JP2009166674A - Electric power steering device - Google Patents

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JP2009166674A
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steering
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JP2008006959A
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Koji Yoshimoto
浩司 吉元
Daruma Kawachi
達磨 河内
Shiro Nakano
史郎 中野
Sadahiro Kawahara
禎弘 川原
Ryohei Hayama
良平 葉山
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JTEKT Corp
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JTEKT Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device enabling the turning operation by a driver even when the force applied to a steering wheel by the driver is not mechanically transmitted to a steering mechanism by an accident that a steering shaft is broken without using any special device. <P>SOLUTION: In a microcomputer 10 in an ECU 100 of the electric power steering device, a target current setting unit 12, a subtractor 1 14 and an FB control computation unit 16 are functioned as a motor control unit for the auxiliary steering during the steerable state. Since the stroke detection value L is not changed irrespective of the change of the steering angle detection value θ, the turning operation by a driver can be performed by displacing a rack shaft by a motor 6 according to the steering angle detection value θ by a target stroke setting unit 52 and a motor control computation unit 53 if a steering impossibility determination unit 51 determines the steering is impossible. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動モータによって車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置に関し、更に詳しくは、操舵操作不能時においてもステアリング機構を動作させるための技術に関する。   The present invention relates to an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle by an electric motor, and more particularly to a technique for operating a steering mechanism even when a steering operation is impossible.

従来から、運転者がハンドル(ステアリングホイール)に加える操舵トルクに応じて電動モータを駆動することによりステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置が用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering apparatus that applies a steering assist force to a steering mechanism by driving an electric motor in accordance with a steering torque applied to a steering wheel (steering wheel) by a driver has been used.

このような電動パワーステアリング装置は、運転者がハンドルに加える力を補助することを前提とするので、ステアリングシャフトが折れたり接続部分が外れたりするなどの事故により運転者がハンドルに加える力がステアリング機構に機械的に伝達されない場合にはほとんど機能しないことになる。   Since such an electric power steering device is premised on assisting the driver with the force applied to the steering wheel, the force applied by the driver to the steering wheel due to an accident such as a broken steering shaft or disconnection of the connecting portion is applied to the steering wheel. If it is not mechanically transmitted to the mechanism, it will hardly function.

これに対し、ハンドルに加えられる力がステアリング機構に機械的に伝達されないことを前提とする、いわゆるステアバイワイヤ技術を使用したステアリング装置が従来より提案されている(例えば特許文献1を参照)。この装置によれば、ハンドルとステアリング機構が機械的に繋がっていないので、運転者がステアリング機構を動かすためにハンドルに力を加える必要がない。またこの構成では、そもそもステアリングシャフトが折れるなどの事故は生じない。
特開平9−142330号公報
On the other hand, a steering device using a so-called steer-by-wire technique based on the premise that the force applied to the steering wheel is not mechanically transmitted to the steering mechanism has been proposed (for example, see Patent Document 1). According to this device, since the steering wheel and the steering mechanism are not mechanically connected, it is not necessary for the driver to apply a force to the steering wheel in order to move the steering mechanism. Also, with this configuration, accidents such as breaking of the steering shaft do not occur in the first place.
JP-A-9-142330

しかし、いわゆるステアバイワイヤ技術を使用したステアリング装置は、運転者に良好な操舵フィーリングを与えるための反力トルクを発生させるアクチュエータや精密な制御機構が必要となるので製造コストがかかる。   However, a steering device using the so-called steer-by-wire technique requires an actuator and a precise control mechanism for generating a reaction torque for giving the driver a good steering feeling, and thus requires a high manufacturing cost.

また、もしこの装置を電動パワーステアリング装置と併用しようとする場合には、ハンドルに加えられる力をステアリング機構へ機械的に伝達する場合と伝達しない場合とを切り換えるための特別な制御機構(例えばステアリングシャフトを接続したり切り離したりする機構)が必要となるため、さらに製造コストがかかる。   If this device is to be used in combination with an electric power steering device, a special control mechanism (for example, steering) for switching between the case where the force applied to the steering wheel is mechanically transmitted to the steering mechanism and the case where the force is not transmitted to the steering mechanism is used. A mechanism for connecting and disconnecting the shaft is required, which further increases manufacturing costs.

そこで本発明は、特別な装置を使用することなく、ステアリングシャフトが折れるなどの事故により運転者がハンドルに加える力がステアリング機構に機械的に伝達されない場合にも運転者による操舵操作を可能とす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。   Therefore, the present invention enables a steering operation by the driver even when the force applied to the steering wheel by the driver is not mechanically transmitted to the steering mechanism due to an accident such as a broken steering shaft without using a special device. An object is to provide an electric power steering apparatus.

