JP2003081110A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置の制御装置

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JP2003081110A
JP2003081110A JP2001275889A JP2001275889A JP2003081110A JP 2003081110 A JP2003081110 A JP 2003081110A JP 2001275889 A JP2001275889 A JP 2001275889A JP 2001275889 A JP2001275889 A JP 2001275889A JP 2003081110 A JP2003081110 A JP 2003081110A
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Susumu Tanaka
進 田中
Makoto Kimura
誠 木村
Tamotsu Yamaura
保 山浦
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクセンサによって検出された操舵アシス
トトルクに応じて操舵軸に操舵補助トルクを与えるアシ
ストモータと、電流センサの電流センサ値に基づいて前
記モータの駆動を電流値フィードバック制御する電流フ
ィードバック制御手段とを有した電動パワーステアリン
グ装置の制御装置において、電流センサのオフセットに
よってPWM制御のデューティ値が上昇するのを防止す
る。 【解決手段】 直進時等のようにトルクセンサのトルク
検出信号がないときに、モータ実電流値(電流センサ
値)を読み込み(ステップS1)、該モータ実電流値
が、電流センサオフセットプラス側最大値以上でありモ
ータ起動電流未満である任意の電流値から、電流センサ
オフセットマイナス側最大値以上でありモータ起動電流
未満である任意の電流値までの不感帯範囲内であるとき
は、前記モータ実電流値を零(0アンペア)とし、前記
フィードバック制御を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の操舵系に対
して操舵補助力を発生するアシストモータを有した電動
パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に電動パワーステアリング装置は例
えば図4のように構成されていた。図4において、ステ
アリングホィール1は第1のステアリングシャフト2a
およびユニバーサルジョイント3を介して第2のステア
リングシャフト2bに連結されている。
【0003】この第2のステアリングシャフト2bは、
ピニオン4およびラック5を介して操向車輪のタイロッ
ド6に結合されている。第2のステアリングシャフト2
bにはステアリングホィール1の操舵トルクを検出する
トルクセンサ7が設けられ、ステアリングホィール1の
操舵力を補助するアシストモータ(直流モータ)8が減
速ギヤ9を介して第2のステアリングシャフト2bに結
合されている。10はセンサによりエンジン回転数、車
速、操舵輪荷重等の車両の走行状態を検出する車両状態
検出装置である。
【0004】11は、車両状態検出装置10の検出出
力、トルクセンサ7の検出トルク、図示省略の電流検出
器、電圧検出器から得た検出電流、検出電圧等からモー
タ駆動電流(目標電流指令値)を求め、該目標電流指令
値に基づいてアシストモータ8に供給する電流を制御す
るコントローラであり、例えばマイクロコンピュータで
構成されている。
【0005】12は、イグニッションキーのキースイッ
チ投入によりオンとなり、例えば誤動作時にオフとなる
リレーである。コントローラ11およびアシストモータ
8は、リレー12を介して供給されるバッテリ13の電
源によって駆動される。
【0006】上記のように構成された装置では、コント
ローラ11のモータ駆動制御部によってアシストモータ
8を駆動し、操舵トルクにアシストトルクを付加してス
テアリングホィール1の操作性を向上させている。
【0007】上記のように構成された電動パワーステア
リング装置のモータの電流検出回路としては、例えば特
開平2−246870号公報に開示されている回路があ
る。この回路は、駆動回路(FET等の半導体制御素子
をブリッジ接続したブリッジ回路)に橋絡されたモータ
に電流検出用の抵抗を接続し、該抵抗の端子電圧を差動
アンプに入力してモータの電流検出信号を得、該電流検
出信号によって前記モータの駆動(例えば前記FETの
PWM制御)をフィードバック制御するように構成され
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記特開
平2−246870号公報に開示された電流検出回路
は、回路部品の特性値のバラツキにより、モータ電流が
流れていない場合にも図5のように電流検出信号(オフ
セット)Ioが存在することがあった。
【0009】一方、電動パワーステアリング装置では、
直進時等の操舵アシストが不要な場合には、モータの駆
