JP2004306858A - Electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、電流フィードバック制御を行う電動パワーステアリング装置に係り、特に、モータへの通電回路内にオープン異常が発生したことを検出可能な電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、モータに流れる実電流値が車速に応じて決定された該モータへの指示電流値を所定値以上上回った時に該モータへの通電回路内に短絡異常が発生したと判断する電動パワーステアリング装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特公平6−29031号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電動パワーステアリング装置は、短絡異常を検出するものであり(例えば、上記特許文献1の第2頁左欄第6〜15行目、及び、第3頁右欄第14〜18行目、など)、スイッチング素子の開放やモータハーネスの断線などのオープン故障を検出するものではない。
【0005】
また、上記従来の電動パワーステアリング装置は、実電流が目標電流に近づくように制御しておらず(例えば、上記特許文献1の第3頁右欄第24〜36行目、及び、図5のS6〜S9、など)、いわゆるフィードバック制御を前提としたものではない。
【0006】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、電流フィードバック制御を行うと共にオープン異常の検出が可能な電動パワーステアリング装置を提供することを主たる目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、操舵ハンドルの回動操作に対するアシスト力を発生する電動モータと、上記回動操作によるトルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサによって検出されたトルクに基づいて決定された目標電流と上記電動モータに流れる実電流とから上記電動モータへの指示電流値を決定する電流フィードバック制御手段と、上記指示電流値に応じて上記電動モータへの通電を制御する通電制御手段と、を有する電動パワーステアリング装置であって、上記電流フィードバック制御手段は、上記実電流が零で、且つ、上記指示電流値のデューティ比が100%のとき、上記通電制御手段を構成する回路内にオープン異常が発生していると判断することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【0008】
この態様において、上記通電制御手段は、例えば、複数のスイッチング素子を有し、PWM制御により上記電動モータの通電電流及び通電方向を制御するための回路を含む。
【0009】
また、この態様において、オープン異常とは、操舵アシスト力を発生するモータへバッテリ電源を通電させるためのスイッチング素子の開放故障やモータハーネスの断線などにより、モータに電流が流れない状態になることを指すものとする。
【0010】
この態様によれば、電流フィードバック制御を行う電動パワーステアリング装置においてオープン異常が発生した場合には、電流フィードバック制御により指示される電流値のデューティ比が100%になるがモータに流れる実電流は零になる、という特性を利用して、オープン異常を簡易且つ確実に検出することができる。
【0011】
なお、この態様において、オープン異常が検出された場合、上記通電制御手段が備えるスイッチング素子をすべて開放すると共に、モータハーネスに設けられたリレーをオフにするなどして、モータの回生電流によりステアリングブレーキ状態となることを回避する、などの対応が実行されることが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
【0013】
まず、図1を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を説明する。図1は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置100を部分的に示した概略構成図である。
【0014】
トルクセンサ101は、操舵ハンドル(図示せず)を通じて運転者によって入力された操舵トルクを検出するセンサであり、そのセンサ種類又は検出方式は任意のものでよい。
【0015】
マイコン102は、トルクセンサ101によって検出されたトルクに応じた操舵アシスト力をモータ109に発生させる制御部であり、アナログ/ディジタル(A/D)コンバータ103と、目標電流演算部104と、電流フィードバックコントローラ105と、PWMデューティ制御部106と、を有する。本実施形態において、マイコン102のこれら構成要素103〜106は、ソフトウェア若しくはプログラムとして実現される。
【0016】
目標電流演算部104は、A/Dコンバータ103によってA/D変換されたトルクセンサ出力値に基づいて目標電流i*を算出する。ここで、目標電流は、基本的には操舵トルクが大きいほど大きくなるように決められるが、その具体的な決め方は任意の手法でよい。また、操舵トルクに加えて例えば車速などの他のパラメータが考慮されてもよい。
【0017】
電流フィードバックコントローラ105は、目標電流i*から電流センサ112によって測定されたモータ109に流れる実際の電流iを引いた値(i*−i)に基づいて、実電流iが目標電流i*に一致するようにモータ109に流す電流、具体的には電流のデューティ比を決定する。
【0018】
PWMデューティ制御部106は、電流フィードバックコントローラ105から指示されたデューティ比が実現されるようにスイッチング素子Tr1〜Tr4の開閉を制御して、バッテリ107からの電流のモータ109への通電電流及び通電方向を調整・切替する。
【0019】
モータハーネス110には、フェールセーフ用のリレー108が設けられる。また、スイッチング素子Tr1〜Tr4から成るブリッジ回路は、シャント抵抗111を介して接地される。
【0020】
次いで、図2を用いて、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の特にオープン異常検出時の動作について説明する。図2は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の動作を部分的に示すフローチャートである。
【0021】
まず、S201において、目標電流演算部104によって操舵トルクに応じて目標電流i*が算出される。
【0022】
次に、S202において、電流センサ112によってモータ109に流れる実電流iが測定される。
【0023】
次に、S203において、電流フィードバックコントローラ105によってPWMデューティが算出される。
【0024】
次に、S204において、電流フィードバックコントローラ105は、S203において算出されたデューティ比が100%であるか否かを判断する。
【0025】
