JP3755800B2 - Electric power steering device - Google Patents

Description

【０００６】
また、ステアリング系では、転舵している操舵輪がタイヤハウス等に接触しないように、最大転舵角が設定されている。そのため、ステアリング系には、ラック軸の車両幅方向の移動を規制するために、左右にストッパが備えられている。例えば、ドライバがステアリングホイールを右方向に操舵すると、ステアリング系では、ラック軸が右方向に直線移動し、操舵輪が右方向に転舵する。さらに、ドライバがステアリングホイールの操舵量を増していくと、ステアリング系では、ラック軸がストッパに当たり（以下、「ラック突き当て」と記載する）、ラック軸の直線移動が規制され、操舵輪の転舵も止まる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ラック突き当て時には、電動パワーステアリング装置は、ラック軸の移動が止まることによって、ラック軸に作用している電動機の回転も止まる。そのとき、電動機の回転速度が急に０になるが、制御遅れによって、電動機電圧がほぼラック突き当て時の電圧値を維持している。そのため、前記した式（１）から判るように、逆起電力成分（式（１）のＫ・Ｎ成分）が０となるが、電動機電圧ＶＭが殆ど変わらないため、電動機電流ＩＭが瞬間過大となる（図６参照）。その結果、ブリッジ回路のＦＥＴに瞬間電流として過電流（例えば、１２０Ａ程度の電流）が流れ、ＦＥＴが破壊する恐れがある。ちなみに、フィードバック制御とフィードフォワード制御を行うことができる電動パワーステアリング装置は、フィードバック制御の場合には第１駆動制御信号またはフィードフォワード制御の場合には第２駆動制御信号によって制御される駆動電流よりも増加した電流が瞬間電流として電動機やＦＥＴに流れる。しかし、この電動パワーステアリング装置は、フィードバック制御の場合、電動機電流検出手段で検出している電動機電流に基づくフィードバック制御によって電流制限を行うことができるので、瞬間電流として増加される電流の増加率を低く抑えることができる。そのため、電動機に瞬間電流として過大な電動機電流が流れないし、ＦＥＴにもＦＥＴを破壊する程の瞬間電流が流れない。例えば、フィードバック制御の場合、増加率を第１駆動制御信号による駆動電流に対して２０％増とすると、電動機に８０Ａの駆動電流を流したとしても、瞬間電流としては１００Ａ以下である。ところが、この電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御時、式（１）の逆起電力成分（Ｋ・Ｎ成分）を予め考慮して、目標電流信号より大きな第２駆動制御信号を生成している。その上、電動機電流検出手段が故障しているので、電動機電流に基づくフィードバック制御によって電流制限を行うことができないため、瞬間電流として増加される電流の増加率を低く抑えることができない。したがって、電動パワーステアリング装置は、逆起電力成分（式（１）のＫ・Ｎ成分）が０となると、大きな電動機電圧と大きな増加率によって瞬間的に過大な電動機電流が流れ、ＦＥＴにも瞬間電流として過電流が流れる。例えば、フィードフォワード制御の場合、増加率を第２駆動制御信号による駆動電流に対して４０％増および逆起電力成分による目標電流からの増分を２０Ａとすると、電動機に１００Ａの駆動電流を流したとして、瞬間電流としては１４０Ａとなる。その結果、この電動パワーステアリング装置では、フィードフォワード制御の場合、過大な瞬間電流によってＦＥＴを破壊してしまう可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、フィードフォワード制御時に、電界効果トランジスタの破壊を未然に防止する電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【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操舵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操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルクセンサと、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、前記電動機電流検出手段の故障を検出する故障検出部と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて前記電動機に供給する目標電流を設定し、目標電流信号を出力する目標電流設定部と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差に基づいて、前記電動機を駆動するための第１駆動制御信号を生成して出力する第１駆動制御信号生成部と、前記目標電流信号に基づいて、前記電動機を駆動するための第２駆動制御信号を生成して出力する第２駆動制御信号生成部と、前記故障検出部が前記電動機電流検出手段を正常と検出している場合には前記第１駆動制御信号に切り替え、前記故障検出部が前記電動機電流検出手段を故障と検出している場合には前記第２駆動制御信号に切り替えて前記電動機を制御する制御モード切替部と、前記制御モード切替部からの駆動制御信号に基づいて、４個の電界効果トランジスタで構成したブリッジ回路によって前記電動機を正転駆動または逆転駆動する電動機駆動部とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記第２駆動制御信号の最大値を制限する制限部と、さらに、前記操舵トルク信号と前記電動機電流信号との関係および前記操舵トルク信号と前記駆動制御信号との関係の一方でもアシストを禁止する関係にあるか否かを判定して前記電動機による補助操舵トルクの付加の禁止を決定するアシスト禁止部を備え、前記アシスト禁止部は、前記故障検出部の故障検出の有無により、故障が検出された場合は、前記操舵トルク信号と前記駆動制御信号との関係がアシストを禁止する関係にあるか否かを判定して前記補助操舵トルクの付加の禁止の決定を行うとともに、故障が検出されない場合よりも前記アシストの禁止を開始する操舵トルク信号の絶対値を小さくして前記補助操舵トルクの付加の禁止が行われやすくす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、制限部によって第２駆動制御信号の最大値を制限することによって、第２駆動制御信号に基づいて駆動制御される駆動電流の最大値が制限される。そのため、電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御の場合に電動機の回転が急に０になって瞬間電流として駆動電流が増加しても、第２駆動制御信号の最大値制限によって電動機には最大値制限された瞬間電流が流れ、ＦＥＴを破壊するほどの瞬間電流は流れない。なお、第２駆動制御信号の最大値を制限するとは、第２駆動制御信号に基づいて駆動制御される電動機に流す駆動電流を所定値以下とし、さらに電動機やＦＥＴに流れる瞬間電流の最大値を制限することである。また、この所定値は、第２駆動制御信号による駆動電流が瞬間電流として増加されても、この瞬間電流が絶対にＦＥＴを破壊しない電流値以下になるように設定された駆動電流の最大値であればよい。（例えば、瞬間電流の最大値をＦＥＴの製造メーカが動作保障している電流値以下とするように、瞬間電流になる際の増加率を考慮して第２駆動制御信号の最大値を設定する）。
【００１０】
また、前記電動パワーステアリング装置において、前記制限部は、前記第２駆動制御信号の駆動電流と所定電流を比較し、前記駆動電流が大きい場合には前記所定電流を前記第２駆動制御信号として出力す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、フィードフォワード制御の場合に電動機の回転が急に０になっても、制限部によって第２駆動制御信号の駆動電流を所定電流以下に制限するので、この駆動電流によって駆動される電動機には最大値制限された瞬間電流が流れる。その結果、ＦＥＴには破壊するほどの過大な瞬間電流は流れない。
なお、所定電流は、第２駆動制御信号による駆動電流が瞬間電流として増加されても、この瞬間電流が絶対にＦＥＴを破壊しない電流値以下になるように設定された駆動電流の最大値であればよい。本実施の形態では、所定電流を８０Ａに設定する。
【００１１】
あるいは、前記電動パワーステアリング装置において、前記電動機駆動部は、前記ブリッジ回路の電界効果トランジスタをパルス幅変調駆動するために、前記制御モード切替部からの駆動制御信号に基づいてパルス幅変調信号を生成して出力するパルス幅変調信号生成部を備え、前記制御部は、前記故障検出部が前記電動機電流検出手段を故障と検出している場合には、前記パルス幅変調信号のデューティ比と所定比を比較し、前記デューティ比が大きい場合には前記所定比を前記パルス幅変調信号として出力す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、フィードフォワード制御時には、制限部によって所定比以下のデューティ比でしか電動機をＰＷＭ駆動しないため、電動機にはこの所定比以下で発生する電動機電圧しか印加されない。したがって、電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御の場合に電動機の回転が急に０になっても、電動機には（所定比で発生する電動機電圧／電動機の抵抗値）以下の駆動電流しか流さないので、電動機には最大値制限された瞬間電流しか流れない。その結果、ＦＥＴには破壊するほどの過大な瞬間電流は流れない。
なお、所定比は、第２駆動制御信号による駆動電流が瞬間電流として増加されても、この瞬間電流が絶対にＦＥＴを破壊しない電流値以下になるように設定された駆動電流の最大値以下とするための電動機電圧に基づいて、ブリッジ回路に印加される電源電圧等を考慮して設定する。本実施の形態では、所定比を５０％に設定し、ブリッジ回路に印加される電源電圧が１２Ｖの時には連続して最大６Ｖの電動機電圧を電動機に印加する。
【００１２】
【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。
【００１３】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、制限部で第２駆動制御信号の最大値を制限することによって、フィードフォワード制御時に電動機の回転が急に０になって瞬間的に第２駆動制御信号による駆動電流が増加しても、この瞬間電流の最大値を制限することができる。したがって、電動機を駆動するブリッジ回路の全てのＦＥＴには、最大値以下に制限された駆動電流によって最大値制限された瞬間電流が流れる。なお、本発明では、第２駆動制御信号の最大値を制限する手段を、第２駆動制御信号の駆動電流を所定電流以下とする、あるいは第２駆動制御信号に基づいて生成されたＰＷＭ信号のデューティ比を所定比以下にする等、特に限定しない。
【００１４】
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、第１駆動制御信号を生成するフィードバック制御部を備えるとともに、第２駆動制御信号を生成するフィードフォワード制御部を備え、この第１駆動制御信号と第２駆動制御信号とを制御モード切替部によって切り替えて電動機を制御する。そして、この電動パワーステアリング装置は、ＰＷＭ信号生成部で第１駆動制御信号または第２駆動制御信号に基づいて電動機制御信号を生成し、この電動機制御信号に基づいてブリッジ回路によって電動機をＰＷＭ駆動する。本実施の形態では、本発明に係る制限部をフィードフォワード制御部の後段に配して第２駆動制御信号の駆動電流を所定電流以下とする第１の実施の形態と、本発明に係る制限部をＰＷＭ信号生成部の後段に配してＰＷＭ信号のデューティ比を所定比以下とする第２の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、図１を参照して、電動パワーステアリング装置１の全体構成について説明する。
【００１６】
電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール３から操舵輪Ｗ，Ｗに至るステアリング系Ｓに備えられ、手動操舵力発生手段２による操舵力をアシストする。そのために、電動パワーステアリング装置１は、制御装置２０で電動機電圧ＶＭを発生し、この電動機電圧ＶＭによって電動機８を駆動して補助操舵トルク（補助操舵力）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。
なお、本実施の形態では、電動機８が、特許請求の範囲に記載の電動機に相当する。
【００１７】
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４に連結軸５を介してステアリング・ギアボックス６内に設けたラック＆ピニオン機構７のピニオン７ａが連結される。なお、連結軸５は、その両端に自在継ぎ手５ａ，５ｂを備える。ラック＆ピニオン機構７は、ピニオン７ａに噛み合うラック歯７ｂがラック軸９に形成され、ピニオン７ａとラック歯７ｂの噛み合いにより、ピニオン７ａの回転運動をラック軸９の横方向（車両幅方向）の往復運動とする。さらに、ラック軸９には、その両端にタイロッド１０，１０を介して、操舵輪としての左右の前輪Ｗ，Ｗが連結される。なお、手動操舵力発生手段２は、操舵輪Ｗ，Ｗの最大転舵角を規定するために、ラック軸９の移動を規制するストッパ（図示せず）を左右に各々備える。
【００１８】
また、電動パワーステアリング装置１は、補助操舵力（補助トルク）を発生させるために、電動機８が、ラック軸９と同軸上に配設される。そして、電動パワーステアリング装置１は、電動機８の回転をラック軸９と同軸に設けられたボールねじ機構１１を介して推力に変換し、この推力をラック軸９（ボールねじ軸１１ａ）に作用させる。ちなみに、ラック軸９の移動が前記したストッパ（図示せず）によって規制されると、電動機８の回転が止まる。
【００１９】
制御装置２０は、車速センサＶＳ、操舵トルクセンサＴＳ、電動機電流検出手段２１、電動機電圧検出手段２２からの各検出信号Ｖ，Ｔ，ＩＭＯ，ＶＭＯが入力される。そして、制御装置２０は、フィードバック制御用に、検出信号Ｖ，Ｔ，ＩＭＯ，ＶＭＯに基づいて電動機８に流す電動機電流ＩＭの大きさと方向を決定し、制御モード切替部３８に第１駆動制御信号Ｃ１を出力する（図２、図５参照）。また、制御装置２０は、フィードフォワード制御用に、検出信号Ｖ，Ｔに基づいて電動機８に流す電動機電流ＩＭの大きさと方向を決定し、制御モード切替部３８に第２駆動制御信号Ｃ２を出力する（図２、図５参照）。そして、制御装置２０は、電動機電流検出手段２１が異常／正常に基づいて制御モード切替部３８で第１駆動制御信号Ｃ１と第２駆動制御信号Ｃ２を切り替えて、この駆動制御信号Ｃ１，Ｃ２に基づいて電動機駆動部４０から電動機８に電動機電圧ＶＭを印加する（図２、図５参照）。
なお、本実施の形態では、操舵トルクセンサＴＳが特許請求の範囲に記載の操舵トルクセンサに相当し、電動機電流検出手段２１が特許請求の範囲に記載の電動機電流検出手段に相当する。
【００２０】
なお、第１の実施の形態の制御装置２０Ａは、フィードフォワード制御部３６の後段に駆動電流制限部３７を備え、駆動電流制御部３７で第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流を所定電流ＭＩ以下に制限し、電動機の回転が急に０になった際の瞬間電流の最大値を制限する（図２参照）。また、第２の実施の形態の制御装置２０Ｂは、ＰＷＭ信号生成部４１の後段にデューティ比制限部４４を備え、電動機電流検出手段２１が故障の場合にデューティ比制限部４４でＰＷＭ信号のデューティ比を所定比ＭＤ以下に制限し、電動機の回転が急に０になった際の瞬間電流の最大値を制限する（図５参照）。
【００２１】
車速センサＶＳは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出し、検出したパルス数に対応したアナログ電気信号を車速信号Ｖとして制御装置２０に送信する。なお、車速センサＶＳ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。
【００２２】
操舵トルクセンサＴＳは、ステアリング・ギアボックス６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ＴＳ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を操舵トルク信号Ｔとして制御装置２０に送信する。なお、操舵トルク信号Ｔは、大きさを示す操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向の情報を含み、トルク方向は操舵トルクのプラス値／マイナス値で表され、プラス値は操舵トルク方向が右方向であり、マイナス値は操舵トルク方向が左方向である。
【００２３】
電動機電流検出手段２１は、電動機８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８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２１は、電動機電流ＩＭに対応した電動機電流信号ＩＭＯを制御装置２０にフィードバック（負帰還）する。
【００２４】
電動機電圧検出手段２２は、電動機８の両端の電圧を各々検出し、電動機８に実際に印加されている電動機電圧ＶＭの大きさと方向を検出する。そして、電動機電圧検出手段２２は、電動機電圧ＶＭに対応した電動機電圧信号ＶＭＯを制御装置２０に送信する。
【００２５】
次に、図２を参照して、第１の実施の形態の制御装置２０Ａについて説明する。制御装置２０Ａは、電動機速度演算部３０、センサ異常検出部３１、異常表示部３２、操舵トルク補正部３３、目標電流設定部３４、フィードバック制御部３５、フィードフォワード制御部３６、駆動電流制限部３７、制御モード切替部３８、アシスト禁止部３９および電動機駆動部４０から構成される。電動機駆動部４０は、ＰＷＭ信号生成部４１、ゲート駆動回路部４２および電動機駆動回路４３を備える。なお、制御装置２０Ａは、各種演算や処理等を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔａｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を少なくとも２個備え、さらに、入力信号変換手段、信号発生手段、記憶手段、電源回路、電動機駆動回路等を備える。
