the current value flowing through the electric motor detected by the actual current detecting means is larger, or is applied to the electric motor detected by the actual current detecting means. When the flowing current value is larger than the predetermined current value, the control gain may be set smaller than when the flowing current value is less than the predetermined current value.

上記のように構成した本発明によれば、フィードバック制御手段が目標電流値に対して電動モータに流れる実電流値をフィードバックして、つまり、目標電流値と実電流値との偏差が零になるように電動モータの通電を制御する。このとき、制御ゲイン変更手段は、電動モータに流れる電流値に基づいてフィードバック制御の制御ゲインを変更する。例えば、実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値が大きいほど制御ゲインを小さくする。   According to the present invention configured as described above, the feedback control means feeds back the actual current value flowing through the electric motor to the target current value, that is, the deviation between the target current value and the actual current value becomes zero. Thus, the energization of the electric motor is controlled. At this time, the control gain changing means changes the control gain of the feedback control based on the value of the current flowing through the electric motor. For example, the control gain is decreased as the value of the current flowing through the electric motor detected by the actual current detecting means increases.

これにより、急な操舵操作時においては、制御ゲインが急激に減らされることがなく、応答性を高めることができる。つまり、急な操舵操作時においては、目標電流値は瞬時に増大されるものの、実電流値は制御結果として増大するものであるため、この実電流値に基づいて設定される制御ゲインは、目標電流値の変化ほどは急激に減少しない。
従って、急操舵操作時には、目標電流値と実電流値との大きな偏差と大きな制御ゲインを用いてフィードバック制御できるため応答性が良好となる。そして、このフィードバック制御により実電流値が増大すると制御ゲインが低減されるため、今度は、実電流値が目標電流値に対してハンチングしてしまうことが抑制される。
また、電動モータに流れる実電流値が小さい状況下においては、制御ゲインが大きく設定されるため、この場合においても良好な応答性を得ることができる。
これらの結果、操舵フィーリングが向上する。
Thereby, at the time of an abrupt steering operation, the control gain is not rapidly reduced, and the responsiveness can be improved. That is, during a sudden steering operation, the target current value increases instantaneously, but the actual current value increases as a control result. Therefore, the control gain set based on this actual current value is It does not decrease as rapidly as the current value changes.
Accordingly, during a sudden steering operation, feedback control can be performed using a large deviation between the target current value and the actual current value and a large control gain, so that the responsiveness is good. Since the control gain is reduced when the actual current value is increased by this feedback control, this time, it is suppressed that the actual current value hunts the target current value.
Further, since the control gain is set to be large under the condition where the actual current value flowing through the electric motor is small, good response can be obtained even in this case.
As a result, the steering feeling is improved.

この制御ゲインの変更を行うにあたっては、例えば、実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値が所定電流値より大きいときには、その所定電流値以下のときに比べて制御ゲインを小さく設定するようにしてもよい。この場合、制御ゲインを切り替える所定電流値を複数設定して制御ゲインを複数段に切替設定してもよい
尚、目標電流値算出手段により算出される目標電流値は、例えば、操舵ハンドルに働く操舵トルクを検出するトルク検出手段と、車速を検出する車速検出手段との少なくとも2つの検出値に基づいて算出するとよい。
In changing the control gain, for example, when the current value flowing through the electric motor detected by the actual current detecting means is larger than a predetermined current value, the control gain is set smaller than when the current value is smaller than the predetermined current value. You may do it. In this case, a plurality of predetermined current values for switching the control gain may be set, and the control gain may be switched to a plurality of stages. Note that the target current value calculated by the target current value calculating means is, for example, a steering that works on the steering wheel. It may be calculated based on at least two detection values of a torque detection means for detecting torque and a vehicle speed detection means for detecting vehicle speed.

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明すると、図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置を示す概略図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an electric power steering apparatus according to the present invention.

この車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル11に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト12を備え、同シャフト12の下端にはピニオンギヤ13が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ13は、ラックバー14に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー14の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪FW1,FW2が操舵可能に接続されている。左右前輪FW1,FW2は、ステアリングシャフト12の軸線回りの回転に伴うラックバー14の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。   This electric power steering apparatus for a vehicle includes a steering shaft 12 connected to a steering handle 11 so as to rotate integrally with an upper end thereof, and a pinion gear 13 is connected to a lower end of the shaft 12 so as to rotate integrally. The pinion gear 13 meshes with rack teeth formed on the rack bar 14 to constitute a rack and pinion mechanism. Left and right front wheels FW1, FW2 are steerably connected to both ends of the rack bar 14 via tie rods and knuckle arms (not shown). The left and right front wheels FW1 and FW2 are steered left and right in accordance with the axial displacement of the rack bar 14 accompanying the rotation of the steering shaft 12 around the axis.

ラックバー14には、操舵アシスト用の電動モータ15が組み付けられている。電動モータ15は、三相同期式永久磁石モータ(ブラシレスモータ)である交流モータによって構成されている。電動モータ15の回転軸は、ボールねじ機構16を介してラックバー14に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪FW1,FW2の操舵をアシストする。
ボールねじ機構16は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ15の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー14に伝達する。また、電動モータ15をラックバー14に組み付けるのに代えて、電動モータ15をステアリングシャフト12に組み付けて、電動モータ15の回転を減速器を介してステアリングシャフト12に伝達して同シャフト12を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
An electric motor 15 for steering assist is assembled to the rack bar 14. The electric motor 15 is configured by an AC motor that is a three-phase synchronous permanent magnet motor (brushless motor). The rotating shaft of the electric motor 15 is connected to the rack bar 14 via the ball screw mechanism 16 so that power can be transmitted, and assists the steering of the left and right front wheels FW1, FW2 by the rotation.
The ball screw mechanism 16 functions as a speed reducer and a rotation-linear converter. The ball screw mechanism 16 reduces the rotation of the electric motor 15 and converts it into a linear motion and transmits it to the rack bar 14. Further, instead of assembling the electric motor 15 to the rack bar 14, the electric motor 15 is assembled to the steering shaft 12, and the rotation of the electric motor 15 is transmitted to the steering shaft 12 via the speed reducer so that the shaft 12 is axially connected. You may comprise so that it may drive around.

次に、電動モータ15の作動を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵トルクセンサ21、車速センサ22および回転角センサ23を備えている。操舵トルクセンサ21は、ステアリングシャフト12に組み付けられていて、操舵ハンドル11の回動操作によってステアリングシャフト12に作用する操舵トルクTを検出する。操舵トルクTは、正負の値により操舵ハンドル11の右方向および左方向の操舵時における操舵トルクの大きさをそれぞれ表す。
また、操舵トルクセンサ21をステアリングシャフト12に組み付けるのに代え、ラックバー14に組み付けて、ラックバー14の軸線方向の歪み量から操舵トルクTをそれぞれ検出するようにしてもよい。車速センサ22は、車速Vを検出して車速Vを表す検出信号を出力する。
Next, an electric control device that controls the operation of the electric motor 15 will be described. The electric control device includes a steering torque sensor 21, a vehicle speed sensor 22, and a rotation angle sensor 23. The steering torque sensor 21 is assembled to the steering shaft 12 and detects the steering torque T acting on the steering shaft 12 by the turning operation of the steering handle 11. The steering torque T represents the magnitude of the steering torque when the steering handle 11 is steered in the right direction and the left direction by positive and negative values, respectively.
Further, instead of assembling the steering torque sensor 21 to the steering shaft 12, the steering torque T may be detected from the amount of distortion in the axial direction of the rack bar 14 by being assembled to the rack bar 14. The vehicle speed sensor 22 detects the vehicle speed V and outputs a detection signal representing the vehicle speed V.

