JP5045585B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動モータの出力により舵輪の操舵をアシストする電動パワーステアリング装置(以下、EPSと呼ぶ)に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering device (hereinafter referred to as EPS) that assists steering of a steered wheel by the output of an electric motor.
従来から、EPSにおける電動モータへの通電は、主として、乗員により舵輪に与えられるトルクに基づき制御されている。また、このトルクは、例えば、ステアリングシャフトに組み込まれたトルクセンサにより検出されて電子制御装置(ECU)に出力され、ECUは、検出されたトルクに応じて電動モータの通電制御を実行している。 Conventionally, energization of an electric motor in EPS is controlled mainly based on torque applied to a steering wheel by an occupant. The torque is detected by, for example, a torque sensor incorporated in the steering shaft and output to an electronic control unit (ECU), and the ECU executes energization control of the electric motor in accordance with the detected torque. .
近年、EPSの搭載は、軽自動車ばかりでなく、普通乗用車においても一般的となっており、EPSにより舵輪の操舵がアシストされる車両は、顕著に増加している。このため、ごく稀にEPSが故障したときに、EPSによるアシストが停止して乗員の操舵感が急激に変動するのを回避するため、何らかの対策を採っておく必要があり、様々な制御手段が考えられている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, mounting of EPS has become common not only in light cars but also in ordinary passenger cars, and the number of vehicles that assist steering of steering wheels by EPS has increased remarkably. For this reason, it is necessary to take some measures in order to avoid the sudden change of the steering feeling of the occupant due to the stop of the EPS assist when the EPS fails, and various control means are used. It is considered (for example, refer to Patent Document 1).
すなわち、特許文献1のEPSによれば、EPSに故障が発生した場合でも、EPSによるアシストを全面的に停止するのではなく、EPS故障時の制御方式に従って電動モータの動作制御を続行し、乗員の操舵感が急激に変動するのを回避している。
That is, according to the EPS of
ところで、特許文献1の制御手段は、アシストの続行によって操舵感の急激な変動を回避することを主目的としているので、アシスト力は限定的な弱いものであり、応急処置としての対策と考えられる。このため、特許文献1の制御手段によれば、アシスト力を徐々に下げていき、最終的にはアシストを停止することが必要となる。
By the way, the control means of
そして、エンジン停止後、再度、エンジンを起動してもアシスト力が弱い、またはアシストが停止された状態が維持されており、乗員は、操舵に違和を感じながら運転を行うことになってしまう。
そこで、今後の更なる改善策として、EPS故障時でもアシスト力を弱めることなく、最終的なアシスト停止を回避できるような制御手段が要求されている。
Therefore, as a further improvement measure in the future, there is a demand for a control means that can avoid the final assist stop without weakening the assist force even in the event of an EPS failure.
本発明は、上記の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、EPS故障時でもアシスト力を弱めることなく、最終的なアシスト停止を回避できるような制御手段を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control means capable of avoiding a final assist stop without weakening the assist force even when an EPS failure occurs. It is in.
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載のEPSは、舵輪の操舵をアシストする出力を発生する電動モータと、舵輪と転舵輪との間で、舵輪に与えられたトルクの伝達経路をなすシャフトと、シャフトに組み込まれ、舵輪側のシャフトと転舵輪側のシャフトとの相対回転変位量に応じて、トルクを検出するための複数の電気的出力を発生するトルク検出手段と、複数の電気的出力に基づき電動モータへの通電を制御する制御手段とを備える。
[Means of Claim 1]
The EPS according to
また、トルク検出手段は、相対回転変位量に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段と、磁束発生手段で発生した磁束に応じて電気的出力を発生する複数の出力発生手段とを有する。そして、制御手段は、エンジン起動時に、電動モータに通電させて相対回転変位量を発生させるとともにトルク検出手段から複数の電気的出力を発生させることで、複数の出力発生手段の中から故障した出力発生手段を特定する故障器特定手段を有する。 The torque detection means includes magnetic flux generation means for generating a magnetic flux that changes according to the relative rotational displacement amount, and a plurality of output generation means for generating an electrical output according to the magnetic flux generated by the magnetic flux generation means. Then, when the engine is started, the control means energizes the electric motor to generate a relative rotational displacement amount and generates a plurality of electrical outputs from the torque detecting means, thereby causing a malfunctioning output from the plurality of output generating means. It has a fault device specifying means for specifying the generating means.
