JP2780096B2 - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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JP2780096B2
JP2780096B2 JP27536988A JP27536988A JP2780096B2 JP 2780096 B2 JP2780096 B2 JP 2780096B2 JP 27536988 A JP27536988 A JP 27536988A JP 27536988 A JP27536988 A JP 27536988A JP 2780096 B2 JP2780096 B2 JP 2780096B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、電動モータの消費電力を押え、重量のあ
る大型車両へも搭載可能とした電動式パワーステアリン
グ装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus which suppresses power consumption of an electric motor and can be mounted on a heavy-duty vehicle.

(従来の技術) この種の装置として、特開昭60−154956号公報に記載
されたものが従来から知られているが、その制御につい
てのフローチャートを第11図に示した。
(Prior Art) As this kind of apparatus, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-154656 has been conventionally known. FIG. 11 shows a flowchart of the control.

この制御装置によれば、イグニッションスイッチを入
れると、ステップ1で当該車両の車速を入力し、ステッ
プ2で操舵トルクを入力する。
According to this control device, when the ignition switch is turned on, the vehicle speed of the vehicle is input in step 1, and the steering torque is input in step 2.

そして、ステップ3で上記操舵トルクが一定の基準値
よりも大きいか否かを判定し、当該操舵トルクが基準値
よりも大きいときには、ステップ4で操舵方向を判定す
る。
Then, it is determined in step 3 whether or not the steering torque is larger than a predetermined reference value. If the steering torque is larger than the reference value, the steering direction is determined in step 4.

ステップ5では、上記操舵方向に応じた出力トルク管
理テーブルを参照し、ステップ6で電動モータの出力ト
ルクTの適正値を算出し、ステップ7で上記適正値に応
じて電動モータへ出力する。そして、ステップ8では、
電動モータの実際の出力トルクT1を読み込み、その出力
トルクT1が所定の範囲にあるかどうかをステップ9で判
定する。実出力トルクが所定の範囲内にあるときは、ス
テップ10に移行して当該制御が完了したかどうかを判定
する。
In step 5, an appropriate value of the output torque T of the electric motor is calculated in step 6 with reference to the output torque management table corresponding to the steering direction, and output to the electric motor in step 7 in accordance with the appropriate value. And in step 8,
It reads the actual output torque T 1 of the electric motor, determines whether the output torque T 1 is within a predetermined range in step 9. If the actual output torque is within the predetermined range, the process proceeds to step 10 to determine whether the control has been completed.

なお、上記実出力トルクT1が所定の範囲から外れてい
るときには、ステップ12で出力値を補正して、再びステ
ップ7に至る。
Incidentally, when the actual output torque T 1 is it is out of the predetermined range, to correct the output value in step 12, again reaches step 7.

また、この装置では、操舵力の制御を車速感応とする
ために、出力トルク管理テーブルには、トルク定数テー
ブルと車速定数テーブルとを設ける。そして、それら各
テーブルのアドレスを選択し、そのアドレスにおけるト
ルク定数と車速定数とを引き出す。
In this device, a torque constant table and a vehicle speed constant table are provided in the output torque management table in order to control the steering force in response to the vehicle speed. Then, the address of each of these tables is selected, and the torque constant and the vehicle speed constant at that address are derived.

このように引き出した両定数を乗じて、モータ出力ト
ルクTMを制御するモータ電流IMを決定していた。
By multiplying the two constants in this way drawer, it was determined motor current I M for controlling the motor output torque T M.

(本発明が解決しようとする問題点) 上記のようにした従来の装置では、低速時や据え切り
時(以下、低速時等とする)には、換向抵抗が大きいの
で、その分大きな操舵トルクが必要である。
(Problems to be Solved by the Present Invention) In the conventional device as described above, the turning resistance is large at the time of low speed or stationary operation (hereinafter, referred to as low speed, etc.), so that the steering is increased accordingly. Requires torque.

一方、操舵トルクは電流に比例しているから、大きな
操舵トルクを得るためは、電流Iを多くしなければなら
ない。電流Iを増やすと、消費電力(W)=電流(I)
×電圧(V)も増えてしまう。
On the other hand, since the steering torque is proportional to the current, the current I must be increased in order to obtain a large steering torque. When the current I is increased, power consumption (W) = current (I)
X The voltage (V) also increases.

よって、バッテリやオルタネータ(以下、バッテリ等
とする)の容量を大きくする必要がある。特に、この種
の装置を大型で重量のある車両に搭載しようとする場合
は、大容量のバッテリ等を必要とするという問題があっ
た。
Therefore, it is necessary to increase the capacity of a battery or an alternator (hereinafter, referred to as a battery or the like). In particular, when this kind of device is to be mounted on a large and heavy vehicle, there is a problem that a large capacity battery or the like is required.

