JP3572801B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の出力で操舵力を補助するようにした電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電動パワーステアリング装置にあっては、ステアリングホイールが固定された入力軸に操舵トルクを検出するトルクセンサを取り付け、このトルクセンサのトルク検出値に応じて電動機を駆動することによって、操舵力に応じた操舵補助トルクを発生させ、操舵力のアシストを行うようにしている。
【0003】
このような電動パワーステアリング装置においては、制御装置において、トルクセンサのトルク検出値等、各種検出信号をもとに、電動機で発生する操舵補助トルクを制御するようにしている。そのため、トルクセンサ等の各種センサ或いは制御装置自体に異常が発生した場合等には、電動機に対して正確な制御を行うことができなくなるため、各種センサ或いは制御装置等の異常監視を行い、異常を検出した場合には、装置を停止させるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電動パワーステアリング装置においては、各種センサ或いは制御装置等、装置に何らかの異常が発生した場合には、電動機への電流供給を即座に停止するようにしている。そのため、例えば、電動パワーステアリング装置での操舵補助トルクによるアシストを伴ってステアリングホイールを据え切りロック付近まで操舵している状態で、制御装置或いは各種センサに異常が発生した場合には、電動機への電流供給を停止して操舵補助トルクによるアシストを停止させるが、このとき、電動機による操舵補助トルクが急になくなるため、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形の戻り力により、ステアリングシャフトに対してこれを中立位置に戻そうとする力が働き、ステアリングホイールが中立位置方向に戻ろうとし、ドライバに負担がかかるという問題がある。
【0005】
そこで、この発明は上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、電動パワーステアリングによるアシスト中に電動機を停止させるときに発生する、ステアリングホイールを中立状態に戻そうとする力を抑制することのできる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、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、車両の操舵系に連結され操舵補助トルクを発生する電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、当該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電動機と前記電動機駆動制御手段との間を遮断する遮断手段と、当該遮断手段の作動と共に前記電動機の端子間を所定時間短絡する第1の短絡手段と、当該第1の短絡手段での短絡により前記電動機が回生制動状態となって生じる起電力に応じて作動し、且つ前記電動機の端子間を所定時間短絡する第2の短絡手段と、を備えることを特徴としている。
【0007】
この請求項1の発明では、車両の操舵系の操舵トルクに応じて電動機駆動手段により電動機が駆動されて、操舵系に対して電動機が操舵補助トルクを発生し、これによりドライバの操舵操作が容易に行われる。そして、例えば電動機駆動手段に異常が発生した場合等、電動機を停止させる場合には、遮断手段によって電動機と電動機駆動手段との間が遮断状態に制御されると共に第1の短絡手段により電動機の端子間が短絡される。このとき、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力が大きい場合には、電動機が回生制動状態となって起電力が発生するからこれにより第2の短絡手段が作動し、例えば捩じれの戻り力による影響をステアリングホイールがうけなくなるとみなすことができるまで短絡を行うようにすれば、電動機の回生制動により捩じれの戻り力が確実に抑制される。
【0008】
逆に、捩じれの戻り力が小さい場合には、電動機が発生する起電力が小さいから第2の短絡手段は作動せずに、第1の短絡手段の短絡が開放された時点で電動機の短絡が開放される。よって、前記第2の短絡手段が作動するのに充分な時間だけ第1の短絡手段により電動機9の端子間の短絡を行うようにすれば、捩じれの戻り力が小さく第2の短絡手段が作動しないと判断される時点で電動機の短絡が開放され、短絡状態で操舵されることにより電動機が負荷となることが回避される。
【0009】
また、請求項2に係る電動パワーステアリング装置によれば、前記第2の短絡手段は、自己保持リレーで構成され、そのコイル部は前記第1の短絡手段と前記電動機との間に介挿され、前記第2の短絡手段は、前記第1の短絡手段が作動状態となったときに前記コイル部を励磁する前記起電力に応じて作動するようにしたことを特徴としている。
【0010】
この請求項2の発明によれば、前記第1の短絡手段が作動して電動機の端子間を短絡したときに、電動機が回生制動状態となることによって第2の短絡手段を形成するコイル部が励磁される。このとき、電動機が発生する起電力が大きい場合にはコイル部が励磁されることによって第2の短絡手段が作動して電動機の端子間が短絡され、起電力が小さい場合には第2の短絡手段は作動しないから、第2の短絡手段は、操舵系の捩じれの戻り力の大きさに応じて作動制御される。
【0011】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1の電動パワーステアリング装置によれば、電動機を停止させるときには、第1の短絡手段により電動機の端子間を所定時間短絡し、この短絡に伴って電動機が回生制動状態となって発生する起電力が大きいとき、すなわち、操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに第2の短絡手段を作動させて引き続き電動機の端子間の短絡を行うようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力が大きい場合には、電動機が回生制動状態となって捩じれの戻り力を抑制することができ、捩じれの戻り力が小さい場合には、第1の短絡手段の短絡が終了した時点で電動機の端子間の短絡が開放されるから、電動機を短絡している状態で操舵することにより電動機が負荷として作動することを、より早い段階で回避することができ、操舵操作を容易に行うことができる。
【0012】
また、請求項2の電動パワーステアリング装置によれば、前記第1の短絡手段が作動して電動機の端子間を短絡したときに、第2の短絡手段を形成するコイル部が励磁されるようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力の大きさに応じて第2の短絡手段を容易に作動制御することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態を示す概略構成図である。図中、1はステアリングシャフトであり、このステアリングシャフト1は自在継手2を介して連結されたアッパシャフト1aとロアシャフト1bとから構成されている。アッパシャフト1aの上端にはステアリングホイール3が固定されていると共に、ロアシャフト1bの下端には、自在継手4を介してピニオンシャフト5が連結されていて、このピニオンシャフト5の下端に設けたピニオンがステアリングギヤボックス6の内部でラック軸7のラックと噛合している。上記ステアリングホイール3、ステアリングシャフト1、自在継手2,4、ピニオンシャフト5及びラック軸7によって操舵系を構成している。
【0014】
上記ピニオンシャフト5は、減速ギヤ機構8を介してモータ9の回転軸9aに連結されている。この減速ギヤ機構8は、ケーシング8a内で互いに噛合する駆動ギヤ8bと従動ギヤ8cとからなり、従動ギヤ8cがピニオンシャフト5に固定されていると共に、駆動ギヤ8bが回転軸9aに固定されている。モータ9は、例えば直流サーボ電動機で構成され、電磁クラッチ9b及び回転軸9aを介して、その回転力が減速ギヤ機構8へと伝達される。
【0015】
