JP2008024242A - Control device of electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータによる操舵補助力を車両の操舵系に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、特にモータを過熱から保護するのに好適なものである。 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 a vehicle, and is particularly suitable for protecting a motor from overheating.
このような電動パワーステアリング装置の制御装置としては、例えば以下に例示する非特許文献1のように、モータに流れる電流値とモータの温度上昇との関係を計算や実験によって予め求めておき、モータ電流検出器でモータに流れる電流値を検出して当該モータの温度上昇を推定し、その温度が所定値以上になったら、例えばモータ駆動回路への指令信号を制限することにより実際にモータに流れる電流値を制限してモータを過熱から保護するものがある。
しかしながら、前記従来の電動パワーステアリング装置の制御装置では、モータ電流検出器又はその出力系に故障が生じた場合に、モータやコントロールユニットを過熱から保護できないという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、モータ電流値をモニタすることなく、モータやコントロールユニットを確実に過熱から保護することが可能な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を目的とするものである。
However, the control device of the conventional electric power steering apparatus has a problem that the motor and the control unit cannot be protected from overheating when a failure occurs in the motor current detector or its output system.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and controls an electric power steering apparatus that can reliably protect a motor and a control unit from overheating without monitoring a motor current value. The object is to provide an apparatus.
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、操舵トルクに応じた指令信号をモータ駆動回路に出力すると、モータ駆動回路によってモータに駆動信号が出力され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、前記モータ駆動回路への指令信号が高側所定値以上であるときに加算され且つモータ駆動回路への指令信号が低側所定値以下であるときに減算されるカウンタと、前記カウンタの値が所定値以上であるときに、前記モータ駆動回路への指令信号を制限する過熱保護手段とを備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, when the control device for the electric power steering apparatus according to claim 1 of the present invention outputs a command signal corresponding to the steering torque to the motor drive circuit, the drive signal is sent to the motor by the motor drive circuit. In the control device for the electric power steering apparatus, the command signal is added when the command signal to the motor drive circuit is higher than a predetermined value on the high side and the command signal to the motor drive circuit is lower than the predetermined value on the low side. The counter includes a counter to be subtracted at a certain time, and overheat protection means for limiting a command signal to the motor drive circuit when the value of the counter is equal to or greater than a predetermined value.
また、本発明のうち請求項2に係る電動パワーステアリング装置の制御装置は、請求項1の電動パワーステアリング装置の制御装置において、モータの電流値を検出するモータ電流値検出手段を備え、前記過熱保護手段は、前記モータ電流値検出手段で検出されるモータの電流値が所定値以下であるときに、前記モータ駆動回路への指令信号を制限することを特徴とするものである。 A control device for an electric power steering device according to a second aspect of the present invention is the control device for an electric power steering device according to the first aspect, further comprising motor current value detecting means for detecting a current value of the motor, wherein the overheating is performed. The protection means limits the command signal to the motor drive circuit when the motor current value detected by the motor current value detection means is less than or equal to a predetermined value.
而して、本発明のうち請求項1に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、カウンタの値を、モータ駆動回路への指令信号が高側所定値以上であるときに加算し且つモータ駆動回路への指令信号が低側所定値以下であるときに減算し、そのカウンタの値が所定値以上であるときに、モータ駆動回路への指令信号を制限する構成としたため、モータ電流値をモニタすることなく、モータやコントロールユニットを過熱から保護することが可能となる。 Thus, according to the control device for the electric power steering apparatus according to the first aspect of the present invention, the value of the counter is added when the command signal to the motor drive circuit is higher than the predetermined value on the high side and the motor Subtraction is performed when the command signal to the drive circuit is lower than the predetermined value on the low side, and when the counter value is greater than or equal to the predetermined value, the command signal to the motor drive circuit is limited. It is possible to protect the motor and the control unit from overheating without monitoring.
