JP2006290146A - Control device of electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の操舵系に対して操舵補助力を発生するモータを有する電動パワーステアリング装置(以下、EPSという。)の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an electric power steering device (hereinafter referred to as EPS) having a motor that generates a steering assist force for a steering system of a vehicle.
車両に搭載されるEPSは、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルトなどの伝達機構により、ステアリング軸又はラック軸に補助負荷付勢(アシスト)するようになっている。このEPSは、トルクセンサや車速センサなどからの検出信号に基づいて、アシストトルクを制御するようになっている。 The EPS mounted on the vehicle is configured to urge the driving force of the motor to assist the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction gear. The EPS controls the assist torque based on detection signals from a torque sensor, a vehicle speed sensor, and the like.
ここで、EPSの一般的な構成を図7に示して説明すると、操向ハンドル51のコラム軸52は、減速ギア53、ユニバーサルジョイント54a、54b、ピニオンラック機構55を経て操向車輪のタイロッド56に連結されている。コラム軸52には、操向ハンドル51の操舵トルクを検出するトルクセンサ57が設けられており、操向ハンドル51の操舵力を補助するモータ58が減速ギア53を介してコラム軸52に連結されている。また、EPSを制御するコントロールユニット59には、バッテリ60から電力が供給されると共に、イグニッションキー61からイグニッション信号が入力されている。コントロールユニット59は、トルクセンサ57で検出された操舵トルクTと車速センサ63で検出された車速Vとに基づ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に基づいてモータ58に供給する電流が制御される。
Here, the general configuration of the EPS will be described with reference to FIG. 7. The
この種のEPSの制御装置として、例えば特許文献1に示すように、電流検出回路によって検出されたモータ電流値に基づいてモータの作動をフィードバック制御するフィードバック制御手段を備え、トルクセンサからの検出信号がないとき、モータ駆動回路への給電を停止するとともに、電流検出回路によって検出されたモータ電流値が所定範囲内にある場合、フィードバック制御を禁止し、電流検出回路のオフセットに起因するモータ駆動制御用のPWMのデューティ値だけが上昇するのを防止するようにしたものが開示されている。
ところが、例えば、ハンドルが中立位置にある場合、トルクセンサからの検出信号がなくモータ駆動回路への給電が停止されるので、モータには電流が流れず、電流検出回路の出力電圧は0Vになる。そのため、この時点で、電流検出回路が地絡故障しても、出力電圧は0Vであり、ハンドルが中立位置にある場合と区別できず、フェール判定を正確に行うことができなかった。 However, for example, when the handle is in the neutral position, there is no detection signal from the torque sensor and power supply to the motor drive circuit is stopped, so that no current flows through the motor and the output voltage of the current detection circuit becomes 0V. . Therefore, even if the current detection circuit has a ground fault at this time, the output voltage is 0 V, and it cannot be distinguished from the case where the handle is in the neutral position, and the fail determination cannot be performed accurately.
また、アシストを開始して、例えばタイヤの反力(キックバック)によって入力されるトルク値は一定にならず、ハンドルでハンチングを起こす場合がある。その際、トルク入力が中立状態に戻った瞬間に電流検出回路の出力電圧は0Vであるので、正常とみなされてしまい、フェール判定を正確に行うことができなかった。 In addition, when the assist is started, the torque value input by, for example, the reaction force (kickback) of the tire is not constant, and hunting may be caused by the steering wheel. At that time, since the output voltage of the current detection circuit is 0 V at the moment when the torque input returns to the neutral state, it is regarded as normal and the fail determination cannot be performed accurately.
そこで、本発明の目的は、モータの電流検出回路に基準電圧を設けてマイコンなどで基準電圧を可変にすることも可能とし、電流検出回路の出力電圧をオフセットさせ、このオフセットされた出力電圧をハンドルが中立位置にある値とみなし、オフセットされた電圧以下となった場合にフェール判定を確実に行えるようにすることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a reference voltage in the motor current detection circuit so that the reference voltage can be made variable by a microcomputer or the like. The output voltage of the current detection circuit is offset, and the offset output voltage is It is assumed that the handle is regarded as a value at the neutral position, and the fail determination can be reliably performed when the value is equal to or lower than the offset voltage.
