JP2013199256A - 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。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
車両において運転者の操舵をアシスト(補助)する装置として、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、2参照)。電動パワーステアリング装置では、トルクセンサによって操舵トルクを検出し、操舵トルクに基づいてモータを駆動させている。
An electric power steering device is known as a device for assisting (assisting) a driver's steering in a vehicle (see, for example,
ここで、従来の電動パワーステアリング装置では、トルクセンサの故障を検知し確認した場合、モータによるアシストを停止させ、セルフステアを防止している。そうすると、運転者が大きな操舵力を要する状態となるため、運転者へのステアリング操作の負担が大きくなってしまう。 Here, in the conventional electric power steering apparatus, when a failure of the torque sensor is detected and confirmed, the assist by the motor is stopped to prevent self-steering. If it does so, since it will be in the state where a driver | operator requires big steering force, the burden of the steering operation to a driver | operator will become large.
そこで、本発明は、トルクセンサの故障を検知した場合においても、ステアリング操作の負担を軽減する電動パワーステアリング装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that reduces the burden of steering operation even when a torque sensor failure is detected.
前記課題を解決するための手段として、本発明は、ステアリングホイールと一体で回転するステアリングシャフトと、中間シャフトと、前記ステアリングシャフト及び前記中間シャフトを連結すると共に捩れ可能であるトーションバーと、操舵輪と接続されると共に車幅方向において往復自在である車幅方向軸と、前記中間シャフトの回転運動を前記車幅方向軸の直線運動に変換する変換機構と、操舵力をアシストするアシスト力を発生するモータと、前記トーションバーで発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ステアリングシャフトの蛇角を検出する蛇角センサと、前記トルクセンサの正常/故障を判定する故障判定手段と、前記トルクセンサの検出する操舵トルクに基づいてトルク目標電流を算出するトルク目標電流算出手段と、前記蛇角センサの検出する舵角に基づいて舵角目標電流を算出する舵角目標電流算出手段と、トルク目標電流又は舵角目標電流に従って、前記モータに出力する目標電流を制御する出力制御手段と、を備え、車両に搭載される電動パワーステアリング装置であって、前記出力制御手段は、前記故障判定手段が前記トルクセンサは正常であると判定した場合、トルク目標電流に従って目標電流を制御するトルク制御モードを実行し、前記故障判定手段が前記トルクセンサは故障していると判定した場合、舵角目標電流に従って目標電流を制御する舵角制御モード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である。 As means for solving the problems, the present invention provides a steering shaft that rotates integrally with a steering wheel, an intermediate shaft, a torsion bar that connects the steering shaft and the intermediate shaft, and is twistable, and a steering wheel. A vehicle width direction axis that is connected to and reciprocating in the vehicle width direction, a conversion mechanism that converts the rotational movement of the intermediate shaft into a linear movement of the vehicle width direction axis, and an assist force that assists the steering force are generated A motor for detecting the steering torque generated by the torsion bar, a horn angle sensor for detecting the horn angle of the steering shaft, a failure determination means for determining normality / failure of the torque sensor, and the torque Torque target current calculation that calculates the torque target current based on the steering torque detected by the sensor A steering angle target current calculation means for calculating a steering angle target current based on the steering angle detected by the steering angle sensor, and a target current output to the motor according to the torque target current or the steering angle target current. Output control means, and an electric power steering device mounted on a vehicle, wherein the output control means determines that the target current according to the torque target current when the failure determination means determines that the torque sensor is normal. A torque control mode for controlling the target current, and when the failure determination means determines that the torque sensor has failed, a steering angle control mode for controlling the target current according to the steering angle target current is executed. This is an electric power steering device.
このような構成によれば、出力制御手段が、故障判定手段がトルクセンサは故障していると判定した場合、舵角目標電流に従って目標電流を制御する舵角制御モードを実行する。これにより、トルクセンサの故障を検知した場合においても、ステアリング操作の負担を軽減できる。 According to such a configuration, when the output control unit determines that the torque sensor has failed, the output control unit executes the steering angle control mode in which the target current is controlled according to the steering angle target current. Thereby, even when a failure of the torque sensor is detected, the burden of the steering operation can be reduced.
また、前記電動パワーステアリング装置において、前記舵角目標電流の限界値である舵角目標電流限界値を設定する舵角目標電流限界値設定手段を備え、前記舵角目標電流限界値設定手段は、前記故障判定手段が前記トルクセンサから故障信号を検知すると、舵角目標電流限界値を漸増させ、前記故障判定手段は、前記トルクセンサから故障信号を検知した場合に前記トルクセンサは故障していると判定し、漸増する舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値に到達した場合に前記トルクセンサの故障を確定することが好ましい。 In the electric power steering device, the steering angle target current limit value setting means for setting a steering angle target current limit value that is a limit value of the steering angle target current is provided, and the steering angle target current limit value setting means includes: When the failure determination means detects a failure signal from the torque sensor, the steering angle target current limit value is gradually increased. When the failure determination means detects a failure signal from the torque sensor, the torque sensor has failed. It is preferable that the torque sensor failure be determined when the gradually increasing steering angle target current limit value reaches a predetermined steering angle target current limit value.
このような構成によれば、故障判定手段は、トルクセンサから故障信号を検知した場合にトルクセンサは故障していると判定し、漸増する舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値に到達した場合に前記トルクセンサの故障を確定する。これにより、トルクセンサの故障検知と、トルクセンサの故障確定との間に所定時間を形成できる。 According to such a configuration, the failure determination means determines that the torque sensor has failed when a failure signal is detected from the torque sensor, and the steering angle target current limit value that gradually increases is a predetermined steering angle target current limit value. Is reached, the torque sensor failure is determined. Thereby, a predetermined time can be formed between the failure detection of the torque sensor and the failure confirmation of the torque sensor.