また、ステアリングシャフト1には、ステアリングホイール3に付与されてステアリングシャフト1に伝達される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ10が設けられている。この操舵トルクセンサ10は、例えば、同一の作用構成を有する図示しない、メインポテンショメータとサブポテンショメータとから構成され、操舵トルクをアッパシャフト1aに設けたトーションバーの捩じれ角変位に変換し、この捩じれ角変位をボールねじ部材により直進運動に変換し、ポテンショメータの摺動接触子に連結されたレバーをボールねじ部材により可動させ、摺動接触子から出力される抵抗値を可変するように構成されている。そして、ドライバがステアリングホイール3を操舵することによって、各ポテンショメータで検出されるステアリングシャフト1に生じる捩じれの大きさと方向とに応じたアナログ電圧からなる操舵トルク検出信号T,Tを出力し、例えば、ステアリングホイール3が非操舵状態であり中立状態にある場合には、所定の中立電圧を操舵トルク検出信号T,Tとして出力し、これよりステアリングホイール3を右切りするとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧より増加する電圧を、左切りするとそのときの操舵トルクに応じて中立電圧より減少する電圧を出力するようになっている。
【0016】
11は、車速を検出するための車速検出センサであり、例えば変速機の出力軸の回転数を検出して、これに対応した周期のパルス信号からなる車速検出信号Vを出力する。
【0017】
12は、モータ9の駆動制御を行う電動機駆動手段としての制御装置であり、バッテリ等の電源13に接続されている。この制御装置12には、図2に示すように、前記操舵トルクセンサ10からの操舵トルク検出信号T,Tと、車速センサ11からの車速検出信号Vと、が供給される。そして、制御装置12は、これら入力信号に基づき前記モータ9の回転方向及びその駆動量を指定するモータ制御信号Z,電磁クラッチ9bを制御するクラッチ制御信号Z及び電源13からの供給電源を供給又は遮断制御する電源制御信号Zを出力する制御回路20と、前記モータ制御信号Zが供給されこれに基づきモータ9を駆動制御するモータ駆動回路30と、前記電源制御信号Zが供給されこれに基づき電源13からモータ駆動回路30への供給電源を供給又は遮断制御する遮断回路61と、前記制御回路20からの後述の異常検出信号Zを入力したとき所定の処理を行って前記モータ9を停止させる故障監視回路65とから構成されている。
【0018】
前記制御回路20は、A/D変換器21,21及び22と、マイクロコンピュータ24とを備えている。
このマイクロコンピュータ24は、入力インタフェース回路24a及び出力インタフェース回路24bと、演算処理装置24cと、記憶装置24dとを少なくとも有し、入力インタフェース回路24aには上記操舵トルクセンサ10の操舵トルク検出信号T,TがそれぞれA/D変換器21,21を介して供給されると共に、車速センサ11の車速検出信号VがA/D変換器22を介して供給される。また、出力インタフェース回路24bからは操舵補助トルクに応じて形成された、モータ9を駆動制御するモータ制御信号Zが直接出力されると共に、電磁クラッチ9bへのクラッチ制御信号Z及び遮断回路61への電源制御信号Zが直接出力される。
【0019】
そして、前記演算処理装置24cは、操舵トルクセンサ10からの操舵トルク検出信号T,Tと、車速センサ11からの車速検出信号Vと、をそれぞれA/D変換器21,21及び22を介して操舵トルクT及びT,車速検出値Vとして入力し、操舵トルクTが所定設定値Tα以上である時に、車速検出値V及び操舵トルクTに基づいて、モータ9に所定の操舵補助トルクを発生させるための目標電流値I及び回転方向を設定し、これらをもとにモータ9の駆動制御を行うための駆動量及び回転方向を特定するモータ制御信号Zを出力する。
【0020】
また、演算処理装置24cは、例えば前記操舵トルクセンサ10からの操舵トルクT及びTに基づき、これら両者が一致するかどうか、或いは、その検出値が操舵トルクセンサ10に断線、短絡等が発生していることを表す値ではないか等によって操舵トルクセンサ10等各種センサの異常検出を行い、異常検出時には異常時の所定の処理を実行する。
【0021】
また、演算処理装置24cでは、操舵トルクTが所定設定値Tα未満であるときには、モータ9による操舵補助トルクを発生させる必要がないものとして、モータ9を駆動しない。
【0022】
さらに、演算処理装置24cでは、ウォッチドッグタイマを有し、このウォッチドッグタイマからのウォッチドッグパルスに基づいて所定の異常対処処理を行うと共に、ウォッチドッグパルスを異常検出信号Zとして故障監視回路65に出力する。
【0023】
前記記憶装置24dには、上記演算処理装置24cでの演算処理に必要な処理プログラム等を記憶していると共に、演算処理装置24cの演算結果等を逐次記憶する。
【0024】
一方、前記モータ駆動回路30は、図3に示すように、制御回路20から出力されるモータ制御信号Zが供給されるゲート駆動回路31と、ブリッジ回路36とを備えていて、ブリッジ回路36は、例えば、Nチャネル接合形FET(電界効果トランジスタ)等のトランジスタがそれぞれ直列に接続された2つのトランジスタTr及びTr、Tr及びTrが並列に接続されて形成されている。そして、トランジスタTr及びTrの接続点が遮断回路61を介して電源13に接続され、Tr及びTrの接続点が接地されていると共に、TrとTrとの接続点及びTrとTrとの接続点間に、モータ9とブリッジ回路36との間を遮断する故障監視回路65を介してモータ9が接続されている。
【0025】
前記遮断回路61は、例えば常開接点を有するリレースイッチで構成され、ブリッジ回路36への電源13の供給電源をON/OFF制御するものであり、制御回路20での異常監視に基づく電源制御信号Zにより制御されるようになされ、異常発生時にはブリッジ回路36への供給電源を遮断するようになされている。
【0026】
そして、前記ゲート駆動回路31は、例えばパルス幅変調回路,論理回路等で構成され、マイクロコンピュータ24からのモータ制御信号Zで特定されるモータ9の回転方向及び駆動量に基づいてブリッジ回路36の各トランジスタTr〜Trに電圧供給を行うことによって、モータ9への駆動電流の供給制御を行っており、故障監視回路65によりモータ9とブリッジ回路36との間が接続状態であるとすると、例えば、電流方向が右として指定された場合には、トランジスタTr及びTrのゲート端子に電圧供給を行うことによって、電源13の供給電源が遮断回路61を介してブリッジ回路36に供給され、トランジスタTr,モータ9,トランジスタTrの方向に電流が流れて、モータ9が正回転、すなわち、右回転する。
【0027】
逆に、電流方向が左として指定された場合には、トランジスタTr及びTrのゲート端子に電圧供給を行うことによって、電源13からの供給電源がブリッジ回路36に供給され、トランジスタTr,モータ9,トランジスタTrの方向に電流が流れて、モータ9が逆回転、すなわち、左回転する。そして、このとき、ゲート駆動回路31で、指定された駆動量に応じて例えば、PWM(Pulse Width Modulation) 信号を形成し、このPWM信号に基づいてトランジスタTr又はTrのゲート端子への電圧供給を行うことによって、モータ9に流れる電流量を制御し、モータ9をモータ制御信号Zで指定された方向に指定された駆動量だけ駆動するようになっている。
【0028】
前記故障監視回路65は、図3に示すように、前記制御回路20の演算処理装置24cからの異常検出信号Zを入力する故障検出器65aと、故障検出器65aによって作動制御されるリレーR〜Rを有するモータ停止制御回路65bとから構成されている。
【0029】
そして、リレーRはそのコイル部Lの一端が電源13に接続され、他端が故障検出器65aに接続され、その接点部Sはモータ9の一方の端子とブリッジ回路36の例えばトランジスタTr及びTrの接続点との間に介挿されている。そして、コイル部Lが励磁されたときブリッジ回路36とモータ9の一方の端子との間を接続状態にするようになっている。また、リレーRは自己保持リレーであって、その一方のコイル部L21の一端は電源13に接続され、他端は故障検出器65aに接続されている。また、他方のコイル部L22は、モータ9の端子間に介挿されている。そして、その接点部Sは、可動接点aと固定接点b及びcとから構成され、可動接点aはモータ9の一方の端子とコイル部L22との間に接続され、固定接点bは開放され、固定接点cはモータ9の他方の端子とコイル部L22との間に接続されている。そして、コイル部L22が励磁されたとき、可動接点aと固定接点cとが接続されてリレーRによりモータ9の端子間が短絡され、コイル部L21が励磁されたとき、可動接点aと固定接点cとが遮断されてリレーRによるモータ9の端子間の短絡が開放されるようになっている。このとき、コイル部L22が励磁されて可動接点aと固定接点cとが一旦接続状態となると、コイル部L22が励磁されなくなった場合でもこの接続状態は維持され、コイル部L21が励磁されたときに、可動接点aと固定接点cとが遮断されるようになっている。
