JP2011195089A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
従来、車両用のパワーステアリング装置には、モータを駆動源とした電動パワーステアリング装置(EPS)があり、このようなEPSは、レイアウト自由度が高く、且つエネルギー消費量が小さいという特徴を有している。そのため、近年では、小型車両から大型車両までの幅広い車種において、その採用が進められている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an electric power steering device (EPS) using a motor as a drive source as a power steering device for a vehicle. Such EPS has a feature that a layout has a high degree of freedom and energy consumption is small. ing. Therefore, in recent years, the adoption has been promoted in a wide range of vehicle types from small vehicles to large vehicles.
さて、従来、EPSでは、そのパワーアシスト制御を実行する電子制御装置(マイコン等)において、数多くの異常判定処理(診断処理)が行なわれている。例えば、マイコンは、CPU及びメモリ(RAM及びROM)、並びに各種の電子回路(A/D変換等)により構成されるが、その起動時(イグニッションON時)には、実行プログラム及びその作業データの格納領域となるメモリが正常であることを確認するためのイニシャルチェックが行なわれる(例えば、特許文献1参照)。また、起動後においても、同マイコン及びその制御下にある各種電子回路が正常に機能しているか否かが監視される。そして、その異常判定処理において、何らかの異常を検知した場合には、速やかにフェールセーフを図ることにより、高い信頼性及び安全性を確保する構成となっている。 Conventionally, in EPS, many abnormality determination processes (diagnostic processes) are performed in an electronic control device (such as a microcomputer) that executes the power assist control. For example, a microcomputer is composed of a CPU, a memory (RAM and ROM), and various electronic circuits (A / D conversion, etc.). When the microcomputer is started up (when the ignition is ON), an execution program and its work data An initial check is performed to confirm that the memory serving as the storage area is normal (see, for example, Patent Document 1). Even after startup, it is monitored whether the microcomputer and various electronic circuits under its control are functioning normally. And in the abnormality determination process, when some abnormality is detected, it is configured to ensure high reliability and safety by promptly fail-safe.
しかしながら、近年、EPSにおいては、より優れた操舵フィーリングの実現を図るべく、様々な補償制御が実行されるようになっており、これに伴うメモリの大容量化によって、上記イニシャルチェックに要する時間が長くなっている。また、起動後の機能チェックは、例えば、パワーアシスト制御を実行するマイコン(メインマイコン)から独立した監視用マイコンを設けることで行なわれるが、この場合、メインマイコンは、その監視用マイコンから送られる試験演算をリアルタイムで実行しなければならない。そして、更に、このような監視用マイコンを含め、新たな監視回路(異常判定回路)を設けることで、メインマイコンには、その監視回路が正常に機能しているか否かを監視する必要性が生ずる等、その異常判定を実行するために要求される処理能力は増大の一途を辿っており、これが製造コストを押し上げる一因にもなっている。 However, in recent years, in EPS, various compensation controls are executed in order to achieve a better steering feeling, and the time required for the initial check is increased due to the increase in the memory capacity associated therewith. Is getting longer. In addition, the function check after activation is performed, for example, by providing a monitoring microcomputer independent of the microcomputer (main microcomputer) that executes power assist control. In this case, the main microcomputer is sent from the monitoring microcomputer. Test calculations must be performed in real time. Further, by providing a new monitoring circuit (abnormality determination circuit) including such a monitoring microcomputer, the main microcomputer needs to monitor whether or not the monitoring circuit functions normally. For example, the processing capability required to execute the abnormality determination has been steadily increasing, and this has also contributed to increase the manufacturing cost.
加えて、数多くの監視回路を設けることで、その構成要素の増加に伴う故障発生率の上昇が顕著になるとともに、ひいては、その多岐にわたる異常判定の実行により、本来、EPSの運用上、何ら影響のない些細な事象をも異常と判定してしまう可能性がある。そして、これが故障としてカウントされることにより、その故障発生率が更に引き上げられる等といった問題を抱えており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。 In addition, by providing a large number of monitoring circuits, the increase in the failure occurrence rate due to the increase in the number of constituent elements becomes remarkable, and as a result, there is no influence on the operation of EPS due to the execution of various abnormality determinations. There is a possibility that even a trivial event without a mark will be judged as abnormal. And since this is counted as a failure, there is a problem that the failure occurrence rate is further raised. In this respect, there is still room for improvement.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、構成簡素且つ信頼性の高い異常判定を行なうことのできる電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can perform abnormality determination with a simple configuration and high reliability.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記アシスト力に対応したモータトルクを発生させるべくモータ制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記モータ制御信号に基づく駆動電力を前記モータに供給する駆動回路とを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータは、二相のモータコイルを有するブラシレスモータであって、前記制御手段は、第1相の前記モータコイルに対して正弦通電を実行する第1系統の制御信号出力手段及び駆動回路と、第2相の前記モータコイルに対して余弦通電を実行する第2系統の制御信号出力手段及び駆動回路とを備え、各制御信号出力手段は、それぞれ独立して電流フィードバック制御を実行することにより対応相についての前記モータ制御信号を生成するとともに、他相における過大な電流偏差の発生を監視することにより異常判定を実行すること、を要旨とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
