JP2005053304A - Electric power steering device - Google Patents

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真人 柴
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform steering assistance without determining a target current value of supply current to an electric motor, and to continuously perform steering assistance with the motor even when steering torque in response to a steering operation cannot be acquired. <P>SOLUTION: This electric power steering device comprises first and second sensor sections for outputting signals according to rotation angles of input and output shafts 32 and 33 of a steering shaft 3, respectively, rotation angle detecting sections for responding using detection result of these sensor sections, torque detecting sections using detection result of these rotation angle detecting sections, and a control unit 21 for performing driving control of the electric motor 6 according to the detection results of these detecting sections. The control unit 21 determines a variation of the rotation angle based on the rotation angle from one of the first and second sensor sections when no detected value of the steering torque cannot be acquired, and supplies current to the electric motor 6 for a predetermined period when the determined variation is determined to exceed a predetermined threshold. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載され、電動モータを用いてドライバーの操舵動作を補助する電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to an electric power steering device that is mounted on a vehicle such as an automobile and assists a driver's steering operation using an electric motor.

例えば自動車に搭載される電動パワーステアリング装置は、操舵部材から操向車輪に至る操舵機構に連結された電動モータを備えており、このモータの動力を操舵機構に付与することで上記操舵部材でのドライバーによる操舵動作を補助するようになっている。また、このようなステアリング装置の上記操舵機構には、一端部側及び他端部側が操舵部材及び操向車輪にそれぞれ連結され、ドライバーの操舵動作に伴い回転する操舵軸が設けられており、当該ステアリング装置では、一般的に上記操舵動作などに応じて操舵軸に発生した操舵トルクを基に上記電動モータの駆動制御が行われている。   For example, an electric power steering device mounted on an automobile includes an electric motor connected to a steering mechanism from a steering member to a steered wheel. By applying the power of this motor to the steering mechanism, It is designed to assist the steering operation by the driver. Further, the steering mechanism of such a steering device is provided with a steering shaft that is connected to a steering member and a steered wheel at one end side and the other end side, respectively, and rotates in accordance with the steering operation of the driver. In a steering apparatus, generally, drive control of the electric motor is performed based on a steering torque generated in a steering shaft in accordance with the steering operation or the like.

従来の電動パワーステアリング装置には、上記操舵トルクを直接的に検出するトルクセンサを備えたものや操舵軸の操舵部材側及び操向車輪側での回転角に応じた信号をそれぞれ出力する第1及び第2のセンサ部を設けて、これらのセンサ部からの検出結果を用いて上記の各回転角及び操舵トルクを算出するものがある。また、下記特許文献1の従来装置のように、操向車輪の舵角を検出する舵角センサを設けて、このセンサの検出結果を基に操舵トルクを算出するものもある。   The conventional electric power steering apparatus includes a torque sensor that directly detects the steering torque and outputs a signal corresponding to the rotation angle of the steering shaft on the steering member side and the steered wheel side. And a second sensor unit, and the rotation angles and steering torque are calculated using detection results from these sensor units. In addition, as in the conventional apparatus disclosed in Patent Document 1 below, there is a system in which a steering angle sensor that detects the steering angle of the steered wheels is provided and the steering torque is calculated based on the detection result of the sensor.

特許第2969701号公報(第2〜4頁、第2図)Japanese Patent No. 2969701 (pages 2-4, FIG. 2)

ところが、上記のような従来装置では、取得した操舵トルクに従って上記電動モータの目標電流値を決定し、この決定した目標電流値を用いたフィードバック制御によって当該モータに電流を供給することで操舵補助を行っていた。このため、上記トルクセンサや舵角センサ等に故障や異常が生じた場合などに起因して操舵動作などに応じた操舵トルクを取得できなくなると、モータの目標電流値を決定することができなくなって、不適切な操舵補助が行われるのを未然に防ぐために、当該モータへの電流供給を停止していた。この結果、ドライバーでの操舵負担が増加したり、この負担増加に伴って操舵部材を動作させ難くなったりして、自動車の操作性が大幅に低下することがあった。   However, in the conventional apparatus as described above, the target current value of the electric motor is determined according to the acquired steering torque, and steering assist is provided by supplying current to the motor by feedback control using the determined target current value. I was going. For this reason, the target current value of the motor cannot be determined if the steering torque according to the steering operation or the like cannot be acquired due to a failure or abnormality in the torque sensor or the steering angle sensor. In order to prevent inappropriate steering assistance from being performed, the current supply to the motor has been stopped. As a result, the steering burden on the driver may increase, or it may become difficult to operate the steering member as the burden increases, and the operability of the automobile may be significantly reduced.

上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、電動モータへの供給電流の目標電流値を決定することなく当該モータによる操舵補助を簡単かつ高速に行うことができる新たな技術的手段を備えた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。
また、本発明は、操舵動作などに応じた操舵トルクを取得できない場合でも、電動モータによる操舵補助を継続して行うことができ、よって車両の操作性が低下するのを抑えることができる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。
In view of the conventional problems as described above, the present invention provides a new technical means that can easily and quickly perform steering assistance by the motor without determining the target current value of the current supplied to the electric motor. An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus provided.
Further, the present invention is capable of continuously assisting the steering by the electric motor even when the steering torque according to the steering operation or the like cannot be acquired, and thus the electric power capable of suppressing the deterioration of the operability of the vehicle. An object is to provide a steering device.

本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵部材から操向車輪に至る操舵機構に電動モータの動力を付与して操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵部材及び前記操向車輪の少なくとも一方側の舵角を検出する舵角検出部と、前記舵角検出部が検出した舵角を用いて前記電動モータの駆動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記舵角検出部からの舵角に基づき当該舵角の変化量を求めるとともに、その求めた変化量が所定の閾値を超えたことを判別したときに、前記電動モータに所定期間の間、電流を供給することを特徴とするものである。
An electric power steering apparatus according to the present invention is an electric power steering apparatus that assists steering by applying power of an electric motor to a steering mechanism from a steering member to a steered wheel,
A steering angle detector that detects a steering angle of at least one side of the steering member and the steering wheel; and a controller that performs drive control of the electric motor using the steering angle detected by the steering angle detector. ,
The control unit obtains a change amount of the rudder angle based on the rudder angle from the rudder angle detection unit, and determines that the electric motor has a predetermined amount when the obtained change amount exceeds a predetermined threshold value. A current is supplied during the period.

上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、制御部は上記舵角の変化量が所定の閾値を超えたことを判別したときにのみ、所定期間の間、電動モータへの電流供給を行うので、このモータへの目標電流値を決定せずに当該モータを駆動することができ、モータ動力による操舵補助を簡単かつ高速に行うことができる。また、上記舵角の変化量が閾値よりも大きいときにのみ、モータに電流を供給しているので、操舵補助を必要とするときにのみ操舵補助を行うことができる。しかも、このように舵角変化量をモータの駆動基準として利用することで、制御部は操舵補助を必要とする操舵動作が行われたか否かについて判別することができ、ドライバーの操舵負担の軽減を適切に行うことが可能となる。   In the electric power steering apparatus configured as described above, the control unit supplies current to the electric motor for a predetermined period only when it is determined that the amount of change in the steering angle exceeds a predetermined threshold. Therefore, the motor can be driven without determining a target current value for the motor, and steering assistance by motor power can be performed easily and at high speed. Further, since the current is supplied to the motor only when the amount of change in the steering angle is larger than the threshold value, the steering assistance can be performed only when the steering assistance is necessary. In addition, by using the steering angle change amount as a motor drive reference in this way, the control unit can determine whether or not a steering operation that requires steering assistance has been performed, thereby reducing the driver's steering burden. Can be performed appropriately.

