JP2006051881A - Controlling device for electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与する電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にトルク系、電流系又は電圧系の信号増幅手段の異常状態の検出並びにトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御の復帰を行うようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an electric power steering device that applies a steering assist force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle, and particularly detects an abnormal state of a signal amplification means of a torque system, a current system, or a voltage system and detects a torque signal. The present invention relates to a control device for an electric power steering device in which assist control is returned based on direction and size.
通常車両に使用される電動パワーステアリング装置は、操舵者によって入力されたステアリング操舵トルクをトルクセンサで検出し、このステアリング操舵トルクに応じた補助トルクをモータにより得てステアリング装置を付勢し、操舵者が入力するステアリング装置の操舵力を軽減するように構成されている。 An electric power steering device normally used in a vehicle detects steering steering torque input by a steering wheel with a torque sensor, obtains auxiliary torque corresponding to the steering steering torque by a motor, and urges the steering device to perform steering. The steering force of the steering device input by the person is reduced.
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図6に示して説明すると、操向ハンドル1のコラム軸2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5を経て操向車輪のタイロッド6に結合されている。コラム軸2には、操向ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10が設けられており、操向ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット30には、バッテリ14からイグニションキー11及びリレー13を経て電力が供給され、コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTと車速センサ12で検出された車速Vとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Iの演算を行い、演算された操舵補助指令値Iに基いてモータ20に供給する電流を制御する。
Here, the general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 6. The
コントロールユニット30は主としてCPU(MPUも含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図7のようになる。例えば位相補償器31は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、CPUで実行される位相補償機能を示している。
The
コントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出されて入力される操舵トルクTは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器31で位相補償され、位相補償された操舵トルクTAが操舵補助指令値演算器32に入力される。また、車速センサ12で検出された車速Vも操舵補助指令値演算器32に入力される。操舵補助指令値演算器32は、入力された操舵トルクTA及び車速Vに基いてモータ20に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Iを決定する。操舵補助指令値Iは減算器30Aに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器34に入力され、減算器30Aの偏差(I−i)は比例演算器35に入力されると共に、フィードバック系の特性を改善するための積分演算器36に入力される。微分補償器34の出力と共に、比例演算器35及び積分演算器36の出力も加算器30Bに加算入力され、加算器30Bでの加算結果である電流制御値Eが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路37に入力される。モータ20の電流iはモータ電流検出回路38で検出され、減算器30Aにフィードバックされる。
The function and operation of the
このような電動パワーステアリング装置においては、トルクセンサ信号(操舵トルクT)を増幅するための増幅器が設けられており、増幅器に異常が発生した場合にトルク付勢を継続すると、操舵者の入力した操舵トルクと無関係なアシストトルクがステアリング装置に付与されてしまい、操舵者による操舵に支障をきたす場合がある。増幅器の出力値が異常となって現れる状況は様々であり、直ちにモータによるトルクアシストを停止しなければならないような重大な故障状態である場合もあれば、増幅器自体の異常のように、トルクアシストを完全に停止しなくてもステアリング装置の操舵には支障をきたさない程度の軽微な異常状態である場合もある。電動パワーステアリング装置がトルクアシストを停止すると、大型車やトラックなどのように大きな操舵トルクを要する車両の場合には、直ちに操舵者による操舵が不能になってしまう可能性もある。このため、増幅器の出力値の異常が検出された際に、一律にトルクアシストを完全に停止することには問題がある。 In such an electric power steering apparatus, an amplifier for amplifying a torque sensor signal (steering torque T) is provided, and if the torque is continuously applied when an abnormality occurs in the amplifier, the driver inputs In some cases, an assist torque unrelated to the steering torque is applied to the steering device, which hinders the steering by the steering person. There are various situations in which the output value of the amplifier appears to be abnormal. There may be a serious failure state in which the torque assist by the motor must be stopped immediately, or there may be a torque assist such as an abnormality in the amplifier itself. There is a case where the abnormal state is so slight that it does not hinder the steering of the steering device even if it is not completely stopped. When the electric power steering device stops torque assist, in the case of a vehicle that requires a large steering torque, such as a large vehicle or a truck, there is a possibility that the steering by the driver may be immediately disabled. For this reason, there is a problem in completely stopping the torque assist when the abnormality of the output value of the amplifier is detected.
