JP2001171533A - Motor-driven power steering device - Google Patents

Motor-driven power steering device

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JP2001171533A
JP2001171533A JP36023799A JP36023799A JP2001171533A JP 2001171533 A JP2001171533 A JP 2001171533A JP 36023799 A JP36023799 A JP 36023799A JP 36023799 A JP36023799 A JP 36023799A JP 2001171533 A JP2001171533 A JP 2001171533A
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JP
Japan
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motor
steering
torque
angular velocity
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP36023799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Takeuchi
真司 竹内
Toshihiro Takahashi
俊博 高橋
Hiroshi Suzuki
浩 鈴木
Yoshiaki Suzuki
善昭 鈴木
Takashi Iwasaki
尚 岩崎
Toru Suzuki
徹 鈴木
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.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an influence to control for steering wheel return compensation torque caused by contamination of a noise. SOLUTION: An angular velocity ωm of a motor is found by an expression shown by ωm=Vm/Ke, where Vm: motor voltage, Ke: counter-electromotive force constant, in this power steering device for conducting the control for the compensation torque based on the angular velocity ωm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動パワーステア
リング装置に関する。
[0001] The present invention relates to an electric power steering apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電動パワーステアリング装置で
は、操舵トルクを検出するトルクセンサの出力信号と、
車速を検出する車速センサの出力信号とに基いてモータ
のアシストトルクを制御している。このような電動パワ
ーステアリング装置においては、モータや減速機での摩
擦による操舵フィーリングの悪化を補償するため、モー
タ角速度に基いてハンドル戻し補償トルクを制御してい
た。
2. Description of the Related Art In a conventional electric power steering apparatus, an output signal of a torque sensor for detecting a steering torque,
The assist torque of the motor is controlled based on the output signal of the vehicle speed sensor that detects the vehicle speed. In such an electric power steering device, the steering wheel return compensation torque is controlled based on the motor angular velocity in order to compensate for the deterioration of the steering feeling due to friction in the motor and the speed reducer.

【0003】図9は、従来の電動パワーステアリング装
置の主な電気的構成をブロックで示す説明図である。操
舵トルクを検出するトルクセンサ11から出力されたト
ルク信号は、インターフェース13aおよびA/D変換
器14aを介してECU10に入力され、位相補償部2
1によって、トルクセンサ11の出力に対する機械的な
遅れを補償するために位相が進められる。また、車速を
検出する車速センサ12から出力された車速信号が、イ
ンターフェース13bおよびタイマ14bを介してEC
U10に入力される。続いて、アシスト指令値演算部2
2は、上記位相補償されたトルク信号と、車速センサ1
2から出力された車速信号とに基づいて、操舵力を補助
するためにモータMに発生するトルク(以下、アシスト
トルクという)に対応する電流指令値を決定する。
FIG. 9 is a block diagram showing the main electrical configuration of a conventional electric power steering apparatus. The torque signal output from the torque sensor 11 that detects the steering torque is input to the ECU 10 via the interface 13a and the A / D converter 14a, and
By 1, the phase is advanced to compensate for the mechanical delay with respect to the output of the torque sensor 11. The vehicle speed signal output from the vehicle speed sensor 12 for detecting the vehicle speed is transmitted to the EC via the interface 13b and the timer 14b.
It is input to U10. Subsequently, the assist command value calculation unit 2
2 is a phase-compensated torque signal and a vehicle speed sensor 1
A current command value corresponding to a torque (hereinafter referred to as an assist torque) generated in the motor M for assisting the steering force is determined based on the vehicle speed signal output from the second control signal.

【0004】アシスト指令値演算部22により電流指令
値が決定され、PI制御部24によって電流指令値に対
応する電圧指令値が生成される。この電圧指令値は、P
WM(pulse width modulation)演算部25によって対
応するデューティ比に変換され、このデューティ比に対
応するパルス信号がモータ駆動回路15へ出力されてモ
ータMを駆動する。このモータMに流れたモータ電流
は、インターフェース13cを介してA/D変換器14
cによりデジタル変換されてECU10に入力され、P
I制御部24にフィードバックされる。そして、PI制
御部24では、電流指令値とモータ電流の検出値とが一
致するように、電圧指令値が制御される。
A current command value is determined by an assist command value calculation unit 22, and a voltage command value corresponding to the current command value is generated by a PI control unit 24. This voltage command value is P
The signal is converted into a corresponding duty ratio by a WM (pulse width modulation) calculator 25, and a pulse signal corresponding to the duty ratio is output to the motor drive circuit 15 to drive the motor M. The motor current flowing through the motor M is supplied to the A / D converter 14 via the interface 13c.
c, and is input to the ECU 10,
It is fed back to the I control unit 24. Then, the PI control unit 24 controls the voltage command value so that the current command value matches the detected value of the motor current.

【0005】また、ハンドル角速度推定部28は、走行
中に運転者が操舵を中止しハンドルから手を放した場
合、すなわちトルクセンサの出力値がゼロあるいはそれ
に近い所定値以下の場合、路面反力によりタイヤが直進
方向に戻ろうとするいわゆるセルフアライニングトルク
の作用によって、モータMが中立位置方向へ回転させら
れる際のモータ角速度を演算する。
When the driver stops steering and releases his / her hand from the steering wheel during traveling, that is, when the output value of the torque sensor is zero or less than a predetermined value close to it, the steering wheel angular velocity estimating unit 28 detects the road surface reaction force. Calculates the motor angular velocity when the motor M is rotated toward the neutral position by the action of so-called self-aligning torque that causes the tire to return to the straight running direction.

【0006】モータ角速度は、セルフアライニングトル
クの作用によってモータMが回転させられる際のモータ
端子間電圧(以下、モータ電圧という)Vmおよびモー
タ電流Imを検出すれば求められる。つまり、モータM
の逆起電力定数をKe、インダクタンスをL、端子間抵
抗(以下、モータ抵抗という)をRとすれば、モータ電
圧Vmは数1で求められ、モータ角速度ωmは、数1を
ωmで解くことにより、数2で求められる。 (数1) Vm=(LS+R)Im+Ke・ωm (数2) ωm={Vm−(LS+R)Im}/Ke ただし、S=d/dtである。
[0006] The motor angular velocity can be obtained by detecting a motor terminal voltage (hereinafter referred to as motor voltage) Vm and a motor current Im when the motor M is rotated by the action of the self-aligning torque. That is, the motor M
If Ke is the back electromotive force constant, L is the inductance, and R is the resistance between terminals (hereinafter referred to as motor resistance), then the motor voltage Vm can be obtained by Equation 1, and the motor angular velocity ωm can be obtained by solving Equation 1 by ωm. Is given by Equation 2. (Equation 1) Vm = (LS + R) Im + Ke · ωm (Equation 2) ωm = {Vm− (LS + R) Im} / Ke, where S = d / dt.

【0007】なお、モータ電圧Vmは、インターフェー
ス13d,13eを介してA/D変換器14d,14e
でデジタル変換されてハンドル角速度推定部28に入力
され、モータ電流Imは、A/D変換器14cにてデジ
タル変換されてハンドル角速度推定部28に入力され
る。
The motor voltage Vm is supplied to A / D converters 14d and 14e via interfaces 13d and 13e.
The motor current Im is digitally converted by the A / D converter 14c and input to the steering wheel angular velocity estimating unit 28.

【0008】数2にて求められたモータ角速度ωmは、
モータMがPWM駆動される際のモータインダクタンス
Lによる過渡的な項を含んでいる。モータMの電流の立
ち上り時定数は十分小さく、モータ角速度ωmにほとん
ど影響を与えないので、モータインダクタンスLを無視
して、数3によりモータ角速度ωmを演算している。
(例えば、特開平4−8190号参照) (数3) ωm=(Vm−R・Im)/Ke そして、数3により求めたモータ角速度ωmに減速比倍
することでハンドル角速度を求めている。
[0008] The motor angular velocity ωm obtained by equation 2 is
It includes a transient term due to the motor inductance L when the motor M is driven by PWM. Since the rise time constant of the current of the motor M is sufficiently small and has little effect on the motor angular velocity ωm, the motor angular velocity ωm is calculated by Expression 3 ignoring the motor inductance L.
(See, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-8190) (Equation 3) ωm = (Vm−R · Im) / Ke The steering wheel angular velocity is obtained by multiplying the motor angular velocity ωm obtained by Equation 3 by the reduction ratio.

