JP2954277B2 - Control device for electric power steering - Google Patents
Control device for electric power steeringInfo
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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、ステアリングホィールの収れん性を向上
させた電動パワーステアリングの制御装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for an electric power steering in which the convergence of a steering wheel is improved.
（従来の技術） 第３図に示した従来の電動パワーステアリングの制御
装置は、ステアリングホィール１の入力軸２にトルクセ
ンサー３を設け、このトルクセンサー３をコントロール
ユニット４に接続している。(Prior Art) In the conventional control device for electric power steering shown in FIG. 3, a torque sensor 3 is provided on an input shaft 2 of a steering wheel 1, and the torque sensor 3 is connected to a control unit 4.
このコントロールユニット４は、上記トルクセンサー
３からのトルク信号に応じた信号を出力し、電動モータ
Ｍを駆動する。そして、この電動モータＭはクラッチ５
を介して出力軸６に連係している。このクラッチ５は上
記コントロールユニット４の出力信号に応じて、オン・
オフ動作する構成にしている。The control unit 4 outputs a signal corresponding to the torque signal from the torque sensor 3 and drives the electric motor M. The electric motor M is connected to the clutch 5
And the output shaft 6. The clutch 5 is turned on / off according to the output signal of the control unit 4.
It is configured to operate off.
上記クラッチ５が接続状態であるオンの状態にあれ
ば、電動モータＭの駆動力が出力軸６に伝達される。こ
のようにして出力軸６が回転すると、それにともなって
ピニオン７が回転するとともに、ラック８を左右いずれ
かに移動させる。このラック８の移動にともなって前輪
９が左右いずれかに転舵されるものである。When the clutch 5 is in the ON state, which is the connected state, the driving force of the electric motor M is transmitted to the output shaft 6. When the output shaft 6 rotates in this manner, the pinion 7 rotates accordingly, and the rack 8 is moved to the left or right. With the movement of the rack 8, the front wheels 9 are steered to the left or right.
次に、この従来の装置の作用を説明する。 Next, the operation of this conventional device will be described.
上記コントロールユニット４には、車速信号Ｖが入力
するが、当該車両が設定速度以上の高速走行時には、コ
ントロールユニット４からの出力信号に応じて、電動モ
ータＭを停止させるとともに、クラッチ５がオフの状態
になる。The control unit 4 receives a vehicle speed signal V. When the vehicle is running at a speed higher than the set speed, the control unit 4 stops the electric motor M according to the output signal from the control unit 4 and turns off the clutch 5. State.
上記のように高速走行時に電動モータＭを停止させな
がら、なおかつクラッチ５をオフにしたのは、ステアリ
ングホィール１の収れん性を向上させるためである。The reason why the clutch 5 is turned off while the electric motor M is stopped during high-speed running as described above is to improve the convergence of the steering wheel 1.
例えば、高速走行時にステアリングホィール１を切っ
てから第４図のｒの位置で手を放すと、前輪９のキャス
ターの機能で、ホィール１も中立位置に戻ろうとする。
このとき、もしクラッチ５を接続しておくと、電動モー
タＭの慣性によって、第４図に示すようにオーバーシュ
ートして、その収れん性が著しく悪くなってしまう。For example, if the steering wheel 1 is turned off during high-speed running and then released at the position r in FIG. 4, the wheel 1 also attempts to return to the neutral position by the function of the casters of the front wheels 9.
At this time, if the clutch 5 is connected, overshoot occurs as shown in FIG. 4 due to the inertia of the electric motor M, and the convergence is significantly deteriorated.
この収れん性の悪化を防ぐために、高速走行時にはク
ラッチ５をオフさせるようにしている。In order to prevent this deterioration in convergence, the clutch 5 is turned off during high-speed running.
なお、高速走行時にクラッチ５をオフにしたのは、高
速走行になればなるほど、前輪９のキャスターの機能が
強く発揮され、ホィール１が中立位置に戻ろうとする力
が大きくなるためである。The reason why the clutch 5 is turned off during high-speed running is that the higher the speed, the stronger the caster function of the front wheels 9 is exerted, and the greater the force of the wheel 1 to return to the neutral position.
（発明が解決しようとする課題） 上記のようにした従来の装置では、クラッチ５が必要
なので、構成部品が多くなるとともに、クラッチを制御
するために駆動回路も必要なので、コストがかさむとい
う問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional device as described above, since the clutch 5 is required, the number of components increases, and a driving circuit is also required for controlling the clutch. there were.
