JPH0834359A - Motor-driven power steering device - Google Patents
Motor-driven power steering deviceInfo
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- JPH0834359A JPH0834359A JP17144394A JP17144394A JPH0834359A JP H0834359 A JPH0834359 A JP H0834359A JP 17144394 A JP17144394 A JP 17144394A JP 17144394 A JP17144394 A JP 17144394A JP H0834359 A JPH0834359 A JP H0834359A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電動機の動力を操舵
補助力としてステアリング系に直接作用させ、ドライバ
の操舵力の軽減を図る電動パワーステアリング装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering system for reducing the steering force of a driver by directly applying the power of an electric motor as a steering assist force to a steering system.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、電動パワーステアリング装置
は、ステアリングホイールを操作してラックエンドに達
した後も更に操作しようとすると、操舵トルクが非常に
大きな値となって、補助操舵力を発生する電動機の駆動
電流は操舵トルクに対応して増加する傾向にある。2. Description of the Related Art Generally, an electric power steering system has an electric motor that generates an auxiliary steering force when the steering wheel is operated further even after reaching the rack end. Drive current tends to increase corresponding to the steering torque.
【0003】また、タイヤが縁石等に突き当たったり、
溝や轍に嵌り込んでステアリングホイールを操作をして
もタイヤを左右に転舵できない状態で、更にステアリン
グホイールを操作しようとすると、操舵トルクの増加に
伴って電動機の電流が増加する現象が発生する。In addition, the tire may hit a curb,
If the tire cannot be steered to the left or right even if it is fitted in a groove or rut and the steering wheel is operated, if the steering wheel is tried to be operated further, the electric current of the electric motor increases with an increase in steering torque. To do.
【0004】従来の電動パワーステアリング装置は、特
開昭64―9064号公報で本出願人が開示したよう
に、操舵トルクセンサ(例えば、差動変圧器)、操舵回
転速度センサ(例えば、タコジェネレータ)およびマイ
クロプロセッサで構成した過負荷防止手段を備え、操舵
トルクセンサからのトルク信号が所定値を超え、かつ操
舵回転速度センサからの操舵回転速度(操舵速度)が所
定値以下の時に、電動機を駆動する電流を減少するよう
構成されている。A conventional electric power steering system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-9064 disclosed by the present applicant, in which a steering torque sensor (for example, a differential transformer) and a steering rotation speed sensor (for example, a tacho generator). ) And a microprocessor, the electric motor is activated when the torque signal from the steering torque sensor exceeds a predetermined value and the steering rotation speed (steering speed) from the steering rotation speed sensor is below a predetermined value. It is configured to reduce the driving current.
【0005】図6に従来の一般的な電動パワーステアリ
ング装置の全体構成図を示す。電動式パワーステアリン
グ装置1は、ステアリングホイール2に一体的に設けら
れたステアリング軸3に自在継ぎ手4a、4bを備えた
連結軸4を介してステアリング・ギアボックス5内に設
けられたラック&ピニオン機構6のピニオン6aに連結
されて手動操舵力発生手段7が構成される。FIG. 6 shows an overall configuration of a conventional general electric power steering apparatus. The electric power steering apparatus 1 includes a rack and pinion mechanism provided in a steering gear box 5 via a connecting shaft 4 having universal joints 4a and 4b on a steering shaft 3 integrally provided on a steering wheel 2. The manual steering force generation means 7 is configured by being connected to the pinion 6a of the steering wheel 6.
【0006】ピニオン6aに噛み合うラック歯8aを備
え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸8
は、その両端にタイロッド9を介して転動輪としての左
右の前輪10に連結される。このようにして、ステアリ
ングホイール2操舵時には通常のラック&ピニオン式の
ステアリングを介し、前輪10を転動させて車両の向き
を変えている。The rack shaft 8 is provided with rack teeth 8a that mesh with the pinion 6a, and reciprocates by these meshes.
Are connected to left and right front wheels 10 as rolling wheels via tie rods 9 at both ends thereof. In this way, when steering the steering wheel 2, the front wheels 10 are rolled to change the direction of the vehicle through the normal rack-and-pinion type steering.
【0007】手動操舵力発生手段7による操舵力を軽減
するため、操舵補助力を供給する電動機11をラック軸
8と同軸的に配設し、ラック軸8にほぼ平行に設けられ
たボールねじ機構12を介して操舵補助力を推力に変換
してラック軸8に作用させる。In order to reduce the steering force by the manual steering force generating means 7, a motor 11 for supplying a steering assist force is arranged coaxially with the rack shaft 8, and a ball screw mechanism provided substantially parallel to the rack shaft 8. The steering assist force is converted into a thrust force via 12 to act on the rack shaft 8.
【0008】電動機11のロータには駆動側ヘリカル・
ギア11aが一体的に設けられ、駆動側ヘリカル・ギア
11aはボールねじ機構12のねじ軸の軸端に一体的に
設けられた従動側ヘリカル・ギア12aと噛み合わされ
ている。ボールねじ機構12のナットはラック軸8に連
結されている。The rotor of the electric motor 11 has a helical drive side.
