JP3945078B2 - Control device for electric power steering device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や車両の操舵系にモータによる操舵補助力を付与するようにした電動パワーステアリング装置の制御装置に関し、特にモータ電流検出回路の検出特性をＰＷＭのデューティによって調整する機能を設けた電動パワーステアリング装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助トルク）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。
【０００３】
ここで、電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図２に示して説明すると、操向ハンドル１の軸２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイロッド６に結合されている。軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０がクラッチ２１、減速ギア３を介して軸２に結合されている。パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット３０には、バッテリ１４からイグニションキー１１及びリレー１３を経て電力が供給され、コントロールユニット３０は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１２で検出された車速Ｖとに基いてアシスト指令の操舵補助指令値Ｉの演算を行い、演算された操舵補助指令値Ｉに基いてモータ２０に供給する電流を制御する。クラッチ２１はコントロールユニット３０でＯＮ／ＯＦＦ制御され、通常の動作状態ではＯＮ（結合）されている。そして、コントロールユニット３０によりパワーステアリング装置が故障と判断された時、及びイグニションキー１１、リレー１３によりバッテリ１４の電源（電圧Ｖｂ）がＯＦＦとなっている時に、クラッチ２１はＯＦＦ（切離）される。
【０００４】
コントロールユニット３０は主としてＣＰＵで構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図３のようになる。例えば位相補償器３１は独立したハードウェアとしての位相補償器を示すものではなく、ＣＰＵで実行される位相補償機能を示している。コントロールユニット３０の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ１０で検出されて入力される操舵トルクＴは、操舵系の安定性を高めるために位相補償器３１で位相補償され、位相補償された操舵トルクＴＡが操舵補助指令値演算器３２に入力される。又、車速センサ１２で検出された車速Ｖも操舵補助指令値演算器３２に入力される。操舵補助指令値演算器３２は、入力された操舵トルクＴＡ及び車速Ｖに基いてモータ２０に供給する電流の制御目標値である操舵補助指令値Ｉを決定する。操舵補助指令値Ｉは減算器３０Ａに入力されると共に、応答速度を高めるためのフィードフォワード系の微分補償器３４に入力され、減算器３０Ａの偏差（Ｉ−ｉ）は比例演算器３５に入力され、その比例出力は加算器３０Ｂに入力されると共にフィードバック系の特性を改善するための積分演算器３６に入力される。微分補償器３４及び積分演算器３６の出力も加算器３０Ｂに加算入力され、加算器３０Ｂでの加算結果である電流指令値Ｅが、モータ駆動信号としてモータ駆動回路３７に入力される。モータ２０のモータ電流値ｉはモータ電流検出回路３８で検出され、モータ電流検出値ｉは減算器３０Ａに入力されてフィードバックされる。
【０００５】
上述のように、従来は１つのＣＰＵでトルク信号（操舵トルクＴ）や電流検出値ｉに基づき電流指令値を演算し、その電流指令値に基づいてモータを駆動制御していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような電動パワーステアリング装置では、モータ電流ｉを検出する場合、モータ電流ｉのゲイン調整をしてＣＰＵやＭＣＵ等の制御部に入力する必要がある。従来は図４に示すように、電流検出のゲイン特性を調整する調整抵抗Ｒ１０及びＲ１１をプリント基板上に設け、電流検出回路３８からのモータ検出電流ｉを、出荷検査時に特性を見ながら抵抗Ｒ１０又はＲ１１を取り替えることによって調整し、調整されたモータ検出電流をＭＣＵ５０のＡ／Ｄ端子に入力し、その後に抵抗Ｒ１０及びＲ１１に対して適当なハンダ付けをして固定していた。このため、出荷検査の工数がかかってコスト高となっていた。なお、ＭＣＵ５０には記憶手段としてＥＥＰＲＯＭ５１が接続されている。
【０００７】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、電流検出回路の電流検出信号を自動的にかつ効率良く調整できるようにした電動パワーステアリング装置の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵補助指令値と、モータの電流検出値とから演算した電流指令値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与える前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置に関するもので、本発明の上記目的は、前記モータの電流検出信号を入力して制御部に供給するスイッチング手段を設け、前記制御部が前記スイッチング手段をＰＷＭ駆動し、デューティを変化させて前記電流検出信号のゲインを調整し、このゲイン調整された信号を前記制御部へ入力することにより、最適な電流検出信号を自動的に得られるようにしたことによって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、製品の出荷時に所定の電流をモータに供給した状態で、シリアル通信やＳＷ(Status Word)などでＭＣＵへ通知することにより、所定の検出値が得られるようにＰＷＭ信号のデューティを変化させ、ゲイン調整された信号をＭＣＵへ入力する動作を繰り返すことにより、最適な電流検出信号を自動的に得る。また、ＰＷＭ信号のデューティを、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段に記憶させておいて制御するようにしても良い。これにより、電流検出回路の検出特性を自動的に調整することができる。