このように、舵角目標電流限界値を漸増させることにより、トルク制御モードから舵角制御モードに移行する際、舵角目標電流(目標電流)の急峻な増加、または、過大な舵角目標電流(目標電流)の出力を防止できる。また、トルクセンサの故障検知と、トルクセンサの故障判定(故障確定)との間に所定時間を形成することにより、ノイズ等による瞬時なトルク信号(操舵トルク)の異常に対するトルクセンサの故障の誤確定を防止できる。 Thus, by gradually increasing the rudder angle target current limit value, when shifting from the torque control mode to the rudder angle control mode, the steering angle target current (target current) increases rapidly or excessively. (Target current) output can be prevented. In addition, by forming a predetermined time between the failure detection of the torque sensor and the failure determination (failure determination) of the torque sensor, an error in the failure of the torque sensor with respect to an instantaneous torque signal (steering torque) abnormality due to noise or the like. Confirmation can be prevented.
また、前記電動パワーステアリング装置において、前記舵角目標電流限界値設定手段は、舵角目標電流限界値が漸増する割合を、前記舵角センサの検出する舵角に基づいて算出される舵角速度が高くなるにつれて、大きくすることが好ましい。 Further, in the electric power steering apparatus, the steering angle target current limit value setting means may calculate a rate at which the steering angle target current limit value gradually increases based on a steering angle detected by the steering angle sensor. Increasing the height is preferable.
このような構成によれば、舵角目標電流限界値設定手段は、舵角目標電流限界値が漸増する割合を、舵角速度が高くなるにつれて、大きくするので、トルクセンサの故障検知から故障判定(故障確定)との間の所定時間を可変できる。
すなわち、舵角速度が高い場合、所定時間が短くなり、トルク制御モードから舵角制御モードに早期に移行する。一方、舵角速度が低い場合、所定時間が長くなり、舵角目標電流限界値が緩やかに上昇するので、舵角目標電流が緩やかに上昇し易くなる。
According to such a configuration, the steering angle target current limit value setting means increases the rate at which the steering angle target current limit value gradually increases as the steering angular speed increases. It is possible to vary the predetermined time between failure confirmation).
That is, when the steering angular velocity is high, the predetermined time is shortened, and the torque control mode is shifted to the steering angle control mode at an early stage. On the other hand, when the rudder angular velocity is low, the predetermined time becomes longer and the rudder angle target current limit value rises gently, so that the rudder angle target current easily rises gently.
また、前記電動パワーステアリング装置において、前記トルク目標電流の限界値であるトルク目標電流限界値を設定するトルク目標電流限界値設定手段を備え、前記トルク目標電流限界値設定手段は、前記故障判定手段が前記トルクセンサから故障信号を検知した場合、トルク目標電流限界値を0にすることが好ましい。 The electric power steering apparatus further includes torque target current limit value setting means for setting a torque target current limit value that is a limit value of the torque target current, wherein the torque target current limit value setting means is the failure determination means. When a failure signal is detected from the torque sensor, the torque target current limit value is preferably set to zero.
このような構成によれば、トルク目標電流限界値設定手段は、故障判定手段がトルクセンサから故障信号を検知した場合、トルク目標電流限界値を0にする。これにより、トルク目標電流も0となり、セルフステアが防止される。 According to such a configuration, the torque target current limit value setting means sets the torque target current limit value to 0 when the failure determination means detects a failure signal from the torque sensor. As a result, the torque target current is also zero and self-steering is prevented.
また、前記電動パワーステアリング装置において、前記舵角目標電流算出手段は、前記舵角制御モードの実行中、前記舵角センサの検出する舵角に基づいて算出される舵角速度が高くなるにつれて、舵角目標電流が大きくなるように補正することが好ましい。 Further, in the electric power steering apparatus, the steering angle target current calculation means is configured to increase the steering angle speed calculated based on the steering angle detected by the steering angle sensor during execution of the steering angle control mode. It is preferable to correct the angle target current so as to increase.
このような構成によれば、舵角目標電流算出手段は、舵角制御モードの実行中、舵角速度が高くなるにつれて、舵角目標電流が大きくなるように補正する。これにより、舵角目標電流が適切な大きさとなる。 According to such a configuration, the steering angle target current calculation unit corrects the steering angle target current to increase as the steering angular speed increases during execution of the steering angle control mode. Thereby, the steering angle target current becomes an appropriate magnitude.
また、前記電動パワーステアリング装置において、前記車両の速度を検出する車速センサを備え、前記舵角目標電流算出手段は、前記舵角制御モードの実行中、前記車速センサの検出する前記車両の速度が高くなるにつれて、舵角目標電流が小さくなるように補正することが好ましい。 The electric power steering apparatus may further include a vehicle speed sensor that detects the speed of the vehicle, and the steering angle target current calculation unit may detect the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor during execution of the steering angle control mode. It is preferable to correct so that the steering angle target current becomes smaller as it becomes higher.
このような構成によれば、舵角目標電流算出手段は、舵角制御モードの実行中、車両の速度が高くなるにつれて、舵角目標電流が小さくなるように補正する。これにより、舵角目標電流が適切な大きさとなる。 According to such a configuration, the steering angle target current calculation means corrects the steering angle target current so that it decreases as the vehicle speed increases during execution of the steering angle control mode. Thereby, the steering angle target current becomes an appropriate magnitude.