The gear 11a is integrally provided, and the drive-side helical gear 11a is meshed with the driven-side helical gear 12a that is integrally provided at the shaft end of the screw shaft of the ball screw mechanism 12. The nut of the ball screw mechanism 12 is connected to the rack shaft 8.
【0009】ステアリング・ギアボックス5内にはピニ
オン6aに作用する手動トルクを検出するための操舵ト
ルクセンサ13、およびステアリング軸3の回転速度に
対応した操舵回転速度を検出するための操舵回転速度セ
ンサ14をそれぞれ設け、操舵トルク信号T、操舵回転
速度信号Nを制御手段15に提供している。In the steering gear box 5, a steering torque sensor 13 for detecting a manual torque acting on the pinion 6a, and a steering rotation speed sensor for detecting a steering rotation speed corresponding to the rotation speed of the steering shaft 3. 14 are provided respectively, and the steering torque signal T and the steering rotation speed signal N are provided to the control means 15.
【0010】ステアリングホイール2と操向車輪である
前輪10とが機械的に連結されており、操舵トルクセン
サ13が検出する操舵トルク信号Tと操舵回転速度セン
サ14が検出する操舵回転速度信号Nの組合せ信号を制
御手段15で処理して得られる電動機制御電圧VO(例
えば、PWM信号)により、電動機駆動手段16(例え
ば、FETを用いたブリッジ回路)を介して電動機電圧
VMを発生して電動機11をPWM駆動し、ステアリン
グホイール2の操作に対応した操舵補助力が得られるよ
う構成する。A steering wheel 2 and a front wheel 10 which is a steered wheel are mechanically connected to each other, and a steering torque signal T detected by a steering torque sensor 13 and a steering rotation speed signal N detected by a steering rotation speed sensor 14 are provided. A motor control voltage V O (for example, a PWM signal) obtained by processing the combined signal by the control unit 15 generates a motor voltage V M through the motor driving unit 16 (for example, a bridge circuit using FET). The electric motor 11 is PWM-driven to obtain a steering assist force corresponding to the operation of the steering wheel 2.
【0011】制御手段15はマイクロプロセッサで構成
し、過負荷防止手段を備え、操舵トルクセンサ13が検
出した操舵トルク信号Tが所定値を超え、かつ操舵回転
速度センサ14が検出した操舵回転速度信号Nが所定値
以下の場合には、減少補正した電動機制御電圧VOを電
動機駆動手段16に出力し、電動機駆動手段16は電動
機電流IMを減少するような電動機電圧VMで電動機11
を駆動し、電動機11の過負荷電流を防止するよう構成
されている。The control means 15 is composed of a microprocessor and is provided with an overload prevention means. The steering torque signal T detected by the steering torque sensor 13 exceeds a predetermined value and the steering rotation speed signal detected by the steering rotation speed sensor 14 is detected. When N is equal to or less than a predetermined value, the reduced-corrected motor control voltage V O is output to the motor drive means 16, and the motor drive means 16 uses the motor voltage V M to reduce the motor current I M.
To prevent an overload current of the electric motor 11.
【0012】このように、従来の電動パワーステアリン
グ装置は、操舵トルクセンサおよび操舵回転速度センサ
の独立したセンサを備え、タイヤが縁石等に突き当った
り、溝や轍に嵌り込んで転舵できなくなった状態のステ
アリング操作において、操舵補助力をステアリング系に
作用させる電動機の過負荷電流を、操舵トルク大、かつ
操舵回転速度小となることを検出して減少するよう制御
する。As described above, the conventional electric power steering apparatus is provided with the independent steering torque sensor and the steering rotation speed sensor, and the tire cannot hit the curb or the groove or the rut to prevent steering. In the steering operation in this state, the overload current of the electric motor that applies the steering assist force to the steering system is controlled to be decreased by detecting that the steering torque is high and the steering rotation speed is low.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】従来の電動パワーステ
アリング装置は、電動機の過負荷状態を検出するための
2個の独立したセンサ、差動変圧器(操舵トルクセン
サ)およびタコジェネレータ(操舵回転速度センサ)が
必要となるため、センサの占有空間が大きくなって車室
内のデザインの自由度が制限されたり、コストアップを
招く課題がある。The conventional electric power steering system has two independent sensors for detecting an overload state of a motor, a differential transformer (steering torque sensor) and a tacho generator (steering rotational speed). Since the sensor is required, the space occupied by the sensor becomes large, which limits the degree of freedom in designing the vehicle interior and raises the cost.
【0014】特に、操舵回転速度センサは、他の機能に
兼用される操舵トルクセンサと異なり、過負荷状態検出
以外の他の機能に兼用されることが少ないため、削除す
ることが望まれている。In particular, unlike the steering torque sensor which is also used for other functions, the steering rotation speed sensor is rarely used for other functions other than the overload state detection, so it is desirable to delete it. .
