JP3862223B2 - Electric power steering control device - Google Patents

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JP3862223B2 JP2002295919A JP2002295919A JP3862223B2 JP 3862223 B2 JP3862223 B2 JP 3862223B2 JP 2002295919 A JP2002295919 A JP 2002295919A JP 2002295919 A JP2002295919 A JP 2002295919A JP 3862223 B2 JP3862223 B2 JP 3862223B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機パワーをステアリング系に直接作用させている車両において、ドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に電動機を備え、電動機から供給する動力(以下、補助操舵力という)を制御装置を用いて制御することにより、ドライバの操舵力を軽減している。ドライバのハンドル操作時には、ステアリング軸を介して、前輪を揺動させて車両の向きを変えている。ドライバの操舵力を軽減するための構成として、補助操舵力を供給する電動機を例えばラック軸と同軸的に配設し、電動機の回転動力がラック軸の往復動になるように、ボールねじ機構を介して連結されている。制御装置は、操舵トルクを主たる入力として、電動機駆動信号を出力して電動機の出力パワーを制御する(電動機駆動信号は電動機端子間にかかる電圧差である)。制御装置内にはHブリッジを備えており、このHブリッジの通電方向を切り替えることにより電動機の正逆転制御を行う。電動機駆動信号は、Hブリッジのスイッチに対するパルス幅変調制御(以下、PWM制御という)が行われることによって、所望の値になるように制御される。このようにして、制御装置により電動機の出力パワーを駆動制御してステアリングギアボックスのラック軸の推力を補助供給する(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−67266号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動パワーステアリング装置において、操舵トルクの方向と電動機回転の方向とが異なる(以下、戻り制御という)ときには、電動機の逆起電力によってHブリッジ内で回生電流が発生するという問題が存在する。この問題に対して、従来の制御では、電動機回転速度が大きくなるにつれて、オフDuty(PWM制御でパルスがオフになる時間比率)を増加させている。ところが、電動機電流の回生電流による影響が大きいのは、電動機電流が小さい場合である(回生電流に比べて電動機電流が十分に大きい場合には、回生電流の影響は小さく、調整は少なめでよい)。従って、電動機電流増加に応じてオフDutyを小さくする必要があるが、これを考慮しない従来の制御を実施した際には、電動機電流の大きいところでオフDutyを出力してしまい、電動機電流のフィードバックによるオンDuty(PWM制御でパルスがオンになる時間比率)制御と相反する出力となり、ハンチング(制御上の矛盾)を起こしてしまう。
【0005】
また、PWM信号の出力ポートとHブリッジの各々のFET(電界効果トランジスタ)のゲートは直結されておらず、保護抵抗等が電流経路に介在する。それによって、ポートから出力された矩形波は一次遅れ的にその形がなまってゲートに入力されることになる。また、FETはゲートソース間電圧が規定電圧を規定時間超えた場合にオンする特性を持っている。ポートのPWM出力が大きい(オン時間比率が高い:高Duty)ほど一次遅れ的波形なまりの影響が少なくなるため、FETのオフを安定して行うことができる。ところが、PWM出力が小さい(オフ時間比率が高い:低Duty)場合は、前記影響を受けやすく、不安定になる。すなわち、極低Duty領域では、スイッチング波形がなまってしまう結果としてFETのオフ設定を満足に行うことが難しくなる。これにより、戻り制御時のHブリッジの回生電流が制御できなくなり、電動機に電流が多く流れてしまう。具体的には、図4において、本来aにしたいところ、bとなってしまい、結果として電動機に流す電流が増加してしまう。
【0006】