そのため、従来トルクセンサ信号を増幅する増幅器の出力値に異常が生じた場合には、先ずトルクアシストを一時停止すると共に、出力値が正常状態に戻ったらアシスト状態に復帰させ、出力値の異常検出回数が所定値を超えた場合には故障状態と判定し、トルクアシストを完全に停止する構成が採用されている(例えば特許文献1)。 Therefore, when an abnormality occurs in the output value of the amplifier that amplifies the conventional torque sensor signal, the torque assist is temporarily stopped, and when the output value returns to the normal state, the assist state is returned to detect the abnormality of the output value. When the number of times exceeds a predetermined value, a configuration is adopted in which it is determined as a failure state and torque assist is completely stopped (for example, Patent Document 1).
即ち、特許文献1に開示されている装置は図8に示すように、車両の操舵力を検出するトルクセンサ101と、トルクセンサ101からの出力信号を入力して補助トルクの出力を制御する制御装置102とを備え、制御装置102は、トルクセンサ101からのトルクセンサ信号を増幅するトルクアンプ103と、トルクセンサ101及びトルクアンプ103からの入力により補助トルクの出力を制御する電流指令値を生成するコントロールユニット104と、コントロールユニット104から電流指令値を入力して駆動電流を出力する駆動回路106と、駆動電流により駆動される電動モータ105と、バッテリ107からのモータ駆動電力をオン/オフする電源リレー108とを備えている。
That is, as shown in FIG. 8, the device disclosed in
このような構成において、その動作は図9のフローチャートに示すようになっている。即ち、トルクセンサ101の出力電圧TSからトルクアンプ103の予定出力を(TS−2.5)×Gain→“GTS”とし(ただし、Gainはトルクアンプ103の増幅率)、増幅電圧の理論計算値を設定し(ステップS101)、前記計算値“GTS”が計測上限値5Vよりも大きいか否かを判定する(ステップS102)。そして、計算値“GTS”が5Vよりも大きい場合には、計算値“GTS”を5Vに設定する(ステップS103)。その設定後若しくは前記ステップS102で計算値“GTS”が計測上限値5V以下の場合には、計算値“GTS”が計測下限値0Vよりも小さいか否かを判定し(ステップS104)、0Vよりも小さい場合には計算値“GTS”を0Vに設定する(ステップS105)。その設定後若しくは前記ステップS104で計算値“GTS”が計測下限値0V以上の場合には、実際のトルクアンプ103の出力である増幅電圧VTSと計算値GTSとの偏差ΔVTSを求め(ステップS106)、偏差ΔVTSが所定値ERRよりも大きいか否かを判定する(ステップS107)。
In such a configuration, the operation is as shown in the flowchart of FIG. That is, the estimated output of the
上記判定の結果、偏差ΔVTSが所定値ERR以下の場合には、計算値“GTS”がスレッショルドTH2よりも大きいか否かを判定し(ステップS108)、スレッショルドTH2以下の場合には更に計算値“GTS”がスレッショルドTH3よりも小さいか否かを判定する(ステップS109)。上記ステップS108において計算値“GTS”がスレッショルドTH2よりも大きい場合、上記ステップS109において計算値“GTS”がスレッショルドTH3よりも小さい場合には終了となり、計算値“GTS”がスレッショルドTH2以下でスレッショルドTH3以上の場合には、カウンタFAILcntをゼロクリアし(ステップS110)、判定に使用するOFFflag2をゼロクリアする(ステップS111)。 As a result of the determination, if the deviation ΔVTS is equal to or smaller than the predetermined value ERR, it is determined whether or not the calculated value “GTS” is larger than the threshold TH2 (step S108), and if it is equal to or smaller than the threshold TH2, the calculated value “ It is determined whether or not “GTS” is smaller than the threshold TH3 (step S109). If the calculated value “GTS” is larger than the threshold TH2 in step S108, the process ends when the calculated value “GTS” is smaller than the threshold TH3 in step S109. If the calculated value “GTS” is lower than the threshold TH2, the threshold TH3 is reached. In the above case, the counter FAILcnt is cleared to zero (step S110), and OFFflag2 used for determination is cleared to zero (step S111).