回転角センサ23は、電動モータ15内に組み込まれたエンコーダにより構成されており、電動モータ15の回転子の回転に応じてπ/2ずつ位相の異なる2相パルス列信号と基準回転位置を表す零相パルス列信号を出力する。この回転角センサ23からの検出信号は、電動モータ15の回転角θおよび角速度ωの計算に利用される。一方、この電動モータ15の回転角θは、操舵ハンドル11の操舵角に比例するものであるので、本明細書では、この回転角θは、操舵ハンドル11の操舵角としても共通に用いられる。   The rotation angle sensor 23 is composed of an encoder incorporated in the electric motor 15, and is a two-phase pulse train signal having a phase different by π / 2 according to the rotation of the rotor of the electric motor 15 and a zero representing the reference rotation position. Outputs a phase pulse train signal. The detection signal from the rotation angle sensor 23 is used to calculate the rotation angle θ and the angular velocity ω of the electric motor 15. On the other hand, since the rotation angle θ of the electric motor 15 is proportional to the steering angle of the steering handle 11, the rotation angle θ is commonly used as the steering angle of the steering handle 11 in this specification.

また、電動モータ15の角速度ωは、操舵ハンドル11の操舵角速度に比例するものであるので、本明細書では、この角速度ωは、操舵ハンドル11の操舵角速度としても共通に用いられる。尚、この回転角センサ23の検出出力を用いるのに代えて、ステアリングシャフト12の回転角またはラックバー14の軸線方向の位置を検出するセンサを用意し、前記センサによって検出された回転角および変位量を操舵ハンドル11の操舵角として用いるとともに、それらの微分値を操舵ハンドル11の操舵角速度としてそれぞれ用いるようにしてもよい。このようにして検出された操舵角θおよび操舵角速度ωも、正負の値により、操舵ハンドル11の右方向および左方向の操舵角および操舵角速度を表す。   In addition, since the angular velocity ω of the electric motor 15 is proportional to the steering angular velocity of the steering handle 11, the angular velocity ω is also commonly used as the steering angular velocity of the steering handle 11 in this specification. Instead of using the detection output of the rotation angle sensor 23, a sensor for detecting the rotation angle of the steering shaft 12 or the axial position of the rack bar 14 is prepared, and the rotation angle and displacement detected by the sensor are prepared. The amount may be used as the steering angle of the steering handle 11 and the differential value thereof may be used as the steering angular velocity of the steering handle 11. The steering angle θ and the steering angular velocity ω thus detected also represent the right and left steering angles and steering angular velocities of the steering handle 11 based on positive and negative values.

これらの操舵トルクセンサ21、車速センサ22および回転角センサ23は、電子制御ユニット30に接続されている。電子制御ユニット30は、CPU,ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするとともに、電動モータ15の駆動制御回路も含む。
次に、この電子制御ユニット30について詳細に説明する。図2は、プログラムの実行によって実現される前記マイクロコンピュータの機能を表す機能ブロックを含む電子制御ユニット30の全体ブロック図である。
電子制御ユニット30は、電動モータ15の回転方向をq軸とするとともに回転方向と直交する方向をd軸とする2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によって電動モータ15の回転を制御する。尚、これらのq軸およびd軸について、表現方法を換えると、d軸が電動モータ15の永久磁石による界磁方向であり、q軸がそれに直交する方向である。
These steering torque sensor 21, vehicle speed sensor 22 and rotation angle sensor 23 are connected to the electronic control unit 30. The electronic control unit 30 includes a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like as main components, and also includes a drive control circuit for the electric motor 15.
Next, the electronic control unit 30 will be described in detail. FIG. 2 is an overall block diagram of the electronic control unit 30 including functional blocks representing the functions of the microcomputer realized by executing the program.
The electronic control unit 30 controls the rotation of the electric motor 15 by vector control described in a two-phase rotating magnetic flux coordinate system in which the rotation direction of the electric motor 15 is the q axis and the direction orthogonal to the rotation direction is the d axis. . In addition, regarding the q-axis and the d-axis, when the expression method is changed, the d-axis is a field direction by the permanent magnet of the electric motor 15 and the q-axis is a direction orthogonal thereto.

電子制御ユニット30は、基本アシスト力演算部31および補償値演算部32を備えている。基本アシスト力演算部31は、操舵トルクTおよび車速Vに応じて図3の特性グラフに示すように変化する基本アシスト力Tasを記憶した基本アシスト力テーブルを有する。基本アシスト力演算部31は、操舵トルクセンサ21からの操舵トルクT及び車速センサ22からの車速Vを入力して、基本アシスト力テーブルを参照することにより基本アシスト力Tasを計算する。この場合、基本アシスト力Tasは、操舵トルクTの増加にしたがって増加するとともに車速Vの増加にしたがって減少する。   The electronic control unit 30 includes a basic assist force calculation unit 31 and a compensation value calculation unit 32. The basic assist force calculation unit 31 has a basic assist force table that stores a basic assist force Tas that changes as shown in the characteristic graph of FIG. 3 according to the steering torque T and the vehicle speed V. The basic assist force calculation unit 31 inputs the steering torque T from the steering torque sensor 21 and the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 22, and calculates the basic assist force Tas by referring to the basic assist force table. In this case, the basic assist force Tas increases as the steering torque T increases and decreases as the vehicle speed V increases.

尚、図3の特性グラフは、正領域すなわち右方向の操舵トルクTおよび基本アシスト力Tasの関係についてのみ示しているが、負領域すなわち左方向の操舵トルクTおよび基本アシスト力Tasに関しては、前記図3の特性グラフを原点を中心に点対称の位置に移した関係になる。また、本実施形態では、基本アシスト力Tasを基本アシスト力テーブルを用いて計算するようにしたが、基本アシスト力テーブルに代えて操舵トルクTおよび車速Vに応じて変化する基本アシスト力Tasを定義した関数を用意しておき、同関数を用いて基本アシスト力Tasを計算するようにしてもよい。   The characteristic graph of FIG. 3 shows only the relationship between the positive region, that is, the steering torque T in the right direction and the basic assist force Tas, but the negative region, that is, the left direction steering torque T and the basic assist force Tas, The characteristic graph of FIG. 3 is moved to a point-symmetrical position around the origin. In this embodiment, the basic assist force Tas is calculated using the basic assist force table. However, instead of the basic assist force table, a basic assist force Tas that changes according to the steering torque T and the vehicle speed V is defined. Alternatively, the basic assist force Tas may be calculated using the same function.