そこで、本発明は、電動機電流に対する回生電流の影響を少なくすることによって、電動機電流制御特性を向上させる手段を提供することを主たる課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明のうち、請求項1に係る発明は、ドライバの操舵力を軽減するために補助操舵力を供給する電動機と、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、少なくとも前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに応じて前記電動機に供給する目標電流を決定する目標電流決定手段と、PWM駆動制御手段によりPWM制御され、電源側の上流側スイッチ及び接地側の下流側スイッチを有するHブリッジ回路を用いて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出する電動機電流検出手段と、前記電動機が回転する電動機回転速度と電動機回転の方向とを検出する電動機回転速度検出手段と、前記目標電流と前記電動機電流との偏差に応じて少なくとも前記上流側スイッチをPWM制御して前記電動機電流を制御するフィードバック制御手段と、を備える電動パワーステアリング装置において、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクの方向と前記電動機回転速度検出手段が検出した電動機回転の方向とが異なるときには、前記電動機電流が小さくなるに従って前記下流側スイッチがオフになる時間比率を大きくする構成を有するので、電動機電流に対する回生電流の影響を少なくすることができる。後記する実施形態では、PWM2出力演算手段によって電動機電流が小さいほどオフDutyを大きくし、オフ時間比率が高い矩形波を出力することに相当する。
【0008】
請求項2に係る発明は、PWM制御において電動機駆動手段を構成する回路の応答特性に応じて前記下流側スイッチがオフになる時間比率を補正する構成を有する。この構成によれば、Hブリッジの下流側スイッチに対するPWM制御においてHブリッジの応答遅れに合わせてオフDutyを補正するので、Hブリッジのハードウエア遅れをなくすることができる。後記する実施形態においては、PWM2出力演算手段によるPWM2出力値と不感帯補正値演算手段によって出力された補正値とをPWM2出力補正手段によって加算することに相当する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【0010】
<<電動パワーステアリング装置の全体構成>>
最初に、図2を参照して電動パワーステアリング装置の全体構成を説明する。図2の電動パワーステアリング装置の全体構成図に示すように、手動操舵力発生手段6は、ハンドル1に一体的に設けられたステアリング軸2に、自在継手3a、3bを有する連結軸3を介して、ステアリングギアボックス内に設けられたラック&ピニオン機構5のピニオン5aに連結された構成となっている。ピニオン5aに噛み合うラック歯7aを有し、これらの噛み合いにより軸方向に変換されて往復動するラック軸7は、その両端にタイロッド8を介して、転動軸としての左右の前輪9に連結されている。ハンドル1の操作時には、ステアリング軸2を介して、前輪9を揺動させて車両の向きを変えている。
【0011】
手動操舵力発生手段6による操舵力を軽減するために、補助操舵力を供給する電動機10をラック軸7と同軸的に配設し、ラック軸7にほぼ平行に設けられたボールねじ機構11を介して推力に変換して、ラック軸7に作用させる。電動機10のロータには、ヘリカルギア10aが一体的に設けられ、このヘリカルギア10aをボールねじ機構11のねじ軸11aの軸端に一体的に設けられたヘリカルギア11bと噛み合わされている。ボールねじ機構11のナットは、ラック軸7に連結されている。
【0012】
ステアリングギアボックス内には、ピニオン5aに作用する手動操舵トルクTを検出する操舵トルク検出手段12を設け、操舵トルク検出信号12aを電動パワーステアリング制御装置(以下、単に「制御装置」という)14へ入力している。制御装置14は、操舵トルク検出信号12aを主たる入力信号として、電動機駆動信号15を出力して電動機10の出力パワーを制御する。なお、電動機駆動信号15は電動機端子間にかかる電圧差である。
【0013】
<<電動パワーステアリング制御装置の構成>>