【0030】
そして、リレーRは、そのコイル部Lの一端が電源に接続され、他端が故障検出器65aに接続され、その接点部Sはモータ9の一方の端子とコイル部L22との間に介挿されている。そして、コイル部Lが励磁されたとき、モータ9の端子間を短絡するようになっている。
【0031】
したがって、コイル部Lが励磁されて、モータ9の端子間が短絡され、この短絡によりモータ9が回生制動状態となったときに、モータ9に生じる起電力によってコイル部L22が励磁され、これによって、リレーRの可動接点aと固定接点cとが接続状態に制御されるようになっている。
【0032】
そして、各コイル部L,L21,Lへの励磁は、故障検出器65aによって行われ、故障検出器65aでは、起動時にコイル部L,L21を励磁してブリッジ回路36とモータ9とを接続状態にすると共に、リレーRによるモータ9の端子間の短絡を行わない状態に制御し、制御回路20から異常検出信号Zを入力したとき、コイル部Lへの励磁を停止してブリッジ回路36とモータ9との間を遮断し、また、コイル部Lを所定時間励磁してリレーRを作動させ、モータ9の端子間を所定時間短絡する。さらに、異常検出信号Zを入力してから所定時間経過後、リレーRのコイル部L21を励磁し、可動接点aと固定接点cとを遮断状態に制御する。
【0033】
ここで、リレーRが遮断手段に対応し、リレーRが第1の短絡手段に対応し、リレーRが第2の短絡手段に対応している。
次に、上記実施の形態の動作を、図4に示すタイムチャートに基づいて説明する。
【0034】
故障検出器65aでは、起動されると、リレーRのコイル部Lを励磁してブリッジ回路36とモータ9とを接続状態に制御する。また、リレーRのコイル部L21を励磁して可動接点aと固定接点cとを遮断状態にしてモータ9の端子間を短絡しない状態に制御する。
【0035】
このとき、リレーRは励磁されないから、モータ9の端子間は短絡されない状態となる。
そして、演算処理装置24cでは、操舵トルクセンサ10からのメインポテンショメータの検出値である操舵トルクT及び車速センサ11からの車速検出値Vに基づいて、操舵補助力制御を行う。すなわち、操舵トルクTが所定値Tα以上であるか否かを判定して操舵系にモータ9による操舵補助トルクを発生させる必要があるか否か、を判定し、例えば車両が直進走行している場合等ドライバが操舵操作を行わない場合には、操舵トルクTが所定値Tαより小さいから、ステアリングシャフト1に操舵トルクが発生しておらず、操舵補助トルクを発生させる必要がないものとして、クラッチ制御信号Zをオフとして出力しモータ9を駆動しない。
【0036】
また、例えば車両が直進走行している状態から旋回に移行する場合等、ドライバが操舵を行った場合には、操舵トルクTが、所定値Tαよりも大きくなるから、電磁クラッチ9bを、モータ9の回転力を減速ギヤ機構8に伝達可能なオン状態に制御するクラッチ制御信号Zを出力し、車速センサ11からの車速検出値Vと操舵トルクTとをもとに、例えば、予め設定し所定の記憶領域に格納している、車速と操舵トルクと目標電流値との対応を表す制御マップ等に基づいて、操舵トルクT及び車速検出値Vに応じた操舵補助トルクをモータ9に発生させるための目標電流値Iを設定する。そして、操舵トルクTに基づきモータ9の回転方向を特定し、目標電流値I及び回転方向を指定するモータ制御信号Zをゲート駆動回路31に出力する。
【0037】
例えば、ステアリングホイール3を右操舵した場合には、操舵トルクTは、右操舵したので、中立電圧Vよりも大きい電圧値となる。これに基づき制御回路20では、右操舵されたことを認識し、車速検出値Vと操舵トルクTとに基づいて例えば予め設定した制御マップ等に基づいて目標電流値Iを設定し、右方向に目標電流値Iに応じたモータ9の駆動量だけ駆動するよう指定するモータ制御信号Zを形成し出力する。
【0038】
これを受けてゲート駆動回路31では、トランジスタTr,Trをオン状態、トランジスタTr及びTrをオフ状態に制御する。このとき、故障監視回路65では、ブリッジ回路36とモータ9とを接続状態に制御しているから、電源13からの供給電源がトランジスタTr,モータ9,トランジスタTrの方向に流れてモータ9が右回転し、モータ9の回転力が減速ギヤ機構8を介して操舵系に伝達されることによって、ドライバは、右方向へのステアリングホイール3の操作を容易に行うことができる。
【0039】
逆に、ドライバが左操舵した場合には、操舵トルクTが中立電圧Vよりも小さい電圧値となることから、制御回路20では左方向に操舵されたことを認識し、回転方向は左としてモータ制御信号Zを出力する。これによって、トランジスタTr,Trがオフ状態、トランジスタTr及びTrがオン状態に制御され、電源13からの供給電圧がトランジスタTr,モータ9,トランジスタTrの方向に流れることから、モータ9が左回転し、ドライバは、左方向へのステアリングホイール3の操作を容易に行うことができる。
【0040】
そして、これら処理を繰り返し行い、操舵トルクT及び車速検出値Vに応じた操舵補助トルクを発生させて、ドライバの操舵操作を容易にする。
また、演算処理装置24cでは、各センサの異常検出を行っていて、例えば操舵トルクセンサ10の場合には、操舵トルクT,Tに基づいて、操舵トルクTとTとがほぼ一致する値であるか、或いは、正常時に操舵トルクT及びTがとり得る値よりも大きいかどうか、又は、小さいかどうか等により、操舵トルクT及びTが操舵トルクセンサ10に断線或いは短絡等が発生しているとみなされる値ではないか等、操舵トルクT,Tに基づいて操舵トルクセンサ10の異常監視処理を行う。そして、異常監視処理での結果、操舵トルクセンサ10に異常があると判断された場合には、ドライバに対して異常通知を行う等の所定の処理を実行する。
【0041】
そして、この状態から、例えば、図4に示すように、演算処理装置24cに異常が発生し、ウオッチドッグタイマが作動してウォッチドッグパルスが出力されると、ウォッチドッグパルスは異常検出信号Zとして故障検出器65aに入力される(時点t)。
【0042】
故障検出器65aでは、これを受けて、励磁コイルLへの励磁を停止すると共に、励磁コイルLへの励磁を開始する。これによって、リレーRが遮断状態となってブリッジ回路36とモータ9との間が遮断され、また、リレーRが接続状態となって、リレーR,コイル部L22,モータ9からなる閉回路が形成されて、モータ9の端子間が短絡される。
【0043】
このとき、ステアリングホイール1が大きく操舵されている状態、つまり、モータ9による操舵補助トルクが大きい場合には、モータ9による操舵補助トルクが突然なくなることから、操舵に伴う操舵系の捩じれの戻り力がモータ9に作用し、モータ9が回生制動状態となる。
【0044】
これによって、モータ9に起電力が発生し、モータ9,リレーR,コイル部L22からなる閉回路に電流が流れる。このときこの起電力が大きい場合、すなわち、大きく操舵された場合等、操舵系の弾性変形による捩じれの戻り力が大きい場合には、コイル部L22に流れる電流が大きい。よって、モータ9の起電力によってコイル部L22に流れる電流が、接点部Sが作動可能な電流値を越えると(時点t)、接点部Sが作動して、可動接点aと固定接点cとが接続状態となり、モータ9,リレーRからなる閉回路が形成されてモータ9の端子間が短絡される。
【0045】
そして、故障検出器65aでは、時点tでコイル部Lへの励磁を開始してから所定時間経過した時点tで、励磁を停止する。この所定時間は、コイル部Lの励磁に伴いリレーRが作動してモータ9の端子間が短絡されたときに、モータ9の起電力が接点部Sを作動可能な値であるときの、コイル部L22が起電力により励磁されて接点部Sが作動するまでの時間であって、例えば、0.5〜1秒程度である。
【0046】