補償値演算部32は、前記車速Vと共に、後述する電動モータ15の回転角θ(操舵ハンドル11の操舵角θに相当)および電動モータ15の角速度ω(操舵ハンドル11の操舵角速度ωに相当)を入力し、基本アシスト力Tasに対する補償値Trtを計算する。すなわち、補償値演算部32は、基本的には、操舵角θに比例して大きくなるステアリングシャフト12の基本位置への復帰力と、操舵角速度ωに比例して大きくなるステアリングシャフト12の回転に対する抵抗力に対応した戻しトルクとの和を補償値Trtとして計算する。また、前記補償値Trtは、車速Vの増加に従って増加する。尚、他の各種センサからの信号も加えて、前記補償値Trtを計算してもよい。   The compensation value calculation unit 32, together with the vehicle speed V, a rotation angle θ of an electric motor 15 described later (corresponding to a steering angle θ of the steering handle 11) and an angular velocity ω of the electric motor 15 (corresponding to a steering angular velocity ω of the steering handle 11). To calculate a compensation value Trt for the basic assist force Tas. That is, the compensation value calculation unit 32 basically responds to the return force to the basic position of the steering shaft 12 that increases in proportion to the steering angle θ and the rotation of the steering shaft 12 that increases in proportion to the steering angular velocity ω. The sum of the return torque corresponding to the resistance force is calculated as the compensation value Trt. The compensation value Trt increases as the vehicle speed V increases. The compensation value Trt may be calculated by adding signals from other various sensors.

これらの計算された基本アシスト力Tasおよび補償値Trtは演算部33に入力される。演算部33は、基本アシスト力Tasと補償値Trtを加算し、加算結果を目標指令トルクT*としてq軸目標電流演算部34に供給する。q軸目標電流演算部34は、前記目標指令トルクT*に比例したq軸目標電流Iq*を計算する。このq軸目標電流Iq*は、前記2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御におけるq軸成分電流であり、電動モータ15によって発生される回転トルクの大きさを制御するものである。   The calculated basic assist force Tas and compensation value Trt are input to the calculation unit 33. The calculation unit 33 adds the basic assist force Tas and the compensation value Trt, and supplies the addition result to the q-axis target current calculation unit 34 as the target command torque T *. The q-axis target current calculation unit 34 calculates a q-axis target current Iq * that is proportional to the target command torque T *. The q-axis target current Iq * is a q-axis component current in vector control described in the two-phase rotating magnetic flux coordinate system, and controls the magnitude of the rotational torque generated by the electric motor 15.

電子制御ユニット30は、電動モータ15の効率化および小型高出力化のための弱め界磁制御に関係した弱め界磁制御パラメータ演算部35を備えている。弱め界磁制御パラメータ演算部35は、詳しくは後述する電動モータ15の角速度ω、電動モータ15に対するq軸指令電圧Vq*’および電動モータ15のq軸実電流Iqを入力し、第1〜第3パラメータテーブルを参照して、前記角速度ω、q軸指令電圧Vq*’およびq軸実電流Iqに応じた第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciを計算する。これらの第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciは、d軸目標電流演算部36に供給される。d軸目標電流演算部36は、第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciに正の係数kを乗算して、d軸目標電流Id*(=k・Cw・Cq・Ci)を計算する。このd軸目標電流Id*は、前記2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御におけるd軸成分電流であり、電動モータ15の界磁を弱めるためのものである。   The electronic control unit 30 includes a field-weakening control parameter calculation unit 35 related to field-weakening control for increasing the efficiency and reducing the size and output of the electric motor 15. The field weakening control parameter calculation unit 35 inputs, in detail, an angular velocity ω of the electric motor 15, which will be described later, a q-axis command voltage Vq * ′ for the electric motor 15, and a q-axis actual current Iq of the electric motor 15, and first to third parameters. Referring to the table, first to third parameters Cw, Cq, Ci corresponding to the angular velocity ω, q-axis command voltage Vq * ′, and q-axis actual current Iq are calculated. These first to third parameters Cw, Cq, and Ci are supplied to the d-axis target current calculation unit 36. The d-axis target current calculator 36 multiplies the first to third parameters Cw, Cq, and Ci by a positive coefficient k to calculate a d-axis target current Id * (= k · Cw · Cq · Ci). This d-axis target current Id * is a d-axis component current in vector control described in the two-phase rotating magnetic flux coordinate system, and is used to weaken the field of the electric motor 15.

次に、これらの第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciについて説明しておく。第1パラメータテーブルは、図4の特性グラフに示すように、電動モータ15の角速度ωが小さい部分では「0」を示し、角速度ωの大きい部分ではほぼ一定の正の値を示す第1パラメータCwを記憶している。言い換えれば、角速度ωが大きくなるに従って大きくなる値を示す第1パラメータCwを記憶している。したがって、この特性に従って決定される第1パラメータCwは、電動モータ15の回転速度が大きな領域で弱め界磁電流を大きくすることを意味し、電動モータ15を出力トルク重視の特性から回転速度重視の特性に変更する。また、この第1パラメータCwは、電動モータ15の回転速度が遅いとき、すなわち操舵ハンドル11の回動速度が遅いときに、無駄な弱め界磁電流が流れることを防止する。   Next, the first to third parameters Cw, Cq, and Ci will be described. As shown in the characteristic graph of FIG. 4, the first parameter table shows “0” when the angular velocity ω of the electric motor 15 is small, and shows a substantially constant positive value when the angular velocity ω is large. Is remembered. In other words, the first parameter Cw indicating a value that increases as the angular velocity ω increases is stored. Therefore, the first parameter Cw determined according to this characteristic means that the field-weakening current is increased in a region where the rotational speed of the electric motor 15 is large. Change to characteristics. Further, the first parameter Cw prevents useless field weakening current from flowing when the rotation speed of the electric motor 15 is low, that is, when the rotation speed of the steering handle 11 is low.

第2パラメータテーブルは、図5の特性グラフに示すように、電動モータ15のq軸指令電圧Vq*’が小さい部分では「0」を示し、q軸指令電圧Vq*’の大きい部分ではほぼ一定の正の値を示す第2パラメータCqを記憶している。言い換えれば、q軸指令電圧Vq*’が大きくなるに従って大きくなる値を示す第2パラメータCqを記憶している。このq軸指令電圧Vqが大きいことは、詳しくは後述するq軸指令電流ΔIqが大きいこと、すなわちq軸目標電流Iq*(補正q軸目標電流Iq*’)と電動モータ15の実q軸電流Iqとの偏差が大きいことを意味し、前記偏差が大きくなるに従って電動モータ15の弱め界磁電流は大きくなる。これにより、第2パラメータCqは、車両走行中に操舵ハンドル11をゆっくりかつ小さく回動操作した場合に、前記偏差が大きなときに弱め界磁制御を行って電動モータ15の回転速度を上昇させ、前記偏差が小さなときには無駄な弱め界磁電流が流れることを防止する。   As shown in the characteristic graph of FIG. 5, the second parameter table indicates “0” when the q-axis command voltage Vq * ′ of the electric motor 15 is small, and is substantially constant when the q-axis command voltage Vq * ′ is large. The second parameter Cq indicating the positive value of is stored. In other words, the second parameter Cq indicating a value that increases as the q-axis command voltage Vq * ′ increases is stored. The large q-axis command voltage Vq means that the q-axis command current ΔIq, which will be described in detail later, is large. This means that the deviation from Iq is large, and the field weakening current of the electric motor 15 increases as the deviation increases. As a result, the second parameter Cq increases the rotational speed of the electric motor 15 by performing field-weakening control when the steering handle 11 is slowly and smallly rotated while the vehicle is running, and the deviation is large. Prevents the field-weakening current from flowing when it is small.

