JP2011088517A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵系に伝達される操舵トルクに基づいて操舵系に対して電動モータで操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus that generates a steering assist force with an electric motor for a steering system based on a steering torque transmitted to the steering system.
この種の電動パワーステアリング制御装置としては、例えば電動モータに流される電流の電流値に基づいて、発熱する部分の温度を推定し、この推定温度が所定の時点における温度から第1所定温度(8℃)以上変化したか否かを判定し、この温度条件が成立した場合に、基板温度センサによる検出温度が前記所定の時点の検出温度から第2所定温度(2.5℃)以上変化しない異常を示す条件が成立したとき基板温度センサが異常であると判定するようにした車両の電動パワーステアリング装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In this type of electric power steering control device, for example, the temperature of the portion that generates heat is estimated based on the current value of the current that flows to the electric motor, and the estimated temperature is calculated from a temperature at a predetermined time point to a first predetermined temperature (8 When the temperature condition is satisfied, the detected temperature by the substrate temperature sensor does not change from the detected temperature at the predetermined time by more than the second predetermined temperature (2.5 ° C.). There is known an electric power steering device for a vehicle in which it is determined that a substrate temperature sensor is abnormal when a condition indicating the above is satisfied (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来例にあっては、基板温度センサが検出可能な温度範囲内の温度を示しているが、一定温度を示したままとなる異常状態となったことを確実に検出することができるものであるが、温度判定を行う場合に、電動モータに流される電流の電流値に基づいて、発熱する部分の温度を推定し、この推定温度が所定の時点における温度から第1所定温度(8℃)以上変化したことを温度判定開始条件としているので、車両の操舵補助制御中でなければ基板温度センサの温度判定を行うことができず、温度判定結果が、基板温度センサが異常であるときには、直ちに電動モータに供給するモータ電流を制限することになり、操舵系に対する操舵補助力が低減される結果、操舵が重くなって運転者に違和感を与えるという未解決の課題がある。
However, in the conventional example described in
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、車両の操舵状態ではないときに、温度検出手段の異常判定を行うことにより、操舵開始前にモータ電流の抑制等の異常処理を行って操舵中における操舵補助力の変化を防止するようにした電動パワーステアリング制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and when the vehicle is not in a steering state, an abnormality determination of the temperature detection means is performed, so that the motor current before the steering is started. It is an object of the present invention to provide an electric power steering control device that performs an abnormal process such as suppression of the steering to prevent a change in steering assist force during steering.
上記目的を達成するために、一の形態に係る電動パワーステアリング装置は、操舵系に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵トルクに基づいて前記電動モータに対する指令値を出力する操舵補助制御手段と、該操舵補助制御手段から出力される指令値に基づいて前記電動モータを駆動制御するモータ駆動手段とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記モータ駆動手段の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段の検出結果が温度検出手段の異常であるときに所定の異常処理を行う異常制御手段とを備え、前記異常検出手段は、前記モータ駆動手段による前記電動モータの駆動制御が停止している状態で、前記モータ駆動手段を所定駆動パターンで強制的に駆動して前記温度検出手段の温度変化を検出するように構成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to an embodiment includes a steering torque detecting means for detecting a steering torque transmitted to a steering system, and an electric motor for generating a steering assist force for the steering system. Steering assist control means for outputting a command value for the electric motor based on the steering torque; and motor drive means for driving and controlling the electric motor based on the command value output from the steering assist control means. An electric power steering apparatus comprising: a temperature detecting means for detecting the temperature of the motor driving means; an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the temperature detecting means; and a detection result of the abnormality detecting means is an abnormality of the temperature detecting means. An abnormality control means for performing a predetermined abnormality process at the time of In to that state, it is characterized by being configured to forcibly driven to the motor driving means in a predetermined drive pattern for detecting the temperature change of the temperature detecting means.
また、他の形態に係る電動パワーステアリング制御装置は、前記所定駆動パターンは、モータ電流のデューティ比の変化振幅が徐々に大きくなる駆動パターンに設定されていることを特徴としている。
さらに、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記異常検出手段は、前記温度検出手段の検出温度が前記モータ駆動手段の過熱保護開始温度未満であるときに、前記モータ駆動手段を所定駆動パターンで強制的に駆動することを特徴としている。
さらにまた、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記電動モータの温度を推定するモータ温度推定手段を有し、前記異常検出手段は、前記モータ温度推定手段で推定したモータ温度推定値がモータ過熱保護開始温度未満であるときに、前記モータ駆動手段を所定駆動パターンで強制的に駆動することを特徴としている。
An electric power steering control device according to another aspect is characterized in that the predetermined drive pattern is set to a drive pattern in which the change amplitude of the duty ratio of the motor current gradually increases.
Furthermore, in the electric power steering apparatus according to another aspect, the abnormality detection unit is configured to change the motor drive unit to a predetermined drive pattern when a temperature detected by the temperature detection unit is lower than an overheat protection start temperature of the motor drive unit. It is characterized by forcibly driving.
Still further, an electric power steering apparatus according to another aspect includes motor temperature estimation means for estimating the temperature of the electric motor, and the abnormality detection means has a motor temperature estimated value estimated by the motor temperature estimation means as a motor. When the temperature is lower than the overheat protection start temperature, the motor drive means is forcibly driven with a predetermined drive pattern.