この発明の目的は、クラッチを不要にしながら、ステ
アリングホィールの収れん性を向上させた装置を提供す
ることである。An object of the present invention is to provide a device that improves the convergence of a steering wheel while eliminating the need for a clutch.
（課題を解決するための手段） この発明は、電動パワーステアリングの制御装置に係
り、電動モータ及び第１〜４電界効果トランジスタ（以
下電界効果トランジスタを「FET」という）からなるブ
リッジ回路と、トルクセンサと、車速センサと、第１〜
4FETを制御する制御部と、電動モータの電流を検出し
て、制御部にフィードバックする電流検出器とを備え、
上記制御部は、トルク信号と車速信号と電流検出器の検
出信号とに基づいて、第1FETをPWM制御し、かつ、第4FE
Tをオン動作して、電動モータを正転させたり、第2FET
をPWM制御し、かつ、第3FETをオン動作して、電動モー
タを逆転させたりするとともに、これらトルク信号と車
速信号と電流検出器の検出信号とから、車両の高速走行
時のステアリングホィールの戻り時を判断し、第１ある
いは第2FETのPWMデューティ比をゼロにして、第3FETと
電動モータと第4FETとからなる短絡回路に回生電流を流
す構成にした点に特徴を有する。(Means for Solving the Problems) The present invention relates to a control device for an electric power steering, and relates to a bridge circuit including an electric motor and first to fourth field effect transistors (hereinafter, the field effect transistor is referred to as “FET”), Sensor, vehicle speed sensor, first to first
A control unit that controls the 4FET, and a current detector that detects the current of the electric motor and feeds back to the control unit,
The control unit performs PWM control of the first FET based on the torque signal, the vehicle speed signal, and the detection signal of the current detector, and performs the fourth FE
Turn on T to rotate the electric motor forward or
PWM control and turning on the third FET to reverse the electric motor, and from the torque signal, the vehicle speed signal and the detection signal of the current detector, the return of the steering wheel when the vehicle is running at high speed. It is characterized in that the PWM duty ratio of the first or second FET is determined to be zero, and a regenerative current is caused to flow through a short circuit including the third FET, the electric motor, and the fourth FET.
（本発明の作用） この発明は、上記のように構成したので、高速走行時
にステアリングホィールが戻れば、その状況を電流検出
器で検出し、第１あるいは第2FETのデューティ比をゼロ
にする。このように第１あるいは第2FETのデューティ比
をゼロにすれば、電動モータと第３、4FETとで構成され
る短絡回路に回生電流が流れ、当該電動モータに回生ブ
レーキが作用することになる。(Operation of the Present Invention) Since the present invention is configured as described above, if the steering wheel returns during high-speed traveling, the situation is detected by the current detector, and the duty ratio of the first or second FET is set to zero. If the duty ratio of the first or second FET is set to zero as described above, a regenerative current flows through a short circuit formed by the electric motor and the third and fourth FETs, and a regenerative brake acts on the electric motor.
（本発明の効果） この発明の制御装置によれば、高速走行時におけるス
テアリングホィールの戻り時には、電動モータに回生ブ
レーキが作用するので、電動モータの慣性によってオー
バーシュートしたりせず、その収れん性が維持される。
しかも、この収れん性を維持するために、従来のように
クラッチを必要としないので、コスト的にも有利であ
る。(Effect of the Present Invention) According to the control device of the present invention, when the steering wheel returns during high-speed running, the regenerative brake acts on the electric motor. Is maintained.
In addition, a clutch is not required to maintain this convergence as in the prior art, which is advantageous in terms of cost.
さらに、上記従来例のように高速走行時にクラッチ５
をオフにするのではないので、高速走行している状態か
ら加速しながらカーブを曲がるような場合や、反対に、
低・中走行している状態から加速しながらカーブを曲が
るような場合でも、急にアシスト力が発生したり、ある
いは、急にアシスト力がなくなったりすることがなく、
快適な操舵フィーリングを得ることができる。Further, when the vehicle is running at a high speed as in the prior art,
Is not turned off, so if you are turning at high speed and turning a curve while accelerating,
Even when turning a curve while accelerating from a low / medium running state, there is no sudden generation of assist power or sudden loss of assist power.
A comfortable steering feeling can be obtained.