【0009】そして、ハンドル戻し補償電流値演算部2
7は、ハンドル角速度推定部28にて演算されたハンド
ル角速度と、車速センサの出力信号とに基づいて、ハン
ドルをモータ駆動で中立位置に復元させるためのハンド
ル戻し補償電流値を決定し、このハンドル戻し補償電流
値を加算器23へ送る。
Then, a steering wheel return compensation current value calculation unit 2
7 determines a steering wheel return compensation current value for restoring the steering wheel to the neutral position by driving the motor based on the steering wheel angular velocity calculated by the steering wheel angular velocity estimating unit 28 and the output signal of the vehicle speed sensor. The return compensation current value is sent to the adder 23.

【0010】ハンドル戻し補償電流値の決定は、ハンド
ル角速度および車速に基づいて行われ、車速に応じた重
み付けを行い、低速域では重み付けを大きくし、その低
速域を出て高速になるほど重み付けを小さくする。これ
により、セルフアライニングトルクの小さい低速域で
は、ハンドルを中立位置に戻すためのハンドル戻しトル
クが大きくなり、摩擦力に打ち勝ち、ハンドルを中立位
置に戻すことができ、セルフアライニングトルクの大き
い高速域ではハンドル戻しトルクが小さくなるため操舵
の安定感が増す。
The steering wheel return compensation current value is determined based on the steering wheel angular velocity and the vehicle speed. Weighting is performed in accordance with the vehicle speed. The weighting is increased in a low speed range, and the weighting is reduced as the speed goes out of the low speed range. I do. As a result, in a low-speed range where the self-aligning torque is small, the steering wheel return torque for returning the steering wheel to the neutral position becomes large, the friction force can be overcome, and the steering wheel can be returned to the neutral position. In the range, the steering return torque is small, so that the sense of stability of the steering is increased.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、モ
ータ電流検出回路またはモータ電圧検出回路にノイズが
混入した場合、モータ角速度に変動成分が乗って、ハン
ドル戻し補償電流値が変動し、モータMに異音や振動が
発生するおそれがある。
In the above prior art, when noise is mixed in the motor current detection circuit or the motor voltage detection circuit, a fluctuation component is added to the motor angular velocity and the steering wheel return compensation current value fluctuates. Noise and vibration may occur.

【0012】そこで、本発明は、ハンドル戻し補償トル
ク制御におけるノイズの影響を低減し、走行中における
ハンドルの中立位置への復元を確実に行うことができる
電動パワーステアリング装置を実現することを目的とす
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of reducing the influence of noise in the steering wheel return compensation torque control and reliably restoring the steering wheel to a neutral position during traveling. I do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段、作用および効果】本発明
は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明で
は、電動パワーステアリング装置において、操舵系に設
けられた入力部材および出力部材と、前記操舵系にトル
クを付与するモータと、前記入力部材に入力された操舵
トルクを検出するトルクセンサとから構成され、前記モ
ータは、前記操舵トルクに基づいて操舵力を補助するア
シストトルクと、前記モータの角速度に基づいてハンド
ルを中立位置に復帰させる補償トルクとを発生するよう
制御され、前記モータの角速度を、前記モータの端子間
電圧に基づいて求めるようにした。
According to the present invention, in order to achieve the above object, an input member and an output member provided in a steering system in an electric power steering apparatus. And a motor that applies torque to the steering system, and a torque sensor that detects a steering torque input to the input member, wherein the motor has an assist torque that assists a steering force based on the steering torque. And a compensating torque for returning the steering wheel to the neutral position based on the angular velocity of the motor. The angular velocity of the motor is determined based on the voltage between the terminals of the motor.

【0014】請求項1の発明では、モータの角速度をモ
ータの端子間電圧から求め、この求められたモータの角
速度に基づいて、モータに発生させるハンドルを中立位
置に復帰させる補償トルクを制御している。
According to the first aspect of the present invention, the angular velocity of the motor is obtained from the voltage between the terminals of the motor, and a compensation torque for returning the handle generated by the motor to the neutral position is controlled based on the obtained angular velocity of the motor. I have.

【0015】従って、モータの角速度を求めるのに、モ
ータに流れる電流を使用しないため、ノイズの混入が低
減され、補償トルクが変動してモータが異音や振動を発
生することが少なくなる。
Therefore, the current flowing through the motor is not used to determine the angular velocity of the motor, so that the noise is reduced, and the motor is less likely to generate abnormal noise and vibration due to fluctuations in the compensation torque.

【0016】請求項2に記載の発明では、電動パワース
テアリング装置において、操舵系に設けられた入力部材
および出力部材と、前記操舵系にトルクを付与するモー
タと、前記入力部材に入力された操舵トルクを検出する
トルクセンサとから構成され、前記モータは、前記操舵
トルクに基づいて操舵力を補助するアシストトルクと、
前記モータの角速度に基づいてハンドルを中立位置に復
帰させる補償トルクとに対応するデューティ比に応じて
PWM制御され、前記モータの角速度を、前記デューテ
ィ比と電源電圧とから演算される前記モータの電圧に基
づいて求めるようにした。
According to a second aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus, an input member and an output member provided in a steering system, a motor for applying a torque to the steering system, and a steering input to the input member A torque sensor for detecting torque, wherein the motor has an assist torque for assisting a steering force based on the steering torque;
PWM control is performed in accordance with a duty ratio corresponding to a compensation torque for returning the steering wheel to the neutral position based on the angular speed of the motor, and the angular speed of the motor is calculated from the duty ratio and the power supply voltage. It was made to ask based on.

【0017】請求項2の発明では、モータに与えるデュ
ーティ比および電源電圧からモータの電圧を演算し、こ
のモータの電圧からモータの角速度を求め、この求めら
れたモータの角速度に基づいて、モータに発生させるハ
ンドルを中立位置に復帰させる補償トルクを制御してい
る。
According to the second aspect of the invention, the motor voltage is calculated from the duty ratio and the power supply voltage applied to the motor, the angular velocity of the motor is determined from the voltage of the motor, and the motor angular velocity is determined based on the determined angular velocity of the motor. The compensation torque for returning the generated handle to the neutral position is controlled.

【0018】従って、モータの角速度を求めるのに、モ
ータに流れる電流を使用しないため、ノイズの混入が低
減され、補償トルクが変動してモータが異音や振動を発
生することが少なくなる。また、元々ECUには電源電
圧が別の目的(フェールセーフ処理のため)で入力され
ているため、モータの端子間電圧を取込むものに比べ
て、インターフェースおよびA/D変換器を2つずつ削
減することができ、ノイズの混入がさらに低減される
上、コストが低減される。また、モータに与えるデュー
ティ比および電源電圧からモータ電圧を求めているか
ら、モータの端子間電圧を取込むものに比べて位相遅れ
が小さい。
Therefore, the current flowing through the motor is not used to determine the angular velocity of the motor, so that noise is reduced, and the motor is less likely to generate abnormal noise and vibration due to fluctuations in the compensation torque. In addition, since the power supply voltage is originally input to the ECU for another purpose (for fail-safe processing), two interfaces and two A / D converters are required, compared with a configuration in which the voltage between the terminals of the motor is obtained. The noise can be reduced, the noise is further reduced, and the cost is reduced. Further, since the motor voltage is obtained from the duty ratio and the power supply voltage applied to the motor, the phase lag is smaller than that obtained by taking in the voltage between the terminals of the motor.

【0019】請求項3に記載の発明では、電動パワース
テアリング装置において、操舵系に設けられた入力部材
および出力部材と、前記操舵系にトルクを付与するモー
タと、前記入力部材に入力された操舵トルクを検出する
トルクセンサとから構成され、前記モータは、前記操舵
トルクに基づいて操舵力を補助するアシストトルクと、
前記モータの角速度に基づいてハンドルを中立位置に復
帰させる補償トルクとに対応する電圧指令値により生成
されたデューティ比に応じてPWM制御され、前記電圧
指令値を前記モータの電圧とし、前記モータの角速度
を、前記モータの電圧に基づいて求めるようにした。
According to a third aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus, an input member and an output member provided in a steering system, a motor for applying a torque to the steering system, and a steering input to the input member A torque sensor for detecting torque, wherein the motor has an assist torque for assisting a steering force based on the steering torque;
PWM control is performed in accordance with a duty ratio generated by a voltage command value corresponding to a compensation torque for returning the steering wheel to the neutral position based on the angular velocity of the motor, and the voltage command value is set to the voltage of the motor, The angular velocity was determined based on the voltage of the motor.