本発明によれば、車両が停止していて、モータ駆動手段が停止状態にあるときに、異常検出手段で、モータ駆動手段を所定の駆動パターンで強制的に駆動して温度検出手段の温度変化を検出することにより、温度検出手段の異常を判定するので、車両の操舵系を操舵していない状態で、温度検出手段の異常を判定することができ、温度検出手段の異常を検出した場合に、運転者が操舵を開始する前にモータ電流制限処理を行うことが可能となって、異常検出時における操舵中の操舵補助力の変化を防止することができ、運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。 According to the present invention, when the vehicle is stopped and the motor drive means is in a stopped state, the abnormality detection means forcibly drives the motor drive means with a predetermined drive pattern to change the temperature of the temperature detection means. Since the abnormality of the temperature detecting means is determined by detecting the abnormality, the abnormality of the temperature detecting means can be determined in a state where the steering system of the vehicle is not being steered, and the abnormality of the temperature detecting means is detected. It is possible to perform a motor current limiting process before the driver starts steering, to prevent a change in the steering assist force during steering when an abnormality is detected, and to give the driver a sense of incongruity. It can be surely prevented.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、1は、ステアリングホイールである。このステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力が入力軸2aと出力軸2bとを有するステアリングシャフト2に伝達される。このステアリングシャフト2は、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は操舵トルク検出部としての操舵トルクセンサ3を介して出力軸2bの一端に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, in which 1 is a steering wheel. A steering force applied to the
そして、出力軸2bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント4を介してロアシャフト5に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に伝達される。このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ機構8を介してタイロッド9に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ機構8は、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8aとこのピニオン8aに噛合するラック8bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン8aに伝達された回転運動をラック8bで直進運動に変換している。
The steering force transmitted to the
ステアリングシャフト2の出力軸2bには、操舵補助力を出力軸2bに伝達する操舵補助機構10が連結されている。この操舵補助機構10は、出力軸2bに連結した減速ギヤ11と、この減速ギヤ11に連結された操舵補助力を発生する電動機としての電動モータ12とを備えている。
操舵トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を非接触の磁気センサで検出して操舵トルク検出値Tを出力するように構成されている。
A
The
そして、操舵トルクセンサ3から出力される操舵トルク検出値Tは、バッテリーBからイグニッションスイッチIGを介して電力が供給されるコントローラ14に入力される。イグニッションスイッチIGには、これと並列に自己保持回路SHを構成する後述するマイクロコンピュータ16によって制御されるスイッチング素子SWが接続されている。
コントローラ14には、トルク検出値Tの他に車速センサ15で検出した車速検出値V、電動モータ12のモータ端子間電圧Vm及び電動モータ12に流れるモータ電流検出値Imも入力され、入力されるトルク検出値T及び車速検出値Vに応じた操舵補助力を電動モータ12で発生する操舵補助トルク指令値Irefを算出し、算出した操舵補助指令値Irefとモータ電流検出値Imdとにより、電動モータ12に供給する駆動電流をフィードバック制御処理すると共に、モータ端子間電圧Vm及びモータ電流検出値Imdに基づいて各種補償処理を行って、電動モータ12を駆動する電圧指令値Vrefを算出し、算出した電圧指令値をパルス幅変調処理してパルス幅変調信号でなるゲート駆動信号Sgを形成し、このゲート駆動信号Sgに基づいてモータ駆動電流を形成する。
The steering torque detection value T output from the
In addition to the torque detection value T, the vehicle speed detection value V detected by the
コントローラ14は、図2に示すように、電動モータ12の制御処理を実行する操舵補助制御手段としてのマイクロコンピュータ16と、このマイクロコンピュータ16から出力されるゲート駆動信号Sgに基づいて電動モータ12に供給するモータ駆動電流Imを制御するモータ駆動手段としてのモータ駆動回路18と、電動モータ12に流れるモータ駆動電流Imdを検出するモータ電流検出回路19と、モータ駆動回路18から電動モータ12に供給するモータ端子間電圧Vmとモータ電流Imとが入力されて、これらに基づいてモータ角速度ωを推定するモータ角速度推定回路20とを備えている。
そして、マイクロコンピュータ16には、操舵トルクセンサ3で検出したトルク検出値T、モータ電流検出回路19で検出したモータ電流検出値Imd及びモータ角速度推定回路20で推定したモータ角速度ωが夫々A/D変換器21、22及び23でデジタル値に変換されて入力される。
As shown in FIG. 2, the controller 14 controls the
The microcomputer 16 receives the torque detection value T detected by the
このマイクロコンピュータ16は、トルク検出値T、車速検出値V、モータ電流検出値Imd及びモータ角速度ωが入力される入力インタフェース回路31と、トルク検出値T、車速検出値V、モータ電流検出値Imd及びモータ角速度ωに基づいて電動モータ12を駆動制御して操舵トルクに応じた操舵補助力を発生する操舵補助制御処理を実行する中央処理装置32と、この中央処理装置32で実行する操舵補助制御処理プログラム等を格納するROM(リードオンリメモリ)33と、温度センサ異常フラグ等の異常情報を記憶する不揮発性記憶部としての電気的に消去可能なEEPROM34と、トルク検出値T、モータ電流検出値Imd及びモータ角速度ω等の検出データ、中央処理装置32で実行する操舵補助制御処理の処理過程で必要とするデータや処理結果を記憶するRAM(ランダムアクセスメモリ)35と、モータ駆動回路18が接続された出力インタフェース回路36とを有する。ここで、モータ駆動回路18は、電動モータ12にモータ電流を供給する4つの電界効果トランジスタ等のスイッチング素子で構成されるHブリッジ回路を有し、このHブリッジ回路を構成する各スイッチング素子が回路基板に実装され、この回路基板のスイッチング素子の近傍に例えばサーミスタで構成される温度センサ13が配設されている。この温度センサ13で検出した温度検出値Tsが入力インタフェース回路31に入力されている。
The microcomputer 16 includes an
そして、中央処理装置32は、図3に示す操舵補助制御処理を実行する。
この操舵補助制御処理は、先ず、ステップS1で、EEPROM34に記憶されている温度センサ異常フラグFTAが“1”にセットされているか否かを判定し、これが“0”にリセットされているときにはステップS2に移行して後述する補正係数Kを“1”に設定してからステップS4に移行する。
Then, the
In this steering assist control process, first, in step S1, it is determined whether or not the temperature sensor abnormality flag FTA stored in the EEPROM 34 is set to "1", and if this is reset to "0", the step is performed. The process proceeds to S2 and a correction coefficient K described later is set to “1”, and then the process proceeds to Step S4.