そして、コイル部Lへの励磁が時点tで停止されると、この時点でリレーRが遮断状態となり、リレーRによるモータ9の端子間の短絡が開放されるが、時点tでリレーRが作動しているから、リレーRによってモータ9の端子間は引き続き短絡された状態に維持される。そして、故障検出器65aでは、時点tから所定時間経過した時点tで、コイル部L21への励磁を、可動接点aが作動可能な所定時間だけ行い、可動接点aと固定接点cとを遮断状態に制御して、リレーRによるモータ9の端子間の短絡を開放する。これによって、モータ9の端子間はリレーR及びRの何れによっても短絡されない状態となる。
【0047】
ここで、コイル部L21を励磁する時点tを決定する所定時間は、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力をステアリングホイール3がうける時間が0.3〜0.5秒程度であることから、捩じれの戻り力を抑制して所定時間をかけて徐々にステアリングホイール3を中立位置に戻すように設定され、例えば1秒程度に設定される。
【0048】
よって、演算処理装置24cに異常が発生し、リレーRによってモータ9への電流供給を遮断した時点で、モータ9の端子間を短絡しているから、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力がモータ9に作用し、モータ9が回生制動状態となって、捩じれの戻り力を抑制する。よって、ステアリングホイール3に伝達される捩じれの戻り力を抑制することができ、ステアリングホイール3は、モータ9の端子間が短絡された時点tから時点tにかけて、操舵状態から緩やかに中立状態へと移行する。
【0049】
一方、演算処理装置24cに異常が発生した時点で、ステアリングホイール3の操舵を行っていない場合、或いは、大きく操舵していない場合等には、タイヤの捩じれ力等、操舵系の弾性変形等による捩じれの戻り力が小さいから、時点tでリレーRを作動してモータ9の端子間を短絡した場合でも、モータ9が発生する起電力が小さい。そのため、コイル部L22に流れる電流が小さいから、接点部Sは作動しない。
【0050】
したがって、故障検出器65aでは、時点tでコイル部Lに対して励磁を開始した時点から所定時間経過後の時点tでコイル部Lへの励磁を停止するから、この時点で、モータ9の短絡が解除されることになる。
【0051】
よって、例えば、直進走行中に演算処理装置24cに異常が発生してモータ9への電流供給が遮断された直後に、旋回状態に移行する等により操舵操作が行われた場合、捩じれの戻り力が小さいことから、捩じれの戻り力が小さいとみなされる時点tでモータ9の端子間の短絡が解除されるから、モータ9が負荷となってステアリングホイール3の操舵が重くなることを回避することができる。
【0052】
したがって、演算処理装置24cに異常が発生したとき、つまり、操舵系の操舵トルクに応じてモータ9を駆動制御させることができない状態に陥った場合には、モータ9の端子間に2つの閉回路を形成して2段階に短絡するようにし、まずリレーRによって所定時間短絡し、モータ9の起電力が大きいとき、すなわち、操舵系の捩じれの戻り力が大きいときに、リレーRを作動させて捩じれの戻り力の影響をステアリングホイール3が受けなくなるまでの間短絡するようにしたから、操舵系の捩じれの戻り力によるステアリングホイール3に対する影響を確実に軽減することができる。
【0053】
また、操舵系の捩じれの戻り力が小さい場合には、リレーRを作動させないようにしたから、演算処理装置24cに異常が発生した直後にドライバが操舵を行った場合には、モータ9の捩じれの戻り力が小さいことから、モータ9の端子間の短絡はリレーRが開放された時点で開放されることになり、よって、モータ9が負荷となることはなく、操舵操作を容易に行うことができる。
【0054】
また、上記実施の形態では、捩じれの戻り力が大きいときのみ、この戻り力の影響をステアリングホイールが受けなくなるまで短絡するようにしたから、モータ9の端子間の短絡を効果的に行うことができ、短絡に伴いモータ9が負荷となることを最小限に抑えることができる。
【0055】
また、上記実施の形態では、複数のリレーを設けてこれを作動制御することによってモータ9の停止制御を行うようにしたから、制御回路20に異常が発生し適切な制御信号を出力することができない場合でも、操舵系の弾性変形による捩じれの戻り力による影響を回避することができる。
【0056】
なお、上記実施の形態では、制御回路20をマイクロコンピュータによって構成した場合について説明したが、これに限らず加算器、積分演算器等の電子回路を組み合わせて構成することも可能である。
【0057】
また、上記実施の形態では、ブリッジ回路のスイッチング素子としてバイポーラトランジスタを用いた場合について説明したが、これに限らず、電界効果トランジスタ等を適用することも可能である。同様に、故障監視回路のリレーに変えてトランジスタ等のスイッチング素子を適用することも可能である。
【0058】
また、上記実施の形態では、ブリッジ回路によってモータを駆動する場合について説明したが、これに限らず、例えば、双方向接点リレー等によって駆動回路を形成し、これによってモータを駆動制御するようにすることも可能である。
【0059】
また、上記実施の形態においては、メインポテンショメータとサブポテンショメータとから構成される操舵トルクセンサを適用した場合について説明したがこれに限るものではなく、1つのポテンショメータで構成される操舵トルクセンサを適用することも可能である。
【0060】
また、上記実施の形態では、制御回路24の異常をウォッチドッグタイマによって検出するようにした場合について説明したが、これに限らず、例えば制御回路24への電源供給状況、或いは、データ通信内容等に基づいて制御回路24の異常を検出するようにすることも可能であり、要は、制御回路24から正常な制御信号が出力されていない状態であることが検出できればよい。また、例えばトルクセンサ等の各種センサの異常を検出した場合に異常検出信号Zを故障検出器65aに出力するようにすれば、何らかの異常によりモータ9を停止させる場合でも、操舵に伴う操舵系の捩じれの戻り力による影響をステアリングホイール3が受けることなく停止させることができる。また、異常発生時に関わらず、例えばモータ9による操舵補助中等にモータ9を停止させる場合でも適用することができる。
【0061】
さらに、上記実施の形態では、リレーRによるモータ9の端子間の短絡を、リレーRが作動してから所定時間経過後に開放するようにした場合について説明したが、例えばモータ9の回生制動に伴い生じる起電力を検出し、捩じれの戻り力によるモータ9の回転が停止したとみなすことができるとき、リレーRによる短絡を開放するようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】本発明に係る制御装置の一例を示すブロック図である。
【図3】図2のモータ駆動回路30及び故障監視回路65の一例を示すブロック図である。
【図4】本発明の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
3 ステアリングホイール
9 モータ
9b 電磁クラッチ
10 操舵トルクセンサ
11 車速センサ
12 制御装置
13 電源
14 電圧検出回路
20 制御回路
30 モータ駆動回路
31 ゲート駆動回路
36 ブリッジ回路
65 故障監視回路
65a 故障検出器
65b モータ停止制御回路
Tr〜Tr トランジスタ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus that assists a steering force with an output of an electric motor.
[0002]
[Prior art]
Generally, in an electric power steering device, a torque sensor that detects a steering torque is attached to an input shaft to which a steering wheel is fixed, and a motor is driven in accordance with a torque detection value of the torque sensor to reduce a steering force. A corresponding steering assist torque is generated to assist the steering force.
