JP4957039B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device which can detect failure due to grounding, and has high responsiveness. <P>SOLUTION: The electric power steering device is equipped with a torque sensor for detecting a steering torque applied to a steering member (not shown in figure), and performs steering aid by driving a motor for steering aid (S26) with a PWM control (S18) at a predetermined duty ratio or less based on the steering torque (S2) detected by the torque sensor. The electric power steering device comprises: a means (S6) for detecting steering speed of the steering member; a means (S18) for determining whether or not the steering speed detected by the mean is the predetermined speed or more; and a means (S20) for increasing the predetermined duty ratio when the means determines that the steering speed is the predetermined speed or more. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるPWM(Pulse Width Modulation)制御により、操舵補助用のモータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。   The present invention detects steering torque applied to a steering member, and drives a steering assist motor to assist steering by PWM (Pulse Width Modulation) control with a predetermined duty ratio or less based on the detected steering torque. The present invention relates to an improvement of an electric power steering device.

モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置は、操舵部材(ステアリングホイール、ハンドル)に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに基づき、出力軸に連動する操舵補助用のモータを駆動制御するものである。   An electric power steering device that drives a motor to assist steering and reduces the burden on the driver includes an input shaft that is connected to a steering member (steering wheel, steering wheel), and an output shaft that is connected to a steering wheel by a pinion, a rack, and the like. And a connecting shaft for connecting the input shaft and the output shaft, the steering sensor detects the steering torque applied to the input shaft by the torsion angle generated in the connecting shaft, and the steering assist linked to the output shaft based on the detected steering torque The motor is driven and controlled.

従来の電動パワーステアリング装置には、操舵補助用のモータとして、PWM制御による三相駆動のブラシレスモータを使用したものがあり、正常ならば三相の各相電流の加算値が0になり、モータ端子地絡時は加算値が0にならないことを利用して、地絡故障を検出している。
この場合、PWM制御のデューティ比が一定以上の領域では、ノイズが大きくなって、モータ電流を正確に検出できない。その為、所定のデューティ比以下でのみブラシレスモータを駆動して、地絡故障を検出し、フェールセーフ処理を行うようになっている。
Some conventional electric power steering devices use a brushless motor driven by PWM control as a steering assist motor. If the motor is normal, the sum of the currents of the three phases becomes 0, and the motor A ground fault is detected by utilizing the fact that the added value does not become zero during the terminal ground fault.
In this case, in a region where the duty ratio of PWM control is a certain level or more, noise increases and the motor current cannot be detected accurately. Therefore, the brushless motor is driven only at a predetermined duty ratio or less, a ground fault is detected, and fail-safe processing is performed.

特許文献1には、操舵速度検出値に基づき、電動機の起動時(操舵助勢開始時)におけるPWM波の初期デューティ比を、起動時に電動機に電流が流れていないように設定し、設定した初期デューティ比のPWM波により電動機を起動させ、起動時に過大電流が流れないように構成した電動パワーステアリング装置が開示されている。
特開平8−198124号公報
In Patent Document 1, based on the detected steering speed value, the initial duty ratio of the PWM wave at the start of the motor (at the start of steering assist) is set so that no current flows through the motor at the start, and the set initial duty is set. An electric power steering apparatus configured to start an electric motor with a PWM wave of a ratio and prevent an excessive current from flowing at the time of starting is disclosed.
JP-A-8-198124

上述した従来の電動パワーステアリング装置では、所定のデューティ比以下でのみブラシレスモータを駆動しているので、その分、操舵補助力が制限され、応答性が低くなるという問題がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、地絡故障を検出することができると共に、応答性が高い電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
In the above-described conventional electric power steering apparatus, the brushless motor is driven only at a predetermined duty ratio or less, so that there is a problem that the steering assist force is limited and the responsiveness is lowered accordingly.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an electric power steering apparatus that can detect a ground fault and has high responsiveness.