また、前記ステップS1の判定結果が、温度センサ異常フラグFTAが“1”にセットされているときには、ステップS3に移行して後述する補正係数Kを例えば“0.5”に設定してからステップS4に移行する。
ステップS4では、操舵トルクセンサ3で検出した操舵トルク検出値T、車速センサ15で検出した車速検出値V、モータ電流検出回路19で検出したモータ電流Imd(Iu,Iv,Iw)等の各種センサの検出値を読込み、次いでステップS5に移行して、操舵トルクT及び車速検出値Vをもとに図5に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値Irefを算出する。
If the determination result in step S1 indicates that the temperature sensor abnormality flag FTA is set to “1”, the process proceeds to step S3, and a correction coefficient K described later is set to, for example, “0.5”. The process proceeds to S4.
In step S4, various sensors such as a steering torque detection value T detected by the
ここで、操舵補助電流指令値算出マップは、図4に示すように、横軸に操舵トルク検出値Tをとり、縦軸に操舵補助電流指令値Irefをとると共に、車速Vsをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクTが“0”からその近傍の設定値Ts1までの間は電流指令値Irefが“0”を維持し、操舵トルクTが設定値Ts1を超えると最初は操舵補助電流指令値Irefが操舵トルクTの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクTが増加すると、その増加に対して操舵補助電流指令値Irefが急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。 Here, as shown in FIG. 4, the steering assist current command value calculation map has a steering torque detection value T on the horizontal axis, a steering assist current command value Iref on the vertical axis, and a parabola with the vehicle speed Vs as a parameter. The current command value Iref is maintained at “0” and the steering torque T is set to the set value when the steering torque T is from “0” to the set value Ts1 in the vicinity thereof. When Ts1 is exceeded, initially, the steering assist current command value Iref increases relatively slowly as the steering torque T increases, but when the steering torque T further increases, the steering assist current command value Iref increases sharply. The characteristic curve is set so that the slope becomes smaller as the vehicle speed increases.
次いでステップS6に移行して、算出した操舵補助電流指令値Irefに補正係数Kを乗算して補正操舵補助電流指令値Iaref(=K・Iref)を算出し、次いでステップS7に移行して、算出した補正操舵補助電流指令値Iarefからモータ電流検出値Imdを減算して、電流偏差ΔIを算出し、次いでステップS8に移行して、算出した電流偏差ΔIをPI(比例・積分)制御演算を行って、電圧指令値Vrefを算出する。 Next, the process proceeds to step S6, where the calculated steering assist current command value Iref is multiplied by the correction coefficient K to calculate the corrected steering assist current command value Iaref (= K · Iref), and then the process proceeds to step S7 to calculate. The motor current detection value Imd is subtracted from the corrected steering assist current command value Iaref to calculate the current deviation ΔI, and then the process proceeds to step S8 to perform PI (proportional / integral) control calculation on the calculated current deviation ΔI. Thus, the voltage command value Vref is calculated.
次いで、ステップS9に移行して、算出した電圧指令値Vrefをもとにパルス幅変調処理を行って電圧指令値Vrefに対応するデューティ比で表されるモータ駆動回路18のHブリッジ回路の各スイッチング素子に対するゲート駆動信号を形成し、次いでステップS10に移行して、形成したゲート駆動信号を、モータ駆動回路18のインバータに出力してから前記ステップS1に戻る。
この図3の処理において、ステップS1〜S3の処理が異常制御手段に対応している。
Next, the process proceeds to step S9, where pulse width modulation processing is performed based on the calculated voltage command value Vref, and each switching of the H bridge circuit of the
In the process of FIG. 3, the processes of steps S1 to S3 correspond to the abnormality control means.
