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JP5401801B2 - Electric power steering device - Google Patents

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JP5401801B2 JP2008036337A JP2008036337A JP5401801B2 JP 5401801 B2 JP5401801 B2 JP 5401801B2 JP 2008036337 A JP2008036337 A JP 2008036337A JP 2008036337 A JP2008036337 A JP 2008036337A JP 5401801 B2 JP5401801 B2 JP 5401801B2
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正章 北條
卓啓 斉藤
要 末広
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NSK Ltd
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Description

本発明は、ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータを備える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 including an electric motor that generates a steering assist torque applied to a steering shaft of a steering mechanism.

従来、ステアリング装置として運転者がステアリングホイールを操舵する操舵トルクに基づいて電流指令値を演算し、電流指令値と電動モータの駆動電流検出値との偏差に基づいてフィードバック制御を行って電動モータを駆動制御することにより、ステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が普及している。
一般に、ステアリング機構では、ステアリングホイールを中立位置から左及び右の何れかの操舵方向に操舵を続けて、ステアリングホイールの操作量がその最大値に相当する最大舵角に達すると、ステアリング機構がメカニカルストッパに当接してそれ以上の操舵ができない操舵限界となる。このような操舵限界となって、メカニカルストッパに当接する状態となることを所謂端当てと称している。
Conventionally, as a steering device, a driver calculates a current command value based on a steering torque for steering the steering wheel, and performs feedback control based on a deviation between the current command value and a detected drive current value of the electric motor to control the electric motor. 2. Description of the Related Art An electric power steering device that gives steering assist force to a steering mechanism by controlling driving is widely used.
In general, in a steering mechanism, when the steering wheel is continuously steered in the left or right steering direction from the neutral position and the steering wheel operation amount reaches a maximum steering angle corresponding to the maximum value, the steering mechanism is mechanically operated. A steering limit occurs at which the steering wheel cannot contact any further when it comes into contact with the stopper. It is called so-called end pad that such a steering limit is brought into contact with the mechanical stopper.

電動パワーステアリング装置において、操舵アシスト状態で上記端当て状態となると、電動モータの回転が急激に停止状態となって電動モータの逆起電力が急激に消滅し、電流指令値に応じたモータ電流に上記逆起電力に相当する電流が加算されてオーバーシュートが生じる。このようにオーバーシュートが生じると、電動モータの駆動手段としてのインバータを構成する半導体素子を破損するおそれがある。   In the electric power steering device, when the above-described end-contact state is entered in the steering assist state, the rotation of the electric motor suddenly stops and the back electromotive force of the electric motor rapidly disappears, and the motor current corresponding to the current command value is obtained. The current corresponding to the back electromotive force is added to cause overshoot. When overshoot occurs in this way, there is a risk of damaging the semiconductor elements constituting the inverter as the drive means of the electric motor.

そこで、このオーバーシュート対策として、操舵トルクに基づいて電流指令値を算出し、該電流指令値とモータ実電流との偏差を比例・積分補償して、電動モータを駆動制御する電動パワーステアリング装置において、電動モータに流れる電流のオーバーシュートを検出したとき、前記比例・積分補償の比例感度、積分ゲインのうち少なくとも一方を制御することで、上記オーバーシュートを抑制するというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, as a countermeasure against this overshoot, in an electric power steering apparatus that calculates a current command value based on the steering torque, and proportionally / integratesly compensates for a deviation between the current command value and the actual motor current, thereby controlling the drive of the electric motor. It is known that when an overshoot of the current flowing through the electric motor is detected, the overshoot is suppressed by controlling at least one of the proportional sensitivity and integral gain of the proportional / integral compensation (for example, , See Patent Document 1).

また、従来の電動パワーステアリング装置において、操舵アシスト状態で上記端当て状態となると、ラックエンド機構に大きな衝撃(トルク)が加わって異音が発生したり、ラックエンド機構の構成部品や減速ギヤ等のトルク伝達系のメカ部品に破損や変形が生じたりするおそれがある。したがって、このような大きな衝撃に耐え得るためには、高性能なメカ部品が必要となり、コストが嵩む。   In addition, in the conventional electric power steering device, when the above-described end contact state is established in the steering assist state, a large impact (torque) is applied to the rack end mechanism to generate abnormal noise, components of the rack end mechanism, reduction gears, etc. The torque transmission system mechanical parts may be damaged or deformed. Therefore, in order to withstand such a large impact, high-performance mechanical parts are required, which increases costs.

そこで、端当て対策を制御機能で実現する端当て保護制御として、電流指令値とモータ実電流との偏差を電流制御器で比例・積分補償し、電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御する電動パワーステアリング装置において、通常制御時に使用しているパルス幅変調信号のデューティを一定値以下に制限する方法や、当該デューティを一定値に固定して電磁ブレーキモードとする方法がある。
特許第3232030号明細書
Therefore, as edge contact protection control that implements edge contact countermeasures with a control function, the electric motor that controls the drive of an electric motor with a pulse width modulation signal is performed by proportionally / integrating compensating for the deviation between the current command value and the actual motor current. In a power steering device, there are a method of limiting the duty of a pulse width modulation signal used during normal control to a predetermined value or less, and a method of fixing the duty to a constant value and setting an electromagnetic brake mode.
Japanese Patent No. 3232030

しかしながら、上記従来の端当て保護制御にあっては、出力制限方法として電流制御器から出力されるデューティ指令値を制限する方法を採用しているため、上記フィードバック制御が制限されて、モータ実電流は電流制御器が意図しない動きをすることになる。その結果、電流指令値とモータ実電流との偏差が大きくなり、その偏差を入力とする電流制御器において、構成する積分器の過去値が不必要に大きくなる。   However, in the conventional end contact protection control, since the method of limiting the duty command value output from the current controller is adopted as the output limiting method, the feedback control is limited and the motor actual current is limited. Will cause the current controller to move unintentionally. As a result, the deviation between the current command value and the motor actual current increases, and in the current controller that receives the deviation, the past value of the integrator that is configured becomes unnecessarily large.

したがって、その状態で端当て保護制御が解除されて通常制御状態に復帰すると、積分器の大きな過去値の影響により、電流制御器から不必要に大きなデューティ指令値が出力されてモータ実電流が急変し、異音が発生したり操舵フィーリングが悪化したりするおそれがある。また、場合によっては、過電流が発生し、モータ駆動回路に負担をかけてしまう。   Therefore, when the end-contact protection control is canceled in this state and the normal control state is restored, an unnecessarily large duty command value is output from the current controller due to the large past value of the integrator, and the actual motor current changes suddenly. However, there is a risk that abnormal noise may occur or the steering feeling may deteriorate. Moreover, depending on the case, an overcurrent will generate | occur | produce and will place a burden on a motor drive circuit.

そこで、本発明は、端当て保護制御等のフィードバック制限を解除したときの異音発生や操舵フィーリングの悪化を抑制することができ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。   Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can suppress the generation of abnormal noise and the deterioration of steering feeling when the feedback restriction such as the end pad protection control is canceled.

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、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電圧指令値を演算する電流制御手段と、前記電圧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備えた電動パワーステアリング装置であって、
所定条件が成立したとき、前記電流制御手段の前記フィードバック制御を制限するフィードバック制限手段と、該フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を解除する制限解除手段と、前記制限解除手段による制限解除時における前記電動モータの駆動電流の急変を抑制する電流抑制手段とを備え
前記電流制御手段は、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差を積分する積分器を有し、該積分器から出力される積分値を用いて前記電圧指令値を演算するものであって、前記電流抑制手段は、前記フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を行っている間、前記積分器の過去値を零に固定す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 claim 1 is based on a steering torque detecting means for detecting a steering torque input to a steering mechanism, and at least a steering torque detected by the steering torque detecting means. A current command value calculating means for calculating a current command value; an electric motor for generating a steering assist torque applied to a steering shaft of the steering mechanism; a current detecting means for detecting a drive current of the electric motor; and the current command value; Electric power comprising: current control means for performing feedback control based on a deviation from the detected drive current value and calculating a voltage command value; and motor control means for controlling drive of the electric motor based on the voltage command value A steering device,
When a predetermined condition is satisfied, a feedback restriction unit that restricts the feedback control of the current control unit, a restriction release unit that releases the restriction of the feedback control by the feedback restriction unit, and the restriction release by the restriction release unit Current suppression means for suppressing a sudden change in the drive current of the electric motor ,
The current control means includes an integrator that integrates a deviation between the current command value and the drive current detection value, and calculates the voltage command value using an integral value output from the integrator. Then, the current suppressing means fixes the past value of the integrator to zero while the feedback control is limited by the feedback limiting means .

さらに、請求項に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電圧指令値を演算する電流制御手段と、前記電圧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備えた電動パワーステアリング装置であって、
所定条件が成立したとき、前記電流制御手段の前記フィードバック制御を制限するフィードバック制限手段と、該フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を解除する制限解除手段と、前記制限解除手段による制限解除時における前記電動モータの駆動電流の急変を抑制する電流抑制手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差を積分する積分器を有し、該積分器から出力される積分値を用いて前記電圧指令値を演算するものであって、前記電流抑制手段は、前記制限解除手段による制限解除時に、前記積分器の過去値をに設定することを特徴としている。
The electric power steering apparatus according to claim 2 calculates a current command value based on steering torque detection means for detecting steering torque input to the steering mechanism and at least steering torque detected by the steering torque detection means. A current command value calculating means; an electric motor for generating a steering assist torque applied to a steering shaft of the steering mechanism; a current detecting means for detecting a drive current of the electric motor; the current command value and the drive current detected value; An electric power steering device comprising: current control means for performing feedback control based on the deviation of the current, and calculating a voltage command value; and motor control means for driving and controlling the electric motor based on the voltage command value,
When a predetermined condition is satisfied, a feedback restriction unit that restricts the feedback control of the current control unit, a restriction release unit that releases the restriction of the feedback control by the feedback restriction unit, and the restriction release by the restriction release unit Current suppression means for suppressing a sudden change in the drive current of the electric motor,
The current control means includes an integrator that integrates a deviation between the current command value and the drive current detection value, and calculates the voltage command value using an integral value output from the integrator. The current suppressing means sets the past value of the integrator to zero when the restriction is released by the restriction releasing means.

