JP2008114612A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
【課題】高出力時にも電動モータの出力トルクをロスすることなく目標としているトルク伝達を可能とする電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】電動モータ12に搭載されたモータ角度センサの角度θmとウォームホイールに配置されたアングルセンサの角度θwとの角度相対差Δθに基づいて、ウォームシャフトに設けられた弾性部材の弾性変形量βを推定し、その弾性変形量βに基づいて、電動モータ12の電流指令値Itを補正するための電流補正値Iaを算出する。そして、補正後の電流指令値Ir(=It+Ia)をもとに電動モータ12を駆動制御することで、電動モータ12の出力を補正し、弾性部材の弾性変形に起因する出力トルク低下を補償する。
【選択図】図1An electric power steering device capable of transmitting a target torque without losing output torque of an electric motor even at high output.
An elastic member provided on a worm shaft is elastically deformed based on an angle relative difference Δθ between an angle θm of a motor angle sensor mounted on the electric motor 12 and an angle θw of an angle sensor disposed on the worm wheel. The amount β is estimated, and a current correction value Ia for correcting the current command value It of the electric motor 12 is calculated based on the elastic deformation amount β. Then, by driving and controlling the electric motor 12 based on the corrected current command value Ir (= It + Ia), the output of the electric motor 12 is corrected to compensate for a decrease in output torque caused by elastic deformation of the elastic member. .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置に関し、特に、減速ギヤのバックラッシュに起因する歯面同士の衝突音(ラトル音)を低減するようにした電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a steering system, and more particularly to an electric power steering apparatus that reduces a collision sound (rattle sound) between tooth surfaces caused by backlash of a reduction gear. Is.
従来、操舵ハンドルの回転角と車輪操舵軸の回転角との伝達比を可変にする操舵角制御ユニットと、車輪操舵軸の回転をアシスト用モータの駆動力により補助すると共に、操舵用ハンドルの操作角に応じた操舵角が得られるように前記モータを回転駆動制御する電動パワーステアリング制御ユニットとを備える操舵制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a steering angle control unit that makes the transmission ratio between the rotation angle of the steering wheel and the rotation angle of the wheel steering shaft variable, and assisting the rotation of the wheel steering shaft by the driving force of the assist motor and operating the steering handle There is known a steering control device including an electric power steering control unit that rotationally controls the motor so that a steering angle corresponding to the angle is obtained (see, for example, Patent Document 1).
また、車両の制動状態での走行速度及び各車輪の回転状況に応じて、操舵角度を自動補正する自動車用電動パワーステアリング装置の制御方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。ここでは、走行速度に基づいて制動状態と協調するための協調操舵角度を設定し、設定された強調操舵角度及びステアリングホイールの実操舵角度に基づいて、前記自動補正を行うための目標操舵角度を設定し、実操舵角度が当該目標操舵角度に追従するようにしている。 There is also known a control method for an electric power steering apparatus for an automobile that automatically corrects the steering angle in accordance with the traveling speed in a braking state of the vehicle and the rotation state of each wheel (see, for example, Patent Document 2). Here, a cooperative steering angle for coordinating with the braking state is set based on the traveling speed, and a target steering angle for performing the automatic correction is set based on the set emphasis steering angle and the actual steering angle of the steering wheel. It is set so that the actual steering angle follows the target steering angle.
さらに、従来の電動パワーステアリング装置として、舵取りアシスト推力に基づいて設定されてEEPROMに記憶される補正データにより、モータの駆動電流値又はハンドル操作力に対応した目標電流値を補正するというものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
ところで、上記特許文献1〜3に記載されているような電動パワーステアリング装置では、操舵補助トルクとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速して操舵機構の出力軸に伝達することで、ステアリングホイールに印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように構成されるのが一般的である。このような電動パワーステアリング装置においては、ハウジング内に設けられた動力伝達機構を用いて、電動モータの回転を減速しつつ出力軸に動力を伝達している。
By the way, in the electric power steering apparatus as described in the
この動力伝達機構としてウォームギヤ減速機構を用いた場合、ステアリングホイールの操舵に応じて動力の伝達方向が変わったり、車輪からウォームホイールに大きな振動が伝達したりしたときに、ウォームとウォームホイールとの歯面間に存在するバックラッシュにより歯面同士の衝突音(ラトル音)が発生し、運転者に不快感を与える場合がある。
そこで、ウォームが形成されたウォームシャフトに、ゴムダンパーや与圧式ダンパーを設置し、積極的にラトル音を低減するような対策が施されている。
When the worm gear speed reduction mechanism is used as the power transmission mechanism, the teeth of the worm and the worm wheel are changed when the power transmission direction changes according to the steering wheel steering or when a large vibration is transmitted from the wheel to the worm wheel. The backlash existing between the surfaces generates a collision sound between the tooth surfaces (rattle sound), which may give the driver discomfort.
