JP4348848B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによってステアリングの操舵力を補助する電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、モータのトルクアシストによってステアリングの操舵力を補助する電動式パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと呼ぶ）が実用化されている。
このＥＰＳでは、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、そのトルクセンサの出力値（電圧）に応じてモータに通電する電流指令値を演算している。従って、トルクセンサが断線や短絡等により出力異常を生じると、モータによって不必要なトルクアシストを発生させることになり、操舵安定性を確保できなくなる。
そこで、従来では、図６に示す様に、トルクセンサの出力異常が検出されると、一定時間後に電流指令値（アシスト電流値）を「０Ａ」にし、その後、更に異常状態が継続されると、システムの電気回路を遮断して制御を停止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の制御では、トルクセンサの出力異常が検出された後、制御停止に至る前にセンサ出力が正常に戻ると、電流指令値も「０Ａ」から正常値に復帰する。このため、例えば車両ノイズ等の混入によってトルクセンサの出力異常が生じた場合は、図７に示す様に、異常検出→復帰→異常検出→復帰を繰り返すことになり、ステアリングがハンチングを起こすため、極めて操舵安定性が悪く、運転者に対し不快、且つ不安な操舵フィーリングを与えることになる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、トルクセンサの出力異常が検出された後のステアリングの挙動を安定化させて、ステアリングのハンチングを防止できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明のモータ制御手段は、トルクセンサで検出される操舵トルクに基づいてモータを駆動するための電流指令値を演算する電流指令値演算回路と、この電流指令値演算回路で演算された電流指令値をサンプリングしてホールドするサンプリング回路と、トルクセンサの出力異常を検出するセンサ異常検出回路とを有し、
トルクセンサの出力が正常の時は、サンプリング回路にホールドされた今回の電流指令値に基づいてモータを駆動し、トルクセンサの出力異常が検出された時は、その出力異常が検出される前にサンプリング回路にホールドされた電流指令値に基づいて所定時間だけモータを駆動することを特徴とする。
この構成によれば、例えば車両ノイズの混入によってトルクセンサの出力異常が所定時間の間に繰り返し検出される様な場合でも、ノイズが検出される毎に電流指令値が変動することはなく、ステアリングの挙動を安定化できる。
【０００５】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した電動パワーステアリング装置において、
モータ制御手段は、センサ異常検出回路でトルクセンサの出力異常が所定時間を超えて検出された時は、本システムの制御を停止する。
トルクセンサの出力異常が所定時間を超えて継続する場合は、ノイズの混入等による誤検出ではなく、トルクセンサ自体の故障（例えば断線や短絡等）による出力異常と推定できる。この場合は、本システムの制御を停止することで、ステアリングによる操舵への悪影響を防止できる。
【０００６】
（請求項３の手段）
請求項１に記載した電動パワーステアリング装置において、
モータ制御手段は、センサ異常検出回路でトルクセンサの出力異常が検出された後、その出力異常が所定時間内に回避された時は、前記所定時間経過後に異常時の電流指令値から正常時の電流指令値に切り替えてモータを駆動する。これにより、異常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御から正常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御へ移行できるので、実際の操舵トルクに応じた適切なトルクアシストを行うことができる。
【０００７】
（請求項４の手段）
請求項１〜３に記載した何れかの電動パワーステアリング装置において、
センサ異常検出回路は、トルクセンサの断線または短絡による出力異常、あるいはノイズの混入による出力異常を検出する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は電動パワーステアリング装置の制御系統を示すブロック図であり、図２は電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
本実施例の電動パワーステアリング装置は、図２に示す様に、ステアリング１の操舵によってステアリングシャフト２に発生する操舵トルクを検出するトルクセンサ３、ステアリング１の操舵機構に動力を与えてステアリング１の操舵力を補助するモータ４、及びモータ４の作動を制御するモータ制御手段（後述する）等より構成される。
【０００９】
トルクセンサ３は、操舵トルクを電気信号に変換して検出するもので、例えばポテンショメータによって構成され、ステアリングシャフト２に発生する操舵トルクの大きさに応じて出力電圧が変化する。
モータ制御手段は、図１に示す様に、モータ電流検出回路５、モータ駆動回路６、及びマイクロプロセッサ（以下ＣＰＵ７と呼ぶ）等より構成される。
【００１０】
モータ電流検出回路５は、モータ駆動回路６の低位側に接続された抵抗器（図示しない）の両端の電圧からモータ４に流れる電流を検出し、その電流値に対応した信号をＣＰＵ７にフィードバックする。