[0003]
In such an electric power steering device, the control device controls the steering assist torque generated by the electric motor based on various detection signals such as a torque detection value of a torque sensor. Therefore, when an abnormality occurs in various sensors such as a torque sensor or the control device itself, accurate control of the electric motor cannot be performed. Is detected, the device is stopped.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional electric power steering device, when any abnormality occurs in the device such as various sensors or a control device, the current supply to the electric motor is immediately stopped. Therefore, for example, when an abnormality occurs in the control device or various sensors in a state where the steering wheel is being steered to the vicinity of the stationary lock with the assist by the steering assist torque in the electric power steering device, the electric motor is not controlled. The current supply is stopped to stop the assist by the steering assist torque.However, at this time, the steering assist torque by the electric motor suddenly disappears. Therefore, there is a problem that a force is applied to return the steering wheel to the neutral position, the steering wheel attempts to return to the neutral position, and a burden is imposed on the driver.
[0005]
In view of the above, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional unsolved problem, and has been made to reduce the force for returning the steering wheel to a neutral state, which is generated when the electric motor is stopped during assist by the electric power steering. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device capable of suppressing the electric power steering.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to claim 1 of the present invention includes an electric motor that is connected to a steering system of a vehicle and generates a steering assist torque, and a steering torque detection that detects a steering torque of the steering system. And an electric motor driving means for driving the electric motor in accordance with the steering torque detected by the steering torque detecting means, wherein the electric motor and the electric motor drive control means are cut off. Means, a first short-circuit means for short-circuiting the terminals of the electric motor for a predetermined time together with the operation of the cut-off means, and an electromotive force generated when the electric motor is brought into a regenerative braking state by the short-circuit in the first short-circuit means. And a second short-circuit means for short-circuiting the terminals of the electric motor for a predetermined time.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the electric motor is driven by the electric motor driving means in accordance with the steering torque of the steering system of the vehicle, and the electric motor generates a steering assist torque for the steering system, thereby facilitating the steering operation of the driver. Done in When the motor is stopped, for example, when an abnormality occurs in the motor driving means, the breaking means controls the motor and the motor driving means to be in a cutoff state, and the first short-circuit means causes the terminal of the motor to be stopped. Short circuit. At this time, if the torsional return force due to the elastic deformation of the steering system or the like is large, the electric motor is in a regenerative braking state and an electromotive force is generated, whereby the second short-circuit means is operated, and for example, the torsional return force If the short circuit is performed until it can be considered that the influence of the steering wheel can no longer be received, the return force of the torsion is reliably suppressed by the regenerative braking of the electric motor.
[0008]
Conversely, when the return force of the torsion is small, the electromotive force generated by the motor is small, so that the second short-circuit means does not operate, and the short-circuit of the motor occurs when the short-circuit of the first short-circuit means is released. Be released. Accordingly, if the terminals of the electric motor 9 are short-circuited by the first short-circuit means for a time sufficient for the second short-circuit means to operate, the return force of the torsion is small and the second short-circuit means operates. When it is determined that the motor is not to be operated, the short circuit of the motor is released, and the motor is prevented from becoming a load due to steering in the short circuit state.
[0009]
According to the electric power steering apparatus of the second aspect, the second short-circuit means is constituted by a self-holding relay, and a coil portion thereof is inserted between the first short-circuit means and the electric motor. The second short-circuit means operates according to the electromotive force that excites the coil when the first short-circuit means is in an operating state.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, when the first short-circuit means is operated to short-circuit the terminals of the motor, the coil portion forming the second short-circuit means is brought into a regenerative braking state of the motor. Excited. At this time, when the electromotive force generated by the motor is large, the coil section is excited to operate the second short-circuit means to short-circuit the terminals of the motor, and when the electromotive force is small, the second short-circuit is performed. Since the means does not operate, the operation of the second short-circuit means is controlled in accordance with the magnitude of the torsional return force of the steering system.
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the electric power steering apparatus of the first aspect of the present invention, when stopping the motor, the terminals of the motor are short-circuited for a predetermined time by the first short-circuiting means. When the electromotive force generated in the regenerative braking state is large, that is, when the torsional return force of the steering system is large, the second short-circuiting means is operated to continuously short-circuit between the terminals of the motor. When the torsional return force of the steering system is large, the electric motor is in a regenerative braking state and the torsional return force can be suppressed. When the torsional return force is small, the short circuit of the first short-circuit means can be prevented. Since the short circuit between the terminals of the motor is released at the end of the operation, it is possible to prevent the motor from operating as a load by operating the motor with the motor shorted at an earlier stage. , It can be easily performed steering operation.
[0012]
Further, according to the electric power steering apparatus of the second aspect, when the first short-circuit means is operated to short-circuit the terminals of the electric motor, the coil portion forming the second short-circuit means is excited. Therefore, the operation of the second short-circuit means can be easily controlled according to the magnitude of the torsional return force of the steering system.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a steering shaft, which is composed of an upper shaft 1a and a lower shaft 1b connected via a universal joint 2. A steering wheel 3 is fixed to an upper end of the upper shaft 1a, and a pinion shaft 5 is connected to a lower end of the lower shaft 1b via a universal joint 4, and a pinion provided at a lower end of the pinion shaft 5 is provided. Are engaged with the rack of the rack shaft 7 inside the steering gear box 6. The steering wheel 3, the steering shaft 1, the universal joints 2, 4, the pinion shaft 5, and the rack shaft 7 constitute a steering system.
[0014]
The pinion shaft 5 is connected to a rotation shaft 9 a of a motor 9 via a reduction gear mechanism 8. The reduction gear mechanism 8 includes a driving gear 8b and a driven gear 8c that mesh with each other in a casing 8a. The driven gear 8c is fixed to the pinion shaft 5, and the driving gear 8b is fixed to the rotating shaft 9a. I have. The motor 9 is composed of, for example, a DC servomotor, and its rotational force is transmitted to the reduction gear mechanism 8 via an electromagnetic clutch 9b and a rotating shaft 9a.
[0015]
Further, the steering shaft 1 is provided with a steering torque sensor 10 as steering torque detecting means for detecting a steering torque applied to the steering wheel 3 and transmitted to the steering shaft 1. The steering torque sensor 10 includes, for example, a main potentiometer and a sub potentiometer (not shown) having the same operation configuration, and converts the steering torque into a torsional angular displacement of a torsion bar provided on the upper shaft 1a. The displacement is converted into linear motion by a ball screw member, the lever connected to the sliding contact of the potentiometer is moved by the ball screw member, and the resistance value output from the sliding contact is varied. . When the driver steers the steering wheel 3, a steering torque detection signal T composed of an analog voltage corresponding to the magnitude and direction of the twist generated in the steering shaft 1 detected by each potentiometer. M , T S For example, when the steering wheel 3 is in a non-steering state and in a neutral state, a predetermined neutral voltage is applied to the steering torque detection signal T. M , T S When the steering wheel 3 is turned to the right, a voltage that increases from the neutral voltage according to the steering torque at that time is output, and when the steering wheel 3 is turned to the left, a voltage that decreases from the neutral voltage is output according to the steering torque at that time. It has become.
[0016]
Reference numeral 11 denotes a vehicle speed detection sensor for detecting a vehicle speed, for example, detecting a rotation speed of an output shaft of a transmission and outputting a vehicle speed detection signal V including a pulse signal having a cycle corresponding to the rotation speed.
[0017]
Reference numeral 12 denotes a control device serving as a motor driving unit for controlling the driving of the motor 9 and is connected to a power supply 13 such as a battery. As shown in FIG. 2, the control device 12 includes a steering torque detection signal T from the steering torque sensor 10. M , T S And a vehicle speed detection signal V from the vehicle speed sensor 11 are supplied. Then, the control device 12 generates a motor control signal Z for designating the rotation direction and the driving amount of the motor 9 based on these input signals. M , A clutch control signal Z for controlling the electromagnetic clutch 9b C And a power control signal Z for controlling the supply or cutoff of the power supply from the power supply 13 R And a control circuit 20 for outputting the motor control signal Z. M And a motor drive circuit 30 for driving and controlling the motor 9 based on the power supply control signal Z. R Is supplied, and a shutoff circuit 61 that supplies or shuts off a power supply from the power supply 13 to the motor drive circuit 30 based on the power supply 13; E And a failure monitoring circuit 65 that stops the motor 9 by performing a predetermined process when the input is input.