デューティ比が100%でない場合(S204の「NO」)、オープン異常は発生していないものと判断し、当該デューティ比に従ってモータ109への通電制御を行い、S201へ戻る。
【0026】
デューティ比が100%の場合(S204の「YES」)、次に、S205において、電流フィードバックコントローラ105は、実電流iが零(ゼロアンペア(0A))であるか否かを判断する。
【0027】
0Aでなければ(S205の「NO」)、通常の電流フィードバック制御の範囲内であると判断し、当該デューティ比に従ってモータ109への通電制御を行い、S201へ戻る。
【0028】
ところで、図3に一例を示すように、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置100においては、電流フィードバックコントローラ105による電流フィードバック制御により、デューティ比は実電流iが目標電流i*に近づくように制御されている。また、スイッチング素子Tr1〜Tr4の開放故障やモータハーネス110の断線などのオープン異常が発生した場合、モータ109に電流は流れず、電流センサ112によって測定される実電流iは0Aとなる。したがって、オープン異常が発生した際、目標電流i*が零でなければ、実電流i(=0A)を目標電流i*に近づけようとする電流フィードバック制御によりデューティ比は100%に設定されることになる。
【0029】
また、正常時であれば、目標電流i*と実電流iとの間に差があっても、デューティ比を制御してモータ109に電流を流せばその差は縮まっていくはずである。特に、正常時、デューティ比100%でモータ109に電流を流していれば、実電流iの測定値が所定時間以上0Aとはならない。
【0030】
そこで、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、上述のような電流フィードバック制御の特性を利用し、デューティ比が100%であるにもかかわらず、実電流iが所定時間以上0Aであれば(S205の「YES」)、モータ109に電流が流れていない状態となっている、すなわちオープン異常が発生している、と判断する。
【0031】
また、オープン異常が発生している場合、モータ109にバッテリ電源は供給されないものの、モータ109の自己発電により本来の通電方向とは逆方向に回生電流が流れ、ステアリングブレーキ状態(逆アシスト状態)が発生し得る。
【0032】
そこで、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置は、オープン異常が発生していると判断した場合、スイッチング素子Tr1〜Tr4及びリレー108をオフとし、回生電流を遮断する(S206及びS207)。
【0033】
このように、本実施形態によれば、電流フィードバック制御を行う電動パワーステアリング装置において、電流フィードバック制御の特性を利用してオープン異常を簡易且つ確実に検出することができる。
【0034】
なお、上記実施形態においては、デューティ比が100%で且つ実電流が0Aであるという状態が所定時間続いた場合にオープン異常であると判断しているが、当業者には明らかなように、上記所定時間の長さは任意に設定できるものである。例えば、操舵ハンドルのロック・トゥ・ロック回動に要する時間などを考慮して設定されてもよい。同様に、上記実施形態を実施する際に、上記デューティ比の100%及び上記実電流の0Aという数値は厳密である必要はなく、許容幅を有し得るものであることも明らかである。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流フィードバック制御を行うと共にオープン異常の検出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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置を部分的に示した概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置の動作を部分的に示すフローチャートである。
【図3】電流フィードバック制御中にオープン異常が発生した場合の実電流及びディーティ比の変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
100 電動パワーステアリング装置
101 トルクセンサ
102 マイコン
103 A/Dコンバータ
104 目標電流演算部
105 電流フィードバックコントローラ
106 PWMデューティ制御部
107 バッテリ
108 リレー
109 モータ
110 モータハーネス
111 シャント抵抗
112 電流センサ
Tr1〜Tr4 スイッチング素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention generally relates to an electric power steering device that performs current feedback control, and more particularly to an electric power steering device that can detect that an open abnormality has occurred in a current supply circuit to a motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric power steering device that determines that a short circuit abnormality has occurred in a current supply circuit to a motor when an actual current value flowing through the motor exceeds a command current value to the motor determined according to a vehicle speed by a predetermined value or more. Is known (for example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 6-29031
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional electric power steering apparatus detects a short circuit abnormality (for example, page 6, left column, lines 6 to 15 and page 3, right column, 14 to 18 of Patent Document 1). Line, etc.), an open failure such as opening of a switching element or disconnection of a motor harness is not detected.