この発明の目的は、車速やエンジン回転数に依存して
モータ電圧の最大値を制限することにより、低速時等に
バッテリ等の消費電力の増加を抑制し、大型で重量のあ
る車両に搭載しても何ら不都合がない電動式パワーステ
アリング装置を提供することである。
An object of the present invention is to limit the maximum value of a motor voltage depending on a vehicle speed and an engine speed, thereby suppressing an increase in power consumption of a battery or the like at a low speed or the like, and installing the battery in a large and heavy vehicle. An object of the present invention is to provide an electric power steering device that does not cause any inconvenience.

(問題点を解決する手段) 上記の目的達成するために、この発明は、車輪に連結
したナックルアームを両端に連係させてなるラックに、
操舵入力軸に連結したピニオンと、減速機を介して電動
モータに連係したピニオンとをかみ合わせてなり、操舵
トルクを検出するトルクセンサと車速を検出する車速セ
ンサとを、上記電動モータを駆動するモータ制御装置に
接続し、上記トルクセンサから送られてくるトルク信号
と、上記車速センサから送られてくる車速信号とによっ
て、上記モータ制御装置を制御する構成にした電動式パ
ワーステアリング装置を前提にするものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention relates to a rack having a knuckle arm connected to wheels at both ends,
A motor driving the electric motor includes a torque sensor that detects a steering torque and a vehicle speed sensor that detects a vehicle speed, which are formed by engaging a pinion connected to a steering input shaft and a pinion linked to an electric motor via a speed reducer. An electric power steering device connected to a control device and configured to control the motor control device based on a torque signal transmitted from the torque sensor and a vehicle speed signal transmitted from the vehicle speed sensor is assumed. Things.

上記装置を前提にしつつ、上記モータ制御装置は、マ
イクロプロセッサを主要素にしてなり、かつ、このマイ
クロプロセッサは、予めモータ電圧の最大値を決める最
大デューティ比テーブルを記憶していて、上記車速セン
サの車速信号に応じた最大デューティ比のアドレスを選
択し、高速のときに最大デューティ比を保ってモータ電
圧の最大値を維持する一方、低速のときに最大デューテ
ィ比を小さくしてモータ電圧の最大値を小さくする構成
にしている。
While premised on the above device, the motor control device has a microprocessor as a main element, and the microprocessor has stored in advance a maximum duty ratio table for determining a maximum value of the motor voltage, and the vehicle speed sensor Select the address of the maximum duty ratio according to the vehicle speed signal, and maintain the maximum value of the motor voltage while maintaining the maximum duty ratio at high speed, and reduce the maximum duty ratio at low speed to reduce the maximum motor voltage. The value is reduced.

(本発明の作用) この発明は、上記のように構成したので、電動モータ
Mが高回転を必要としない低速時等には、デューティ比
を下げ、回転数を制限する。
(Operation of the Present Invention) Since the present invention is configured as described above, the duty ratio is reduced and the number of rotations is limited, for example, at a low speed when the electric motor M does not require high rotation.

回転数を落としたので、消費電力が一定でも、所期の
トルクを出力することができる。
Since the number of revolutions has been reduced, the desired torque can be output even if the power consumption is constant.

この場合、電動モータMの回転数Nは低くなるが、低
速時等には、十分な操舵応答性が確保でき、運転に支障
がない。
In this case, the number of revolutions N of the electric motor M is low, but at a low speed or the like, a sufficient steering response can be ensured, and there is no problem in driving.

(本発明の効果) この発明のステアリング装置によれば、低速時等に、
大きな操舵トルクが必要な場合にも消費電力が少なくて
すむことから、バッテリ等の容量を増やす必要がなくな
った。
(Effects of the present invention) According to the steering device of the present invention, at low speeds
Even when a large steering torque is required, the power consumption is small, so that it is not necessary to increase the capacity of the battery or the like.

特に、大型で重量のある車両に搭載する場合にも、バ
ッテリ等のスペースや重量を増加させずに使用できるよ
うになった。
In particular, even when mounted on a large and heavy vehicle, it can be used without increasing the space and weight of a battery and the like.