本発明によれば、トルクセンサの故障を検知した場合においても、ステアリング操作の負担を軽減する電動パワーステアリング装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the failure of a torque sensor is detected, the electric power steering apparatus which reduces the burden of steering operation can be provided.
本発明の一実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
≪電動パワーステアリング装置の構成≫
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置1は、車両に搭載されると共に、操舵輪である前輪Wを操舵する装置である。
≪Configuration of electric power steering device≫
The electric
電動パワーステアリング装置1は、ラック軸41にアシスト力を付与するラックアシスト式で構成されている。
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングシャフト11と、ピニオンシャフト21(中間シャフト)と、トーションバー31と、ラック軸41(車幅方向軸)と、モータ51と、トルクセンサ61と、舵角センサ62と、レゾルバ63と、システム全体を制御するECU100(Electronic Control Unit)と、を備えている。
The electric
The electric
<ステアリングシャフト>
ステアリングシャフト11は、車体に対して回転自在に支持されると共に、その上端部に運転者が操作するステアリングホイール12が固定されている。そして、ステアリングシャフト11は、ステアリングホイール12と一体で回転するようになっている。
なお、ステアリングシャフト11は、複数に分割され、複数の分割ステアリングシャフトが自在継手(十字軸ジョイント)で連結された構成でもよい。ピニオンシャフト21についても同様である。
<Steering shaft>
The
The
<ピニオンシャフト>
ピニオンシャフト21は、車体に対して回転自在に支持されると共に、その下端部にピニオン22が形成されている。ピニオン22は、後記するラック42と噛合しており、ラック42とで、ピニオンシャフト21の回転運動を車幅方向におけるラック軸41の往復運動(直線運動)に変換するラック・ピニオン機構(変換機構)を構成している。ただし、変換機構は、ラック・ピニオン機構の他、ボール・ナット機構でもよい。
<Pinion shaft>
The
<トーションバー>
トーションバー31は、ステアリングシャフト11の下端部とピニオンシャフト21の上端部とを連結している。そして、トーションバー31は、ステアリングホイール12から入力される運転者の操舵力、操舵速度(舵角速度)に対応して、捩れ可能に構成され、捩れ量に対応した操舵トルク(Nm)を発生するようになっている。なお、トーションバー31は、太さ、長さ、材質等を適宜に変更することで、捩れ可能に構成される。
<Torsion bar>
The
<ラック軸>
ラック軸41は、車幅方向に延びると共に車体に対して車幅方向で往復運動自在に設けられており、その両端は、タイロッド、ナックルアーム(図示しない)を介して操舵輪である前輪Wに接続されている。ラック軸41にはラック42が形成されており、ラック42にはピニオン22が噛合しており、ピニオン22の回転方向及び回転角(回転量)に対応して、ラック軸41が往復運動し、前輪Wにおける舵角(前輪舵角)が可変するようになっている。
<Rack shaft>
The
<モータ>
モータ51は、運転者が前輪Wを操舵するためにステアリングホイール12に入力する操舵力をアシストするアシスト力を発生する電動機である。そして、モータ51の発生したアシスト力は、本実施形態では、ラック軸41に入力(付与)されるようになっている。このようにアシスト力が入力されると、運転者がステアリングホイール12に入力する操舵力が減少し、ステアリング操作の負担が軽減される。
<Motor>
The
さらに具体的に説明すると、モータ51は、例えば、ブラシレスモータで構成されると共に、その中心軸上にラック軸41が挿通される中空部を有する中空型で構成され、径方向内側に配置され前記中空部を有する円筒状のロータと、ロータの径方向外側で同中心的に配置されたステータと、ステータのティースに装着されると共にU相用、V相用、W相用に振り分けられたコイルと、を備えている。そして、ECU100から前記コイルに三相交流が供給されると、その電流の大きさ・向きに対応してロータが回転して、モータ51でアシスト力が発生し、アシスト力がボールねじ機構を介してラック軸41に入力されるようになっている。
More specifically, the
ボールねじ機構は、ロータから動力(アシスト力)が入力されることで回転するボールねじ軸と、ボールねじ軸が螺合すると共にラック軸41と一体であり、ボールねじ軸の回転角に対応して車幅方向で往復運動するボールねじナットと、を備えて構成されている。
ただし、モータ51は中空型に限定されず、また、ボールねじ機構に限定されず、その他の機構によって、モータ51で発生したアシスト力をラック軸41に伝達する構成としてよい。
The ball screw mechanism is integrated with the
However, the
<トルクセンサ>
トルクセンサ61は、トーションバー31で発生している操舵トルクを検出し、ECU100に出力するセンサである。
このようなトルクセンサ61は、例えば、ステアリングシャフト11とピニオンシャフト21との周方向における回転変位(相対位置)を検出し、回転変位に基づいて操舵トルクを算出するセンサで構成される。なお、前記回転変位は、トーションバー31の捩れ量に対応して可変する。
<Torque sensor>
The
Such a
具体的には、トルクセンサ61は、例えば、非接触の磁気検出型で構成され、ステアリングシャフト11に固定されステアリングシャフト11と一体である環状の磁石と、ピニオンシャフト21に固定されピニオンシャフト21と一体であると共に、前記磁石の生起する磁束密度の周方向における変化を検出する磁気検出素子(磁気抵抗素子)と、磁気検出素子の検出信号に基づいて操舵トルクを算出すると共に操舵トルクに対応したトルク信号(電圧、電気信号)に変換するマイコン(図4、矢印A1参照)と、を備えて構成される。なお、図4のマップは、事前試験等により求められ、トルクセンサ61に予め記憶されている。また、図4のX軸において、「0」は中立位置を示し、「(+)」は右転舵側、「(−)」は左転舵側に対応している。その他の図5等についても同様である。
Specifically, the
<舵角センサ>
舵角センサ62は、ステアリングホイール12を転舵していない状態の中立位置(舵角0(deg))を基準として、転舵した際におけるステアリングシャフト11の舵角(位置)を検出し、ECU100に出力するセンサである。このような舵角センサ62は、トルクセンサ61と同様に構成される。
<Rudder angle sensor>
The
<レゾルバ>
レゾルバ63は、モータ51のロータの回転位置(回転角度θ)を検出し、ECU100に出力するセンサである。具体的には、レゾルバ63は、ロータの回転位置に対応した正弦波信号及び余弦波信号を生成し、これらをECU100の後記する出力制御部141に出力するようになっている(図2参照)。そして、出力制御部141は、入力された正弦波信号及び余弦波信号に基づいてロータの位置を検知し、ロータの位置を検知しながらモータ51に出力する電流をフィードバック制御するようになっている。
<Resolver>
The
<その他機器>
IG64は、電動パワーステアリング装置1(車両)の起動スイッチであり、運転席周りに設けられている。そして、IG64は、そのON/OFF信号をECU100に出力するようになっている。
<Other equipment>
IG64 is a start switch of the electric power steering apparatus 1 (vehicle), and is provided around the driver's seat. And IG64 outputs the ON / OFF signal to ECU100.