モータ駆動回路６は、例えば４個のＦＥＴ（図示しない）で構成されるＨ型のブリッジ回路であり、ＣＰＵ７より出力されるモータ駆動信号に基づいて、モータ４をＰＷＭ駆動する。
【００１１】
ＣＰＵ７は、トルクセンサ３の出力と車速センサ８の出力とに基づいてモータ４を駆動するための電流指令値（アシスト電流値）を演算する電流指令値演算回路７ａと、この電流指令値演算回路７ａで演算された電流指令値をサンプリングしてホールドするサンプリング回路７ｂと、トルクセンサ３の出力異常を検出するセンサ異常検出回路７ｃと、このセンサ異常検出回路７ｃの検出結果に応じてモータ駆動信号を生成する信号発生回路７ｄ等を有している。
【００１２】
次に、モータ駆動信号を出力するＣＰＵ７の処理について説明する。
図３はＣＰＵ７の処理手順を示すフローチャートである。
Step10…トルクセンサ３と車速センサ８から、それぞれトルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力する。
Step20…入力したトルク信号Ｔと車速信号Ｖとに基づいて電流指令値を演算する。
【００１３】
Step30…演算された電流指令値を毎回サンプリングしてホールドする。
Step40…トルクセンサ３の出力が正常か異常かを判定する。この判定でトルクセンサ３の出力が正常の時はStep50へ進み、トルクセンサ３の出力が異常の時はStep80へ進む。
Step50…トルクセンサ３の出力が一定時間正常か否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合（一定時間正常）はStep60へ進み、ＮＯの場合はStep90へ進む。
【００１４】
Step60…モータ駆動信号を生成する。ここでは、サンプリング回路７ｂにサンプリングされた今回（最新）の電流指令値と、モータ電流検出回路５よりフィードバックされる電流値との偏差を求め、その偏差に応じたモータ駆動信号を生成し、Step70へ進む。
Step70…Step60で生成されたモータ駆動信号をモータ駆動回路６へ出力した後、Step10へ戻る。
Step80…トルクセンサ３の出力異常が検出されてから所定時間経過したか否かを判定する。判定結果がＮＯの場合（所定時間経過していない）はStep90へ進み、判定結果がＹＥＳの場合（所定時間経過している）はStep110 へ進む。
【００１５】
Step90…モータ駆動信号を生成する。ここでは、トルクセンサ３の出力異常が検出される前にサンプリング回路７ｂにサンプリングされている前回の電流指令値と、モータ電流検出回路５よりフィードバックされるモータ電流値との偏差を求め、その偏差に応じたモータ駆動信号を生成し、Step100 へ進む。
Step100 …Step90で生成されたモータ駆動信号をモータ駆動回路６へ出力した後、Step10へ戻る。
Step110 …トルクセンサ３の出力異常が検出されてから所定時間経過した場合、つまり、トルクセンサ３の出力異常が所定時間を超えて継続している場合は、本システムの制御を停止する。
【００１６】
（本実施例の効果）
本実施例の電動パワーステアリング装置によれば、トルクセンサ３の出力異常が検出された時に、そのトルクセンサ３の出力異常が検出される前にサンプリング回路７ｂにサンプリングされている前回の電流指令値に基づいてモータ駆動信号を生成し、そのモータ駆動信号によって所定時間モータ４を駆動することができる。この構成によれば、図４に示す様に、例えば車両ノイズの混入によってトルクセンサ３の出力異常が所定時間の間に繰り返し検出される様な場合でも、ノイズが検出される毎に電流指令値が大きく変動することはなく、電流指令値を一定に保つことができるので、ステアリング１の挙動を安定化できる。
【００１７】
また、トルクセンサ３の出力異常が検出された後、その出力異常が所定時間内に回避された時は、最新の電流指令値に切り替えてモータ４を駆動することができる。これにより、異常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御から正常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御へ移行できるので、実際の操舵トルクに応じた適切なトルクアシストを行うことができる。
更に、図５に示す様に、トルクセンサ３の出力異常が所定時間を超えて継続している場合は、ノイズの混入等による誤検出ではなく、トルクセンサ３自体の故障（例えば断線や短絡等）による出力異常と推定できるため、本システムの制御を停止する（アシスト電流値＝０Ａ）ことで、ステアリング１による操舵への悪影響を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の制御系統を示すブロック図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図３】ＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】ノイズ等の混入によりトルクセンサの出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである。
【図５】トルクセンサの故障により出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである。
【図６】トルクセンサの故障により出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである（従来技術）。
【図７】ノイズ等の混入によりトルクセンサの出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである（従来技術）。
【符号の説明】
１ ステアリング
３ トルクセンサ