第3パラメータテーブルは、図6の特性グラフに示すように、q軸実電流Iqの小さい部分ではほぼ一定の正の値を示すとともにq軸実電流Iqの大きい部分では「0」を示す第3パラメータCiを記憶している。言い換えれば、q軸実電流Iqが大きくなるに従って小さくなる値を示す第1パラメータCiを記憶している。この第3パラメータCiは、電動モータ15の角速度ωが大きな状態で、操舵ハンドル11をさらに速く回動操作した場合に、電動モータ15による操舵アシスト力が減少制御されて、操舵ハンドル11の操舵トルクが増加することを回避する。尚、本実施形態では、これらの第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciを第1〜第3パラメータテーブルを用いて計算するようにしたが、これらのテーブルに代えて角速度ω、q軸指令電圧Vq*’およびq軸実電流Iqに応じて変化する第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciをそれぞれ定義した関数を用意しておき、同関数を用いて第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciを計算するようにしてもよい。   As shown in the characteristic graph of FIG. 6, the third parameter table shows a substantially constant positive value in a portion where the q-axis actual current Iq is small, and “0” in a portion where the q-axis actual current Iq is large. The parameter Ci is stored. In other words, the first parameter Ci indicating a value that decreases as the q-axis actual current Iq increases is stored. The third parameter Ci is the steering torque of the steering handle 11 when the steering assist force by the electric motor 15 is controlled to decrease when the steering handle 11 is rotated faster while the angular velocity ω of the electric motor 15 is large. To avoid increasing. In the present embodiment, the first to third parameters Cw, Cq, and Ci are calculated using the first to third parameter tables. However, instead of these tables, the angular velocity ω, q-axis command is calculated. Functions that respectively define first to third parameters Cw, Cq, and Ci that change according to the voltage Vq * ′ and the q-axis actual current Iq are prepared, and the first to third parameters Cw, Cq and Ci may be calculated.

前記計算されたq軸目標電流Iq*およびd軸目標電流Id*はq軸目標電流補正演算部37に供給される。
q軸目標電流補正演算部37は、q軸目標電流演算部34からq軸目標電流Iq*を入力し、d軸目標電流演算部36からd軸目標電流Id*を入力する。そして、q軸目標電流補正演算部37は、図7に示す補正係数テーブルを参照して、d軸目標電流Id*に対応した補正係数αを算出するとともに、q軸目標電流Iq*をその補正係数αで除算することにより、q軸目標電流Iq*を補正した補正q軸目標電流Iq*’を計算して(Iq*’=Iq*/α)、その計算結果である補正q軸目標電流Iq*’を演算部38に出力する。
この補正係数テーブルは、q軸目標電流補正演算部37に設けられており、d軸目標電流Id*の増加に従って減少する正の補正係数αを記憶している。
これにより、補正q軸目標電流Iq*’は、d軸目標電流Id*が大きくなる従ってq軸目標電流Iq*を大きくなる側に補正した値を示す。
尚、本実施形態では、補正係数αを補正係数テーブルを用いて計算するようにしたが、補正係数テーブルに代えてd軸目標電流Id*に応じて変化する補正係数αを定義した関数を用意しておき、同関数を用いて補正係数αを計算するようにしてもよい。
The calculated q-axis target current Iq * and d-axis target current Id * are supplied to the q-axis target current correction calculation unit 37.
The q-axis target current correction calculation unit 37 receives the q-axis target current Iq * from the q-axis target current calculation unit 34 and the d-axis target current Id * from the d-axis target current calculation unit 36. Then, the q-axis target current correction calculation unit 37 calculates the correction coefficient α corresponding to the d-axis target current Id * with reference to the correction coefficient table shown in FIG. 7, and corrects the q-axis target current Iq *. By dividing by the coefficient α, the corrected q-axis target current Iq * ′ obtained by correcting the q-axis target current Iq * is calculated (Iq * ′ = Iq * / α), and the corrected q-axis target current which is the calculation result is calculated. Iq * ′ is output to the calculation unit 38.
This correction coefficient table is provided in the q-axis target current correction calculation unit 37, and stores a positive correction coefficient α that decreases as the d-axis target current Id * increases.
As a result, the corrected q-axis target current Iq * ′ indicates a value obtained by correcting the q-axis target current Iq * so as to increase as the d-axis target current Id * increases.
In this embodiment, the correction coefficient α is calculated using the correction coefficient table. However, a function that defines a correction coefficient α that changes according to the d-axis target current Id * is prepared instead of the correction coefficient table. In addition, the correction coefficient α may be calculated using the same function.

演算部38は、補正q軸目標電流Iq*’からq軸実電流Iqを減算し、減算結果をq軸指令電流ΔIqとして比例積分制御部(PI制御部)41に供給する。演算部39はd軸目標電流Id*からd軸実電流Idを減算し、減算結果をd軸指令電流ΔIdとして比例積分制御部(PI制御部)42に供給する。比例積分制御部41および比例積分制御部42は、q軸指令電流ΔIqおよびd軸指令電流ΔIdに基づいて、q軸実電流Iqおよびd軸実電流Idが補正q軸目標電流Iq*’およびd軸目標電流Id*にそれぞれ追従するようにq軸指令電圧Vq*およびd軸指令電圧Vd*を計算する。例えば、比例積分制御部41,42は、q軸指令電圧Vq*およびd軸指令電圧Vd*を下記比例積分演算式(1),(2)により計算する。   The calculation unit 38 subtracts the q-axis actual current Iq from the corrected q-axis target current Iq * ′, and supplies the subtraction result to the proportional-integral control unit (PI control unit) 41 as the q-axis command current ΔIq. The calculation unit 39 subtracts the d-axis actual current Id from the d-axis target current Id * and supplies the subtraction result to the proportional-integral control unit (PI control unit) 42 as the d-axis command current ΔId. The proportional-integral control unit 41 and the proportional-integral control unit 42 correct the q-axis actual current Iq and the d-axis actual current Id based on the q-axis command current ΔIq and the d-axis command current ΔId, and correct the q-axis target current Iq * ′ and d. The q-axis command voltage Vq * and the d-axis command voltage Vd * are calculated so as to follow the target shaft current Id *. For example, the proportional-integral control units 41 and 42 calculate the q-axis command voltage Vq * and the d-axis command voltage Vd * according to the following proportional-integral arithmetic expressions (1) and (2).

Figure 2008006919
Figure 2008006919
Figure 2008006919
Figure 2008006919

この比例積分制御部41,42が演算する上記演算式(1),(2)における制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidは、PIゲイン演算部50により設定される。このPIゲイン演算部50は、電動モータ15に流れる実電流値をあらわすq軸実電流Iqとd軸実電流Idとを後述する3相/2相座標変換部53から入力し、このq軸実電流Iqとd軸実電流Idとに基づいて制御ゲインテーブルを参照することにより、制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを算出する。
図8から図11は、PIゲイン演算部50が記憶する制御ゲインテーブルを表す。
The control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid in the arithmetic expressions (1) and (2) calculated by the proportional integration control units 41 and 42 are set by the PI gain calculation unit 50. The PI gain calculation unit 50 inputs a q-axis actual current Iq and a d-axis actual current Id representing an actual current value flowing through the electric motor 15 from a three-phase / two-phase coordinate conversion unit 53 described later, and this q-axis actual current Control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid are calculated by referring to the control gain table based on the current Iq and the d-axis actual current Id.
8 to 11 show control gain tables stored in the PI gain calculation unit 50. FIG.

