JP2004098988A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータにより操舵部材の操舵力を補助するように構成してある電動パワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の直流モータを用いた電動パワーステアリング装置では、直流モータの駆動回路は、図3に模式的に示すように、H型ブリッジ回路により直流モータMを橋絡する構成にしてある。この駆動回路では、H型ブリッジ回路の各枝に設けられたスイッチング素子Q1〜Q4をそれぞれオン/オフして、橋絡部に流れる電流の向きを変えることにより、直流モータMの回転方向を変え、その電流の大きさを制御することにより、操舵トルクの大きさを制御する。
直流モータを用いた電動パワーステアリング装置の中には、マグネットに代えて界磁巻線を使用した直流モータを用いたものがあり、特許文献1,2に開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特許第2711686号公報
【特許文献2】
特公平6−24942号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の電動パワーステアリング装置では、駆動回路のスイッチング素子Q1〜Q4等の短絡故障により閉ループが生じると、電源遮断用のリレー接点13aをオフにしても、直流モータMは発電機として作動する。例えば、図3に示すように、スイッチング素子Q4内で短絡した場合、スイッチング素子Q4,Q3、直流モータMによる閉ループが形成される。この状態で、ハンドル(操舵部材)が回されると、直流モータMも回転して、破線で示すように、誘導電流が発生して流れる。その結果、発電制動及び回生制動と同様の作用により、直流モータMに制動力が発生し、操舵に要する力が、電動パワーステアリング装置が作動していない場合よりも更に大きくなるという問題がある。
【0005】
この問題に対する技術としては、従来は、直流モータMに直列にリレー接点を接続しておき、短絡故障の際には、このリレー接点をオフにして、閉ループが生じないようにするのが一般的である。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、短絡故障の際に、操舵に要する力が大きくなり過ぎない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る電動パワーステアリング装置は、界磁巻線を有し駆動回路で駆動する直流モータにより、操舵部材の操舵力を補助すべくなしてある電動パワーステアリング装置において、前記駆動回路及び該駆動回路に接続する配線の短絡故障を検出する検出手段と、該検出手段が短絡故障を検出したときは、前記界磁巻線への電流を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
この電動パワーステアリング装置では、界磁巻線を有し駆動回路で駆動する直流モータにより、操舵部材の操舵力を補助する。検出手段が、駆動回路及びこの駆動回路に接続する配線の短絡故障を検出し、検出手段が短絡故障を検出したときは、遮断手段が、界磁巻線への電流を遮断する。
これにより、短絡故障の際に、閉ループが発生しても、マグネットが存在せず、また、界磁巻線による電磁石も消滅して、誘導電流が発生しないので、操舵に要する力が大きくなり過ぎない電動パワーステアリング装置を実現出来る。また、従来、閉ループの発生防止の為に設けられていたリレーが不要となり、部品コストを削減することが出来る。
【0008】
第2発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記駆動回路は、ブリッジ回路により前記直流モータを橋絡してあることを特徴とする。
できる。
【0009】
この電動パワーステアリング装置では、駆動回路は、ブリッジ回路により直流モータを橋絡してあるので、短絡故障の際に、閉ループが発生しても、マグネットが存在せず、また、界磁巻線による電磁石も消滅して、直流モータが発電せず、操舵に要する力が大きくなり過ぎない電動パワーステアリング装置を実現出来る。また、従来、閉ループの発生防止の為に設けられていたリレーが不要となり、部品コストを削減することが出来る。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、パワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4が、電源P及び接地端子の間にブリッジ回路を構成している。
【0011】
このブリッジ回路は、直列に接続されたパワートランジスタQ1,Q3の接続点と直列に接続されたパワートランジスタQ2,Q4の接続点とを橋絡するように、界磁巻線L1を有する直流モータMaが直列に接続されている。パワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4には、電源Pより電流が流れる方向と逆方向に、各々ダイオードD1,D2,D3,D4 が並列接続されている。電源P及び前記ブリッジ回路の間には、フェイルセーフリレーの常閉接点13a(遮断手段)及び電流検出用の抵抗R1が直列接続されている。
界磁巻線L1は、後述する常閉接点13a及び抵抗R1の接続節点と接地端子との間に、抵抗R2を介して接続されている。
【0012】
操舵軸(図示せず)に加えられたトルクを検出するトルクセンサ10のトルク検出信号が、インタフェイス回路11を介してCPU12へ与えられる。
また、車速を検出する車速センサ14からの車速信号が、インタフェイス回路15を介してCPU12へ与えられる。
CPU12では、内蔵するトルク/電流テーブル12aを参照して、与えられたトルク検出信号及び車速信号に応じたモータ電流指令値を作成する。このモータ電流指令値には、モータ電流の大きさ及びその向きが含まれており、PWM制御部21へ入力される。
【0013】
PWM制御部21は、前記モータ電流指令値に従ったデューティ比を有するPWM信号を作成し、例えば、直流モータMaを正方向に回転させるとき、パワートランジスタQ4をオンにすると共に、前記PWM信号によりパワートランジスタQ1をスイッチングする。また、直流モータMaを逆方向に回転駆動させるとき、パワートランジスタQ3をオンにすると共に、パワートランジスタQ2を同様にスイッチングする。
【0014】
抵抗R1 の両端電圧は、モータ電流検出回路17に与えられ、モータ電流検出回路17(検出手段)の検出信号は、フィードバック信号としてCPU12(検出手段)へ与えられる。
CPU12が出力するリレー制御信号が、リレー駆動回路13へ与えられ、リレー駆動回路13は、リレー制御信号に従って、フェイルセーフリレーの常閉接点13aをオン又はオフさせる。
CPU12は、モータ電流検出回路17が検出したモータ電流が、予め設定された上限値を超えた場合、又はトルクセンサ10が過大なトルク値を検出した場合等に、リレー制御信号をリレー駆動回路13へ入力して、常閉接点13aオフにし、電源Pから前記ブリッジ回路への通電を停止させると同時に、界磁巻線L1への通電を停止させる。