【0020】請求項3の発明では、モータに与えるデュ
ーティ比を生成するための電圧指令値からモータの電圧
を演算し、このモータの電圧からモータの角速度を求
め、この求められたモータの角速度に基づいて、モータ
に発生させるハンドルを中立位置に復帰させる補償トル
クを制御している。
According to a third aspect of the present invention, a motor voltage is calculated from a voltage command value for generating a duty ratio applied to the motor, an angular velocity of the motor is determined from the voltage of the motor, and the angular velocity of the determined motor angular velocity is calculated. Based on this, the compensation torque for returning the handle generated by the motor to the neutral position is controlled.

【0021】従って、モータの角速度を求めるのに、モ
ータに流れる電流を使用しないため、ノイズの混入が低
減され、補償トルクが変動してモータが異音や振動を発
生することが少なくなる。また、モータの端子間電圧を
取込むものに比べて、インターフェースおよびA/D変
換器を2つずつ削減することができ、ノイズの混入がさ
らに低減される上、コストが低減される。また、モータ
電圧のA/D変換に要する時間あるいは演算処理時間が
不要となって、補償トルクの制御に要する時間が短縮さ
れる。
Therefore, the current flowing through the motor is not used to determine the angular velocity of the motor, so that noise is reduced, and the motor is less likely to generate abnormal noise and vibration due to fluctuations in compensation torque. Further, as compared with the motor that takes in the voltage between the terminals of the motor, the number of interfaces and A / D converters can be reduced by two, thereby further reducing noise contamination and cost. Further, the time required for the A / D conversion of the motor voltage or the calculation processing time becomes unnecessary, and the time required for controlling the compensation torque is reduced.

【0022】請求項4に記載のの発明では、請求項1な
いし請求項3のいずれかに記載の電動パワーステアリン
グ装置において、前記モータの角速度をωm、前記モー
タの電圧をVm、前記モータの逆起電力定数をKeとす
ると、 ωm=Vm/Ke から、前記モータの角速度を求めるようにした。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to any one of the first to third aspects, the angular velocity of the motor is ωm, the voltage of the motor is Vm, and the reverse of the motor is provided. Assuming that the electromotive force constant is Ke, the angular velocity of the motor is obtained from ωm = Vm / Ke.

【0023】請求項4の発明では、モータの角速度をモ
ータの電圧とモータの逆起電力定数とから求める。
According to the present invention, the angular velocity of the motor is obtained from the voltage of the motor and the back electromotive force constant of the motor.

【0024】従って、モータの角速度を求めるのに、モ
ータに流れる電流を使用しないため、ノイズの混入が低
減され、補償トルクが変動してモータが異音や振動を発
生することが少なくなるとともに、その演算処理時間が
短縮される。
Therefore, since the current flowing through the motor is not used to determine the angular velocity of the motor, the contamination of noise is reduced, and the occurrence of abnormal noise and vibration of the motor due to the fluctuation of the compensation torque is reduced. The calculation processing time is reduced.

【0025】請求項5に記載の発明では、請求項1ない
し請求項4のいずれかに記載の電動パワーステアリング
装置において、前記操舵トルクが所定の閾値以上の場
合、前記補償トルクをゼロとするようにした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus according to any one of the first to fourth aspects, when the steering torque is equal to or more than a predetermined threshold, the compensation torque is set to zero. I made it.

【0026】請求項5の発明では、モータの角速度を求
めるのにモータに流れる電流を無視したため、モータに
大電流が流れている際に、モータの角速度の演算値と実
際の値との間にオフセットが生じるが、操舵トルクが所
定の閾値以上の場合、モータに補償トルクが発生しな
い。
According to the fifth aspect of the present invention, the current flowing through the motor is neglected in obtaining the angular velocity of the motor. Therefore, when a large current flows through the motor, the calculated value of the angular velocity of the motor and the actual value are calculated. Although offset occurs, if the steering torque is equal to or greater than a predetermined threshold, no compensation torque is generated in the motor.

【0027】従って、運転者がハンドルを保舵している
時などでは、実際のモータ角速度と演算されたモータ角
速度との間に生じるオフセットの影響が全くなくなる。
Therefore, when the driver is holding the steering wheel, there is no effect of the offset between the actual motor angular velocity and the calculated motor angular velocity.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の電動パワーステア
リング装置のいくつかの実施形態について図を参照して
説明する。なお、以下の各実施形態では、本発明の電動
パワーステアリング装置として、自動車などの車両に備
えられた電動パワーステアリング装置を例に挙げて説明
する。また、図9に示した従来の電動パワーステアリン
グ装置と同一の構成については、同一の符号を用いるも
のとし、その説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the electric power steering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, an electric power steering device provided in a vehicle such as an automobile will be described as an example of the electric power steering device of the present invention. The same components as those of the conventional electric power steering device shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0029】最初に、本発明第1実施形態の電動パワー
ステアリング装置を構成する操舵系の主な機械的構成に
ついて、図1を参照して説明する。運転者がハンドル1
を操舵すると、ハンドル1の軸心に設けられた入力軸2
が回転し、この入力軸2にトーションバー3を介して接
続された出力軸4が回転する。出力軸4の回転は、その
先端でラック&ピニオンギヤ機構にてかみ合うラック軸
5の軸動に変換され、図略のタイヤを転舵する。出力軸
4には減速機6を介してモータMが接続されていて、こ
のモータMはECU10からの指令により回転駆動され
る。ECU10には運転者の操舵トルクを検出するトル
クセンサ11および車両の車速を検出する車速センサ1
2からの出力信号が入力される。なお、トルクセンサ1
1は、トーションバー3のねじれ量、すなわち、入出力
軸2,4間の相対回転角に基づきトルクを検出するもの
である。
First, a main mechanical configuration of a steering system constituting the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The driver is the steering wheel 1
Is steered, the input shaft 2 provided at the axis of the steering wheel 1
Rotates, and the output shaft 4 connected to the input shaft 2 via the torsion bar 3 rotates. The rotation of the output shaft 4 is converted into axial movement of a rack shaft 5 meshing at its tip with a rack and pinion gear mechanism, and steers a tire (not shown). A motor M is connected to the output shaft 4 via a speed reducer 6, and the motor M is driven to rotate by a command from the ECU 10. The ECU 10 includes a torque sensor 11 for detecting a driver's steering torque and a vehicle speed sensor 1 for detecting a vehicle speed of the vehicle.
2 is input. The torque sensor 1
Numeral 1 detects torque based on the amount of twist of the torsion bar 3, that is, the relative rotation angle between the input and output shafts 2 and 4.

【0030】次に、電動パワーステアリング装置の電気
的構成について、それをブロックで示す図2ないし図4
を参照して説明する。図2に示すように、トルクセンサ
11の出力信号は、インターフェース13aを介してA
/D変換器14a,14bでデジタル変換され、ECU
10に入力される。また、車速センサ12の出力信号
は、インターフェース13bを介してタイマ14bでパ
ルス周期をカウントし、ECU10に入力される。EC
U10では、入力される操舵トルクおよび車速に基づい
て、モータ駆動回路15へ送出すべきPWM(pulse wi
dth modulation)指令値を決定する。モータ駆動回路1
5は、ECU10から送出されたPWM指令値に対応す
る駆動電流をモータMへ出力する。そして、モータM
は、操舵力を補助するためのアシストトルクを発生し、
あるいは、ハンドルを中立位置へ復元するためのハンド
ル戻し補償トルクを発生する。
Next, the electric configuration of the electric power steering apparatus is shown by blocks in FIGS.
This will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the output signal of the torque sensor 11 is supplied to A through the interface 13a.
Digitally converted by the / D converters 14a and 14b,
10 is input. The output signal of the vehicle speed sensor 12 counts a pulse cycle by a timer 14b via an interface 13b and is input to the ECU 10. EC
In U10, based on the input steering torque and vehicle speed, a PWM (pulse wi
dth modulation) Determine the command value. Motor drive circuit 1
5 outputs a drive current corresponding to the PWM command value sent from the ECU 10 to the motor M. And the motor M
Generates an assist torque to assist the steering force,
Alternatively, a steering wheel return compensation torque for restoring the steering wheel to the neutral position is generated.