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるPWM制御により、操舵補助用の三相駆動されるブラシレスモータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記ブラシレスモータの各相電流を加算する手段と、該手段の加算結果の絶対値が所定値未満であるか否かを判定する電流判定手段と、前記操舵部材の操舵速度を検出する手段と、該手段が検出した操舵速度が所定速度以上であるか否かを判定する操舵速度判定手段と、前記電流判定手段が所定値未満であると判定し、かつ前記操舵速度判定手段が所定速度以上であると判定したときに、前記所定のデューティ比を増大させる手段とを備えることを特徴とする。 An electric power steering apparatus according to the present invention includes a torque sensor that detects a steering torque applied to a steering member, and is based on the steering torque detected by the torque sensor, and is used for steering assistance by PWM control with a predetermined duty ratio or less. In the electric power steering apparatus for assisting steering by driving a brushless motor driven by three phases, means for adding each phase current of the brushless motor, and whether or not the absolute value of the addition result of the means is less than a predetermined value Current determining means for determining whether or not, means for detecting the steering speed of the steering member, steering speed determining means for determining whether or not the steering speed detected by the means is equal to or higher than a predetermined speed, and the current determining means increasing There were determined to be less than the predetermined value, and wherein when the steering speed determination means is equal to or more than the predetermined speed, said predetermined duty ratio Characterized in that it comprises a means for.

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるPWM制御により、操舵補助用の三相駆動されるブラシレスモータを駆動して操舵補助し、各相電流の加算値の絶対値が所定値未満であると判定し、検出した操舵部材の操舵速度が所定速度以上であると判定したときに、所定のデューティ比を増大させるので、地絡故障を検出することができると共に、応答性が高い電動パワーステアリング装置を実現することができる。 According to the electric power steering apparatus according to the present invention, based on the detected steering torque, the PWM control by less than a predetermined duty ratio, steering assist to drive the brushless motor driven three-phase steering assist, each phase When it is determined that the absolute value of the current addition value is less than the predetermined value and the detected steering speed of the steering member is greater than or equal to the predetermined speed, the predetermined duty ratio is increased, so that a ground fault is detected. In addition, an electric power steering device with high responsiveness can be realized.

以下に、本発明をその実施の形態を示す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実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵部材(図示せず)に加えられトルクセンサ11が検出した操舵トルク、車速センサ16が検出した車速、及び操舵角センサ12が検出した操舵部材の操舵角がそれぞれマイクロコンピュータ(以下、マイコンと記述)19へ与えられる。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention. In this electric power steering apparatus, the steering torque applied to a steering member (not shown) and detected by the torque sensor 11, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 16, and the steering angle of the steering member detected by the steering angle sensor 12 are microscopic. It is given to a computer (hereinafter referred to as a microcomputer) 19.

マイコン19から出力されるリレー制御信号がリレー駆動回路15へ入力され、リレー駆動回路15はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー接点15aをオン又はオフさせる。
マイコン19は、操舵トルク、車速、操舵角、及び後述するモータ電流に基づき、メモリ18内のトルク/電流テーブル18aを参照し、ブラシレスモータ20に流すべき電流値であるモータ電流指令値を定め、定めたモータ電流指令値に応じたPWMデューティ比指令を作成する。作成したPWMデューティ比指令はモータ駆動回路13へ与えられる。ブラシレスモータ20は操舵補助用のモータであり、PWM制御により三相駆動される。
A relay control signal output from the microcomputer 19 is input to the relay drive circuit 15, and the relay drive circuit 15 turns the fail-safe relay contact 15a on or off according to the relay control signal.
The microcomputer 19 refers to a torque / current table 18a in the memory 18 based on the steering torque, the vehicle speed, the steering angle, and a motor current described later, and determines a motor current command value that is a current value to be passed through the brushless motor 20, A PWM duty ratio command corresponding to the determined motor current command value is created. The created PWM duty ratio command is given to the motor drive circuit 13. The brushless motor 20 is a steering assist motor and is three-phase driven by PWM control.

