JPH05238409A - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering deviceInfo
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- JPH05238409A JPH05238409A JP7548092A JP7548092A JPH05238409A JP H05238409 A JPH05238409 A JP H05238409A JP 7548092 A JP7548092 A JP 7548092A JP 7548092 A JP7548092 A JP 7548092A JP H05238409 A JPH05238409 A JP H05238409A
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- steering
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高加速度操舵時における操舵フィーリングお
よびハンドル手放し時の収斂性を高め、かつ緊急回避時
のハンドル操作を容易にする。
【構成】 アシストモータ6と、トルクセンサ21と、
車速センサ22と、各センサ21、22の出力に基づい
てモータ6の駆動を制御する制御手段100とを備えた
電動式パワーステアリング装置において、操舵系の操舵
加速度を検出する操舵加速度センサ45と、操舵加速度
センサ45により検出された操舵加速度およびトルクセ
ンサ21の出力に基づいて操舵ハンドル1の上部慣性力
を補償する上部慣性補償を演算するハンドル上部慣性補
償部30と、操舵加速度センサ45により検出された操
舵加速度に基づいてモータ6の慣性を補償するモータ慣
性補償値を算出するモータ慣性補償部40とを設け、前
記制御手段100は、これら各補償部30、40の出力
に基づいてモータ6の駆動を制御する制御値を補正す
る。
(57) [Abstract] [Purpose] To enhance the steering feeling during high-acceleration steering and the convergence when the steering wheel is released, and to facilitate steering wheel operation during emergency avoidance. [Structure] Assist motor 6, torque sensor 21,
A steering acceleration sensor 45 that detects a steering acceleration of a steering system in an electric power steering apparatus that includes a vehicle speed sensor 22 and a control unit 100 that controls driving of a motor 6 based on outputs of the sensors 21 and 22. The steering wheel upper inertia compensating unit 30 that calculates upper inertia compensation for compensating the upper inertial force of the steering wheel 1 based on the steering acceleration detected by the steering acceleration sensor 45 and the output of the torque sensor 21, and the steering acceleration sensor 45 detects the upper inertia compensation unit 30. And a motor inertia compensation unit 40 that calculates a motor inertia compensation value that compensates the inertia of the motor 6 based on the steering acceleration, and the control unit 100 controls the motor 6 based on the outputs of the compensation units 30 and 40. Correct the control value that controls the drive.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、車両に用いて好適な電
動式パワーステアリング装置に係わり、詳しくはモータ
の回転出力によって操舵力を補助するパワーステアリン
グ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus suitable for use in a vehicle, and more particularly to a power steering apparatus which assists a steering force with a rotational output of a motor.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、車両のパワーステアリング装置と
して油圧式に代えてモータを用いた電動式のものが使用
されており、モータはアクチュエータとして小型、軽量
等の利点から今後とも増加傾向にある。2. Description of the Related Art In recent years, electric power steering systems using a motor instead of a hydraulic type have been used as a vehicle power steering device, and the motor has an increasing tendency in the future due to advantages such as small size and light weight as an actuator.
【0003】従来のパワーステアリング装置では、トル
クセンサによって操舵系の操舵トルクを検出するととも
に、車速センサによって車速を検出し、これらの検出結
果に基づいて操舵系に連結されたモータの駆動を制御
し、パワーアシストを行っている。そして、一般的には
車速感応型であり、低速域では軽く、高速域では重くな
るようにトルクセンサ入力に応じてアシスト力を制御し
ている。また、モータの慣性をモータ加速度の正帰還で
補償している(例えば、特開平3ー178870号公報
参照)。In the conventional power steering system, the torque sensor detects the steering torque of the steering system, the vehicle speed sensor detects the vehicle speed, and the drive of the motor connected to the steering system is controlled based on the detection results. , Power assist is done. Generally, it is a vehicle speed sensitive type, and the assist force is controlled according to the torque sensor input so that it is light in the low speed range and heavy in the high speed range. Further, the inertia of the motor is compensated by positive feedback of the motor acceleration (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-178870).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電動式パワーステアリング装置にあっては、
モータの慣性補償をモータ加速度の正帰還のみで行う構
成となっていたため、発振により正帰還のゲインが上げ
られず、十分な補償効果を得ることができなかった。こ
のため、高加速度操舵時に操舵フィーリングの悪化を招
くという問題点があった。However, in such a conventional electric power steering apparatus,
Since the inertia compensation of the motor is performed only by the positive feedback of the motor acceleration, the gain of the positive feedback cannot be increased due to the oscillation, and the sufficient compensation effect cannot be obtained. Therefore, there is a problem that the steering feeling is deteriorated during high acceleration steering.
【0005】また、高速走行中でのハンドル手放し時の
収斂性が十分に得られず、収斂時間が長いという問題点
があった。さらに、高速走行中でのハンドル操作性が悪
いことから、緊急回避時のハンドル操作が容易でなく、
安全性をこれ以上高められなかった。Further, there is a problem that the convergence property is not sufficiently obtained when the steering wheel is released during high speed traveling, and the convergence time is long. Furthermore, the steering wheel operability during high-speed traveling is poor, so steering wheel operation during emergency avoidance is not easy,
I couldn't improve my safety anymore.
