JP4166141B2 - Electric power steering device - Google Patents
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この発明は、最大舵角位置でさらにハンドルを回そうとした場合(以下「ロックエンド保舵時」という)や、操舵輪の転舵が拘束されている状態でハンドルを回そうとした場合(以下「転舵拘束保舵時」という)など、パワーアシスト用の電動モータの回転が止まっているときに生じる電動モータの過熱や、消費電力のロスなどを防止する電動パワーステアリング装置に関する。 In the present invention, when the steering wheel is further rotated at the maximum rudder angle position (hereinafter referred to as “lock-end steering”), or when the steering wheel is turned in a state where steering of the steered wheels is restricted ( The present invention relates to an electric power steering device that prevents overheating of the electric motor or loss of power consumption that occurs when the rotation of the electric motor for power assist is stopped (hereinafter referred to as “when steering restraint is maintained”).
図8に示した従来のパワーステアリング装置は、三相交流のブラシレスの電動モータ1に、ブリッジ回路2を接続している。このブリッジ回路2は、U相のFET10,11と、V相のFET12,13と、W相のFET14,15とを備え、これらFET10〜15をオンオフ制御することによって、パワーアシスト用の電動モータ1に所定の制御電流を供給するようにしている。
The conventional power steering apparatus shown in FIG. 8 has a
上記ブリッジ回路2には、PWM駆動回路3と電源4とを接続し、上記PWM駆動回路3には、デューティー比制御手段16を接続している。
上記PWM駆動回路3は、デューティー比制御手段16から所定の信号が入力されると、その入力信号に応じたデューティー比のPWM駆動信号を生成し、その信号をブリッジ回路2に出力する。ブリッジ回路2は、入力されたPWM駆動信号に基づいて上記FET10〜15のオンオフを制御し、電動モータ1に供給する制御電流を特定する。そして、このブリッジ回路2から出力される制御電流に基づいて、電動モータ1が所定のアシスト力を発揮する。
A
When a predetermined signal is input from the duty ratio control means 16, the
上記デューティー比制御手段16には、電動モータ1の回転角度を検出する角度センサ9と、電流センサ7a,7bとを接続している。そして、上記角度センサ9によって検出した回転角度と、電流センサ7a,7bによって検出した電流値とを、デューティー比制御手段16に入力するようにしている。
また、上記デューティー比制御手段16には、リミッタ電流を記憶した第2制御手段8を接続し、この第2制御手段8を介して第1制御手段5を接続している。そして、この第1制御手段5には、操舵トルクを検出するトルクセンサ6を接続している。
The duty ratio control means 16 is connected to an
The duty ratio control means 16 is connected to the second control means 8 storing the limiter current, and the first control means 5 is connected via the second control means 8. The first control means 5 is connected to a
上記第1制御手段5は、トルクセンサ6によって検出した操舵トルクの値に応じた指令電流値を特定する。そして、この指令電流値が、第2制御手段8に記憶されているリミッタ電流以下である場合には、上記特定した指令電流値をそのままデューティー比制御手段16に出力する。一方、特定した指令電流値がリミッタ電流より大きい場合には、このリミッタ電流に指令電流値を制限して、デューティー比制御手段16に出力する。このようにして、第2制御手段8から指令電流値が入力されたデューティー比制御手段16は、その指令電流値を実現するPWM駆動信号を生成して、その信号をPWM駆動回路3に出力する。
The first control means 5 specifies a command current value corresponding to the value of the steering torque detected by the
ただし、上記デューティー比制御手段16は、電流センサ7a,7bによって検出した制御電流が所定の値以上であり、かつ、角度センサ9の検出値から演算して求めた電動モータ1の回転速度がほぼ0であると判定した場合には、制御電流を減らす方向にPWM駆動信号を制御するようにしている。このように制御電流を減らす理由を以下に説明する。
However, the duty ratio control means 16 is such that the control current detected by the current sensors 7a and 7b is not less than a predetermined value, and the rotational speed of the electric motor 1 obtained by calculation from the detected value of the
電動パワーステアリング装置においては、上記ロックエンド保舵時や、上記転舵拘束保舵時に、操舵輪の転舵が規制されているために、操舵トルクも大きくなるが、このとき検出される操舵トルクに基づいて、そのまま大電流を電動モータ1に出力してしまうと、電動モータ1が発熱したり、大きなエネルギーロスが生じるといった不都合がある。 In the electric power steering device, the steering torque is increased because the steering of the steered wheels is restricted during the lock-end steering and the steering restraint steering, and the steering torque detected at this time is increased. If a large current is directly output to the electric motor 1 based on the above, there is a disadvantage that the electric motor 1 generates heat or a large energy loss occurs.