一方、上記ステップS107において、偏差ΔVTSが所定値ERRよりも大きい場合にはカウンタFAILcntをインクリメントし(ステップS112)、カウンタFAILcntが所定値FT1よりも大きいか否かを判定し(ステップS113)、所定値FT1よりも大きい場合にはFAILflagを立てて完全停止し(ステップS115)、所定値FT1以下の場合には更にカウンタFAILcntが所定値FT2よりも大きいか否かを判定し(ステップS114)、所定値FT2よりも大きい場合にはOFFflag2を立てて一時停止し(ステップS116)、その後ルーチンを終了する。
上述の特許文献1に開示された制御では、例えばトルクアンプ103の増幅状態が操舵ハンドルを一方向に操舵したときに異常となった場合、操舵ハンドルの操舵に伴ってトルクアンプ103の出力値が異常と検出されるとモータによるアシストが一時停止され、手入力が増大してトルクセンサ信号の出力が増加する。その結果、トルクアンプ103の出力値が正常範囲に戻ってトルクアシストが再開されると、再びトルクセンサ信号が減少してトルクアンプ103の出力値が異常となって現れることとなる。このように、トルクセンサ信号の異常検出→アシスト制限(アシスト一時停止)→制限解除→トルクセンサ信号の異常検出→…という循環を短時間のうちに繰返すことになる。
In the control disclosed in
上述のようにトルクアンプ103の出力値が異常領域と正常領域との循環を繰返すような異常を生じた場合、復帰カウンタが直ぐに復帰許容回数を越えて故障状態と判定され、たとえ軽微な異常状態であっても、電動パワーステアリング装置が直ぐにトルクアシストを完全に停止してしまうという問題がある。
As described above, when an abnormality occurs such that the output value of the
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、操舵ハンドルの操舵中に生じたトルク増幅手段等の信号増幅手段の異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を効率的に防止できるように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。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is that the fail safe function malfunctions due to an abnormality in the signal amplifying means such as the torque amplifying means generated during the steering of the steering wheel, and the torque assist is performed. It is an object of the present invention to provide a control device for an electric power steering device that can efficiently prevent a situation where the vehicle completely stops.
本発明は、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段で異常が検出されたときのトルク信号の方向を検出して記憶する方向記憶手段とを具備し、前記異常検出手段の検出及び前記トルク信号の方向に基づいて前記アシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御することによって達成される。 The present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus configured to perform assist control by applying an assist force from a motor to a steering system, and the above object of the present invention is to detect abnormality detecting signal abnormality. And a direction storage means for detecting and storing the direction of the torque signal when an abnormality is detected by the abnormality detection means, and the assist based on the detection of the abnormality detection means and the direction of the torque signal This is achieved by controlling the normal assist, assist pause, return and assist stop of the control.
本発明の上記目的は、前記異常検出手段が前記信号増幅手段の異常を検出した場合、前記アシスト一時停止の制御を行うと共に、常時復帰待ちとすることにより、或いは前記異常検出手段の検出及び前記トルク信号の方向、大きさに基づいて前記アシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御することにより、或いは前記異常検出手段が前記信号増幅手段の異常を検出した場合、第1所定時間までは前記アシスト一時停止の制御を行い、更に第2所定時間が経過したときに前記アシスト停止の制御を行うことにより、或いは前記信号増幅手段をトルク系、電流系又は電圧系の少なくとも1つとすることによって、より効果的に達成される。 The object of the present invention is to control the assist pause when the abnormality detection means detects an abnormality of the signal amplification means, and to always wait for a return, or to detect the abnormality detection means and First control is performed by controlling normal assist, assist temporary stop, return and assist stop of the assist control based on the direction and magnitude of the torque signal, or when the abnormality detection means detects an abnormality of the signal amplification means. The assist temporary stop control is performed until a predetermined time, and further, the assist stop control is performed when the second predetermined time has elapsed, or the signal amplifying means is at least one of a torque system, a current system or a voltage system. This can be achieved more effectively.
また、本発明は、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、本発明の上記目的は、操舵トルクに対応したトルク信号を出力するトルク検出手段と、前記トルク信号を増幅するトルク増幅手段と、前記トルク信号、車速を基に電流指令値を出力する電流指令値演算手段と、前記電流指令値により操舵アシストを行うモータを制御する駆動制御手段と、前記トルク増幅手段の出力信号に基づいて前記トルク増幅手段の異常の程度を検出すると共に、前記電流指令値演算手段に対して制御信号を入力することにより、前記トルク増幅手段の異常の程度に応じて前記モータの駆動を通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止で制御する異常検出手段とを設けることによって達成される。 The present invention also relates to a control device for an electric power steering device configured to perform assist control by applying an assist force from a motor to a steering system, and the above object of the present invention is to provide a torque signal corresponding to the steering torque. A torque detecting means for outputting; a torque amplifying means for amplifying the torque signal; a current command value calculating means for outputting a current command value based on the torque signal and the vehicle speed; and a motor for steering assist based on the current command value. The torque amplifying unit detects a degree of abnormality of the torque amplifying unit based on an output signal of the driving amplifying unit and the torque amplifying unit, and inputs a control signal to the current command value calculating unit. Depending on the degree of abnormality of the means, the drive of the motor is controlled by normal assist, assist temporary stop, return and assist stop It is achieved by providing a normally detecting means.
