JP3364135B2 - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
電動式パワーステアリング装置Info
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Description
向を制限するモータ駆動方向制限手段を有する制御装置
に関するものであり、特にステアリング操舵を補助付勢
する電動式パワーステアリング装置に関するものであ
る。
電動パワーステアリング制御装置において、マイコンの
異常等によってモータが不測の方向に回転することを防
止する装置として、例えば特願平8−133776号に
開示されている。
力に基づきモータ駆動信号を出力するマイコンと、操舵
トルク検出手段の出力とモータ電流検出手段で検出した
モータ電流からモータ駆動方向の制限信号を出力するモ
ータ駆動方向制限手段と、モータ駆動手段を設ける。そ
して、モータ駆動手段において、マイコンからの出力と
モータ駆動方向制限手段からの出力の論理的整合を取
り、モータ駆動を禁止または許可する。
示された従来の電動パワーステアリング制御装置におけ
るモータ自転防止装置の構成を示すブロック図である。
図において、1はステアリング系に印加された操舵トル
クを検出する操舵トルク検出手段、2はステアリング操
舵を補助付勢するモータ、3は操舵トルク検出手段1で
検出した操舵トルクに応じてモータ2の駆動信号を後述
する論理回路6とモータ電流検出手段4へ出力する演算
手段、4はモータ2に流れる電流を、前記演算手段3の
信号に同期して作動する図示しないサンプルホールド回
路を用いて検出するモータ電流検出手段、5は操舵トル
ク検出手段1で検出した操舵トルクとモータ電流検出手
段4で検出したモータ電流よりモータ駆動禁止方向を後
述する論理回路6へ出力するモータ駆動方向制限手段、
6は演算手段3とモータ駆動方向制限手段5からの信号
の論理演算をした結果を駆動指令信号として後述するモ
ータ駆動回路7へ出力する論理回路、7は論理回路6か
ら出力された駆動指令信号に基づきモータ2を駆動する
モータ駆動手段である。
手段5の動作を説明するためのものである。図8は、モ
ータ電流検出手段4で検出したモータ電流値と後述する
操舵トルク判定値の関係を記載している。図8におい
て、モータ電流が所定のA以下の時はトルク判定値はT
1とし、モータ電流が所定のB以上の時はT2とする。
BはAよりも大きい値とし、T1はT2よりも大きい値
とする。また、T1とT2の符号の極性は正対してい
る。さらに、図示しているように操舵トルク判定値はヒ
ステリシス特性を有している。
って決定する目標モータ電流値と、モータ駆動方向制限
手段5で制限されるモータ駆動方向を示している。図9
の(A)は、モータ電流値から操舵トルク判定値T1が
選択された場合のモータ駆動方向と操舵トルクの関係を
示し、操舵トルクがT1未満の場合モータ駆動方向は左
右共に許可される。但し、操舵トルク判定値がT2とな
る場合は、前述したようにモータ電流値が図8のA以下
のレベルである。
ルク判定値T2が選択された場合のモータ駆動方向と操
舵トルクの関係を示し、操舵トルクがT2未満の場合モ
ータ駆動方向は左右共に禁止される。但し、操舵トルク
判定値がT1となる場合は、前述したようにモータ電流
値が図8のB以上のレベルであり、モータ2によるアシ
スト力が大きいが、操舵トルクとモータ駆動方向が一致
する方向へのみモータ駆動を許可するので、モータの自
転等は発生しない。また、ハンドル手放し時等は、操舵
トルクが中立付近で平衡するので、モータ駆動が左右共
に禁止されモータ自転等の危険な状態は発生しない。
3からの信号に同期して作動する図示しないがサンプル
ホールド回路を有している。このサンプルホールド回路
は、モータ電流検出を精度良く検出するためのものであ
り、例えば、図10はモータ出力とモータ電流検出値の
関係を示しており、モータ電流波形の実線はサンプルホ
ールド回路有りの場合の検出電流波形、破線はサンプル