また、中央処理装置32は、図5に示す異常診断処理を実行する。
この異常診断処理は、イグニッションスイッチIGがオン状態となってコントローラ14にバッテリーBから電源が供給されることにより、処理が開始され、先ず、ステップS11で、自己保持用スイッチング素子SWをオン状態とするハイレベルの制御信号CSを出力し、次いでステップS12に移行して、EEPROM34に記憶されている温度センサ異常フラグFTAを読込み、この温度センサ異常フラグFTAが“1”にセットされているか否かを判定する。
Further, the
This abnormality diagnosis process is started when the ignition switch IG is turned on and power is supplied from the battery B to the controller 14. First, in
この判定結果が、温度センサ異常フラグFTAが“1”にセットされているときにはステップS13に移行して、例えばインストルメントパネルに配設したワーニングランプ40を点灯してからステップS14に移行し、温度センサ異常フラグFTAが“0”にリセットされているときには直接ステップS14に移行する。
ステップS14では、初期診断処理を実行して、温度センサ13を含めた各種機器の初期診断を行い、この初期診断が終了するとステップS15に移行して、温度センサ13を含めた所定機器の常時診断処理を実行し、次いでステップS16に移行して、イグニッションスイッチIGがオフ状態となったか否かを判定し、イグニッションスイッチIGがオン状態を継続しているときには前記ステップS15に戻り、イグニッションスイッチIGがオフ状態となったときにはステップS17に移行する。
As a result of the determination, when the temperature sensor abnormality flag FTA is set to “1”, the process proceeds to step S13, for example, the warning
In step S14, initial diagnosis processing is executed to perform initial diagnosis of various devices including the
このステップS17では、車速検出値Vが0[km/h]で且つ操舵トルク検出値Tの絶対値がO[Nm]である停車且つ非操舵状態であるか否かを判定し、V>0又は|T|>0であるときには、停車且つ非操舵状態となるまで待機し、停車且つ非操舵状態となるとステップS18に移行する。
このステップS18では、図6に示す温度センサ13の異常を検出する温度センサ異常検出処理を実行し、この温度センサ異常検出処理が終了すると、ステップS19に移行して、自己保持用スイッチング素子SWをオフ状態とする低レベルの制御信号CSを出力してから異常診断処理を終了する。
ここで、ステップS18の温度センサ異常検出処理は、図6に示すように、先ず、ステップS21で、温度センサ13で検出した温度検出値Tsを読込んで、初期温度Ts0としてRAM35の所定記憶領域に記憶する。
In this step S17, it is determined whether or not the vehicle is stopped and in a non-steering state where the vehicle speed detection value V is 0 [km / h] and the steering torque detection value T is O [Nm], and V> 0. Alternatively, when | T |> 0, the system waits until the vehicle stops and becomes non-steered, and when the vehicle stops and becomes non-steered, the process proceeds to step S18.
In this step S18, the temperature sensor abnormality detection process for detecting the abnormality of the
Here, in the temperature sensor abnormality detection process in step S18, as shown in FIG. 6, first, in step S21, the temperature detection value Ts detected by the
次いで、ステップS22に移行して、モータ端子間電圧Vm及びモータ駆動電流Imを読込み、これらに基づいてモータ端子間抵抗R(=Vm/Im)を算出する。
次いで、ステップS23に移行して、算出したモータ端子間抵抗Rに基づいて下記(1)式の演算を行ってモータ温度推定値Tmを算出する。
Tm=(R−R20)/α+20(℃) …………(1)
ここで、R20は20℃におけるモータ端子間抵抗、αはモータ巻線の温度係数である。
Next, the process proceeds to step S22, where the motor terminal voltage Vm and the motor drive current Im are read, and the motor terminal resistance R (= Vm / Im) is calculated based on these.
Next, the process proceeds to step S23, where the calculation of the following equation (1) is performed based on the calculated motor terminal resistance R to calculate the estimated motor temperature Tm.
Tm = (R−R20) / α + 20 (° C.) (1)
Here, R20 is the resistance between the motor terminals at 20 ° C., and α is the temperature coefficient of the motor winding.