[0005]
In addition, the conventional electric power steering apparatus does not control the actual current to approach the target current (for example, page 24, right column, lines 24 to 36 of Patent Document 1 and FIG. 5). S6 to S9, etc.), so-called feedback control is not assumed.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem, and has as its main object to provide an electric power steering device capable of performing current feedback control and detecting an open abnormality.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
One embodiment of the present invention for achieving the above object is an electric motor that generates an assist force for a turning operation of a steering wheel, a torque sensor that detects a torque due to the turning operation, and a torque sensor that detects the torque. Current feedback control means for determining a command current value to the electric motor from a target current determined based on the torque and an actual current flowing to the electric motor; and energizing the electric motor according to the command current value. And an energization control unit for controlling the energization control unit, wherein the current feedback control unit is configured to control the energization control unit when the actual current is zero and the duty ratio of the indicated current value is 100%. An electric power steering apparatus characterized in that it is determined that an open abnormality has occurred in a circuit constituting the power steering apparatus.
[0008]
In this aspect, the energization control means includes, for example, a circuit having a plurality of switching elements and controlling the energization current and energization direction of the electric motor by PWM control.
[0009]
Further, in this aspect, the open abnormality refers to a state in which current does not flow through the motor due to an open failure of a switching element for energizing a battery power supply to the motor generating the steering assist force or a disconnection of the motor harness. Shall point to.
[0010]
According to this aspect, when an open abnormality occurs in the electric power steering device that performs the current feedback control, the duty ratio of the current value specified by the current feedback control becomes 100%, but the actual current flowing through the motor is zero. , The open abnormality can be easily and reliably detected.
[0011]
In this embodiment, when an open abnormality is detected, all the switching elements of the energization control means are opened, and a relay provided on the motor harness is turned off. It is preferable to take measures such as avoiding the state.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
First, a schematic configuration of the electric power steering device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram partially showing an electric
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The target
[0017]
[0018]
The PWM
[0019]
The
[0020]
Next, the operation of the electric power steering apparatus according to the present embodiment, particularly when an open abnormality is detected, will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart partially showing the operation of the electric
[0021]
First, in S201, the target
[0022]
Next, in S202, the actual current i flowing through the
[0023]
Next, in S203, the PWM duty is calculated by the
[0024]
Next, in S204, the
[0025]
If the duty ratio is not 100% ("NO" in S204), it is determined that the open abnormality has not occurred, the energization control of the
[0026]
If the duty ratio is 100% ("YES" in S204), then in S205,
[0027]
If it is not 0A ("NO" in S205), it is determined that the current is within the range of the normal current feedback control, the energization control to the
[0028]
By the way, as shown in an example in FIG. 3, in the electric
[0029]
In a normal state, even if there is a difference between the target current i * and the actual current i, the difference should be reduced by controlling the duty ratio and flowing the current to the
[0030]
Therefore, the electric power steering apparatus according to the present embodiment utilizes the characteristics of the current feedback control as described above, and when the actual current i is 0 A for a predetermined time or more despite the duty ratio being 100% ( (“YES” in S205), it is determined that the current is not flowing through the
[0031]
When an open abnormality has occurred, although the battery power is not supplied to the
[0032]
Therefore, when it is determined that the open abnormality has occurred, the electric power steering apparatus according to the present embodiment turns off the switching elements Tr1 to Tr4 and the
[0033]
As described above, according to the present embodiment, in the electric power steering device that performs the current feedback control, the open abnormality can be easily and reliably detected by using the characteristics of the current feedback control.
[0034]
In the above embodiment, when the state where the duty ratio is 100% and the actual current is 0 A continues for a predetermined period of time, it is determined that an open abnormality has occurred. The length of the predetermined time can be arbitrarily set. For example, it may be set in consideration of the time required for lock-to-lock rotation of the steering wheel. Similarly, when implementing the above-described embodiment, it is apparent that the numerical values of 100% of the duty ratio and 0 A of the actual current need not be strict, but can have an allowable width.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electric power steering apparatus capable of performing current feedback control and detecting an open abnormality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram partially showing an electric power steering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart partially showing an operation of the electric power steering device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing an example of a change in an actual current and a duty ratio when an open abnormality occurs during current feedback control.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (1)
前記電流フィードバック制御手段は、前記実電流が零で、且つ、前記指示電流値のデューティ比が100%のとき、前記通電制御手段を構成する回路内にオープン異常が発生していると判断することを特徴とする電動パワーステアリング装置。An electric motor that generates an assist force for the turning operation of the steering wheel, a torque sensor that detects a torque due to the turning operation, a target current determined based on the torque detected by the torque sensor, and the electric motor. An electric power steering device comprising: a current feedback control unit that determines an instruction current value to the electric motor from an actual current flowing; and an energization control unit that controls energization to the electric motor according to the instruction current value. So,
When the actual current is zero and the duty ratio of the command current value is 100%, the current feedback control means determines that an open abnormality has occurred in a circuit constituting the conduction control means. An electric power steering device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
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JP2003105510A JP2004306858A (en) | 2003-04-09 | 2003-04-09 | Electric power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=33468004
Family Applications (1)
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-
2003
- 2003-04-09 JP JP2003105510A patent/JP2004306858A/en active Pending
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