【0006】そこで本発明は、高加速度操舵時における
操舵フィーリングおよび高速走行中でのハンドル手放し
時の収斂性を向上できるとともに、緊急回避時のハンド
ル操作を容易にして安全性をより一層高めることのでき
る電動式パワーステアリング装置を提供することを目的
としている。Therefore, the present invention can improve the steering feeling during high-acceleration steering and the convergence when the steering wheel is released during high-speed traveling, and facilitate the steering operation during emergency avoidance to further enhance safety. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that can be used.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による電動式パワーステアリング装置は、操
舵系に連結され、操舵補助トルクを発生するモータと、
操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、前記操舵トルク検出手
段および車速検出手段の出力に基づいて前記モータの駆
動を制御する制御手段と、を備えた電動式パワーステア
リング装置において、前記操舵系の操舵加速度を検出す
る操舵加速度検出手段と、該操舵加速度検出手段により
検出された操舵加速度および前記操舵トルク検出手段の
出力に基づいて操舵ハンドルの上部慣性力を補償する上
部慣性補償値を算出する上部慣性補償値演算手段と、前
記操舵加速度検出手段により検出された操舵加速度に基
づいてモータの慣性を補償するモータ慣性補償値を算出
するモータ慣性補償値演算手段とを設け、前記制御手段
は、上部慣性補償値演算手段およびモータ慣性補償値演
算手段の出力に基づいて前記モータの駆動を制御する制
御値を補正することを特徴とする。To achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the present invention comprises a motor connected to a steering system for generating a steering assist torque,
Steering torque detecting means for detecting the steering torque of the steering system,
A steering acceleration of the steering system in an electric power steering apparatus comprising: vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed; and control means for controlling driving of the motor based on outputs of the steering torque detecting means and the vehicle speed detecting means. And an upper inertia compensation for calculating an upper inertia compensation value for compensating the upper inertia force of the steering wheel based on the steering acceleration detected by the steering acceleration detection means and the output of the steering torque detection means. Value calculation means and motor inertia compensation value calculation means for calculating a motor inertia compensation value for compensating the motor inertia based on the steering acceleration detected by the steering acceleration detection means, and the control means includes upper inertia compensation A control value for controlling the drive of the motor is corrected based on the outputs of the value calculation means and the motor inertia compensation value calculation means. The features.
【0008】[0008]
【作用】本発明では、検出された操舵加速度および操舵
トルク検出手段の出力からハンドルにおける上部慣性補
償値が算出されてアシストモータの指令値に加算され
る。これにより、操舵ハンドルの上部慣性力が補償され
る。また、操舵加速度検出手段により検出された操舵加
速度からモータ慣性補償値が算出されてアシストモータ
の指令値に加算される。これにより、アシストモータの
慣性が補償される。In the present invention, the upper inertia compensation value at the steering wheel is calculated from the detected steering acceleration and the output of the steering torque detecting means and added to the command value of the assist motor. This compensates for the upper inertial force of the steering wheel. Further, a motor inertia compensation value is calculated from the steering acceleration detected by the steering acceleration detecting means and added to the command value of the assist motor. Thereby, the inertia of the assist motor is compensated.
【0009】したがって、ハンドル上部およびモータの
慣性補償が十分に行われて、高加速度操舵時も低加速度
操舵時と同様の操舵フィーリングを保ち、もったり感等
の操舵フィーリングの悪化を防ぎ、高速走行中でのハン
ドル手放し時の戻り、収斂性が高まる。また、緊急回避
時のハンドル操作が容易となり、安全性がより一層向上
する。Therefore, the inertia of the upper part of the steering wheel and the motor is sufficiently compensated, and the steering feeling similar to that at the time of low acceleration steering is maintained even at the time of high acceleration steering, and the deterioration of the steering feeling such as a feeling of deadness is prevented. Convergence increases when the steering wheel is released while driving at high speed. In addition, the steering wheel operation during emergency avoidance becomes easy, and safety is further improved.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図5は本発明に係る電動式パワーステアリング装置
の一実施例を示す図である。図1は本装置の全体を機能
的に示すブロック図である。図2はこのパワーステアリ
ング装置が適用されるステアリング機械系の一例を示す
構成図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 5 are views showing an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram functionally showing the entire apparatus. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a steering mechanical system to which the power steering device is applied.
【0011】まず、図2に示すパワーステアリング機械
系について説明しておく。図2において、操舵ハンドル
1の回転力はハンドル軸を介してピニオンギアを含むス
テアリングギア2に伝達されるとともに、上記ピニオン
ギアによりラック軸3に伝達され、さらにナックルアー
ム等を経て車輪4が転向される。また、コントロール装
置5により制御駆動される操舵アシスト(補助)モータ
(DCモータ)6の回転力はピニオンギアを含むステア
リングギア7とラック軸3との噛み合いによりラック軸
3に伝達され、ハンドル1による操舵を補助することに
なる。ハンドル1とモータ6の回転軸はギア2、7およ
びラック軸3により機械的に連結されている。First, the power steering mechanical system shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, the rotational force of the steering wheel 1 is transmitted to the steering gear 2 including the pinion gear via the handle shaft, is transmitted to the rack shaft 3 by the pinion gear, and the wheels 4 are turned through the knuckle arm and the like. To be done. Further, the rotational force of the steering assist (auxiliary) motor (DC motor) 6 controlled and controlled by the control device 5 is transmitted to the rack shaft 3 by the meshing of the steering shaft 7 including the pinion gear and the rack shaft 3, and the steering wheel 1 is used. It will assist steering. The rotating shafts of the handle 1 and the motor 6 are mechanically connected by gears 2 and 7 and a rack shaft 3.