次いで、ステップS24に移行して、温度センサ13で検出した初期温度Ts0がモータ駆動回路18の回路基板に実装された半導体スイッチング素子の過熱保護開始温度Tos未満であるか否かを判定し、Ts0≧Tosであるときには、電動モータ12への通電処理を行ったときに、半導体スイッチング素子及び回路基板に実装された回路部品が焼損する可能性があるものと判断して、ステップS25に移行して温度センサ異常フラグFTAを“0”にリセットしてから温度センサ異常検出処理を終了して、図5のステップS19に移行する。
Next, the process proceeds to step S24, where it is determined whether or not the initial temperature Ts0 detected by the
また、前記ステップS24の判定結果が、Ts0<Tosであるときには、モータ駆動回路18の温度が正常であると判断してステップS26に移行し、前記ステップS23で算出したモータ温度推定値Tmがモータ過熱保護開始温度Tom以上であるか否かを判定し、Tm≧Tomであるときには、電動モータ12が過熱状態であり、電動モータ12への通電処理を行ったときに、電動モータ12の励磁コイルが焼損する可能性があるものと判断して、そのまま前記ステップS25に移行する。
If the determination result in step S24 is Ts0 <Tos, it is determined that the temperature of the
さらに、前記ステップS26の判定結果が、Tm<Tomであるときには、電動モータ12が正常であると判断してステップS27に移行し、電動モータ12に予め設定された所定の強制駆動パターンが設定されたデューティ比をモータ駆動回路18に出力する。
ここで、強制駆動パターンは、図7に示すように、デューティ比が50%である電動モータ12の停止状態から、デューティ比を増加する方向及びデューティ比を減少する方向に順次交互にデューティ比のデューティ比の中央値50%を挟む振幅が徐々に大きくなるように設定されている。
Furthermore, when the determination result in step S26 is Tm <Tom, it is determined that the
Here, as shown in FIG. 7, the forced drive pattern is such that the duty ratio is alternately changed in the direction of increasing the duty ratio and decreasing the duty ratio from the stopped state of the
このような強制駆動パターンのデューティ比をモータ駆動回路18に出力することにより、電動モータ12に正負が交互に入れ替わるモータ駆動電流Imaが供給される。このように電動モータ12に正負が交互に入れ替わるモータ駆動電流Imaを供給することにより、電動モータ12は通電されるが、正負が交互に入れ替わるため、回転駆動されることはなく、電動モータ12の出力軸は回転停止した状態を維持する。
By outputting the duty ratio of such a forced drive pattern to the
次いで、ステップS28に移行して、電動モータ12の強制駆動終了時の温度センサ13で検出した温度検出値Tsを駆動終了時温度Ts1として読込み、次いでステップS29に移行して、読込んだ現在の温度検出値Ts1から初期温度Ts0を減算して温度変化量ΔT(=Ts1−Ts0)を算出する。
次いで、ステップS30に移行して、温度変化量ΔTが予め設定された温度センサ13が正常時の温度変化範囲の上限値TH及び下限値TLの範囲内であるか否かを判定し、TH>ΔT>TLであるときには、温度センサ13が正常であると判断して前記ステップS25に移行し、ΔT≧TH又はΔT≦TLであるときには、温度センサ13が異常であると判断してステップS31に移行する。
Next, the process proceeds to step S28, and the temperature detection value Ts detected by the
Next, the process proceeds to step S30, where it is determined whether or not the
このステップS31では、EEPROM34に記憶されている温度センサ異常フラグFTAを温度センサ13が異常であることを表す“1”にセットしてから温度センサ異常検出処理を終了して図5の前記ステップS19に移行する。
この図5及び図6の処理が異常検出手段に対応し、図5のステップS12及びS13の処理が異常制御手段に対応している。
In step S31, the temperature sensor abnormality flag FTA stored in the
The processing in FIGS. 5 and 6 corresponds to the abnormality detection means, and the processing in steps S12 and S13 in FIG. 5 corresponds to the abnormality control means.
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、温度センサ13が正常で、EEPROM34に記憶されている温度センサ異常フラグFTAが“0”にリセットされているとともに、車両が停車していてイグニッションスイッチIGがオフ状態で且つ自己保持用スイッチング素子SWがオフ状態にあって、コントローラ14にバッテリーBからの電源が投入されていないものとする。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
Now, the
この状態で、イグニッションスイッチIGをオン状態とすると、このイグニッションスイッチIGを通じてバッテリーBの電力がコントローラ14に投入されて、コントローラ14内のマイクロコンピュータ16、モータ駆動回路18、モータ電流検出回路19、モータ角速度推定回路20等が作動状態となる。
このとき、ステアリングホイール1を操舵していない状態では、操舵トルクセンサ3で検出される操舵トルクTが略“0”となる。
また、コントローラ14のマイクロコンピュータ16における中央処理装置32で実行される図3に示す操舵補助制御処理で、温度センサ異常フラグFATが“0”にリセットされているので、補正係数Kを通常制御状態を表す“1”に設定する(ステップS2)。
In this state, when the ignition switch IG is turned on, the power of the battery B is supplied to the controller 14 through the ignition switch IG, and the microcomputer 16, the
At this time, when the
Further, in the steering assist control process shown in FIG. 3 executed by the
そして、操舵トルクT及び車速検出値Vに基づいて図4に示す操舵補助電流指令値算出マップを参照して算出される操舵補助指令値Irefも“0”となる。一方、電動モータ12も回転停止しており、モータ駆動電流Imも“0”であることから、電流偏差ΔIも“0”となり、この電流偏差ΔIをPI制御処理した電圧指令値Vrefも“0”となって、デューティ比“0”のゲート駆動信号が形成され、これがモータ駆動回路18に出力される。このため、モータ駆動回路18からモータ駆動電流Imは出力されず、電動モータ12は停止状態を維持する。
The steering assist command value Iref calculated based on the steering torque T and the vehicle speed detection value V with reference to the steering assist current command value calculation map shown in FIG. 4 is also “0”. On the other hand, since the