なお、本実施の形態では、センサ異常検出部３１が特許請求の範囲に記載の故障検出部に相当し、目標電流設定部３４が特許請求の範囲に記載の目標電流設定部に相当し、フィードバック制御部３５が特許請求の範囲に記載の第１駆動制御信号生成部に相当し、フィードフォワード制御部３６が特許請求の範囲に記載の第２駆動制御信号生成部に相当し、駆動電流制限部３７が特許請求の範囲の請求項１および請求項２に記載の制限部に相当し、制御モード切替部３８が特許請求の範囲に記載の制御モード切替部に相当し、電動機駆動部４０が特許請求の範囲に記載の電動機駆動部に相当する。
【００２６】
電動機速度演算部３０は、電動機電流検出手段２１からの電動機電流信号ＩＭＯと電動機電圧検出手段２２からの電動機電圧信号ＶＭＯが入力され、電動機８の実際の回転速度を演算し、電動機回転速度信号ＲＳとしてセンサ異常検出部３１等に出力する。電動機速度演算部３０は、前記した式（１）に基づいて、電動機電流信号ＩＭＯと電動機電圧信号ＶＭＯから電動機の回転速度を演算する（なお、電動機の抵抗値と誘起電圧係数は定数である）。ちなみに、電動機回転速度信号ＲＳは目標電流を補正する際のダンピング補正等に使用されるが、本実施の形態ではその詳細な説明は省略する。
【００２７】
センサ異常検出部３１は、車速センサＶＳからの車速信号Ｖ、電動機電流検出手段２１からの電動機電流信号ＩＭＯ、電動機電圧検出手段２２からの電動機電圧信号ＶＭＯと電動機速度演算部３０からの電動機回転速度信号ＲＳが入力され、制御モード切替部３８とアシスト禁止部３９に異常信号ＳＡを出力するとともに、目標電流設定部３４と異常表示部３２に異常センサ種別情報ＳＳを出力する。センサ異常検出部３１は、車速信号Ｖ、電動機電流信号ＩＭＯ、電動機電圧信号ＶＭＯおよび電動機回転速度信号ＲＳ等を監視し、各々の信号毎に予め設定した信号値の範囲を越えた場合、信号が検出されない場合、あるいは信号の変化が正常でない場合を各センサの動作が異常と判断する。そして、センサ異常検出部３１は、電動機電流信号ＩＭＯから電動機電流検出手段２１の異常／正常を判断し、異常信号ＳＡを出力する。なお、異常信号ＳＡは、電動機電流検出手段２１が異常時には論理レベルとして１が設定され、正常時には論理レベルとして０が設定される。さらに、センサ異常検出部３１は、各信号から車速センサＶＳ、各検出手段２１，２２および電動機速度演算部３０の異常／正常を判断し、異常センサ種別情報ＳＳを出力する。異常センサ種別情報ＳＳは、車速センサＶＳ、各検出手段２１，２２および電動機速度演算部３０に対して論理レベルが各々設定され、各論理レベルにおいて異常時には１が設定され、正常時には０が設定される。なお、センサ異常検出部３１は、異常信号ＳＡおよび異常センサ種別情報ＳＳを不揮発性メモリ（図示せず）に記憶させ、制御装置２０Ａが再起動された時も異常信号ＳＡおよび異常センサ種別情報ＳＳを保持している。
【００２８】
異常表示部３２は、センサ異常検出部３１からの異常センサ種別情報ＳＳが入力され、車両の設けられた可視表示器（図示せず）または可聴出力器（図示せず）等にセンサ異常信号を出力する。なお、このセンサ異常信号は、異常センサ種別情報ＳＳに基づいて、可視表示器または可聴出力器が各センサの異常／正常を個別に出力できるものの場合には各センサ別の異常情報とし、可視表示器または可聴出力器が電動パワーステアリング装置１の異常／正常を出力するものの場合には電動パワーステアリング装置１の異常情報とする。
【００２９】
操舵トルク補正部３３は、操舵トルクセンサＴＳからの操舵トルク信号Ｔが入力され、目標電流設定部３４に補正操舵トルク信号ＴＨを出力する。そのために、操舵トルク補正部３３は、比例部３３ａ、微分部３３ｂおよび加算部３３ｃを備える。比例部３３ａは、操舵トルク信号Ｔの変化をリニアに表すために、操舵トルク信号Ｔに係数を乗算し、比例項として加算部３３ｃに出力する。微分部３３ｂは、操舵トルク信号Ｔの応答性を向上させるために、操舵トルク信号Ｔを時間微分し、微分項として加算部３３ｃに出力する。ちなみに、微分項は、ドライバがステアリングホイール３を右方向に操作している場合には、ドライバによる操作トルクが強められている時にはプラス値となり、操舵トルクが一定の時には０となり、操舵トルクが弱められている時にはマイナス値となる。また、微分項は、ドライバがステアリングホイール３を左方向に操作している場合には、ドライバによる操作トルクが強められている時にはマイナス値となり、操舵トルクが一定の時には０となり、操舵トルクが弱められている時にはプラス値となる。加算部３３ｃは、比例部３３ａからの比例項と微分部３３ｂからの微分項を加算し、補正操舵トルク信号ＴＨとして出力する。なお、補正操舵トルク信号ＴＨは、大きさを示す補正操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向の情報を含み、トルク方向は補正操舵トルクのプラス値／マイナス値で表され、プラス値は補正操舵トルク方向が右方向であり、マイナス値は補正操舵トルク方向が左方向である。ちなみに、必要に応じて、積分部を設けて操舵トルク信号Ｔの積分項を演算し、積分項を加算部３３ｃで加算してもよい。
【００３０】
目標電流設定部３４は、操舵トルク補正部３３からの補正操舵トルク信号ＴＨ、車速センサＶＳからの車速信号Ｖおよびセンサ異常検出部３１からの異常センサ種別情報ＳＳが入力され、フィードバック制御部３５とフィードフォワード制御部３６に目標電流信号ＩＴを出力する。なお、目標電流信号ＩＴには、電動機８に流したい電流の大きさを示す目標電流と電動機８に流したい電流の向きを示す電流方向の情報を含み、電流方向は目標電流のプラス値／マイナス値で表され、プラス値はアシスト方向が右方向であり、マイナス値はアシスト方向が左方向である。目標電流設定部３４は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ 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補正操舵トルク信号ＴＨおよび車速信号Ｖと目標電流信号ＩＴの対応するデータを記憶している。そして、目標電流設定部３４は、異常センサ種別情報ＳＳにおいて車速センサＶＳが正常の場合、補正操舵トルク信号ＴＨ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ＩＴを読み出す。図３には、補正操舵トルク信号および車速信号−目標電流信号の変換テーブルの一例を示す。図３に示すように、目標電流信号ＩＴは、補正操舵トルク信号ＴＨが０近傍では０に対応づけられ、所定の補正操舵トルク信号（絶対値）以上になると補正操舵トルク信号ＴＨの増加に従って増加する値に対応づけられる。さらに、この補正操舵トルク信号ＴＨに対する目標電流信号ＩＴの傾きは、車速信号Ｖによって変わる。この傾きは、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（絶対値）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（絶対値）が対応づけられている。つまり、車速が高速になるほど、補正操舵トルク信号ＴＨに対する目標電流信号ＩＴの増分（絶対値）が少なくなる。なお、目標電流信号ＩＴは、電動機８およびブリッジ回路４３のパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄに流すことができる最大電流が規定されているので、最大目標電流以下に設定される。
【００３１】
また、目標電流設定部３４は、異常センサ種別情報ＳＳにおいて車速センサＶＳが異常の場合、フェイルアンドセーフの観点から車速信号Ｖを最大車速とし、補正操舵トルク信号ＴＨ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ＩＴを読み出す。つまり、車速を最大車速に設定して目標電流信号ＩＴを小さくし、正常時より補助操舵トルクを低減させてドライバに電動パワーステアリング装置１の異常を認識させる。
【００３２】
フィードバック制御部３５は、目標電流設定部３４からの目標電流信号ＩＴと電動機電流検出手段２１からの電動機電流信号ＩＭＯが入力され、制御モード切替部３８に第１駆動制御信号Ｃ１を出力する。フィードバック制御部３５は、目標電流信号ＩＴと電動機電流信号ＩＭＯとの偏差が０に近づくように、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御された第１駆動制御信号Ｃ１を生成する。そのために、フィードバック制御部３５は、偏差演算部３５ａとＰＩＤ制御部３５ｂを備える。偏差演算部３５ａ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ＩＴから電動機電流信号ＩＭＯを減算し、偏差信号ΔＩＭ（＝ＩＴ−ＩＭＯ）を演算する。ＰＩＤ制御部３５ｂは、偏差演算部３５ａからの偏差信号ΔＩＭに対してＰ（比例）、Ｉ（積分）およびＤ（微分）制御を行い、偏差信号ΔＩＭが０に近づくように電動機８に供給する電流を制御するための第１駆動制御信号Ｃ１を生成する。なお、第１駆動制御信号Ｃ１は、電動機８に供給する電流の大きさを示す駆動電流と電動機８に供給する電流の向きを示す電流方向の情報を含み、電流方向は駆動電流のプラス値／マイナス値で表され、プラス値はアシスト方向が右方向であり、マイナス値はアシスト方向が左方向である。
【００３３】
フィードフォワード制御部３６は、目標電流設定部３４からの目標電流信号ＩＴが入力され、駆動電流制限部３７に第２駆動制御信号Ｃ２を出力する。フィードフォワード制御部３６は、前記した式（１）に示す電動機８の回転による逆起電力成分（式（１）のＫ・Ｎ成分）による電動機電圧ＶＭの消費を考慮して、目標電流信号ＩＴより大きな値を第２駆動制御信号Ｃ２として生成する。つまり、目標電流信号ＩＴをそのまま第２駆動制御信号Ｃ２とした場合、電動機８の回転によって逆起電力が発生するため、電動機８に流れる電動機電流ＩＭは目標電流信号ＩＴより小さくなる。そこで、電動機８の回転による逆起電力分を考慮して、目標電流信号ＩＴに逆起電力に相当する所定の電流値を加算し、第２駆動制御信号Ｃ２を生成する。そのために、フィードフォワード制御部３６は、逆起電力設定部３６ａと加算部３６ｂを備える。逆起電力設定部３６ａは、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、所定の電流値でる逆起電力電流ＣＣを加算部３６ｂに出力する。なお、逆起電力電流ＣＣは、電動機８の特性等を考慮して決定される。加算部３６ｂは、加算器またはソフト制御の加算機能を備え、目標電流信号ＩＴの目標電流に逆起電力電流ＣＣを加算し、第２駆動制御信号Ｃ２を生成する。なお、第２駆動制御信号Ｃ２は、電動機８に供給する電流の大きさを示す駆動電流と電動機８に供給する電流の向きを示す電流方向の情報を含み、電流方向は駆動電流のプラス値／マイナス値で表され、プラス値はアシスト方向が右方向であり、マイナス値はアシスト方向が左方向である。
【００３４】
駆動電流制限部３７は、フィードフォワード制御部３６からの第２駆動制御信号Ｃ２が入力され、制御モード切替部３８に第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流に最大値制限を施した第２駆動制御信号Ｃ２を出力する。駆動電流制限部３７は、電動機電流信号ＩＭＯに基づく制御ができないフィードフォワード制御時に電動機の回転が急に０になって第２駆動制御信号Ｃ２による駆動電流が瞬間的に増加し、電動機駆動回路４３のパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄに瞬間電流としてパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊するほどの過大な電流が流れるのを防止するために、第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流を所定電流ＭＩ以下とする。つまり、ラック突き当て時等に電動機８の回転が急に止まると、電動機８の回転速度が０になるが、フィードフォワード制御の場合には制御遅れの影響によって、フィードフォワード制御部３６からの第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流に基づく電動機電圧ＶＭがほぼラック突き当て時の電圧値に維持されている。そのため、前記した式（１）から判るように、電動機電流ＩＭが瞬間過大となる。そして、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄにも瞬間電流として過大な電流（１２０Ａ以上）が流れるため、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊する恐れがある。そこで、常時、第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流を所定電流ＭＩ以下とし、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄに流れる瞬間電流の最大値を制限する。所定電流ＭＩは、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄの特性等によってパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを絶対に破壊しない電流値以下にしか瞬間電流がならないようにに設定された駆動電流の最大値として設定され、本実施の形態では８０Ａとする。ちなみに、所定電流ＭＩは、電動機８の回転速度が急に０になった場合に第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流がどの程度の増加率で増加するかを把握しておき、この増加率とパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊する電流値等を考慮して設定される。なお、この所定電流ＭＩは、絶対に電動機８に異常を発生させない電流値でもある。なお、ラック突き当て後、時間の経過に伴って、ラック突き当てによってドライバによる操舵トルクが小さくなるので、目標電流信号ＩＴの目標電流が小さくなり、さらに第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流も小さくなるため、電動機電圧ＶＭも小さくなる。
【００３５】
そこで、駆動電流制限部３７は、所定電流設定部３７ａと駆動電流比較部３７ｂを備える。所定電流設定部３７ａは、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、所定電流ＭＩを駆動電流比較部３７ｂに出力する。駆動電流比較部３７ｂは、所定電流ＭＩとフィードフォワード制御部３６からの第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流を比較する。そして、駆動電流比較部３７ｂは、フィードフォワード制御部３６からの第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流が所定電流ＭＩより大きい場合には、所定電流ＭＩを駆動電流として第２駆動制御信号Ｃ２を生成し、制御モード切替部３８に出力する。他方、駆動電流比較部３７ｂは、フィードフォワード制御部３６からの第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流が所定電流ＭＩ以下の場合には、フィードフォワード制御部３６からの第２駆動制御信号Ｃ２をそのまま制御モード切替部３８に出力する。
【００３６】
制御モード切替部３８は、フィードバック制御部３５からの第１駆動制御信号Ｃ１、駆動電流制限部３７からの第２駆動制御信号Ｃ２およびセンサ異常検出部３１からの異常信号ＳＡが入力され、電動機駆動部４０のＰＷＭ信号生成部４１に駆動制御信号ＣＳを出力する。制御モード切替部３８は、電動機電流検出手段２１が正常の場合にはフィードバック制御に、電動機電流検出手段２１が異常の場合にはフィードフォワード制御に電動機８の制御を切り替える。そのために、制御モード切替部３８は、異常信号ＳＡの論理レベルが０の場合にはフィードバック制御部３５からの第１駆動制御信号Ｃ１を駆動制御信号ＣＳとし、異常信号ＳＡの論理レベルが１の場合には駆動電流制限部３７からの第２駆動制御信号Ｃ２を駆動制御信号ＣＳとし、ＰＷＭ信号生成部４１に駆動制御信号ＣＳを出力する。駆動制御信号ＣＳは、電動機８に供給する電流の大きさを示す駆動電流と電動機８に供給する電流の向きを示す電流方向の情報を含み、電流方向は駆動電流のプラス値／マイナス値で表され、プラス値はアシスト方向が右方向であり、マイナス値はアシスト方向が左方向である。
【００３７】
アシスト禁止部３９は、操舵トルクセンサＴＳからの操舵トルク信号Ｔ、電動機電流検出手段２１からの電動機電流信号ＩＭＯ、センサ異常検出部３１からの異常信号ＳＡと制御モード切替部３８からの駆動制御信号ＣＳが入力され、ゲート駆動回路部４２にアシスト禁止信号ＳＢを出力する。アシスト禁止部３９は、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが正常に動作しているか否かを監視するために、電動機電流検出手段２１が正常の場合には操舵トルク信号Ｔと電動機電流信号ＩＭＯの関係および操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳの関係を判定し、電動機電流検出手段２１が異常の場合には操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳの関係を判定する。なお、アシスト禁止部３９は、制御装置２０ＡのメインとなるＣＰＵとは別のＣＰＵで制御される。アシスト禁止部３９は、異常信号ＳＡが０（電動機電流検出手段２１が正常）の場合にはマップＭ１（図４の（ａ）図参照）とマップＭ２（図４の（ｂ）図参照）に基づいてアシスト禁止判定をし、異常信号ＳＡが１（電動機電流検出手段２１が異常）の場合にはマップＭ３（図４の（ｃ）図参照）に基づいてアシスト禁止判定をする。
【００３８】
まず、電動機電流検出手段２１が正常の場合について説明する。アシスト禁止部３９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操舵トルク信号Ｔと電動機電流信号ＩＭＯの関係を示すマップＭ１（図４の（ａ）図参照）および操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳの関係を示すマップＭ２（図４の（ｂ）図参照）を記憶している。