そして、本発明の上記目的は、前記トルク増幅手段が第1増幅手段及び前記第1増幅手段とは異なる増幅率を有する第2増幅手段とで成り、前記異常検出手段が、前記第2増幅手段の出力を増幅する比例増幅手段と、前記比例増幅手段及び前記第1増幅手段の各出力を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて時間を計数するカウンタ及び復帰カウンタと、前記比較結果並びに前記カウンタ及び復帰カウンタの各計数値に基づいて前記通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を判定する停止復帰制御部とで成っており、異常状態から正常状態への復帰の判定基準としてトルク信号の方向を用いることによって、より効果的に達成される。 The object of the present invention is that the torque amplifying means comprises a first amplifying means and a second amplifying means having an amplification factor different from that of the first amplifying means, and the abnormality detecting means is the second amplifying means. Proportional amplifying means, a comparing means for comparing each output of the proportional amplifying means and the first amplifying means, a counter for counting time based on a comparison result of the comparing means, and a return counter, The stop / return control unit that determines the normal assist, the assist temporary stop, the return, and the assist stop based on the comparison result and each count value of the counter and the return counter, and determines the return from the abnormal state to the normal state This is achieved more effectively by using the direction of the torque signal as a reference.
本発明によれば、トルク系、電流系又は電圧系の信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段を設け、異常検出手段の検出及びトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御の通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を制御しているので、操舵ハンドルの操舵中に生じた信号増幅手段の異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を確実に防止することができる。この結果、効率的で経済的な電動パワーステアリング装置の制御装置を実現することができる。 According to the present invention, there is provided an abnormality detecting means for detecting an abnormality of a torque system, current system or voltage system signal amplifying means, and the normal assist of the assist control based on the detection of the abnormality detecting means and the direction and magnitude of the torque signal. Since the control of assist pause, return, and assist stop is controlled, it is ensured that the fail safe function malfunctions due to an abnormality in the signal amplification means that occurs during the steering of the steering wheel, and the torque assist stops completely. Can be prevented. As a result, an efficient and economical control device for an electric power steering device can be realized.
本発明は、モータによるアシスト力を操舵系に付与することによってアシスト制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置であり、トルク系、電流系又は電圧系の信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段を設け、異常検出手段の検出及びトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御の通常アシスト、一時停止、復帰及び停止を制御する。そして、異常検出手段が信号増幅手段の異常を検出した場合、第1所定時間まではアシスト一時停止の制御を行い、更に第2所定時間が経過したときにアシスト停止の制御を行う。第2所定時間を経過しない場合には、復帰を行って通常アシストを継続する。或いは、第2所定時間を設けないで常に復帰待ちを行う。 The present invention relates to a control device for an electric power steering device that performs assist control by applying an assist force from a motor to a steering system, and detects an abnormality in a signal amplification means of a torque system, a current system, or a voltage system. An abnormality detecting means is provided for controlling the normal assist, temporary stop, return and stop of the assist control based on the detection of the abnormality detecting means and the direction and magnitude of the torque signal. When the abnormality detecting unit detects an abnormality of the signal amplifying unit, the assist temporary stop control is performed until the first predetermined time, and further, the assist stop control is performed when the second predetermined time has elapsed. If the second predetermined time has not elapsed, the normal assist is continued after returning. Alternatively, it always waits for return without providing the second predetermined time.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置の一実施例を示しており、トルク検出手段としてのトルクセンサ41からのトルクセンサ信号(操舵トルク)Tは増幅手段としてのトルク増幅器50に入力される。トルク増幅器50は増幅率G1の第1増幅器51及び増幅率G2(<G1)の第2増幅器52で構成され、第1増幅器51で増幅されたトルクセンサ信号T1は異常検出手段60内の比較器62に入力されると共に、位相補償器43に入力され、第2増幅器52で増幅されたトルクセンサ信号T2は異常検出手段60内の増幅率Kの比例増幅器61に入力されると共に、位相補償器43に入力される。比例増幅器61の出力(=K・T2)は比較器62に入力され、比較器62の比較結果は時間を計測するカウンタ(#1、#2、図示せず)及び復帰回数を計数する復帰カウンタ(図示せず)に入力され、カウンタの出力値(時間)及び復帰カウンタの出力値(回数)はそれぞれ停止復帰制御部65に入力され、その処理結果である制御信号CS1が電流指令値演算器44に入力される。停止復帰制御部65には比較器62の比較結果も入力されている。メモリ45は車速Vをパラメータとして操舵トルクTAに対応する電流指令値Iを格納しており、電流指令値演算器44の電流指令値Iの演算に使用される。
FIG. 1 shows an embodiment of a control device for an electric power steering apparatus according to the present invention. A torque sensor signal (steering torque) T from a
なお、異常検出手段60は後述する図2の異常判定処理を行う異常判定処理手段内に、トルク方向記憶手段と共に設けられている。 The abnormality detection means 60 is provided together with the torque direction storage means in the abnormality determination processing means for performing the abnormality determination processing of FIG.
