JP5396861B2 - Electric power steering device - Google Patents
Electric power steering device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5396861B2 JP5396861B2 JP2009000301A JP2009000301A JP5396861B2 JP 5396861 B2 JP5396861 B2 JP 5396861B2 JP 2009000301 A JP2009000301 A JP 2009000301A JP 2009000301 A JP2009000301 A JP 2009000301A JP 5396861 B2 JP5396861 B2 JP 5396861B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- control means
- steering
- control
- rotation angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
本発明は、モータを用いて自動車等車両のステアリング機構に操舵補助力を付与して操舵者の操舵アシストを行う電動パワーステアリング装置に関し、特に、2系統の駆動系を備え、その一方の駆動系で、例えばモータ駆動回路に故障が発生した時においても操舵アシストを継続することのできる電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that uses a motor to apply a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle such as an automobile to assist a steering operator, and in particular, includes two drive systems, one of which is a drive system. Thus, for example, the present invention relates to an electric power steering apparatus capable of continuing steering assist even when a failure occurs in a motor drive circuit.
自動車等の車両では、操舵者の操舵に際してモータの回転トルクにより操舵ハンドルに操舵アシスト力(操舵補助力)を付与する電動パワーステアリング装置が広く用いられている。 2. Description of the Related Art In vehicles such as automobiles, an electric power steering device that applies a steering assist force (steering assist force) to a steering wheel by a rotational torque of a motor when a steering person steers is widely used.
ここで、一般的な電動パワーステアリング装置について図面を参照しながら説明する。 Here, a general electric power steering apparatus will be described with reference to the drawings.
図10は、従来の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。
図10に示すように、操舵者が操舵する操舵ハンドル81に直結したシャフト82は、減速機9、ラック・アンド・ピニオン機構85を経て車輪84のタイロッド83に結合されている。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional electric power steering apparatus.
As shown in FIG. 10, the
図11は、従来の電動パワーステアリング装置の減速器の構成を示す図である。
図11に示すように、操舵ハンドル81に操舵アシスト力を付与するモータ8は、減速機9のウォーム91と同軸に結合されており、そしてウォーム91と噛み合うウォームホィール92がシャフト82と結合している。これにより、モータ8はステアリング機構と機械的に連結され、ステアリング機構に操舵アシスト力を付与することができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a speed reducer of a conventional electric power steering apparatus.
As shown in FIG. 11, the motor 8 that applies the steering assist force to the
そして、図10に示すように、モータ8の制御ユニットとして制御装置(以下、ECUともいう。)6がモータ8に接続され、当該ECU6ではシャフト82に付設されたトルクセンサ7で検出された操舵ハンドル81の操舵トルク信号に基づいてアシスト指令である電流指令値が演算され、当該電流指令値に基づいて制御された電流がモータ8に供給される。
このようにしてアシスト制御が実現されて操舵者の操舵アシストが行われる。
As shown in FIG. 10, a control device (hereinafter also referred to as ECU) 6 is connected to the motor 8 as a control unit of the motor 8, and the steering detected by the
In this way, assist control is realized and steering assist of the steering person is performed.
次に、従来のECUの概略構成について説明する。
図12は、従来のECUの概略構成を示すブロック図である。
ECU6は、主にCPUシステムで構成され、内部メモリに格納されたプログラムを実行することによってモータ8を制御している。より具体的にはECU6は、MCU61、ドライバ回路62、モータ駆動回路63、電流検出回路64、モータ角度検出器65、等を備えて構成される。
Next, a schematic configuration of a conventional ECU will be described.
FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional ECU.
The ECU 6 is mainly composed of a CPU system, and controls the motor 8 by executing a program stored in an internal memory. More specifically, the ECU 6 includes an
そして、MCU61の内部メモリに格納されたプログラムが実行されることにより、トルクセンサ7で検出された操舵トルク信号とモータ角度検出器65で検出されたモータ角度等に基づいてモータ8に供給される電流の制御値が生成され、この電流の制御値と電流検出回路64により検出されたモータ電流とに基づいて決定されるデューティ比のPWM(パルス幅変調)信号がドライバ回路62に供給される。
Then, by executing a program stored in the internal memory of the
ドライバ回路62は、MCU61から供給されるPWM信号に基づいて、モータ駆動回路63のHブリッジ回路を構成する6個のパワーMOSFET(電界効果トランジスタ、以下FETともいう。)Q61〜Q66の各ゲートに供給するパルス電圧を生成する。
Based on the PWM signal supplied from the
モータ駆動回路63は、ドライバ回路62から供給されるパルス電圧によって直列に接続された上下アームのFETが交互にON、OFFを繰り返し、このとき流れる電流をモータ8に供給してモータ8を回転駆動させる。
The motor drive circuit 63 repeatedly turns on and off the FETs of the upper and lower arms connected in series by the pulse voltage supplied from the
また、このように構成された従来の電動パワーステアリング装置では、操舵者による操舵ハンドル81の一定以上の旋回を阻止するため、ラック・アンド・ピニオン機構85に対してラックエンド機構が設けられており、操舵ハンドル81を中立位置から左右にそれぞれ所定のラックエンドまで操舵して、操舵ハンドル81の旋回角が最大に達すると、それ以上は同じ方向に操舵ハンドル81を旋回できないようになっている。このため、操舵ハンドル81がラックエンドに近づいて操舵されているにも拘わらず、操舵者により操舵ハンドル81に大きな操舵トルクが加えられると、モータ8からステアリング機構に大きな操舵アシスト力が与えられ、ラック・アンド・ピニオン機構85のラックエンドで、例えばエンドストッパが他の部材と衝突してラック・アンド・ピニオン機構85を介してステリング機構全体に大きな衝撃力が加わり、衝撃音を発生したりして操舵者の操舵フィーリングを悪化させ、場合によっては、減速機9やラック・アンド・ピニオン機構85等のトルク伝達系(機械系)に破損や変形を生じてしまう嫌いがある。
Further, in the conventional electric power steering apparatus configured as described above, a rack end mechanism is provided with respect to the rack and
これを回避するために、従来は、ラック・アンド・ピニオン機構85がラックエンドに近づいたとき(以下、このときを、「ラックエンド時」とも言う。)にモータ駆動回路63からモータ8に供給する電流を制限し、これによってステアリング機構に加わる衝撃力を緩和するようにしていた。
In order to avoid this, conventionally, when the rack and
ところで、このように構成された電動パワーステアリング装置は、軽自動車・小型自動車は言うに及ばす、近年ではSUV(Sport Utility Vehicle:スポーツ多目的車)等の車両重量の大きな自動車にも広く搭載されている。これら大型自動車では、車両重量が大きいこともあって軽自動車・小型自動車より大きな操舵アシスト力を必要とし、高出力のモータが使用されている。このため、例えば車両の運転中に、前述したモータ駆動回路63などに故障が発生すると、モータ8が停止して操舵ハンドル81に操舵アシスト力が付与されなくなってしまい、その結果、操舵者の操舵に必要なトルクが増大してしまうため、操舵者の操舵フィーリングを損なってしまうことになる。
By the way, the electric power steering device configured as described above is widely used not only in light cars and small cars, but also in automobiles with a large vehicle weight such as SUV (Sport Utility Vehicle) in recent years. Yes. These large automobiles require a larger steering assist force than light and small automobiles due to their large vehicle weight, and use high-power motors. For this reason, for example, if a failure occurs in the above-described motor drive circuit 63 or the like during driving of the vehicle, the motor 8 is stopped and the steering assist force is no longer applied to the
このような問題を解決するために、従来、ECUに2組のモータ駆動回路を設けて2系統の駆動系とし、平常時は一方のモータ駆動回路でモータを駆動し、一方のモータ駆動回路に故障が発生した場合には、他方のモータ駆動回路に切り替えてモータを駆動することにより、操舵アシストを継続するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve such a problem, conventionally, two sets of motor drive circuits are provided in the ECU to form a two-system drive system. During normal operation, one motor drive circuit drives the motor, and one motor drive circuit It is known that when a failure occurs, the steering assist is continued by switching to the other motor drive circuit and driving the motor (see, for example, Patent Document 1).
また、モータ8としてブラシレスモータを使用している場合、モータ8を駆動制御するため、レゾルバ等の回転角度検出装置がモータ8に付設されるのが一般的であり、当該回転角度検出装置が故障したときにも、操舵アシスト力がなくなって操舵者の操舵に必要なトルクが増大し、操舵者に操舵感の悪化や不安感を与えてしまう虞があった。 When a brushless motor is used as the motor 8, in order to drive and control the motor 8, a rotation angle detection device such as a resolver is generally attached to the motor 8, and the rotation angle detection device fails. In this case, the steering assist force is lost, and the torque required for the steering of the steering wheel increases, which may cause the steering wheel to deteriorate or feel uneasy.
そこで、回転角度検出装置の異常時に、操舵トルク、又は当該操舵トルクにより算出される演算値に基づいてモータ回転角推定手段で推定されたモータの回転角によりモータを制御するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。更に、モータの逆起電力からモータの回転角速度及び舵輪の相対舵角を求めて、回転角度検出装置を不要としたものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Therefore, it is proposed that the motor is controlled by the rotation angle of the motor estimated by the motor rotation angle estimation means based on the steering torque or the calculation value calculated by the steering torque when the rotation angle detection device is abnormal. (For example, refer to Patent Document 2). Further, there has been proposed an apparatus in which the rotational angular velocity of the motor and the relative rudder angle of the steered wheel are obtained from the back electromotive force of the motor and the rotational angle detection device is not required (for example, see Patent Document 3).
しかしながら、上記従来の例では、2組のモータ駆動回路間で干渉が発生することを防止するために、それぞれのモータ駆動回路と電源の間、それぞれのモータ駆動回路とモータの各相駆動コイルを接続する全ての接続線の途中に開閉スイッチを設ける必要があった。 However, in the above-described conventional example, in order to prevent interference between the two sets of motor drive circuits, between each motor drive circuit and the power source, each motor drive circuit and each phase drive coil of the motor are connected. It was necessary to provide an open / close switch in the middle of all connection lines to be connected.
また、大型自動車に適用する電動パワーステアリング装置にあっては、大きな操舵アシスト力を必要とすることから必然的にモータの出力も大きくなり、このため開閉スイッチは大電流を開閉可能なものでなければならなかった。これは、電動パワーステアリング装置の大型化、コストアップを招く要因ともなっていた。 In addition, in an electric power steering device applied to a large vehicle, since a large steering assist force is required, the output of the motor inevitably increases. Therefore, the open / close switch must be capable of opening and closing a large current. I had to. This has been a factor in increasing the size and cost of the electric power steering apparatus.