また、上記ロックエンド保舵時や、転舵拘束保舵時には、電動モータ1の回転が規制されているために、ブリッジ回路2に大電流が供給される場合があり、この場合いは、ブリッジ回路2が発熱して、FETの製品寿命が短くなるという不都合もある。以下には、電動モータ1の回転が規制されているときの、ブリッジ回路2の作動を説明する。
Further, at the time of lock end steering or steering restraint holding, rotation of the electric motor 1 is restricted, so that a large current may be supplied to the
ブリッジ回路2は、上記したように、U相のFET10,11と、V相のFET12,13と、W相のFET14,15とによって構成されているが、これら各相のFETは、電動モータ1の回転角度に応じて、120°づつ位相をずらした状態でサイン波の電流値を出力する。
As described above, the
そして、電動モータ1の回転が規制された位置が、いずれかの相の指令電流のピークの位置にある場合には、その相においては、最大電流値が出力され続けることになる。このように最大電流値が出力され続けるということは、その分、消費エネルギーが大きくなる。また、最大電流値が出力されることによってFETも発熱するので、そのFETの製品寿命も短くなってしまう。 When the position where the rotation of the electric motor 1 is restricted is at the peak position of the command current of any phase, the maximum current value is continuously output in that phase. The fact that the maximum current value continues to be output in this way increases the energy consumption accordingly. Further, since the FET also generates heat when the maximum current value is output, the product life of the FET is shortened.
特に、電動モータがブラシレスタイプの場合には、非常に大きな電流が出力されるので、上記不都合を顕著になる。すなわち、ブラシレスタイプの電動モータは、その回転が規制されているとき、ブリッジ回路2におけるハイサイド側のFET群a又はロアーサイド側のFET群bのいずれか一方にのみ電流を供給する。そのため、電流値がピークの状態で、電動モータの回転が規制されている場合には、最大消費電力P1が次式のようになる。
P1=I2×R=(21/2×A)2×R=2A2R(RはFETの抵抗)
上記式P1において、電流Aにルート2をかけあわせているのは、実行値を求めているからである。
In particular, when the electric motor is a brushless type, a very large current is output, so that the above inconvenience becomes remarkable. That is, the brushless type electric motor supplies current only to either the high-side FET group a or the lower-side FET group b in the
P1 = I 2 × R = (2 1/2 × A) 2 × R = 2A 2 R (R is the resistance of the FET)
The reason why the current A is multiplied by the
一方、ブラシレスタイプの電動モータ1が回転している場合、電流は、ブリッジ回路2のハイサイド側のFET群aと、ロアーサイド側のFET群bとに交互に供給される。そのため、消費電力P2は次式のようになる。
P2=I2×R=(A/2)2×R=A2R/4(RはFETの抵抗)
上記式P2において、電流Aに(1/2)をかけあわせているのは、電流が、ハイサイド側のFET群aとロアーサイド側のFET群bとに交互に流れるからである。
On the other hand, when the brushless type electric motor 1 is rotating, current is alternately supplied to the high-side FET group a and the lower-side FET group b of the
P2 = I 2 × R = (A / 2) 2 × R = A 2 R / 4 (R is the resistance of the FET)
The reason why the current A is multiplied by (1/2) in the formula P2 is that the current flows alternately to the FET group a on the high side and the FET group b on the lower side.
そして、上記消費電力P1と消費電力P2とを比較すると、
P2/P1=2A2R/(A2R/4R)=8
となり、電動モータ1の回転が規制されているときの最大消費電力P1は、電動モータが回転している時の消費電力P2の8倍にもなる。
そのため、電動モータ1がブラシレスタイプの場合には、ロックエンド保舵時や転舵輪拘束保舵時に、ブリッジ回路2や電動モータ1に非常に大きな負担がかかるおそれがあった。
And when the power consumption P1 and the power consumption P2 are compared,
P2 / P1 = 2A 2 R / (A 2 R / 4R) = 8
Thus, the maximum power consumption P1 when the rotation of the electric motor 1 is restricted is eight times the power consumption P2 when the electric motor is rotating.
Therefore, when the electric motor 1 is a brushless type, the
そこで、上記従来の装置では、電動モータ1に供給する電流値が所定の値以上であって、しかも、電動モータ1の回転速度がほぼ0である場合に、過負荷状態と判定し、電動モータ1への供給電流を減らすようにしている。このように供給電流を減らすことによって、ブリッジ回路2や電動モータ1に、大きな負担がかかることを防止するようにしている。
Therefore, in the above-described conventional apparatus, when the current value supplied to the electric motor 1 is equal to or greater than a predetermined value and the rotation speed of the electric motor 1 is substantially 0, it is determined that the motor is overloaded, and the electric motor The supply current to 1 is reduced. By reducing the supply current in this way, it is possible to prevent the
上記従来の装置では、電動モータ1に供給する電流値が所定の値以上であり、かつ、電動モータ1の回転速度がほぼ0である場合に、過負荷状態と判定しているが、この過負荷状態というのは、ロックエンド保舵時や転舵拘束保舵時以外にも生じることがある。例えば、重い荷物を載せて、ほぼ一定の曲率のカーブを走行しているような場合(以下、「大荷重旋回走行時」という)には、車重の増加にともなって操舵トルクも大きくなるために、この操舵トルクに基づく電流指令値も大きくなる。 In the above-described conventional apparatus, when the current value supplied to the electric motor 1 is equal to or greater than a predetermined value and the rotation speed of the electric motor 1 is almost zero, the overload state is determined. The load state may occur at times other than lock end steering and steering restraint holding. For example, when a heavy load is loaded and the vehicle is traveling on a curve with a substantially constant curvature (hereinafter referred to as “when driving with heavy load”), the steering torque increases as the vehicle weight increases. In addition, the current command value based on this steering torque also increases.