４ モータ
５ モータ電流検出回路（モータ制御手段）
６ モータ駆動回路（モータ制御手段）
７ ＣＰＵ（モータ制御手段）
７ａ 電流指令値演算回路
７ｂ サンプリング回路
７ｃ センサ異常検出回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによってステアリングの操舵力を補助する電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、モータのトルクアシストによってステアリングの操舵力を補助する電動式パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳと呼ぶ）が実用化されている。
このＥＰＳでは、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクをトルクセンサで検出し、そのトルクセンサの出力値（電圧）に応じてモータに通電する電流指令値を演算している。従って、トルクセンサが断線や短絡等により出力異常を生じると、モータによって不必要なトルクアシストを発生させることになり、操舵安定性を確保できなくなる。
そこで、従来では、図６に示す様に、トルクセンサの出力異常が検出されると、一定時間後に電流指令値（アシスト電流値）を「０Ａ」にし、その後、更に異常状態が継続されると、システムの電気回路を遮断して制御を停止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の制御では、トルクセンサの出力異常が検出された後、制御停止に至る前にセンサ出力が正常に戻ると、電流指令値も「０Ａ」から正常値に復帰する。このため、例えば車両ノイズ等の混入によってトルクセンサの出力異常が生じた場合は、図７に示す様に、異常検出→復帰→異常検出→復帰を繰り返すことになり、ステアリングがハンチングを起こすため、極めて操舵安定性が悪く、運転者に対し不快、且つ不安な操舵フィーリングを与えることになる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、トルクセンサの出力異常が検出された後のステアリングの挙動を安定化させて、ステアリングのハンチングを防止できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明のモータ制御手段は、トルクセンサで検出される操舵トルクに基づいてモータを駆動するための電流指令値を演算する電流指令値演算回路と、この電流指令値演算回路で演算された電流指令値をサンプリングしてホールドするサンプリング回路と、トルクセンサの出力異常を検出するセンサ異常検出回路とを有し、
トルクセンサの出力が正常の時は、サンプリング回路にホールドされた今回の電流指令値に基づいてモータを駆動し、トルクセンサの出力異常が検出された時は、その出力異常が検出される前にサンプリング回路にホールドされた電流指令値に基づいて所定時間だけモータを駆動することを特徴とする。
この構成によれば、例えば車両ノイズの混入によってトルクセンサの出力異常が所定時間の間に繰り返し検出される様な場合でも、ノイズが検出される毎に電流指令値が変動することはなく、ステアリングの挙動を安定化できる。
【０００５】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した電動パワーステアリング装置において、
モータ制御手段は、センサ異常検出回路でトルクセンサの出力異常が所定時間を超えて検出された時は、本システムの制御を停止する。
トルクセンサの出力異常が所定時間を超えて継続する場合は、ノイズの混入等による誤検出ではなく、トルクセンサ自体の故障（例えば断線や短絡等）による出力異常と推定できる。この場合は、本システムの制御を停止することで、ステアリングによる操舵への悪影響を防止できる。
【０００６】
（請求項３の手段）
請求項１に記載した電動パワーステアリング装置において、
モータ制御手段は、センサ異常検出回路でトルクセンサの出力異常が検出された後、その出力異常が所定時間内に回避された時は、前記所定時間経過後に異常時の電流指令値から正常時の電流指令値に切り替えてモータを駆動する。これにより、異常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御から正常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御へ移行できるので、実際の操舵トルクに応じた適切なトルクアシストを行うことができる。
【０００７】
（請求項４の手段）
請求項１〜３に記載した何れかの電動パワーステアリング装置において、
センサ異常検出回路は、トルクセンサの断線または短絡による出力異常、あるいはノイズの混入による出力異常を検出する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は電動パワーステアリング装置の制御系統を示すブロック図であり、図２は電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
本実施例の電動パワーステアリング装置は、図２に示す様に、ステアリング１の操舵によってステアリングシャフト２に発生する操舵トルクを検出するトルクセンサ３、ステアリング１の操舵機構に動力を与えてステアリング１の操舵力を補助するモータ４、及びモータ４の作動を制御するモータ制御手段（後述する）等より構成される。
【０００９】
トルクセンサ３は、操舵トルクを電気信号に変換して検出するもので、例えばポテンショメータによって構成され、ステアリングシャフト２に発生する操舵トルクの大きさに応じて出力電圧が変化する。
モータ制御手段は、図１に示す様に、モータ電流検出回路５、モータ駆動回路６、及びマイクロプロセッサ（以下ＣＰＵ７と呼ぶ）等より構成される。