【0015】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は搭載されている既存のセン
サを流用して操舵回転速度検出手段を構成し、電動機の
過負荷電流防止機能を有する、コンパクトで経済性に優
れた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 to solve the above problems, and its purpose is to construct a steering rotation speed detecting means by diverting an existing sensor installed therein, and to provide a function of preventing an overload current of a motor. An object of the present invention is to provide a compact and economical electric power steering device.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る電動パワーステアリング装置の操舵回転
速度検出手段は、電動機電流を検出する電動機電流検出
手段および電動機電圧を検出する電動機電圧検出手段を
備えるとともに、制御部に電動機電流検出手段および電
動機電圧検出手段からの信号に基づいて操舵回転速度を
演算する操舵回転速度演算手段を備えたことを特徴とす
る。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, a steering rotation speed detecting means of an electric power steering apparatus according to the present invention comprises a motor current detecting means for detecting a motor current and a motor voltage detecting means for detecting a motor voltage. In addition to the above, the control section is provided with steering rotation speed calculation means for calculating the steering rotation speed based on signals from the electric motor current detection means and the electric motor voltage detection means.
【0017】[0017]
【作用】この発明に係る電動パワーステアリング装置
は、電動機電流検出手段、電動機電圧検出手段および制
御手段に設けた操舵回転速度演算手段からなる操舵回転
速度検出手段を備え、独立した操舵回転速度センサの代
りに操舵回転速度を演算で求めることができるので、操
舵回転速度および操舵トルクセンサが検出した操舵トル
クに基づいて電動機の過電流を防止することができる。The electric power steering apparatus according to the present invention is provided with the steering rotation speed detecting means composed of the electric motor current detecting means, the electric motor voltage detecting means, and the steering rotation speed calculating means provided in the control means, and is independent of the steering rotation speed sensor. Instead, since the steering rotation speed can be calculated, the overcurrent of the electric motor can be prevented based on the steering rotation speed and the steering torque detected by the steering torque sensor.
【0018】[0018]
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1はこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の要部ブロック構成図である。図1において、
電動パワーステアリング装置1は、ステアリング系の操
舵トルクを検出する操舵トルクセンサ13、制御手段2
0、電動機11を駆動する電動機電圧VMを検出する電
動機電圧検出手段21、電動機11に流れる電動機電流
IMを検出する電動機電流検出手段22、電動機駆動手
段16、電動機11を備える。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of an essential part of an electric power steering apparatus according to the present invention. In FIG.
The electric power steering apparatus 1 includes a steering torque sensor 13 that detects a steering torque of a steering system and a control unit 2.
0, an electric motor voltage detecting means 21 for detecting an electric motor voltage V M for driving the electric motor 11, an electric motor current detecting means 22 for detecting an electric motor current I M flowing in the electric motor 11, an electric motor driving means 16, and an electric motor 11.
【0019】また、制御手段20はマイクロプロセッサ
を基本に構成し、目標電流設定手段23、操舵回転速度
演算手段24、駆動制御手段25を備える。The control means 20 is basically composed of a microprocessor and comprises a target current setting means 23, a steering rotation speed calculation means 24, and a drive control means 25.
【0020】目標電流設定手段23はROM等のメモリ
を備え、設計値や実験値に基づいて予め設定した、図4
に示す操舵回転速度Nをパラメータとした操舵トルクT
に対する目標電流IMS特性のデータを記憶し、操舵トル
クセンサ13からの操舵トルク信号Tおよび操舵回転速
度検出手段17が演算した操舵回転速度信号Nに基づい
て対応する目標電流データを選択し、目標電流IMSを駆
動制御手段25に提供する。The target current setting means 23 has a memory such as a ROM, and is preset based on design values and experimental values.
The steering torque T with the steering rotation speed N shown in FIG.
Of the target current I MS characteristic for the target current data is stored, and the corresponding target current data is selected based on the steering torque signal T from the steering torque sensor 13 and the steering rotation speed signal N calculated by the steering rotation speed detection means 17, The current I MS is provided to the drive control means 25.
【0021】図4に示す操舵トルクTに対する目標電流
IMS特性は、操舵回転速度Nが所定値NKを超える場合
は操舵トルクTに対応して増加する目標電流IMSのP1
特性を有し、操舵トルクTが所定値TK以上で、かつ操
舵回転速度Nが所定値NK以下の場合には操舵回転速度
Nの値(=NK>…>NM>NO)のそれぞれに対応して
減少する目標電流IMS特性を有するよう構成する。The target current I MS characteristic with respect to the steering torque T shown in FIG. 4 is P1 of the target current I MS which increases corresponding to the steering torque T when the steering rotation speed N exceeds a predetermined value N K.
When the steering torque T is equal to or larger than a predetermined value T K and the steering rotation speed N is equal to or smaller than a predetermined value N K , the steering rotation speed N has a value (= N K >...> N M > N O ). Of the target current I MS that decreases corresponding to each of the above.