上記構成によれば、その二系統の制御系に何らかの異常が生じた場合、とりわけ、各制御信号出力手段を構成する電子制御装置(マイコン)において、そのパワーアシスト制御に影響を与えるような異常が生じた場合には、その異常が、必ず、他相の電流偏差に現れることになる。従って、各制御信号出力手段のそれぞれが、他相の電流偏差を相互に監視する、具体的には、その偏差過大の発生を監視することにより、その二系統の制御系の少なくとも何れかに異常が生じたことを検知することができる。その結果、上述のような起動時におけるメモリのイニシャルチェック等、各制御信号出力手段を構成する電子制御装置に関するその他の異常判定制御(監視回路)を廃して、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能になる。そして、これにより、その起動時間の短縮のみならず、各電子制御装置に要求される処理能力が低下することによるコストダウン、及び回路規模の縮小による故障発生率の低減を図ることができる。 According to the above configuration, when any abnormality occurs in the two control systems, particularly in the electronic control device (microcomputer) constituting each control signal output means, there is an abnormality that affects the power assist control. When it occurs, the abnormality always appears in the current deviation of the other phase. Accordingly, each of the control signal output means monitors the current deviation of the other phase mutually, specifically, by monitoring the occurrence of the excessive deviation, the abnormality occurs in at least one of the two control systems. Can be detected. As a result, other abnormality determination control (monitoring circuit) related to the electronic control device constituting each control signal output means, such as the initial check of the memory at the time of startup as described above, is eliminated, and the above-mentioned other-phase current deviation is reduced. It is possible to replace the abnormality determination based on mutual monitoring. As a result, not only the start-up time can be shortened, but also the cost reduction due to a reduction in processing capability required for each electronic control device and the failure occurrence rate due to the reduction in circuit scale can be achieved.
請求項2に記載の発明は、前記各制御信号出力手段が対応相の電流検出に用いる第1の電流センサと、前記各制御信号出力手段が他相の電流検出に用いる第2の電流センサとを独立に設けたこと、を要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a first current sensor used by the control signal output means for detecting a current of a corresponding phase, and a second current sensor used by the control signal output means for detecting a current of another phase; The main point is that they are independently provided.
上記構成によれば、各相の実電流値を検出する過程において生じた異常(電流検出要素を構成する電流センサ本体、及びその信号配線等の異常等)もまた、他相の電流偏差に現れるようになる。従って、その電流検出要素の異常判定についても、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。 According to the above configuration, abnormalities that occur in the process of detecting the actual current value of each phase (abnormalities in the current sensor body constituting the current detection element and its signal wiring, etc.) also appear in the current deviation of other phases. It becomes like this. Therefore, the abnormality determination of the current detection element can be replaced with the abnormality determination based on the mutual monitoring of the other-phase current deviation as described above. As a result, the configuration is further simplified and the reliability is improved. be able to.
請求項3に記載の発明は、前記制御手段には、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出可能な独立した二系統のセンサ信号が入力されるとともに、前記各制御信号出力手段は、対応する前記センサ信号により検出される操舵トルクに基づいて、それぞれが独立して電流指令値を演算すること、を要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, two independent sensor signals capable of detecting a steering torque transmitted to the steering system are input to the control means, and each control signal output means corresponds to The gist is that each independently calculates a current command value based on the steering torque detected by the sensor signal.
上記構成によれば、操舵トルクを検出する過程においてに生じた異常(操舵トルク検出要素を構成するトルクセンサ本体、及びその信号配線等の異常等)もまた、電流偏差として現れるようになる。従って、その操舵トルク検出要素の異常判定についても、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。 According to the above configuration, an abnormality (such as an abnormality in the torque sensor main body constituting the steering torque detection element and its signal wiring) generated in the process of detecting the steering torque also appears as a current deviation. Therefore, the abnormality determination of the steering torque detection element can be replaced with the abnormality determination based on the mutual monitoring of the other-phase current deviation as described above. As a result, the structure can be further simplified and the reliability can be improved. Can be planned.
請求項4に記載の発明は、第1相に対応する前記制御信号出力手段がモータ回転角検出に用いる第1の回転角センサと、第2相に対応する前記制御信号出力手段がモータ回転角検出に用いる第2の回転角センサとを独立に設けたこと、を要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the control signal output means corresponding to the first phase uses the first rotation angle sensor used for detecting the motor rotation angle, and the control signal output means corresponding to the second phase corresponds to the motor rotation angle. The gist is that the second rotation angle sensor used for detection is provided independently.
即ち、二相ブラシレスモータの各相に正弦波通電(正弦通電及び余弦通電)を行うための電流指令値は、そのモータ回転角に応じた値となる。従って、上記構成によれば、そのモータ回転角を検出する過程において生じた異常(モータ回転角検出要素を構成する回転角センサ本体、及び信号配線等の異常等)もまた、他相の電流偏差に現れるようになる。これにより、モータ回転角について検出要素の異常判定についても、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。 That is, the current command value for performing sine wave energization (sine energization and cosine energization) for each phase of the two-phase brushless motor is a value corresponding to the motor rotation angle. Therefore, according to the above-described configuration, an abnormality that occurs in the process of detecting the motor rotation angle (an abnormality in the rotation angle sensor body that constitutes the motor rotation angle detection element, the signal wiring, etc.) To appear. As a result, the abnormality determination of the detection element for the motor rotation angle can be replaced with the abnormality determination based on the mutual monitoring of the other-phase current deviation as described above. As a result, further simplification of the configuration and reliability can be achieved. Improvements can be made.
