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JPH0971251A - Electric power steering device and power steering control method - Google Patents

Electric power steering device and power steering control method

Info

Publication number
JPH0971251A
JPH0971251A JP23055495A JP23055495A JPH0971251A JP H0971251 A JPH0971251 A JP H0971251A JP 23055495 A JP23055495 A JP 23055495A JP 23055495 A JP23055495 A JP 23055495A JP H0971251 A JPH0971251 A JP H0971251A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power steering
motor
power
steering
steering motor
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.)
Pending
Application number
JP23055495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiro Kato
芳朗 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Automatic Loom Works Ltd filed Critical Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Priority to JP23055495A priority Critical patent/JPH0971251A/en
Publication of JPH0971251A publication Critical patent/JPH0971251A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a damage caused by the hitting of a mechanical system generated when an electric power steering(PS) is rotated to near the turning limit, and to generate a sufficiently large assist torque at the rotation starting of the steering. SOLUTION: A PS motor driving circuit 13 drives a PS motor 10 to generate the assist torque of a steering 12 by the power feeding from a power source 11. A control device 14 finds the motor rotation speed depending on a motor driving duty calculated depending on the steering torque; the power source voltage; the motor driving current; the motor winding resistance; and the counter electromotive force constant of the motor; and regulates the motor driving duty according to the level of the found motor rotation speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両の電動式パワース
テアリング装置に関し、特に、自動車のステアリングト
ルクに応じて操舵補助力を制御する電動式パワーステア
リング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device for a vehicle, and more particularly to an electric power steering device for controlling a steering assist force according to a steering torque of an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フォークリフト等の産業用車両に
対して、操舵トルクに応じた操舵補助力を発生させる電
動式パワーステアリング装置が用いられている。この電
動式パワーステアリング装置を用いた場合、ハンドルが
軽くなるなり追従性がよくなるなど操舵性は向上する
が、ハンドルを勢いよく回転させた場合、ハンドルの回
動限界点においてメカ系のぶつかりが生じ、メカ系に大
きなダメージを与える等の欠点があった。この問題を解
決するために、従来、次に示すような制御回路を備えた
パワーステアリング装置が用いられていた。
2. Description of the Related Art In recent years, an electric power steering apparatus for generating a steering assist force according to a steering torque has been used for industrial vehicles such as forklifts. When this electric power steering device is used, steering characteristics are improved such that the steering wheel becomes lighter and the followability is improved, but when the steering wheel is rotated vigorously, mechanical system collision occurs at the turning limit point of the steering wheel. However, there was a drawback that it caused a great deal of damage to the mechanical system. In order to solve this problem, conventionally, a power steering device including a control circuit as shown below has been used.

【0003】図5は、従来のパワーステアリング装置の
構成図である。この従来の装置において、PSモータ
(パワーステアリングモータ)1は、トランジスタ2A
〜2D等のスイッチングパワーデバイスで構成されるH
ブリッジ回路によって正・逆転され、そのことによりハ
ンドルに対するパワーアシスト(操舵補助トルク)が発
生する。トランジスタ2A〜2Dに対する制御信号は、
それぞれに対応するドライブ回路3A〜3Dから供給さ
れ、これらのドライブ回路3A〜3Dは制御回路4によ
って制御される。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional power steering device. In this conventional device, a PS motor (power steering motor) 1 is a transistor 2A.
~ H composed of switching power devices such as 2D
The bridge circuit rotates forward and backward, which causes power assist (steering assist torque) for the steering wheel. The control signals for the transistors 2A-2D are
It is supplied from the corresponding drive circuits 3A to 3D, and these drive circuits 3A to 3D are controlled by the control circuit 4.

【0004】トルクセンサ5はハンドルの回転によって
発生する操舵トルクを検出し、制御回路4はこのトルク
センサ5からの信号に基づいてドライブ回路3A〜3D
に制御信号を供給する。このときトルクセンサ5からの
信号は、アンプ6によって増幅された後、補正回路7に
よって出力の上限値と下限値がある一定値を越えないよ
うに制限される。従って、制御回路4からHブリッジ回
路に供給されるチョッパ信号のデューティ(Duty)
は、所定の値以内に制限され、PSモータ1に供給され
る電力も一定値以下に制限される。これにより、PSモ
ータ1によって発生する操舵補助力はある所定の値以下
に抑さえられ、上記問題の発生が軽減されていた。
The torque sensor 5 detects the steering torque generated by the rotation of the steering wheel, and the control circuit 4 drives the drive circuits 3A to 3D based on the signal from the torque sensor 5.
To the control signal. At this time, the signal from the torque sensor 5 is amplified by the amplifier 6 and then limited by the correction circuit 7 so that the upper limit value and the lower limit value of the output do not exceed a certain fixed value. Therefore, the duty of the chopper signal supplied from the control circuit 4 to the H-bridge circuit.
Is limited to within a predetermined value, and the electric power supplied to the PS motor 1 is also limited to a certain value or less. As a result, the steering assist force generated by the PS motor 1 is suppressed to a certain value or less, and the occurrence of the above problem is reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
制御回路4を用いた場合、PSモータ1の駆動を制御す
る制御信号のデューティは、補正回路7による補正によ
って常に所定値以下に抑さえられるので、例えばハンド
ルの回し始めなどデューティを100%の最大適用可能
電力を用いてPSモータ1を起動させたい場合、これに
対処することができず、必要とされる起動力を充分に発
生させることができなかった。このことは、ハンドルを
非常に重くする等、操縦性能及び操縦感覚に悪影響を与
えていた。
However, when the above-mentioned conventional control circuit 4 is used, the duty of the control signal for controlling the drive of the PS motor 1 is always suppressed to a predetermined value or less by the correction by the correction circuit 7. Therefore, when it is desired to start the PS motor 1 by using the maximum applicable electric power with a duty of 100%, for example, when the steering wheel starts to be turned, this cannot be dealt with, and the necessary starting force is sufficiently generated. I couldn't. This adversely affects the steering performance and the feeling of steering, such as making the steering wheel very heavy.