第1の発明は、車両操舵のための操作手段による操作に応じて電動モータを駆動することにより当該車両の車輪を転舵するステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操作手段による操作の量を示す操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、
前記操作手段から前記ステアリング機構への機械的なトルク伝達が可能か不能かを判定する操舵不能判定手段と、
前記操舵不能判定手段によりトルク伝達が可能と判定されるときに、前記電動モータを駆動することにより前記操舵補助力を与える操舵補助手段と、
前記操舵不能判定手段によりトルク伝達が不能と判定されるときに、前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度に応じて、前記電動モータを駆動することにより前記ステアリング機構を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする。
A first invention is an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism that steers the wheels of a vehicle by driving an electric motor in accordance with an operation by an operation means for vehicle steering.
Steering angle detection means for detecting a steering angle indicating the amount of operation by the operation means;
Steering inability determination means for determining whether mechanical torque transmission from the operation means to the steering mechanism is possible or not;
Steering assisting means for applying the steering assisting force by driving the electric motor when it is determined by the steering impossibility determining means that torque transmission is possible;
Control means for controlling the steering mechanism by driving the electric motor in accordance with a steering angle detected by the steering angle detection means when torque transmission is determined to be impossible by the steering impossible determination means; It is characterized by providing.

第2の発明は、第1の発明において、
前記ステアリング機構による前記車輪の転舵角または当該転舵角に対応して機械的に変化する量を検出する転舵側検出手段をさらに備え、
前記操舵不能判定手段は、前記操舵角度検出手段により検出される操舵角度が変化しているにもかかわらず、前記転舵側検出手段により検出される量が変化しないときに、前記トルク伝達が不能であると判定することを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
A steering side detection means for detecting a turning angle of the wheel by the steering mechanism or a mechanically changing amount corresponding to the turning angle;
The steering impossibility determining means cannot transmit the torque when the amount detected by the steered side detecting means does not change even though the steering angle detected by the steering angle detecting means is changing. It is determined that it is.

第3の発明は、第2の発明において、
前記転舵側検出手段は、前記ステアリング機構に含まれ前記車輪を転舵するラック軸の変位量であるストローク量を検出するラックストローク検出手段であり、
前記制御手段は、前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度に応じた目標とすべきストローク量を算出し、算出された目標とすべきストローク量と前記ラックストローク検出手段により検出されるストローク量とに基づき前記電動モータを駆動することを特徴とする。
According to a third invention, in the second invention,
The steered side detecting means is rack stroke detecting means for detecting a stroke amount that is a displacement amount of a rack shaft that is included in the steering mechanism and steers the wheel,
The control means calculates a stroke amount to be targeted according to the steering angle detected by the steering angle detection means, and calculates the stroke amount to be targeted and the stroke amount detected by the rack stroke detection means. The electric motor is driven based on the above.

上記第1の発明によれば、操舵不能判定手段によりトルク伝達が可能と判定されるときには操舵補助手段により操舵補助力が与えられるとともに、操舵不能判定手段によりトルク伝達が不能と判定されるときには操舵角度検出手段によって検出される操舵角度に応じて、電動モータが駆動されることによりステアリング機構が制御されるので、例えばステアリングシャフトが折れたり接続部分が外れたりするなどの事故により運転者が操作手段に加える力がステアリング機構に機械的に伝達されない場合にも特別な装置を設けることなく運転者による転舵操作を可能とすることができる。   According to the first aspect of the invention, when it is determined that the torque transmission is possible by the steering impossible determination means, the steering auxiliary force is given by the steering auxiliary means, and when the torque transmission determination is impossible by the steering impossible determination means, the steering is performed. Since the steering mechanism is controlled by driving the electric motor in accordance with the steering angle detected by the angle detection means, the driver operates the operation means due to an accident such as a broken steering shaft or a disconnected part. Even when the force applied to the vehicle is not mechanically transmitted to the steering mechanism, the driver can perform the turning operation without providing a special device.

上記第2の発明によれば、操舵不能判定手段によって操舵角度検出手段で検出される操舵角度が変化しているにもかかわらず、転舵側検出手段により検出される量が変化しないときに機械的なトルク伝達が不能であると簡単に判定することができる。   According to the second invention, when the steering angle detected by the steering angle detecting means is changed by the steering impossibility determining means but the amount detected by the steered side detecting means is not changed, the machine It can be easily determined that the torque transmission is impossible.

上記第3の発明によれば、ラックストローク検出手段により検出されるストローク量を操舵不能判定に使用することができる。   According to the third aspect, the stroke amount detected by the rack stroke detection means can be used for the steering impossibility determination.