【0031】アシスト指令値演算部22によりアシスト
指令電流値IAが決定され、PI制御部24によってア
シスト指令電流値IAに対応する電圧指令値Vnが生成
される。電圧指令値Vnは、PWM演算部25によって
対応するデューティ比に変換され、このデューティ比に
対応するパルス信号がモータ駆動回路15へ出力されて
モータMを駆動する。このモータMに流れたモータ電流
Imは、PI制御部24にフィードバックされ、アシス
ト指令電流値IAとモータ電流Imの検出値とが一致す
るように、電圧指令値Vnが制御される。なお、このP
I制御部24では、後述するハンドル戻し補償電流値I
Hに対しても、アシスト指令電流値IAに対する処理と
同様の処理を行なう。
An assist command current value IA is determined by the assist command value calculation unit 22, and a voltage command value Vn corresponding to the assist command current value IA is generated by the PI control unit 24. The voltage command value Vn is converted into a corresponding duty ratio by the PWM calculator 25, and a pulse signal corresponding to the duty ratio is output to the motor drive circuit 15 to drive the motor M. The motor current Im flowing to the motor M is fed back to the PI control unit 24, and the voltage command value Vn is controlled so that the assist command current value IA matches the detected value of the motor current Im. Note that this P
In the I control unit 24, a steering wheel return compensation current value I
For H, the same processing as the processing for the assist command current value IA is performed.

【0032】モータ駆動回路15は、PWMによりON
/OFF制御されるスイッチング素子としてFET15
a〜FET15dを備えたHブリッジで構成されてい
る。左側のFET15a,15dは、上側のFET15
aがONのとき下側のFET15dがOFF、上側のF
ET15aがOFFのとき下側のFET15dがONと
なるようにON/OFF制御される。右側のFET15
b,FET15cも同様に、上側のFET15bおよび
下側のFET15cが逆の状態となるようにON/OF
F制御される。そして、FET15a〜15dをそれぞ
れ異なるデューティ比Da,Db,Dc(=1−D
b),Dd(=1−Da)でON/OFFすることによ
り、モータMを制御する。
The motor drive circuit 15 is turned on by PWM.
FET15 as switching element to be controlled / off
a to H-bridge provided with FET 15d. The left FETs 15a and 15d are connected to the upper FET 15
a is ON, the lower FET 15d is OFF, and the upper F
ON / OFF control is performed so that the lower FET 15d is turned ON when the ET 15a is OFF. Right FET15
b, FET 15c are similarly ON / OF so that the upper FET 15b and the lower FET 15c are in the reverse state.
F control is performed. Then, the FETs 15a to 15d are connected to different duty ratios Da, Db, Dc (= 1−D
b), the motor M is controlled by turning on / off at Dd (= 1−Da).

【0033】A/D変換器14aによりデジタル変換さ
れたトルク信号は、位相補償部21によって、トルクセ
ンサ11の出力に対する機械的な遅れを補償するために
位相が進められる。この位相補償されたトルク信号と、
タイマ14bによりカウントされた車速信号とに基づい
て、アシスト指令値演算部22は、操舵力を補助するた
めにモータMに発生するアシストトルクに対応する電流
指令値IAを決定する。
The phase of the torque signal digitally converted by the A / D converter 14a is advanced by the phase compensator 21 to compensate for a mechanical delay with respect to the output of the torque sensor 11. This phase-compensated torque signal,
Based on the vehicle speed signal counted by the timer 14b, the assist command value calculation unit 22 determines a current command value IA corresponding to the assist torque generated in the motor M to assist the steering force.

【0034】ここで、アシスト指令値演算部22におけ
る処理について、図3を参照して説明する。位相補償部
21によって位相を進める補償をされた操舵トルク値
は、アシスト指令値演算部22に送出される。このアシ
スト指令値演算部22は、縦軸にアシスト電流値Ia
を、横軸に操舵トルクをそれぞれ設定したアシストマッ
プ22aを用い、上記位相補償された操舵トルクに対応
するアシスト電流値Ial,Iahを決定し、その決定
したアシスト電流値Ial,Iahを線形補間器22c
へ送出する。
Here, the processing in the assist command value calculation section 22 will be described with reference to FIG. The steering torque value compensated for advancing the phase by the phase compensator 21 is sent to the assist command value calculator 22. The assist command value calculation unit 22 has an assist current value Ia on the vertical axis.
Using the assist map 22a in which the steering torque is set on the horizontal axis, the assist current values Ial and Iah corresponding to the steering torque subjected to the phase compensation are determined, and the determined assist current values Ial and Iah are linearly interpolated. 22c
Send to

【0035】また、アシスト指令値演算部22は、縦軸
にゲインGaを、横軸に車速をそれぞれ設定した車速マ
ップ22bを用い、車速センサから送出された車速に対
応するゲインGaを決定し、その決定したゲインGaを
線形補間器22cへ送出する。
The assist command value calculation unit 22 determines the gain Ga corresponding to the vehicle speed sent from the vehicle speed sensor using the vehicle speed map 22b in which the vertical axis represents the gain Ga and the horizontal axis represents the vehicle speed. The determined gain Ga is sent to the linear interpolator 22c.

【0036】つまり、アシスト指令値演算部22は、線
形補間器22cによって、アシスト電流値Ial,Ia
hにゲインGaで線形補間(Ial・Ga+Iah・
(1−Ga)=IA)し、アシスト指令値演算部22か
ら加算器23に送出する電流指令値IAを決定する。
That is, the assist command value calculating section 22 uses the linear interpolator 22c to output the assist current values Ial and Ia.
h is a linear interpolation with gain Ga (Ial · Ga + Iah ·
(1−Ga) = IA), and determines the current command value IA to be sent from the assist command value calculation unit 22 to the adder 23.

【0037】一方、運転者がハンドル1から手を放すな
どして、路面反力によるセルフアライニングトルクによ
ってタイヤが中立位置に向けて転舵されると、ラック軸
5が軸動して出力軸4が回転し、モータMも回転する。
この回生時において、モータMに発生したモータ電流I
mは、インターフェース13cを介してECU10に入
力され、A/D変換器14cによりデジタル変換されて
PI制御部24にフィードバックされる。PI制御部2
4では、数1が成立するように、PWM演算部25に送
出する電圧指令値Vnを絶えず制御している。
On the other hand, when the driver turns the tire toward the neutral position by the self-aligning torque due to the road surface reaction force, such as when the driver releases the steering wheel 1, the rack shaft 5 pivots and the output shaft is rotated. 4 rotates, and the motor M also rotates.
During this regeneration, the motor current I generated in the motor M
m is input to the ECU 10 via the interface 13c, is digitally converted by the A / D converter 14c, and is fed back to the PI control unit 24. PI control unit 2
In (4), the voltage command value Vn sent to the PWM operation unit 25 is constantly controlled so that Equation 1 is satisfied.

