JP3284785B2 - Control device for electric power steering device - Google Patents
Control device for electric power steering deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電動パワ−ステアリ
ング装置の制御装置に関し、特にそのモ−タ電流検出手
段の故障を検出できる電動パワ−ステアリング装置の制
御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an electric power steering device, and more particularly to a control device for an electric power steering device capable of detecting a failure of a motor current detecting means.
【０００２】[0002]
【従来の技術】車両用の電動パワ−ステアリング装置
は、操向ハンドルの操作によりステアリングシヤフトに
発生する操舵トルクと車速を検出し、その検出信号に基
づいてモ−タを駆動して操向ハンドルの操舵力を補助す
るものである。このような電動式パワ−ステアリング装
置の制御は電子制御回路で実行されるが、その制御の概
要は、トルクセンサで検出された操舵トルクと車速セン
サで検出された車速に基づいてモ−タに供給する電流の
大きさを演算し、その演算結果に基づいてモ−タに供給
する電流を制御する。2. Description of the Related Art An electric power steering apparatus for a vehicle detects a steering torque and a vehicle speed generated in a steering shaft by operating a steering handle, and drives a motor based on the detected signal to drive a steering handle. This assists the steering force. The control of such an electric power steering device is performed by an electronic control circuit. The outline of the control is based on the steering torque detected by the torque sensor and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. The magnitude of the supplied current is calculated, and the current supplied to the motor is controlled based on the calculation result.
【０００３】即ち、電子制御回路は、操向ハンドルが操
作されて操舵トルクが発生しているときに、検出された
車速が零あるいは低速の場合は大きな操舵補助力を供給
し、検出された車速が速い場合は小さな操舵補助力を供
給するように操向ハンドルの操舵力と車速に応じてモ−
タに供給する電流を制御することで、走行状態に応じた
最適の操舵補助力を与えることができるものである。That is, the electronic control circuit supplies a large steering assist force when the detected vehicle speed is zero or low speed when the steering wheel is operated to generate a steering torque, and the detected vehicle speed is If the vehicle speed is high, the motor is driven according to the steering force of the steering wheel and the vehicle speed to supply a small steering assist force.
By controlling the current supplied to the motor, an optimum steering assist force according to the traveling state can be given.
【０００４】この種の装置では、実際にモ−タに流れる
電流が、操舵トルクや車速に基づいて演算されたモ−タ
電流の制御目標値に一致するようフイ−ドバツク制御を
行なつており、このためにモ−タに流れる電流を検出す
るモ−タ電流検出手段を備えている。In this type of apparatus, feedback control is performed so that the current actually flowing through the motor coincides with the control target value of the motor current calculated based on the steering torque and the vehicle speed. For this purpose, a motor current detecting means for detecting a current flowing through the motor is provided.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たモ−タ電流検出手段が故障した場合は正確なモ−タ電
流を測定することができず、この結果、必要以上の電流
がモ−タに流れて過大な操舵補助力を供給したり、或い
はモ−タに必要なだけの電流が流れず、十分な操舵補助
力を供給できないという不都合が発生することになる。However, if the motor current detecting means fails, an accurate motor current cannot be measured, and as a result, more current than necessary is supplied to the motor. The motor may flow to supply an excessive steering assist force, or the motor may not supply a necessary current, and a sufficient steering assist force may not be supplied.
【０００６】さらに、モ−タに電流を流してモ−タ電流
検出手段の動作を確認するときにモ−タが回転してしま
うと、モ−タ軸とステアリング機構が結合している状態
では操向ハンドルが回転してしまい、不測の事故が発生
するおそれがある。この発明は、上記課題を解決するこ
とを目的とする。Further, if the motor rotates when a current is supplied to the motor to check the operation of the motor current detecting means, the motor shaft may be connected to the steering mechanism. The steering handle may rotate, causing an unexpected accident. An object of the present invention is to solve the above problems.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、少なくともステアリングシヤフトに発生
する操舵トルク信号に基づいてステアリング機構に操舵
補助力を与えるモ−タの出力を制御する制御手段を備え
た電動パワ−ステアリング装置の制御装置において、モ
−タ電流検出手段を備え、前記制御手段は、モ−タの電
気的時定数よりも十分に大きく、且つモ−タの機械的時
定数よりも十分に小さい時間だけ前記モ−タに電圧を印
加したとき予測される電流値と、モ−タ電流検出手段に
より検出されたモ−タ電流値に基づいてモ−タ電流検出
手段の故障を判定することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a control means for controlling an output of a motor for applying a steering assisting force to a steering mechanism based at least on a steering torque signal generated in a steering shaft. A control device for an electric power steering apparatus comprising: a motor current detecting means, wherein the control means is sufficiently larger than an electric time constant of the motor and a mechanical time constant of the motor. The motor current detecting means fails based on a current value predicted when a voltage is applied to the motor for a sufficiently shorter time and a motor current value detected by the motor current detecting means. Is determined.