請求項5に記載の発明は、前記制御手段は、前記異常判定により異常と判定した場合には、前記操舵系にアシスト力を付与するためのパワーアシスト制御を停止すること、を要旨とする。 The gist of the invention described in claim 5 is that the control means stops power assist control for applying assist force to the steering system when it is determined to be abnormal by the abnormality determination.
上記構成によれば、速やかにモータを停止させてフェールセーフを図ることができる。 According to the said structure, a motor can be stopped rapidly and a fail safe can be aimed at.
本発明によれば、構成簡素且つ信頼性の高い異常判定を行なうことが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power steering apparatus which can perform abnormality determination with a simple structure and high reliability can be provided.
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置(EPS)1において、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト3は、コラムシャフト3a、インターミディエイトシャフト3b、及びピニオンシャフト3cを連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド6を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪7の舵角、即ち車両の進行方向が変更されるようになっている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the electric power steering apparatus (EPS) 1 of this embodiment, a
また、EPS1は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのEPSアクチュエータ10と、該EPSアクチュエータ10の作動を制御する制御手段としてのECU11とを備えている。
Further, the
本実施形態のEPSアクチュエータ10は、駆動源であるモータ12が減速機構13を介してコラムシャフト3aと駆動連結された所謂コラム型のEPSアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、減速機構13には、周知のウォーム&ホイールが採用されている。そして、EPSアクチュエータ10は、モータ12の回転を減速してコラムシャフト3aに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
The
一方、ECU11には、トルクセンサ14及び車速センサ15が接続されている。本実施形態では、トルクセンサ14は、コラムシャフト3aの途中に設けられたトーションバー16と、同トーションバー16の捩れに基づいて、ステアリングシャフト3を介して伝達される操舵トルクτを検出可能なセンサ信号(Sa,Sb)を出力する独立した二つのセンサユニット14a,14bとを備えて構成されている。
On the other hand, a torque sensor 14 and a
尚、このようなトルクセンサは、例えば、トーションバー16の捩れに基づき磁束変化を生ずるセンサコア(図示略)の径方向外側に、検出要素となる各センサユニット14a,14bとして、複数個のホールICを配置することにより形成可能である(例えば、特開2003−149062号公報参照)。そして、本実施形態のECU11は、このトルクセンサ14により検出される操舵トルクτ(τ1,τ2)、及び車速センサ15により検出される車速Vに基づいて、EPSアクチュエータ10の駆動源であるモータ12が発生するアシストトルクを制御することにより、そのパワーアシスト制御を実行する。
Such a torque sensor includes, for example, a plurality of Hall ICs as
次に、本実施形態のEPSの電気的構成について説明する。
図2に示すように、本実施形態では、EPSアクチュエータ10の駆動源であるモータ12には、二相のモータコイル12a,12bを有するブラシレスモータが採用されている。そして、ECU11は、その各相に対し、互いの位相が電気角で90°ずれた正弦波通電、即ち正弦通電(sin通電)及び余弦通電(cos通電)を行うことにより、その駆動電力の供給を行う構成となっている。
Next, the electrical configuration of the EPS of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a brushless motor having two-phase motor coils 12 a and 12 b is employed as the
詳述すると、本実施形態のECU11は、第1相のモータコイル12aに対応して設けられた第1系統のマイコン21a及び駆動回路22aと、第2相のモータコイル12bに対応して設けられた第2系統のマイコン21b及び駆動回路22bとを備えている。そして、各駆動回路22a,22bは、その対応するマイコン21a,21bの出力するモータ制御信号に基づいて、それぞれ独立に、その対応する相(対応相)のモータコイル12a,12bに対する正弦波通電を実行する。
More specifically, the
本実施形態では、各駆動回路22a,22bには、4つのスイッチング素子SW1〜SW4をHブリッジ状に接続してなる周知のPWMインバータが採用されている。また、制御信号出力手段としての各マイコン21a,21bと各駆動回路22a,22bとの間には、それぞれプリドライバ23a,23bが介在されており、各マイコン21a,21bの出力するモータ制御信号は、その対応する各プリドライバ23a,23bに入力される。そして、各プリドライバ23a,23bは、その入力されるモータ制御信号に基づいて、上記のように駆動回路22a,22bを構成する各スイッチング素子SW1〜SW4にゲート駆動電圧を印加する。