ホールド回路無しの場合の波形である。
路無しの場合は、モータオフの放電が速く検出電流値は
実電流に比べ低めに検出してしまう。そこで、サンプル
ホールド回路によって、モータオフの間モータオン時の
モータ電流検出値をホールドし、ホールドした検出電流
を実電流と同様の放電時定数で放電させることにより実
電流と検出電流との差を少なくしている。
方法においては、モータ電流によって操舵トルク判定値
(T1,T2)を切り替えるので、誤判定の原因となる
ノイズをモータ電流より除去するためにモータ電流にフ
ィルタ処理を施すのは当然のことである。しかし、前述
しているように、操舵トルク判定値はモータ電流値によ
ってを設定しているので、フィルタ定数を大きな値に設
定するとモータ電流のフィルタ出力が立ち遅れて操舵ト
ルク判定値の切替に時間がかかり、操舵トルク判定値切
替の間に予想以上の電流が流れモータが自転する可能性
があった。また、フィルタ定数を小さくしすぎるとフィ
ルタの効果が薄れ、ノイズ等によりモータ駆動制御の誤
動作を招く可能性があった。
に関しては、レベル設定値によっては不容易にモータ駆
動方向が制限されることになり制御性を悪化させる要因
となっていた。例えば、操舵トルク発生方向の逆向きに
モータを駆動しなければならない制御の場合、モータ駆
動方向制限手段5によってモータ駆動が禁止され、制御
が阻害されていた。
モータ駆動方向制限手段5によってモータ駆動を禁止さ
れた方向へのモータ駆動は禁止されるので、マイコン等
の演算手段3に同期して作動するモータ電流検出手段4
内のサンプルホールド回路のサンプリングタイミングが
非同期となりモータ電流値の検出精度が悪化する。
ためになされたもので、モータ電流検出手段で検出した
モータ電流を充電時定数と放電時定数の異なるフィルタ
で処理を施し、フィルタ処理後のモータ電流値に応じて
モータ駆動方向制限領域を可変することができる電動式
パワーステアリング装置を得ることを目的とする。
舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、操舵補助力
を発生するモータと、操舵トルク検出手段の出力に応じ
てモータ駆動信号を出力する演算手段と、操舵トルク検
出手段の出力に応じてモータ駆動方向を制限するモータ
駆動方向制限手段と、演算手段で求めたモータ駆動方向
とモータ駆動方向制限手段で制限したモータ駆動方向の
論理をとりモータ駆動方向制限手段で制限した方向への
モータ駆動を禁止する論理回路と、論理回路の出力に応
じてモータを駆動するモータ駆動手段と、モータに流れ
る電流を検出するモータ電流検出手段を備え、モータ駆
動方向制限手段は、モータ電流検出手段で検出したモー
タ電流を充放電時定数の異なるフィルタ処理を施し、フ
ィルタ処理後のモータ電流値に応じてモータ駆動方向制
限領域を可変するものである。
手段のフィルタ処理において、充電時定数は放電時定数
よりも小さくするものである。
手段はモータ電流検出手段で検出したモータ電流のフィ
ルタ処理後の値が第一の判定レベル以上のとき操舵トル
ク検出手段で検出した操舵トルクの中立付近でのモータ
駆動を禁止し、第一の判定レベルより小さい第二の判定
レベル以下のとき操舵トルクの中立付近でのモータ駆動
を許可するヒステリシス特性を有し、第一の判定レベル
は、演算手段が操舵トルク検出手段で検出した操舵トル
クと逆方向へ出力するモータ電流最大値よりも大きな値
とするものである。
は、モータ駆動方向制限手段によりモータ駆動が制限さ
れているときのモータに流れる電流の平均値がモータの
ロストルクを含む所定値以下となるようにするものであ
る。
ク検出手段で検出した操舵トルクと逆方向にモータを駆
動するときのモータ電流指示値を第一の判定レベル以下
に制限するものである。
は、モータ駆動タイミングに応じて検出電流値を保持す
る第一のサンプルホールド回路とモータ駆動方向制限手
段によるモータ駆動禁止タイミングに応じて検出電流値
を保持する第二のサンプルホールド回路を有するもので
ある。
を説明する。尚、図中、図7に記載の符号と同一のもの