【0022】操舵回転速度演算手段24はハードの各種
演算手段やソフト演算プログラム等で構成し、電動機電
圧検出手段21が検出した電動機検出電圧VMD(=電動
機電圧VM)、電動機電流検出手段22が検出した電動
機検出電流IMD(=電動機電流IM)および操舵トルク
信号Tに基づいて操舵回転速度Nを演算し、操舵回転速
度信号Nを目標電流設定手段23に供給する。The steering speed calculating means 24 is composed of a hard various arithmetic means and soft computing programs, the motor voltage detection means 21 detects the motor detected voltage V MD (= motor voltage V M), the motor current detecting means 22 Calculates the steering rotation speed N based on the motor detection current I MD (= motor current I M ) and the steering torque signal T, and supplies the steering rotation speed signal N to the target current setting means 23.
【0023】図2にこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の操舵回転速度演算手段要部ブロック構成図を
示す。図2において、操舵回転速度演算手段24は、操
舵トルク微分手段26、電動機回転速度演算手段27、
バネ係数記憶手段28、乗算処理手段29、操舵回転速
度算出手段30を備える。FIG. 2 is a block diagram of the essential portions of the steering rotation speed calculating means of the electric power steering apparatus according to the present invention. In FIG. 2, the steering rotation speed calculating means 24 is a steering torque differentiating means 26, an electric motor rotation speed calculating means 27,
The spring coefficient storage means 28, the multiplication processing means 29, and the steering rotation speed calculation means 30 are provided.
【0024】一般的に、電動パワーステアリング装置の
操舵回転速度Nは数1で表わすことができる。ただし、
kTはバネ係数、Tは操舵トルク、NMは電動機回転速度
とする。Generally, the steering rotation speed N of the electric power steering apparatus can be expressed by the following equation 1. However,
k T is the spring coefficient, T is the steering torque, N M is the motor rotation speed.
【0025】[0025]
【数1】N=(1/kT)*dT/dt+NM ## EQU1 ## N = (1 / k T ) * dT / dt + N M
【0026】また、電動機の電動機電圧(電機子電圧)
VMは、電動機抵抗をRM、電動機の誘起電圧係数をk、
電動機電流をIMとして近似的に数2で表わされる。The motor voltage of the motor (armature voltage)
V M is the motor resistance R M, the induced voltage coefficient of the motor k,
The motor current is I M and is approximately expressed by Equation 2.
【0027】[0027]
【数2】VM=RM*IM+k*NM [Formula 2] V M = R M * I M + k * N M
【0028】数2を電動機回転速度NMについて整理
し、数1に代入することにより、操舵回転速度Nを数3
から求めることができる。By rearranging the equation 2 with respect to the motor rotation speed N M and substituting it into the equation 1, the steering rotation speed N can be calculated by the equation 3
Can be obtained from
【0029】[0029]
【数3】N=(1/kT)*dT/dt+(VM−RM*
IM)/k[Number 3] N = (1 / k T) * dT / dt + (V M -R M *
I M ) / k
【0030】操舵トルク微分手段26は微分回路や微分
演算ソフトで構成し、トルク信号Tに微分処理を施して
微分信号dT/dtを乗算処理手段29に出力し、乗算
処理手段29でバネ係数記憶手段28(ROM等のメモ
リ)に予め記憶しているバネ係数kTの逆数(1/kT)
と、微分信号dT/dtとを乗算処理して演算結果
{(1/kT)*dT/dt}を操舵回転速度算出手段
30に供給する。The steering torque differentiating means 26 is composed of a differentiating circuit and differentiating software, performs a differentiating process on the torque signal T and outputs the differential signal dT / dt to the multiplying process means 29, and the multiplying process means 29 stores the spring coefficient. Reciprocal of spring coefficient k T (1 / k T ) stored in advance in the means 28 (memory such as ROM)
And the differential signal dT / dt are multiplied and the calculation result {(1 / k T ) * dT / dt} is supplied to the steering rotation speed calculation means 30.
【0031】一方、電動機回転速度演算手段27はメモ
リ、減算および乗除算等の演算機能を備え、メモリに予
め記憶している電動機抵抗RM、電動機電流検出手段2
2からの電動機検出電流IMD(=電動機電流IM)、お
よび電動機電圧検出手段21からの電動機検出電圧VMD
(=電動機電圧VM)に基づいて数2から電動機回転速
度NMを演算し、演算結果NMを操舵回転速度算出手段3
0に供給する。On the other hand, the electric motor rotation speed calculation means 27 has a memory, arithmetic functions such as subtraction and multiplication / division, and the electric motor resistance R M and the electric motor current detection means 2 stored in advance in the memory.
Motor detection current I MD from 2 (= motor current I M), and the electric motor detected voltage V MD from the motor voltage detection means 21
Based on (= motor voltage V M ), the motor rotation speed N M is calculated from Equation 2, and the calculation result N M is calculated as the steering rotation speed calculation means 3
Supply 0.
【0032】操舵回転速度算出手段30は、乗算処理手
段29からの演算結果{(1/kT)*dT/dt}
と、電動機回転速度演算手段27からの電動機回転速度
NMを加算処理して数3に示す操舵回転速度Nを演算
し、操舵回転速度信号Nを目標電流設定手段23に提供
する。The steering rotation speed calculation means 30 calculates the result {(1 / k T ) * dT / dt} from the multiplication processing means 29.