マップＭ１は、横軸が操舵トルク信号Ｔであり、縦軸が電動機電流信号ＩＭＯである。操舵トルク信号Ｔ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、操舵トルク信号Ｔ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、電動機電流信号ＩＭＯのプラス領域（縦軸の原点（０）の上側領域）は電動機８に右旋回方向の電流が流れる場合に対応し、電動機電流信号ＩＭＯのマイナス領域（縦軸の原点（０）の下側領域）は電動機８に左旋回方向の電流が流れる場合に対応する。マップＭ１のアシスト禁止領域Ｍ１ａ，Ｍ１ａおよびＭ１ｂ，Ｍ１ｂは、操舵トルク信号Ｔに対して望ましくない電動機電流信号ＩＭＯの領域であり、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが異常であると判断できる領域である。なお、アシスト禁止領域Ｍ１ａ，Ｍ１ａは、ダンピング制御や電動機８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満たされる可能のある条件であるため、この領域に入っても１００ｍＳ未満であればアシストを禁止しない領域である（つまり、アシスト禁止領域Ｍ１ａ，Ｍ１ａに１００ｍＳ以上入れば、アシストを禁止する）。また、アシスト禁止領域Ｍ１ｂ，Ｍ１ｂは、ダンピング制御やイナーシャ制御を考慮しても入らない領域であるため、この領域に１ｍＳでも入るとアシストを禁止する領域である。
また、マップＭ２は、横軸が操舵トルク信号Ｔであり、縦軸が駆動制御信号ＣＳである。操舵トルク信号Ｔ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、操舵トルク信号Ｔ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、駆動制御信号ＣＳのプラス領域（縦軸の原点（０）の上側領域）は電動機８が右旋回方向のトルクを出力する場合に対応し、駆動制御信号ＣＳのマイナス領域（縦軸の原点（０）の下側領域）は電動機８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Ｍ２のアシスト禁止領域Ｍ２ａ，Ｍ２ａは、操舵トルク信号Ｔに対して望ましくない駆動制御信号ＣＳの領域であり、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが異常であると判断できる領域である。
そこで、アシスト禁止部３９は、マップＭ１およびマップＭ２を検索し、操舵トルク信号Ｔと電動機電流信号ＩＭＯの関係がマップＭ１のアシスト禁止領域Ｍ１ａ，Ｍ１ａの領域に１００ｍＳ以上およびマップＭ１のアシスト禁止領域Ｍ１ｂ，Ｍ１ｂの領域に１ｍＳ以上ある場合、または操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳの関係がマップＭ２のアシスト禁止領域Ｍ２ａ，Ｍ２ａの領域にある場合にはアシスト禁止信号ＳＢの論理レベルとして１を設定し、それ以外の場合にはにはアシスト禁止信号ＳＢの論理レベルとして０を設定し、ゲート駆動回路部４２に出力する。アシスト禁止信号ＳＢの論理レベルの設定は、前記設定に限定されず、ゲート駆動回路部４２の論理回路の構成等に対応して設定する。ちなみに、マップＭ１とマップＭ２による判定条件は、マップＭ１による判定条件の方が厳しく、電動機電流検出手段２１が正常の場合には殆どマップＭ１の判定条件でアシストが禁止される。
【００３９】
次に、電動機電流検出手段２１が異常の場合について説明する。電動機電流検出手段２１が異常の場合には電動機電流信号ＩＭＯによるマップＭ１での判定条件を用いることができない。そこで、駆動制御信号ＣＳによるマップＭ２の判定条件を厳しくしたマップＭ３（図４の（ｃ）図参照）を用いてアシスト禁止判定を行なう。なお、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが正常の場合、通常、手動操舵トルクの付加されている方向に対して同方向にアシストするために、駆動制御信号ＣＳには電動機８に供給する電流に対する電流方向として手動操舵トルクの付加されている方向が設定される。例えば、ドライバがステアリングホイール３を右方向に操作した場合、駆動制御信号ＣＳには右方向に補助操舵トルクを発生させるための電動機８に供給する電流の向きを示す電流方向が設定される。しかし、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが正常の場合でも、操舵トルク補正部３３の微分部３３ｂの作用によって、手動操舵トルクの付加されている方向に対して逆方向にアシストするために、駆動制御信号ＣＳには電動機８に供給する電流に対する電流方向が通常時とは逆方向に設定される場合がある。例えば、ドライバがステアリングホイール３を右方向に操作しているが手動操舵トルクを弱めている場合、微分部３３ｂによる微分項がマイナス値になり、補正操舵トルク信号ＴＨ中の操舵トルクの大きさがマイナス値（左方向）になる場合がある。そのとき、操舵トルク信号Ｔの方向が右方向にもかかわらず、駆動制御信号ＣＳの電動機８に供給する電流に対する電流方向が左方向になる（図４の（ｃ）図のａ点参照）。ところが、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが異常の場合には、操舵トルク信号Ｔに基づいて設定される駆動制御信号ＣＳの電流方向および駆動電流が明らかに異常な値となる（図４の（ｃ）図のｂ点等参照）。
そこで、アシスト禁止部３９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操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳの関係を示すマップＭ３（図４の（ｃ）図参照）を記憶している。マップＭ３は、マップＭ２のアシスト禁止領域Ｍ２ａ，Ｍ２ａに代わって、Ｍ３ａ，Ｍ３ａの領域をアシスト禁止領域とする。このアシスト禁止領域Ｍ３ａ，Ｍ３ａは、操舵トルク信号Ｔに対して望ましくない駆動制御信号ＣＳの領域であり、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが異常であると判断できる領域である。なお、アシスト禁止領域Ｍ３ａ，Ｍ３ａは、マップＭ２のアシスト禁止領域Ｍ２ａ，Ｍ２ａのアシストの禁止を開始する操舵トルク信号Ｔ２，−Ｔ２より絶対値が小さい操舵トルク信号Ｔ３，−Ｔ３からアシストを禁止する（つまり、マップＭ３は、マップＭ２の判定条件より厳しい判定条件となっている）。そこで、アシスト禁止部３９は、マップＭ３を検索し、操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳの関係がマップＭ３のアシスト禁止領域Ｍ３ａ，Ｍ３ａの領域にある場合にはアシスト禁止信号ＳＢの論理レベルとして１を設定し、アシスト禁止領域Ｍａ，Ｍａ以外の場合にはアシスト禁止信号ＳＢの論理レベルとして０を設定し、ゲート駆動回路部４２に出力する。アシスト禁止信号ＳＢの論理レベルの設定は、前記設定に限定されず、ゲート駆動回路部４２の論理回路の構成等に対応して設定する。
【００４０】
ＰＷＭ信号生成部４１は、制御モード切替部３８からの駆動制御信号ＣＳが入力され、ゲート駆動回路部４２に電動機制御信号ＭＳを出力する。ＰＷＭ信号生成部４１は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、電動機８に供給する電動機電流の向きと電流値に対応したＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号を生成する。ＰＷＭ信号は、電動機駆動回路４３のパワーＦＥＴ４３ａのゲートＧ１またはパワーＦＥＴ４３ｂのゲートＧ２に入力され、駆動制御信号ＣＳの駆動電流の大きさに応じてパワーＦＥＴ４３ａまたはパワーＦＥＴ４３ｂをＰＷＭ駆動する信号である。なお、ＰＷＭ信号がゲートＧ１かゲートＧ２のどちらのゲートに入力されるかは、駆動制御信号ＣＳの駆動電流の極性（電流方向）によって決まる。そして、ゲートＧ１にＰＷＭ信号が入力される場合には、パワーＦＥＴ４３ｄのゲートＧ４にオン信号が入力され、パワーＦＥＴ４３ｄがオン駆動される。他方、ゲートＧ２にＰＷＭ信号が入力される場合には、パワーＦＥＴ４３ｃのゲートＧ３にオン信号が入力され、パワーＦＥＴ４３ｃがオン駆動される。また、ゲートＧ１またはゲートＧ２のうちＰＷＭ信号が入力されないゲートにはオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ４３ａまたはパワーＦＥＴ４３ｂはオフされる。このとき、ゲートＧ１にオフ信号が入力された場合には、パワーＦＥＴ４３ｄのゲートＧ４にもオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ４３ｄもオフされる。他方、ゲートＧ２にオフ信号が入力された場合には、パワーＦＥＴ４３ｃのゲートＧ３にもオフ信号が入力され、パワーＦＥＴ４３ｃもオフされる。なお、電動機制御信号ＭＳは、ゲートＧ１〜Ｇ４に出力するＰＷＭ信号、オン信号、オフ信号で構成され、ゲート駆動回路部４２で論理判定される。
【００４１】
ゲート駆動回路部４２は、ＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳとアシスト禁止部３９からのアシスト禁止信号ＳＢが入力され、電動機駆動回路４３の各ゲートＧ１〜Ｇ４を駆動するために電動機制御信号ＭＳを出力する。なお、ゲート駆動回路部４２は、アシスト禁止信号ＳＢの論理レベルが１の時、電動機８による補助操舵トルクの発生を禁止する。すなわち、ゲート駆動回路部４２は、制御装置２０ＡのメインのＣＰＵが異常の時、電動機８によるアシストを禁止する。そのために、ゲート駆動回路部４２は、図示しない４つのＮＯＴ回路と４つのＡＮＤ回路からなる論理回路を備える。そして、ゲート駆動回路部４２は、アシスト禁止信号ＳＢを４つのＮＯＴ回路で４つのＡＮＤ回路に各々反転出力する。さらに、ゲート駆動回路部４２は、４つのＡＮＤ回路に電動機制御信号ＭＳの電動機駆動回路４３のゲートＧ１〜Ｇ４に対する各信号とＮＯＴ回路の各反転出力が各々入力され、４つのＡＮＤ回路から電動機駆動回路４３のゲートＧ１〜Ｇ４に対して電動機制御信号ＭＳを出力する。そして、ゲート駆動回路部４２は、アシスト禁止信号ＳＢの論理レベルが１の時には電動機制御信号ＭＳとして全てオフ信号を出力し、アシスト禁止信号ＳＢの論理レベルが０の時には電動機制御信号ＭＳとしてＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳをそのまま出力する。
【００４２】
電動機駆動回路４３は、ゲート駆動回路部４２から論理判定された電動機制御信号ＭＳが入力され、この電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機電圧ＶＭを電動機８に印加し、電動機８に電動機電流ＩＭを出力する。電動機駆動回路４３は、４個のパワーＦＥＴ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄのスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成され、電源電圧から１２Ｖの電圧が供給される。さらに、電動機駆動回路４３は、電動機８がパワーＦＥＴ４３ａとパワーＦＥＴ４３ｄの間に直列にかつパワーＦＥＴ４３ｂとパワーＦＥＴ４３ｃの間に直列に接続される。パワーＦＥＴ４３ａ，４３ｂは、各ゲートＧ１，Ｇ２にＰＷＭ信号またはオフ信号が入力され、ＰＷＭ信号が入力されて論理レベル１の時にオンする。パワーＦＥＴ４３ｃ，４３ｄは、各ゲートＧ３，Ｇ４にオン信号またはオフ信号が入力され、オン信号が入力された時にオンする。そして、電動機駆動回路４３は、パワーＦＥＴ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの各ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に電動機制御信号ＭＳが各々入力されると、電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機８に電動機電圧ＶＭを印加する。すると、電動機８には電動機電流ＩＭが流れ、電動機８は正転駆動または逆転駆動して電動機電流ＩＭに比例した補助操舵トルクを発生する。なお、電動機８に印加される電動機電圧ＶＭは、ＰＷＭ信号のデューティ比によって決定される。そして、電動機８に流れる電動機電流ＩＭは、電動機電圧ＶＭに対応する。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が７０％（すなわち、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８に連続して８．４Ｖが印加されていることになる。
【００４３】
それでは、図１乃至図４を参照して、電動パワーステアリング装置１における制御装置２０Ａによる制御について説明する。ここでは、制御装置２０Ａが、電動機電流検出手段２１が正常でフィードバック制御により電動機８を制御する場合と、電動機電流検出手段２１が異常でフィードフォワード制御により電動機８を制御する場合について説明する。
【００４４】
電動機電流検出手段２１が異常／正常にかかわらず、制御装置２０Ａは、操舵トルク補正部３３で操舵トルク信号Ｔに基づいて補正操舵トルク信号ＴＨを生成する。そして、制御装置２０Ａは、目標電流設定部３４で補正操舵トルク信号ＴＨと車速信号Ｖに基づいて目標電流信号ＩＴを設定する。さらに、制御装置２０Ａは、フィードバック制御部３５で目標電流信号ＩＴと電動機電流信号ＩＭＯとの偏差ΔＩＭに基づいて第１駆動制御信号Ｃ１を生成する。また、制御装置２０Ａは、フィードフォワード制御部３６で目標電流信号ＩＴに基づいて第２駆動制御信号Ｃ２を生成する。さらに、制御装置２０Ａは、駆動電流制限部３７でフィードフォワード制御３６からの第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流を所定電流ＭＩ以下に制限する。
【００４５】
また、制御装置２０Ａは、センサ異常検出部３１で各種センサからの各信号を監視し、各種センサが異常／正常かを判定する。特に、センサ異常検出手段３１は、電動機電流検出手段２１が正常の場合には異常信号ＳＡの論理レベルを０にし、電動機電流検出手段２１が異常の場合には異常信号ＳＡの論理レベルを１にして制御モード切替部３８に出力する。
【００４６】
異常信号ＳＡの論理レベルが０の場合、制御装置２０Ａは、制御モード切替部３８で第１駆動制御信号Ｃ１を駆動制御信号ＣＳとして電動機駆動部４０に出力し、電動機８をフィードバック制御する。電動機駆動部４０は、実際に電動機８に流れている電動機電流信号ＩＭＯが考慮された第１駆動制御信号Ｃ１によって電動機制御信号ＭＳを生成し、この電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機駆動回路４３から電動機８に電動機電圧ＶＭを印加する。すると、電動機８には電動機電流ＩＭが流れ、この電動機電流ＩＭに対応した補助操舵トルクが発生する。ちなみに、ラック突き当てにより電動機８の回転が急に止まっても、制御装置２０Ａは、電動機電流信号ＩＭＯによってフィードバック制御するので、電流制限をかけることができる。したがって、電動機８には瞬間電流として第１駆動制御信号Ｃ１による駆動電流が増加された電動機電流ＩＭが流れるが、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊するほどの過大な瞬間電流は流れない。
【００４７】
なお、制御装置２０Ａは、アシスト禁止部３９で操舵トルク信号Ｔと電動機電流信号ＩＭＯとの関係がマップＭ１のアシスト禁止領域Ｍ１ａ，Ｍ１ａに１００ｍＳ以上かアシスト禁止領域Ｍ１ｂ，Ｍ１ｂ内に１ｍＳ以上の場合または操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳとの関係がマップＭ２のアシスト禁止領域Ｍ２ａ，Ｍ２ａ内にある場合（図４参照）、メインのＣＰＵが異常と判定する。そのとき、制御装置２０Ａは、アシスト禁止部３９からゲート駆動回路部４２にアシスト禁止信号ＳＢの論理レベルとして１を出力する。そして、制御装置２０Ａは、ゲート駆動回路部４２で全てオフ信号とする電動機制御信号ＭＳを生成し、この電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機駆動回路４３から電動機８への電動機電圧ＶＭの印加を停止する。すると、電動機８への電動機電流ＩＭの供給が停止され、補助操舵トルクも発生しない。
【００４８】
異常信号ＳＡの論理レベルが１の場合、制御装置２０Ａは、制御モード切替部３８で第２駆動制御信号Ｃ２を駆動制御信号ＣＳとして電動機駆動部４０に出力し、電動機８をフィードフォワード制御する。電動機駆動部４０は、所定電流ＭＩ以下に制限された第２駆動制御信号Ｃ２によって電動機制御信号ＭＳを生成し、この電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機駆動回路４３から電動機８に電動機電圧ＶＭを印加する。すると、フィードフォワード制御の場合には、通常、電動機８には所定電流ＭＩ以下の電動機電流ＩＭが流れ、この電動機電流ＩＭに対応した補助操舵トルクが発生する。また、ラック突き当てにより電動機８の回転が急に止まって、式（１）の逆起電力成分（式（１）中のＫ・Ｎ成分）が０になった場合でも、制御装置２０Ａは、フィードフォワード制御時には、第２駆動制御信号Ｃ２による駆動電流を所定電流ＭＩ以下としているため、電動機８の特性等による増加率で駆動電流が瞬間的に増加される瞬間電流の最大値も制限することができる。したがって、電動機８には制限された瞬間電流として電動機電流ＩＭが流れ、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄには破壊するほどの過大な瞬間電流が流れない。例えば、瞬間電流になる際の増加率を４０％増とすると、第２駆動制御信号Ｃ２による駆動電流は８０Ａ以下に制限されるので、電動機８には瞬間電流は１１２Ａ以下に制限される。ちなみに、フィードフォワード制御時には第２駆動制御信号Ｃ２による駆動電流を所定電流ＭＩ以下に制限されるが、通常操舵時（操舵トルクＴの小さい時）の操舵フィーリングはフィードバック制御時と変わらない。
【００４９】
なお、制御装置２０Ａは、アシスト禁止部３９で操舵トルク信号Ｔと駆動制御信号ＣＳとの関係がマップＭ３のアシスト禁止領域Ｍ３ａ，Ｍ３ａ内にある場合（図４の（ｃ）図参照）、メインのＣＰＵが異常と判定する。そのとき、制御装置２０Ａは、アシスト禁止部３９からゲート駆動回路部４２にアシスト禁止信号ＳＢの論理レベルとして１を出力する。そして、制御装置２０Ａは、ゲート駆動回路部４２で全てオフ信号とする電動機制御信号ＭＳを生成し、この電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機駆動回路４３から電動機８への電動機電圧ＶＭの印加を停止する。すると、電動機８への電動機電流ＩＭの供給が停止され、補助操舵トルクも発生しない。
【００５０】