は同様の動作をするので説明を省略する。図1は本実施
の形態に係る電動パワーステアリング装置におけるモー
タ駆動方向制限手段5Aの構成を示すブロック図であ
る。
流検出手段4の出力にフィルタ処理を施すフィルタ処理
手段51と、フィルタ処理した値を比較するため図示し
ない判定値設定手段で設定したモータ電流判定値52と
フィルタ処理した値とを比較する第1のコンパレータ5
3と、第1のコンパレータ53の出力によって左トルク
判定レベルを切り替える左判定トルク切替手段54、右
トルク判定レベルを切り替える右判定トルク切替手段5
5と、左判定トルク切替手段54で切り替えた左判定ト
ルクと操舵トルクを比較する第2のコンパレータ56
と、右判定トルク切替手段55で切り替えた右判定トル
クと操舵トルクを比較する第3のコンパレータ57と、
第2のコンパレータ56の出力に応じて左モータ駆動を
禁止する信号を出力するモータ左駆動禁止信号発生手段
58と、第3のコンパレータ57の出力に応じて右モー
タ駆動を禁止する信号を出力するモータ右駆動禁止信号
発生手段59を含んでいる。尚、モータ電流判定値52
は、例えば、図8に示すA,B値である。また、左判定
トルク切替手段54及び右判定トルク切替手段55で切
り替えるトルク値は、例えば、第8図に示したT1,T
2値である。
した回路図である。図2において、検出電流は抵抗R1
とダイオードD1を経由してコンデンサC1に充電され
る。また、コンデンサC1に充電された電荷は抵抗R2
とダイオードD2と抵抗R3を経由して放電される。こ
の図2は、フィルタ回路の一例を表しており、例えば、
ダイオードD1またはD2の何れかは削除しても問題な
い。また、抵抗R1,R2,R3とコンデンサC1によ
ってフィルタの充電および放電の時定数が決定する。
て説明する。例えば、マイコン等の演算手段3が暴走
し、操舵トルクと関係なく最大電流を出力した場合は、
モータ電流が所定のレベル例えば図8に示すB以上の値
となったとき、モータ駆動方向制限手段5によってモー
タ駆動方向が制限され、モータ駆動方向と操舵トルク発
生方向が同一方向でなければモータ2に駆動信号は出力
されない。よって、操舵方向とモータ駆動方向が同一の
場合は、運転者の不測する方向へのモータ駆動でないの
で危険でないと判断できる。
場合は、モータ駆動が禁止され、マニュアル操舵と同等
になるため、危険でないと判断できる。また、ハンドル
手放し状態であれば、操舵トルクは中立付近で平衡して
いるので、マイコン出力異常時モータ電流は流れる。し
かし、図8、図9に示すように、一定レベル以上の電流
が流れると、操舵トルク中立付近でのモータ駆動が禁止
されるので、モータ電流は流れなくなる。
り、再度トルク判定値が切り替わりモータ駆動可能とな
りモータ電流が流れる。この様に、ハンドル手放し時で
は、モータ電流がハンチングし、常時所定レベルのモー
タ電流がモータ2に流れるようになる。
タ処理手段51のフィルタ時定数を電流増加時と減少時
で切り替えることにより、ハンドル手放し時に流れるモ
ータ電流を、モータ2が回転できないレベル、例えば、
モータ2のロストルク以下、あるいは、モータ2のロス
トルクとモータ2がステアリングに接続されている図示
しないがギヤ部のロストルクを加算したトルク以下に制
限することにより、モータ2の自転を抑制でき、安全を
確保できる。
電時定数(τ=R1・C1)を短くし、モータ電流減少
時のフィルタの放電時定数(τ=(R2+R3)・C
1)を長くすることにより、操舵トルクが中立付近での
モータ駆動方向制限を長くでき、異常時には素早くモー
タ駆動方向を制限できる。
実施の形態2を説明する。尚、図中、図1、図7に記載
の符号と同一のものは同様の動作をするので、説明を省
略する。図3は本実施の形態に係る電動パワーステアリ
ング制御装置におけるマイコン等の演算手段3Aの構成
を示すブロック図である。
出するモータ回転検出手段であり、回転センサ等を用い
てモータ回転数を求めたり、モータ電流値とモータ印加
電圧等から回転数を推定する。尚、モータ2はステアリ