Then, the motor rotation speed N M from the motor rotation speed calculation means 27 is added to calculate the steering rotation speed N shown in Formula 3, and the steering rotation speed signal N is provided to the target current setting means 23.
【0033】駆動制御手段25は電流―電圧変換部やパ
ルス巾変調器等を備え、目標電流設定手段23から供給
される目標電流IMSをPWM制御信号に変換した電動機
制御電圧VOを電動機駆動手段16に出力し、電動機駆
動手段16から電動機11を駆動する電動機電圧VMを
PWM制御するよう構成する。The drive control unit 25 is a current - includes a voltage converter and a pulse width modulator or the like, the target current setting unit 23 motor drives the motor control voltage V O to the target current I MS was converted to the PWM control signal supplied from the output to unit 16, configured to PWM control the motor voltage V M that drives the electric motor 11 from the motor driving means 16.
【0034】なお、従来用いられている操舵回転速度セ
ンサ(例えば、タコジェネレータ)に代る操舵回転速度
検出手段17は、電動機電圧検出手段21、電動機電流
検出手段22および操舵回転速度演算手段24から構成
する。Incidentally, the steering rotation speed detecting means 17 which replaces the conventionally used steering rotation speed sensor (for example, a tacho generator) includes a motor voltage detecting means 21, a motor current detecting means 22 and a steering rotation speed calculating means 24. Configure.
【0035】図3は電動機駆動手段、電動機電圧検出手
段および電動機電流検出手段の実施例回路図であり、電
動パワーステアリング装置に一般的に採用されているも
のである。電動機駆動手段16は4個のFET(電界効
果トランジスタ)Q1〜Q4からなるブリッジ回路で構
成した実施例であり、直流電源EO(電池)を印加し、
図1の電動機制御電圧VOをゲートa〜d端子に入力す
ることによってFETQ1〜Q4がPWM駆動され、ブ
リッジ回路の出力端(FETQ1およびQ2と、FET
Q3およびQ4とのソース間)に接続された電動機11
に電動機電圧VMを出力する。FIG. 3 is a circuit diagram of an embodiment of the electric motor drive means, the electric motor voltage detection means and the electric motor current detection means, which is generally adopted in an electric power steering apparatus. The motor driving means 16 is an embodiment constituted by a bridge circuit composed of four FETs (field effect transistors) Q1 to Q4, and a DC power source E O (battery) is applied,
The FETs Q1 to Q4 are PWM-driven by inputting the motor control voltage V O of FIG. 1 to the gates a to d, and the output ends of the bridge circuit (FETs Q1 and Q2 and FET
Electric motor 11 connected between the sources of Q3 and Q4)
The motor voltage V M is output to.
【0036】例えば、電動機11を右回転させる場合
(例えば、右方向ステアリングに対応)、電動機制御電
圧VOの方向信号によりFETQ1のゲート端子aをオ
ン制御、電動機制御電圧VOのPWM信号デューティ比
によりFETQ4のゲート端子dを制御し、一方FET
Q2、Q3をオフ制御すると、電動機電流IMは矢印の
方向に流れ、電動機電圧VMはFETQ1側がプラス
(+)、FETQ4側がマイナス(−)に設定される。[0036] For example, if rotated to the right electric motor 11 (e.g., corresponding to the right steering), on control gate terminal a of FETQ1 by the direction signal of the motor control voltage V O, PWM signal duty ratio of the motor control voltage V O Controls the gate terminal d of FET Q4, while the FET
When Q2 and Q3 are turned off, the electric motor current I M flows in the direction of the arrow, and the electric motor voltage V M is set to plus (+) on the FET Q1 side and minus (−) on the FET Q4 side.
【0037】反対に、電動機11を左回転させる場合
(例えば、左方向ステアリングに対応)には、FETQ
3のゲート端子cをオン制御、FETQ2ゲート端子b
をPWM制御することにより、矢印と反対方向の電動機
電流IMが流れ、電動機電圧VMはFETQ3側がプラス
(+)、FETQ2側がマイナス(−)に設定される。On the contrary, when the electric motor 11 is rotated counterclockwise (for example, corresponding to the steering to the left), the FETQ is used.
ON control of the gate terminal c of 3 and FETQ2 gate terminal b
By PWM controlling the electric current I M flowing in the direction opposite to the arrow, the electric motor voltage V M is set to be positive (+) on the FET Q3 side and negative (-) on the FET Q2 side.
【0038】電動機電圧検出手段21および電動機電流
検出手段22は、それぞれ差動増幅器OP1、OP2で
構成し、電動機11の端子間電圧(電動機電圧VM)、
電動機11と直列に接続された抵抗Rdを流れる電動機
電流IMの電位差VDを増幅して検出する。The electric motor voltage detecting means 21 and the electric motor current detecting means 22 are respectively constituted by differential amplifiers OP1 and OP2, and the inter-terminal voltage of the electric motor 11 (motor voltage V M ),
The potential difference V D of the motor current I M flowing through the resistor Rd connected in series with the motor 11 is amplified and detected.