【００１０】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施例を示すブロック図であり、電流検出回路３８とＭＣＵ５０との間にスイッチング手段として電子スイッチ４０を設け、固定抵抗Ｒ１、Ｒ２及びキャパシタＣの平滑化（平均化）回路を経てＭＣＵ５０のＡ／Ｄ端子にモータ検出電流ｉを入力する。電子スイッチ４０はＭＣＵ５０のＰＷＭ端子からのＰＷＭ信号のデューティに基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００１２】
電子スイッチ４０をＰＷＭ信号でＯＮ／ＯＦＦすることにより乗算器（時分割乗算回路）が形成され、ＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙを変えることによって乗算器の出力レベルＶｏｕｔを調整することができる。即ち、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×Ｄｕｔｙが成立する。乗算器の出力信号Ｖｏｕｔは、平滑化回路を経てＭＣＵ５０のＡ／Ｄ端子に入力される。このように本発明では、製品の出荷時に所定の電流をモータ駆動回路３７からモータ２０に供給した状態で、シリアル通信などでＭＣＵ５０へ通知することにより、所定の検出値が得られるようにＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙを順次変化させる。これにより、電流検出回路３８の検出特性を最適な値に自動的に調整することができる。
【００１３】
また、ＰＷＭのデューティＤｕｔｙを、ＥＥＰＲＯＭ５１に記憶させておいて制御するようにしても良い。電子スイッチ４０は無接点スイッチであれば良い。更に、平滑化回路の構成は、図１のものに限定されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】
本発明では、スイッチング手段を介して所定電流をモータに供給した状態で、シリアル通信やＳＷなどでＭＣＵ又はＣＰＵへ通知することにより、所定の検出値が得られるようにスイッチング手段に対するＰＷＭのデューティを変化させる。また、ＰＷＭのデューティを、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段に記憶させておいて制御する。このようにスイッチング手段をＰＷＭのデューティで変化させると、乗算器（時分割乗算回路）の機能によりＭＣＵ又はＣＰＵへのゲインを制御することができ、電流検出回路の検出特性を自動的に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の概略構成を示す構造図である。
【図３】電動パワーステアリング装置の制御装置の一例を示すブロック構成図である。
【図４】従来の電流検出信号の調整回路例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 操向ハンドル
５ ピニオンラック機構
２０ モータ
３０ コントロールユニット
３７ モータ駆動回路
３８ 電流検出回路
４０ 電子スイッチ
５０ ＭＣＵ
５１ ＥＥＰＲＯＭ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus in which a steering assist force by a motor is applied to a steering system of an automobile or a vehicle, and in particular, a function of adjusting a detection characteristic of a motor current detection circuit by a PWM duty is provided. The present invention relates to a control device for an electric power steering device.
[0002]
[Prior art]
An electric power steering device that biases an automobile or a vehicle steering device with an auxiliary load by the rotational force of a motor assists the steering shaft or rack shaft with a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction gear. The load is energized. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque (steering assist torque). In the feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the motor current detection value becomes small. Generally, the adjustment of the motor applied voltage is a duty of PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the tee ratio.