また、本発明のうち請求項2に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、モータ電流値検出手段で検出されるモータの電流値が所定値以下であるときに、モータ駆動回路への指令信号を制限する構成としたため、モータ電流値に基づく過熱保護を併用した場合でも、モータやコントロールユニットを過熱から確実に保護することが可能となる。 According to the control device for an electric power steering apparatus according to claim 2 of the present invention, when the motor current value detected by the motor current value detecting means is equal to or less than a predetermined value, a command to the motor drive circuit is given. Since the signal is limited, the motor and the control unit can be reliably protected from overheating even when overheating protection based on the motor current value is used together.
次に、本発明の電動パワーステアリング装置の制御装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、電動パワーステアリング装置の概略構成図である。ステアリングホイール1に連結されたステアリングシャフト2は、減速ギヤ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を経て転舵輪のタイロッド8に連結されている。ステアリングシャフト2には、ステアリングホイール1の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ10が設けられており、ステアリングホイール1の操舵力を補助するモータ20が減速ギヤ3を介して当該ステアリングシャフト2に連結されている。
Next, an embodiment of a control device for an electric power steering apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus. A steering shaft 2 connected to the steering wheel 1 is connected to a tie rod 8 of a steered wheel through a reduction gear 3,
電動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からイグニッションスイッチ11を経て電力が供給され、コントロールユニット30は、操舵トルクセンサ10で検出された操舵トルクT及び走行速度センサ12で検出された走行速度Vに基づいてアシスト指令の操舵補助指令値Iを算出し、その算出された操舵所指令値Iに基づいてモータ20への供給電流値を制御する。
Electric power is supplied from the
コントロールユニット30は主としてマイクロコンピュータ等の演算処理装置によって構成されるが、その内部で実行される演算処理の機能を示すと図2のようになる。例えば、位相補償器は独立したハードウエアとしての位相補償器を示すものではなく、演算処理装置で実行される演算処理としての位相補償能、即ちソフトウエアを示している。このコントロールユニット30の機能及び作用を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTは、操舵系の安定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、走行速度センサ12で検出された走行速度Vも操舵補助指令値演算器32に入力される。
The
操舵補助指令値演算器32は、入力された操舵トルクTA及び走行速度Vに基づいてモータ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を算出する。この操舵補助指令値演算器32にはメモリ33が付設されており、このメモリ33には、走行速度Vをパラメータとし且つ操舵トルクTAに対応する操舵補助指令値Iを格納しており、この格納されたデータに基づいて操舵補助指令値Iを設定する。
The steering assist
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の出力(I−i)は比例演算器35に入力され、その比例出力は加算器30B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補償器36に入力される。微分補償器34の出力及び積分補償器36の出力も加算器30Bに入力され、その出力である電流制御値Eがモータ駆動回路37に入力される。モータ20のモータ電流値iはモータ電流検出回路38で検出され、モータ電流値iは減算器30Aを介してフィードバックされる。この実施形態では、モータ駆動回路37に入力される電流制御値Eを指令信号として扱う。
The steering assist command value I is input to the
モータ駆動回路37の構成例を図3に示す。モータ駆動回路37は、加算器30Bからの電流制御値Eに基づいて、パワースイッチング素子である電界効果トランジスタ(以下FETと記す)FET1〜FET4の各ゲートを駆動するFETゲート駆動回路371、FET1〜FET4で構成されるHブリッジ回路、FET1及びFET2のハイサイド側を駆動する昇圧電源372等で構成されている。
A configuration example of the