【０００８】そして、前記予測される電流値は、ステア
リング機構の静止摩擦トルクに対応する電流値以下にな
るようにするとよい。It is preferable that the predicted current value is equal to or less than a current value corresponding to the static friction torque of the steering mechanism.
【０００９】[0009]
【作用】モ−タ端子電圧とモ−タの内部抵抗から求めた
モ−タ電流の予測値と、モ−タの機械的時定数Ｔm より
も十分に小さくモ−タの電気的時定数Ｔe よりも十分に
大きい時間Ｔ（Ｔe ＜＜Ｔ＜＜Ｔm ）だけモ−タに電圧
を印加してモ−タの角速度ωが零、即ち殆どモ−タが回
転しない状態におけるモ−タ電流の検出値とを比較し、
モ−タ電流の予測値と検出値との差が所定の許容範囲を
越えているとき、モ−タ電流検出手段の故障と判定す
る。このとき、予測される電流値をステアリング機構の
静止摩擦トルクに対応する電流値以下になるようにモ−
タ印加電圧を設定すれば、モ−タが回転しない条件を完
全に満たすことができる。The motor current predicted value obtained from the motor terminal voltage and the motor internal resistance is sufficiently smaller than the motor mechanical time constant Tm and the motor electric time constant Te. When a voltage is applied to the motor for a time T (Te << T << Tm) which is sufficiently longer than the time, the angular velocity .omega. Of the motor is zero, that is, the motor current in a state where the motor hardly rotates. Compare with the detected value,
When the difference between the predicted value and the detected value of the motor current exceeds a predetermined allowable range, it is determined that the motor current detecting means has failed. At this time, the motor is controlled so that the predicted current value becomes equal to or less than the current value corresponding to the static friction torque of the steering mechanism.
By setting the motor applied voltage, the condition that the motor does not rotate can be completely satisfied.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１は、この発明を実施するに適した電動パワ−ステア
リング装置の構成の概略を説明する図で、操向ハンドル
１の軸２は減速ギア４、ユニバ−サルジョイント５ａ、
５ｂ、ピニオンラツク機構７を経て操向車輪のタイロツ
ド８に結合されている。軸２には操向ハンドル１の操舵
トルクを検出するトルクセンサ３が設けられており、ま
た、操舵力を補助するモ−タ１０がクラツチ９、減速ギ
ア４を介して軸２に結合している。Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of an electric power steering apparatus suitable for carrying out the present invention. A shaft 2 of a steering handle 1 includes a reduction gear 4, a universal joint 5a,
5b, which is connected to a tie rod 8 of a steered wheel via a pinion rack mechanism 7. The shaft 2 is provided with a torque sensor 3 for detecting the steering torque of the steering handle 1, and a motor 10 for assisting the steering force is connected to the shaft 2 via a clutch 9 and a reduction gear 4. I have.
【００１１】パワ−ステアリング装置を制御する電子制
御回路１３は、バツテリ１４からイグニツシヨンキ−１
１を経て電力が供給される。電子制御回路１３は、トル
クセンサ３で検出された操舵トルクと車速センサ１２で
検出された車速に基づいて電流指令演算を行い、演算さ
れた電流指令値に基づいてモ−タ１０に供給する電流ｉ
を制御する。An electronic control circuit 13 for controlling the power steering device is supplied from the battery 14 to an ignition key-1.
Power is supplied via 1. The electronic control circuit 13 performs a current command calculation based on the steering torque detected by the torque sensor 3 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12, and supplies a current to the motor 10 based on the calculated current command value. i
Control.
【００１２】クラツチ９は電子制御回路１３により制御
される。クラツチ９は通常の動作状態では結合してお
り、電子制御回路１３によりパワ−ステアリング装置の
故障と判断された時、及び電源がＯＦＦとなつている時
に切離される。The clutch 9 is controlled by an electronic control circuit 13. The clutch 9 is engaged in a normal operation state, and is disconnected when the electronic control circuit 13 determines that the power steering device has failed and when the power is off.
【００１３】図２は、電子制御回路１３のブロツク図で
ある。この実施例では電子制御回路１３は主としてＣＰ
Ｕから構成されるが、ここではそのＣＰＵ内部において
プログラムで実行される機能を示してある。例えば、位
相補償器２１は独立したハ−ドウエアとしての位相補償
器２１を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補
償機能を示す。なお、電子制御回路１３をＣＰＵで構成
せず、これらの機能要素をそれぞれ独立したハ−ドウエ
ア（電子回路）で構成できることは言うまでもない。FIG. 2 is a block diagram of the electronic control circuit 13. In this embodiment, the electronic control circuit 13 is mainly composed of CP
U, but here the functions executed by the program inside the CPU are shown. For example, the phase compensator 21 does not indicate the phase compensator 21 as independent hardware, but indicates a phase compensation function executed by the CPU. Needless to say, the electronic control circuit 13 can be constituted by independent hardware (electronic circuit) without using a CPU.