また、請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電圧指令値を演算する電流制御手段と、前記電圧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備えた電動パワーステアリング装置であって、
所定条件が成立したとき、前記電流制御手段の前記フィードバック制御を制限するフィードバック制限手段と、該フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を解除する制限解除手段と、前記制限解除手段による制限解除時における前記電動モータの駆動電流の急変を抑制する電流抑制手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差を積分する積分器を有し、該積分器から出力される積分値を用いて前記電圧指令値を演算するものであって、前記電流抑制手段は、前記制限解除手段による制限解除時に、前記積分器の過去値を、当該制限解除時の前記電流指令値とフィードバック制御の制限を施した後の前記電動モータの電圧指令値とに基づいて設定することを特徴としている。
さらにまた、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、前記制限解除手段は、前記フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を開始してから、所定時間経過後に当該制限を解除することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus for calculating a current command value based on a steering torque detecting means for detecting a steering torque input to a steering mechanism and at least the steering torque detected by the steering torque detecting means. A current command value calculating means; an electric motor for generating a steering assist torque applied to a steering shaft of the steering mechanism; a current detecting means for detecting a drive current of the electric motor; the current command value and the drive current detected value; An electric power steering device comprising: current control means for performing feedback control based on the deviation of the current, and calculating a voltage command value; and motor control means for driving and controlling the electric motor based on the voltage command value,
When a predetermined condition is satisfied, a feedback restriction unit that restricts the feedback control of the current control unit, a restriction release unit that releases the restriction of the feedback control by the feedback restriction unit, and the restriction release by the restriction release unit Current suppression means for suppressing a sudden change in the drive current of the electric motor,
The current control means includes an integrator that integrates a deviation between the current command value and the drive current detection value, and calculates the voltage command value using an integral value output from the integrator. The current suppression means, when the restriction is released by the restriction release means, the past value of the integrator, the current command value at the time of the restriction release and the voltage command of the electric motor after the feedback control is restricted It is characterized by setting based on the value.
Furthermore, an electric power steering apparatus according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the restriction release means starts restriction of feedback control by the feedback restriction means, The restriction is released after a predetermined time has elapsed.

また、請求項に係る電動パワーステアリング装置は、請求項に係る発明において、前記所定時間は、操舵トルク、電流指令値及びモータ回転数の少なくとも1つに基づいて設定することを特徴としている。
さらに、請求項に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜の何れか1項に係る発明において、前記モータ制御手段は、前記電圧指令値に基づいて、前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御するものであって、前記フィードバック制限手段は、前記所定条件が成立したとき、前記パルス幅変調信号のデューティに上限を設けて当該デューティを制限することで、前記フィードバック制御を制限することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to the fourth aspect , the predetermined time is set based on at least one of a steering torque, a current command value, and a motor rotational speed. .
Furthermore, the electric power steering apparatus according to a sixth aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein the motor control means sends the pulse width modulation signal to the electric motor based on the voltage command value. The feedback limiting means limits the feedback control by setting an upper limit on the duty of the pulse width modulation signal and limiting the duty when the predetermined condition is satisfied. It is characterized by.

また、請求項に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜の何れか1項に係る発明において、前記モータ制御手段は、前記電圧指令値に基づいて、前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御するものであって、前記フィードバック制限手段は、前記所定条件が成立したとき、前記パルス幅変調信号のデューティを一定値に固定することで、前記フィードバック制御を制限することを特徴としている。 An electric power steering apparatus according to a seventh aspect is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein the motor control means transmits a pulse width modulation signal to the electric motor based on the voltage command value. The feedback limiting means limits the feedback control by fixing a duty of the pulse width modulation signal to a constant value when the predetermined condition is satisfied. .

さらにまた、請求項に係る電動パワーステアリング装置は、請求項に係る発明において、前記モータ制御手段は、前記パルス幅変調信号によって駆動されて前記電動モータに駆動電流を供給するインバータを有し、前記フィードバック制限手段は、前記所定条件が成立したとき、前記インバータの上アーム及び下アームの何れか一方を同時にオン状態として電磁ブレーキモードに制御することを特徴としている。 Furthermore, the electric power steering apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the invention according to the seventh aspect , wherein the motor control means includes an inverter that is driven by the pulse width modulation signal and supplies a drive current to the electric motor. The feedback limiting means is characterized in that when the predetermined condition is satisfied, either one of the upper arm and the lower arm of the inverter is simultaneously turned on to control the electromagnetic brake mode.

また、請求項に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1〜の何れか1項に係る発明において、前記モータ制御手段は、前記電圧指令値に基づいて、前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御するものであって、前記フィードバック制限手段は、前記ステアリング機構が操舵限界に達したと判断したとき、前記パルス幅変調信号のデューティを、前記ステアリング機構の前記ステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを抑制するように制御することを特徴としている。 An electric power steering apparatus according to a ninth aspect is the invention according to any one of the first to eighth aspects, wherein the motor control means sends a pulse width modulation signal to the electric motor based on the voltage command value. The feedback limiting means determines the duty of the pulse width modulation signal between the steering shaft and the steered wheels of the steering mechanism when determining that the steering mechanism has reached the steering limit. Control is performed so as to suppress the torque transmitted to the torque transmission member.

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、所定条件が成立したとき、一時的に電流制御器におけるフィードバック制御を制限すると共に、当該フィードバック制御の制限中に電流制御器の積分器の過去値を一定値にリセットしたり、フィードバック制御の制限解除時に電流制御器の積分器の過去値を一定値にリセットしたりするので、制限解除時に電流制御器の積分器の過去値が大きくなっていることを防止することができる。その結果、制限解除時に、積分器の大きな過去値の影響により電動モータの駆動電流が急変することを防止することができ、異音の発生や操舵フィーリングの悪化を防止することができる。   According to the electric power steering apparatus of the present invention, when a predetermined condition is satisfied, the feedback control in the current controller is temporarily limited, and the past value of the integrator of the current controller is limited during the limitation of the feedback control. Since the past value of the current controller integrator is reset to a constant value when the limit of feedback control is released, the past value of the integrator of the current controller must be large when the limit is released. Can be prevented. As a result, when the restriction is released, it is possible to prevent the drive current of the electric motor from changing suddenly due to the influence of a large past value of the integrator, and it is possible to prevent the generation of abnormal noise and the deterioration of the steering feeling.

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概略構成図である。
図中、符号SMはステアリング機構である。このステアリング機構SMは、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伝達される入力軸2aとこの入力軸2aに図示しないトーションバーを介して連結された出力軸2bとを有するステアリングシャフト2を備えている。このステアリングシャフト2は、ステアリングコラム3に回転自在に内装され、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は図示しないトーションバーに連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
In the figure, symbol SM is a steering mechanism. This steering mechanism SM has a steering shaft 2 having an input shaft 2a to which a steering force applied from a driver is transmitted to the steering wheel 1 and an output shaft 2b connected to the input shaft 2a via a torsion bar (not shown). It has. The steering shaft 2 is rotatably mounted on the steering column 3, one end of the input shaft 2a is connected to the steering wheel 1, and the other end is connected to a torsion bar (not shown).

そして、出力軸2bに伝達された操舵力は、2つのヨーク4a,4bとこれらを連結する十字連結部4cとで構成されるユニバーサルジョイント4を介して中間シャフト5に伝達され、さらに、2つのヨーク6a,6bとこれらを連結する十字連結部6cとで構成される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を介して左右のタイロッド9に伝達され、これらタイロッド9によって転舵輪WR及びWLを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ8は、ギヤハウジング8a内に、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8bとこのピニオン8bに噛合するラック軸8c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8bに伝達された回転運動をラック軸8cで直進運動に変換している。
The steering force transmitted to the output shaft 2b is transmitted to the intermediate shaft 5 via the universal joint 4 composed of the two yokes 4a and 4b and the cross connecting portion 4c for connecting them, It is transmitted to the pinion shaft 7 through a universal joint 6 composed of yokes 6a and 6b and a cross connecting portion 6c for connecting them.
The steering force transmitted to the pinion shaft 7 is transmitted to the left and right tie rods 9 via the steering gear 8, and the steered wheels WR and WL are steered by these tie rods 9. Here, the steering gear 8 is configured in a rack and pinion type having a pinion 8b coupled to the pinion shaft 7 and a rack shaft 8c meshing with the pinion 8b in the gear housing 8a, and is transmitted to the pinion 8b. The rotational motion is converted into a straight motion by the rack shaft 8c.

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等の減速機11と、この減速機11に連結された操舵補助力を発生する電動機としての例えばブラシレスモータで構成される電動モータ12とを備えている。
また、減速機11のステアリングホイール1側に連接されたハウジング13内に操舵トルクセンサ14が配設されている。この操舵トルクセンサ14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、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出するように構成されている。
A steering assist mechanism 10 for transmitting a steering assist force to the output shaft 2b is connected to the output shaft 2b of the steering shaft 2. This steering assist mechanism 10 includes a speed reducer 11 such as a reduction gear connected to the output shaft 2b, and an electric motor 12 composed of, for example, a brushless motor as an electric motor that generates a steering assist force connected to the speed reducer 11. It has.
A steering torque sensor 14 is disposed in a housing 13 connected to the steering wheel 1 side of the speed reducer 11. The steering torque sensor 14 detects a steering torque applied to the steering wheel 1 and transmitted to the input shaft 2a. For example, a torsion bar (not shown) in which the steering torque is interposed between the input shaft 2a and the output shaft 2b. The torsional angular displacement is converted into a non-contact magnetic sensor.

そして、操舵トルクセンサ14から出力される操舵トルク検出値Tは、図2に示すように、コントローラ15に入力される。このコントローラ15には、トルク検出値Tの他に車速センサ16で検出した車速検出値V、電動モータ12に流れるモータ電流Iu〜Iw、及びレゾルバ、エンコーダ等で構成される回転角センサ17で検出した電動モータ12の回転角θも入力され、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電動モータ12で発生させる操舵補助トルク指令値IM *を算出し、算出した操舵補助トルク指令値IM *に対して、モータ回転角θに基づいて算出するモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいて各種補償処理を行ってからd−q軸電流指令値Id*,Iq*に変換する。 The steering torque detection value T output from the steering torque sensor 14 is input to the controller 15 as shown in FIG. In addition to the torque detection value T, the controller 15 detects the vehicle speed detection value V detected by the vehicle speed sensor 16, the motor currents Iu to Iw flowing through the electric motor 12, and a rotation angle sensor 17 constituted by a resolver, an encoder, and the like. The rotation angle θ of the electric motor 12 is also input, and the steering assist torque command value I M * for causing the electric motor 12 to generate a steering assist force corresponding to the input torque detection value T and vehicle speed detection value V is calculated and calculated. The steering assist torque command value I M * is subjected to various compensation processes based on the motor angular velocity ω and the motor angular acceleration α calculated based on the motor rotation angle θ, and then the dq-axis current command value Id * , Convert to Iq * .