しかしながら、この大荷重旋回走行時には、微少角度の範囲ではあるが、ハンドルを小刻みに動かしていることが多く、それに応じて電動モータ1も回転するために、その回転速度は0にはならない。そのため、従来の装置では、この大荷重旋回走行時を、過負荷状態と判定することができない。 However, at the time of this heavy load turning, the handle is often moved in small increments, and the electric motor 1 also rotates accordingly, so that the rotation speed does not become zero. Therefore, in the conventional apparatus, it is not possible to determine that this heavy load turning is an overload state.
つまり、従来の装置では、過負荷状態が生じていても、過負荷状態と判定することができない場合があり、その場合に、大電流が電動モータに供給され続けることによって、ブリッジ回路2や電動モータ1が過熱したり、消費電力の無駄が生じるという問題があった。
この発明の目的は、過負荷状態を確実に検出することができる電動パワーステアリング装置を提供することである。
That is, in the conventional apparatus, even if an overload condition occurs, it may not be determined as an overload condition. In this case, a large current is continuously supplied to the electric motor. There have been problems that the motor 1 is overheated and wastes power consumption.
An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can reliably detect an overload condition.
第1の発明は、操舵トルク、電動モータの回転角度及び電動モータの回転速度などの操舵条件を検出する操舵条件検出手段と、この操舵条件検出手段によって検出した操舵トルクなどの操舵条件に応じて指令電流値を特定する第1制御手段と、この第1制御手段によって特定した指令電流値を、リミッタ電流に基づいて制限する第2制御手段と、この第2制御手段から出力された指令電流値に基づいてPWM駆動信号を出力するPWM駆動回路と、複数のFETによって構成されるとともに、上記PWM駆動回路からのPWM駆動信号によって作動するブリッジ回路と、このブリッジ回路から出力される制御電流によって作動する電動モータとを備え、上記第2制御手段には、記憶部と演算部と判定部とを有するリミッタ電流調節手段を接続し、このリミッタ電流調節手段の演算部は、上記指令電流値の設定時間当たりの平均である指令電流平均値を演算し、かつ、操舵条件検出手段によって検出または算出した電動モータの回転速度を積分して角度変化量を求める一方、上記判定部は、上記指令電流平均値が記憶部に記憶した設定電流値以上であり、かつ、上記角度変化量が記憶部に記憶した設定角度以下であると判定したときに、上記演算部が、リミッタ電流を減少させることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a steering condition detecting means for detecting a steering condition such as a steering torque, a rotation angle of the electric motor and a rotation speed of the electric motor, and a steering condition such as a steering torque detected by the steering condition detecting means. First control means for specifying the command current value, second control means for limiting the command current value specified by the first control means based on the limiter current, and the command current value output from the second control means A PWM drive circuit that outputs a PWM drive signal based on the above, a plurality of FETs, a bridge circuit that operates according to a PWM drive signal from the PWM drive circuit, and a control current that is output from the bridge circuit And a limiter current adjusting unit having a storage unit, a calculation unit, and a determination unit is connected to the second control unit. The calculation unit of the limiter current adjusting unit calculates a command current average value that is an average per set time of the command current value, and integrates the rotation speed of the electric motor detected or calculated by the steering condition detection unit. The determination unit determines that the command current average value is equal to or greater than the set current value stored in the storage unit, and the angle change amount is equal to or less than the set angle stored in the storage unit. In this case, the calculation unit reduces the limiter current.
第2の発明は、上記第1の発明を前提にしつつ、電動モータのリミッタ電流の下限値を設定するとともに、この下限値までリミッタ電流を減少させている状態において、演算部が算出した設定時間当たりの操舵トルク変化量が、記憶部に記憶した設定トルク変化量以上であると判定部が判定したときに、演算部が、リミッタ電流を増加させることを特徴とする。 The second invention sets the lower limit value of the limiter current of the electric motor while setting the lower limit value of the electric motor to the lower limit value, and the set time calculated by the calculation unit on the premise of the first invention. When the determination unit determines that the winning steering torque change amount is equal to or larger than the set torque change amount stored in the storage unit, the calculation unit increases the limiter current.
第3の発明は、上記第1又は第2の発明を前提にしつつ、演算部は、リミッタ電流を減少又は増加させるときに、リミッタ電流を段階的に減少または増加させることを特徴とする。 The third invention is characterized in that the calculation unit reduces or increases the limiter current step by step when the limiter current is decreased or increased, based on the first or second invention.
第1の発明によれば、判定部が、指令電流平均値が記憶部に記憶した設定電流値以上であり、かつ、上記角度変化量が記憶部に記憶した設定角度以下であると判定したときに、上記演算部がリミッタ電流を減少させる構成にしたので、ハンドルをわずかに動かしている場合であっても、それが微少角度範囲ある限り、制御電流を減少させることができる。つまり、この第1の発明によれば、過負荷状態をより正確に検出することができ、電動モータの過熱や、消費電力のロスを確実に防止することができる。 According to the first invention, when the determination unit determines that the command current average value is equal to or greater than the set current value stored in the storage unit, and the angle change amount is equal to or less than the set angle stored in the storage unit. In addition, since the arithmetic unit is configured to reduce the limiter current, the control current can be reduced as long as the steering wheel is slightly moved as long as it is within a minute angle range. That is, according to the first aspect of the present invention, the overload state can be detected more accurately, and overheating of the electric motor and loss of power consumption can be reliably prevented.