In the present embodiment, a known PWM inverter formed by connecting four switching elements SW1 to SW4 in an H bridge shape is employed for each of the
即ち、各駆動回路22a,22bは、上記ゲート駆動電圧に応答して各スイッチング素子SW1〜SW4がオン/オフすることにより、上記モータ制御信号に示されたDuty比に基づく電圧を、その対応相のモータコイル12a,12bに印加する。そして、これにより、第1系統のマイコン21a及び駆動回路22a(並びにプリドライバ23a)は、その対応する第1相のモータコイル12aに対する正弦通電を実行し、第2系統のマイコン21b及び駆動回路22b(並びにプリドライバ23b)は、その対応する第2相のモータコイル12bに対する余弦通電を実行する構成となっている。
That is, each of the
さらに詳述すると、図3に示すように、各マイコン21a,21bには、それぞれ、目標アシスト力に対応した基本アシスト制御量Ias*を演算する基本アシスト制御部25a,25bと、その基本アシスト制御量Ias*及びモータ回転角θに応じた各相の電流指令値I_sin*,I_cos*を演算する電流指令値演算部26a,26bとが設けられている。
More specifically, as shown in FIG. 3, each of the
本実施形態では、第1系統のマイコン21aには、上記トルクセンサ14を構成する二つのセンサユニット14a,14bのうち(図1参照)、センサユニット14aが出力するセンサ信号Saが入力されるようになっており、同マイコン21aは、そのセンサ信号Saに基づく操舵トルクτ1を検出する。また、第2系統のマイコン21bには、センサユニット14bが出力するセンサ信号Sbが入力されるようになっており、同マイコン21bは、そのセンサ信号Sbに基づく操舵トルクτ2を検出する。尚、車速Vについては、図示しない車内ネットワーク(CAN)を介して、車速センサ15により検出される共通の値が各マイコン21a,21bに入力される。そして、各基本アシスト制御部25a,25bは、その各マイコン21a,21bにおいて独立に検出された操舵トルクτ(τ1,τ2)、及び車速Vに基づいて、それぞれ独立に、基本アシスト制御量Ias*を演算する。
In the present embodiment, among the two
また、本実施形態のモータ12には、二つの回転角センサ27a,27bが設けられている。そして、各マイコン21a,21bは、これら各回転角センサ27a,27bの出力信号に基づいて、それぞれ独立に、モータ回転角θ(θ1,θ2)を検出する。
The
具体的には、第1系統のマイコン21aは、回転角センサ27aの出力信号に基づきモータ回転角θ1を検出し、第2系統のマイコン21bは、回転角センサ27bが出力するセンサ信号に基づくモータ回転角θ2を検出する。即ち、本実施形態では、回転角センサ27aが第1の回転角センサを構成し、回転角センサ27bが第2の回転角センサを構成する。そして、各電流指令値演算部26a,26bは、上記のように各マイコン21a,21bにおいて独立に演算された基本アシスト制御量Ias*及び独立に検出されたモータ回転角θ(θ1,θ2)に基づいて、それぞれ独立に、モータ12の各相に対する正弦通電及び余弦通電をするための電流指令値I_sin*,I_cos*を演算する。
Specifically, the
更に、図2に示すように、本実施形態では、各相の動力線28a,28bには、それぞれ、電流センサ29a,29bが設けられており、各マイコン21a,21bは、これら各電流センサ29a,29bの出力信号に基づいて、それぞれ独立に、その対応相の実電流値I_sin,I_cosを検出する。そして、各マイコン21a,21bは、その検出される実電流値I_sin,I_cosを、上記各電流指令値演算部26a,26bにおいて演算した電流指令値I_sin*,I_cos*に追従させるべく、それぞれ独立に、その対応相について電流フィードバック制御を実行することにより、当該対応相のモータ制御信号を生成する。
Furthermore, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
詳述すると、図2及び図3に示すように、第1系統のマイコン21aは、第1相のモータコイル12aに対応する動力線28aに設けられた電流センサ29aの出力信号に基づいて、その正弦通電を実行する第1相の実電流値I_sinを検出する。また、マイコン21aにおいて、この実電流値I_sinは、上記電流指令値演算部26aが演算する電流指令値I_sin*とともに減算器30aに入力される。そして、同マイコン21aは、この減算器30aにおいて演算される電流偏差ΔI_sinをF/B制御部31aに入力することにより、その対応する第1相についての電流フィードバック制御を実行する。
Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
具体的には、F/B制御部31aは、入力される電流偏差ΔI_sinに比例ゲインを乗ずることにより得られる比例成分、及び電流偏差ΔI_sinの積分値に積分ゲインを乗ずることにより得られる積分成分を加算することにより、第1相の電圧指令値V_sin*を演算する(PI制御)。そして、マイコン21aは、このF/B制御部31aにおけるフィードバック制御演算の結果である電圧指令値V_sin*をPWM制御出力部32aに入力することにより、その対応する第1相に正弦通電を行うためのモータ制御信号を生成する構成となっている。
Specifically, the F /
同様に、第2系統のマイコン21bは、第2相のモータコイル12bに対応する動力線28bに設けられた電流センサ29bの出力信号に基づいて、その余弦通電を実行する第2相の実電流値I_cosを検出する。また、マイコン21bにおいて、この実電流値I_cosは、上記電流指令値演算部26bが演算する電流指令値I_cos*とともに減算器30bに入力される。そして、同マイコン21bは、この減算器30bにおいて演算される電流偏差ΔI_cosをF/B制御部31bに入力することにより、その対応する第2相についての電流フィードバック制御を実行する。
Similarly, the second-