また、別の観点による本発明の電動パワーステアリング装置は、一端部側及び他端部側に操舵部材及び操向車輪が連結された操舵軸を具備する操舵機構と、この操舵機構に動力を付与して操舵補助を行う電動モータと、前記操舵軸の操舵部材側及び操向車輪側での回転角に応じた信号をそれぞれ出力する第1及び第2のセンサ部と、これらの第1及び第2のセンサ部からの出力信号をそれぞれ用いて前記操舵部材側及び操向車輪側での回転角を検出する第1及び第2の回転角検出部と、前記操舵軸に生じた操舵トルクを検出するトルク検出部と、前記第1及び第2の回転角検出部からの回転角と前記トルク検出部からの操舵トルクとを用いて前記電動モータの駆動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部が前記操舵トルクの検出値を取得できない場合に、当該制御部は前記第1及び第2の回転角検出部の一方からの回転角に基づき当該回転角の変化量を求めるとともに、その求めた変化量が所定の閾値を超えたことを判別したときに、前記電動モータに所定期間の間、電流を供給することを特徴とするものである。
Another aspect of the electric power steering apparatus according to the present invention is a steering mechanism including a steering shaft having a steering member and a steering wheel connected to one end side and the other end side, and applies power to the steering mechanism. An electric motor for assisting steering, first and second sensor units for outputting signals corresponding to rotation angles on the steering member side and the steered wheel side of the steering shaft, and the first and second sensor units, respectively. First and second rotation angle detection units for detecting rotation angles on the steering member side and the steered wheel side using output signals from the two sensor units, respectively, and detection of steering torque generated on the steering shaft A torque detection unit that controls the drive of the electric motor using the rotation angle from the first and second rotation angle detection units and the steering torque from the torque detection unit,
When the control unit cannot acquire the detected value of the steering torque, the control unit obtains the change amount of the rotation angle based on the rotation angle from one of the first and second rotation angle detection units, and When it is determined that the obtained change amount exceeds a predetermined threshold value, a current is supplied to the electric motor for a predetermined period.

上記のように構成された電動パワーステアリング装置では、上記トルク検出部の異常などに起因して制御部が操舵トルクの検出値を取得できない場合に、当該制御部は一方の回転角検出部からの回転角の変化量が所定の閾値を超えたことを判別したときにのみ、電動モータに所定期間の間、電流を供給している。これにより、操舵トルクの検出値を取得できない場合でも、制御部は、上記モータを駆動して操舵補助を継続することができ、操舵補助が停止されることによる車両の操作性が低下するのを抑制することができる。また、上記回転角の変化量が閾値よりも大きいときにのみ、モータに電流を供給しているので、操舵補助を必要とするときにのみ操舵補助を行うことができる。しかも、このように回転角変化量をモータの駆動基準として利用することで、制御部は操舵補助を必要とする操舵動作が行われたか否かについて判別することができ、ドライバーの操舵負担の軽減を適切に行うことが可能となる。   In the electric power steering apparatus configured as described above, when the control unit cannot acquire the detected value of the steering torque due to the abnormality of the torque detection unit, the control unit receives from the one rotation angle detection unit. Only when it is determined that the amount of change in the rotation angle has exceeded a predetermined threshold, electric current is supplied to the electric motor for a predetermined period. Thereby, even when the detected value of the steering torque cannot be acquired, the control unit can continue the steering assist by driving the motor, and the operability of the vehicle due to the stop of the steering assist is reduced. Can be suppressed. Further, since the current is supplied to the motor only when the change amount of the rotation angle is larger than the threshold value, the steering assist can be performed only when the steering assist is necessary. In addition, by using the rotation angle change amount as a motor drive reference in this way, the control unit can determine whether or not a steering operation that requires steering assistance has been performed, thereby reducing the driver's steering burden. Can be performed appropriately.

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、所定周期毎に、前記舵角の変化量または前記回転角の変化量を求めることが好ましい。
この場合、制御部は所定周期毎に上記電動モータによる操舵補助が必要か否かについて判別することとなり、操舵補助をより適切に行うことができる。
In the electric power steering apparatus, it is preferable that the control unit obtains the change amount of the steering angle or the change amount of the rotation angle for each predetermined period.
In this case, the control unit determines whether or not steering assistance by the electric motor is necessary every predetermined cycle, and can perform steering assistance more appropriately.

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記舵角検出部からの舵角の変化量、前記第1または第2の回転角検出部からの回転角の変化量のいずれかに基づくオープンループ制御により、前記電動モータを駆動して操舵補助を行うことが好ましい。
この場合、電動モータはフィードバック制御に比べて簡単かつ高速なオープンループ制御にて駆動されるので、より簡便な方法で適切な操舵補助を迅速に行うことができる。
In the electric power steering apparatus, the control unit is based on either a change amount of the steering angle from the steering angle detection unit or a change amount of the rotation angle from the first or second rotation angle detection unit. It is preferable to perform steering assistance by driving the electric motor by open loop control.
In this case, since the electric motor is driven by open loop control that is simpler and faster than feedback control, appropriate steering assistance can be quickly performed by a simpler method.

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御部は、前記所定期間に対して所定のデューティ比を設定するとともに、このデューティ比でのオン時間に従って前記電動モータに電流を供給してもよい。
この場合、上記検出角度が電動モータからの動力が付与されることによって過剰に大きくなるのを抑えることが可能となり、より適切な操舵補助を行うことができる。
In the electric power steering apparatus, the control unit may set a predetermined duty ratio for the predetermined period and supply current to the electric motor according to an ON time at the duty ratio.
In this case, it becomes possible to suppress the detection angle from becoming excessively large due to the application of power from the electric motor, and more appropriate steering assistance can be performed.

また、上記電動パワーステアリング装置において、前記制御部には、車速センサが検出した車両の速度が入力されるとともに、前記制御部は、前記車速センサからの車両速度に応じて、前記電動モータへの電流供給量を変更することが好ましい。
この場合、電動モータへの電流供給量が車両速度に応じて変更されるので、当該速度により適合したモータ動力によってさらに適切な操舵補助を行うことができる。
Further, in the electric power steering apparatus, the speed of the vehicle detected by the vehicle speed sensor is input to the control unit, and the control unit applies to the electric motor according to the vehicle speed from the vehicle speed sensor. It is preferable to change the current supply amount.
In this case, since the amount of current supplied to the electric motor is changed according to the vehicle speed, more appropriate steering assistance can be performed with motor power adapted to the speed.

本発明によれば、制御部が舵角などの上記検出角度の変化量がその閾値を超えたときにのみ、電動モータを駆動して操舵補助を行うので、操舵トルクの検出値に従ってモータ目標電流値を決定していた上記従来例と異なり、制御部は、操舵補助を簡単かつ高速に行わせることができるとともに、操舵トルクを取得できない場合でも、操舵補助を必要とする操舵動作が行われたときにのみモータを駆動することが可能となって車両操作性が低下するのを抑制することができる。   According to the present invention, only when the change amount of the detected angle such as the rudder angle exceeds the threshold value, the control unit drives the electric motor to assist the steering. Therefore, the motor target current is determined according to the detected value of the steering torque. Unlike the conventional example in which the value has been determined, the control unit can perform the steering assist easily and at high speed, and the steering operation requiring the steering assist is performed even when the steering torque cannot be obtained. Only when the motor can be driven, the vehicle operability can be prevented from deteriorating.

以下、本発明の電動パワーステアリング装置を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の構造を模式的に示す図である。図において、当該装置は、例えば自動車に搭載され、操舵部材(ステアリングホイール)1とピニオン2との間に、操舵軸3を介在させたものである。操舵軸3は、その中心に設けられたトーションバー31と、トーションバー31の入力側(上方)に固定された入力軸32と、トーションバー31の出力側(下方)に固定された出力軸33とを備えている。入力軸32と出力軸33とは、互いに同軸に配置されているが、相互には直接連結されておらず、トーションバー31を介在させて同軸的に連結されている。
Hereinafter, preferred embodiments showing an electric power steering apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the apparatus is mounted on, for example, an automobile, and a steering shaft 3 is interposed between a steering member (steering wheel) 1 and a pinion 2. The steering shaft 3 includes a torsion bar 31 provided at the center thereof, an input shaft 32 fixed to the input side (upper side) of the torsion bar 31, and an output shaft 33 fixed to the output side (lower side) of the torsion bar 31. And. The input shaft 32 and the output shaft 33 are arranged coaxially with each other, but are not directly connected to each other, but are connected coaxially with the torsion bar 31 interposed.