Therefore, a rubber damper or a pressurized damper is installed on the worm shaft on which the worm is formed, and measures are taken to actively reduce the rattle noise.
しかしながら、この場合、据え切り操舵時などの電動モータの高出力時には、当該電動モータの回転出力がギヤを介して伝達される際に、上記ダンパーが弾性変形して出力トルクをロスさせてしまい、目標としているトルク伝達ができないという事態が生じる。
そこで、本発明は、高出力時にも電動モータの出力トルクをロスすることなく目標としているトルク伝達を可能とする電動パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
However, in this case, at the time of high output of the electric motor such as stationary steering, when the rotation output of the electric motor is transmitted through the gear, the damper is elastically deformed and the output torque is lost. A situation occurs in which the target torque cannot be transmitted.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that enables target torque transmission without losing the output torque of the electric motor even at high output.
上記課題を解決するために、請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に運転者の操舵負担を軽減する操舵補助力を付与する電動モータと、ウォームを付勢してウォームホイールに対して与圧を付与する弾性部材を有し、前記電動モータの回転出力を減速してステアリングシャフトに伝達するウォームギヤ減速機構とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記弾性部材の弾性変形量を推定する弾性変形量推定手段と、該弾性変形量推定手段で推定した弾性変形量に基づいて、前記電動モータの出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, an electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention is directed to an electric motor that applies a steering assist force that reduces a driver's steering burden to a steering system, and a worm that urges the worm against the worm wheel. An electric power steering apparatus having an elastic member for applying pressure and a worm gear reduction mechanism for reducing the rotational output of the electric motor and transmitting it to a steering shaft, and estimating an elastic deformation amount of the elastic member And an output correcting means for correcting the output of the electric motor based on the elastic deformation amount estimated by the elastic deformation amount estimating means.
また、請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1に係る発明において、前記電動モータのモータ回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ウォームホイールに配置されて舵角を検出する舵角検出手段とを有し、前記弾性変形量推定手段は、前記モータ回転角検出手段で検出したモータ回転角と前記舵角検出手段で検出した舵角との角度差に基づいて、前記弾性変形量を推定することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the electric power steering apparatus according to the first aspect of the present invention, wherein the electric power steering device is disposed on the worm wheel and detects the steering angle by being arranged on the worm wheel and the motor rotation angle detecting means for detecting the motor rotation angle of the electric motor. Rudder angle detecting means, and the elastic deformation amount estimating means is based on an angular difference between a motor rotation angle detected by the motor rotation angle detecting means and a rudder angle detected by the rudder angle detecting means. It is characterized by estimating the amount of deformation.
さらに、請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1又は2に係る発明において、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも操舵トルクに基づいて前記電動モータの電流指令値を算出する電流指令値算出手段と、前記電流指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段とを有し、前記出力補正手段は、前記弾性変形量に基づいて前記電流指令値算出手段で算出した電流指令値を補正することで、前記電動モータの出力を補正することを特徴としている。
Furthermore, the electric power steering apparatus according to claim 3 is the invention according to
また、請求項4に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜3の何れか1項に係る発明において、前記出力補正手段は、前記弾性変形量が大きいほど、前記電動モータの出力が大きくなるように補正することを特徴としている。
さらに、請求項5に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜4の何れか1項に係る発明において、前記出力補正手段は、操舵トルク、操舵トルクの微分値及び車速の少なくとも1つをパラメータとして、前記電動モータの出力を補正することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to any one of the first to third aspects, the output correction means increases the output of the electric motor as the elastic deformation amount increases. It is characterized by correcting as follows.
Furthermore, the electric power steering apparatus according to a fifth aspect is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein the output correction means uses at least one of a steering torque, a differential value of the steering torque, and a vehicle speed as a parameter. As described above, the output of the electric motor is corrected.