この制御装置２０Ａを備える電動パワーステアリング装置１によれば、フィードバック制御時には、電動機電流検出手段２１からの電動機電流信号ＩＭＯのフィードバックによって、電動機８に流れる電動機電流ＩＭを電流制限できる。また、電動パワーステアリング装置１は、フィードフォワード制御時には、駆動電流制限部３７によって電動機８に流す第２駆動制御信号Ｃ２による駆動電流を所定電流ＭＩ以下とする。したがって、電動パワーステアリング装置１は、電動機８の回転が急に止まって回転速度が０になっても瞬間電流の最大値を制限し、電動機８には過大な電動機電流ＩＭを流さないので、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄにも破壊するのほどの過大な瞬間電流を流さない。
【００５１】
次に、図５を参照して、第２の実施の形態の制御装置２０Ｂについて説明する。なお、制御装置２０Ｂは、第１の実施の形態の制御装置２０Ａに対して第２駆動制御信号Ｃ２の最大値を制限する手段のみ異なり、他の構成については制御装置２０Ａと同一である。そこで、制御装置２０Ｂの説明では、制御装置２０Ａと同一の構成については同一の符号を付し、同一の構成についての詳細な説明を省略する。制御装置２０Ｂは、電動機速度演算部３０、センサ異常検出部３１、異常表示部３２、操舵トルク補正部３３、目標電流設定部３４、フィードバック制御部３５、フィードフォワード制御部３６、制御モード切替部３８、アシスト禁止部３９および電動機駆動部４０から構成される。電動機駆動部４０は、ＰＷＭ信号生成部４１、ゲート駆動回路部４２、電動機駆動回路４３およびデューティ比制限部４４を備える。つまり、制御装置Ｂは、制御装置２０Ａの駆動電流制限部３７（図２参照）に代えて、デューティ比制限部４４によって第２駆動制御信号Ｃ２の最大値を制限する。なお、制御装置２０Ｂは、各種演算や処理等を行うＣＰＵを少なくとも２個備え、さらに、入力信号変換手段、信号発生手段、記憶手段、電源回路、電動機駆動回路等を備える。
なお、本実施の形態では、デューティ比制限部４４が、特許請求の範囲の請求項１および請求項３に記載の制限部に相当する。
【００５２】
なお、制御装置２０Ｂでは、フィードフォワード制御部３６から制御モード切替部３８に第２駆動制御信号Ｃ２を直接出力する。また、制御装置２０Ｂでは、センサ異常検出部３１から制御モード切替部３８とデューティ比制限部４４にも異常信号ＳＡを出力する。
【００５３】
デューティ比制限部４４は、ＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳとセンサ異常検出部３１からの異常信号ＳＡが入力され、ゲート駆動回路部４２に電動機制御信号ＭＳのＰＷＭ信号に所定比でデューティ比制限を施した電動機制御信号ＭＳを出力する。デューティ比制限部４４は、電動機電流信号ＩＭＯに基づく制御ができないフィードフォワード制御時に、電動機電流ＩＭが過大となり、電動機駆動回路４３のパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄに瞬間電流として過大な電流が流れるのを防止するために、電動機制御信号ＭＳのＰＷＭ信号のデューティ比を所定比ＭＤ以下とする。つまり、ラック突き当て時等に電動機８の回転が急に止まると、電動機８の回転速度が０になるが、フィードフォワード制御の場合には制御遅れの影響によって、フィードフォワード制御部３６からの第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流に基づく電動機電圧ＶＭがほぼラック突き当て時の電圧値に維持されている。そのため、前記した式（１）から判るように、電動機電流ＩＭが瞬間的に過大となる。そして、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄにも瞬間電流として過大な電流（１２０Ａ以上）が流れるため、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊する恐れがある。そこで、フィードフォワード制御の場合には、ゲートＧ１またはゲートＧ２に入力される電動機制御信号ＭＳのＰＷＭ信号のデューティ比を所定比ＭＤ以下とし、電動機８には所定比ＭＤ以下で最大値が制限された電動機電圧ＶＭが印加される。そのため、電動機８の特性等による増加率で増加される瞬間電流の最大値も制限され、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄにはこの制限された瞬間電流しか流れないようにする。所定比ＭＤは、第２駆動制御信号Ｃ２による駆動電流が瞬間電流として増加されても、この瞬間電流が絶対にパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊しない電流値以下になるように設定された駆動電流の最大値以下とするための電動機電圧ＶＭに基づくＰＷＭ信号のデューティ比以下に設定され、本実施の形態では５０％とする（つまり、電動機８には連続して６Ｖ（＝１２Ｖ×（５／１０））以下の電動機電圧ＶＭしか印加されない）。ちなみに、所定比ＭＤは、電動機８の回転速度が急に０になった場合に第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流がどの程度の増加率で増加するかを把握しておき、この増加率、電動機駆動回路４３の電源電圧値とパワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊する電流値等を考慮して設定される。なお、この所定比ＭＤは、絶対に電動機８に異常を発生させないデューティ比でもある。なお、ラック突き当て後、時間経過に伴って、ラック突き当てによってドライバによる操舵トルクが小さくなるので、目標電流信号ＩＴの目標電流が小さくなり、さらに第２駆動制御信号Ｃ２の駆動電流が小さくなるため、電動機制御信号ＭＳのＰＷＭ信号のデューティ比も小さくなる。
【００５４】
そこで、デューティ比制限部４４は、所定比設定部４４ａとデューティ比比較部４４ｂを備える。所定比設定部４４ａは、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、所定比ＭＤをデューティ比比較部４４ｂに出力する。デューティ比比較部４４ｂには、ＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳ中でゲートＧ１とゲートＧ２に入力される信号（ＰＷＭ信号とオフ信号）のみ入力される。したがって、ＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳ中でゲートＧ３とゲートＧ４に入力される信号（オン信号とオフ信号）は、直接、ＰＷＭ信号生成部４１からゲート駆動回路部４２に入力される。デューティ比比較部４４ｂは、異常信号ＳＡの論理レベルにかかわらず、ＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳのゲートＧ１またはゲートＧ２に対するオフ信号をそのままゲート駆動回路部４２に出力する。そして、デューティ比比較部４４ｂは、異常信号ＳＡの論理レベルが０の場合（すなわち、フィードバック制御の場合）、ＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳのゲートＧ１またはゲートＧ２に対するＰＷＭ信号をそのままゲート駆動回路部４２に出力する。また、デューティ比比較部４４ｂは、異常信号ＳＡの論理レベルが１の場合（すなわち、フィードフォワード制御の場合）、ＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳのゲートＧ１またはゲートＧ２に対するＰＷＭ信号のデューティ比と所定比ＭＤを比較する。そして、デューティ比比較部４４ｂは、ＰＷＭ信号生成部４１からのＰＷＭ信号のデューティ比が所定比ＭＤより大きい場合には、所定比ＭＤをＰＷＭ信号のデューティ比としてＰＷＭ信号を生成し、ゲート駆動回路部４２に出力する。他方、デューティ比比較部４４ｂは、ＰＷＭ信号生成部４１からのＰＷＭ信号のデューティ比が所定比ＭＤ以下の場合には、ＰＷＭ信号生成部４１からのＰＷＭ信号をそのままゲート駆動回路部４２に出力する。
【００５５】
それでは、図１および図５を参照して、電動パワーステアリング装置１における制御装置２０Ｂによる制御について説明する。ここでは、制御装置２０Ｂが、電動機電流検出手段２１が正常でフィードバック制御により電動機８を制御する場合と、電動機電流検出手段２１が異常でフィードフォワード制御により電動機８を制御する場合について説明する。なお、制御装置２０Ｂが前記した制御装置２０Ａと同一の制御を行う説明については、その制御の説明を省略する。
【００５６】
電動機電流検出手段２１が異常／正常にかかわらず、制御装置２０Ｂは、操舵トルク補正部３３で操舵トルク信号Ｔに基づいて補正操舵トルク信号ＴＨを生成する。そして、制御装置２０Ｂは、目標電流設定部３４で補正操舵トルク信号ＴＨと車速信号Ｖに基づいて目標電流信号ＩＴを設定する。さらに、制御装置２０Ｂは、フィードバック制御部３５で目標電流信号ＩＴと電動機電流信号ＩＭＯとの偏差ΔＩＭに基づいて第１駆動制御信号Ｃ１を生成する。また、制御装置２０Ｂは、フィードフォワード制御部３６で目標電流信号ＩＴに基づいて第２駆動制御信号Ｃ２を生成する。そして、異常信号ＳＡの論理レベルが０の場合、制御装置２０Ｂは、制御モード切替部３８で第１駆動制御信号Ｃ１を駆動制御信号ＣＳとして電動機駆動部４０に出力し、電動機８をフィードバック制御する。また、異常信号ＳＡの論理レベルが１の場合、制御装置２０Ｂは、制御モード切替部３８で第２駆動制御信号Ｃ２を駆動制御信号ＣＳとして電動機駆動部４０に出力し、電動機８をフィードフォワード制御する。続いて、制御装置２０Ｂは、ＰＷＭ信号生成部４１で駆動制御信号ＣＳに基づいて電動機制御信号ＭＳを生成し、電動機制御信号ＭＳ中のゲートＧ１とゲートＧ２に対する信号をデューティ比制限部４４に出力し、電動機制御信号ＭＳ中のゲートＧ３とゲートＧ４に対する信号をゲート駆動回路部４２に出力する。
【００５７】
異常信号ＳＡの論理レベルが０の場合、制御装置２０Ｂは、デューティ比制限部４４でＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳ中のゲートＧ１とゲートＧ２に対する信号（ＰＷＭ信号とオフ信号）をそのままゲート駆動回路部４２に出力する。そして、制御装置２０Ｂは、ゲート駆動回路部４２で論理判定された電動機制御信号ＭＳに基づいて、電動機８をフィードバック制御する。なお、制御装置２０Ｂは、ＰＷＭ信号生成部４１で実際に電動機８に流れている電動機電流信号ＩＭＯが考慮された第１駆動制御信号Ｃ１によって電動機制御信号ＭＳを生成し、この電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機駆動回路４３から電動機８に電動機電圧ＶＭを印加する。すると、電動機８には電動機電流ＩＭが流れ、この電動機電流ＩＭに対応した補助操舵トルクが発生する。ちなみに、ラック突き当てにより電動機８の回転が急に止まっても、制御装置２０Ｂは、電動機電流信号ＩＭＯによってフィードバック制御するので、電流制限をかけることができる。したがって、電動機８には瞬間電流として第１駆動制御信号Ｃ１による駆動電流が増加された電動機電流ＩＭが流れるが、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄを破壊するほどの過大な瞬間電流が流れない。
【００５８】
異常信号ＳＡの論理レベルが１の場合、制御装置２０Ｂは、デューティ比制限部４４でＰＷＭ信号生成部４１からの電動機制御信号ＭＳ中のゲートＧ１またはゲートＧ２に対するＰＷＭ信号のデューティ比を所定比ＭＤ以下に制限してゲート駆動回路部４２に出力するとともに、電動機制御信号ＭＳ中のゲートＧ１またはゲートＧ２に対するオフ信号をそのままゲート駆動回路部４２に出力する。そして、制御装置２０Ｂは、ゲート駆動回路部４２で論理判定された電動機制御信号ＭＳに基づいて、電動機８をフィードフォワード制御する。なお、制御装置２０Ｂは、デューティ比制限部４４でＰＷＭ信号のデューティ比を所定比ＭＤ以下に制限しているので、電動機駆動回路４３から電動機８にデューティ比制限されたＰＷＭ信号によって発生する電動機電圧ＶＭを印加する。すると、フィードフォワード制御の場合には、通常、所定比ＭＤ以下に制限された電動機電圧ＶＭによって、電動機８には最大値が制限された電動機電流ＩＭが流れ、この電動機電流ＩＭに対応した補助操舵トルクが発生する。また、ラック突き当てにより電動機８の回転が急に止まって、式（１）の逆起電力成分（式（１）中のＫ・Ｎ成分）が０になった場合でも、制御装置２０Ｂは、フィードフォワード制御時には、所定比ＭＤ以下に制限された電動機電圧ＶＭを電動機８に印加し、電動機８に流す駆動電流の最大値を制限している。そのため、電動機８の特性等による増加率で瞬間的に増加される瞬間電流も最大値が制限される。したがって、電動機８には制限された瞬間電流として電動機電流ＩＭが流れ、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄには破壊するほどの過大な瞬間電流が流れない。
【００５９】
この制御装置２０Ｂを備える電動パワーステアリング装置１によれば、フィードバック制御時には、電動機電流検出手段２１からの電動機電流信号ＩＭＯのフィードバックによって、電動機８に流れる電動機電流ＩＭを電流制限できる。また、電動パワーステアリング装置１は、フィードフォワード制御時には、デューティ比制限部４４で所定比ＭＤ以下に制限されたＰＷＭ信号によって電動機電圧ＶＭの最大値を制限する。したがって、電動パワーステアリング装置１は、電動機８の回転が急に止まって回転速度が０になっても瞬間電流の最大値が制限され、電動機８には過大な電動機電流ＩＭが流れないので、パワーＦＥＴ４３ａ〜４３ｄには破壊するほどの過大な瞬間電流が流れない。ちなみに、フィードフォワード制御時にはＰＷＭ信号のデューティ比が所定比ＭＤ以下に制限されるが、通常操舵時（操舵トルクＴの小さい時）の操舵フィーリングはフィードバック制御時と変わらない。
【００６０】
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、第２駆動制御信号Ｃ２の最大値を制限する手段として駆動電流制御部３７またはデューティ比制限部４４としたが、これらの手段に限定するものでない。
【００６１】
【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、フィードフォワード制御時に、制限部によって最大値制限された第２駆動制御信号に基づいて電動機が制御されるので、電動機に流す駆動電流の最大値が制限される。そのため、この電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御の場合に電動機の回転が急に０になって瞬間電流として駆動電流が増加しても、第２駆動制御信号の最大値制限によって電動機には最大値制限された瞬間電流が流れる。その結果、電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御でも、ＦＥＴには過大な瞬間電流を流すことがないので、ＦＥＴを破壊することはない。なお、この電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御時における通常操舵時の操舵フィーリングとしてはフィードバック制御時の操舵フィーリングと変わらない。
さらに、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、電動機電流検出手段が故障した場合でも、アシストの禁止の決定を行うことができ、また、電動機電流故障手段が故障している場合は、前記アシストの禁止を開始する操舵トルク信号の絶対値を小さくして、補助操舵トルクの付加の禁止が行われやすくする。このため、フェールアンドセーフをより確実に行うことができる。
【００６２】
本発明の請求項２に係る電動パワーステアリング装置は、制限部によって第２駆動制御信号の駆動電流を所定電流以下に制限するので、フィードフォワード制御の場合に電動機の回転が急に０になっても、電動機には最大値制限された瞬間電流しか流さない。その結果、ＦＥＴには破壊するほどの過大な瞬間電流は流れない。
【００６３】
本発明の請求項３に係る電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御時には制限部によって所定比以下のデューティ比で電動機をＰＷＭ駆動するため、電動機にはこの所定比以下で発生する電動機電圧しか印加しない。したがって、電動パワーステアリング装置は、フィードフォワード制御の場合に電動機の回転が急に０になっても、電動機には（所定比で発生する電動機電圧／電動機の抵抗値）以下の駆動電流しか流さないので、電動機には最大値制限された瞬間電流しか流さない。その結果、ＦＥＴには破壊するほどの過大な瞬間電流は流れない。
【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】第１の実施の形態に係る制御装置のブロック構成図である。
【図３】図２の目標電流設定部の補正操舵トルク信号および車速信号−目標電流信号の変換テーブルである。
【図４】図２のアシスト禁止部のアシスト禁止領域を示すマップであり、（ａ）は電動機電流検出手段が正常の時に使用する操舵トルク信号−電動機電流信号の特性図、（ｂ）は電動機電流検出手段が正常の時に使用する操舵トルク信号−駆動制御信号の特性図、（ｃ）は電動機電流検出手段が異常の時に使用する操舵トルク信号−駆動制御信号の特性図である。
【図５】第２の実施の形態に係る制御装置のブロック構成図である。
【図６】従来の電動パワーステアリング装置においてフィードフォワード制御時の時間―電動機電流の特性図であり、ラック突き当てがあった場合を示す。
【符号の説明】
１・・・電動パワーステアリング装置
８・・・電動機
２０，２０Ａ，２０Ｂ・・・制御装置
２１・・・電動機電流検出手段
３１・・・センサ異常検出部（故障検出部）
３４・・・目標電流設定部
３５・・・フィードバック制御部（第１駆動制御信号生成部）
３６・・・フィードフォワード制御部（第２駆動制御信号生成部）
３７・・・駆動電流制限部（制限部）
３８・・・制御モード切替部
４０・・・電動機駆動部
４１・・・ＰＷＭ信号生成部（パルス幅変調信号生成部）
４４・・・デューティ比制限部（制限部）
Ｓ・・・ステアリング系
ＴＳ・・・操舵トルクセンサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that reduces the steering force of a driver by directly applying electric motor power to a steering system.
