JP3520508B2 - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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JP3520508B2
JP3520508B2 JP32371799A JP32371799A JP3520508B2 JP 3520508 B2 JP3520508 B2 JP 3520508B2 JP 32371799 A JP32371799 A JP 32371799A JP 32371799 A JP32371799 A JP 32371799A JP 3520508 B2 JP3520508 B2 JP 3520508B2
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良信 向
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電動機パワーをス
テアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減
する電動パワーステアリング装置に関する。 【0002】 【従来の技術】電動パワーステアリング装置は、電動機
の駆動力を直接利用してドライバの操舵力をアシストす
る。しかし、電動パワーステアリング装置は、制御手段
の異常等によって望ましくない電動機による補助トルク
が発生した場合、ドライバの意思に反して操舵力をアシ
ストする。そこで、電動パワーステアリング装置には、
望ましくない補助トルク(電動機の駆動状況)を検知
し、電動機によるアシストを禁止する補助禁止手段が備
わっているものがある。本願出願人による特開平11−
59446号には、手動操舵トルクの方向と補助トルク
の方向が所定時間以上異なる場合に電動機による駆動を
禁止する補助禁止手段を備えた電動パワーステアリング
装置が記載されている。この電動パワーステアリング装
置は、ドライバによる手動操舵トルクの大きさと方向を
検出する操舵トルクセンサと、電動機に流れる電流の大
きさと方向を検出する電動機電流検出手段を備える。そ
して、補助禁止手段は、検出した手動操舵トルクの方向
と検出した電動機に流れる電流の方向(すなわち、補助
トルクの方向)が一致か不一致かを判定し、不一致が所
定時間以上継続した場合には電動パワーステアリング装
置の制御手段に電動機による駆動を禁止する信号を送信
する。 【0003】また、手動操舵トルクと電動機電流の流れ
る方向だけでなく、手動操舵トルクの大きさと方向およ
び電動機電流の大きさと方向の関係からアシスト禁止領
域を設定したマップによって判定する補助禁止手段を備
える電動パワーステアリング装置もある。例えば、図7
の(a)に示す電動パワーステアリング装置50は、補
助禁止手段として操舵トルク−電動機電流禁止領域判定
手段(以下、判定手段と記載する)54を備える。電動
パワーステアリング装置50は、操舵トルクセンサ51
で検出した手動操舵トルクTSに基づいてCPU(Ce
ntral Processing Unit)53で
電動機57に流す目標電流を設定する。さらに、電動パ
ワーステアリング装置50は、CPU53で、この目標
電流を電動機57に流すために、電動機駆動手段56に
出力する電動機制御信号を生成する。また、電動パワー
ステアリング装置50は、電動機電流検出手段52で電
動機57に実際に流れている電動機電流IMを検出す
る。そして、電動パワーステアリング装置50は、判定
手段54で、CPU53の異常等によってドライバの意
思に反する補助トルクを発生させる電動機電流IMが電
動機57に流れていないかを判定する。判定手段54で
の判定は、例えば、図7の(b)に示すマップ54aを
検索し、手動操舵トルクTSと電動機電流IMの関係が
アシスト禁止領域54b,54cにあるか否かで判定す
る。なお、マップ54aは、横軸が操舵トルクセンサ5
1で検出した手動操舵トルクTS[kgf・cm]であ
り、プラス領域が右旋回、マイナス領域が左旋回を表
す。また、縦軸が電動機電流検出手段52で検出した実
際に電動機57に流れる電動機電流IM[A]であり、
プラス領域が発生するトルクが右旋回方向、マイナス領
域が発生するトルクが左旋回方向を表す。判定手段54
は、マップ54aを検索し、手動操舵トルクTSと電動
機電流IMの関係がアシスト禁止領域54b,54cに
存在する場合にはスイッチ回路55に補助禁止信号を送
信する。なお、判定手段54は、手動操舵トルクTSと
電動機電流IMの関係がアシスト禁止領域54b,54
cに所定時間(例えば、100mS)以上継続して存在
する場合に補助禁止信号を送信する場合もある。補助禁
止信号が送信されると、スイッチ回路55は、スイッチ
をオフして電動機制御信号を電動機駆動手段56に出力
しない。すると、電動機駆動手段56は電動機電圧VM
を電動機57に印加しないので、電動機57には電動機
電流IMが流れない。そのため、電動機57による補助
トルクが発生しない。なお、電動機電流検出手段52
は、電動機57に対して直列に接続された抵抗またはホ
ール素子を備え、電動機57に流れる電動機電流IMの
大きさと方向を検出している。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、抵抗や
ホール素子は温度による影響を受けるので,周囲環境温
度の変化や電動機57の発熱等によって抵抗値等が変化
する。また、抵抗やホール素子は、加工精度が要求さ
れ、加工精度等によって素子にバラツキがある。したが
って、電動機電流検出手段52は、電動機57に流れて
いる電動機電流IMの大きさが同じ場合でも、周囲環境
温度の変化、電動機57の発熱や素子の加工精度等によ
って検出値が変化する。そのため、電動機電流IMの検
出精度が低下し、判定手段54によるマップ54aでの
判定精度が低下する。ちなみに、電動機電流検出手段5
2による検出精度を向上するためには、温度補償回路等
を設けたり、抵抗やホール素子の加工精度を上げなけれ
ばならない。 【0005】そこで、本発明の課題は、電動機電流の検
出精度に影響されることなく、電動機によるアシストを
禁止するか否かを高精度に判定できる電動パワーステア
リング装置を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング
系に補助トルクを付加する電動機と、前記ステアリング
系に作用する手動操舵トルクを検出する操舵トルクセン
サと、前記操舵トルクセンサからの出力に基づいて前記
電動機を制御する電動機制御信号を出力する制御手段
と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動す
る電動機駆動手段と、前記操舵トルクセンサの出力を時
間微分する操舵トルク微分手段とを備える電動パワース
テアリング装置において、前記操舵トルクセンサの出力
値に前記操舵トルク微分手段で得られた時間微分値を加
算した加算値と前記電動機制御信号が所定の関係にある
場合に、前記電動機駆動手段による前記電動機の駆動を
禁止する補助禁止手段を備えることを特徴とする。この
電動パワーステアリング装置によれば、制御手段で生成
する電動機制御信号を利用して補助禁止手段でアシスト
を禁止するか否かの判定をするので、電動機電流の検出
精度に関係なく、高精度な判定ができる。また、補助禁
止手段で判定する際に、手動操舵トルクと手動操舵トル
クの微分値を加算して、手動操舵トルクの時間変化を考
慮して判定する。そのため、制御手段において電動機の
慣性を考慮してイナーシャ制御によって電動機制御信号
が生成されていても、手動操舵トルクに時間変化を加味
するので、所定の関係にあるか否かの判定を高精度に判
定できる。 【0007】 【0008】なお、所定の関係とは、手動操舵トルクと
電動機制御信号の関係がドライバの意思に反するような
補助トルクが発生する関係にあることを表す関係であ
る。本実施の形態では、図5に示すマップMのアシスト
禁止領域Ma,Mb内に手動操舵トルクの大きさと方向
および電動機制御信号中のPWM信号のデューティ電圧
の大きさと方向が位置する関係にある場合である。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を説明す
る。図1は電動パワーステアリング装置の全体構成図、
図2は電動パワーステアリング装置の制御手段(操舵ト
ルク微分手段無)のブロック構成図、図3は電動パワー
ステアリング装置の駆動制御手段の論理回路図、図4は
電動パワーステアリング装置の電動機駆動手段の回路
図、図5は電動パワーステアリング装置の補助禁止手段
でアシスト禁止領域を検索するマップ、図6は電動パワ
ーステアリング装置の制御手段(操舵トルク微分手段
有)のブロック構成図である。 【0010】本発明に係る電動パワーステアリング装置
は、ドライバの操舵力をアシストするために、電動機の
駆動力で補助トルクを発生させる。そのために、電動パ
ワーステアリング装置は、電動機を制御する制御手段を
備えるとともに、補助トルクがドライバの意思に反する
ものであればアシストを禁止するために補助禁止手段を
備える。補助禁止手段は、手動操舵トルク(または、手
動操舵トルクと手動操舵トルクの時間微分値の加算値)
と電動機制御信号との関係によって電動機によるアシス
トを禁止するか否かを判定する。なお、本実施の形態に
係る電動パワーステアリング装置は、制御手段内に補助
禁止手段を構成し、制御手段の主となるCPUと別に補
助禁止手段のCPUを備える。また、本実施の形態で
は、制御手段および補助禁止手段は手動操舵トルクを微
分する手段およびその微分値を加算する手段を備えない
もの(図2参照)を参考例として示し、続けて、当該手
段を備えるもの(図6参照)について説明する。 【0011】まず、図1を参照して、電動パワーステア
リング装置1の構成について説明する。電動パワーステ
アリング装置1は、ドライバによるステアリングホイー
ル3の操舵時に、手動操舵力発生手段2によってマニュ
アルステアリングで前輪4,4を転動させて車両の向き
を変える。さらに、電動パワーステアリング装置1は、
制御手段5からの電動機制御信号VOに基づいて電動機
駆動手段6で電動機電圧VMを発生し、この電動機電圧
VMで電動機7を駆動して補助操舵力(補助トルク)を
発生させ、手動操舵力発生手段2による手動操舵力を軽
減する。 【0012】手動操舵力発生手段2は、ステアリングホ
イール3に一体に設けられたステアリング軸8に連結軸
9を介してステアリング・ギアボックス10内に設けた
ラック&ピニオン機構11のピニオン11aが連結され
る。なお、連結軸9は、その両端に自在継ぎ手9a,9
bを備える。ラック&ピニオン機構11は、ピニオン1
1aに噛み合うラック歯11bがラック軸12に形成さ
れ、ピニオン11aとラック歯11bの噛み合いによ
り、ピニオン11aの回転をラック軸12の横方向の往
復運動とする。さらに、ラック軸12には、その両端に
タイロッド13,13を介して、転動輪としての左右の
前輪4,4が連結される。 【0013】補助操舵力(補助トルク)を発生させるた
めに、電動機7が、ラック軸12と同軸上に配設され
る。そして、電動機7の回転がラック軸12と同軸に設
けられたボールねじ機構14を介して推力に変換され、
この推力をラック軸12(ボールねじ軸14a)に作用
させる。 【0014】制御手段5は、車速センサ15、操舵トル
クセンサ16、電動機電流検出手段17の各検出信号
V,TS,IMOが入力される。そして、制御手段5
は、これらの検出信号V,TS,IMOに基づいて電動
機7に流す電動機電流IMの大きさと方向を決定し、電