【0012】一方、後述の操舵トルクセンサ21(図1
参照)により、操舵トルク(戻りトルク)が検出され、
車速センサ22(図1参照)より車速が検出される。そ
して、これらの検出トルク、車速等に基づきコントロー
ル装置5によってモータ6が制御される。コントロール
装置5およびモータ6には車両に搭載されたバッテリ8
から、その動作電力が供給される。On the other hand, a steering torque sensor 21 (see FIG.
Steering torque (return torque) is detected by
The vehicle speed sensor 22 (see FIG. 1) detects the vehicle speed. Then, the motor 6 is controlled by the control device 5 based on the detected torque, the vehicle speed, and the like. The control device 5 and the motor 6 have a battery 8 mounted on the vehicle.
Is supplied with its operating power.
【0013】コントロール装置5は電流検出器、電圧検
出器等の検出器、モータ6を駆動する駆動回路、モータ
6の全体的な制御を統括するコンピュータ(CPU、例
えばマイクロプロセッサ)、メモリ、コンピュータと上
記入/出力機器とのインターフェース回路等から構成さ
れている。The control device 5 includes detectors such as a current detector and a voltage detector, a drive circuit for driving the motor 6, a computer (CPU, for example, a microprocessor) for controlling the overall control of the motor 6, a memory, and a computer. It is composed of an interface circuit with the input / output device.
【0014】次に、図1はコントロール装置5に内蔵さ
れたコンピュータの各種機能をブロック的に、他の入/
出力機器、各種回路を示すブロックとともに、描いたも
のである。この図において、アシスト指令部20にはト
ルクセンサ(操舵トルク検出手段)21の検出トルクV
Tと車速センサ(車速検出手段)22の検出車速VSとが
与えられる。アシスト指令部20内のアシストトルク値
指示関数部23は検出トルクVTに応じてモータ6によ
って発生すべきアシストトルクを表す指令値を出力す
る。Next, FIG. 1 is a block diagram showing various functions of a computer incorporated in the control device 5 for other input / output.
It is drawn together with blocks showing output devices and various circuits. In this figure, the assist command unit 20 includes a detection torque V of a torque sensor (steering torque detection means) 21.
T and the vehicle speed V S detected by the vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means) 22 are given. The assist torque value instruction function unit 23 in the assist command unit 20 outputs a command value representing the assist torque to be generated by the motor 6 according to the detected torque V T.
【0015】また、乗算定数関数部24は検出車速VS
に応じて定数を発生し、この定数が乗算演算部25にお
いて上記アシストトルク指令値に乗じられる。この結
果、乗算演算部25から出力されるアシストトルク値
(又はモータ電流指令値)は図3に示すように、検出ト
ルクVTと検出車速VSによって定められた値となる。Further, the multiplication constant function unit 24 detects the detected vehicle speed V S
A constant is generated according to the above, and this constant is multiplied by the above-mentioned assist torque command value in the multiplication calculator 25. As a result, the assist torque value (or motor current command value) output from the multiplication calculator 25 becomes a value determined by the detected torque V T and the detected vehicle speed V S , as shown in FIG.
【0016】図3は、操舵トルクVTに応じて、一定範
囲の操舵トルクVTに対してはこれにほぼ比例するモー
タ電流が流れ(アシストトルクが発生し)、上記範囲を
超えると、ある一定のモータ電流が流れる(アシストト
ルクが発生する)ように、また車速VSに応じて、車速
VSが速いときにはモータ電流(アシストトルク)を少
なくし、車速VSが遅いときにはモータ電流(アシスト
トルク)を多くするように、モータ6を制御するための
アシスト指令が発生することを表している。[0016] Figure 3 is based on the steering torque V T, which substantially proportional to the motor current (assist torque is generated) flows against the steering torque V T of a range, when it exceeds the above range, as constant motor current flows (the assist torque is generated), also according to the vehicle speed V S, the motor current (assist when when the vehicle speed V S is high to reduce the motor current (assist torque), the vehicle speed V S is low It indicates that an assist command for controlling the motor 6 is generated so that the torque is increased.
【0017】検出トルクVTは位相補償部26にも与え
られ、この位相補償部26によって検出トルクVTの微
分値が乗算演算部25の出力に加算されることにより、
アシスト指令部20の出力(基準電流指令値)となって
電流制御部60に供給されるる。The detected torque V T is also given to the phase compensator 26, and the differential value of the detected torque V T is added to the output of the multiplication calculator 25 by the phase compensator 26.
The output (reference current command value) of the assist command unit 20 is supplied to the current control unit 60.
【0018】この基準電流指令値には後述するハンドル
上部慣性補償部30およびモータ慣性補償部40の制御
出力が加算(又は減算)された後、目標電流指令値とし
て電流制御部60に与えられる。電流制御部60はその
全部をハードウエアの回路で構成してもよいし、その一
部をコンピュータ・ソフトウエアで実現することもでき
る。The reference current command value is added (or subtracted) to the control outputs of the handle upper inertia compensation unit 30 and the motor inertia compensation unit 40, which will be described later, and then given to the current control unit 60 as a target current command value. The current control unit 60 may be entirely configured by a hardware circuit, or a part thereof may be realized by computer software.