制御ゲインKpqは、q軸指令電圧Vq*を算出するための演算式(1)の比例項の制御ゲインを表し、図8に示す制御ゲインテーブルによりq軸実電流Iqに応じた値に設定される。本実施形態においては、制御ゲインKpqは、q軸実電流Iqが大きくなるほど小さな値に設定される。
制御ゲインKiqは、q軸指令電圧Vq*を算出するための演算式(1)の積分項の制御ゲインを表し、図9に示す制御ゲインテーブルによりq軸実電流Iqに応じた値に設定される。この制御ゲインKiqは、制御ゲインKpqと同様に、q軸実電流Iqが大きくなるほど小さな値に設定される。
The control gain Kpq represents the control gain of the proportional term of the calculation formula (1) for calculating the q-axis command voltage Vq *, and is set to a value corresponding to the q-axis actual current Iq by the control gain table shown in FIG. The In the present embodiment, the control gain Kpq is set to a smaller value as the q-axis actual current Iq increases.
The control gain Kiq represents the control gain of the integral term of the calculation formula (1) for calculating the q-axis command voltage Vq *, and is set to a value corresponding to the q-axis actual current Iq by the control gain table shown in FIG. The Similar to the control gain Kpq, the control gain Kiq is set to a smaller value as the q-axis actual current Iq increases.

また、制御ゲインKpdは、d軸指令電圧Vd*を算出するための演算式(2)の比例項の制御ゲインを表し、図10に示す制御ゲインテーブルによりd軸実電流Idに応じた値に設定される。本実施形態においては、制御ゲインKpdは、d軸実電流Idが大きくなるほど小さな値に設定される。
制御ゲインKidは、d軸指令電圧Vd*を算出するための演算式(2)の積分項の制御ゲインを表し、図11に示す制御ゲインテーブルによりd軸実電流Idに応じた値に設定される。この制御ゲインKidは、制御ゲインKpdと同様に、d軸実電流Idが大きくなるほど小さな値に設定される。
Further, the control gain Kpd represents the control gain of the proportional term of the calculation formula (2) for calculating the d-axis command voltage Vd *, and is set to a value corresponding to the d-axis actual current Id by the control gain table shown in FIG. Is set. In the present embodiment, the control gain Kpd is set to a smaller value as the d-axis actual current Id increases.
The control gain Kid represents the control gain of the integral term of the calculation formula (2) for calculating the d-axis command voltage Vd *, and is set to a value corresponding to the d-axis actual current Id by the control gain table shown in FIG. The Similar to the control gain Kpd, the control gain Kid is set to a smaller value as the d-axis actual current Id increases.

尚、q軸およびd軸における実電流Id,Iqと目標電流Iq*’,Iq*,Id*とは、正負の符号によりモータ15の回転方向を特定した電流値をあらわすが、この制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを算出するに際しては、その大きさ(絶対値)に基づいて行われる。   The actual currents Id, Iq and the target currents Iq * ′, Iq *, Id * on the q-axis and the d-axis represent current values that specify the rotation direction of the motor 15 with a positive / negative sign, but this control gain Kpq , Kiq, Kpd, and Kid are calculated based on their magnitudes (absolute values).

尚、本実施形態では、制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを制御ゲインテーブルを用いて算出するようにしたが、こうした制御ゲインテーブルに代えて、q軸実電流Iq、d軸実電流Idに応じて変化する制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidの値を定義した関数を用意しておき、この関数を用いて制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを計算するようにしてもよい。   In this embodiment, the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid are calculated using the control gain table. Instead of the control gain table, the q-axis actual current Iq and the d-axis actual current Id are calculated. A function defining the values of the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid that change in response may be prepared, and the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid may be calculated using this function.

比例積分制御部41および比例積分制御部42により算出されたq軸指令電圧Vq*およびd軸指令電圧Vd*は、非干渉補正値演算部43及び演算部44,45により補正されてq軸補正指令電圧Vq*およびd軸補正指令電圧Vd*’として2相/3相座標変換部46に供給される。非干渉補正値演算部43は、q軸実電流Iqとd軸実電流Idと回転子の角速度ωとに基づいて、q軸指令電圧Vq*およびd軸指令電圧Vd*のための非干渉補正値−ω・(φa+La・Id),ω・La・Iqを計算する。尚、前記インダクタンスLa及び磁束φaは、予め決められた定数である。
演算部44、45は、q軸指令電圧Vq*およびd軸指令電圧Vd*から非干渉補正値−ω・(φa+La・Id),ω・La・Iqをそれぞれ減算して、q軸補正指令電圧Vq*’(=Vq*+ω・(φa+La・Id))およびd軸補正指令電圧Vd*’(=Vd*−ω・La・Iq)を算出する。
The q-axis command voltage Vq * and the d-axis command voltage Vd * calculated by the proportional integration control unit 41 and the proportional integration control unit 42 are corrected by the non-interference correction value calculation unit 43 and the calculation units 44 and 45 to be q-axis corrected. The command voltage Vq * and the d-axis correction command voltage Vd * ′ are supplied to the two-phase / three-phase coordinate conversion unit 46. The non-interference correction value calculation unit 43 performs non-interference correction for the q-axis command voltage Vq * and the d-axis command voltage Vd * based on the q-axis actual current Iq, the d-axis actual current Id, and the angular velocity ω of the rotor. The values -ω · (φa + La · Id) and ω · La · Iq are calculated. The inductance La and the magnetic flux φa are predetermined constants.
The calculation units 44 and 45 subtract the non-interference correction values −ω · (φa + La · Id) and ω · La · Iq from the q-axis command voltage Vq * and the d-axis command voltage Vd *, respectively, to obtain the q-axis correction command voltage. Vq * ′ (= Vq * + ω · (φa + La · Id)) and d-axis correction command voltage Vd * ′ (= Vd * −ω · La · Iq) are calculated.

2相/3相座標変換部46は、q軸補正指令電圧Vq*’およびd軸補正指令電圧Vd*’を3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換して、同変換した3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*をPWM電圧発生部47に供給する。PWM電圧発生部47は、3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に対応したPWM制御電圧信号UU,VU,WUをインバータ回路48に出力する。インバータ回路48は、前記PWM制御電圧信号UU,VU,WUに対応した3相の励磁電圧信号Vu,Vv,Vwを発生して、同励磁電圧信号Vu,Vv,Vwを3相の励磁電流路を介して電動モータ15にそれぞれ供給する。   The two-phase / three-phase coordinate conversion unit 46 converts the q-axis correction command voltage Vq * ′ and the d-axis correction command voltage Vd * ′ into the three-phase command voltages Vu *, Vv *, Vw * and performs the conversion 3 The phase command voltages Vu *, Vv *, Vw * are supplied to the PWM voltage generator 47. The PWM voltage generator 47 outputs PWM control voltage signals UU, VU, WU corresponding to the three-phase command voltages Vu *, Vv *, Vw * to the inverter circuit 48. The inverter circuit 48 generates three-phase excitation voltage signals Vu, Vv, Vw corresponding to the PWM control voltage signals UU, VU, WU, and generates the three-phase excitation voltage signals Vu, Vv, Vw. Are supplied to the electric motors 15 respectively.