動機駆動手段6に電動機制御信号VOを出力する。制御
手段5は、各種演算や処理等を行うCPU、入力信号変
換手段、信号発生手段、記憶手段等で構成される。さら
に、制御手段5は、別のCPUで処理を行う補助禁止手
段30Aまたは補助禁止手段30B(図2、図6参照)
も構成に含む。 【0015】制御手段5は、補助禁止手段30A(また
は補助禁止手段30B)によって、手動操舵トルク(ま
たは手動操舵トルクと手動操舵トルクの時間微分値の加
算値)と電動機制御信号VOのPWM信号によるデュー
ティ電圧の関係がマップMのアシスト禁止領域Ma,M
b内(図5参照)に所定時間(例えば、100mS)以
上継続して存在する場合には、電動機7による補助トル
クの発生を禁止する。 【0016】車速センサ15は、スピードメータ(図示
せず)内に配設され、車両の速度を検出する。そして、
車速センサ15は、検出した車速に対応したアナログ電
気信号の車速信号Vを制御手段5に送信する。なお、車
速センサ15は、電動パワーステアリング装置1に車速
信号Vを送信するためだけに設けられるものでなく、他
のシステムにも車速信号Vを送信する。 【0017】操舵トルクセンサ16は、ステアリング・
ギアボックス10内に配設され、ドライバによる手動操
舵トルクの大きさと方向を検出する。そして、操舵トル
クセンサ16は、検出した手動操舵トルクに対応したア
ナログ電気信号の手動操舵トルク信号TSを制御手段5
に送信する。 【0018】電動機電流検出手段17は、電動機7に対
して直列に接続された抵抗またはホール素子等を備え、
電動機7に実際に流れる電動機電流IMの大きさと方向
を検出する。そして、電動機電流検出手段17は、電動
機電流IMに対応した電動機電流信号IMOを制御手段
5にフィードバック(負帰還)する。 【0019】電動機駆動手段6は、電動機制御信号VO
に基づいて電動機電圧VMを電動機7に印加し、電動機
7を駆動する。電動機駆動手段6は、例えば、図4に示
すように4個のパワーFET(電界効果トランジスタ)
6a,6b,6c,6dのスイッチング素子からなるブ
リッジ回路および電源電圧(12v)6eで構成され
る。パワーFET6a,6b,6c,6dの各ゲートG
1,G2,G3,G4に電動機制御信号VOが入力され
ると、電動機制御信号VOに基づいて電動機7に電動機
電圧VMが印加される。すると、電動機7には電動機電
流IMが流れ、電動機7は電動機電流IMに比例したト
ルクを発生する。なお、電動機駆動手段6の動作につい
ては後で詳細に説明する。 【0020】次に、図2を参照して、制御手段5Aの構
成について説明する。なお、制御手段5Aは、補助禁止
手段30Aで手動操舵トルクTSと電動機制御信号VO
のPWM信号によるデューティ電圧の関係から電動機7
によるアシストを禁止するか否かを判定する。 【0021】制御手段5Aは、A/D変換手段20,2
1A、目標電流信号設定手段22、偏差演算手段24、
駆動制御手段25および補助禁止手段30Aから構成さ
れる。なお、補助禁止手段30Aは、制御手段5Aの主
となるCPUとは別のCPUで制御され、制御手段5A
の主となるCPUの暴走等を監視する。 【0022】A/D変換手段20は、不図示のF−Vコ
ンバータを介して車速センサ15から入力された車速信
号Vをアナログ信号からディジタル信号に変換し、この
ディジタル変換された車速信号Vを目標電流信号設定手
段22に出力する。A/D変換手段21Aは、操舵トル
クセンサ16から入力された手動操舵トルク信号TSを
アナログ信号からディジタル信号に変換し、この変換さ
れた手動操舵トルク信号TSを目標電流信号設定手段2
2と禁止領域判定手段31Aに出力する。 【0023】目標電流信号設定手段22は、ROM(R
ead Only Memory)等の記憶手段を備
え、予め実験値または設計値に基づいて設定した手動操
舵トルク信号TSおよび車速信号Vと目標電流信号IM
Sの対応するデータを記憶している。そして、目標電流
信号設定手段22は、手動操舵トルク信号TSおよび車
速信号Vをアドレスとして対応する目標電流信号IMS
を読み出し、目標電流信号IMSを偏差演算手段24に
出力する。ちなみに、目標電流信号IMSは、車速信号
Vに対して、路面反力の大きい低速の場合には大きい値
が対応づけられ、走行時の安定性を確保するために高速
の場合には小さい値が対応づけられている。また、目標
電流信号IMSは、手動操舵トルク信号TSに対して、
手動操舵トルク信号TSが0近傍では0に対応づけら
れ、所定の手動操舵トルク信号TS以上になると手動操
舵トルク信号TSの増加に従って増加する値に対応づけ
られる。なお、目標電流信号IMSは、電動機7に流す
ことができる最大電流が決まっているので、最大目標電
流以下に設定される。 【0024】偏差演算手段24は、減算器またはソフト
制御の減算機能を備え、目標電流信号設定手段22から
の目標電流信号IMSと電動機電流検出手段17からの
電動機電流信号IMOが入力され、駆動制御手段25に
偏差信号ΔIMを出力する。偏差演算手段24は、目標
電流信号IMSから電動機電流信号IMOを減算し、偏
差信号ΔIM(=IMS−IMO)を算出する。 【0025】駆動制御手段25は、PIDコントロー
ラ、PWM信号発生手段および論理回路等を備え、偏差
演算手段24からの偏差信号ΔIMが入力され、電動機
駆動手段6およびCRフィルタ35を介して禁止領域判
定手段31Aに電動機制御信号VOを出力する。駆動制
御手段25は、まず偏差信号ΔIMにP(比例)、I
(積分)およびD(微分)制御を行い、さらに偏差信号
ΔIMの大きさおよび極性に対応したPWM信号VPW
M、オン信号VON、オフ信号VOFを生成する。PW
M信号VPWMは、電動機駆動手段6のパワーFET6
aのゲートG1またはパワーFET6bのゲートG2に
入力され(図3、図4参照)、偏差信号ΔIMの大きさ
に応じてパワーFET6aまたはパワーFET6bをP
WM駆動する信号である。なお、PWM信号VPWMが
ゲートG1かゲートG2のどちらのゲートに入力される
かは、偏差信号ΔIMの極性によって決まる。また、ゲ
ートG1またはゲートG2のうちPWM信号VPWMが
入力されないゲートにはオフ信号VOFが入力され、パ
ワーFET6aまたはパワーFET6bはオフされる。
そして、ゲートG1にPWM信号VPWMが入力される
場合には、パワーFET6dのゲートG4にオン信号V
ONが入力され、パワーFET6dがオン駆動される。
他方、ゲートG2にPWM信号VPWMが入力される場
合には、パワーFET6cのゲートG3にオン信号VO
Nが入力され、パワーFET6cがオン駆動される。 【0026】さらに、駆動制御手段25は、論理回路を
備え、補助禁止手段30Aからの補助禁止信号SBが入
力され、この補助禁止信号SBに従って電動機駆動手段
6に電動機制御信号VOを出力する。補助禁止信号SB
が電動機7によるアシストを許可する信号の場合、駆動
制御手段25は、電動機制御信号VOとして偏差信号Δ
IMの大きさおよび極性に対応したPWM信号VPW
M、オン信号VON、オフ信号VOFを各ゲートG1,
G2,G3,G4に出力する(図3、図4参照)。他
方、補助禁止信号SBが電動機7によるアシストを禁止
する信号の場合、駆動制御手段25は、電動機制御信号
VOとしてオフ信号VOFを全てのゲートG1、G2,
G3,G4に出力する(図3、図4参照)。 【0027】補助禁止手段30Aは、禁止領域判定手段
31A、計時手段32、所定時間設定手段33、時間比
較手段34およびCRフィルタ35から構成される。補
助禁止手段30Aは、制御手段5AのCPUの暴走等に
よって電動機7が異常駆動されることを禁止するため
に、手動操舵トルクTSを基準にして電動機制御信号V
OのPWM信号VPWMによるデューティ電圧VDを監
視する。ちなみに、電動機制御信号VOは、CPUで演
算されて生成されるため、周囲環境温度や電動機7の発
熱等によって変動しない。 【0028】禁止領域判定手段31Aは、ROM等の記
憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定
した手動操舵トルクTSと電動機制御信号VOのPWM
信号VPWMによるデューティ電圧VDの関係を示すマ
ップM(図5参照)を記憶している。禁止領域判定手段
31Aは、A/D変換手段21Aからの手動操舵トルク
信号TSとCRフィルタ35からのPWM信号VPWM
のデューティ電圧VDが入力され、禁止領域判定信号S
Aを計時手段32に出力する。なお、PWM信号VPW
Mのデューティ電圧VDは、電動機駆動手段6から電動
機7に印加される電動機電圧VMに対応する電圧であ
る。 【0029】禁止領域判定手段31Aで使用されるマッ
プは、図5に示すマップMである。マップMは、横軸が
操舵トルクセンサ16で検出した手動操舵トルクTS
[kgf・cm]であり、縦軸がCRフィルタ35から
出力されたPWM信号VPWMのデューティ電圧VD
[V]である。手動操舵トルクTSのプラス領域(横軸
の原点(0)の右側領域)はステアリングホイール3に
右旋回方向の手動操舵トルクが入力された場合に対応
し、手動操舵トルクTSのマイナス領域(横軸の原点
(0)の左側領域)はステアリングホイール3に左旋回
方向の手動操舵トルクが入力された場合に対応する。ま
た、PWM信号VPWMのデューティ電圧VDのプラス
領域(縦軸の原点(0)の上側領域)は電動機7が右旋
回方向のトルクを出力する場合に対応し、PWM信号V
PWMのデューティ電圧VDのマイナス領域(縦軸の原
点(0)の下側領域)は電動機7が左旋回方向のトルク
を出力する場合に対応する。マップMのアシスト禁止領
域Ma,Mbは、手動操舵トルクTSに対して望ましく
ないPWM信号VPWMのデューティ電圧VDの領域で
あるが、ダンピング制御や電動機7に対するイナーシャ
制御を考慮すると実際の走行中には入る領域なので、所
定時間は許容する領域である。 【0030】禁止領域判定手段31Aは、マップMを検
索し、手動操舵トルクTSとPWM信号VPWMのデュ
ーティ電圧VDの関係がマップMのアシスト禁止領域M
a,Mbのどちらかの領域にある場合には禁止領域判定
信号SAとして論理レベル0を設定し、アシスト禁止領
域Ma,Mb外の場合には禁止領域判定信号SAとして
論理レベル1を設定する。禁止領域判定信号SAの論理
レベルの設定は、前記設定に限定されず、計時手段32
の論理回路の構成等に対応して設定する。 【0031】計時手段32は、タイマを備え、禁止領域
判定手段31Aからの禁止領域判定信号SAが入力さ
れ、計時信号TCを時間比較手段34に出力する。計時
手段32は、禁止領域判定信号SAが0になると時間計
測を開始し、計測した時間を計時信号TCとして出力す
る。また、計時手段32は、禁止領域判定信号SAが1
になると計測した時間をリセットする。 【0032】所定時間設定手段33は、ROM等の記憶
手段を備え、アシスト禁止領域Ma,Mbの許容時間T
1(例えば、100mS)を時間比較手段34に出力す
る。なお、許容時間T1は、手動操舵トルクTSとPW
M信号VPWMのデューティ電圧VDの関係がマップM
のアシスト禁止領域Ma,Mbのどちらかの領域にある
場合に電動機7によるアシストを許容する時間である。 【0033】時間比較手段34は、計時手段32からの
計時信号TCと所定時間設定手段33からの許容時間T
1が入力され、補助禁止信号SBを駆動制御手段25に
出力する。時間比較手段34は、計時信号TCが許容時
間T1以上となると補助禁止信号SBとして論理レベル
1を設定し、計時信号TCが許容時間T1未満の場合に
は補助禁止信号SBとして論理レベル0を設定する。す
なわち、計時信号TCが許容時間T1以上となる場合、