また、モータ電流Iu〜Iwを3相/2相変換してd−q軸モータ電流Id,Iqを算出し、前記d−q軸電流指令値Id*,Iq*とd−q軸モータ電流Id,Iqとに基づいて電動モータ12に供給する駆動電流をフィードバック処理して、その結果を2相/3相変換し、電動モータ12を駆動制御するモータ電流Iu,Iv及びIwを出力する。
すなわち、コントローラ15は、操舵トルクT及び車速Vに基づいて操舵補助トルク指令値IM *を演算する操舵補助トルク指令値演算部21と、算出された操舵補助トルク指令値IM *を補償する指令値補償部22と、この指令値補償部22で補償されたトルク指令値Irに基づいてd−q軸電流指令値Id*,Iq*を算出し、これら指令電流に基づいてモータ電流Iu〜Iwを生成するモータ電流制御部23とを備えている。
The motor currents Iu to Iw are converted into three-phase / two-phase to calculate the dq-axis motor currents Id and Iq, and the dq-axis current command values Id * and Iq * and the dq-axis motor current Id are calculated. , Iq based on feedback processing of the drive current supplied to the electric motor 12, the result is subjected to two-phase / three-phase conversion, and motor currents Iu, Iv, and Iw for controlling the drive of the electric motor 12 are output.
That is, the controller 15 compensates the steering assist torque command value I M *, which calculates the steering assist torque command value I M * based on the steering torque T and the vehicle speed V, and the calculated steering assist torque command value I M * . Based on the command value compensation unit 22 and the torque command value Ir compensated by the command value compensation unit 22, dq-axis current command values Id * and Iq * are calculated, and the motor currents Iu˜ And a motor current control unit 23 that generates Iw.

また、コントローラ15は、q軸電流Iqに基づいて、ステアリングギヤ8のラック軸8cがラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触してこれ以上の転舵ができない操舵限界に達しているか否か(端当て時か否か)を判定する端当て判定部51と、端当て判定部51による判定結果に基づいて、端当て対策をするための端当て保護制御の作動/非作動を示す端当て保護制御フラグFL1を出力する保護制御判定部52とを備えている。   Further, the controller 15 determines whether the rack shaft 8c of the steering gear 8 reaches the rack stroke end based on the q-axis current Iq, or whether the tire has reached a steering limit at which no further turning is possible due to contact with the curb or the like. Based on the determination result by the end contact determination unit 51 and the end contact determination unit 51 for determining whether or not (at the time of end contact), the operation / non-operation of the end contact protection control for taking the end contact countermeasure is shown. And a protection control determination unit 52 that outputs an end contact protection control flag FL1.

保護制御判定部52から出力される保護制御フラグFL1は、モータ電流制御部23の後述する電流制御部63及びデューティ演算部65に出力されるようになっている。
操舵補助トルク指令値演算部21では、先ず、トルク指令値演算部41で、操舵トルクT及び車速Vをもとに図3に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値となる操舵補助トルク指令値IM *を算出する。
The protection control flag FL1 output from the protection control determination unit 52 is output to a later-described current control unit 63 and duty calculation unit 65 of the motor current control unit 23.
In the steering assist torque command value calculation unit 21, first, the torque command value calculation unit 41 refers to the steering assist torque command value calculation map shown in FIG. 3 based on the steering torque T and the vehicle speed V to obtain a current command value. A steering assist torque command value I M * is calculated.

この操舵補助トルク指令値算出マップは、図3に示すように、横軸に操舵トルクTをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値IM *をとると共に、車速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までの間は操舵補助トルク指令値IM *が“0”を維持し、操舵トルクTが設定値Ts1を超えると最初は操舵補助トルク指令値IM *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、その増加に対して操舵補助トルク指令値IM *が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。 As shown in FIG. 3, the steering assist torque command value calculation map has a parabolic shape with the steering torque T on the horizontal axis, the steering assist torque command value I M * on the vertical axis, and the vehicle speed V as a parameter. It is composed of a characteristic diagram represented by a curve, and the steering assist torque command value I M * is maintained at “0” while the steering torque T is between “0” and a set value Ts1 in the vicinity thereof, and the steering torque T is When the set value Ts1 is exceeded, initially, the steering assist torque command value I M * increases relatively gently with respect to the increase in the steering torque T. However, when the steering torque T further increases, the steering assist torque command with respect to the increase. The value I M * is set so as to increase steeply, and this characteristic curve is set so that the inclination becomes smaller as the vehicle speed increases.

そして、位相補償部42で、上記操舵補助トルク指令値IM *に対して位相補償を行い、位相補償後の操舵補助トルク指令値IM *を後述する加算器38に出力する。また、トルク微分回路43では、操舵トルクTを微分した操舵トルク変化率Tdをもとに操舵トルクTに対する補償値を算出し、これを後述する加算器38に出力する。
指令値補償部22は、回転角センサ17で検出されるモータ回転角θを微分してモータ角速度ωを算出する角速度演算部31と、この角速度演算部31で算出されたモータ角速度ωを微分してモータ角加速度αを算出する角加速度演算部32と、角速度演算部31で算出されたモータ角速度ωに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部33と、角加速度演算部32で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ12の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部34と、セルフアライニングトルク(SAT)を推定するSAT推定フィードバック部35と、を少なくとも有する。
Then, the phase compensator 42 performs phase compensation to the steering assist torque command value I M *, and outputs a steering assist torque command value I M * after phase compensation to the adder 38 to be described later. Further, the torque differentiation circuit 43 calculates a compensation value for the steering torque T based on the steering torque change rate Td obtained by differentiating the steering torque T, and outputs this to an adder 38 described later.
The command value compensator 22 differentiates the motor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 17 to calculate the motor angular velocity ω, and differentiates the motor angular velocity ω calculated by the angular velocity calculator 31. The angular acceleration calculation unit 32 that calculates the motor angular acceleration α, the convergence compensation unit 33 that compensates for the convergence of the yaw rate based on the motor angular velocity ω calculated by the angular velocity calculation unit 31, and the angular acceleration calculation unit 32 Based on the motor angular acceleration α, the inertia compensator 34 that compensates for the torque equivalent generated by the inertia of the electric motor 12 to prevent the deterioration of the feeling of inertia or control responsiveness, and the self-aligning torque (SAT) are estimated. And at least a SAT estimation feedback unit 35.

ここで、収斂性補償部33は、角速度演算部31で算出されたモータ角速度ωが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール1が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、収斂性補償値Icを算出する。
また、SAT推定フィードバック部35は、操舵トルクT、モータ角速度ω、モータ角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部21で算出した操舵補助トルク指令値IM *が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクSATを推定演算する。
Here, the convergence compensation unit 33 receives the motor angular velocity ω calculated by the angular velocity calculation unit 31 and applies a brake to the operation in which the steering wheel 1 swings in order to improve the yaw convergence of the vehicle. Thus, the convergence compensation value Ic is calculated.
The SAT estimation feedback unit 35 receives the steering torque T, the motor angular velocity ω, the motor angular acceleration α, and the steering assist torque command value I M * calculated by the steering assist torque command value calculation unit 21, and based on these, the SAT estimation feedback unit 35 The aligning torque SAT is estimated and calculated.

このセルフアライニングトルクSATを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図4に示して説明する。
すなわち、ドライバがステアリングホイール1を操舵することによって操舵トルクTが発生し、その操舵トルクTに従って電動モータ12がアシストトルクTmを発生する。その結果、車輪Wが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクSATが発生する。また、その際、電動モータ12の慣性J及び摩擦(静摩擦)Frによってステアリングホイール1の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記(1)式のような運動方程式が得られる。
The principle of calculating the self-aligning torque SAT will be described with reference to FIG. 4 showing the state of torque generated between the road surface and the steering.
That is, when the driver steers the steering wheel 1, a steering torque T is generated, and the electric motor 12 generates an assist torque Tm according to the steering torque T. As a result, the wheel W is steered and a self-aligning torque SAT is generated as a reaction force. Further, at that time, torque serving as a steering resistance of the steering wheel 1 is generated by the inertia J and friction (static friction) Fr of the electric motor 12. Considering the balance of these forces, the following equation of motion can be obtained:

J・α+Fr・sign(ω)+SAT=Tm+T ………(1)
ここで、上記(1)式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクSATについて解くと下記(2)式が得られる。
SAT(s)=Tm(s)+T(s)−J・α(s)−Fr・sign(ω(s)) ………(2)
上記(2)式から分かるように、電動モータ12の慣性J及び静摩擦Frを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、モータ角加速度α、アシストトルクTm及び操舵トルクTよりセルフアライニングトルクSATを推定することができる。ここで、アシストトルクTmは操舵補助トルク指令値IM *に比例するので、アシストトルクTmに代えて操舵補助トルク指令値IM *を適用する。
J · α + Fr · sign (ω) + SAT = Tm + T (1)
Here, when the above equation (1) is Laplace transformed with the initial value zero and the self-aligning torque SAT is solved, the following equation (2) is obtained.
SAT (s) = Tm (s) + T (s) −J · α (s) −Fr · sign (ω (s)) (2)
As can be seen from the above equation (2), the inertia J and static friction Fr of the electric motor 12 are obtained in advance as constants, so that the self-aligning torque is obtained from the motor angular velocity ω, motor angular acceleration α, assist torque Tm, and steering torque T. The SAT can be estimated. Here, the assist torque Tm is proportional to the steering assist torque command value I M *, to apply a steering assist torque command value I M * in place of the assist torque Tm.