第2の発明によれば、電動モータの制御電流を下限値まで減少させている状態において、操舵トルクの変化量が、記憶部に記憶した設定トルク変化量以上と判定部が判定したときに、演算部が、リミッタ電流を増加させる構成にしたので、過負荷状態からさらにハンドルを切り込むような場合には、素早くアシスト力を増すことができ、アシスト力不足を回避することができる。 According to the second invention, in a state where the control current of the electric motor is decreased to the lower limit value, when the determination unit determines that the change amount of the steering torque is equal to or greater than the set torque change amount stored in the storage unit, Since the calculation unit is configured to increase the limiter current, when the steering wheel is further cut from an overload state, the assist force can be quickly increased, and insufficient assist force can be avoided.
第3の発明によれば、演算部は、リミッタ電流を減少又は増加させるときに、リミッタ電流を段階的に減少または増加させるので、急激なアシスト力の変化を防止することができる。したがって、ドライバーに違和感を与えることがない。 According to the third aspect of the present invention, when the limiter current is decreased or increased, the calculation unit decreases or increases the limiter current stepwise, so that a sudden change in assist force can be prevented. Therefore, the driver does not feel uncomfortable.
図1〜図7に示すこの発明の一実施形態を示すが、従来と同じ構成要素については同じ符号を付して説明する。
図1に示すように、三相交流のブラシレスの電動モータ1には、ブリッジ回路2を接続している。このブリッジ回路2は、U相のFET10,11と、V相のFET12,13と、W相のFET14,15とを有し、これらFET10〜15をオンオフ制御することによって、電動モータ1に所定の制御電流を供給するようにしている。
An embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 7 is shown, but the same constituent elements as those in the prior art will be described with the same reference numerals.
As shown in FIG. 1, a
上記ブリッジ回路2には、PWM駆動回路3と電源4とを接続し、上記PWM駆動回路3には、デューティー比制御手段16を接続している。
上記PWM駆動回路3は、デューティー比制御手段16から所定の信号が入力されると、その入力信号に応じたデューティー比のPWM駆動信号を生成し、その信号をブリッジ回路2に出力する。ブリッジ回路2は、入力されたPWM駆動信号に基づいて、上記FET10〜15のオンオフを制御し、電動モータ1に供給する制御電流を特定する。そして、このブリッジ回路2から出力される制御電流に基づいて、電動モータ1が所定のアシスト力を発揮する。
A
When a predetermined signal is input from the duty ratio control means 16, the
上記デューティー比制御手段16には、電動モータ1の回転角度を検出する角度センサ9と、電流センサ7a,7bとを接続している。そして、上記角度センサ9によって検出した回転角度と、電流センサ7a,7bによって検出した電流値とを、デューティー比制御手段16に入力するようにしている。
また、上記デューティー比制御手段16には、リミッタ電流を設定する第2制御手段8を接続し、この第2制御手段8を介して第1制御手段5を接続している。そして、この第1制御手段5には、操舵トルクを検出するトルクセンサ6を接続している。
The duty ratio control means 16 is connected to an
The duty ratio control means 16 is connected to a second control means 8 for setting a limiter current, and the first control means 5 is connected via the second control means 8. The first control means 5 is connected to a
上記第1制御手段5は、トルクセンサ6によって検出した操舵トルクの値に応じた指令電流値を特定する。そして、この指令電流値が、第2制御手段8において設定されているリミッタ電流以下である場合には、上記特定した指令電流値をそのままデューティー比制御手段16に出力する。一方、特定した指令電流値がリミッタ電流より大きい場合には、このリミッタ電流に指令電流値を制限して、デューティー比制御手段16に出力する。このようにして、第2制御手段8から指令電流値が入力されたデューティー比制御手段16は、その指令電流値を実現するPWM駆動信号を生成して、その信号をPWM駆動回路3に出力する。
The first control means 5 specifies a command current value corresponding to the value of the steering torque detected by the
上記第2制御手段8には、リミッタ電流調節手段17を接続している。このリミッタ電流調節手段17は、リミッタ電流を可変に制御するためのものであり、入力部20、演算部21、判定部22、記憶部23、及び出力部24を備えている。
上記入力部20には、第1制御手段5と、トルクセンサ6と、電動モータ1の回転角度を検出する角度センサ9とを接続している。
A limiter current adjusting means 17 is connected to the second control means 8. The limiter current adjusting means 17 is for variably controlling the limiter current, and includes an
The
上記演算部21は、入力部20を介して第1制御手段5によって特定された指令電流値が入力されると、この指令電流値の設定時間当たりの平均値を求める(以下「指令電流平均値」という)。また、この演算部21は、角度センサ9によって検出した角度を微分することによって、電動モータ1の回転速度を求めるとともに、この電動モータ1の回転速度を設定時間で積分することによって、電動モータ1の角度変化量を求めるようにしている。
When the command current value specified by the first control means 5 is input via the
一方、上記記憶部23には、設定電流値、設定角度、設定トルク変化量、リミッタ電流、設定値、下限値、上限値等を記憶しているが、これらの値については後で詳しく説明する。
なお、上記トルクセンサ6及び角度センサ9が、この発明の操舵条件検出手段に相当するものである。
On the other hand, the
The
次に、上記リミッタ電流調節手段17の作用を、図2〜図5のフローに基づいて説明する。
上記リミッタ電流調節手段17の入力部20に、第1制御手段5によって特定された指令電流値が入力されると、演算部21が、この指令電流値の設定時間当たりの平均値を求める(以下「指令電流平均値」という)。そして、この指令電流平均値が、記憶部23に記憶した「設定電流値」以上であるか否かを、判定部22が判定する(ステップ1)。
Next, the operation of the limiter current adjusting means 17 will be described based on the flow of FIGS.