動回路に給電を行わないことによって消費電力を削減す
る制御を行っている。
【0010】上記のようにモータの駆動回路に給電が行
われない状態でオフセットが生じた場合、PI(比例・
積分)制御によりこのオフセットを補正する制御が行わ
れる。しかしながら、駆動回路に給電が行われないた
め、オフセットの補正は行われず、PI制御によりP
(比例)ゲイン、I(積分)ゲインが積算されて大とな
り、図6(e)に示すようにデューティ値(PWM制御
のオン、オフ比)だけが上昇し続けてしまう。
【0011】この状態でモータ駆動指示信号または図6
(a)のような外乱(キックバック)等が入力される
と、デューティ値が上昇した状態で駆動電流が流れるた
め、図6(b)のように急激な操舵アシストが行われ、
操舵フィーリングが悪化するという問題があった。
【0012】尚図6は外乱によって起こる電気振動を表
しており、(a)はトルクセンサのトーションバートル
ク、(b)はアシストトルク、(c)は電流センサー
値、(d)は目標電流値、(e)はPWMデューティを
各々示している。
【0013】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、電流検出回路のオフセットによってPWM
制御のデューティ値が上昇するのを防止し、延いては電
気振動の発生を防止した電動パワーステアリング装置の
制御装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置は、
トルクセンサによって検出された操舵アシストトルクに
応じて操舵軸に操舵補助トルクを与えるモータと、半導
体制御素子をブリッジ接続するとともに、該ブリッジ回
路の橋絡点間に前記モータを接続して成る駆動回路部
と、前記モータに流れる電流値を検出する電流検出手段
と、前記電流検出手段によって検出された電流値に基づ
いて前記モータの駆動を電流値フィードバック制御する
電流フィードバック制御手段とを有し、前記トルクセン
サのトルク検出信号がないとき、前記駆動回路部への給
電を停止する電動パワーステアリング装置の制御装置に
おいて、前記電流検出手段の検出電流値が所定範囲内で
あるとき、前記電流フィードバック制御を禁止するフィ
ードバック制御禁止手段を有することを特徴としてい
る。
【0015】また前記所定範囲は、前記電流検出手段の
正極側最大オフセット値以上でありモータ起動電流値未
満である任意の電流値から、前記電流検出手段の負極側
最大オフセット値以上でありモータ起動電流未満である
任意の電流値までの範囲であることを特徴としている。
【0016】また前記フィードバック制御禁止手段は、
前記電流検出手段の検出電流値を零にすることを特徴と
している。
【0017】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
一実施形態例を説明する。図1は、本発明を前記図4の
電動パワーステアリング装置に適用した実施形態例を示
している。図1において図4と同一部分は同一符号をも
って示している。
【0018】図1において、バッテリ13の正極側はリ
レー回路12aおよび電流検出用抵抗21を介して、F
ET(電界効果トランジスタ)22a〜22dをブリッ
ジ接続して成るブリッジ回路22に接続されている。
【0019】FET22aおよび22cの共通接続点P
1とFET22bおよび22dの共通接続点P2との間に
は、アシストモータ8が接続されている。FET22c
および22dの共通接続点は接地されている(バッテリ
13の負極側に接続されている)。
【0020】24Mは、前記電流検出用抵抗21に流れ
る電流により検出した電圧をオペアンプ25を介して取
り込んだ電圧や、トルクセンサ7のトルク検出信号等か
らモータ駆動電流(目標電流指令値)を演算し、該目標
電流指令値に基づいてアシストモータ8に供給する電流
を制御するメインマイクロコンピュータである。
【0021】このメインマイクロコンピュータ24
Mは、前記電流検出用抵抗21によって検出された電流
値に基づいてアシストモータ8の駆動を電流値フィード
バック制御する電流フィードバック制御機能や、前記ト
ルクセンサ7のトルク検出信号がないとき、前記駆動回
路部(アシストモータ8およびブリッジ回路22)への
給電を停止する機能や、前記検出電流値が所定範囲内で
あるとき、前記電流フィードバック制御を禁止するフィ
ードバック制御禁止機能等を有している。
【0022】24Sは、例えば図4の車両状態検出装置
10から検出した車両の走行状態に基づいて装置の異常
を判断する機能を備えたサブマイクロコンピュータ24
Sである。
【0023】26はメインマイクロコンピュータ24M
およびサブマイクロコンピュータ24Sからアンドゲー
ト27aを介して導入される制御信号に基づいて、リレ
ー回路12aのコイルを励磁してその接点をオンした
り、該コイルを非励磁としてその接点をオフするリレー
駆動回路である。
【0024】メインマイクロコンピュータ24Mおよび
サブマイクロコンピュータ24Sからは、イネーブル信
号用の制御信号がアンドゲート27bに入力され、該ア