そして、慣性補償部34で算出された慣性補償値Ii及びSAT推定フィードバック部35で算出されたセルフアライニングトルクSATが加算器36で加算され、この加算器36の加算出力と収斂性補償部33で算出された収斂性補償値Icとが加算器37で加算されて指令補償値Icomが算出され、この指令補償値Icomが操舵補助トルク指令値演算部21から出力される操舵補助トルク指令値IM *に加算器38で加算されて補償後のトルク指令値Irが算出され、このトルク指令値Irがモータ電流制御部23に出力される。 Then, the inertia compensation value Ii calculated by the inertia compensation unit 34 and the self-aligning torque SAT calculated by the SAT estimation feedback unit 35 are added by the adder 36, and the addition output of the adder 36 and the convergence compensation unit 33 are added. Is added by the adder 37 to calculate a command compensation value Icom, and this command compensation value Icom is output from the steering assist torque command value calculation unit 21. The compensated torque command value Ir is calculated by adding to M * by the adder 38, and this torque command value Ir is output to the motor current control unit 23.

モータ電流制御部23は、電動モータ12の各相コイルLu、Lv及びLwに供給されるモータ電流Iu、Iv及びIwを検出するモータ電流検出器60と、トルク指令値Irからd−q軸電流指令値Id*,Iq*を算出する電流指令値算出部61と、モータ電流Iu、Iv及びIwをd−q軸モータ電流Id,Iqに変換する3相/2相変換部62と、d−q軸電流指令値Id*,Iq*からd−q軸モータ電流Id,Iqを個別に減算して各相電流偏差ΔId,ΔIqを求める減算器61d,61qと、各相電流偏差ΔId,ΔIqに対して比例積分制御を行って電圧指令値Vd,Vqを算出するフィードバック制御を実行する電流制御部63と、当該電圧指令値Vd,Vqが入力されて、3相の電圧指令値Vu,Vv,Vwが算出される2相/3相変換部64と、これら電圧指令値Vu、Vv及びVwに基づいてデューティ演算を行って、電動モータ12の駆動指令値となる各相のデューティDu、Dv及びDwを算出するデューティ演算部65とを備えている。 The motor current control unit 23 includes a motor current detector 60 that detects motor currents Iu, Iv, and Iw supplied to the phase coils Lu, Lv, and Lw of the electric motor 12, and a dq axis current from the torque command value Ir. A current command value calculation unit 61 for calculating the command values Id * and Iq * , a three-phase / two-phase conversion unit 62 for converting the motor currents Iu, Iv and Iw into dq-axis motor currents Id and Iq, and d− The subtractors 61d and 61q for obtaining the respective phase current deviations ΔId and ΔIq by individually subtracting the dq-axis motor currents Id and Iq from the q-axis current command values Id * and Iq * and the respective phase current deviations ΔId and ΔIq. A current control unit 63 for performing feedback control for performing proportional integral control to calculate the voltage command values Vd and Vq, and the voltage command values Vd and Vq are input, and three-phase voltage command values Vu, Vv, Vw is calculated Duty calculation for calculating the duty Du, Dv, and Dw of each phase that becomes the drive command value of the electric motor 12 by performing duty calculation based on the phase / three-phase conversion unit 64 and these voltage command values Vu, Vv, and Vw Part 65.

さらに、モータ電流制御部23は、デューティ演算部65から出力されるデューティに基づいてパルス幅変調を行ってパルス幅変調信号を求め、このパルス幅変調信号に基づいて3相モータ電流Iu、Iv及びIwを電動モータ12に出力するインバータ66を備えている。
そして、前記電流制御部63及び前記デューティ演算部65に、保護制御判定部52から出力される保護制御フラグFL1が入力される。
Further, the motor current control unit 23 performs pulse width modulation based on the duty output from the duty calculation unit 65 to obtain a pulse width modulation signal, and based on the pulse width modulation signal, the three-phase motor currents Iu, Iv, and An inverter 66 that outputs Iw to the electric motor 12 is provided.
The protection control flag FL1 output from the protection control determination unit 52 is input to the current control unit 63 and the duty calculation unit 65.

図5は、電流制御部63を離散化されたデジタル信号処理系で表した図である。本実施形態では、論理値“1”の保護制御フラグFL1が入力されたとき、スイッチ部63aを破線で示す状態に切り換えて、積分器の過去値を一定値(例えば“0”)にリセットするようになっている。
また、デューティ演算部65は、図6に示すように、保護制御判定部52から出力される保護制御フラグFL1に応じて、電圧指令値Vu、Vv及びVwに基づいて演算される各相のデューティDuB、DvB及びDwBと、デューティDuB、DvB及びDwBを所定値(例えば、3%)以下に制限した制限デューティDuL、DvL及びDwLとのうち一方を選択して、最終的な各相のデューティDu、Dv及びDwとして出力するデューティ演算/制限演算部65u、65v及び65wを備えている。
FIG. 5 is a diagram showing the current control unit 63 as a discrete digital signal processing system. In the present embodiment, when the protection control flag FL1 having the logical value “1” is input, the switch unit 63a is switched to the state indicated by the broken line, and the past value of the integrator is reset to a constant value (for example, “0”). It is like that.
Further, as shown in FIG. 6, the duty calculator 65 calculates the duty of each phase calculated based on the voltage command values Vu, Vv, and Vw according to the protection control flag FL1 output from the protection control determination unit 52. du B, and Dv B and Dw B, the duty du B, a predetermined value Dv B and Dw B (e.g., 3%) limit duty du L was limited below, selects one Dv L and Dw L Tonouchi In addition, duty calculation / restriction calculation units 65u, 65v, and 65w that output the final duty Du, Dv, and Dw of each phase are provided.

ここで、ディーティ演算/制限演算部65uは、電圧指令値Vuに基づいて正負のデューティDuBを演算する各相デューティ演算部65aと、この各相デューティ演算部65aで算出されたデューティDuBを所定値(例えば、3%)以下に制限するリミッタ65bとを備えている。
さらに、ディーティ演算/制限演算部65uは、テューティ比DuB及び制限デューティDuLが入力され、保護制御フラグFL1が、ステアリング機構が操舵限界に達していないことを意味する論理値“0”であるときにデューティDuBを選択し、保護制御フラグFL1が操舵限界に達していることを意味する論理値“1”であるときに制限デューティDuLを選択して、デューティDuとして出力するスイッチ部65cを備えている。また、他のデューティ演算/制限演算部65v及び65wも上記デューティ演算/制限演算部65uと同様の構成を有する。
Here, the duty calculation / limit calculation unit 65u includes a phase duty operation section 65a for calculating the sign of the duty Du B based on voltage command value Vu, the duty Du B calculated in this phase duty operation unit 65a And a limiter 65b limited to a predetermined value (for example, 3%) or less.
Further, the duty ratio / limit calculation section 65u receives the duty ratio Du B and the limit duty Du L , and the protection control flag FL1 is a logical value “0” which means that the steering mechanism has not reached the steering limit. When the duty Du B is selected and the protection control flag FL1 is a logical value “1” meaning that the steering limit has been reached, the limit duty Du L is selected and output as the duty Du. It has. The other duty calculation / limit calculation units 65v and 65w have the same configuration as the duty calculation / limit calculation unit 65u.

つまり、本実施形態では、保護制御判定部52からステアリング機構が操舵限界に達していることを意味する論理値“1”の保護制御フラグFL1が出力されているとき、端当て保護制御としてデューティ演算部65でデューティを一定値以下に制限するデューティ制限制御を行うことで、電流制御部63におけるフィードバック制御を制限すると共に、このデューティ制限制御が行われている間、電流制御部63で、積分器の過去値を“0”にリセットし続けるようにしている。   That is, in the present embodiment, when the protection control flag FL1 having a logical value “1”, which means that the steering mechanism has reached the steering limit, is output from the protection control determination unit 52, the duty calculation is performed as the end pad protection control. By performing duty limit control that limits the duty to a certain value or less by the unit 65, the feedback control in the current control unit 63 is limited, and while the duty limit control is being performed, the current control unit 63 uses the integrator. Is continuously reset to “0”.

端当て判定部51は、3相/2相変換部62から出力されるq軸モータ電流Iqが入力され、先ず、このq軸モータ電流Iqを微分して電流変化率Iq´を算出する。
次に、算出した電流変化率Iq´が、ステアリングギヤ8のラック軸8cがラックストロークエンドに達するか又はタイヤが縁石等に接触してこれ以上の転舵ができない操舵限界となったときに生じる通常の操舵では発生することがない大きな傾きの電流を判別する閾値ΔIth(例えば、3500A/sec)以上であるか否かを判定する。
The end contact determination unit 51 receives the q-axis motor current Iq output from the three-phase / two-phase conversion unit 62, and first calculates the current change rate Iq ′ by differentiating the q-axis motor current Iq.
Next, the calculated current change rate Iq ′ occurs when the rack shaft 8c of the steering gear 8 reaches the rack stroke end or when the tire comes into contact with a curb or the like and reaches a steering limit where no further turning is possible. It is determined whether or not a threshold value ΔIth (for example, 3500 A / sec) or more for determining a large gradient current that does not occur in normal steering.

そして、Iq´<Iqthであるときには操舵限界に達していないものと判断し、Iq´≧Iqthであるときには操舵限界に達したものと判断する。
図7は、ステアリング機構が操舵限界に到達したときのq軸モータ電流波形である。
時刻t1でラック軸8cがラックストロークエンドとなると、ラック軸8cの車幅方向の移動が停止され、これによってピニオンシャフト7、ユニバーサルジョイント6、中間シャフト5、ユニバーサルジョイント4、ステアリングシャフト2の出力軸2bを介し、さらに減速機11を介して電動モータ12の回転が停止されるので、電動モータ12に供給されるモータ電流Iu〜Iwが急増する。これによって、q軸電流Iqが通常の操舵では発生しないような大きな傾きで増加し(図7の例では4000A/sec程度)、その後過電流保護回路の動作によってモータ電流Iu〜Iwが徐々に減少されることにより、q軸電流Iqが徐々に減少する。
When Iq ′ <Iqth, it is determined that the steering limit has not been reached, and when Iq ′ ≧ Iqth, it is determined that the steering limit has been reached.
FIG. 7 is a q-axis motor current waveform when the steering mechanism reaches the steering limit.
When the rack shaft 8c reaches the rack stroke end at the time t1, the movement of the rack shaft 8c in the vehicle width direction is stopped. Since the rotation of the electric motor 12 is stopped via 2b and further via the speed reducer 11, the motor currents Iu to Iw supplied to the electric motor 12 increase rapidly. As a result, the q-axis current Iq increases with a large slope that does not occur in normal steering (in the example of FIG. 7, about 4000 A / sec), and then the motor currents Iu to Iw gradually decrease due to the operation of the overcurrent protection circuit. As a result, the q-axis current Iq gradually decreases.