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ウォームシャフトに設けられた弾性部材の弾性変形量を推定し、この弾性変形量に基づいて電動モータの出力を補正するので、電動モータの高出力時に、前記弾性部材が弾性変形してステアリングホイールへ伝達すべきトルクを吸収することに起因する出力トルク低下を補償することができ、目標としている操舵補助力を適切に付与することができるという効果が得られる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, the elastic deformation amount of the elastic member provided on the worm shaft is estimated, and the output of the electric motor is corrected based on the elastic deformation amount. The elastic member is elastically deformed to compensate for a decrease in output torque caused by absorbing torque to be transmitted to the steering wheel, and the target steering assist force can be appropriately applied. can get.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の一実施形態を示す全体構成図である。
図中、符号1は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力が入力軸2aと出力軸2bとを有するステアリングシャフト2に伝達される。このステアリングシャフト2は、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端はトルクセンサ3を介して出力軸2bの一端に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
In the figure,
そして、出力軸2bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント4を介してロアシャフト5に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に伝達される。このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ8を介してタイロッド9に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ8は、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8aとこのピニオン8aに噛合するラック8bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン8aに伝達された回転運動をラック8bで直進運動に変換している。
The steering force transmitted to the
ステアリングシャフト2の出力軸2bには、操舵補助力を出力軸2bに伝達する操舵補助機構10が連結されている。この操舵補助機構10は、出力軸2bに連結した減速ギヤ11と、この減速ギヤ11に連結されて操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ12とを備えている。
ここで、減速ギヤ11はウォームギヤ減速機構であり、電動モータ12の駆動軸に連結されたウォームシャフトと、ウォームシャフトに形成されたウォームと噛み合い、ウォームの回転を減速してステアリングシャフト2の出力軸2bに伝達するウォームホイールとを備えている。
A
Here, the reduction gear 11 is a worm gear reduction mechanism that meshes with a worm shaft connected to the drive shaft of the
また、ウォームシャフトには、ウォームを付勢してウォームホイールに与圧を付与するゴムダンパーや与圧ダンパーとして作用する弾性部材が配置されており、ギヤのバックラッシュによる歯面同士の衝突音(以下、ラトル音と称す)を低減するようになっている。
ウォームホイールには、アングルセンサ等で構成される舵角センサ14が配置されており、この舵角センサ14で検出した舵角検出値θwは操舵補助制御装置20に入力される。
The worm shaft is also provided with a rubber damper that urges the worm to apply pressure to the worm wheel and an elastic member that acts as a pressure damper. Hereinafter, it is called a rattle sound).
A
トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介装した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。このトルクセンサ3から出力されるトルク検出値Tは、操舵補助制御装置20に入力される。
The torque sensor 3 detects a steering torque applied to the
この操舵補助制御装置20には、トルク検出値Tや舵角検出値θwの他に、ホールセンサ13で検出した電動モータ12のモータ回転角θmや車速センサ16で検出した車速検出値Vも入力される。そして、操舵補助制御装置20は、入力されるトルク検出値T及び車速検出値Vに応じた操舵補助力を操舵系に付与するように電動モータ12を駆動制御する操舵補助力制御を行う。
In addition to the torque detection value T and the steering angle detection value θw, the steering
また、このとき、モータ回転角θmと舵角検出値θwとの角度差に基づいて、ウォームシャフトに設けられた弾性部材の弾性変形量を推定し、この弾性変形量に応じて電動モータ12の出力を補正するようになっている。
この図1において、トルクセンサ3が操舵トルク検出手段に対応し、ホールセンサ13がモータ回転角検出手段に対応し、舵角センサ14が舵角検出手段に対応している。
At this time, based on the angle difference between the motor rotation angle θm and the detected steering angle value θw, the elastic deformation amount of the elastic member provided on the worm shaft is estimated, and the
In FIG. 1, a torque sensor 3 corresponds to steering torque detection means, a
図2は、操舵補助制御装置20の構成を示すブロック図である。この図2に示すように、操舵補助制御装置20は、電流指令値演算部21と、加算器22と、電流フィードバック補正器23と、電流制御部24と、モータ駆動部25と、弾性変形量推定部26と、電流補正値演算部27とを備えている。
電流指令値演算部21は、トルクセンサ3で検出したトルク検出値T及び車速センサ16で検出した車速検出値Vに基づいて、図3に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照し、電動モータ12の駆動制御を行うための電流指令値Itを演算し、加算器22に出力する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the steering
The current command
ここで、操舵補助電流指令値算出マップは、横軸に操舵トルクTをとり、縦軸に電流指令値Itをとると共に、車速検出値Vをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクTが“0”からその近傍の設定値Ts1までの間は電流指令値Itが“0”を維持し、操舵トルクTが設定値Ts1を超えると最初は電流指令値Itが操舵トルクTの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクTが増加すると、その増加に対して電流指令値Itが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が、車速が増加するに従って傾きが小さくなるように設定されている。 Here, the steering assist current command value calculation map has a steering torque T on the horizontal axis, a current command value It on the vertical axis, and a characteristic line represented by a parabolic curve with the vehicle speed detection value V as a parameter. The current command value It is maintained at “0” when the steering torque T is “0” to a set value Ts1 in the vicinity thereof. When the steering torque T exceeds the set value Ts1, the current command value is initially set. It increases relatively slowly with respect to the increase in steering torque T, but when the steering torque T further increases, the current command value It is set so as to increase sharply with respect to the increase. The inclination is set to decrease as the vehicle speed increases.