【００１４】以下、電子制御回路１３の機能と動作を説
明する。トルクセンサ３から入力された操舵トルク信号
は、位相補償器２１で操舵系の安定を高めるために位相
補償され、電流指令演算器２２に入力される。また、車
速センサ１２で検出された車速も電流指令演算器２２に
入力される。The function and operation of the electronic control circuit 13 will be described below. The steering torque signal input from the torque sensor 3 is phase-compensated by the phase compensator 21 to enhance the stability of the steering system, and is input to the current command calculator 22. The vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 12 is also input to the current command calculator 22.
【００１５】電流指令演算器２２は、入力されたトルク
信号と車速信号に基づいて所定の演算式によりモ−タ１
０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉを決
定する。The current command calculator 22 is a motor 1 based on a predetermined calculation formula based on the input torque signal and vehicle speed signal.
A current command value I which is a control target value of the current supplied to 0 is determined.
【００１６】比較器２３、微分補償器２４、比例演算器
２５及び積分演算器２６から構成される回路は、実際の
モ−タ電流値ｉが電流指令値Ｉに一致するようにフイ−
ドバツク制御を行う回路である。The circuit composed of the comparator 23, the differential compensator 24, the proportional calculator 25 and the integral calculator 26 has a filter so that the actual motor current value i matches the current command value I.
This is a circuit that performs feedback control.
【００１７】比例演算器２５では、電流指令値Ｉと実際
のモ−タ電流値ｉとの差に比例した比例値が出力され
る。さらに比例演算器２５の出力信号はフイ−ドバツク
系の特性を改善するため積分演算器２６において積分さ
れ、差の積分値の比例値が出力される。The proportional calculator 25 outputs a proportional value proportional to the difference between the current command value I and the actual motor current value i. Further, the output signal of the proportional calculator 25 is integrated in the integrating calculator 26 in order to improve the characteristics of the feedback system, and the proportional value of the integrated value of the difference is output.
【００１８】微分補償器２４では、電流指令演算器２２
で演算された電流指令値Ｉに対する実際にモ−タに流れ
るモ−タ電流値ｉの応答速度を高めるため、電流指令値
Ｉの微分値が出力される。The differential compensator 24 includes a current command calculator 22
In order to increase the response speed of the motor current value i actually flowing to the motor with respect to the current command value I calculated in the above, a differential value of the current command value I is output.
【００１９】微分補償器２４から出力された電流指令値
Ｉの微分値、比例演算器２５から出力された電流指令値
と実際のモ−タ電流値との差に比例した比例値、及び積
分演算器２６から出力された積分値は、加算器２７にお
いて加算演算され、演算結果である電流制御値がモ−タ
駆動信号としてモ−タ駆動回路４１に出力される。The differential value of the current command value I output from the differential compensator 24, the proportional value proportional to the difference between the current command value output from the proportional calculator 25 and the actual motor current value, and integral calculation The integrated value output from the unit 26 is subjected to an addition operation in the adder 27, and the current control value as the operation result is output to the motor drive circuit 41 as a motor drive signal.
【００２０】図３にモ−タ駆動回路４１の構成の一例を
示す。モ−タ駆動回路４１は加算器２７から入力された
電流制御値をＰＷＭ信号と電流方向信号とに分離変換す
る変換部４４、ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ4 、及びそれ等のゲ−
トを開閉駆動するＦＥＴゲ−ト駆動回路４５等からな
る。なお、昇圧電源４６はＦＥＴ1 、ＦＥＴ2 のハイサ
イド側を駆動する電源である。FIG. 3 shows an example of the configuration of the motor drive circuit 41. The motor drive circuit 41 converts the current control value input from the adder 27 into a PWM signal and a current direction signal, and converts the current control value into a PWM signal and a current direction signal.
It comprises an FET gate drive circuit 45 for opening and closing the gate. The boost power supply 46 is a power supply for driving the high side of the FET1 and the FET2.
【００２１】ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）は、Ｈブ
リツジ接続されたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）スイ
ツチング素子ＦＥＴ1 〜ＦＥＴ2 のゲ−トを駆動する信
号で、加算器２７において演算された電流制御値の絶対
値によりＰＷＭ信号のデユ−テイ比（ＦＥＴのゲ−トを
ＯＮ／ＯＦＦする時間比）が決定される。The PWM signal (pulse width modulation signal) is a signal for driving the gates of the H bridge-connected FETs (field effect transistors) switching elements FET1 and FET2, and is a current control value calculated by the adder 27. The duty ratio of the PWM signal (the time ratio for turning on / off the gate of the FET) is determined by the absolute value.