[0002]
[Prior art]
The electric power steering device assists the steering force of the driver by directly using the driving force of the electric motor. In general, an electric power steering apparatus detects a current flowing through an electric motor by an electric motor current detecting unit, and feedback-controls the electric motor based on the detected current and a target current set based on a steering torque or the like. Further, when the failure of the motor current detection means is detected, the electric power steering device corrects the target current set based on the steering torque or the like, and feed-forward-controls the motor based on the corrected target current.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-49002 by the applicant of the present application discloses an electric power steering apparatus that performs feedback control during normal operation and performs feedforward control when a motor current detector fails. The electric power steering apparatus includes an electric motor for adding an auxiliary torque to the steering system and an electric motor current detector for detecting an electric motor current that actually flows through the electric motor, and a steering torque for detecting the steering torque of the steering system. A detector is provided. The electric power steering apparatus includes a target current setting unit that sets a target current to be supplied to the electric motor based on at least the steering torque. Furthermore, the electric power steering apparatus includes a first drive control signal generation unit that generates a first drive control signal for driving and controlling the motor based on a deviation between the target current and the motor current for feedback control, For feedforward control, a second drive control signal generation unit is provided that generates a second drive control signal for driving and controlling the electric motor based on the target current. In addition, the electric power steering apparatus includes a failure detection unit that detects a failure of a detector such as an electric motor current detector. When the failure detector does not detect a failure of the electric motor current detector, the first drive control is performed. When the failure detector detects a failure of the motor current detector by switching to the signal, a motor operation control mode switching unit that switches to the second drive control signal and controls the operation of the motor is provided. That is, this electric power steering device performs feedback control based on the first drive control signal when the motor current detector is normal, and performs feedforward control based on the second drive control signal when the motor current detector fails.
[0004]
Incidentally, the electric power steering apparatus drives the motor by PWM (Pulse Width Modulation) by a bridge circuit composed of four FETs (Field Effect Transistor). The electric motors are connected in series between two FETs on opposite sides of the bridge circuit. The electric power steering device applies a motor voltage from the bridge circuit to the motor, and causes the motor current to flow to drive the motor in the normal direction or the reverse direction. This motor current also flows through the FET. Then, the electric power steering device converts the rotational torque of the electric motor into a thrust with a ball screw, acts on the rack shaft, and assists the linear movement of the rack shaft in the vehicle width direction. Note that the motor voltage is not all consumed as a motor current for rotating the motor. That is, as can be seen from the relational expression of the motor voltage, the motor current, and the rotation speed of the motor shown in Equation (1) of Equation 1, the motor voltage is only for rotating the motor (IM / RM component of Equation (1)). In addition, it is also consumed as a back electromotive force component (K · N component of equation (1)) due to rotation of the electric motor.
[0005]
[Expression 1]

[0006]
In the steering system, the maximum turning angle is set so that the steered wheel does not come into contact with the tire house or the like. Therefore, the steering system is provided with stoppers on the left and right sides to restrict the movement of the rack shaft in the vehicle width direction. For example, when the driver steers the steering wheel in the right direction, in the steering system, the rack shaft linearly moves in the right direction, and the steered wheels are steered in the right direction. Furthermore, when the driver increases the steering amount of the steering wheel, in the steering system, the rack shaft hits the stopper (hereinafter referred to as “rack abutment”), the linear movement of the rack shaft is restricted, and the steering wheel rotates. The rudder also stops.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, at the time of rack abutment, the electric power steering device stops the rotation of the electric motor acting on the rack shaft by stopping the movement of the rack shaft. At that time, the rotation speed of the electric motor suddenly becomes 0, but the electric motor voltage substantially maintains the voltage value at the time of rack contact due to the control delay. Therefore, as can be seen from the above equation (1), the back electromotive force component (K · N component of equation (1)) is 0, but the motor voltage VM is almost unchanged, so the motor current IM is instantaneously excessive. (See FIG. 6). As a result, an overcurrent (for example, a current of about 120 A) flows as an instantaneous current in the FET of the bridge circuit, and the FET may be destroyed. Incidentally, the electric power steering apparatus capable of performing feedback control and feedforward control is based on the drive current controlled by the first drive control signal in the case of feedback control or the second drive control signal in the case of feedforward control. The increased current flows to the motor and FET as an instantaneous current. However, in the case of feedback control, this electric power steering device can limit the current by feedback control based on the motor current detected by the motor current detection means, so that the rate of increase of the current that is increased as the instantaneous current can be reduced. It can be kept low. Therefore, an excessive motor current as an instantaneous current does not flow through the motor, and an instantaneous current that destroys the FET does not flow through the FET. For example, in the case of feedback control, if the increase rate is increased by 20% with respect to the drive current by the first drive control signal, the instantaneous current is 100 A or less even if a drive current of 80 A is passed through the motor. However, this electric power steering device generates a second drive control signal that is larger than the target current signal in consideration of the back electromotive force component (K · N component) of Equation (1) in advance during feedforward control. . In addition, since the motor current detecting means is out of order, current limitation cannot be performed by feedback control based on the motor current, and therefore the rate of increase of current that is increased as instantaneous current cannot be kept low. Therefore, in the electric power steering device, when the back electromotive force component (K · N component of the equation (1)) becomes 0, an excessive motor current instantaneously flows due to a large motor voltage and a large increase rate, and the FET also instantaneously Overcurrent flows as current. For example, in the case of feedforward control, assuming that the increase rate is 40% of the drive current by the second drive control signal and the increment from the target current by the back electromotive force component is 20 A, a drive current of 100 A was passed through the motor. As a result, the instantaneous current is 140A. As a result, in this electric power steering apparatus, in the case of feedforward control, there is a possibility that the FET is destroyed by an excessive instantaneous current.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric power steering device that prevents the field effect transistor from being destroyed during feedforward control.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  An electric power steering apparatus according to the present invention that has solved the above problems, an electric motor that adds an auxiliary steering torque to a steering system, a steering torque sensor that detects a steering torque acting on the steering system, and outputs a steering torque signal; A motor current detection unit that detects a motor current flowing through the motor and outputs a motor current signal, a failure detection unit that detects a failure of the motor current detection unit, and supplies the motor based on at least the steering torque signal A target current setting unit that sets a target current and outputs a target current signal, and generates a first drive control signal for driving the motor based on a deviation between the target current signal and the motor current signal A first drive control signal generator for outputting, and a second drive control signal for driving the electric motor based on the target current signal A second drive control signal generation unit that generates and outputs the first drive control signal when the failure detection unit detects that the motor current detection means is normal, and the failure detection unit When the current detection means detects a failure, a control mode switching unit that switches to the second drive control signal to control the electric motor, and four drive control signals based on the drive control signal from the control mode switching unit An electric power steering apparatus comprising: a motor drive unit configured to drive the electric motor in a normal direction or a reverse direction by a bridge circuit configured by a field effect transistor; and a limiting unit that limits a maximum value of the second drive control signal; , One of the relationship between the steering torque signal and the motor current signal and the relationship between the steering torque signal and the drive control signal, the relationship prohibiting the assist An assist prohibiting unit that determines whether or not there is an assist steering torque addition prohibition by the electric motor, and the assist prohibiting unit detects a failure based on whether or not a failure is detected by the failure detecting unit Determines whether the assist torque is prohibited by determining whether the relationship between the steering torque signal and the drive control signal is a relationship prohibiting assist, and moreover than when no failure is detected.Decrease the absolute value of the steering torque signal that starts the prohibition of assist.It is easy to prohibit addition of the auxiliary steering torque.
  According to the electric power steering apparatus, the maximum value of the second drive control signal is limited by the limiting unit, thereby limiting the maximum value of the drive current that is drive-controlled based on the second drive control signal. Therefore, in the case of feedforward control, the electric power steering device has a maximum value for the motor by limiting the maximum value of the second drive control signal even if the rotation of the motor suddenly becomes 0 and the drive current increases as an instantaneous current. A limited instantaneous current flows, and no instantaneous current that destroys the FET flows. Note that limiting the maximum value of the second drive control signal means that the drive current that flows to the motor that is driven and controlled based on the second drive control signal is less than or equal to a predetermined value, and that the maximum value of the instantaneous current that flows to the motor or FET is It is to limit. The predetermined value is the maximum value of the drive current that is set so that the instantaneous current is less than or equal to the current value that does not destroy the FET even if the drive current by the second drive control signal is increased as the instantaneous current. I just need it. (For example, the maximum value of the instantaneous currentMosquitoThe maximum value of the second drive control signal is set in consideration of the rate of increase in instantaneous current so that the current value is less than the current value for which the operation is guaranteed).
[0010]
In the electric power steering apparatus, the limiting unit compares the drive current of the second drive control signal with a predetermined current, and outputs the predetermined current as the second drive control signal when the drive current is large. It is characterized by doing.
According to this electric power steering device, even if the rotation of the motor suddenly becomes zero in the case of feedforward control, the drive current of the second drive control signal is limited to a predetermined current or less by the limiting unit. The electric current driven by the electric current flows through the maximum current limited instantaneous current. As a result, an excessively large instantaneous current that does not destroy the FET flows.
The predetermined current may be the maximum value of the drive current that is set so that the instantaneous current is less than or equal to the current value that does not destroy the FET even if the drive current by the second drive control signal is increased as the instantaneous current. That's fine. In the present embodiment, the predetermined current is set to 80A.
[0011]
Alternatively, in the electric power steering apparatus, the electric motor drive unit generates a pulse width modulation signal based on a drive control signal from the control mode switching unit to drive the field effect transistor of the bridge circuit in a pulse width modulation manner. A pulse width modulation signal generation unit that outputs the pulse width modulation signal, and the control unit, when the failure detection unit detects the motor current detection means as a failure, a duty ratio and a predetermined ratio of the pulse width modulation signal When the duty ratio is large, the predetermined ratio is output as the pulse width modulation signal.
According to this electric power steering apparatus, at the time of feedforward control, the motor is PWM driven only at a duty ratio less than or equal to a predetermined ratio by the limiting unit, and therefore only the motor voltage generated at or below this predetermined ratio is applied to the motor. Therefore, in the case of feedforward control, the electric power steering device passes only a driving current equal to or less than (the motor voltage generated at a predetermined ratio / the resistance value of the motor) even if the rotation of the motor suddenly becomes zero. Therefore, only an instantaneous current whose maximum value is limited flows through the motor. As a result, an excessively large instantaneous current that does not destroy the FET flows.
Note that the predetermined ratio is equal to or less than the maximum value of the drive current set so that the instantaneous current is not more than the current value that does not destroy the FET even if the drive current by the second drive control signal is increased as the instantaneous current. On the basis of the motor voltage to be set, the power supply voltage applied to the bridge circuit is taken into consideration. In this embodiment, the predetermined ratio is set to 50%, and when the power supply voltage applied to the bridge circuit is 12V, a motor voltage of a maximum of 6V is continuously applied to the motor.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
In the electric power steering apparatus according to the present invention, by limiting the maximum value of the second drive control signal by the limiting unit, the rotation of the motor suddenly becomes 0 during the feedforward control, and instantaneously depends on the second drive control signal. Even if the drive current increases, the maximum value of this instantaneous current can be limited. Therefore, an instantaneous current whose maximum value is limited by the drive current limited to the maximum value or less flows in all the FETs of the bridge circuit that drives the electric motor. In the present invention, the means for limiting the maximum value of the second drive control signal is used to set the drive current of the second drive control signal to a predetermined current or less or the PWM signal generated based on the second drive control signal. There is no particular limitation such as setting the duty ratio to a predetermined ratio or less.
[0014]
The electric power steering apparatus according to the present embodiment includes a feedback control unit that generates a first drive control signal and a feedforward control unit that generates a second drive control signal. The two drive control signals are switched by the control mode switching unit to control the electric motor. In the electric power steering apparatus, the PWM signal generation unit generates an electric motor control signal based on the first drive control signal or the second drive control signal, and PWM drives the electric motor by a bridge circuit based on the electric motor control signal. . In the present embodiment, the limiting unit according to the present invention is arranged downstream of the feedforward control unit, and the driving current of the second drive control signal is set to a predetermined current or less, and the limiting according to the present invention. A second embodiment will be described in which a part is arranged at the subsequent stage of the PWM signal generation unit so that the duty ratio of the PWM signal is not more than a predetermined ratio.
[0015]
First, the overall configuration of the electric power steering apparatus 1 will be described with reference to FIG.
[0016]
The electric power steering device 1 is provided in a steering system S from the steering wheel 3 to the steering wheels W and W, and assists the steering force by the manual steering force generation means 2. For this purpose, the electric power steering apparatus 1 generates an electric motor voltage VM by the control apparatus 20 and drives the electric motor 8 by the electric motor voltage VM to generate an auxiliary steering torque (auxiliary steering force). Reduces the manual steering force caused by.
In the present embodiment, the electric motor 8 corresponds to the electric motor described in the claims.
[0017]
In the manual steering force generating means 2, a pinion 7 a of a rack and pinion mechanism 7 provided in the steering gear box 6 is connected to a steering shaft 4 provided integrally with the steering wheel 3 via a connecting shaft 5. The connecting shaft 5 includes universal joints 5a and 5b at both ends. In the rack and pinion mechanism 7, rack teeth 7b that mesh with the pinion 7a are formed on the rack shaft 9, and the rotation of the pinion 7a is caused in the lateral direction (vehicle width direction) of the rack shaft 9 by meshing the pinion 7a and the rack teeth 7b. Reciprocating motion. Furthermore, left and right front wheels W, W as steering wheels are coupled to the rack shaft 9 via tie rods 10, 10 at both ends thereof. The manual steering force generating means 2 includes stoppers (not shown) for restricting the movement of the rack shaft 9 on the left and right sides in order to define the maximum turning angle of the steered wheels W, W.
[0018]
In the electric power steering apparatus 1, the electric motor 8 is disposed coaxially with the rack shaft 9 in order to generate an auxiliary steering force (auxiliary torque). Then, the electric power steering apparatus 1 converts the rotation of the electric motor 8 into a thrust through a ball screw mechanism 11 provided coaxially with the rack shaft 9, and this thrust is applied to the rack shaft 9 (ball screw shaft 11a). . Incidentally, when the movement of the rack shaft 9 is restricted by the stopper (not shown), the rotation of the electric motor 8 is stopped.
[0019]
The control device 20 receives the detection signals V, T, IMO, and VMO from the vehicle speed sensor VS, the steering torque sensor TS, the motor current detection means 21, and the motor voltage detection means 22. Then, the control device 20 determines the magnitude and direction of the motor current IM that flows to the motor 8 based on the detection signals V, T, IMO, and VMO for feedback control, and sends a first drive control signal to the control mode switching unit 38. C1 is output (see FIGS. 2 and 5). Further, the control device 20 determines the magnitude and direction of the motor current IM that flows to the motor 8 based on the detection signals V and T for feedforward control, and outputs the second drive control signal C2 to the control mode switching unit 38. (See FIGS. 2 and 5). Then, the control device 20 switches the first drive control signal C1 and the second drive control signal C2 by the control mode switching unit 38 based on whether the motor current detecting means 21 is abnormal / normal, and sets the drive control signals C1 and C2 to these drive control signals C1 and C2. Based on this, the motor voltage VM is applied from the motor drive unit 40 to the motor 8 (see FIGS. 2 and 5).
In the present embodiment, the steering torque sensor TS corresponds to the steering torque sensor described in the claims, and the motor current detection means 21 corresponds to the motor current detection means described in the claims.
[0020]
The control device 20A of the first embodiment includes a drive current limiting unit 37 subsequent to the feedforward control unit 36, and the drive current control unit 37 reduces the drive current of the second drive control signal C2 to a predetermined current MI or less. The maximum value of the instantaneous current when the rotation of the motor suddenly becomes 0 is limited (see FIG. 2). Further, the control device 20B of the second embodiment includes a duty ratio limiting unit 44 subsequent to the PWM signal generating unit 41, and when the motor current detection means 21 is out of order, the duty ratio limiting unit 44 performs the duty of the PWM signal. The ratio is limited to a predetermined ratio MD or less, and the maximum value of the instantaneous current when the rotation of the motor suddenly becomes 0 is limited (see FIG. 5).
[0021]
The vehicle speed sensor VS detects the vehicle speed as the number of pulses per unit time, and transmits an analog electric signal corresponding to the detected number of pulses as the vehicle speed signal V to the control device 20. The vehicle speed sensor VS is not provided only for transmitting the vehicle speed signal V to the electric power steering apparatus 1, but also transmits the vehicle speed signal V to other systems.
[0022]
The steering torque sensor TS is disposed in the steering gear box 6 and detects the magnitude and direction of the manual steering torque by the driver. Then, the steering torque sensor TS transmits an analog electric signal corresponding to the detected manual steering torque to the control device 20 as the steering torque signal T. The steering torque signal T includes information on the steering torque indicating the magnitude and the torque direction indicating the direction of the torque. The torque direction is represented by a plus value / minus value of the steering torque. The negative value indicates that the steering torque direction is the left direction.
[0023]
The motor current detection means 21 includes a resistor or a Hall element connected in series with the motor 8 and detects the magnitude and direction of the motor current IM that actually flows through the motor 8. Then, the motor current detection means 21 feeds back (negative feedback) the motor current signal IMO corresponding to the motor current IM to the control device 20.
[0024]
The motor voltage detection means 22 detects the voltages at both ends of the motor 8, and detects the magnitude and direction of the motor voltage VM that is actually applied to the motor 8. The motor voltage detection means 22 transmits a motor voltage signal VMO corresponding to the motor voltage VM to the control device 20.