補助禁止手段30Aは、制御手段5Aが異常と判断し、
電動機7によるアシストを禁止する。なお、補助禁止信
号SBの論理レベルの設定は、前記設定に限定されず、
駆動制御手段25の論理回路の構成等に対応して設定す
る。 【0034】CRフィルタ35は、遅い時定数のCRフ
ィルタ回路を備え、駆動制御手段25からの電動機制御
信号VOが入力され、PWM信号VPWMのデューティ
電圧VDを禁止領域判定手段31Aに出力する。CRフ
ィルタ35は、電動機制御信号VOのPWM信号VPW
Mのデューティ比を電圧レベルに変換するとともに、こ
の電圧が印加される方向を判定し、電圧にプラスかマイ
ナスを付加して印加方向を識別する。例えば、電源電圧
を12Vとし、PWM信号VPWMのデューティ比を7
(論理レベル1):3(論理レベル0)とする場合、1
2V×(7/10)=8.4VがPWM信号VPWMの
デューティ電圧VDとなる。また、このPWM信号VP
WMのデューティ電圧VDがマップM(図5参照)の右
旋回方向(縦軸のプラス領域)または左旋回方向(縦軸
のマイナス領域)に対応するかは、PWM信号VPWM
がゲートG1またはゲートG2(図3参照)のいずれの
ゲートに出力されたかで決まる。例えば、ゲートG1に
出力されたPWM信号VPWMの場合には右旋回方向
(縦軸のプラス領域)とし、ゲートG2に出力されたP
WM信号VPWMの場合には左旋回方向(縦軸のマイナ
ス領域)とする。 【0035】補助禁止手段30Aは、手動操舵トルクT
SとPWM信号VPWMのデューティ電圧VDの関係が
マップMのアシスト禁止領域Ma,Mbのどちらかの領
域に許容時間T1以上継続する場合には、制御手段5A
が異常であると判断する。そして、補助禁止手段30A
は、駆動制御手段25に補助禁止信号SBとして論理レ
ベル1を出力し、電動機7の駆動の停止を促す。駆動制
御手段25は、補助禁止信号SBとして論理レベル1が
入力されると、電動機制御信号VOとしてオフ信号VO
Fを全てのゲートG1、G2,G3,G4に出力する
(図3、図4参照)。すると、電動機駆動手段6では電
動機7への電動機電圧VMが0Vとなるため、電動機7
は駆動されず、補助トルクを発生しない。 【0036】次に、図6を参照して、制御手段5Bの構
成について説明する。なお、制御手段5Bは、補助禁止
手段30Bで手動操舵トルクTSに手動操舵トルクTS
の時間微分値を加算した加算値と電動機制御信号VOの
PWM信号VPWMによるデューティ電圧VDの関係か
ら電動機7によるアシストを禁止するか否かを判定す
る。 【0037】なお、制御手段5Bは、電動機7の慣性を
考慮して、例えばイナーシャ制御を行っている。つま
り、電動機7は、正回転から逆回転または逆回転から正
回転と回転方向を切り換える際、電圧の印加する向きを
変えても、モータの慣性によって直ぐには回転方向が切
り換わらない。そこで、制御手段5Bでは、イナーシャ
制御によって、電動機7の回転方向の切り換わりが手動
操舵トルクTSの旋回方向の切り換わるタイミングに一
致するように制御している。例えば、制御手段5Bは、
右旋回の手動操舵トルクTSの絶対値が小さくかつ右旋
回の手動操舵トルクTSが減少している場合には、左旋
回の補助トルクを発生させる電動機制御信号VOを生成
する。すると、手動操舵トルクTSがまだ右旋回中にも
拘わらず、電動機駆動手段6が、電動機7に左旋回方向
の補助トルクを発生させる電動機電圧VMを印加する。
そのため、例えば、図5のマップMにおいて、右旋回方
向の手動操舵トルクTSの絶対値が小さくかつ右旋回方
向の手動操舵トルクTSが減少している手動操舵トルク
TS1に対して、電動機制御信号VOは左旋回方向の補
助トルクを発生させる信号として生成され、PWM信号
VPWMのデューティ電圧VDがVD1(マイナス値)
となる。その結果、正しい制御にも拘わらず、手動操舵
トルクTS1とPWM信号VPWMのデューティ電圧V
D1の交点aが、アシスト禁止領域Ma内に位置する。
そこで、補助禁止手段30Bは、横軸の値として手動操
舵トルクTSに手動操舵トルクTSの時間微分値を加味
してアシスト禁止領域Ma,Mbの判定を行うことによ
って、電動機7のイナーシャ制御等を考慮して生成され
た電動機制御信号VOに対応する。 【0038】制御手段5Bは、A/D変換手段20,2
1B、目標電流信号設定手段22、偏差演算手段24、
駆動制御手段25および補助禁止手段30Bから構成さ
れる。なお、補助禁止手段30Bは、制御手段5Bの主
となるCPUとは別のCPUで制御され、制御手段5B
の主となるCPUの暴走等を監視する。また、制御手段
5Bは、制御手段5Aと同一の構成要素には同一の符号
を付し、説明を省略する。 【0039】A/D変換手段21Bは、制御手段5Aの
A/D変換手段21Aと同一のA/D変換手段である
が、変換された手動操舵トルク信号TSを目標電流信号
設定手段22、操舵トルク微分手段36および加算手段
37に出力する。 【0040】補助禁止手段30Bは、禁止領域判定手段
31B、計時手段32、所定時間設定手段33、時間比
較手段34、CRフィルタ35および操舵トルク微分手
段36および加算手段37から構成される。補助禁止手
段30Bは、制御手段5BのCPUの暴走等によって電
動機7が異常駆動されることを禁止するために、手動操
舵トルクTSに手動操舵トルクTSの時間微分値を加算
した加算値を基準にして電動機制御信号VOのPWM信
号VPWMによるデューティ電圧VDを監視する。ちな
みに、電動機制御信号VOは、CPUで演算されて生成
されるため、周囲環境温度や電動機7の発熱等によって
変動しない。 【0041】操舵トルク微分手段36は、微分器または
ソフト制御の微分機能を備え、A/D変換手段21Bか
らの手動操舵トルク信号TSが入力され、加算手段37
に手動操舵トルク時間微分値dTS/dtを出力する。
操舵トルク微分手段36は、手動操舵トルクTSを時間
微分し、手動操舵トルク時間微分値dTS/dtを算出
する。なお、手動操舵トルク時間微分値dTS/dt
は、手動操舵トルクTSが右旋回のトルクであり、右旋
回トルクが増加している場合にはプラス値となり、右旋
回トルクが減少している場合にはマイナス値となる。ま
た、手動操舵トルク時間微分値dTS/dtは、手動操
舵トルクTSが左旋回のトルクであり、左旋回トルクが
増加している場合にはプラス値となり、左旋回トルクが
減少している場合にはマイナス値となる。 【0042】加算手段37は、加算器またはソフト制御
の加算機能を備え、A/D変換手段21Bからの手動操
舵トルク信号TSと操舵トルク微分手段36からの手動
操舵トルク時間微分値dTS/dtが入力され、禁止領
域判定手段31Bに加算値を出力する。加算手段37
は、手動操舵トルクTSと手動操舵トルク時間微分値d
TS/dtを加算し、加算値(=TS+dTS/dt)
を算出する。したがって、加算値は、手動操舵トルクT
Sが右旋回のトルクであり、右旋回トルクが増加してい
る場合には手動操舵トルクTSより増加した値となり、
右旋回トルクが減少している場合には手動操舵トルクT
Sより減少した値となる。また、加算値は、手動操舵ト
ルクTSが左旋回のトルクであり、左旋回トルクが増加
している場合には手動操舵トルクTSより増加した値と
なり、左旋回トルクが減少している場合には手動操舵ト
ルクTSより減少した値となる。 【0043】禁止領域判定手段31Bは、ROM等の記
憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定
した手動操舵トルクTSと手動操舵トルク時間微分値d
TS/dtとの加算値と電動機制御信号VOのPWM信
号VPWMによるデューティ電圧VDの関係を示すマッ
プMを記憶している。禁止領域判定手段31Bは、加算
手段37からの加算値(=TS+dTS/dt)とCR
フィルタ35からのPWM信号VPWMのデューティ電
圧VDが入力され、禁止領域判定信号SAを計時手段3
2に出力する。なお、PWM信号VPWMのデューティ
電圧VDは、電動機駆動手段6から電動機7に印加され
る電動機電圧VMに対応する電圧である。また、禁止領
域判定手段31Bで使用するマップは、禁止領域判定手
段31Aで使用するマップM(図5参照)と同一のもの
を使用する。 【0044】禁止領域判定手段31Bは、加算値(=T
S+dTS/dt)とPWM信号VPWMのデューティ
電圧VDでマップMを検索する。この検索では、マップ
Mの横軸である手動操舵トルクTSに対して加算値(=
TS+dTS/dt)を適用する。そして、禁止領域判
定手段31Bは、加算値(=TS+dTS/dt)とP
WM信号VPWMのデューティ電圧VDの関係がマップ
Mのアシスト禁止領域Ma,Mbのどちらかの領域にあ
る場合には禁止領域判定信号SAとして論理レベル0を
設定し、アシスト禁止領域Ma,Mb外の場合には禁止
領域判定信号SAとして論理レベル1を設定する。 【0045】すなわち、禁止領域判定手段31Aでは横
軸の値として手動操舵トルクTSをそのまま適用した
が、禁止領域判定手段31Bでは横軸の値として手動操
舵トルクTSに手動操舵トルクTSの時間微分値である
dTS/dt分を加算した値を適用する。したがって、
マップMの横軸に対しては手動操舵トルクTSが減少し
ているか増加しているかが加味され、手動操舵トルクT
Sの時間変化分先読みされた値でマップMが検索される
ことになる。例えば、図5に示すように、手動操舵トル
クTS1が右旋回トルクでありかつ手動操舵トルクTS
1が減少している場合、時間微分値dTS1/dtはマ
イナス値となる。したがって、加算値(=TS1+dT
S1/dt)は、手動操舵トルクTS1より小さい値と
なる。なお、前記したように、手動操舵トルクTS1に
対して生成されたPWM信号VPWMのデューティ電圧
VDはVD1(マイナス値)であり、マップMでは、手
動操舵トルクTS1とPWM信号デューティ電圧VD1
の交点aはアシスト禁止領域Ma内に位置する。しか
し、横軸を加算値(=TS1+dTS1/dt)でマッ
プ検索すると、加算値(=TS1+dTS1/dt)と
PWM信号デューティ電圧VD1の交点bはアシスト禁
止領域Ma外に位置する。そのため、禁止領域判定手段
31Bは、禁止領域判定信号SAとして論理レベル1を
設定する。 【0046】したがって、禁止領域判定手段31Bは、
手動操舵トルクTSの旋回方向の切り換わりに対応して
電動機7の回転方向をタイミングよく切り換えるために
生成された電動機制御信号VOに対して、手動操舵トル
クTSに時間増減変化を加味することによって、高精度
にマップ検索を行うことができる。 【0047】なお、制御手段5A,5Bおよび補助禁止
手段30A、30Bは、アナログ回路で構成してもよ
い。 【0048】ここで、補助禁止信号SBによって電動機
7によるアシストが禁止される電動パワーステアリング
装置1の動作を説明するために、駆動制御手段25の論
理回路および電動機駆動手段6の回路について説明す
る。 【0049】まず、図3を参照して、駆動制御手段25
の論理回路25aの構成について説明する。論理回路2
5aは、NOTゲートと論理積演算手段からなる論理回
路25b,25c,25d,25eを備える。各NOT
ゲート25f,25g,25h、25iは、補助禁止手
段30A(または補助禁止手段30B)の時間比較手段
34からの補助禁止信号SBが入力され、論理積演算手
段25j,25k,25l,25mに補助禁止信号SB
の論理レベルを反転出力する。各論理積演算手段25
j,25k,25l,25mは、各NOTゲート25
f,25g,25h、25iの出力とPWM信号VPW
M、オン信号VONまたはオフ信号VOFが入力され、
パワーFET6a,6b,6c,6dの各ゲートG1,