尚、F/B制御部31bもまた、上記F/B制御部31aと同様、その入力される電流偏差ΔI_cosに比例ゲインを乗ずることにより得られる比例成分、及び電流偏差ΔI_cosの積分値に積分ゲインを乗ずることにより得られる積分成分を加算することにより、第2相の電圧指令値V_cos*を演算する(PI制御)。そして、マイコン21bは、このF/B制御部31bにおけるフィードバック制御演算の結果である電圧指令値V_cos*をPWM制御出力部32bに入力することにより、その対応する第2相に余弦通電を行うためのモータ制御信号を生成する構成となっている。
The F /
(異常判定)
次に、本実施形態のEPSにおける異常判定の態様について説明する。
図2に示すように、本実施形態では、各相の動力線28a,28bには、それぞれ、上記各電流センサ(第1の電流センサ)29a,29bとは独立に、第2の電流センサ35a,35bが設けられている。そして、各マイコン21a,21bは、これら第2の電流センサ35a,35bの出力信号に基づいて、それぞれ、他相の実電流値I_sin´,I_cos´を独立に検出する。
(Abnormality judgment)
Next, an aspect of abnormality determination in the EPS of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
また、各マイコン21a,21bは、これら第2の電流センサ35a,35bにより検出される実電流値I_sin´,I_cos´に基づいて、他相の電流偏差(ΔI_sin´,ΔI_cos´)を演算する。そして、その他相の電流偏差を相互に監視することにより、それぞれ独立して、その異常判定を実行する。
The
即ち、各マイコン21a,21bによる電流指令値I_sin*,I_cos*の演算方法は同一であり、且つその基礎となる状態量(操舵トルクτ)の検出対象物(トーションバー16の捩れ)も共通であることから、何らかの異常がない限り、両者の演算結果もまた同一となる。従って、各マイコン21a,21bの何れか一方において、通常時には生じ得ない過大な電流偏差が発生した場合には、上記のように構成された第1系統の制御系及び第2系統の制御系の何れかに何らかの異常が生じたものと判定することができる。そして、本実施形態では、このような異常が検知された場合には、速やかに、そのパワーアシスト制御を停止して、フェールセーフを図る構成となっている。
That is, the calculation methods of the current command values I_sin * and I_cos * by the
詳述すると、図2及び図3に示すように、第2相のモータコイル12bに対応する動力線28bには、同第2相を対応相とする第2系統のマイコン21bがその電流検出に用いる上記第1の電流センサ29bとは独立に、第2の電流センサ35bが設けられている。そして、第1系統のマイコン21aは、その第2の電流センサ35bの出力信号に基づいて、他相となる第2相の実電流値I_cos´を検出する。
More specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
マイコン21aにおいて、この第2の実電流値I_cos´は、上記電流指令値演算部26aが演算する第2相の電流指令値I_cos*とともに減算器36aに入力され、更に、同減算器36aの演算する電流偏差ΔI_cos´は、異常判定部37aへと入力される。そして、異常判定部37aは、その他相の電流偏差ΔI_cos´が通常時には取り得ない過大な値となっているか否か、具体的には、当該電流偏差ΔI_cos´が所定の閾値(Ith)を超えるか否かを判定することにより、その異常判定を実行する。
In the
同様に、第1相のモータコイル12aに対応する動力線28aには、同第1相を対応相とする第1系統のマイコン21aがその電流検出に用いる上記第1の電流センサ29aとは独立に、第2の電流センサ35aが設けられている。そして、第2系統のマイコン21bは、その第2の電流センサ35bの出力信号に基づいて、他相となる第1相の実電流値I_sin´を検出する。
Similarly, the
マイコン21bにおいて、この第1の実電流値I_sin´は、上記電流指令値演算部26bが演算する第1相の電流指令値I_sin*とともに減算器36bに入力され、更に、同減算器36bの演算する電流偏差ΔI_sin´は、異常判定部37bへと入力される。そして、異常判定部37bは、その他相の電流偏差ΔI_sin´が通常時には取り得ない過大な値となっているか否か、具体的には、当該電流偏差ΔI_sin´が所定の閾値(Ith)を超えるか否かを判定することにより、その異常判定を実行する。
In the
また、本実施形態では、上記各異常判定部37a,37bは、上記異常判定により異常と判定(検知)した場合には、第1系統のマイコン21aに設けられたPWM制御出力部32a及び第2系統のマイコン21bに設けられたPWM制御出力部32bの双方に、異常が生じた旨を示す異常検知信号Strを出力する。尚、本実施形態では、他相側のPWM制御出力部に対する異常検知信号Strの出力は、各マイコン21a,21bが相互に行う状態信号の送信というかたちで実行される。そして、本実施形態では、その異常検知信号Strの入力に基づいて、各PWM制御出力部32aがモータ12を停止すべき旨のモータ制御信号の出力することにより、そのパワーアシスト制御が停止されるようになっている。
Further, in the present embodiment, when each
即ち、図4のフローチャートに示すように、本実施形態の各マイコン21a,21bは、他相において過大な電流偏差が生じているか否かを判定し(ステップ101)、当該過大な電流偏差が生じている場合(ステップ101:YES)には、他系統のマイコンに対し、異常の発生を示す状態信号として、異常検知信号Strを出力する(ステップ102)。そして、そのパワーアシスト制御を停止すべく、モータ制御信号の出力モードを移行する(ステップ103)。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 4, each
一方、上記ステップ101において、他相側に過大な電流偏差が生じていないと判定した場合(ステップ101:NO)、続いて他系統のマイコンから上記異常検知信号Strの入力があるか否かを判定する(ステップ104)。そして、当該異常検知信号Strの入力がある場合(ステップ104:YES)には、そのパワーアシスト制御を停止すべく、モータ制御信号の出力モードを移行する(ステップ103)。
On the other hand, when it is determined in
そして、上記ステップ104において、異常検知信号Strの入力がない場合(ステップ104:NO)には、正常であると判定して、そのパワーアシスト制御を継続すべく、通常モードでのモータ制御信号の出力を実行する(ステップ105)。
In