この車両の停止状態で、運転者がステアリングホイール1を例えば右切りして所謂据え切りを行った場合には、操舵トルクセンサ3で検出される操舵トルク検出値Tが正方向に増加し、これに応じて操舵補助電流指令値Irefが正方向に増加し、補正係数Kが“1”であるので、補正電流指令値Iarefは、操舵補助電流指令値Irefと同じ値となる。
When the driver stops the
一方、電動モータ12は停止状態を継続しているので、モータ電流検出値Imは“0”であるので、補正電流指令値IarefがそのままPI制御処理されて大きい値の電圧指令値Vrefが算出され、この電圧指令値Vrefをパルス幅変調することにより、50%〜100%の間のデューティ比のゲート駆動信号が形成され、これがモータ駆動回路18に出力される。
On the other hand, since the
このため、モータ駆動回路18でデューティ比が50%以上であるか否かによって回転方向を決定し、デューティ比をスケール変換して0〜100%のデューティ比としてHブリッジ回路のスイッチング素子を駆動することにより、モータ駆動電流Imを形成し、このモータ駆動電流Imを電動モータ12に出力する。このため、電動モータ12がステアリングシャフト2に対して操舵方向と同一方向となるように回転駆動されて操舵補助力を発生させる。発生された操舵補助力は減速ギヤ11を介してステアリングシャフト2の出力軸2bに伝達される。これにより、ステアリングホイール1を軽い操舵力で操舵することができる。
Therefore, the
その後、車両をステアリングホイール1の操舵状態を継続しながら発進させると、そのときの操舵トルクセンサ3で検出される操舵トルク検出値T及び車速センサ15で検出される車速検出値Vに基づいて操舵補助電流指令値Irefが算出される。この操舵補助電流指令値Irefは同一操舵トルク検出値Tであっても車速検出値Vの増加に応じて操舵補助電流指令値Irefが小さい値となる。このため、電動モータ12で発生される操舵補助力も車速検出値Vの増加に伴って小さくなり、走行状態に応じた最適な操舵制御を行うことができる。
Thereafter, when the vehicle is started while continuing the steering state of the
一方、図5の異常診断処理では、コントローラ14に電源が投入されたときに、ステップS11で、自己保持用スイッチング素子SWをオン状態に制御する高レベルの制御信号CSが出力されることにより、自己保持用スイッチング素子SWがオン状態となり、イグニッションスイッチIGと並列な自己保持回路が形成される。
その後、初期診断処理を行って各種センサや回路構成の異常診断を行い、この初期診断処理が終了すると、常時診断処理をイグニッションスイッチIGがオンを継続している間実行して、各種センサや回路構成の異常を診断する。
On the other hand, in the abnormality diagnosis process of FIG. 5, when the controller 14 is powered on, in step S11, a high-level control signal CS for controlling the self-holding switching element SW to be turned on is output. The self-holding switching element SW is turned on, and a self-holding circuit parallel to the ignition switch IG is formed.
After that, an initial diagnosis process is performed to perform abnormality diagnosis of various sensors and circuit configurations. When this initial diagnosis process is completed, a continuous diagnosis process is performed while the ignition switch IG is kept on, and various sensors and circuits are Diagnose configuration abnormalities.
この常時診断処理では1回の診断が終了すると、ステップS15からステップS16に移行して、イグニッションスイッチIGがオン状態からオフ状態に判定したか否かを判定し、イグニッションスイッチIGがオン状態を継続している間は常時診断処理を繰り返し、イグニッションスイッチIGがオフ状態となると、ステップS16からステップS17に移行する。このステップS17では、車速検出値Vが“0”で且つ操舵トルクTが“0”であるか停車状態且つ非操舵状態であるか否かを判定し、車速検出値VがV>0であるか操舵トルク|T|>0であるか又はV>0且つ|T|>0であるときには、操舵状態または操舵する可能性が高い状態であると判断して前記ステップS16に戻る。 In this continuous diagnosis process, when one diagnosis is completed, the process proceeds from step S15 to step S16 to determine whether or not the ignition switch IG has been determined to be off from the on state, and the ignition switch IG continues to be on. When the ignition switch IG is turned off, the process moves from step S16 to step S17. In this step S17, it is determined whether the vehicle speed detection value V is “0” and the steering torque T is “0” or whether the vehicle is stopped and in a non-steering state, and the vehicle speed detection value V is V> 0. If the steering torque | T |> 0 or V> 0 and | T |> 0, it is determined that the steering state or the state where the steering possibility is high, and the process returns to step S16.
一方、ステップS17の判定結果が、車速検出値VがV=0且つ操舵トルクTがT=0である場合には、停止状態且つ非操舵状態であるので、ステップS18に移行して、図6に示す温度センサ異常検出処理を実行する。
この温度センサ異常検出処理では、先ず、温度センサ13で検出した温度検出値Tsを初期温度Ts0として読込み、次いでモータ端子間電圧Vm及びモータ駆動電流Imに基づいてモータ端子間抵抗Rを算出し(ステップS22)、次いで、算出したモータ端子間抵抗Rをもと、前記(1)式の演算を行ってモータ温度推定値Tmを算出する。
On the other hand, if the determination result of step S17 is that the vehicle speed detection value V is V = 0 and the steering torque T is T = 0, the vehicle is in the stop state and the non-steering state. The temperature sensor abnormality detection process shown in FIG.