図1及び図3を参照して電動パワーステアリング制御装置の構成について詳細を説明する。図1の電動パワーステアリング制御装置のブロック構成図に示すように、制御装置14は、電動機10の電流信号の目標値である目標電流ITを発生する目標電流決定手段16、少なくともこの目標電流ITに基づいてPWM制御を行うPWM駆動制御手段17、このPWM駆動制御手段17からPWM制御を受けて電動機を駆動する電動機駆動手段18、電動機10を流れる電動機電流IMを検出する電動機電流検出手段19、電動機10が回転する電動機回転速度MVを検出する電動機回転速度検出手段36、及び前記目標電流決定手段16が出力する目標電流ITと前記電動機電流検出手段19が出力する電動機電流IMとの偏差を出力するフィードバック制御手段20から構成される。PWM駆動制御手段17は、電動機駆動手段18の上流側スイッチ(図3のFET43及びFET44)をオン・オフする出力値を演算するPWM1出力演算手段31、電動機駆動手段18の下流側スイッチ(図3のFET41及びFET42)をオン・オフする出力値を演算するPWM2出力演算手段32、このPWM2出力演算手段32の出力から不感帯補正値を演算する不感帯補正値演算手段33、PWM2出力演算手段32の出力を不感帯補正値演算手段33の出力で補正するPWM2出力補正手段34、及び前記各演算手段の出力に基づいてPWM信号25を出力するPWM信号生成手段35から構成される。
【0014】
制御装置14においては、目標電流決定手段16により操舵トルク検出信号12aに基づいて目標電流ITを決定し、PWM駆動制御手段17により少なくとも目標電流ITに基づいてPWM制御を行い、電動機駆動手段18によりPWM制御を受けて電動機10の出力パワーを駆動制御する。このようにして、ドライバの操舵力は手動操舵力発生手段6(図2参照)の操舵トルク検出手段12により検出されて、制御装置14により電動機10の出力パワーを駆動制御してステアリングギアボックスのラック軸7(図2参照)の推力を補助供給する。
【0015】
図3は前記電動機駆動手段18を構成するHブリッジの回路図である。Hブリッジは、FET(電界効果トランジスタ)41〜44、電動機10、電源、抵抗、及びアースから構成されている。各FETはPWM信号生成手段35(図1参照)から出力されるPWM信号25によってオン・オフ制御される。各FETのオン状態及びオフ状態によりHブリッジを流れる電流が決まり、電動機10に流れ込む電流の方向がコントロールされる。
【0016】
<<PWM駆動制御手段>>
次に、図1及び図3を参照してPWM駆動制御手段について詳細を説明する。まず、往き制御の場合の電動機駆動制御を説明する。PWM信号生成手段35は、操舵トルク検出手段12が検出した手動操舵トルクT(実際の入力は、操舵トルク検出信号12a)の方向と電動機回転速度検出手段36が検出した電動機回転の方向を比較する。この2つの方向が同じであれば、往き制御となる。その際、右方向補助操舵力供給(以下、右アシストという)時のPWM信号生成手段35による各FETスイッチのオン・オフ制御は以下のようになる。すなわち、FET41及びFET44はオフ、FET42はオン、FET43はPWM1出力演算手段31によるPWM1出力値となる。その結果、電流の流れは「FET43→電動機M→FET42→アース」のようになる。また、左方向補助操舵力供給(以下、左アシストという)時の各FETスイッチのオン・オフ制御は、以下のようになる。つまり、FET41はオン、FET42及びFET43はオフ、FET44は前記PWM1出力値となる。この時の電流は、「FET44→電動機M→FET41→アース」のように流れる。
【0017】
前記いずれの場合も、PWM1出力演算手段31によるPWM1出力値は、例えば、式1で表すことができる。ここで、PWM1出力演算手段31は、前記フィードバック制御手段20が出力する目標電流ITと電動機電流IMとの偏差(IT−IM)を入力し、それに対して比例演算及び積分演算を行い、それぞれに個別の係数を掛けたものを加算している。比例係数KP及び積分係数KIは、制御装置14内のROM(図示せず)に定数データとして格納されて常時参照可能となっている。式1のPWM1出力は、矩形波における周期に対する信号のオン状態が継続する時間の割合、つまり、オンDutyを示している(式2及び図4参照)。従って、式1によれば、前記偏差(IT−IM)が大きいほど、オン時間比率が高い矩形波が出力され、電動機電流IMを増加する傾向になる。
【0018】
PWM1出力=(IT−IM)×KP+Σ(IT−IM)×KI ・・・式1
(IT:目標電流、IM:電動機電流、KP:比例係数、KI:積分係数)
【0019】
オンDuty=Ton/(Ton+Toff) ・・・式2
【0020】