電流指令値演算器44には、位相補償器43から位相補償された操舵トルクTA及び車速センサ42からの車速Vが入力されると共に、モータ角速度推定部47で推定された角速度ωが入力される。電流指令値演算器44で演算された電流指令値Iは減算器46に入力される。モータ40のモータ電流iは異常検出手段(図示せず)を内蔵したモータ電流検出回路80で検出され、検出されたモータ電流iは減算器46に入力されてフィードバックされると共に、モータ角速度推定部47に入力され、異常が検出されたときに出力される制御信号CS2は加算器48を経て電流指令値演算器44に入力される。また、モータ40のモータ電圧vは異常検出手段(図示せず)を内蔵したモータ電圧検出回路81で検出され、検出されたモータ電圧vはモータ角速度推定部47に入力され、異常が検出されたときに出力される制御信号CS3は加算器48を経て電流指令値演算器44に入力される。減算器46で得られる偏差(I−i)は駆動制御手段70内の比例積分演算器71に入力され、その比例積分出力としての電流制御値EがPWM制御器72に入力されてPWM処理され、PWM制御器72から電流制御値としてのPWM制御信号E’が出力され、インバータ73でアシスト付与のモータ40を駆動する。
The current
なお、第1増幅器51の増幅率G1、第2増幅器52の増幅率G2及び比例増幅器61の増幅率Kの間には、下記(1)式の関係がある。
G1=G2×K …(1)
上記(1)式の関係は、異常検出手段を内蔵したモータ電流検出手段80及びモータ電圧検出手段81についても同様に適用される。
The following equation (1) is established among the amplification factor G1 of the
G1 = G2 × K (1)
The relationship of the above expression (1) is similarly applied to the motor current detection means 80 and the motor voltage detection means 81 that incorporate the abnormality detection means.
また、異常検出手段60は異常判定ルーチンの処理の中で、トルク増幅器50から所定時間(例えば1msec〜2msec)毎にトルクセンサ信号T1及びT2をサンプリングして異常を検出するようになっている。トルクセンサ信号T2を増幅率Kで増幅した比例増幅器61の出力と、第1増幅器51で増幅されたトルクセンサ信号T1とが比較器62に入力され、比較器62は両入力信号の大小を比較(差)演算する。比較器62の出力を計数するカウンタは、比較器62の比較結果に基づいて異常である状態の継続時間を計測するようになっており、復帰カウンタは比較器62の比較結果に基づいて異常状態から正常状態に復帰したときの正常状態継続時間(回数)を計測するようになっている。カウンタ及び復帰カウンタの出力は比較器62の比較結果と共に停止復帰制御部65に入力され、停止復帰制御部65は、比較結果並びにカウンタ及び復帰カウンタの出力に基づいて通常アシスト、アシスト一時停止、復帰及びアシスト停止を判定して制御信号CS1を出力するようになっている。
Further, the abnormality detection means 60 detects the abnormality by sampling the torque sensor signals T1 and T2 from the
なお、正常状態の判定基準として、本発明ではトルク信号の方向、大きさを用いている。 In the present invention, the direction and the magnitude of the torque signal are used as the criteria for determining the normal state.
このような構成において、その動作例を図2のフローチャート(異常判定処理手段)を参照して説明する。 In such a configuration, an example of the operation will be described with reference to the flowchart (abnormality determination processing means) in FIG.