FET1及びFET2は、電流制御値Eに基づいて決定されるデューティ比D1のパルス幅変調(PWM)信号によってON/OFFされ、実際にモータ20に流れる電流Irの大きさが制御される。FET3及びFET4は、デューティ比D1の小さい領域では所定1次関数式(a、bを定数としてD2=a・D1+b)で定義されるデューティ比D2のPWM信号で駆動され、デューティ比D1の大きい領域ではPWM信号の符号により決定されるモータ20の回転方向に応じてON/OFFされる。
The FET1 and FET2 are turned on / off by a pulse width modulation (PWM) signal having a duty ratio D1 determined based on the current control value E, and the magnitude of the current Ir that actually flows through the
例えば、FET3が導通状態にあるときは、電流はFET1、モータ20、FET3、抵抗R1の順に流れ、モータ20には正方向の電流が生じる。また、FET4が導通状態にあるときは、電流はFET2、モータ20、FET4、抵抗R2の順に流れ、モータ20には負方向の電流が生じる。従って、加算器30Bから出力される電流制御値EもPWM出力(デューティ比)となっている。また、モータ電流検出回路38は、抵抗R1の両端における電圧降下に基づいて正方向電流の大きさを検出すると共に、抵抗R2の両端における電圧降下に基づいて負方向の電流の大きさを検出する。モータ電流検出回路38で検出されたモータ電流値iは、減算器30Aに入力されてフィードバックされる。
For example, when the FET 3 is in a conductive state, the current flows in the order of the FET 1, the
一方、本実施形態では、コントロールユニット30内に、モータ20、ひいてはコントロールユニット30自身を過熱から保護する過熱保護装置39を備える。この過熱保護装置39には、加算器30Bから出力される電流制御値E及びモータ電流検出回路38で検出されるモータ電流値iが入力され、且つ操舵補助指令値演算期32に向けて操舵補助指令値Iの制限(停止)指令が出力される。
On the other hand, in the present embodiment, the
この過熱保護装置39も、他の機能ブロックと同様に、演算処理によって構築されている。図4には、過熱保護装置39を構成する演算処理のフローチャートを示す。この演算処理は、イグニッションスイッチ(図ではIG)オンで初期異常診断を行ってから、イグニッションスイッチオフまで、例えば所定サンプリング時間毎のタイマ割込み等によって常時実行される。この演算処理では、まずステップS1で、電流制御値Eを読込む。
This
次にステップS2に移行して、ステップS1で読込まれた電流制御値Eのデューティ比が、例えば75%程度に設定された高側所定値EHi以上であるか否かを判定し、当該電流制御値Eが高側所定値EHi以上である場合にはステップS4に移行し、そうでない場合にはステップS3に移行する。
ステップS3では、ステップS1で読込まれた電流制御値Eのデューティ比が、例えば25%程度に設定された高側所定値ELo以下であるか否かを判定し、当該電流制御値Eが高側所定値ELo以下である場合にはステップS5に移行し、そうでない場合にはステップS6に移行する。
Next, the process proceeds to step S2, where it is determined whether or not the duty ratio of the current control value E read in step S1 is equal to or higher than the high-side predetermined value E Hi set to, for example, about 75%. If the control value E is equal to or higher than the high-side predetermined value E Hi , the process proceeds to step S4, and if not, the process proceeds to step S3.
In step S3, it is determined whether or not the duty ratio of the current control value E read in step S1 is equal to or lower than the high-side predetermined value E Lo set to, for example, about 25%, and the current control value E is high. If it is equal to or smaller than the predetermined value E Lo on the side, the process proceeds to step S5, and otherwise, the process proceeds to step S6.
ステップS4では、例えば1に設定された高側所定カウント値CNTHiをカウンタCNTに加算してからステップS6に移行する。
ステップS5では、例えば1に設定された低側所定カウント値CNTLoをカウンタ値CNTから減算してからステップS6に移行する。
ステップS6では、モータ電流値iを読込む。
次にステップS7に移行して、ステップS6で読込まれたモータ電流値iの大きさが高側所定値iHi以下であるか否かを判定し、モータ電流値iが高側所定値iHi以下である場合にはステップS8に移行し、そうでない場合にはステップS9に移行する。
In step S4, for example, the high-side predetermined count value CNT Hi set to 1, for example, is added to the counter CNT, and then the process proceeds to step S6.