[0018]
The control circuit 20 includes an A / D converter 21 M , 21 S , 22 and a microcomputer 24.
The microcomputer 24 has at least an input interface circuit 24a and an output interface circuit 24b, an arithmetic processing unit 24c, and a storage device 24d. The input interface circuit 24a has a steering torque detection signal T M , T S Are the A / D converters 21 respectively. M , 21 S , And a vehicle speed detection signal V of the vehicle speed sensor 11 is supplied via an A / D converter 22. Further, a motor control signal Z for driving and controlling the motor 9 is formed from the output interface circuit 24b in accordance with the steering assist torque. M Is output directly, and the clutch control signal Z to the electromagnetic clutch 9b is output. C And a power control signal Z to the shutoff circuit 61 R Is output directly.
[0019]
The arithmetic processing unit 24c outputs a steering torque detection signal T from the steering torque sensor 10. M , T S And a vehicle speed detection signal V from the vehicle speed sensor 11 M , 21 S And the steering torque T via M And T S , The vehicle speed detection value V, and the steering torque T M Is greater than or equal to a predetermined set value Tα, the vehicle speed detection value V and the steering torque T M , A target current value I for causing the motor 9 to generate a predetermined steering assist torque. 0 And a rotation direction, and a motor control signal Z for specifying a drive amount and a rotation direction for controlling the drive of the motor 9 based on these. M Is output.
[0020]
Further, the arithmetic processing unit 24c is, for example, a steering torque T from the steering torque sensor 10. M And T S The abnormality detection of various sensors such as the steering torque sensor 10 is performed based on whether or not these two values match, or whether the detected value is not a value indicating that the steering torque sensor 10 is disconnected or short-circuited. When an abnormality is detected, a predetermined process at the time of abnormality is executed.
[0021]
In the arithmetic processing unit 24c, the steering torque T M Is smaller than the predetermined set value Tα, it is not necessary to generate the steering assist torque by the motor 9, and the motor 9 is not driven.
[0022]
Further, the arithmetic processing unit 24c has a watchdog timer, performs a predetermined abnormality handling process based on the watchdog pulse from the watchdog timer, and outputs the watchdog pulse to the abnormality detection signal Z. E Is output to the failure monitoring circuit 65.
[0023]
The storage device 24d stores processing programs and the like necessary for the arithmetic processing in the arithmetic processing device 24c, and sequentially stores the calculation results of the arithmetic processing device 24c.
[0024]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the motor drive circuit 30 outputs a motor control signal Z output from the control circuit 20. M , And a bridge circuit 36. The bridge circuit 36 includes, for example, two transistors Tr in which transistors such as N-channel junction FETs (field effect transistors) are connected in series, respectively. 1 And Tr 2 , Tr 3 And Tr 4 Are connected in parallel. And the transistor Tr 1 And Tr 3 Is connected to the power supply 13 via the cutoff circuit 61, and Tr 2 And Tr 4 Is grounded, and Tr 1 And Tr 2 Connection point and Tr 3 And Tr 4 The motor 9 is connected via a failure monitoring circuit 65 that cuts off between the motor 9 and the bridge circuit 36.
[0025]
The shutoff circuit 61 is configured by, for example, a relay switch having a normally open contact, and controls ON / OFF of the power supply of the power supply 13 to the bridge circuit 36. A power supply control signal based on abnormality monitoring by the control circuit 20. Z R The power supply to the bridge circuit 36 is cut off when an abnormality occurs.
[0026]
The gate drive circuit 31 includes, for example, a pulse width modulation circuit, a logic circuit, and the like. M Each transistor Tr of the bridge circuit 36 is based on the rotation direction and the driving amount of the motor 9 specified by 1 ~ Tr 4 Is supplied to the motor 9 to control the supply of the drive current to the motor 9. If the failure monitoring circuit 65 is in a connected state between the motor 9 and the bridge circuit 36, for example, Is specified as the transistor Tr 2 And Tr 3 Of the power supply 13 is supplied to the bridge circuit 36 via the cutoff circuit 61 and the transistor Tr 3 , Motor 9, transistor Tr 2 , And the motor 9 rotates forward, that is, clockwise.
[0027]
Conversely, if the current direction is specified as left, the transistor Tr 1 And Tr 4 The power supply from the power supply 13 is supplied to the bridge circuit 36 by supplying a voltage to the gate terminal of the transistor Tr. 1 , Motor 9, transistor Tr 4 , And the motor 9 rotates in the reverse direction, that is, rotates to the left. At this time, the gate drive circuit 31 forms, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) signal in accordance with the designated drive amount, and the transistor Tr is generated based on the PWM signal. 1 Or Tr 3 By supplying a voltage to the gate terminal of the motor 9, the amount of current flowing through the motor 9 is controlled, and the motor 9 is controlled by the motor control signal Z. M Is driven in the direction specified by the driving amount specified.
[0028]
As shown in FIG. 3, the failure monitoring circuit 65 outputs an abnormality detection signal Z from the arithmetic processing unit 24c of the control circuit 20. E Detector 65a for inputting a signal R, and a relay R operated and controlled by the failure detector 65a 1 ~ R 3 And a motor stop control circuit 65b having the following.
[0029]
And the relay R 1 Is the coil part L 1 Is connected to the power supply 13 and the other end is connected to the failure detector 65a. 1 Is one terminal of the motor 9 and the transistor Tr of the bridge circuit 36, for example. 3 And Tr 4 Is connected between the connection points. And the coil part L 1 Is excited, the connection between the bridge circuit 36 and one terminal of the motor 9 is established. Also, relay R 2 Is a self-holding relay, and one of the coil portions L 21 Is connected to the power supply 13, and the other end is connected to the failure detector 65a. Also, the other coil portion L 22 Are interposed between terminals of the motor 9. And the contact portion S 2 Is composed of a movable contact a and fixed contacts b and c. The movable contact a is connected to one terminal of the motor 9 and the coil portion L. 22 The fixed contact b is opened, and the fixed contact c is connected to the other terminal of the motor 9 and the coil L. 22 Connected between. And the coil part L 22 Is excited, the movable contact a and the fixed contact c are connected, and the relay R 2 , The terminals of the motor 9 are short-circuited, and the coil portion L 21 Is excited, the movable contact a and the fixed contact c are cut off and the relay R 2 The short circuit between the terminals of the motor 9 due to this is released. At this time, the coil portion L 22 Is excited and once the movable contact a and the fixed contact c are connected, the coil portion L 22 This connection state is maintained even when the excitation of the 21 When the is excited, the movable contact a and the fixed contact c are cut off.
[0030]
And relay R 3 Is the coil part L 3 Is connected to the power supply, the other end is connected to the failure detector 65a, and its contact S 3 Is one terminal of the motor 9 and the coil portion L 22 And is interposed between them. And the coil part L 3 Is excited, the terminals of the motor 9 are short-circuited.
[0031]
Therefore, the coil portion L 3 Is excited, and the terminals of the motor 9 are short-circuited. When the short-circuit causes the motor 9 to be in a regenerative braking state, an electromotive force generated in the motor 9 causes the coil portion L 22 Is excited, which causes the relay R 2 The movable contact a and the fixed contact c are controlled to be connected.
[0032]
And each coil part L 1 , L 21 , L 3 Is excited by the failure detector 65a. 1 , L 21 To make the bridge circuit 36 and the motor 9 connected to each other, 2 Is controlled so as not to cause a short circuit between the terminals of the motor 9 by the control circuit 20. E Is input, the coil portion L 1 Of the bridge circuit 36 and the motor 9 to stop the excitation of 3 Is energized for a predetermined time and relay R 3 To short-circuit the terminals of the motor 9 for a predetermined time. Further, the abnormality detection signal Z E After a predetermined time has passed since the 2 Coil part L 21 And the movable contact a and the fixed contact c are controlled to be cut off.