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
<1. 全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を、それに関連する車両構成と共に示す概略図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵のための操作手段としてのハンドル(ステアリングホイール)101に一端が固着されるステアリングシャフト102と、そのステアリングシャフト102の他端に連結されたラックピニオン機構104と、ハンドル101の回転角度を示す操舵角を検出する操舵角センサ2と、ハンドル101の操作によってステアリングシャフト102に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ3と、ラックピニオン機構104のラック軸における左右の変位量を検出するストロークセンサ5と、ハンドル操作(操舵操作)における運転者の負荷を軽減するための操舵補助力を発生させる電動モータ6とを備え、さらに図示されていないが電動モータ6の操舵補助力をラックピニオン機構104のピニオン軸に伝達する減速ギヤと、車載バッテリからイグニションスイッチを介して電源の供給を受け、操舵角センサ2、トルクセンサ3、および図示されない車速センサからのセンサ信号に基づきモータ6の駆動を制御する電子制御ユニット(ECU)とを備えている。なお、以上のような構成要素は、一般的な電動パワーステアリング装置に備えられていることが多く、周知のものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<1. Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, together with a vehicle configuration related thereto. This electric power steering apparatus includes a steering shaft 102 having one end fixed to a handle (steering wheel) 101 as an operation means for steering, a rack and pinion mechanism 104 connected to the other end of the steering shaft 102, a handle Steering angle sensor 2 for detecting a steering angle indicating a rotation angle of 101, torque sensor 3 for detecting a steering torque applied to steering shaft 102 by operation of handle 101, and left and right displacement amounts on the rack shaft of rack and pinion mechanism 104 And an electric motor 6 for generating a steering assist force for reducing a driver's load in a steering operation (steering operation). Although not shown, the steering assist force of the electric motor 6 is provided. The pinion of the rack and pinion mechanism 104 And an electronic control that receives power from an in-vehicle battery via an ignition switch and controls driving of the motor 6 based on sensor signals from the steering angle sensor 2, the torque sensor 3, and a vehicle speed sensor (not shown). Unit (ECU). The components as described above are often provided in a general electric power steering apparatus and are well known.

このような電動パワーステアリング装置を搭載した車両において運転者がハンドル101を操作すると、その操作による操舵トルクがトルクセンサ3によって検出されると共に操舵角が操舵角センサ2によって検出され、検出された操舵トルクおよび操舵角と車速センサによって検出された車速とに基づいてECUによりモータ6が駆動される。これによりモータ6は操舵補助力を発生し、この操舵補助力が減速ギヤを介してピニオン軸に加えられることにより、操舵操作における運転者の負荷が軽減される。すなわち、ハンドル操作によって加えられる操舵トルクとモータ6の発生する操舵補助力によるトルクとの和が、出力トルクとしてラックピニオン機構104に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラックピニオン機構104によってラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材106を介して車輪108に連結されており、ラック軸の往復運動に応じて車輪108の向きが変わる。   When the driver operates the steering wheel 101 in a vehicle equipped with such an electric power steering device, the steering torque by the operation is detected by the torque sensor 3 and the steering angle is detected by the steering angle sensor 2, and the detected steering is detected. The motor 6 is driven by the ECU based on the torque and the steering angle and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor. As a result, the motor 6 generates a steering assist force, and this steering assist force is applied to the pinion shaft via the reduction gear, thereby reducing the driver's load in the steering operation. That is, the sum of the steering torque applied by the steering operation and the torque by the steering assist force generated by the motor 6 is given to the rack and pinion mechanism 104 as an output torque. Thus, when the pinion shaft rotates, the rotation is converted into a reciprocating motion of the rack shaft by the rack and pinion mechanism 104. Both ends of the rack shaft are connected to a wheel 108 via a connecting member 106 composed of a tie rod and a knuckle arm, and the direction of the wheel 108 changes according to the reciprocating motion of the rack shaft.

<2. 制御装置の構成>
図2は、上記電動パワーステアリング装置における制御装置であるECU100の機能的構成を示すブロック図である。このECU100は、モータ制御部として機能するマイクロコンピュータ(以下「マイコン」と略記する)10と、そのマイコン10から出力される指令値Dに応じたデューティ比のパルス幅変調信号(PWM信号)を生成するPWM信号生成回路18と、そのPWM信号のデューティ比に応じた電圧をモータ6に印加するモータ駆動回路20と、モータ6に流れる電流を検出する電流検出器19とから構成される。
<2. Configuration of control device>
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the ECU 100 which is a control device in the electric power steering apparatus. The ECU 100 generates a microcomputer (hereinafter abbreviated as “microcomputer”) 10 functioning as a motor control unit and a pulse width modulation signal (PWM signal) having a duty ratio corresponding to a command value D output from the microcomputer 10. The PWM signal generation circuit 18 that performs this operation, the motor drive circuit 20 that applies a voltage corresponding to the duty ratio of the PWM signal to the motor 6, and the current detector 19 that detects the current flowing through the motor 6.