(本発明の実施例) 第1〜9図に示したこの発明の実施例は、ハンドルH
に連結した操舵入力軸2の先端にピニオン3を連結する
とともに、このピニオン3をラック6にかみ合せてい
る。このラック6の両側は、サイドロッド5を介して、
車輪1のナックルアーム4に連結している。
(Embodiment of the Present Invention) The embodiment of the present invention shown in FIGS.
The pinion 3 is connected to a tip of the steering input shaft 2 connected to the rack 6, and the pinion 3 is engaged with the rack 6. On both sides of the rack 6, via side rods 5,
It is connected to the knuckle arm 4 of the wheel 1.

また、正逆転可能にした電動モータMには、減速機7
を連結している。この減速機7の出力軸側にピニオン8
を設け、このピニオン8を上記ラック6にかみ合わせて
いる。
The electric motor M, which can be rotated forward and reverse, has a speed reducer 7.
Are linked. A pinion 8 is provided on the output shaft side of the speed reducer 7.
And the pinion 8 is engaged with the rack 6.

さらに、入力軸2に作用する操舵トルクを検出するト
ルクセンサ9と、当該車両の車速を検出する車速センサ
10とを設けているが、これら各センサはモータ制御装置
aに接続している。
Further, a torque sensor 9 for detecting a steering torque acting on the input shaft 2 and a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed of the vehicle
10 are provided, but these sensors are connected to the motor control device a.

トルクセンサ10で検出されたトルク信号Tinは、上記
モータ制御装置aに設けたトルク信号処理回路11と、ト
ルクセンサ異常検出回路12とに入力する。
The torque signal Tin detected by the torque sensor 10 is input to a torque signal processing circuit 11 provided in the motor control device a and a torque sensor abnormality detection circuit 12.

車速センサ10で検出された車速信号Vは、車速信号処
理回路13と車速センサ異常検出回路14とに入力する。そ
して、上記車速信号処理回路13で処理された信号は、マ
イクロプロセッサPの割り込みポートINT1と、車速感応
回路15とに入力する。割り込みポートINT1に入力された
信号は、車速に応じてパルス幅の異なるパルス信号であ
る。このパルス信号の立ち上がりもしくは立ち下がりの
ときに割り込みが発生するようにしている。
The vehicle speed signal V detected by the vehicle speed sensor 10 is input to a vehicle speed signal processing circuit 13 and a vehicle speed sensor abnormality detection circuit 14. Then, the signal processed by the vehicle speed signal processing circuit 13 is input to the interrupt port INT1 of the microprocessor P and the vehicle speed sensitive circuit 15. The signal input to the interrupt port INT1 is a pulse signal having a different pulse width according to the vehicle speed. An interrupt is generated when the pulse signal rises or falls.

上記トルク信号処理回路11には、微分回路16を接続し
ているが、この微分回路16では、トルク信号処理回路11
からの出力信号V1を微分して、応答性を向上させる信号
C1 を出力する。
The torque signal processing circuit 11 is connected to a differentiating circuit 16.
By differentiating the output signal V 1 of the from the signal to increase the responsiveness of
And it outputs a C 1 1.

上記微分回路13からの出力信号C1 は、上記車速感
応回路15に入力され、車速に依存した応答性を向上させ
る信号C′ となり、この感応回路15から出力され
C′ は、加算回路17aと17bとに入力する。
Output signal C 1 1 from the differentiation circuit 13 is input to the vehicle speed sensitive circuit 15, the signal C to improve the response that depends on the vehicle speed 1 1 '1 1 next, C outputted from the sensing circuit 15' Are input to the adders 17a and 17b.

また、上記トルク信号処理回路11からの出力信号V
1は、当該トルクの方向を判定する正逆方向判定回路18
に入力するとともに、この判定回路18から出力されたト
ルク正逆信号T0が、マイクロプロセッサPの入力ポート
A1に入力する。
The output signal V from the torque signal processing circuit 11
1 is a forward / reverse direction determination circuit 18 for determining the direction of the torque
And the torque forward / reverse signal T 0 output from the determination circuit 18 is input to the input port of the microprocessor P.
It is input to the A 1.

さらに、上記トルク信号処理回路11からの出力信号V1
は、絶対値化回路19にも入力し、そこで絶対値化され、
絶対値|V1|となる。この絶対値|V1|が、A/D変換回路20
でディジタル値に変換される。このディジタル値に変換
されたトルクレベル信号T1がマイクロプロセッサPの入
力ポートA2に入力するが、このトルクレベル信号T1は、
例えば、8bitの場合、|V1|=0がゼロ、|V1|=maxが255
に対応するようにしている。
Further, the output signal V 1 from the torque signal processing circuit 11
Is also input to the absolute value circuit 19, where it is converted to an absolute value.
The absolute value | V 1 |. The absolute value | V 1 |
Is converted to a digital value. The torque level signal T 1 which is converted into the digital value is input to the input port A 2 of the microprocessor P, the torque level signal T 1 is
For example, in the case of 8 bits, | V 1 | = 0 is zero, | V 1 | = max is 255
To respond to.