さらに、モータ駆動回路を切り替える際に、開閉スイッチによるタイムラグが発生し、このため、操舵フィーリングに違和感が残ってしまうという問題があった。このタイムラグを解消するには、開閉スイッチをなくして2組のモータ駆動回路を常に並列に動作させればよいが、この場合には2組のモータ駆動回路のいずれが故障したかを検出することは困難であった。 Furthermore, when switching the motor drive circuit, a time lag due to the open / close switch occurs, which causes a problem that the feeling of steering remains uncomfortable. To eliminate this time lag, it is sufficient to eliminate the open / close switch and always operate the two sets of motor drive circuits in parallel. In this case, it is necessary to detect which of the two sets of motor drive circuits has failed. Was difficult.
そして、故障したモータ駆動回路を切り離すことができないので、故障したモータ駆動回路が故障していないモータ駆動回路に悪影響を与え、モータを正常に駆動することができないため、その違和感のない操舵アシストの継続実現は難しかった。 Since the failed motor drive circuit cannot be separated, the failed motor drive circuit adversely affects the non-failed motor drive circuit and the motor cannot be driven normally. Continuous realization was difficult.
また、ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいた際ステアリング機構に加わる衝撃力を緩和することに関し、上記従来の方法は、車体重量が軽い乗用車等の小型車両には対応できたとしても、車両重量の大きな自動車では、大きな操舵アシスト力を発生させるために電動パワーステアリング装置の高出力化が前述した通り不可避な状況であり、このためラックエンド時にモータに供給する電流を制限しても十分な効果が得られないことがある。 In addition, regarding the mitigation of the impact force applied to the steering mechanism when the rack and pinion mechanism approaches the rack end, the above-described conventional method can be applied to a small vehicle such as a passenger car with a light vehicle weight. In automobiles with a heavy vehicle weight, it is inevitable to increase the output of the electric power steering device to generate a large steering assist force as described above. Therefore, it is sufficient to limit the current supplied to the motor at the rack end. Effects may not be obtained.
さらに、ステアリング機構に大きな衝撃力が繰り返して作用する場合には、破損又は変形に十分に耐えられるような機械的強度に優れた材料を使用する必要があり、製造コストが上昇してしまう嫌いがある。 Furthermore, when a large impact force repeatedly acts on the steering mechanism, it is necessary to use a material with excellent mechanical strength that can sufficiently withstand breakage or deformation, which increases manufacturing costs. is there.
また、特許文献2に記載の電動パワーステアリング制御装置及び特許文献3に記載の動力舵取装置は、操舵アシスト力を発生させるモータが1機のみであり、完全に独立した2系統の駆動系の構成にはなっておらず、快適な操舵フィーリングを実現するためには、更なる改善の余地があった。
In addition, the electric power steering control device described in
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、2系統の駆動系で構成される電動パワーステアリング装置において、第1の系統で例えばモータ駆動回路などに故障が発生した場合においても、操舵者に不安や違和感を与えることなく、即ち操舵フィーリングを損なうことなく操舵アシストを継続でき、そして、それを小型且つ低コストで実現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にある。
更に、その目的は、平常時に、第2の系統を利用して、ラック・アンド・ピニオン機構のラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることを防止することのできる電動パワーステアリング機構を提供することにある。
加えて、その目的は、回転角度検出装置のみが故障した場合には、高度な制御が可能な第1の系統の駆動系で操舵アシストを継続でき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にある。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is an electric power steering apparatus configured by two drive systems, in which a failure has occurred in, for example, a motor drive circuit in the first system. There is also provided an electric power steering device that can continue steering assist without causing anxiety or discomfort to the steering person, that is, without impairing the steering feeling, and that can be realized at a small size and at low cost. There is.
Furthermore, an object of the present invention is to provide an electric power steering mechanism capable of preventing an impact force at the rack end of the rack and pinion mechanism from being applied to the steering mechanism by using the second system at normal times. There is.
In addition, an object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of continuing steering assist with the first system drive system capable of advanced control when only the rotation angle detection device fails. .
本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
(1) ステアリング機構に機械的に連結されるモータと、当該ステアリング機構に操舵補助力を付与するため、少なくとも操舵者の操舵トルクに基づいて前記モータの制御を行う制御ユニットと、を備える電動パワーステアリング装置において、
前記モータが、第1のモータと、当該第1のモータより出力の小さい第2のモータと、から構成され、且つ
前記制御ユニットが、前記第1のモータの制御を行うための第1の制御手段と、前記第2のモータの制御を行うための第2の制御手段と、を有して、
第1の系統と第2の系統との2系統で構成され、そして
平常時は、前記第1のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第1の制御手段は前記第1のモータの制御を行い、且つ前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第2の制御手段は前記第2のモータの制御を行い、一方
前記第1の系統で故障の発生が検出された時には、前記第1の制御手段は前記第1のモータが停止するように制御を行い、且つ前記第2のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第2の制御手段は切り替えて前記第2のモータの制御を行い、
ラックエンド判定手段を更に備え、
前記ステアリング機構は、ラック・アンド・ピニオン機構を含み、
前記ラックエンド判定手段は、当該ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいたことを判定し、そして
平常時は、前記第1のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第1の制御手段は前記第1のモータの制御を行うと共に、前記第2の制御手段は、前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第2の制御手段は前記第2のモータの制御を行うが、前記ラックエンド検出手段により前記ラックエンドに近づいたと判定される時には、前記第1のモータにブレーキをかけるように切り替えて前記第2のモータの制御を行う
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
(2) 前記第2の制御手段は、前記第1のモータの回転方向とは逆方向に前記第2のモータの制御を行って、前記第1のモータにブレーキをかける
ことを特徴とする上記(1)の電動パワーステアリング装置。
(3) 前記第1の制御手段は、前記ラックエンド判定手段としても機能し、
前記第1の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオン機構が前記ラックエンドに近づいたと判定した場合、前記ラックエンドに近づいたことを前記第2の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第2の制御手段は前記第1のモータにブレーキをかけるように前記第2のモータの制御を行い、一方
前記第1の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオンがラックエンドから遠ざかったと判定した場合、前記ラックエンドから遠ざかったことを前記第2の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第2の制御手段は前記第1のモータにブレーキをかけるための制御から、前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるための制御へ切り替える
ことを特徴とする上記(1)又は(2)の電動パワーステアリング装置。
(4) 前記第2のモータは、第1のモータの回転軸に機械的に連結され、
前記第1のモータの回転角度を検出するため第1のモータに付設される回転角度検出装置と、前記第2のモータの回転角速度を推定するための回転角速度推定手段と、を更に備え、そして
平常時は、前記第1のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように、前記第1の制御手段は前記回転角度検出装置により検出された前記第1のモータの回転角度に基づいて前記第1のモータの制御を行い、且つ前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第2の制御手段は前記第2のモータの制御を行い、一方
前記回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、前記回転角度検出装置により検出された前記第1のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定手段により推定された前記第2のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第1の制御手段が前記第1のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1つの電動パワーステアリング装置。
(5) 前記回転角速度推定手段は、検出された、前記第2のモータのモータ電流値及びモータ電圧値に基づき、前記第2のモータの前記回転角速度を推定する
ことを特徴とする上記(4)の電動パワーステアリング装置。
(6) 前記回転角度検出装置を除く前記第1の系統で故障の発生が検出された時には、前記第1の制御手段は前記第1のモータが停止するように制御を行い、且つ前記第2のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第2の制御手段は切り替えて前記第2のモータの制御を行う
ことを特徴とする上記(4)又は(5)の電動パワーステアリング装置。
(7) 前記第1の制御手段は、前記回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、前記第2の制御手段に当該故障の発生を報知し、
前記第2の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記回転角速度推定手段により推定された前記第2のモータの回転角速度推定値を前記第1の制御手段に報知し、そして
前記第1の制御手段は、前記回転角度検出装置により検出された前記第1のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定種段により推定された前記第2のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第1のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする上記(4)〜(6)のいずれか1つの電動パワーステアリング装置。
(8) 前記第1のモータは、ブラシレスモータであり、そして
前記第2のモータは、ブラシモータである
ことを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれか1つの電動パワーステアリング装置。
(9) 前記第1の制御手段は、前記第1の系統で故障の発生が検出された時には、前記第2の制御手段に当該故障の発生を報知し、そして
前記第2の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記第2のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように切り替えて前記第2のモータの制御を行う
ことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか1つの電動パワーステアリング装置。
(10) 前記第1の制御手段及び前記第2の制御手段は、マイクロコンピュータによって構成される
ことを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれか1つの電動パワーステアリング装置。
(11) 前記第2の制御手段は、前記第1の制御手段より、性能の低いマイクロコンピュータである
ことを特徴とする上記(1)〜(10)のいずれか1つの電動パワーステアリング装置。
The above-described object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) An electric power comprising: a motor mechanically coupled to the steering mechanism; and a control unit for controlling the motor based on at least a steering torque of the steering person in order to apply a steering assist force to the steering mechanism. In the steering device,
The motor includes a first motor and a second motor having a smaller output than the first motor, and the control unit controls the first motor. Means, and second control means for controlling the second motor,
The first control means includes the first system and the second system, and the first control means is configured so that the first motor applies a steering assist force to the steering mechanism in a normal state. The second control means controls the second motor so that the influence of inertia on the first motor by the second motor is compensated, while the second motor controls the second motor. When the occurrence of a failure is detected in one system, the first control means controls the first motor to stop, and the second motor complements the steering mechanism to assist steering. It said second control means so as to impart forces have line control of the second motor is switched,
A rack end determination unit;
The steering mechanism includes a rack and pinion mechanism,
The rack end determination means determines that the rack and pinion mechanism has approached the rack end, and
In normal times, the first control means controls the first motor so that the first motor applies a steering assist force to the steering mechanism, and the second control means The second control means controls the second motor so that the influence of inertia on the first motor by the second motor is compensated, and the rack end detection means approaches the rack end. when it is determined in the electric power steering apparatus characterized said first motor to said switch so as to brake the second row Ukoto the control of the motor.
(2 ) The second control means controls the second motor in a direction opposite to a rotation direction of the first motor and applies a brake to the first motor. ( 1 ) The electric power steering device.
( 3 ) The first control means also functions as the rack end determination means,
When it is determined that the rack and pinion mechanism has approached the rack end, the first control means informs the second control means that the rack and pinion mechanism has approached the rack end, and based on the notification result. The second control means controls the second motor so as to brake the first motor, while the first control means determines that the rack and pinion has moved away from the rack end. If it is determined, the second control means is informed that it has moved away from the rack end, and based on this notification result, the second control means starts from the control for braking the first motor, electric power of the above (1) or (2), characterized in that the influence of the inertia of the said second of said first motor by the motor is switched to control for is compensated Tearing device.