マイコン10は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、目標電流設定部12と、減算器14と、フィードバック制御演算部(以下「FB制御演算部」と略記する)16と、操舵不能判定部51と、目標ストローク設定部52と、モータ制御演算部53とからなるモータ制御部として機能する。   The microcomputer 10 executes a predetermined program stored in its internal memory, whereby a target current setting unit 12, a subtractor 14, and a feedback control calculation unit (hereinafter abbreviated as "FB control calculation unit") 16 And, it functions as a motor control unit including a steering impossible determination unit 51, a target stroke setting unit 52, and a motor control calculation unit 53.

より詳しくは、このモータ制御部のうちの目標電流設定部12、減算器14、およびFB制御演算部16は、操舵可能時における操舵補助のためのモータ制御部として機能し、目標ストローク設定部52およびモータ制御演算部53は、操舵不能時におけるモータ制御部として機能し、操舵不能判定部51はこれらのモータ制御部の機能を切り替えるものである。以下、それぞれについて説明する。   More specifically, the target current setting unit 12, the subtractor 14, and the FB control calculation unit 16 of the motor control unit function as a motor control unit for assisting steering when steering is possible, and the target stroke setting unit 52 The motor control calculation unit 53 functions as a motor control unit when steering is impossible, and the steering impossible determination unit 51 switches functions of these motor control units. Each will be described below.

このようなモータ制御部において、目標電流設定部12は、トルクセンサ3から出力される操舵トルクの検出値(以下「操舵トルク検出値」という)Tと、車速センサ4から出力される車速の検出値(以下「車速検出値」という)Vとに基づき、モータ6に流すべき電流の目標値It、すなわちハンドル操作を容易にする操舵補助力を発生させるためにモータ6に流すべき電流の値を生成する。具体的には、適切な操舵補助力を発生させるためにモータ6に供給すべきアシスト電流の値と操舵トルクの値との関係を車速に応じて示すマップ(「アシストマップ」と呼ばれる)が目標電流設定部12内部に予め保持されており、目標電流設定部12は、このアシストマップを参照して、上記操舵トルク検出値Tおよび車速検出値Vに対応するアシスト電流の値を求め、これを電流目標値Itとして出力する。このアシストマップは、車速が小さいほど、また操舵トルクが大きいほどアシスト電流値を大きくするように設定されている。これにより、ハンドル101が重いときほど操舵補助力が大きくなり、ハンドル操作が容易になる。   In such a motor control unit, the target current setting unit 12 detects the steering torque detection value (hereinafter referred to as “steering torque detection value”) T output from the torque sensor 3 and the vehicle speed output from the vehicle speed sensor 4. Based on the value (hereinafter referred to as “vehicle speed detection value”) V, a target value It of current to be supplied to the motor 6, that is, a value of current to be supplied to the motor 6 in order to generate a steering assist force that facilitates steering operation. Generate. Specifically, a map (referred to as an “assist map”) indicating the relationship between the value of the assist current to be supplied to the motor 6 and the value of the steering torque in order to generate an appropriate steering assist force according to the vehicle speed The target current setting unit 12 obtains an assist current value corresponding to the steering torque detection value T and the vehicle speed detection value V with reference to the assist map, and stores this value. The current target value It is output. This assist map is set so that the assist current value increases as the vehicle speed decreases and the steering torque increases. As a result, the steering assist force increases as the handle 101 is heavier, and the handle operation becomes easier.

また減算器14は、この電流目標値Itと電流検出器19から出力されるモータ電流の検出値Isとの偏差(It−Is)を算出する。FB制御演算部16は、この偏差(It−Is)に基づく比例積分制御演算によって、PWM信号生成回路18に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Dを生成する。   Further, the subtractor 14 calculates a deviation (It−Is) between the current target value It and the detected value Is of the motor current output from the current detector 19. The FB control calculation unit 16 generates the command value D for feedback control to be given to the PWM signal generation circuit 18 by a proportional-integral control calculation based on this deviation (It-Is).

次に上記モータ制御部において、操舵不能判定部51は、操舵角センサ2から出力される操舵角の検出値(以下「操舵角検出値」という)θと、ストロークセンサ5から出力されるラック軸の位置変化量の検出値(以下「ストローク検出値」という)Lとに基づき、ステアリングシャフトが折れたり途中の接続部分が外れたりするなどの原因により、操舵不能状態であるか否かを判定する。そして、操舵不能状態(異常状態)である場合には、制御信号S1によって目標電流設定部12、減算器14、およびFB制御演算部16を停止するよう制御するとともに、制御信号S2によって目標ストローク設定部52およびモータ制御演算部53を起動するよう制御する。なお、操舵可能時(通常時)には、目標電流設定部12、減算器14、およびFB制御演算部16は起動しており、目標ストローク設定部52およびモータ制御演算部53は停止しているものとする。以上のような操舵不能判定部51の具体的な動作については後述する。   Next, in the motor control unit, the steering impossibility determination unit 51 includes a steering angle detection value (hereinafter referred to as “steering angle detection value”) θ output from the steering angle sensor 2 and a rack shaft output from the stroke sensor 5. Based on the detected value (hereinafter referred to as “stroke detection value”) L, it is determined whether or not the steering is disabled due to the steering shaft being broken or the connection portion in the middle being disconnected. . When the steering is impossible (abnormal state), the target current setting unit 12, the subtractor 14, and the FB control calculation unit 16 are controlled to be stopped by the control signal S1, and the target stroke is set by the control signal S2. Control is performed so that the unit 52 and the motor control calculation unit 53 are activated. When the steering is possible (normal time), the target current setting unit 12, the subtractor 14, and the FB control calculation unit 16 are activated, and the target stroke setting unit 52 and the motor control calculation unit 53 are stopped. Shall. Specific operation of the steering impossibility determination unit 51 as described above will be described later.