【００２２】電流方向信号は、モ−タに供給する電流の
方向を指示する信号で、加算器２７において演算された
電流制御値の符号（正負）により決定される信号であ
る。The current direction signal is a signal indicating the direction of the current supplied to the motor and is determined by the sign (positive or negative) of the current control value calculated by the adder 27.
【００２３】ＦＥＴ1 とＦＥＴ2 は前記したＰＷＭ信号
のデユ−テイ比に基づいてゲ−トがＯＮ／ＯＦＦされる
スイツチング素子で、モ−タに流れる電流の大きさを制
御するためのスイツチング素子である。また、ＦＥＴ3
とＦＥＴ4 は前記した電流方向信号に基づいてゲ−トが
ＯＮ或いはＯＦＦされる（一方がＯＮの時、他方はＯＦ
Ｆとなる）スイツチング素子で、モ−タに流れる電流の
方向、即ちモ−タの回転方向を切り換えるスイツチング
素子である。FET1 and FET2 are switching elements whose gates are turned ON / OFF based on the duty ratio of the PWM signal, and are switching elements for controlling the magnitude of the current flowing to the motor. . Also, FET3
And the gate of the FET 4 is turned ON or OFF based on the above-mentioned current direction signal (when one is ON, the other is OF).
F), which is a switching element for switching the direction of the current flowing through the motor, that is, the direction of rotation of the motor.
【００２４】ＦＥＴ3 が導通状態にあるときは、電流は
ＦＥＴ1 、モ−タ１０、ＦＥＴ3 、抵抗Ｒ1 を経て流
れ、モ−タ１０に正方向の電流が流れる。また、ＦＥＴ
4 が導通状態にあるときは、電流はＦＥＴ2 、モ−タ１
０、ＦＥＴ4 、抵抗Ｒ2 を経て流れ、モ−タ１０に負方
向の電流が流れる。When FET3 is conductive, current flows through FET1, motor 10, FET3, and resistor R1, and a positive current flows through motor 10. Also, FET
4 is conducting, the current flows through FET2, motor 1
0, the current flows through the FET4 and the resistor R2, and a negative current flows through the motor 10.
【００２５】モ−タ電流検出回路４２は、抵抗Ｒ1 の両
端における電圧降下に基づいて正方向電流の大きさを検
出し、また、抵抗Ｒ2 の両端における電圧降下に基づい
て負方向電流の大きさを検出する。検出された実際のモ
−タ電流値は比較器２３にフイ−ドバツクして入力され
る（図２参照）。The motor current detection circuit 42 detects the magnitude of the positive current based on the voltage drop across the resistor R1, and detects the magnitude of the negative current based on the voltage drop across the resistor R2. Is detected. The detected actual motor current value is fed back to the comparator 23 and input (see FIG. 2).
【００２６】以上説明した電子制御回路は、操向ハンド
ルが操作されて操舵トルクが発生しているときに、検出
された操舵トルクが大きく、また検出された車速が零あ
るいは低速の場合は電流指令値Ｉを大きく設定し、検出
された操舵トルクが小さく、また検出された車速が速い
場合は電流指令値Ｉを小さく設定するから、走行状態に
応じた最適の操舵補助力を与えることができる。The above-described electronic control circuit is configured such that when the steering wheel is operated and the steering torque is generated, the detected steering torque is large, and when the detected vehicle speed is zero or low, the current command is issued. When the value I is set large and the detected steering torque is small and the detected vehicle speed is fast, the current command value I is set small, so that an optimal steering assist force according to the running state can be given.
【００２７】次に、この発明によるモ−タ電流検出手段
の故障の判定、及び検出結果に基づくフエ−ルセ−フ処
理について説明する。Next, the failure judgment of the motor current detecting means according to the present invention and the fail-safe processing based on the detection result will be described.
【００２８】まず、その原理を説明する。イグニツシヨ
ンキ−１１をＯＮとし、モ−タに電圧Ｖを印加したと
き、モ−タ端子間電圧Ｖとモ−タに流れる電流ｉとの間
には、以下の式（１）の関係がある。First, the principle will be described. When the ignition key 11 is turned on and a voltage V is applied to the motor, the following equation (1) is established between the motor terminal voltage V and the current i flowing through the motor.