ング系に連結されているので、ハンドルの回転数を求め
てもモータ2の回転数を得ることもできる。
舵トルクを基に目標電流を演算する目標電流演算手段で
ある。32はモータ回転検出手段8で検出されたモータ
回転速度に応じてモータ2に流すブレーキ電流量を求め
る収斂電流演算手段である。収斂電流演算手段32で求
める収斂電流は、例えば、ハンドルを切って手を放して
からハンドル中立位置に収束するまでの時間を短くする
ためにモータ2に流す電流を指し、通常操舵トルクの発
生方向と逆向きの電流となる。
3で減算した結果を基にモータ出力演算手段34でモー
タ出力値を演算し論理回路6へ出力する。この出力結果
によっては、モータ2を操舵トルク発生方向と逆向きに
出力することになる。
を図4のフローチャートを用いて説明する。先ず、操舵
トルクの発生方向とモータ駆動方向が不一致になる制御
について説明する。P0は処理の開始を示す。まず、P
1で操舵トルク検出手段1からのトルク信号を入力す
る。P2でモータ回転センサ等からモータ回転信号を入
力する。ここではモータ回転数を推定しても良い。P3
で目標電流演算手段31は操舵トルクから例えば図9に
示すような特性になる目標電流を演算する。P4で収斂
電流演算手段32はモータ回転数から収斂電流を演算す
る。
程大きな値となる。P5で加算器33において目標電流
から収斂電流を減算する。P6でモータ出力演算手段3
4は減算した結果が正値か判定する。正値ならばP9で
減算結果に基づきモータ出力をする。負値ならば、P7
で減算結果が負の制限値以上あるか判定し、制限値以上
ならばP8で減算結果を制限値でクリップし、制限値未
満ならばそのままP9でモータ出力する。P10は処理
の終了を示す。
ルクの発生方向と逆向きにモータ電流を流す場合が発生
する。この様な場合にモータ駆動方向制限手段5によっ
てモータ駆動方向を制限されると、制御上必要なモータ
電流をカットされ、操舵フィーリングにハンドルショッ
ク等の影響が発生し好ましくない。
果を制限値でクリップしてモータ駆動方向制限手段5の
モータ電流判定レベルを、例えば、図8のA以下となる
ようにする。また、モータ駆動方向制限手段5Aのモー
タ電流判定レベルAをP8で設定した制限値以上の値と
しても良い。
操舵トルクの発生方向と逆向きにモータ駆動してもモー
タ駆動方向制限手段5によるモータ駆動方向の制限がか
からず操舵フィーリングに違和感を与えることはない。
し時に流れる電流は、モータ駆動方向制限手段5のモー
タ電流判定レベル、例えば、図8のBを、モータ電流ハ
ンチング時の平均電流がモータ2のロストルクあるいは
モータ2に接続されるギヤ等のロストルクを含む所定の
レベル以下の電流となるように設定すれば、モータ自転
等の危険なモードにならず安全である。
実施の形態3を説明する。尚、図中、図1、図3、図9
に記載の符号と同一のものは同様の動作をするので説明
を省略する。図5は本実施の形態に係るモータ電流検出
手段4Aの周辺の構成を示した構成図である。図5にお
いて、演算手段3からの信号と論理回路6からの信号が
モータ電流検出手段4Aに入力される。これは、モータ
電流検出手段4A中のサンプルホールド回路の動作を演
算手段3からの信号だけでなくモータ駆動方向制限手段
5によりモータ駆動を禁止されたときの信号でも作動で
きるようにするものである。
とモータ電流検出信号の関係を表した図である。図中の
破線は、モータ駆動禁止信号の動作によってサンプルホ
ールド回路が作動しない場合の波形である。モータ2の
特性上、モータ駆動を禁止してもモータ2の逆起電圧に
よりモータ電流は即ゼロにならない。つまり、図中の破
線のように即電流が減少することはあり得ない。そこ
で、モータ駆動禁止信号によって、サンプルホールド回
路を作動させ、検出電流が実電流に近い値となるように
する。その波形を実線で表している。この様にすること
により、モータ駆動方向制限手段5によりモータ駆動が
禁止されても実電流に近い検出電流を得ることができ
る。
検出する操舵トルク検出手段と、操舵補助力を発生する