また上記モータ制御部において、目標ストローク設定部52は、ストローク検出値Lに基づき、ラック軸において変化すべきその位置変化量(ストローク値)の目標値Lt、すなわちハンドル操作に対応して生じるべき転舵量(転舵角)を発生させるための目標値を生成する。モータ制御演算部53は、この目標値Ltに基づき目標とすべきラック軸の変位を生じさせるためにはモータ6をどれだけ動かせばよいかを制御する演算を行うことにより、PWM信号生成回路18に与えるべき制御のための上記指令値Dを生成する。   Further, in the motor control unit, the target stroke setting unit 52 is based on the stroke detection value L, the target value Lt of the position change amount (stroke value) to be changed on the rack shaft, that is, the rotation to be generated corresponding to the steering operation. A target value for generating a steering amount (steering angle) is generated. The motor control calculation unit 53 performs a calculation for controlling how much the motor 6 should be moved in order to cause the displacement of the rack shaft to be targeted based on the target value Lt, thereby performing the PWM signal generation circuit 18. The command value D for the control to be given to is generated.

すなわちモータ制御演算部53は、上記目標値Ltとストローク検出値Lとの偏差(Lt−L)に基づく比例積分制御演算を行うことにより、PWM信号生成回路18に与えるべきフィードバック制御のための上記指令値Dを生成する。   That is, the motor control calculation unit 53 performs the proportional-integral control calculation based on the deviation (Lt−L) between the target value Lt and the stroke detection value L, thereby performing the above-described feedback control for the feedback control to be given to the PWM signal generation circuit 18. A command value D is generated.

PWM信号生成回路18は、上記FB制御演算部16または上記モータ制御演算部53のいずれかから受け取った指令値Dに応じたデューティ比のパルス信号、すなわち指令値Dに応じてパルス幅の変化するPWM信号を生成する。モータ駆動回路20は、スイッチング素子としての複数のパワートランジスタを用いて構成されており、それらのパワートランジスタをPWM信号によってオン/オフさせることにより、そのPWM信号のパルス幅(デューティ比)に応じた電圧をモータ6に印加する。モータ6は、その電圧印加によって流れる電流に応じた大きさおよび方向のトルクを発生する。次に、操舵不能判定部51の動作について詳しく説明する。   The PWM signal generation circuit 18 changes the pulse width in accordance with the pulse signal having a duty ratio corresponding to the command value D received from either the FB control calculation unit 16 or the motor control calculation unit 53, that is, the command value D. A PWM signal is generated. The motor drive circuit 20 is configured by using a plurality of power transistors as switching elements. By turning on / off these power transistors using a PWM signal, the motor drive circuit 20 corresponds to the pulse width (duty ratio) of the PWM signal. A voltage is applied to the motor 6. The motor 6 generates a torque having a magnitude and direction corresponding to the current that flows when the voltage is applied. Next, the operation of the steering impossibility determination unit 51 will be described in detail.

<3. 操舵不能判定部の動作>
図3は、上記操舵不能判定部51をソフトウェア的に実現するためにマイコン10が実行する操舵不能判定処理の手順を示すフローチャートである。イグニションスイッチがオンされると、マイコン10は、この手順に従って以下のように動作する。
<3. Operation of Steering Impossibility Determination Unit>
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of the steering impossible determination process executed by the microcomputer 10 in order to realize the steering impossible determination unit 51 by software. When the ignition switch is turned on, the microcomputer 10 operates as follows according to this procedure.

まず、操舵不能判定部51は、記憶された値を消去するなどの必要な初期化処理を行う(ステップS10)。なお、前述したように操舵可能時(通常時)には、目標電流設定部12、減算器14、およびFB制御演算部16は起動しており、目標ストローク設定部52およびモータ制御演算部53は停止しているものとしたが、ここで操舵不能判定部51は、制御信号S1によって目標電流設定部12、減算器14、およびFB制御演算部16を起動するよう制御するとともに、制御信号S2によって目標ストローク設定部52およびモータ制御演算部53を停止状態に維持するよう制御してもよい。   First, the steering impossibility determination unit 51 performs necessary initialization processing such as deleting the stored value (step S10). As described above, when steering is possible (normal time), the target current setting unit 12, the subtractor 14, and the FB control calculation unit 16 are activated, and the target stroke setting unit 52 and the motor control calculation unit 53 are Although it is assumed that the vehicle is stopped, the steering impossibility determination unit 51 controls the target current setting unit 12, the subtractor 14, and the FB control calculation unit 16 to be activated by the control signal S1, and by the control signal S2. You may control so that the target stroke setting part 52 and the motor control calculating part 53 may be maintained in a stop state.