【0006】本発明の課題は、上記の問題を解決するた
めに、ハンドル回転時にハンドル回動限界点におけるメ
カ系のぶつかりを効果的に防止し、しかも必要なときに
充分な操舵補助力を発生することのできる電動パワース
テアリング装置を提供することであり、また、ハンドル
回転に起因するメカ系のトラブルを防止し、かつ優れた
操縦性能及び操縦感覚を得ることのできる電動パワース
テアリング装置を、モータの回転センサや舵角センサ等
の特別な装置を用いることなく低コストで実現すること
である。
In order to solve the above problems, the object of the present invention is to effectively prevent collision of the mechanical system at the steering wheel turning limit point when the steering wheel is rotated and to generate a sufficient steering assist force when necessary. An electric power steering device capable of preventing a mechanical trouble due to steering wheel rotation and obtaining excellent steering performance and steering feeling is provided. It is to realize at low cost without using a special device such as a rotation sensor or a steering angle sensor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】図1は、本発明のパワー
ステアリング装置の基本構成を示す図である。この図の
中で、10は、電気式パワーステアリング搭載車両のス
テアリング(ハンドル)12に対して操舵補助力(パワ
ーアシスト力)を与えるためのPSモータ(パワーステ
アリングモータ)であり、11はこのPSモータ10を
回転させるための電力を供給する電源である。13は、
制御装置14からの制御信号に基づいて電源11からの
電力供給を制御してPSモータ10を正転及び逆転させ
るPSモータ駆動回路である。15はステアリングのト
ルクを検出しトルク信号として制御装置14に出力する
トルク検出器である。制御装置14はトルク検出器15
からのトルク信号に基づいてPSモータ駆動回路13を
制御する制御信号を決定する。そして制御装置14は既
に出力されている制御信号と電源11の電圧とPSモー
タ10の巻線抵抗、駆動電流及び逆起電力定数とに基づ
いて、その時点でのPSモータ10の回転速度を予測す
る。そして、この予測した回転速度が所定の値を越えた
場合、次に出力されるべき制御信号を調節しPSモータ
駆動回路13に出力する。この制御信号を受けてPSモ
ータ駆動回路13は電源11からPSモータ10への供
給電力を低下させ、PSモータ13の回転が適切に制御
される。
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a power steering apparatus according to the present invention. In this figure, 10 is a PS motor (power steering motor) for applying a steering assist force (power assist force) to a steering wheel 12 of a vehicle equipped with an electric power steering system, and 11 is a PS motor. It is a power supply that supplies electric power for rotating the motor 10. 13 is
It is a PS motor drive circuit that controls the power supply from the power supply 11 based on the control signal from the control device 14 to rotate the PS motor 10 in the forward and reverse directions. Reference numeral 15 is a torque detector that detects the steering torque and outputs it as a torque signal to the control device 14. The control device 14 uses the torque detector 15
The control signal for controlling the PS motor drive circuit 13 is determined based on the torque signal from. Then, the control device 14 predicts the rotation speed of the PS motor 10 at that time based on the control signal already output, the voltage of the power supply 11, the winding resistance of the PS motor 10, the drive current, and the back electromotive force constant. To do. When the predicted rotation speed exceeds a predetermined value, the control signal to be output next is adjusted and output to the PS motor drive circuit 13. In response to this control signal, the PS motor drive circuit 13 reduces the power supplied from the power supply 11 to the PS motor 10, and the rotation of the PS motor 13 is appropriately controlled.

【0008】なお、PSモータ駆動回路13は、4つの
スイッチング素子を備えたHブリッジ回路で構成するこ
とができ、制御装置14はこの4つのスイッチング素子
の1つに供給するチョッパ信号のデューティを調節する
ことによりスイッチング素子の切り替えを行いPSモー
タ10に供給される電力を制御する。
The PS motor drive circuit 13 can be composed of an H bridge circuit having four switching elements, and the controller 14 adjusts the duty of the chopper signal supplied to one of the four switching elements. By doing so, the switching element is switched to control the electric power supplied to the PS motor 10.

【0009】[0009]

【作用】制御装置14は、通常動作時はトルク検出器1
5からのトルク信号に基づいてPSモータ駆動回路13
をチョッパ信号によって制御し、ステアリング12のト
ルクに応じた補助トルクを発生させる。このときPSモ
ータ10に供給される電力は制御装置14から出力され
るチョッパ信号のデューティによって決定される。
The controller 14 controls the torque detector 1 during normal operation.
5 based on the torque signal from the PS motor drive circuit 13
Is controlled by a chopper signal to generate an auxiliary torque corresponding to the torque of the steering wheel 12. At this time, the electric power supplied to the PS motor 10 is determined by the duty of the chopper signal output from the control device 14.