【００２９】[0029]
【数１】 ここで、ｋT はモ−タの逆起電力定数、ωはモ−タの角
速度、Ｌはモ−タのインダクタンス、Ｒはモ−タの端子
間抵抗である。(Equation 1) Here, k T is the back electromotive force constant of the motor, ω is the angular velocity of the motor, L is the inductance of the motor, and R is the resistance between the terminals of the motor.
【００３０】モ−タの機械的時定数Ｔm はモ−タの慣性
モ−メントＪをモ−タの粘性抵抗Ｂで割つた値で、Ｔm
＝Ｊ／Ｂで表され、モ−タの電気的時定数Ｔe はモ−タ
のインダクタンスＬをモ−タの抵抗Ｒで割つた値で、Ｔ
e ＝Ｌ／Ｒで表される。The mechanical time constant Tm of the motor is a value obtained by dividing the inertial moment J of the motor by the viscous resistance B of the motor, and
= J / B, and the electric time constant Te of the motor is a value obtained by dividing the inductance L of the motor by the resistance R of the motor.
e = L / R.
【００３１】モ−タの機械的時定数Ｔm よりも十分に小
さく、モ−タの電気的時定数Ｔe よりも十分に大きい時
間Ｔを設定し（Ｔe ＜＜Ｔ＜＜Ｔm ）、初期状態から時
間Ｔだけモ−タに電圧Ｖを印加した場合の、モ−タ電流
ｉとモ−タの角速度ωの過渡特性、及びモ−タ電流をサ
ンプリングする時期を図４により説明する。A time T sufficiently smaller than the mechanical time constant Tm of the motor and sufficiently larger than the electric time constant Te of the motor is set (Te << T << Tm), and from the initial state. The transient characteristics of the motor current i and the angular velocity ω of the motor when the voltage V is applied to the motor for the time T, and the timing of sampling the motor current will be described with reference to FIG.
【００３２】即ち、図４（ａ）はモ−タに印加される電
圧と時間の関係を示すもので、モ−タに電圧Ｖが所定の
時間Ｔだけ印加されることを示している。That is, FIG. 4A shows the relationship between the voltage applied to the motor and the time, and shows that the voltage V is applied to the motor for a predetermined time T.
【００３３】また、図４（ｂ）はモ−タ電流と時間の関
係を示すもので、モ−タに電圧Ｖが印加されるとモ−タ
電流は早い時期に立上がり（モ−タの電気的時定数Ｔe
＜＜電圧Ｖの印加時間Ｔ）、定常電流ｉが流れることを
示している。なお、ｉs は後述するモ−タ電流の予測値
を示している。FIG. 4B shows the relationship between the motor current and time. When a voltage V is applied to the motor, the motor current rises at an early stage (electricity of the motor). Time constant Te
<< The application time T of the voltage V) indicates that the steady current i flows. Incidentally, i s will be described later mode - indicates the predicted value of motor current.
【００３４】図４（ｃ）はモ−タの角速度ωと時間の関
係を示すもので、モ−タに電圧Ｖが印加される時間Ｔの
範囲では、モ−タの機械的時定数Ｔm が大きく、モ−タ
の角速度ωは殆ど零であること、即ち回転しないことを
示している。更に、前記モ−タ電流の予測値ｉs をステ
アリング機構の静止摩擦トルクに対応した値以下になる
ようにモ−タ印加電圧を設定すれば、モ−タが回転しな
い条件を完全に達成することができる。FIG. 4C shows the relationship between the angular velocity ω of the motor and the time. In the range of the time T during which the voltage V is applied to the motor, the mechanical time constant Tm of the motor is reduced. This indicates that the angular velocity ω of the motor is almost zero, that is, does not rotate. Furthermore, the mode - by setting the data applied voltage, mode - - mode so that the predicted value i s of the motor current below a value corresponding to the static friction torque of the steering mechanism motor is fully achieves the condition that does not rotate be able to.
【００３５】また、図４（ｄ）はモ−タ電流を検出する
サンプリング時期を示すもので、モ−タに電圧Ｖを印加
後、Ｔ0 時間後からサンプリングを開始することを示し
ている。FIG. 4D shows a sampling timing for detecting the motor current, and shows that sampling is started from the time T0 after the voltage V is applied to the motor.
【００３６】上記したモ−タ電流ｉとモ−タの角速度ω
の過渡特性によれば、モ−タに電圧Ｖを印加した後、時
間Ｔが経過するよりもやや早い時間Ｔ0 の経過後には、
モ−タ電流は立ち上がり、モ−タには定常電流ｉが流れ
ており、且つこの時点ではモ−タは殆ど回転していない
から、角速度ω及びモ−タ電流ｉの微分値は近似的に零
である。The above-mentioned motor current i and the angular velocity ω of the motor
According to the transient characteristics described above, after the voltage V is applied to the motor, after a lapse of the time T0, which is slightly earlier than the lapse of the time T,
The motor current rises, a steady current i flows through the motor, and the motor is hardly rotating at this time. Therefore, the angular velocity ω and the differential value of the motor current i are approximately It is zero.