続いて、戻り制御の場合の電動機駆動制御を説明する。前記往き制御と同様に、PWM信号生成手段35は、手動操舵トルクTの方向と電動機回転の方向を比較し、この2つの方向が異なれば、戻り制御を行う。右アシスト時のPWM信号生成手段35による各FETスイッチのオン・オフ制御は、以下のようになる。すなわち、FET41及びFET44はオフ、FET42はPWM2出力、FET43はPWM1出力となる。その際の電流の流れは、「FET43→電動機M→FET42→アース」のようになる。また、左アシスト時の各FETスイッチのオン・オフ制御は、以下のようになる。つまり、FET41はPWM2出力、FET42及びFET43はオフ、FET44はPWM1出力となる。この時の電流は、「FET44→電動機M→FET41→アース」のように流れる。
【0021】
前記いずれの場合も、PWM1出力は、前記往き制御と同様に、例えば、式1で表すことができる。また、前記いずれの場合も、PWM2出力演算手段32によるPWM2出力及び不感帯補正値演算手段33による不感帯補正値は、一例として、式3及び式4で表すことができる。ここで、PWM2出力演算手段32は、電動機回転速度MV及び電動機電流IMを入力し、電動機の逆起電力による回生電流の影響をなくするために所定の演算を行い、出力している。また、不感帯補正値演算手段33は、Hブリッジを構成するハードウエアの応答遅れを回避するために予め目標出力値に加算する「不感帯補正値」として、PWM2出力演算手段32の出力値の3%分を出力している。そして、PWM2出力補正手段34によって、前記2つの出力値が加算されてPWM信号生成手段35に出力される。なお、定数K1、K2、及びK3は、ROM(図示せず)に格納されて常時参照可能となっている。また、式3のPWM2出力は、矩形波における周期に対する信号のオフ状態が継続する時間の割合、つまり、オフDutyを示している(式5及び図4参照)。従って、式3によれば、電動機電流IMが小さいほど、オフ時間比率が高い矩形波が出力され、電動機電流IMが抑制されることになる。
【0022】
PWM2出力=MV×K1×[1−(IM/100A−K2)×K3]
・・・式3
不感帯補正値=0.03×PWM2出力 ・・・式4
(MV:電動機回転速度、IM:電動機電流、K1・K2・K3:定数、A:アンペア単位)
【0023】
オフDuty=Toff/(Ton+Toff) ・・・式5
【0024】
前記実施形態では、不感帯補正値演算手段33はPWM2出力演算手段32の出力値を入力としその3%分を出力するとしたが、必ずしも3%である必要はなく、電動機駆動手段18を構成するHブリッジの応答特性や構成素子の特性によって適切な数値に変更可能である。また、該特性に応じてその他の信号を入力し補正のための適切な演算を施した結果を出力してもよい。その他についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。
【0025】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、回生電流の影響を少なくすることができるため、電動機制御において電動機が回転している状態での戻り制御を安定させることができる。
【0026】
請求項2に係る発明によれば、ハードウエアの応答遅れが存在する場合においてもオフDutyに対する電流立ち下げポイントを均一化することができる。
【0027】
更に、前記効果により、電動パワーステアリング制御が円滑に行われることによって、ドライバの操舵フィーリングを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電動パワーステアリング制御装置のブロック構成図である。
【図2】 本発明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3】 本発明に係る電動パワーステアリング制御装置内のHブリッジの回路図である。
【図4】 本発明に係る電動パワーステアリング制御装置内のHブリッジの回路特性を示す図である。
【符号の説明】
1…ハンドル
2…ステアリング軸
3…連結軸
5…ラック&ピニオン機構
6…手動操舵力発生手段
10…電動機
11…ボールねじ機構
12…操舵トルク検出手段
14…電動パワーステアリング制御装置
16…目標電流決定手段
17…PWM駆動制御手段
18…電動機駆動手段
41、42、43、44…FET(電界効果トランジスタ)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering control device that reduces a driver's steering force in a vehicle in which electric motor power is directly applied to a steering system.