上記入力軸32には操舵部材1が連結され、ドライバーの操舵動作による操舵部材1の回転が直接的に伝えられるようになっている。
上記出力軸33には、ウォーム5及びこれに噛み合うウォームホイール4を有する減速機構と、上記ウォーム5が出力軸に一体回転可能に取り付けられ、制御部としての制御ユニット(ECU)21により制御される操舵補助用の電動モータ6とが連結されており、当該モータ6の回転を減速しピニオン2に操舵補助力として伝達する。このピニオン2の回転が、ラック7の直線運動に変換され、左右のタイロッド8を介して操向車輪9が転舵される。上記減速機構と電動モータ6とが、操舵部材1から操向車輪9に至る操舵機構に操舵補助力を付与する操舵補助部を構成している。
The steering member 1 is connected to the input shaft 32 so that the rotation of the steering member 1 by the steering operation of the driver is directly transmitted.
The output shaft 33 is attached with a speed reduction mechanism having a worm 5 and a worm wheel 4 meshing with the worm 5 and the worm 5 so as to be integrally rotatable with the output shaft, and is controlled by a control unit (ECU) 21 as a control unit. An electric motor 6 for assisting steering is connected, and the rotation of the motor 6 is decelerated and transmitted to the pinion 2 as steering assist force. The rotation of the pinion 2 is converted into a linear motion of the rack 7, and the steered wheels 9 are steered via the left and right tie rods 8. The deceleration mechanism and the electric motor 6 constitute a steering assist unit that applies a steering assist force to the steering mechanism from the steering member 1 to the steering wheel 9.

また、上記入力軸32及び出力軸33には、センサ部が設けられており、操舵部材1への上記操舵動作に伴い回転する入出力軸32,33の各回転角を検出するようになっている。具体的には、図2も参照して、入力軸32には、第1のターゲット板34が一体回転可能に取り付けられ、さらにこのターゲット板34の外周外方に第1の磁気センサA1,B1が配置されている。同様に、出力軸33には、第2及び第3のターゲット板35,36が一体回転可能に取り付けられ、さらにこれらターゲット板35,36の外周外方に第2及び第3の磁気センサA2,B2及びA3,B3がそれぞれ配置されている。   Further, the input shaft 32 and the output shaft 33 are provided with sensors, and each rotation angle of the input / output shafts 32 and 33 that rotates with the steering operation to the steering member 1 is detected. Yes. Specifically, referring also to FIG. 2, a first target plate 34 is attached to the input shaft 32 so as to be integrally rotatable, and the first magnetic sensors A 1, B 1 are disposed outside the outer periphery of the target plate 34. Is arranged. Similarly, the second and third target plates 35 and 36 are attached to the output shaft 33 so as to be integrally rotatable, and the second and third magnetic sensors A2 and A2 are disposed outside the outer periphery of the target plates 35 and 36. B2 and A3, B3 are respectively arranged.

上記第1のターゲット板34と第1の磁気センサA1,B1とが入力軸32の回転角に応じた信号を制御ユニット21に出力する第1のセンサ部Pを構成し、第2のターゲット板35と第2の磁気センサA2,B2とが出力軸33の回転角に応じた信号を制御ユニット21に出力する第2のセンサ部Qを構成している。また、第3のターゲット板36と第3の磁気センサA3,B3とは出力軸33の回転角に応じた信号を制御ユニット21に出力する第3のセンサ部Rを構成するものであり、制御ユニット21が上記第2及び第3のセンサ部Q,Rの出力を用いて出力軸33の絶対回転位置を検出するようになっている。   The first target plate 34 and the first magnetic sensors A1 and B1 constitute a first sensor unit P that outputs a signal corresponding to the rotation angle of the input shaft 32 to the control unit 21, and the second target plate 35 and the second magnetic sensors A2 and B2 constitute a second sensor unit Q that outputs a signal corresponding to the rotation angle of the output shaft 33 to the control unit 21. The third target plate 36 and the third magnetic sensors A3 and B3 constitute a third sensor unit R that outputs a signal corresponding to the rotation angle of the output shaft 33 to the control unit 21. The unit 21 detects the absolute rotational position of the output shaft 33 using the outputs of the second and third sensor portions Q and R.

上記各ターゲット板34〜36は、磁性体からなる外周の歯が周方向に等間隔に設けられた平歯車状に構成されたものであり、外周に凹凸を有するターゲットを形成している。歯数は、第1のターゲット板34と第2のターゲット板35とが同数N(例えば36)で、第3のターゲット板36はNとは互いに素(1以外の公約数をもたない)である数(例えば35)である。
また、第1〜第3の磁気センサA1,B1,A2,B2,A3,B3は、対応するターゲット板34〜36の外周の歯に対向するように配置されており、これらはセンサボックス10に収められている。センサボックス10は車体の所定位置に固定されている。第1の磁気センサA1,B1は、第1のターゲット板34の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。同様に、第2の磁気センサA2,B2は、第2のターゲット板35の互いに異なる周方向位置に対向して配置され、第3の磁気センサA3,B3は、第3のターゲット板36の互いに異なる周方向位置に対向して配置されている。
Each of the target plates 34 to 36 has a spur gear shape in which outer peripheral teeth made of a magnetic material are provided at equal intervals in the circumferential direction, and forms a target having irregularities on the outer periphery. The number of teeth is the same number N (for example, 36) for the first target plate 34 and the second target plate 35, and the third target plate 36 is relatively prime to N (no common divisor other than 1). Is a number (for example, 35).
The first to third magnetic sensors A1, B1, A2, B2, A3, and B3 are arranged so as to oppose the outer peripheral teeth of the corresponding target plates 34 to 36, and these are attached to the sensor box 10. It is stored. The sensor box 10 is fixed at a predetermined position on the vehicle body. The first magnetic sensors A1 and B1 are arranged to face different circumferential positions of the first target plate 34. Similarly, the second magnetic sensors A2 and B2 are arranged to face different circumferential positions of the second target plate 35, and the third magnetic sensors A3 and B3 are mutually connected to the third target plate 36. Opposed to different circumferential positions.

上記の各磁気センサA1〜A3,B1〜B3は、磁界の作用により抵抗が変化する特性をもつ素子、例えば磁気抵抗効果素子(MR素子)を有するものであり、対向する各ターゲット板34〜36の外周の凹凸に応じて周期的に変化する電圧信号を出力する。詳細には、ドライバーのステアリング操作に応じて、第1のターゲット板34が入力軸32と共に回転すると、凹凸により第1の磁気センサA1,B1の出力信号は入力軸32及びターゲット板34の回転角の変化(角変位)に応じて周期的に変化する周期信号となる。また、第2のターゲット板35が出力軸33と共に回転すると、凹凸により第2の磁気センサA2,B2の出力信号は出力軸33及びターゲット板35の回転角の変化に応じて周期的に変化する周期信号となり、第3のターゲット板36が出力軸33と共に回転すると、凹凸により第3の磁気センサA3,B3の出力信号は出力軸33及びターゲット板36の回転角の変化に応じて周期的に変化する周期信号となる。   Each of the magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3 includes an element having a characteristic that the resistance is changed by the action of a magnetic field, for example, a magnetoresistive element (MR element), and the respective target plates 34 to 36 facing each other. The voltage signal which changes periodically according to the unevenness | corrugation of the outer periphery of is output. Specifically, when the first target plate 34 rotates together with the input shaft 32 according to the steering operation of the driver, the output signals of the first magnetic sensors A1 and B1 are caused by the unevenness so that the rotation angle of the input shaft 32 and the target plate 34 is increased. It becomes a periodic signal that periodically changes in accordance with the change (angular displacement). When the second target plate 35 rotates with the output shaft 33, the output signals of the second magnetic sensors A2 and B2 periodically change according to changes in the rotation angle of the output shaft 33 and the target plate 35 due to the unevenness. When the third target plate 36 rotates with the output shaft 33 as a periodic signal, the output signals of the third magnetic sensors A3 and B3 are periodically generated according to changes in the rotation angle of the output shaft 33 and the target plate 36 due to the unevenness. It becomes a changing periodic signal.