【0038】また、このときモータ電圧Vmは、各端子
からECU10に入力できるようにインターフェース1
3d,13eで分圧され、A/D変換器14d,14e
によりデジタル変換されてECU10に入力され、ハン
ドル角速度推定部28の減算器28aに送出されて検出
される。そして、このモータ電圧Vmから演算されたハ
ンドル角速度ωhがハンドル戻し補償電流値演算部27
に送出される。
At this time, the motor voltage Vm is supplied to the interface 1 so that it can be input to the ECU 10 from each terminal.
A / D converters 14d and 14e
Is converted into a digital signal, and is input to the ECU 10 and sent to the subtracter 28a of the steering wheel angular velocity estimating unit 28 to be detected. The steering wheel angular velocity ωh calculated from the motor voltage Vm is used as the steering wheel return compensation current value calculation unit 27.
Sent to

【0039】ハンドル角速度推定部28では、モータ角
速度ωmを求め、これに基づき、ハンドル角速度ωhを
演算している。モータ角速度ωmは、上述した数3によ
り求めることができるが、回生によるモータ電流Imが
微少であることから、この項を無視して、モータMの逆
起電力定数Keおよびモータ電圧Vmからほぼ正しく求
めることができる(数4)。また、ハンドル角速度ωh
は、モータ角速度ωmに減速機6の減速比1/Gを乗算
することにより求められる(数5)。 (数4) ωm=Vm/Ke (数5) ωh=Vm/(G・Ke)
The steering wheel angular velocity estimating section 28 calculates the motor angular velocity ωm, and calculates the steering wheel angular velocity ωh based on this. Although the motor angular velocity ωm can be obtained by the above-mentioned formula 3, since the motor current Im due to regeneration is very small, this term is ignored and the motor electromotive force constant Ke and the motor voltage Vm are almost correctly calculated. (Equation 4). Also, the steering wheel angular velocity ωh
Is obtained by multiplying the motor angular velocity ωm by the reduction ratio 1 / G of the speed reducer 6 (Equation 5). (Equation 4) ωm = Vm / Ke (Equation 5) ωh = Vm / (G · Ke)

【0040】ハンドル戻し補償電流値演算部27は、図
4に示すように、縦軸にハンドル戻し補償電流値Ih
を、横軸にハンドル角速度ωhをそれぞれ設定したハン
ドル戻しマップ27aを用い、ハンドル角速度推定部2
8から出力されたハンドル角速度ωhに対応するハンド
ル戻し補償電流値Ihを決定し、その決定したハンドル
戻し補償電流値Ihを乗算器27cへ送出する。
As shown in FIG. 4, the steering wheel return compensation current value calculation section 27 has a vertical axis representing the steering wheel return compensation current value Ih.
And a steering wheel angular velocity estimating unit 2 using a steering wheel return map 27a in which the steering axis velocity ωh is set on the horizontal axis.
The steering wheel return compensation current value Ih corresponding to the steering wheel angular velocity ωh output from 8 is determined, and the determined steering wheel return compensation current value Ih is sent to the multiplier 27c.

【0041】また、ハンドル戻し補償電流値演算部27
は、縦軸にゲインGhを、横軸に車速をそれぞれ設定し
た車速マップ27bを用い、車速センサ12から送出さ
れた車速に対応するゲインGhを選択し、その選択した
ゲインを乗算器27cへ送出する。
The steering wheel return compensation current value calculator 27
Selects the gain Gh corresponding to the vehicle speed transmitted from the vehicle speed sensor 12 using the vehicle speed map 27b in which the vertical axis represents the gain Gh and the horizontal axis represents the vehicle speed, and transmits the selected gain to the multiplier 27c. I do.

【0042】つまり、乗算回路27cは、ハンドル戻し
補償電流値IhにゲインGhを乗算(Gh・Ih=I
h’とする)し、ハンドル戻し補償電流値Ihに対して
車速に対応した重み付けを行う。
That is, the multiplying circuit 27c multiplies the steering wheel return compensation current value Ih by the gain Gh (Gh · Ih = I
h ′), and weights the steering wheel return compensation current value Ih in accordance with the vehicle speed.

【0043】ハンドル戻し補償電流値演算部27によっ
て決定されたハンドル戻し補償電流値Ih’は、切換部
29に送出される。この切換部29は、位相補償された
トルク信号を受ける保舵操舵判定部30の判定に従い、
加算器23に送出するハンドル戻し補償電流値IHを、
ハンドル戻し補償電流値演算部27によって決定された
値Ih’またはゼロのいずれかに決定する。そして、そ
の決定されたハンドル戻し補償電流値IHは、ローパス
フィルタ部31によりなまし処理を行い、加算器23に
送出される。
The steering wheel return compensation current value Ih ′ determined by the steering wheel return compensation current value calculation section 27 is sent to the switching section 29. The switching unit 29 performs the determination by the steering-holding determination unit 30 that receives the phase-compensated torque signal,
The handle return compensation current value IH sent to the adder 23 is
It is determined to be either the value Ih 'determined by the steering wheel return compensation current value calculation unit 27 or zero. Then, the determined handle return compensation current value IH is subjected to a smoothing process by the low-pass filter unit 31 and sent to the adder 23.

【0044】ここで、保舵操舵判定部30における判定
を、図5および図6を参照して説明する。図5は、運転
者がハンドル1を1秒間保舵した後手放しした状態を示
し、横軸に時間をとり、縦軸にハンドル角速度ωh
(a)、ハンドル戻し補償トルク(b)、保舵操舵判定
フラグ(c)をそれぞれとっている。また、図6は、保
舵操舵判定部30における判定の流れを示すフローチャ
ートである。
Here, the determination in the steering-holding steering determination unit 30 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows a state in which the driver holds the steering wheel 1 for one second and then releases it. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the steering wheel angular velocity ωh.
(A), a steering wheel return compensation torque (b), and a steering-holding steering determination flag (c) are taken. FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of the determination in the steering-holding steering determination unit 30.

【0045】数5で求めたハンドル角速度ωhは、回生
時におけるモータ電流Imが微少なことから、運転者が
ハンドル1から手を放した状態ではほぼ正しく求められ
る。しかしながら、運転者がハンドル1を一定舵角で保
舵している状態では、実際のハンドル角速度ωh=0で
あるにも関わらず、操舵トルク信号によりモータMに大
きな電流が流れるため、モータ電流Im項による減算を
無視した数5によって求められるハンドル角速度ωhの
演算値には、図5(a)に示すようなオフセットが生じ
る。
The steering wheel angular velocity ωh obtained by the equation (5) can be obtained almost correctly when the driver releases the steering wheel 1 because the motor current Im during regeneration is very small. However, when the driver is steering the steering wheel 1 at a constant steering angle, a large current flows through the motor M by the steering torque signal despite the actual steering wheel angular velocity ωh = 0, so that the motor current Im An offset as shown in FIG. 5A occurs in the calculated value of the steering wheel angular velocity ωh obtained by Expression 5 ignoring the term subtraction.

【0046】そこで、保舵操舵判定部30では、図6の
フローチャートに示す処理を行ない、図5(b)に示す
ように保舵時におけるモータMのハンドル戻し補償トル
クをゼロにしている。ハンドル戻し補償電流演算部27
では、入力されたハンドル角速度ωhに基づいてハンド
ル戻し補償電流値Ih’が決定される(S301)。ま
た、保舵操舵判定部30には、位相補償された操舵トル
クが入力される(S302)。そして、操舵トルクの値
と所定の閾値TH0とを比較する(S303)。S30
3で操舵トルクの値が閾値以上であれば、運転者が操舵
または保舵していると判定し、保舵操舵判定フラグがO
Nされ(図5(c)参照)、加算器23に送出するハン
ドル戻し補償電流値IHは、切換部29によってゼロと
なる(S304)。また、S303で操舵トルクの値が
閾値未満の時には、保舵操舵判定部30は運転者がハン
ドル1から手を放していると判定し、保舵操舵判定フラ
グがOFFされ(図5(c)参照)、加算器23に送出
するハンドル戻し補償電流値IHは、切換部29によっ
て、S301で決定された電流値Ih’となる(S30
5)。
Therefore, the steering-holding steering determination unit 30 performs the processing shown in the flow chart of FIG. 6 to set the steering wheel return compensation torque of the motor M during steering to zero as shown in FIG. 5B. Handle return compensation current calculator 27
Then, the steering wheel return compensation current value Ih ′ is determined based on the input steering wheel angular velocity ωh (S301). Further, the phase-compensated steering torque is input to the steering-holding steering determination unit 30 (S302). Then, the value of the steering torque is compared with a predetermined threshold value TH0 (S303). S30
If the value of the steering torque is equal to or larger than the threshold value in step 3, it is determined that the driver is steering or maintaining the steering, and the steering maintenance determination flag is set to O.
N (see FIG. 5C), the steering wheel return compensation current value IH to be sent to the adder 23 becomes zero by the switching unit 29 (S304). When the value of the steering torque is less than the threshold value in S303, the steering-maintenance determining unit 30 determines that the driver has released the handle 1 and turns off the steering-maintenance determination flag (FIG. 5C). ), The handle return compensation current value IH sent to the adder 23 is the current value Ih 'determined by the switching unit 29 in S301 (S30).
5).