[0002]
[Prior art]
The electric power steering apparatus includes an electric motor in a steering system, and controls the power supplied from the electric motor (hereinafter referred to as auxiliary steering force) using a control device, thereby reducing the driver's steering force. When the driver operates the steering wheel, the front wheel is swung through the steering shaft to change the direction of the vehicle. As a configuration for reducing the steering force of the driver, an electric motor that supplies auxiliary steering force is disposed coaxially with, for example, the rack shaft, and a ball screw mechanism is provided so that the rotational power of the electric motor is reciprocated with the rack shaft. Are connected through. The control device controls the output power of the motor by outputting a motor drive signal using the steering torque as a main input (the motor drive signal is a voltage difference applied between the motor terminals). The control device is provided with an H bridge, and forward / reverse control of the electric motor is performed by switching the energization direction of the H bridge. The motor drive signal is controlled to a desired value by performing pulse width modulation control (hereinafter referred to as PWM control) for the H-bridge switch. In this way, the control device drives and controls the output power of the electric motor to assist and supply the thrust of the rack shaft of the steering gear box (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-67266
[Problems to be solved by the invention]
However, in the electric power steering apparatus, when the direction of the steering torque is different from the direction of the motor rotation (hereinafter referred to as return control), there is a problem that a regenerative current is generated in the H bridge due to the counter electromotive force of the motor. With respect to this problem, in the conventional control, the off duty (the time ratio at which the pulse is turned off by PWM control) is increased as the motor rotation speed increases. However, the effect of the regenerative current on the motor current is large when the motor current is small (if the motor current is sufficiently large compared to the regenerative current, the effect of the regenerative current is small and adjustment may be less). . Therefore, it is necessary to reduce the off duty in accordance with the increase in the motor current. However, when the conventional control that does not consider this is performed, the off duty is output when the motor current is large, and the motor current is fed back. On duty (time ratio at which the pulse is turned on by PWM control) is output contrary to the control, and hunting (control contradiction) occurs.
[0005]
Also, the output port of the PWM signal and the gate of each FET (field effect transistor) of the H-bridge are not directly connected, and a protective resistor or the like is interposed in the current path. As a result, the rectangular wave output from the port changes its shape with a first order delay and is input to the gate. The FET has a characteristic that turns on when the gate-source voltage exceeds a specified voltage for a specified time. The larger the PWM output of the port is (the higher the on-time ratio is: higher duty), the less the influence of the first order delayed waveform rounding, so that the FET can be stably turned off. However, when the PWM output is small (off time ratio is high: low duty), it is easily affected and becomes unstable. That is, in the extremely low duty region, it becomes difficult to satisfactorily set the FET off as a result of the switching waveform becoming distorted. As a result, the regenerative current of the H-bridge during return control cannot be controlled, and a large amount of current flows through the motor. Specifically, in FIG. 4, b is originally desired to be a, and as a result, the current flowing through the electric motor increases.
[0006]
Accordingly, the present invention is, by the small to Turkey the effect of the regenerative current to the motor current, a main object to provide a means for improving the motor current control characteristic.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Of the present invention that solves the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to an electric motor that supplies an auxiliary steering force to reduce a steering force of a driver, a steering torque detection means that detects a steering torque, and at least the steering and the target current determination means for determining a target current to be supplied to said motor in accordance with the steering torque by the torque detecting means detects, PWM controlled by P WM drive control means, the downstream-side switch of the upstream-side switch and the ground side of the power supply side a motor driving means for driving the electric motor with an H-bridge circuit to have a, a motor current detecting means for detecting a motor current flowing through the electric motor, and a direction of the motor rotation speed and the motor rotation to the electric motor rotates detected Motor rotation speed detecting means for performing PWM control on at least the upstream switch according to a deviation between the target current and the motor current And a feedback control means for controlling the motor current, wherein a steering torque direction detected by the steering torque detection means is different from a motor rotation direction detected by the motor rotation speed detection means. sometimes, before SL because the downstream switch as the motor current is reduced have a structure to increase the time ratio to be off, it is possible to reduce the influence of the regenerative current to the motor current. In an embodiment to be described later, this corresponds to increasing the off duty as the motor current is smaller by the PWM2 output calculation means and outputting a rectangular wave having a higher off time ratio.