G2,G3,G4に電動機制御信号VOを出力する。各
論理積演算手段25j,25k,25l,25mは、N
OTゲート25f,25g,25h、25iの出力が0
の場合(すなわち、補助禁止信号SBの論理レベル1で
電動機7のアシストを禁止する場合)には、全て論理レ
ベル0(オフ信号VOF)を出力する。他方、各論理積
演算手段25j,25k,25l,25mは、NOTゲ
ート25f,25g,25h、25iの出力が1の場合
(すなわち、補助禁止信号SBの論理レベル0で電動機
7のアシストを許可する場合)には、入力されたPWM
信号VPWM、オン信号VONまたはオフ信号VOFを
そのまま出力する。なお、電動機制御信号VOは、論理
積演算手段25j,25k,25l,25mから出力さ
れるPWM信号VPWM、オン信号VONおよびオフ信
号VOFであり、PWM信号VPWMのデューティ比で
電動機電圧VMを決定し、オン信号VONとオフ信号V
OFで電動機7の回転方向を決定する。 【0050】次に、図4を参照して、電動機駆動手段6
の回路の構成について説明する。電動機駆動手段6は、
4個のパワーFET6a,6b,6c,6dでブリッジ
回路が構成され、電源電圧6eから12vの電圧が供給
される。さらに、電動機駆動手段6は、電動機7がパワ
ーFET6aとパワーFET6dの間に直列にかつパワ
ーFET6bとパワーFET6cの間に直列に接続され
る。パワーFET6a,6bは、各ゲートG1,G2に
PWM信号VPWMまたはオフ信号VOFが入力され、
PWM信号VPWMが入力されて論理レベル1の時にオ
ンする。パワーFET6c,6dは、各ゲートG3,G
4にオン信号VONまたはオフ信号VOFが入力され、
オン信号VONが入力された時にオンする。なお、電動
機7に印加される電動機電圧VMは、PWM信号VPW
Mのデューティ比によって決定される。そして、電動機
7に流れる電動機電流IMは、電動機電圧VMに対応す
る値となる。例えば、PWM信号VPWMのデューティ
比が7(論理レベル1):3(論理レベル0)の場合、
12V×(7/10)=8.4Vが電動機電圧VMとな
り、電動機7に連続して8.4Vが印加されていること
になる。 【0051】それでは、図3および図4を参照して、補
助禁止手段30A(または補助禁止手段30B)が補助
禁止信号SBを論理レベル0として出力している場合の
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。 【0052】ドライバによってステアリングホイール3
が時計回り方向に操作されている(車両を右旋回しよう
としている)場合、論理積演算手段25jの入力端子に
PWM信号VPWMが入力され、論理積演算手段25
k,25lの入力端子にオフ信号VOFが入力され、論
理積演算手段25mの入力端子にオン信号VONが入力
される。この時、補助禁止手段30A(または補助禁止
手段30B)からの補助禁止信号SBが論理レベル0
(すなわち、電動機7によるアシストが許可)の場合に
は、各論理積演算手段25j,25k,25l,25m
は、入力されたPWM信号VPWM、オン信号VONま
たはオフ信号VOFと同じ信号を各ゲートG1,G2,
G3,G4に出力する。すると、パワーFET6aはゲ
ートG1にPWM信号VPWMが入力されてPWM駆動
し、パワーFET6b,6cは各ゲートG2,G3にオ
フ信号VOFが入力されてオフし、パワーFET6dは
ゲートG4にオン信号VONが入力されてオン駆動す
る。すると、電動機電流IMが、電源電圧6e→パワー
FET6a→電動機7→パワーFET6d→GND6f
の経路で流れる(図4の矢印方向)。その結果、電動機
7が、例えば正回転し、車両が右方向に旋回する補助ト
ルクを発生する。 【0053】他方、ドライバによってステアリングホイ
ール3が反時計回り方向に操作されている(車両を左旋
回しようとしている)場合、論理積演算手段25kの入
力端子にPWM信号VPWMが入力され、論理積演算手
段25j,25mの入力端子にオフ信号VOFが入力さ
れ、論理積演算手段25lの入力端子にオン信号VON
が入力される。この時、補助禁止手段30A(または補
助禁止手段30B)からの補助禁止信号SBが論理レベ
ル0(すなわち、電動機7によるアシストが許可)の場
合には、各論理積演算手段25j,25k,25l,2
5mは、入力されたPWM信号VPWM、オン信号VO
Nまたはオフ信号VOFと同じ信号を各ゲートG1,G
2,G3,G4に出力する。すると、パワーFET6b
はゲートG2にPWM信号VPWMが入力されてPWM
駆動し、パワーFET6a,6dは各ゲートG1,G4
にオフ信号VOFが入力されてオフし、パワーFET6
cはゲートG3にオン信号VONが入力されてオン駆動
する。すると、電動機電流IMが、電源電圧6e→パワ
ーFET6b→電動機7→パワーFET6c→GND6
fの経路で流れる。その結果、電動機7が、逆回転し、
車両が左方向に旋回する補助トルクを発生する。 【0054】次に、図3および図4を参照して、補助禁
止手段30A(または補助禁止手段30B)が補助禁止
信号SBを論理レベル1として出力している場合の電動
パワーステアリング装置1の動作について説明する。 【0055】前記したように制御手段5(5A,5B)
のCPUの暴走等によって、補助禁止手段30A(また
は補助禁止手段30B)が、補助禁止信号SBとして論
理レベル1(すなわち、電動機7によるアシストが禁
止)を出力する場合がある。この場合、全ての論理積演
算手段25j,25k,25l,25mは、各NOTゲ
ート25f,25g,25h,25iから論理レベル0
が入力されるため、論理レベル0(すなわち、オフ信号
VOF)を各ゲートG1,G2,G3,G4に出力す
る。すると、パワーFET6a,6b,6c,6dは、
全てオフする。その結果、電動機電圧VMが電動機7に
印加されない。したがって、電動機電流IMが電動機7
に流れないため、電動機7は回転駆動されず、補助トル
クは発生しない。 【0056】この電動パワーステアリング装置1によれ
ば、周囲環境温度等によって検出精度が低下する電動機
電流IMを使用することなく、電動機制御信号VOを使
用して電動機7によるアシストを禁止するか否かを高精
度に判定することができる。なお、電動機制御信号VO
は、CPUで演算して生成されるため、周囲環境温度等
に左右されない。さらに、電動パワーステアリング装置
1は、制御手段5でイナーシャ制御等によって電動機制
御信号VOが生成されていても、補助禁止手段30Bに
よって手動操舵トルクTSの時間微分値を加味すること
によって、高精度にマップ検索を行うことができる。 【0057】以上、本発明は、前記の実施の形態に限定
されることなく、様々な形態で実施される。例えば、禁
止領域判定手段で使用するマップを図5に示すマップM
を使用したが、このマップに限定されることなく、目標
電流を設定する各種制御や外部システムからの操舵要求
信号等に対応して適宜設定してよい。また、所定時間で
ある許容時間T1を100mSに設定したが、他の時間
に設定してもよいし、手動操舵トルクTSに応じて設定
時間T1を可変としてもよい。また、所定時間による時
間比較を行わないで、アシスト禁止領域に存在する場合
には直ちに電動機によるアシストを禁止する構成として
もよい。また、電動機制御信号VOとしてPWM信号V
PWM、オン信号VON、オフ信号VOFで構成した
が、電動機の駆動を制御する電動機制御信号なら特にこ
の3つの信号に限定するものでない。 【0058】 【発明の効果】本発明の請求項1に係る電動パワーステ
アリング装置は、制御手段で生成する電動機制御信号を
利用して補助禁止手段でアシストを禁止するか否かの判
定をするので、電動機電流の検出精度に関係なく、高精
度な判定ができる。また、補助禁止手段で判定する際
に、手動操舵トルクに手動操作トルクの時間微分値を加
算し、手動操舵トルクの時間変化を考慮して判定する。
そのため、電動パワーステアリング装置は、制御手段で
電動機制御信号が電動機による慣性等を考慮して生成さ
れていても、所定の関係にあるか否かを高精度に判定す
ることができる。 【0059】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Reduces driver steering force by acting directly on the tearing system
The present invention relates to an electric power steering apparatus. [0002] 2. Description of the Related Art An electric power steering device is an electric motor.
Assist the driver's steering force by directly using the driving force of
The However, the electric power steering device is a control means.
Auxiliary torque from the motor, which is undesirable due to abnormalities
If this occurs, the steering force is transferred against the driver's will.
Strike. Therefore, in the electric power steering device,
Detecting unwanted auxiliary torque (motor drive status)
In addition, there is an auxiliary prohibition means that prohibits motor assistance.
There is something Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 11-
59446 includes manual steering torque direction and auxiliary torque.
Drive by electric motor when the direction of
Electric power steering with auxiliary prohibition means to prohibit
An apparatus is described. This electric power steering device
Set the magnitude and direction of the manual steering torque by the driver.
Steering torque sensor to detect and large current flowing to the motor
An electric motor current detecting means for detecting the gap and direction is provided. So
Then, the auxiliary prohibition means detects the direction of the detected manual steering torque
Direction of the current flowing through the detected motor (ie, auxiliary
Torque direction) matches or does not match.