[0033]
Here, the relay R 1 Corresponds to the shut-off means, and the relay R 2 Corresponds to the first short-circuit means, and the relay R 3 Corresponds to the second short-circuit means.
Next, the operation of the above embodiment will be described based on a time chart shown in FIG.
[0034]
In the failure detector 65a, when activated, the relay R 1 Coil part L 1 To control the bridge circuit 36 and the motor 9 to a connected state. Also, relay R 2 Coil part L 21 To extinguish the movable contact a and the fixed contact c so that the terminals of the motor 9 are not short-circuited.
[0035]
At this time, the relay R 3 Are not excited, so that the terminals of the motor 9 are not short-circuited.
In the arithmetic processing unit 24c, the steering torque T, which is the detection value of the main potentiometer from the steering torque sensor 10, is used. M Based on the vehicle speed detection value V from the vehicle speed sensor 11, the steering assist force control is performed. That is, the steering torque T M Is determined to be greater than or equal to a predetermined value Tα to determine whether it is necessary to generate a steering assist torque by the motor 9 in the steering system. For example, when the vehicle is running straight, When no operation is performed, the steering torque T M Is smaller than the predetermined value Tα, it is determined that no steering torque is generated on the steering shaft 1 and no steering assist torque needs to be generated. C Is turned off and the motor 9 is not driven.
[0036]
When the driver performs steering, for example, when the vehicle shifts from a state in which the vehicle is traveling straight, the steering torque T M Is larger than the predetermined value Tα, so that the clutch control signal Z for controlling the electromagnetic clutch 9b to an on state capable of transmitting the torque of the motor 9 to the reduction gear mechanism 8 is set. C And the detected vehicle speed V from the vehicle speed sensor 11 and the steering torque T M For example, based on a control map or the like indicating the correspondence between the vehicle speed, the steering torque, and the target current value, which is set in advance and stored in a predetermined storage area, the steering torque T M Current value I for causing the motor 9 to generate a steering assist torque corresponding to the vehicle speed detection value V 0 Set. And the steering torque T M The rotation direction of the motor 9 is specified based on the target current value I 0 Motor control signal Z for specifying the rotation direction M To the gate drive circuit 31.
[0037]
For example, when the steering wheel 3 is steered to the right, the steering torque T M Has turned to the neutral voltage V 0 It becomes a voltage value larger than. Based on this, the control circuit 20 recognizes that the vehicle has been steered to the right, and detects the vehicle speed detection value V and the steering torque T. M And the target current value I based on a preset control map or the like. 0 And set the target current value I to the right. 0 Motor control signal Z designating to drive by the drive amount of motor 9 according to M Is formed and output.
[0038]
In response to this, the gate drive circuit 31 outputs the transistor Tr 2 , Tr 3 In the ON state, the transistor Tr 1 And Tr 4 Is turned off. At this time, since the failure monitoring circuit 65 controls the bridge circuit 36 and the motor 9 to be connected, the power supply from the power supply 13 is 3 , Motor 9, transistor Tr 4 , The motor 9 rotates clockwise, and the torque of the motor 9 is transmitted to the steering system via the reduction gear mechanism 8, so that the driver can easily operate the steering wheel 3 in the right direction. be able to.
[0039]
Conversely, when the driver steers to the left, the steering torque T M Is the neutral voltage V 0 The control circuit 20 recognizes that steering has been performed to the left since the voltage value is smaller than the motor control signal Z. M Is output. Thereby, the transistor Tr 2 , Tr 3 Is off, the transistor Tr 1 And Tr 4 Is turned on, and the supply voltage from the power supply 13 1 , Motor 9, transistor Tr 4 , The motor 9 rotates to the left, and the driver can easily operate the steering wheel 3 to the left.
[0040]
These processes are repeated to obtain the steering torque T. M And a steering assist torque corresponding to the vehicle speed detection value V is generated to facilitate the driver's steering operation.
The arithmetic processing unit 24c detects abnormality of each sensor. For example, in the case of the steering torque sensor 10, the steering torque T M , T S Based on the steering torque T M And T S Are substantially equal to each other, or the steering torque T M And T S Depends on whether the steering torque T is larger or smaller than the value that M And T S Is not a value that is considered to have a disconnection or a short circuit in the steering torque sensor 10 or the like. M , T S The abnormality monitoring process of the steering torque sensor 10 is performed based on When it is determined that the steering torque sensor 10 is abnormal as a result of the abnormality monitoring processing, predetermined processing such as notifying the driver of an abnormality is performed.
[0041]
Then, from this state, for example, as shown in FIG. 4, when an abnormality occurs in the arithmetic processing unit 24c and the watchdog timer is activated to output a watchdog pulse, the watchdog pulse is output to the abnormality detection signal Z. E Is input to the failure detector 65a (at time t). 1 ).
[0042]
In response to this, the failure detector 65a receives the excitation coil L 1 To the excitation coil L 3 To start excitation. Thereby, the relay R 1 Is cut off, the connection between the bridge circuit 36 and the motor 9 is cut off, and the relay R 3 Is connected and the relay R 3 , Coil part L 22 , The motor 9 is formed, and the terminals of the motor 9 are short-circuited.
[0043]
At this time, in a state where the steering wheel 1 is largely steered, that is, when the steering assist torque by the motor 9 is large, the steering assist torque by the motor 9 suddenly disappears. Acts on the motor 9, and the motor 9 enters a regenerative braking state.
[0044]
As a result, an electromotive force is generated in the motor 9, and the motor 9, the relay R 3 , Coil part L 22 Current flows through the closed circuit consisting of At this time, when the electromotive force is large, that is, when the return force of the torsion due to the elastic deformation of the steering system is large such as when the steering is largely steered, the coil portion L 22 The current flowing through is large. Therefore, the coil portion L is generated by the electromotive force of the motor 9. 22 The current flowing through the contact point S 2 Exceeds the operable current value (time t 2 ), Contact S 2 Is activated, the movable contact a and the fixed contact c are connected, and the motor 9, the relay R 2 Is formed, and the terminals of the motor 9 are short-circuited.
[0045]
Then, at the failure detector 65a, the time t 1 With coil part L 3 When a predetermined time has elapsed since the excitation of 3 Then, the excitation is stopped. This predetermined time is determined by the coil unit L 3 Relay R with the excitation of 3 Is activated and the terminals of the motor 9 are short-circuited, the electromotive force of the motor 9 is 2 When the coil portion L is at a value at which 22 Is excited by the electromotive force, and the contact portion S 2 Is a time required to operate, for example, about 0.5 to 1 second.
[0046]
And the coil part L 3 At the time t 3 Is stopped at this point, the relay R 3 Is cut off and the relay R 3 The short circuit between the terminals of the motor 9 is released, but at time t 2 With relay R 2 Is activated, the relay R 2 As a result, the terminals of the motor 9 are kept in a short-circuit state. Then, at the failure detector 65a, the time t 1 Time t after a predetermined time has passed since 4 And the coil part L 21 Of the movable contact a for a predetermined time during which the movable contact a is operable, and the movable contact a and the fixed contact c are controlled to be in a cut-off state. 2 The short circuit between the terminals of the motor 9 due to the above is released. Thereby, the relay R is connected between the terminals of the motor 9. 2 And R 3 Are not short-circuited.
[0047]
Here, the coil portion L 21 Time t to excite 4 Is determined for about 0.3 to 0.5 seconds because the time required for the steering wheel 3 to receive the torsional return force due to the elastic deformation of the steering system is about 0.3 to 0.5 seconds. Is set so that the steering wheel 3 is gradually returned to the neutral position, for example, about 1 second.