加算器22は、電流指令値演算部21から出力される電流指令値Itに、後述する電流補正値演算部27から出力される電流補正値Iaを加算することで電流指令値Itを補正し、その結果を電流指令値Irとして電流フィードバック補正器23に出力する。
電流フィードバック補正器23は、電流指令値Irに、モータ電流検出器15で検出されたモータ電流Imをフィードバックし、電流指令値Irとモータ電流Imとの偏差(=Ir−Im)により電流フィードバック補正値Ioutを算出し、これを電流制御部24に出力する。
The
The
電流制御部24は、電流フィードバック補正値Ioutに基づいて、モータ駆動部25の半導体スイッチング素子を駆動するPWM信号のデューティ比Eを演算し、モータ駆動部25に出力する。
モータ駆動部25は、前記デューティ比Eに基づいて半導体スイッチング素子で構成されたHブリッジ回路を作動させて電動モータ12を駆動する。
The
The
また、弾性変形量推定部26は、モータ回転角θmと舵角検出値θwとの角度相対差Δθ(=θm−θw)を演算する角度相対差演算部26aと、角度相対差Δθに基づいて弾性部材の弾性変形量βを推定し出力する弾性変形量出力部26bとを備えている。
ここで、弾性変形量出力部26bでは、図4に示す弾性変形量推定マップを参照して弾性変形量βを推定するものとする。この弾性変形量推定マップは、横軸に角度相対差Δθ、縦軸に弾性変形量βをとり、角度相対差Δθが大きいほど弾性変形量βが大きく算出されるように設定されている。
Further, the elastic deformation
Here, the elastic deformation
電流補正値演算部27は、弾性変形量出力部26bの出力である弾性変形量βに基づいて、図5に示す電流補正値算出マップを参照して電流補正値Iaを算出し、これを前記加算器22に出力する。
電流補正値算出マップは、横軸に弾性変形量β、縦軸に電流補正値Iaをとり、弾性変形量β≦β1でIa=0、β≧β2でIa=IaMAXに固定され、β1<β<β2で弾性変形量βの増加に伴って電流補正値Iaが0からIaMAXまで比例的に増加するように設定されている。
The current correction
In the current correction value calculation map, the horizontal axis represents the elastic deformation amount β, the vertical axis represents the current correction value Ia, the elastic deformation amount β ≦ β1 is fixed to Ia = 0, β ≧ β2 is fixed to Ia = Ia MAX , and β1 < The current correction value Ia is set to increase proportionally from 0 to Ia MAX as β <β2 and the elastic deformation amount β increases.