このため、電流変化率Iq´の閾値Iqthを所定値(例えば3500A/sec程度)に設定することにより、操舵限界を確実に検出することができる。
保護制御判定部52には、端当て判定部51の端当て判定結果が入力される。そして、端当て判定部51で、ステアリング機構が操舵限界に達していないと判定しているときには、論理値“0”の保護制御フラグFL1を出力する。一方、端当て判定部51でステアリング機構が操舵限界に達したと判定したときには、端当て保護制御を実施するものと判断して論理値“1”の保護制御フラグFL1を出力開始する。
For this reason, the steering limit can be reliably detected by setting the threshold value Iqth of the current change rate Iq ′ to a predetermined value (for example, about 3500 A / sec).
The end control determination result of the end contact determination unit 51 is input to the protection control determination unit 52. When the end contact determination unit 51 determines that the steering mechanism has not reached the steering limit, the protection control flag FL1 having a logical value “0” is output. On the other hand, when the end contact determination unit 51 determines that the steering mechanism has reached the steering limit, it determines that the end contact protection control is to be performed, and starts outputting the protection control flag FL1 having the logical value “1”.

また、本実施形態では、FL1=1の保護制御フラグを出力してから所定時間(例えば、20msec程度)が経過したときに、前記端当て保護制御を解除するものと判断して、論理値“0”の保護制御フラグFL1を出力するものとする。
このとき、上記所定時間は、操舵トルクセンサ14で検出した操舵トルクT、回転角センサ17で検出した電動モータ12の回転角θ、及びトルク指令値Irの組み合わせから算出する。
Further, in this embodiment, when a predetermined time (for example, about 20 msec) has elapsed since the output of the protection control flag of FL1 = 1, it is determined that the end contact protection control is to be released, and the logical value “ It is assumed that a protection control flag FL1 of “0” is output.
At this time, the predetermined time is calculated from a combination of the steering torque T detected by the steering torque sensor 14, the rotation angle θ of the electric motor 12 detected by the rotation angle sensor 17, and the torque command value Ir.

具体的には、ステアリング機構が操舵限界に達したときの中間シャフト5に伝達される伝達トルクが大きいほど、前記所定時間を長く設定する。すなわち、操舵トルクT、モータ回転角θ、トルク指令値Irが大きいほど、前記所定時間を長く設定する。
なお、図2において、操舵トルクセンサ14が操舵トルク検出手段に対応し、操舵補助トルク指令値演算部21及び指令値補償部22が電流指令値演算手段に対応し、モータ電流検出器60が電流検出手段に対応し、電流制御部63が電流制御手段に対応し、デューティ演算部65及びインバータ66がモータ制御手段に対応し、端当て判定部51及びデューティ演算部65(図6のスイッチ部65c)がフィードバック制限手段に対応し、保護制御判定部52が制限解除手段に対応している。また、図5において、電流制御部63のスイッチ部63aが電流抑制手段に対応している。
Specifically, the predetermined time is set longer as the transmission torque transmitted to the intermediate shaft 5 when the steering mechanism reaches the steering limit is larger. That is, the predetermined time is set longer as the steering torque T, the motor rotation angle θ, and the torque command value Ir are larger.
In FIG. 2, the steering torque sensor 14 corresponds to the steering torque detection means, the steering assist torque command value calculation unit 21 and the command value compensation unit 22 correspond to the current command value calculation means, and the motor current detector 60 corresponds to the current. Corresponding to the detection means, the current control unit 63 corresponds to the current control means, the duty calculation unit 65 and the inverter 66 correspond to the motor control means, the end contact determination unit 51 and the duty calculation unit 65 (switch unit 65c in FIG. 6). ) Corresponds to the feedback restriction means, and the protection control determination unit 52 corresponds to the restriction release means. In FIG. 5, the switch part 63a of the current control part 63 corresponds to the current suppressing means.

次に、第1の実施形態における動作について説明する。
今、車両の走行を開始するために、イグニッションスイッチをオン状態としたものとすると、コントローラ15に電源が投入されて操舵補助制御処理が実行開始され、操舵トルクセンサ14で検出した操舵トルクT、車速センサ16で検出した車速V、モータ電流検出器60で検出したモータ電流検出値Iu〜Iw、回転角センサ17で検出したモータ回転角θがコントローラ15に供給される。
Next, the operation in the first embodiment will be described.
Assuming that the ignition switch is turned on to start running the vehicle, the controller 15 is turned on to start execution of the steering assist control process, and the steering torque T detected by the steering torque sensor 14 is The vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 16, motor current detection values Iu to Iw detected by the motor current detector 60, and the motor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 17 are supplied to the controller 15.

したがって、操舵補助トルク指令値演算部21で、操舵トルクTと車速Vとに基づいて図3に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値IM *を算出する。一方、回転角センサ17で検出したモータ回転角θが角速度演算部31に入力されてモータ角速度ωが算出され、このモータ角速度ωが角加速度演算部32に入力されてモータ角加速度αが算出される。 Therefore, the steering assist torque command value calculation unit 21 calculates the steering assist torque command value I M * based on the steering torque T and the vehicle speed V with reference to the steering assist torque command value calculation map shown in FIG. On the other hand, the motor rotation angle θ detected by the rotation angle sensor 17 is input to the angular velocity calculation unit 31 to calculate the motor angular velocity ω, and the motor angular velocity ω is input to the angular acceleration calculation unit 32 to calculate the motor angular acceleration α. The

そして、収斂性補償部33でモータ角速度ωに基づいて収斂性補償値Icが算出され、慣性補償部34でモータ角加速度αに基づいて慣性補償値Iiが算出され、さらにSAT推定フィードバック部35でモータ角速度ω及びモータ角加速度αに基づいてセルフアライニングトルクSATが算出され、これらが加算器36及び37で加算されて指令値補償値Icomが算出され、これが加算器38で操舵補助トルク指令値IM *に加算されて補償後のトルク指令値Irが算出される。 Then, the convergence compensation unit 33 calculates the convergence compensation value Ic based on the motor angular velocity ω, the inertia compensation unit 34 calculates the inertia compensation value Ii based on the motor angular acceleration α, and the SAT estimation feedback unit 35 further. The self-aligning torque SAT is calculated based on the motor angular velocity ω and the motor angular acceleration α, and these are added by the adders 36 and 37 to calculate the command value compensation value Icom. The adder 38 calculates the steering assist torque command value. A torque command value Ir after compensation is calculated by adding to I M * .

このとき、車両が停止状態にあって、ステアリングホイール1が操舵されていない状態では、トルク指令値Irは“0”となっている。
また、電動モータ12も停止状態にあるので、モータ電流検出器60で検出したモータ電流Iu〜Iwも“0”であり、このモータ電流Iu〜Iwを3相/2相軸変換部62で変換したq軸電流Iqも“0”となるので、電流変化率Iq´も“0”となる。このため、端当て判定部51は、ステアリング機構が操舵限界に達していないものと判断し、保護制御判定部52から論理値"0"の保護制御フラグFL1を電流制御部63及びデューティ演算部65に出力される。
At this time, when the vehicle is stopped and the steering wheel 1 is not steered, the torque command value Ir is “0”.
Further, since the electric motor 12 is also stopped, the motor currents Iu to Iw detected by the motor current detector 60 are also “0”, and the motor currents Iu to Iw are converted by the three-phase / two-phase axis conversion unit 62. Since the q-axis current Iq is also “0”, the current change rate Iq ′ is also “0”. For this reason, the end contact determination unit 51 determines that the steering mechanism has not reached the steering limit, and receives the protection control flag FL1 having the logical value “0” from the protection control determination unit 52 as the current control unit 63 and the duty calculation unit 65. Is output.

そのため、電流制御部63は、図5のスイッチ部63aを実線で示す状態に維持して、通常の比例積分制御を行い、デューティ演算部65は、図6のスイッチ部65cを実線で示す状態に維持して各相のデューティDuB、DvB及びDwBをそのままデューティDu、Dv及びDwとして出力する。そして、これらデューティDu、Dv及びDwに基づいて電動モータ12が駆動制御される。このとき、デューティDuB、DvB及びDwBは0%であるので、インバータ66から出力されるモータ電流Iu〜Iwも“0”となって、電動モータ12は停止状態を継続する。 Therefore, the current control unit 63 performs normal proportional-integral control while maintaining the switch unit 63a in FIG. 5 in the state indicated by the solid line, and the duty calculation unit 65 sets the switch unit 65c in FIG. 6 in the state indicated by the solid line. The duty Du B , Dv B and Dw B of each phase is maintained and outputted as the duty Du, Dv and Dw as they are. And the electric motor 12 is drive-controlled based on these duties Du, Dv, and Dw. At this time, since the duty Du B , Dv B and Dw B are 0%, the motor currents Iu to Iw output from the inverter 66 are also “0”, and the electric motor 12 continues to be stopped.

この状態から車両が発進し、運転者による通常操舵が行われたものとすると、操舵補助トルク指令値演算部21で、操舵トルクセンサ14で検出される操舵トルクT及び車速センサ16で検出される車速Vに基づいた操舵補助トルク指令値IM *が算出される。そして、指令値補償部22で算出される各補償値によって操舵補助トルク指令値IM *に対する補償が行われ、補償後のトルク指令値Irが演算される。 Assuming that the vehicle starts from this state and normal steering is performed by the driver, the steering assist torque command value calculation unit 21 detects the steering torque T detected by the steering torque sensor 14 and the vehicle speed sensor 16. A steering assist torque command value I M * based on the vehicle speed V is calculated. Then, the compensation for the steering assist torque command value I M * is performed by each compensation value calculated by the command value compensation unit 22, and the compensated torque command value Ir is calculated.

