JP3945078B2 - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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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
【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
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。 - 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21154299A JP3945078B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21154299A JP3945078B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001039323A JP2001039323A (ja) | 2001-02-13 |
| JP3945078B2 true JP3945078B2 (ja) | 2007-07-18 |
Family
ID=16607571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21154299A Expired - Fee Related JP3945078B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3945078B2 (ja) |
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| JP4089435B2 (ja) | 2003-01-08 | 2008-05-28 | 株式会社ジェイテクト | 電動パワーステアリング装置 |
| CN102310257A (zh) * | 2011-07-06 | 2012-01-11 | 北京工业大学 | 缝焊机电极轮同步控制***及方法 |
| KR102436847B1 (ko) * | 2016-02-04 | 2022-08-26 | 주식회사 만도 | 조향모터제어장치 및 조향모터제어방법 |
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|---|---|
| JP2001039323A (ja) | 2001-02-13 |
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