If it continues for more than a certain time, the electric power steering device
Transmits a signal prohibiting driving by an electric motor to the control means
To do. Also, manual steering torque and motor current flow
As well as the direction and magnitude of manual steering torque.
Assistance prohibition due to the relationship between the magnitude and direction of the motor current
Assistance prohibition means to judge by the map where the area is set
There is also an electric power steering device. For example, FIG.
The electric power steering device 50 shown in (a) of FIG.
Steering torque-motor current prohibition area determination as auxiliary prohibition means
Means (hereinafter referred to as determination means) 54 is provided. electric
The power steering device 50 includes a steering torque sensor 51.
CPU (Ce) based on the manual steering torque TS detected in
(Ntral Processing Unit) 53
A target current to be passed through the electric motor 57 is set. In addition, the electric power
The word steering device 50 is the target of the CPU 53.
In order to pass current through the motor 57, the motor drive means 56
A motor control signal to be output is generated. Also electric power
The steering device 50 is powered by the motor current detection means 52.
Detect motor current IM actually flowing through motive 57
The Then, the electric power steering device 50 determines
Means 54 indicates that the driver
The motor current IM, which generates the auxiliary torque that is unintended,
It is determined whether or not the motive 57 is flowing. In the judging means 54
For example, the map 54a shown in FIG.
Search for the relationship between manual steering torque TS and motor current IM
Judgment is made based on whether the area is in the assist-prohibited area 54b or 54c.
The In the map 54a, the horizontal axis represents the steering torque sensor 5.
1 is the manual steering torque TS [kgf · cm] detected in 1.
Positive area indicates right turn and negative area indicates left turn.
The In addition, the vertical axis represents the actual value detected by the motor current detection means 52.
Motor current IM [A] flowing through the motor 57 during
Torque generated in the positive region is the right turn direction, minus region
The torque generated by the region represents the left turning direction. Determination means 54
Searches the map 54a for manual steering torque TS and electric
The relationship of the machine current IM is changed to the assist prohibited areas 54b and 54c.
If it exists, an auxiliary prohibition signal is sent to the switch circuit 55.
I believe. Note that the determination means 54 includes the manual steering torque TS and
The relationship between the motor current IM is the assist prohibited areas 54b and 54
c continuously present for a predetermined time (for example, 100 mS)
In some cases, an auxiliary prohibition signal is transmitted. Subsidy
When the stop signal is transmitted, the switch circuit 55
Is turned off and the motor control signal is output to the motor driving means 56.
do not do. Then, the motor driving means 56 is connected to the motor voltage VM.
Is not applied to the electric motor 57.
Current IM does not flow. Therefore, assistance by electric motor 57
Torque is not generated. The motor current detection means 52
Is a resistor or a host connected in series with the motor 57.
Of the motor current IM flowing through the motor 57
The size and direction are detected. [0004] However, the resistance and
Since the Hall element is affected by temperature, the ambient temperature
Resistance value changes due to changes in temperature and heat generation of the motor 57
To do. Also, resistance and hall elements require processing accuracy.
There are variations in the elements depending on the processing accuracy. But
Thus, the motor current detection means 52 flows to the motor 57
Even if the motor current IM is the same, the ambient environment
Due to temperature changes, heat generation of the motor 57, processing accuracy of elements, etc.
The detected value changes. Therefore, the motor current IM is detected.
The output accuracy decreases, and the map 54a is determined by the determination means 54.
Judgment accuracy decreases. Incidentally, the motor current detection means 5
In order to improve the detection accuracy by 2, temperature compensation circuit etc.
And increase the processing accuracy of resistors and hall elements.
I must. Accordingly, an object of the present invention is to detect the motor current.
Assisted by an electric motor without being affected by output accuracy
Electric power steer that can determine whether or not to prohibit
It is to provide a ring device. [0006] [Means for Solving the Problems]
The electric power steering apparatus according to Ming
An electric motor for adding auxiliary torque to the system, and the steering
Steering torque sensor that detects manual steering torque acting on the system
And the output from the steering torque sensor
Control means for outputting an electric motor control signal for controlling the electric motor
And driving the electric motor based on the electric motor control signal
Motor driving meansThe output of the steering torque sensor
Steering torque differentiation means for differentiating betweenElectric powers with
In the tearing device, the steering torque sensorOutput
The time differential value obtained by the steering torque differential means is added to the value.
Calculated addition valueAnd the motor control signal have a predetermined relationship
The motor is driven by the motor driving means.
A supplemental prohibiting means for prohibiting is provided. this
According to the electric power steering device, generated by the control means
Assist with auxiliary prohibition means using motor control signal to
The motor current is detected.
Highly accurate determination can be made regardless of accuracy.Also, subsidies are prohibited
Manual steering torque and manual steering torque
Taking into account the time variation of the manual steering torque
Judgment is made with consideration. Therefore, the control means
Motor control signal by inertia control considering inertia
Even if is generated, a time change is added to the manual steering torque.
Therefore, it is possible to judge with high accuracy whether or not a predetermined relationship exists.
Can be determined. [0007] It should be noted that the predetermined relationship is the manual steering torque and
The relationship between the motor control signals is contrary to the driver's intention
This is a relationship indicating that the auxiliary torque is generated.
The In the present embodiment, the assist of the map M shown in FIG.
The magnitude and direction of manual steering torque within the prohibited areas Ma, Mb
And duty voltage of PWM signal in motor control signal
This is a case where there is a relationship in which the size and the direction of each are positioned. [0009] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
An embodiment of the electric power steering apparatus will be described.
The FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering device,
FIG. 2 shows a control means (steering torque) of the electric power steering device.
Fig. 3 shows the electric power.
FIG. 4 is a logic circuit diagram of the drive control means of the steering device.
Circuit for motor drive means of electric power steering device
FIG. 5 shows auxiliary prohibiting means of the electric power steering apparatus.
6 is a map for searching for an assist-prohibited area. FIG. 6 shows electric power.
-Steering device control means (steering torque differentiation means
It is a block configuration diagram. Electric power steering apparatus according to the present invention
In order to assist the driver's steering force,
Auxiliary torque is generated by the driving force. For that purpose,
The word steering device has control means for controlling the electric motor.
Auxiliary torque is against the driver's intention
Assistance prohibition means to prohibit assist if it is a thing
Prepare. Auxiliary prohibition means include manual steering torque (or hand
(Added value of time differential value of dynamic steering torque and manual steering torque)
And the motor control signal
Determine whether or not In this embodiment,
Such an electric power steering device has an auxiliary in the control means.
It constitutes prohibition means and is supplemented separately from the main CPU of the control means.
A CPU for assistance prohibiting means is provided. In this embodiment,
The control means and auxiliary prohibiting means finely adjust the manual steering torque.
There is no means for dividing and no means for adding the differential value.
Things (see Figure 2)Is shown as a reference example.
For those with steps (see Fig. 6)explain about. First, referring to FIG. 1, an electric power steer
The configuration of the ring device 1 will be described. Electric power steering
The aligning device 1 is a steering wheel by a driver.
Manual steering force generating means 2 is used to manually
The direction of the vehicle by rolling the front wheels 4 and 4 with al steering
change. Furthermore, the electric power steering device 1
An electric motor based on an electric motor control signal VO from the control means 5
The drive means 6 generates an electric motor voltage VM, and this electric motor voltage
Drive the electric motor 7 with the VM to increase the auxiliary steering force (auxiliary torque)
The manual steering force generated by the manual steering force generation means 2 is reduced.
Decrease. The manual steering force generating means 2 is a steering wheel
The connecting shaft is connected to the steering shaft 8 provided integrally with the reel 3.
9 in the steering gearbox 10
The pinion 11a of the rack and pinion mechanism 11 is connected.
The The connecting shaft 9 has universal joints 9a, 9 at both ends.
b. The rack and pinion mechanism 11 is a pinion 1
Rack teeth 11b meshing with 1a are formed on the rack shaft 12.
By engaging the pinion 11a and the rack teeth 11b.
The rotation of the pinion 11a in the lateral direction of the rack shaft 12.
Reinstated movement. Furthermore, the rack shaft 12 has both ends thereof.
Via the tie rods 13, 13, the left and right wheels as rolling wheels
The front wheels 4 and 4 are connected. To generate auxiliary steering force (auxiliary torque)
For this purpose, the electric motor 7 is arranged coaxially with the rack shaft 12.
The The rotation of the electric motor 7 is coaxial with the rack shaft 12.
It is converted into thrust through the ball screw mechanism 14
This thrust acts on the rack shaft 12 (ball screw shaft 14a).
Let The control means 5 includes a vehicle speed sensor 15, a steering torque
Each detection signal of the motor sensor 16 and the motor current detection means 17
V, TS, and IMO are input. And the control means 5
Is based on these detection signals V, TS, and IMO.
Determine the magnitude and direction of the motor current IM flowing through the machine 7,
An electric motor control signal VO is output to the motivation driving means 6. control
The means 5 includes a CPU for performing various calculations and processes, and an input signal variable.
It is composed of conversion means, signal generation means, storage means, and the like. More
In addition, the control means 5 is an auxiliary prohibited hand that performs processing by another CPU.
Stage 30A or auxiliary prohibiting means 30B (see FIGS. 2 and 6)
Is also included in the configuration. Control means 5 includes auxiliary prohibiting means 30A (or
The manual steering torque (automatic
Or manual steering torque and addition of time differential value of manual steering torque.
(Calculation value) and motor control signal VO due to PWM signal
The relationship between the tee voltages is the prohibited area Ma, M of the map M
Within b (see FIG. 5), a predetermined time (for example, 100 mS) or more
If it is continuously present, the auxiliary tor
Prohibit the occurrence of The vehicle speed sensor 15 is a speedometer (not shown).
Not) and detects the speed of the vehicle. And
The vehicle speed sensor 15 is an analog power supply corresponding to the detected vehicle speed.
The vehicle speed signal V of the air signal is transmitted to the control means 5. Car
The speed sensor 15 is connected to the electric power steering device 1 in the vehicle speed.
Not provided only for transmitting signal V, other
The vehicle speed signal V is also transmitted to this system. The steering torque sensor 16 is a steering wheel
It is arranged in the gear box 10 and is manually operated by a driver.
Detect the magnitude and direction of the rudder torque. And steering torque
The sensor 16 corresponds to the detected manual steering torque.
Control means 5 for manual steering torque signal TS of the analog electric signal
Send to. The motor current detecting means 17 is connected to the motor 7.
With a resistor or Hall element connected in series,
The magnitude and direction of the motor current IM that actually flows through the motor 7
Is detected. The electric motor current detection means 17
Control means for motor current signal IMO corresponding to machine current IM
Feedback to 5 (negative feedback). The motor driving means 6 is connected to the motor control signal VO.
The motor voltage VM is applied to the motor 7 based on the
7 is driven. The motor driving means 6 is, for example, shown in FIG.