【0019】電流制御部60は、例えば4個のスイッチ
ング素子を含むHブリッジ駆動法に従うPWM(Pulse
Width Modulation)パルスを用いたチョッパ動作によっ
てモータ6を駆動制御するもので、電流フィードバック
制御を行う。すなわち、電機子電流検出部66によって
モータ6の電機子電流iaが検出され、電流偏差演算部
61において与えられた目標電流指令値と検出電流ia
との偏差が演算される。この偏差の絶対値が絶対値変換
部64で得られ、この絶対値に基づきデューティ生成部
65でPWMパルスのデューティ比が決定される。The current control unit 60 is a PWM (Pulse) according to an H-bridge drive method including, for example, four switching elements.
The motor 6 is driven and controlled by a chopper operation using a (Width Modulation) pulse, and current feedback control is performed. That is, the armature current detection unit 66 detects the armature current ia of the motor 6, and the target current command value and the detected current ia given by the current deviation calculation unit 61 are detected.
The deviation from and is calculated. The absolute value of this deviation is obtained by the absolute value converter 64, and the duty ratio of the PWM pulse is determined by the duty generator 65 based on this absolute value.
【0020】一方、上記偏差の極性(正又は負)が正負
判別部62で判別され、生成されたデューティ比と判別
された極性はモータ駆動部63に与えられ、モータ駆動
部63はこれらの値に基づいてHブリッジ型に配線され
た4個のスイッチング素子をオン/オフ制御してモータ
6を駆動する。On the other hand, the polarity (positive or negative) of the above-mentioned deviation is discriminated by the positive / negative discriminating section 62, and the generated duty ratio and the discriminated polarity are given to the motor driving section 63, and the motor driving section 63 determines these values. Based on the above, the four switching elements wired in the H bridge type are controlled to be turned on / off to drive the motor 6.
【0021】トルクセンサ21の検出トルクVTは微分
乗算部51に与えられ、この微分乗算部51によって検
出トルクVTが2回微分される。さらに、微分乗算部5
1によって演算された検出トルクVTの2回微分値は乗
算演算部52に入力され、乗算演算部52では次式に従
って操舵ハンドル1上部の舵角加速度d2θ2/dt2が
演算される。The detected torque V T of the torque sensor 21 is applied to the differential multiplication unit 51, and the differential detection unit 51 differentiates the detected torque V T twice. Furthermore, the differential multiplication unit 5
The two-time differential value of the detected torque V T calculated by 1 is input to the multiplication calculation unit 52, and the multiplication calculation unit 52 calculates the steering angular acceleration d 2 θ 2 / dt 2 of the upper portion of the steering wheel 1 according to the following equation. ..
【0022】ここで、トルクセンサ21の原理を表す式
は、以下に示される。 VT=G(θ2−θ1)・・・・ ただし、VT:検出操舵トルク G:ゲイン θ1:アシストモータの舵角 θ2:ハンドル上部の舵角Here, an equation representing the principle of the torque sensor 21 is shown below. V T = G (θ 2 −θ 1 ), where V T : detected steering torque G: gain θ 1 : steering angle of the assist motor θ 2 : steering angle of the upper part of the steering wheel
【0023】この式を2回微分すると、次式が得ら
れる。 d2VT/dt2=G(d2θ2/dt2−d2θ1/dt2)・・・・ この式におけるd2VT/dt2およびd2θ1/dt2か
らハンドル上部の舵角加速度d2θ2/dt2が求められ
る。これにより、操舵ハンドル1の上部に特別のセンサ
を設けなくても、ハンドル上部の舵角加速度d2θ2/d
t2が求められるという利点がある。The following equation is obtained by differentiating this equation twice. d 2 V T / dt 2 = G (d 2 θ 2 / dt 2 −d 2 θ 1 / dt 2 ) ... The handle from d 2 V T / dt 2 and d 2 θ 1 / dt 2 in this formula The upper steering angular acceleration d 2 θ 2 / dt 2 is obtained. As a result, even if a special sensor is not provided above the steering wheel 1, the steering angular acceleration d 2 θ 2 / d above the steering wheel 1
There is an advantage that t 2 is required.
【0024】なお、以下の説明において、図面上は通常
通りに操舵角変化をθを用いてドットを文字の上に付加
して表すが、明細書本文ではドット表示が困難であるた
め、操舵角変化はdθ/dtを用いて表し、ドット表示
を行わない。また、図面上は通常通りに操舵加速度をθ
を用いて2つのドットを文字の上に付加して表すが、明
細書本文ではドット表示が困難であるため、操舵加速度
はd2θ/dt2によって表す。In the following description, the change in the steering angle is represented by using θ to add a dot on the character as usual in the drawings. However, since it is difficult to display the dots in the text of the specification, the steering angle is changed. The change is expressed using dθ / dt, and dot display is not performed. In addition, the steering acceleration θ
Two dots are added on the character by using, but since the dot display is difficult in the text of the specification, the steering acceleration is expressed by d 2 θ / dt 2 .