【００３７】従つて、前記式（１）は以下の式（２）で
表すことができる。Therefore, the above equation (1) can be expressed by the following equation (2).
【００３８】[0038]
【数２】 従つて、モ−タ電流の予測値ｉs は、モ−タの端子間電
圧Ｖをモ−タの内部抵抗Ｒで割つた以下の式（３）で表
すことができる。(Equation 2) Accordance connexion, motor - predicted value i s of the motor current, motor - data of the terminal voltage V mode - can be represented by the formula (3) below was one divided by the internal resistance R of the motor.
【００３９】[0039]
【数３】 式（３）から明らかなとおり、モ−タ電流の予測値ｉs
にはモ−タの逆起電力ｋT ωや、回生電圧Ｌdi/dt の項
を含まないから、モ−タの逆起電力や回生電圧影響を受
けることなくモ−タ電流の予測値ｉs を推定することが
できる。(Equation 3) As is apparent from equation (3), mode - predicted value i s of the motor current
Does not include the terms of the back electromotive force k T ω of the motor and the regenerative voltage Ldi / dt, so that the predicted value i s of the motor current is not affected by the back electromotive force of the motor or the regenerative voltage. Can be estimated.
【００４０】モ−タへ印加する電圧値はモ−タの端子間
電圧Ｖを直接検出してもよいが、また以下のような手段
で求めることもできる。The value of the voltage applied to the motor may be obtained by directly detecting the voltage V between the terminals of the motor or by the following means.
【００４１】即ち、モ−タの端子間電圧Ｖは、モ−タに
供給される電流制御値（ＰＷＭ信号のデユ−テイ比）と
以下の式（４）で示す関係がある。That is, the voltage V between the terminals of the motor has a relationship with the current control value (duty ratio of the PWM signal) supplied to the motor as shown in the following equation (4).
【００４２】[0042]
【数４】 ここで、ＶBAT はバツテリ電圧 ＤDTY はＰＷＭ信号のデユ−テイ比である。(Equation 4) Here, V BAT is the battery voltage D DTY is the duty ratio of the PWM signal.
【００４３】したがつて、前記モ−タ電流の予測値ｉs
を示す式（３）は、以下の式（５）で表すことができ
る。[0043] it was, but go-between, the model - predicted value i s of data current
Equation (3) indicating the following can be expressed by the following equation (5).
【００４４】[0044]
【数５】 以下、図２によつて、この発明によるモ−タ電流検出手
段の故障の判定、及び検出結果に基づくフエ−ルセ−フ
処理の構成と動作について説明する。(Equation 5) The configuration and operation of the failure determination of the motor current detecting means according to the present invention and the fail-safe processing based on the detection result will be described below with reference to FIG.
【００４５】イグニツシヨンキ−１１をＯＮにすると、
図示しないタイマＴＭにより予め設定された所定時間Ｔ
だけモ−タに電圧が印加される。イグニツシヨンキ−１
１のＯＮはＩ．Ｇ．キ−ＯＮ検出器３１により検出さ
れ、検出信号は故障検出器３２に入力される。また、バ
ツテリ電圧検出器３６により検出されたバツテリ電圧Ｖ
BAT 、及びモ−タ駆動回路の入力信号である電流制御値
（ＰＷＭ信号のデユ−テイ比ＤDTY ）が故障検出器３２
に入力される。さらに、図示しないタイマＴＭにより予
め設定された所定時間Ｔ0 （Ｔ0 ＜Ｔ）だけ経過した時
点において、モ−タ電流検出器４２により検出されたモ
−タ電流値ｉがサンプル値として故障検出器３２に入力
される。When the ignition key 11 is turned on,
A predetermined time T preset by a timer TM (not shown)
Only the voltage is applied to the motor. Ignitshonki-1
1 is ON. G. FIG. The key ON detector 31 detects the signal, and the detection signal is input to the failure detector 32. Also, the battery voltage V detected by the battery voltage detector 36
BAT and the current control value (duty ratio D DTY of the PWM signal), which is an input signal of the motor drive circuit, are output from the failure detector 32.
Is input to Further, at a point in time when a predetermined time T0 (T0 <T) preset by a timer TM (not shown) has elapsed, the motor current value i detected by the motor current detector 42 is used as a sample value as a fault detector 32. Is entered.