【0010】しかし、制御装置14において予測された
PSモータ10の回転速度が所定の値よりも大きい場
合、チョッパ信号のデューティを減少させてパワーステ
アリングモータに供給される電力を低下させて補助トル
クを減少させる。制御装置14は、ステアリング12が
所定の範囲をこえて回転したときに限り、上記制御を行
うことも可能である。
However, when the rotation speed of the PS motor 10 predicted by the control device 14 is higher than a predetermined value, the duty of the chopper signal is reduced to reduce the electric power supplied to the power steering motor to increase the auxiliary torque. Reduce. The control device 14 can also perform the above control only when the steering wheel 12 rotates beyond a predetermined range.

【0011】上記制御を行う場合、制御装置14は、P
Sモータ駆動回路13を構成するHブリッジ回路のなか
の1つのスイッチング素子に供給するチョッパ信号のデ
ューティを減少させ、そのことにより電源11からPS
モータ10への電力供給が制限され、ステアリング12
に対する補助トルクが減少する。
When the above control is performed, the control device 14 controls the P
The duty of the chopper signal supplied to one switching element in the H bridge circuit that constitutes the S motor drive circuit 13 is reduced, whereby the PS from the power source 11 is reduced.
The electric power supply to the motor 10 is limited, and the steering 12
Auxiliary torque for is reduced.

【0012】上記制御により、PSモータ10の回転速
度が大きくなり過ぎたときPSモータ10に供給される
電力は制限され、発生する補助トルクも制限される。そ
のことにより、ステアリング12の回転が回動限界点に
達した場合に発生するメカ系のぶつかりを緩和し、メカ
系に与えるダメージを非常に小さく抑さえることができ
る。また、この制御では、ステアリング12の回し始め
などPSモータ10の回転速度が遅い場合にはデューテ
ィの制限はなされないので、デューティ100%で充分
大きな補助トルクを発生させることができる。
By the above control, the electric power supplied to the PS motor 10 when the rotational speed of the PS motor 10 becomes too high is limited, and the auxiliary torque generated is also limited. As a result, collision of the mechanical system that occurs when the rotation of the steering wheel 12 reaches the rotational limit point can be mitigated, and damage to the mechanical system can be suppressed to a very small level. Further, in this control, when the rotation speed of the PS motor 10 is slow, such as when the steering wheel 12 starts to rotate, the duty is not limited, and thus a sufficiently large auxiliary torque can be generated at a duty of 100%.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図2〜5を用いて本発明の実施例につ
いて説明する。図2は、本発明の実施例の構成図であ
る。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【0014】同図に示すように、本実施例の装置では、
電動式パワーステアリングを備えたフォークリフト等の
車両のステアリングに補助トルクを与えるPSモータ
(パワーステアリングモータ)20は、電源21からの
電力供給により駆動する。このPSモータ20は、Hブ
リッジ回路22を介して電源21と接続されており、H
ブリッジ回路22は、スイッチング素子としての4つの
トランジスタ33A、33B、33C、及び33Dと、
各トランジスタ33A〜33Dのコレクタ−エミッタ間
にそれぞれ接続されたフライホイールダイオード34
A、34B、34C、及び34Dを有しており、各トラ
ンジスタ33A〜33Dのベース−エミッタ間にはそれ
ぞれドライブ回路35A、35B、35C、及び35D
が接続されている。また、トランジスタ33B及び33
Dのエミッタと電源21との間にはそれぞれ電流検出用
シャント抵抗36A及び36Bが接続されている。
As shown in the figure, in the apparatus of this embodiment,
A PS motor (power steering motor) 20 that gives an auxiliary torque to steering of a vehicle such as a forklift equipped with an electric power steering is driven by power supply from a power supply 21. This PS motor 20 is connected to a power source 21 via an H bridge circuit 22,
The bridge circuit 22 includes four transistors 33A, 33B, 33C and 33D as switching elements,
Flywheel diode 34 connected between the collector and emitter of each of the transistors 33A to 33D
A, 34B, 34C, and 34D, and drive circuits 35A, 35B, 35C, and 35D between the base and emitter of each of the transistors 33A to 33D.
Is connected. Also, the transistors 33B and 33
Shunt resistors 36A and 36B for current detection are connected between the emitter of D and the power supply 21, respectively.

【0015】Hブリッジ回路22のトランジスタ33A
〜33Dは、それぞれドライブ回路35A〜35Dを介
して制御回路23によって制御され、この制御によりP
Sモータ20の動作が決定されステアリングへの補助ト
ルクの供給が制御される。トルクセンサ24はステアリ
ングのトルクを検出し、そのトルク値をトルク信号とし
て制御回路23へと出力する。制御回路23は、トルク
センサ24からのトルク信号、及びPSモータ20を流
れるアマチュア電流に基づいて上記制御を行う。なお、
このアマチュア電流は、トランジスタ33Bとシャント
抵抗36Aとの接続点37A、及びトランジスタ33D
とシャント抵抗36Bとの接続点37Bから制御回路2
3に入力される。
Transistor 33A of H-bridge circuit 22
To 33D are controlled by the control circuit 23 via the drive circuits 35A to 35D, respectively.
The operation of the S motor 20 is determined, and the supply of the auxiliary torque to the steering is controlled. The torque sensor 24 detects the steering torque and outputs the torque value to the control circuit 23 as a torque signal. The control circuit 23 performs the above control based on the torque signal from the torque sensor 24 and the amateur current flowing through the PS motor 20. In addition,
This amateur current is applied to the connection point 37A between the transistor 33B and the shunt resistor 36A, and the transistor 33D.
From the connection point 37B of the shunt resistor 36B to the control circuit 2
Input to 3.