【0025】一方、45は舵角加速度d2θ1/dt2を
検出する舵角加速度センサであり、舵角加速度センサ4
5の出力d2θ1/dt2はモータ慣性補償部40に入力
される。モータ慣性補償部(モータ慣性補償値演算手
段)40は慣性補償値指示関数部41および乗算演算部
42によって構成される。モータ慣性補償部40はモー
タ6のロータ慣性があたかも小さくなったかのように制
御するもので、急ハンドル時にモータ6がハンドルの回
転に追従しないことにより生じる重さを解消したり、手
放し時の戻りスピードを早くしたりするように作用す
る。On the other hand, reference numeral 45 denotes a steering angular acceleration sensor for detecting the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2.
The output d 2 θ 1 / dt 2 of 5 is input to the motor inertia compensation unit 40. The motor inertia compensation section (motor inertia compensation value calculation means) 40 is composed of an inertia compensation value instruction function section 41 and a multiplication calculation section 42. The motor inertia compensator 40 controls the rotor inertia of the motor 6 as if the rotor inertia had become small. The motor inertia compensator 40 eliminates the weight caused by the motor 6 not following the rotation of the steering wheel during a sudden steering operation, and the return speed when the steering wheel is released. Acts to speed up.
【0026】舵角加速度センサ45からの舵角加速度d
2θ1/dt2は慣性補償値指示関数部41に与えられ、
この関数部41から出力される指令値に乗算演算部42
で適当な定数が乗算されることにより得られる指令値が
アシスト指令部20の基準電流指令値に加算される。The steering angular acceleration d from the steering angular acceleration sensor 45
2 θ 1 / dt 2 is given to the inertia compensation value indicator function unit 41,
The command value output from the function unit 41 is multiplied by the multiplication calculation unit 42.
The command value obtained by being multiplied by an appropriate constant is added to the reference current command value of the assist command unit 20.
【0027】前述した乗算演算部52によって演算され
たハンドル上部の舵角加速度d2θ2/dt2は舵角加速
度センサ45からの舵角加速度d2θ1/dt2と加算さ
れてハンドル上部慣性補償部30に入力される。ハンド
ル上部慣性補償部(上部慣性補償値演算手段)30は乗
算演算部32からなり、ハンドル上部の舵角加速度d2
θ2/dt2および舵角加速度d2θ1/dt2の加算値に
乗算演算部32で適当な定数が乗算されることにより得
られる指令値がアシスト指令部20の基準電流指令値に
加算される。The steering angular acceleration d 2 θ 2 / dt 2 on the upper portion of the steering wheel calculated by the above-mentioned multiplication calculation unit 52 is added to the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 from the steering angular acceleration sensor 45 to obtain the upper portion of the steering wheel. It is input to the inertia compensation unit 30. The steering wheel upper inertia compensation unit (upper inertia compensation value calculation means) 30 is composed of a multiplication calculation unit 32, and the steering angular acceleration d 2 of the steering wheel upper portion.
A command value obtained by multiplying the added value of θ 2 / dt 2 and the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 by an appropriate constant in the multiplication calculation unit 32 is added to the reference current command value of the assist command unit 20. To be done.
【0028】ハンドル上部慣性補償部30は操舵ハンド
ル上部の慣性が見かけ上小さくなったかのように制御す
る(すなわち、操舵ハンドル1の上部慣性力を補償す
る)もので、ハンドル手放し時の戻りスピードを早くし
て収斂性を高めるように作用する。The steering wheel upper part inertia compensation unit 30 controls the inertia of the steering wheel upper part as if it appears to be small (that is, compensates for the upper part inertial force of the steering wheel 1) and accelerates the return speed when the steering wheel is released. And acts to increase astringency.
【0029】なお、舵角加速度センサ45によって舵角
加速度d2θ1/dt2を検出しているが、この舵角加速
度センサ45は、例えばタコジェネレータ、エンコーダ
等およびそれらの出力を微分又は積分する回路で実現す
ることもできる。また、舵角加速度センサ45に代えて
舵角加速度を推定するオブザーバを設けてもよい。Although the steering angular acceleration sensor 45 detects the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 , the steering angular acceleration sensor 45 is, for example, a tachogenerator, an encoder or the like and differentiates or integrates their outputs. It can also be realized by a circuit. Further, instead of the steering angular acceleration sensor 45, an observer for estimating the steering angular acceleration may be provided.
【0030】このオブザーバは、モータ6の印加電圧と
電機子電流とに基づいて、又はモータ6への指令電流値
と測定電機子電流とに基づいて舵角加速度(モータ6の
回転加速度)を推定する。上記アシスト指令部20およ
び電流制御部60は制御手段100を構成する。This observer estimates the steering angular acceleration (rotational acceleration of the motor 6) based on the voltage applied to the motor 6 and the armature current, or based on the command current value to the motor 6 and the measured armature current. To do. The assist command section 20 and the current control section 60 constitute the control means 100.