【0015】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を、それを示す図2のフローチャートを参照しながら説明する。
CPU12は、操舵補助動作において、先ず、トルクセンサ10が検出したトルク検出信号をインタフェイス回路11を介して読込み(S2)、次に、車速センサ14が検出した車速信号をインタフェイス回路15を介して読込む(S4)。
CPU12は、読込んだ(S4)車速信号及び読込んだ(S2)トルク検出信号から、トルク/電流テーブル12aを参照して、目標モータ電流を決定する(S6)。
【0016】
次いで、CPU12は、モータ電流検出回路17からモータ電流信号を読込み(S8)、そのモータ電流が所定値を超えているか否かを判定し(S9)、所定値を超えていれば、その状態が所定時間継続しているか否かにより、短絡故障であるか否かを判定する(S18)。
CPU12は、モータ電流が所定値を超えた状態が所定時間継続していて、短絡故障であると判定したとき(S18)は、リレー制御信号をリレー駆動回路13へ入力して、常閉接点13aオフにし(S20)、電源Pから前記ブリッジ回路への通電を停止させると同時に、界磁巻線L1への通電を停止させリターンする。
【0017】
CPU12は、モータ電流が所定値を超えていないとき(S9)、又は短絡故障でないとき(S18)は、決定した(S6)目標モータ電流と読込んだ(S8)モータ電流信号との差を演算し(S10)、演算した差に基づき、直流モータMaに目標モータ電流を流すべく、モータ電流指令値を決定する(S12)。
【0018】
次に、CPU12は、決定した(S12)モータ電流指令値に応じたPWM指令値及び回転方向を決定し(S14)、決定したPWM指令値及び回転方向の指示信号を出力してPWM制御部21へ与え(S16)、リターンして他の処理へ移る。
PWM制御部21は、与えられたPWM指令値及び回転方向の指示信号に基づき、直流モータMaを回転駆動させる。
【0019】
【発明の効果】
第1,2発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、短絡故障の際に、閉ループが発生しても、マグネットが存在せず、また、界磁巻線による電磁石も消滅して、直流モータが発電しないので、操舵に要する力が大きくなり過ぎない電動パワーステアリング装置を実現出来る。また、従来、閉ループの発生防止の為に設けられていたリレーが不要となり、部品コストを削減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】従来の電動パワーステアリング装置の駆動回路の要部構成を示す模式図である。
【符号の説明】
12 CPU(検出手段、遮断手段)
13 リレー駆動回路(遮断手段)
13a 常閉接点(遮断手段)
17 モータ電流検出回路(検出手段)
21 PWM制御部
L1 界磁巻線
Ma 直流モータ
P 電源
Q1,Q2,Q3,Q4 パワートランジスタ
R1,R2 抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric power steering device configured to assist a steering force of a steering member by a DC motor.
[0002]
[Prior art]
In a conventional electric power steering apparatus using a DC motor, a drive circuit of the DC motor is configured to bridge the DC motor M by an H-type bridge circuit, as schematically shown in FIG. In this drive circuit, the switching direction of the DC motor M is changed by turning on / off the switching elements Q1 to Q4 provided on each branch of the H-type bridge circuit to change the direction of the current flowing through the bridge. By controlling the magnitude of the current, the magnitude of the steering torque is controlled.
Some electric power steering devices using a DC motor use a DC motor using a field winding instead of a magnet, and are disclosed in
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2711686 [Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 6-24942
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional electric power steering apparatus, when a closed loop occurs due to a short-circuit failure of the switching elements Q1 to Q4 and the like of the drive circuit, the DC motor M is used as a generator even when the power-cutoff relay contact 13a is turned off. Operate. For example, as shown in FIG. 3, when a short circuit occurs in the switching element Q4, a closed loop is formed by the switching elements Q4 and Q3 and the DC motor M. In this state, when the steering wheel (steering member) is turned, the DC motor M also rotates, and an induced current flows as shown by a broken line. As a result, there is a problem that a braking force is generated in the DC motor M by the same operation as the dynamic braking and the regenerative braking, and the force required for steering is further increased as compared with a case where the electric power steering device is not operated.