次に、操舵不能判定部51は、操舵角センサ2から操舵角検出値θを取得してその値を記憶するとともに(ステップS12)、ストロークセンサ5からストローク検出値Lを取得してその値を記憶する(ステップS14)。   Next, the steering impossibility determining unit 51 acquires the steering angle detection value θ from the steering angle sensor 2 and stores the value (step S12), and acquires the stroke detection value L from the stroke sensor 5 and stores the value. Store (step S14).

そして、操舵不能判定部51は、前回または所定時間前に記憶された操舵角検出値θを呼び出し、呼び出された値と今回上記ステップS12において取得された値とを比較し、操舵角検出値θが時間的に変化したか否かを判定する(ステップ16)。このステップS16での判定の結果、操舵角検出値θが変化した場合には(ステップS16:Yes)、ステップS18の判定処理へ進み、操舵角検出値θが変化しない場合には(ステップS16:No)、ステップS12へ戻り、以降、操舵角検出値θが変化するまでステップS12〜S16を繰り返し実行する。なお、操舵角検出値θが時間的に変化したか否かの判定には所定の閾値による制限が設けられていてもよい。この構成では変化量が上記閾値以下の場合には変化しないものと判定される。   Then, the steering impossibility determination unit 51 calls the steering angle detection value θ stored last time or a predetermined time ago, compares the called value with the value acquired in step S12 this time, and determines the steering angle detection value θ. It is determined whether or not has changed over time (step 16). If the steering angle detection value θ has changed as a result of the determination in step S16 (step S16: Yes), the process proceeds to the determination process in step S18, and if the steering angle detection value θ does not change (step S16: No), the process returns to step S12, and thereafter, steps S12 to S16 are repeatedly executed until the detected steering angle value θ changes. Note that a determination based on a predetermined threshold value may be provided for determining whether or not the steering angle detection value θ has changed over time. In this configuration, it is determined that there is no change when the amount of change is equal to or less than the threshold value.

続いて、操舵不能判定部51は、前回または所定時間前に記憶されたストローク検出値Lを呼び出し、呼び出された値と今回上記ステップS14において取得された値とを比較し、ストローク検出値Lが時間的に変化したか否かを判定する(ステップ18)。このステップS18での判定の結果、ストローク検出値Lが変化した場合には(ステップS18:Yes)、ステップS12へ戻り、以降、操舵角検出値θが変化したにもかかわらずストローク検出値Lが変化しない場合となるまでステップS12〜S18を繰り返し実行する。なお、ストローク検出値Lが時間的に変化したか否かの判定にも所定の閾値による制限が設けられていてもよい。この構成では変化量が上記閾値以下の場合には変化しないものと判定される。   Subsequently, the steering impossibility determination unit 51 calls the stroke detection value L stored last time or a predetermined time ago, compares the called value with the value acquired in step S14 this time, and the stroke detection value L is calculated. It is determined whether the time has changed (step 18). If the stroke detection value L has changed as a result of the determination in step S18 (step S18: Yes), the process returns to step S12. Thereafter, the stroke detection value L is changed regardless of the change in the steering angle detection value θ. Steps S12 to S18 are repeated until there is no change. Note that a limit based on a predetermined threshold value may also be provided for determining whether or not the stroke detection value L has changed over time. In this configuration, it is determined that there is no change when the amount of change is equal to or less than the threshold value.

また上記ステップS18での判定の結果、ストローク検出値Lが変化しない場合には(ステップS18:No)、操舵不能判定部51は、制御信号S1によって目標電流設定部12、減算器14、およびFB制御演算部16を停止するよう制御し(ステップS20)、さらに制御信号S2によって目標ストローク設定部52およびモータ制御演算部53を起動するよう制御して(ステップS22)、上記一連の処理を終了する。   If the stroke detection value L does not change as a result of the determination in step S18 (step S18: No), the steering impossibility determination unit 51 uses the control signal S1 to set the target current setting unit 12, the subtractor 14, and the FB. The control calculation unit 16 is controlled to stop (step S20), and further, the target stroke setting unit 52 and the motor control calculation unit 53 are controlled to be activated by the control signal S2 (step S22), and the above series of processing ends. .