また、上記第1の磁気センサA1とB1とは、それらの出力信号が、図3に示すように、電気角で例えばπ/2の位相差を生じるよう第1のターゲット板34に対向して配置されている。同様に、第2の磁気センサA2とB2とは、それらの出力信号がπ/2の位相差を生じるよう第2のターゲット板35に対向して配置され、第3の磁気センサA3とB3とは、それらの出力信号がπ/2の位相差を生じるよう第3のターゲット板36に対向して配置されている。このように、第1〜第3のセンサ部P,Q,Rにおける2つの磁気センサA1〜A3,B1〜B3からの出力信号の位相を各々ずらすことにより、対応するターゲット板34〜36の凹凸形状に応じて、非線形な変化が出力波形の極大値及び極小値付近で現れたときでも、制御ユニット21は2つの磁気センサA1〜A3,B1〜B3の一方の信号が非線形領域のときは他方の線形領域の信号を用いることができ、入出力軸32,33の各回転検出精度が低下するのを防ぐことができる。   Further, the first magnetic sensors A1 and B1 are opposed to the first target plate 34 so that their output signals generate a phase difference of, for example, π / 2 in electrical angle as shown in FIG. Has been placed. Similarly, the second magnetic sensors A2 and B2 are arranged opposite to the second target plate 35 so that their output signals generate a phase difference of π / 2, and the third magnetic sensors A3 and B3 Are arranged opposite to the third target plate 36 so that their output signals produce a phase difference of π / 2. As described above, by shifting the phases of the output signals from the two magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3 in the first to third sensor portions P, Q, and R, the unevenness of the corresponding target plates 34 to 36 is obtained. Even when a non-linear change appears in the vicinity of the maximum value and the minimum value of the output waveform according to the shape, the control unit 21 can control the other when one signal of the two magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3 is in the non-linear region. Thus, it is possible to prevent the rotation detection accuracy of the input / output shafts 32 and 33 from being lowered.

さらに、第3のターゲット板36の歯数(=35)が第2のターゲット板35の歯数(=36)より1少ないことにより、第3の磁気センサA3,B3の出力は、第2の磁気センサA2,B2の出力と比べて、出力軸33の回転量(2π/36)当たりに((2π/36)−(2π/35))の位相ずれを生じ、出力軸33の1回転で元に戻る。従って、予め出力軸33の絶対回転位置と上記位相のずれとの関係を調べてテーブル化しておくことにより、位相ずれから出力軸33の絶対回転位置を割り出すことができる。このようなテーブルは、制御ユニット21の後述のデータ記憶部に予め格納されている。   Further, since the number of teeth of the third target plate 36 (= 35) is one less than the number of teeth of the second target plate 35 (= 36), the outputs of the third magnetic sensors A3 and B3 are the second Compared with the outputs of the magnetic sensors A2 and B2, a phase shift of ((2π / 36) − (2π / 35)) occurs per rotation amount (2π / 36) of the output shaft 33. Return to the original. Therefore, the absolute rotation position of the output shaft 33 can be determined from the phase shift by examining the relationship between the absolute rotation position of the output shaft 33 and the phase shift in advance and creating a table. Such a table is stored in advance in a data storage unit described later of the control unit 21.

上記制御ユニット21は、第1〜第3のセンサ部P,Q,Rの出力を用いて所定の演算を行う演算部21aと、この演算部21aの演算結果に基づき電動モータ6の駆動制御を行う駆動制御部21bとを備えている。この制御ユニット21には、車速センサ22によって検出された車速の信号が入力されるようになっており、自動車の走行速度を鑑みて電動モータ6で発生させる動力を決定するようになっている。また、制御ユニット21には、不揮発性メモリなどにより構成されたデータ記憶部(図示せず)が設けられており、このデータ記憶部には、電動モータ6の駆動制御に必要なプログラムやテーブル化された情報等が予め格納され、さらには当該ユニット21の各部での演算結果などや上記車速センサ22などからの自動車の走行状態等を示す情報が適宜記憶される。   The control unit 21 controls the drive of the electric motor 6 based on the calculation result of the calculation unit 21a that performs a predetermined calculation using the outputs of the first to third sensor units P, Q, and R, and the calculation unit 21a. And a drive control unit 21b for performing. The control unit 21 is inputted with a signal of the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 22 and determines the power generated by the electric motor 6 in view of the traveling speed of the automobile. In addition, the control unit 21 is provided with a data storage unit (not shown) configured by a non-volatile memory or the like, and in this data storage unit, a program or a table required for driving control of the electric motor 6 is provided. The stored information and the like are stored in advance, and further, information indicating the calculation result in each part of the unit 21 and the vehicle running state from the vehicle speed sensor 22 and the like are appropriately stored.

上記演算部21aには、第1のセンサ部P(磁気センサA1,B1)の出力信号を用いて操舵軸3の操舵部材1側、つまり入力軸32の回転角を検出する第1の回転角検出部の機能、及び第2のセンサ部Q(磁気センサA2,B2)または第3のセンサ部R(磁気センサA3,B3)の出力信号を用いて操舵軸3の操向車輪9側、つまり出力軸33の回転角を検出する第2の回転角検出部の機能が付与されている。また、演算部21aは、上記第1及び第2の回転角検出部によって検出された上記各回転角を用いて、上記操舵部材1へのドライバーの操舵動作に応じて当該部材1から操舵軸3側に入力される入力トルクと自動車の走行路面などに応じて操向車輪9から操舵軸3側に逆入力される外乱トルクなどの逆入力トルクとによって当該操舵軸3に生じた操舵トルクを検出するトルク検出部の機能、及びこのトルク検出部にて検出された操舵トルクに基づき上記操舵補助部から付与させる操舵補助力を決定する機能をもつように構成されている。また、演算部21aに付与された上記第1及び第2の回転角検出部は、各々上記の操舵動作などに伴って応動した操舵部材1側の舵角を検出する舵角検出部の機能をも具備している。   The arithmetic unit 21a uses the output signal of the first sensor unit P (magnetic sensors A1 and B1) to detect the rotational angle of the steering member 1 side of the steering shaft 3, that is, the rotational angle of the input shaft 32. Using the function of the detection unit and the output signal of the second sensor unit Q (magnetic sensors A2, B2) or the third sensor unit R (magnetic sensors A3, B3), that is, the steered wheel 9 side of the steering shaft 3, that is, A function of a second rotation angle detection unit that detects the rotation angle of the output shaft 33 is provided. In addition, the calculation unit 21 a uses the rotation angles detected by the first and second rotation angle detection units to use the steering shaft 3 from the member 1 according to the steering operation of the driver to the steering member 1. The steering torque generated in the steering shaft 3 is detected by the input torque input to the vehicle side and the reverse input torque such as disturbance torque input back to the steering shaft 3 side from the steering wheel 9 according to the road surface of the vehicle. And a function of determining a steering assist force to be applied from the steering assisting unit based on the steering torque detected by the torque detecting unit. In addition, the first and second rotation angle detection units provided to the calculation unit 21a function as a steering angle detection unit that detects the steering angle on the steering member 1 side that has responded with the steering operation and the like. It also has.