ンドゲート27bのゲート出力(イネーブル信号)はア
ンドゲート27c,27dの各一方の入力端子に入力さ
れる。
【0025】前記アンドゲート27c,27dの各他方
の入力端子には、メインマイクロコンピュータ24M
らの目標電流指令信号が供給され、各出力端子はプリド
ライバ28a,28bに接続されている。
【0026】プリドライバ28a,28bはメインマイ
クロコンピュータ24Mで演算された目標電流指令値に
基づいて決定されるデューティ比のパルス幅変調(PW
M)信号を、前記ブリッジ回路22のFET22a,2
2bの各ゲートに供給して該FETをオン、オフ制御す
るプリドライバである。
【0027】28c,28dは、メインマイクロコンピ
ュータ24Mからの制御信号によって、アシストモータ
8を駆動する期間ブリッジ回路22のFET22c,2
2dの各ゲートに、連続した駆動信号(オン制御信号)
を供給するプリドライバである。
【0028】尚メインマイクロコンピュータ24M、サ
ブマイクロコンピュータ24Sとその周辺回路との信号
の授受は図示省略のインターフェースを介して行われる
ものである。
【0029】次に上記のように構成された装置の動作
を、本発明のフィードバック制御禁止のための不感帯を
説明する図2およびフィードバック制御禁止機能を実行
するためのフローチャートを示す図3とともに述べる。
【0030】まず、装置の通常運転時は、メインマイク
ロコンピュータ24Mおよびサブマイクロコンピュータ
24Sからアンドゲート27aに例えばハイレベル信号
が供給されており、リレー駆動回路26から出力される
リレー駆動信号によってリレー回路12aのコイルが励
磁状態にされ、その接点がオンとなり、バッテリ13か
らブリッジ回路22へ電源が供給されている。
【0031】またメインマイクロコンピュータ24M
よびサブマイクロコンピュータ24Sからアンドゲート
27bには、ともにハイレベル信号が供給され、該アン
ドゲート27bの出力信号(ハイレベルのイネーブル信
号)によってアンドゲート27c,27dの各一方の入
力ゲートにはハイレベル信号が入力されている。
【0032】ブリッジ回路22のFET22a又は22
bは、プリドライバ28a又は28bによってパルス幅
変調制御され、FET22c又は22dはプリドライバ
28c又は28dによって連続してオン制御される。
【0033】このためバッテリ13からリレー回路12
aおよび電流検出用抵抗21を介してブリッジ回路22
に供給される電流は、FET22a(又は22b)→ア
シストモータ8→FET22d(又は22c)→接地な
る経路で流れ、アシストモータ8は右回転(又は左回
転)する。これによって、ステアリングホィール1によ
り操舵操作されている方向へ回転して、操舵力を補助す
る。
【0034】また、直進時等のようにトルクセンサ7の
トルク検出信号がなく、操舵アシストが不要な場合は、
前記モータの駆動回路部への給電を停止する。具体的に
は、サブマイクロコンピュータ24Sからアンドゲート
27aに供給される制御信号レベルがハイレベルからロ
ーレベルに切り換わり、アンド条件不成立となってリレ
ー駆動回路26の動作がオフとなり、リレー回路12a
のコイルに励磁電流は流れなくなりその接点はオフとな
る。このためブリッジ回路22に電流は供給されなくな
る。
【0035】またサブマイクロコンピュータ24Sから
アンドゲート27bに供給される制御信号レベルがハイ
レベルからローレベルに切り換わって、アンド条件が不
成立となり(イネーブル信号がハイレベルからローレベ
ルとなる)、アンドゲート27c,27dの出力ゲート
信号もローレベルとなるので、プリドライバ28a,2
8bの駆動が停止し、FET22a,22bがオフ状態
となる。
【0036】このときメインマイクロコンピュータ24
Mは、ステップS1において、前記電流検出用抵抗21に
よって検出されたモータ実電流値を読み込む。そして読
み込まれた電流値が、図2のように設定された不感帯
(範囲X)の範囲内であるか否かを判断する(ステップ
2,S3)。
【0037】図2において、Ioは電流センサのオフセ
ットによる電流センサ値であり、目標電流0アンペアと
の差が電流センサのオフセット量を示している。またI
Pm axは電流センサオフセットプラス側最大値であり、
IoNmaxは電流センサオフセットマイナス側最大値であ
り、Isはモータ起動電流である。
【0038】本実施形態例で設定したフィードバック制
御禁止のための不感帯は、電流センサオフセットプラス
側最大値IoPmax以上でありモータ起動電流Is未満で
ある任意の電流値IXPから、電流センサオフセットマイ
ナス側最大値IoNmax以上でありモータ起動電流Is未
満である任意の電流値IXNまでの範囲Xとしている。
【0039】次に前記読み込まれたモータ実電流値(電
流センサ値Io)が前記不感帯範囲X内にある場合は、
モータ実電流値を零(0アンペア)とする(ステップS
4)。このためPI制御は行われずフィードバック制御
が禁止され、従来のように目標電流値が零にもかかわら
ずP(比例)ゲイン、I(積分)ゲインが積算されて大
となりPWMのデューティ値だけが上昇するような事態