ここで、弾性変形閾値β1は、角度相対差Δθ=θ1であるときの弾性変形量であり、弾性変形閾値β2は、角度相対差Δθ=θ2であるときの弾性変形量である。つまり、電流補正値Iaは、Δθ≦θ1でIa=0、Δθ≧θ2でIa=IaMAXに固定され、θ1<Δθ<θ2でIa=Δθ×Ia0(Ia0は固定値)に設定されることになる。
このように、異なる角度情報に基づいて弾性部材の弾性変形量を推定し、この弾性変形量に相当する出力トルクロス分を電動モータ12の出力(電流指令値)を補正することで補償する。
Here, the elastic deformation threshold β1 is an elastic deformation amount when the angular relative difference Δθ = θ1, and the elastic deformation threshold β2 is an elastic deformation amount when the angular relative difference Δθ = θ2. That is, the current correction value Ia is fixed to Ia = 0 when Δθ ≦ θ1 and is fixed to Ia = Ia MAX when Δθ ≧ θ2, and is set to Ia = Δθ × Ia 0 (Ia 0 is a fixed value) when θ1 <Δθ <θ2. Will be.
As described above, the elastic deformation amount of the elastic member is estimated based on the different angle information, and the output torque corresponding to the elastic deformation amount is compensated by correcting the output (current command value) of the
図2において、電流指令値演算部21が電流指令値算出手段に対応し、電流フィードバック補正器23、電流制御部24及びモータ駆動部25がモータ制御手段に対応し、弾性変形量推定部26が弾性変形量推定手段に対応し、加算器22及び電流補正値演算部27が出力補正手段に対応している。
次に、本実施形態の動作及び効果について説明する。
In FIG. 2, a current command
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
今、運転者がステアリングホイールを比較的大きく操作し始めたものとする。この場合には、先ず、電流指令値演算部21で、トルク検出値T及び車速検出値Vに基づいて、図3の操舵補助電流指令値算出マップから電流指令値Itが演算される。操舵開始時には電動モータ12が駆動されておらず、電動モータ12のモータ回転角θmとウォームホイールに配置された舵角センサ14の検出値θwとの角度偏差Δθが0であるため、弾性変形量推定部26bで、図4をもとに弾性変形量βが“0”であると推定される。したがって、電流補正値算出部27から電流補正値Ia=0が出力されるため、電流指令値Itは電流補正値Iaによって補正されることなく、電流指令値Itがそのまま電流指令値Irとなる。そして、この電流指令値Irに基づいて電動モータ12が駆動制御され、電動モータ12の発生トルクが減速ギヤ11を介してステアリングシャフト2の回転トルクに変換されて、運転者の操舵力がアシストされる。
Now, it is assumed that the driver starts operating the steering wheel relatively large. In this case, first, the current command
ところで、電動パワーステアリング装置では、ウォームギヤ減速機構を介して操舵アシスト力を発生させているため、例えば、ステアリングホイールの操舵に応じて動力の伝達方向が変わった場合や、車輪から大きな衝撃や振動がウォームホイールに伝達された場合、ギヤのバックラッシュによりラトル音が発生する。
このラトル音を低減するために、ウォームを付勢してウォームホイールに対して与圧を付与する弾性部材を、ウォームシャフトへ設けるのが一般的であるが、この弾性部材は、電動モータ12の出力が大きいほど大きく弾性変形することがわかっている。
By the way, in the electric power steering device, since the steering assist force is generated via the worm gear reduction mechanism, for example, when the transmission direction of power changes according to the steering of the steering wheel, or when a large impact or vibration is generated from the wheel. When transmitted to the worm wheel, rattle noise is generated due to gear backlash.
In order to reduce the rattle noise, an elastic member that urges the worm to apply pressure to the worm wheel is generally provided on the worm shaft. It is known that the greater the output, the greater the elastic deformation.
図6は、弾性部材の弾性変形による出力特性の変化を示す図であり、図中太線(A)は目標の出力特性、細線(B)は実際の出力特性である。この図6に示すように、入力トルクが小さいときには実際の出力特性が目標の出力特性と一致しているが、入力トルクが大きくなるほど、実際の出力トルクが目標の出力トルクに対して低下する、即ち出力トルクのロスが大きくなる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a change in output characteristics due to elastic deformation of the elastic member. In the figure, a thick line (A) indicates a target output characteristic, and a thin line (B) indicates an actual output characteristic. As shown in FIG. 6, when the input torque is small, the actual output characteristic matches the target output characteristic. However, as the input torque increases, the actual output torque decreases with respect to the target output torque. That is, the output torque loss increases.