モータ駆動回路13は、フェイルセーフリレー接点15aを通じて、車載バッテリPの出力電圧が印加され、与えられたPWMデューティ比指令に基づき、ブラシレスモータ20を回転駆動させる。
ブラシレスモータ20が回転する際、ロータ位置検出器14がそのロータ位置を検出し、モータ駆動回路13は、この検出したロータ位置信号に基づき、ブラシレスモータ20を回転制御する。
ブラシレスモータ20に流れる三相の各相電流は、モータ電流検出回路17により検出されマイコン19に与えられる。
The motor drive circuit 13 is applied with the output voltage of the in-vehicle battery P through the fail-safe relay contact 15a, and rotates the brushless motor 20 based on the given PWM duty ratio command.
When the brushless motor 20 rotates, the rotor position detector 14 detects the rotor position, and the motor drive circuit 13 controls the rotation of the brushless motor 20 based on the detected rotor position signal.
The three-phase currents flowing in the brushless motor 20 are detected by the motor current detection circuit 17 and given to the microcomputer 19.

以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を、それを示す図2のフローチャートを参照しながら説明する。
マイコン19は、操舵補助動作において、先ず、トルクセンサ11が検出した操舵トルクを読込み(S2)、操舵角センサ12が検出した操舵角を読込み(S4)、読込んだ操舵角を微分して、操舵角速度(操舵速度)を演算する(S6)。次いで、車速センサ16が検出した車速を読込む(S8)。
Hereinafter, the operation of the electric power steering apparatus having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the steering assist operation, the microcomputer 19 first reads the steering torque detected by the torque sensor 11 (S2), reads the steering angle detected by the steering angle sensor 12 (S4), and differentiates the read steering angle, A steering angular speed (steering speed) is calculated (S6). Next, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 16 is read (S8).

マイコン19は、次に、読込んだ車速(S8)及び読込んだ操舵トルク(S2)により、トルク/電流テーブル18aを参照して、目標モータ電流を決定する(S10)。
トルク/電流テーブル18aでは、操舵トルクが所定の不感帯を超えると、操舵トルクの増加に従って目標モータ電流が増加し、さらに操舵トルクが所定値以上になると目標モータ電流が飽和するような関数が、車速に応じて可変的に定められている。前記関数は、車速が低となるに従って、操舵トルクに対する目標モータ電流の比が大になると共に、目標モータ電流の飽和値が大となるようになっている。
Next, the microcomputer 19 determines the target motor current with reference to the torque / current table 18a based on the read vehicle speed (S8) and the read steering torque (S2) (S10).
In the torque / current table 18a, when the steering torque exceeds a predetermined dead zone, the target motor current increases as the steering torque increases, and when the steering torque exceeds a predetermined value, a function that saturates the target motor current is a vehicle speed. It is variably determined according to. The function is such that the ratio of the target motor current to the steering torque increases and the saturation value of the target motor current increases as the vehicle speed decreases.

マイコン19は、次に、モータ電流検出回路17から各相電流(モータ電流)を読込み(S12)、それらの加算値が略0であるか否かを判定し、略0でなければ、図示しない表示装置に故障表示する等の故障検出処理を行う(S14)。加算値が略0であれば、決定した目標モータ電流(S10)と読込んだモータ電流(S12)との差を演算し、演算した差に基づき、ブラシレスモータ20に目標モータ電流を流すべく、モータ電流指令値を決定する(S16)。   Next, the microcomputer 19 reads each phase current (motor current) from the motor current detection circuit 17 (S12) and determines whether or not the added value is substantially 0. Failure detection processing such as displaying a failure on the display device is performed (S14). If the added value is substantially 0, the difference between the determined target motor current (S10) and the read motor current (S12) is calculated, and based on the calculated difference, the target motor current is caused to flow to the brushless motor 20. A motor current command value is determined (S16).