【0016】制御回路23は、CPU25を備えてお
り、トルクセンサから出力されたトルク信号はアンプ2
6によって増幅された後CPU25のA/Dポートに入
力される。また、接続点37A及び37Bから制御回路
23に入力されたアマチュア電流は、それぞれアンプ2
7及び28によって増幅された後CPU25のA/Dポ
ートに入力される。CPU25は、PSモータ20に固
有のアマチュア抵抗及び逆起電力定数を記憶している。
このアマチュア抵抗はPSモータ20の巻線抵抗であ
り、逆起電力定数はPSモータ20のモータ回転数に応
じて発生する起電力を決定する定数である。さらに、C
PU25は電源21からPSモータ20に供給される電
圧も記憶しているが、この電圧は電源21から直接検出
してCPU25に入力することもできる。また、PSモ
ータ20の電流は電流センサを用いて測定し、その測定
値をCPU25に入力してもよい。
The control circuit 23 has a CPU 25, and the torque signal output from the torque sensor is supplied to the amplifier 2
After being amplified by 6, it is input to the A / D port of the CPU 25. Further, the amateur currents inputted to the control circuit 23 from the connection points 37A and 37B are respectively fed to the amplifier 2
After being amplified by 7 and 28, it is input to the A / D port of the CPU 25. The CPU 25 stores an amateur resistance and a back electromotive force constant specific to the PS motor 20.
This amateur resistance is the winding resistance of the PS motor 20, and the back electromotive force constant is a constant that determines the electromotive force generated according to the motor speed of the PS motor 20. Furthermore, C
The PU 25 also stores the voltage supplied from the power supply 21 to the PS motor 20, but this voltage can also be directly detected from the power supply 21 and input to the CPU 25. Further, the current of the PS motor 20 may be measured using a current sensor, and the measured value may be input to the CPU 25.

【0017】次に、上記の装置の動作について説明す
る。PSモータ20に矢印A方向への電流を流しPSモ
ータ20を正転させる場合、制御回路23はモータ正転
信号によってトランジスタ33Dをオンし、トランジス
タ33Aにチョッパ信号を供給する。このチョッパ信号
のデューティは、トルクセンサ24からのトルク信号に
応じて決定され、これによりトランジスタ33Aのオン
・オフが制御され、PSモータ20への電力供給がコン
トロールされる。このチョッパ信号によりトランジスタ
33Aがオンされたとき、Hブリッジ回路22には、電
源21からトランジスタ33A、PSモータ20、トラ
ンジスタ33D、及びシャント抵抗36Bを介して再び
電源21に戻るルートで電流が流れ、トランジスタ33
Aがオフされたときは、PSモータ20から、トランジ
スタ33D、シャント抵抗36B、シャント抵抗36
A、及びダイオード34Bを介して再びPSモータ20
に戻るルートで電流が流れる。チョッパ信号による、こ
の電流ルートの切り換えによりPSモータの回転が制御
される。
Next, the operation of the above apparatus will be described. When a current in the direction of arrow A is applied to the PS motor 20 to rotate the PS motor 20 in the normal direction, the control circuit 23 turns on the transistor 33D by the motor normal rotation signal and supplies the chopper signal to the transistor 33A. The duty of the chopper signal is determined according to the torque signal from the torque sensor 24, and thereby the on / off of the transistor 33A is controlled and the power supply to the PS motor 20 is controlled. When the transistor 33A is turned on by this chopper signal, a current flows through the H bridge circuit 22 from the power supply 21 through the transistor 33A, the PS motor 20, the transistor 33D, and the shunt resistor 36B to the power supply 21 again. Transistor 33
When A is turned off, the transistor 33D, the shunt resistor 36B, and the shunt resistor 36 are connected from the PS motor 20.
PS motor 20 again via A and diode 34B
Current flows on the route back to. The rotation of the PS motor is controlled by switching the current route according to the chopper signal.

【0018】上記の例とは逆方向にPSモータ20を回
転させる場合は、トランジスタ33Bがモータ逆転信号
によってオンされた状態でトランジスタ33Cにチョッ
パ信号が提供される。それによって、上記の例とは逆方
向の電流がPSモータ20に流れ、逆方向の回転制御が
行われる。
When the PS motor 20 is rotated in the opposite direction to the above example, the chopper signal is provided to the transistor 33C while the transistor 33B is turned on by the motor reverse signal. As a result, a current in the opposite direction to that in the above example flows through the PS motor 20, and rotation control in the opposite direction is performed.

【0019】図3は、制御回路23によるチョッパ信号
のデューティ制御を示すフローチャートである。制御回
路23は既にデューティD1を出力しているものとして
説明する。
FIG. 3 is a flow chart showing the duty control of the chopper signal by the control circuit 23. It is assumed that the control circuit 23 has already output the duty D1.