このとき、ラック軸8cがラックストロークエンドに達していないものとすると、Iq´<Iqthであるため、保護制御判定部52はFL1=0の出力を継続し、デューティ演算部65は、各相のデューティDuB〜DwBをそのままデューティDu〜Dwとしてインバータ66に供給する。このため、インバータ66からモータ電流Iu〜Iwが出力されて電動モータ12が回転駆動される。その結果、操舵トルクT及び車速Vに応じた操舵補助トルクが発生され、これが減速機11を介してステアリングシャフト2の出力軸2bに伝達されるので、運転者の操舵負担を軽減することができる。 At this time, if the rack shaft 8c does not reach the rack stroke end, since Iq ′ <Iqth, the protection control determination unit 52 continues to output FL1 = 0, and the duty calculation unit 65 supplied to the inverter 66 as it is as the duty Du~Dw duty Du B ~Dw B. Therefore, the motor currents Iu to Iw are output from the inverter 66, and the electric motor 12 is rotationally driven. As a result, steering assist torque corresponding to the steering torque T and the vehicle speed V is generated and transmitted to the output shaft 2b of the steering shaft 2 via the speed reducer 11, so that the driver's steering burden can be reduced. .

このような通常操舵状態からステアリングホイール1を素早く操作して、タイヤが縁石等に接触することにより、操舵限界に達したものとすると、図7に示すようにq軸電流Iqが急増し、電流変化率Iq´が閾値Iqth以上となる。したがって、この結果を受けて保護制御判定部52は、論理値"1"の保護制御フラグFL1を電流制御部63及びデューティ演算部65に出力する。   If it is assumed that the steering limit is reached by quickly operating the steering wheel 1 from such a normal steering state and the tire contacting a curbstone or the like, the q-axis current Iq increases rapidly as shown in FIG. The change rate Iq ′ is equal to or greater than the threshold value Iqth. Therefore, upon receiving this result, the protection control determination unit 52 outputs a protection control flag FL1 having a logical value “1” to the current control unit 63 and the duty calculation unit 65.

これにより、電流制御部63は、図5のスイッチ部63aを破線で示す状態に切り換えて、積分器の過去値を“0”にリセットした状態で比例積分制御を行い、デューティ演算部65は、図6のスイッチ部65cを破線で示す状態に切り換えて、リミッタ65bから出力される低デューティの制限デューティDuL〜DwLをデューティDu〜Dwとして出力する。そして、これらデューティDu〜Dwに基づいて電動モータ12が駆動制御される。 As a result, the current control unit 63 switches the switch unit 63a in FIG. 5 to the state indicated by the broken line and performs proportional integration control in a state where the past value of the integrator is reset to “0”. The switch unit 65c in FIG. 6 is switched to a state indicated by a broken line, and the low duty limiting duties Du L to Dw L output from the limiter 65b are output as the duties Du to Dw. And the electric motor 12 is drive-controlled based on these duties Du-Dw.

このように、デューティDu〜Dwが制限されることにより、インバータ66から出力されるモータ電流Iu〜Iwが減少されて、電動モータ12で発生する操舵補助トルクが減少し、中間シャフト5に伝達される伝達トルクのピーク値が、デューティ制限制御を行わない場合と比較して抑制されることになり、中間シャフト等のトルク伝達部材の耐久性を向上させることができる。   Thus, by limiting the duties Du to Dw, the motor currents Iu to Iw output from the inverter 66 are reduced, and the steering assist torque generated by the electric motor 12 is reduced and transmitted to the intermediate shaft 5. The peak value of the transmission torque is suppressed as compared with the case where the duty limit control is not performed, and the durability of the torque transmission member such as the intermediate shaft can be improved.

その後、デューティ制限制御を継続させる所定時間が経過すると、保護制御判定部52から論理値“0”の保護制御フラグFL1が出力される。これにより、電流制御部63は、図5のスイッチ部63aを実線で示す状態に戻し、積分器の過去値のリセット処理を解除して通常の比例積分制御に復帰し、デューティ演算部65は、図6のスイッチ部65cを実線で示す状態に戻し、デューティ制限制御を解除する。   Thereafter, when a predetermined time for continuing the duty limit control elapses, the protection control determination unit 52 outputs a protection control flag FL1 having a logical value “0”. Thereby, the current control unit 63 returns the switch unit 63a of FIG. 5 to the state indicated by the solid line, cancels the reset process of the past value of the integrator and returns to the normal proportional integration control, and the duty calculation unit 65 The switch unit 65c in FIG. 6 is returned to the state indicated by the solid line, and the duty limit control is released.

このとき、デューティ制限制御中は、電流制御部63で積分器の過去値を“0”にリセットしているので、デューティ制限制御解除時には、当該積分器の過去値が“0”の状態となっている。
ところで、デューティ制限制御による端当て保護制御を行う場合、端当て保護制御が機能したとき、モータ実電流は電流制御器が意図しない動きをすることになる。そのため、本実施形態のように電流制御部63における積分器の過去値のリセット処理を行わないと、電流指令値とモータ実電流との偏差が大きくなり、その偏差を入力とする電流制御器において、積分器の過去値が不必要に大きくなってしまう。
At this time, since the past value of the integrator is reset to “0” by the current control unit 63 during the duty limit control, the past value of the integrator becomes “0” when the duty limit control is canceled. ing.
By the way, when the end contact protection control is performed by the duty limit control, when the end contact protection control functions, the actual motor current moves unintentionally by the current controller. Therefore, if the past value reset process of the integrator in the current control unit 63 is not performed as in the present embodiment, the deviation between the current command value and the actual motor current becomes large, and the current controller that receives the deviation as input is used. The past value of the integrator becomes unnecessarily large.

したがって、その状態で端当て保護制御が解除して通常制御状態に復帰すると、上記積分器の大きな過去値の影響により、電流制御器から不必要に大きなデューティが出力されてモータ実電流が急変し、異音が発生したり操舵フィーリングが悪化したりするおそれがある。場合によっては、過電流が発生し、モータ駆動回路に負担をかけてしまう。
これに対して、本実施形態では、端当て保護制御が機能している間、電流制御部63で積分器の過去値を“0”にリセットし続けるので、上述したように、端当て保護制御が解除して通常制御状態に復帰した時点で電流制御器の積分器の過去値が大きくなっていることを防止することができる。
Therefore, when the end-contact protection control is canceled and the normal control state is restored in that state, an unnecessarily large duty is output from the current controller due to the large past value of the integrator, and the actual motor current changes suddenly. There is a possibility that abnormal noise occurs or the steering feeling deteriorates. In some cases, an overcurrent occurs, which places a burden on the motor drive circuit.
On the other hand, in this embodiment, while the end contact protection control is functioning, the past value of the integrator is continuously reset to “0” by the current control unit 63. Therefore, as described above, the end contact protection control is performed. It is possible to prevent the past value of the integrator of the current controller from becoming large at the time when is released and the normal control state is restored.

このように、上記第1の実施形態では、ステアリング機構が操舵限界に達したと判断したとき、パルス幅変調信号のデューティを制限するので、ステアリングシャフト及びステアリングギヤ間に介挿された中間シャフト等のトルク伝達部材に過大なトルクが伝達される前に電動モータで発生する操舵補助トルクを制限し、上記トルク伝達部材に伝達される衝撃力を緩和する端当て保護制御を実現することができる。   As described above, in the first embodiment, when it is determined that the steering mechanism has reached the steering limit, the duty of the pulse width modulation signal is limited. Therefore, the intermediate shaft inserted between the steering shaft and the steering gear, etc. It is possible to achieve end contact protection control that limits the steering assist torque generated by the electric motor before excessive torque is transmitted to the torque transmission member, and reduces the impact force transmitted to the torque transmission member.

また、デューティ制限制御中に、電流制御器の積分器の過去値を一定値(例えば、0)にリセットするので、制御解除時に電流制御器の積分器の過去値が大きくなっていることを防止することができる。その結果、制御解除時に、積分器の大きな過去値の影響により電動モータの駆動電流が急変することを防止することができ、異音の発生や操舵フィーリングの悪化を防止することができる。   In addition, during duty limit control, the past value of the integrator of the current controller is reset to a constant value (for example, 0), preventing the past value of the integrator of the current controller from increasing when control is released. can do. As a result, when the control is canceled, it is possible to prevent the drive current of the electric motor from changing suddenly due to the influence of a large past value of the integrator, and it is possible to prevent the generation of abnormal noise and the deterioration of the steering feeling.

さらに、デューティ制限制御は、所定時間継続した後に解除するので、中間シャフト等のトルク伝達部材に発生する伝達トルクのピークを低減するに十分な時間だけデューティ制限制御を継続させて、長い時間制限制御が継続されることに起因する運転者の違和感を抑制することができる。
このとき、操舵トルク、電流指令値及びモータ回転数の少なくとも1つに基づいてデューティ制限制御の継続時間を設定するので、上記トルク伝達部材への衝撃荷重の大きさに応じた適切な継続時間を設定することができる。
Furthermore, since the duty limit control is canceled after a predetermined time has elapsed, the duty limit control is continued for a time sufficient to reduce the peak of the transmission torque generated in the torque transmission member such as the intermediate shaft, and the long time limit control is performed. It is possible to suppress the driver's uncomfortable feeling due to the continuation of the vehicle.
At this time, since the duration of the duty limit control is set based on at least one of the steering torque, the current command value, and the motor rotation speed, an appropriate duration according to the magnitude of the impact load applied to the torque transmission member is set. Can be set.

次に、本発明における第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、前述した第1の実施形態において、端当て保護制御が機能している間、電流制御部63で積分器の過去値を一定値にリセットしているのに対し、端当て保護制御の解除時に、上記積分器の過去値を一定値にリセットするようにしたものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, while the end pad protection control is functioning in the first embodiment described above, the current controller 63 resets the past value of the integrator to a constant value. The past value of the integrator is reset to a constant value when the end pad protection control is released.

すなわち、図8に示すように、第2の実施形態におけるコントローラ15は、図2に示すコントローラ15において、保護制御判定部52から電流制御部63への保護制御フラグFL1の出力を削除し、保護制御判定部52の判定結果に基づいて、制御解除フラグFL2を電流制御部63に出力する制御解除判定部53を追加したことを除いては、図2と同様の構成を有する。   That is, as shown in FIG. 8, the controller 15 in the second embodiment deletes the output of the protection control flag FL1 from the protection control determination unit 52 to the current control unit 63 in the controller 15 shown in FIG. The configuration is the same as that shown in FIG. 2 except that a control cancellation determination unit 53 that outputs a control cancellation flag FL2 to the current control unit 63 is added based on the determination result of the control determination unit 52.