通常状態においては、トルクセンサ41からのトルクセンサ信号Tを第1増幅器51及び第2増幅器52で増幅し、各増幅されたトルクセンサ信号T1及びT2を位相補償器43に入力し、位相補償された操舵トルクTAを電流指令値演算器44に入力することにより、車速Vをパラメータとする電流指令値がメモリ45から読出されて電流指令値Iが生成される。電流指令値Iは減算器46でモータ電流iとの偏差が演算され、その偏差が比例積分演算器71に入力され、その比例積分出力としての電流制御値EがPWM制御器72に入力されてPWM処理され、PWM制御器72から電流制御値としてのPWM制御信号E’が出力され、インバータ73でモータ40を駆動する。
In the normal state, the torque sensor signal T from the
ここにおいて、第1増幅器51からのトルクセンサ信号T1及び第2増幅器52からのトルクセンサ信号T2が異常検出手段60に入力されており、異常検出手段60は図2に示す異常判定ルーチンに従ってトルク増幅器50の正常/異常状態を判定し、その判定結果に従ってアシスト一時停止、復帰及びアシスト停止の制御を行う。なお、図1では、モータ電流検出回路80及びモータ電圧検出回路81においても同様な異常検出を行うようになっているが、ここではトルク増幅器50の異常についてのみ説明する。
Here, the torque sensor signal T1 from the
比較器62は常時第1増幅器51からのトルクセンサ信号T1と、比例増幅器61の出力、即ち信号T2・Kとの差を求め、その差(比較結果=|T1−T2・K|)を停止復帰制御部65に入力している。そして、停止復帰制御部65は上記差が所定値ε(例えば0.5V)よりも大きいか否かの判定を行い(ステップS1)、差が所定値εよりも大きい場合を異常と判定し、差が所定値ε以下の場合を正常と判定する。
The
上記ステップS1で正常と判定された場合、復帰カウンタの出力に基づいてアシスト一時停止状態であるか否かを判定し(ステップS2)、アシスト一時停止状態でない場合は通常動作であるので、異常判定ルーチンを終了する。 If it is determined normal in step S1, it is determined whether or not the assist is temporarily stopped based on the output of the return counter (step S2). Exit the routine.
上記ステップS2でアシスト一時停止状態と判定された場合はカウンタ(#1)のアップを開始し(ステップS3)、カウンタ(#1)の計数値が所定時間t1(例えば50msec)を超え、かつトルク信号の方向が逆であるか否か(TFLG・T2<0)を方向記憶手段に基づいて判定する(ステップS4)。そして、いずれか一方若しくは両方の条件を満たさない場合は何もしない復帰待ち状態となり、異常判定ルーチンを終了する。また、上記ステップS4において両方の条件を満たした場合は、復帰カウンタをアップし(ステップS5)、停止復帰制御部65は制御信号CS1によって電流指令値演算器44に対してアシストの復帰を指示し(ステップS6)、その後通常アシスト状態への状態遷移を指示し(ステップS7)、異常判定ルーチンを終了する。
If it is determined in step S2 that the assist is temporarily stopped, the counter (# 1) starts to be increased (step S3), the count value of the counter (# 1) exceeds a predetermined time t1 (for example, 50 msec), and torque It is determined whether or not the direction of the signal is reversed (T FLG · T2 <0) based on the direction storage means (step S4). If either or both of the conditions are not satisfied, a return waiting state in which nothing is performed is entered, and the abnormality determination routine is terminated. If both conditions are satisfied in step S4, the return counter is incremented (step S5), and the stop /
一方、上記ステップS1において、トルクセンサ信号T1と信号T2・Kとの差が所定値εを超えた場合には異常と判定し、カウンタ(#2)をアップし(ステップS10)、カウンタ(#2)の計数値が所定値t2(例えば15msec)を超えたか否かを判定し(ステップS11)、所定値t2以下の場合には判定中として異常判定ルーチンを一旦終了する。また、上記ステップS11でカウンタ(#2)の計数値が所定値t2を超えた場合には故障であることを確定し、トルク方向記憶手段にトルク方向を記憶する(TFLG=T2)(ステップS11A)。そして、停止復帰制御部65は制御信号CS1によって電流指令値演算器44に対してアシスト一時停止を指示し(ステップS12)、更にアシスト一時停止状態への遷移を指示する(ステップS13)。そして、復帰カウンタの計数値が所定値t3(例えば“2”)を超えたか否かを判定し(ステップS14)、所定値t3を超えた場合にはアシスト停止状態への遷移を指示し(ステップS15)、異常判定ルーチンを終了する。また、上記ステップS14において復帰カウンタの計数値が所定値t3以下の場合には、そのまま異常判定ルーチンを終了し、アシスト一時停止状態で故障復帰を待つ。
On the other hand, if the difference between the torque sensor signal T1 and the signal T2 · K exceeds the predetermined value ε in step S1, it is determined as abnormal, the counter (# 2) is increased (step S10), and the counter (# It is determined whether or not the count value of 2) has exceeded a predetermined value t2 (for example, 15 msec) (step S11), and if it is equal to or less than the predetermined value t2, the abnormality determination routine is temporarily ended as being determined. If the count value of the counter (# 2) exceeds the predetermined value t2 in step S11, it is determined that there is a failure and the torque direction is stored in the torque direction storage means (T FLG = T2) (step S11A). Then, the stop /
以上により、操舵ハンドルの操舵中に生じたトルク増幅器50の異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を確実に防止することができる。モータ電流検出回路80及びモータ電圧検出回路81についても同様である。
As described above, it is possible to reliably prevent a situation in which the fail-safe function malfunctions due to an abnormality of the