In this temperature sensor abnormality detection process, first, the temperature detection value Ts detected by the
そして、初期温度Ts0が回路基板過熱保護開始温度Tosを超えているか否かを判定し(ステップS24)、Ts0≧Tosであるときには異常検出のために電動モータを駆動したときにモータ駆動回路18の回路基板に実装されているスイッチング素子が焼損する可能性があるものと判断して、ステップS25に移行して、温度センサ異常フラグFTAを“0”にリセットした状態を継続する。
Then, it is determined whether or not the initial temperature Ts0 exceeds the circuit board overheat protection start temperature Tos (step S24). When Ts0 ≧ Tos, the
また、初期温度Ts0が回路基板過熱保護開始温度Tos未満であるときには、モータ駆動回路18の回路基板温度が正常であると判断し、次いでモータ温度推定値Tmがモータ過熱保護開始温度Tom未満であるか否かを判定し、Tm≧Tomであるときには、電動モータ12の温度が高過ぎ、温度センサ13の異常を検出するために電動モータ12を駆動したときに励磁コイルが焼損するおそれがあると判断してステップS25に移行して、温度センサ異常フラグFTAを“0”にリセットする。
When the initial temperature Ts0 is lower than the circuit board overheat protection start temperature Tos, it is determined that the circuit board temperature of the
さらに、モータ温度推定値Tmがモータ過熱保護開始温度Tom未満であるときには、電動モータ12を駆動可能と判断して、ステップS27に移行し、電動モータ12を図7に示す駆動パターンでデューティ比をモータ駆動回路18に出力する。この状態では、電動モータ12にモータ駆動回路18から正負に交互に切り替わるモータ駆動電流Imが供給される。このため、電動モータ12自体は回転駆動されることはないが、モータ駆動回路18で電動モータ12の励磁コイルに供給するモータ電流Imを形成しているので、Hブリッジ回路を構成するスイッチング素子が発熱することにより、回路基板温度が上昇する。このため、温度センサ13が正常である場合には、図8において破線で示す上限温度TH及び下限温度TLを示す特性曲線L1及びL2の範囲内で温度検出値Tsが推移することになる。したがって、初期温度Ts0から徐々に温度検出値Tsが増加して電動モータ12の強制駆動が終了した時点の駆動終了時温度Ts1との温度変化量ΔTが上限値TH及び下限値TLの範囲内であるときには温度センサ13が正常であると判断してステップS25に移行して、温度センサ異常フラグFTAを“0”にリセットする。
Further, when the estimated motor temperature Tm is less than the motor overheat protection start temperature Tom, it is determined that the
しかしながら、温度センサ13で検出する温度検出値Tsが初期温度Ts0から増加しているが、図8の特性曲線L3で示すように、駆動終了時温度Ts1が正常範囲より低い場合や、図8の特性線L4で示すように、温度センサ13で検出する温度検出値Tsが初期温度Ts0から増加しない場合や、図8の特性線L5で示すように、温度センサ13で検出する温度検出値Tsが初期温度Ts0から急上昇して温度変化が正常時に比較して大きい場合には、温度センサ13が異常であると判断して、ステップS30からステップS31に移行し、温度センサ異常フラグFTAを“1”にセットしてから図5のステップS19に移行し、自己保持用スイッチング素子SWをオフ状態とする低レベルの制御信号CSを自己保持用スイッチング素子SWに出力する。このため、自己保持状態が解除されることにより、バッテリーBからコントローラ14に入力される電力が遮断されて、操舵補助制御処理、異常診断処理が終了される。
このように、コントローラ14へのバッテリーBからの電力が遮断された状態でも、EEPROM34に記憶された温度センサ異常フラグFTAは消失することなく保持される。
However, although the temperature detection value Ts detected by the
Thus, even when the power from the battery B to the controller 14 is cut off, the temperature sensor abnormality flag FTA stored in the
このため、次に、イグニッションスイッチIGをオン状態としたときに、図3の操舵補助制御処理では、温度センサ異常フラグFTAが“1”にセットされていることにより、ステップS1からステップS3に移行して、補正係数Kが“0.5”に設定される。このため、ステップS6で算出される補正電流指令値Iarefが操舵補助電流指令値算出用マップを参照して算出される操舵補助電流指令値Irefに対して半分の値となることから、電動モータ12に供給されるモータ駆動電流Imも半分に抑制され、モータ駆動回路18のHブリッジ回路を構成するスイッチング素子の過熱を抑制するとともに、電動モータ12の過熱を抑制しながら、操舵補助制御を継続することができる。これと同時に異常診断処理で、ステップS12からステップS13に移行して、ワーニングランプ40が点灯されることにより、運転者に温度センサ13の異常を報知することができる。
For this reason, when the ignition switch IG is turned on next time, in the steering assist control process of FIG. 3, the temperature sensor abnormality flag FTA is set to “1”, so that the process proceeds from step S1 to step S3. Thus, the correction coefficient K is set to “0.5”. For this reason, the correction current command value Iaref calculated in step S6 is half the steering assist current command value Iref calculated with reference to the steering assist current command value calculation map. The motor driving current Im supplied to the motor is also halved, and the steering assist control is continued while suppressing the overheating of the switching elements constituting the H bridge circuit of the
このように、上記実施形態によると、イグニッションスイッチIGがオフ状態となった後に、温度センサ異常検出処理を実行して温度センサ13の異常を検出し、温度センサ13の異常が検出されたときに、温度センサ異常フラグFTAを“1”にセットして、次にイグニッションスイッチIGがオン状態となった操舵補助制御の開始時にモータ駆動電流Imを抑制した操舵補助制御を開始するので、運転者がステアリングホイール1を操舵中に、温度センサ13の異常が検出された場合のように、操舵補助制御の最中に補正係数Kを変更する場合のように操舵補助力が急変して運転者に違和感を与えることを確実に防止することができる。
As described above, according to the embodiment, after the ignition switch IG is turned off, the temperature sensor abnormality detection process is executed to detect the abnormality of the
なお、上記実施形態において、モータ端子間抵抗Rを算出することにより、(1)式の演算を行ってモータ温度推定値Tmを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ12に直接温度センサを配設して、モータ温度を検出するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、イグニッションスイッチIGがオン状態からオフ状態に反転したときに、温度センサ異常検出処理を実行する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、イグニッションスイッチIGがオフ状態からオン状態に反転したときに温度センサ異常検出処理を実行するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the motor temperature estimated value Tm is calculated by calculating the motor terminal resistance R to calculate the motor temperature estimated value Tm has been described. However, the present invention is not limited to this. A temperature sensor may be provided directly on the
In the above-described embodiment, the case where the temperature sensor abnormality detection process is executed when the ignition switch IG is reversed from the on state to the off state has been described. However, the present invention is not limited to this. The temperature sensor abnormality detection process may be executed when the state is reversed from the off state to the on state.