4 power FETs (field effect transistors)
6a, 6b, 6c, 6d switching element
Consists of ridge circuit and power supply voltage (12v) 6e
The Each gate G of power FET 6a, 6b, 6c, 6d
The motor control signal VO is input to 1, G2, G3 and G4
Then, based on the motor control signal VO, the motor 7
A voltage VM is applied. Then, the electric motor 7 has electric motor electricity.
Current IM flows, and the motor 7 has a torque proportional to the motor current IM.
Luke is generated. The operation of the motor drive means 6
The details will be described later. Next, referring to FIG. 2, the structure of the control means 5A.
The composition will be described. Note that the control means 5A prohibits assistance.
Manual steering torque TS and motor control signal VO by means 30A
From the relationship of the duty voltage by the PWM signal of the motor 7
It is determined whether or not the assist by is prohibited. The control means 5A includes A / D conversion means 20, 2
1A, target current signal setting means 22, deviation calculation means 24,
It comprises drive control means 25 and auxiliary prohibiting means 30A.
It is. The auxiliary prohibiting means 30A is the main part of the control means 5A.
The control means 5A is controlled by a CPU different from the CPU to be
Monitor the main CPU runaway. The A / D conversion means 20 is an FV coordinator (not shown).
Vehicle speed signal input from the vehicle speed sensor 15 via the inverter
No. V is converted from an analog signal to a digital signal.
The digitally converted vehicle speed signal V is used to set the target current signal.
Output to stage 22. The A / D conversion means 21A is a steering torque
The manual steering torque signal TS input from the sensor 16
This is converted from an analog signal to a digital signal.
The obtained manual steering torque signal TS is used as the target current signal setting means 2.
2 and the prohibited area determination means 31A. The target current signal setting means 22 is a ROM (R
storage means such as “Ead Only Memory”
Manual operation set in advance based on experimental or design values.
Rudder torque signal TS, vehicle speed signal V and target current signal IM
Data corresponding to S is stored. And target current
The signal setting means 22 includes a manual steering torque signal TS and a vehicle
Target current signal IMS corresponding to the speed signal V as an address
And the target current signal IMS is sent to the deviation calculating means 24.
Output. Incidentally, the target current signal IMS is a vehicle speed signal.
Large value for low speed with large road reaction force against V
Is associated with high speed to ensure stability during driving
In the case of, a small value is associated. Also target
The current signal IMS is relative to the manual steering torque signal TS.
When the manual steering torque signal TS is near 0, it is associated with 0.
If it exceeds the predetermined manual steering torque signal TS,
Corresponds to the value that increases as the rudder torque signal TS increases
It is done. The target current signal IMS is supplied to the electric motor 7.
Since the maximum current that can be
Set below the current. The deviation calculating means 24 is a subtractor or software.
A control subtraction function is provided, and from the target current signal setting means 22
Target current signal IMS and the motor current detection means 17
An electric motor current signal IMO is input, and the drive control means 25
Deviation signal ΔIM is output. The deviation calculation means 24 is a target
Subtract the motor current signal IMO from the current signal IMS
The difference signal ΔIM (= IMS−IMO) is calculated. The drive control means 25 is a PID controller.
, PWM signal generation means, logic circuit, etc., deviation
The deviation signal ΔIM from the calculation means 24 is input, and the electric motor
The prohibited area size is determined via the driving means 6 and the CR filter 35.
The motor control signal VO is output to the fixing means 31A. Drive system
First, the control means 25 adds P (proportional), I to the deviation signal ΔIM.
(Integration) and D (differentiation) control, and deviation signal
PWM signal VPW corresponding to the magnitude and polarity of ΔIM
M, an on signal VON, and an off signal VOF are generated. PW
The M signal VPWM is the power FET 6 of the motor driving means 6.
a gate G1 of a or gate G2 of power FET 6b
Input (see FIGS. 3 and 4), the magnitude of the deviation signal ΔIM
Depending on the power FET 6a or power FET 6b
This is a signal for WM driving. Note that the PWM signal VPWM is
Input to either gate G1 or gate G2
This is determined by the polarity of the deviation signal ΔIM. Also,
PWM signal VPWM of gate G1 or gate G2
The off signal VOF is input to the gate that is not input, and
The word FET 6a or the power FET 6b is turned off.
The PWM signal VPWM is input to the gate G1.
In this case, the ON signal V is applied to the gate G4 of the power FET 6d.
ON is input, and the power FET 6d is turned on.
On the other hand, when the PWM signal VPWM is input to the gate G2.
In this case, the ON signal VO is applied to the gate G3 of the power FET 6c.
N is input and the power FET 6c is turned on. Further, the drive control means 25 includes a logic circuit.
Prepared, the auxiliary prohibiting signal SB from the auxiliary prohibiting means 30A is input.
Motor drive means according to the auxiliary prohibition signal SB
6 outputs an electric motor control signal VO. Auxiliary prohibition signal SB
Is a signal that permits assist by the electric motor 7, drive
The control means 25 uses the deviation signal Δ as the motor control signal VO.
PWM signal VPW corresponding to the magnitude and polarity of IM
M, an ON signal VON, and an OFF signal VOF are assigned to each gate G1,
Output to G2, G3, G4 (see FIGS. 3 and 4). other
On the other hand, the auxiliary prohibition signal SB prohibits the assist by the electric motor 7.
In the case of a signal to be driven, the drive control means 25 is a motor control signal
As the VO, the off signal VOF is sent to all the gates G1, G2,
Output to G3 and G4 (see FIGS. 3 and 4). The auxiliary prohibiting means 30A is prohibited area determining means.
31A, time measuring means 32, predetermined time setting means 33, time ratio
Comparing means 34 and CR filter 35 are included. Supplement
Assistance prohibiting means 30A is used to control the CPU 5A
Therefore, to prohibit the motor 7 from being abnormally driven
In addition, the motor control signal V with reference to the manual steering torque TS
Duty voltage VD is monitored by O PWM signal VPWM
Look. Incidentally, the motor control signal VO is played by the CPU.
Because it is calculated and generated, the ambient temperature and the
Does not fluctuate due to heat. The prohibited area judging means 31A is a memory such as a ROM.
Pre-set based on experimental or design values
Manual steering torque TS and motor control signal VO PWM
A graph showing the relationship of the duty voltage VD by the signal VPWM.
(See FIG. 5). Prohibited area determination means
31A is a manual steering torque from the A / D conversion means 21A.
PWM signal VPWM from signal TS and CR filter 35
Duty voltage VD is input and the prohibited region determination signal S is input.
A is output to the timing means 32. PWM signal VPW
The duty voltage VD of M is electrically driven from the motor driving means 6.
The voltage corresponding to the motor voltage VM applied to the machine 7
The The map used in the prohibited area determination means 31A.
Is a map M shown in FIG. Map M has horizontal axis
Manual steering torque TS detected by the steering torque sensor 16
[Kgf · cm], the vertical axis from the CR filter 35
Duty voltage VD of the output PWM signal VPWM
[V]. Positive range of manual steering torque TS (horizontal axis
The right side of the origin (0) of the steering wheel 3
Corresponding to manual steering torque input in the right turn direction
Negative region of manual steering torque TS (the origin of the horizontal axis
(Left area of (0)) turns left on the steering wheel 3
This corresponds to the case where the direction manual steering torque is input. Ma
In addition, the duty voltage VD of the PWM signal VPWM is plus
In the area (the area above the origin (0) on the vertical axis), the motor 7 turns clockwise.
Corresponding to the output of torque in the rotational direction, PWM signal V
Negative region of PWM duty voltage VD (vertical axis
The lower area of the point (0) is the torque of the motor 7 in the left turn direction.
This corresponds to the case of outputting. Map M assist prohibited
The areas Ma and Mb are desirable for the manual steering torque TS.
In the range of duty voltage VD of PWM signal VPWM not
There are damping control and inertia for the motor 7
Considering the control, it is an area that can be entered during actual driving.
The fixed time is an allowable area. The prohibited area determination means 31A detects the map M.
Search for the manual steering torque TS and the PWM signal VPWM
The relationship of the tie voltage VD is the assist prohibited area M of the map M
Forbidden area determination if in either a or Mb area
Set logic level 0 as signal SA and disable assist
When it is outside the areas Ma and Mb, the prohibited area determination signal SA is used.
Set logic level 1. Logic of prohibited area determination signal SA
The setting of the level is not limited to the above setting, but the time measuring means 32
It is set according to the configuration of the logic circuit. The time measuring means 32 is provided with a timer and is prohibited.
The prohibited area determination signal SA from the determination means 31A is input.
Then, the time measuring signal TC is output to the time comparing means 34. Timing
The means 32 measures the time counter when the prohibited area determination signal SA becomes 0.
Start measurement and output the measured time as a time signal TC
The In addition, the time counting means 32 has a prohibited area determination signal SA of 1.
When it becomes, the measured time is reset. The predetermined time setting means 33 is a memory such as a ROM.
Means, and an allowable time T for the assist prohibited areas Ma and Mb
1 (for example, 100 mS) is output to the time comparison means 34.
The In addition, the allowable time T1 is the manual steering torque TS and PW.
The relationship of duty voltage VD of M signal VPWM is map M
Is in one of the prohibited areas Ma and Mb
In this case, it is time to allow assist by the electric motor 7. The time comparing means 34 is supplied from the time measuring means 32.
Time keeping signal TC and allowable time T from predetermined time setting means 33
1 is input and the auxiliary prohibition signal SB is sent to the drive control means 25.
Output. The time comparison means 34 indicates that the time signal TC is acceptable.
When T1 or higher, the auxiliary prohibition signal SB is at a logic level
When 1 is set and the time signal TC is less than the allowable time T1
Sets a logic level 0 as the auxiliary inhibit signal SB. You
That is, when the timing signal TC is equal to or greater than the allowable time T1,
The auxiliary prohibiting means 30A determines that the control means 5A is abnormal,
Assist by the electric motor 7 is prohibited. In addition, assistance prohibition signal
The logic level setting of the number SB is not limited to the above setting,
Set according to the configuration of the logic circuit of the drive control means 25
The The CR filter 35 has a slow time constant CR filter.
The motor control from the drive control means 25 is provided with a filter circuit
When the signal VO is input, the duty of the PWM signal VPWM
The voltage VD is output to the prohibited area determination unit 31A. CR
The filter 35 is a PWM signal VPW of the motor control signal VO.
Converts the duty ratio of M to voltage level and
Determine the direction in which the voltage is applied and
An application direction is identified by adding eggplant. For example, power supply voltage
Is 12V, and the duty ratio of the PWM signal VPWM is 7
(Logical level 1): 3 (logical level 0), 1
2V × (7/10) = 8.4V is the PWM signal VPWM
It becomes the duty voltage VD. Also, this PWM signal VP
The duty voltage VD of WM is on the right of map M (see Fig. 5)
Turn direction (positive area of the vertical axis) or left turn direction (vertical axis
Of the PWM signal VPWM.