【0047】そして、図2に示すように、アシスト指令
値演算部22によって決定されたアシスト電流値IAお
よび切換部29によって決定されたハンドル戻し補償電
流値IHは、加算器23によって加算され、PI制御部
24によって電圧指令値Vnが生成され、PWM演算部
25によって電圧指令値Vnに対応するデューティ比が
演算され、このデューティ比に応じたパルス信号がモー
タ駆動回路15へ送出される。そして、モータMは、モ
ータ駆動回路15に与えられたパルス信号により回転
し、アシストトルクあるいはそれとは逆向きのハンドル
戻し補償トルクを発生する。
Then, as shown in FIG. 2, the assist current value IA determined by the assist command value calculation unit 22 and the steering wheel return compensation current value IH determined by the switching unit 29 are added by the adder 23, and PI The voltage command value Vn is generated by the control unit 24, the duty ratio corresponding to the voltage command value Vn is calculated by the PWM calculation unit 25, and a pulse signal corresponding to the duty ratio is sent to the motor drive circuit 15. Then, the motor M is rotated by a pulse signal given to the motor drive circuit 15, and generates an assist torque or a steering wheel return compensation torque in a direction opposite to the assist torque.

【0048】以上述べたように、本発明の第1実施形態
によれば、ハンドル角速度ωh(モータ角速度ωm)の
推定にモータ電圧Vmのみを使用している(モータ電流
Imを使用していない)ので、ハンドル角速度推定部2
8にノイズが混入してハンドル戻し補償トルクが変動す
ることが少なくなる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, only the motor voltage Vm is used for estimation of the steering wheel angular velocity ωh (motor angular velocity ωm) (the motor current Im is not used). Therefore, the steering angular velocity estimating unit 2
8 is less likely to vary the steering wheel return compensation torque due to noise.

【0049】また、保舵時において、ハンドル角速度ω
hの推定にモータ電流Im項を無視したことに起因する
実際のハンドル角速度とハンドル角速度推定部28の演
算値との間に生じるオフセットは、保舵操舵判定部30
の判定により、ハンドル戻し補償電流値IHをゼロとす
るので、アシストトルクとハンドル戻し補償トルクとが
干渉することはない。
Also, during steering, the steering wheel angular velocity ω
The offset generated between the actual steering wheel angular velocity and the calculated value of the steering wheel angular velocity estimating unit 28 due to ignoring the motor current Im term in the estimation of h is the steering-holding steering determining unit 30
Since the steering wheel return compensation current value IH is set to zero by the determination of the above, there is no interference between the assist torque and the steering wheel return compensation torque.

【0050】次に、本発明の第2実施形態の電動パワー
ステアリング装置について図7を参照して説明する。第
2実施形態では、モータ電圧Vmの取出し方が第1実施
形態と異なるのみであるので、第1実施形態と同様の構
成については、同一符号を付すのみでその詳細な説明は
省略する。第2実施形態では、デューティ比と電源電圧
とからモータ電圧Vmを演算している。
Next, an electric power steering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, only the method of extracting the motor voltage Vm is different from that of the first embodiment. Therefore, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the second embodiment, the motor voltage Vm is calculated from the duty ratio and the power supply voltage.

【0051】PWM演算部25は、PI制御部24にて
生成された電圧指令値Vnに対応するデューティ比を演
算し、このデューティ比に対応するパルス信号をモータ
駆動回路15に出力して、モータMを制御している。
The PWM calculation unit 25 calculates a duty ratio corresponding to the voltage command value Vn generated by the PI control unit 24, outputs a pulse signal corresponding to the duty ratio to the motor drive circuit 15, M is controlled.

【0052】モータ駆動回路15は、FET15a〜F
ET15dを備えたHブリッジで構成されていて、FE
T15a〜FET15dは、その左側(FET15a,
15d)で、上側のFET15aおよび下側のFET1
5dが逆の状態となるようにON/OFF制御され、そ
の右側(FET15b,FET15c)でも同様に、上
側のFET15bおよび下側のFET15cが逆の状態
となるようにON/OFF制御される。
The motor drive circuit 15 includes FETs 15a to 15f
It is composed of an H-bridge with ET15d,
T15a to FET15d are on the left side (FET15a,
15d), the upper FET 15a and the lower FET 1
ON / OFF control is performed so that 5d is in the reverse state, and ON / OFF control is also performed on the right side (FET 15b, FET 15c) so that the upper FET 15b and the lower FET 15c are in reverse state.

【0053】そして、PWM演算部25は、PI制御部
24からの電圧指令値Vnに基づき、FET15a〜1
5dにそれぞれ異なるデューティ比Da,Db,Dc
(=1−Db),Dd(=1−Da)を生成し、このデ
ューティ比Da〜Ddに対応して、FET15a〜15
dがON/OFF制御される。モータ電流Imは、デュ
ーティ比Da〜Ddによって、FET15a→モータM
→FET15c、あるいは、FET15b→モータM→
FET15dに流れ、モータMが両方向に回転制御され
る。また、セルフアライニングトルクなどによってモー
タが回転させられる回生時には、これとは逆方向にモー
タ電流Imが流れる。
Then, the PWM calculation unit 25 determines the FETs 15a to 15a based on the voltage command value Vn from the PI control unit 24.
Different duty ratios Da, Db, Dc for 5d
(= 1−Db) and Dd (= 1−Da), and the FETs 15 a to 15 d correspond to the duty ratios Da to Dd.
d is ON / OFF controlled. The motor current Im is determined based on the duty ratios Da to Dd by the FET 15a → the motor M
→ FET15c or FET15b → Motor M →
The current flows through the FET 15d, and the rotation of the motor M is controlled in both directions. Further, at the time of regeneration in which the motor is rotated by the self-aligning torque or the like, the motor current Im flows in the opposite direction.

【0054】一方、PWM演算部25にて生成されたデ
ューティ比Da〜Ddは、モータ駆動回路15へ送出さ
れるとともに、ハンドル角速度推定部28に送出され
る。ハンドル角速度推定部28にはモータ電圧演算部2
8aが備えられていて、デューティ比Da〜Ddはここ
に入力される。また、モータ電圧演算部28aには、電
源電圧Vbがインターフェース13fで分圧され、A/
D変換器14fを介してECU10に入力される。な
お、インターフェース13fおよびA/D変換器14f
は、電源電圧Vbが低下したとき、電動パワーステアリ
ング装置への給電をストップするなどのフェールセーフ
処理を行うために元々備えられているものである。
On the other hand, the duty ratios Da to Dd generated by the PWM calculator 25 are sent to the motor drive circuit 15 and also sent to the steering wheel angular velocity estimator 28. The steering wheel angular velocity estimating unit 28 includes a motor voltage calculating unit 2
8a is provided, and the duty ratios Da to Dd are input here. The power supply voltage Vb is divided by the interface 13f into the motor voltage calculation unit 28a,
It is input to the ECU 10 via the D converter 14f. The interface 13f and the A / D converter 14f
Is originally provided for performing fail-safe processing such as stopping power supply to the electric power steering device when the power supply voltage Vb decreases.

【0055】モータ電圧演算部28aでは、デューティ
比Da〜Ddおよび電源電圧Vbに基づき、モータ電圧
Vmを演算する。モータ電圧Vmは、PWMのパルス信
号がモータMの電気的時定数に比較して十分短く、モー
タ電流Imの経路がFET15a、モータM、FET1
5cの場合、電源電圧Vbにデューティ比Da,Dcを
乗算したものの差分(数6)で近似的に求められる。 (数6) Vm=Vb・Da−Vb・Dc =Vb{Da−(1−Db)} =Vb(Da+Db−1)
The motor voltage calculator 28a calculates the motor voltage Vm based on the duty ratios Da to Dd and the power supply voltage Vb. The motor voltage Vm is such that the PWM pulse signal is sufficiently shorter than the electric time constant of the motor M, and the path of the motor current Im is the FET 15a, the motor M, and the FET1.
In the case of 5c, the power supply voltage Vb is multiplied by the duty ratios Da and Dc, and is approximately obtained by the difference (Equation 6). (Equation 6) Vm = Vb-Da-Vb-Dc = Vb {Da- (1-Db)} = Vb (Da + Db-1)

【0056】また、モータ電流Imの経路がFET15
b、モータM、FET15dの場合も、同様に数6で近
似的に求められる。これは回生時でも同様である。
The path of the motor current Im is
Similarly, in the case of b, the motor M, and the FET 15d, it is also approximately obtained by Expression 6. This is the same at the time of regeneration.