[0025]
Next, the control device 20A according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The control device 20A includes an electric motor speed calculation unit 30, a sensor abnormality detection unit 31, an abnormality display unit 32, a steering torque correction unit 33, a target current setting unit 34, a feedback control unit 35, a feedforward control unit 36, and a drive current limiting unit 37. The control mode switching unit 38, the assist prohibiting unit 39, and the motor driving unit 40 are configured. The electric motor drive unit 40 includes a PWM signal generation unit 41, a gate drive circuit unit 42, and an electric motor drive circuit 43. The control device 20A includes at least two CPUs (Central Processing Units) that perform various operations and processes, and further includes an input signal conversion unit, a signal generation unit, a storage unit, a power supply circuit, an electric motor drive circuit, and the like.
In the present embodiment, the sensor abnormality detection unit 31 corresponds to the failure detection unit described in the claims, the target current setting unit 34 corresponds to the target current setting unit described in the claims, and feedback. The controller 35 corresponds to the first drive control signal generator described in the claims, the feedforward controller 36 corresponds to the second drive control signal generator described in the claims, and the drive current limiter 37 corresponds to the restricting unit described in claims 1 and 2 of the claims, the control mode switching unit 38 corresponds to the control mode switching unit described in the claims, and the motor driving unit 40 is patented. This corresponds to the electric motor drive unit described in the claims.
[0026]
The motor speed calculation unit 30 receives the motor current signal IMO from the motor current detection means 21 and the motor voltage signal VMO from the motor voltage detection means 22, calculates the actual rotation speed of the motor 8, and outputs the motor rotation speed signal RS. Is output to the sensor abnormality detection unit 31 and the like. The motor speed calculation unit 30 calculates the rotation speed of the motor from the motor current signal IMO and the motor voltage signal VMO based on the above equation (1) (note that the resistance value and the induced voltage coefficient of the motor are constants). . Incidentally, although the motor rotation speed signal RS is used for damping correction when correcting the target current, the detailed description thereof is omitted in the present embodiment.
[0027]
The sensor abnormality detector 31 includes a vehicle speed signal V from the vehicle speed sensor VS, a motor current signal IMO from the motor current detector 21, a motor voltage signal VMO from the motor voltage detector 22, and a motor rotation speed from the motor speed calculator 30. When the signal RS is input, the abnormal signal SA is output to the control mode switching unit 38 and the assist prohibiting unit 39, and the abnormal sensor type information SS is output to the target current setting unit 34 and the abnormal display unit 32. The sensor abnormality detection unit 31 monitors the vehicle speed signal V, the electric motor current signal IMO, the electric motor voltage signal VMO, the electric motor rotation speed signal RS, and the like, and if the signal exceeds the preset signal value range for each signal, When it is not detected or when the signal change is not normal, the operation of each sensor is determined to be abnormal. Then, the sensor abnormality detection unit 31 determines abnormality / normality of the motor current detection means 21 from the motor current signal IMO, and outputs an abnormality signal SA. The abnormality signal SA is set to 1 as the logic level when the motor current detection means 21 is abnormal, and is set to 0 as the logic level when it is normal. Further, the sensor abnormality detection unit 31 determines abnormality / normality of the vehicle speed sensor VS, the detection means 21 and 22 and the motor speed calculation unit 30 from each signal, and outputs abnormality sensor type information SS. In the abnormal sensor type information SS, logical levels are respectively set for the vehicle speed sensor VS, each of the detection means 21 and 22, and the motor speed calculation unit 30, and 1 is set for each logical level when abnormal, and 0 is set when normal. The The sensor abnormality detection unit 31 stores the abnormality signal SA and the abnormality sensor type information SS in a nonvolatile memory (not shown), and the abnormality signal SA and the abnormality sensor type information SS even when the control device 20A is restarted. Holding.
[0028]
The abnormality display unit 32 receives the abnormal sensor type information SS from the sensor abnormality detection unit 31, and outputs a sensor abnormality signal to a visual display (not shown) or an audible output device (not shown) provided on the vehicle. Output. This sensor abnormality signal is displayed as abnormal information for each sensor when the visual indicator or audible output device can output the abnormality / normality of each sensor individually based on the abnormal sensor type information SS. If the output device or the audible output device outputs abnormality / normality of the electric power steering apparatus 1, the abnormality information of the electric power steering apparatus 1 is used.
[0029]
The steering torque correction unit 33 receives the steering torque signal T from the steering torque sensor TS, and outputs a correction steering torque signal TH to the target current setting unit 34. For this purpose, the steering torque correcting unit 33 includes a proportional unit 33a, a differentiating unit 33b, and an adding unit 33c. The proportional unit 33a multiplies the steering torque signal T by a coefficient in order to linearly represent the change in the steering torque signal T, and outputs the result to the adding unit 33c as a proportional term. In order to improve the responsiveness of the steering torque signal T, the differentiating unit 33b performs time differentiation on the steering torque signal T and outputs it to the adding unit 33c as a differential term. By the way, when the driver is operating the steering wheel 3 to the right, the differential term becomes a positive value when the operation torque by the driver is strengthened, becomes zero when the steering torque is constant, and the steering torque becomes weaker. When it is set, it becomes a negative value. Further, when the driver is operating the steering wheel 3 in the left direction, the differential term becomes a negative value when the driver's operating torque is strengthened, becomes zero when the steering torque is constant, and weakens the steering torque. It is a positive value when The adding unit 33c adds the proportional term from the proportional unit 33a and the differential term from the differentiating unit 33b, and outputs the result as a corrected steering torque signal TH. The corrected steering torque signal TH includes information on the corrected steering torque indicating the magnitude and the torque direction indicating the direction of the torque. The torque direction is expressed by a plus / minus value of the corrected steering torque, and the plus value is corrected steering. The torque direction is the right direction, and a negative value indicates the corrected steering torque direction is the left direction. Incidentally, if necessary, an integral unit may be provided to calculate the integral term of the steering torque signal T, and the integral term may be added by the adder 33c.
[0030]
The target current setting unit 34 receives the corrected steering torque signal TH from the steering torque correction unit 33, the vehicle speed signal V from the vehicle speed sensor VS, and the abnormal sensor type information SS from the sensor abnormality detection unit 31, and the feedback control unit 35 The target current signal IT is output to the feedforward control unit 36. The target current signal IT includes a target current indicating the magnitude of the current desired to flow through the motor 8 and current direction information indicating the direction of the current desired to flow through the motor 8. The current direction is a plus / minus value of the target current. A positive value indicates that the assist direction is in the right direction, and a negative value indicates that the assist direction is in the left direction. The target current setting unit 34 includes storage means such as a ROM (Read Only Memory), and stores data corresponding to the corrected steering torque signal TH, the vehicle speed signal V, and the target current signal IT set in advance based on experimental values or design values. I remember it. Then, when the vehicle speed sensor VS is normal in the abnormal sensor type information SS, the target current setting unit 34 reads the corresponding target current signal IT using the corrected steering torque signal TH and the vehicle speed signal V as addresses. FIG. 3 shows an example of a correction steering torque signal and vehicle speed signal-target current signal conversion table. As shown in FIG. 3, the target current signal IT is associated with 0 when the corrected steering torque signal TH is close to 0, and increases as the corrected steering torque signal TH increases when the corrected steering torque signal TH exceeds a predetermined corrected steering torque signal (absolute value). Is associated with the value to be Further, the inclination of the target current signal IT with respect to the corrected steering torque signal TH varies depending on the vehicle speed signal V. The inclination is associated with a large value (absolute value) in the case of a low speed with a large road reaction force, and a small value (in the case of a high speed) with respect to the vehicle speed signal V. (Absolute value) is associated. That is, as the vehicle speed increases, the increment (absolute value) of the target current signal IT with respect to the corrected steering torque signal TH decreases. The target current signal IT is set to be equal to or less than the maximum target current because the maximum current that can be passed through the power FETs 43a to 43d of the electric motor 8 and the bridge circuit 43 is defined.
[0031]
In addition, when the vehicle speed sensor VS is abnormal in the abnormal sensor type information SS, the target current setting unit 34 responds with the vehicle speed signal V as the maximum vehicle speed and the corrected steering torque signal TH and the vehicle speed signal V as addresses from a fail-and-safe viewpoint. The target current signal IT to be read is read. That is, the vehicle speed is set to the maximum vehicle speed, the target current signal IT is reduced, the auxiliary steering torque is reduced from the normal time, and the driver is made aware of the abnormality of the electric power steering device 1.
[0032]
The feedback control unit 35 receives the target current signal IT from the target current setting unit 34 and the motor current signal IMO from the motor current detection means 21 and outputs the first drive control signal C1 to the control mode switching unit 38. The feedback control unit 35 generates a first drive control signal C1 that is PID (Proportional Integral Differential) controlled so that the deviation between the target current signal IT and the motor current signal IMO approaches zero. For this purpose, the feedback controller 35 includes a deviation calculator 35a and a PID controller 35b. The deviation calculator 35a has a subtractor or a soft control subtraction function, and subtracts the motor current signal IMO from the target current signal IT to calculate a deviation signal ΔIM (= IT−IMO). The PID control unit 35b performs P (proportional), I (integral) and D (differential) control on the deviation signal ΔIM from the deviation calculating unit 35a, and supplies the deviation signal ΔIM to 0 so that the deviation signal ΔIM approaches zero. A first drive control signal C1 for controlling the current is generated. The first drive control signal C1 includes a drive current indicating the magnitude of the current supplied to the electric motor 8 and current direction information indicating the direction of the current supplied to the electric motor 8, and the current direction is a plus value / It is represented by a negative value, with a positive value indicating that the assist direction is rightward and a negative value is indicating that the assist direction is leftward.
[0033]
The feedforward control unit 36 receives the target current signal IT from the target current setting unit 34 and outputs the second drive control signal C2 to the drive current limiting unit 37. The feedforward control unit 36 takes into account the consumption of the motor voltage VM due to the back electromotive force component (K · N component of the equation (1)) due to the rotation of the electric motor 8 shown in the above equation (1). A larger value is generated as the second drive control signal C2. That is, when the target current signal IT is used as it is as the second drive control signal C2, a counter electromotive force is generated by the rotation of the motor 8, so that the motor current IM flowing through the motor 8 is smaller than the target current signal IT. Therefore, in consideration of the counter electromotive force due to the rotation of the electric motor 8, a predetermined current value corresponding to the counter electromotive force is added to the target current signal IT to generate the second drive control signal C2. For this purpose, the feedforward control unit 36 includes a back electromotive force setting unit 36a and an addition unit 36b. The back electromotive force setting unit 36a includes storage means such as a ROM, and outputs a back electromotive force current CC having a predetermined current value to the addition unit 36b. The back electromotive force current CC is determined in consideration of the characteristics of the electric motor 8 and the like. The adder 36b includes an adder or a soft control addition function, and adds the back electromotive force current CC to the target current of the target current signal IT to generate the second drive control signal C2. The second drive control signal C2 includes a drive current indicating the magnitude of the current supplied to the electric motor 8 and current direction information indicating the direction of the current supplied to the electric motor 8. The current direction is a plus value / It is represented by a negative value, with a positive value indicating that the assist direction is rightward and a negative value is indicating that the assist direction is leftward.
[0034]
The drive current limiting unit 37 receives the second drive control signal C2 from the feedforward control unit 36, and the second drive control in which the control mode switching unit 38 limits the drive current of the second drive control signal C2 to the maximum value. The signal C2 is output. The drive current limiting unit 37 causes the motor drive circuit 43 to increase instantaneously when the rotation of the motor suddenly becomes zero during feedforward control where control based on the motor current signal IMO cannot be performed, and the drive current generated by the second drive control signal C2 increases instantaneously. In order to prevent an excessive current that destroys the power FETs 43a to 43d from flowing through the power FETs 43a to 43d as an instantaneous current, the drive current of the second drive control signal C2 is set to a predetermined current MI or less. That is, when the rotation of the electric motor 8 stops suddenly at the time of rack contact or the like, the rotation speed of the electric motor 8 becomes zero. However, in the case of the feed forward control, the first output from the feed forward control unit 36 is caused by the influence of the control delay. The electric motor voltage VM based on the drive current of the 2 drive control signal C2 is maintained at the voltage value at the time of rack contact. Therefore, as can be seen from the above equation (1), the motor current IM becomes instantaneously excessive. Since an excessive current (120 A or more) flows as an instantaneous current also in the power FETs 43a to 43d, the power FETs 43a to 43d may be destroyed. Therefore, the drive current of the second drive control signal C2 is always set to the predetermined current MI or less to limit the maximum value of the instantaneous current flowing through the power FETs 43a to 43d. The predetermined current MI is set as the maximum value of the drive current that is set so that the instantaneous current is less than the current value that absolutely does not destroy the power FETs 43a to 43d due to the characteristics of the power FETs 43a to 43d. Then 80A. Incidentally, the predetermined current MI grasps how much the drive current of the second drive control signal C2 increases when the rotation speed of the electric motor 8 suddenly becomes 0, and this increase rate and It is set in consideration of the current value that destroys the power FETs 43a to 43d. The predetermined current MI is also a current value that does not cause any abnormality in the electric motor 8. In addition, since the steering torque by the driver is reduced by rack abutting with the lapse of time after the rack abutment, the target current of the target current signal IT becomes small and the drive current of the second drive control signal C2 is also small. Therefore, the motor voltage VM is also reduced.
[0035]
Therefore, the drive current limiting unit 37 includes a predetermined current setting unit 37a and a drive current comparison unit 37b. The predetermined current setting unit 37a includes storage means such as a ROM, and outputs a predetermined current MI to the drive current comparison unit 37b. The drive current comparison unit 37b compares the predetermined current MI with the drive current of the second drive control signal C2 from the feedforward control unit 36. Then, when the drive current of the second drive control signal C2 from the feedforward control unit 36 is larger than the predetermined current MI, the drive current comparison unit 37b generates the second drive control signal C2 using the predetermined current MI as the drive current. And output to the control mode switching unit 38. On the other hand, when the drive current of the second drive control signal C2 from the feedforward control unit 36 is equal to or less than the predetermined current MI, the drive current comparison unit 37b receives the second drive control signal C2 from the feedforward control unit 36 as it is. The data is output to the control mode switching unit 38.
[0036]
The control mode switching unit 38 receives the first drive control signal C1 from the feedback control unit 35, the second drive control signal C2 from the drive current limiting unit 37, and the abnormality signal SA from the sensor abnormality detection unit 31, and drives the motor. The drive control signal CS is output to the PWM signal generation unit 41 of the unit 40. The control mode switching unit 38 switches the control of the motor 8 to feedback control when the motor current detection means 21 is normal, and to feedforward control when the motor current detection means 21 is abnormal. Therefore, when the logic level of the abnormal signal SA is 0, the control mode switching unit 38 uses the first drive control signal C1 from the feedback control unit 35 as the drive control signal CS, and the logic level of the abnormal signal SA is 1. In this case, the second drive control signal C2 from the drive current limiting unit 37 is used as the drive control signal CS, and the drive control signal CS is output to the PWM signal generating unit 41. The drive control signal CS includes a drive current indicating the magnitude of the current supplied to the electric motor 8 and current direction information indicating the direction of the current supplied to the electric motor 8, and the current direction is expressed by a plus / minus value of the drive current. In the plus value, the assist direction is the right direction, and in the negative value, the assist direction is the left direction.
[0037]
The assist prohibition unit 39 includes a steering torque signal T from the steering torque sensor TS, an electric motor current signal IMO from the electric motor current detection means 21, an abnormal signal SA from the sensor abnormality detection unit 31, and a drive control signal from the control mode switching unit 38. CS is input, and an assist prohibit signal SB is output to the gate drive circuit unit 42. The assist prohibition unit 39 monitors whether or not the main CPU of the control device 20A is operating normally. When the motor current detecting means 21 is normal, the relationship between the steering torque signal T and the motor current signal IMO. The relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS is determined. When the motor current detection means 21 is abnormal, the relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS is determined. The assist prohibition unit 39 is controlled by a CPU different from the main CPU of the control device 20A. When the abnormal signal SA is 0 (the motor current detection means 21 is normal), the assist prohibition unit 39 displays a map M1 (see FIG. 4A) and a map M2 (see FIG. 4B). Based on the map M3 (see FIG. 4 (c)), the assist prohibition determination is made when the assist prohibition determination is made based on the abnormal signal SA of 1 (the motor current detection means 21 is abnormal).
[0038]
First, the case where the motor current detection means 21 is normal will be described. The assist prohibition unit 39 includes storage means such as a ROM, and a map M1 indicating the relationship between the steering torque signal T and the motor current signal IMO set in advance based on experimental values or design values (see FIG. 4A). In addition, a map M2 (see FIG. 4B) showing the relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS is stored.