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
(1)モータ12には、二相のモータコイル12a,12bを有するブラシレスモータが採用される。また、ECU11は、第1相のモータコイル12aに対して正弦通電を実行する第1系統のマイコン21a及び駆動回路22aと、第2相のモータコイル12bに対して余弦通電を実行する第2系統のマイコン21b及び駆動回路22bとを備える。そして、各マイコン21a,21bは、それぞれが独立に、その対応相について電流フィードバック制御を実行することにより当該対応相のモータ制御信号を生成するとともに、他相における過大な電流偏差ΔI_sin´,ΔI_cos´の発生を監視することにより異常判定を実行する。
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) The
上記構成によれば、その二系統の制御系に何らかの異常が生じた場合、とりわけ、各マイコン21a,21bにおいてパワーアシスト制御に影響を与えるような異常が生じた場合には、その異常が、必ず、他相の電流偏差に現れることになる。そして、各マイコン21a,21bのそれぞれが、他相の電流偏差ΔI_sin´,ΔI_cos´を相互に監視する、具体的には、その偏差過大の発生を監視することにより、その二系統の制御系の少なくとも何れかに異常が生じたことを検知することができる。その結果、上述のような起動時におけるメモリのイニシャルチェック等、各マイコン21a,21bに関するその他の異常判定制御(監視回路)を廃して、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能になる。そして、これにより、その起動時間の短縮のみならず、各マイコン21a,21bに要求される処理能力が低下することによるコストダウン、及び回路規模の縮小による故障発生率の低減を図ることができる。
According to the above configuration, when any abnormality occurs in the two control systems, particularly when an abnormality that affects the power assist control occurs in each of the
(2)各相の動力線28a,28bには、それぞれ、各マイコン21a,21bが対応相の電流検出に用いる第1の電流センサ29a,29bとは独立に、他相の電流検出に用いる第2の電流センサ35a,35bが設けられる。
(2) The
上記構成によれば、各相の実電流値(I_sin,I_cos,I_sin´,I_cos´)を検出する過程において生じた異常(電流検出要素を構成する電流センサ本体、及びその信号配線等の異常等)もまた、他相の電流偏差に現れるようになる。従って、その電流検出要素の異常判定についても、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。 According to the above configuration, an abnormality (an abnormality in the current sensor main body constituting the current detection element and its signal wiring, etc.) generated in the process of detecting the actual current value (I_sin, I_cos, I_sin ′, I_cos ′) of each phase ) Also appears in the current deviation of the other phase. Therefore, the abnormality determination of the current detection element can be replaced with the abnormality determination based on the mutual monitoring of the other-phase current deviation as described above. As a result, the configuration is further simplified and the reliability is improved. be able to.
(3)各マイコン21a,21bは、トルクセンサ14から入力される独立した二系統のセンサ信号Sa,Sbに基づいて、それぞれ独立に操舵トルクτ1,τ2を検出する。そして、その操舵トルクτ(τ1,τ2)に基づいて、目標アシスト力に相当する電流指令値I_sin*,I_cos*を演算する。
(3) Each of the
上記構成によれば、操舵トルクτ(τ1,τ2)を検出する過程において生じた異常(操舵トルク検出要素を構成するトルクセンサ14、及びその信号配線等の異常等)もまた、電流偏差として現れるようになる。従って、その操舵トルク検出要素の異常判定についても、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。 According to the above configuration, an abnormality (an abnormality in the torque sensor 14 constituting the steering torque detection element and its signal wiring, etc.) generated in the process of detecting the steering torque τ (τ1, τ2) also appears as a current deviation. It becomes like this. Therefore, the abnormality determination of the steering torque detection element can be replaced with the abnormality determination based on the mutual monitoring of the other-phase current deviation as described above. As a result, the structure can be further simplified and the reliability can be improved. Can be planned.