また、故障器特定手段は、電気的出力が一時的に所定の閾値を跨いで変化するように、電動モータに通電させる電流値を一時的に変動させ、電気的出力が、電流値の一時的な変動により閾値を跨いで変化したか否かを判定することで、複数の出力発生手段の中から故障した出力発生手段を特定する。 Further, the fault device specifying means temporarily changes a current value to be supplied to the electric motor so that the electric output temporarily changes over a predetermined threshold value, and the electric output is a temporary value of the current value. By determining whether or not the change has occurred across the threshold due to a change, a faulty output generation means is specified from among the plurality of output generation means.
これにより、故障器特定手段は、故障した出力発生手段(以下、故障器と呼ぶ)を高精度に特定することができる。つまり、電動モータに通電させる電流値が一時的に変動すれば、相対回転変位量も一時的に変動して磁束発生手段で発生する磁束も変動する。このため、特定対象となっている出力発生手段に故障が発生していなければ、電気的出力も一時的に閾値を跨いで変化する。 Thereby, the faulty device specifying means can specify the faulty output generating means (hereinafter referred to as a faulty device) with high accuracy. That is, if the current value to be supplied to the electric motor is temporarily changed, the relative rotational displacement amount is also temporarily changed, and the magnetic flux generated by the magnetic flux generating means is also changed. For this reason, if a failure has not occurred in the output generation means that is the specific target, the electrical output also temporarily changes across the threshold value.
そこで、電動モータに通電させる電流値を一時的に変動させたときに、特定対象となっている出力発生手段の電気的出力が一時的に閾値を跨いで変化したか否かを判定することで、特定対象となっている出力発生手段が故障器であるか否かを確実に判定することができる。そして、故障器から得られる電気的出力の利用を停止し、他の故障していない出力発生手段から得られる電気的出力に基づいて制御を続行すれば、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくEPSによるアシストを続行することができる。 Therefore, by temporarily changing the value of the current to be supplied to the electric motor, it is determined whether or not the electrical output of the output generation means that is the specific target has temporarily changed across the threshold. It is possible to reliably determine whether or not the output generation means that is the specific target is a fault device. If the use of the electrical output obtained from the fault device is stopped and the control is continued based on the electrical output obtained from other non-failed output generating means, the assist force can be reduced without weakening the assist force. The assist by EPS can be continued without stopping.
また、EPSの故障では、機械構造的な部分が故障することはほとんど考えられず、トルク検出手段の信号出力系統に何らかの不具合がごく稀に発生するのみと考えられる。そこで、トルク検出手段に複数の出力発生手段が備わっている場合に、上記のような制御手段を構築しておくことで、EPSの故障に対してほぼ完全に対処でき、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくEPSによるアシストを続行することが可能となる。 Moreover, in the case of an EPS failure, it is rarely considered that a mechanical structural part will fail, and it is considered that some sort of malfunction occurs only in the signal output system of the torque detection means. Therefore, when the torque detecting means is provided with a plurality of output generating means, by constructing the control means as described above, it is possible to cope with the EPS failure almost completely without weakening the assist force. In addition, it is possible to continue assist with EPS without stopping the assist.
〔請求項2の手段〕
請求項2に記載のEPSによれば、故障器特定手段は、電流値の一時的な変動を複数回繰り返す。
これにより、電流値の一時的な変動、および電気的出力の一時的な変化が安定して繰り返されるようになる。このため、電気的出力が閾値を跨いで変化したか否かの判定に対する信頼性を高めることができるので、結果的に、故障器特定に対する信頼性を高めることができる。
[Means of claim 2]
According to the EPS of the second aspect, the fault device specifying means repeats the temporary fluctuation of the current value a plurality of times.