【0020】まず、CPU25は、入力したトルク信号
によって現在のトルク値を認識し、かつ入力したアマチ
ュア電流によって現在PSモータ20を流れる電流を認
識する(ステップS1)。次にCPU25は、認識した
トルク値に基づいて、あらかじめ定められた算出法にし
たがって出力すべきチョッパ信号のデューティD2を決
定し(ステップS2)、そして既に出力しているデュー
ティD1と、認識したアマチュア電流Iaと、記憶して
いる電源21の電圧Ve、PSモータ20のアマチュア
抵抗Ra及び逆起電力定数Keに基づいて、下記の式
(1)にしたがってPSモータ20の回転角速度Wを算
出する(ステップS3)。 W=(Ve・D1−Ra・Ia)/Ke ・・・ (1) 上記式(1)は、PSモータ20に対する印加電圧Va
が次式(2)で表されることに基づいている。 Va=Ve・D1=Ra・Ia+Ke・W ・・・ (2) ここで求める回転角速度Wは、既に出力されたデューテ
ィD1でのPSモータ20の回転角速度である。
First, the CPU 25 recognizes the current torque value based on the input torque signal and the current flowing through the PS motor 20 based on the input amateur current (step S1). Next, the CPU 25 determines the duty D2 of the chopper signal to be output according to a predetermined calculation method based on the recognized torque value (step S2), and determines the already output duty D1 and the recognized amateur. Based on the current Ia, the stored voltage Ve of the power supply 21, the amateur resistance Ra of the PS motor 20 and the back electromotive force constant Ke, the rotational angular velocity W of the PS motor 20 is calculated according to the following equation (1) ( Step S3). W = (Ve · D1-Ra · Ia) / Ke (1) The above formula (1) is applied voltage Va to the PS motor 20.
Is expressed by the following equation (2). Va = Ve · D1 = Ra · Ia + Ke · W (2) The rotational angular velocity W obtained here is the rotational angular velocity of the PS motor 20 at the already output duty D1.

【0021】続いてCPU25は、上記の方法で求めた
回転角速度Wが規定の上限値Mを越えているかどうか
(W≦M)を判断し(ステップS4)、回転角速度Wが
上限値M以下である場合(ステップS4、YES)、ス
テップS2で求めたデューティD2をデューティ出力値
D1として(ステップS7)Hブリッジ回路22に出力
する(ステップS8)。このときPSモータ20の回転
方向に応じてモータ正転信号あるいはモータ逆転信号が
共に出力され、PSモータ20の正回転あるいは逆回転
が制御される。
Subsequently, the CPU 25 determines whether the rotational angular velocity W obtained by the above method exceeds the prescribed upper limit value M (W≤M) (step S4), and the rotational angular velocity W is below the upper limit value M. If there is (step S4, YES), the duty D2 obtained in step S2 is output as the duty output value D1 (step S7) to the H bridge circuit 22 (step S8). At this time, the motor forward rotation signal or the motor reverse rotation signal is output together depending on the rotation direction of the PS motor 20, and the forward rotation or the reverse rotation of the PS motor 20 is controlled.

【0022】ステップS4において回転角速度Wが上限
値Mを越えていると判断された場合(ステップS4、N
O)、CPU25はステップS2で求めたデューティD
2が前回出力されたデューティD1よりも小さいかどう
か(D1>D2)を判断し(ステップS5)、デューテ
ィ(D2)がデューティ(D1)よりも小さい場合(ス
テップS5、YES)ステップS2で求めたデューティ
D2を出力値D1として(ステップS7)出力する(ス
テップS8)。
When it is determined in step S4 that the rotational angular velocity W exceeds the upper limit M (steps S4, N
O), the CPU 25 determines the duty D calculated in step S2.
It is determined whether 2 is smaller than the previously output duty D1 (D1> D2) (step S5). If the duty (D2) is smaller than the duty (D1) (step S5, YES), it is determined in step S2. The duty D2 is output as the output value D1 (step S7) and output (step S8).

【0023】ステップS5においてデューティD2が前
回出力したデューティD1以上であると判断された場合
(ステップS5、NO)、CPU25は今回出力するデ
ューティの値を前回出力したデューティD1から規定値
だけ減少させた値に設定して(ステップS6)出力す
る。なお、ステップS6では、今回出力するデューティ
の値を前回出力したデューティD1から一定の割合だけ
減少させた値に設定してもよい。
When it is determined in step S5 that the duty D2 is equal to or greater than the duty D1 output last time (step S5, NO), the CPU 25 reduces the value of the duty output this time from the duty D1 output last time by the specified value. The value is set (step S6) and output. In step S6, the value of the duty output this time may be set to a value obtained by reducing the duty D1 output last time by a fixed ratio.

【0024】上記の方法によれば、予測したPSモータ
20の回転数に基づいて制御信号のデューティを制限す
ることにより、PSモータ20の回転数を制限すること
ができる。従って、ハンドルの回し始め等PSモータ2
0の回転数が高くなくしかも大きなデューティをPSモ
ータ20にかけたいときには、最高100%のデューテ
ィでハンドルを回転させることができ、かつ、ハンドル
回動限界点付近におけるハンドルの高回転によるメカ系
の損傷を防ぐことができる。
According to the above method, the number of revolutions of the PS motor 20 can be limited by limiting the duty of the control signal based on the predicted number of revolutions of the PS motor 20. Therefore, the PS motor 2
When the rotation speed of 0 is not high and it is desired to apply a large duty to the PS motor 20, the steering wheel can be rotated with a maximum duty of 100%, and the mechanical system is damaged by the high rotation of the steering wheel near the steering wheel rotation limit point. Can be prevented.

【0025】図4は、上記の制御とは異なる第2の制御
例を示すフローチャートである。以下、同図に基づいて
第2の制御について説明するが、図3のフローチャート
において説明したステップと同じステップには同じ番号
を付してその詳細な説明は省略する。ここで、制御回路
23は予め右への移動距離の最大値L+ 及び左への移動
距離の最大値L- を記憶しているものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing a second control example different from the above control. Hereinafter, the second control will be described based on the figure, but the same steps as the steps described in the flowchart of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. Here, it is assumed that the control circuit 23 stores in advance the maximum value L + of the moving distance to the right and the maximum value L− of the moving distance to the left.