【0031】次に、本装置の作用を説明する。まず、ト
ルクセンサ21により操舵系の操舵トルクVTが検出さ
れるとともに、車速センサ22によって車速VSが検出
され、これらの検出結果に基づいて操舵系に連結された
モータ6駆動が制御されて、パワーアシストが行われ
る。この制御では、一般的な車速感応型の制御、すなわ
ち、低速域では軽く、高速域では重くなるように操舵ト
ルクVTに応じてアシスト力が制御される。Next, the operation of this apparatus will be described. First, the torque sensor 21 detects the steering torque V T of the steering system, the vehicle speed sensor 22 detects the vehicle speed V S, and the drive of the motor 6 connected to the steering system is controlled based on these detection results. , Power assist is performed. In this control, general vehicle speed-sensitive control, that is, the assist force is controlled according to the steering torque V T so that it is light in the low speed range and heavy in the high speed range.
【0032】一方、操舵系の操舵トルクVTは微分演算
部51に入力されてトルク2回微分値d2VT/dt2が
算出され、このトルク2回微分値d2VT/dt2から乗
算演算部52においてハンドル上部の舵角加速度d2θ2
/dt2が求められ、舵角加速度センサ45からの舵角
加速度d2θ1/dt2と加算されてハンドル上部慣性補
償部30に入力される。ハンドル上部慣性補償部30で
はハンドル上部の舵角加速度d2θ2/dt2および舵角
加速度d2θ1/dt2の加算値に適当な定数を乗算して
指令値を作成し、アシスト指令部20の基準電流指令値
に加算する。On the other hand, the steering torque V T of the steering system is inputted torque twice differential value d 2 V T / dt 2 is calculated differentiating unit 51, the torque twice differential value d 2 V T / dt 2 From the multiplication calculation unit 52, the steering angle acceleration d 2 θ 2 above the steering wheel
/ Dt 2 is calculated, added to the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 from the steering angular acceleration sensor 45, and input to the steering wheel upper inertia compensation unit 30. The steering wheel upper inertia compensation unit 30 creates a command value by multiplying the addition value of the steering wheel angular acceleration d 2 θ 2 / dt 2 of the steering wheel upper part and the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 by an appropriate constant to generate an assist command. It is added to the reference current command value of the unit 20.
【0033】これにより、アシスト指令部20の基準電
流指令値が補正、すなわち操舵ハンドル1の上部慣性力
が補償されて操舵ハンドル上部の慣性が見かけ上小さく
なったかのように制御される。したがって、ハンドル手
放し時の戻りスピードが早くなり、収斂性を高めること
ができる。As a result, the reference current command value of the assist command section 20 is corrected, that is, the upper inertial force of the steering wheel 1 is compensated and the inertial force of the upper portion of the steering wheel is controlled as if it were apparently small. Therefore, the return speed is increased when the handle is released, and the convergence can be improved.
【0034】一方、舵角加速度センサ45からの舵角加
速度d2θ1/dt2はモータ慣性補償40に与えられ、
モータ慣性補償部40ではモータ6の慣性を補償する指
令値を作成し、アシスト指令部20の基準電流指令値に
加算する。これにより、アシスト指令部20の基準電流
指令値が補正、すなわちモータ6のロータ慣性があたか
も小さくなったかのように制御されて、急ハンドル時に
モータ6が操舵ハンドル1の回転に追従しないことによ
り生じる重さが解消される。On the other hand, the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 from the steering angular acceleration sensor 45 is given to the motor inertia compensation 40,
The motor inertia compensation unit 40 creates a command value for compensating the inertia of the motor 6 and adds it to the reference current command value of the assist command unit 20. As a result, the reference current command value of the assist command unit 20 is corrected, that is, the rotor inertia of the motor 6 is controlled as if the rotor inertia was reduced, and the motor 6 does not follow the rotation of the steering wheel 1 at the time of sudden steering. Is eliminated.
【0035】したがって、以上のように、ハンドル上部
およびモータの慣性補償が十分に行われることにより、
高加速度操舵時も低加速度操舵時と同様の操舵フィーリ
ングを保ち、もったり感等の操舵フィーリングの悪化を
防ぎ、高速走行中でのハンドル手放し時の戻り、収斂性
を高めることができる。Therefore, as described above, the inertia compensation of the upper part of the handle and the motor is sufficiently performed,
The steering feeling similar to that at the time of low acceleration steering can be maintained at the time of high acceleration steering, the deterioration of the steering feeling such as a feeling of stuffiness can be prevented, and the return and convergence when the steering wheel is released during high speed traveling can be enhanced.
【0036】具体的に説明すると、従来の操舵アシスト
モータによる操舵アシストトルクTmは次式によって
決定されている。 Tm=HS・・・・ ただし、H:車速によるゲイン S:従来の検出操舵トルクMore specifically, the steering assist torque Tm of the conventional steering assist motor is determined by the following equation. Tm = HS ... where H: gain due to vehicle speed S: conventional detected steering torque
【0037】これに対して、本実施例の場合には操舵ア
シストモータ6の舵角加速度d2θ1/dt2を検出する
手段(すなわち、舵角加速度センサ45)を設け、さら
にトルクセンサ21の原理を表す前述した式を2回微
分して得られる式を用いてハンドル上部の舵角加速度
d2θ2/dt2を求め、これらから操舵アシストトルク
Tmnewを新たに次式によって決定している。 Tmnew=H3・VT+H2・(d2θ2/dt2)+H1・(d2θ1/dt2)・ ・・・On the other hand, in the case of the present embodiment, means for detecting the steering angular acceleration d 2 θ 1 / dt 2 of the steering assist motor 6 (that is, the steering angular acceleration sensor 45) is provided, and the torque sensor 21 is further provided. The steering angular acceleration d 2 θ 2 / dt 2 at the upper part of the steering wheel is obtained by using an equation obtained by differentiating the above-mentioned equation representing the principle of the above, and the steering assist torque Tmnew is newly determined by the following equation. There is. Tmnew = H 3 · V T + H 2 · (d 2 θ 2 / dt 2 ) + H 1 · (d 2 θ 1 / dt 2 ) ...
