JP2007261389A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地絡故障を検出することができると共に、応答性が高い電動パワーステアリング装置の提供。
【解決手段】操舵部材（図示せず）に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、トルクセンサが検出した操舵トルク（Ｓ２）に基づき、所定のデューティ比以下によるＰＷＭ制御（Ｓ１８）により、操舵補助用のモータを駆動して（Ｓ２６）操舵補助する電動パワーステアリング装置。操舵部材の操舵速度を検出する手段（Ｓ６）と、該手段が検出した操舵速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段（Ｓ１８）と、該手段が所定速度以上であると判定したときに、所定のデューティ比を増大させる手段（Ｓ２０）とを備える構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、操舵補助用のモータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。

モータを駆動して操舵補助を行ない、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリング装置は、操舵部材（ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピニオン及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵トルクを検出し、検出した操舵トルクに基づき、出力軸に連動する操舵補助用のモータを駆動制御するものである。

従来の電動パワーステアリング装置には、操舵補助用のモータとして、ＰＷＭ制御による三相駆動のブラシレスモータを使用したものがあり、正常ならば三相の各相電流の加算値が０になり、モータ端子地絡時は加算値が０にならないことを利用して、地絡故障を検出している。
この場合、ＰＷＭ制御のデューティ比が一定以上の領域では、ノイズが大きくなって、モータ電流を正確に検出できない。その為、所定のデューティ比以下でのみブラシレスモータを駆動して、地絡故障を検出し、フェールセーフ処理を行うようになっている。

特許文献１には、操舵速度検出値に基づき、電動機の起動時（操舵助勢開始時）におけるＰＷＭ波の初期デューティ比を、起動時に電動機に電流が流れていないように設定し、設定した初期デューティ比のＰＷＭ波により電動機を起動させ、起動時に過大電流が流れないように構成した電動パワーステアリング装置が開示されている。
特開平８−１９８１２４号公報

上述した従来の電動パワーステアリング装置では、所定のデューティ比以下でのみブラシレスモータを駆動しているので、その分、操舵補助力が制限され、応答性が低くなるという問題がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、地絡故障を検出することができると共に、応答性が高い電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるＰＷＭ制御により、操舵補助用のモータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記操舵部材の操舵速度を検出する手段と、該手段が検出した操舵速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときに、前記所定のデューティ比を増大させる手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるＰＷＭ制御により、操舵補助用のモータを駆動して操舵補助し、検出した操舵部材の操舵速度が所定速度以上であると判定したときに、所定のデューティ比を増大させるので、地絡故障を検出することができると共に、応答性が高い電動パワーステアリング装置を実現することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵部材（図示せず）に加えられトルクセンサ１１が検出した操舵トルク、車速センサ１６が検出した車速、及び操舵角センサ１２が検出した操舵部材の操舵角がそれぞれマイクロコンピュータ（以下、マイコンと記述）１９へ与えられる。

マイコン１９から出力されるリレー制御信号がリレー駆動回路１５へ入力され、リレー駆動回路１５はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー接点１５ａをオン又はオフさせる。
マイコン１９は、操舵トルク、車速、操舵角、及び後述するモータ電流に基づき、メモリ１８内のトルク／電流テーブル１８ａを参照し、ブラシレスモータ２０に流すべき電流値であるモータ電流指令値を定め、定めたモータ電流指令値に応じたＰＷＭデューティ比指令を作成する。作成したＰＷＭデューティ比指令はモータ駆動回路１３へ与えられる。ブラシレスモータ２０は操舵補助用のモータであり、ＰＷＭ制御により三相駆動される。

モータ駆動回路１３は、フェイルセーフリレー接点１５ａを通じて、車載バッテリＰの出力電圧が印加され、与えられたＰＷＭデューティ比指令に基づき、ブラシレスモータ２０を回転駆動させる。
ブラシレスモータ２０が回転する際、ロータ位置検出器１４がそのロータ位置を検出し、モータ駆動回路１３は、この検出したロータ位置信号に基づき、ブラシレスモータ２０を回転制御する。
ブラシレスモータ２０に流れる三相の各相電流は、モータ電流検出回路１７により検出されマイコン１９に与えられる。