【0026】まず、ステップS1でトルク値及びモータ
電流を入力し、ステップS2でデューティD2を、また
ステップS3でモータ回転数Wをそれぞれ決定して、C
PU25はステアリングの移動距離(回転量)Lを算出
する(ステップS10)。このとき、移動距離Lはモー
タ回転数Wを積分することにより求めることができる。
また、このとき右への移動距離は+で表し、左への移動
距離は−で表すものとする。次に、算出した移動距離L
が0以上であるかどうかを判定する(ステップS1
1)。移動距離Lが0以上の場合(ステップS11、Y
ES)、Lが右への移動距離の最大値を表すL+ よりも
小さいかどうかを判定し(ステップS12)、小さい場
合は(ステップS12、YES)そのままステップS1
6へと進み、小さくない場合は(ステップS12、N
O)L+ を現在のLの値に更新して(ステップS13)
ステップS16へと進む。ステップS11において、移
動距離Lが0よりも小さいと判定された場合(ステップ
S11、NO)、Lが左への移動距離の最大値を表すL
- よりも大きいかどうかを判定し(ステップS14)、
大きい場合は(ステップS14、YES)そのままステ
ップS16へと進み、大きくない場合は(ステップS1
4、NO)L- を現在のLの値に更新して(ステップS
15)ステップS16へと進む。
First, the torque value and the motor current are input in step S1, the duty D2 is determined in step S2, and the motor rotation speed W is determined in step S3.
The PU 25 calculates the moving distance (rotation amount) L of the steering wheel (step S10). At this time, the moving distance L can be obtained by integrating the motor rotation speed W.
At this time, the moving distance to the right is represented by +, and the moving distance to the left is represented by-. Next, the calculated moving distance L
Is determined to be 0 or more (step S1
1). When the moving distance L is 0 or more (step S11, Y
ES), it is determined whether or not L is smaller than L + representing the maximum value of the movement distance to the right (step S12), and if smaller (step S12, YES), step S1 as it is
6 and if not smaller (step S12, N
O) Update L + to the current value of L (step S13)
It proceeds to step S16. When it is determined in step S11 that the moving distance L is smaller than 0 (step S11, NO), L represents the maximum value of the moving distance to the left.
-Is determined to be greater than (step S14),
If it is larger (step S14, YES), the process proceeds directly to step S16. If it is not larger (step S1)
4, NO) L- is updated to the current value of L (step S
15) Go to step S16.

【0027】ステップS16では、L+ の絶対値とL-
の絶対値との合計が規定値以上であるかどうかが判定さ
れる。この規定値はハンドルエンドからエンドまでの移
動距離に近い値に設定されている。絶対値の合計が規定
値よりも小さい場合(ステップS16、NO)、ステッ
プS2で求めたデューティD2を出力デューティD1と
して(ステップS7)出力する(ステップS8)。絶対
値の合計が規定値以上であった場合(ステップS16、
YES)、L+ 及びL- をそれぞれハンドルの右エンド
値及び左エンド値とみなし、右方向の制御開始点L1+を
L+ −ΔLとして、また、左方向の制御開始点L1-をL
- +ΔLとしてそれぞれ設定する(ステップS17)。
ここでΔLは、ハンドルエンドからモータ回転数をおと
す制御をかける点までの距離を表している。次に、移動
距離LがL1-よりも大きくかつL1+よりも小さいかどう
かが判定され(ステップS18)、Lがこの条件を満た
す場合は(ステップS18、YES)、ステップS2で
求めたデューティD2を出力デューティD1として(ス
テップS7)出力する(ステップS8)。Lがステップ
S18の条件を満たさない場合(ステップS18、N
O)、図3のステップS4〜S6のフローへと進み、モ
ータ回転数が上限値Mを越えた場合にデューティ制限を
かける。
In step S16, the absolute value of L + and L-
It is determined whether the sum of the absolute value of and the absolute value of is greater than or equal to the specified value. This prescribed value is set to a value close to the moving distance from the handle end to the end. When the total of the absolute values is smaller than the specified value (step S16, NO), the duty D2 obtained in step S2 is output as the output duty D1 (step S7) and output (step S8). When the sum of absolute values is equal to or greater than the specified value (step S16,
YES), L + and L- are regarded as the right end value and the left end value of the steering wheel, respectively, and the control start point L1 + in the right direction is L + -ΔL, and the control start point L1- in the left direction is L
-+ ΔL are set respectively (step S17).
Here, ΔL represents the distance from the handle end to the point where control is performed to reduce the motor rotation speed. Next, it is determined whether or not the moving distance L is larger than L1− and smaller than L1 + (step S18). If L satisfies this condition (step S18, YES), the duty D2 obtained in step S2 is set. The output duty D1 is output (step S7) (step S8). When L does not satisfy the condition of step S18 (step S18, N
O), the flow proceeds to steps S4 to S6 in FIG. 3, and when the motor rotation speed exceeds the upper limit M, duty limitation is applied.