上記した各異常検出回路12、14から出力される各異常
信号は、ORゲート21を介してマイクロプロセッサPの割
り込みポートINT2に入力するようにしている。
Each abnormality signal output from each of the abnormality detection circuits 12 and 14 is input to the interrupt port INT2 of the microprocessor P via the OR gate 21.

上記マイクロプロセッサPの出力ポートC1からは、電
動モータMの回転方向を特定する正逆信号M0が、出力ポ
ートC2からはディジタル値の出力レベル信号M1が出力さ
れる。
From the output port C 1 of the microprocessor P, the forward and reverse signals M 0 to identify the rotational direction of the electric motor M is, the output level signal M 1 of the digital value is output from the output port C 2.

これらの信号M0、M1はD/A変換回路22でアナログ化さ
れて出力V2となり、この出力V2は上記加算回路17aに入
力し、上記車速感応応答性向上信号C1 とが加算さ
れ、出力V3となる。
These signals M 0, M 1 is analogized to the output V 2 becomes the D / A conversion circuit 22, the output V 2 is input to the adder circuit 17a, and the above-described vehicle speed sensitive response enhancement signal C 1 1 It is added, the output V 3.

この加算回路17aから出力される出力V3は、電動モー
タMの駆動を制御するモータ駆動回路23に入力する。
Output V 3 outputted from the adding circuit 17a is input to the motor drive circuit 23 for controlling the driving of the electric motor M.

また、マイクロプロセッサPの出力ポートC3からは、
当該プログラムが正常に動いていることを知らせるパル
スを出力するが、この出力信号はウォッチドグ処理回路
24を介して、前記ORゲート21に入力するようにしてい
る。
Further, from the output port C 3 of the microprocessor P,
A pulse is output to notify that the program is operating normally.
The signal is input to the OR gate 21 via 24.

上記車速感応回路15は、加算回路17aとは別に加算回
路17bにも接続しているが、この加算回路17bは、上記ト
ルク信号処理回路11にも接続し、その処理回路11の出力
信号V1がこの加算回路17bに入力するようにしている。
The vehicle speed sensing circuit 15 is also connected to an addition circuit 17b separately from the addition circuit 17a.The addition circuit 17b is also connected to the torque signal processing circuit 11, and the output signal V 1 of the processing circuit 11 is output. Are input to the adding circuit 17b.

したがって、この加算回路17bからは、上記信号V1
微分信号C1 とを加算した信号V4が出力される。
Therefore, from the adder circuit 17b, the signal V 1 and the differential signal C 1 1 and the signal V 4 obtained by adding are output.

上記加算回路17bには、入出力チェック回路27を接続
しているが、この入出力チェック回路27は、電流信号処
理回路26を介して電流センサ25に接続している。そし
て、この電流センサ25は、電動モータMに供給される電
流を検出するとともに、電流信号処理回路26は電流セン
サ25の出力信号に応じて信号V5を出力する。
The input / output check circuit 27 is connected to the addition circuit 17b. The input / output check circuit 27 is connected to the current sensor 25 via the current signal processing circuit 26. Then, this current sensor 25 detects a current supplied to the electric motor M, a current signal processing circuit 26 outputs a signal V 5 in accordance with the output signal of the current sensor 25.

上記のようにした入出力チェック回路27は、加算回路
17bの出力信号V4を入力信号xとし、電流処理回路26の
出力信号V5を出力信号yとし、第10図に示す出力異常域
U1〜U4のいずれかにあるときは、入力xに対して出力y
が異常な状況と判断して、ORゲート28を介し、モータ駆
動回路23を制御して電動モータMを停止させる。
The input / output check circuit 27 as described above is
The output signal V 4 of 17b as an input signal x, the output signal y output signal V 5 of the current processing circuit 26, an output abnormal range shown in FIG. 10
If any of U 1 to U 4 , output y
Is determined to be an abnormal situation, and the electric motor M is stopped by controlling the motor drive circuit 23 via the OR gate 28.

また、上記ORゲート28は、マイクロプロセッサPの出
力ゲートC4にも接続し、マイクロプロセッサPの出力信
号によりORゲート28を介して、モータ駆動回路23を制御
するようにしている。
Further, the OR gate 28 is also connected to the output gate C 4 of the microprocessor P, via the OR gate 28 the output signal of the microprocessor P, so as to control the motor drive circuit 23.