は発生しない。
【0040】尚前記ステップS3における判定におい
て、モータ実電流値(電流センサ値Io)が図2の不感
帯範囲X内ではないと判断された場合は、前記ステップ
1〜S3の処理を再度実行する。
【0041】前記図2に示した不感帯範囲Xは、モータ
駆動に影響を与えないごく小さな範囲である為、中立付
近の操舵フィーリングに影響はない。
【0042】また不感帯範囲Xは当然狭いほうが良い
為、例えば温度センサ等によって不感帯範囲Xを可変す
るように構成しても良い。
【0043】尚、前記メインマイクロコンピュータ24
Mおよびサブマイクロコンピュータ24Sは合体させて単
体で構成しても良い。
【0044】また前記ブリッジ回路22のFET22a
〜22dは、前述したようにFET22a又は22bを
PWM制御し、FET22c又は22dを連続してオン
制御するに限らず、他の制御方式で制御されるものであ
っても良い。
【0045】またブリッジ回路を構成する半導体制御素
子は、FETに限らず他の半導体制御素子で構成されて
も良い。
【0046】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電動パワ
ーステアリング装置において、電流検出手段の検出電流
値が所定の不感帯範囲内であるとき、電流フィードバッ
ク制御を禁止するように構成したので、電流検出手段の
オフセットが原因で、目標電流値が零にもかかわらずア
シストモータ駆動制御用のPWMのデューティ値だけが
上昇するような事態は発生しない。
【0047】これによって、モータ駆動指示信号又は外
乱(キックバック)等が入力されても、急激な操舵アシ
ストが行われて操舵フィーリングが悪化することはな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例を示すモータ制御ブロッ
ク図。
【図2】本発明のフィードバック制御禁止のための不感
帯を説明するための特性図。
【図3】本発明のフィードバック制御禁止機能を実行す
るためのフローチャート。
【図4】電動パワーステアリング装置の一例を示す構成
図。
【図5】従来の電流センサのオフセットによる問題点を
説明するための特性図。
【図6】従来の電動パワーステアリング装置における、
外乱によって起こる電気振動を説明するための特性図。
【符号の説明】
1…ステアリングホィール 7…トルクセンサ 8…アシストモータ 12a…リレー回路 13…バッテリ 21…電流検出用抵抗 22…ブリッジ回路 22a〜22d…FET 24M…メインマイクロコンピュータ 24S…サブマイクロコンピュータ 25…オペアンプ 26…リレー駆動回路 27a〜27d…アンドゲート 28a〜28d…プリドライバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山浦 保 神奈川県厚木市恩名1370番地 株式会社ユ ニシアジェックス内 Fターム(参考) 3D032 CC04 CC27 CC28 DA15 DA64 DD02 DD17 EB12 EC23 GG01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トルクセンサによって検出された操舵ア
    シストトルクに応じて操舵軸に操舵補助トルクを与える
    モータと、 半導体制御素子をブリッジ接続するとともに、該ブリッ
    ジ回路の橋絡点間に前記モータを接続して成る駆動回路
    部と、 前記モータに流れる電流値を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段によって検出された電流値に基づいて
    前記モータの駆動を電流値フィードバック制御する電流
    フィードバック制御手段とを有し、 前記トルクセンサのトルク検出信号がないとき、前記駆
    動回路部への給電を停止する電動パワーステアリング装
    置の制御装置において、 前記電流検出手段の検出電流値が所定範囲内であると
    き、前記電流フィードバック制御を禁止するフィードバ
    ック制御禁止手段を有することを特徴とする電動パワー
    ステアリング装置の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記所定範囲は、前記電流検出手段の正
    極側最大オフセット値以上でありモータ起動電流値未満
    である任意の電流値から、前記電流検出手段の負極側最
    大オフセット値以上でありモータ起動電流未満である任
    意の電流値までの範囲であることを特徴とする請求項1
    に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
  3. 【請求項3】 前記フィードバック制御禁止手段は、前
    記電流検出手段の検出電流値を零にすることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置
    の制御装置。
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