エンジン回転速度センサ65は、車両を走行させる動力を発生するエンジン(図示しない)の回転速度(rpm)、つまり、クランク軸の回転速度を検出するセンサである。そして、エンジン回転速度センサ65は、検出したエンジンの回転速度をECU100に出力するようになっている。なお、エンジン回転速度センサ65は、クランク角センサの検出するクランク軸の角度(クランク角)と、クランク角に基づいてクランク軸の回転速度(エンジンの回転速度)を算出する算出手段と、を備えて構成することもできる。
The engine
車速センサ66は、車速(車両の速度)を検出するセンサであり、適所に取り付けられている。そして、車速センサ66は、検出した車速をECU100に出力するようになっている。
The
警告ランプ67は、トルクセンサ61の故障確定時に点灯(作動)することで、トルクセンサ61が故障していることを運転者に報知する報知手段である。
The warning
バッテリ71は、ECU100の電源であり、例えば12Vバッテリで構成される。
The
<ECU>
ECU100は、電動パワーステアリング装置1を電子制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機器を制御し、各種処理を実行するようになっている。
<ECU>
The
ECU100は、三相交流発生回路211と、リレー212と、を備えている。
三相交流発生回路211は、後記する出力制御部141からの指令に従って、バッテリ71からの直流を三相交流に変換するインバータ回路である。そして、三相交流発生回路211は、三相交流をモータ51に供給するようになっている。
The three-phase alternating
リレー212は、三相交流発生回路211とバッテリ71との間に設けられ、後記するリレー制御部111からの指令に従って、三相交流発生回路211とバッテリ71との電気的接続をON/OFFするスイッチである。
また、ECU100は、リレー制御部111と、故障判定部112(故障判定手段)と、トルク目標電流算出部121(トルク目標電流算出手段)と、トルク目標電流限界値設定部122(トルク目標電流限界値設定手段)と、舵角目標電流算出部131(舵角目標電流算出手段)と、舵角目標電流限界値設定部132(舵角目標電流限界値設定手段)と、出力制御部141(出力制御部)と、電流検出部142と、を備えている。
The
リレー制御部111は、IG64のON/OFF信号と、エンジンの回転速度とに基づいて、リレー212をON/OFF制御する機能を備えている。
The
故障判定部112は、トルクセンサ61からのトルク信号(電圧)に基づいて、トルクセンサ61の正常/故障を判定する機能を備えている。
The
トルク目標電流算出部121は、トルクセンサ61からのトルク信号(電圧)に基づいて操舵トルクを算出し(図4、矢印A2参照)、操舵トルクに基づいてモータ51に出力すべきトルク目標電流(Arms)を算出する機能を備えている(図5参照)。なお、トルク目標電流は実効値である。後記する舵角目標電流(Arms)も実効値である。
The torque target
トルク目標電流限界値設定部122は、トルク目標電流の限界値であるトルク目標電流限界値を設定する機能を備えている。なお、トルク目標電流の限界値は、トルク目標電流の限界値(上限側)及びトルク目標電流の限界値(下限側)の絶対値である(図5参照)。
The torque target current limit
舵角目標電流算出部131は、舵角センサ62からの舵角に基づいてモータ51に出力すべき舵角目標電流(Arms)を算出する機能を備えている(図6参照)。
The steering angle target
舵角目標電流限界値設定部132は、舵角目標電流の限界値である舵角目標電流限界値を設定する機能を備えている。なお、舵角目標電流の限界値は、舵角目標電流の限界値(上限側)及び舵角目標電流の限界値(下限側)の絶対値である(図6参照)。
The steering angle target current limit
出力制御部141は、トルク目標電流又は目標舵角電流に従って、モータ51に出力する目標電流を制御する機能を備えている。すなわち、出力制御部141は、トルクフィードバック制御モード又は舵角フィードバック制御モードを実行する機能を備えている。
The
トルクフィードバック制御モードは、トルクセンサ61が正常である場合に実行されるモードであり、出力制御部141が、トルク目標電流を目標電流として採用し、このトルク目標電流がモータ51に供給されるように三相交流発生回路211を制御するモードである。
The torque feedback control mode is a mode that is executed when the
舵角フィードバック制御モードは、トルクセンサ61が故障している場合に実行されるモードであり、出力制御部141が、舵角目標電流を目標電流として採用し、この舵角目標電流がモータ51に供給されるように三相交流発生回路211を制御するモードである。
The steering angle feedback control mode is a mode that is executed when the
電流検出部142は、現在、三相交流発生回路211で発生しモータ51に出力されている電流を検出する機能を備えている。
The
≪電動パワーステアリング装置の動作≫
図3を参照して、電動パワーステアリング装置1の動作について説明する。
≪Operation of electric power steering system≫
The operation of the electric
ステップS101において、リレー制御部111は、操舵力をアシストするアシスト制御を開始するか否か判定する。ここでは、IG64のON信号を検知した状態で、エンジンの回転速度が所定回転速度以上である場合、アシスト制御を開始すると判定される。所定回転速度は、事前試験等により求められ、リレー制御部111に予め記憶されている。
In step S101, the
アシスト制御を開始すると判定した場合(S101・Yes)、ECU100の処理はステップS102に進む。一方、アシスト制御を開始しないと判定した場合(S101・No)、ECU100はステップS101の判定を繰り返す。 When it determines with starting assist control (S101 * Yes), the process of ECU100 progresses to step S102. On the other hand, when it determines with not starting assist control (S101 * No), ECU100 repeats determination of step S101.
