JP3933656B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
また、電動パワーステアリング装置では、電動モータの制御システムに故障が発生すると、ステアリングホイールの操作と無関係な操舵補助が行われるおそれがある。たとえば、制御システムが正常に動作している時には、車両のステアリングホイールの操作方向と電動モータからステアリング機構に与えられる操舵補助力の方向とが一致するので、ステアリング機構の操舵方向を検出するための舵角センサなどを別途設けて、ステアリングホイールの操作方向とその舵角センサによって検出されるステアリング機構の操舵方向との異同を判断すれば、制御システムに故障(異常)が生じているか否かを判断することができ、装置の信頼性を高めることができる。しかし、舵角センサを別途設けることは、装置のコストアップを招いてしまう。
この発明によれば、レゾルバから出力されるsin信号およびcos信号は、アナログ信号のままでモータ制御手段に入力されるようになっており、モータ制御手段は、sin信号およびcos信号のサンプリング値に基づいて電動モータのロータ回転位置をプログラム処理によって検出する。これにより、R/Dコンバータのような複雑かつ高価な回路装置を必要とすることなく、簡素な構成により、電動モータのロータ回転位置を検出することができる。
なお、上記モータ制御手段が、モータを駆動するためのモータドライバにPWM(Pulse Width Modulation)制御信号を与え、このPWM制御信号に応じたデューティでモータドライバに備えられているFET(Field-Effect Transistor)などをオン/オフさせることによりモータを制御するものであってもよい。この場合、上記サンプリング手段が、スイッチング素子のスイッチングタイミングを避けてsin信号およびcos信号をサンプリングすることにより、スイッチング素子のスイッチングに起因するノイズがsin信号およびcos信号に混入することを防止でき、ロータの回転位置をより精度良く検出することができる。
また、請求項2記載の発明は、上記モータ制御手段は、少なくとも過去2回の上記ロータの回転位置を記憶する記憶手段(8)と、上記サンプリング手段によって取得されたsin信号またはcos信号の瞬間値の少なくとも一方が予め定めるデータ範囲外である場合に、上記少なくとも過去2回の上記ロータの回転位置に基づいて、現在の上記ロータの回転位置をプログラム処理によって推定する異常時回転位置推定手段(8)とをさらに含み、上記操舵補助方向判断手段は、上記回転位置推定手段および/または上記異常時回転位置推定手段によって推定される上記ロータの回転位置の変化に基づいて、上記電動モータから上記ステアリング機構に与えられているトルクの方向を判断するものであることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置である。
図1は、この発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、電動モータMが発生するトルクを車両のステアリング機構1に伝達して、操舵の補助を行うものである。
ステアリング機構1には、先端にステアリングホイール2が取り付けられたステアリングシャフト3の基端部が結合されている。ステアリングシャフト3は、ステアリング機構1側に結合された出力軸31とステアリングホイール2側に結合された入力軸32とに分割されていて、これらの出力軸31および入力軸32は、トーションバー4によって互いに連結されている。トーションバー4は、ステアリングホイール2から入力される操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ5によって検出されるようになっている。すなわち、トルクセンサ5は、トーションバー4のねじれの方向および量を検出することにより、ステアリングホイール2から入力された操舵トルクを検出する。
すなわち、電動モータMの目標電流値は、ステアリングホイール2の操作方向に応じた方向のトルクが電動モータMから発生するように設定されるので、制御システムが正常に動作している時には、ステアリングホイール2の操作方向と電動モータMからステアリング機構1に与えられる操舵補助力の方向とは一致する。ここで、ステアリングホイール2の操作方向は、ステアリングホイール2から入力される操舵トルクの方向であり、これはトルクセンサ5によって検出される。また、電動モータMからステアリング機構1に与えられるトルクの方向は、電動モータMの回転方向に対応しており、これはロータ回転位置θの変化に基づいて判断できる。したがって、トルクセンサ5によって検出される操舵トルクの方向とロータ回転位置θに基づいて判断される操舵補助力の方向とが一致している場合には、この電動パワーステアリング装置の制御システムは正常に動作していると判断できる。一方、操舵トルクの方向と操舵補助力の方向とが一致していない場合には、この電動パワーステアリング装置の制御システムに故障が生じていると判断できる。
2 ステアリングホイール
5 トルクセンサ
6 レゾルバ
8 マイクロコンピュータ(モータ制御手段、サンプリング手段、回転位置推定手段、操舵補助方向判断手段、異常判断手段、記憶手段、異常時回転位置推定手段)
9 モータドライバ
61 回転体
62 励磁巻線
63 sin出力巻線
64 cos出力巻線
M 電動モータ
Claims (2)
- ステアリングホイールの操作に応じて電動モータを制御し、この電動モータからの発生トルクをステアリング機構に与えて操舵補助する電動パワーステアリング装置であって、
上記電動モータに関連して設けられており、その電動モータのロータの回転位置に応じたアナログ信号を出力するレゾルバと、
このレゾルバが出力するアナログ信号が入力されており、この入力信号に基づいて上記ロータの回転位置をプログラム処理によって求め、その求めたロータ回転位置に応じた上記電動モータの制御を行うモータ制御手段と、
上記ステアリングホイールに加えられる操舵トルクを検出し、その検出した操舵トルクに応じた信号を上記モータ制御手段に入力するトルクセンサとを含み、
上記レゾルバは、上記ロータと同軸に設けられた回転体と、この回転体の周囲に配置された励磁巻線、sin出力巻線およびcos出力巻線とを有し、上記励磁巻線へのリファレンス信号の入力に応答して、上記sin出力巻線およびcos出力巻線から、それぞれ上記回転体の回転位置に応じたsin信号およびcos信号を出力するものであり、
上記モータ制御手段は、
上記リファレンス信号を発生する手段と、
上記sin出力巻線から出力されるsin信号およびcos出力巻線から出力されるcos信号を、モータドライバに備えられているスイッチング素子のスイッチングタイミングを避けたタイミングでサンプリングしてsin信号およびcos信号の瞬間値を取得するサンプリング手段と、
このサンプリング手段によって取得されたsin信号およびcos信号の瞬間値に基づいて、上記ロータの回転位置をプログラム処理によって推定する回転位置推定手段と、
この回転位置推定手段によって推定される上記ロータの回転位置の変化に基づいて、上記電動モータから上記ステアリング機構に与えられているトルクの方向を判断する操舵補助方向判断手段と、
この操舵補助方向判断手段によって判断されるトルクの方向と、上記トルクセンサによって検出される操舵トルクの方向との異同に基づいて、この電動パワーステアリング装置に異常が生じているか否かを判断する異常判断手段と
を含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 上記モータ制御手段は、
少なくとも過去2回の上記ロータの回転位置を記憶する記憶手段と、
上記サンプリング手段によって取得されたsin信号またはcos信号の瞬間値の少なくとも一方が予め定めるデータ範囲外である場合に、上記少なくとも過去2回の上記ロータの回転位置に基づいて、現在の上記ロータの回転位置をプログラム処理によって推定する異常時回転位置推定手段とをさらに含み、
上記操舵補助方向判断手段は、上記回転位置推定手段および/または上記異常時回転位置推定手段によって推定される上記ロータの回転位置の変化に基づいて、上記電動モータから上記ステアリング機構に与えられているトルクの方向を判断するものであることを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
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