( 4 ) The second motor is mechanically coupled to the rotating shaft of the first motor,
A rotation angle detecting device attached to the first motor for detecting the rotation angle of the first motor, and a rotation angular velocity estimating means for estimating the rotation angular velocity of the second motor; Under normal circumstances, the first control means is based on the rotation angle of the first motor detected by the rotation angle detection device so that the first motor applies a steering assist force to the steering mechanism. The second control means controls the second motor so as to control the first motor and to compensate for the influence of inertia on the first motor by the second motor, On the other hand, when the occurrence of a failure is detected by the rotation angle detection device, the rotation angle velocity estimation means estimates the first rotation angle instead of the rotation angle of the first motor detected by the rotation angle detection device. Any one of an electric power steering described above of the first control means based on the rotational angular velocity estimation value of the motor and performing continuously controlling said first motor (1) to (3) apparatus.
(5) the rotational angular velocity estimation unit, was detected, on the basis of the motor current value and the motor voltage value of the second motor, the (4, characterized in that for estimating the rotational angular velocity of said second motor ) Electric power steering device.
( 6 ) When the occurrence of a failure is detected in the first system excluding the rotation angle detection device, the first control means performs control so that the first motor stops, and the second ( 4 ) or ( 5 ) above, wherein the second control means switches and controls the second motor so that the motor is supplemented to apply a steering assist force to the steering mechanism. Electric power steering device.
( 7 ) When the occurrence of a failure is detected by the rotation angle detection device, the first control unit notifies the second control unit of the occurrence of the failure,
The second control means informs the first control means of the estimated rotational angular velocity of the second motor estimated by the rotational angular velocity estimating means when the occurrence of the failure is notified; and The first control means replaces the rotation angle of the first motor detected by the rotation angle detection device with the rotation angular velocity estimation value of the second motor estimated by the rotation angular velocity estimation seed stage. The electric power steering device according to any one of (4) to (6) , wherein the control of the first motor is continuously performed based on the control.
( 8 ) The electric power steering device according to any one of (1) to ( 7 ), wherein the first motor is a brushless motor, and the second motor is a brush motor.
( 9 ) When the occurrence of a failure is detected in the first system, the first control unit notifies the second control unit of the occurrence of the failure, and the second control unit includes: When the occurrence of the failure is notified, the second motor is switched so as to complement and apply a steering assist force to the steering mechanism, and the second motor is controlled. The electric power steering device according to any one of 1) to ( 3 ).
( 10 ) The electric power steering apparatus according to any one of (1) to ( 9 ), wherein the first control unit and the second control unit are configured by a microcomputer.
( 11 ) The electric power steering apparatus according to any one of (1) to ( 10 ), wherein the second control means is a microcomputer having a lower performance than the first control means.
上記(1)の構成によれば、ステアリング機構に連結されるモータと、当該モータを制御するための制御手段と、をそれぞれ第1及び第2として2系統備え、平常時には、第1の出力の大きな系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように制御を行うとともに、第2の出力の小さな系統のモータ及び制御手段により第2の系統のモータの慣性補償制御を行い、そして第1の系統で、例えばモータ駆動回路などの故障の発生が検出された場合には、第1の系統のモータを停止して、第2の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように補完して制御を継続するので、第1の系統で、例えば第1のモータ駆動回路などに故障が発生した場合でも操舵者に不安および違和感を与えることがなく、そして、第2の系統の構造を簡素化できるので、それを小型且つ低コストで実現することができる。
また、上記(1)の構成によれば、ラック・アンド・ピニオン機構を含むステアリング機構に連結されるモータと、当該モータを制御するための制御手段と、をそれぞれ第1及び第2として2系統備え、平常時には、第1の出力の大きな系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように制御を行うとともに、第2の出力の小さな系統のモータ及び制御手段により第2の系統のモータの慣性補償制御を行い、そして第1の系統で、例えばモータ駆動回路などの故障の発生が検出された場合には、第1の系統のモータを停止して、第2の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように補完して制御を継続するので、第1の系統で、例えば第1のモータ駆動回路などに故障が発生した場合でも、操舵者に不安および違和感を与えることがない。加えて、ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいたことを判定するラックエンド判定手段を備えているので、その平常時において、ラックエンド判定手段によりラックエンドに近づいたと判定される時には、第1のモータにブレーキかけるように第2の制御手段が第2のモータを制御するので、ステアリング機構に大きな衝撃力を与えることがない。このため、操舵者に衝撃が伝達することなく、操舵者の操舵フィーリングを向上させることができる。そして、第2の系統の出力を小さくすることができるので第2の系統の構造を簡素化でき、また、その第2の系統をそのラックエンド時の衝撃力をステアリング機構に与えないように冗長系としたのでそのための機構を別途設ける必要がなく、電動パワーステアリング装置を小型且つ低コストで実現することができる。
上記(2)の構成によれば、ラックエンド判定手段によりラックエンドに近づいたと判定される時に、第2のモータを第1のモータの回転方向とは逆方向に制御するので、効果的にブレーキをかけることができて、ステアリング機構に大きな衝撃力を与えることがない。
上記(3)の構成によれば、平常時において、前記ラックエンドに近づいた時に、第1のモータにブレーキをかけ、前記ラックエンドから遠ざかった時にそのブレーキを解除して第2の系統のモータの慣性補償制御を行うので、ステアリング機構に大きな衝撃力を与えることがなく、操舵者の操舵フィーリングをより向上することができ、加えて第1の制御手段は、ラックエンド判定手段としても機能するので、電動パワーステアリング装置を小型かつ低コストで実現することができる。
上記(4)の構成によれば、ステアリング機構に連結されるモータと、当該モータを制御するための制御手段と、をそれぞれ第1及び第2として2系統備え、平常時には、出力の大きな第1の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように制御を行うとともに、出力の小さな第2の系統のモータ及び制御手段により第2の系統のモータの慣性補償制御を行い、そして回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、回転角度検出装置により検出される第1の系統のモータの回転角度に代えて、回転角速度推定手段により推定される第2の系統のモータの回転角速度推定値に基づいて第1の系統のモータ及び制御手段で継続してステアリング機構に操舵補助力を付与するようにしたので、回転角度検出装置の故障時にも、出力が大きく高度の制御が可能な第1の系統によりステアリング機構に操舵補助力を付与し、これにより操舵者に不安および違和感を与えることなく操舵を継続することができる。
上記(5)の構成によれば、第2のモータに流れるモータ電流値とその印加されるモータ電流値を検出するだけで、第2のモータの回転角速度を推定することができるので、回転角速度を推定するための特別な装置を別途用意する必要がなく製造コストを抑制することができる。
上記(6)の構成によれば、回転角度検出装置を除く第1の系統で、例えばモータ駆動回路などの故障の発生が検出された場合には、第1の系統のモータを停止して、第2の系統のモータ及び制御手段によりステアリング機構に操舵補助力が付与されるように補完して制御を継続するので、第1の系統で、例えば第1のモータ駆動回路などに故障が発生した場合でも操舵者に不安および違和感を与えることがなく、そして、第2の系統の構造を簡素化できるので、それを小型且つ低コストで実現することができる。
上記(7)の構成によれば、回転角度検出装置に故障が発生したことを、第1の系統の制御手段から第2の系統の制御手段に直接報知し、この報知に基づき第1の系統の制御手段は、第2の系統のモータの回転角速度推定値を第1の系統の制御手段に報知し、第1の系統の制御手段が当該回転角速度推定値に基づいて第1の系統のモータを制御するので、より迅速に操舵アシストを継続することができる。
上記(8)の構成によれば、第2の系統のモータにブラシモータを使用するので、第2の系統の構成をさらに簡素化することができ、第1の系統で、例えばモータ駆動回路などに故障が発生した場合、操舵者に不安および違和感を与えることなく補完して制御を継続できながらも、それをより小型且つより低コストで実現することができる。
上記(9)の構成によれば、第1の系統で、例えばモータ駆動回路のなどに故障が発生したことを、第1の系統の制御手段から第2の系統の制御手段に直接報知し、この報知に基づき第2の系統のモータ及び制御手段により補完して制御が継続されるので、より迅速に操舵アシストを継続することができる。
上記(10)の構成によれば、両系統の制御手段をマイクロコンピュータにより構成することで、制御ユニットの回路構成を簡素化できて制御ユニットの小型化・低コスト化を図ることができ、且つ精度よく操舵アシストを実現することができる。
上記(11)の構成によれば、第2の系統の出力を小さくして、第2の系統を操舵アシストの補完に特化した構成とすることができるので、第1の系統の制御手段より性能の低いマイクロコンピュータを採用することができる。このため、より一層の小型化、低コスト化を図ることができる。
According to the configuration of (1) above, the motor connected to the steering mechanism and the control means for controlling the motor are respectively provided as two systems as first and second, and in normal times, the first output is provided. Control is performed so that a steering assist force is applied to the steering mechanism by a large system motor and control means, and inertia compensation control of the second system motor is performed by a small system motor and control means with a small second output. When a failure of the motor drive circuit or the like is detected in the first system, for example, the first system motor is stopped and the steering mechanism is steered by the second system motor and control means. Since the control is continued by supplementing so that the auxiliary force is applied, even if a failure occurs in the first system, for example, the first motor drive circuit or the like, the driver feels uneasy and uncomfortable. Without giving, and since the structure can be simplified in the second system, it is possible to realize a small size and low cost.
Further , according to the configuration of ( 1 ), the motor coupled to the steering mechanism including the rack and pinion mechanism and the control means for controlling the motor are divided into two systems as first and second, respectively. In normal operation, the steering mechanism is controlled so that a steering assist force is applied to the steering mechanism by the motor and the control means having a large first output, and the second motor and the control means having a small second output. Inertia compensation control of the motor of the first system is performed, and when the occurrence of a failure such as a motor drive circuit is detected in the first system, the motor of the first system is stopped and the second system is stopped. Since the motor and the control means complement the steering mechanism so that the steering assist force is applied to the control mechanism and continue the control, the first system, for example, the first motor drive circuit or the like fails. Even if that occurred, there is no possible to give the anxiety and discomfort to the steering person. In addition, since the rack-and-pinion mechanism is equipped with rack end determination means for determining that the rack end has approached the rack end, when the rack end determination means determines that the rack end determination means has approached the rack end, Since the second control means controls the second motor so as to brake the first motor, a large impact force is not applied to the steering mechanism. For this reason, a steering feeling of a steering person can be improved, without transmitting an impact to a steering person. Since the output of the second system can be reduced, the structure of the second system can be simplified, and the second system is redundant so that the impact force at the rack end is not applied to the steering mechanism. Since it is a system, it is not necessary to provide a mechanism for that purpose, and the electric power steering apparatus can be realized in a small size and at low cost.
According to the configuration of ( 2 ), when the rack end determination means determines that the rack end is approaching, the second motor is controlled in the direction opposite to the rotation direction of the first motor. It is possible to apply a large impact force to the steering mechanism.