As a result, the temporary fluctuation of the current value and the temporary change of the electrical output are stably repeated. For this reason, since the reliability with respect to the determination whether the electrical output has changed across the threshold value can be enhanced, the reliability with respect to the faulty device identification can be enhanced as a result.
〔請求項3の手段〕
請求項3に記載のEPSによれば、故障器特定手段は2つの異なる閾値を記憶しており、2つの閾値の内、大きい方の閾値を大側閾値として記憶し、小さい方の閾値を小側閾値として記憶している。また、故障器特定手段は、電気的出力が大側閾値を一時的に上回る上回り超過と、電気的出力が小側閾値を一時的に下回る下回り超過とが交互に生じるように、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させる。
[Means of claim 3]
According to the EPS of the third aspect, the faulty unit specifying means stores two different threshold values, the larger threshold value of the two threshold values is stored as the larger threshold value, and the smaller threshold value is decreased. It is stored as a side threshold value. In addition, the fault device identification means increases the current value so that the electrical output temporarily exceeds the upper threshold temporarily exceeding the large threshold and the electrical output temporarily decreases below the small threshold alternately. It is temporarily changed alternately to the side and the small side.
そして、故障器特定手段は、電気的出力に上回り超過および下回り超過が、両方とも発生したか否かを判定することで、複数の出力発生手段の中から故障器を特定する。
これにより、例えば、電気的出力が電流値の変動に応じて変化するものの大側または小側にずれている場合でも、確実に故障器として特定することができる。このため、故障器特定に対する信頼性を高めることができる。
Then, the faulty unit specifying means specifies the faulty unit from among the plurality of output generating units by determining whether or not both overshooting and undercutting have occurred in the electrical output.
Thereby, for example, even when the electrical output changes according to the fluctuation of the current value but is shifted to the large side or the small side, it can be reliably identified as a faulty device. For this reason, the reliability with respect to faulty device identification can be improved.
〔請求項4の手段〕
請求項4に記載のEPSによれば、故障器特定手段は、電流値を正弦関数または余弦関数に従わせることで一時的に変動させる。
これにより、電気的出力は、一時的に変化した時の極大部または極小部において安定する。このため、故障器特定に対する信頼性を高めることができる。
[Means of claim 4]
According to the EPS of the fourth aspect, the fault device specifying means temporarily changes the current value by making the current value follow a sine function or a cosine function.
As a result, the electrical output is stabilized at the maximum or minimum when it temporarily changes. For this reason, the reliability with respect to faulty device identification can be improved.
〔請求項5の手段〕
請求項5に記載のEPSによれば、制御手段は、複数の出力発生手段の中に故障器があるか否かを判定する故障判定手段と、複数の出力発生手段の中に故障器があると判定されたときに、複数の出力発生手段の中に故障器があることを記憶する故障履歴記憶手段とを有する。そして、故障器特定手段は、複数の出力発生手段の中に故障器があることを故障履歴記憶手段が記憶しているときに電流値を一時的に変動させる。
これにより、制御手段は、故障器の存在が確認された場合にのみ、故障器特定の処理を実行する。このため、効率的に故障器を特定することができる。
[Means of claim 5]
According to the EPS of the fifth aspect, the control means includes a failure determination means for determining whether or not there is a fault device in the plurality of output generation means, and a fault device in the plurality of output generation means. A failure history storage means for storing that there is a faulty device among the plurality of output generation means. The faulty device specifying means temporarily changes the current value when the fault history storage means stores that there is a faulty device among the plurality of output generating means.
As a result, the control means executes the faulty unit specifying process only when the presence of the faulty unit is confirmed. For this reason, a faulty device can be identified efficiently.