保護制御判定部52は、端当て判定部51でステアリング機構が操舵限界に達したと判定してから、所定時間、端当て保護制御としてデューティ制限制御を行うものとして、論理値“1”の保護制御フラグFL1をデューティ演算部65に対して出力する。
制御解除判定部53は、端当て保護制御の解除タイミング、すなわち保護制御判定部52でFL1=1からFL1=0へ切り換えるタイミングに同期して、論理値“1”の制御解除フラグFL2を電流制御部63に対して出力する。また、それ以外では論理値“0”の制御解除フラグFL2を電流制御部63に対して出力する。
The protection control determination unit 52 performs the duty limit control as the end contact protection control for a predetermined time after the end contact determination unit 51 determines that the steering mechanism has reached the steering limit, and protects the logical value “1”. The control flag FL1 is output to the duty calculator 65.
The control release determination unit 53 performs current control on the control release flag FL2 having the logical value “1” in synchronization with the release timing of the end pad protection control, that is, the timing at which the protection control determination unit 52 switches from FL1 = 1 to FL1 = 0. The data is output to the unit 63. In other cases, a control release flag FL 2 having a logical value “0” is output to the current control unit 63.

図9は、第2の実施形態における電流制御部63を離散化されたデジタル信号処理系で表した図である。本実施形態では、論理値“1”の制御解除フラグFL2が入力されたとき、スイッチ部63aを破線で示す状態に切り換えて、積分器の過去値を一定値(例えば“0”)にリセットするようになっている。
このように、上記第2の実施形態では、デューティ制限制御の解除時に、電流制御器の積分器の過去値を一定値(例えば、0)にリセットするので、上述した第1の実施形態と同様に、制御解除時に電流制御器の積分器の過去値が大きくなっていることを防止し、積分器の大きな過去値の影響により電動モータの駆動電流が急変することを防止することができる。
FIG. 9 is a diagram showing the current control unit 63 in the second embodiment as a discrete digital signal processing system. In this embodiment, when the control release flag FL2 having the logical value “1” is input, the switch unit 63a is switched to a state indicated by a broken line, and the past value of the integrator is reset to a constant value (for example, “0”). It is like that.
As described above, in the second embodiment, when the duty limit control is canceled, the past value of the integrator of the current controller is reset to a constant value (for example, 0), so that it is the same as in the first embodiment described above. In addition, it is possible to prevent the past value of the integrator of the current controller from increasing when the control is released, and to prevent the drive current of the electric motor from changing suddenly due to the influence of the large past value of the integrator.

次に、本発明における第3の実施形態について説明する。
この第3の実施形態は、前述した第2の実施形態において、端当て保護制御の解除時に、電流制御部63の積分器の過去値を一定値にリセットしているのに対し、当該過去値のリセット値を、保護制御解除時の電流指令値とデューティ制限制御後のデューティとに基づいて設定するようにしたものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, in the second embodiment described above, the past value of the integrator of the current control unit 63 is reset to a constant value when the end pad protection control is released. The reset value is set based on the current command value when the protection control is released and the duty after the duty limit control.

図10は、第3の実施形態における電流制御部63を離散化されたデジタル信号処理系で表した図である。本実施形態では、論理値“1”の制御解除フラグFL2が入力されたとき、スイッチ部63aを破線で示す状態に切り換えて、積分器の過去値をリセット用過去値算出部63bで算出された値にリセットするようになっている。
リセット用過去値算出部63bでは、例えば以下のような演算により、リセット用過去値z-1を算出する。
FIG. 10 is a diagram showing the current control unit 63 in the third embodiment as a discretized digital signal processing system. In this embodiment, when the control release flag FL2 having the logical value “1” is input, the switch unit 63a is switched to the state indicated by the broken line, and the past value of the integrator is calculated by the reset past value calculation unit 63b. It resets to the value.
The reset past value calculation unit 63b calculates the reset past value z −1 by, for example, the following calculation.

-1={b0/(a1・b0−b1)}u−{1/(a1・b0−b1)}y ………(1)
ここで、uは電流指令値算出部61から出力される電流指令値、yはデューティ演算部65から出力されるデューティである。
このように、上記第3の実施形態では、デューティ制限制御の解除時に、電流制御器の積分器の過去値を、デューティ制限制御解除時の電流指令値とデューティ制限制御を施した後のデューティとに基づいて設定した値にリセットするので、制御解除時に電流制御器の積分器の過去値が大きくなっていることを防止することができると共に、端当て保護制御から通常制御への移行を、不連続を生じることなく行うことができる。
z −1 = {b0 / (a1 · b0−b1)} u− {1 / (a1 · b0−b1)} y (1)
Here, u is a current command value output from the current command value calculation unit 61, and y is a duty output from the duty calculation unit 65.
As described above, in the third embodiment, when the duty limit control is released, the past value of the integrator of the current controller is changed to the current command value when the duty limit control is released and the duty after the duty limit control is performed. Therefore, it is possible to prevent the past value of the integrator of the current controller from increasing when the control is released, and to prevent the transition from the contact protection control to the normal control. This can be done without causing continuity.

なお、上記各実施形態においては、端当て保護制御として、デューティを一定値以下に制限するデューティ制限制御を採用する場合について説明したが、デューティを一定値(例えば、3%)に固定するようにしてもよい。
また、このとき、インバータ66の上アーム部(又は下アーム部)を構成する3つのスイッチング素子に対するパルス幅変調信号のデューティを0%とし、下アーム部(又は上アーム部)を構成する3つのスイッチング素子に対するパルス幅変調信号のデューティを100%に固定して、電動モータ12の各コイルを短絡状態の閉回路とすることにより、電磁ブレーキモードとし、電動モータ12のロータの慣性力が中間シャフト5に伝達されないようにすることもできる。
In each of the above embodiments, the case where the duty limit control for limiting the duty to a certain value or less has been described as the end pad protection control. However, the duty is fixed to a constant value (for example, 3%). May be.
At this time, the duty of the pulse width modulation signal for the three switching elements constituting the upper arm (or lower arm) of the inverter 66 is set to 0%, and the three constituting the lower arm (or upper arm) are configured. The duty of the pulse width modulation signal with respect to the switching element is fixed to 100%, and each coil of the electric motor 12 is set to a closed circuit in a short-circuit state, so that the electromagnetic brake mode is established, and the inertia force of the rotor of the electric motor 12 is changed to the intermediate shaft. 5 may be prevented from being transmitted.

さらに、上記各実施形態においては、端当て判定部51で、q軸電流Iqの電流変化率Iq´に基づいてステアリング機構が操舵限界に達しているか否かを判断する場合について説明したが、操舵トルク変化率、モータ角加速度、モータトルク変化率や、これらの組み合わせに基づいて操舵限界であるか否かを判断することもできる。
また、上記各実施形態においては、d軸電流Id及びq軸電流Iqとd軸目標電流Id*及びq軸目標電流Iq*との偏差に対して、電流制御部63で比例積分制御を行う場合について説明したが、電流指令値算出部61の出力側に3相/2相変換部を設けて電流指令値Iu*、Iv*及びIw*に変換し、3つの減算部で電流指令値Iu*〜Iw*とモータ電流Iu〜Iwとの偏差に対して夫々比例積分制御を行うこともできる。
Further, in each of the above embodiments, the case has been described in which the end contact determination unit 51 determines whether or not the steering mechanism has reached the steering limit based on the current change rate Iq ′ of the q-axis current Iq. Based on the torque change rate, the motor angular acceleration, the motor torque change rate, or a combination thereof, it can also be determined whether or not the steering limit is reached.
In each of the above embodiments, when the integral control is performed by the current control unit 63 with respect to the deviation between the d-axis current Id and q-axis current Iq and the d-axis target current Id * and q-axis target current Iq *. The three-phase / two-phase conversion unit is provided on the output side of the current command value calculation unit 61 to convert the current command values Iu * , Iv * and Iw * , and the current command value Iu * is calculated by the three subtraction units . Proportional integral control can also be performed with respect to the deviation between ~ Iw * and motor currents Iu ~ Iw.

さらに、上記各実施形態においては、デューティ演算部65において、各相デューティ演算部65aでデューティDuBを演算してからリミッタ65bで制限デューティDuLを算出し、これらを選択スイッチ部65cで選択する場合について説明したが、電圧指令値Vu〜Vwをリミッタで所定値に制限し、電圧指令値Vu〜Vwと制限電圧指令値VuL〜VwLとを選択スイッチ部で選択し、選択された指令値に基づいてデューティDu〜Dwを演算することもできる。 Further, in each of the above embodiments, in the duty calculation unit 65, the duty Du B is calculated by each phase duty calculation unit 65a, the limit duty Du L is calculated by the limiter 65b, and these are selected by the selection switch unit 65c. As described above, the voltage command values Vu to Vw are limited to predetermined values by a limiter, the voltage command values Vu to Vw and the limit voltage command values Vu L to Vw L are selected by the selection switch unit, and the selected command is selected. It is also possible to calculate the duties Du to Dw based on the values.

また、上記各実施形態においては、フィードバック制御を一時的に制限する機能として、端当て保護機能を用いる場合について説明したが、例えば、定格電流以上の過電流が流れたとき、フィードバック制御を一時的に制限し、更にパルス幅変調信号のデューティを制限することにより、モータ駆動回路を保護する保護機能等にも適用することができる。
なおさらに、上記各実施形態においては、電動モータとして3相ブラシレスモータを適用する場合について説明したが、ブラシモータシステムを適用することもできる。この場合、例えば、モータの逆起電力からモータ角速度ωを推定すればよい。
Further, in each of the above embodiments, the case where the end contact protection function is used as a function for temporarily limiting the feedback control has been described. However, for example, when an overcurrent exceeding the rated current flows, the feedback control is temporarily performed. Further, by limiting the duty of the pulse width modulation signal, it can be applied to a protection function for protecting the motor drive circuit.
Still further, in each of the above embodiments, the case where a three-phase brushless motor is applied as the electric motor has been described, but a brush motor system can also be applied. In this case, for example, the motor angular velocity ω may be estimated from the back electromotive force of the motor.