[0048]
Therefore, an abnormality occurs in the arithmetic processing unit 24c and the relay R 1 When the current supply to the motor 9 is interrupted, the terminals of the motor 9 are short-circuited, so that the return force of torsion due to the elastic deformation of the steering system acts on the motor 9 and the motor 9 is brought into a regenerative braking state. To suppress the torsional return force. Therefore, the return force of the torsion transmitted to the steering wheel 3 can be suppressed, and the steering wheel 3 is moved to the point in time t when the terminals of the motor 9 are short-circuited. 1 From time t 4 , The steering state gradually shifts to the neutral state.
[0049]
On the other hand, when the steering wheel 3 is not being steered or is not largely steered at the time when an abnormality occurs in the arithmetic processing device 24c, the torsional force of the tire, the elastic deformation of the steering system, etc. Since the return force of the twist is small, the time t 1 With relay R 3 Is activated, and even if the terminals of the motor 9 are short-circuited, the electromotive force generated by the motor 9 is small. Therefore, the coil portion L 22 Current flowing through the contact S 2 Does not work.
[0050]
Therefore, the failure detector 65a outputs the time t 1 With coil part L 3 At a time t after a predetermined time has elapsed since the start of excitation 3 With coil part L 3 At this point, the short circuit of the motor 9 is released.
[0051]
Therefore, for example, when a steering operation is performed by shifting to a turning state immediately after an abnormality occurs in the arithmetic processing unit 24c during straight running and the current supply to the motor 9 is cut off, the torsional return force is obtained. Is small, the time t at which the torsional return force is considered to be small 3 As a result, the short circuit between the terminals of the motor 9 is released, so that it is possible to prevent the steering of the steering wheel 3 from becoming heavy due to the motor 9 becoming a load.
[0052]
Therefore, when an abnormality occurs in the arithmetic processing unit 24c, that is, when the motor 9 cannot be driven and controlled in accordance with the steering torque of the steering system, two closed circuits are connected between the terminals of the motor 9. To form a short circuit in two stages. 3 When the electromotive force of the motor 9 is large, that is, when the torsional return force of the steering system is large, the relay R 2 Is operated to short-circuit until the steering wheel 3 is no longer affected by the torsional return force, so that the influence of the torsional return force of the steering system on the steering wheel 3 can be reliably reduced.
[0053]
When the return force of the steering system torsion is small, the relay R 2 When the driver performs steering immediately after an abnormality has occurred in the arithmetic processing unit 24c, the short-circuit between the terminals of the motor 9 is prevented by the relay because the torsional return force of the motor 9 is small. R 3 Is released at the time when is released, so that the motor 9 does not become a load and the steering operation can be easily performed.
[0054]
Further, in the above embodiment, only when the return force of the torsion is large, short-circuiting is performed until the steering wheel is no longer affected by this return force, so that short-circuiting between the terminals of the motor 9 can be effectively performed. It is possible to minimize the load on the motor 9 due to the short circuit.
[0055]
Further, in the above-described embodiment, since the stop control of the motor 9 is performed by providing a plurality of relays and controlling the operation thereof, it is possible to output an appropriate control signal when an abnormality occurs in the control circuit 20. Even if it is not possible, it is possible to avoid the influence of the return force of the torsion due to the elastic deformation of the steering system.
[0056]
In the above embodiment, the case where the control circuit 20 is configured by a microcomputer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the control circuit 20 may be configured by combining electronic circuits such as an adder and an integration calculator.
[0057]
Further, in the above embodiment, the case where a bipolar transistor is used as the switching element of the bridge circuit has been described. However, the present invention is not limited to this, and a field effect transistor or the like can be applied. Similarly, a switching element such as a transistor can be applied instead of the relay of the failure monitoring circuit.
[0058]
In the above embodiment, the case where the motor is driven by the bridge circuit has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a drive circuit is formed by a bidirectional contact relay or the like, and the drive of the motor is thereby controlled. It is also possible.
[0059]
Further, in the above-described embodiment, the case where the steering torque sensor including the main potentiometer and the sub potentiometer is applied is described. However, the present invention is not limited to this, and the steering torque sensor including one potentiometer is applied. It is also possible.
[0060]
Further, in the above-described embodiment, the case where the abnormality of the control circuit 24 is detected by the watchdog timer has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the state of power supply to the control circuit 24, the content of data communication, etc. It is also possible to detect an abnormality of the control circuit 24 based on the above. In short, it is only necessary to detect that the control circuit 24 is not outputting a normal control signal. Further, when an abnormality of various sensors such as a torque sensor is detected, an abnormality detection signal Z is output. E Is output to the failure detector 65a, even if the motor 9 is stopped due to some abnormality, the steering wheel 3 can be stopped without being affected by the return force of the twisting of the steering system accompanying the steering. In addition, the present invention can be applied to a case where the motor 9 is stopped, for example, during steering assist by the motor 9 irrespective of the occurrence of an abnormality.
[0061]
Further, in the above embodiment, the relay R 2 The short circuit between the terminals of the motor 9 due to the 1 Has been described as being opened after a predetermined time has elapsed since the operation of the motor 9. However, for example, it is assumed that the electromotive force generated due to the regenerative braking of the motor 9 is detected, and that the rotation of the motor 9 due to the torsional return force is stopped. When the relay R 2 It is also possible to open a short circuit caused by the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a control device according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a motor drive circuit 30 and a failure monitoring circuit 65 of FIG. 2;
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the present invention.
[Explanation of symbols]
3 Steering wheel
9 Motor
9b Electromagnetic clutch
10 Steering torque sensor
11 Vehicle speed sensor
12 Control device
13 Power supply
14 Voltage detection circuit
20 Control circuit
30 Motor drive circuit
31 Gate drive circuit
36 Bridge circuit
65 Failure monitoring circuit
65a Failure detector
65b Motor stop control circuit
Tr 1 ~ Tr 4 Transistor

Claims (2)

車両の操舵系に連結され操舵補助トルクを発生する電動機と、前記操舵系の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、当該操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに応じて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記電動機と前記電動機駆動制御手段との間を遮断する遮断手段と、当該遮断手段の作動と共に前記電動機の端子間を所定時間短絡する第1の短絡手段と、当該第1の短絡手段での短絡により前記電動機が回生制動状態となって生じる起電力に応じて作動し、且つ前記電動機の端子間を所定時間短絡する第2の短絡手段と、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。An electric motor that is connected to a steering system of a vehicle and generates steering assist torque; a steering torque detecting unit that detects a steering torque of the steering system; and an electric motor that drives the electric motor according to the steering torque detected by the steering torque detecting unit. An electric power steering apparatus comprising: a driving unit; and a first disconnecting unit that disconnects the electric motor from the electric motor driving control unit, and a first terminal that short-circuits the terminals of the electric motor for a predetermined time together with the operation of the first disconnecting unit. A short-circuiting means, and a second short-circuiting means that operates in response to an electromotive force generated when the electric motor is brought into a regenerative braking state by a short-circuit in the first short-circuiting means, and short-circuits between terminals of the electric motor for a predetermined time; An electric power steering device comprising: 前記第2の短絡手段は、自己保持リレーで構成され、そのコイル部は前記第1の短絡手段と前記電動機との間に介挿され、前記第2の短絡手段は、前記第1の短絡手段が作動状態となったときに前記コイル部を励磁する前記起電力に応じて作動するようにしたことを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。The second short-circuit means is constituted by a self-holding relay, and a coil portion thereof is interposed between the first short-circuit means and the electric motor, and the second short-circuit means is connected to the first short-circuit means. 2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the apparatus operates according to the electromotive force that excites the coil when the element is activated.
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