3相の励磁電流路のうちの2つには電流センサ51,52が設けられ、各電流センサ51,52は、電動モータ15に対する3相の励磁電流Iu,Iv,Iwのうちの2つの励磁電流Iu,Iwを検出して3相/2相座標変換部53に出力する。この3相/2相座標変換部53には、演算部54にて前記実電流Iu,Iwに基づいて計算された励磁電流Ivも供給されている。3相/2相座標変換部53は、これらの3相実電流Iu,Iv,Iwを2相実電流Id,Iqに変換する。この2相実電流値Id,Iqは、演算部38,39、PIゲイン演算部50、非干渉補正値演算部43に供給される。また、2相実電流値Iqは弱め界磁制御パラメータ演算部35にも供給される。   Current sensors 51 and 52 are provided in two of the three-phase excitation current paths, and each of the current sensors 51 and 52 is an excitation of two of the three-phase excitation currents Iu, Iv, and Iw for the electric motor 15. The currents Iu and Iw are detected and output to the three-phase / two-phase coordinate conversion unit 53. The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 53 is also supplied with the excitation current Iv calculated by the calculation unit 54 based on the actual currents Iu and Iw. The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 53 converts these three-phase actual currents Iu, Iv, Iw into two-phase actual currents Id, Iq. The two-phase actual current values Id and Iq are supplied to the calculation units 38 and 39, the PI gain calculation unit 50, and the non-interference correction value calculation unit 43. The two-phase actual current value Iq is also supplied to the field weakening control parameter calculation unit 35.

また、回転角センサ23からの2相パルス列信号及び零相パルス列信号は、所定のサンプリング周期で電気角変換部55に連続的に供給されている。電気角変換部55は、前記各パルス列信号に基づいて電動モータ15における回転子の固定子に対する電気角を計算して、角速度変換部56に供給する。角速度変換部56は、前記電気角を微分して回転子の固定子に対する角速度を計算する。これらの電気角および角速度が電動モータ15の回転角(操舵ハンドル11の操舵角)θおよび角速度(操舵ハンドル11の操舵角速度)ωに対応するもので、これらの回転角θおよび角速度ωは、前述した補償値演算部32、弱め界磁制御パラメータ演算部35、2相/3相座標変換部46および3相/2相座標変換部53などにも供給されて利用される。   Further, the two-phase pulse train signal and the zero-phase pulse train signal from the rotation angle sensor 23 are continuously supplied to the electrical angle converter 55 at a predetermined sampling period. The electrical angle conversion unit 55 calculates an electrical angle of the rotor of the electric motor 15 with respect to the stator based on each pulse train signal and supplies the calculated electrical angle to the angular velocity conversion unit 56. The angular velocity conversion unit 56 calculates the angular velocity of the rotor relative to the stator by differentiating the electrical angle. These electric angles and angular velocities correspond to the rotation angle (steering angle of the steering handle 11) θ and the angular velocity (steering angular velocity of the steering handle 11) ω of the electric motor 15, and these rotation angles θ and angular velocity ω are described above. The compensation value calculation unit 32, the field weakening control parameter calculation unit 35, the 2-phase / 3-phase coordinate conversion unit 46, the 3-phase / 2-phase coordinate conversion unit 53, and the like are also used.

次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。運転者が操舵ハンドル11を回動操作すると、この回動操作は、ステアリングシャフト12およびピニオンギヤ13を介してラックバー14に伝達されて、ラックバー14の軸線方向の変位により左右前輪FW1,FW2が操舵される。これと同時に、操舵トルクセンサ21はステアリングシャフト12に付与される操舵トルクTを検出し、電動モータ15が電子制御ユニット30によりサーボ制御されて前記操舵トルクTに応じたアシストトルクでラックバー14を駆動するので、左右前輪FW1,FW2は電動モータ15の駆動力によりアシストされながら操舵される。   Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. When the driver turns the steering handle 11, the turning operation is transmitted to the rack bar 14 via the steering shaft 12 and the pinion gear 13, and the left and right front wheels FW1 and FW2 are moved by the axial displacement of the rack bar 14. Steered. At the same time, the steering torque sensor 21 detects the steering torque T applied to the steering shaft 12, and the electric motor 15 is servo-controlled by the electronic control unit 30 so that the rack bar 14 is driven with the assist torque corresponding to the steering torque T. Since it is driven, the left and right front wheels FW1, FW2 are steered while being assisted by the driving force of the electric motor 15.

この電子制御ユニット30によるサーボ制御においては、基本アシスト力演算部31、補償値演算部32及び演算部33が、前記検出操舵トルクT、車速V、電動モータ15の回転角(操舵ハンドル11の操舵角)θ及び電動モータ15の角速度(操舵ハンドル11の操舵角速度)ωに基づいて目標指令トルクT*を計算するとともに、q軸目標電流演算部34がこの目標指令トルクT*に基づいてq軸目標電流Iq*を計算する。また、d軸目標電流演算部36が、弱め界磁制御パラメータ演算部35にて電動モータ15の角速度ω、q軸指令電圧Vqおよびq軸実電流Iqに基づいて計算された第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciを用いて、d軸目標電流Iq*を計算する。   In the servo control by the electronic control unit 30, the basic assist force calculation unit 31, the compensation value calculation unit 32, and the calculation unit 33 perform the detected steering torque T, the vehicle speed V, the rotation angle of the electric motor 15 (the steering of the steering handle 11). Angle) θ and the angular velocity of the electric motor 15 (steering angular velocity of the steering wheel 11) ω, the target command torque T * is calculated, and the q-axis target current calculation unit 34 calculates the q-axis based on the target command torque T *. A target current Iq * is calculated. Further, the d-axis target current calculation unit 36 calculates the first to third parameters Cw calculated by the field weakening control parameter calculation unit 35 based on the angular velocity ω of the electric motor 15, the q-axis command voltage Vq, and the q-axis actual current Iq. , Cq, and Ci, the d-axis target current Iq * is calculated.

そして、演算部38,39、比例積分制御部41,42、2相/3相座標変換部46、PWM電圧発生部47及びインバータ回路48が、電流センサ51,52、3相/2相座標変換部53及び演算部54によってフィードバックされたd軸実電流Idおよびq軸実電流Iqを用いて、電動モータ15を制御する。この場合、PIゲイン演算部50は、d軸実電流Idおよびq軸実電流Iqに基づいて比例積分制御部41,42の制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを設定する。また、非干渉補正値演算部43及び演算部44,45は、d,q軸間で干渉し合う速度起電力を打ち消すために比例積分制御部41,42からのq軸指令電圧Vq*およびd軸指令電圧Vd*を補正する。   The calculation units 38 and 39, the proportional integration control units 41 and 42, the two-phase / three-phase coordinate conversion unit 46, the PWM voltage generation unit 47, and the inverter circuit 48 are converted into the current sensors 51 and 52, the three-phase / two-phase coordinate conversion. The electric motor 15 is controlled using the d-axis actual current Id and the q-axis actual current Iq fed back by the unit 53 and the calculation unit 54. In this case, the PI gain calculation unit 50 sets the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid of the proportional-plus-integral control units 41 and 42 based on the d-axis actual current Id and the q-axis actual current Iq. Further, the non-interference correction value calculation unit 43 and the calculation units 44 and 45 are used to cancel the velocity electromotive force that interferes between the d and q axes, and the q axis command voltages Vq * and d from the proportional integration control units 41 and 42, respectively. The axis command voltage Vd * is corrected.