In the map M1, the horizontal axis represents the steering torque signal T, and the vertical axis represents the motor current signal IMO. The plus region of the steering torque signal T (the right region of the origin (0) of the horizontal axis) corresponds to the case where the manual steering torque in the right turn direction is input to the steering wheel 3, and the minus region (horizontal side of the steering torque signal T) The left region of the axis origin (0) corresponds to the case where a manual steering torque in the left turning direction is input to the steering wheel 3. The plus region of motor current signal IMO (upper region of origin (0) on the vertical axis) corresponds to the case where current in the right-turn direction flows through motor 8, and the negative region of motor current signal IMO (the origin of vertical axis) The lower region (0) corresponds to the case where a current in the left turn direction flows through the electric motor 8. The assist prohibition areas M1a, M1a and M1b, M1b of the map M1 are areas where the motor current signal IMO is undesirable with respect to the steering torque signal T, and are areas where the main CPU of the control device 20A can be determined to be abnormal. . Note that the assist prohibition areas M1a and M1a are conditions that can be satisfied during actual traveling in consideration of damping control and inertia control for the motor 8. Therefore, even if this area is less than 100 mS, assistance is provided. This is a region that is not prohibited (that is, assistance is prohibited if the assist prohibited regions M1a and M1a enter 100 mS or more). Further, the assist prohibition areas M1b and M1b are areas that cannot be entered even if damping control or inertia control is taken into consideration.
In the map M2, the horizontal axis represents the steering torque signal T, and the vertical axis represents the drive control signal CS. The plus region of the steering torque signal T (the right region of the origin (0) of the horizontal axis) corresponds to the case where the manual steering torque in the right turn direction is input to the steering wheel 3, and the minus region (horizontal side of the steering torque signal T) The left region of the axis origin (0) corresponds to the case where a manual steering torque in the left turning direction is input to the steering wheel 3. Further, the plus region of the drive control signal CS (the upper region of the origin (0) on the vertical axis) corresponds to the case where the electric motor 8 outputs the torque in the right turn direction, and the negative region (the vertical axis of the drive control signal CS). The lower area of the origin (0) corresponds to the case where the electric motor 8 outputs torque in the left turn direction. The assist prohibition regions M2a and M2a of the map M2 are regions where the drive control signal CS is undesirable with respect to the steering torque signal T, and are regions where the main CPU of the control device 20A can be determined to be abnormal.
Therefore, the assist prohibition unit 39 searches the map M1 and the map M2, and the relationship between the steering torque signal T and the motor current signal IMO is 100 mS or more in the assist prohibition regions M1a and M1a of the map M1, and the assist prohibition region of the map M1. When the area of M1b, M1b is 1 mS or more, or when the relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS is in the area of the assist prohibited area M2a, M2a of the map M2, 1 is set as the logic level of the assist prohibited signal SB. In other cases, 0 is set as the logic level of the assist prohibition signal SB, and it is output to the gate drive circuit unit 42. The setting of the logic level of the assist prohibition signal SB is not limited to the above setting, and is set according to the configuration of the logic circuit of the gate drive circuit unit 42 and the like. Incidentally, the determination conditions based on the map M1 and the map M2 are stricter than the determination conditions based on the map M1, and when the motor current detection means 21 is normal, the assist is prohibited under the determination conditions of the map M1.
[0039]
Next, the case where the motor current detection means 21 is abnormal will be described. When the motor current detection means 21 is abnormal, the determination condition in the map M1 based on the motor current signal IMO cannot be used. Therefore, assist prohibition determination is performed using a map M3 (see FIG. 4C) in which the determination condition of the map M2 based on the drive control signal CS is strict. When the main CPU of the control device 20A is normal, normally, the drive control signal CS has a current corresponding to the current supplied to the motor 8 in order to assist in the same direction as the direction in which the manual steering torque is applied. The direction to which manual steering torque is added is set as the direction. For example, when the driver operates the steering wheel 3 in the right direction, the drive control signal CS is set with a current direction indicating the direction of the current supplied to the electric motor 8 for generating the auxiliary steering torque in the right direction. However, even when the main CPU of the control device 20A is normal, the drive control is performed in order to assist in the opposite direction to the direction in which the manual steering torque is applied by the action of the differentiation unit 33b of the steering torque correction unit 33. In the signal CS, the current direction with respect to the current supplied to the electric motor 8 may be set in the opposite direction to the normal time. For example, when the driver operates the steering wheel 3 in the right direction but weakens the manual steering torque, the differential term by the differential unit 33b becomes a negative value, and the magnitude of the steering torque in the corrected steering torque signal TH is It may be negative (leftward). At that time, although the direction of the steering torque signal T is rightward, the current direction of the drive control signal CS with respect to the current supplied to the motor 8 is leftward (see point a in FIG. 4C). However, when the main CPU of the control device 20A is abnormal, the current direction and the drive current of the drive control signal CS set based on the steering torque signal T are clearly abnormal values ((c in FIG. 4). ) Refer to point b in the figure).
Therefore, the assist prohibition unit 39 includes storage means such as a ROM, and a map M3 (a diagram (c) in FIG. 4) showing a relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS set in advance based on experimental values or design values. Reference) is stored. In the map M3, instead of the assist prohibition areas M2a and M2a of the map M2, areas M3a and M3a are set as assist prohibition areas. The assist prohibition areas M3a and M3a are areas where the drive control signal CS is undesirable with respect to the steering torque signal T, and are areas where the main CPU of the control device 20A can be determined to be abnormal. The assist prohibition areas M3a and M3a prohibit the assist from the steering torque signals T3 and -T3 whose absolute values are smaller than the steering torque signals T2 and -T2 which start prohibition of the assist prohibition areas M2a and M2a of the map M2. (That is, the map M3 is a stricter determination condition than the determination condition of the map M2). Therefore, the assist prohibition unit 39 searches the map M3, and when the relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS is in the assist prohibition regions M3a and M3a of the map M3, the assist prohibition signal SB is set as the logic level of the assist prohibition signal SB. When 1 is set and the area other than the assist prohibition areas Ma and Ma is set, 0 is set as the logic level of the assist prohibition signal SB, and the logic level is output to the gate drive circuit unit 42. The setting of the logic level of the assist prohibition signal SB is not limited to the above setting, and is set according to the configuration of the logic circuit of the gate drive circuit unit 42 and the like.
[0040]
The PWM signal generation unit 41 receives the drive control signal CS from the control mode switching unit 38 and outputs an electric motor control signal MS to the gate drive circuit unit 42. The PWM signal generation unit 41 generates a PWM signal, an on signal, and an off signal corresponding to the direction and current value of the motor current supplied to the motor 8 based on the drive control signal CS. The PWM signal is input to the gate G1 of the power FET 43a or the gate G2 of the power FET 43b of the motor drive circuit 43, and is a signal for PWM driving the power FET 43a or the power FET 43b according to the magnitude of the drive current of the drive control signal CS. Note that whether the PWM signal is input to the gate G1 or the gate G2 depends on the polarity (current direction) of the drive current of the drive control signal CS. When a PWM signal is input to the gate G1, an on signal is input to the gate G4 of the power FET 43d, and the power FET 43d is turned on. On the other hand, when a PWM signal is input to the gate G2, an ON signal is input to the gate G3 of the power FET 43c, and the power FET 43c is driven ON. Further, an OFF signal is input to the gate to which no PWM signal is input, of the gate G1 or the gate G2, and the power FET 43a or the power FET 43b is turned OFF. At this time, when an off signal is input to the gate G1, an off signal is also input to the gate G4 of the power FET 43d, and the power FET 43d is also turned off. On the other hand, when an off signal is input to the gate G2, an off signal is also input to the gate G3 of the power FET 43c, and the power FET 43c is also turned off. The motor control signal MS is composed of a PWM signal output to the gates G1 to G4, an ON signal, and an OFF signal, and is logically determined by the gate drive circuit unit 42.
[0041]
The gate drive circuit unit 42 receives the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41 and the assist prohibition signal SB from the assist prohibition unit 39, and controls the motor to drive the gates G1 to G4 of the motor drive circuit 43. The signal MS is output. The gate drive circuit unit 42 prohibits the generation of the auxiliary steering torque by the electric motor 8 when the logic level of the assist prohibition signal SB is 1. That is, the gate drive circuit unit 42 prohibits the assist by the electric motor 8 when the main CPU of the control device 20A is abnormal. For this purpose, the gate drive circuit unit 42 includes a logic circuit including four NOT circuits and four AND circuits (not shown). Then, the gate drive circuit unit 42 inverts and outputs the assist prohibition signal SB to each of four AND circuits using four NOT circuits. Further, the gate drive circuit unit 42 receives the signals of the motor control signal MS for the gates G1 to G4 of the motor drive circuit 43 and the inverted outputs of the NOT circuit, respectively, in the four AND circuits, and drives the motor from the four AND circuits. The motor control signal MS is output to the gates G1 to G4 of the circuit 43. The gate drive circuit unit 42 outputs all off signals as the motor control signal MS when the assist prohibition signal SB has a logic level of 1, and outputs a PWM signal as the motor control signal MS when the assist prohibition signal SB has a logic level of 0. The motor control signal MS from the generation unit 41 is output as it is.
[0042]
The motor drive circuit 43 receives the motor control signal MS logically determined from the gate drive circuit unit 42, applies the motor voltage VM to the motor 8 based on the motor control signal MS, and outputs the motor current IM to the motor 8. To do. The motor drive circuit 43 is configured by a bridge circuit including switching elements of four power FETs 43a, 43b, 43c, and 43d, and a voltage of 12 V is supplied from the power supply voltage. Further, in the motor drive circuit 43, the motor 8 is connected in series between the power FET 43a and the power FET 43d and in series between the power FET 43b and the power FET 43c. The power FETs 43a and 43b are turned on when a PWM signal or an OFF signal is input to each of the gates G1 and G2 and a PWM signal is input and the logic level is 1. The power FETs 43c and 43d are turned on when an ON signal or an OFF signal is input to each of the gates G3 and G4 and an ON signal is input. When the motor control signal MS is input to each of the gates G1, G2, G3, and G4 of the power FETs 43a, 43b, 43c, and 43d, the motor drive circuit 43 supplies the motor voltage to the motor 8 based on the motor control signal MS. Apply VM. Then, an electric motor current IM flows through the electric motor 8, and the electric motor 8 is driven forward or backward to generate an auxiliary steering torque proportional to the electric motor current IM. The motor voltage VM applied to the motor 8 is determined by the duty ratio of the PWM signal. The motor current IM flowing through the motor 8 corresponds to the motor voltage VM. For example, when the duty ratio of the PWM signal is 70% (that is, 7 (logic level 1): 3 (logic level 0)), 12V × (7/10) = 8.4V becomes the motor voltage VM, and the motor 8 This means that 8.4 V is continuously applied.
[0043]
The control by the control device 20A in the electric power steering device 1 will now be described with reference to FIGS. Here, a case where the control device 20A controls the motor 8 by feedback control when the motor current detection means 21 is normal and a case where the motor current detection means 21 controls the motor 8 by feedforward control when the motor current detection means 21 is abnormal will be described.
[0044]
Regardless of whether the motor current detection means 21 is abnormal or normal, the control device 20A generates a corrected steering torque signal TH based on the steering torque signal T by the steering torque correction unit 33. Then, in the control device 20A, the target current setting unit 34 sets the target current signal IT based on the corrected steering torque signal TH and the vehicle speed signal V. Further, in the control device 20A, the feedback control unit 35 generates the first drive control signal C1 based on the deviation ΔIM between the target current signal IT and the motor current signal IMO. In addition, the control device 20A generates the second drive control signal C2 by the feedforward control unit 36 based on the target current signal IT. Further, the control device 20A limits the drive current of the second drive control signal C2 from the feedforward control 36 to the predetermined current MI or less by the drive current limiting unit 37.
[0045]
In addition, the control device 20A monitors each signal from various sensors by the sensor abnormality detection unit 31, and determines whether the various sensors are abnormal / normal. In particular, the sensor abnormality detection means 31 sets the logic level of the abnormality signal SA to 0 when the motor current detection means 21 is normal, and sets the logic level of the abnormality signal SA to 1 when the motor current detection means 21 is abnormal. To the control mode switching unit 38.
[0046]
When the logic level of the abnormality signal SA is 0, the control device 20A outputs the first drive control signal C1 as the drive control signal CS to the motor drive unit 40 by the control mode switching unit 38, and feedback-controls the motor 8. The motor drive unit 40 generates a motor control signal MS based on the first drive control signal C1 in consideration of the motor current signal IMO actually flowing to the motor 8, and the motor drive circuit 43 generates a motor control signal MS based on the motor control signal MS. An electric motor voltage VM is applied to the electric motor 8. Then, a motor current IM flows through the motor 8, and an auxiliary steering torque corresponding to the motor current IM is generated. Incidentally, even if the rotation of the electric motor 8 suddenly stops due to rack abutment, the control device 20A performs the feedback control by the electric motor current signal IMO, so that the current can be limited. Therefore, although the motor current IM in which the drive current by the first drive control signal C1 is increased flows as an instantaneous current, the motor 8 does not flow an excessive current that destroys the power FETs 43a to 43d.
[0047]
The control device 20A determines that the assist prohibition unit 39 has a relationship between the steering torque signal T and the motor current signal IMO of 100 mS or more in the assist prohibition regions M1a and M1a of the map M1 or 1 mS or more in the assist prohibition regions M1b and M1b. Alternatively, when the relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS is within the assist prohibition areas M2a and M2a of the map M2 (see FIG. 4), the main CPU determines that it is abnormal. At that time, the control device 20A outputs 1 as the logic level of the assist prohibition signal SB from the assist prohibition unit 39 to the gate drive circuit unit 42. Then, the control device 20A generates a motor control signal MS that is all turned off in the gate drive circuit unit 42, and stops application of the motor voltage VM from the motor drive circuit 43 to the motor 8 based on the motor control signal MS. To do. Then, the supply of the motor current IM to the motor 8 is stopped, and no auxiliary steering torque is generated.
[0048]
When the logic level of the abnormal signal SA is 1, the control device 20A outputs the second drive control signal C2 as the drive control signal CS to the motor drive unit 40 by the control mode switching unit 38, and feedforward controls the motor 8. The motor drive unit 40 generates a motor control signal MS based on the second drive control signal C2 limited to a predetermined current MI or less, and applies the motor voltage VM from the motor drive circuit 43 to the motor 8 based on the motor control signal MS. To do. Then, in the case of the feedforward control, the electric motor current IM that is equal to or smaller than the predetermined current MI flows to the electric motor 8 and an auxiliary steering torque corresponding to the electric motor current IM is generated. Further, even when the rotation of the electric motor 8 suddenly stops due to the rack butting and the back electromotive force component of the equation (1) (K · N component in the equation (1)) becomes 0, the control device 20A At the time of feedforward control, the drive current by the second drive control signal C2 is set to be equal to or less than the predetermined current MI, and therefore the maximum value of the instantaneous current at which the drive current is instantaneously increased at an increase rate due to the characteristics of the electric motor 8 is also limited. Can do. Accordingly, the motor current IM flows as a limited instantaneous current in the motor 8, and an excessive instantaneous current that does not cause destruction does not flow in the power FETs 43a to 43d. For example, if the rate of increase in instantaneous current is increased by 40%, the drive current based on the second drive control signal C2 is limited to 80 A or less, so the instantaneous current is limited to 112 A or less in the motor 8. Incidentally, during the feedforward control, the drive current based on the second drive control signal C2 is limited to a predetermined current MI or less, but the steering feeling during normal steering (when the steering torque T is small) is not different from that during feedback control.
[0049]
When the relationship between the steering torque signal T and the drive control signal CS is within the assist prohibition areas M3a and M3a of the map M3 (see FIG. 4 (c)), the control device 20A performs main processing. CPU is determined to be abnormal. At that time, the control device 20A outputs 1 as the logic level of the assist prohibition signal SB from the assist prohibition unit 39 to the gate drive circuit unit 42. Then, the control device 20A generates a motor control signal MS that is all turned off in the gate drive circuit unit 42, and stops application of the motor voltage VM from the motor drive circuit 43 to the motor 8 based on the motor control signal MS. To do. Then, the supply of the motor current IM to the motor 8 is stopped, and no auxiliary steering torque is generated.
[0050]
According to the electric power steering apparatus 1 including the control device 20A, the electric motor current IM flowing through the electric motor 8 can be limited by feedback of the electric motor current signal IMO from the electric motor current detecting means 21 during feedback control. In addition, the electric power steering apparatus 1 sets the drive current by the second drive control signal C <b> 2 that is caused to flow to the electric motor 8 by the drive current limiting unit 37 during the feedforward control to a predetermined current MI or less. Therefore, the electric power steering device 1 limits the maximum value of the instantaneous current even when the rotation of the electric motor 8 suddenly stops and the rotation speed becomes zero, and the electric motor 8 does not flow an excessive electric motor current IM. The FET 43a to 43d is not supplied with an excessively high instantaneous current that would destroy the FETs 43a to 43d.
[0051]
Next, the control device 20B of the second embodiment will be described with reference to FIG. Note that the control device 20B differs from the control device 20A of the first embodiment only in the means for limiting the maximum value of the second drive control signal C2, and is otherwise the same as the control device 20A. Therefore, in the description of the control device 20B, the same components as those of the control device 20A are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the same components is omitted. The control device 20B includes an electric motor speed calculation unit 30, a sensor abnormality detection unit 31, an abnormality display unit 32, a steering torque correction unit 33, a target current setting unit 34, a feedback control unit 35, a feedforward control unit 36, and a control mode switching unit 38. The assist prohibition unit 39 and the electric motor drive unit 40 are configured. The electric motor drive unit 40 includes a PWM signal generation unit 41, a gate drive circuit unit 42, an electric motor drive circuit 43, and a duty ratio limiting unit 44. That is, the control device B limits the maximum value of the second drive control signal C2 by the duty ratio limiting unit 44 instead of the drive current limiting unit 37 (see FIG. 2) of the control device 20A. The control device 20B includes at least two CPUs that perform various calculations and processes, and further includes input signal conversion means, signal generation means, storage means, a power supply circuit, an electric motor drive circuit, and the like.