【0028】上記制御では、ハンドルにトルクがかかっ
ていない状態をほぼハンドル中立点とみなし、モータ回
転数Wの積分によりハンドルの回動限を予想することが
できる。また、車両の走行中、車両は直進しているもの
としてその時のハンドル位置をハンドル中立点として、
その値によりハンドルエンドを計算することもできる。
In the above control, the state where no torque is applied to the steering wheel is regarded as the steering wheel neutral point, and the rotation limit of the steering wheel can be predicted by integrating the motor rotation speed W. Also, while the vehicle is running, the vehicle is going straight and the steering wheel position at that time is the steering wheel neutral point,
The handle end can also be calculated from that value.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、ハンドル回転時にハン
ドル回動限界点付近では回転速度が速すぎる場合回転速
度が制限されるので、ハンドル回動限界点におけるメカ
系のぶつかり及びそれによるトラブル発生が効果的に防
止され、しかもハンドル回転開始時など大きな操舵補助
力が必要なときには充分な操舵補助力を発生させること
ができる。
According to the present invention, if the rotation speed is too high near the handle rotation limit point when the handle is rotated, the rotation speed is limited. Therefore, the mechanical system collides with the handle rotation limit point and troubles are caused thereby. Can be effectively prevented, and a sufficient steering assist force can be generated when a large steering assist force is required such as when the steering wheel starts to rotate.

【0030】また、本発明によれば、ハンドル回転に起
因するメカ系のトラブルを防止し、かつ優れた操縦性能
及び操縦感覚を得ることのできる電動パワーステアリン
グ装置を、モータの回転センサや舵角センサ等の特別な
装置を用いることなく提供することができる。これは、
PSモータ回転センサや舵角センサ等があらかじめ車両
に設置されていない、例えばフォークリフト等の産業車
両に対して本発明を適用する場合、新たに回転センサや
舵角センサ等を追加する必要がないので、発明を低コス
トで実現することができ特に有利である。
Further, according to the present invention, an electric power steering system capable of preventing mechanical troubles due to steering wheel rotation and obtaining excellent maneuverability and maneuverability is provided with a motor rotation sensor and a steering angle. It can be provided without using a special device such as a sensor. this is,
When the present invention is applied to an industrial vehicle, such as a forklift, for which a PS motor rotation sensor, a steering angle sensor, etc. are not installed in advance in the vehicle, it is not necessary to newly add a rotation sensor, a steering angle sensor, etc. It is particularly advantageous that the invention can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による電動式パワーステアリング装置の
基本構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention.

【図2】本発明による電動式パワーステアリング装置の
実施例の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an embodiment of an electric power steering device according to the present invention.

【図3】本実施例の制御回路よるデューティ信号の制御
方法を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a method of controlling a duty signal by the control circuit of this embodiment.

【図4】本実施例の制御回路よるデューティ信号の他の
制御方法を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing another method of controlling the duty signal by the control circuit of this embodiment.

【図5】従来の電動式パワーステアリング装置の構成を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional electric power steering device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 PSモータ 11 電源 12 ステアリング 13 PSモータ駆動回路 14 制御装置 15 トルク検出器 20 PSモータ 21 電源 22 Hブリッジ回路 23 制御回路 24 トルクセンサ 25 CPU 26、27、28 アンプ 33A〜33D トランジスタ 34A〜34D フライホイールダイオード 35A〜35D ドライブ回路 36A、36B シャント抵抗 37A、37B 接続点 10 PS Motor 11 Power Supply 12 Steering 13 PS Motor Drive Circuit 14 Control Device 15 Torque Detector 20 PS Motor 21 Power Supply 22 H Bridge Circuit 23 Control Circuit 24 Torque Sensor 25 CPU 26, 27, 28 Amplifier 33A to 33D Transistor 34A to 34D Fly Wheel diode 35A-35D Drive circuit 36A, 36B Shunt resistor 37A, 37B Connection point