【００４６】故障検出器３２は、検出され入力されたバ
ツテリ電圧値ＶBAT とＰＷＭ信号のデユ−テイ比
ＤDTY 、並びにモ−タ端子間抵抗Ｒを前記式（５）に代
入してモ−タ電流の予測値ｉs を演算し、前記モ−タ電
流検出器４２によりサンプル値として検出されたモ−タ
電流値ｉと比較する。その結果、（ｉs −ｉ）の絶対値
が所定の許容値Δｉよりも大きい場合、モ−タ電流検出
器４２が故障であると判定する。The failure detector 32 substitutes the detected and input battery voltage value V BAT , the duty ratio D DTY of the PWM signal, and the resistance R between the motor terminals into the above-mentioned equation (5) to obtain the motor voltage. calculating a predicted value i s of the motor current, the motor - motor is detected as a sample value by motor current detector 42 - compares the motor current value i. It determines that motor current detector 42 is faulty - As a result, when the absolute value of (i s -i) is larger than the predetermined allowable value .DELTA.i, mode.
【００４７】モ−タ電流検出器４２が故障であると判定
されたときは、フエ−ルセ−フ処理器３３を作動させ、
フエ−ルリレ−３４をＯＦＦとして接点３４ａを開き、
モ−タ１０への給電を断ち、電動パワ−ステアリング装
置を不作動とする。When it is determined that the motor current detector 42 is out of order, the fuel-safe processor 33 is activated,
With the relay 34 turned off, the contact 34a is opened,
The power supply to the motor 10 is cut off, and the electric power steering device is deactivated.
【００４８】図５は故障検出器３２の制御動作を説明す
るフロ−チヤ−トである。まず初期化を行い、タイマＴ
Ｍの計時を開始する（ステツプＰ１）。ついでバツテリ
電圧値ＶBAT を検出して読み込むと共に、ＰＷＭ信号の
デユ−テイ比ＤDTY を読み込み、モ−タに電圧を印加す
る（ステツプＰ２、Ｐ３）。タイマＴＭによる所定時間
Ｔ0 の計時終了を待ち（ステツプＰ４）、モ−タ電流検
出器４２からモ−タ電流のサンプル値ｉを読み込む（ス
テツプＰ５）。前記式（５）によりモ−タ電流の予測値
ｉs を演算し（ステツプＰ６）、（ｉs −ｉ）の絶対値
が所定の許容値Δｉよりも大きいか否かを判定する（ス
テツプＰ７）。（ｉs −ｉ）の絶対値が所定の許容値Δ
ｉよりも大きい場合はモ−タ電流検出器４２が故障であ
ると判定し、フエ−ルセ−フ処理を実行して（ステツプ
Ｐ８）、処理を終了する。ステツプＰ７の判定で否定的
な場合は、故障なしと判定して通常の処理に移る。FIG. 5 is a flowchart for explaining the control operation of the failure detector 32. First, initialization is performed, and timer T
The timing of M is started (step P1). Next, the battery voltage value V BAT is detected and read, and the duty ratio D DTY of the PWM signal is read, and a voltage is applied to the motor (steps P2 and P3). Waiting for the end of time measurement of the predetermined time T0 by the timer TM (step P4), a sample value i of the motor current is read from the motor current detector 42 (step P5). Motor according to the equation (5) - calculates the predicted value i s of the motor current (step P6), the absolute value of (i s -i) is equal to or greater than a predetermined allowable value .DELTA.i (step P7 ). The absolute value of (i s -i) is predetermined tolerance Δ
If it is larger than i, it is determined that the motor current detector 42 is faulty, and a fail-safe process is executed (step P8), and the process ends. If the determination in step P7 is negative, it is determined that there is no failure, and the routine proceeds to normal processing.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の電動パ
ワ−ステアリング装置の制御装置は、イグニツシヨンキ
−をＯＮにした直後にモ−タ電流検出手段の故障を調べ
るものであり、モ−タの機械的時定数Ｔm よりも十分に
小さく、モ−タの電気的時定数Ｔe よりも十分に大きい
時間Ｔ（Ｔe ＜＜Ｔ＜＜Ｔm ）だけモ−タに電圧Ｖを印
加し、モ−タ端子間電圧値Ｖとモ−タ端子間抵抗Ｒから
予測したモ−タ電流の予測値ｉs と、モ−タの角速度ω
が殆ど零、即ちモ−タが殆ど回転しない状態におけるモ
−タ電流ｉとを比較してモ−タ電流検出手段が故障か否
かを判定するものであるから、特別な故障検出のための
構成部材を使用することなく故障の検出ができ、電動パ
ワ−ステアリング装置のモ−タ電流検出手段の故障によ
る操舵の支障を未然に防止することが可能となる。As described above, the control device for the electric power steering apparatus according to the present invention is to check the failure of the motor current detecting means immediately after turning on the ignition key. A voltage V is applied to the motor for a time T (Te << T << Tm) that is sufficiently smaller than the target time constant Tm and sufficiently larger than the electric time constant Te of the motor. during the voltage value V and the motor - mode predicted from between the data terminal resistor R - and predicted value i s of the motor current, motor - motor angular velocity ω
Is compared with the motor current i in a state where the motor hardly rotates, that is, whether the motor current detecting means is faulty or not. Failure can be detected without using any component, and steering trouble due to failure of the motor current detection means of the electric power steering apparatus can be prevented.