【0057】ハンドル角速度推定部28では、モータ電
圧演算部28bで数6によってモータ電圧Vmを演算
し、このモータ電圧Vmに基づき数5でハンドル角速度
ωhを求める。そして、この求められたハンドル角速度
ωhがハンドル戻し補償電流値演算部27に送出され、
これ以降、第1実施形態と同様のハンドル戻し補償トル
ク制御が行われる。
In the steering wheel angular velocity estimating section 28, the motor voltage calculating section 28b calculates the motor voltage Vm according to Equation 6, and based on this motor voltage Vm, obtains the steering wheel angular velocity ωh according to Equation 5. Then, the calculated steering wheel angular velocity ωh is sent to the steering wheel return compensation current value calculation unit 27,
Thereafter, the same steering wheel return compensation torque control as in the first embodiment is performed.

【0058】第2実施形態の電動パワーステアリング装
置では、第1実施形態の効果を得ることができ、それに
加えて、第1実施形態に比べインターフェースおよびA
/D変換器を減らしてコストダウンできるという効果を
奏する。すなわち、第1実施形態のものでは、モータM
の端子間電圧Vmを取込むために、インターフェース1
3d,13eおよびA/D変換器14d,14eがそれ
ぞれ2つずつ必要であったが、第2実施形態のもので
は、フェールセーフ処理のためすでにECU10に取込
まれた電源電圧Vbと、PWM演算部25で求められた
デューティ比Da,Dbとから、モータ電圧Vbを演算
するようにしたため、インターフェース13fおよびA
/D変換器14fを2つずつ削減できる。また、モータ
Mの端子間電圧Vmを取込む第1実施形態のものに比べ
て、演算されたハンドル角速度ωhの位相遅れが小さく
なる。
In the electric power steering apparatus according to the second embodiment, the effects of the first embodiment can be obtained.
This has the effect of reducing costs by reducing the number of / D converters. That is, in the first embodiment, the motor M
Interface 1 to capture the terminal voltage Vm
3d and 13e and two A / D converters 14d and 14e were required respectively. However, in the second embodiment, the power supply voltage Vb already taken in the ECU 10 for fail-safe processing and the PWM calculation Since the motor voltage Vb is calculated from the duty ratios Da and Db obtained by the unit 25, the interfaces 13f and A
The number of / D converters 14f can be reduced by two. Further, the calculated phase delay of the steering wheel angular velocity ωh is smaller than that of the first embodiment in which the voltage Vm between the terminals of the motor M is taken.

【0059】次に、発明第3実施形態の電動パワーステ
アリング装置について図8を参照して説明する。第3実
施形態の電動パワーステアリング装置では、PI制御部
24にて生成される電圧指令値Vnをモータ電圧Vmと
してハンドル角速度推定部28に送出する。これによ
り、モータMの端子間電圧を取込むためのインターフェ
ースおよびA/D変換器を不要とするとともに、ハンド
ル角速度ωhの演算時間を短縮している。なお、モータ
電圧Vmの取込み以外は、前述の第1および第2実施形
態と同じ構成であるため、その同じ構成の説明を省略す
る。
Next, an electric power steering apparatus according to a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. In the electric power steering apparatus according to the third embodiment, the voltage command value Vn generated by the PI control unit 24 is sent to the steering wheel angular velocity estimation unit 28 as the motor voltage Vm. This eliminates the need for an interface for taking in the voltage between the terminals of the motor M and the A / D converter, and shortens the calculation time of the steering wheel angular velocity ωh. Note that the configuration is the same as that of the above-described first and second embodiments except for the acquisition of the motor voltage Vm, and a description of the same configuration will be omitted.

【0060】アシスト指令値演算部22によって決定さ
れたアシスト電流値IAおよび切換部29によって決定
されたハンドル戻し補償電流値IHは、加算器23によ
って加算され、PI制御部24に入力される。PI制御
部24では電圧指令値Vnが生成され、この電圧指令値
Vnは、PWM演算部25に送出されるとともに、ハン
ドル角速度推定部28に送出される。ハンドル角速度推
定部28では、電圧指令値Vnをモータ電圧Vmとして
取込み、数5に基づきハンドル角速度ωhを求める。そ
して、この求められたハンドル角速度ωhは、ハンドル
戻し補償値電流演算部27に送出され、これ以降、前述
した第1および第2実施形態と同様のハンドル戻し補償
トルク制御を行う。
The assist current value IA determined by the assist command value calculation section 22 and the steering wheel return compensation current value IH determined by the switching section 29 are added by the adder 23 and input to the PI control section 24. In the PI control unit 24, a voltage command value Vn is generated, and the voltage command value Vn is sent to the PWM calculating unit 25 and also sent to the steering wheel angular velocity estimating unit 28. The steering angular velocity estimating unit 28 takes in the voltage command value Vn as the motor voltage Vm, and obtains the steering angular velocity ωh based on Equation 5. Then, the obtained steering wheel angular velocity ωh is sent to the steering wheel return compensation current calculator 27, and thereafter, the steering wheel return compensation torque control similar to that of the above-described first and second embodiments is performed.

【0061】このように、第3実施形態の電動パワース
テアリング装置によれば、ハンドル角速度推定部28
は、PI制御部24にて生成される電圧指令値Vnをモ
ータ電圧Vmとして取込む。従って、第2実施形態のも
のの効果と同様に、モータMの端子間電圧を取込むため
のインターフェースおよびA/D変換器が不要となっ
て、コストを低減できる。さらに、A/D変換する時間
あるいはモータ電圧Vmを演算する時間が必要なくなる
ので、ハンドル戻し補償制御における処理時間を短縮す
ることができるとともに、演算されたハンドル角速度の
位相遅れが小さい。
As described above, according to the electric power steering apparatus of the third embodiment, the steering wheel angular velocity estimating section 28
Captures the voltage command value Vn generated by the PI control unit 24 as the motor voltage Vm. Therefore, similarly to the effect of the second embodiment, the interface for taking in the voltage between the terminals of the motor M and the A / D converter become unnecessary, and the cost can be reduced. Further, since the time for A / D conversion or the time for calculating the motor voltage Vm is not required, the processing time in the steering wheel return compensation control can be reduced, and the phase delay of the calculated steering wheel angular velocity is small.

【0062】なお、上記各実施形態において、モータ角
速度ωmに減速比1/Gを乗算したハンドル角速度ωh
に基づいて、ハンドル戻し補償トルク制御を行っていた
が、モータ角速度ωmに基づいて、ハンドル戻し補償ト
ルク制御を行うようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the steering angular velocity ωh obtained by multiplying the motor angular velocity ωm by the reduction ratio 1 / G is used.
, The steering wheel return compensation torque control may be performed based on the motor angular velocity ωm.

【0063】以上のように、本発明によれば、モータ電
圧のみを取込んでモータ角速度を演算するので、モータ
電圧およびモータ電流を取込んでモータ角速度を求める
従来のものに比べて、ノイズの混入を減少させることが
でき、ノイズの影響を低減することができる。また、モ
ータ電圧のみからハンドル角速度(モータ角速度)を演
算するため、保舵時における実際のハンドル角速度(モ
ータ角速度)と演算されたハンドル角速度(モータ角速
度)との間にオフセットが生じるが、保舵操舵判定部を
設けて操舵トルクが所定の閾値以上であれば保舵してい
ると判定するようにしたので、モータ電流の項を無視し
たことにより生じる前記オフセットの影響は全くなくな
る。
As described above, according to the present invention, the motor angular velocity is calculated by taking in only the motor voltage. Mixing can be reduced, and the effect of noise can be reduced. Further, since the steering wheel angular velocity (motor angular velocity) is calculated only from the motor voltage, an offset occurs between the actual steering wheel angular velocity (motor angular velocity) during steering and the calculated steering wheel angular velocity (motor angular velocity). Since a steering determination unit is provided to determine that the steering is maintained when the steering torque is equal to or more than a predetermined threshold, the influence of the offset caused by ignoring the term of the motor current is completely eliminated.