具体的にいえば、演算部21aは、所定のサンプリング周期で、例えばセンサ部P,Qの出力を取得し、対応する入力軸32及び出力軸33の回転角を得た後、入出力軸32,33の相対回転角の絶対値を求めて、上記操舵トルクを取得する。そして、演算部21aは、取得した操舵トルクに基づいて電動モータ6への指令値(目標電流値)を決定し駆動制御部21bに指示する。また、演算部21aは、第3のセンサ部Rの出力を用いることによって出力軸33の絶対回転角の絶対値を求め上記操舵トルクを算出可能となっており、上記操向車輪9の向きを考慮したより精密な制御を行えるようになっている。
上記駆動制御部21bは、演算部21aから指示された指令値に基づいて電動モータ6に電流を供給して当該モータ6を駆動する。これにより、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、ドライバーの操舵動作を検出してその動作に応じた操舵補助力を付与することができる。
Specifically, the calculation unit 21a acquires, for example, the outputs of the sensor units P and Q at a predetermined sampling period, obtains the rotation angles of the corresponding input shaft 32 and output shaft 33, and then inputs / outputs shaft 32. , 33 to obtain the absolute value of the relative rotation angle, and obtain the steering torque. And the calculating part 21a determines the command value (target electric current value) to the electric motor 6 based on the acquired steering torque, and instruct | indicates it to the drive control part 21b. Further, the calculation unit 21a can calculate the steering torque by obtaining the absolute value of the absolute rotation angle of the output shaft 33 by using the output of the third sensor unit R, and the direction of the steering wheel 9 can be calculated. More precise control that takes into account can be performed.
The drive control unit 21b drives the motor 6 by supplying current to the electric motor 6 based on the command value instructed from the calculation unit 21a. Thereby, the electric power steering apparatus of this embodiment can detect the steering operation of the driver and can apply the steering assist force according to the operation.

また、上記制御ユニット21では、演算部21aが上記操舵トルクを用いた通常の第1アシストモードと、当該操舵トルクを取得できない場合に、第1〜第3のセンサ部P,Q,Rの出力を用いてそれぞれ得られる回転角θ1,θ2,θ3のいずれかの検出角度(検出舵角)の角度変化量(Δθ)を用いた第2アシストモードとを適宜切り換えてドライバーの運転操作を補助することができるよう構成されている。そして、この制御ユニット21では、後に詳述するように、操舵トルクを取得できない場合でのフェイルモードとしての上記第2アシストモードを実施することにより、磁気センサA1〜A3,B1〜B3の一部に故障などが生じた場合でも、電動モータ6の動力による操舵補助が停止されるのを防止することができるようになっている。   Further, in the control unit 21, when the calculation unit 21a cannot acquire the normal first assist mode using the steering torque and the steering torque, the outputs of the first to third sensor units P, Q, and R can be obtained. Is used to assist the driver's driving operation by appropriately switching between the second assist mode using the amount of change (Δθ) in the detected angle (detected rudder angle) of any of the rotation angles θ1, θ2, and θ3 obtained using It is configured to be able to. As will be described in detail later, the control unit 21 performs part of the magnetic sensors A1 to A3 and B1 to B3 by performing the second assist mode as the fail mode when the steering torque cannot be acquired. Even when a failure occurs, it is possible to prevent the steering assist by the power of the electric motor 6 from being stopped.

ここで、上記のように構成された本実施形態の電動パワーステアリング装置での動作について、図1〜図6を参照して具体的に説明する。尚、以下の説明では、説明の簡略化のために、第1〜第3のセンサ部P,Q,Rによって検出される回転角θ1〜θ3のうち、回転角θ1,θ2を用いて、上記第1または第2アシストモードを行う場合について説明する。また、第2アシストモードにおいては、上記角度変化量Δθとして所定の時間での角度の変化率(つまり、角速度)に基づき電動モータ6の駆動制御を行う場合を例示して説明する。   Here, the operation of the electric power steering apparatus of the present embodiment configured as described above will be specifically described with reference to FIGS. In the following description, for simplification of description, the rotation angles θ1 and θ2 out of the rotation angles θ1 to θ3 detected by the first to third sensor units P, Q, and R are used to describe the above. A case where the first or second assist mode is performed will be described. Further, in the second assist mode, the case where the drive control of the electric motor 6 is performed based on the angle change rate (that is, the angular velocity) in a predetermined time as the angle change amount Δθ will be described as an example.

図4のステップS1において、制御ユニット21では、演算部21aが第1及び第2のセンサ部P,Qの出力から得られる回転角θ1,θ2が正常な値か否かについて判別している。詳細にいえば、例えば第1のセンサ部Pにおいて、その一対の上記磁気センサA1,B1のうち、少なくとも一方のセンサに恒久的な、または一時的な故障が生じたり、これらの各センサA1,B1と制御ユニット21とを繋ぐ配線での接触不良の発生や電磁ノイズが悪影響を及ぼしたりすると、それら一対のセンサA1,B1の出力信号が上記電気角でπ/2の位相差で出力されなかったり、残りのセンサ部Qの出力が変動しているにも係わらず当該センサ部Pのセンサ信号値が変化せずに一定値を示したりする異常な値となる。そこで、演算部21aは、各センサ部P,Qでの二つの磁気センサA1,B1;A2,B2の相互チェックを行ったり、センサ部P,Qの出力比較などを行うことにより、上記回転角θ1,θ2が正常な値か否かについて判別する。また、演算部21aは、部分的なデータ消去などによって上記データ記憶部内のテーブルを参照できずに回転角θ1またはθ2を求めることができない場合でも、求められない回転角θ1またはθ2が異常な値であると判別する。   In step S1 of FIG. 4, in the control unit 21, the calculation unit 21a determines whether or not the rotation angles θ1 and θ2 obtained from the outputs of the first and second sensor units P and Q are normal values. Specifically, for example, in the first sensor part P, at least one of the pair of magnetic sensors A1 and B1 has a permanent or temporary failure, or each of these sensors A1, If contact failure occurs in the wiring connecting B1 and the control unit 21 or electromagnetic noise adversely affects, the output signals of the pair of sensors A1 and B1 are not output with a phase difference of π / 2 at the electrical angle. In addition, the sensor signal value of the sensor part P does not change and becomes an abnormal value indicating a constant value even though the output of the remaining sensor part Q is fluctuating. Therefore, the calculation unit 21a performs the above-described rotation angle by performing a mutual check of the two magnetic sensors A1, B1; A2, B2 in each of the sensor units P, Q, or comparing the outputs of the sensor units P, Q. It is determined whether θ1 and θ2 are normal values. Further, even when the calculation unit 21a cannot obtain the rotation angle θ1 or θ2 without referring to the table in the data storage unit due to partial data deletion or the like, the rotation angle θ1 or θ2 that cannot be obtained is an abnormal value. It is determined that

上記ステップS1において、演算部21aが回転角θ1,θ2がともに正常な値であると判別すると、演算部21aは操舵トルクを用いた上記第1アシストモードにより、電動モータ6の駆動制御を行う(ステップS2)。すなわち、演算部21aは、回転角θ1,θ2から入出力軸32,33の上記相対回転角の絶対値を求めて操舵トルクを取得し、その取得した操舵トルクの検出値に従って電動モータ6での目標電流値を決定する。そして、演算部21aは、決定した目標電流値を用いたフィードバック制御を行うことにより、当該モータ6に電流を供給してドライバーの操舵動作などに応じた動力を当該モータ6から操舵機構に付与する。これにより、第1アシストモードでは、操舵フィーリングの低下を極力抑えた操舵補助が行われる。   When the calculation unit 21a determines that both the rotation angles θ1 and θ2 are normal values in step S1, the calculation unit 21a performs drive control of the electric motor 6 in the first assist mode using the steering torque ( Step S2). That is, the calculation unit 21a obtains the steering torque by obtaining the absolute value of the relative rotation angle of the input / output shafts 32 and 33 from the rotation angles θ1 and θ2, and in the electric motor 6 according to the detected value of the steering torque. Determine the target current value. Then, the calculation unit 21a performs feedback control using the determined target current value, thereby supplying current to the motor 6 and applying power corresponding to the driver's steering operation or the like from the motor 6 to the steering mechanism. . As a result, in the first assist mode, the steering assist is performed while suppressing the decrease in steering feeling as much as possible.