最良の形態1のEPSは、舵輪の操舵をアシストする出力を発生する電動モータと、舵輪と転舵輪との間で、舵輪に与えられたトルクの伝達経路をなすシャフトと、シャフトに組み込まれ、舵輪側のシャフトと転舵輪側のシャフトとの相対回転変位量に応じて、トルクを検出するための複数の電気的出力を発生するトルク検出手段と、複数の電気的出力に基づき電動モータへの通電を制御する制御手段とを備える。
The EPS of the
また、トルク検出手段は、相対回転変位量に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段と、磁束発生手段で発生した磁束に応じて電気的出力を発生する複数の出力発生手段とを有する。そして、制御手段は、エンジン起動時に、電動モータに通電させて相対回転変位量を発生させるとともにトルク検出手段から複数の電気的出力を発生させることで、複数の出力発生手段の中から故障した出力発生手段を特定する故障器特定手段を有する。 The torque detection means includes magnetic flux generation means for generating a magnetic flux that changes according to the relative rotational displacement amount, and a plurality of output generation means for generating an electrical output according to the magnetic flux generated by the magnetic flux generation means. Then, when the engine is started, the control means energizes the electric motor to generate a relative rotational displacement amount and generates a plurality of electrical outputs from the torque detecting means, thereby causing a malfunctioning output from the plurality of output generating means. It has a fault device specifying means for specifying the generating means.
また、故障器特定手段は、電気的出力が一時的に所定の閾値を跨いで変化するように、電動モータに通電させる電流値を一時的に変動させ、電気的出力が、電流値の一時的な変動により閾値を跨いで変化したか否かを判定することで、複数の出力発生手段の中から故障器を特定する。 Further, the fault device specifying means temporarily changes a current value to be supplied to the electric motor so that the electric output temporarily changes over a predetermined threshold value, and the electric output is a temporary value of the current value. By determining whether or not the change has occurred across the threshold due to a change, a faulty device is specified from a plurality of output generating means.
また、故障器特定手段は、電流値の一時的な変動を複数回繰り返す。
さらに、故障器特定手段は2つの閾値を記憶しており、2つの閾値の内、大きい方の閾値を大側閾値として記憶し、小さい方の閾値を小側閾値として記憶している。また、故障器特定手段は、電気的出力が大側閾値を一時的に上回る上回り超過と、電気的出力が小側閾値を一時的に下回る下回り超過とが交互に生じるように、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させる。
Further, the faulty device specifying means repeats the temporary fluctuation of the current value a plurality of times.
Further, the faulty unit specifying means stores two threshold values, and stores a larger threshold value among the two threshold values as a larger threshold value, and stores a smaller threshold value as a smaller threshold value. In addition, the fault device identification means increases the current value so that the electrical output temporarily exceeds the upper threshold temporarily exceeding the large threshold and the electrical output temporarily decreases below the small threshold alternately. It is temporarily changed alternately to the side and the small side.
そして、故障器特定手段は、電気的出力に上回り超過および下回り超過が、両方とも発生したか否かを判定することで、複数の出力発生手段の中から故障器を特定する。
さらに、故障器特定手段は、電流値を正弦関数または余弦関数に従わせることで一時的に変動させる。
Then, the faulty unit specifying means specifies the faulty unit from among the plurality of output generating units by determining whether or not both overshooting and undercutting have occurred in the electrical output.
Further, the fault device specifying means temporarily varies the current value by making the current value follow a sine function or a cosine function.
また、制御手段は、複数の出力発生手段の中に故障器があるか否かを判定する故障判定手段と、複数の出力発生手段の中に故障器があると判定されたときに、複数の出力発生手段の中に故障器があることを記憶する故障履歴記憶手段とを有する。そして、故障器特定手段は、複数の出力発生手段の中に故障器があることを故障履歴記憶手段が記憶しているときに電流値を一時的に変動させる。 The control means includes a failure determination means for determining whether or not there is a faulty device in the plurality of output generation means, and a plurality of outputs when it is determined that there is a faulty device in the plurality of output generation means. Fault history storage means for storing the presence of a faulty device in the output generation means. The faulty device specifying means temporarily changes the current value when the fault history storage means stores that there is a faulty device among the plurality of output generating means.