これは、電動モータ12が電流指令値Irに基づく回転トルクを発生した際に、ウォームシャフトに伝達された軸方向及び回転方向に働くトルクを弾性部材自身の弾性変形により吸収してしまい、ステアリングシャフト2の出力軸2bに伝達すべきトルクを低下させてしまうからである。そして、この現象は据え切り操舵付近で顕著に現れ、コラム出力トルク又はラック出力推力が目標値よりも低くなってしまうために、操舵力が重くなるという事態を生じる。
This is because when the
このように、入力トルクに対するコラム出力トルクやラック出力推力の関係を示すシステム特性のゲインが、アシスト特性(入力トルクとモータの電流指令値との関係)の設定よりも低い傾向となってしまう。
そこで、代替えにトルクセンサ特性のゲインを高めることで上記システム特性を補償することが考えられる。しかしながら、この場合、トルクセンサのゲインを高めることで、制御系の感度が上がり、発振が起こるおそれがある。
As described above, the gain of the system characteristic indicating the relationship between the column output torque and the rack output thrust with respect to the input torque tends to be lower than the setting of the assist characteristic (relation between the input torque and the motor current command value).
Therefore, it is conceivable to compensate the system characteristics by increasing the gain of the torque sensor characteristics instead. However, in this case, increasing the gain of the torque sensor increases the sensitivity of the control system and may cause oscillation.
これに対して、本実施形態では、ウォームシャフトへ配置した弾性部材の弾性変形量βを推定し、この弾性変形量βに基づいて電動モータ12の出力を補正することで、弾性変形による出力トルクのロス分を補償し、目標の出力特性が得られるようにしている。
弾性部材の弾性変形量βは、電動モータ12自身に搭載されたモータ角度センサの角度とウォームホイールに配置されたアングルセンサの角度とのずれとして現れる。したがって、角度相対差演算部26aで、モータ回転角θmと舵角検出値θwとに基づいて角度相対差Δθを演算し、次いで弾性変形量推定部26bで、角度相対差Δθに基づいて弾性変形量βを推定する。
On the other hand, in the present embodiment, the elastic deformation amount β of the elastic member arranged on the worm shaft is estimated, and the output torque of the elastic deformation is corrected by correcting the output of the
The elastic deformation amount β of the elastic member appears as a deviation between the angle of the motor angle sensor mounted on the
ここで、弾性変形量βが比較的大きく推定されたものとすると、電流補正値演算部27で、図5の電流補正値算出マップをもとに比較的大きな電流補正値Iaが算出される。そして、この電流補正値Iaを電流指令値Itに加算した値が電流指令値Irとして出力され、この電流指令値Irに基づいて電動モータ12が駆動制御される。
ここで、電流補正値Iaは、図5の電流補正値算出マップに示すように、弾性変形量βが大きいほど大きく算出されるため、弾性変形量βが大きいほど電流指令値Itが大きく補正されて電動モータ12の出力トルクが大きくなり、その結果、弾性変形による出力トルクのロス分が効果的に相殺されることになる。
Here, assuming that the elastic deformation amount β is estimated to be relatively large, the current correction
Here, as shown in the current correction value calculation map of FIG. 5, the current correction value Ia is calculated to be larger as the elastic deformation amount β is larger. Therefore, the current command value It is corrected to be larger as the elastic deformation amount β is larger. As a result, the output torque of the
このように、上記実施形態では、ウォームシャフトに設けられた弾性部材の弾性変形量を推定し、この弾性変形量に基づいて電動モータの出力トルクを補正するので、電動モータの高出力時に、前記弾性部材が弾性変形することに起因する出力トルク低下を補償することができ、目標としている操舵補助トルクを確実に出力することができる。
また、電動モータに搭載されたモータ角度センサの角度とウォームホイールに配置されたアングルセンサの角度との差に基づいて、弾性部材の弾性変形量を推定するので、電動モータが電流指令値に基づいて発生した回転トルクがウォームホイールに伝達される際に、弾性部材が吸収したトルク即ち出力トルクのロス分を適切に推定することができる。
Thus, in the above embodiment, the amount of elastic deformation of the elastic member provided on the worm shaft is estimated, and the output torque of the electric motor is corrected based on this amount of elastic deformation. A decrease in output torque caused by elastic deformation of the elastic member can be compensated, and the target steering assist torque can be reliably output.