According to the above configuration ( 3 ), the brake is applied to the first motor when the rack end is approached in the normal state, and the brake is released when the brake is moved away from the rack end. Since the inertia compensation control is performed, it is possible to improve the steering feeling of the steering person without giving a large impact force to the steering mechanism, and the first control means also functions as a rack end determination means. Therefore, the electric power steering device can be realized in a small size and at a low cost.
According to the configuration of ( 4 ) above, the motor connected to the steering mechanism and the control means for controlling the motor are provided as two systems, the first and second, respectively. The control of the motor and control means of this system is performed so that the steering assist force is applied to the steering mechanism, and the inertia compensation control of the motor of the second system is performed by the motor and control means of the second system with a small output. When the occurrence of a failure is detected by the rotation angle detection device, instead of the rotation angle of the motor of the first system detected by the rotation angle detection device, the rotation angle velocity estimation means estimates the second system. Since the steering assist force is continuously applied to the steering mechanism by the motor and control means of the first system based on the estimated rotational angular velocity of the motor, the rotational angle detection is performed. Even when a fault occurs in the device, the output is increased steering assist force to a steering mechanism imparted by the first system can have a high degree of control, thereby making it possible to continue steering without uneasy and uncomfortable feeling in the steering person.
According to the configuration of ( 5 ) above, the rotational angular velocity of the second motor can be estimated only by detecting the motor current value flowing through the second motor and the applied motor current value. Therefore, it is not necessary to separately prepare a special device for estimating the manufacturing cost.
According to the configuration of ( 6 ) above, when the occurrence of a failure such as a motor drive circuit is detected in the first system excluding the rotation angle detection device, for example, the first system motor is stopped, Since the second system motor and the control means complement the steering mechanism so that the steering assist force is applied and the control is continued, a failure has occurred in the first system, such as the first motor drive circuit. Even in this case, the driver is not disturbed and uncomfortable, and the structure of the second system can be simplified, so that it can be realized in a small size and at a low cost.
According to the configuration of ( 7 ) above, the failure of the rotation angle detection device is directly notified from the control means of the first system to the control means of the second system, and based on this notification, the first system The control means notifies the rotational speed estimation value of the second system motor to the control means of the first system, and the control means of the first system controls the motor of the first system based on the rotational speed estimation value. Therefore, the steering assist can be continued more quickly.
According to the configuration of ( 8 ) above, since the brush motor is used for the second system motor, the configuration of the second system can be further simplified. When a failure occurs, the control can be continued without making the driver feel uneasy and uncomfortable, but it can be realized at a smaller size and at a lower cost.
According to the configuration of ( 9 ), the first system control means directly notifies the second system control means that a failure has occurred in the first system, for example, the motor drive circuit. Since the control is continued by complementing the motor and the control means of the second system based on this notification, the steering assist can be continued more quickly.
According to the above configuration ( 10 ), by configuring the control means of both systems with a microcomputer, the circuit configuration of the control unit can be simplified, the control unit can be reduced in size and cost, and Steering assist can be realized with high accuracy.
According to the configuration of ( 11 ) above, since the output of the second system can be reduced and the second system can be configured to complement steering assist, the control means of the first system A microcomputer with low performance can be employed. For this reason, further miniaturization and cost reduction can be achieved.
本発明によれば、2系統の駆動系で構成される電動パワーステアリング装置において、第1の系統で、例えばモータ駆動回路などに故障が発生した場合においても、操舵者に不安や違和感を与えることなく、即ち操舵フィーリングを損なうことなく操舵アシストを継続でき、そして、それを小型且つ低コストで実現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ができる。
また、本発明によれば、平常時に、第2の系統を利用して、ラック・アンド・ピニオン機構のラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることを防止することができる。
加えて、本発明によれば、回転角度検出装置のみが故障した場合には、高度な制御が可能な第1の系統の駆動系で操舵アシストを継続できることができる
According to the present invention, in an electric power steering apparatus constituted by two drive systems, even if a failure occurs in, for example, a motor drive circuit or the like in the first system, anxiety or discomfort is given to the steering wheel. In other words, the steering assist can be continued without impairing the steering feeling, and an electric power steering apparatus that can be realized at a small size and at a low cost can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to prevent the steering mechanism from being given an impact force at the rack end of the rack and pinion mechanism by using the second system in normal times.
In addition, according to the present invention, when only the rotation angle detection device fails, the steering assist can be continued with the drive system of the first system capable of advanced control.
以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置の好適な複数の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。
図1は、本発明に係る第1実施形態の電動パワーステアリング装置の構成について、その構成と関連する車両構成とともに示す概略図である。
(First embodiment)
First, an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention together with the vehicle configuration related to the configuration.
図1に示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵者が操舵する操舵ハンドル41に一端が固着されるシャフト42と、シャフト42の他端に連結され、タイロッド43を介して車輪44を転舵するラック・アンド・ピニオン機構45と、操舵ハンドル41の操作によりシャフト42に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ2と、操舵者の操舵ハンドル41操作の負担を軽減するため、ステアリング機構に機械的に連結される3相ブラシレスモータ(以下、単にブラシレスモータとも言う。)31及びブラシモータ32と、ブラシレスモータ31及びブラシモータ32により発生した回転トルク(操舵アシスト力)をシャフト42に伝達する減速機5と、車両の速度を検出するため例えば車輪44に付設される車速センサ(不図示)と、バッテリ電源(不図示)から電源の供給を受け、トルクセンサ2と車速センサからのセンサ信号に基づいてブラシレスモータ31及びブラシモータ32の駆動を制御する制御ユニットである制御装置(ECU)1と、を備えて構成される。
なお、センサ信号としては、トルクセンサ2及び車速センサのセンサ信号のみに限らず適宜種々のセンサ信号を含めることができるが、少なくともトルクセンサ2からのセンサ信号が入力されれば、ブラシレスモータ31及びブラシモータ32の駆動制御は可能である。
As shown in FIG. 1, the electric power steering apparatus according to this embodiment includes a
The sensor signal is not limited to the sensor signals of the
図2は、本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置の減速機の概略構成を示す図である。
図2に示すように、減速機5は、ブラシレスモータ31及びブラシモータ32の軸と同心に結合されたウォーム51と、シャフト42と連結され、ウォーム51と噛み合うウォームホィール52と、から構成され、ブラシレスモータ31及びブラシモータ32の回転を減速してシャフト42にそのブラシレスモータ31及びブラシモータ32が発生した回転トルクを伝達する。
なお、ブラシレスモータ31とブラシモータ32とは、互いに回転軸を共にして機械的に連結されていると共にウォーム51を介して互いに対向するように配置されている。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the speed reducer of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the
Note that the
図3は、本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置におけるECUの概略構成を示すブロック図である。
図3に示すように、ECU1は、主にCPUシステムで構成され、メインMCU11と、サブMCU12と、主ドライバ回路13と、副ドライバ回路14と、モータ主駆動回路15と、モータ副駆動回路16と、主電流検出回路17と、副電流検出回路18と、モータ角度検出器19と、を有して、メイン系統とサブ系統との2系統の駆動系で構成される。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the ECU in the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the
メインMCU11及びサブMCU12には、トルクセンサ2により検出された操舵トルク信号と車速センサにより検出された車速信号等がそれぞれ入力され、モータ主駆動回路15及びモータ副駆動回路16には、それぞれブラシレスモータ31及びブラシモータ32が電気的負荷として接続されている。そして、バッテリ電源21が電源リレーS11、S21を介して接続されている。また、ブラシレスモータ31には、ブラシレスモータ31のモータ回転角を検出するレゾルバ等で構成された回転角センサ20が付設されて、この回転角センサ20により検出されたモータ回転角信号をモータ角度検出器19に送っている。即ち、モータ角度検出器19及び回転角センサ20により、ブラシレスモータ31の回転角度を検出するための回転角度検出装置が構成されることになる。