以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、最終的な目標電流Iq*’,Id*と実電流Id,Iqとの偏差ΔIq,ΔIdに基づいて比例積分制御部41,42により電動モータ15の指令電圧Vq*,Vd*を算出するが、この比例積分演算に使われる制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,KidをPIゲイン演算部50により実電流Id,Iqが大きいほど小さい値になるように設定する。従って、操舵ハンドル11を急激に回動操作したときの応答性が良好となる。   According to the electric power steering apparatus of the present embodiment described above, the proportional integral control units 41 and 42 are electrically driven based on the deviations ΔIq and ΔId between the final target currents Iq * ′ and Id * and the actual currents Id and Iq. The command voltages Vq * and Vd * of the motor 15 are calculated, and the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid used for this proportional integration calculation become smaller as the actual currents Id and Iq increase by the PI gain calculation unit 50. Set as follows. Accordingly, the responsiveness when the steering handle 11 is suddenly turned is improved.

つまり、急激な操舵操作時においては操舵トルクTの急増により目標電流Iq*’,Id*は急に増大するものの、実電流Id,Iqは制御結果として増大するものであるため、この実電流Id,Iqの大きさに基づいて設定される制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidは急激には減少しない。従って、電動モータ15は、目標電流Iq*’,Id*と実電流Id,Iqとの大きな偏差ΔIq,ΔIdと、大きな制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidとを用いてフィードバック制御されるため応答性が高い。   That is, during a sudden steering operation, the target currents Iq * ′ and Id * increase suddenly due to a sudden increase in the steering torque T, but the actual currents Id and Iq increase as a control result. , Iq, the control gains Kpq, Kiq, Kpd, Kid set based on the magnitude of Iq do not decrease rapidly. Therefore, the electric motor 15 is feedback-controlled using the large deviations ΔIq and ΔId between the target currents Iq * ′ and Id * and the actual currents Id and Iq and the large control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid. High nature.

そして、このフィードバック制御により実電流Id,Iqが増大すると、それに応じてPIゲイン演算部50により制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidが低減されるため、今度は、実電流Id,Iqの目標電流Iq*’,Id*に対するオーバーシュートやこれに伴うダウンシュートが抑制され、ハンチングを防止することができる。また、ハンチング防止により、異音、振動の発生を防止することができる。
更に、電動モータ15に流れる実電流Id,Iqが小さい状況においては、制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidが大きく設定されるため、応答性を向上させることができる。
これらの結果、運転者にとって良好な操舵フィーリングが得られる。
When the actual currents Id and Iq are increased by this feedback control, the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid are reduced by the PI gain calculation unit 50 accordingly. Overshoots with respect to Iq * ′ and Id * and downshoots associated therewith are suppressed, and hunting can be prevented. Further, by preventing hunting, it is possible to prevent the generation of abnormal noise and vibration.
Furthermore, in a situation where the actual currents Id and Iq flowing through the electric motor 15 are small, the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid are set large, so that responsiveness can be improved.
As a result, a good steering feeling can be obtained for the driver.

また、本実施形態においては、電動モータ15の回転方向をq軸とするとともに回転方向と直交する方向をd軸とする2相回転磁束座標系で記述されるベクトル制御によって電動モータ15の回転が制御される。そして、このベクトル制御においては、d軸目標電流演算部36が弱め界磁制御パラメータ演算部35にて計算された第1〜第3パラメータCw,Cq,Ciに基づいてd軸目標電流Id*を計算して、電動モータ15のd軸電流を角速度ω、q軸指令電圧Vqおよびq軸実電流Iqに応じて弱め界磁制御を行っている。したがって、電動モータ15の効率化および小型高出力化が弱め界磁制御によって期待されるとともに、無駄な弱め界磁電流が流れることも回避される。   In the present embodiment, the rotation of the electric motor 15 is controlled by vector control described in a two-phase rotating magnetic flux coordinate system in which the rotation direction of the electric motor 15 is the q axis and the direction orthogonal to the rotation direction is the d axis. Be controlled. In this vector control, the d-axis target current calculation unit 36 calculates the d-axis target current Id * based on the first to third parameters Cw, Cq, and Ci calculated by the field weakening field control parameter calculation unit 35. Thus, field weakening control of the d-axis current of the electric motor 15 is performed according to the angular velocity ω, the q-axis command voltage Vq, and the q-axis actual current Iq. Therefore, efficiency and electric power of the electric motor 15 are expected to be increased by the field weakening control, and a useless field weakening current is prevented from flowing.

また、q軸目標電流演算部34にて計算されるq軸目標電流Iq*は、q軸目標電流補正演算部37にて、d軸目標電流Id*に応じて補正される。このq軸目標電流Iq*の補正においては、d軸目標電流Id*またはd軸実電流Idが大きくなる従ってq軸目標電流Iq*を大きくなる側に補正される。したがって、上記実施形態によれば、電動モータ15の効率化および小型高出力化のために電動モータの弱め界磁制御を行っても、電動モータ15の出力トルクが確保されるので、操舵アシスト力が不足する事態を回避することができて、運転者の操舵フィーリングの悪化を避けることができる。   The q-axis target current Iq * calculated by the q-axis target current calculation unit 34 is corrected by the q-axis target current correction calculation unit 37 according to the d-axis target current Id *. In the correction of the q-axis target current Iq *, the d-axis target current Id * or the d-axis actual current Id is increased, so that the q-axis target current Iq * is corrected. Therefore, according to the above-described embodiment, the output assist torque of the electric motor 15 is ensured even if the field weakening control of the electric motor is performed to increase the efficiency of the electric motor 15 and to increase the size and output, so that the steering assist force is insufficient. It is possible to avoid such a situation, and the deterioration of the steering feeling of the driver can be avoided.

さらに、本発明は上記実施形態およびその変形例に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。   Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications, and various modifications can be employed within the scope of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、電動モータ15の電流フィードバック制御をPI制御により行っているが、積分項を省略して比例項のみを使ったP制御や、微分項をも含めたPID制御を採用してもよい。また、PI制御における制御ゲインの調整は、比例項の制御ゲインのみ、あるいは積分項の制御ゲインのみであってもよく、少なくとも1つの制御ゲインを調整するものであればよい。
また、本実施形態においては、トルクを発生するq軸電流だけでなく、d軸電流についても制御ゲインを実電流に応じて変更したが、d軸電流については、制御ゲインを変更しないものであってもよい。
For example, in the above embodiment, the current feedback control of the electric motor 15 is performed by the PI control, but the P control using only the proportional term by omitting the integral term and the PID control including the differential term are adopted. May be. Further, the adjustment of the control gain in the PI control may be only the control gain of the proportional term or only the control gain of the integral term, as long as it adjusts at least one control gain.
In this embodiment, the control gain is changed according to the actual current for the d-axis current as well as the q-axis current that generates torque. However, the control gain is not changed for the d-axis current. May be.