また、マイクロプロセッサPの出力ポートC5から出力
された出力電圧の最大値を制限する最大デューティ比信
号Dmaxは、D/A変換回路29に入力される。
The maximum duty ratio signal D max that limits the maximum value of the output voltage output from the output port C 5 of the microprocessor P is input to the D / A conversion circuit 29.

このD/A変換回路29では、最大デューティ比信号Dmax
をモータ電圧VDに変換して、モータ駆動回路23に出力す
る。
In this D / A conversion circuit 29, the maximum duty ratio signal D max
The converted to motor voltage V D, and outputs to the motor drive circuit 23.

モータ駆動回路23では、このモータ電圧VDを基にモー
タへの出力の最大値を制限する。
In the motor driving circuit 23, limits the maximum value of the output to the motor based on the motor voltage V D.

しかして、上記マイクロプロセッサPは、第3〜5図
のフローチャートにしたがって動作する。
Thus, the microprocessor P operates according to the flowcharts of FIGS.

すなわち、エンジン始動用のイグニッションスイッチ
をオンにすると、それと同期してプログラムがスタート
する。
That is, when the ignition switch for starting the engine is turned on, the program starts in synchronization with the ignition switch.

上記のようにしてプログラムがスタートすると、ステ
ップ1で出力レベル信号M1=0を出力ポートC2から出力
させる。
When the program is started as described above, the output level signal M 1 = 0 is output from the output port C 2 in step 1.

その後に、ステップ2で出力ポートC4からモータON信
号を出力してモータ駆動回路23を動作させる。
Then, by outputting a motor ON signal to operate the motor driving circuit 23 from the output port C 4 in step 2.

そして、ステップ3で、後に説明する車速のパルス・
カウント用レジスタを最大値(車速≒0に相当)にセッ
トし、動作準備を完了する。
Then, in step 3, the vehicle speed pulse
The count register is set to the maximum value (equivalent to vehicle speed ≒ 0), and the operation preparation is completed.

上記のように準備ができたら、ステップ4、5に順に
移行する。ステップ4ではトルクレベル信号T1を入力ポ
ートA2より入力させ、ステップ5でトルク正逆信号T0
入力ポートA1に入力させる。
When the preparation is completed as described above, the process proceeds to steps 4 and 5 in order. Step 4 In is inputted from the input port A 2 a torque level signal T 1, to input the torque forward and reverse signals T 0 to the input port A 1 in step 5.

次に、ステップ6に移行する。このステップ6以下で
は、出力トルクと、出力電圧とを車速感応とするための
演算を実施するものである。
Next, the process proceeds to step 6. In step 6 and subsequent steps, a calculation for making the output torque and the output voltage sensitive to the vehicle speed is performed.

すなわち、ステップ6では、当該トルクレベル信号T1
に応じて、トルク定数テーブルのアドレスを選択し、そ
のアドレスにおけるトルク定数CTを引き出す。
That is, in step 6, the torque level signal T 1
Depending on, selects the address of the torque constant table, pulling out the torque constant C T at that address.

ステップ7では、車速パルス用レジスタRの値に応じ
た車速定数テーブルのアドレスを選択し、そのアドレス
における車速定数CVを引き出す。
In step 7, the address of the vehicle speed constant table corresponding to the value of the vehicle speed pulse register R is selected, and the vehicle speed constant CV at that address is derived.

そして、ステップ8では、出力トルクを車速感応とす
るため、nビットだけ右にシフトさせる。このようにn
ビットだけ右にシフトさせるためには、(1/2n)×CV×
CTとして、出力レベルM1を求める。例えば、第6図に示
すように、k個の車速定数テーブルとl個のトルク定数
テーブルとから定数を引き出し、演算を行なうものであ
る。
Then, in step 8, the output torque is shifted right by n bits to make the output torque sensitive to the vehicle speed. Thus n
To shift right by bits, (1/2 n ) × C V ×
As C T, obtaining the output level M 1. For example, as shown in FIG. 6, constants are extracted from k vehicle speed constant tables and l torque constant tables, and calculations are performed.

もし、上記のように、nビット右にシフトさせなけれ
ば、例えば、CVが4ビット、CTが8ビット、D/Aコンバ
ータが8ビットとすると、それらの掛算の結果は、12ビ
ットとなり、D/Aコンバータの能力を越えてしまう。そ
こで、この場合には、n=4ビット右にシフトし、最大
8ビットになるようにして、上記D/Aコンバータの能力
を越えないようにしたものである。
If the bits are not shifted right by n bits as described above, for example, if C V is 4 bits, CT is 8 bits, and D / A converter is 8 bits, the result of the multiplication becomes 12 bits. , Exceeding the capability of the D / A converter. Therefore, in this case, n = 4 bits are shifted to the right to make the maximum 8 bits so as not to exceed the capability of the D / A converter.