When the command current value specified by the
上記「設定電流値」とは、図6に示すように、例えばU相の電流値の出力が、90°をピークとするサイン波を描いている場合に、そのピークの90°を境にして左右45°の範囲、すなわち45°〜135°までの90°の範囲内における指令値のことをいう。この角度45°〜135°の範囲では、出力される電流値が大きいために、電動モータ1側には大電流が出力される。このように大電流が出力される電流値を、設定電流値としている。 As shown in FIG. 6, the “set current value” refers to, for example, when the output of the current value of the U phase draws a sine wave with a peak at 90 °, with the peak at 90 ° as a boundary. This is a command value within a 45 ° range, that is, a 90 ° range from 45 ° to 135 °. In this angle range of 45 ° to 135 °, since the output current value is large, a large current is output to the electric motor 1 side. The current value at which a large current is output in this way is set as the set current value.
また、この実施形態では、設定電流値を角度45°〜135°の範囲に設定しているが、ピークの90°を境にして左右30°の範囲、すなわち角度60°〜120°の範囲に設定電流値を設定してもよい。つまり、設定電流値は、出力される電流値との関係において、任意に決めることができる。 In this embodiment, the set current value is set in the range of 45 ° to 135 °, but in the range of 30 ° on the left and right of the peak 90 °, that is, in the range of 60 ° to 120 °. A set current value may be set. That is, the set current value can be arbitrarily determined in relation to the output current value.
上記ステップ1において、指令電流平均値が、設定電流値以上であると判定部22が判定した場合には、ステップ2に進み、このステップ2において、角度変化量の絶対値が、設定角度以下であるか否かを判定部22が判定する。
上記「角度変化量」とは、電動モータ1の回転速度を設定時間内で積分した値のことであり、この「角度変化量」は、角度センサ9の検出信号に基づいて上記演算部21が算出するようにしている。例えば、大荷重旋回走行中に、ハンドルを左右に小刻みに動かしている場合、それに応じて電動モータ1も回転するが、このときの状態を、図7は示している。このグラフは、横軸を時間とし、縦軸を電動モータ1の回転速度としたものであり、右方向の回転速度をプラス側とし、左方向の回転速度をマイナス側としている。
When the
The “angle change amount” is a value obtained by integrating the rotation speed of the electric motor 1 within a set time. This “angle change amount” is calculated by the calculation unit 21 based on a detection signal of the
電動モータ1の回転速度を設定時間で積分すると、図7中、斜線で示した面積が求められるが、この面積というのは、設定時間内に電動モータ1がどれくらいの角度、回転したかを示している。そして、右回転方向の面積をプラスとし、左回転方向の面積をマイナスとして、これら両方の面積を合計すると、その合計値が設定時間内における角度の変化量となる。このようにして求めた角度の変化量が所定の値よりも小さい場合には、電動モータ1がほぼ一定の位置に留まっていると判定部22が推測するようにしている。なぜなら、電動モータ1がほぼ一定の位置に留まっている場合というのは、ある位置を境にして、左右に小刻みに電動モータ1が動いている場合であり、このような場合には、上記プラス側の面積とマイナス側の面積とがほぼ等しくなるので、これらプラス側の面積とマイナス側の面積とを合計値である変化量も小さくなるからである。
When the rotation speed of the electric motor 1 is integrated with the set time, the area shown by hatching in FIG. 7 is obtained. This area indicates how much the electric motor 1 has rotated within the set time. ing. Then, when the area in the right rotation direction is plus and the area in the left rotation direction is minus, and the both areas are summed, the total value becomes the change amount of the angle within the set time. When the amount of change in the angle thus obtained is smaller than a predetermined value, the
一方、上記角度変化量が大きくなると、電動モータ1も大きく回転している状態にあると推測することができる。なぜなら、電動モータ1が大きく回転している場合には、電動モータ1が、右方向または左方向のいずれか一方に大きく回転している場合であり、このような場合には、プラス側の面積とマイナス側の面積とが大きく相違するため、これらプラス側の面積とマイナス側の面積との合計値である上記角度変化量も大きくなるからである。 On the other hand, when the amount of change in the angle increases, it can be estimated that the electric motor 1 is also rotating significantly. This is because the case where the electric motor 1 is greatly rotated is the case where the electric motor 1 is largely rotated in either the right direction or the left direction. In such a case, the area on the plus side is This is because the area on the minus side is significantly different from the area on the minus side, and the amount of change in angle, which is the total value of the area on the plus side and the area on the minus side, also increases.