以上のように、操舵角検出値θが変化したにもかかわらず(ステップS16:Yes)、ストローク検出値Lが変化しない場合(ステップS18:No)、運転者によってハンドル101に力が加えられることにより操舵角が変化してもラック軸の変位が生じていない状態であり、これはハンドル101とラック軸とを接続するトルク伝達手段であるステアリングシャフトが折れるなどすることによりハンドル101からステアリング機構へのトルク伝達が不能となっている状態であることを意味している。したがって、この状態では機械的なトルク伝達による操舵は不能であり操舵補助は意味をなさない。そこで、操舵角検出値θに応じてモータ6を回転させラック軸を変位させることにより、あたかもハンドル101からステアリング機構への機械的なトルク伝達がなされているかのように転舵が行われる。   As described above, when the detected stroke angle L does not change (step S18: No) even though the detected steering angle value θ has changed (step S16: Yes), a force is applied to the steering wheel 101 by the driver. The rack shaft is not displaced even if the steering angle changes due to the steering angle. This is because the steering shaft, which is a torque transmission means for connecting the handle 101 and the rack shaft, is broken, etc., to the steering mechanism. This means that the torque transmission is impossible. Therefore, in this state, steering by mechanical torque transmission is impossible, and steering assistance does not make sense. Therefore, by rotating the motor 6 according to the detected steering angle value θ and displacing the rack shaft, the steering is performed as if mechanical torque is transmitted from the handle 101 to the steering mechanism.

<4. 効果>
以上のように上記実施形態によれば、特別な装置を使用することなく、マイコン10によって上述した操舵不能判定部51、目標ストローク設定部52、およびモータ制御演算部53の機能を実現することにより、ステアリングシャフトが折れたり接続部分が外れたりするなどの事故により運転者がハンドルに加える力がステアリング機構に機械的に伝達されない場合にも操舵角検出値θに応じてモータ6によりラック軸を変位させることにより運転者による転舵操作を可能とすることができる。
<4. Effect>
As described above, according to the above-described embodiment, by using the microcomputer 10 to realize the functions of the steering impossibility determination unit 51, the target stroke setting unit 52, and the motor control calculation unit 53 described above without using a special device. Even when the force applied by the driver to the steering wheel is not mechanically transmitted to the steering mechanism due to an accident such as the steering shaft being broken or the connection part being disconnected, the rack shaft is displaced by the motor 6 according to the detected steering angle θ Thus, the steering operation by the driver can be made possible.

<5. 変形例>
上記実施形態では、操舵不能判定部51により、操舵角検出値θが変化したにもかかわらず、ストローク検出値Lが変化しない場合、機械的なトルク伝達が不能となっている状態であると判定されるが、ストローク検出値に代えて、車輪108の転舵角の検出値が使用されてもよい。またピニオン軸の変位量の検出値など、転舵角に対応して機械的に変化する量の検出値を広く使用することができる。すなわち、このような検出値を検出する(一般的な電動パワーステアリング装置に使用されることが多い)転舵側検出手段を設けることにより、操舵角検出値θが変化したにもかかわらず、上記転舵側検出手段の検出値が変化しない場合、機械的なトルク伝達が不能となっている状態であると簡単にかつ特別な装置を設けることなく判定することができる。
<5. Modification>
In the above embodiment, the steering impossibility determining unit 51 determines that mechanical torque transmission is disabled when the stroke detection value L does not change despite the change in the steering angle detection value θ. However, instead of the stroke detection value, the detection value of the turning angle of the wheel 108 may be used. In addition, a detection value of a mechanically changing amount corresponding to the turning angle, such as a detection value of the displacement amount of the pinion shaft, can be widely used. That is, the above-described detection value (which is often used in a general electric power steering apparatus) is provided with a steered side detection means. When the detection value of the steered side detection means does not change, it can be determined easily and without providing a special device that mechanical torque transmission is disabled.

また、操舵不能判定部51により、操舵角検出値θが変化したにもかかわらず、トルクセンサ3によってトルクが検出されない場合、機械的なトルク伝達が不能となっている状態であると判定されてもよいし、操舵角検出値θと比較することなく、車が走行中であるにもかかわらず一定時間トルクセンサ3によってトルクが検出されない場合などに機械的なトルク伝達が不能となっている状態であると判定されてもよい。さらに、例えば運転者が故障判定ボタンなどを押下することにより機械的なトルク伝達が不能となっていることが判定されるなど、およそハンドル101からステアリング機構への機械的なトルク伝達が不能か否かが判定される構成であればよい。   Further, if the torque is not detected by the torque sensor 3 even though the steering angle detection value θ has changed, the steering impossibility determination unit 51 determines that mechanical torque transmission is disabled. Alternatively, without comparing with the detected steering angle value θ, mechanical torque transmission is disabled when the torque is not detected by the torque sensor 3 for a certain period of time despite the vehicle running. It may be determined that Further, for example, it is determined that mechanical torque transmission from the steering wheel 101 to the steering mechanism is impossible, for example, it is determined that mechanical torque transmission is disabled by pressing a failure determination button or the like. Any configuration can be used.