ステップS102において、リレー制御部111は、リレー212をONする。
In step S102, the
ステップS103において、故障判定部112は、トルクセンサ61が正常であるか否か判定する。ここでは、トルクセンサ61から入力されるトルク信号(電圧)が下限閾値以上かつ上限閾値以下である場合、トルクセンサ61は正常であると判定され、トルク信号が下限閾値よりも小さい又は上限閾値よりも大きい場合、トルクセンサ61の故障を検知したと判定される(図4参照)。判定基準となる下限閾値及び上限閾値は、事前試験等により求められ、故障判定部112に予め記憶されている。
In step S103, the
トルクセンサ61は正常であると判定した場合(S103・Yes)、ECU100の処理はステップS104に進む。一方、トルクセンサ61は正常でないと判定した場合(S103・No)、つまり、トルクセンサ61は故障の虞があることを検知した場合、ECU100の処理はステップS109に進む。
When it is determined that the
ステップS104において、トルク目標電流限界値設定部122は、トルク目標電流限界値が所定トルク目標電流限界値(所定値)以上であるか否か判定する。
なお、トルク目標電流限界値の初期値は0である。所定トルク目標電流限界値は、事前試験等により求められ、トルク目標電流限界値設定部122に予め記憶されている。また、所定トルク目標電流限界値は、モータ51の定格出力が大きくなるにつれて、大きくなる関係となっている。
In step S104, the torque target current limit
The initial value of the torque target current limit value is zero. The predetermined torque target current limit value is obtained by a preliminary test or the like, and is stored in advance in the torque target current limit
トルク目標電流限界値は所定トルク目標電流限界値以上であると判定した場合(S104・Yes)、ECU100の処理はステップS105に進む。一方、トルク目標電流限界値は所定トルク目標電流限界値以上でないと判定した場合(S104・No)、ECU100の処理はステップS106に進む。
When it is determined that the torque target current limit value is equal to or greater than the predetermined torque target current limit value (S104 / Yes), the process of the
ステップS106において、トルク目標電流限界値設定部122は、トルク目標電流限界値を漸増する。なお、トルク目標電流限界値を漸増する割合(Arms/s)は、事前試験等により求められ、トルク目標電流限界値設定部122に予め記憶されている。
In step S106, the torque target current limit
ステップS105において、ECU100(出力制御部141)は、トルクフィードバック制御モードを実行する。
すなわち、トルク目標電流算出部121は、トルクセンサ61からのトルク信号(電圧)と、図4のマップとに基づいて、操舵トルクを算出する(矢印A2参照)。なお、図4のマップは、事前試験等により求められ、トルク目標電流算出部121に予め記憶されている。
In step S105, the ECU 100 (output control unit 141) executes the torque feedback control mode.