(4)トルクセンサ14は、コラムシャフト3aの途中に設けられたトーションバー16と、同トーションバー16の捩れ、即ちステアリングシャフト3を介して伝達される操舵トルクτを検出可能なセンサ信号Sa,Sbを出力する独立した二つのセンサユニット14a,14bとを備える。
(4) The torque sensor 14 includes a torsion bar 16 provided in the middle of the
即ち、トーションバーを含むトルクセンサの機械的構成は、極めて堅牢である場合が多い。従って、その電気的構成のみを二重系としたトルクセンサを用いることで、信頼性を確保しつつ、その構成を簡素化することができる。 That is, the mechanical configuration of the torque sensor including the torsion bar is often extremely robust. Therefore, by using a torque sensor having only a double electrical configuration, the configuration can be simplified while ensuring reliability.
(5)モータ12には、二つの回転角センサ27a,27bが設けられる。そして、各マイコン21a,21bは、これら各回転角センサ27a,27bの出力信号に基づいて、それぞれ独立に、モータ回転角θ(θ1,θ2)を検出する。
(5) The
即ち、各相の電流指令値I_sin*,I_cos*は、基本アシスト制御量Ias*及びモータ回転角θに基づき演算される。従って、上記構成によれば、モータ回転角θ(θ1,θ2)を検出する過程において生じた異常(モータ回転角検出要素を構成する回転角センサ本体、及び信号配線等の異常等)もまた、他相の電流偏差に現れるようになる。これにより、モータ回転角について検出要素の異常判定についても、上記のような他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定に代えることが可能となり、その結果、更なる構成の簡素化及び信頼性の向上を図ることができる。 That is, the current command values I_sin * and I_cos * for each phase are calculated based on the basic assist control amount Ias * and the motor rotation angle θ. Therefore, according to the above configuration, abnormalities that occur in the process of detecting the motor rotation angle θ (θ1, θ2) (such as abnormalities in the rotation angle sensor main body and the signal wiring constituting the motor rotation angle detection element) are also obtained. It appears in the current deviation of the other phase. As a result, the abnormality determination of the detection element for the motor rotation angle can be replaced with the abnormality determination based on the mutual monitoring of the other-phase current deviation as described above. As a result, further simplification of the configuration and reliability can be achieved. Improvements can be made.
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を所謂コラム型のEPSに具体化した。しかし、これに限らず、所謂ピニオン型やラックアシスト型のEPSに具体化してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the present invention is embodied in a so-called column type EPS. However, the present invention is not limited to this, and a so-called pinion type or rack assist type EPS may be used.
・上記実施形態では、各相の動力線28a,28bには、それぞれ、各マイコン21a,21bが対応相の電流検出に用いる第1の電流センサ29a,29bとは独立に、他相の電流検出に用いる第2の電流センサ35a,35bが設けられることとした。しかし、これに限らず、例えば、別途電流センサの異常検知手段が存在する等、その正常な電流検出が担保される場合には、各相の動力線28a,28bに設ける電流センサをそれぞれ一つとする。即ち、第2の電流センサを廃して、各マイコン21a,21bが、各相の実電流値I_sin,I_cosとして共通の値を用いる構成としてもよい。このような構成としても、各相において独立した電流フィードバック制御を実行し、及び他相電流偏差の相互監視に基づく異常検出を行うことが可能である。
In the above-described embodiment, the
・上記実施形態では、操舵トルクτを検出可能なセンサ信号Sa,Sbを出力する独立した2つのセンサユニット14a,14bを備えたトルクセンサ14を使用し、各マイコン21a,21bは、その対応する各センサ信号Sa,Sbに基づいて、それぞれ独立に操舵トルクτ1,τ2を検出することとした。しかし、これに限らず、独立した2つのトルクセンサを設けて、それぞれの信号を対応する各マイコンに入力する構成としてもよい。またに、操舵トルク検出の信頼性が担保されるならば、各マイコン21a,21bが操舵トルクτとして共通の値を用いる構成としてもよい。
In the above embodiment, the torque sensor 14 including the two
・上記実施形態では、モータ12には、二つの回転角センサ27a,27bが設けられ、各マイコン21a,21bは、これら各回転角センサ27a,27bの出力信号に基づいて、それぞれ独立に、モータ回転角θ(θ1,θ2)を検出することとした。しかし、これに限らず、そのモータ回転角検出の信頼性が担保されるならば、各マイコン21a,21bがモータ回転角θとして共通の値を用いる構成としてもよい。
In the above embodiment, the
尚、他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定をもってシステム全体の異常を判定するならば、上記実施形態に示されるような構成とすることが望ましい。即ち、各マイコン21a,21bが対応相の電流検出に用いる第1の電流センサ29a,29bとは独立に、他相の電流検出に用いる第2の電流センサ35a,35bを設ける。また、各マイコン21a,21bが、それぞれ独立して操舵トルクτ(τ1,τ2)及びモータ回転角θ(θ1,θ2)を検出可能な構成とする。そして、これにより、そのパワーアシスト制御を実行するための電流フィードバック演算及び他相電流偏差の相互監視に基づく異常判定についての制御系を各相毎に独立した二重系とする(図2及び図3参照)。
Note that, if an abnormality of the entire system is determined by abnormality determination based on mutual monitoring of other-phase current deviations, it is desirable to adopt a configuration as shown in the above embodiment. That is, the
このような構成とすることで、アシスト力付与を実行する上で主要となる構成に生じた異常は、全て電流偏差として現れることになる。その結果、その他の異常判定制御(監視回路)を廃止して構成簡素を図りつつ、高い信頼性を確保することができるようになる。 By setting it as such a structure, all the abnormality which arose in the structure which becomes main in performing assist force provision will appear as an electric current deviation. As a result, it is possible to secure high reliability while simplifying the configuration by eliminating other abnormality determination control (monitoring circuit).