上記したように、この実施形態では、電動モータの角度変化量の大小に基づいて、電動モータ1の状態を判定するようにしている。このようにすれば、たとえ電動モータ1が動いていたとしても、そのときの状態が、ある位置を境にして左右に小刻みに動いているのか否かを判定することができる。そして、ある位置を境にして、電動モータ1が左右に小刻みに動いている場合には、この電動モータ1が止まっていると見なすようにしている。電動モータ1が止まっていると見なすことによって、上記図6で示した角度45°〜135°の範囲、すなわち、大電流を出力する範囲に、電動モータ1が留まっていると見なすようにしている。 As described above, in this embodiment, the state of the electric motor 1 is determined based on the magnitude of the angle change amount of the electric motor. In this way, even if the electric motor 1 is moving, it can be determined whether the state at that time is moving little by little from side to side with respect to a certain position. Then, when the electric motor 1 is moving little by little from side to side at a certain position, it is assumed that the electric motor 1 is stopped. By considering that the electric motor 1 is stopped, it is assumed that the electric motor 1 remains in the range of the angle of 45 ° to 135 ° shown in FIG. 6, that is, the range in which a large current is output. .
これに対して角度変化量が大きい場合、例えば角度変化量が90度以上の場合には、電動モータ1が回転していると見なすようにしている。電動モータ1が回転していると見なすことによって、電動モータ1が大電流を出力する角度45°〜135°のエリア外に移動したと見なすようにしている。 On the other hand, when the angle change amount is large, for example, when the angle change amount is 90 degrees or more, the electric motor 1 is regarded as rotating. By assuming that the electric motor 1 is rotating, it is assumed that the electric motor 1 has moved out of the area of an angle of 45 ° to 135 ° that outputs a large current.
上記ステップ2において、演算部21が算出した角度変化量の絶対値が、設定角度よりも小さいと判定部22が判定した場合には、ステップ3に進み、演算部21がパワーダウン処理を行う。このパワーダウン処理は、図3に示すように、ステップ100において、リミッタ電流Rを特定する。このリミッタ電流Rは、パワーダウン処理に入った時点のリミッタ電流から一定の減少値G1(例えば5Arms)を差し引いた値である。
In
リミッタ電流Rを特定したら、ステップ101に進み、特定したリミッタ電流Rが設定値(例えば50Arms)以下であるか否かを判定部22が判定する。
そして、このステップ101において、リミッタ電流Rが設定値よりも大きいと判定した場合には、ステップ4に進む。
When the limiter current R is specified, the process proceeds to step 101, where the
If it is determined in step 101 that the limiter current R is larger than the set value, the process proceeds to step 4.
一方、ステップ101において、リミッタ電流Rが設定値以下と判定された場合には、ステップ102に進む。そして、このステップ102において、リミッタ電流Rを下限値である50Armsに維持する。その後、ステップ4に進む。
なお、電流値を下限値(50Arms)に維持するのは、この下限値よりも電流値を下げてしまうと、電動モータ1の出力が低下して、必要とするアシスト力が得られなくなるという不都合を防止するためである。
On the other hand, if it is determined in step 101 that the limiter current R is equal to or less than the set value, the process proceeds to step 102. In step 102, the limiter current R is maintained at 50 Arms which is the lower limit value. Then, it progresses to step 4.
The reason why the current value is maintained at the lower limit value (50 Arms) is that the output of the electric motor 1 decreases and the required assist force cannot be obtained if the current value is lowered below the lower limit value. It is for preventing.
上記ステップ4では、パワーダウン処理後のリミッタ電流Rが、記憶部23に記憶した下限値(50Arms)に達しているか否かを、判定部22によって判定する。そして、リミッタ電流Rが下限値(50Arms)でない場合、すなわち下限値に達していない場合にはステップ1に戻る。そして、上記と同様に、ステップ1及びステップ2でYESと判定された場合には、ステップ4に進み、そこで再びパワーダウン処理を行う。つまり、パワーダウン処理によって電流値を減らす場合、一定の減少値G1分ずつ電流値を下げるようにしている。電流値を急激に下げると、その電流値に基づくアシスト力も急激に減少するため、ドライバーに違和感を与えるからである。
In
一方、上記ステップ4で、リミッタ電流Rが下限値に達している場合にはステップ5に進む。
このステップ5では、演算部21が、トルクセンサ9の検出信号に基づいて、設定時間当たりの操舵トルク変化量を求める。そして、判定部22において、この操舵トルク変化量の絶対値が、記憶部23に記憶した設定トルク変化量以上であるか否かを判定する。そして、操舵トルク変化量が、設定トルク変化量以上である場合には、ステップ6に進み、そこでパワーアップ処理Aを行う。パワーアップ処理Aを行うのは、上記パワーダウン処理によって電流値を下限値まで下げた状態から、ハンドルを切り込むような場合に、電動モータ1のアシスト力が不足するおそれがあるからである。
On the other hand, if the limiter current R has reached the lower limit value in
In
すなわち、上記パワーダウン処理では、大電流が継続的に出力されることを防ぐために、電流指令値を下限値(50Arms)まで下げるようにしているが、この下限状態でハンドルを切り込むと、出力可能なアシスト力が低くなっているために、アシスト力不足が生じ、ドライバーに負担がかかるというそおそれがある。 That is, in the power-down process, the current command value is lowered to the lower limit value (50 Arms) in order to prevent a large current from being continuously output. Since the assist force is low, there is a risk that the assist force is insufficient and the driver is burdened.