モータと、操舵トルク検出手段の出力に応じてモータ駆
動信号を出力する演算手段と、操舵トルク検出手段の出
力に応じてモータ駆動方向を制限するモータ駆動方向制
限手段と、演算手段で求めたモータ駆動方向とモータ駆
動方向制限手段で制限したモータ駆動方向の論理をとり
モータ駆動方向制限手段で制限した方向へのモータ駆動
を禁止する信号を出力する論理回路と、論理回路の出力
に応じてモータを駆動するモータ駆動手段と、モータに
流れる電流を検出するモータ電流検出手段を備え、モー
タ駆動方向制限手段は、モータ電流検出手段で検出した
モータ電流を充電時定数および放電時定数の異なるフィ
ルタで処理を施し、フィルタ処理後のモータ電流値に応
じてモータ駆動方向制限領域を可変するので、マイコン
異常出力時素早くモータ駆動方向を制限する状態にでき
ると共に、モータ電流増減時のモータ電流判定時間が異
なり、モータ電流判定に要する時間に自由度を広げるこ
とがっできるという効果がある。
ータ駆動できる時間が短縮でき、モータに流れる平均電
流を低減できる。よって、マイコン異常出力時等にモー
タが自転する等の危険モードを回避でき、制御装置の信
頼性が向上するという効果がある。
制限手段のフィルタ処理において、充電時定数は放電時
定数よりも小さくするので、マイコン異常出力時素早く
モータ駆動方向を制限する状態に切り替えることがで
き、モータ駆動方向と操舵トルクの方向が一致しないと
モータ駆動できないので、制御装置の安全に関する信頼
性が向上するという効果がある。
いので、電流増加時は速くトルク中立付近でのモータ左
右方向への駆動禁止状態になりモータ駆動方向が操舵ト
ルクにより制限され、操舵トルクの発生方向にしかモー
タ駆動しない。また、電流減少時はゆっくり元に戻りト
ルク中立付近でのモータ左右方向への駆動可能状態にな
りモータ駆動方向が操舵トルクにより制限されなくなる
モータ駆動の制御性が向上するという効果がある。
制限手段は、モータ電流検出手段で検出したモータ電流
のフィルタ処理後の値が第一の判定レベル以上のとき操
舵トルク検出手段で検出した操舵トルクの中立付近での
モータ駆動を禁止し、第一の判定レベルより小さい第二
の判定レベル以下のとき操舵トルクの中立付近でのモー
タ駆動を許可するヒステリシス特性を有し、第一の判定
レベルは、演算手段が前記操舵トルク検出手段で検出し
た操舵トルクと逆方向へ出力するモータ電流最大値より
も大きな値とするので、制御上操舵トルクの発生方向と
逆方向にモータを駆動する場合、モータ駆動方向制限手
段によってモータ駆動を禁止されないので、ハンドルの
引っかかり等操舵フィーリングに与える悪影響を解消で
き、良好な操舵フィーリングを得ることができるという
効果がある。
ルは、モータ駆動方向制限手段によりモータ駆動が制限
されているときのモータに流れる電流の平均値がモータ
のロストルクを含む所定値以下となるようにすることに
より、マイコン異常出力等によるモータ電流ハンチング
によりモータが自転することを防止でき、システムの安
全性を向上できる。
トルク検出手段で検出した操舵トルクと逆方向にモータ
を駆動するときのモータ電流指示値を第一の判定レベル
以下に制限するので、制御上操舵トルクの発生方向と逆
向きにモータを駆動しても、モータ駆動方向制限手段に
よりモータ駆動を禁止されることなく、良好な操舵フィ
ーリングを得ることができるという効果がある。
手段はモータ駆動タイミングに応じて検出電流値を保持
する第一のサンプルホールド回路とモータ駆動方向制限
手段によるモータ駆動禁止タイミングに応じて検出電流
値を保持する第二のサンプルホールド回路を有している
ので、モータ駆動方向制限手段により、モータ駆動が禁
止されたときのモータ電流値の検出精度を悪化させるこ
となく、適正な値によってモータ駆動方向の中立許可判
定を実施できるという効果がある。
向制限手段の構成図である。
理手段の構成図である。
成図である。
ャートである。
作を説明する図である。
を説明する図である。
を示す図である。
示す図である。
の関係を示す図である。
図である。