本発明の上記目的は、モータの電流検出回路によって検出されたモータ電流に基づいて前記モータの作動をフィードバック制御するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記電流検出回路に、モータ電流を検出するためのシャント抵抗と、該シャント抵抗の両端電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記電流検出回路の出力電圧をオフセットし、その電圧をハンドル中立位置と認識するように基準電圧を設定し、前記出力電圧が閾値以下になった場合に、故障と判定するようにした制御部を備えることにより、達成される。 The object of the present invention is to provide a control device for an electric power steering apparatus in which the operation of the motor is feedback controlled based on the motor current detected by the motor current detection circuit. A shunt resistor for detection and a voltage detection circuit for detecting the voltage across the shunt resistor are provided. The output voltage of the current detection circuit is offset, and a reference voltage is set so that the voltage is recognized as a handle neutral position. In addition, this is achieved by including a control unit that determines that a failure occurs when the output voltage is equal to or lower than a threshold value.
また、上記目的は、前記制御部は、前記出力電圧が前記閾値よりも下回っている状態が、予め設定した時間を超えた場合に、故障と判定するようにしたことにより、達成される。 In addition, the object is achieved by the control unit determining that a failure occurs when the state where the output voltage is lower than the threshold exceeds a preset time.
また、上記目的は、前記制御部は、マイコンからの制御信号に基いて、前記基準電圧を任意に変化させるようにしたことにより、効果的に達成される。 Further, the above object is effectively achieved by the control unit changing the reference voltage arbitrarily based on a control signal from the microcomputer.
以上のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によると、電流検出回路の基準電圧を任意に設定して電流検出回路の出力電圧をオフセットして設定する。これにより、オフセットした出力電圧値を初期値(ハンドル中立位置)とみなしてアシスト制御が行われる。例えば、基準電圧が0.5Vになるようにオフセットして設定した場合、電流検出回路が地絡故障したとすると、電流検出回路の出力電圧は、0V(GNDと同電位)になるので、基準電圧である0.5Vを下回り、フェール判定を正確に行うことができる。 As described above, according to the control device for the electric power steering apparatus according to the present invention, the reference voltage of the current detection circuit is arbitrarily set and the output voltage of the current detection circuit is offset and set. As a result, the offset output voltage value is regarded as an initial value (handle neutral position), and assist control is performed. For example, when the reference voltage is set to be offset to 0.5 V and the current detection circuit has a ground fault, the output voltage of the current detection circuit is 0 V (the same potential as GND). The voltage is lower than 0.5V, and the fail determination can be performed accurately.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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を車両に適用した場合の
概略構成を示すブロック図である。この制御部10は、マイコン11と、複数のスイッチング素子などから構成されるモータ駆動回路12と、モータ30を流れる電流を検出するための電流検出回路13と、マイコン11からの制御信号に基いて基準電圧を任意に設定するための基準電圧制御部40とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration when a control device for an electric power steering apparatus according to the present invention is applied to a vehicle. The
また、マイコン11は、CPU21と、アナログ信号をデジタル信号に変換するADC22と、入力インターフェイス23と、出力インターフェイス24と、ROMやRAMなどからなるメモリ25とを備えている。
The