That is, the torque target
次いで、トルク目標電流算出部121は、算出した操舵トルクと、車速センサ66から入力される車速と、図5のマップとに基づいて、トルク目標電流を算出する。この場合において、トルク目標電流は、トルク目標電流限界値(下限)以上かつトルク目標電流限界値(上限)以下の範囲とする。また、ステップS106を経由しており、トルク目標電流限界値の漸増中は、漸増中のトルク目標電流限界値(下限)以上、かつ、漸増中のトルク目標電流限界値(上限)以下の範囲とする。
なお、図5に示すように、操舵トルクの絶対値が大きくなるにつれて、また、車速が低くなるにつれて、トルク目標電流の絶対値が大きくなる関係となっている。また、図5のマップは、事前試験等により求められ、トルク目標電流算出部121に予め記憶されている。
Next, the torque target
Note that, as shown in FIG. 5, the absolute value of the torque target current increases as the absolute value of the steering torque increases and as the vehicle speed decreases. 5 is obtained by a preliminary test or the like, and is stored in advance in the torque target
次いで、出力制御部141は、トルク目標電流算出部121の算出したトルク目標電流に従った目標電流が、モータ51に出力されるように、三相交流発生回路211を制御する。
Next, the
この場合において、出力制御部141は、電流検出部142を介して三相交流発生回路211からモータ51に実際に出力されている電流を検出し、この検出した電流がトルク目標電流(目標電流)となるようにフィードバックさせる。また、出力制御部141は、レゾルバ63を介してモータ51のロータの位置を検出し、この検出した位置がトルク目標電流(目標電流)に対応した位置となるようにフィードバックさせる。なお、トルク目標電流(目標電流)とモータ51のロータの位置との関係は、事前試験等により求められ、出力制御部141に予め記憶されている。
In this case, the
ステップS107において、リレー制御部111は、操舵力をアシストするアシスト制御を停止するか否か判定する。ここでは、IG64のOFF信号を検知した場合、又は、エンジンの回転速度が所定回転速度以上でない場合、アシスト制御を停止すると判定される。
In step S107, the
アシスト制御を停止すると判定した場合(S107・Yes)、ECU100の処理はステップS108に進む。一方、アシスト制御を停止しないと判定した場合(S107・No)、ECU100の処理はステップS103に進む。
When it is determined that the assist control is to be stopped (S107 / Yes), the process of the
ステップS108において、リレー制御部111は、リレー212をOFFする。
In step S108, the
その後、ECU100の処理は、ステップS101に進む。
Thereafter, the processing of the
ステップS109において、トルク目標電流限界値設定部122は、トルク目標電流限界値を0とする。これにより、トルク目標電流算出部121の算出するトルク目標電流も0となる(図8参照)。したがって、セルフステアが防止される。
In step S109, the torque target current limit
ステップS110において、舵角目標電流限界値設定部132は、舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値(所定値)以上であるか否か判定する。
なお、舵角目標電流限界値の初期値は0である。所定舵角目標電流限界値は、事前試験等により求められ、舵角目標電流限界値設定部132に予め記憶されている。また、所定舵角目標電流限界値は、モータ51の定格出力が大きくなるにつれて、大きくなる関係となっている。
In step S110, the steering angle target current limit
The initial value of the steering angle target current limit value is zero. The predetermined rudder angle target current limit value is obtained by a preliminary test or the like, and is stored in advance in the rudder angle target current limit
舵角目標電流限界値は所定舵角目標電流限界値以上であると判定した場合(S110・Yes)、ECU100の処理はステップS111に進む。一方、舵角目標電流限界値は所定舵角目標電流限界値以上でないと判定した場合(S110・No)、ECU100の処理はステップS112に進む。
When it is determined that the steering angle target current limit value is equal to or greater than the predetermined steering angle target current limit value (S110 / Yes), the process of the
ステップS111において、ECU100(出力制御部141)は、舵角フィードバック制御モードを実行する。
すなわち、舵角目標電流算出部131は、舵角センサ62から入力される舵角(舵角信号)と、車速センサ66から入力される車速と、図6のマップとに基づいて、舵角目標電流を算出する。この場合において、舵角目標電流は、舵角目標電流限界値(下限)以上かつ舵角目標電流限界値(上限)以下の範囲とする。
なお、図6に示すように、舵角の絶対値が大きくなるにつれて、また、車速が低くなるにつれて、舵角目標電流の絶対値が大きくなる関係となっている。また、図6のマップは、事前試験等により求められ、舵角目標電流算出部131に予め記憶されている。
In step S111, the ECU 100 (output control unit 141) executes the steering angle feedback control mode.
That is, the steering angle target
As shown in FIG. 6, the absolute value of the steering angle target current increases as the absolute value of the steering angle increases and as the vehicle speed decreases. Further, the map of FIG. 6 is obtained by a preliminary test or the like, and is stored in the steering angle target
これに加えて、舵角速度が高くなるにつれて、舵角目標電流が大きくなるように補正してもよい。すなわち、舵角速度と、図7のマップとに基づいて、舵角目標電流の補正係数を算出し、この補正係数と舵角目標電流とを乗算することで、補正後の舵角目標電流を得る。
なお、図7に示すように、舵角速度の絶対値が大きくなるにつれて、補正係数が大きくなる関係となっている。また、図7のマップは、事前試験等により求められ、舵角目標電流算出部131に予め記憶されている。
In addition to this, the steering angle target current may be corrected so as to increase as the steering angular speed increases. That is, a steering angle target current correction coefficient is calculated based on the steering angular speed and the map of FIG. 7, and the corrected steering angle target current is obtained by multiplying the correction coefficient by the steering angle target current. .
Note that, as shown in FIG. 7, the correction coefficient increases as the absolute value of the steering angular velocity increases. Further, the map of FIG. 7 is obtained by a preliminary test or the like, and is stored in the steering angle target
次いで、出力制御部141は、舵角目標電流算出部131の算出した舵角目標電流に従った目標電流が、モータ51に出力されるように、三相交流発生回路211を制御する。
Next, the
この場合において、出力制御部141は、電流検出部142を介して三相交流発生回路211からモータ51に実際に出力されている電流を検出し、この検出した電流が舵角目標電流(目標電流)となるようにフィードバックさせる。また、出力制御部141は、レゾルバ63を介してモータ51のロータの位置を検出し、この検出した位置が舵角目標電流(目標電流)に対応した位置となるようにフィードバックさせる。なお、舵角目標電流(目標電流)とモータ51のロータの位置との関係は、事前試験等により求められ、出力制御部141に予め記憶されている。
In this case, the
その後、ECU100の処理は、ステップS107に進む。
Thereafter, the processing of the
ステップS112において、ECU100(出力制御部141)は、ステップS111と同様に、舵角フィードバック制御モードを実行する。
ただし、後記するステップS114・Yesとなるまで、舵角目標電流限界値が所定値以下であるので、舵角目標電流算出部131の算出する舵角目標電流は、舵角目標電流限界値で制限される。
In step S112, the ECU 100 (output control unit 141) executes the steering angle feedback control mode as in step S111.