ここにおいて、電動パワーステアリング装置の制御装置が正常に作動している状態においては、異常検出手段60内の比較器62に入力される比例増幅器61の出力値(トルクセンサ信号T2・K)と第1増幅器51の出力値(トルクセンサ信号T1)とは同一となる。従って、比例増幅器61の出力値を横軸(x軸)方向のパラメータとし、第1増幅器51の出力値を縦軸(y軸)方向のパラメータとすると下記(2)式が成立し、座標では図3の特性直線RCと表示される。
y=x …(2)
そして、上記(2)式の特性直線RCを基準値と設定すると、この特性直線RCから上下に上記ステップS1における所定値εだけシフトした領域(白部)が正常領域となり、それ以外の領域は異常領域(網掛け部)となる。比較器62への第1増幅器51の出力値(T1)と比例増幅器61の出力値(K・T2)との差が大きいほど特性直線RCからの距離が大きくなり、その距離が大きくなるほどトルク増幅器50が正常状態から逸脱していることを示す。図3の計測点Aは、比較器62の入力T1及びK・T2が等しく差がなく、正常領域の特性直線RC上に存在していることを示している。また、計測点Bは、比較器62の入力T1及びK・T2に差が生じ、軽微な異常が生じているが正常領域内であることを示しており、計測点Cは、比較器62の入力T1及びK・T2に所定値ε以上の差があり、異常領域内であることを示している。
Here, in a state where the control device of the electric power steering device is operating normally, the output value (torque
y = x (2)
When the characteristic line RC of the above equation (2) is set as a reference value, a region (white part) shifted up and down from the characteristic line RC by the predetermined value ε in step S1 is a normal region, and other regions are It becomes an abnormal area (shaded area). The greater the difference between the output value (T1) of the
図4は上記ステップS1,S10及びS11の動作を示しており、正常領域のA点でアシスト動作している間に、故障等によって比較器62の入力T1及びK・T2に差が生じて異常領域のA‘点に移動すると(ステップS1)、カウンタ(#2)のアップが開始され(ステップS10)、時間t2以上が経過したときに停止復帰制御部65は制御信号CS1によってアシスト一時停止を指示する(ステップS11、S12)。かかる動作は、例えば操向ハンドルの操舵時にトルク増幅器50に異常が発生し、第1増幅器51の出力値が非常に小さくなったのに対し、第2増幅器52の信号をK倍した値が不変であるような場合である。この場合、第2増幅器52が正常に作動している際に、外部からの振動などによって計測点が瞬間的に異常領域に入る場合もあるので、計測点が異常領域にある時間の継続が所定時間(t2)未満で正常領域に復帰した場合は正常状態としてトルクアシストを継続させ、所定時間(t2)以上継続して異常領域にある場合に故障の可能性があるものとしてトルクアシストを一時停止状態とする。なお、所定時間t2は、トルク増幅器50の増幅状態の異常検出に十分な時間、例えば10msec〜50msec程度であることが望ましいが、この所定時間t2はこれに限定されるものではない。また、所定時間t2を設けず、アシスト一時停止状態のまま常に復帰を待ち続ける構成にしても良い。
FIG. 4 shows the operations of steps S1, S10, and S11 described above. While the assist operation is being performed at point A in the normal region, a difference occurs in the inputs T1 and K · T2 of the
アシスト一時停止状態になるとアシストトルクが減少し、アシストトルクが減少した状態でハンドルを故障前と同じ角度に保舵するために、操舵トルクが増加する。図5のA‘からA“の位置まで操舵トルクが増加すると、正常領域であるため復帰(アシスト再開)する。また、アシストトルクが増加して操舵トルクが例えばA’‘からA’に減少すると、再びアシスト一時停止状態になる。従来ではこのような異常検出→正常復帰→異常検出→…という問題があった。本発明ではトルク信号の方向をトルク方向記憶手段に記憶させ、トルク方向を通常アシストへの復帰の判断条件に加えることによって、かかる問題を解決している。即ち、アシスト一時停止状態で操舵トルクが増加し、図5のA”の位置に至っても異常発生時(Aの位置)と同方向のトルクであるため正常復帰しないが、異常検出時のA(図3、図4参照)と逆方向で、正常領域のトルクDが検出され、正常領域に所定時間(t1)以上継続して存在した場合に、電動パワーステアリング装置は通常アシスト状態に復帰するようにしている。 When the assist temporary stop state is entered, the assist torque decreases, and the steering torque increases in order to keep the steering wheel at the same angle as before the failure with the assist torque decreasing. When the steering torque increases from the position A ′ to the position A ″ in FIG. 5, since it is in the normal region, it returns (resumes assist). Also, when the assist torque increases and the steering torque decreases from A ″ to A ′, for example. In the prior art, there has been a problem of such abnormality detection → normal recovery → abnormality detection .... In the present invention, the direction of the torque signal is stored in the torque direction storage means, and the torque direction is normally set. This problem is solved by adding to the condition for determining the return to the assist, that is, the steering torque increases in the assist pause state, and even when the position A ″ in FIG. ), The torque does not return to normal, but the torque D in the normal area is detected in the opposite direction to A when the abnormality is detected (see FIGS. 3 and 4), and the normal area has a predetermined time (t1) or more. When present in connection with, so that the electric power steering apparatus returns to the normal assist state.