【００５０】そして、モ−タに電流を流してモ−タ電流
検出手段の故障を検出するが、イグニツシヨンキ−をＯ
Ｎにした直後、モ−タの角速度ωが殆ど零、即ちモ−タ
が殆ど回転しない状態で検出することができるから、操
向ハンドルが回転してしまう危険性もない。Then, a current is supplied to the motor to detect a failure of the motor current detecting means.
Immediately after setting to N, it is possible to detect the angular velocity ω of the motor almost zero, that is, in a state where the motor hardly rotates. Therefore, there is no danger that the steering wheel will rotate.
【図１】電動式パワ−ステアリング装置の構成の概略を
説明する図。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of an electric power steering device.
【図２】この発明の実施例の電子制御回路のブロツク
図。FIG. 2 is a block diagram of an electronic control circuit according to the embodiment of the present invention.
【図３】モ−タ駆動回路の構成の一例を示すブロツク
図。FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a motor drive circuit.
【図４】モ−タ電流ｉとモ−タの角速度ωの過渡特性、
及びモ−タ電流ｉのサンプリング時期を説明する図。FIG. 4 shows the transient characteristics of the motor current i and the angular velocity ω of the motor,
FIG. 6 is a diagram for explaining sampling timing of motor current i.
【図５】電子制御回路における制御動作を説明するフロ
−チヤ−ト。FIG. 5 is a flowchart for explaining a control operation in the electronic control circuit.
３ トルクセンサ １０ モ−タ １１ イグニツシヨンキ− １２ 車速センサ １３ 電子制御回路 ２１ 位相補償器 ２２ 電流指令演算器 ２３ 比較器 ２４ 微分補償器 ２５ 比例演算器 ２６ 積分演算器 ２７ 加算器 ３１ Ｉ．Ｇ．キ−ＯＮ検出器 ３２ 故障検出器 ３３ フエ−ルセ−フ処理器 ３４ フエ−ルリレ− ３６ バツテリ電圧検出器 ４１ モ−タ駆動回路 ４２ モ−タ電流検出回路 3 Torque sensor 10 Motor 11 Ignition key 12 Vehicle speed sensor 13 Electronic control circuit 21 Phase compensator 22 Current command calculator 23 Comparator 24 Differential compensator 25 Proportional calculator 26 Integral calculator 27 Adder 31 G. FIG. Key-on detector 32 Failure detector 33 Fuel-safe processor 34 Fuel relay 36 Battery voltage detector 41 Motor drive circuit 42 Motor current detection circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小岩井 久賀 群馬県前橋市鳥羽町78番地 日本精工株 式会社内 (56)参考文献 特開 平３−213464（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−290778（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 5/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hisaga Koiwai 78 Toba-cho, Maebashi-shi, Gunma Pref. Nippon Seiko Co., Ltd. (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B62D 6/00 B62D 5/04
Claims (2)
する操舵トルク信号に基づいてステアリング機構に操舵
補助力を与えるモ−タの出力を制御する制御手段を備え
た電動パワ−ステアリング装置の制御装置において、 モ−タ電流検出手段を備え、 前記制御手段は、モ−タの電気的時定数よりも十分に大
きく、且つモ−タの機械的時定数よりも十分に小さい時
間だけ前記モ−タに電圧を印加したとき予測される電流
値と、モ−タ電流検出手段により検出されたモ−タ電流
値に基づいてモ−タ電流検出手段の故障を判定すること
を特徴とする電動パワ−ステアリング装置の制御装置。An electric power steering apparatus comprising a control means for controlling an output of a motor for applying a steering assist force to a steering mechanism based on a steering torque signal generated at least in a steering shaft. Motor current detecting means, wherein the control means applies a voltage to the motor for a time sufficiently larger than an electric time constant of the motor and sufficiently smaller than a mechanical time constant of the motor. Control of the electric power steering apparatus, wherein a failure of the motor current detecting means is determined based on the current value predicted when the motor current is detected and the motor current value detected by the motor current detecting means. apparatus.
機構の静止摩擦トルクに対応する電流値以下であること
を特徴とする請求項１記載の電動パワ−ステアリング装
置の制御装置。2. The control device for an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the predicted current value is equal to or less than a current value corresponding to a static friction torque of a steering mechanism.
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