Further, since the elastic deformation amount of the elastic member is estimated based on the difference between the angle of the motor angle sensor mounted on the electric motor and the angle sensor arranged on the worm wheel, the electric motor is based on the current command value. When the rotational torque generated in this way is transmitted to the worm wheel, it is possible to appropriately estimate the torque absorbed by the elastic member, that is, the loss of the output torque.
さらに、弾性部材の弾性変形量に基づいて電動モータの電流指令値を補正することで、当該電動モータの出力を補正するので、制御系の発振を防止してシステムの安定性を確保しつつ、目標の出力特性を得ることができる。
また、弾性部材の弾性変形量が大きいほど、電動モータの電流指令値を当該電動モータの出力が大きくなる方向へ補正するので、弾性変形による出力トルクのロス分を適切に補償することができる。
Furthermore, by correcting the current command value of the electric motor based on the elastic deformation amount of the elastic member, the output of the electric motor is corrected, so that the control system oscillation is prevented and the stability of the system is ensured. A target output characteristic can be obtained.
Further, since the current command value of the electric motor is corrected in the direction in which the output of the electric motor increases as the elastic deformation amount of the elastic member increases, the loss of the output torque due to the elastic deformation can be appropriately compensated.
なお、上記実施形態においては、電流補正値演算部27で、操舵トルクT、操舵トルクの微分値T’及び車速検出値Vをパラメータとして電流補正値Iaを演算することもできる。この場合、操舵補助制御装置20の構成は図7に示すようになり、トルクセンサ3で検出した操舵トルクT、操舵トルクTを微分回路29で微分した操舵トルク微分値T’及び車速センサ16で検出した車速検出値Vが夫々電流補正値演算部27に入力されていることを除いては、図2に示す操舵補助制御装置20と同様の構成を有する。
In the above embodiment, the current correction
電流補正値演算部27では、図8(a)〜(c)に示すパラメータ決定マップを参照し、操舵トルクT、操舵トルク微分値T’及び車速検出値Vに対応するパラメータK1〜K3を算出する。そして、弾性変形量βに基づいて前述した図5の電流補正値算出マップをもとに算出した電流補正値Iaと、パラメータK1〜K3とにより最終的な電流補正値Iaを算出し(例えば、Ia=(K1+K2+K3)×Ia)、これを加算器22に出力する。これにより、運転者による操舵状況や車両の走行状況に応じてより適切に電流指令値Itを補正することができる。
The current correction
また、上記実施形態においては、ホールセンサを用いてモータ回転角θmを検出する場合について説明したが、電動モータとして3相ブラシレスモータを適用し、レゾルバ、エンコーダ等を用いてモータ回転角θmを検出することもできる。 In the above embodiment, the motor rotation angle θm is detected using the hall sensor. However, a three-phase brushless motor is applied as the electric motor, and the motor rotation angle θm is detected using a resolver, an encoder, or the like. You can also
1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…トルクセンサ、10…操舵補助機構、11…減速ギヤ、12…電動モータ、13…ホールセンサ、14…舵角センサ、16…車速センサ、20…操舵補助制御装置、21…電流指令値演算部、22…加算器、23…電流フィードバック補正器、24…電流制御部、25…モータ駆動部、26…弾性変形量推定部、26a…角度相対差演算部、26b…弾性変形量出力部、27…電流補正値演算部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記弾性部材の弾性変形量を推定する弾性変形量推定手段と、該弾性変形量推定手段で推定した弾性変形量に基づいて、前記電動モータの出力を補正する出力補正手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor that applies a steering assisting force that reduces a driver's steering burden to the steering system; and an elastic member that applies a pressure to the worm wheel by energizing the worm, and the rotational output of the electric motor An electric power steering device comprising a worm gear speed reduction mechanism that decelerates and transmits to a steering shaft,
An elastic deformation amount estimating means for estimating an elastic deformation amount of the elastic member, and an output correcting means for correcting the output of the electric motor based on the elastic deformation amount estimated by the elastic deformation amount estimating means. Electric power steering device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006296797A JP2008114612A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Electric power steering device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010029879A1 (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-18 | 本田技研工業株式会社 | Electric power steering device |
| US10252697B2 (en) | 2016-04-06 | 2019-04-09 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for estimating torque in a locked vehicle system |
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- 2006-10-31 JP JP2006296797A patent/JP2008114612A/en active Pending
Cited By (3)
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| US8606462B2 (en) | 2008-09-11 | 2013-12-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Electric power steering device |
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