【0038】なお、式によって操舵アシストトルクT
mnewを決定するために、本実施例では図4に示すモ
デルを想定している。すなわち、ハンドル上部および操
舵アシストモータ6に関して図4に示すモデルを想定し
た場合、操舵時のトルクTについて、次式に示す方程
式が成立する。The steering assist torque T
In order to determine mnew, the model shown in FIG. 4 is assumed in this embodiment. That is, when the model shown in FIG. 4 is assumed for the upper part of the steering wheel and the steering assist motor 6, the equation shown below is established for the torque T during steering.
【0039】 T=J2・(d2θ2/dt2)+J1・(d2θ1/dt2)+C2・(dθ2/dt )+C1・(dθ1/dt)+Kθ1・・・・ ただし、J2:ハンドル上部の慣性 J1:操舵アシストモータの慣性 C2:トルクセンサの粘性係数 C1:タイヤの粘性係数 K:セルフアライニングトルク剛性 この式に基づいて前述したように式によって操舵ア
シストトルクTmnewが求められる。T = J 2 · (d 2 θ 2 / dt 2 ) + J 1 · (d 2 θ 1 / dt 2 ) + C 2 · (dθ 2 / dt) + C 1 · (dθ 1 / dt) + Kθ 1 · ... However, J 2: inertia of the handle upper J 1: steering assist motor inertia C 2: viscosity coefficient of the torque sensor C 1: viscosity coefficient of the tire K: as described above, based on the self aligning torque stiffness this formula The steering assist torque Tmnew is calculated by the equation.
【0040】次に、人間が操舵するトルクThは式か
ら式を減算することにより、以下のように求められ
る。 Th=(J2−H2)(d2θ2/dt2)+(J1−H1)(d2θ1/dt2)+C 2・(dθ2/dt)+C1・(dθ1/dt)+Kθ1−H3・VT(θ2−θ1)・ ・・・ なお、式でθ2−θ1>0としてよいので、 Kθ1−H3・VT(θ2−θ1)<Kθ1・・・・ となり、低速域での操舵トルクはアシストトルクH3・
VTにより減少する。Next, the torque Th that a person steers is expressed by
By subtracting the formula from
It Th = (J2-H2) (D2θ2/ Dt2) + (J1-H1) (D2θ1/ Dt2) + C 2 ・ (dθ2/ Dt) + C1・ (Dθ1/ Dt) + Kθ1-H3・ VT(Θ2−θ1) ・ ・ ・ ・ Where θ2−θ1> 0, so Kθ1-H3・ VT(Θ2−θ1) <Kθ1..., and the steering torque in the low speed range is the assist torque H.3・
VTIs reduced by.
【0041】以上のことから、操舵ハンドル1とモータ
6の見かけ上の慣性が減少する。このため、高速操舵時
に影響が大きくなる慣性力が減少する。また、ハンドル
手放し時の収斂性に関わる振動周波数は慣性の平方根に
反比例するため、慣性が減少したことにより、振動周波
数が高くなり、収斂時間が短くなる。From the above, the apparent inertia of the steering wheel 1 and the motor 6 is reduced. For this reason, the inertial force, which is greatly affected during high-speed steering, is reduced. Further, since the vibration frequency related to the convergence when the handle is released is inversely proportional to the square root of the inertia, the decrease in the inertia increases the vibration frequency and shortens the convergence time.
【0042】このように、ハンドル上部およびモータの
慣性補償が十分に行われて、見かけ上の操舵アシストモ
ータ6とハンドル上部の慣性とが小さくなり、共振周波
数が高くなるため、ハンドル手放し時の収斂性を向上さ
せることができる。また、高速操舵時における操舵トル
クが減少し、いわゆるもったり感を解消することがで
き、操舵フィーリングを向上させることができる。ま
た、緊急回避時のハンドル操作が容易となり、安全性を
より一層向上させることができる。In this way, the inertia of the steering wheel upper portion and the motor is sufficiently compensated, the apparent steering assist motor 6 and the inertia of the steering wheel upper portion become small, and the resonance frequency becomes high, so that the convergence when the steering wheel is released. It is possible to improve the sex. Further, the steering torque at the time of high-speed steering is reduced, so-called feeling of fatigue can be eliminated, and the steering feeling can be improved. Further, the steering wheel operation during emergency avoidance becomes easy, and the safety can be further improved.
【0043】図5はハンドル手放し時の収斂性を示すも
ので、本実施例の補償がない場合にはハンドル手放し時
の収斂性が悪く、長時間経過しても収斂していないが、
モータ6についての慣性補償のみでは幾分収斂性が高ま
り、さらにモータ6の慣性補償に加えてハンドル上部の
慣性補償を行うと、収斂性が極めて向上することが明ら
かである。FIG. 5 shows the convergence when the steering wheel is released. Without the compensation of this embodiment, the convergence when the steering wheel is released is poor, and it does not converge even after a long time has passed.