また、上記ステップS1において、演算部21aが回転角θ1またはθ2のいずれか、例えば入力軸32の回転角θ1が異常な値であると判別したときは、当該演算部21aは所定のダイアグ出力処理を行う(ステップS3)。具体的には、演算部21aは、上記データ記憶部内に設定された異常・故障の履歴情報を格納する記憶領域内に、異常な値と判別した回転角θ1に関する所定情報、例えばその異常な値、異常・故障の箇所、検出日時等のデータを上記記憶領域内に記憶させる。
続いて、演算部21aは、上記操舵トルクを取得できないと判断して、正常な出力軸33の回転角θ2の上記角度変化率Δθを用いた第2アシストモードに切り換えて当該アシストモードにより電動モータ6に対する駆動制御を行う(ステップS4)。
When the calculation unit 21a determines in step S1 that either the rotation angle θ1 or θ2, for example, the rotation angle θ1 of the input shaft 32 is an abnormal value, the calculation unit 21a performs predetermined diagnosis output processing. Is performed (step S3). Specifically, the calculation unit 21a stores predetermined information related to the rotation angle θ1 determined as an abnormal value, for example, the abnormal value, in a storage area for storing the history information of abnormality / failure set in the data storage unit. The data such as the location of abnormality / failure and the detection date / time are stored in the storage area.
Subsequently, the calculation unit 21a determines that the steering torque cannot be acquired, switches to the second assist mode using the angle change rate Δθ of the rotation angle θ2 of the normal output shaft 33, and performs the electric motor in the assist mode. 6 is controlled (step S4).

具体的にいえば、この第2アシストモードでは、演算部21aは、上記第2のセンサ部Qの出力信号を用いて求められる出力軸33の回転角θ2での角度変化率Δθ2が所定の閾値Δθ2pを超えるか否かについて判別しており、図5に示すように、演算部21aは角度変化率Δθ2の絶対値が閾値Δθ2p以下であることを検知したときは、演算部21aは操舵補助を行う必要がないと判断し、電動モータ6の駆動を停止する。
また、演算部21aが上記角度変化率Δθ2の絶対値が閾値Δθ2pよりも大きいことを検知したときは、演算部21aはモータ動力による操舵補助が行われるように、上記モータ6に所定期間の間、電流を供給する。詳細には、角度変化率Δθ2が例えば図6(a)に示す波形のように変動する場合において、演算部21aはセンサ部Qの各磁気センサA2,B2での上記サンプリング周期に等しい回転角θ2及びその変化率Δθ2の検出周期(同図の矢印で示す周期)毎に、第2のセンサ部Qの磁気センサA2,B2の出力信号を基に当該回転角θ2及び角度変化率Δθ2を求める。
Specifically, in the second assist mode, the calculation unit 21a has an angle change rate Δθ2 at the rotation angle θ2 of the output shaft 33 obtained using the output signal of the second sensor unit Q as a predetermined threshold value. Whether or not Δθ2p is exceeded is determined. As shown in FIG. 5, when the calculation unit 21a detects that the absolute value of the angle change rate Δθ2 is equal to or less than the threshold value Δθ2p, the calculation unit 21a provides steering assistance. It is determined that there is no need to carry out, and the drive of the electric motor 6 is stopped.
Further, when the calculation unit 21a detects that the absolute value of the angle change rate Δθ2 is larger than the threshold value Δθ2p, the calculation unit 21a allows the motor 6 to perform a steering assist with the motor power for a predetermined period. Supply current. Specifically, when the angle change rate Δθ2 fluctuates as shown in the waveform of FIG. 6A, for example, the calculation unit 21a rotates the rotation angle θ2 that is equal to the sampling period in the magnetic sensors A2 and B2 of the sensor unit Q. In addition, the rotation angle θ2 and the angle change rate Δθ2 are obtained on the basis of the output signals of the magnetic sensors A2 and B2 of the second sensor unit Q at every detection cycle (cycle indicated by an arrow in the figure) of the change rate Δθ2.

次に、演算部21aが求めた角度変化率Δθ2の絶対値が閾値Δθ2pを超えたことを判別すると、演算部21aは、図6(b)に示すように、例えば上記検出周期に対して設定された所定のデューティ比に従って電動モータ6の駆動制御を行う。つまり、演算部21aは、同図(b)の斜線部にて示すオン時間の間、すなわち上記サンプリング周期よりも短い時間の間、図示しない電源から電動モータ6に電圧を印加させる。その後、次の検出周期において、演算部21aが角度変化率Δθ2が引き続き閾値Δθ2pを超えていること、つまり出力軸33が同一方向に連続的に回転していることを判別すると、演算部21aは上記オン時間の間、電圧印加を断続的に行わせる。この結果、電動モータ6に供給される電流は図6(c)に示す波形となり、出力軸33が一方向に連続回転するときに、結果的にその供給電流の積分値にで規定されるモータ動力が操舵機構に付与されて操舵補助が行われる。
また、この第2アシストモードでは、電動モータ6での目標電流値を決定していた上記第1アシストモードと異なり、目標電流値を決定することなく電流供給を行うオープンループ制御によってモータ6は制御されて、モータ動力による操舵補助を簡単かつ高速に行うことができる。
Next, when it is determined that the absolute value of the angle change rate Δθ2 obtained by the calculation unit 21a has exceeded the threshold value Δθ2p, the calculation unit 21a is set, for example, for the detection period as shown in FIG. The drive control of the electric motor 6 is performed according to the predetermined duty ratio. That is, the arithmetic unit 21a applies a voltage from the power source (not shown) to the electric motor 6 during the on time indicated by the shaded portion in FIG. 5B, that is, for a time shorter than the sampling period. After that, in the next detection cycle, the calculation unit 21a determines that the angle change rate Δθ2 continues to exceed the threshold value Δθ2p, that is, the output shaft 33 is continuously rotating in the same direction. During the ON time, voltage application is intermittently performed. As a result, the current supplied to the electric motor 6 has the waveform shown in FIG. 6C, and when the output shaft 33 continuously rotates in one direction, the motor that is defined by the integrated value of the supplied current as a result. Power is applied to the steering mechanism to assist steering.
Also, in the second assist mode, unlike the first assist mode in which the target current value in the electric motor 6 is determined, the motor 6 is controlled by open loop control that supplies current without determining the target current value. Thus, steering assistance by motor power can be performed easily and at high speed.

また、上記第2アシストモードでの印加電圧の大きさ、デューティ比のオン時間、及びこれらの値により定まる供給電流値、並びに閾値は、ステアリング特性などの自動車特性やモータ6の種類等の上記操舵補助部の構成などに応じて予め決定されて上記データ記憶部内に格納されている。但し、上記デューティ比については、車速センサ22から演算部21aに出力される自動車の速度に応じて適宜変更されるようになっており、当該演算部21aは自動車速度が速くなるにつれて、オフ時間に対するオン時間の割合を小さくしたデューティ比を選ぶことにより、過剰なアシスト力(モータ動力)が操舵機構に付与されることによる危険な走行が自動車で行われないようになっている。
尚、上記説明では、自動車速度が速くなるにつれて、オン時間の割合を小さくする構成について説明したが、当該速度に応じて電動モータ6への電流供給量を変更できるものであればよく、自動車速度が速くなるにつれて、モータ6への印加電圧を小さくするものでもよい。
In addition, the magnitude of the applied voltage in the second assist mode, the ON time of the duty ratio, the supply current value determined by these values, and the threshold are the steering characteristics such as the vehicle characteristics such as the steering characteristics and the type of the motor 6. It is determined in advance according to the configuration of the auxiliary unit and stored in the data storage unit. However, the duty ratio is appropriately changed according to the speed of the vehicle output from the vehicle speed sensor 22 to the calculation unit 21a, and the calculation unit 21a increases with respect to the off time as the vehicle speed increases. By selecting a duty ratio with a small on-time ratio, dangerous driving due to excessive assist force (motor power) being applied to the steering mechanism is prevented from being performed in the vehicle.
In the above description, the configuration has been described in which the ratio of the on-time is reduced as the vehicle speed increases. However, any vehicle can be used as long as the current supply amount to the electric motor 6 can be changed according to the speed. As the speed increases, the voltage applied to the motor 6 may be reduced.