本例では正常状態に復帰するための所定時間t1を50msecとして設定しているが、この時間には限定されず、トルク増幅器50の出力が正常であることを確認するのに十分な時間であれば良い。
In this example, the predetermined time t1 for returning to the normal state is set to 50 msec, but is not limited to this time, and may be a time sufficient to confirm that the output of the
このように、ドライバが一旦ハンドルを戻してトルク中立を通過し、異常発生時と逆方向のトルクで正常領域が継続すれば、正常状態に復帰する。その際、正常復帰条件に「トルクが所定値以下」(例えば図5の所定値F)という条件を追加しても良い。また、増幅器の故障モードによっては、天絡値と地絡値を出力して中間値を出力しなくなる場合もある。そのため、トルクが所定値以下で異常発生時と逆方向トルクという条件で復帰させると、より効果的である。 As described above, when the driver once returns the handle and passes through the torque neutrality and the normal region continues with the torque in the direction opposite to that at the time of occurrence of the abnormality, the driver returns to the normal state. At this time, a condition that “torque is not more than a predetermined value” (for example, a predetermined value F in FIG. 5) may be added to the normal return condition. Further, depending on the failure mode of the amplifier, there are cases where the power supply value and the ground fault value are output and the intermediate value is not output. Therefore, it is more effective to restore the torque under the condition that the torque is equal to or less than a predetermined value and the reverse torque.
一方、このように通常状態に復帰した電動パワーステアリング装置が再びアシスト一時停止状態に至る状態が何度も繰返されるときは、トルク増幅器50が故障している可能性が高いため、アシスト一時停止状態から通常アシスト状態に復帰した回数が所定回数(例えば2回)を越えた場合に故障と判定し、トルクアシストを完全に停止するようにしても良い。復帰回数は復帰カウンタで計数される。
On the other hand, when the electric power steering apparatus that has returned to the normal state in this manner is repeatedly brought into the assist pause state again and again, there is a high possibility that the
なお、本例においては、トルク増幅器50を第1増幅器51と第2増幅器52とによって構成しているが、これに限定されるものではなく、第2増幅器52が存在しない構成(増幅率G2=1)のトルク増幅器にも適用可能である。
In this example, the
また、本実施例においてはトルクセンサ41に対するトルク増幅器50の異常判定を行うようにしているが、これに限定されるものではなく、例えばモータ電流検出部やモータ電圧検出部の異常判定などにおいても同様に適用することができる。
In this embodiment, the abnormality determination of the
本発明によれば、トルク系等の信号増幅手段の異常を検出する異常検出手段を設け、異常検出手段の検出及びトルク信号の方向、大きさに基づいてアシスト制御を通常アシスト、一時停止、復帰及び停止で制御するので、操舵ハンドルの操舵中に生じた信号増幅手段の軽微な異常によってフェールセーフ機能が誤動作し、トルクアシストが完全に停止してしまう事態を確実に防止することができ、高性能な電動パワーステアリング装置に適用できる。 According to the present invention, the abnormality detection means for detecting abnormality of the signal amplification means such as the torque system is provided, and the assist control is normally assisted, paused, and resumed based on the detection of the abnormality detection means and the direction and magnitude of the torque signal. Therefore, it is possible to reliably prevent a situation in which the fail-safe function malfunctions due to a slight abnormality of the signal amplification means that occurs during the steering of the steering wheel, and the torque assist is completely stopped. It can be applied to high performance electric power steering devices.
1 操向ハンドル
10、41 トルクセンサ
12、42 車速センサ
20、40 モータ
30 コントロールユニット
43 位相補償器
44 電流指令値演算器
47 モータ角速度推定部
50 トルク増幅器
60 異常検出手段
61 比例増幅器
62 比較器
65 停止復帰制御部
70 駆動制御手段
71 比例積分演算器
72 PWM制御器
73 インバータ
80 異常検出手段を内蔵したモータ電流検出回路
81 異常検出手段を内蔵したモータ電圧検出回路
1 Steering
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