ステップ9では、出力正逆信号M0を、トルク正逆信号
T0と同じに置き、出力の準備を終了する。
In step 9, the output forward and reverse signals M 0, the torque forward and reverse signals
Place the same as T 0 and finish preparing for output.

次に、最大出力電圧を制御するため、ステップ10に移
行する。
Next, the process proceeds to step 10 in order to control the maximum output voltage.

ステップ10では、車速パルス用レジスタRの値に応じ
た最大デューティ比(電圧)テーブルのアドレスを選択
し、そのアドレスにおける最大デューティ比γを引き出
す。最大デューティ比γは、最大モータ電圧VDを決定す
る。例えば、γ=100(%)の場合は、VD=12(V)
で、γ=75(%)の場合は、VD=9(V)である。上記
最大デューティ比テーブルは、車速vに依存していて、
例えば、第7図に示すようなものであるが、エンジン回
転数nに依存するようにしてもよい。この最大デューテ
ィ比γ制限すると、出力電力を抑制することができるよ
うになる。すなわち、第8図に示すように、電動モータ
Mは、モータ電圧VMを一定にすると、モータ出力トルク
TMの増加にしたがい、モータ回転数Nが減少するという
特性を示す。
In step 10, an address of the maximum duty ratio (voltage) table corresponding to the value of the vehicle speed pulse register R is selected, and the maximum duty ratio γ at that address is derived. Maximum duty ratio γ determines the maximum motor voltage V D. For example, when γ = 100 (%), V D = 12 (V)
In the case of γ = 75 (%), V D = 9 (V). The maximum duty ratio table depends on the vehicle speed v,
For example, as shown in FIG. 7, it may be made to depend on the engine speed n. When the maximum duty ratio γ is limited, the output power can be suppressed. That is, as shown in FIG. 8, when the motor voltage V M is constant, the electric motor M
The characteristics show that the motor rotation speed N decreases as T M increases.

例えば、最大モータ電圧VM=12(V)の場合、モータ
出力トルクTM=7.5(kgf・m)ならば、モータ回転数N
はN=3000(rpm)であるが、TM=15(kgf・m)にする
と、モータ回転数Nは、N=2000(rpm)となる。
For example, if the maximum motor voltage V M = 12 (V) and the motor output torque T M = 7.5 (kgf · m), the motor rotation speed N
Is N = 3000 (rpm), but if T M = 15 (kgf · m), the motor rotation speed N becomes N = 2000 (rpm).

今、低速時等に15(kgf・m)のトルクが必要である
とすると、モータ電流IMは、モータ出力トルクTMとほぼ
比例するから、IM=50(A)の電流が流れる。
Now, assuming that a torque of 15 (kgf · m) is required at a low speed or the like, the motor current I M is almost proportional to the motor output torque T M , so a current of I M = 50 (A) flows.

デューティ比をγ=100(%)でモータ電圧VMをVM=1
2(V)としておくと、図中第1象限のA点のように、
車輪1を転舵させる電動モータMは、モータ回転数N=
2000(rpm)で廻ろうとする。
The motor voltage V M the duty ratio γ = 100 (%) V M = 1
2 (V), like point A in the first quadrant in the figure,
The electric motor M that steers the wheels 1 has a motor rotation speed N =
Attempt to rotate at 2000 (rpm).

しかし、低速時等には、大きなトルクが必要である
が、それほどの速さで車輪1を転舵させる必要はない。
However, at a low speed or the like, a large torque is required, but it is not necessary to steer the wheels 1 at such a high speed.

そこで、低速時等には、デューティ比γをγ=75
(%)まで下げ、モータ電圧VMをVM=9(V)に制限し
ながら、図中のB点のように、モータ出力トルクTMをTM
=15(kgf・m)に確保すれば、消費電力Wは9(V)
×50(A)=450(W)となる。
Therefore, at a low speed or the like, the duty ratio γ is set to γ = 75.
Down to (%), while limiting the motor voltage V M to V M = 9 (V), as point B in the figure, the motor output torque T M T M
= 15 (kgf · m), the power consumption W is 9 (V)
× 50 (A) = 450 (W).

この場合、電動モータMの回転数Nは、モータ電圧VM
が9(V)だから、N=1000(rpm)となるが、低速時
等には、N=1000(rpm)でも十分な操舵応答性が確保
できる。
In this case, the rotation speed N of the electric motor M is equal to the motor voltage V M
Is 9 (V), so that N = 1000 (rpm). However, at a low speed or the like, sufficient steering response can be ensured even with N = 1000 (rpm).