【0039】差動増幅器OP1、OP2は1電源(直流
電源EO)で駆動し、仮想接地(バイアス)を2個の抵
抗Rで分割したEO/2に設定するので、EO/2を基準
(ステアリングの中立位置に対応)として、ステアリン
グの右方向(電動機電流IM、電動機電圧VMのプラス
側)をEO/2から増加する電圧の直線特性、ステアリ
ングの左方向(電動機電流IM、電動機電圧VMのマイナ
ス側)をEO/2から減少する電圧の直線特性として検
出する。The differential amplifier OP1, OP2 and driven by a power source (DC power source E O), since the set E O / 2 in which the virtual ground (bias) is divided by two resistors R, the E O / 2 As a reference (corresponding to the neutral position of the steering), the linear characteristic of the voltage increasing the steering right direction (motor current I M , plus side of the motor voltage V M ) from E O / 2, the steering left direction (motor current I M , the negative side of the motor voltage V M ) is detected as the linear characteristic of the voltage decreasing from E O / 2.
【0040】電動機電圧検出手段21は電動機電圧VM
をゲイン(R2/R1)で増幅して電動機検出電圧VMD
(=電動機電圧VM)を出力し、電動機電流検出手段2
2は電動機電流IMの電位差VDをゲイン(Rb/Ra)
で増幅し、図示しない電流変換部で電流に変換して電動
機検出電流IMD(=電動機電流IM)を出力して図1の
操舵回転速度演算手段24に提供する。なお、電動機電
圧検出手段21および電動機電流検出手段22は、電動
機11の状態を監視するために、通常用いられている検
出手段である。The motor voltage detecting means 21 controls the motor voltage V M.
Is amplified by gain (R2 / R1) to detect the motor detection voltage V MD
(= Motor voltage V M ) is output and motor current detection means 2
2 is a gain (Rb / Ra) for the potential difference V D of the motor current I M
Is amplified and converted into a current by a current converter (not shown) to output a motor detection current I MD (= motor current I M ) which is provided to the steering rotation speed calculation means 24 of FIG. The electric motor voltage detection means 21 and the electric motor current detection means 22 are detection means normally used to monitor the state of the electric motor 11.
【0041】このように、既設の電動機電圧検出手段2
1および電動機電流検出手段22と、制御手段20に設
けた操舵回転速度演算手段24からタコジェネレータ等
の操舵回転速度センサに代る操舵回転速度検出手段17
を構成することができる。In this way, the existing motor voltage detecting means 2
1 and electric motor current detection means 22, and steering rotation speed detection means 17 in place of a steering rotation speed sensor such as a tacho generator from the steering rotation speed calculation means 24 provided in the control means 20.
Can be configured.
【0042】また、操舵回転速度検出手段17が検出し
た操舵回転速度信号Nおよび操舵トルクセンサ13が検
出した操舵トルク信号Tに基づいてステアリングに必要
な操舵補助力を発生するための目標電流IMSを発生させ
たり、操舵トルク信号Tが所定値TK以上(T≧TK)
で、操舵回転速度Nが所定値NK以下(N≦NK)の条件
を同時に満たす時には目標電流IMSを操舵トルク信号T
のみに対応する値から減少補正し、ラックエンドに達し
た後のステアリング操作、またはタイヤが縁石等に突き
当ったり、溝や轍に嵌り込んで転舵できなくなった状態
のステアリング操作によって、操舵補助力をステアリン
グ系に作用させる電動機の過負荷電流を減少する。Further, based on the steering rotation speed signal N detected by the steering rotation speed detecting means 17 and the steering torque signal T detected by the steering torque sensor 13, a target current I MS for generating a steering assist force necessary for steering. Or the steering torque signal T is equal to or greater than a predetermined value T K (T ≧ T K ).
In, the target current I MS steering torque signal T when the steering speed N is simultaneously satisfy the conditions below a predetermined value N K (N ≦ N K)
The steering assist is performed by reducing the value corresponding to only the value, and steering operation after reaching the rack end, or steering operation when the tire hits a curb or is stuck in a groove or rut and cannot be steered. Reduces the overload current of the motor that exerts force on the steering system.
【0043】図5にこの発明に係る電動パワーステアリ
ング装置のステアリング特性説明図を示す。図5におい
て、過負荷対策機能がない場合の特性をF1、過負荷対
策機能がある場合の特性をF2、F3に示す。過負荷対
策機能がないF1特性において、ステアルングホイール
を操作して通常のステアリングを行う(通常ステアリン
グ状態)と、操舵トルクTおよび図示した操舵回転速度
Nが増加し、これに伴って電動機電流IMも増加し、ス
テアルングホイール操作を保持した状態で操舵回転数N
および電動機電流IMが一定に保たれる。FIG. 5 shows a steering characteristic explanatory diagram of the electric power steering apparatus according to the present invention. In FIG. 5, the characteristics when there is no overload countermeasure function are shown by F1, and the characteristics when there is an overload countermeasure function are shown by F2 and F3. In the F1 characteristic without the overload countermeasure function, when the steering wheel is operated to perform normal steering (normal steering state), the steering torque T and the illustrated steering rotation speed N increase, and along with this, the motor current I. M also increases, and steering speed N is maintained while maintaining steering wheel operation.