[0003]
Here, the general structure of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 6. The shaft 2 is provided with a torque sensor 10 that detects the steering torque of the steering handle 1. A motor 20 that assists the steering force of the steering handle 1 is coupled to the shaft 2 via the clutch 21 and the reduction gear 3. Has been. The control unit 30 that controls the power steering device is supplied with electric power from the battery 14 via the ignition key 11 and the relay 13, and the control unit 30 is detected by the steering torque T detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed sensor 12. The steering assist command value I of the assist command is calculated based on the vehicle speed V, and the current supplied to the motor 20 is controlled based on the calculated steering assist command value I. The clutch 21 is ON / OFF controlled by the control unit 30 and is ON (coupled) in a normal operation state. The clutch 21 is turned off (disconnected) when the control unit 30 determines that the power steering device is out of order and when the power (voltage Vb) of the battery 14 is turned off by the ignition key 11 and the relay 13. The
[0004]
The control unit 30 is mainly composed of a CPU, and FIG. 3 shows general functions executed by a program inside the CPU. For example, the phase compensator 31 does not indicate a phase compensator as independent hardware, but indicates a phase compensation function executed by the CPU. The function and operation of the control unit 30 will be described. The steering torque T detected and input by the torque sensor 10 is phase-compensated by the phase compensator 31 in order to improve the stability of the steering system, and the phase-compensated steering torque. TA is input to the steering assist command value calculator 32. The vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 12 is also input to the steering assist command value calculator 32. The steering assist command value calculator 32 determines a steering assist command value I that is a control target value of the current supplied to the motor 20 based on the input steering torque TA and vehicle speed V. The steering assist command value I is input to the subtractor 30A, and is also input to the feedforward differential compensator 34 for increasing the response speed. The deviation (Ii) of the subtractor 30A is input to the proportional calculator 35. The proportional output is input to the adder 30B and to the integration calculator 36 for improving the characteristics of the feedback system. The outputs of the differential compensator 34 and the integration calculator 36 are also added to the adder 30B, and the current command value E, which is the addition result of the adder 30B, is input to the motor drive circuit 37 as a motor drive signal. The motor current value i of the motor 20 is detected by the motor current detection circuit 38, and the motor current detection value i is input to the subtractor 30A and fed back.
[0005]
As described above, conventionally, a single CPU calculates a current command value based on a torque signal (steering torque T) and a current detection value i, and controls driving of the motor based on the current command value.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the electric power steering apparatus as described above, when the motor current i is detected, it is necessary to adjust the gain of the motor current i and input it to a control unit such as a CPU or MCU. Conventionally, as shown in FIG. 4, adjustment resistors R10 and R11 for adjusting the gain characteristics of current detection are provided on a printed circuit board, and the motor detection current i from the current detection circuit 38 is checked for the resistance R10 while checking the characteristics at the time of shipping inspection. Alternatively, adjustment is performed by replacing R11, and the adjusted motor detection current is input to the A / D terminal of the MCU 50, and thereafter, the resistors R10 and R11 are appropriately soldered and fixed. For this reason, the number of man-hours for shipping inspection is increased and the cost is high. Note that an EEPROM 51 is connected to the MCU 50 as storage means.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for an electric power steering apparatus that can automatically and efficiently adjust a current detection signal of a current detection circuit. There is.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention controls the motor that gives steering assist force to the steering mechanism based on the current command value calculated from the steering assist command value calculated based on the steering torque generated in the steering shaft and the current detection value of the motor. The above-mentioned object of the present invention is to provide a switching means for inputting a current detection signal of the motor and supplying it to the control unit, and the control unit is configured to perform the switching. By means of PWM driving means, the gain of the current detection signal is adjusted by changing the duty, and the gain-adjusted signal is input to the control unit so that an optimum current detection signal can be automatically obtained. It is achieved by the.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the duty of the PWM signal is set so that a predetermined detection value can be obtained by notifying the MCU by serial communication or SW (Status Word) while supplying a predetermined current to the motor at the time of product shipment. The optimum current detection signal is automatically obtained by repeating the operation of changing and inputting the gain-adjusted signal to the MCU. Further, the duty of the PWM signal may be controlled by being stored in a storage means such as an EEPROM. Thereby, the detection characteristic of the current detection circuit can be automatically adjusted.