上記実施形態では、モータ6によりピニオン軸が駆動されるいわゆるピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置の例が記載されているが、ステアリングシャフトが折れたりするなどすることによりハンドル101からステアリング機構への機械的なトルク伝達が不能となっている場合であってもモータ6を駆動することによりステアリング機構を動かすことができる構成であれば上記ピニオンアシスト型に限定されることはない。また、油圧式のパワーステアリング装置であっても本発明の適用は可能である。   In the above-described embodiment, an example of a so-called pinion assist type electric power steering device in which the pinion shaft is driven by the motor 6 is described, but the machine from the handle 101 to the steering mechanism is caused by the steering shaft being bent or the like. Even if the torque transmission is impossible, it is not limited to the pinion assist type as long as the steering mechanism can be moved by driving the motor 6. Further, the present invention can be applied even to a hydraulic power steering device.

本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成をそれに関連する車両構成と共に示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electric power steering apparatus which concerns on one Embodiment of this invention with the vehicle structure relevant to it. 上記実施形態に係る電動パワーステアリング装置における制御装置であるECUの機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of ECU which is a control apparatus in the electric power steering apparatus which concerns on the said embodiment. 上記実施形態における操舵不能判定部を実現するためにマイコンによって実行される処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process performed by the microcomputer in order to implement | achieve the steering impossible determination part in the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…ハンドル、102…ステアリングシャフト、104…ラックピニオン機構、106…連結部材、108…車輪、θ…操舵角検出値、T…トルク検出値、V…車速検出値、L…ストローク検出値、D…指令値   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Steering wheel, 102 ... Steering shaft, 104 ... Rack and pinion mechanism, 106 ... Connecting member, 108 ... Wheel, θ ... Steering angle detection value, T ... Torque detection value, V ... Vehicle speed detection value, L ... Stroke detection value, D ... Command value

Claims (3)

車両操舵のための操作手段による操作に応じて電動モータを駆動することにより当該車両の車輪を転舵するステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置であって、
前記操作手段による操作の量を示す操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、
前記操作手段から前記ステアリング機構への機械的なトルク伝達が可能か不能かを判定する操舵不能判定手段と、
前記操舵不能判定手段によりトルク伝達が可能と判定されるときに、前記電動モータを駆動することにより前記操舵補助力を与える操舵補助手段と、
前記操舵不能判定手段によりトルク伝達が不能と判定されるときに、前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度に応じて、前記電動モータを駆動することにより前記ステアリング機構を制御する制御手段と
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。
An electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism that steers the wheels of the vehicle by driving an electric motor in accordance with an operation by an operation means for vehicle steering,
Steering angle detection means for detecting a steering angle indicating the amount of operation by the operation means;
Steering inability determination means for determining whether mechanical torque transmission from the operation means to the steering mechanism is possible or not;
Steering assisting means for applying the steering assisting force by driving the electric motor when it is determined by the steering impossibility determining means that torque transmission is possible;
Control means for controlling the steering mechanism by driving the electric motor in accordance with a steering angle detected by the steering angle detection means when torque transmission is determined to be impossible by the steering impossible determination means; An electric power steering apparatus comprising:
前記ステアリング機構による前記車輪の転舵角または当該転舵角に対応して機械的に変化する量を検出する転舵側検出手段をさらに備え、
前記操舵不能判定手段は、前記操舵角度検出手段により検出される操舵角度が変化しているにもかかわらず、前記転舵側検出手段により検出される量が変化しないときに、前記トルク伝達が不能であると判定することを特徴とする、請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
A steering side detection means for detecting a turning angle of the wheel by the steering mechanism or a mechanically changing amount corresponding to the turning angle;
The steering impossibility determining means cannot transmit the torque when the amount detected by the steered side detecting means does not change even though the steering angle detected by the steering angle detecting means is changing. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is determined as follows.
前記転舵側検出手段は、前記ステアリング機構に含まれ前記車輪を転舵するラック軸の変位量であるストローク量を検出するラックストローク検出手段であり、
前記制御手段は、前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度に応じた目標とすべきストローク量を算出し、算出された目標とすべきストローク量と前記ラックストローク検出手段により検出されるストローク量とに基づき前記電動モータを駆動することを特徴とする、請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
The steered side detecting means is rack stroke detecting means for detecting a stroke amount that is a displacement amount of a rack shaft that is included in the steering mechanism and steers the wheel,
The control means calculates a stroke amount to be targeted according to the steering angle detected by the steering angle detection means, and calculates the stroke amount to be targeted and the stroke amount detected by the rack stroke detection means. The electric power steering device according to claim 2, wherein the electric motor is driven based on the above.
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