And the motor current I M is kept constant.
【0044】次に、ステアルングホイール操作をしてい
る途中で、ラックエンドに達したり、タイヤが縁石等に
突き当ったり、溝や轍に嵌り込んだ状態(突当て状態)
では、操舵トルクTが増加しているにも係わらず、タイ
ヤは転舵されないために操舵回転数Nは減少して0近傍
まで減少する。一方、電動機電流IMは操舵トルクTに
対応して増加するので、突当て状態ではピークに達す
る。Next, while the steering wheel is being operated, the rack end is reached, the tire hits a curb, etc., or is fitted into a groove or rut (abutting state).
Then, since the tire is not steered even though the steering torque T is increasing, the steering rotation speed N is reduced to near zero. On the other hand, the electric motor current I M increases in accordance with the steering torque T, and thus reaches the peak in the butting state.
【0045】突当て状態ではステアリングホイール操作
に大きな力を加えてもタイヤは転舵しないので、力を弱
めた状態(ホールド状態)で保持すると、タイヤは転舵
しないため操舵回転速度Nは0近傍に設定され、操舵ト
ルクTは突当て状態より低下するので電動機電流IMも
ピーク値より小さいが、依然として大きな電流値となっ
て電動機11が回転しない状態で大きな電動機電流IM
が流れる過負荷状態を保つ。In the abutting state, the tire is not steered even if a large force is applied to the steering wheel operation. Therefore, if the tire is held in a weakened state (holding state), the tire does not steer and the steering rotation speed N is near zero. Since the steering torque T is lower than that in the butting state, the electric motor current I M is also smaller than the peak value, but the electric current is still large and the large electric motor current I M is generated when the electric motor 11 is not rotating.
Keep flowing overloaded.
【0046】本願発明の過負荷対策機能のあるF2、F
3特性では、突当て状態およびホールド状態(操舵トル
クT所定値以上、操舵回転速度N所定値以下)となる
と、電動機電流IMを減少補正し、突当て前の電動機電
流IM以下の値(例えば、補正量ΔIM1のF2特性)、
特に大幅に減少してF3特性のような値(補正量Δ
IM2)に設定することができ、電力損失および電動機1
1の過負荷を防止することができる。F2 and F with overload countermeasure function of the present invention
In the three characteristics, when the abutting state and the hold state (the steering torque T is a predetermined value or more and the steering rotation speed N is a predetermined value or less), the motor current I M is reduced and corrected, and the value is equal to or less than the motor current I M before the abutting ( For example, the F2 characteristic of the correction amount ΔI M1 ),
In particular, the value is greatly reduced to a value like the F3 characteristic (correction amount Δ
I M2 ), power loss and motor 1
1 can be prevented from being overloaded.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る電動
パワーステアリング装置は、電動機電圧検出手段および
電動機電流検出手段、制御手段に設けた操舵回転速度演
算手段からなる操舵回転速度検出手段を備え、独立した
操舵回転速度センサの代りに操舵回転速度を演算で求め
ることができるので、装置の小型化とコストダウンを図
ることができる。As described above, the electric power steering apparatus according to the present invention includes the steering rotation speed detection means including the electric motor voltage detection means, the electric motor current detection means, and the steering rotation speed calculation means provided in the control means. Since the steering rotation speed can be obtained by calculation instead of the independent steering rotation speed sensor, the device can be downsized and the cost can be reduced.
【0048】また、演算で求めた操舵回転速度および操
舵トルクセンサが検出した操舵トルクに基づいて電動機
の過電流を防止することができるので、電動機の過負荷
を防止するとともに、装置の電力損失を低減することが
できる。Further, since the overcurrent of the electric motor can be prevented on the basis of the calculated steering rotational speed and the steering torque detected by the steering torque sensor, the electric motor is prevented from being overloaded and the power loss of the device is reduced. It can be reduced.
【0049】よって、電動機の過負荷電流防止機能を有
する、コンパクトで経済性に優れた電動パワーステアリ
ング装置を提供することができる。Therefore, it is possible to provide a compact and economical electric power steering device having a function of preventing an overload current of the electric motor.
【図1】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
要部ブロック構成図FIG. 1 is a block diagram of an essential part of an electric power steering device according to the present invention.
【図2】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
操舵回転速度演算手段要部ブロック構成図FIG. 2 is a block diagram of a main portion of a steering rotation speed calculation means of the electric power steering device according to the present invention.
【図3】電動機駆動手段、電動機電圧検出手段および電
動機電流検出手段の実施例回路図FIG. 3 is a circuit diagram of an embodiment of an electric motor drive means, an electric motor voltage detection means, and an electric motor current detection means.
【図4】操舵回転速度Nをパラメータとした操舵トルク
Tに対する目標電流IMS特性図[4] the target current I MS characteristic diagram relative to the steering torque T that is the steering rotational speed N parameter
【図5】この発明に係る電動パワーステアリング装置の
ステアリング特性説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of steering characteristics of the electric power steering device according to the present invention.