Is either gate G1 or gate G2 (see FIG. 3)
It depends on whether it is output to the gate. For example, to gate G1
In the case of the output PWM signal VPWM, turn right
(Plus region on the vertical axis) and P output to the gate G2
In the case of the WM signal VPWM, the counterclockwise turning direction (the minor axis on the vertical axis)
Area). The auxiliary prohibiting means 30A has a manual steering torque T
The relationship between S and the duty voltage VD of the PWM signal VPWM is
Assist prohibited area Ma, Mb of map M
If the area continues for the allowable time T1 or longer, the control means 5A
Is determined to be abnormal. And the auxiliary prohibiting means 30A
Is supplied to the drive control means 25 as an auxiliary prohibition signal SB.
Bell 1 is output to urge the motor 7 to stop driving. Drive system
The control means 25 has a logic level 1 as the auxiliary prohibition signal SB.
When input, the off signal VO as the motor control signal VO
F is output to all gates G1, G2, G3, G4
(See FIGS. 3 and 4). Then, the electric motor driving means 6
Since the motor voltage VM to the motive 7 becomes 0V, the motor 7
Is not driven and does not generate auxiliary torque. Next, referring to FIG. 6, the structure of the control means 5B.
The composition will be described. Note that the control means 5B prohibits assistance.
Manual steering torque TS to manual steering torque TS by means 30B
Of the motor control signal VO
Is it related to duty voltage VD by PWM signal VPWM?
To determine whether to prohibit the assist by the electric motor 7
The The control means 5B controls the inertia of the electric motor 7.
For example, inertia control is performed. Tsuma
Thus, the electric motor 7 is rotated from forward rotation to reverse rotation or from reverse rotation to forward rotation.
When switching between rotation and rotation direction, change the direction of voltage application.
Even if it is changed, the direction of rotation is immediately switched by the inertia of the motor.
It does not change. Therefore, in the control means 5B, the inertia
Switching of the rotation direction of the electric motor 7 is manual by control.
The timing at which the turning direction of the steering torque TS changes
It is controlled to match. For example, the control means 5B
The absolute value of manual steering torque TS for turning right is small and turning right
If the manual steering torque TS is reduced, turn left
A motor control signal VO that generates auxiliary torque
To do. Then, the manual steering torque TS is still turning right
Regardless, the electric motor drive means 6 is connected to the electric motor 7 in the left turning direction.
The motor voltage VM for generating the auxiliary torque is applied.
Therefore, for example, in the map M of FIG.
Direction of the right hand steering torque TS is small and turns right
Manual steering torque with reduced manual steering torque TS
For TS1, the motor control signal VO compensates for the left turn direction.
PWM signal generated as a signal to generate auxiliary torque
VPWM duty voltage VD is VD1 (negative value)
It becomes. As a result, manual steering despite the correct control
Duty voltage V of torque TS1 and PWM signal VPWM
The intersection point a of D1 is located in the assist prohibition area Ma.
Therefore, the auxiliary prohibiting means 30B is manually operated as the value on the horizontal axis.
Add time differential value of manual steering torque TS to rudder torque TS
By determining the assist prohibited areas Ma and Mb.
Therefore, it is generated in consideration of the inertia control of the electric motor 7 etc.
Corresponds to the motor control signal VO. The control means 5B includes A / D conversion means 20, 2
1B, target current signal setting means 22, deviation calculation means 24,
It comprises drive control means 25 and auxiliary prohibiting means 30B.
It is. The auxiliary prohibiting means 30B is a main part of the control means 5B.
The control means 5B is controlled by a CPU different from the CPU to be
Monitor the main CPU runaway. Control means
5B is the same code | symbol to the component same as the control means 5A.
The description is omitted. The A / D conversion means 21B is connected to the control means 5A.
It is the same A / D conversion means as the A / D conversion means 21A.
Converts the converted manual steering torque signal TS to the target current signal.
Setting means 22, steering torque differentiating means 36, and adding means
To 37. The auxiliary prohibiting means 30B is a prohibited area determining means.
31B, time measuring means 32, predetermined time setting means 33, time ratio
Comparison means 34, CR filter 35, and steering torque differentiator
It comprises a stage 36 and an adding means 37. Assistance prohibited hand
The stage 30B is powered by the runaway of the CPU of the control means 5B.
In order to prohibit the motive 7 from being abnormally driven,
Add time differential value of manual steering torque TS to rudder torque TS
The PWM signal of the motor control signal VO based on the added value
The duty voltage VD by the signal VPWM is monitored. China
The motor control signal VO is generated by calculation by the CPU.
Therefore, depending on the ambient temperature and the heat generated by the motor 7, etc.
Does not fluctuate. The steering torque differentiating means 36 is a differentiator or
Has a software-controlled differential function, A / D conversion means 21B
The manual steering torque signal TS is input to the adding means 37.
To output a manual steering torque time differential value dTS / dt.
The steering torque differentiating means 36 calculates the manual steering torque TS over time.
Differentiate and calculate manual steering torque time differential value dTS / dt
To do. Manual steering torque time differential value dTS / dt
Indicates that the manual steering torque TS is a clockwise torque,
When the rotational torque increases, it becomes a positive value and turns right
A negative value is obtained when the rotational torque is decreasing. Ma
The manual steering torque time differential value dTS / dt
The rudder torque TS is the left turn torque, and the left turn torque is
If it increases, it becomes a positive value, and the left turn torque is
When it is decreasing, it becomes a negative value. The adding means 37 is an adder or software control.
Addition function and manual operation from the A / D conversion means 21B
Manual control from steering torque signal TS and steering torque differentiation means 36
Steering torque time differential value dTS / dt is input and prohibited
The added value is output to the area determination means 31B. Addition means 37
Is the manual steering torque TS and the manual steering torque time differential value d
Add TS / dt and add value (= TS + dTS / dt)
Is calculated. Therefore, the added value is the manual steering torque T
S is the right turn torque and the right turn torque is increasing
In the case of
Manual steering torque T when right turn torque is decreasing
The value is smaller than S. Also, the added value is
Luk TS is left turn torque, left turn torque increases
If the value is higher than the manual steering torque TS,
If the left turn torque is decreasing, manual steering torque
The value is smaller than the value of Luk TS. The prohibited area determination means 31B is a memory such as a ROM.
Pre-set based on experimental or design values
Manual steering torque TS and manual steering torque time differential value d
Addition value of TS / dt and PWM signal of motor control signal VO
A map showing the relationship of duty voltage VD by signal VPWM
Is stored. The prohibited area determination means 31B adds
Addition value (= TS + dTS / dt) from means 37 and CR
Duty power of PWM signal VPWM from filter 35
The pressure VD is inputted, and the prohibited area determination signal SA is measured by the time measuring means 3
Output to 2. The duty of the PWM signal VPWM
The voltage VD is applied from the motor driving means 6 to the motor 7.
This is a voltage corresponding to the motor voltage VM. Also, prohibited areas
The map used in the area determination means 31B is a prohibited area determination
Same as map M (see Fig. 5) used in step 31A
Is used. The prohibited area judging means 31B adds the added value (= T
S + dTS / dt) and duty of PWM signal VPWM
The map M is searched with the voltage VD. For this search, map
Addition value (== manual steering torque TS which is the horizontal axis of M)
TS + dTS / dt) is applied. And the prohibited area size
The determining means 31B uses the added value (= TS + dTS / dt) and P
The relationship of duty voltage VD of WM signal VPWM is a map
In either of the M prohibited areas Ma and Mb
If this is the case, the logic level 0 is set as the prohibited area determination signal SA.
Set and prohibited when outside the assist prohibited areas Ma and Mb
A logic level 1 is set as the area determination signal SA. That is, in the prohibited area judging means 31A, the horizontal
The manual steering torque TS was applied as it was as the shaft value.
However, in the prohibited area determination means 31B, manual operation is performed as the value of the horizontal axis.
The steering torque TS is a time differential value of the manual steering torque TS.
A value obtained by adding dTS / dt is applied. Therefore,
Manual steering torque TS decreases for the horizontal axis of map M
Manual steering torque T
The map M is searched with the prefetched value of S over time.
It will be. For example, as shown in FIG.
TS1 is right turn torque and manual steering torque TS
When 1 is decreasing, the time derivative dTS1 / dt is
Inus value. Therefore, the added value (= TS1 + dT
S1 / dt) is smaller than the manual steering torque TS1.
Become. As described above, the manual steering torque TS1
Duty voltage of PWM signal VPWM generated for
VD is VD1 (negative value).
Dynamic steering torque TS1 and PWM signal duty voltage VD1
Is located in the assist prohibition area Ma. Only
Then, the horizontal axis is mapped with the added value (= TS1 + dTS1 / dt).
Search, the added value (= TS1 + dTS1 / dt) and
Assistance prohibited at intersection b of PWM signal duty voltage VD1
Located outside the stop region Ma. Therefore, prohibited area determination means
31B sets logic level 1 as the prohibited area determination signal SA.
Set. Therefore, the prohibited area judging means 31B
In response to switching of the turning direction of the manual steering torque TS
To switch the rotation direction of the electric motor 7 in a timely manner
A manual steering torque is generated with respect to the generated motor control signal VO.
High accuracy by adding time change to the TS
A map search can be performed. Control means 5A and 5B and auxiliary prohibition
The means 30A and 30B may be constituted by analog circuits.
Yes. Here, the electric motor is activated by the auxiliary prohibition signal SB.
Electric power steering for which assistance by 7 is prohibited
In order to explain the operation of the device 1, the theory of the drive control means 25
The circuit of the logic circuit and the motor driving means 6 will be described.
The First, referring to FIG. 3, the drive control means 25.
The configuration of the logic circuit 25a will be described. Logic circuit 2
5a is a logical circuit comprising a NOT gate and a logical product operation means.
Routes 25b, 25c, 25d, and 25e are provided. Each NOT
Gates 25f, 25g, 25h, 25i are prohibited from assistance
Time comparison means of stage 30A (or auxiliary prohibiting means 30B)
The auxiliary prohibition signal SB from 34 is input and the logical product operator
Auxiliary prohibition signal SB at stages 25j, 25k, 25l, 25m
The logic level of is inverted. Each AND operation means 25
j, 25k, 25l, and 25m are the NOT gates 25, respectively.
f, 25g, 25h, 25i output and PWM signal VPW
M, ON signal VON or OFF signal VOF is input,
Each gate G1, power FET 6a, 6b, 6c, 6d
The motor control signal VO is output to G2, G3 and G4. each
AND operation means 25j, 25k, 25l, 25m are N
The output of the OT gates 25f, 25g, 25h, 25i is 0
(That is, at the logic level 1 of the auxiliary prohibition signal SB)
When assisting the motor 7 is prohibited)
Bell 0 (off signal VOF) is output. On the other hand, each AND
The calculation means 25j, 25k, 25l and 25m are NOT
When the output of the ports 25f, 25g, 25h, 25i is 1
(In other words, the motor at the logic level 0 of the auxiliary prohibition signal SB
7), the input PWM
Signal VPWM, ON signal VON or OFF signal VOF
Output as is. The motor control signal VO is a logical signal.