さらに、上記実施形態においては、強制駆動パターンがデューティ比の振幅が徐々大きくなるように設定されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、デューティ比を一定の振幅で出力するようにしてもよく、要は電動モータ12を回転させることなく、モータ駆動回路18のHブリッジ回路を構成するスイッチング素子の温度上昇させることができれば、任意の強制駆動パターンを適用することができる。
また、上記実施形態においては、温度センサ13の異常検出時に補正係数Kを“0.5”に設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、補正係数Kの値は温度センサ13の異常時でもモータ駆動回路18の温度上昇を回路基板保護開始温度以下に保持できる値に設定すればよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the forced drive pattern is set so that the amplitude of the duty ratio gradually increases has been described. However, the present invention is not limited to this, and the duty ratio is output with a constant amplitude. In short, any forced drive pattern can be applied as long as the temperature of the switching elements constituting the H-bridge circuit of the
In the above embodiment, the case where the correction coefficient K is set to “0.5” when abnormality of the
さらに、上記実施形態においては、電動モータ12としてブラシ付直流モータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、3相ブラシレスモータを適用することもでき、この場合には、モータ駆動回路18をHブリッジ回路に代えて3相インバータ回路を適用し、図3の操舵補助制御処理で、操舵補助電流指令値Irefに基づいてd−q軸電流指令値を算出し、算出したd−q軸電流指令値を2相/3相変換して、3相電流指令値を算出し、算出した3相電流指令値と電動モータ12の3相駆動電流検出値との電流偏差を算出し、算出した電流偏差をPI制御演算処理して3相電圧指令値を算出し、この3相電圧指令値をパルス幅変調してモータ駆動回路18を構成するインバータ回路に供給するようにすればよい。なお、電動モータ12として、4相以上の多相ブラシレスモータを適用する場合には、これに応じた多相インバータ回路を適用すればよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the case where the DC motor with a brush was applied as the
また、上記実施形態においては、自己保持回路として自己保持用スイッチング素子を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、自己保持用リレー回路を適用することもでき、要はマイクロコンピュータ16でオンオフ制御可能なものであれば、任意の構成の自己保持回路を適用することができる。
また、上記実施形態においては、操舵補助機構10をステアリングシャフト2の出力軸2bに配設したコラムアシスト式電動パワーステアリング装置について説明したが、これに限定されるものではなく、ステアリングギヤ機構8のピニオン軸やラック軸に操舵補助機構を装着するピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置やラックアシスト式電動パワーステアリング装置にも本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the case where the self-holding switching element is applied as the self-holding circuit has been described. However, the present invention is not limited to this, and a self-holding relay circuit can be applied. As long as the computer 16 can be turned on and off, a self-holding circuit having an arbitrary configuration can be applied.
In the above embodiment, the column assist type electric power steering apparatus in which the steering assist
1…ステアリンクホイール、2…ステアリングシャフト、3…操舵トルクセンサ、8…ステアリングギヤ機構、12…電動モータ、14…コントローラ、15…車速センサ、16…マイクロコンピュータ、18…モータ駆動回路、19…モータ電流検出回路、20…モータ角速度推定回路、31…入力インタフェース回路、32…中央処理装置、33…ROM、34…EEPROM、35…RAM、36…出力インタフェース回路、SW…自己保持用スイッチング素子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記モータ駆動手段の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の異常を検出する異常検出手段と、該異常検出手段の検出結果が温度検出手段の異常であるときに所定の異常処理を行う異常制御手段とを備え、
前記異常検出手段は、前記モータ駆動手段による前記電動モータの駆動制御が停止している状態で、前記モータ駆動手段を所定駆動パターンで強制的に駆動して前記温度検出手段の温度変化を検出するように構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 Steering torque detecting means for detecting a steering torque transmitted to the steering system, an electric motor for generating a steering assist force for the steering system, and a steering assist for outputting a command value for the electric motor based on the steering torque An electric power steering apparatus comprising: a control unit; and a motor driving unit that controls driving of the electric motor based on a command value output from the steering assist control unit,
A temperature detecting means for detecting the temperature of the motor driving means; an abnormality detecting means for detecting an abnormality of the temperature detecting means; and a predetermined abnormality process when the detection result of the abnormality detecting means is an abnormality of the temperature detecting means. An abnormality control means to perform,
The abnormality detection means detects a temperature change of the temperature detection means by forcibly driving the motor drive means with a predetermined drive pattern in a state where the drive control of the electric motor by the motor drive means is stopped. An electric power steering apparatus characterized by being configured as described above.
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