[0008]
The invention according to claim 2 has a configuration in which the time ratio at which the downstream switch is turned off is corrected in accordance with the response characteristic of the circuit constituting the motor driving means in the PWM control. According to this configuration, since the OFF duty is corrected in accordance with the response delay of the H bridge in the PWM control for the downstream switch of the H bridge, the hardware delay of the H bridge can be eliminated. In an embodiment to be described later, this corresponds to adding the PWM2 output value by the PWM2 output calculation means and the correction value output by the dead zone correction value calculation means by the PWM2 output correction means.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
<< Overall configuration of electric power steering system >>
First, the overall configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. As shown in the overall configuration diagram of the electric power steering apparatus in FIG. 2, the manual steering force generating means 6 is connected to a steering shaft 2 provided integrally with the handle 1 via a connecting shaft 3 having universal joints 3a and 3b. The rack and pinion mechanism 5 provided in the steering gear box is connected to the pinion 5a. The rack shaft 7 having rack teeth 7a meshing with the pinion 5a and reciprocatingly converted in the axial direction by these meshing is connected to left and right front wheels 9 as rolling shafts via tie rods 8 at both ends thereof. ing. When the handle 1 is operated, the front wheel 9 is swung via the steering shaft 2 to change the direction of the vehicle.
[0011]
In order to reduce the steering force generated by the manual steering force generating means 6, an electric motor 10 for supplying auxiliary steering force is disposed coaxially with the rack shaft 7, and a ball screw mechanism 11 provided substantially parallel to the rack shaft 7 is provided. It is converted into thrust through the rack shaft 7. A helical gear 10 a is integrally provided on the rotor of the electric motor 10, and the helical gear 10 a is meshed with a helical gear 11 b that is integrally provided on the shaft end of the screw shaft 11 a of the ball screw mechanism 11. A nut of the ball screw mechanism 11 is connected to the rack shaft 7.
[0012]
A steering torque detector 12 for detecting a manual steering torque T acting on the pinion 5a is provided in the steering gear box, and the steering torque detection signal 12a is sent to an electric power steering control device (hereinafter simply referred to as “control device”) 14. You are typing. The control device 14 controls the output power of the electric motor 10 by outputting the electric motor drive signal 15 using the steering torque detection signal 12a as a main input signal. The motor drive signal 15 is a voltage difference applied between the motor terminals.
[0013]
<< Configuration of Electric Power Steering Control Device >>
The configuration of the electric power steering control device will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3. As shown in the block diagram of the electric power steering control device in FIG. 1, the control device 14 includes a target current determining means 16 for generating a target current IT that is a target value of a current signal of the electric motor 10, and at least the target current IT. PWM drive control means 17 that performs PWM control based on this, motor drive means 18 that drives the motor by receiving PWM control from this PWM drive control means 17, motor current detection means 19 that detects the motor current IM flowing through the motor 10, motor The motor rotation speed detection means 36 for detecting the motor rotation speed MV at which the motor 10 rotates, and the deviation between the target current IT output by the target current determination means 16 and the motor current IM output by the motor current detection means 19 are output. It comprises feedback control means 20. The PWM drive control means 17 includes a PWM1 output calculation means 31 for calculating an output value for turning on / off the upstream switches (FET 43 and FET 44 in FIG. 3) of the motor drive means 18, and a downstream switch (FIG. 3). PWM 41 output calculating means 32 for calculating an output value for turning on / off the FET 41 and FET 42), a dead band correction value calculating means 33 for calculating a dead band correction value from the output of the PWM 2 output calculating means 32, and an output of the PWM 2 output calculating means 32 Is constituted by a PWM2 output correction means 34 that corrects the signal with the output of the dead zone correction value calculation means 33, and a PWM signal generation means 35 that outputs the PWM signal 25 based on the output of each calculation means.
[0014]
In the control device 14, the target current determining means 16 determines the target current IT based on the steering torque detection signal 12 a, the PWM drive control means 17 performs PWM control based on at least the target current IT, and the motor driving means 18 Under the PWM control, the output power of the electric motor 10 is driven and controlled. Thus, the steering force of the driver is detected by the steering torque detecting means 12 of the manual steering force generating means 6 (see FIG. 2), and the output power of the electric motor 10 is driven and controlled by the control device 14 to control the steering gear box. The thrust of the rack shaft 7 (see FIG. 2) is supplementarily supplied.
[0015]
FIG. 3 is a circuit diagram of an H bridge constituting the motor driving means 18. The H bridge includes FETs (field effect transistors) 41 to 44, the electric motor 10, a power source, a resistor, and a ground. Each FET is on / off controlled by the PWM signal 25 output from the PWM signal generating means 35 (see FIG. 1). The current flowing through the H bridge is determined by the ON state and the OFF state of each FET, and the direction of the current flowing into the electric motor 10 is controlled.