（本発明の実施例） 第１、２図に示した実施例は、第１〜4FET11〜14と電
動モータＭとでブリッジ回路を構成するとともに、これ
ら第１〜4FET11〜14をロジック制御部15に接続してい
る。(Embodiment of the Present Invention) In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the first to fourth FETs 11 to 14 and the electric motor M constitute a bridge circuit, and these first to fourth FETs 11 to 14 are connected to the logic control unit 15. Connected to
上記ロジック制御部15は、CPU16に接続している。そ
して、このCPU16からは、PWM信号s1、電動モータＭの正
転信号s2及び逆転信号s3が出力される。The logic control unit 15 is connected to the CPU 16. The CPU 16 outputs a PWM signal s 1 , a forward rotation signal s 2 of the electric motor M, and a reverse rotation signal s 3 .
上記ロジック制御部15は、一対のアンド回路15a、15b
及び増幅器15c〜15gを主要素にしてなる。上記増幅器15
cは第1FET11に接続し、増幅器15eは第2FET12に接続し、
増幅器15fは第4FET14に接続し、増幅器15gは第3FETに接
続している。The logic control unit 15 includes a pair of AND circuits 15a and 15b.
And amplifiers 15c to 15g as main components. Amplifier 15 above
c is connected to the first FET 11, amplifier 15e is connected to the second FET 12,
The amplifier 15f is connected to the fourth FET 14, and the amplifier 15g is connected to the third FET.
そして、上記一方のアンド回路15aは、CPU16からのPW
M信号s1とモータに対する正転信号s2とが同時に入力し
たときに動作し、第1FET11をPWM制御のもとでオン動作
させる。他方のアンド回路15bは、CPU16からのPWM信号s
1とモータに対する逆転信号s3とが同時に入力したとき
に動作し、第2FET12をPWM制御のもとでオン動作させ
る。Then, the one AND circuit 15a receives the PW signal from the CPU 16.
Work when the normal signal s 2 is simultaneously input to M signal s 1 and the motor turns on operating the first 1FET11 under PWM control. The other AND circuit 15b receives the PWM signal s from the CPU 16
Work when the reverse rotation signal s 3 is input at the same time for 1 and motor, turning on operation of the first 2FET12 under PWM control.
さらに、上記のようにCPUから正転信号s2が出力する
と、第4FET14が常時オン動作し、逆転信号s3が出力する
と第3FET13が常時オン動作する構成にしている。Further, when the normal signal s 2 from the CPU as described above is output, the 4FET14 is turned on at all times, when the reverse rotation signal s 3 outputs the 3FET13 is a configuration that turned on at all times.
また、上記CPU16には正転時の電流を検出する電流検
出器17と逆転時の電流を検出する電流検出器18とが接続
され、ブリッジ回路に流れる電流の方向がこのCPU16に
入力するようにしている。Further, a current detector 17 for detecting a current at the time of normal rotation and a current detector 18 for detecting a current at the time of reverse rotation are connected to the CPU 16 so that the direction of the current flowing in the bridge circuit is inputted to the CPU 16. ing.
このようにしたCPU16には、増幅器19を介してトルク
センサ20を接続するとともに、波形整形回路21を介して
車速センサ22を接続している。The CPU 16 is connected to the torque sensor 20 via the amplifier 19 and to the vehicle speed sensor 22 via the waveform shaping circuit 21.
そして、電動モータＭは、従来のようにクラッチ５を
介さずに、直後に出力軸６に連係しているもので、それ
以外の構成は前記従来と同様である。The electric motor M is linked to the output shaft 6 immediately after the electric motor M without the intervention of the clutch 5 as in the related art, and the other configuration is the same as that of the related art.
次に、この発明の作用を説明する。 Next, the operation of the present invention will be described.
いま、ステアリングホィール１を操作すると、第２図
のフローチャート図のステップ（１）（２）で示すよう
に、トルクセンサ20及び車速センサ22が動作して、その
時のトルク信号と車速信号とをCPU16に入力する。Now, when the steering wheel 1 is operated, the torque sensor 20 and the vehicle speed sensor 22 operate as shown in steps (1) and (2) of the flowchart of FIG. To enter.
これら信号を受けたCPU16では、ステップ（３）に移
行し、上記各信号にもとづいた指令値を演算する。これ
と同時にステップ（４）に移行して電流検出器17あるい
は18で検出したブリッジ回路の帰還電流をCPU16に入力
する。そして、ステップ（５）で上記指令値と帰還電流
値との差にも基づいてPWM値を演算し、それを出力す
る。Upon receiving these signals, the CPU 16 proceeds to step (3) and calculates a command value based on each of the signals. At the same time, the process proceeds to step (4) and the feedback current of the bridge circuit detected by the current detector 17 or 18 is input to the CPU 16. Then, in step (5), a PWM value is calculated based on the difference between the command value and the feedback current value, and is output.