また、CPU21は、入力インターフェイス23を介して車速センサ26から車速信号に基いて、出力インターフェイス24を介してモータ駆動回路12にモータ30のアシスト信号を送るようになっている。ここで、モータ駆動回路12では、アシスト信号に基いてMOSFETからなるスイッチング素子の導通・非導通の切替操作によってモータ30の回転方向を切り替えるようになっている。また、ADC22は、トルクセンサ28からトルク信号が入力され、アナログ値からデジタル値に変換してCPU21に送るようになっている。
The
ここで、モータ駆動回路12は、図2に示すように、4個のスイッチング素子41〜44からなるブリッジ回路を主要構成要素とし、抵抗31は、その一端が車両に搭載されたバッテリー45に接続され、他端がスイッチング素子41、42の各ドレインに接続されている。また、スイッチング素子41、42のソースは、スイッチング素子43、44のドレインにそれぞれ接続され、モータ30の各端を、スイッチング素子41、43の間と、スイッチング素子42、44の間にそれぞれ接続することにより、モータ30の回転方向を切り替えるようになっている。なお、前記抵抗31は、図3に示すようにモータ駆動回路12の下段に配置し、或いは、図2に示すように上段に配置してもよい。
Here, as shown in FIG. 2, the
また、電流検出回路13は、図2に示すように、モータ駆動回路12に接続され、モータ電流を検出するための抵抗(シャント抵抗)31と、該抵抗31の両端に接続されてモータ電流を検出するための電流検出アンプ32と、該電流検出アンプ32からの出力と基準電圧制御部40で作られた基準電圧を受けるオペアンプ33とを備えている。この基準電圧制御部40は、電流検出回路13に任意の値だけオフセットする基準電圧を送り、基準電圧を任意に変化させることができるようにした。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、図4は、従来の制御装置を用いて、モータ30に供給される出力電圧の変化を検出したものを示す。アシストを開始すると、出力電圧は増大するが、ハンドルが中立位置に戻ってトルクセンサからの検出信号がなくなった場合、出力電圧は0Vになる。そのため、その時点で、電流検出回路13に地絡故障などの異常が発生し、出力電圧が減少して0Vになっても、故障であるのか、ハンドルが中立位置にあるのかを正確に判別することができなかった。例えば、モータのアシスト時、タイヤの反力で入力トルク値が一定にならない。そのため、ハンチングを起こしてもハンドルが中立位置に戻った瞬間に電流検出回路13の出力電圧は0Vであるため、正常と判断されてしまう。
Moreover, FIG. 4 shows what detected the change of the output voltage supplied to the
一方、図5は、本発明の制御装置を用いて、モータ30に供給される出力電圧の変化を検出したものを示す。この図によると、基準電圧をオフセットして0.5Vに設定し、この電圧値がハンドル中立位置と認識される。その結果、電流検出回路13の出力電圧が、基準電圧よりも小さくなれば、故障と判断することができ、フェール判定が正確になる。
On the other hand, FIG. 5 shows a change detected in the output voltage supplied to the
また、電流検出回路13の出力電圧が基準電圧(0.5V)を下回っている時間をタイマーによって計測し、予め設定した時間(T)以上に亘って下回っていると、故障と判断することも可能である。すなわち、外来ノイズやモータの逆起電圧などによって、時間的に瞬時ではあるが、出力電圧が基準電圧を下回ることがある。そのため、故障と、単なるノイズとを正確に判別するため、基準電圧を下回っている時間を閾値として予め設定しておけば、その時間を超えて基準電圧を下回っていれば、故障と判断することができる。よって、フェール判定は、より正確になる。
In addition, the time during which the output voltage of the
次に、故障診断の動作を図6に基づいて説明する。 Next, failure diagnosis operation will be described with reference to FIG.
まず、ステップS1で、タイマーのカウンタがリセットされ(t=0)、ステップS2で、電流検出回路13の出力電圧Vが検出され、ステップS3で、出力電圧Vが予め設定した基準電圧より大きいか否かが判断される。
First, in step S1, the timer counter is reset (t = 0), in step S2, the output voltage V of the
ステップS3で、出力電圧Vが基準電圧より大きい(V≧基準電圧)場合、正常と判断され、ステップS1に戻る。一方、ステップS3で、出力電圧Vが基準電圧より小さい(V<基準電圧)場合、ステップS4に進み、タイマーで経過時間tがカウントされる。 If the output voltage V is greater than the reference voltage (V ≧ reference voltage) in step S3, it is determined as normal and the process returns to step S1. On the other hand, when the output voltage V is smaller than the reference voltage (V <reference voltage) in step S3, the process proceeds to step S4, and the elapsed time t is counted by a timer.
さらに、ステップS5では、経過時間tが所定の設定時間(閾値)を経過したか否かが判断され、経過していない場合、ステップS2に戻って、ステップS2からステップS5までの作業が繰り返される。そして、ステップS5で、経過時間tが設定時間(閾値)を経過すると、ステップS6で、故障と判定される。 Further, in step S5, it is determined whether or not the elapsed time t has passed a predetermined set time (threshold value). If not, the process returns to step S2 and the operations from step S2 to step S5 are repeated. . Then, when the elapsed time t has passed the set time (threshold value) in step S5, it is determined as a failure in step S6.