[0016]
<< PWM drive control means >>
Next, the PWM drive control means will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. First, motor drive control in the case of forward control will be described. The PWM signal generation means 35 compares the direction of the manual steering torque T (actual input is the steering torque detection signal 12a) detected by the steering torque detection means 12 with the direction of the motor rotation detected by the motor rotation speed detection means 36. . If these two directions are the same, forward control is performed. At that time, the on / off control of each FET switch by the PWM signal generation means 35 at the time of supplying the right direction auxiliary steering force (hereinafter referred to as right assist) is as follows. That is, the FET 41 and FET 44 are off, the FET 42 is on, and the FET 43 is a PWM1 output value by the PWM1 output calculation means 31. As a result, the current flow becomes “FET43 → motor M → FET42 → ground”. Further, on / off control of each FET switch at the time of left-side auxiliary steering force supply (hereinafter referred to as left assist) is as follows. That is, the FET 41 is on, the FET 42 and the FET 43 are off, and the FET 44 is the PWM1 output value. The current at this time flows as “FET44 → motor M → FET41 → ground”.
[0017]
In either case, the PWM1 output value by the PWM1 output calculation means 31 can be expressed by, for example, Equation 1. Here, the PWM1 output calculation means 31 inputs a deviation (IT-IM) between the target current IT output from the feedback control means 20 and the motor current IM, and performs proportional calculation and integration calculation on the deviation, respectively. The product multiplied by individual coefficients is added. The proportional coefficient KP and the integral coefficient KI are stored as constant data in a ROM (not shown) in the control device 14 and can be referred to at any time. The PWM1 output of Equation 1 indicates the ratio of time that the ON state of the signal continues with respect to the period of the rectangular wave, that is, ON Duty (see Equation 2 and FIG. 4). Therefore, according to Equation 1, as the deviation (IT-IM) is larger, a rectangular wave having a higher on-time ratio is output, and the motor current IM tends to increase.
[0018]
PWM1 output = (IT−IM) × KP + Σ (IT−IM) × KI Equation 1
(IT: target current, IM: motor current, KP: proportional coefficient, KI: integral coefficient)
[0019]
On Duty = Ton / (Ton + Toff) Equation 2
[0020]
Next, motor drive control in the case of return control will be described. Similar to the forward control, the PWM signal generating means 35 compares the direction of the manual steering torque T and the direction of the motor rotation, and performs return control if the two directions are different. The on / off control of each FET switch by the PWM signal generation means 35 at the time of the right assist is as follows. That is, the FET 41 and FET 44 are off, the FET 42 is PWM2 output, and the FET 43 is PWM1 output. The current flow at this time is as follows: “FET 43 → motor M → FET 42 → ground”. The on / off control of each FET switch during left assist is as follows. That is, the FET 41 outputs PWM2, the FET 42 and FET 43 are off, and the FET 44 outputs PWM1. The current at this time flows as “FET44 → motor M → FET41 → ground”.
[0021]
In any of the above cases, the PWM1 output can be expressed by, for example, Expression 1 as in the forward control. In either case, the PWM2 output by the PWM2 output calculation means 32 and the deadband correction value by the deadband correction value calculation means 33 can be expressed by Expression 3 and Expression 4 as an example. Here, the PWM2 output calculation means 32 inputs the motor rotation speed MV and the motor current IM, performs a predetermined calculation to eliminate the influence of the regenerative current due to the back electromotive force of the motor, and outputs it. In addition, the dead zone correction value calculation means 33 is 3% of the output value of the PWM2 output calculation means 32 as a “dead zone correction value” that is added to the target output value in advance in order to avoid a response delay of the hardware constituting the H bridge. The minute is output. Then, the two output values are added by the PWM2 output correcting means 34 and outputted to the PWM signal generating means 35. The constants K1, K2, and K3 are stored in a ROM (not shown) and can always be referred to. Further, the PWM2 output of Expression 3 indicates the ratio of the time during which the signal OFF state continues with respect to the period of the rectangular wave, that is, the off duty (see Expression 5 and FIG. 4). Therefore, according to Equation 3, as the motor current IM is smaller, a rectangular wave having a higher off-time ratio is output, and the motor current IM is suppressed.