なお、上記トルクセンサ20は、ステアリングホィール
１を正転方向に回したときにプラスの信号を出力し、逆
転方向に回したときにマイナスの信号を出力するように
している。The torque sensor 20 outputs a positive signal when the steering wheel 1 is turned in the normal direction, and outputs a negative signal when the steering wheel 1 is turned in the reverse direction.
したがって、ステアリングホィール１を正転方向に回
したとすれば、上記ステップ（５）ではプラスの指令値
が出力されることになり、当該ホィール１を逆転方向に
回したとすれば、マイナスの指令値が出力されることに
なる。Therefore, if the steering wheel 1 is turned in the forward direction, a positive command value is output in step (5). If the wheel 1 is turned in the reverse direction, a negative command value is output. The value will be output.
ステップ（６）では、上記指令値がプラスかマイナス
かを判定するが、以下にはステアリングホィール１を正
転方向に回した場合について説明する。In step (6), it is determined whether the command value is plus or minus. Hereinafter, a case where the steering wheel 1 is turned in the normal rotation direction will be described.
ステアリングホィール１を正転させれば、指令値がプ
ラスになるので、ステップ（７）に移行する。このステ
ップ（７）では、PWM値がプラスかマイナスかを判定す
るが、当該ホィール１を正転方向に回し続けていれば、
判定値がプラスになる。この判定値がプラスであれば、
ステップ（８）（９）に移行してPWM信号のデューティ
比を決める。If the steering wheel 1 is rotated in the forward direction, the command value becomes positive, so that the process proceeds to step (7). In this step (7), it is determined whether the PWM value is positive or negative. If the wheel 1 is continuously rotated in the normal direction,
The judgment value becomes positive. If this judgment value is positive,
The process proceeds to steps (8) and (9) to determine the duty ratio of the PWM signal.
上記のようにしてPWM値のデューティ比が決まればCPU
16からPWM信号s1とモータの正転信号s2とが出力され
る。したがって、ロジック制御部15のアンド回路15aが
動作して第1FET11がPWM制御のもとでオン動作するとと
もに、上記正転信号s2によって第4FET14がオン動作す
る。第１、4FET11、14がオン動作すれば、第1FET11→電
動モータＭ→第4FET14の方向に電流が流れ、当該電動モ
ータＭを正転させるものである。If the PWM value duty ratio is determined as described above, the CPU
16 and normal signal s 2 of the PWM signal s 1 and the motor is output from. Accordingly, the first 1FET11 AND circuit 15a of the logic control unit 15 is operated is turned on under the PWM control, the 4FET14 is turned on by the normal signal s 2. When the first and fourth FETs 11 and 14 are turned on, a current flows in the direction of the first FET 11 → the electric motor M → the fourth FET 14 to rotate the electric motor M forward.
上記の状態でステアリングホィール１から手を放す
と、車輪のキャスタの作用でステアリングホィール１が
逆回転するとともに、電動モータＭを逆回転する。この
状態では、正転方向のトルクが発生し、トルクセンサ20
はプラスの信号を出力するので、ステップ（３）におい
てプラスの指令値が演算される。一方、電動モータＭが
逆回転することから、帰還電流はマイナスとなり、ステ
ップ（５）においてマイナスのPWM値が演出される。When the user releases the steering wheel 1 in the above state, the steering wheel 1 rotates in the reverse direction by the action of the wheels and the electric motor M rotates in the reverse direction. In this state, a forward rotation torque is generated and the torque sensor 20
Outputs a plus signal, a plus command value is calculated in step (3). On the other hand, since the electric motor M rotates in the reverse direction, the feedback current becomes negative, and a negative PWM value is produced in step (5).
そして、ステップ（６）（７）において、指令値の符
号とPWM値の符号とが異なることから、CPU16は、ステア
リングホィール１の戻り時であることを判断して、ステ
ップ（10）に移行し、そのときの車速を判定する。車速
が低速域にあれば、ステップ（11）（12）に移行し、回
生電流を打ち消すようなデューティ比をセットする。Then, in steps (6) and (7), since the sign of the command value is different from the sign of the PWM value, the CPU 16 determines that the steering wheel 1 is returning, and proceeds to step (10). The vehicle speed at that time is determined. If the vehicle speed is in the low speed range, the process proceeds to steps (11) and (12), and a duty ratio is set to cancel the regenerative current.