【図6】従来の一般的な電動パワーステアリング装置の
全体構成図FIG. 6 is an overall configuration diagram of a conventional general electric power steering device.
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリングホ
イール、3…ステアリング軸、4…連結軸、4a,4b
…自在継ぎ手、5…ステアリングギアボックス、6…ラ
ック&ピニオン機構、6a…ピニオン、7…手動操舵力
発生手段、8…ラック軸、8a…ラック歯、9…タイロ
ッド、10…前輪、11…電動機、11a…駆動側ヘリ
カル・ギア、12…ボールねじ機構、12a…従動側ヘ
リカル・ギア、13…操舵トルクセンサ、14…操舵回
転速度センサ、15,20…制御手段、16…電動機駆
動手段、17…操舵回転速度検出手段、21…電動機電
圧検出手段、22…電動機電流検出手段、23…目標電
流設定手段、24…操舵回転速度演算手段、25…駆動
制御手段、26…操舵トルク微分手段、27…電動機回
転速度演算手段、28…バネ係数記憶手段、29…乗算
処理手段、30…操舵回転速度算出手段、EO…電源
(バッテリ)、IM…電動機電流、IMD…電動機検出電
流、IMS…目標電流、N…操舵回転速度(信号)、NM
…電動機回転速度、OP1,OP2…差動増幅器、Q
1,Q2,Q3,Q4…FET(電界効果トランジス
タ)、T…操舵トルク(信号)、VM…電動機電圧、V
MD…電動機検出電圧、VO…電動機制御電圧。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 2 ... Steering wheel, 3 ... Steering shaft, 4 ... Connection shaft, 4a, 4b
... universal joint, 5 ... steering gear box, 6 ... rack and pinion mechanism, 6a ... pinion, 7 ... manual steering force generating means, 8 ... rack shaft, 8a ... rack teeth, 9 ... tie rod, 10 ... front wheel, 11 ... electric motor , 11a ... Drive side helical gear, 12 ... Ball screw mechanism, 12a ... Driven side helical gear, 13 ... Steering torque sensor, 14 ... Steering rotation speed sensor, 15, 20 ... Control means, 16 ... Electric motor drive means, 17 Steering rotation speed detecting means, 21 ... Electric motor voltage detecting means, 22 ... Electric motor current detecting means, 23 ... Target current setting means, 24 ... Steering rotation speed calculating means, 25 ... Drive control means, 26 ... Steering torque differentiating means, 27 ... motor rotation speed calculating means, 28 ... spring coefficient storage unit, 29 ... multiplication means, 30 ... steering speed calculation means, E O ... power (battery), I M Motor current, I MD ... motor detection current, I MS ... target current, N ... steering rotational speed (signal), N M
… Motor rotation speed, OP1, OP2… Differential amplifier, Q
1, Q2, Q3, Q4 ... FET ( field effect transistor), T ... steering torque (signal), V M ... motor V oltage, V
MD : Motor detection voltage, V O : Motor control voltage.
Claims (1)
操舵トルクセンサと、ステアリング系の操舵回転速度を
検出する操舵回転速度検出手段と、ステアリング系に操
舵補助力を作用させる電動機と、この電動機の駆動を制
御する制御手段と、前記電動機を駆動する電動機駆動手
段とを備え、前記操舵トルクセンサが検出する操舵トル
クが所定値以上で、かつ前記操舵回転速度検出手段が検
出する操舵回転速度が所定値以下の時に前記電動機が発
生する操舵補助力を減少補正するよう構成された電動パ
ワーステアリング装置において、 前記操舵回転速度検出手段は、電動機電流を検出する電
動機電流検出手段および電動機電圧を検出する電動機電
圧検出手段を備えるとともに、前記制御部に前記電動機
電流検出手段および前記電動機電圧検出手段からの信号
に基づいて前記操舵回転速度を演算する操舵回転速度演
算手段を備えたことを特徴とする電動パワーステアリン
グ装置。1. A steering torque sensor for detecting a steering torque of a steering system, a steering rotation speed detecting means for detecting a steering rotation speed of the steering system, an electric motor for applying a steering assist force to the steering system, and a drive of the electric motor. The steering torque detected by the steering torque sensor is equal to or greater than a predetermined value, and the steering rotation speed detected by the steering rotation speed detection means is a predetermined value. In the electric power steering device configured to correct the steering assist force generated by the electric motor at the following times, the steering rotation speed detecting means includes an electric motor current detecting means for detecting an electric motor current and an electric motor voltage for detecting an electric motor voltage. A detection unit is provided, and the motor current detection unit and the motor voltage detection unit are provided in the control unit. An electric power steering apparatus comprising the steering speed calculating means for calculating the steering speed based on a signal from the stage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17144394A JPH0834359A (en) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Motor-driven power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17144394A JPH0834359A (en) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Motor-driven power steering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0834359A true JPH0834359A (en) | 1996-02-06 |
Family
ID=15923215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP17144394A Pending JPH0834359A (en) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | Motor-driven power steering device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH0834359A (en) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990603 |