However, since the steering angle target current limit value is equal to or less than the predetermined value until Step S114 · Yes described later, the steering angle target current calculated by the steering angle target
ステップS113において、舵角目標電流限界値設定部132は、舵角目標電流限界値を漸増する。
この場合において、舵角目標電流限界値設定部132は、舵角速度(deg/s)に基づいて、舵角目標電流限界値を漸増する割合を可変する。つまり、舵角速度が高くなるにつれて、舵角目標電流限界値を漸増する割合を大きくする(図8参照)。なお、舵角速度は舵角センサ62からの舵角に基づいて算出される。
In step S113, the steering angle target current limit
In this case, the steering angle target current limit
ステップS114において、舵角目標電流限界値設定部132は、舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値(所定値)以上であるか否か判定する。
In step S114, the steering angle target current limit
舵角目標電流限界値は所定舵角目標電流限界値以上であると判定した場合(S114・Yes)、つまり、舵角目標電流限界値は所定舵角目標電流限界値に到達したと判定した場合、ECU100の処理はステップS115に進む。一方、舵角目標電流限界値は所定舵角目標電流限界値以上でないと判定した場合(S114・No)、ECU100はステップS114の判定を繰り返す。
When it is determined that the steering angle target current limit value is equal to or greater than the predetermined steering angle target current limit value (S114 / Yes), that is, when it is determined that the steering angle target current limit value has reached the predetermined steering angle target current limit value The process of the
ステップS115において、故障判定部112は、トルクセンサ61は故障していると判定(判断)する。つまり、故障判定部112は、トルクセンサ61の故障を確定させ、これに対応する信号を出力制御部141に出力する。
In step S115, the
ステップS116において、故障判定部112は、警告ランプ67をON(点灯)させる。
In step S116,
その後、ECU100の処理は、ステップS107に進む。
Thereafter, the processing of the
≪電動パワーステアリング装置の効果≫
このような電動パワーステアリング装置1の効果ついて、図8を参照して説明する。
トルクフィードバック制御モード(S105)の実行中、トルクセンサ61の故障を検知すると(S104・Yes)、トルク目標電流限界値を0とすることで(S109)、トルク目標電流も0となり、セルフステアが防止される。
≪Effect of electric power steering system≫
The effects of the electric
If a failure of the
次いで、トルクフィードバック制御モード(S105)から舵角フィードバック制御モード(S112)に移行する際、舵角目標電流は漸増する舵角目標電流限界値で制限されるので、運転者のステアリング操作の負担を軽減・緩和しつつ、舵角目標電流(目標電流)の急峻な増加、または、過大な舵角目標電流(目標電流)の出力を防止できる。 Next, when shifting from the torque feedback control mode (S105) to the steering angle feedback control mode (S112), the steering angle target current is limited by the gradually increasing steering angle target current limit value. While reducing / relaxing, it is possible to prevent a sudden increase in the steering angle target current (target current) or an output of an excessive steering angle target current (target current).
また、舵角目標電流限界値が漸増する割合を舵角速度で可変するので(S113)、滑らかなモード移行を実現できる。
すなわち、舵角速度が高い場合、舵角目標電流限界値が漸増する割合を大きくするので、舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値に早期に到達し、モード移行(切替)が速くなるので、非アシスト時間が短くなり、運転者のステアリング操作の負担が軽減される。
一方、舵角速度が低い場合、舵角目標電流限界値が漸増する割合を小さくするので、舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値に向かって緩やかに上昇し、舵角目標電流も緩やかに上昇することになり、モード移行が緩やかとなる。
Further, since the rate at which the steering angle target current limit value gradually increases is varied by the steering angular speed (S113), smooth mode transition can be realized.
That is, when the rudder angular velocity is high, the rate at which the rudder angle target current limit value gradually increases is increased, so that the rudder angle target current limit value reaches the predetermined rudder angle target current limit value early, and mode transition (switching) is fast. Therefore, the non-assist time is shortened, and the burden on the steering operation of the driver is reduced.
On the other hand, when the rudder angular velocity is low, the rate at which the rudder angle target current limit value gradually increases is reduced. Therefore, the rudder angle target current limit value gradually increases toward the predetermined rudder angle target current limit value, and the rudder angle target current also increases. It will rise gradually, and mode transition will be gradual.
そして、舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値に到達した場合(S114・Yes)にトルクセンサ61の故障を確定するので(S115)、つまり、トルクセンサ61の故障検知と故障確定との間に所定時間を形成するので、ノイズ等による瞬時なトルク信号(操舵トルク)の異常に対するトルクセンサの故障の誤確定を防止できる。
When the steering angle target current limit value reaches the predetermined steering angle target current limit value (S114, Yes), the failure of the
≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、次のように変更してもよい。
≪Modification≫
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, For example, you may change as follows.