【0064】さらに、モータ電圧を電源電圧とデューテ
ィ比とから演算するようにすれば、モータMの端子間電
圧からモータ電圧を取込むものに比べて、インターフェ
ースおよびA/D変換器の数を減らすことができ、コス
トが低減されるとともに、演算されたハンドル角速度の
位相遅れが小さくなる。
Further, if the motor voltage is calculated from the power supply voltage and the duty ratio, the number of interfaces and A / D converters is reduced as compared with the case where the motor voltage is obtained from the voltage between the terminals of the motor M. As a result, the cost is reduced, and the phase delay of the calculated steering angular velocity is reduced.

【0065】また、PI制御部にて生成される電圧指令
値をモータ電圧として取込むようにすれば、インターフ
ェースおよびA/D変換器の数を減らすことができ、コ
ストが低減される。この場合、モータ電圧のA/D変換
に要する時間あるいは演算処理時間が不要となって、ハ
ンドル戻し補償トルク制御に要する時間が短縮される、
演算されたハンドル角速度の位相遅れが小さくなる。
If the voltage command value generated by the PI control unit is taken in as the motor voltage, the number of interfaces and A / D converters can be reduced, and the cost is reduced. In this case, the time required for the A / D conversion of the motor voltage or the calculation processing time is not required, and the time required for the steering wheel return compensation torque control is reduced.
The calculated phase lag of the steering wheel angular velocity is reduced.

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

【図1】本発明の第1実施形態の電動パワーステアリン
グ装置の機械的構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a mechanical configuration of an electric power steering device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の主な電気的構成をブロ
ックで示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing, in blocks, a main electrical configuration of the first embodiment of the present invention.

【図3】図2の一部の詳細説明図である。FIG. 3 is a detailed explanatory view of a part of FIG. 2;

【図4】図2の一部の詳細説明図である。FIG. 4 is a detailed explanatory view of a part of FIG. 2;

【図5】ハンドルを1秒間保舵した後、手放しした場合
のハンドル角速度、ハンドル戻し補償トルクおよび保舵
操舵判定フラグのそれぞれの時間経過を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the respective time lapses of a steering wheel angular velocity, a steering wheel return compensation torque, and a steering-maintenance steering determination flag when the steering wheel is held for one second and then released.

【図6】保舵操舵判定部における処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of a process in a steering-maintenance determining unit.

【図7】本発明の第2実施形態の主な電気的構成をブロ
ックで示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing, in blocks, a main electrical configuration of a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施形態の主な電気的構成をブロ
ックで示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing, in blocks, a main electrical configuration of a third embodiment of the present invention.

【図9】従来の電気式動力舵取装置の主な電気的構成を
ブロックで示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the main electrical configuration of a conventional electric power steering device by blocks.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M モータ 10 ECU 11 トルクセンサ 12 車速センサ 15 モータ駆動回路 22 アシスト指令値演算部 24 PI制御部 25 PWM演算部 27 ハンドル戻し補償電流値演算部 28 ハンドル角速度推定部 29 切換部 30 保舵操舵判定部 M Motor 10 ECU 11 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 15 Motor drive circuit 22 Assist command value calculation unit 24 PI control unit 25 PWM calculation unit 27 Handle return compensation current value calculation unit 28 Handle angular velocity estimation unit 29 Switching unit 30 Steering and steering determination unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 137:00 B62D 137:00 (72)発明者 鈴木 善昭 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岩崎 尚 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鈴木 徹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3D032 CC27 CC48 DA09 DA15 DA23 DA63 DA65 DC01 DC02 DC08 DC09 DC12 DC18 DC22 DC33 DD05 DD10 DD17 EA01 EB11 EC23 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA24 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) B62D 137: 00 B62D 137: 00 (72) Inventor Yoshiaki Suzuki 1st Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Automobile Stock In-house (72) Inventor Takashi Iwasaki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toru Suzuki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3D032 CC27 CC48 DA09 DA15 DA23 DA63 DA65 DC01 DC02 DC08 DC09 DC12 DC18 DC22 DC33 DD05 DD10 DD17 EA01 EB11 EC23 GG01 3D033 CA03 CA13 CA16 CA20 CA21 CA24

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 操舵系に設けられた入力部材および出力
部材と、 前記操舵系にトルクを付与するモータと、 前記入力部材に入力された操舵トルクを検出するトルク
センサとから構成され、 前記モータは、前記操舵トルクに基づいて操舵力を補助
するアシストトルクと、前記モータの角速度に基づいて
ハンドルを中立位置に復帰させる補償トルクとを発生す
るよう制御され、 前記モータの角速度を、前記モータの端子間電圧に基づ
いて求めることを特徴とする電動パワーステアリング装
置。
An input member and an output member provided in a steering system; a motor for applying a torque to the steering system; and a torque sensor for detecting a steering torque input to the input member. Is controlled to generate an assist torque for assisting a steering force based on the steering torque, and a compensation torque for returning a steering wheel to a neutral position based on the angular velocity of the motor. An electric power steering apparatus characterized in that the electric power steering apparatus is obtained based on a voltage between terminals.
【請求項2】 操舵系に設けられた入力部材および出力
部材と、 前記操舵系にトルクを付与するモータと、 前記入力部材に入力された操舵トルクを検出するトルク
センサとから構成され、 前記モータは、前記操舵トルクに基づいて操舵力を補助
するアシストトルクと、前記モータの角速度に基づいて
ハンドルを中立位置に復帰させる補償トルクとに対応す
るデューティ比に応じてPWM制御され、 前記モータの角速度を、前記デューティ比と電源電圧と
から演算される前記モータの電圧に基づいて求めること
を特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. The motor, comprising: an input member and an output member provided in a steering system; a motor that applies torque to the steering system; and a torque sensor that detects a steering torque input to the input member. PWM control is performed in accordance with a duty ratio corresponding to an assist torque for assisting a steering force based on the steering torque and a compensation torque for returning a steering wheel to a neutral position based on the angular speed of the motor. Is calculated based on the voltage of the motor calculated from the duty ratio and the power supply voltage.
【請求項3】 操舵系に設けられた入力部材および出力
部材と、 前記操舵系にトルクを付与するモータと、 前記入力部材に入力された操舵トルクを検出するトルク
センサとから構成され、 前記モータは、前記操舵トルクに基づいて操舵力を補助
するアシストトルクと、前記モータの角速度に基づいて
ハンドルを中立位置に復帰させる補償トルクとに対応す
る電圧指令値により生成されたデューティ比に応じてP
WM制御され、 前記電圧指令値を前記モータの電圧とし、 前記モータの角速度を、前記モータの電圧に基づいて求
めることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
3. An input member and an output member provided in a steering system, a motor for applying a torque to the steering system, and a torque sensor for detecting a steering torque input to the input member, wherein the motor Is determined according to a duty ratio generated by a voltage command value corresponding to an assist torque for assisting a steering force based on the steering torque and a compensation torque for returning a steering wheel to a neutral position based on the angular velocity of the motor.
An electric power steering apparatus which is subjected to WM control, wherein the voltage command value is a voltage of the motor, and an angular velocity of the motor is obtained based on the voltage of the motor.
【請求項4】 前記モータの角速度をωm、前記モータ
の電圧をVm、前記モータの逆起電力定数をKeとする
と、 ωm=Vm/Ke から、前記モータの角速度を求めることを特徴とする請
求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電動パワース
テアリング装置。
4. An angular velocity of the motor is calculated from ωm = Vm / Ke, where ωm is the angular velocity of the motor, Vm is the voltage of the motor, and Ke is the back electromotive force constant of the motor. The electric power steering device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記操舵トルクが所定の閾値以上の場
合、前記補償トルクをゼロとすることを特徴とする請求
項1ないし請求項4のいずれかに記載の電動パワーステ
アリング装置。
5. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein when the steering torque is equal to or more than a predetermined threshold, the compensation torque is set to zero.
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