In the present embodiment, the duty ratio limiting unit 44 corresponds to the limiting unit described in claims 1 and 3 of the claims.
[0052]
In the control device 20B, the feedforward control unit 36 directly outputs the second drive control signal C2 to the control mode switching unit 38. In the control device 20 </ b> B, the abnormality signal SA is also output from the sensor abnormality detection unit 31 to the control mode switching unit 38 and the duty ratio limiting unit 44.
[0053]
The duty ratio limiting unit 44 receives the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41 and the abnormality signal SA from the sensor abnormality detection unit 31, and the gate drive circuit unit 42 has a predetermined ratio to the PWM signal of the motor control signal MS. An electric motor control signal MS subjected to duty ratio restriction is output. The duty ratio limiting unit 44 prevents the motor current IM from becoming excessive during feed-forward control that cannot be controlled based on the motor current signal IMO, and causing an excessive current to flow through the power FETs 43a to 43d of the motor drive circuit 43 as an instantaneous current. For this reason, the duty ratio of the PWM signal of the motor control signal MS is set to a predetermined ratio MD or less. That is, when the rotation of the electric motor 8 stops suddenly at the time of rack contact or the like, the rotation speed of the electric motor 8 becomes zero. However, in the case of the feed forward control, the first output from the feed forward control unit 36 is caused by the influence of the control delay. The electric motor voltage VM based on the drive current of the 2 drive control signal C2 is maintained at the voltage value at the time of rack contact. Therefore, as can be seen from the equation (1), the motor current IM instantaneously becomes excessive. Since an excessive current (120 A or more) flows as an instantaneous current also in the power FETs 43a to 43d, the power FETs 43a to 43d may be destroyed. Therefore, in the case of feedforward control, the duty ratio of the PWM signal of the motor control signal MS input to the gate G1 or the gate G2 is set to a predetermined ratio MD or less, and the maximum value is limited to the motor 8 below the predetermined ratio MD. The motor voltage VM is applied. Therefore, the maximum value of the instantaneous current that is increased at an increase rate due to the characteristics of the electric motor 8 is also limited, and only the limited instantaneous current flows through the power FETs 43a to 43d. The predetermined ratio MD is the maximum of the drive current that is set so that the instantaneous current never becomes less than the current value that does not destroy the power FETs 43a to 43d even if the drive current by the second drive control signal C2 is increased as the instantaneous current. It is set to be equal to or less than the duty ratio of the PWM signal based on the motor voltage VM to be equal to or less than the value, and is set to 50% in the present embodiment (that is, the motor 8 is continuously 6V (= 12V × (5/10)) Only the following motor voltage VM is applied): Incidentally, the predetermined ratio MD knows how much the drive current of the second drive control signal C2 increases when the rotational speed of the electric motor 8 suddenly becomes 0, and this increase rate, It is set in consideration of the power supply voltage value of the motor drive circuit 43 and the current value that destroys the power FETs 43a to 43d. The predetermined ratio MD is also a duty ratio that does not cause any abnormality in the electric motor 8. Since the steering torque by the driver is reduced by rack abutting with the lapse of time after the rack abutment, the target current of the target current signal IT becomes small, and the drive current of the second drive control signal C2 becomes small. Therefore, the duty ratio of the PWM signal of the motor control signal MS is also reduced.
[0054]
Therefore, the duty ratio limiting unit 44 includes a predetermined ratio setting unit 44a and a duty ratio comparison unit 44b. The predetermined ratio setting unit 44a includes storage means such as a ROM, and outputs the predetermined ratio MD to the duty ratio comparison unit 44b. Only the signals (PWM signal and OFF signal) input to the gate G1 and the gate G2 in the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41 are input to the duty ratio comparison unit 44b. Therefore, the signals (ON signal and OFF signal) input to the gate G3 and the gate G4 in the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41 are directly input from the PWM signal generation unit 41 to the gate drive circuit unit 42. The The duty ratio comparison unit 44b outputs the off signal for the gate G1 or the gate G2 of the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41 to the gate drive circuit unit 42 as it is regardless of the logic level of the abnormal signal SA. Then, when the logic level of the abnormal signal SA is 0 (that is, in the case of feedback control), the duty ratio comparison unit 44b uses the PWM signal for the gate G1 or the gate G2 of the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41 as it is. Output to the gate drive circuit unit 42. Further, when the logic level of the abnormal signal SA is 1 (that is, in the case of feedforward control), the duty ratio comparison unit 44b outputs the PWM signal for the gate G1 or the gate G2 of the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41. The duty ratio is compared with the predetermined ratio MD. When the duty ratio of the PWM signal from the PWM signal generation unit 41 is greater than the predetermined ratio MD, the duty ratio comparison unit 44b generates a PWM signal using the predetermined ratio MD as the duty ratio of the PWM signal, and the gate drive circuit To the unit 42. On the other hand, when the duty ratio of the PWM signal from the PWM signal generation unit 41 is equal to or less than the predetermined ratio MD, the duty ratio comparison unit 44b outputs the PWM signal from the PWM signal generation unit 41 to the gate drive circuit unit 42 as it is. .
[0055]
Then, with reference to FIG. 1 and FIG. 5, the control by the control apparatus 20B in the electric power steering apparatus 1 is demonstrated. Here, a case where the control device 20B controls the motor 8 by feedback control when the motor current detection means 21 is normal and a case where the motor current detection means 21 controls the motor 8 by feedforward control when the motor current detection means 21 is abnormal will be described. In addition, about description which the control apparatus 20B performs the same control as above-described control apparatus 20A, the description of the control is abbreviate | omitted.
[0056]
Regardless of whether the motor current detection means 21 is abnormal or normal, the control device 20B generates a corrected steering torque signal TH based on the steering torque signal T by the steering torque correction unit 33. In the control device 20B, the target current setting unit 34 sets the target current signal IT based on the corrected steering torque signal TH and the vehicle speed signal V. Further, in the control device 20B, the feedback control unit 35 generates the first drive control signal C1 based on the deviation ΔIM between the target current signal IT and the motor current signal IMO. In addition, the control device 20B generates the second drive control signal C2 by the feedforward control unit 36 based on the target current signal IT. When the logic level of the abnormal signal SA is 0, the control device 20B outputs the first drive control signal C1 as the drive control signal CS to the motor drive unit 40 by the control mode switching unit 38, and feedback-controls the motor 8. . When the logic level of the abnormal signal SA is 1, the control device 20B outputs the second drive control signal C2 to the motor drive unit 40 as the drive control signal CS by the control mode switching unit 38, and feedforward controls the motor 8. To do. Subsequently, the control device 20B generates a motor control signal MS based on the drive control signal CS in the PWM signal generation unit 41, and outputs signals for the gate G1 and the gate G2 in the motor control signal MS to the duty ratio limiting unit 44. Then, signals for the gate G3 and the gate G4 in the motor control signal MS are output to the gate drive circuit unit 42.
[0057]
When the logic level of the abnormal signal SA is 0, the control device 20B causes the duty ratio limiting unit 44 to output signals (PWM signal and OFF signal) for the gate G1 and the gate G2 in the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41. The data is output to the gate drive circuit unit 42 as it is. The control device 20B performs feedback control of the electric motor 8 based on the electric motor control signal MS logically determined by the gate drive circuit unit 42. The control device 20B generates the motor control signal MS by the first drive control signal C1 in consideration of the motor current signal IMO actually flowing to the motor 8 by the PWM signal generation unit 41, and the motor control signal MS Based on this, the motor voltage VM is applied from the motor drive circuit 43 to the motor 8. Then, a motor current IM flows through the motor 8, and an auxiliary steering torque corresponding to the motor current IM is generated. Incidentally, even if the rotation of the electric motor 8 suddenly stops due to rack abutment, the control device 20B performs the feedback control by the electric motor current signal IMO, so that the current can be limited. Therefore, although the motor current IM in which the drive current by the first drive control signal C1 is increased flows as an instantaneous current, the motor 8 does not have an excessive current that destroys the power FETs 43a to 43d.
[0058]
  When the logic level of the abnormal signal SA is 1, the control device 20B determines that the duty ratio of the PWM signal with respect to the gate G1 or the gate G2 in the motor control signal MS from the PWM signal generation unit 41 is the predetermined ratio MD. While being limited to the following, the signal is output to the gate drive circuit unit 42, and the OFF signal for the gate G1 or the gate G2 in the motor control signal MS is output to the gate drive circuit unit 42 as it is. Then, the control device 20B performs feedforward control of the electric motor 8 based on the electric motor control signal MS logically determined by the gate drive circuit unit 42. Since the duty ratio limiting unit 44 limits the duty ratio of the PWM signal to a predetermined ratio MD or less, the control device 20B limits the duty ratio of the PWM signal from the motor drive circuit 43 to the motor 8 to generate the motor voltage generated by the PWM signal whose duty ratio is limited. Apply VM. Then, in the case of the feedforward control, the motor current IM whose maximum value is limited flows to the motor 8 by the motor voltage VM limited to a predetermined ratio MD or less, and the auxiliary steering corresponding to the motor current IM is performed. Torque is generated. Further, even when the rotation of the electric motor 8 suddenly stops due to the rack butting and the back electromotive force component of the equation (1) (K · N component in the equation (1)) becomes 0, the control device 20B At the time of feedforward control, the motor voltage VM limited to a predetermined ratio MD or less is applied to the motor 8 to limit the maximum value of the drive current that flows to the motor 8. Therefore, the maximum value of the instantaneous current that is instantaneously increased at an increase rate due to the characteristics of the electric motor 8 is also limited. Therefore, the electric motor 8RestrictionThe motor current IM flows as the instantaneous current thus generated, and an excessively large instantaneous current that does not destroy the power FETs 43a to 43d does not flow.
[0059]
According to the electric power steering device 1 including the control device 20B, the electric motor current IM flowing through the electric motor 8 can be limited by feedback of the electric motor current signal IMO from the electric motor current detecting means 21 during feedback control. Further, during the feedforward control, the electric power steering device 1 limits the maximum value of the motor voltage VM by the PWM signal that is limited to a predetermined ratio MD or less by the duty ratio limiting unit 44. Therefore, the electric power steering apparatus 1 is limited in the maximum value of the instantaneous current even when the rotation of the electric motor 8 suddenly stops and the rotational speed becomes zero, and an excessive electric motor current IM does not flow through the electric motor 8. The FET 43a-43d does not flow an excessively large instantaneous current that would destroy it. Incidentally, the duty ratio of the PWM signal is limited to a predetermined ratio MD or less during the feedforward control, but the steering feeling during normal steering (when the steering torque T is small) is the same as during feedback control.
[0060]
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms.
For example, although the driving current control unit 37 or the duty ratio limiting unit 44 is used as the means for limiting the maximum value of the second drive control signal C2, it is not limited to these means.
[0061]
【The invention's effect】
  In the electric power steering apparatus according to the first aspect of the present invention, since the electric motor is controlled based on the second drive control signal whose maximum value is limited by the limiting unit at the time of feedforward control, the maximum value of the drive current that flows to the electric motor Is limited. For this reason, in the case of the feedforward control, this electric power steering device has a maximum value for the motor by limiting the maximum value of the second drive control signal even if the rotation of the motor suddenly becomes zero and the drive current increases as an instantaneous current. A current-limited current flows. As a result, the electric power steering apparatus does not cause an excessive instantaneous current to flow through the FET even in feedforward control, and therefore does not destroy the FET. In the electric power steering apparatus, the steering feeling during normal steering during feedforward control is the same as the steering feeling during feedback control.
  Furthermore, the electric power steering apparatus according to claim 1 of the present invention can determine the prohibition of assist even when the motor current detection means fails, and when the motor current failure means fails. The absolute value of the steering torque signal for starting the prohibition of the assist is reduced to facilitate the prohibition of the addition of the auxiliary steering torque. For this reason, fail-and-safe can be performed more reliably.
[0062]
In the electric power steering apparatus according to the second aspect of the present invention, since the drive current of the second drive control signal is limited to a predetermined current or less by the limiting unit, the rotation of the motor suddenly becomes zero in the case of feedforward control. However, only an instantaneous current whose maximum value is limited flows through the motor. As a result, an excessively large instantaneous current that does not destroy the FET flows.
[0063]
In the electric power steering apparatus according to the third aspect of the present invention, the motor is PWM-driven with a duty ratio equal to or lower than a predetermined ratio by the limiting unit during feedforward control, and therefore only the electric motor voltage generated at the predetermined ratio or lower is applied to the electric motor. . Therefore, in the case of feedforward control, the electric power steering device passes only a driving current equal to or less than (the motor voltage generated at a predetermined ratio / the resistance value of the motor) even if the rotation of the motor suddenly becomes zero. Therefore, only the instantaneous current limited to the maximum value flows through the motor. As a result, an excessively large instantaneous current that does not destroy the FET flows.
[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 a control device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a correction steering torque signal and vehicle speed signal-target current signal conversion table of the target current setting unit of FIG. 2;
4 is a map showing an assist prohibition area of the assist prohibition section of FIG. 2, wherein (a) is a characteristic diagram of a steering torque signal-motor current signal used when the motor current detecting means is normal, and (b) is an electric motor. FIG. 4C is a characteristic diagram of a steering torque signal-drive control signal used when the current detection means is normal, and FIG. 5C is a characteristic diagram of a steering torque signal-drive control signal used when the motor current detection means is abnormal.
FIG. 5 is a block configuration diagram of a control device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a characteristic diagram of time-motor current during feedforward control in a conventional electric power steering apparatus, and shows a case where there is a rack abutment.
[Explanation of symbols]
1 ... Electric power steering device
8 ... Electric motor
20, 20A, 20B ... control device
21 ... Motor current detection means
31 ... Sensor abnormality detection part (failure detection part)
34 ... Target current setting section
35... Feedback control unit (first drive control signal generation unit)
36... Feedforward control unit (second drive control signal generation unit)
37... Drive current limiter (limiter)
38 ... Control mode switching part
40: Electric motor drive unit
41 ... PWM signal generator (pulse width modulation signal generator)
44: Duty ratio limiter (limiter)
S ... Steering system
TS: Steering torque sensor

Claims (3)

An electric motor for adding auxiliary steering torque to the steering system;
A steering torque sensor for detecting a steering torque acting on the steering system and outputting a steering torque signal;
Motor current detection means for detecting a motor current flowing in the motor and outputting a motor current signal;
A failure detection unit for detecting a failure of the motor current detection means;
A target current setting unit configured to set a target current to be supplied to the electric motor based on at least the steering torque signal and to output a target current signal;
A first drive control signal generator for generating and outputting a first drive control signal for driving the electric motor based on a deviation between the target current signal and the electric motor current signal;
A second drive control signal generator for generating and outputting a second drive control signal for driving the electric motor based on the target current signal;
When the failure detection unit detects the motor current detection unit as normal, the failure detection unit switches to the first drive control signal, and when the failure detection unit detects the motor current detection unit as a failure, A control mode switching unit that controls the electric motor by switching to a second drive control signal;
An electric power steering apparatus comprising: an electric motor drive unit configured to drive the electric motor in a normal direction or a reverse direction by a bridge circuit configured by four field effect transistors based on a drive control signal from the control mode switching unit; ,
A limiting unit that limits a maximum value of the second drive control signal;
Further, it is determined whether one of the relationship between the steering torque signal and the electric motor current signal and the relationship between the steering torque signal and the drive control signal is a relationship prohibiting the assist, and the auxiliary steering torque by the electric motor is determined. Assist prohibition part that determines prohibition of addition of
The assist prohibition unit is
When a failure is detected by the presence or absence of failure detection of the failure detection unit,
With the determination of the steering torque signal and said driving control signal relationship with is determined whether a relation to prohibit assisted addition of the auxiliary steering torque prohibited, the assist than if the fault is not detected An electric power steering device characterized in that the addition of the auxiliary steering torque is easily prohibited by reducing the absolute value of the steering torque signal for starting the prohibition .   The limiting unit compares the drive current of the second drive control signal with a predetermined current, and outputs the predetermined current as the second drive control signal when the drive current is large. The electric power steering device described in 1. The motor drive unit generates a pulse width modulation signal based on a drive control signal from the control mode switching unit and outputs the pulse width modulation signal to drive the field effect transistor of the bridge circuit in a pulse width modulation manner. Part
The control unit compares the duty ratio of the pulse width modulation signal with a predetermined ratio when the failure detection unit detects the motor current detection means as a failure, and when the duty ratio is large, The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein a predetermined ratio is output as the pulse width modulation signal.

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