[0005]
Conventionally, as a technique for solving this problem, a relay contact is connected in series to the DC motor M, and in the event of a short-circuit failure, the relay contact is turned off so that a closed loop does not occur. It is.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an electric power steering device in which a force required for steering does not become too large in the case of a short circuit failure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering device according to a first aspect of the present invention is an electric power steering device which assists a steering force of a steering member by a DC motor having a field winding and driven by a drive circuit. It is characterized by comprising detection means for detecting a short-circuit failure of a wiring connected to a drive circuit, and interruption means for interrupting a current to the field winding when the detection means detects a short-circuit failure.
[0007]
In this electric power steering device, the steering force of the steering member is assisted by a DC motor having a field winding and driven by a drive circuit. The detecting means detects a short-circuit fault in the drive circuit and the wiring connected to the drive circuit, and when the detecting means detects the short-circuit fault, the cut-off means cuts off the current to the field winding.
As a result, even if a closed loop occurs in the event of a short-circuit fault, the magnet does not exist, and the electromagnet due to the field winding disappears, so that no induced current is generated. It is possible to realize an electric power steering device without any. Further, the relay conventionally provided for preventing the occurrence of the closed loop becomes unnecessary, and the cost of parts can be reduced.
[0008]
An electric power steering device according to a second aspect is characterized in that the drive circuit bridges the DC motor by a bridge circuit.
it can.
[0009]
In this electric power steering device, the drive circuit bridges the DC motor by the bridge circuit. Therefore, in the event of a short-circuit failure, even if a closed loop occurs, there is no magnet, and the drive circuit is driven by the field winding. Since the electromagnet also disappears, the DC motor does not generate power, and an electric power steering device in which the force required for steering does not become too large can be realized. Further, the relay conventionally provided for preventing the occurrence of the closed loop becomes unnecessary, and the cost of parts can be reduced.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing the embodiments.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. In this electric power steering apparatus, the power transistors Q1, Q2, Q3, and Q4 form a bridge circuit between the power supply P and the ground terminal.
[0011]
This bridge circuit includes a DC motor Ma having a field winding L1 so as to bridge a connection point between the power transistors Q1 and Q3 connected in series and a connection point between the power transistors Q2 and Q4 connected in series. Are connected in series. Diodes D1, D2, D3, and D4 are connected in parallel to power transistors Q1, Q2, Q3, and Q4, respectively, in a direction opposite to the direction in which current flows from power supply P. A normally closed contact 13a (cutoff means) of a fail-safe relay and a resistor R1 for current detection are connected in series between the power supply P and the bridge circuit.
The field winding L1 is connected via a resistor R2 between a connection node of a normally closed contact 13a and a resistor R1 described later and a ground terminal.
[0012]
A torque detection signal of a
Further, a vehicle speed signal from a
The
[0013]
The
[0014]
The voltage across the resistor R1 is supplied to the motor
The relay control signal output from the
The
[0015]
Hereinafter, the operation of the electric power steering apparatus having such a configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the steering assist operation, the
The
[0016]
Next, the
When the
[0017]
When the motor current does not exceed the predetermined value (S9) or when there is no short-circuit failure (S18), the
[0018]
Next, the
The
[0019]
【The invention's effect】
According to the electric power steering apparatus according to the first and second aspects of the present invention, in the event of a short-circuit failure, even if a closed loop occurs, no magnet exists, and the electromagnet formed by the field winding disappears, so that the DC motor Since no power is generated, it is possible to realize an electric power steering device in which the force required for steering does not become too large. Further, the relay conventionally provided for preventing the occurrence of the closed loop becomes unnecessary, and the cost of parts can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the electric power steering device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a main configuration of a drive circuit of a conventional electric power steering device.
[Explanation of symbols]
12 CPU (detection means, interruption means)
13 Relay drive circuit (interruption means)
13a normally closed contact (cutoff means)
17 Motor current detection circuit (detection means)
21 PWM control unit L1 Field winding Ma DC motor P Power supply Q1, Q2, Q3, Q4 Power transistor R1, R2 Resistance
Claims (2)
前記駆動回路及び該駆動回路に接続する配線の短絡故障を検出する検出手段と、該検出手段が短絡故障を検出したときは、前記界磁巻線への電流を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。In an electric power steering device which assists a steering force of a steering member by a DC motor having a field winding and driven by a drive circuit,
Detecting means for detecting a short-circuit fault in the drive circuit and wiring connected to the drive circuit; and interrupting means for interrupting a current to the field winding when the detecting means detects a short-circuit fault. An electric power steering device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002267262A JP2004098988A (en) | 2002-09-12 | 2002-09-12 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002267262A JP2004098988A (en) | 2002-09-12 | 2002-09-12 | Electric power steering device |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2004098988A true JP2004098988A (en) | 2004-04-02 |
Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002267262A Pending JP2004098988A (en) | 2002-09-12 | 2002-09-12 | Electric power steering device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2004098988A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006109684A (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Rohm Co Ltd | Motor drive circuit and motor apparatus equipped with the same |
-
2002
- 2002-09-12 JP JP2002267262A patent/JP2004098988A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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