前記した実施形態では、ラック軸41にアシスト力を付与するラックアシスト式で構成された場合を例示したが、その他に例えば、コラムアシスト式、ピニオンアシスト式で構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
1 電動パワーステアリング装置
11 ステアリングシャフト
12 ステアリングホイール
21 ピニオンシャフト(中間シャフト)
22 ピニオン(変換機構)
31 トーションバー
41 ラック軸(車幅方向軸)
42 ラック(変換機構)
51 モータ
61 トルクセンサ
62 舵角センサ
66 車速センサ
112 故障判定部(故障判定手段)
121 トルク目標電流算出部(トルク目標電流算出部)
122 トルク目標電流限界値設定部(トルク目標電流限界値設定手段)
131 舵角目標電流算出部(舵角目標電流算出手段)
132 舵角目標電流限界値設定部(舵角目標電流限界値設定手段)
141 出力制御部(出力制御手段)
1 Electric
22 pinion (conversion mechanism)
31
42 racks (conversion mechanism)
51
121 Torque target current calculation unit (torque target current calculation unit)
122 Torque target current limit value setting unit (torque target current limit value setting means)
131 Rudder angle target current calculation part (steering angle target current calculation means)
132 Steering angle target current limit value setting unit (steering angle target current limit value setting means)
141 Output control unit (output control means)
Claims (6)
中間シャフトと、
前記ステアリングシャフト及び前記中間シャフトを連結すると共に捩れ可能であるトーションバーと、
操舵輪と接続されると共に車幅方向において往復自在である車幅方向軸と、
前記中間シャフトの回転運動を前記車幅方向軸の直線運動に変換する変換機構と、
操舵力をアシストするアシスト力を発生するモータと、
前記トーションバーで発生する操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記ステアリングシャフトの蛇角を検出する蛇角センサと、
前記トルクセンサの正常/故障を判定する故障判定手段と、
前記トルクセンサの検出する操舵トルクに基づいてトルク目標電流を算出するトルク目標電流算出手段と、
前記蛇角センサの検出する舵角に基づいて舵角目標電流を算出する舵角目標電流算出手段と、
トルク目標電流又は舵角目標電流に従って、前記モータに出力する目標電流を制御する出力制御手段と、
を備え、車両に搭載される電動パワーステアリング装置であって、
前記出力制御手段は、
前記故障判定手段が前記トルクセンサは正常であると判定した場合、トルク目標電流に従って目標電流を制御するトルク制御モードを実行し、
前記故障判定手段が前記トルクセンサは故障していると判定した場合、舵角目標電流に従って目標電流を制御する舵角制御モードを実行する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A steering shaft that rotates integrally with the steering wheel;
An intermediate shaft,
A torsion bar connecting the steering shaft and the intermediate shaft and being twistable;
A vehicle width direction axis connected to the steering wheel and reciprocating in the vehicle width direction;
A conversion mechanism for converting the rotational movement of the intermediate shaft into a linear movement of the vehicle width direction axis;
A motor that generates an assist force for assisting the steering force;
A torque sensor for detecting a steering torque generated in the torsion bar;
A snake angle sensor for detecting the snake angle of the steering shaft;
Failure determination means for determining normality / failure of the torque sensor;
Torque target current calculation means for calculating a torque target current based on the steering torque detected by the torque sensor;
Rudder angle target current calculating means for calculating a rudder angle target current based on the rudder angle detected by the snake angle sensor;
Output control means for controlling a target current output to the motor according to a torque target current or a steering angle target current;
Comprising an electric power steering device mounted on a vehicle,
The output control means includes
When the failure determination means determines that the torque sensor is normal, it executes a torque control mode for controlling the target current according to the torque target current,
When the failure determination means determines that the torque sensor has failed, a steering angle control mode for controlling a target current according to a steering angle target current is executed.
前記舵角目標電流限界値設定手段は、前記故障判定手段が前記トルクセンサから故障信号を検知すると、舵角目標電流限界値を漸増させ、
前記故障判定手段は、前記トルクセンサから故障信号を検知した場合に前記トルクセンサは故障していると判定し、漸増する舵角目標電流限界値が所定舵角目標電流限界値に到達した場合に前記トルクセンサの故障を確定する
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 angle target current limit value setting means for setting a steering angle target current limit value which is a limit value of the steering angle target current,
The steering angle target current limit value setting means, when the failure determination means detects a failure signal from the torque sensor, gradually increases the steering angle target current limit value,
The failure determination means determines that the torque sensor has failed when a failure signal is detected from the torque sensor, and when the gradually increasing steering angle target current limit value reaches a predetermined steering angle target current limit value. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein a failure of the torque sensor is determined.
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 rudder angle target current limit value setting means increases the rate at which the rudder angle target current limit value gradually increases as the rudder angular velocity calculated based on the rudder angle detected by the rudder angle sensor increases. The electric power steering apparatus according to claim 2.
前記トルク目標電流限界値設定手段は、前記故障判定手段が前記トルクセンサから故障信号を検知した場合、トルク目標電流限界値を0にする
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 A torque target current limit value setting means for setting a torque target current limit value which is a limit value of the torque target current;
4. The torque target current limit value setting unit sets the torque target current limit value to 0 when the failure determination unit detects a failure signal from the torque sensor. 5. The electric power steering apparatus according to Item 1.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 The steering angle target current calculation means corrects the steering angle target current to increase as the steering angular speed calculated based on the steering angle detected by the steering angle sensor increases during execution of the steering angle control mode. The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記舵角目標電流算出手段は、前記舵角制御モードの実行中、前記車速センサの検出する前記車両の速度が高くなるにつれて、舵角目標電流が小さくなるように補正する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 A vehicle speed sensor for detecting the speed of the vehicle;
The steering angle target current calculation means corrects the steering angle target current so that it decreases as the speed of the vehicle detected by the vehicle speed sensor increases during execution of the steering angle control mode. The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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