【００１０】
モータ電流検出回路５は、モータ駆動回路６の低位側に接続された抵抗器（図示しない）の両端の電圧からモータ４に流れる電流を検出し、その電流値に対応した信号をＣＰＵ７にフィードバックする。
モータ駆動回路６は、例えば４個のＦＥＴ（図示しない）で構成されるＨ型のブリッジ回路であり、ＣＰＵ７より出力されるモータ駆動信号に基づいて、モータ４をＰＷＭ駆動する。
【００１１】
ＣＰＵ７は、トルクセンサ３の出力と車速センサ８の出力とに基づいてモータ４を駆動するための電流指令値（アシスト電流値）を演算する電流指令値演算回路７ａと、この電流指令値演算回路７ａで演算された電流指令値をサンプリングしてホールドするサンプリング回路７ｂと、トルクセンサ３の出力異常を検出するセンサ異常検出回路７ｃと、このセンサ異常検出回路７ｃの検出結果に応じてモータ駆動信号を生成する信号発生回路７ｄ等を有している。
【００１２】
次に、モータ駆動信号を出力するＣＰＵ７の処理について説明する。
図３はＣＰＵ７の処理手順を示すフローチャートである。
Step10…トルクセンサ３と車速センサ８から、それぞれトルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力する。
Step20…入力したトルク信号Ｔと車速信号Ｖとに基づいて電流指令値を演算する。
【００１３】
Step30…演算された電流指令値を毎回サンプリングしてホールドする。
Step40…トルクセンサ３の出力が正常か異常かを判定する。この判定でトルクセンサ３の出力が正常の時はStep50へ進み、トルクセンサ３の出力が異常の時はStep80へ進む。
Step50…トルクセンサ３の出力が一定時間正常か否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合（一定時間正常）はStep60へ進み、ＮＯの場合はStep90へ進む。
【００１４】
Step60…モータ駆動信号を生成する。ここでは、サンプリング回路７ｂにサンプリングされた今回（最新）の電流指令値と、モータ電流検出回路５よりフィードバックされる電流値との偏差を求め、その偏差に応じたモータ駆動信号を生成し、Step70へ進む。
Step70…Step60で生成されたモータ駆動信号をモータ駆動回路６へ出力した後、Step10へ戻る。
Step80…トルクセンサ３の出力異常が検出されてから所定時間経過したか否かを判定する。判定結果がＮＯの場合（所定時間経過していない）はStep90へ進み、判定結果がＹＥＳの場合（所定時間経過している）はStep110 へ進む。
【００１５】
Step90…モータ駆動信号を生成する。ここでは、トルクセンサ３の出力異常が検出される前にサンプリング回路７ｂにサンプリングされている前回の電流指令値と、モータ電流検出回路５よりフィードバックされるモータ電流値との偏差を求め、その偏差に応じたモータ駆動信号を生成し、Step100 へ進む。
Step100 …Step90で生成されたモータ駆動信号をモータ駆動回路６へ出力した後、Step10へ戻る。
Step110 …トルクセンサ３の出力異常が検出されてから所定時間経過した場合、つまり、トルクセンサ３の出力異常が所定時間を超えて継続している場合は、本システムの制御を停止する。
【００１６】
（本実施例の効果）
本実施例の電動パワーステアリング装置によれば、トルクセンサ３の出力異常が検出された時に、そのトルクセンサ３の出力異常が検出される前にサンプリング回路７ｂにサンプリングされている前回の電流指令値に基づいてモータ駆動信号を生成し、そのモータ駆動信号によって所定時間モータ４を駆動することができる。この構成によれば、図４に示す様に、例えば車両ノイズの混入によってトルクセンサ３の出力異常が所定時間の間に繰り返し検出される様な場合でも、ノイズが検出される毎に電流指令値が大きく変動することはなく、電流指令値を一定に保つことができるので、ステアリング１の挙動を安定化できる。
【００１７】
また、トルクセンサ３の出力異常が検出された後、その出力異常が所定時間内に回避された時は、最新の電流指令値に切り替えてモータ４を駆動することができる。これにより、異常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御から正常時の電流指令値に基づいて行われるモータ制御へ移行できるので、実際の操舵トルクに応じた適切なトルクアシストを行うことができる。
更に、図５に示す様に、トルクセンサ３の出力異常が所定時間を超えて継続している場合は、ノイズの混入等による誤検出ではなく、トルクセンサ３自体の故障（例えば断線や短絡等）による出力異常と推定できるため、本システムの制御を停止する（アシスト電流値＝０Ａ）ことで、ステアリング１による操舵への悪影響を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の制御系統を示すブロック図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図３】ＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】ノイズ等の混入によりトルクセンサの出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである。
【図５】トルクセンサの故障により出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである。
【図６】トルクセンサの故障により出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである（従来技術）。
【図７】ノイズ等の混入によりトルクセンサの出力異常が発生した場合のＣＰＵの制御内容を示すタイムチャートである（従来技術）。
【符号の説明】
１ ステアリング
３ トルクセンサ
４ モータ
５ モータ電流検出回路（モータ制御手段）
６ モータ駆動回路（モータ制御手段）
７ ＣＰＵ（モータ制御手段）
７ａ 電流指令値演算回路
７ｂ サンプリング回路
７ｃ センサ異常検出回路
Claims (4)
- ステアリングの操舵機構に動力を与えて前記ステアリングの操舵力を補助するモータと、
前記ステアリングの操舵力を検出するトルクセンサと、
前記モータの作動を制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、
前記トルクセンサで検出される操舵トルクに基づいて前記モータを駆動するための電流指令値を演算する電流指令値演算回路と、
この電流指令値演算回路で演算された電流指令値をサンプリングしてホールドするサンプリング回路と、
前記トルクセンサの出力異常を検出するセンサ異常検出回路とを有し、
前記トルクセンサの出力が正常の時は、前記サンプリング回路にホールドされた今回の電流指令値に基づいて前記モータを駆動し、前記トルクセンサの出力異常が検出された時は、その出力異常が検出される前に前記サンプリング回路にホールドされた電流指令値に基づいて所定時間だけ前記モータを駆動することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項１に記載した電動パワーステアリング装置において、
前記モータ制御手段は、前記センサ異常検出回路で前記トルクセンサの出力異常が前記所定時間を超えて検出された時は、本システムの制御を停止することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項１に記載した電動パワーステアリング装置において、
前記モータ制御手段は、前記センサ異常検出回路で前記トルクセンサの出力異常が検出された後、その出力異常が前記所定時間内に回避された時は、前記所定時間経過後に異常時の電流指令値から正常時の電流指令値に切り替えて前記モータを駆動することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 請求項１〜３に記載した何れかの電動パワーステアリング装置において、
前記センサ異常検出回路は、前記トルクセンサの断線または短絡による出力異常、あるいはノイズの混入による出力異常を検出することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000244623A JP4348848B2 (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 電動パワーステアリング装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2000244623A JP4348848B2 (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 電動パワーステアリング装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002053057A JP2002053057A (ja) | 2002-02-19 |
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ID=18735287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000244623A Expired - Lifetime JP4348848B2 (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 電動パワーステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP4348848B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4581535B2 (ja) * | 2004-07-28 | 2010-11-17 | 株式会社ジェイテクト | 電気式動力舵取装置 |
| JP4661128B2 (ja) * | 2004-08-11 | 2011-03-30 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
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| JP5151791B2 (ja) * | 2008-08-07 | 2013-02-27 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
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| JP2014136563A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Toyota Motor Corp | 車両制御システムおよび走行状態取得装置 |
| JP2014221589A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 日産自動車株式会社 | 車両の操舵制御装置及び操舵制御方法 |
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2000
- 2000-08-11 JP JP2000244623A patent/JP4348848B2/ja not_active Expired - Lifetime
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