Output from product calculation means 25j, 25k, 25l, 25m
PWM signal VPWM, ON signal VON and OFF signal
No. VOF and the duty ratio of the PWM signal VPWM
Determine the motor voltage VM, turn on signal VON and off signal V
The rotation direction of the electric motor 7 is determined by OF. Next, referring to FIG. 4, the motor driving means 6
The configuration of the circuit will be described. The motor driving means 6
Bridge with 4 power FETs 6a, 6b, 6c, 6d
A circuit is configured and a power supply voltage 6e to 12v is supplied.
Is done. Further, the motor driving means 6 is configured so that the motor 7 is powered.
-Between the FET 6a and the power FET 6d in series and power
-Connected in series between FET 6b and power FET 6c
The The power FETs 6a and 6b are connected to the gates G1 and G2, respectively.
PWM signal VPWM or OFF signal VOF is input,
Off when the PWM signal VPWM is input and the logic level is 1.
To do. The power FETs 6c and 6d have gates G3 and G
4 is supplied with an ON signal VON or an OFF signal VOF,
Turns on when the on signal VON is input. Electric
The motor voltage VM applied to the machine 7 is the PWM signal VPW
It is determined by the duty ratio of M. And electric motor
7 corresponds to the motor voltage VM.
Value. For example, the duty of the PWM signal VPWM
If the ratio is 7 (logic level 1): 3 (logic level 0),
12V × (7/10) = 8.4V is the motor voltage VM
That is, 8.4V is continuously applied to the electric motor 7.
become. Now, referring to FIG. 3 and FIG.
Assistance prohibition means 30A (or assistance prohibition means 30B) assists
When the inhibit signal SB is output as a logic level 0
The operation of the electric power steering device 1 will be described.
The The steering wheel 3 is driven by the driver.
Is operating clockwise (turn the vehicle to the right
The input terminal of the AND operation means 25j
The PWM signal VPWM is input, and the logical product calculating means 25
The off signal VOF is input to the input terminals of k and 25l,
The ON signal VON is input to the input terminal of the AND operation means 25m.
Is done. At this time, the auxiliary prohibition means 30A (or auxiliary prohibition)
The auxiliary inhibit signal SB from the means 30B) is logic level 0.
(I.e., assist by the motor 7 is permitted)
Are each AND operation means 25j, 25k, 25l, 25m
Is the input PWM signal VPWM, ON signal VON
Alternatively, the same signal as the off signal VOF is applied to each gate G1, G2, and so on.
Output to G3 and G4. Then, the power FET 6a is
PWM signal VPWM is input to the motor G1 and PWM drive is performed
The power FETs 6b and 6c are connected to the gates G2 and G3, respectively.
OFF signal VOF is input and the power FET 6d is turned off.
An ON signal VON is input to the gate G4 to drive it ON
The Then, the motor current IM is changed from the power supply voltage 6e to the power.
FET 6a → motor 7 → power FET 6d → GND 6f
(In the direction of the arrow in FIG. 4). As a result, the electric motor
7 is, for example, an auxiliary truck that rotates forward and the vehicle turns to the right.
Luke is generated. On the other hand, the steering wheel is driven by the driver.
3 is operated counterclockwise (turn the vehicle counterclockwise
If it is going to turn), the logical product calculation means 25k input
The PWM signal VPWM is input to the power terminal and the logical product operator
The off signal VOF is input to the input terminals of the stages 25j and 25m.
The ON signal VON is input to the input terminal of the AND operation means 25l.
Is entered. At this time, the auxiliary prohibiting means 30A (or the auxiliary
The auxiliary prohibiting signal SB from the auxiliary prohibiting means 30B)
Le 0 (that is, assistance by the motor 7 is permitted)
In this case, each AND operation means 25j, 25k, 25l, 2
5m is the input PWM signal VPWM, ON signal VO
N or the same signal as the OFF signal VOF is applied to each gate G1, G
2, output to G3, G4. Then, power FET6b
PWM signal VPWM is input to gate G2 and PWM
The power FETs 6a and 6d are driven by the gates G1 and G4.
Is turned off when the OFF signal VOF is input to the power FET 6
c is turned on when the ON signal VON is input to the gate G3.
To do. Then, the motor current IM is changed to the power supply voltage 6e → power
-FET 6b-> Motor 7-> Power FET 6c-> GND 6
It flows through the path f. As a result, the electric motor 7 rotates in the reverse direction,
An auxiliary torque for turning the vehicle to the left is generated. Next, referring to FIG. 3 and FIG.
Stop means 30A (or auxiliary prohibiting means 30B) prohibits auxiliary
Electricity when signal SB is output as logic level 1
The operation of the power steering device 1 will be described. As described above, the control means 5 (5A, 5B)
Assistance prohibition means 30A (also
The auxiliary prohibiting means 30B) is considered as the auxiliary prohibiting signal SB.
Level 1 (ie, assistance by motor 7 is prohibited)
May be output. In this case, all conjunctions
The calculation means 25j, 25k, 25l, 25m
Level 25f, 25g, 25h, 25i to logic level 0
Is input to a logic level 0 (ie, an off signal
VOF) is output to each gate G1, G2, G3, G4.
The Then, the power FETs 6a, 6b, 6c, 6d
Turn off all. As a result, the motor voltage VM is applied to the motor 7.
Not applied. Therefore, the motor current IM is equal to the motor 7
Therefore, the motor 7 is not rotated and the auxiliary torque is not
No problem occurs. According to the electric power steering apparatus 1
For example, an electric motor whose detection accuracy decreases due to the ambient temperature
The motor control signal VO is used without using the current IM.
Whether to prohibit the assist by the electric motor 7 or not.
Can be determined at any time. The motor control signal VO
Is generated by computing with the CPU, so the ambient temperature, etc.
Is not affected by Furthermore, electric power steering device
1 is an electric motor control by inertia control etc. by the control means 5
Even if the control signal VO is generated, the auxiliary prohibiting means 30B
Therefore, taking into account the time differential value of the manual steering torque TS
Thus, a map search can be performed with high accuracy. As described above, the present invention is limited to the above embodiment.
Without being done, it is implemented in various forms. For example, forbidden
A map M shown in FIG.
Used, but not limited to this map,
Various controls for setting the current and steering requests from external systems
You may set suitably according to a signal etc. In a predetermined time
A certain allowable time T1 is set to 100 ms, but other time
Or set according to the manual steering torque TS
The time T1 may be variable. In addition, when a predetermined time
If you are in the assist-prohibited area without comparing
As a configuration that immediately prohibits assistance by electric motor
Also good. The PWM signal V is used as the motor control signal VO.
It consists of PWM, ON signal VON, OFF signal VOF
This is especially true for motor control signals that control the drive of the motor.
It is not limited to these three signals. [0058] According to the first aspect of the present invention, there is provided an electric power station.
The aligning device outputs the motor control signal generated by the control means.
Judgment whether or not to prohibit assistance by means of assistance prohibition
High accuracy, regardless of the motor current detection accuracy.
Judgment can be made.In addition, when judging with auxiliary prohibition means
In addition, the time differential value of the manual operation torque is added to the manual steering torque.
The determination is made in consideration of the time change of the manual steering torque.
Therefore, the electric power steering device is a control means.
The motor control signal is generated taking into account the inertia of the motor.
Even if it is, it is determined with high accuracy whether or not it is in a predetermined relationship.
Can. [0059]

【図面の簡単な説明】 【図1】本実施の形態に係る電動パワーステアリング装
置の全体構成図である。 【図2】参考例に係る電動パワーステアリング装置の制
御手段(操舵トルク微分手段無)のブロック構成図であ
る。 【図3】本実施の形態に係る電動パワーステアリング装
置の駆動制御手段の論理回路図である。 【図4】本実施の形態に係る電動パワーステアリング装
置の電動機駆動手段の回路図である。 【図5】本実施の形態に係る電動パワーステアリング装
置の補助禁止手段でアシスト禁止領域を検索するマップ
である。 【図6】本実施の形態に係る電動パワーステアリング装
置の制御手段(操舵トルク微分手段有)のブロック構成
図である。 【図7】従来の電動パワーステアリング装置における
(a)は制御手段の概略構成図であり、(b)は補助禁
止手段でアシスト禁止領域を検索するマップである。 【符号の説明】 1・・・電動パワーステアリング装置 5,5A,5B・・・制御手段 6・・・電動機駆動手段 7・・・電動機 16・・・操舵トルクセンサ 30A,30B・・・補助禁止手段 36・・・操舵トルク微分手段
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a block configuration diagram of control means (without steering torque differentiating means) of the electric power steering apparatus according to the reference example . FIG. 3 is a logic circuit diagram of drive control means of the electric power steering apparatus according to the present embodiment. FIG. 4 is a circuit diagram of electric motor driving means of the electric power steering apparatus according to the present embodiment. FIG. 5 is a map for searching for an assist prohibition region by an auxiliary prohibition unit of the electric power steering apparatus according to the present embodiment; FIG. 6 is a block configuration diagram of control means (with steering torque differentiating means) of the electric power steering apparatus according to the present embodiment. 7A is a schematic configuration diagram of a control unit in a conventional electric power steering apparatus, and FIG. 7B is a map for searching for an assist prohibition region by an auxiliary prohibition unit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering apparatus 5, 5A, 5B ... Control means 6 ... Electric motor drive means 7 ... Electric motor 16 ... Steering torque sensors 30A, 30B ... Auxiliary prohibition Means 36 ... Steering torque differentiation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 6/00 B62D 5/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B62D 6/00 B62D 5/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ステアリング系に補助トルクを付加する
電動機と、前記ステアリング系に作用する手動操舵トル
クを検出する操舵トルクセンサと、前記操舵トルクセン
サからの出力に基づいて前記電動機を制御する電動機制
御信号を出力する制御手段と、前記電動機制御信号に基
づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、前記操
舵トルクセンサの出力を時間微分する操舵トルク微分手
段とを備える電動パワーステアリング装置において、 前記操舵トルクセンサの出力値に前記操舵トルク微分手
段で得られた時間微分値を加算した加算値と前記電動機
制御信号が所定の関係にある場合に、前記電動機駆動手
段による前記電動機の駆動を禁止する補助禁止手段を備
えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
(57) Claims 1. An electric motor for adding auxiliary torque to a steering system, a steering torque sensor for detecting a manual steering torque acting on the steering system, and an output from the steering torque sensor Control means for outputting an electric motor control signal for controlling the electric motor based on the electric motor, electric motor driving means for driving the electric motor based on the electric motor control signal, and the operation
Steering torque differential hand that differentiates the output of the rudder torque sensor with time
An electric power steering apparatus comprising: a steering torque differential sensor; and an output value of the steering torque sensor.
An auxiliary prohibiting means for prohibiting driving of the electric motor by the electric motor driving means when the added value obtained by adding the time differential values obtained in the stage and the electric motor control signal have a predetermined relationship; Power steering device.
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