また、この第2アシストモードでは、上記第1アシストモードと異なり、ドライバーでの操舵部材1への操舵動作感に対して、若干の違和感を当該ドライバーにあえて体感させるようになっている。具体的には、演算部21aにおいて、例えば上記回転角θ2の正常な検出値に基づきドライバーの操舵動作などに応じた操舵トルクを類推し、かつ第1アシストモードと同様に、電動モータ6での目標電流値を決定することも可能であるが、この第2アシストモードでは上記目標電流値による第1アシストモードでの動力よりも比較的小さめの動力をモータ6から操舵機構に付与させることで、ドライバーに違和感を感じさせるようになっている。これにより、制御ユニット21が第2アシストモードを選択したときに、上記デューティ比に従って断続的にモータ6に電圧印加を行う点とも相まって、ドライバーに例えば入力軸32の回転角θ1の検出機構の異常に起因するステアリング装置の故障が生じていることを把握させるようになっている。尚、この説明以外に、例えば上記ステップS3において、演算部21aが異常・故障の履歴を記憶させるダイアグ出力処理を行ったときに、例えば運転パネル上で点滅するライトやスピーカなどを用いた通知手段によって記憶させた異常・故障をドライバーなどの自動車の搭乗者に通知することもできる。   Further, in the second assist mode, unlike the first assist mode, the driver feels a slightly uncomfortable feeling with respect to the steering operation feeling to the steering member 1 by the driver. Specifically, in the calculation unit 21a, for example, the steering torque according to the driver's steering operation or the like is estimated based on the normal detection value of the rotation angle θ2, and the electric motor 6 performs the same as in the first assist mode. Although it is possible to determine the target current value, in the second assist mode, a relatively smaller power than that in the first assist mode based on the target current value is applied from the motor 6 to the steering mechanism. It makes the driver feel uncomfortable. Thereby, when the control unit 21 selects the second assist mode, an abnormality in the detection mechanism of the rotational angle θ1 of the input shaft 32 is given to the driver, for example, in combination with the point that voltage is intermittently applied to the motor 6 according to the duty ratio. It is made to grasp that the failure of the steering device resulting from this has occurred. In addition to this description, for example, in step S3, when the calculation unit 21a performs a diagnosis output process for storing an abnormality / failure history, for example, notification means using a light or a speaker blinking on the operation panel, for example. It is also possible to notify a passenger of a car such as a driver of the abnormality / failure memorized by.

以上のように構成された本実施形態の電動パワーステアリング装置では、入出力軸32,33の回転角θ1,θ2の一方の検出角度の異常などによって上記操舵トルクを取得できない場合に、制御ユニット(制御部)21は、他方の検出角度の角度変化率(変化量)Δθを用いた第2アシストモードによって電動モータ6に電流供給を行い、このモータ動力によるアシストを実施させているので、上記従来例と異なり、操舵トルクを取得できないときでも制御ユニット21は電動モータ6の駆動制御を行ってその動力による操舵補助を継続的に行うことができる。この結果、操舵トルクを取得できないときでも操舵補助が停止されるのを防いで、自動車の操作性が低下するのを抑制することができるとともに、上記第2アシストモードがオープンループ制御によりモータ6の駆動制御を行うので、従来例に比べて簡単かつ高速な操舵補助を実施することができる。また、上記角度変化率Δθの絶対値がその閾値よりも大きいときにのみ、モータ6に電流を供給しているので、操舵補助を必要とするときにのみ操舵補助を行うことができる。しかも、このように角度変化率Δθをモータ6の駆動基準として利用することで、制御ユニット21は操舵補助を必要とする操舵動作が行われたか否かについて判別して、ドライバーの操舵負担の軽減を適切に行うことができる。   In the electric power steering apparatus of the present embodiment configured as described above, when the steering torque cannot be acquired due to an abnormality in one of the rotation angles θ1 and θ2 of the input / output shafts 32 and 33, the control unit ( The control unit 21 supplies current to the electric motor 6 in the second assist mode using the angle change rate (change amount) Δθ of the other detected angle, and performs the assist by the motor power. Unlike the example, even when the steering torque cannot be acquired, the control unit 21 can perform the driving control of the electric motor 6 and continuously perform the steering assist with the power. As a result, it is possible to prevent the steering assist from being stopped even when the steering torque cannot be acquired, and to prevent the operability of the vehicle from being lowered. In addition, the second assist mode is controlled by the open loop control. Since the drive control is performed, it is possible to implement steering assistance that is simpler and faster than the conventional example. Further, since the current is supplied to the motor 6 only when the absolute value of the angle change rate Δθ is larger than the threshold value, the steering assist can be performed only when the steering assist is necessary. In addition, by using the angle change rate Δθ as a drive reference for the motor 6 in this way, the control unit 21 determines whether or not a steering operation that requires steering assistance has been performed, thereby reducing the driver's steering burden. Can be performed appropriately.

また、本実施形態では、図5に示したように、上記角度変化率Δθの絶対値が閾値以下の範囲にあるときには、操舵動作が行われても電動モータ6を駆動しないので、モータ6を含む当該ステアリング装置での故障等の発生をドライバーに知らしめることが可能となる。しかも、角度変化率Δθが閾値を超えて電流供給を上記モータ6に行うときでも、ドライバーが違和感を感じるように当該モータ6の駆動制御を行うので、ドライバーは第2アシストモードでモータ6が駆動されていることを早期に知覚することが可能となって、操舵トルクを検出できない故障発生時から早い段階での修理をドライバーに促して自動車が故障したまま長期間運転されるのを防ぐことができる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, when the absolute value of the angle change rate Δθ is in a range equal to or smaller than the threshold value, the electric motor 6 is not driven even if the steering operation is performed. It is possible to inform the driver of the occurrence of a failure in the steering apparatus. Moreover, even when the angle change rate Δθ exceeds the threshold value and the current is supplied to the motor 6, the motor 6 is controlled so that the driver feels uncomfortable, so the driver drives the motor 6 in the second assist mode. It is possible to perceive the vehicle at an early stage, and the driver is encouraged to repair at an early stage from the time of the failure when the steering torque cannot be detected. it can.

尚、上記の説明では、磁気センサの検出結果を用いて入出力軸の対応する回転角を検出する第1及び第2の回転角(舵角)検出部及び上記操舵トルクを検出するトルク検出部の機能が付与された演算部において、上記デューティ比のオン時間に従って電動モータへの電流供給を行う構成について説明したが、本発明はドライバーの操舵動作などに伴い変動する検出角度の変化量が所定の閾値を超えたときに、所定期間の間、電流供給をモータに行うものであれば何等限定されない。具体的には、トルクセンサと角度センサとが別体に設けられた構成のステアリング装置にも適用することができる。また、上記ラックの車幅方向への動きを位置センサなどにより検出して、操向車輪側の舵角(いわゆる、タイヤ角)を検出して電動モータの駆動制御を行うステアリング装置にも適用することができる。   In the above description, the first and second rotation angle (steering angle) detection units that detect the corresponding rotation angle of the input / output shaft using the detection result of the magnetic sensor and the torque detection unit that detects the steering torque. In the calculation unit provided with the function, the current supply to the electric motor according to the on-time of the duty ratio has been described. However, the present invention provides a predetermined amount of change in the detected angle that fluctuates due to the steering operation of the driver. There is no limitation as long as the current is supplied to the motor for a predetermined period when the threshold is exceeded. Specifically, the present invention can also be applied to a steering apparatus having a configuration in which a torque sensor and an angle sensor are provided separately. The present invention is also applied to a steering device that detects the movement of the rack in the vehicle width direction with a position sensor or the like, detects the steering angle (so-called tire angle) on the steered wheel side, and controls the drive of the electric motor. be able to.