本発明の実施形態における電動パワーステアリング装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. 第1の実施形態におけるコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller in 1st Embodiment. 操舵補助トルク指令値算出マップである。It is a steering assist torque command value calculation map. セルフアライニングトルクの説明に供する模式図である。It is a schematic diagram with which it uses for description of the self-aligning torque. 第1の実施形態における電流制御部の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the electric current control part in 1st Embodiment. デューティ演算部の具体的構成を示すブロック図ある。It is a block diagram which shows the specific structure of a duty calculating part. 操舵限界到達時のq軸モータ電流変化を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the q-axis motor current change at the time of a steering limit reaching. 第2の実施形態におけるコントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the controller in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における電流制御部の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the electric current control part in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における電流制御部の具体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the electric current control part in 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

SM…ステアリング機構、1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…ステアリングコラム、4,6…ユニバーサルジョイント、5…中間シャフト、8…ステアリングギヤ、10…操舵補助機構、11…減速機、12…電動モータ、14…操舵トルクセンサ、15…コントロールユニット、16…車速センサ、17…回転センサ、21…操舵補助トルク指令値演算部、22…指令値補償部、23…モータ電流制御部、51…端当て判定部、52…保護制御判定部、53…制御解除判定部   SM ... steering mechanism, 1 ... steering wheel, 2 ... steering shaft, 3 ... steering column, 4, 6 ... universal joint, 5 ... intermediate shaft, 8 ... steering gear, 10 ... steering assist mechanism, 11 ... speed reducer, 12 ... Electric motor, 14 ... steering torque sensor, 15 ... control unit, 16 ... vehicle speed sensor, 17 ... rotation sensor, 21 ... steering assist torque command value calculation unit, 22 ... command value compensation unit, 23 ... motor current control unit, 51 ... End contact determination unit, 52 ... protection control determination unit, 53 ... control release determination unit

Claims (9)

ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電圧指令値を演算する電流制御手段と、前記電圧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備えた電動パワーステアリング装置であって、
所定条件が成立したとき、前記電流制御手段の前記フィードバック制御を制限するフィードバック制限手段と、該フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を解除する制限解除手段と、前記制限解除手段による制限解除時における前記電動モータの駆動電流の急変を抑制する電流抑制手段とを備え
前記電流制御手段は、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差を積分する積分器を有し、該積分器から出力される積分値を用いて前記電圧指令値を演算するものであって、前記電流抑制手段は、前記フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を行っている間、前記積分器の過去値を零に固定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Steering torque detection means for detecting steering torque input to the steering mechanism, current command value calculation means for calculating a current command value based on at least the steering torque detected by the steering torque detection means, and a steering shaft of the steering mechanism An electric motor that generates a steering assist torque applied to the electric motor, current detection means that detects a drive current of the electric motor, feedback control based on a deviation between the current command value and the drive current detection value, and a voltage command value An electric power steering device comprising: current control means for calculating the motor; and motor control means for driving and controlling the electric motor based on the voltage command value,
When a predetermined condition is satisfied, a feedback restriction unit that restricts the feedback control of the current control unit, a restriction release unit that releases the restriction of the feedback control by the feedback restriction unit, and the restriction release by the restriction release unit Current suppression means for suppressing a sudden change in the drive current of the electric motor ,
The current control means includes an integrator that integrates a deviation between the current command value and the drive current detection value, and calculates the voltage command value using an integral value output from the integrator. The electric current steering device fixes the past value of the integrator to zero while the feedback control by the feedback limiting device is limited .
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電圧指令値を演算する電流制御手段と、前記電圧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備えた電動パワーステアリング装置であって、
所定条件が成立したとき、前記電流制御手段の前記フィードバック制御を制限するフィードバック制限手段と、該フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を解除する制限解除手段と、前記制限解除手段による制限解除時における前記電動モータの駆動電流の急変を抑制する電流抑制手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差を積分する積分器を有し、該積分器から出力される積分値を用いて前記電圧指令値を演算するものであって、前記電流抑制手段は、前記制限解除手段による制限解除時に、前記積分器の過去値をに設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Steering torque detection means for detecting steering torque input to the steering mechanism, current command value calculation means for calculating a current command value based on at least the steering torque detected by the steering torque detection means, and a steering shaft of the steering mechanism An electric motor that generates a steering assist torque applied to the electric motor, current detection means that detects a drive current of the electric motor, feedback control based on a deviation between the current command value and the drive current detection value, and a voltage command value An electric power steering device comprising: current control means for calculating the motor; and motor control means for driving and controlling the electric motor based on the voltage command value,
When a predetermined condition is satisfied, a feedback restriction unit that restricts the feedback control of the current control unit, a restriction release unit that releases the restriction of the feedback control by the feedback restriction unit, and the restriction release by the restriction release unit Current suppression means for suppressing a sudden change in the drive current of the electric motor,
The current control means includes an integrator that integrates a deviation between the current command value and the drive current detection value, and calculates the voltage command value using an integral value output from the integrator. Te, the current suppressing section, the restriction at restriction release by the releasing means, said integrator past value set to that electric power steering device, characterized in that the zero.
ステアリング機構に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、前記ステアリング機構のステアリングシャフトに与える操舵補助トルクを発生する電動モータと、該電動モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電圧指令値を演算する電流制御手段と、前記電圧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備えた電動パワーステアリング装置であって、
所定条件が成立したとき、前記電流制御手段の前記フィードバック制御を制限するフィードバック制限手段と、該フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を解除する制限解除手段と、前記制限解除手段による制限解除時における前記電動モータの駆動電流の急変を抑制する電流抑制手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記電流指令値と前記駆動電流検出値との偏差を積分する積分器を有し、該積分器から出力される積分値を用いて前記電圧指令値を演算するものであって、前記電流抑制手段は、前記制限解除手段による制限解除時に、前記積分器の過去値を、当該制限解除時の前記電流指令値とフィードバック制御の制限を施した後の前記電動モータの電圧指令値とに基づいて設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Steering torque detection means for detecting steering torque input to the steering mechanism, current command value calculation means for calculating a current command value based on at least the steering torque detected by the steering torque detection means, and a steering shaft of the steering mechanism An electric motor that generates a steering assist torque applied to the electric motor, current detection means that detects a drive current of the electric motor, feedback control based on a deviation between the current command value and the drive current detection value, and a voltage command value An electric power steering device comprising: current control means for calculating the motor; and motor control means for driving and controlling the electric motor based on the voltage command value,
When a predetermined condition is satisfied, a feedback restriction unit that restricts the feedback control of the current control unit, a restriction release unit that releases the restriction of the feedback control by the feedback restriction unit, and the restriction release by the restriction release unit Current suppression means for suppressing a sudden change in the drive current of the electric motor,
The current control means includes an integrator that integrates a deviation between the current command value and the drive current detection value, and calculates the voltage command value using an integral value output from the integrator. The current suppression means, when the restriction is released by the restriction release means, the past value of the integrator, the current command value at the time of the restriction release and the voltage command of the electric motor after the feedback control is restricted The electric power steering device is set based on the value.
前記制限解除手段は、前記フィードバック制限手段によるフィードバック制御の制限を開始してから、所定時間経過後に当該制限を解除することを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 Wherein the restriction releasing means, the electric power according to any one of claim 1 to 3 from the start of the restriction of the feedback control by the feedback limiting means, characterized in that for releasing the restriction after a predetermined time has elapsed Steering device. 前記所定時間は、操舵トルク、電流指令値及びモータ回転数の少なくとも1つに基づいて設定することを特徴とする請求項に記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 4 , wherein the predetermined time is set based on at least one of a steering torque, a current command value, and a motor rotation speed. 前記モータ制御手段は、前記電圧指令値に基づいて、前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御するものであって、前記フィードバック制限手段は、前記所定条件が成立したとき、前記パルス幅変調信号のデューティに上限を設けて当該デューティを制限することで、前記フィードバック制御を制限することを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 The motor control means controls driving of the electric motor with a pulse width modulation signal based on the voltage command value, and the feedback limiting means is configured to output the pulse width modulation signal when the predetermined condition is satisfied. of limiting the duty an upper limit to the duty, the electric power steering apparatus according to any one of claim 1 to 5, characterized in that to limit the feedback control. 前記モータ制御手段は、前記電圧指令値に基づいて、前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御するものであって、前記フィードバック制限手段は、前記所定条件が成立したとき、前記パルス幅変調信号のデューティを一定値に固定することで、前記フィードバック制御を制限することを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 The motor control means controls driving of the electric motor with a pulse width modulation signal based on the voltage command value, and the feedback limiting means is configured to output the pulse width modulation signal when the predetermined condition is satisfied. of by fixing the duty to a predetermined value, the electric power steering apparatus according to any one of claim 1 to 5, characterized in that to limit the feedback control. 前記モータ制御手段は、前記パルス幅変調信号によって駆動されて前記電動モータに駆動電流を供給するインバータを有し、前記フィードバック制限手段は、前記所定条件が成立したとき、前記インバータの上アーム及び下アームの何れか一方を同時にオン状態として電磁ブレーキモードに制御することを特徴とする請求項に記載の電動パワーステアリング装置。 The motor control means has an inverter that is driven by the pulse width modulation signal and supplies a drive current to the electric motor, and the feedback limiting means has an upper arm and a lower arm of the inverter when the predetermined condition is satisfied. 8. The electric power steering apparatus according to claim 7 , wherein one of the arms is simultaneously turned on to control the electromagnetic brake mode. 前記モータ制御手段は、前記電圧指令値に基づいて、前記電動モータをパルス幅変調信号によって駆動制御するものであって、前記フィードバック制限手段は、前記ステアリング機構が操舵限界に達したと判断したとき、前記パルス幅変調信号のデューティを、前記ステアリング機構の前記ステアリングシャフト及び転舵輪間のトルク伝達部材に伝達されるトルクを抑制するように制御することを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 The motor control means controls driving of the electric motor by a pulse width modulation signal based on the voltage command value, and the feedback restriction means determines that the steering mechanism has reached a steering limit. , the duty of the pulse width modulated signal, any one of claims 1-8, wherein a control that to suppress the torque transmitted to the torque transmitting member between the steering shaft and the steering wheel of the steering mechanism The electric power steering apparatus according to Item 1.
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