更に、本実施形態においては、電動モータ15に流れる電流値Iq,Idが大きいほど制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを小さな値に設定しているが、例えば、図12あるいは図13に示すように、実電流値Iq,Idが所定電流値より大きいときには、所定電流値以下のときに比べて制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを小さく設定するようにしてもよい。また、図14あるいは図15に示すように、制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを切り替える所定電流値を複数設定して、制御ゲインKpq,Kiq,Kpd,Kidを複数段に切替設定してもよい。   Furthermore, in this embodiment, the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid are set to smaller values as the current values Iq and Id flowing through the electric motor 15 are larger. For example, as shown in FIG. 12 or FIG. In addition, when the actual current values Iq and Id are larger than the predetermined current value, the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid may be set smaller than when the actual current values Iq and Id are smaller than the predetermined current value. Further, as shown in FIG. 14 or FIG. 15, even if a plurality of predetermined current values for switching the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid are set and the control gains Kpq, Kiq, Kpd, and Kid are switched and set in a plurality of stages, Good.

尚、本実施形態におけるq軸目標電流演算部34、q軸目標電流補正演算部37、d軸目標電流演算部36が本発明の目標電流値算出手段に相当し、本実施形態における電流センサ51,52、演算部54、3相/2相座標変換部53が本発明の実電流値検出手段に相当し、本実施形態における演算部38,39、比例積分制御部41,42が本発明のフィードバック制御手段に相当し、本実施形態におけるPIゲイン演算部50が本発明の制御ゲイン変更手段に相当する。   The q-axis target current calculation unit 34, the q-axis target current correction calculation unit 37, and the d-axis target current calculation unit 36 in the present embodiment correspond to the target current value calculation unit of the present invention, and the current sensor 51 in the present embodiment. 52, the arithmetic unit 54, and the three-phase / two-phase coordinate conversion unit 53 correspond to the actual current value detecting means of the present invention, and the arithmetic units 38 and 39 and the proportional-plus-integral control units 41 and 42 in the present embodiment are the present invention. It corresponds to feedback control means, and the PI gain calculation unit 50 in this embodiment corresponds to control gain changing means of the present invention.

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略図である。1 is a schematic view of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の電子制御ユニットの詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the electronic control unit of FIG. 操舵トルクと基本アシスト力との関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between steering torque and basic assist force. 電動モータの角速度と弱め界磁制御パラメータ中の第1パラメータCwとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the angular velocity of an electric motor, and the 1st parameter Cw in the field-weakening control parameter. 電動モータのq軸指令電圧と弱め界磁制御パラメータ中の第2パラメータCqとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the q-axis command voltage of an electric motor, and the 2nd parameter Cq in a field-weakening control parameter. 電動モータのq軸実電流と弱め界磁制御パラメータ中の第3パラメータCiとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the q-axis real current of an electric motor, and the 3rd parameter Ci in the field-weakening control parameter. d軸目標電流Id*と補正係数との関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between d-axis target electric current Id * and a correction coefficient. 電動モータのq軸実電流Iqと制御ゲインKpqとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the q-axis actual electric current Iq of an electric motor, and control gain Kpq. 電動モータのq軸実電流Iqと制御ゲインKiqとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the q-axis actual electric current Iq of an electric motor, and the control gain Kiq. 電動モータのd軸実電流Idと制御ゲインKpdとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the d-axis actual electric current Id of an electric motor, and control gain Kpd. 電動モータのd軸実電流Idと制御ゲインKidとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the d-axis actual electric current Id of an electric motor, and control gain Kid. 変形例としての電動モータのq軸実電流Iqと制御ゲインKpq,Kiqとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the q-axis actual electric current Iq of the electric motor as a modification, and control gain Kpq, Kiq. 変形例としての電動モータのd軸実電流Idと制御ゲインKpd,Kidとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the d-axis actual electric current Id of the electric motor as a modification, and control gain Kpd, Kid. 他の変形例としての電動モータのq軸実電流Iqと制御ゲインKpq,Kiqとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the q-axis actual electric current Iq of the electric motor as another modification, and the control gains Kpq and Kiq. 他の変形例としての電動モータのd軸実電流Idと制御ゲインKpd,Kidとの関係を示す特性グラフである。It is a characteristic graph which shows the relationship between the d-axis actual current Id of the electric motor as another modification, and control gain Kpd, Kid.

符号の説明Explanation of symbols

11…操舵ハンドル、15… 電動モータ、21…操舵トルクセンサ、22…車速センサ、23…回転角センサ、30…電子制御ユニット、31…基本アシスト力演算部、34…q軸目標電流演算部、36…d軸目標電流演算部、37…q軸目標電流補正演算部、38,39…演算部、41,42…比例積分制御部、インバータ48、50…PIゲイン演算部、51,52…電流センサ、Kpq,Kiq,Kpd,Kid…制御ゲイン、FW1,FW2…左右前輪(転舵輪)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Steering handle, 15 ... Electric motor, 21 ... Steering torque sensor, 22 ... Vehicle speed sensor, 23 ... Rotation angle sensor, 30 ... Electronic control unit, 31 ... Basic assist force calculating part, 34 ... q-axis target current calculating part, 36 ... d-axis target current calculation unit, 37 ... q-axis target current correction calculation unit, 38, 39 ... calculation unit, 41, 42 ... proportional-integral control unit, inverter 48, 50 ... PI gain calculation unit, 51, 52 ... current Sensor, Kpq, Kiq, Kpd, Kid ... control gain, FW1, FW2 ... left and right front wheels (steered wheels).

Claims (2)

操舵ハンドルの操舵により転舵輪を転舵する転舵機構と、
上記転舵機構に設けられ、上記操舵ハンドルの操舵操作に対して操舵アシスト力を発生する電動モータと、
上記操舵ハンドルの操舵操作に応じて、上記電動モータの作動を制御するための目標電流値を算出する目標電流値算出手段と、
上記電動モータに流れる電流値を検出する実電流値検出手段と、
上記目標電流値算出手段により算出された目標電流値に対して、上記実電流値検出手段により検出された電動モータに流れる電流値をフィードバックして上記電動モータの通電を制御するフィードバック制御手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
上記実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値に基づいて、上記フィードバック制御手段によるフィードバック制御の制御ゲインを変更する制御ゲイン変更手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A steering mechanism that steers the steered wheels by steering the steering wheel;
An electric motor that is provided in the steering mechanism and generates a steering assist force with respect to a steering operation of the steering handle;
Target current value calculating means for calculating a target current value for controlling the operation of the electric motor in accordance with a steering operation of the steering wheel;
An actual current value detecting means for detecting a current value flowing through the electric motor;
Feedback control means for feeding back the current value flowing through the electric motor detected by the actual current value detecting means to control the energization of the electric motor with respect to the target current value calculated by the target current value calculating means; In the electric power steering apparatus provided,
An electric power steering apparatus comprising control gain changing means for changing a control gain of feedback control by the feedback control means based on a value of a current flowing through the electric motor detected by the actual current detecting means.
上記制御ゲイン変更手段は、上記実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値が大きいほど上記制御ゲインを小さく設定する、あるいは、上記実電流検出手段により検出された電動モータに流れる電流値が所定電流値より大きいときには、その所定電流値以下のときに比べて上記制御ゲインを小さく設定することを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング。
The control gain changing means sets the control gain to be smaller as the current value flowing through the electric motor detected by the actual current detecting means is larger, or the current value flowing through the electric motor detected by the actual current detecting means. 2. The electric power steering according to claim 1, wherein when the value is larger than a predetermined current value, the control gain is set smaller than when the current is less than the predetermined current value.
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