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両のステアリングの操舵トルクに応じ
て操舵補助力を発生させる電動式パワーステアリング装
置であって、 該操舵補助力を発生させるパワーステアリングモータ
と、 電源から該パワーステアリングモータに電力を供給して
該パワーステアリングモータを駆動するモータ駆動手段
と、 前記操舵トルクに基づいて前記モータ駆動手段を制御す
る制御信号を決定するとともに、既に出力されている該
制御信号、前記電源の電圧、及び前記パワーステアリン
グモータの巻線抵抗と駆動電流と逆起電力定数に基づい
て前記パワーステアリングモータの回転速度を予測し、
予測した該回転速度に基づいて前記決定された制御信号
を調節し、調節した該制御信号によって前記モータ駆動
手段を制御して前記パワーステアリングモータに供給さ
れる電力を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
るパワーステアリング制御装置。
1. An electric power steering device for generating a steering assist force according to a steering torque of a steering of a vehicle, comprising: a power steering motor for generating the steering assist force; and an electric power from a power source to the power steering motor. A motor drive unit that supplies the power steering motor and determines a control signal that controls the motor drive unit based on the steering torque, and outputs the control signal that has already been output, the voltage of the power supply, and Predicting the rotation speed of the power steering motor based on the winding resistance of the power steering motor, the drive current, and the back electromotive force constant,
Control means for adjusting the determined control signal based on the predicted rotation speed, and controlling the motor drive means by the adjusted control signal to control the electric power supplied to the power steering motor. A power steering control device characterized by the above.
【請求項2】 前記制御手段は、前記パワーステアリン
グモータの前記回転速度が所定の値を越えた場合、前記
制御信号を調節して前記パワーステアリングモータに供
給される電力を低下させることを特徴とする請求項1に
記載のパワーステアリング装置。
2. The control means adjusts the control signal to reduce the power supplied to the power steering motor when the rotation speed of the power steering motor exceeds a predetermined value. The power steering device according to claim 1.
【請求項3】 前記制御手段は、前記ステアリングが規
定の値を越えて回転し、かつ前記パワーステアリングモ
ータの前記回転速度が所定の値を越えた場合、前記制御
信号を調節して前記パワーステアリングモータに供給さ
れる電力を低下させることを特徴とする請求項1に記載
のパワーステアリング装置。
3. The power steering means adjusts the control signal when the steering wheel rotates beyond a prescribed value and the rotation speed of the power steering motor exceeds a prescribed value. The power steering device according to claim 1, wherein the power supplied to the motor is reduced.
【請求項4】 前記モータ駆動手段は4つのスイッチン
グ素子を備えたHブリッジ回路からなり、前記制御手段
は該4つのスイッチング素子の1つに供給するチョッパ
信号のデューティを調節することにより前記パワーステ
アリングモータに供給される電力を制御することを特徴
とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。
4. The power steering means comprises an H-bridge circuit having four switching elements, and the control means adjusts the duty of a chopper signal supplied to one of the four switching elements. The power steering device according to claim 1, wherein electric power supplied to the motor is controlled.
【請求項5】 前記制御手段は、前記パワーステアリン
グモータの前記回転速度が所定の値を越えた場合、前記
チョッパ信号の前記デューティを減少させることによ
り、前記パワーステアリングモータに供給される電力を
低下させることを特徴とする請求項4に記載のパワース
テアリング装置。
5. The control means reduces the electric power supplied to the power steering motor by reducing the duty of the chopper signal when the rotation speed of the power steering motor exceeds a predetermined value. The power steering device according to claim 4, wherein
【請求項6】 電動式パワーステアリング装置を搭載し
た車両において、パワーステアリングモータによって操
舵トルクに応じた操舵補助力を発生させるパワーステア
リング制御方法であって、 該操舵トルクを検出するステップと、 該操舵トルクに基づいて該パワーステアリングモータを
制御する制御信号を決定するステップと、 決定した該制御信号、該パワーステアリングモータに供
給される電圧、及び該パワーステアリングモータの駆動
抵抗と駆動電流と逆起電力定数に基づいて該パワーステ
アリングモータの回転速度を予測するステップと、 予測した該回転速度に基づいて該制御信号を調節し、調
節した該制御信号によって該パワーステアリングモータ
に供給される電力を制御するステップとを含むことを特
徴とするパワーステアリング制御方法。
6. A power steering control method for generating a steering assist force according to a steering torque by a power steering motor in a vehicle equipped with an electric power steering device, the step comprising: detecting the steering torque; Determining a control signal for controlling the power steering motor based on the torque, the determined control signal, the voltage supplied to the power steering motor, the drive resistance and the drive current of the power steering motor, and the back electromotive force Predicting the rotation speed of the power steering motor based on a constant, adjusting the control signal based on the predicted rotation speed, and controlling the power supplied to the power steering motor by the adjusted control signal A power steering system including steps and Grayed control method.
【請求項7】 前記パワーステアリングモータの前記回
転速度が所定の値を越えた場合、前記制御信号によって
前記パワーステアリングモータに供給される電力を低下
させることを特徴とする請求項6に記載のパワーステア
リング制御方法。
7. The power according to claim 6, wherein when the rotation speed of the power steering motor exceeds a predetermined value, the power supplied to the power steering motor is reduced by the control signal. Steering control method.
【請求項8】 前記車両のステアリングを規定の値を越
えて回転させ、かつ前記パワーステアリングモータの前
記回転速度が所定の値を越えた場合、前記制御信号によ
って前記パワーステアリングモータに供給される電力を
低下させることを特徴とする請求項6に記載のパワース
テアリング制御方法。
8. The electric power supplied to the power steering motor by the control signal when the steering of the vehicle is rotated beyond a prescribed value and the rotation speed of the power steering motor exceeds a prescribed value. The power steering control method according to claim 6, further comprising:
【請求項9】 前記パワーステアリングモータは4つの
スイッチング素子を備えたHブリッジ回路によって駆動
され、該4つのスイッチング素子の1つに供給するチョ
ッパ信号のデューティを調節することにより前記パワー
ステアリングモータに供給される電力を制御することを
特徴とする請求項6に記載のパワーステアリング制御方
法。
9. The power steering motor is driven by an H bridge circuit having four switching elements, and is supplied to the power steering motor by adjusting the duty of a chopper signal supplied to one of the four switching elements. 7. The power steering control method according to claim 6, further comprising controlling the generated electric power.
【請求項10】 前記パワーステアリングモータの前記
回転速度が所定の値を越えた場合、前記チョッパ信号の
前記デューティを減少させることにより、前記パワース
テアリングモータに供給される電力を低下させることを
特徴とする請求項9に記載のパワーステアリング制御方
法。
10. The electric power supplied to the power steering motor is reduced by reducing the duty of the chopper signal when the rotation speed of the power steering motor exceeds a predetermined value. The power steering control method according to claim 9.
【請求項11】 前記車両は産業車両であることを特徴
とする請求項1記載のパワーステアリング制御装置。
11. The power steering control device according to claim 1, wherein the vehicle is an industrial vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006248252A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Nsk Ltd Control device of electric power steering device

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006248252A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Nsk Ltd Control device of electric power steering device
JP4639861B2 (en) * 2005-03-08 2011-02-23 日本精工株式会社 Control device for electric power steering device

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