A steering torque signal detected by the
メインMCU11は、マイクロコンピュータと、RAM及びROM等と、から構成されるコンピュータシステムであり、ROMに格納されたプログラムを実行することにより、トルクセンサ2により検出された操舵トルク信号、車速センサにより検出された車速信号、モータ角度検出器19から送られるモータ回転角信号等に基づいて、例えば平常時においてブラシレスモータ31が適切な操舵アシスト力を発生し得るように当該ブラシレスモータ31を制御するための電流制御値を生成し、当該電流制御値から決定されるデューティ比のPWM(パルス幅変調)信号を主ドライバ回路13に出力している。
The
また、メインMCU11は、サブ系統でもアシスト制御に必要な、操舵トルク信号、車速信号等のセンサ信号を、例えばシリアル通信等の通信回線を介して、サブMCU12に送信しており、また主電流検出回路17、モータ回転角信号、主ドライバ回路13の状態をモニタリングすることでモータ主駆動回路15の故障の発生を監視し続け(即ち、故障検出処理)、その故障の発生時にその故障の発生をサブMCU12に報知する。さらに、メインMCU11は、モータ角度検出器19により入力されたモータ回転角信号に基づき、ラック・アンド・ピニオン機構45がラックエンドに近づいたか、或いは遠ざかったのか、即ちラックエンド時か否かを判定し、この判定結果と前記ブラシレスモータ31のモータ回転角信号とを合わせてサブMCU12に送信している。
なお、本実施形態では、メイン系統の故障としてモータ主駆動回路15の故障の発生が監視されるが、これに限らず、例えば種々の故障検出センサを設置して、ブラシレスモータ31、主電流検出回路17等のメイン系統の少なくともいずれかの部位における故障の発生を検出するようにしてもよい。このときには、経験的に故障が発生し易い部位を中心に設置することが望ましい。
Further, the
In the present embodiment, the occurrence of a failure in the motor
サブMCU12は、メインMCU11より性能の低いマイクロコンピュータと、RAM及びROM等と、から構成されるマイクロコンピュータシステムであり、ROMに格納されたプログラムを実行することにより、例えばモータ主駆動回路15の故障が検出された場合に、メインMCU11を介して入力された操舵トルク信号と車速信号とに基づいて、ブラシモータ32が適切な操舵アシスト力を発生し得るようにブラシモータ32を制御するための電流制御値を生成し、当該電流制御値から決定されるデューティ比のPWM信号を副ドライバ回路14に出力する。
The
主ドライバ回路13及び副ドライバ回路14は、それぞれメインMCU11とサブMCU12から出力されるPWM信号に基づいて、モータ主駆動回路15及びモータ副駆動回路16を構成する各FETのゲートを駆動するためのパルス電圧を生成する。
The
モータ主駆動回路15は、ブラシレスモータ31に駆動電流を流すために、ブリッジ構成された6個の電界効果トランジスタ(以下、FETという)Q11〜Q16から構成されるインバータであり、FETQ11〜Q16は、主ドライバ回路13から送られるPWM信号のパルス電圧によってON/OFFされる。
The motor
また、モータ副駆動回路16は、副ドライバ回路14から送られるPWM信号のパルス電圧によってON/OFFされ、ブラシモータ32に駆動電流を流すためにブリッジ構成された4個のFETQ21〜Q24から構成されている。
The
また、主電流検出回路17は、ブラシレスモータ31をフィードバック制御するためのモータ電流を検出する。
The main
モータリレーS12、S13は、メインMCU11により制御され、モータ主駆動回路15とブラシレスモータ31の駆動コイルの2相を接続または遮断する。また、モータリレーS22は、サブMCU12により制御され、モータ副駆動回路16とブラシモータ32の駆動コイルの1相を接続または遮断する。さらに、電源リレーS11は、バッテリ電源21からモータ主駆動回路15への電源供給を接続または遮断する。
The motor relays S12 and S13 are controlled by the
図4は、メインMCU11のアシスト制御を行うための機能構成を示すブロック図であり、メインMCU11で実行される制御プログラムをブロック毎に示している。
図4に示すように、メインMCU11の機能は、操舵トルク信号や車速信号を用いて制御を行うためのトルク系と、ブラシレスモータ31の駆動に関連した制御を行うための電流制御系と、ブラシレスモータ31の出力トルクを補償するための補償系と、から構成される。
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration for performing assist control of the
As shown in FIG. 4, the function of the
トルク系は、アシスト量演算部111と、位相補償器112と、微分制御器113と、を有し、電流制御系は、減算器116と、電流制御器117と、Duty演算器118と、モータ主駆動回路15と、主電流検出回路17と、を有し、補償系は、収斂制御器119と、慣性補償器120と、SAT推定補償器121と、を有している。
The torque system includes an assist amount calculation unit 111, a
図3に示すように、トルクセンサ2により検出された操舵トルク信号は、アシスト量演算部111と微分制御器113とSAT推定補償器121とに入力される。
As shown in FIG. 3, the steering torque signal detected by the
アシスト量演算部111は、操舵トルク信号と車速信号とに基づいてブラシレスモータ31に供給するアシスト量を演算し、この演算結果を位相補償器112に出力する。
なお、操舵トルクは車両が停止した状態で最大となり、車速が増大するに従って小さくなる特性があるので、アシスト量演算部111では、この特性が所定の車速感応マップテーブルに従い、操舵トルク信号とブラシレスモータ31とに供給するアシスト量との関係を車速信号に応じて変化させることによって、操舵フィーリングを向上させるとともに、車両の挙動を安定化させている。
The assist amount calculation unit 111 calculates an assist amount to be supplied to the
Since the steering torque has a characteristic that becomes maximum when the vehicle is stopped and becomes smaller as the vehicle speed increases, the assist amount calculation unit 111 determines that the characteristic corresponds to the steering torque signal and the brushless motor according to a predetermined vehicle speed sensitivity map table. By changing the relationship between the amount of assistance supplied to the
位相補償器112は、操舵トルク信号に含まれる慣性要素とばね要素から成る共振系の共振周波数におけるピーク値を除去し、制御系の応答性と安定性を阻害する共振周波数の位相のズレを補償して、過渡特性を改善又は制御系の安定化を図るため、アシスト量に位相補償を施すものであり、位相補償されたアシスト量は、減算器116とSAT推定補償器121とに出力される。
The
微分制御器113は、操舵トルク信号の変動に応じてアシスト量を補正するもので、これにより操舵ハンドル41の中立点付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現することができる。微分制御器113の出力は、加算器114に入力される。
The
モータ角速度推定部124は、回転角センサ20で検出されたブラシレスモータ31のモータ回転角信号に基づいてモータ角速度を推定し、この推定されたモータ角速度の推定値はモータ角加速度推定部125と、収斂制御器119と、SAT推定補償器121と、にそれぞれ入力される。
The motor angular
モータ角加速度推定部125は、入力された前記モータ角速度の推定値に、例えば微分処理を施すことによりモータ角加速度を推定し、この推定されたモータ角加速度を慣性補償器120と、SAT推定補償器121と、に出力する。
The motor angular
収斂制御器119は、図1に示す操舵ハンドル41の回転を妨げる方向にアシスト量を補正するもので、前記モータ角速度の推定値が入力されて操舵ハンドル41の振れ回る動作に対してブレーキをかけ、操舵後の操舵ハンドル41の挙動を安定化させる。
The
慣性補償器120は、前記モータ角加速度が入力されて、図1に示す操舵ハンドル41やラック・アンド・ピニオン機構45、減速機5等の駆動機構にかかる慣性系の変動に応じてアシスト量を補正する。これにより、ブラシレスモータ31の出力トルクの変動を抑制し、操舵者に駆動機構の慣性が伝達しにくくなり、操舵フィーリングが向上する。
The
SAT推定補償器121は、操舵トルク信号と、位相補償されたアシスト量と、モータ角速度と、モータ角加速度と、が入力されて、所定の演算を行うことにより、SATを推定してアシスト量を補正する。これにより、操舵ハンドル41の操舵後の戻りを改善することができる。
The
加算器122は、慣性補償器120の出力とSAT推定補償器121の出力とを加算して加算器123に出力する。また、加算器123は、加算器122と収斂制御器119との各出力を加算して、その結果を減算器114に出力する。
The
減算器114は、位相補償されたアシスト量と微分制御器113との出力を加算するとともに、加算器123の出力を減算し、この結果を2−3相変換器等から構成され、トルク指令値として電流指令値を演算する電流指令値演算部115に出力する。
The
減算器116は、電流指令値演算部115で算出された電流指令値から主電流検出回路17の出力を減算して、その結果を電流制御器117に出力する。
The
電流制御器117は、減算器116の出力に基づいて電圧指令値を演算し、この演算結果をDuty演算器118に出力する。Duty演算器118はこの電圧指令値からデューティ比を演算する。そして、主ドライバ回路13を介してデューティ比に基づく電圧パルスがモータ主駆動回路15に印加され、その結果、モータ主駆動回路15から駆動電流がブラシレスモータ31に供給される。これにより、ブラシレスモータ31が回転し、操舵ハンドル41に操舵アシスト力が付与される。
The
図5は、サブMCU12のアシスト制御を行うための機能構成を示すブロック図であり、メインMCU11で実行される制御プログラムをブロック毎に示している。
図5に示すように、サブMCU12は、メインMCU11を介して入力された操舵トルク信号と車速信号とに基づいて制御を行うためのトルク系と、ブラシモータ32の駆動に関連した制御を行うための電流制御系と、ブラシモータ32の出力トルクを補償するための補償系と、ブラシレスモータ31のラックエンド時にブラシレスモータ31にブレーキをかけるためのブレーキ系と、ラックエンド時ではないときには入力値は0とされるがラックエンド時にはブレーキ系の出力値になるようにその入力を切り替える切替スイッチ212と、平常時では切替スイッチ212の出力値とされるがモータ主駆動回路15の故障の発生が検出された時にはトルク系の出力値になるようにその入力を切り替える切替スイッチ210と、から構成されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration for performing the assist control of the
As shown in FIG. 5, the
トルク系は、アシスト量演算部211を有し、電流制御系は、減算器216と、電流制御器217と、Duty演算器218と、モータ副駆動回路16と、副電流検出回路18と、を有し、補償系は、慣性補償器220を有し、ブレーキ系は、ブレーキ指令値演算部213を有している。
The torque system includes an assist
アシスト量演算部211は、前述したアシスト量演算部111と同じく、操舵トルク信号と車速信号とに基づいてブラシモータ32に供給するためのアシスト量を演算する。
なお、操舵トルクは車両が停止した状態で最大となり、車速が増大するに従って小さくなる特性があるので、アシスト量演算部211では、この特性が所定の車速感応マップテーブルに従い、操舵トルク信号とブラシモータ32に供給するアシスト量との関係を車速信号に応じて変化させることによって、操舵フィーリングを向上させると共に、車両の挙動を安定化させている。
The assist
Since the steering torque has a characteristic that becomes maximum when the vehicle is stopped and becomes smaller as the vehicle speed increases, the assist
モータ角速度推定部224は、副電流検出回路18により検出されたモータ電流と、ブラシモータ32に印加されているモータ電圧と、に基づいてモータ角速度を推定し、この推定したモータ角速度の推定値はモータ角加速度推定部225に入力される。
The motor angular
モータ角加速度推定部225は、入力された前記モータ角速度の推定値について、例えば微分処理を施すことによりモータ角加速度を推定し、この推定されたモータ角加速度を慣性補償器220に出力する。
The motor angular
慣性補償器220は、モータ角加速度推定部225により出力されたモータ角加速度が入力されて、アシスト制御時、即ち切替スイッチ210により入力値がアシスト量演算部211の出力値に選択された時には、図1に示す操舵ハンドル41やラック・アンド・ピニオン機構45、減速機5等の駆動機構にかかる慣性系の変動に応じてアシスト量を補正する。これにより、ブラシモータ32の出力トルクの変動を抑制し、操舵者に駆動機構の慣性が伝達しにくくなり、操舵フィーリングが向上する。
また、図5に示すように各切替スイッチ210、212により入力値が0に選択された場合には、この慣性補償器220の機能により結果的にブラシモータ32の慣性補償制御のみを行うことになり、即ち平常時、ブラシモータ32によるブラシレスモータ31への慣性の影響が補償されることになり、ブラシレスモータ31のアシスト制御に支障をきたすことがない。
The inertia compensator 220 receives the motor angular acceleration output from the motor angular
Further, as shown in FIG. 5, when the input value is selected to be 0 by the changeover switches 210 and 212, only the inertia compensation control of the
加算器214は、切替スイッチ210から出力される値(即ち、平常時では切替スイッチの出力、モータ主駆動回路15の発生が検出された時にはアシスト量演算部211の出力値)と慣性補償器220の出力とを加算し、この結果をトルク指令値として電流制限部215に出力する。
The
電流制限部215は、トルク指令値が入力されて、このトルク指令値に基づいて電流指令値を演算するとともに、過電力からブラシモータ32を保護するため、その演算された電流指令値が所定の値を超えた場合に過度であるとしてその値を制限し、その結果を減算器216に出力する。
The
減算器216は、電流制限部215により出力された電流指令値から副電流検出回路18の出力を減算し、その結果を電流制御器217に出力する。
The
電流制御器217は、減算器216の出力に基づいて電圧指令値を演算し、この電圧指令値に基づき、Duty演算器218はデューティ比を演算する。そして、副ドライバ回路14を介してデューティ比に基づく電圧パルスがモータ副駆動回路16に印加され、モータ副駆動回路16から駆動電流がブラシモータ32に供給される。
これにより、モータ主駆動回路15の故障の発生時にブラシモータ32が回転駆動されて、補完的にアシスト制御が実施され、操舵ハンドル41に操舵アシスト力が継続して付与されることになる。
The
As a result, the
また、ブレーキ指令演算部213は、メインMCU11を介してブラシレスモータ31のモータ回転角信号が入力され、ブラシモータ32がブラシレスモータ31の回転方向とは逆方向に動作してブレーキをかけるためのブレーキ指令値を当該モータ回転角信号基づいて生成する。このため、平常時のラックエンド時において、切替スイッチ212によりその入力がブレーキ指令値演算部213の出力に選択された場合、ブラシモータ32がブラシレスモータ31にブレーキをかけるようにブレーキ制御されて、ラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることがない。
なお、ブレーキ指令値を生成する際、そのブレーキの大きさを、ブラシレスモータ31のイナーシャと、そのモータ回転角度信号から演算可能なモータ回転角加速度と、に基づいて決定するとよい。
The brake
When generating the brake command value, the magnitude of the brake may be determined based on the inertia of the
次に、以上のように構成された本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作について説明する。
図6は、本実施形態の電動パワーステアリング装置の動作手順を説明するためのフローチャートである。
Next, the operation of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described.
FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation procedure of the electric power steering apparatus of the present embodiment.
まず、平常時では、ECU1のメインMCU11は、トルクセンサ2により検出された操舵トルク信号、車速センサにより検出された車速信号、モータ角度検出器19から送られるモータ回転角信号等に基づいて生成したPWM信号を主ドライバ回路13に出力する。そして、当該メインMCU11は、主ドライバ回路13を介してモータ主駆動回路15によりブラシレスモータ31を駆動してメイン系統のアシスト制御を行うと共に、モータ主駆動回路15の故障発生の監視を行う(サブルーチンSR10)。
このとき、後述するように、サブMCU12は、ラックエンド時ではない時には、ブラシモータ32がブラシレスモータ31のアシスト制御に対して機械的負荷にならないように、図5における各切替スイッチ210、212をソフト的に操作して入力値を0とし、慣性補償制御のみを実行する。一方、サブMCUは、ラックエンド時には、各切替スイッチ210、212をソフト的に操作し入力をブレーキ指令値演算部の出力とし、ブラシモータ32を用いてブラシレスモータ31にブレーキをかける。
First, in normal times, the
At this time, as will be described later, when the
次に、ステップS101において、モータ主駆動回路15の異常が検出されたか否かの判定が行われる。そして、異常が検出されない場合は、サブルーチンSR10に戻り、メインMCU11により引き続きメイン系統のアシスト制御の実施及びモータ主駆動回路15の故障発生の監視が行われる。
Next, in step S101, it is determined whether or not an abnormality of the motor
一方、ステップS101において、モータ主駆動回路15の異常が検出された場合は、次のステップS102において、メインMCU11の制御により電源リレーS11及びモータリレーS12、S13をOFF、即ち電気的に遮断し、モータ主駆動回路15の動作を停止するとともに、ブラシレスモータ31との接続を断つ。これによって、ブラシレスモータ31は回転しなくなり、ブラシレスモータ31は停止することになる。
On the other hand, if an abnormality of the motor
このとき、メインMCU11からサブMCU12へモータ主駆動回路15の異常の発生が例えばシリアル通信などの通信回線を介して報知される(ステップS103)。
At this time, the occurrence of abnormality in the motor
続くサブルーチンSR20において、サブMCU12は、図5における切替スイッチ210をソフト的に切り替えてトルク系のアシスト量演算部211と加算器214とを接続する。
これにより、操舵トルク信号と車速信号とに基づいて生成したPWM信号を副ドライバ回路14に出力し、モータ副駆動回路16によりブラシモータ32を駆動して補完的にアシスト制御を行う。このため、モータ主駆動回路15の異常が検出された場合でも継続してアシスト制御を行うことができる。
In the subsequent subroutine SR20, the
As a result, a PWM signal generated based on the steering torque signal and the vehicle speed signal is output to the
次に、平常時でのラックエンド時における電動パワーステアリング装置の動作について説明する。
図7は、本実施形態の電動パワーステアリング装置のラックエンド時における動作手順を説明するためのフローチャートである。
Next, the operation of the electric power steering device at the time of a rack end in normal times will be described.
FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation procedure at the rack end of the electric power steering apparatus of the present embodiment.
まず、ECU1のメインMCU11は、モータ角度検出器19により入力されたモータ回転角信号に基づき、ラックエンド時か否かを判定する(サブルーチンSR30)。
First, the
そして、ステップS201において、ラックエンド時か否かを判定し、この判定の結果、ラックエンド時であると判定される場合は、メインMCU11はモータ主駆動回路15を制御してブラシレスモータ31に供給する電流を制限する(ステップS202)。
In step S201, it is determined whether or not it is at the rack end. If it is determined that it is at the rack end, the
次に、メインMCU11はサブMCU12にラックエンド時であることを、通信回線を介して報知する。(ステップS203)。
Next, the
この報知を受信したサブMCU12は、サブルーチンSR40を実行し、切替スイッチ212をその入力がブレーキ指令値演算部213の出力になるように切り替え、ブラシモータ32がブラシレスモータ31にブレーキをかけるようにブレーキ制御を行う。
Receiving this notification, the
これらステップS202及びサブルーチンSR40の処理によって、ブラシレスモータ31にブレーキがかかり、ラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることがなく、操舵者の操舵フィーリングを向上させることができる。
By the process of step S202 and subroutine SR40, the
一方、ステップS201において、メインMCU11は、ラックエンド時ではないと判定した場合には、ブラシレスモータ31に供給する電流の制限を行わず(ステップS204)、そして、次のステップS205で、サブMCU12にラックエンド時ではないことを、通信回線を介して報知する。
On the other hand, if it is determined in step S201 that the
この報知を受信したサブMCU12は、サブルーチンSR50を実行し、切替スイッチ212によりブラシモータ32のブレーキ制御を解除して、ブラシモータ32を慣性補償制御に切り替えて一連のラックエンド時における処理を終了する。
Receiving this notification, the
以上説明したように、本実施形態によれば、メインMCUはブラシレスモータ31の制御に加えラックエンド時か否かをも判定し、そして平常時は、メインMCU11はモータ主駆動回路15によりブラシレスモータ31を駆動してアシスト制御を行うとともに、サブMCU12はモータ副駆動回路16によりブラシモータ32の慣性補償制御を行うが、メインMCUがラックエンド時であることを判定した時にはブラシモータ32のブレーキ制御を行う。また、モータ主駆動回路15の異常の発生を検出した場合は、モータ主駆動回路15を停止させるととともに、その異常の発生をサブMCU12に通知して、ブラシモータ32を慣性補償制御からアシスト制御に切り替える。これにより、モータ主駆動回路15が故障した際に、アシスト制御を継続することができ、操舵者に不安や違和感を与えることがなく、またラックエンド時における衝撃力をステアリング機構に与えることがないので操舵者の操舵フィーリングを向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, the main MCU determines whether or not it is at the rack end in addition to the control of the
また、モータ副駆動回路16により駆動されるブラシモータ32を、モータ主駆動回路15の故障の発生時の補完機構として特化させることにより、ブラシレスモータ31に比較して出力の小さなモータを使用することができ、電動パワーステアリング装置の小型化および低コストが可能となる。さらに、出力の小さなモータを使用することでモータ副駆動回路16などのサブ系統の構成を簡素化することができて、小電流のスイッチング素子を使用することができ、ECUの小型化および低コスト化を図ることができる。
Further, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る電動パワーステアリング装置について説明する。なお、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
また、本実施形態の場合には、メインMCU11は、特開2007−118823号公報などに記載されているように、モータ角度検出器19から出力されるモータ回転角信号の波形などをモニタリングして回転角度検出装置であるモータ角度検出器19又は回転角センサ20の故障の発生を監視すると共に、主電流検出回路17、モータ回転角信号、主ドライバ回路13の状態をモニタリングすることでモータ主駆動回路15の故障の発生を監視し続け(即ち、故障検出処理)、その故障の発生時にその故障の発生をサブMCU12に報知する機能も有している。そして、サブMCU12は、例えばモータ角度検出器19又は回転角センサ20の故障が検出された場合には、メインMCU11の指令に従って、ブラシモータ32の回転角速度推定値をメインMCU11に送信し、一方モータ主駆動回路15の故障が検出された場合には、メインMCU11を介して入力された操舵トルク信号と車速信号とに基づいて、電流制御値を生成し当該電流制御値から決定されるデューティ比のPWM信号を副ドライバ回路14に出力してブラシモータ32が適切な操舵アシスト力を発生し得るように制御している。
(Second Embodiment)
Next, an electric power steering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
In the case of this embodiment, the
図8は、メインMCU11のアシスト制御を行うためのメイン系統の機能構成を示すブロック図であり、メインMCU11で実行される制御プログラムをブロック毎に示している。
FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of a main system for performing assist control of the
本実施形態のモータ角速度推定部124は、モータ角度検出器19及び回転角センサ20により検出されたブラシレスモータ31の回転角度信号に基づいて回転角速度を推定し、この推定された回転角速度の推定値は、切替スイッチ126を介してモータ角加速度推定部125と、収斂制御器119と、SAT推定補償器121と、にそれぞれ入力される。
The motor angular
なお、切替スイッチ126は、平常時(回転角センサ20の機能が正常であるとき)には、モータ角速度推定部124により推定された回転角速度が、モータ角加速度推定部125と、収斂制御器119と、SAT推定補償器121と、にそれぞれ入力されるように接続されている。
一方、回転角センサ20で故障などの異常が検出されたときには、後述するサブ系統のモータ角速度推定部224に接続状態が切り替えられて、ブラシモータ32の回転角速度推定値が、モータ角加速度推定部125と、収斂制御器119と、SAT推定補償器121と、にそれぞれ入力される。
In the normal state (when the function of the
On the other hand, when an abnormality such as a failure is detected by the
モータ角加速度推定部125は、入力された、前述の回転角速度の推定値に、例えば微分処理を施すことにより回転角加速度を推定し、この推定された回転角加速度を慣性補償器120と、SAT推定補償器121と、に出力する。
他の構成については、前述した第1実施形態と同様である。
The motor angular
About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment mentioned above.