[0010]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which an electronic switch 40 is provided as a switching means between a current detection circuit 38 and an MCU 50, and a smoothing (averaging) circuit of fixed resistors R1, R2 and a capacitor C. Then, the motor detection current i is input to the A / D terminal of the MCU 50. The electronic switch 40 is ON / OFF controlled based on the duty of the PWM signal from the PWM terminal of the MCU 50.
[0012]
A multiplier (time division multiplier circuit) is formed by turning on / off the electronic switch 40 with a PWM signal, and the output level Vout of the multiplier can be adjusted by changing the duty duty of the PWM signal. That is, Vout = Vin × Duty is established. The output signal Vout of the multiplier is input to the A / D terminal of the MCU 50 through a smoothing circuit. As described above, in the present invention, the PWM signal is supplied so that a predetermined detection value can be obtained by notifying the MCU 50 by serial communication or the like in a state where a predetermined current is supplied from the motor drive circuit 37 to the motor 20 at the time of shipment of the product. Are sequentially changed. Thereby, the detection characteristic of the current detection circuit 38 can be automatically adjusted to an optimum value.
[0013]
Further, the PWM duty Duty may be stored in the EEPROM 51 and controlled. The electronic switch 40 may be a contactless switch. Furthermore, the configuration of the smoothing circuit is not limited to that shown in FIG.
[0014]
【The invention's effect】
In the present invention, the PWM duty for the switching means is set so that a predetermined detection value is obtained by notifying the MCU or CPU by serial communication or SW in a state where a predetermined current is supplied to the motor via the switching means. Change. Further, the PWM duty is controlled by being stored in a storage means such as an EEPROM. When the switching means is changed by the duty of PWM in this way, the gain to the MCU or CPU can be controlled by the function of the multiplier (time division multiplication circuit), and the detection characteristics of the current detection circuit are automatically adjusted. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus.
FIG. 3 is a block configuration diagram illustrating an example of a control device of the electric power steering apparatus.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a conventional adjustment circuit for a current detection signal.
[Explanation of symbols]
1 Steering handle 5 Pinion rack mechanism 20 Motor 30 Control unit 37 Motor drive circuit 38 Current detection circuit 40 Electronic switch 50 MCU
51 EEPROM

Claims (2)

ステアリングシャフトに発生する操舵トルクに基いて演算された操舵補助指令値と、モータの電流検出値とから演算した電流指令値に基いてステアリング機構に操舵補助力を与える前記モータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置の制御装置において、
前記モータの電流検出信号を入力して制御部に供給するスイッチング手段を設け、前記制御部が前記スイッチング手段をＰＷＭ駆動し、デューティを変化させて前記電流検出信号のゲインを調整し、このゲイン調整された信号を前記制御部へ入力することにより、最適な電流検出信号を自動的に得られるようにしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。The motor that applies a steering assist force to the steering mechanism is controlled based on a current command value calculated from a steering assist command value calculated based on a steering torque generated in the steering shaft and a current detection value of the motor. In the control device of the electric power steering device
The provided switching means for supplying to the control unit to input current detection signal of the motor, the control unit is the switching means is PWM driven to adjust the gain of the current detection signal by changing the duty, the gain adjustment A control device for an electric power steering apparatus, wherein an optimum current detection signal can be automatically obtained by inputting the processed signal to the control unit. 前記デューティを前記制御部内の記憶手段の記憶値に基づいて制御するようになっている請求項１に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。  The control apparatus for an electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the duty is controlled based on a stored value of a storage means in the control unit.

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