以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
マイコン１９は、操舵補助動作において、先ず、トルクセンサ１１が検出した操舵トルクを読込み（Ｓ２）、操舵角センサ１２が検出した操舵角を読込み（Ｓ４）、読込んだ操舵角を微分して、操舵角速度（操舵速度）を演算する（Ｓ６）。次いで、車速センサ１６が検出した車速を読込む（Ｓ８）。

マイコン１９は、次に、読込んだ車速（Ｓ８）及び読込んだ操舵トルク（Ｓ２）により、トルク／電流テーブル１８ａを参照して、目標モータ電流を決定する（Ｓ１０）。
トルク／電流テーブル１８ａでは、操舵トルクが所定の不感帯を超えると、操舵トルクの増加に従って目標モータ電流が増加し、さらに操舵トルクが所定値以上になると目標モータ電流が飽和するような関数が、車速に応じて可変的に定められている。前記関数は、車速が低となるに従って、操舵トルクに対する目標モータ電流の比が大になると共に、目標モータ電流の飽和値が大となるようになっている。

マイコン１９は、次に、モータ電流検出回路１７から各相電流（モータ電流）を読込み（Ｓ１２）、それらの加算値が略０であるか否かを判定し、略０でなければ、図示しない表示装置に故障表示する等の故障検出処理を行う（Ｓ１４）。加算値が略０であれば、決定した目標モータ電流（Ｓ１０）と読込んだモータ電流（Ｓ１２）との差を演算し、演算した差に基づき、ブラシレスモータ２０に目標モータ電流を流すべく、モータ電流指令値を決定する（Ｓ１６）。

マイコン１９は、次に、演算した操舵角速度（操舵速度）（Ｓ６）が、所定操舵角速度（例えば３００ｄｅｇ／ｓ）以上であるか否かを判定し（Ｓ１８）、所定操舵角速度以上でなければ、従来通りの９０％を上限とするＰＷＭデューティ比を決定する（Ｓ２２）。次いで、決定したＰＷＭデューティ比に応じた回転方向を決定し（Ｓ２４）、決定した回転方向及びＰＷＭデューティ比の各指令信号をモータ駆動回路１３に与え（Ｓ２６）、リターンして他の処理へ移る。

マイコン１９は、演算した操舵角速度（操舵速度）（Ｓ６）が、所定操舵角速度以上であれば（Ｓ１８）、演算した操舵角速度に応じた９５％迄の上限を有するＰＷＭデューティ比を決定する（Ｓ２０）。
操舵角速度に応じた上限は、例えば図３に示すように、操舵角速度３００ｄｅｇ／ｓ）から３５０ｄｅｇ／ｓ迄は、操舵角速度に比例して、ＰＷＭデューティ比９０％から９５％迄増大し、３５０ｄｅｇ／ｓを超えているときは、ＰＷＭデューティ比９５％で一定となるように定められている。
マイコン１９は、次に、決定したＰＷＭデューティ比（Ｓ２０）に応じた回転方向を決定し（Ｓ２４）、決定した回転方向及びＰＷＭデューティ比の各指令信号をモータ駆動回路１３に与え（Ｓ２６）、リターンして他の処理へ移る。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る電動パワーステアリング装置の動作例を示す説明図である。

符号の説明

１１ トルクセンサ、１２ 操舵角センサ、１３ モータ駆動回路、１６ 車速センサ、１７ モータ電流検出回路、１８ａ トルク／電流テーブル、１９ マイクロコンピュータ（検出する手段、判定する手段、増大させる手段）、２０ ブラシレスモータ（モータ）

Claims (1)

1. 操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、該トルクセンサが検出した操舵トルクに基づき、所定のデューティ比以下によるＰＷＭ制御により、操舵補助用のモータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵部材の操舵速度を検出する手段と、該手段が検出した操舵速度が所定速度以上であるか否かを判定する手段と、該手段が所定速度以上であると判定したときに、前記所定のデューティ比を増大させる手段とを備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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