従って、上記実施例では、電流検出回路13の出力電圧をオフセットし、その電圧をハンドル中立位置と認識するように基準電圧(0.5V)を設定した。そして、電流検出回路13の出力電圧が基準電圧よりも小さくなった場合に、故障と判定するようにした。これにより、例えば基準電圧を0.5Vに設定すると、マイコン側では、この値(0.5V)をハンドル中立位置と認識して故障の診断が行われる。よって、電流検出回路13の出力電圧は、故障や外来ノイズやモータ逆起電圧がない限り、基準電圧を下回ることがないため、マイコン側への入力電圧が予め設定した時間以上に亘って基準電圧を下回ると、電流検出回路の故障と判定することができる。その結果、従来のように、電流検出回路の出力電圧が0Vになっても、ハンドル中立状態で正常とみなされる誤判定がなくなり、フェール判定が正確になる。
Therefore, in the above embodiment, the output voltage of the
また、オフセットする基準電圧の値を制御し、通常の動作時と、回路の故障診断時の基準電圧を異なる値になるように変化させ、オフセット設定された基準電圧に基づいて故障を判定するようにしてもよい。例えば、通常動作状態の時には、基準電圧が基準電圧制御部40のオフセット分0.5Vを出力して、電流検出回路13の診断などに使用する時には基準電圧を2.5Vなどの異なる電圧に変化させるように、基準電圧を適宜切り替えて回路(電流検出回路)の故障を判定することができる。この場合も、上記実施例と同様の作用および効果を奏する。
In addition, the reference voltage value to be offset is controlled, the reference voltage at the time of normal operation and that at the time of circuit failure diagnosis is changed to a different value, and the failure is determined based on the offset set reference voltage. It may be. For example, in the normal operation state, the reference voltage outputs an offset of 0.5 V of the reference
また、本実施例では、ブラシ付きモータの駆動回路であるHブリッジ回路を用いたが、ブラシレスモータの駆動回路であるインバータ回路等を用いてもよく、本実施例と同様の作用及び効果を奏する。 In this embodiment, an H-bridge circuit that is a drive circuit for a motor with a brush is used. However, an inverter circuit that is a drive circuit for a brushless motor may be used, and the same operations and effects as in this embodiment are achieved. .
11 マイコン
12 モータ駆動回路
13 電流検出回路
30 モータ
31 抵抗
32 電流検出アンプ
33 オペアンプ
40 基準電圧制御部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電流検出回路に、モータ電流を検出するためのシャント抵抗と、
該シャント抵抗の両端電圧を検出する電圧検出回路とを備え、
前記電流検出回路の出力電圧をオフセットし、その電圧をハンドル中立位置と認識するように基準電圧を設定し、前記出力電圧が閾値以下になった場合に、故障と判定するようにした制御部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の制御装置。 In the control device for the electric power steering device, the operation of the motor is feedback controlled based on the motor current detected by the current detection circuit of the motor.
A shunt resistor for detecting a motor current in the current detection circuit;
A voltage detection circuit for detecting a voltage across the shunt resistor,
A control unit that offsets the output voltage of the current detection circuit, sets a reference voltage so that the voltage is recognized as a handle neutral position, and determines that a failure occurs when the output voltage falls below a threshold value. An electric power steering apparatus control device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005113311A JP2006290146A (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Control device of electric power steering device |
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JP2005113311A JP2006290146A (en) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Control device of electric power steering device |
Publications (1)
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ID=37411204
Family Applications (1)
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JP (1) | JP2006290146A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010012873A (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Nsk Ltd | Controller of electric power steering device |
JP2014065343A (en) * | 2012-09-24 | 2014-04-17 | Showa Corp | Vehicle height adjustment device for two-wheeled motor vehicle |
-
2005
- 2005-04-11 JP JP2005113311A patent/JP2006290146A/en active Pending
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