このようにした本発明の装置では、モータ電圧VM=12
(V)とした場合の消費電力Wである12(V)×50
(A)=600(W)と比較して、消費電力Wを約3/4に減
少させることができる。
In the device of the present invention thus configured, the motor voltage V M = 12
(V) is the power consumption W, which is 12 (V) × 50
Compared with (A) = 600 (W), the power consumption W can be reduced to about 3/4.

つまり、消費電力Wを抑制しつつ、走行条件に応じた
十分なモータ出力トルクと転舵スピードとを確保するこ
とができるようになったのである。
That is, it is possible to secure a sufficient motor output torque and a turning speed according to the traveling conditions while suppressing the power consumption W.

なお、第7図では、高速時には、デューティ比γを10
0(%)として、電動モータMの出力モータ電圧VM=12
(V)と高く保っている。
In FIG. 7, the duty ratio γ is 10
Assuming 0 (%), the output motor voltage V M of the electric motor M = 12
(V).

これは、高速時には、車輪1を速く転舵させる必要が
あるためである。
This is because it is necessary to steer the wheel 1 quickly at a high speed.

次に、ステップ11以下の出力ステップへ移行する。ス
テップ11では、出力正逆信号M0を出力ポートC1より出力
させる。そして、ステップ12では、出力レベル信号M1
出力ポートC2より出力させ、ステップ13では、最大デュ
ーティ比信号Dmaxを出力ポートC5より出力させ、これら
出力正逆信号M0と、出力レベル信号M1と、最大デューテ
ィ比信号Dmaxとにより、電動モータMを制御する。
Next, the process proceeds to an output step after step 11. In step 11, is output from the output port C 1 output forward and reverse signal M 0. In step 12, the output level signal M 1 is outputted from the output port C 2, in step 13, it is outputted from the output port C 5 maximum duty ratio signal D max, with these output forward and reverse signals M 0, the output level the signal M 1, by the maximum duty ratio signal D max, controls the electric motor M.

さらにステップ14では、ウォッチドグ用パルスを出力
ポートC3より出力させ、異常を発見したときには、電動
モータMをオフにするようにしている。
Furthermore, in step 14, it is outputted from the output port C 3 a watchdog pulse, when it discovers abnormal, so that to turn off the electric motor M.

第4図は、車速パルスによる割り込み処理のルーチン
を示している。
FIG. 4 shows a routine of an interruption process by a vehicle speed pulse.

つまり、車速センサからは、車速に応じてパルス幅の
異なるパルス信号を常時出力しているが、このパルス信
号の立ち上がりもしくは立ち下がりのときに割り込みが
発生するようにしている。
That is, a pulse signal having a different pulse width is always output from the vehicle speed sensor according to the vehicle speed, and an interrupt is generated when the pulse signal rises or falls.

上記のようにして割り込みポートINT1に、パルス信号
が入力すると、ステップ21でその時点のパルスカウンタ
の値がレジスタRにセットされ、ステップ22でパルカウ
ンタをクリアして、カウントを開始する。
When a pulse signal is input to the interrupt port INT1 as described above, the value of the pulse counter at that time is set in the register R in step 21, and the pal counter is cleared in step 22 to start counting.

上記のようにすれば、例えば、パルスの立ち上がりか
ら次の立ち上がりまでの時間がカウントされることにな
る。そして、上記パルス間隔とカウント数とは比例する
とともに、車速vとカウント数とは反比例することにな
る。
In this way, for example, the time from the rising of the pulse to the next rising is counted. The pulse interval is proportional to the count number, and the vehicle speed v is inversely proportional to the count number.

したがって、この時のレジスタの値を見れば、その車
速vを把握できる。
Therefore, by looking at the value of the register at this time, the vehicle speed v can be grasped.

異常の動作を完了したら、プログラムは割り込みが発
生した時点のメインルーチンに戻る。
After completing the abnormal operation, the program returns to the main routine at the time when the interrupt occurred.

第5図には、異常信号による割り込み処理のルーチン
を示したものである。つまり、異常信号が割り込みポー
トINT2に入力すると、ステップ31で電動モータMをオフ
にするモータOFF信号を出力ポートC4から出力して、電
動モータMをオフにする。
FIG. 5 shows a routine of an interrupt process by an abnormal signal. That is, when the abnormality signal is input to the interrupt port INT2, and outputs the motor OFF signal for turning off the electric motor M in step 31 from the output port C 4, to turn off the electric motor M.