[0022]
PWM2 output = MV × K1 × [1- (IM / 100A-K2) × K3]
... Formula 3
Dead band correction value = 0.03 x PWM2 output (4)
(MV: motor rotation speed, IM: motor current, K1, K2, K3: constant, A: ampere unit)
[0023]
OFF Duty = Toff / (Ton + Toff) Equation 5
[0024]
In the above embodiment, the dead zone correction value calculation means 33 receives the output value of the PWM2 output calculation means 32 and outputs 3% of the output value. However, it is not necessarily 3%, and the motor drive means 18 is configured as H. It can be changed to an appropriate value depending on the response characteristics of the bridge and the characteristics of the constituent elements. Further, other signals may be input in accordance with the characteristics and a result of performing an appropriate calculation for correction may be output. Various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0025]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, since the influence of the regenerative current can be reduced, the return control in the state where the electric motor is rotating in the electric motor control can be stabilized.
[0026]
According to the second aspect of the present invention, even when there is a hardware response delay, the current falling point for the off duty can be made uniform.
[0027]
In addition, due to the effect described above, the electric power steering control is smoothly performed, so that the steering feeling of the driver can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an electric power steering control device according to the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram of an H bridge in the electric power steering control device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing circuit characteristics of an H bridge in the electric power steering control device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Handle 2 ... Steering shaft 3 ... Connection shaft 5 ... Rack & pinion mechanism 6 ... Manual steering force generation means 10 ... Electric motor 11 ... Ball screw mechanism 12 ... Steering torque detection means 14 ... Electric power steering control device 16 ... Target current determination Means 17 ... PWM drive control means 18 ... Motor drive means 41, 42, 43, 44 ... FET (field effect transistor)

Claims (2)

ドライバの操舵力を軽減するために補助操舵力を供給する電動機と、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
少なくとも前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクに応じて前記電動機に供給する目標電流を決定する目標電流決定手段と
PWM駆動制御手段によりPWM制御され、電源側の上流側スイッチ及び接地側の下流側スイッチを有するHブリッジ回路を用いて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、
前記電動機に流れる電動機電流を検出する電動機電流検出手段と、
前記電動機が回転する電動機回転速度と電動機回転の方向とを検出する電動機回転速度検出手段と、
前記目標電流と前記電動機電流との偏差に応じて少なくとも前記上流側スイッチをPWM制御して前記電動機電流を制御するフィードバック制御手段と、
を備える電動パワーステアリング装置において、
前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクの方向と前記電動機回転速度検出手段が検出した電動機回転の方向とが異なるときには、前記電動機電流が小さくなるに従って前記下流側スイッチがオフになる時間比率を大きくする構成を有すること、
を特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
An electric motor for supplying auxiliary steering force to reduce the steering force of the driver;
Steering torque detection means for detecting steering torque;
Target current determining means for determining a target current to be supplied to the electric motor according to at least the steering torque detected by the steering torque detecting means ;
Is PWM controlled by the PWM drive control means, a motor driving means for driving the electric motor with an H-bridge circuit to have a downstream switch upstream switch and the ground side of the power supply side,
Motor current detecting means for detecting a motor current flowing in the motor;
Electric motor rotation speed detecting means for detecting an electric motor rotation speed at which the electric motor rotates and a direction of motor rotation;
Feedback control means for controlling the motor current by PWM controlling at least the upstream switch according to a deviation between the target current and the motor current;
In an electric power steering apparatus comprising:
Wherein the steering torque detection means and the direction of the steering torque detected by the time in which the direction of motor rotation by the electric motor rotational speed detecting means has detected is different, the downstream switch according to the previous SL motor current becomes smaller the time ratio turns off Having a configuration to enlarge,
An electric power steering control device.
前記PWM制御において前記電動機駆動手段を構成する回路の応答特性に応じて前記下流側スイッチがオフになる時間比率を補正する構成を有すること、
を特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング制御装置。
In the PWM control, having a configuration for correcting a time ratio at which the downstream side switch is turned off in accordance with response characteristics of a circuit constituting the electric motor driving unit,
The electric power steering control device according to claim 1.
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