マイコン19は、次に、演算した操舵角速度(操舵速度)(S6)が、所定操舵角速度(例えば300deg/s)以上であるか否かを判定し(S18)、所定操舵角速度以上でなければ、従来通りの90%を上限とするPWMデューティ比を決定する(S22)。次いで、決定したPWMデューティ比に応じた回転方向を決定し(S24)、決定した回転方向及びPWMデューティ比の各指令信号をモータ駆動回路13に与え(S26)、リターンして他の処理へ移る。   Next, the microcomputer 19 determines whether or not the calculated steering angular speed (steering speed) (S6) is equal to or higher than a predetermined steering angular speed (for example, 300 deg / s) (S18). The conventional PWM duty ratio with the upper limit of 90% is determined (S22). Next, a rotation direction corresponding to the determined PWM duty ratio is determined (S24), and each command signal of the determined rotation direction and PWM duty ratio is given to the motor drive circuit 13 (S26), and the process returns to another process. .

マイコン19は、演算した操舵角速度(操舵速度)(S6)が、所定操舵角速度以上であれば(S18)、演算した操舵角速度に応じた95%迄の上限を有するPWMデューティ比を決定する(S20)。
操舵角速度に応じた上限は、例えば図3に示すように、操舵角速度300deg/s)から350deg/s迄は、操舵角速度に比例して、PWMデューティ比90%から95%迄増大し、350deg/sを超えているときは、PWMデューティ比95%で一定となるように定められている。
マイコン19は、次に、決定したPWMデューティ比(S20)に応じた回転方向を決定し(S24)、決定した回転方向及びPWMデューティ比の各指令信号をモータ駆動回路13に与え(S26)、リターンして他の処理へ移る。
If the calculated steering angular speed (steering speed) (S6) is equal to or higher than the predetermined steering angular speed (S18), the microcomputer 19 determines a PWM duty ratio having an upper limit of 95% according to the calculated steering angular speed (S20). ).
For example, as shown in FIG. 3, the upper limit according to the steering angular velocity is increased from 90% to 95% PWM duty ratio in proportion to the steering angular velocity from 350 deg / s to 350 deg / s. When it exceeds s, the PWM duty ratio is set to be constant at 95%.
Next, the microcomputer 19 determines the rotation direction according to the determined PWM duty ratio (S20) (S24), and gives each command signal of the determined rotation direction and PWM duty ratio to the motor drive circuit 13 (S26). Return to other processing.

本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of embodiment of the electric power steering apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of embodiment of the electric power steering apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation example of the electric power steering apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 トルクセンサ、12 操舵角センサ、13 モータ駆動回路、16 車速センサ、17 モータ電流検出回路、18a トルク/電流テーブル、19 マイクロコンピュータ(検出する手段、判定する手段、増大させる手段)、20 ブラシレスモータ(モータ)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Torque sensor, 12 Steering angle sensor, 13 Motor drive circuit, 16 Vehicle speed sensor, 17 Motor current detection circuit, 18a Torque / current table, 19 Microcomputer (detection means, determination means, increase means), 20 brushless motor (motor)

Claims (1)

操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるPWM制御により、操舵補助用の三相駆動されるブラシレスモータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、
前記ブラシレスモータの各相電流を加算する手段と、該手段の加算結果の絶対値が所定値未満であるか否かを判定する電流判定手段と、前記操舵部材の操舵速度を検出する手段と、該手段が検出した操舵速度が所定速度以上であるか否かを判定する操舵速度判定手段と、前記電流判定手段が所定値未満であると判定し、かつ前記操舵速度判定手段が所定速度以上であると判定したときに、前記所定のデューティ比を増大させる手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering member is provided, and a three-phase driven brushless motor for driving assistance is driven by PWM control with a predetermined duty ratio or less based on the steering torque detected by the torque sensor. In the electric power steering device that assists steering,
Means for adding each phase current of the brushless motor; current determining means for determining whether or not the absolute value of the addition result of the means is less than a predetermined value ; means for detecting the steering speed of the steering member; Steering speed determining means for determining whether or not the steering speed detected by the means is equal to or higher than a predetermined speed, and determining that the current determining means is less than a predetermined value, and the steering speed determining means is equal to or higher than a predetermined speed. Means for increasing the predetermined duty ratio when it is determined that there is an electric power steering device.
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