上記ステップ（10）において、車速が高速域にあると
判定されると、ステップ（13）（14）に移行し、デュー
ティ比をゼロにセットする。デューティ比がゼロになる
と、第1FET11が実質的にオフの状態になるので、第3FET
13→電動モータＭ→第4FET14を結ぶ短絡回路に回生電流
が流れ、当該電動モータＭに回生ブレーキが作用する。If it is determined in step (10) that the vehicle speed is in the high speed range, the process proceeds to steps (13) and (14), and the duty ratio is set to zero. When the duty ratio becomes zero, the first FET 11 is substantially turned off.
A regenerative current flows through a short circuit connecting 13 → the electric motor M → the fourth FET 14, and a regenerative brake acts on the electric motor M.
なお、ステアリングホィール１を逆転させたときに
は、ステップ（６）からステップ（15）に移行する。そ
して、正転時と同様にしてステップ（15）からステップ
（16）（17）に移行するか、ステップ（18）に移行す
る。さらにステップ（18）からステップ（19）（20）に
移行したり、あるいはステップ（21）（22）に移行した
りするもので、実質は、上記正転時と同じである。When the steering wheel 1 is reversed, the process proceeds from step (6) to step (15). Then, the process proceeds from step (15) to steps (16) and (17) or proceeds to step (18) in the same manner as in the forward rotation. Further, the process proceeds from step (18) to steps (19) and (20), or proceeds to steps (21) and (22), and is substantially the same as that at the time of the normal rotation.
上記のようにステアリングホィール１を戻すときに
は、当該短絡回路の回生電流が流れるので、電動モータ
Ｍに回生ブレーキが作用する。そのために前記従来のよ
うにステアリングホィール１の戻し時にオーバーシュー
トしたりすることがなく、それだけ収れん性が向上する
ものである。When the steering wheel 1 is returned as described above, the regenerative current of the short circuit flows, so that the regenerative brake acts on the electric motor M. Therefore, overshoot does not occur when the steering wheel 1 is returned as in the conventional case, and the convergence is improved accordingly.
図面第１、２図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は回路図、第２図はフローチャート図、第３、４図は
従来の装置を示すもので、第３図は機構図、第４図は収
れん性の特性図である。 11〜14……第１〜4FET、15……ロジック制御部、Ｍ……
電動モータ、16……CPU、17、18……電流検出器。1 and 2 show an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram, FIG. 2 is a flowchart, FIGS. 3 and 4 show a conventional apparatus, FIG. 3 is a mechanical diagram, and FIG. 4 is a characteristic diagram of convergence. 11 to 14 First to fourth FETs, 15 Logic control unit, M
Electric motor, 16 CPU, 17, 18 Current detector.
Claims (1)
スタ（以下電界効果トランジスタを「FET」という）か
らなるブリッジ回路と、トルクセンサと、車速センサ
と、第１〜4FETを制御する制御部と、電動モータの電流
を検出して、制御部にフィードバックする電流検出器と
を備え、上記制御部は、トルク信号と車速信号と電流検
出器の検出信号とに基づいて、第1FETをPWM制御し、か
つ、第4FETをオン動作して、電動モータを正転させた
り、第2FETをPWM制御し、かつ、第3FETをオン動作し
て、電動モータを逆転させたりするとともに、これらト
ルク信号と車速信号と電流検出器の検出信号とから、車
両の高速走行時のステアリングホィールの戻り時を判断
し、第１あるいは第2FETのPWMデューティ比をゼロにし
て、第3FETと電動モータと第4FETとからなる短絡回路に
回生電流を流す構成にしたことを特徴とする電動パワー
ステアリングの制御装置。A bridge circuit comprising an electric motor and first to fourth field effect transistors (hereinafter, the field effect transistor is referred to as "FET"), a torque sensor, a vehicle speed sensor, and a control unit for controlling the first to fourth FETs. A current detector that detects the current of the electric motor and feeds it back to the control unit.The control unit performs PWM control of the first FET based on the torque signal, the vehicle speed signal, and the detection signal of the current detector. In addition, the fourth FET is turned on to rotate the electric motor forward, the second FET is PWM controlled, and the third FET is turned on to reverse the electric motor. Based on the signal and the detection signal of the current detector, it is determined when the steering wheel returns when the vehicle is running at a high speed, the PWM duty ratio of the first or second FET is set to zero, and the third FET, the electric motor, and the fourth FET are used. Become The electric power steering control apparatus being characterized in that the flow regenerative current configuration fault circuit.
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1990
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