また、上記の説明では、デューティ比を磁気センサのサンプリング周期と同一時間に対し設定した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記サンプリング周期と異なる時間間隔に電流供給を行うものでもよい。但し、上記サンプリング周期に一致する検出周期毎に、デューティ比を設定することにより、操舵動作に対してより適切なタイミングで操舵補助を行いつつ、モータ動力が加えられることによる検出角度の過剰な増加(発散現象)を抑えた状態でより適切な操舵補助を行える点で好ましい。   In the above description, the configuration in which the duty ratio is set for the same time as the sampling period of the magnetic sensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and current is supplied at a time interval different from the sampling period. It may be what performs. However, by setting the duty ratio for each detection cycle that matches the sampling cycle, excessive detection angle increase due to the addition of motor power while assisting steering at a more appropriate timing for the steering operation. It is preferable in that a more appropriate steering assist can be performed with the (divergence phenomenon) suppressed.

また、上記の説明では、角度変化量として所定の時間での角度の変化率(角速度)を用いた場合について説明したが、角加速度等の変化量を基準にモータへの電流供給を決定する構成でもよい。
また、図4のフローチャートを用いた説明では、回転角θ1,θ2のいずれか一方の回転角の異常を判別し、正常な他方の回転角を用いて第2アシストモードを実行する場合について説明したが、第3のセンサ部R出力から得られる回転角θ3を用いて第2アシストモードを行ってもよい。
Further, in the above description, the case where the angle change rate (angular velocity) at a predetermined time is used as the angle change amount has been described. However, the current supply to the motor is determined based on the change amount such as angular acceleration. But you can.
Further, in the description using the flowchart of FIG. 4, the case where the abnormality of one of the rotation angles θ1 and θ2 is determined and the second assist mode is executed using the other normal rotation angle has been described. However, you may perform 2nd assist mode using rotation angle (theta) 3 obtained from the 3rd sensor part R output.

本発明の一実施形態による電動パワーステアリング装置の構造を模式的に示す図である。It is a figure showing typically the structure of the electric power steering device by one embodiment of the present invention. 上記電動パワーステアリング装置におけるトーションバー、入力軸、出力軸、各ターゲット板、及び磁気センサを模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the torsion bar in the said electric power steering device, an input shaft, an output shaft, each target board, and a magnetic sensor. 上記電動パワーステアリング装置における磁気センサからの出力信号(電圧)を示すグラフである。It is a graph which shows the output signal (voltage) from the magnetic sensor in the said electric power steering device. 上記電動パワーステアリング装置での主な動作例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the main operation examples in the said electric power steering apparatus. 図4に示した第2アシストモードにおける電動モータの駆動制御方法を示すグラフである。6 is a graph showing a drive control method for the electric motor in the second assist mode shown in FIG. 4. 上記第2アシストモードでの電動モータに対する具体的な駆動例を示すグラフであり、(a)は角度変化率の変化例を示す波形図であり、(b)及び(c)はそれぞれ(a)に示した角度変化率を検知したときの電動モータへの印加電圧及び供給電流を示す波形図である。It is a graph which shows the specific example of a drive with respect to the electric motor in the said 2nd assist mode, (a) is a wave form diagram which shows the example of a change of an angle change rate, (b) and (c) are respectively (a). It is a wave form diagram which shows the applied voltage and supply current to an electric motor when detecting the angle change rate shown to (2).

符号の説明Explanation of symbols

1 操舵部材
3 操舵軸
6 電動モータ
9 操向車輪
21 制御ユニット(制御部)
21a 演算部(舵角検出部、第1及び第2の回転角検出部、トルク検出部)
21b 駆動制御部
22 車速センサ
P 第1のセンサ部
Q 第2のセンサ部
R 第3のセンサ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering member 3 Steering shaft 6 Electric motor 9 Steering wheel 21 Control unit (control part)
21a calculation part (steering angle detection part, 1st and 2nd rotation angle detection part, torque detection part)
21b Drive control unit 22 Vehicle speed sensor P First sensor unit Q Second sensor unit R Third sensor unit

Claims (6)

操舵部材から操向車輪に至る操舵機構に電動モータの動力を付与して操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記操舵部材及び前記操向車輪の少なくとも一方側の舵角を検出する舵角検出部と、
前記舵角検出部が検出した舵角を用いて前記電動モータの駆動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記舵角検出部からの舵角に基づき当該舵角の変化量を求めるとともに、その求めた変化量が所定の閾値を超えたことを判別したときに、前記電動モータに所定期間の間、電流を供給することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric power steering device for assisting steering by applying power of an electric motor to a steering mechanism from a steering member to a steering wheel,
A steering angle detector for detecting a steering angle on at least one side of the steering member and the steering wheel;
A control unit that performs drive control of the electric motor using the steering angle detected by the steering angle detection unit,
The control unit obtains a change amount of the rudder angle based on the rudder angle from the rudder angle detection unit, and determines that the electric motor has a predetermined amount when the obtained change amount exceeds a predetermined threshold value. An electric power steering apparatus characterized by supplying current during a period.
一端部側及び他端部側に操舵部材及び操向車輪が連結された操舵軸を具備する操舵機構と、この操舵機構に動力を付与して操舵補助を行う電動モータと、前記操舵軸の操舵部材側及び操向車輪側での回転角に応じた信号をそれぞれ出力する第1及び第2のセンサ部と、これらの第1及び第2のセンサ部からの出力信号をそれぞれ用いて前記操舵部材側及び操向車輪側での回転角を検出する第1及び第2の回転角検出部と、前記操舵軸に生じた操舵トルクを検出するトルク検出部と、前記第1及び第2の回転角検出部からの回転角と前記トルク検出部からの操舵トルクとを用いて前記電動モータの駆動制御を行う制御部とを備え、
前記制御部が前記操舵トルクの検出値を取得できない場合に、当該制御部は前記第1及び第2の回転角検出部の一方からの回転角に基づき当該回転角の変化量を求めるとともに、その求めた変化量が所定の閾値を超えたことを判別したときに、前記電動モータに所定期間の間、電流を供給することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A steering mechanism having a steering shaft in which a steering member and a steered wheel are connected to one end side and the other end side, an electric motor for assisting steering by applying power to the steering mechanism, and steering of the steering shaft First and second sensor units that output signals corresponding to rotation angles on the member side and the steered wheel side, respectively, and the steering member using output signals from the first and second sensor units, respectively. First and second rotation angle detection units for detecting rotation angles on the side and the steering wheel side, a torque detection unit for detecting steering torque generated on the steering shaft, and the first and second rotation angles A control unit that performs drive control of the electric motor using a rotation angle from the detection unit and a steering torque from the torque detection unit;
When the control unit cannot acquire the detected value of the steering torque, the control unit obtains the change amount of the rotation angle based on the rotation angle from one of the first and second rotation angle detection units, and An electric power steering apparatus, wherein when it is determined that the obtained change amount exceeds a predetermined threshold, a current is supplied to the electric motor for a predetermined period.
前記制御部は、所定周期毎に、前記舵角の変化量または前記回転角の変化量を求めることを特徴とする請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。   3. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the control unit obtains a change amount of the steering angle or a change amount of the rotation angle for each predetermined period. 前記制御部は、前記舵角検出部からの舵角の変化量、前記第1または第2の回転角検出部からの回転角の変化量のいずれかに基づくオープンループ制御により、前記電動モータを駆動して操舵補助を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The control unit controls the electric motor by open loop control based on either a change amount of the steering angle from the steering angle detection unit or a change amount of the rotation angle from the first or second rotation angle detection unit. The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the steering assist is performed by driving. 前記制御部は、前記所定期間に対して所定のデューティ比を設定するとともに、このデューティ比でのオン時間に従って前記電動モータに電流を供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。   The said control part sets a predetermined | prescribed duty ratio with respect to the said predetermined period, and supplies an electric current to the said electric motor according to the ON time by this duty ratio. The electric power steering apparatus as described. 前記制御部には、車速センサが検出した車両の速度が入力されるとともに、
前記制御部は、前記車速センサからの車両速度に応じて、前記電動モータへの電流供給量を変更することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
While the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor is input to the control unit,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes a current supply amount to the electric motor according to a vehicle speed from the vehicle speed sensor.
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