そこで、上記ステップ5において、設定した時間当たりの操舵トルク変化量が、設定トルク以上であると判定した場合には、ステップ6に進み、演算部21がパワーアップ処理Aを行い、リミッタ電流Rを増やすようにしている。
このパワーアップ処理Aを具体的に説明すると、図4に示すように、ステップ200で、リミッタ電流Rを特定する。このリミッタ電流Rは、パワーアップ処理Aに入る時点のリミッタ電流すなわち上記ステップ3において減少させたリミッタ電流Rに、一定の加算値G2を加えた値となる。
Therefore, if it is determined in
The power-up process A will be specifically described. As shown in FIG. 4, the limiter current R is specified at step 200. The limiter current R is a value obtained by adding a constant addition value G2 to the limiter current at the time of entering the power-up process A, that is, the limiter current R decreased in
このようにしてリミッタ電流Rを特定したら、ステップ201に進み、リミッタ電流Rが設定値(例えば65Arms)以上であるか否かを判定部22が判定する。そして、このステップ201において、リミッタ電流Rが設定値である65Armsよりも小さいと判定された場合には、ステップ7に進む。
When the limiter current R is specified in this way, the process proceeds to step 201, where the
一方、上記ステップ201において、リミッタ電流Rが65Arms以上と判定された場合には、ステップ202に進む。そして、このステップ202において、リミッタ電流を上限値65Armsに維持し、ステップ7に進む。リミッタ電流Rを上限値に保つのは、このパワーアップ処理Aにおいては、ハンドルを切り込むときのアシスト力不足を回避するだけの出力が発揮できれば足りるからである。 On the other hand, if it is determined in step 201 that the limiter current R is 65 Arms or more, the process proceeds to step 202. In step 202, the limiter current is maintained at the upper limit of 65 Arms, and the process proceeds to step 7. The reason why the limiter current R is kept at the upper limit value is that it is sufficient in the power-up process A if it is possible to produce an output sufficient to avoid an insufficient assist force when the steering wheel is turned.
上記ステップ7では、パワーアップ処理A後のリミッタ電流Rが、上限値(65Arms)であるか否かを判定部22が判定する。そして、リミッタ電流Rが上限値に達している場合には、ステップ1に戻るが、リミッタ電流Rが上限値に達していない場合には、上記ステップ6に戻る。そして、このステップ6で、再びパワーアップ処理Aを行い、上記加算値G2の分だけ、リミッタ電流Rを増やすようにしている。
つまり、パワーアップ処理Aにおいて、リミッタ電流Rを増やす場合にも、徐々に電流値を増やすことによって、アシスト力が急激に変化することを防止している。
In
That is, in the power-up process A, even when the limiter current R is increased, the assist force is prevented from changing abruptly by gradually increasing the current value.
ところで、前記従来の装置では、電動モータ1の回転速度に基づいて、供給電流を制御していたが、電動モータ1というのは、トルクセンサ6によって検出された操舵トルクに基づいて作動するため、操舵トルクが入力された時点、すなわち、ハンドルを回してトーションバをねじった時点では、電動モータ1は回転しない。そのため、電動モータ1の回転速度に基づいて供給電流を制御する従来の装置では、供給電流を減少させた状態から通常の状態に復帰させるときに応答遅れが生じて、操舵フィーリングが悪くなるという問題があった。
By the way, in the said conventional apparatus, although supply current was controlled based on the rotational speed of the electric motor 1, since the electric motor 1 operate | moves based on the steering torque detected by the
これに対して上記実施形態では、操舵トルクに基づいて供給電流を増やすようにしているので、電動モータ1が回転するまでにかかる時間分だけ応答性が向上し、操舵フィーリングの悪化を防止することができる。 On the other hand, in the above embodiment, the supply current is increased based on the steering torque. Therefore, the responsiveness is improved by the time taken until the electric motor 1 rotates, and the deterioration of the steering feeling is prevented. be able to.
一方、上記ステップ1において、判定部22が平均電流指令値の絶対値が設定電流指令値未満と判定した場合や、ステップ2において、判定部22が角度変化量の絶対値が、設定角度よりも大きいと判定した場合には、ステップ8に進み、演算部21においてパワーアップ処理Bが行われる。
このパワーアップ処理Bでは、このパワーアップ処理Bに入る時点のリミッタ電流を増加させる。すなわち、図5に示すように、ステップ300において、リミッタ電流Rを特定する。このリミッタ電流Rとは、パワーアップ処理Bに入る直前のリミッタ電流に、一定の加算値G3(例えば6Arms)を加算した値である。
On the other hand, when the
In this power-up process B, the limiter current at the time of entering this power-up process B is increased. That is, as shown in FIG. 5, in step 300, the limiter current R is specified. The limiter current R is a value obtained by adding a constant addition value G3 (for example, 6 Arms) to the limiter current immediately before entering the power-up process B.