そして、ステップ32で、出力レベル信号M1=0を出力
ポートC2から出力して、当該電動モータMを停止し、そ
の状態を維持する。
Then, in step 32, and outputs an output level signal M 1 = 0 from the output port C 2, to stop the electric motor M, the state is maintained.

このように電動モータMが停止すれば、操舵入力軸の
回転力のみがラック6に直接伝達されることになり、マ
ニュアルステアリングの状態になる。
When the electric motor M stops in this way, only the rotational force of the steering input shaft is directly transmitted to the rack 6, and a manual steering state is set.

また、この装置によれば、車速感応タイプにしたの
で、第9図に示すように操舵トルクと出力レベルとも、
車速に応じて変化することになる。
Further, according to this device, since the vehicle is of the vehicle speed sensitive type, as shown in FIG.
It will change according to the vehicle speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面第1〜9図はこの発明の実施例を示すもので、第1
図は機構図、第2図はモータ制御装置のブロック図、第
3図は制御プログラムのフローチャートの一例を示す
図、第4図および第5図は割り込み処理ルーチンを示す
フローチャート図、第6図は車速定数テーブルとトルク
定数テーブルとの演算を表わした図、第7図は車速とモ
ータ電圧VMとの関係を示したグラフ、第8図は電動モー
タの特性図、第9図は出力レベルと操舵トルクとの関係
を示したグラフ、第10図は入力信号xと出力信号yとに
よる制御域を示した図、第11図は従来の装置の制御プロ
グラムのフローチャート図である。 1……車輪、2……操舵入力軸、3、8……ピニオン、
4……ナックルアーム、6……ラック、9……トルクセ
ンサ、10……車速センサ、a……モータ制御装置、P…
…マイクロプロセッサ。
1 to 9 show an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a motor control device, FIG. 3 is a diagram showing an example of a flowchart of a control program, FIGS. 4 and 5 are flowchart diagrams showing an interrupt processing routine, and FIG. diagram showing the operation of the vehicle speed constant table and the torque constant table, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the vehicle speed and the motor voltage V M, FIG. 8 is a characteristic diagram of the electric motor, FIG. 9 is an output level FIG. 10 is a graph showing the relationship with the steering torque, FIG. 10 is a diagram showing a control range based on the input signal x and the output signal y, and FIG. 11 is a flowchart of a control program of the conventional device. 1 ... wheels, 2 ... steering input shaft, 3, 8 ... pinion,
4 ... knuckle arm, 6 ... rack, 9 ... torque sensor, 10 ... vehicle speed sensor, a ... motor control device, P ...
... microprocessor.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 5/04 B62D 6/00Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B62D 5/04 B62D 6/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車輪に連結したナックルアームを両端に連
係させてなるラックに、操舵入力軸に連係したピニオン
と、減速機を介して電動モータに連係したピニオンとを
かみ合わせてなり、操舵トルクを検出するトルクセンサ
と車速を検出する車速センサとを、上記電動モータを制
御するモータ制御装置に接続し、上記トルクセンサから
送られてくるトルク信号と、上記車速センサから送られ
てくる車速信号とによって、上記モータ制御装置を制御
する構成にした電動式パワーステアリング装置におい
て、上記モータ制御装置は、マイクロプロセッサを主要
素にしてなり、かつ、このマイクロプロセッサは、予め
モータ電圧の最大値を決める最大デューティ比テーブル
を記憶していて、上記車速センサの車速信号に応じた最
大デューティ比のアドレスを選択し、高速のときに最大
デューティ比を保ってモータ電圧の最大値を維持する一
方、低速のときに最大デューティ比を小さくしてモータ
電圧の最大値を小さくする構成にした電動式パワーステ
アリング装置。
A rack formed by linking a knuckle arm connected to wheels to both ends thereof is engaged with a pinion linked to a steering input shaft and a pinion linked to an electric motor via a speed reducer to reduce steering torque. A torque sensor for detecting and a vehicle speed sensor for detecting vehicle speed are connected to a motor control device for controlling the electric motor, and a torque signal sent from the torque sensor, a vehicle speed signal sent from the vehicle speed sensor, Accordingly, in the electric power steering device configured to control the motor control device, the motor control device has a microprocessor as a main element, and the microprocessor has a maximum value that determines a maximum value of the motor voltage in advance. A duty ratio table is stored, and the maximum duty ratio corresponding to the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor is stored. Motor power that maintains the maximum value of the motor voltage by maintaining the maximum duty ratio at high speeds and reduces the maximum value of the motor voltage by reducing the maximum duty ratio at low speeds. Steering device.
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