In step S5, for example, the low-side predetermined count value CNT Lo set to 1, for example, is subtracted from the counter value CNT, and then the process proceeds to step S6.
In step S6, the motor current value i is read.
Next, the process proceeds to step S7, in which it is determined whether or not the magnitude of the motor current value i read in step S6 is equal to or lower than the high-side predetermined value iHi , and the motor current value i is determined to be the high-side predetermined value iHi. When it is below, it transfers to step S8, and when that is not right, it transfers to step S9.
ステップS8では、カウンタ値CNTが所定値CNT0以上であるか否かを判定し、カウンタ値CNTが所定値CNT0以上である場合にはステップS10に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
ステップS10では、操舵補助指令値Iの制限(この場合は停止)指令を操舵補助指令値演算期32に出力してからメインプログラムに復帰する。
ステップS9では、図示されない個別の演算処理によって、例えば前述した従来技術と同様に、モータ電流値過大に対応するフェイルセーフ制御を行ってからメインプログラムに復帰する。
In step S8, the counter value CNT is equal to or a predetermined value CNT 0 or more, when the counter value CNT is a predetermined value CNT 0 or more, the routine proceeds to step S10, otherwise to the main program Return.
In step S10, a restriction (in this case, stop) command for the steering assist command value I is output to the steering assist command
In step S9, fail-safe control corresponding to an excessive motor current value is performed by an individual calculation process (not shown), for example, as in the prior art described above, and then the process returns to the main program.
この演算処理によれば、モータ電流値iが高側所定値iHiより大きい場合にも、前記従来技術と同様に、モータ電流値過大に対応するフェイルセーフ制御が行われるが、モータ駆動回路37への指令信号である電流制御値Eに応じて加減されるカウント値CNTが所定値CNT0以上である場合にも、操舵補助指令値Iの制限(停止)指令が出力され、その結果、モータ駆動回路37への指令信号が制限され、モータ20、ひいてはコントロールユニット30自身を過熱から保護することが可能となる。
According to this calculation process, even when the motor current value i is larger than the high-side predetermined value i Hi , the fail-safe control corresponding to the excessive motor current value is performed as in the prior art, but the
無駄や応答遅れを無視すると、モータ20の負荷量であるモータ電流値iと温度Tとはリニアな関係にあり、原則的にモータ電流値iと電流制御値Eとは比例関係にある。図5は、それらのスケールを合わせて表示したものであり、例えば実際のモータの真の温度Tに対し、その温度Tとリニアなモータ電流値iが、時刻t1におけるモータ電流検出回路38の故障によって正しく検出できなくなった場合を想定している。そのような場合でも、電流制御値Eの大きさを反映するカウンタ値CNTはモータの真の温度Tと共に増大し、やがて時刻t2で所定値CNT0以上となるので、この時刻t2以後は、操舵補助指令値Iが制限(停止)され、モータ20、ひいてはコントロールユニット30を過熱から保護することができる。
なお、監視する指令信号としての電流制御値Eは、所定時間内の平均値を用いてもよい。
If waste and response delay are ignored, the motor current value i, which is the load amount of the
The current control value E as a command signal to be monitored may be an average value within a predetermined time.
1はステアリングホイール
2はステアリングシャフト
3は減速ギヤ
4a,4bはユニバーサルジョイント
5はピニオンラック機構
8はタイロッド
39は過熱保護装置
1 is a steering wheel 2 is a steering shaft 3 is a
Claims (2)
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JP2006201593A JP2008024242A (en) | 2006-07-25 | 2006-07-25 | Control device of electric power steering device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10574173B2 (en) | 2016-09-02 | 2020-02-25 | Kongsberg Inc. | Techniques for limiting electrical current provided to a motor in an electric power steering system |
-
2006
- 2006-07-25 JP JP2006201593A patent/JP2008024242A/en active Pending
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