リミッタ電流Rを特定したら、ステップ301に進み、このリミッタ電流Rが設定値(例えば80Arms)以上であるか否かを判定部22が判定する。
そして、このステップ301において、リミッタ電流Rが設定値よりも小さいと判定した場合には、ステップ9に進む。
When the limiter current R is specified, the process proceeds to step 301, where the
If it is determined in step 301 that the limiter current R is smaller than the set value, the process proceeds to step 9.
また、上記ステップ301において、リミッタ電流Rが設定値以上と判定された場合には、ステップ302に進む。そして、このステップ302において、リミッタ電流Rを上限値である80Armsに維持し、ステップ1に戻る。
なお、電流値を上限値(80Arms)に維持するのは、この上限値よりも電流値を大きくすると、エネルギーロスが生じるからである。
If it is determined in step 301 that the limiter current R is greater than or equal to the set value, the process proceeds to step 302. In step 302, the limiter current R is maintained at the upper limit of 80 Arms, and the process returns to step 1.
The reason why the current value is maintained at the upper limit value (80 Arms) is that energy loss occurs when the current value is made larger than the upper limit value.
一方、上記ステップ1またはステップ2で、NOと判定された場合にはステップ8に進み、そこで再びパワーアップ処理Bを行う。つまり、パワーアップ処理Bによって電流値を増やす場合においても、一定の加算値G3分ずつ電流値を上げるようにしている。電流値を急激に上げると、その電流値に基づくアシスト力も急激に増加するため、ドライバーに違和感を与えるからである。
On the other hand, if it is determined NO in step 1 or
上記のようにして、リミッタ電流Rを制御しているが、このように制御されるリミッタ電流Rを、所定の間隔でサンプリングして、そのリミッタ電流Rを第2制御部8に出力するようにしている。したがって、第2制御部8では、サンプリングした時点におけるリミッタ電流Rに基づいて、デューティー比制御手段16に出力する電流値を制御することになる。
Although the limiter current R is controlled as described above, the limiter current R controlled in this way is sampled at a predetermined interval, and the limiter current R is output to the
以上の実施形態によれば、指令電流平均値が設定電流指令値以上であって、かつ、電動モータの回転速度の積分値である角度変化量が設定角度以下であるときに、制御手段5が電動モータへの指令値を減少させるようにしている。
したがって、大荷重旋回走行時に、ドライバーがハンドルを左右に小刻みに動かしている場合であっても、その角度変化量が少なければ、過負荷状態と判定できる。つまり、この実施形態によれば、過負荷状態をより正確に検出することができる。そして、このように過負荷状態を正確に判定することによって、電動モータ1に供給する制御電流を減らすようにすれば、電動モータ1の過熱や消費電力の無駄を確実に防止することができる。
According to the above embodiment, when the command current average value is equal to or greater than the set current command value, and the angle change amount that is the integral value of the rotation speed of the electric motor is equal to or less than the set angle, the control means 5 The command value to the electric motor is reduced.
Therefore, even when the driver moves the steering wheel to the left and right during heavy load turning, if the amount of change in angle is small, it can be determined that the vehicle is overloaded. That is, according to this embodiment, the overload state can be detected more accurately. If the control current supplied to the electric motor 1 is reduced by accurately determining the overload state in this way, overheating of the electric motor 1 and waste of power consumption can be reliably prevented.
また、電動モータ1の回転速度の積分値である角度変化量が、設定角度を超えたときに、電動モータ1へ供給する制御電流を、通常の制御状態に復帰させるようにしたので、回転速度を基準に制御していた前記従来例に比べて、パワーダウンした状態から通常の制御状態に復帰させるときの応答遅れが生じにくい。このように応答遅れが生じにくいので、通常の制御状態に復帰するときに、操舵フィーリングが悪くなることを防止できる。
なお、この実施形態では、角度センサ9によって検出した角度を微分することによって、電動モータ1の回転速度を求めているが、角度センサ9の代わりに回転速度センサを用いて、電動モータ1の回転速度を直接求める構成にしてもよい。
Further, since the control current supplied to the electric motor 1 is returned to the normal control state when the amount of change in angle, which is an integral value of the rotational speed of the electric motor 1, exceeds the set angle, the rotational speed is restored. Compared to the above-described conventional example that is controlled based on the above, a response delay is less likely to occur when returning from the power-down state to the normal control state. Since response delay is unlikely to occur in this way, it is possible to prevent the steering feeling from deteriorating when returning to the normal control state.
In this embodiment, the rotational speed of the electric motor 1 is obtained by differentiating the angle detected by the
1 電動モータ
2 ブリッジ回路
3 PWM駆動回路
5 第1制御手段
6 この発明の操舵条件検出手段に相当するトルクセンサ
8 第2制御手段
9 この発明の操舵条件検出手段に相当する角度センサ
10〜15 FET
17 リミッタ電流調節手段
21 演算部
22 判定部
23 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17 Limiter Current Adjusting Means 21
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