次に、回転角度検出装置を構成するモータ角度検出器19又は回転角センサ20の少なくともいずれかで故障が発生した際の動作について説明する。
図7は本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の回転角度検出装置に故障が発生した際の動作手順を説明するためのフローチャートである。なお、モータ主駆動回路15に故障が発生した際の動作については、図6で説明した動作と同様である。
Next, an operation when a failure occurs in at least one of the
FIG. 7 is a flowchart for explaining an operation procedure when a failure occurs in the rotation angle detection device of the electric power steering device according to the present embodiment. The operation when a failure occurs in the motor
図7に示すように、メインMCU11は、例えば、特開2007−118823号公報などに記載されているように、モータ角度検出器19から出力されるモータ回転角信号の波形などをモニタリングして、モータ角度検出器19又は回転角センサ20の故障の発生を監視する(サブルーチンSR60)。
As shown in FIG. 7, the
次に、ステップS301において、モータ角度検出器19又は回転角センサ20の異常が検出されたか否かが判定される。そして、異常が検出されない場合(平常時)には、ステップS302において、切替スイッチ126をモータ角速度推定部124に接続し、当該モータ角速度推定部124により推定された回転角速度をモータ角加速度推定部125と、収斂制御器119と、SAT推定補償器121と、にそれぞれ入力する。即ち、平常時には、メイン系統のモータ角度推定部124により推定された回転角速度がそのまま用いられることになる。
Next, in step S301, it is determined whether or not an abnormality of the
一方、ステップS301において、モータ角度検出器19又は回転角センサ20の異常が検出された場合は、次のステップS303において、メインMCU11からサブMCU12へその異常の発生が、例えばシリアル通信などの通信回線を介して報知される。これにより、サブMCU12は、副電流検出回路18により検出されたモータ電流値とブラシモータ32に印加されているモータ電圧値とに基づいてモータ角速度推定部224により推定された、ブラシモータ32の回転角速度推定値を、メインMCU11に送信する。
On the other hand, if an abnormality in the
次に、ステップS304において、メインMCU11は、切替スイッチ126をソフト的に切り替え、モータ角速度推定部224により推定された回転角速度推定値を、モータ角加速度推定部125と、収斂制御器119と、SAT推定補償器121と、にそれぞれ入力する。即ち、モータ角度検出器19又は回転角センサ20の異常が検出された場合には、モータ角加速度推定部125と、収斂制御器119と、SAT推定補償器121とに、メイン系統の正規のモータ角速度推定部124により推定される回転角速度に代えて、サブ系統のモータ角速度推定部224により推定される回転角速度推定値が入力されることになる。
Next, in step S304, the
ここで、サブ系統のモータ角速度推定部224の回転角速度推定値は、平常時においてブラシモータ32の慣性補償制御のために演算されるものであり、またモータ31、32がギヤードタイプの場合等、それぞれ直接取付けられる減速器等の影響により、ブラシレスモータ31で使用されるモータ角速度推定部124から出力される回転角速度とは、そのスケール、精度、更新周期が異なっている。
Here, the rotational angular velocity estimation value of the motor angular
このため、前述の回転角速度の代替使用に関し、そのスケールにおいては、モータ角速度推定部124により推定される回転角速度に一致するようにそのスケールが演算変換される。また、精度、更新周期においては、アシスト制御全般のゲイン、応答性を若干下げる(ハンドルを切れ難くする)ことにより、モータ角速度推定部224とモータ角速度推定部124との精度、更新周期の差による影響を小さくすることが可能であり、このように処理を施すことで、以後の制御は平常時と同様に行うことができる。
Therefore, regarding the alternative use of the rotational angular velocity described above, the scale is arithmetically converted so as to match the rotational angular velocity estimated by the motor angular
そして、ステップS305において、モータ角加速度推定部125は、モータ角速度推定部224から入力された回転角速度の推定値に、例えば微分処理を施すことにより回転角加速度を推定し、サブルーチンSR70において、平常時と同様に、メインMCU11が、トルクセンサ2により検出された操舵トルク信号、車速センサにより検出された車速信号、切替スイッチ126を介してモータ角速度推定部224から出力される回転角速度推定値に基づいて生成したPWM信号を主ドライバ回路13に出力する。そして、当該メインMCU11は、主ドライバ回路13を介してモータ主駆動回路15によりブラシレスモータ31を駆動してメイン系統のアシスト制御を行う。
In step S305, the motor angular
このとき、サブMCU12は、ラックエンド時ではないときには、ブラシモータ32がブラシレスモータ31のアシスト制御に対して機械的負荷にならないように、図5における切替スイッチ210をソフト的に操作しトルク系のアシスト量演算部211と加算器214とを切り離し、且つ切替スイッチ212により入力値を0として慣性補償制御のみを実行する。一方、ラックエンド時には、サブMCU12は、前述のブレーキ制御を行う。
これにより、回転角センサ20の異常が検出された場合においても、モータ角速度推定部224からの回転角速度推定値を代用して、メイン系統による継続してアシスト制御を行うことができる。
At this time, when the
Thereby, even when an abnormality of the
以上説明したように、本実施形態によれば、平常時は、メインMCU11はモータ主駆動回路15によりブラシレスモータ31を駆動してアシスト制御を行うとともに、サブMCU12はブラシモータ32の慣性補償制御又はブレーキ制御を行う。そして、モータ主駆動回路15の異常の発生を検出した場合は、メインMCU11は、モータ主駆動回路15、ブラシレスモータ31を停止するとともに、モータ主駆動回路15の異常の発生をサブMCU12に報知する。そしてサブMCU12は、その報知を受信して、ブラシモータ32を慣性補償制御から操舵トルク信号と車速信号とに基づくアシスト制御に切り替える。これにより、モータ主駆動回路15の故障が発生した際にも、アシスト制御を継続することができる。
As described above, according to the present embodiment, during normal operation, the
また、モータ角度検出器19又は回転角センサ20の異常の発生を検出した場合は、メイン系統のモータ角速度推定部124により推定される回転角速度に代えて、サブ系統のモータ角速度推定部224により推定される回転角速度推定値を用いて、メインMCU11がモータ主駆動回路15によりブラシレスモータ31を駆動してアシスト制御を行うと共に、サブMCU12はブラシモータ32の慣性補償制御又はブレーキ制御を行う。
Further, when the occurrence of an abnormality in the
ところで、電動パワーステアリング装置のモータ駆動素子(例えば、前述のFETQ11〜Q16)の多くは、金属基板上に実装され、そして、モータ駆動素子が発する熱を放熱するため、その金属基板は放熱用の金属ケースに取付けられている(例えば、特開2003−11829号公報を参照)。したがって、一般的にモータ駆動回路を複数設けた場合にはFETなどのモータ駆動素子すべてを金属基板上に実装する必要が生じてしまい、このため金属基板と放熱用の金属ケースとが大型化してしまい、これに伴ってECU1全体が大型してしまう嫌いがあった。しかしながら、本実施形態によれば、モータ副駆動回路16により駆動されるブラシモータ32をモータ主駆動回路15の故障の発生時などの補完機構として特化させることにより、モータ副駆動回路16のFETQ21〜Q24を小電力用とすることができて、FETQ21〜Q24の消費電流を低減させることができる。これにより、本実施形態によれば、金属基板から放熱用の金属ケースへの放熱が不必要になり、通常の、例えば絶縁基板上への実装が可能となり、ECU1全体の大型化を避けることができる。
By the way, many of the motor drive elements (for example, the above-mentioned FETs Q11 to Q16) of the electric power steering apparatus are mounted on the metal substrate, and the heat generated by the motor drive element is dissipated. It is attached to a metal case (see, for example, JP-A-2003-11829). Therefore, in general, when a plurality of motor drive circuits are provided, it is necessary to mount all motor drive elements such as FETs on a metal substrate, which increases the size of the metal substrate and the metal case for heat dissipation. Therefore, there was a dislike that the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
例えば、本実施形態では処理の大部分をソフトウエアにて行っているが、その一部またはすべてをFPGA(Field Programable Gate Array)などのハードウエアで実現してもよい。
This is the end of the description of specific embodiments. However, aspects of the present invention are not limited to these embodiments, and modifications, improvements, and the like can be made as appropriate.
For example, in the present embodiment, most of the processing is performed by software, but a part or all of the processing may be realized by hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Array).
また、本実施形態ではブラシレスモータとして3相ブラシレスモータを挙げて説明したが、これに限らす、2相、又は4相以上の複相のものにも適用することができる。 In the present embodiment, a three-phase brushless motor has been described as a brushless motor. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a two-phase or four-phase or more multiphase motor.
また、本発明は電動パワーステアリング装置の形式(コラムタイプ、ピニオンタイプ、ラックタイプ)、電動モータを有する全ての電動パワーステアリング装置の制御装置に適用可能である。 Further, the present invention is applicable to all electric power steering apparatus control devices having an electric power steering apparatus type (column type, pinion type, rack type) and an electric motor.
1 ECU(制御ユニット)
2 トルクセンサ
15 モータ主駆動回路
16 モータ副駆動回路
11 メインMCU(第1の制御手段、ラックエンド判定手段)
12 サブMCU(第2の制御手段)
19 モータ角度検出器(回転角度検出装置)
20 回転角センサ(回転角度検出装置)
31 ブラシレスモータ(第1のモータ)
32 ブラシモータ(第2のモータ)
126 切替スイッチ
210 切替スイッチ
224 モータ角速度推定部(回転角速度推定手段)
1 ECU (control unit)
2
12 Sub MCU (second control means)
19 Motor angle detector (rotation angle detector)
20 Rotation angle sensor (Rotation angle detector)
31 Brushless motor (first motor)
32 Brush motor (second motor)
126
Claims (11)
前記モータが、第1のモータと、当該第1のモータより出力の小さい第2のモータと、から構成され、且つ
前記制御ユニットが、前記第1のモータの制御を行うための第1の制御手段と、前記第2のモータの制御を行うための第2の制御手段と、を有して、
第1の系統と第2の系統との2系統で構成され、そして
平常時は、前記第1のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第1の制御手段は前記第1のモータの制御を行い、且つ前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第2の制御手段は前記第2のモータの制御を行い、一方
前記第1の系統で故障の発生が検出された時には、前記第1の制御手段は前記第1のモータが停止するように制御を行い、且つ前記第2のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第2の制御手段は切り替えて前記第2のモータの制御を行い、
ラックエンド判定手段を更に備え、
前記ステアリング機構は、ラック・アンド・ピニオン機構を含み、
前記ラックエンド判定手段は、当該ラック・アンド・ピニオン機構がラックエンドに近づいたことを判定し、そして
平常時は、前記第1のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように前記第1の制御手段は前記第1のモータの制御を行うと共に、前記第2の制御手段は、前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第2の制御手段は前記第2のモータの制御を行うが、前記ラックエンド検出手段により前記ラックエンドに近づいたと判定される時には、前記第1のモータにブレーキをかけるように切り替えて前記第2のモータの制御を行う
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In an electric power steering apparatus comprising: a motor mechanically coupled to a steering mechanism; and a control unit that controls the motor based on at least a steering torque of a steering person in order to apply a steering assist force to the steering mechanism. ,
The motor includes a first motor and a second motor having a smaller output than the first motor, and the control unit controls the first motor. Means, and second control means for controlling the second motor,
The first control means includes the first system and the second system, and the first control means is configured so that the first motor applies a steering assist force to the steering mechanism in a normal state. The second control means controls the second motor so that the influence of inertia on the first motor by the second motor is compensated, while the second motor controls the second motor. When the occurrence of a failure is detected in one system, the first control means controls the first motor to stop, and the second motor complements the steering mechanism to assist steering. It said second control means so as to impart forces have line control of the second motor is switched,
A rack end determination unit;
The steering mechanism includes a rack and pinion mechanism,
The rack end determination means determines that the rack and pinion mechanism has approached the rack end, and
In normal times, the first control means controls the first motor so that the first motor applies a steering assist force to the steering mechanism, and the second control means The second control means controls the second motor so that the influence of inertia on the first motor by the second motor is compensated, and the rack end detection means approaches the rack end. when it is determined in the electric power steering apparatus characterized said first motor to said switch so as to brake the second row Ukoto the control of the motor.
ことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 Said second control means, wherein the first rotational direction of the motor by performing the control of the second motor in the reverse direction, to claim 1, characterized in that brakes the first motor The electric power steering apparatus as described.
前記第1の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオン機構が前記ラックエンドに近づいたと判定した場合、前記ラックエンドに近づいたことを前記第2の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第2の制御手段は前記第1のモータにブレーキをかけるように前記第2のモータの制御を行い、一方
前記第1の制御手段は、前記ラック・アンド・ピニオンがラックエンドから遠ざかったと判定した場合、前記ラックエンドから遠ざかったことを前記第2の制御手段に報知して、この報知結果に基づいて前記第2の制御手段は前記第1のモータにブレーキをかけるための制御から、前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるための制御へ切り替える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。 The first control means also functions as the rack end determination means,
When it is determined that the rack and pinion mechanism has approached the rack end, the first control means informs the second control means that the rack and pinion mechanism has approached the rack end, and based on the notification result. The second control means controls the second motor so as to brake the first motor, while the first control means determines that the rack and pinion has moved away from the rack end. If it is determined, the second control means is informed that it has moved away from the rack end, and based on this notification result, the second control means starts from the control for braking the first motor, electric Pawasute according to claim 1 or 2 effect of inertia to the second of said first motor by the motor and switches to the control for the compensation Alling device.
前記第1のモータの回転角度を検出するため第1のモータに付設される回転角度検出装置と、前記第2のモータの回転角速度を推定するための回転角速度推定手段と、を更に備え、そして
平常時は、前記第1のモータが前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように、前記第1の制御手段は前記回転角度検出装置により検出された前記第1のモータの回転角度に基づいて前記第1のモータの制御を行い、且つ前記第2のモータによる前記第1のモータへの慣性の影響が補償されるように前記第2の制御手段は前記第2のモータの制御を行い、一方
前記回転角度検出装置で故障の発生が検出された時には、前記回転角度検出装置により検出された前記第1のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定手段により推定された前記第2のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第1の制御手段が前記第1のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。 The second motor is mechanically coupled to a rotating shaft of the first motor;
A rotation angle detecting device attached to the first motor for detecting the rotation angle of the first motor, and a rotation angular velocity estimating means for estimating the rotation angular velocity of the second motor; Under normal circumstances, the first control means is based on the rotation angle of the first motor detected by the rotation angle detection device so that the first motor applies a steering assist force to the steering mechanism. The second control means controls the second motor so as to control the first motor and to compensate for the influence of inertia on the first motor by the second motor, On the other hand, when the occurrence of a failure is detected by the rotation angle detection device, the rotation angle velocity estimation means estimates the first rotation angle instead of the rotation angle of the first motor detected by the rotation angle detection device. The electric power steering according to any one of claims 1 to 3 in which said first control means based on the rotational angular velocity estimation value of the motor and performing continuously controlling said first motor apparatus.
ことを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。 The rotational angular velocity estimation unit, was detected, on the basis of the motor current value and the motor voltage value of the second motor, according to claim 4, characterized in that estimates the rotation angular speed of said second motor Electric power steering device.
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の電動パワーステアリング装置。 When the occurrence of a failure is detected in the first system excluding the rotation angle detection device, the first control means performs control so that the first motor stops, and the second motor The electric power steering apparatus according to claim 4 or 5 , wherein the second control means switches and controls the second motor so as to complement and apply a steering assist force to the steering mechanism. .
前記第2の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記回転角速度推定手段により推定された前記第2のモータの回転角速度推定値を前記第1の制御手段に報知し、そして
前記第1の制御手段は、前記回転角度検出装置により検出された前記第1のモータの回転角度に代えて、前記回転角速度推定種段により推定された前記第2のモータの回転角速度推定値に基づいて前記第1のモータの制御を継続して行う
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。 When the occurrence of a failure is detected by the rotation angle detection device, the first control means informs the second control means of the occurrence of the failure,
The second control means informs the first control means of the estimated rotational angular velocity of the second motor estimated by the rotational angular velocity estimating means when the occurrence of the failure is notified; and The first control means replaces the rotation angle of the first motor detected by the rotation angle detection device with the rotation angular velocity estimation value of the second motor estimated by the rotation angular velocity estimation seed stage. The electric power steering apparatus according to any one of claims 4 to 6 , wherein the control of the first motor is continuously performed based on the control.
前記第2のモータは、ブラシモータである
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the first motor is a brushless motor, and the second motor is a brush motor.
前記第2の制御手段は、当該故障の発生が報知された際に、前記第2のモータが補完して前記ステアリング機構に操舵補助力を付与するように切り替えて前記第2のモータの制御を行う
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。 The first control means informs the second control means of the occurrence of the failure when the occurrence of the failure is detected in the first system, and the second control means when evolution was broadcast, it claims 1-3, characterized in that to perform the switching by the control of the second motor as the second motor is complementary to impart a steering assist force to the steering mechanism The electric power steering device according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the first control unit and the second control unit are configured by a microcomputer.
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の電動パワーステアリング装置。 Said second control means, from said first control means, the electric power steering apparatus according to any one of claims 1-10, characterized in that the lower microcomputer-performance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009000301A JP5396861B2 (en) | 2009-01-05 | 2009-01-05 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009000301A JP5396861B2 (en) | 2009-01-05 | 2009-01-05 | Electric power steering device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010155592A JP2010155592A (en) | 2010-07-15 |
JP5396861B2 true JP5396861B2 (en) | 2014-01-22 |
Family
ID=42573825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009000301A Expired - Fee Related JP5396861B2 (en) | 2009-01-05 | 2009-01-05 | Electric power steering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5396861B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102582677B (en) * | 2011-01-06 | 2014-10-22 | 联创汽车电子有限公司 | Electric power-assisted steering system |
JP5389101B2 (en) | 2011-04-26 | 2014-01-15 | 三菱電機株式会社 | Motor control device |
CN103010299B (en) * | 2012-12-14 | 2015-09-23 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Automobile electric booster steering system |
CN104750087B (en) * | 2013-12-25 | 2017-10-24 | 联创汽车电子有限公司 | A kind of system and method for diagnosing external clock reference |
JP6040963B2 (en) | 2014-07-07 | 2016-12-07 | 株式会社デンソー | Rotating machine control device |
JP2017056912A (en) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社デンソー | Control module for vehicle |
KR102135276B1 (en) * | 2019-02-01 | 2020-07-17 | 주식회사 만도 | Apparatus for controlling power assist and method thereof |
KR102573445B1 (en) * | 2021-07-06 | 2023-09-01 | 현대모비스 주식회사 | Steering wheel control apparatus and method of sbw system |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06239260A (en) * | 1993-02-19 | 1994-08-30 | Koyo Seiko Co Ltd | Rear wheel steering device |
JPH0867261A (en) * | 1994-08-29 | 1996-03-12 | Nippon Seiko Kk | Control device for electric driven power steering device |
JP3572465B2 (en) * | 1995-03-27 | 2004-10-06 | 光洋精工株式会社 | Electric power steering device |
JP3550827B2 (en) * | 1995-09-25 | 2004-08-04 | 日本精工株式会社 | Control device for electric power steering device |
JP3560025B2 (en) * | 2000-08-23 | 2004-09-02 | 本田技研工業株式会社 | Electric power steering device |
JP4048082B2 (en) * | 2002-06-27 | 2008-02-13 | 本田技研工業株式会社 | Motor drive method for steering device |
JP4287219B2 (en) * | 2003-08-05 | 2009-07-01 | 本田技研工業株式会社 | Electric power steering device |
JP2006076353A (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-23 | Favess Co Ltd | Electric power steering device |
JP2007290471A (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Jtekt Corp | Electric power steering device |
JP5131422B2 (en) * | 2006-11-06 | 2013-01-30 | 株式会社ジェイテクト | Electric power steering device |
JP5131423B2 (en) * | 2006-11-06 | 2013-01-30 | 株式会社ジェイテクト | Electric power steering device |
WO2008056771A1 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-15 | Jtekt Corporation | Electric power steering device |
-
2009
- 2009-01-05 JP JP2009000301A patent/JP5396861B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010155592A (en) | 2010-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5396861B2 (en) | Electric power steering device | |
JP5217794B2 (en) | Electric power steering device | |
EP2630024B1 (en) | Electric power steering | |
US8525451B2 (en) | Motor control device, electric power steering system, and vehicle steering system | |
JP4419114B2 (en) | Vehicle steering system | |
JP4862043B2 (en) | Electric power steering device | |
KR101692195B1 (en) | Electric motor drive control device and drive control method | |
US20210046972A1 (en) | Steering device | |
US11811338B2 (en) | Rotating machine control device | |
JP5754088B2 (en) | Electric power steering device | |
EP1768252B1 (en) | Motor controlling device for mounting on vehicle | |
JP2017035979A (en) | Electric power steering device | |
JP4872614B2 (en) | Electric power steering device | |
JP6024504B2 (en) | Steering control device and steering control method | |
JP4483522B2 (en) | Electric power steering apparatus and power supply system | |
JP2000185660A (en) | Control device for electric power steering device | |
JP5092509B2 (en) | Electric power steering device | |
JP6051911B2 (en) | Steering control device and steering control method | |
JP3876143B2 (en) | Vehicle steering system | |
WO2024004169A1 (en) | Control unit and steering device | |
JP3991643B2 (en) | Vehicle steering system | |
JP5131435B2 (en) | Electric power steering device | |
JP2009001044A (en) | Electric power steering device | |
JP5295522B2 (en) | Electric power steering device | |
JP2021194974A (en) | Motor control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110407 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121030 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130226 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130328 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130924 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131007 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5396861 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |