JP5526721B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus.
通常、モータを駆動源とする電動パワーステアリング装置(EPS)は、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づきセンサ信号を出力するトルクセンサを備えている。そして、そのセンサ信号に基づき検出される操舵トルクに対応したアシスト力を操舵系に付与すべく、そのモータトルクを制御する構成となっている。このため、従来、EPSにおいては、その操舵トルクの安定的且つ精度の良い検出が、最も重要な課題の一つとなっている。 Usually, an electric power steering apparatus (EPS) using a motor as a drive source includes a torque sensor that outputs a sensor signal based on torsion of a torsion bar provided in the middle of the steering shaft. Then, the motor torque is controlled so that an assist force corresponding to the steering torque detected based on the sensor signal is applied to the steering system. For this reason, conventionally, in EPS, stable and accurate detection of the steering torque has become one of the most important issues.
例えば、特許文献1には、非接触式の磁気検出素子をセンサ素子に用いることにより、トルクセンサから電気的な接触部を廃し、その信頼性の向上を図る構成が開示されている。また、このような構成を採用することにより、トルクセンサの大型化を招くことなく、容易にセンサ素子数を増やすことができる。そして、そのセンサ信号の多重化により、操舵トルクの検出精度の向上を図るとともに、その残るセンサ信号に基づき操舵トルクを検出して、そのアシスト力付与を継続することが可能になる。
For example,
更に、例えば、特許文献2には、何れかのセンサ信号が異常となった場合において、より高精度に、その故障した側のセンサ素子を特定する方法が開示されている。そして、これにより、そのアシスト継続制御が可能な状況を拡大することができる。
Furthermore, for example,
しかしながら、このようなセンサ信号の多重化による利益を享受するためには、当然ながら、少なくとも二つのセンサ信号が必要である。また、特に、磁気式のセンサ素子は、その温度特性にバラツキがあることから、高精度のトルク検出には、複数のセンサ信号を用いた補正処理が不可欠である。このため、従来、残るセンサ信号が一つになった後のアシスト継続制御は、速やかにそのアシスト力付与を停止すべく、その残りのセンサ信号を用いてアシスト力を漸次低減するに留まっていたのが実情であり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。 However, in order to enjoy the benefits of such multiplexing of sensor signals, of course, at least two sensor signals are required. In particular, since magnetic sensor elements have variations in temperature characteristics, correction processing using a plurality of sensor signals is indispensable for highly accurate torque detection. For this reason, conventionally, the assist continuation control after the remaining sensor signal becomes one has been limited to gradually reducing the assist force using the remaining sensor signal in order to quickly stop the application of the assist force. However, there was still room for improvement in this respect.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、一のセンサ信号に基づく操舵トルクの検出時において、より安定的にアシスト力付与を継続することの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。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electric power capable of continuing assist force application more stably when detecting a steering torque based on one sensor signal. The object is to provide a steering device.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、モータを駆動源として操舵系にアシスト力を付与する操舵力補助装置と、ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づきセンサ信号を出力するトルクセンサと、前記センサ信号に基づき操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵トルクに対応した前記アシスト力を発生させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段と、
前記センサ信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記アシスト力の変化方向とは逆向きに、瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すべく前記操舵力補助装置の作動を制御し、前記異常検出手段は、その瞬発的なモータトルクの印加が前記センサ信号に反映されない場合に、該センサ信号の異常を検出すること、を要旨とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the sensor signal,
The control means controls the operation of the steering force assisting device to apply an instantaneous motor torque to the steering system in a direction opposite to the direction of change of the assist force, and the abnormality detection means The gist is to detect an abnormality of the sensor signal when the application of the motor torque is not reflected in the sensor signal.
請求項1の電動パワーステアリング装置によれば、アシスト力の変化方向とは逆向きに、瞬発的なモータトルクを印加することで、ステアリングシャフトに設けられたトーションバーに捩れを生じさせることができる。これにより、請求項1の電動パワーステアリング装置は、センサ信号が変化するタイミング及び変化方向を当然に予想し得る状況を作り出し、このような状況下において、トルクセンサのセンサ信号の変化を監視することにより、早期にその異常を検出することができる。また、請求項1の電動パワーステアリング装置は、一のセンサ信号を用いた操舵トルクの検出時においても、より安定的にそのアシスト力付与を継続することができる。
According to the electric power steering apparatus of the first aspect, the torsion bar provided on the steering shaft can be twisted by applying the instantaneous motor torque in the direction opposite to the direction in which the assist force changes. . Thus, the electric power steering apparatus according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記トルクセンサは、前記センサ信号を出力する複数の出力要素を有するものであって、前記瞬発的なモータトルクの印加及びそのセンサ信号への反映に基づく異常検出は、故障の検出されていない前記出力要素が残り一つになった後、その残る出力要素が出力するセンサ信号を用いて前記アシスト力の付与を継続する場合に行なわれること、を要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the torque sensor includes a plurality of output elements that output the sensor signal. Abnormality detection based on reflection in the sensor signal is a case where the application of the assist force is continued using the sensor signal output by the remaining output element after the remaining output element in which no failure is detected becomes one. The gist of this is
瞬発的なモータトルクの印加及びその反映に基づくセンサ信号の異常検出は、請求項2のように、センサ信号を出力する複数の出力要素を有するものにおいて、より顕著な効果を奏する。例えば、複数の出力要素のいずれかが故障した場合であっても、その故障の検出されていない残りの出力要素が出力する残存センサを用いてアシスト力の付与を継続することが可能となる。これにより、請求項2の電動パワーステアリング装置は、更なる信頼性の向上を図ることができる。
The sensor signal abnormality detection based on the instantaneous application and reflection of the motor torque has a more remarkable effect in the case where the sensor signal includes a plurality of output elements that output the sensor signal. For example, even when any of the plurality of output elements fails, it is possible to continue to apply the assist force using the remaining sensor output by the remaining output elements in which the failure is not detected. As a result, the electric power steering apparatus according to
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、周期的に前記瞬発的なモータトルクを印加するとともに、前記異常検出手段は、所定回数、前記センサ信号の異常が検出された場合に、該センサ信号に対応する出力要素が故障したと判断すること、を要旨とする。上記構成によれば、より正確に出力要素の故障を判定することができる。その結果、誤判定の発生を抑えて、より安定的に、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。 According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect, the control unit periodically applies the instantaneous motor torque and the abnormality detection unit. The gist is to determine that an output element corresponding to a sensor signal has failed when an abnormality of the sensor signal is detected a predetermined number of times. According to the said structure, the failure of an output element can be determined more correctly. As a result, it is possible to suppress the occurrence of erroneous determination and continue the assist force application more stably.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記制御手段は、前記センサ信号の異常が検出された場合には、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすること、を要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, when the abnormality of the sensor signal is detected, the control means shortens the period of applying the instantaneous motor torque. Is the gist.
請求項5に記載の発明は、請求項3又は請求項4に記載の発明において、前記制御手段は、前記センサ信号の異常が検出されて故障と判定されるまでの間、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすること、を要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the third or fourth aspect of the present invention, the control means includes the instantaneous motor until a failure is detected after the abnormality of the sensor signal is detected. The gist is to shorten the period in which the torque is applied.
請求項6に記載の発明は、請求項4又は請求項5に記載の発明において、前記制御手段は、前記瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くした後、正常な前記センサ信号が検出された場合には、該周期を回復させるべく長くすること、を要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth or fifth aspect, the control means detects a normal sensor signal after shortening a cycle in which the instantaneous motor torque is applied. In this case, the gist is to lengthen the period to recover.
即ち、迅速且つ高精度に故障判定を行う観点からは、上記瞬発的なモータトルクの印加周期は、より短い方が好ましい。しかしながら、その印加周期の短縮化は、その操舵フィーリングを悪化させる方向に作用する。この点、上記各構成によれば、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、迅速且つ高精度に、そのセンサ信号に対応する出力要素の故障判定を行うことができる。 That is, from the viewpoint of determining a failure quickly and with high accuracy, it is preferable that the instantaneous application period of the motor torque is shorter. However, the shortening of the application cycle acts in the direction of worsening the steering feeling. In this regard, according to each of the above-described configurations, it is possible to quickly and accurately determine the failure of the output element corresponding to the sensor signal while ensuring a good steering feeling when executing the assist continuation control.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の発明において、前記制御手段は、前記アシスト力の大きさが所定の上限値から下限値までの範囲内であれば、前記瞬発的なモータトルクを印加し、前記アシスト力の大きさが所定の上限値から下限値までの範囲外であれば、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。
The invention according to
請求項7の電動パワーステアリング装置は、瞬発的なモータトルクの印加を、アシスト力の大きさが所定の範囲内にあるときに限定し、他の範囲では印加する瞬発的なモータトルクを小さくするか、又は瞬発的なモータトルクの印加を停止することで、通電量を減らし、モータ等に置ける発熱を抑えることができる。また、瞬発的なモータトルクの印加をアシスト力の大きさが所定の範囲外の場合に、大きさを小さくして瞬発的なモータトルクの印加を続けることで、運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行っていることを認識させることができる。 The electric power steering apparatus according to claim 7 limits the application of instantaneous motor torque when the magnitude of the assist force is within a predetermined range, and reduces the instantaneous motor torque to be applied in other ranges. Alternatively, by stopping the application of instantaneous motor torque, the amount of energization can be reduced, and the heat generated in the motor or the like can be suppressed. In addition, if the magnitude of the assist force is outside the specified range for the momentary application of the motor torque, the torque sensor will constantly fail to the driver by reducing the magnitude and continuing to apply the momentary motor torque. Recognize that a diagnosis is being made.
請求項8に記載の発明は、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の発明において、ステアリングに生じた操舵角を検出するステアリングセンサを有し、前記制御手段は、中立位置近傍に所定の操舵角範囲を設定し、前記ステアリングセンサの検出する操舵角が、前記操舵角範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。
The invention according to
請求項8の電動パワーステアリング装置は、中立位置近傍に設定される所定の操舵角範囲に操舵角が移行して、所定時間に満たない場合には、瞬発的なモータトルクを印加する一方、所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は瞬発的なモータトルクの印加を停止する。これにより、請求項8の電動パワーステアリング装置は、操舵角が中立位置近傍に達する度に異常検出が中断されるのを防止するとともに、所定時間経過後は通電量を抑制することによりモータ等の発熱を抑えることができる。また、操舵角が中立位置近傍に達した後、所定時間経過後も大きさを小さくして瞬発的なモータトルクの印加を続けることで、運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行っていることを認識させることができる。
In the electric power steering device according to the eighth aspect, when the steering angle shifts to a predetermined steering angle range set in the vicinity of the neutral position and does not reach the predetermined time, instantaneous motor torque is applied while When the time has elapsed, the magnitude of the instantaneous motor torque to be applied is reduced or the application of the instantaneous motor torque is stopped. Thus, the electric power steering device according to
請求項9に記載の発明は、請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の発明において、ステアリングに生じた操舵角を所定の検出範囲で検出するステアリングセンサを有し、前記制御手段は、前記ステアリングセンサの検出する操舵角が前記ステアリングセンサの検出範囲を超える場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of
即ち、ステアリングセンサの検出する操舵角がステアリングセンサの検出範囲を超える場合、ステアリングシャフトに設けられたトーションバーには既に、大きな捩れを生じている。したがって、このような状況において瞬発的なモータトルクを印加しても、センサ信号が変化するタイミング及び変化方向を検出するのは困難であり、誤検出するおそれがある。そこで、請求項9の電動パワーステアリング装置は、ステアリングセンサの検出する操舵角がステアリングセンサの検出範囲を超える場合には、瞬発的なモータトルクの印加を停止して、通電量を減らしモータ等の発熱を抑えることができる。その結果、誤検出の発生をなくすことができる。 That is, when the steering angle detected by the steering sensor exceeds the detection range of the steering sensor, the torsion bar provided on the steering shaft has already been greatly twisted. Therefore, even when instantaneous motor torque is applied in such a situation, it is difficult to detect the timing and direction of change of the sensor signal, and there is a risk of erroneous detection. Therefore, when the steering angle detected by the steering sensor exceeds the detection range of the steering sensor, the electric power steering device according to claim 9 stops the instantaneous application of the motor torque to reduce the energization amount. Heat generation can be suppressed. As a result, occurrence of erroneous detection can be eliminated.
請求項10に記載の発明は、請求項1〜請求項9の何れか1項に記載の発明において、ステアリングに生じた操舵角を所定の検出範囲で検出するステアリングセンサを有し、前記制御手段は、前記ステアリングセンサの検出範囲内において、前記検出範囲の正側の臨界値近傍に所定の第1閾値を設定し、前記ステアリングセンサの検出する操舵角が前記第1閾値と前記正側臨界値との間にあり、かつ、前記アシスト力の変化方向が正の場合には、前記瞬発的なモータトルクの印加方向を前記アシスト力の変化方向と同一にすること、を要旨とする。
The invention according to
請求項11に記載の発明は、請求項1〜請求項10の何れか1項に記載の発明において、ステアリングに生じた操舵角を所定の検出範囲で検出するステアリングセンサを有し、前記制御手段は、前記ステアリングセンサの検出範囲内において、前記検出範囲の負側の臨界値近傍に所定の第2閾値を設定し、前記ステアリングセンサが検出する操舵角が前記第2閾値と前記負側臨界値との間にあり、かつ、前記アシスト力の変化方向が負の場合には、前記瞬発的なモータトルクの印加方向を前記アシスト力の変化方向と同一にすること、を要旨とする。
The invention according to
操舵角が、ステアリングセンサの検出範囲内であって、ステアリングセンサによって検出可能な臨界値の近傍にあるとき、トルクセンサが検出する操舵トルクも、トルクセンサが検出可能な臨界値近傍に達している。このような状況下で、アシスト力の変化方向とは逆向きに瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すると、トーションバーが大きく捻れ、トルクセンサの検出する操舵トルクが増加する場合がある。しかし、トルクセンサの臨界値近傍で操舵トルクを増加させたとしても、トルク変化量が小さくなったり、操舵トルクがトルクセンサの検出範囲を超えてしまうため、異常検出が難しくなるおそれがある。 When the steering angle is within the detection range of the steering sensor and in the vicinity of a critical value that can be detected by the steering sensor, the steering torque detected by the torque sensor also reaches the vicinity of the critical value that can be detected by the torque sensor. . Under such circumstances, if a momentary motor torque is applied to the steering system in the direction opposite to the direction of change of the assist force, the torsion bar may be greatly twisted and the steering torque detected by the torque sensor may increase. However, even if the steering torque is increased in the vicinity of the critical value of the torque sensor, the torque change amount becomes small, or the steering torque exceeds the detection range of the torque sensor, so that it is difficult to detect the abnormality.
そこで、請求項10に記載の発明は、ステアリングセンサの検出する操舵角が第1閾値と正側臨界値との間にあり、かつ、アシスト力の変化方向が正の場合には、瞬発的なモータトルクの印加方向をアシスト力の変化方向と同一にし、トーションバーの捩れを小さくする。その結果、トルクセンサが検出する操舵トルクは、トルクセンサの検出範囲内で変化し、トルク変化量も小さくならない。そのため、請求項10の電動パワーステアリング装置は、トルクセンサの異常を確実に検出し、誤検出を防止することができる。また同様に、請求項11に記載の発明は、ステアリングセンサの検出する操舵角が第2閾値と負側臨界値との間にあり、かつ、アシスト力の変化方向が負の場合には、瞬発的なモータトルクの印加方向をアシスト力の変化方向と同一にし、トーションバーの捩れを小さくする。その結果、請求項11の電動パワーステアリング装置は、請求項10の電動パワーステアリング装置と同一の効果を奏することができる。
Therefore, the invention according to
請求項12に記載の発明は、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の発明において、モータに流れる電流値を検出する電流検出器を有し、前記制御手段は、中立位置近傍に所定の電流値範囲を設定し、前記電流検出器の検出する電流値が、前記電流値範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、を要旨とする。
The invention according to
請求項12の電動パワーステアリング装置は、中立位置近傍に設定される所定の電流値範囲に実電流が移行して、所定時間に満たない場合には、瞬発的なモータトルクを印加する一方、所定時間が経過した場合には、印加する瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は瞬発的なモータトルクの印加を停止する。これにより、請求項12の電動パワーステアリング装置は、電流値が中立位置近傍に達する度に異常検出が中断されるのを防止するとともに、所定時間経過後は通電量を抑制することによりモータ等の発熱を抑えることができる。また、実電流値が中立位置近傍に達した後、所定時間経過後も大きさを小さくして瞬発的なモータトルクの印加を続けることで、運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行っていることを認識させることができる。
The electric power steering device according to
本発明によれば、一のセンサ信号に基づく操舵トルクの検出時において、より安定的にアシスト力付与を継続することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electric power steering apparatus capable of continuing the application of assist force more stably when detecting a steering torque based on one sensor signal.
以下、本発明をコラム型の電動パワーステアリング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置(EPS)1において、ステアリング2が固定されたステアリングシャフト3は、ラックアンドピニオン機構4を介してラック軸5と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト3の回転は、ラックアンドピニオン機構4によりラック軸5の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト3は、コラムシャフト3a、インターミディエイトシャフト3b、及びピニオンシャフト3cを連結してなる。そして、このステアリングシャフト3の回転に伴うラック軸5の往復直線運動が、同ラック軸5の両端に連結されたタイロッド6を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪7の舵角、即ち車両の進行方向が変更される。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a column-type electric power steering apparatus will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the electric power steering apparatus (EPS) 1 of the present embodiment, a
また、EPS1は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与する操舵力補助装置としてのEPSアクチュエータ10と、該EPSアクチュエータ10の作動を制御する制御手段としてのECU11とを備えている。
Further, the
本実施形態のEPSアクチュエータ10は、駆動源であるモータ12が減速機構13を介してコラムシャフト3aと駆動連結された所謂コラム型のEPSアクチュエータとして構成されている。尚、本実施形態では、モータ12には、ブラシ付きの直流モータが採用されている。そして、EPSアクチュエータ10は、モータ12の回転を減速してコラムシャフト3aに伝達することにより、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成となっている。
The
一方、ECU11には、トルクセンサ14、車速センサ15、及び舵角検出手段としてのステアリングセンサ(操舵角センサ)16が接続されている。そして、ECU11は、これら各センサの出力信号に基づいて、操舵トルクτ、車速V及び操舵角θsを検出する。
On the other hand, the
本実施形態のトルクセンサ14は、そのセンサ素子(14a、14b)に磁気検出素子(ホールIC)を用いた磁気式のトルクセンサである。本実施形態では、コラムシャフト3aの途中、詳しくは、上記EPSアクチュエータ10を構成する減速機構13よりもステアリング2側にトーションバー17が設けられている。そして、本実施形態のトルクセンサ14は、このトーションバー17の捩れに基づいて、ステアリングシャフト3を介して伝達される操舵トルクτを検出可能なセンサ信号Sa,Sbを出力するセンサ素子14a、14bを備えて構成されている。
The
尚、このようなトルクセンサは、例えば、上記特許文献1に記載のように、トーションバー17の捩れに基づき磁束変化が生ずるセンサコア(図示略)の外周に、二つの磁気検出素子(本実施形態ではホールIC)を上記各センサ素子14a、14bとして配置することにより形成することが可能である。
Such a torque sensor includes, for example, two magnetic detection elements (this embodiment) on the outer periphery of a sensor core (not shown) in which a magnetic flux change occurs due to torsion of the
即ち、回転軸であるステアリングシャフト3のトルク入力によりトーションバー17が捩れることで、その各センサ素子14a、14bを通過する磁束が変化する。そして、本実施形態のトルクセンサ14は、その磁束変化に伴い変動する各センサ素子14a、14bの出力電圧を、それぞれセンサ信号Sa,SbとしてECU11に出力する構成となっている。
That is, when the
また、本実施形態のステアリングセンサ16は、トルクセンサ14よりもステアリング2側において、コラムシャフト3aに固定された回転子18と、該回転子18の回転に伴う磁束変化を検出するセンサ素子(ホールIC)19とを備えた磁気式の回転角センサである。ステアリングセンサ16は、磁束変化に伴い変動するセンサ素子19の出力電圧を、センサ信号θsとしてECU11に出力する。
Further, the
本実施形態では、トルク検出手段としてのECU11は、このトルクセンサ14、詳しくはその出力要素としての各センサ素子14a、14bが出力する各センサ信号Sa,Sbに基づいて操舵トルクτを検出する。そして、ECU11は、その操舵トルクτ及び車速センサ15により検出される車速Vに基づき目標アシスト力を演算し、当該目標アシスト力をEPSアクチュエータ10に発生させるべく、その駆動源であるモータ12に駆動電力を供給することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する構成となっている。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態のEPSにおけるアシスト制御の態様について説明する。
図2は、本実施形態のEPSの制御ブロック図である。同図に示すように、ECU11は、モータ制御信号を出力するマイコン21と、そのモータ制御信号に基づいて、EPSアクチュエータ10の駆動源であるモータ12に駆動電力を供給する駆動回路22とを備えている。
Next, an aspect of assist control in the EPS of the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a control block diagram of the EPS of this embodiment. As shown in the figure, the
詳述すると、本実施形態のマイコン21は、EPSアクチュエータ10に発生させるべき目標アシスト力に対応した電流指令値I*を演算する電流指令値演算部23と、電流指令値演算部23により算出された電流指令値I*に基づいてモータ制御信号を出力するモータ制御信号出力部24と、トルクセンサ14が出力する各センサ信号Sa,Sbに基づいて操舵トルクτを検出する操舵トルク検出部25と、を備えている。電流指令値演算部23は、操舵トルク検出部25が検出する操舵トルクτ及び上記車速センサ15が検出する車速Vを用いて、目標アシスト力の基礎成分としてIas*を演算する。操舵トルク検出部25は、トルクセンサ14から出力される二系統のセンサ信号Sa,Sbを用いた補正処理(温度特性等)を行うことで、高精度に、操舵トルクτの検出を行う。
More specifically, the
図2に示すように、電流指令値演算部23は、操舵トルクτ及び車速Vが入力し基本アシスト制御量Ias*を生成するアシスト制御部26を備える。アシスト制御部26は、その操舵トルクτ(の絶対値)が大きいほど、又は、その車速Vが小さいほど、より大きなアシスト力が操舵系に付与されるように、より大きな値(絶対値)を有する基本アシスト制御量Ias*を演算する。尚、本実施形態では、この基礎成分としての基本アシスト制御量Ias*の演算は、車速感応型の三次元マップを用いて行われる。
As shown in FIG. 2, the current command
このように、電流指令値演算部23は、アシスト制御部26が演算する基本アシスト制御量Ias*を、そのパワーアシスト制御における目標アシスト力の基礎成分として、モータ制御信号出力部24に供給する電流指令値I*を演算する。また、モータ制御信号出力部24には、この電流指令値演算部23により演算された電流指令値I*と共に、電流センサ(電流検出器)27により検出されるモータ12の実電流値Iが入力される。そして、本実施形態のモータ制御信号出力部24は、その電流指令値I*に実電流値Iを追従させるべく、電流フィードバック制御の実行により、モータ制御信号を生成する。
In this way, the current command
本実施形態のECU11では、このようにして生成されたモータ制御信号をマイコン21が駆動回路22に出力する。駆動回路22は、モータ制御信号に基づく駆動電力をモータ12に供給することにより、EPSアクチュエータ10の作動を制御する。これにより、ECU11は、そのパワーアシスト制御を実行する。
In the
(トルクセンサ異常時のアシスト継続制御)
次に、本実施形態のEPSにおけるトルクセンサ異常時のアシスト継続制御について説明する。
図2に示すように、電流指令値演算部23は、基本アシスト制御量Ias*及び操舵角θsから車両の操舵状態を示すFLG信号(本実施形態では、0、1、2のいずれか)を生成するアシスト制御量判定部28と、アシスト制御部28から入力されるFLG信号に基づき瞬発的なモータトルクの基礎成分としての試験トルク制御量Itt*を出力する試験トルク制御部31と、アシスト電流切替部29と、車両が直進状態に移行してからの経過時間Thを計測するタイマ34と、を備える。
(Assist continuation control when torque sensor is abnormal)
Next, assist continuation control when the torque sensor is abnormal in the EPS of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, the current command
試験トルク制御部31は、試験トルク制御量Itt*を出力する毎に、試験トルク制御量Itt*に基づく瞬発的なモータトルクが印加される旨を示す印加信号Simを異常検出部30に出力する。また、試験トルク制御部31は、アシスト制御量判定部28から入力されるFLG信号に基づいて、アシスト電流切替部29にアシスト電流切替信号Sichを出力すると共に、瞬発的なモータトルクを発生させる基礎成分である試験トルク制御量Itt*を加算器33に出力する。尚、試験トルク制御部31が出力する試験トルク制御量Itt*は、当該試験トルク制御量Itt*に基づく瞬発的なモータトルクの印加時、その慣性によりステアリング2がほとんど動かない程度に、一回当たりの出力時間(本実施形態では、1ms)が設定されている。
Each time the test
アシスト電流切替部29は、試験トルク制御部31から出力されるアシスト電流切替信号Sichに基づき接点Pを接点Q又は接点Rのいずれかに切り替えることで、基本アシスト制御量Ias*を切り替える。即ち、アシスト電流切替信号Sichが「1」の場合、アシスト電流切替部29は、接点P,Qを接続し、アシスト制御部26から入力された基本アシスト制御量Ias*をそのまま出力する。また、アシスト電流切替信号Sichが「0」の場合、アシスト電流切替部29は、接点P,Rを接続し、アシスト制御部26から入力された基本アシスト制御量Ias*に代えて「0値」を基本アシスト制御量Ias*として出力する。
The assist
また、図2に示すように、マイコン21には、トルクセンサ14が出力する各センサ信号Sa,Sbの異常を検出する異常検出部30が設けられている。ECU11(マイコン21)は、異常検出部30の異常検出に基づいてトルクセンサ14の異常を判定する。そして、制御手段及び異常検出手段としてのECU11は、異常検出部30によって検出されるトルクセンサ14の異常発生モードに応じて、そのパワーアシスト制御を実行する。
As shown in FIG. 2, the
詳述すると、図3のフローチャートに示すように、マイコン21は、その異常検出部30において各センサ信号Sa,Sbの異常を検出すると(ステップ101:YES)、その異常検出の結果に基づいて、各センサ信号Sa,Sbの出力要素である各センサ素子14a,14bの故障判定(検出)を実行する(ステップ102)。そして、各センサ素子14a,14bの両方がともに故障したと判定される場合(ステップ103:YES)には、速やかにパワーアシスト制御を停止してフェールセーフを図るべく、そのアシスト力を漸次低減する制御を実行する(アシスト停止制御、ステップ104)。また、試験トルク制御部31は、異常検出部30から入力される異常検出信号Strに基づき、試験トルク制御量Itt*の出力を停止する。
More specifically, as shown in the flowchart of FIG. 3, when the
尚、本実施形態では、上記ステップ101における各センサ信号Sa,Sbについての異常検出は、各センサ信号Sa,Sbの値が正常時に取り得る値を逸脱するものであるか否かの判定、並びに、その各値及び単位時間の変化量等の比較判定に基づいて行われる(例えば、上記特許文献2参照)。また、上記ステップ101において、正常な各センサ信号Sa,Sbが検出された場合(ステップ101:NO)、マイコン21は、通常のパワーアシスト制御を実行する(ステップ105)。
In the present embodiment, the abnormality detection for each of the sensor signals Sa and Sb in the
また、本実施形態のマイコン21は、上記ステップ103において、各センサ信号Sa,Sbに対応する各センサ素子14a,14bの何れか一方のみが故障したと判定される場合(ステップ103:NO)には、その残るセンサ素子が出力するセンサ信号(残存センサ信号)に基づいて操舵トルクτを検出する。そして、その残存センサ信号を用いたパワーアシスト制御を継続する構成となっている(アシスト継続制御、ステップ106)。
The
図2に示すように、異常検出部30が実行する各センサ信号Sa,Sbの異常検出、及びその対応する各センサ素子14a,14bの故障検出の結果は、異常検出信号Strとして電流指令値演算部23及び操舵トルク検出部25に入力される。そして、電流指令値演算部23は、各センサ信号Sa,Sbに対応する各センサ素子14a,14bの両方がともに故障した旨を示す異常検出信号Strが入力された場合には、その電流指令値I*の出力を停止する。
As shown in FIG. 2, the abnormality detection result of the sensor signals Sa and Sb executed by the
また、異常検出信号Strが、各センサ素子14a,14bの何れか一方のみが故障した旨を示す場合、操舵トルク検出部25は、故障していないセンサ素子が出力する残存センサ信号を用いることにより、その操舵トルクτを検出する。本実施形態のEPS1は、残存センサ信号から検出される操舵トルクτを用いて、電流指令値I*の演算及び出力を続行し、アシスト継続制御を行う。尚、この場合、上記のような二つのセンサ信号Sa,Sbを用いた補完処理は実行されない。
When the abnormality detection signal Str indicates that only one of the
ここで、各センサ素子14a,14bの何れか一方が故障した場合、残存センサ信号については、当然ながら上記のような他のセンサ信号との比較に基づく異常判定(検出)を行うことができない。そこで、本実施形態のECU11は、アシスト継続制御において、EPS本来の機能であるアシスト力の付与に関連して、周期的に瞬発的なモータトルクを操舵系に印加し、残存センサ信号の異常を検出する。具体的には、瞬発的なモータトルクが操舵系に印加されると、瞬発的なモータトルクに起因する捩れが操舵系を構成するトーションバー16生じる。本実施形態のECU11は、この瞬発的なモータトルクに起因する捩れが、残存センサ信号に反映されるか否かに基づいて、当該残存センサ信号の異常検出を行う。
Here, when any one of the
即ち、本実施形態のEPS1は、その残存センサ信号の変化を監視することにより、当該残存センサ信号が明らかに異常な値を示す以前の段階で、早期に、その異常を検出することが可能となっている。例えば、図16に示すように、本実施形態のEPS1は、瞬発的なモータトルクを印加するための制御成分として試験トルク制御量Itt*を時点t(l)から所定時間tr(本実施形態では、1ms)出力し、操舵系に瞬発的なモータトルクを印加する。操舵系に瞬発的なモータトルクが印加されると、試験トルク制御量Itt*が出力された時点t(l)から所定時間trr(本実施形態では、10ms)後に、瞬発的なモータトルクに起因する捩れがトーションバーに生じる。EPS1は、試験トルク制御量Itt*が出力された時点から所定時間trrにおける操舵トルクτの変化量Δτを測定し、この変化量Δτが所定値(本実施形態では、0.5Nm)以下であることを条件として、残存センサ信号に対応するセンサ素子が異常であると判定する。
That is, the
本実施形態において、操舵系に対する瞬発的なモータトルクの印加は、車両の操舵状態に応じて大きさ且つその印加方向が変化する。以下に、具体的な車両の操舵状態を仮想し、瞬発的なモータトルクの印加方法を説明する。 In the present embodiment, the instantaneous application of motor torque to the steering system is sized and the direction of application changes according to the steering state of the vehicle. A method for applying instantaneous motor torque will be described below assuming a specific vehicle steering state.
図5〜図7は、車両のある操舵状態を仮想した場合における基本アシスト制御量及び操舵角の出力図である。図5〜図7の左縦軸は、基本アシスト制御量Ias*を表し、右縦軸は、操舵角θsを表し、横軸は時間軸を表す。ここで図5〜図7の左縦軸には、+側試験トルク制御量である第1所定電流値Ia1及び−側試験トルク制御量である第2所定電流値−Ia1が設定されている。第1所定電流値Ia1及び第2所定電流値−Ia1は、瞬発的なモータトルクを発生させる基礎成分である試験トルク制御量Itt*の値であり、車両の系や環境に応じて適宜設定される。また、第1所定電流値Ia1及び第2所定電流値−Ia1は、トルクセンサ14の各センサ素子14a,14bの何れか一方が故障したことに運転者が気付くと共に、瞬発的なモータトルクの慣性によってステアリング2がほとんど動かない程度の大きさ(本実施形態では、60A)に設定されている。
5 to 7 are output diagrams of the basic assist control amount and the steering angle when a certain steering state of the vehicle is assumed. 5 to 7, the left vertical axis represents the basic assist control amount Ias *, the right vertical axis represents the steering angle θs, and the horizontal axis represents the time axis. Here, on the left vertical axis in FIGS. 5 to 7, a first predetermined current value Ia1 which is a + side test torque control amount and a second predetermined current value −Ia1 which is a −side test torque control amount are set. The first predetermined current value Ia1 and the second predetermined current value -Ia1 are values of the test torque control amount Itt *, which is a basic component for generating instantaneous motor torque, and are appropriately set according to the vehicle system and environment. The Further, the first predetermined current value Ia1 and the second predetermined current value -Ia1 indicate that the driver notices that one of the
また、右縦軸には、+側中立位置近傍の第1所定操舵角θsl、+側最大操舵角近傍の第2所定操舵角θsh、+側最大操舵角である第3所定操舵角θsmax、−側中立位置近傍の第4所定操舵角−θsl、−側最大操舵角近傍の第5所定操舵角−θsh、及び−側最大操舵角である第6所定操舵角−θsmaxが設定されている。第1所定操舵角θslおよび第4所定操舵角−θslは、車両が直進走行か否かを判断する基準値である。また第3所定操舵角θsmaxは、ステアリング2の右エンド角であり、第6所定操舵角−θsmaxは、ステアリング2の左エンド角である。第2所定操舵角θshおよび第5所定操舵角−θshは、第3所定操舵角θsmaxおよび第6所定操舵角−θsmaxのそれぞれの近傍に設定される基準値である。
On the right vertical axis, the first predetermined steering angle θsl near the + side neutral position, the second predetermined steering angle θsh near the + side maximum steering angle, the third predetermined steering angle θsmax that is the + side maximum steering angle, − A fourth predetermined steering angle −θsl in the vicinity of the side neutral position, a fifth predetermined steering angle −θsh in the vicinity of the −side maximum steering angle, and a sixth predetermined steering angle −θsmax that is the −side maximum steering angle are set. The first predetermined steering angle θsl and the fourth predetermined steering angle −θsl are reference values for determining whether the vehicle is traveling straight ahead. The third predetermined steering angle θsmax is the right end angle of the
また、図5〜図7の横軸は、車両の操舵状態に応じて複数のゾーン(本実施形態では、ゾーンA〜Fの6種類)に分割される。ゾーンAは、ハンドルを右に操舵した場合の切込み状態、ゾーンBは、ハンドルを右に操舵した場合の切戻し状態、ゾーンCは、ハンドルを中立に戻した直進走行状態、ゾーンDは、ハンドルを左に操舵した場合の切込み状態、ゾーンEは、ハンドルが左エンド一杯まで切込まれた、いわゆるエンド当て状態、そしてゾーンFは、ハンドルを左に操舵した場合の切戻し状態、にそれぞれ対応している。 5 to 7 are divided into a plurality of zones (in this embodiment, six types of zones A to F) according to the steering state of the vehicle. Zone A is the cutting state when the steering wheel is steered to the right, Zone B is the switching back state when the steering wheel is steered to the right, Zone C is the straight running state with the steering wheel returned to neutral, and Zone D is the steering state When the steering wheel is steered to the left, zone E corresponds to a so-called end contact state in which the steering wheel is turned to the full left end, and zone F corresponds to a reversing state when the steering wheel is steered to the left. doing.
図5の操舵状態1は、4つのゾーン(ゾーンA、B、D、F)に分割される。操舵状態1では、全操舵領域において、操舵角θsが、第2所定操舵角θsh以下、且つ、第5所定操舵角−θsh以上である。また、全操舵領域において、基本アシスト制御量Ias*が第1所定電流値Ia1以下、且つ、第2所定電流値−Ia1以上である。
The
図6の操舵状態2は、5つのゾーン(ゾーンA、B、D、E,F)に分割される。操舵状態2では、操舵角θsがゾーンA、Bの操舵領域で、一時、第2所定操舵角θsh以上の数値であり、ゾーンD〜Fの操舵領域で、一時、第5所定操舵角−θsh以下の数値である。特に、ゾーンAにおいて操舵角θsが第2所定操舵角θsh以上の領域、および、ゾーンDにおいて操舵角θsが第5所定操舵角−θsh以下の領域については、印加される瞬発的なモータトルクの向きが反転する反転領域となる。さらに、操舵状態2では、ゾーンEの操舵領域で操舵角θsが第6所定操舵角−θsmaxまで達している。また、基本アシスト制御量Ias*は、ゾーンEの操舵領域で第2所定電流値−Ia1よりも小さい数値になっている。即ち、操舵状態2は、操舵状態1に比べ操舵角θsが大きく、エンド当て状態を有することを特徴とする。
Steering
図7の操舵状態3は、4つのゾーン(ゾーンA、B、C,D)に分割される。操舵状態3は、ゾーンCの操舵領域で操舵角θsが、第1所定操舵角θsl以下、且つ、第4所定操舵角−θsl以上である。また、基本アシスト制御量Ias*が全操舵領域で、第1所定電流値Ia1以下、且つ、第2所定電流値−Ia1以上である。即ち、操舵状態3は、直進走行状態を有することを特徴とする。
The
次に、図5〜図7の車両操舵状態からアシスト制御量判定部28が、車両の操舵状態を判定しFLG信号を生成する処理手順を、図8、図9、図10のフローチャートに従って説明する。
Next, a processing procedure in which the assist control
図8のフローチャートに示すように、アシスト制御量判定部28は、まず操舵角θsが第3所定操舵角θsmax以下か否かを判定する(ステップ801)。操舵角θsが第3所定操舵角θsmax以下の場合(ステップ801:YES)、アシスト制御量判定部28は、操舵角θsが第1所定操舵角θsl以上か否かを判定する(ステップ802)。操舵角θsが第1所定操舵角θsl以上の場合(ステップ802:YES)、アシスト制御量判定部28は、操舵角θsが第2所定操舵角θsh以下か否かを判定する(ステップ803)。
As shown in the flowchart of FIG. 8, the assist control
操舵角θsが第2所定操舵角θsh以下の場合(ステップ803:YES)、アシスト制御量判定部28は、今回値である基本アシスト制御量Ias*(n)が第1所定電流値Ia1以下か否かを判定する(ステップ804)。ここで、括弧内のnは、今回値が第n番目のサンプリング値であることを示す。基本アシスト制御量Ias*(n)が第1所定電流値Ia1以下の場合(ステップ804:YES)、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量の前回値Ias*(n-1)を記憶部(メモリ)から読み出す(ステップ805)。そして、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)を前回値Ias*(n-1)と比較し、基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)以上か否かを判定する(ステップ806)。
When the steering angle θs is equal to or smaller than the second predetermined steering angle θsh (step 803: YES), the assist control
基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)以上の場合(ステップ806:YES)、アシスト制御量判定部28は、アシスト力の大きさが正領域において増加傾向(本実施形態では、右切込み状態)にあることから、車両が、ゾーンAの操舵状態であると判定し、FLG(状態量を示すフラグ:メモリ)に1を書き込み(ステップ807)、この処理を終える。
When the current value Ias * (n) of the basic assist control amount is equal to or greater than the previous value Ias * (n-1) (step 806: YES), the assist control
また、ステップ806において、基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)未満の場合(ステップ806:NO)、アシスト制御量判定部28は、アシスト力が正領域において減少傾向(本実施形態では、右切戻し状態)にあることから、車両が、ゾーンBの操舵状態であると判定して、FLGに2を書き込み(ステップ808)、この処理を終える。
In
ステップ804において、基本アシスト制御量Ias*(n)が第1所定電流値Ia1より大きい場合(ステップ804:NO)、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量Ias*が既に上限値に達していると判定して、FLGに0を書き込み(ステップ809)、この処理を終える。
In
ステップ803において、操舵角θsが第2所定操舵角θshより大きい場合(ステップ803:NO)、アシスト制御量判定部28は、今回値である基本アシスト制御量Ias*(n)が第1所定電流値Ia1以下か否かを判定する(ステップ810)。基本アシスト制御量Ias*(n)が第1所定電流値Ia1以下の場合(ステップ810:YES)、アシスト制御量判定部28は、車両が図6に示すゾーンAの反転領域又はゾーンBの操舵領域にあると判定して、FLGに2を書き込み(ステップ811)、この処理を終える。
In
また、ステップ810において、基本アシスト制御量Ias*(n)が第1所定電流値Ia1より大きい場合(ステップ810:NO)、アシスト制御量判定部28は、車両が図6に示すゾーンEと同様にエンド当て若しくはその近傍の状態であると判定して、FLGに0を書き込み(ステップ812)、この処理を終える。
In
ステップ802において、操舵角θsが第1所定操舵角θsl未満の場合(ステップ802:NO)、フローは、図9に移行する。
図9のフローチャートにおいて、アシスト制御量判定部28は、操舵角θsが第4所定操舵角−θsl以下か否かを判定する(ステップ813)。操舵角θsが第4所定操舵角−θsl以下の場合(ステップ813:YES)、アシスト制御量判定部28は、操舵角θsが第5所定操舵角−θsh以上か否かを判定する(ステップ814)。操舵角θsが第5所定操舵角−θsh以上の場合(ステップ814:YES)、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量Ias*(n)が第2所定電流値−Ia1以上か否かを判定する(ステップ815)。
In
In the flowchart of FIG. 9, the assist control
基本アシスト制御量Ias*(n)が第2所定電流値−Ia1以上の場合(ステップ815:YES)、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量の前回値Ias*(n-1)を記憶部(メモリ)から読み出す(ステップ816)。そして、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)以下か否かを判定する(ステップ817)。
When the basic assist control amount Ias * (n) is equal to or greater than the second predetermined current value −Ia1 (step 815: YES), the assist control
基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)以下の場合(ステップ817:YES)、アシスト制御量判定部28は、アシスト力の大きさが負領域において増加傾向(本実施形態では、左切込み状態)にあることから、車両が、ゾーンDの操舵状態であると判定し、FLGに2を書き込み(ステップ818)、この処理を終える。
When the current value Ias * (n) of the basic assist control amount is equal to or less than the previous value Ias * (n-1) (step 817: YES), the assist control
また、ステップ817において、基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)以上の場合(ステップ817:NO)、アシスト制御量判定部28は、アシスト力の大きさが負領域において減少傾向(本実施形態では、左切戻し状態)にあることから、車両が、ゾーンFの操舵状態であると判定して、FLGに1を書き込み(ステップ819)、この処理を終える。
In
ステップ815において、基本アシスト制御量Ias*(n)が第2所定電流値−Ia1未満の場合(ステップ815:NO)、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量Ias*が既に下限値に達していると判定して、FLGに0を書き込み(ステップ820)、この処理を終える。
In
ステップ814において、操舵角θsが第5所定操舵角−θsh未満の場合(ステップ814:NO)、アシスト制御量判定部28は、操舵角θsが第6所定操舵角−θsmax以上か否かを判定する(ステップ821)。操舵角θsが第6所定操舵角−θsmax以上の場合(ステップ821:YES)、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量Ias*(n)が第2所定電流値−Ia1以上か否かを判定する(ステップ822)。
In
基本アシスト制御量Ias*(n)が第2所定電流値−Ia1以上の場合(ステップ822:YES)、アシスト制御量判定部28は、車両が図6に示すゾーンDの反転領域又はゾーンFの操舵領域にあると判定して、FLGに1を書き込み(ステップ823)、この処理を終える。
When the basic assist control amount Ias * (n) is equal to or greater than the second predetermined current value −Ia1 (step 822: YES), the assist control
また、ステップ822において、基本アシスト制御量Ias*(n)が第2所定電流値−Ia1未満の場合(ステップ822:NO)、アシスト制御量判定部28は、車両が図6に示すゾーンEのエンド当て若しくはその近傍の状態であると判定して、FLGに0を書き込み(ステップ824)、この処理を終える。
In
さらに、ステップ821において、操舵角θsが第6所定操舵角−θsmax未満の場合(ステップ821:NO)、アシスト制御量判定部28は、車両がエンド当て若しくはその近傍の状態であると判定して、FLGに0を書き込み(ステップ825)、この処理を終える。
Furthermore, when the steering angle θs is less than the sixth predetermined steering angle −θsmax in step 821 (step 821: NO), the assist control
ステップ813において、操舵角θsが第4所定操舵角−θslより大きい場合(ステップ813:NO)、アシスト制御量判定部28は、車両が直進状態にあると判定し、図10にフローを移行する。ここで、電流指令値演算部23には、図2に示すように、タイマ34が設けられており、アシスト制御量判定部28は、車両が直進状態に移行した場合、タイマ34にリセット信号Skを出力し、車両が直進状態に移行してからの経過時間Thを計測する。
In
図10のフローチャートにおいて、アシスト制御量判定部28は、経過時間Thが直進状態判定所定時間th(本実施形態では、1s)以下か否かを判定する(ステップ826)。直進状態判定時間Thが直進状態判定所定時間th以下の場合(ステップ826:YES)、アシスト制御量判定部28は、基本アシスト制御量の前回値Ias*(n-1)を記憶部(メモリ)から読み出し(ステップ827)、基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)以上か否かを判定する(ステップ828)。
In the flowchart of FIG. 10, the assist control
基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)以上の場合(ステップ828:YES)、アシスト制御量判定部28は、アシスト力の大きさがゾーンCにおいて増加傾向にあると判定し、FLGに1を書き込み(ステップ829)、この処理を終える。また、ステップ828において、基本アシスト制御量の今回値Ias*(n)が前回値Ias*(n-1)未満の場合(ステップ828:NO)、アシスト制御量判定部28は、アシスト力の大きさがゾーンCにおいて減少傾向にあると判定し、FLGに2を書き込み(ステップ830)、この処理を終える。
When the current value Ias * (n) of the basic assist control amount is equal to or greater than the previous value Ias * (n−1) (step 828: YES), the assist control
ステップ826において、経過時間Thが直進状態判定所定時間thより大きい場合(ステップ826:NO)、アシスト制御量判定部28は、車両が、ゾーンCの直進走行状態に移行して所定時間経過したと判定し、FLGに0を書き込み(ステップ831)、この処理を終える。更に、ステップ801において、操舵角θsが第3所定操舵角θsmaxより大きい場合(ステップ801:NO)、アシスト制御量判定部28は、車両がエンド当て若しくはその近傍の状態であると判定して、FLGに0を書き込み(ステップ830)、この処理を終える。
In
次に、試験トルク制御部31の機能を説明する。図12〜14に示すように、試験トルク制御部31は、アシスト制御量判定部28から受取ったFLG信号に基づいて、時間軸上の時点t1〜t13のタイミングで試験トルク制御量Itt*(瞬発的なモータトルクの印加)を出力する。尚、試験トルク制御量Itt*が出力される各時点t1、t2、t3・・・の各間隔は、試験トルク制御量Itt*が出力される試験トルク制御量出力時間trよりも長くなるように設定される。
Next, the function of the test
以下、試験トルク制御部31で実行される、試験トルク制御量算出方法について、図11のフローチャートを使用して、詳細に説明する。まず、試験トルク制御部31は、アシスト制御量判定部28から入力されたFLGが0か否か、を判定する(ステップ901)。FLGが0の場合(ステップ901:YES)、試験トルク制御部31は、試験トルク制御量Itt*(m)(メモリ)に0を書き込み(ステップ906)、この処理を終わる。ここで、括弧内のmは、今回値が第m番目のサンプリング値であることを示す。尚、基本アシスト制御量Ias*のサンプリング番号をn、試験トルク制御量Itt*のサンプリング番号をmとしたのは、本実施形態において、基本アシスト制御量Ias*と試験トルク制御量Itt*のサンプリング周期とが異なっているからである。
Hereinafter, the test torque control amount calculation method executed by the test
本実施形態において、試験トルク制御量Itt*(m)に0が書き込まれるケース、即ち、FLGが0のケースとしては、以下の3つのケースが想定される。
第1のケースは、基本アシスト制御量Ias*が、第1所定電流値Ia1(上限値)、又は第2所定電流値−Ia1(下限値)に達しており、基本アシスト制御量Ias*に対して試験トルク制御量Itt*を印加しても、トルク変化が小さくてトルクセンサの異常を検出し難いケースである(図8のステップ804:NO,図9のステップ815:NO)。そのため、本実施形態の試験トルク制御部31は、試験トルク制御量Itt*が上限値より大きいか又は下限値より小さい場合、瞬発的なモータトルクの印加を停止する。
In the present embodiment, the following three cases are assumed as a case where 0 is written in the test torque control amount Itt * (m), that is, a case where FLG is 0.
In the first case, the basic assist control amount Ias * has reached the first predetermined current value Ia1 (upper limit value) or the second predetermined current value −Ia1 (lower limit value), and the basic assist control amount Ias * Even when the test torque control amount Itt * is applied, the torque change is small and it is difficult to detect an abnormality in the torque sensor (
第2のケースは、図6のゾーンE、いわゆるエンド当てのケースである。このケースでは、ステアリングがメカニカルエンドに当たっているので、基本アシスト制御量Ias*に対して試験トルク制御量Itt*を印加してもトルク変化は生じない。そのため、試験トルク制御部31は、瞬発的なモータトルクの印加を停止する。
The second case is a zone E in FIG. In this case, since the steering is hitting the mechanical end, no torque change occurs even if the test torque control amount Itt * is applied to the basic assist control amount Ias *. Therefore, the test
第3のケースは、車両が図7のゾーンC、いわゆる直進走行状態に移行して所定時間Thが経過したケースである。直進走行状態は、操舵角θsが、第1所定操舵角θslと第4所定操舵角−θslとの間の極めて狭い範囲内にある状態であり、基本アシスト制御量Ias*もほとんど0に近い値である。そのため、試験トルク制御部31は、このケースにおいても瞬発的なモータトルクの印加を停止する構成とした。これによって、EPS1は、通電量を減らしモータ及びECU11の発熱を抑えることができる。
The third case is a case where a predetermined time Th has elapsed after the vehicle has shifted to the zone C of FIG. The straight traveling state is a state in which the steering angle θs is in a very narrow range between the first predetermined steering angle θsl and the fourth predetermined steering angle −θsl, and the basic assist control amount Ias * is almost a value of 0. It is. Therefore, the test
図11のフローチャートのステップ901において、FLGが0でない場合(ステップ901:NO)、試験トルク制御部31は、FLGが1か否か、を判定する(ステップ902)。FLGが1の場合(ステップ902:YES)、試験トルク制御部31は、Ias*(n)に0を書き込むとともに、Itt*(m)に第2所定電流値−Ia1を書き込み(ステップ905)、この処理を終わる。
In
FLGが1ということは、基本アシスト制御量Ias*が正値で漸増している状態(車両が右切込み状態:ゾーンA)、基本アシスト制御量Ias*が負値で漸増している状態(車両が左切戻し状態:ゾーンF)、基本アシスト制御量Ias*が負値で漸減しており操舵角θsが第5所定操舵角−θshよりも小さい状態(ゾーンDの反転領域)、又は車両が直進走行状態(ゾーンC)に移行して、基本アシスト制御量Ias*が正値で漸増している状態又は基本アシスト制御量Ias*が負値で漸増している状態であり、且つ所定時間thが経過していない状態である。FLGが1の場合には、試験トルク制御部31は、試験トルク制御量Itt*が第2所定電流値−Ia1となる設定を行う。
When FLG is 1, it means that the basic assist control amount Ias * is gradually increasing at a positive value (the vehicle is in the right cut state: zone A), and the basic assist control amount Ias * is gradually increasing at a negative value (the vehicle Is in the left turn-back state: zone F), the basic assist control amount Ias * is gradually decreasing as a negative value, and the steering angle θs is smaller than the fifth predetermined steering angle −θsh (inversion region of zone D), or the vehicle Transition to the straight traveling state (zone C), the basic assist control amount Ias * is gradually increasing at a positive value, or the basic assist control amount Ias * is gradually increasing at a negative value, and the predetermined time th Has not passed. When FLG is 1, the test
FLGが1でない場合(ステップ902:NO)、試験トルク制御部31は、FLGが2か否かを判定する(ステップ903)。FLGが2の場合(ステップ903:YES)、試験トルク制御部31は、Ias*(n)に0を書き込むとともに、Itt*(m)に第1所定電流値Ia1を書き込み(ステップ904)、この処理を終わる。
When FLG is not 1 (step 902: NO), the test
FLGが2ということは、基本アシスト制御量Ias*が正値で漸減している状態(車両が右切戻し状態:ゾーンB)、基本アシスト制御量Ias*が負値で漸減している状態(車両が左切込み状態:ゾーンD)、基本アシスト制御量Ias*が正値で漸増しており操舵角θsが第2所定操舵角θshよりも大きい状態(ゾーンAの反転領域)、又は車両が直進走行状態(ゾーンC)に移行して、基本アシスト制御量Ias*が正値で漸減している状態又は基本アシスト制御量Ias*が負値で漸減している状態であり、且つ所定時間thが経過していない状態である。FLGが2の場合には、試験トルク制御部31は、試験トルク制御量Itt*が第1所定電流値Ia1となる設定を行う。なお、ステップ903でFLGが2でない場合(ステップ903:NO)、試験トルク制御部31は、何もしないでこの処理を終わる。
When FLG is 2, this means that the basic assist control amount Ias * is gradually decreasing at a positive value (the vehicle is in a right turn-back state: zone B), and the basic assist control amount Ias * is gradually decreasing at a negative value ( Left turn state: zone D), basic assist control amount Ias * is positive and gradually increasing and steering angle θs is larger than second predetermined steering angle θsh (inverted area of zone A), or vehicle goes straight Transition to the running state (zone C) is a state where the basic assist control amount Ias * is gradually decreasing at a positive value or the basic assist control amount Ias * is gradually decreasing at a negative value, and the predetermined time th is It has not elapsed. When FLG is 2, the test
図12〜図14のそれぞれは、図5〜図7のそれぞれの操舵状態にある車両に対して、図11で示したアルゴリズムを適用し、基本アシスト制御量Ias*に試験トルク制御量Itt*を重畳させた電流指令値I*、及び操舵角θsの波形である。なお、本実施形態のEPS1は、図12〜図14に示すように、瞬発的なモータトルクの印加によって操舵角θsがほとんど影響を受けないように試験トルク制御量Itt*の大きさが設定されている。
Each of FIGS. 12 to 14 applies the algorithm shown in FIG. 11 to the vehicle in each of the steering states of FIGS. 5 to 7, and sets the test torque control amount Itt * to the basic assist control amount Ias *. It is the waveform of the superimposed current command value I * and steering angle θs. In the
ここで、図13の波形の特徴は、時点t3、t10、t11にある。t3では、図11で示したアルゴリズムに従って、試験トルク制御量Itt*が第1所定電流値Ia1となっている。
図12に示すように、車両が右切り込み状態(ゾーンA)であって操舵角θsが第2所定操舵角θsh以下の場合、試験トルク制御量Itt*は、第2所定電流値−Ia1に設定される。しかし、図13の時点t3に示すように、ゾーンAにおいて操舵角θsが第2所定操舵角θshよりも大きい場合、試験トルク制御量Itt*は、第1所定電流値Ia1に設定される。
Here, the characteristics of the waveform in FIG. 13 are at time points t3, t10, and t11. At t3, the test torque control amount Itt * is the first predetermined current value Ia1 according to the algorithm shown in FIG.
As shown in FIG. 12, when the vehicle is in the right cut state (zone A) and the steering angle θs is equal to or smaller than the second predetermined steering angle θsh, the test torque control amount Itt * is set to the second predetermined current value −Ia1. Is done. However, as shown at time t3 in FIG. 13, when the steering angle θs is larger than the second predetermined steering angle θsh in the zone A, the test torque control amount Itt * is set to the first predetermined current value Ia1.
操舵角θsが第2所定操舵角θshよりも大きく3所定操舵角θsmax近傍にある場合、トルクセンサ14が検出する操舵トルクτは、トルクセンサ14のセンサ素子が検出可能な臨界値近傍に達している。このような状況で、試験トルク制御量Itt*が第2所定電流値−Ia1に設定されると、アシスト力は正方向から負方向へと急減し、トーションバー17が大きく捩じられるので、トルクセンサが検出する操舵トルクτは増加する。しかし、本実施形態のように、ホールICをセンサ素子として用いた場合、センサ素子の臨界値近傍で操舵トルクτを増加させたとしても、トルク変化量が小さくなったり、操舵トルクτがセンサ素子の検出範囲を超えてしまうおそれがあるため、異常を検出し難い。
When the steering angle θs is larger than the second predetermined steering angle θsh and is in the vicinity of 3 predetermined steering angles θsmax, the steering torque τ detected by the
それに対して、本実施形態のEPS1は、試験トルク制御量Itt*を第1所定電流値Ia1に設定し、アシスト力を増加させることで、トーションバー17の捩れを小さくする。その結果、トルクセンサが検出する操舵トルクτは、センサ素子の検出可能な範囲内で変化し、トルク変化量も小さくならない。そのため、EPS1は、センサ素子の異常を確実に検出し、誤検出を防止することが可能である。尚、操舵角θsが第5所定操舵角−θshよりも小さい場合にも同様のことが言える。
On the other hand, the
更に、図13の時点t10、t11では、車両のステアリング2がメカニカルエンド当て状態(ゾーンE)にある。この場合、上記したように、試験トルク制御量Itt*を印加しても操舵トルクは変化しないため、試験トルク制御部31は、試験トルク制御量Itt*の印加を停止する。これによって、ECU11への通電量を抑制し、モータ及びECU11の発熱を抑えることが可能である。
Furthermore, at time t10 and t11 in FIG. 13, the
また、図14の波形の特徴は、時点t6〜t11の区間にある。時点t6〜t11の区間は、ハンドルの中立付近で操舵するいわゆる直進走行状態(ゾーンC)である。図14からわかるように、車両がゾーンCの操舵状態に移行して、経過時間Thが直進状態判定所定時間thに満たない区間では、図11のアルゴリズムに従い試験トルク制御量Itt*を出力する。一方、経過時間Thが直進状態判定所定時間thを経過した区間(t9〜t11)では、試験トルク制御量Itt*の出力を停止する。これによって、ECU11への通電量を抑制し、モータ及びECU11の発熱を抑えることが可能である。
The characteristic of the waveform in FIG. 14 is in the interval from time t6 to t11. The section from time t6 to t11 is a so-called straight traveling state (zone C) in which steering is performed near the neutral position of the steering wheel. As can be seen from FIG. 14, the test torque control amount Itt * is output according to the algorithm of FIG. 11 in a section where the vehicle shifts to the steering state of zone C and the elapsed time Th is less than the straight traveling state determination predetermined time th. On the other hand, the output of the test torque control amount Itt * is stopped in a section (t9 to t11) in which the elapsed time Th has passed the straight traveling state determination predetermined time th. Thereby, it is possible to suppress the energization amount to the
次に、図15及び図16を用いてトルクセンサ14の異常判定方法について具体的に説明する。
図15は、図5の操舵状態にある車両に対して、図11で示したアルゴリズムを適用した場合における電流指令値I*及び操舵トルクτを示すグラフである。また、図16は、図15の一部を拡大したグラフである。図15および図16において、左縦軸は、基本アシスト制御量Ias*に試験トルク制御量Itt*を重畳させた電流指令値I*を表す。また、右縦軸は、トルクセンサ14が検出する操舵トルクτを表し、横軸は時間軸を表す。
Next, the abnormality determination method for the
FIG. 15 is a graph showing the current command value I * and the steering torque τ when the algorithm shown in FIG. 11 is applied to the vehicle in the steering state of FIG. FIG. 16 is an enlarged graph of a part of FIG. 15 and 16, the left vertical axis represents the current command value I * in which the test torque control amount Itt * is superimposed on the basic assist control amount Ias *. The right vertical axis represents the steering torque τ detected by the
図15および図16には、瞬発的なモータトルクが操舵系に印加された場合に、トルクセンサによって検出される操舵トルクτが変動する様子が示されている。図16における車両の操舵状態は、ハンドルを右に操舵した場合の切込み状態(例えば、図5のゾーンA)を表しており、基本アシスト制御量Ias*が増加している時点t(l)で、試験トルク制御量Itt*が所定時間tr(本実施形態では、例えば1ms)出力されている。 FIG. 15 and FIG. 16 show how the steering torque τ detected by the torque sensor fluctuates when an instantaneous motor torque is applied to the steering system. The vehicle steering state in FIG. 16 represents a cutting state when the steering wheel is steered to the right (for example, zone A in FIG. 5), and at time t (l) when the basic assist control amount Ias * increases. The test torque control amount Itt * is output for a predetermined time tr (for example, 1 ms in this embodiment).
これにより操舵系には、瞬発的なモータトルクが印加され、試験トルク制御量Itt*が出力された時点t(l)から所定時間trr(本実施形態では、例えば10ms)後に、トーションバーには瞬発的なモータトルクに起因する捩れが生じる。異常検出部30は、試験トルク制御量Itt*が出力された時点から所定時間trrにおける、操舵トルクτの変化量Δτが所定値(本実施形態では、例えば0.5Nm)以下の場合は、残存センサ信号に対応するセンサ素子が異常と判定する。
As a result, instantaneous motor torque is applied to the steering system, and after a predetermined time trr (10 ms in the present embodiment) from the time t (l) when the test torque control amount Itt * is output, Torsion caused by instantaneous motor torque occurs. The
また、図2に示すように、本実施形態の試験トルク制御部31は、試験トルク制御量Itt*を出力する毎に、試験トルク制御量Itt*に基づく瞬発的なモータトルクが印加される旨を示す印加信号Simを異常検出部30に対して出力する。本実施形態の異常検出部30は、この印加信号Simに基づいて、そのアシスト継続制御時における残存センサ信号の異常検出を実行する。
Further, as shown in FIG. 2, every time the test torque control unit Itt * outputs the test torque control amount Itt *, the test
即ち、図4のフローチャートに示すように、異常検出部30は、アシスト継続制御時(ステップ201:YES)において、上記印加信号Simの入力があった場合(ステップ202:YES)には、当該印加信号Simに示される瞬発的なモータトルクの印加が、その入力される残存センサ信号に反映されるか否かを判定する(ステップ203)。尚、図16に示すように、本実施形態では、上記残存センサ信号に瞬発的なモータトルクの印加が反映されるか否かの判定は、当該瞬発的なモータトルクの印加に対応した適当なタイミング(所定時間trr内)で同残存センサ信号が変化するか否か、及びその変化の方向及び大きさが適当な値であるか否かに基づき行われる。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 4, the
そして、異常検出部30は、その残存センサ信号に瞬発的なモータトルクの印加が反映される場合(ステップ203:YES)には、当該残存センサ信号は正常であると判定し(ステップ204)、反映されない場合(ステップ203:NO)には、当該残存センサ信号は異常であると判定する(ステップ205)。
When the instantaneous sensor torque is reflected in the residual sensor signal (step 203: YES), the
また、図2に示すように、本実施形態のマイコン21には、タイマ32が設けられており、上記異常検出部30は、上記のように該残存センサ信号の異常を検出した場合(図4参照、ステップ205)、このタイマ32を利用して最初の異常検出からの経過時間Tdを計測する。そして、本実施形態の異常検出部30は、その経過時間Tdが故障検出所定時間tdを越える前に、所定回数(N0)の異常検出があった場合には、その残存センサ信号に対応するセンサ素子が故障したものと判定する。
As shown in FIG. 2, the
具体的には、図17のフローチャートに示すように、異常検出部30は、残存センサ信号の異常を検出すると(ステップ301:YES)、既に、その残存センサ信号に対応するセンサ素子についての故障判定中であるか否かを判定する(ステップ302)。そして、未だ故障判定が行なわれていない場合(ステップ302:NO)、つまり、上記ステップ301における異常検出が故障判定の開始点となる最初の異常検出である場合には、故障判定フラグをセットする(ステップ303)。
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 17, when the
即ち、ステップ302における故障判定中であるか否かの判定は、ステップ303に示された故障判定フラグがセットされているか否かに基づいて行なわれる。異常検出部30は、故障判定フラグをセットした後、上記タイマ32にリセット信号Sreを出力し(ステップ304)、故障検出経過時間Tdの計測を開始することにより、その異常が検出された残存センサ信号に対応するセンサ素子についての故障判定処理を実行する。
That is, the determination of whether or not the failure is being determined in
このように、ステップ303及びステップ304の実行により故障判定処理を開始し、又は上記ステップ302において既に故障判定中であると判定された場合(ステップ302:YES)、異常検出部30は、続いて、その異常検出回数Nをカウントするカウンタをインクリメントする(N=N+1、ステップ305)。そして、その異常検出回数Nが所定回数N0以上であると判定した場合(N≧N0、ステップ306:YES)には、その残存センサ信号に対応するセンサ素子が故障したものと判定する(ステップ307)。
As described above, when the failure determination process is started by executing
一方、上記ステップ306において、その異常検出回数Nが所定回数N0に満たないと判定した場合(N<N0、ステップ306:NO)、異常検出部30は、続いて、上記タイマ32から故障検出経過時間Tdを取得する(ステップ308)。そして、故障検出経過時間Tdが故障検出所定時間td以上であるか否かを判定し(ステップ309)、故障検出所定時間td以上であると判定した場合(Td≧td、ステップ309:YES)には、その故障検出所定時間tdの超過(タイムオーバー)をもって、その残存センサ信号に対応するセンサ素子は正常であると判定する(ステップ310)。
On the other hand, when it is determined in
その後、異常検出部30は、上記故障判定フラグをリセットし(ステップ311)、カウンタをリセットすることにより(N=0、ステップ312)、一連の故障判定処理を終了する。尚、上記ステップ309において、故障検出経過時間Tdが故障検出所定時間tdに満たないと判定した場合(Td<td、ステップ309:NO)には、上記ステップ310〜ステップ312の処理は実行されない。
Thereafter, the
更に、本実施形態の試験トルク制御部31は、図19に示すように、アシスト継続制御時において、残存センサ信号の異常が検出された時点(同図中、時点t21)以降は、異常検出前の出力周期f1よりも異常検出後の出力周期f2が短くなるように試験トルク制御量Itt*の出力周期を短縮化する(f1>f2)。これにより、残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定が実行されている間は、瞬発的なモータトルクを印加する周期が短くなるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 19, the test
また、残存センサ信号の異常が検出され、試験トルク制御量Itt*の出力周期が短縮化された後、再び残存センサ信号が正常に復帰することがある(同図中、時点t22以降)。本実施形態の試験トルク制御部31は、この場合、試験トルク制御量Itt*の出力周期を再びf2からf1に戻す構成となっている。
In addition, after the abnormality of the remaining sensor signal is detected and the output cycle of the test torque control amount Itt * is shortened, the remaining sensor signal may return to normal again (after time t22 in the figure). In this case, the test
即ち、迅速且つ高精度に故障判定を行う観点からは、瞬発的なモータトルクの印加周期は、短い方が好ましい。しかしながら、こうした印加周期の短縮化は、その操舵フィーリングを悪化させる方向に作用する。この点を踏まえ、本実施形態のEPS1は、残存センサ信号の故障判定の実行中のみ、瞬発的なモータトルクの印加周期を短くし、残存センサ信号が正常値に戻った場合には、瞬発的なモータトルクの印加周期を直ちに元の周期とする。これにより、本実施形態のEPS1は、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、その残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定を迅速且つ高精度に行うことが可能である。
That is, from the viewpoint of determining a failure quickly and with high accuracy, it is preferable that the instantaneous application period of the motor torque is short. However, such shortening of the application cycle acts in the direction of worsening the steering feeling. In consideration of this point, the
さらに詳述すると、図18のフローチャートに示すように、試験トルク制御部31は、アシスト継続制御時(ステップ401:YES)、上記異常検出部30によるセンサ素子の故障判定が実行されているか否かを判定する(ステップ402)。尚、本実施形態の試験トルク制御部31は、異常検出部30が出力する異常検出信号Strに基づいて、異常検出部30が実行する故障判定の結果を取得する構成となっている。そして、故障判定の実行中ではないと判定した場合(ステップ402:NO)には、その基本周期(図19参照、出力周期f1)での上記試験トルク制御量Itt*の出力を実行する(ステップ403)。
More specifically, as shown in the flowchart of FIG. 18, the test
一方、上記ステップ402において、故障判定の実行中であると判定した場合(ステップ402:YES)、試験トルク制御部31は、先ず、残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障が確定したか否かを判定する(ステップ404)。そして、残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障が確定していない場合(ステップ404:NO)、試験トルク制御部31は、残存センサ信号に対応するセンサ素子の正常が確定しているか否かを判定する(ステップ405)。その結果、残存センサ素子に対応するセンサ素子の正常が確定していない場合、即ち、センサ素子の異常が継続している場合(ステップ405:NO)、試験トルク制御部31は、上記基本周期(f1)よりも短い短周期(図19参照、出力周期f2)での上記試験トルク制御量Itt*の出力を実行する(ステップ406)。
On the other hand, when it is determined in
逆に、上記ステップ405において、残存センサ信号に対応するセンサ素子の正常が確定した場合、即ち、センサ素子が正常に復帰した場合(ステップ405:YES)には、上記ステップ403において、その基本周期(f1)での上記試験トルク制御量Itt*の出力を実行する構成となっている。尚、アシスト継続制御が実行されていない場合(ステップ401:NO)、及びセンサ素子の故障が確定した場合(ステップ404:YES)には、上記試験トルク制御量Itt*は、出力されない。
Conversely, when the normality of the sensor element corresponding to the remaining sensor signal is determined in
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
(1)ECU11は、トルクセンサ14を構成する各センサ素子14a,14bの何れか一方の故障が検出された場合、その故障が検出されていない方のセンサ素子が出力するセンサ信号(残存センサ信号)を用いて操舵トルクτを検出することにより、そのパワーアシスト制御を継続する(アシスト継続制御)。また、ECU11は、アシスト継続制御の実行時には、そのアシスト力の変化方向とは逆向きに、周期的に瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すべくEPSアクチュエータ10の作動を制御する。そして、この瞬発的なモータトルクの印加が、そのアシスト継続制御の基礎となる残存センサ信号に反映されるか否かに基づいて、当該残存センサ信号の異常を検出する。
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) When a failure of any one of the
上記構成によれば、その瞬発的なモータトルクの印加により、操舵系を構成するステアリングシャフト3に設けられたトーションバー16に大きな捩れを生じさせることで、その残存センサ信号が変化するタイミング及び変化方向を当然に予想し得る状況を作り出すことができる。そして、このような状況下において、その残存センサ信号の変化を監視することにより、当該残存センサ信号が明らかに異常な値を示す以前の段階で、早期に、その異常を検出することができる。その結果、残存センサ信号を用いたアシスト制御の実行時においても、より安定的に、そのアシスト付与を継続することができるようになる。
According to the above configuration, when the instantaneous motor torque is applied, the
(2)ECU11は、周期的にその操舵系に対する瞬発的なモータトルクの印加を実行する。そして、ECU11は、故障検出所定時間(td)内に、所定回数(N0)、残存センサ信号についての異常検出があった場合には、その残存センサ信号に対応するセンサ素子が故障したと判定する。上記構成によれば、より正確にセンサ素子の故障を判定することができる。その結果、誤判定の発生を抑えて、より安定的に、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。
(2) The
(3)ECU11は、残存センサ信号に対応するセンサ素子について故障判定を実行する間は、瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くする。即ち、迅速且つ高精度に故障判定を行う観点からは、上記瞬発的なモータトルクの印加周期は、より短い方が好ましい。しかしながら、こうした印加周期の短縮化は、その操舵フィーリングを悪化させる方向に作用する。この点、上記構成によれば、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、迅速且つ高精度に、その残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定を行うことができる。その結果、より安定的に、そのアシスト力付与を継続することができるようになる。
(3) The
(4)ECU11は、ハンドルの中立付近で操舵するいわゆる直進走行状態に移行して、経過時間Thが直進状態判定所定時間thに満たない区間では、図11のアルゴリズムに従い試験トルク制御量Itt*を出力する。一方、経過時間Thが直進状態判定所定時間thを経過した区間では、試験トルク制御量Itt*の出力を停止する。これによって、ECU11への通電量を抑制し、モータ及びECU11の発熱を抑えることが可能である。
(4) The
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、本発明を、二系統のセンサ信号Sa,Sbを出力するトルクセンサ14の異常検出に具体化した。しかし、これに限らず、発明は、3以上のセンサ信号を出力するトルクセンサの異常検出に適用してもよい。即ち、センサ信号の出力要素を3以上備えるものにおいて、故障の検出されていない前記出力要素が残り一つになった後、その残る出力要素が出力するセンサ信号を用いて前記アシスト力の付与を継続する場合に適用してもよい。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
In the embodiment described above, the present invention is embodied in detecting an abnormality of the
・また、本発明は、一のセンサ信号を用いて操舵トルクを検出するEPSのトルクセンサについての異常検出に適用してもよい。即ち、瞬発的なモータトルクの印加及びそのセンサ信号への反映に基づく異常検出は、必ずしも、トルクセンサの異常が検出された後の暫定制御時(アシスト継続制御時)に限るものではなく、通常制御時にも実行してもよい。これにより、より高い信頼性を確保することができる。 The present invention may also be applied to abnormality detection for an EPS torque sensor that detects steering torque using a single sensor signal. That is, the abnormality detection based on the instantaneous application of the motor torque and the reflection to the sensor signal is not necessarily limited to the temporary control (at the time of assist continuation control) after the abnormality of the torque sensor is detected. You may perform also at the time of control. Thereby, higher reliability can be ensured.
・上記実施形態では、特に言及しなかったが、センサ信号を出力要素としてのセンサ素子を構成する磁気検出素子については、どのようなものであってもよい。また、磁気式のトルクセンサ以外の異常検出に適用してもよい。 -Although it did not mention in particular in the said embodiment, what kind of thing may be sufficient about the magnetic detection element which comprises the sensor element which uses a sensor signal as an output element. Further, the present invention may be applied to abnormality detection other than a magnetic torque sensor.
・上記実施形態では、ステアリングセンサ16の中立位置近傍に所定の操舵角範囲を設定し、車両が直進走行状態か否かを判断したが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。ステアリングセンサ16に代えて、電流センサ27を用い、電流センサ検出範囲に中立位置近傍の所定の電流値範囲を設定することで車両が直進操行状態にあるか否かを判断してもよい。
In the above embodiment, a predetermined steering angle range is set in the vicinity of the neutral position of the
・上記実施形態では、アシスト制御量判定部28で生成されるFLGが0のケースでは瞬発的なモータトルクの印加を停止することとしたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、アシスト制御量判定部28で生成されるFLGが0の場合には、瞬発的なモータトルクを発生させる基礎成分である試験トルク制御量Itt*の値を、第1所定電流値Ia1又は第2所定電流値−Ia1より小さな電流値(例えば、1/3程度の大きさ)に変更し、瞬発的なモータトルクを印加するようにしてもよい。こうすることによって、運転者に絶えずトルクセンサの故障診断を行っていることを認識させることができる。
In the above embodiment, the application of the instantaneous motor torque is stopped when the FLG generated by the assist control
・上記実施形態では、操舵系に対する瞬発的なモータトルクの印加を、周期的に行うこととした。しかし、これに限らず、ランダムに瞬発的なモータトルクを印加し、その残存センサ信号への反映の有無に基づいて当該残存センサ信号の異常を検出する構成であってもよい。 In the above embodiment, instantaneous motor torque is periodically applied to the steering system. However, the present invention is not limited to this, and a configuration may be employed in which instantaneous motor torque is randomly applied and abnormality of the residual sensor signal is detected based on whether or not the residual sensor signal is reflected.
・上記実施形態では、故障検出所定時間(td)内に、所定回数(N0)以上の異常検出があった場合に、その残存センサ信号に対応する出力要素としてのセンサ素子の故障を確定することとした。しかし、これに限らず、所定時間T0の超過でタイムオーバーとしなくてもよく、また、一回の異常検出で、その対応するセンサ素子の故障を確定する構成であってもよい。尚、上記実施形態のように、複数回の異常検出により故障を確定し、及びその故障判定に制限時間を設定する構成の方が、より好ましい結果が得られることは言うまでもない。 In the above embodiment, when a failure is detected more than a predetermined number of times (N0) within a predetermined failure detection time (td), the failure of the sensor element as the output element corresponding to the remaining sensor signal is determined. It was. However, the present invention is not limited to this, and the time may not be over when the predetermined time T0 is exceeded, and a configuration in which a failure of the corresponding sensor element is determined by one abnormality detection may be employed. Needless to say, a configuration in which a failure is determined by detecting an abnormality a plurality of times and a time limit is set for the failure determination, as in the above-described embodiment, is more preferable.
・上記実施形態では、残存センサ信号に対応するセンサ素子について故障判定を実行する間は、瞬発的なモータトルクを印加する周期を短くすることとした。しかし、これに限らず、残存センサ信号の異常検出回数Nに応じて、その印加周期を変更する構成としてもよい。このような構成とすることで、アシスト継続制御の実行時における良好な操舵フィーリングを確保しつつ、より迅速且つ高精度に、その残存センサ信号に対応するセンサ素子の故障判定を行うことができる。
尚、この場合、その故障判定によりセンサ素子が正常であることが確定した後、当該印加周期を基本周期(図19参照、出力周期f1)に回復させるか、或いは短縮化したままとするかについては、その重きを置く観点、即ち、良好な操舵フィーリングの確保を重視するか、或いは早期の故障検出を重視するかによって、任意に選択すればよい。
In the above embodiment, the period for applying the instantaneous motor torque is shortened while the failure determination is performed on the sensor element corresponding to the remaining sensor signal. However, the present invention is not limited to this, and the application cycle may be changed according to the number N of abnormal detections of the remaining sensor signal. With such a configuration, it is possible to perform failure determination of the sensor element corresponding to the remaining sensor signal more quickly and with high accuracy while ensuring a good steering feeling during execution of the assist continuation control. .
In this case, whether or not the application period is restored to the basic period (refer to FIG. 19, output period f1) after the sensor element is determined to be normal by the failure determination, or is kept shortened. May be arbitrarily selected depending on the point of emphasis, that is, whether the emphasis is on ensuring good steering feeling or the importance of early failure detection.
・上記各実施形態では、EPSアクチュエータ10の駆動源であるモータ12には、ブラシ付き直流モータを用いることとした。しかし、これに限らず、ブラシレスモータや誘導モータを用いるものに具体化してもよい。特に、上記のように操舵速度に応じて瞬発的なモータトルクの印加周期を変更する場合には、その操舵速度の検出にブラシレスモータの回転角センサを利用するとよい。
In each of the above embodiments, a brushed DC motor is used as the
・上記各実施形態では、本発明を所謂コラム型のEPS1に具体化したが、本発明は、所謂ピニオン型やラックアシスト型のEPSに適用してもよい。
In each of the above embodiments, the present invention is embodied in a so-called
1:電動パワーステアリング装置(EPS)、2:ステアリング、3:ステアリングシャフト、3a:コラムシャフト、10:EPSアクチュエータ、11:ECU、
12:モータ、14:トルクセンサ、14a,14b:センサ素子、
15:車速センサ、16:ステアリングセンサ、17:トーションバー、
21:マイコン、22:駆動回路、23:電流指令値演算部、
24:モータ制御信号出力部、25:操舵トルク検出部、26:アシスト制御部、
27:電流センサ、28:アシスト制御量判定部、29:アシスト電流切替部、
30:異常検出部、31:試験トルク制御部、32:タイマ、33:加算器、
θs:操舵角、τ:操舵トルク、Sa,Sb:センサ信号、V:車速,
I*:電流指令値、Ias*:基本アシスト制御量、Itt*:試験トルク制御量、
Sim: 試験トルク印加信号、 Str:異常検出信号、Sre:タイマリセット信号、
Sich:アシスト電流切替信号、
θsl:+側中立位置近傍の第1所定操舵角、θsh:+側最大操舵角近傍の第2所定操舵角、θsmax:+側最大操舵角である第3所定操舵角、
−θsl:−側側中立位置近傍の第4所定操舵角、−θsh:−側最大操舵角近傍の第5所定操舵角、−θsmax:−側最大操舵角である第6所定操舵角、
Ia1:+側試験トルク制御量である第1所定電流値、
−Ia1:−側試験トルク制御量である第2所定電流値、
Ias*(n):基本アシスト制御量今回値、Ias*(n-1):基本アシスト制御量前回値、
Itt*(m):試験トルク制御量今回値、Itt*(m-1):試験トルク制御量前回値、
N:異常検出回数、N0:所定回数、
Td:故障検出経過時間、td:故障検出所定時間、
Th:直進状態判定時間、th:直進状態判定所定時間、
tr:試験トルク制御量出力時間、trr:操舵トルク変化量測定時間、
t(l):試験トルク制御量印加時間、Δτ:操舵トルク変化量、
f1、f2:試験トルク制御量出力周期、
1: electric power steering device (EPS), 2: steering, 3: steering shaft, 3a: column shaft, 10: EPS actuator, 11: ECU,
12: Motor, 14: Torque sensor, 14a, 14b: Sensor element,
15: Vehicle speed sensor, 16: Steering sensor, 17: Torsion bar,
21: Microcomputer, 22: Drive circuit, 23: Current command value calculation unit,
24: Motor control signal output unit, 25: Steering torque detection unit, 26: Assist control unit,
27: current sensor, 28: assist control amount determination unit, 29: assist current switching unit,
30: Abnormality detection unit, 31: Test torque control unit, 32: Timer, 33: Adder,
θs: steering angle, τ: steering torque, Sa, Sb: sensor signal, V: vehicle speed,
I *: current command value, Ias *: basic assist control amount, Itt *: test torque control amount,
Sim: Test torque application signal, Str: Abnormality detection signal, Sre: Timer reset signal,
Sich: Assist current switching signal,
θsl: a first predetermined steering angle near the + side neutral position, θsh: a second predetermined steering angle near the + side maximum steering angle, θsmax: a third predetermined steering angle that is the + side maximum steering angle,
-Θsl: a fourth predetermined steering angle near the -side neutral position, -θsh: a fifth predetermined steering angle near the -side maximum steering angle, -θsmax: a sixth predetermined steering angle that is the -side maximum steering angle,
Ia1: a first predetermined current value that is a + side test torque control amount,
-Ia1: A second predetermined current value which is a negative side test torque control amount,
Ias * (n): Basic assist control amount current value, Ias * (n-1): Basic assist control amount previous value,
Itt * (m): Test torque control amount current value, Itt * (m-1): Test torque control amount previous value,
N: number of abnormality detections, N0: predetermined number of times,
Td: failure detection elapsed time, td: failure detection predetermined time,
Th: straight-running state determination time, th: straight-running state determination predetermined time,
tr: test torque control amount output time, trr: steering torque change measurement time,
t (l): Test torque control amount application time, Δτ: Steering torque change amount,
f1, f2: test torque control amount output cycle,
Claims (12)
ステアリングシャフトの途中に設けられたトーションバーの捩れに基づきセンサ信号を出力するトルクセンサと、
前記センサ信号に基づき操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
前記操舵トルクに対応した前記アシスト力を発生させるべく前記操舵力補助装置の作動を制御する制御手段と、
前記センサ信号の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記アシスト力の変化方向とは逆向きに、瞬発的なモータトルクを操舵系に印加すべく前記操舵力補助装置の作動を制御し、
前記異常検出手段は、前記瞬発的なモータトルクの印加が前記センサ信号に反映されない場合に、該センサ信号の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。 A steering force assist device that applies assist force to the steering system using a motor as a drive source;
A torque sensor that outputs a sensor signal based on torsion of a torsion bar provided in the middle of the steering shaft;
Torque detecting means for detecting a steering torque based on the sensor signal;
Control means for controlling the operation of the steering force assisting device to generate the assist force corresponding to the steering torque;
An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the sensor signal,
The control means controls the operation of the steering force assisting device so as to apply instantaneous motor torque to the steering system in a direction opposite to the direction in which the assist force changes.
The abnormality detecting means detects an abnormality of the sensor signal when the instantaneous application of the motor torque is not reflected in the sensor signal;
An electric power steering device.
前記制御手段による瞬発的なモータトルクの印加及び前記異常検出手段による異常検出は、故障の検出されていない前記出力要素が残り一つになった後、残る出力要素が出力するセンサ信号を用いて前記アシスト力の付与を継続する場合に行なわれること、
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装置。 The torque sensor has a plurality of output elements that output the sensor signal,
The instantaneous application of the motor torque by the control unit and the abnormality detection by the abnormality detection unit are performed using sensor signals output from the remaining output elements after the remaining one of the output elements in which no failure is detected. To be performed when the assist force is continuously applied;
The electric power steering apparatus according to claim 1.
前記異常検出手段は、所定回数、前記センサ信号の異常が検出された場合に、
該センサ信号に対応する出力要素が故障したと判断すること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。 The control means periodically applies the instantaneous motor torque,
When the abnormality detection means detects an abnormality of the sensor signal a predetermined number of times,
Determining that the output element corresponding to the sensor signal has failed;
The electric power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein
を特徴とする請求項3に記載の電動パワーステアリング装置。 The control means shortens the period of applying the instantaneous motor torque when an abnormality of the sensor signal is detected,
The electric power steering apparatus according to claim 3.
を特徴とする請求項3又は請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。 The control means shortens a cycle of applying the instantaneous motor torque until an abnormality of the sensor signal is detected and it is determined as a failure.
The electric power steering apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that:
を特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電動パワーステアリング装置。 The control means, after shortening the period of applying the instantaneous motor torque, if a normal sensor signal is detected, increasing the period to recover the period,
6. The electric power steering apparatus according to claim 4 or 5, wherein:
前記アシスト力の大きさが所定の上限値から下限値までの範囲外であれば、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、
を特徴とする請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 If the magnitude of the assist force is within a range from a predetermined upper limit value to a lower limit value, the control means applies the instantaneous motor torque,
If the magnitude of the assist force is outside the range from a predetermined upper limit value to a lower limit value, the magnitude of the instantaneous motor torque to be applied is reduced, or the application of the instantaneous motor torque is stopped. about,
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記制御手段は、中立位置近傍に所定の操舵角範囲を設定し、
前記ステアリングセンサの検出する操舵角が、前記操舵角範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、
を特徴とする請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 A steering sensor for detecting a steering angle generated in the steering;
The control means sets a predetermined steering angle range near the neutral position,
When the steering angle detected by the steering sensor falls within the steering angle range and a predetermined time has elapsed, the magnitude of the instantaneous motor torque to be applied is reduced, or the instantaneous motor torque Stopping the application of
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein
を特徴とする請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
A steering sensor for detecting a steering angle generated in the steering in a predetermined detection range, and the control means applies the instantaneous occurrence to be applied when a steering angle detected by the steering sensor exceeds a detection range of the steering sensor; Reducing the magnitude of the typical motor torque, or stopping the application of the instantaneous motor torque,
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein
前記制御手段は、前記ステアリングセンサの検出範囲内において、前記検出範囲の正側の臨界値近傍に所定の第1閾値を設定し、
前記ステアリングセンサの検出する操舵角が前記第1閾値と前記正側臨界値との間にあり、かつ、前記アシスト力の変化方向が正の場合には、
前記瞬発的なモータトルクの印加方向を前記アシスト力の変化方向と同一にすること、
を特徴とする請求項1〜請求項9の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 A steering sensor that detects a steering angle generated in the steering in a predetermined detection range;
The control means sets a predetermined first threshold value in the vicinity of the critical value on the positive side of the detection range within the detection range of the steering sensor,
When the steering angle detected by the steering sensor is between the first threshold value and the positive critical value, and the change direction of the assist force is positive,
Making the application direction of the instantaneous motor torque the same as the direction of change of the assist force;
The electric power steering device according to any one of claims 1 to 9, wherein
前記制御手段は、前記ステアリングセンサの検出範囲内において、前記検出範囲の負側の臨界値近傍に所定の第2閾値を設定し、
前記ステアリングセンサが検出する操舵角が前記第2閾値と前記負側臨界値との間にあり、かつ、前記アシスト力の変化方向が負の場合には、
前記瞬発的なモータトルクの印加方向を前記アシスト力の変化方向と同一にすること、
を特徴とする請求項1〜請求項10の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 A steering sensor that detects a steering angle generated in the steering in a predetermined detection range;
The control means sets a predetermined second threshold value in the vicinity of the negative critical value of the detection range within the detection range of the steering sensor,
When the steering angle detected by the steering sensor is between the second threshold value and the negative critical value, and the change direction of the assist force is negative,
Making the application direction of the instantaneous motor torque the same as the direction of change of the assist force;
The electric power steering device according to any one of claims 1 to 10, wherein
前記制御手段は、中立位置近傍に所定の電流値範囲を設定し、
前記電流検出器の検出する電流値が、前記電流値範囲内に入って所定時間が経過した場合には、印加する前記瞬発的なモータトルクの大きさを小さくするか、又は前記瞬発的なモータトルクの印加を停止すること、
を特徴とする請求項1〜請求項7の何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。 A current detector for detecting a current value flowing through the motor;
The control means sets a predetermined current value range near the neutral position,
When the current value detected by the current detector falls within the current value range and a predetermined time has elapsed, the magnitude of the instantaneous motor torque to be applied is reduced, or the instantaneous motor Stop applying torque,
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein
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