It is apparent that the convergence of the motor 6 is increased only by the inertia compensation, and the convergence of the upper portion of the steering wheel is further improved by performing the inertia compensation of the motor 6 in addition to the inertia compensation of the motor 6.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、ハンドル上部およびモ
ータの慣性補償を十分に行っているので、見かけ上の操
舵アシストモータとハンドル上部の慣性とを小さくする
ことができ、ハンドル手放し時の収斂性を向上させるこ
とができる。また、高速操舵時における操舵トルクが減
少し、高加速度操舵時も低加速度操舵時と同様の操舵フ
ィーリングを保つことができ、いわゆるもったり感を解
消して、操舵フィーリングを向上させることができる。
さらに、緊急回避時のハンドル操作が容易となり、安全
性をより一層向上させることができる。According to the present invention, since the inertia of the steering wheel upper portion and the motor is sufficiently compensated, the apparent steering assist motor and the inertia of the steering wheel upper portion can be reduced, and the steering wheel converges when the steering wheel is released. It is possible to improve the sex. Further, the steering torque at the time of high-speed steering is reduced, and the steering feeling similar to that at the time of low-acceleration steering can be maintained even at the time of high-acceleration steering. it can.
Further, the steering wheel operation during emergency avoidance becomes easy, and the safety can be further improved.
【図1】本発明に係る電動式パワーステアリング装置の
一実施例の機能的ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
【図2】同実施例のパワーステアリング機械系の一例を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a power steering mechanical system of the same embodiment.
【図3】同実施例のアシストトルクの特性を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of assist torque in the same example.
【図4】同実施例のハンドル上部および操舵アシストモ
ータに関するモデルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a model relating to an upper portion of a handle and a steering assist motor of the same embodiment.
【図5】同実施例のハンドル手放し時の収斂性を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing the astringency of the same embodiment when the handle is released.
1 操舵ハンドル 6 モータ 20 アシスト指令部 21 操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段) 22 車速センサ(車速検出手段) 30 ハンドル上部慣性補償部(上部慣性補償値演算手
段) 40 モータ慣性補償部(モータ慣性補償値演算手段) 100 制御手段1 Steering Handle 6 Motor 20 Assist Command Unit 21 Steering Torque Sensor (Steering Torque Detecting Means) 22 Vehicle Speed Sensor (Vehicle Speed Detecting Means) 30 Handle Upper Inertia Compensation Unit (Upper Inertial Compensation Value Calculation Means) 40 Motor Inertial Compensation Unit (Motor Inertia Compensation) Value calculation means) 100 control means
Claims (1)
生するモータと、 操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記操舵トルク検出手段および車速検出手段の出力に基
づいて前記モータの駆動を制御する制御手段と、を備え
た電動式パワーステアリング装置において、 前記操舵系の操舵加速度を検出する操舵加速度検出手段
と、 該操舵加速度検出手段により検出された操舵加速度およ
び前記操舵トルク検出手段の出力に基づいて操舵ハンド
ルの上部慣性力を補償する上部慣性補償値を算出する上
部慣性補償値演算手段と、 前記操舵加速度検出手段により検出された操舵加速度に
基づいてモータの慣性を補償するモータ慣性補償値を算
出するモータ慣性補償値演算手段とを設け、 前記制御手段は、上部慣性補償値演算手段およびモータ
慣性補償値演算手段の出力に基づいて前記モータの駆動
を制御する制御値を補正することを特徴とする電動式パ
ワーステアリング装置。1. A motor connected to a steering system for generating a steering assist torque, a steering torque detecting means for detecting a steering torque of the steering system, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, the steering torque detecting means and the vehicle speed. An electric power steering apparatus comprising: a control unit that controls the drive of the motor based on the output of the detection unit; a steering acceleration detection unit that detects the steering acceleration of the steering system; and a steering acceleration detection unit that detects the steering acceleration. An upper inertia compensation value calculating means for calculating an upper inertia compensation value for compensating an upper inertia force of the steering wheel based on the output steering acceleration and the output of the steering torque detecting means, and the steering acceleration detected by the steering acceleration detecting means. And a motor inertia compensation value calculating means for calculating a motor inertia compensation value for compensating the motor inertia based on Stage, electric power steering apparatus characterized by correcting the control value for controlling the drive of the motor based on the output of the upper inertia compensation value calculating means and motor inertia compensation value calculating means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7548092A JPH05238409A (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7548092A JPH05238409A (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Electric power steering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05238409A true JPH05238409A (en) | 1993-09-17 |
Family
ID=13577502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7548092A Pending JPH05238409A (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Electric power steering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05238409A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5767642A (en) * | 1995-08-24 | 1998-06-16 | Trw Steering Systems Japan Co. Ltd. | Electromotive power steering device |
| US6999862B2 (en) | 2004-02-13 | 2006-02-14 | Favess Co., Ltd. | Electric power steering apparatus |
| WO2006021487A1 (en) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for assisting steering in a vehicle |
| JP2010064663A (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Denso Corp | Electric power steering device |
| JP2012013519A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Steering operation force detection device |
| JP2023534265A (en) * | 2020-07-14 | 2023-08-08 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Method for reducing load in steering system |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP7548092A patent/JPH05238409A/en active Pending
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