次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を記載する。
(イ)請求項3に記載の電動パワーステアリング装置において、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づき前記操舵トルクを検出可能な独立した二系統のセンサ信号を出力するトルクセンサを備えること、を特徴とする電動パワーステアリング装置。即ち、トーションバーを含むトルクセンサの機械的構成は、極めて堅牢である場合が多い。従って、その電気的構成のみを二重系としたトルクセンサを用いることで、信頼性を確保しつつ、その構成を簡素化することができる。
Next, technical ideas that can be grasped from the above embodiments will be described.
(A) The electric power steering apparatus according to
1…電動パワーステアリング装置(EPS)、2…ステアリング、3…ステアリングシャフト、10…EPSアクチュエータ、11…ECU、12…モータ、12a,12b…モータコイル、14…トルクセンサ、14a,14b…センサユニット、16…トーションバー、21a,21b…マイコン、22a,22b…駆動回路、23a,23b…プリドライバ、25a,25b…基本アシスト制御部、26a,26b…電流指令値演算部、27a,27b…回転角センサ、28a,28b…動力線、29a,29b…第1の電流センサ、30a,30b…減算器、31a,31b…F/B制御部、32a,32b…PWM制御出力部、35a,35b…第2の電流センサ、36a,36b…減算器、37a,37b…異常判定部、Sa,Sb…センサ信号、τ(τ1,τ2)…操舵トルク、θ(θ1,θ2)…モータ回転角、Ias*…基本アシスト制御量、I_sin*,I_cos*…電流指令値、I_sin,I_cos,I_sin´,I_cos´…実電流値、ΔI_sin,ΔI_cos,ΔI_sin´,ΔI_cos´…電流偏差、Str…異常検知信号。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記モータは、二相のモータコイルを有するブラシレスモータであって、
前記制御手段は、第1相の前記モータコイルに対して正弦通電を実行する第1系統の制御信号出力手段及び駆動回路と、第2相の前記モータコイルに対して余弦通電を実行する第2系統の制御信号出力手段及び駆動回路とを備え、
各制御信号出力手段は、それぞれ独立して電流フィードバック制御を実行することにより対応相について前記モータ制御信号を生成するとともに、他相における過大な電流偏差の発生を監視することにより異常判定を実行すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering force assisting device for applying an assist force to the steering system using a motor as a drive source; and a control means for controlling the operation of the steering force assisting device, wherein the control means generates a motor torque corresponding to the assist force. In an electric power steering apparatus comprising: a control signal output means for outputting a motor control signal to be generated; and a drive circuit for supplying drive power based on the motor control signal to the motor.
The motor is a brushless motor having a two-phase motor coil,
The control means includes a control signal output means and a drive circuit of a first system for executing sine energization for the first phase motor coil, and a second for performing cosine energization for the second phase motor coil. System control signal output means and drive circuit,
Each control signal output means performs the current feedback control independently to generate the motor control signal for the corresponding phase, and performs abnormality determination by monitoring the occurrence of an excessive current deviation in the other phase. thing,
An electric power steering device.
前記各制御信号出力手段が対応相の電流検出に用いる第1の電流センサと、前記各制御信号出力手段が他相の電流検出に用いる第2の電流センサとを独立に設けたこと、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
A first current sensor used by each control signal output means for detecting a current of a corresponding phase; and a second current sensor used by each control signal output means for detecting a current of another phase;
An electric power steering device.
前記制御手段には、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出可能な独立した二系統のセンサ信号が入力されるとともに、
前記各制御信号出力手段は、対応する前記センサ信号により検出される操舵トルクに基づいて、それぞれが独立して電流指令値を演算すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 1 or 2,
Two independent sensor signals that can detect steering torque transmitted to the steering system are input to the control means,
Each of the control signal output means independently calculates a current command value based on the steering torque detected by the corresponding sensor signal;
An electric power steering device.
第1相に対応する前記制御信号出力手段がモータ回転角検出に用いる第1の回転角センサと、第2相に対応する前記制御信号出力手段がモータ回転角検出に用いる第2の回転角センサとを独立に設けたこと、を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 3,
The first rotation angle sensor used by the control signal output means corresponding to the first phase to detect the motor rotation angle, and the second rotation angle sensor used by the control signal output means corresponding to the second phase to detect the motor rotation angle. And an electric power steering device characterized by being provided independently.
前記制御手段は、前記異常判定により異常と判定した場合には、前記操舵系にアシスト力を付与するためのパワーアシスト制御を停止すること、
を特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to any one of claims 1 to 4,
The control means stops power assist control for applying assist force to the steering system when it is determined abnormal by the abnormality determination;
An electric power steering device.
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