段、31 目標電流演算手段、収斂電流演算手段、モー
タ出力演算手段、4A モータ電流検出手段、5A モ
ータ駆動方向制限手段、フィルタ処理手段、52 モー
タ電流判定値、6論理回路、7 モータ駆動手段。
Claims (6)
- 【請求項1】 操舵トルクを検出する操舵トルク検出手
段と、 操舵補助力を発生するモータと、 前記操舵トルク検出手段の出力に応じてモータ駆動信号
を出力する演算手段と、 前記操舵トルク検出手段の出力に応じてモータ駆動方向
を制限するモータ駆動方向制限手段と、 前記演算手段で求めたモータ駆動方向と前記モータ駆動
方向制限手段で制限したモータ駆動方向の論理をとり、
前記モータ駆動方向制限手段で制限した方向へのモータ
駆動を禁止する信号を出力する論理回路と、 前記論理回路の出力に応じて前記モータを駆動するモー
タ駆動手段と、 前記モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段
を備え、 前記モータ駆動方向制限手段は、前記モータ電流検出手
段で検出したモータ電流を充電時定数と放電時定数の異
なるフィルタで処理を施し、フィルタ処理後のモータ電
流値に応じてモータ駆動方向制限領域を可変することを
特徴とする電動式パワーステアリング装置。 - 【請求項2】 前記モータ駆動方向制限手段のフィルタ
処理において、充電時定数は放電時定数よりも小さいこ
とを特徴とする請求項1に記載の電動式パワーステアリ
ング装置。 - 【請求項3】 前記モータ駆動方向制限手段は、前記モ
ータ電流検出手段で検出したモータ電流のフィルタ処理
後の値が第一の判定レベル以上のとき前記操舵トルク検
出手段で検出した操舵トルクの中立付近でのモータ駆動
を禁止し、第一の判定レベルより小さい第二の判定レベ
ル以下のとき前記操舵トルクの中立付近でのモータ駆動
を許可するヒステリシス特性を有し、 前記第一の判定レベルは、前記演算手段が前記操舵トル
ク検出手段の出力に応じて検出した操舵トルクと逆方向
へ出力するモータ電流最大値よりも大きな値とすること
を特徴とする請求項1または2に記載の電動式パワース
テアリング装置。 - 【請求項4】 前記第二の判定レベルは、前記モータ駆
動方向制限手段によりモータ駆動が制限されているとき
の前記モータに流れる電流の平均値が前記モータのロス
トルクを含む所定値以下となるようにすることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電動式パ
ワーステアリング装置。 - 【請求項5】 前記演算手段は、前記操舵トルク検出手
段で検出した操舵トルクと逆方向に前記モータを駆動す
るときのモータ電流指示値を前記第一の判定レベル以下
に制限することを特徴とする請求項1ないし4のいずれ
か1項に記載の電動式パワーステアリング装置。 - 【請求項6】 前記モータ電流検出手段は、モータ駆動
タイミングに応じて検出電流値を保持する第一のサンプ
ルホールド回路と、前記モータ駆動方向制限手段による
モータ駆動禁止タイミングに応じて検出電流値を保持す
る第二のサンプルホールド回路とを有していることを特
徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電動
式パワーステアリング装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29196897A JP3364135B2 (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 電動式パワーステアリング装置 |
DE19809511A DE19809511C2 (de) | 1997-10-24 | 1998-03-05 | Elektrisches Servolenkungssystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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