〔実施例の構成〕
実施例のEPS1を図面に基づいて説明する。
EPS1は、図1に示すように、電動モータ2の出力により舵輪3の操舵をアシストするものであり、主として、乗員により舵輪3に与えられるトルクに基づき制御されている。また、このトルクは、例えば、ステアリングシャフト(以下、シャフト4と呼ぶ)に組み込まれたトルクセンサ5により検出されてECU6に出力され、ECU6は、検出されたトルク等に応じて電動モータ2への通電制御を実行している。
[Configuration of Example]
The
As shown in FIG. 1, the
すなわち、EPS1は、舵輪3の操舵をアシストする出力を発生する電動モータ2と、舵輪3に与えられたトルクの伝達経路をなすシャフト4と、シャフト4に組み込まれ、舵輪3側のシャフト4と転舵輪8側のシャフト4との相対回転変位量(以下、単に相対回転変位量と略す)に応じて、トルクを検出するための電気的出力を発生するトルクセンサ5と、トルクセンサ5から得られる電気的出力に基づき、電動モータ2への通電を制御するECU6とを備える。
That is, the
なお、以下の説明では、トルクセンサ5よりも舵輪3側のシャフト4をインプットシャフト9と呼び、トルクセンサ5よりも転舵輪8側のシャフト4をアウトプットシャフト10と呼ぶ。
In the following description, the
そして、舵輪3に与えられたトルクが、シャフト4からラックアンドピニオン機構11等を介して転舵輪8に伝達され、転舵輪8が転舵される。また、電動モータ2の出力が、例えばラックアンドピニオン機構11に伝達されて、転舵輪8の転舵、つまり舵輪3による操舵がアシストされる。
なお、電動モータ2には、直流モータ、ブラシレスDCモータ、スイッチトリラクタンスモータ、埋込磁石型同期モータ等、種々の形式のモータを採用することができる。
The torque applied to the steered
The
トルクセンサ5は、図2および図3に示すように、相対回転変位量に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段13と、磁束発生手段13で発生した磁束に応じて、電気的出力を発生する2つの出力発生手段15、16とを有する。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
磁束発生手段13は、例えば、インプットシャフト9と一体的に回転する磁石17、アウトプットシャフト10と一体的に回転するとともに、磁石17から生じる磁束を集める櫛歯状のヨーク19、両端が、各々、ピン20によりインプット、アウトプットシャフト9、10に係止され、舵輪3の操舵に応じて捩れるトーションバー21等により構成されている。
The magnetic flux generating means 13 includes, for example, a
出力発生手段15、16は、各々、ヨーク19を介してリング22により集められた磁束に感磁するホール素子、ホール素子が感磁した磁束の磁束密度、および印加電圧に応じた電気的出力を発生する出力回路等により構成されるホールICである(以下、出力発生手段15、16をホールIC15、16とする)。
The
ここで、ホールIC15、16は、図3に示すように、各々、電気的出力をECU6に出力するための出力端子24、25を有する。また、ホールIC15、16は、電源14から印加電圧を受けるための共通の入力端子26、および接地するための共通のGND端子27を有する。さらに、ホールIC15、16と各端子との配線間にはノイズ除去用のコンデンサ28が配され、主に外乱としての電磁波を吸収できるように配線が組まれている。
Here, the
なお、電源14から印加電圧を受けるための共通の入力端子26、および接地するための共通のGND端子27の替わりに、ホールIC15、16ごとに、印加電圧を受けるための入力端子、および接地するためのGND端子を配してもよい。
In place of the
このような構成により、トルクセンサ5では、舵輪3の操舵によりトーションバー21が捩れると、磁石17とヨーク19とが互いに相対変位するので、ホール素子が感磁する磁束の磁束密度が変化して、ホールIC15、16からそれぞれ得られる電気的出力が変化する。
この結果、トルクセンサ5は、相対回転変位量に応じて変化する磁束を発生することができる。
With such a configuration, in the
As a result, the
また、ホールIC15、16は、トーションバー21の捩れ量(つまり、相対回転変位量、延いては、舵輪3に与えられたトルク)が同じでも、異なる大きさの電気的出力を発生するように設けられている。例えば、ホールIC15、16から得られる電気的出力は、トルクの変化に応じて、互いに異なる出力線L1、L2に沿うように変化する(図4参照)。
In addition, the
ここで、出力線L1、L2は、図4に示すように、電気的出力が上限値VHと下限値VLとの間で変化するように設定されており、さらに、上限値VHと下限値VLとの中間値VMを通る直線Lmに関して線対称となるように設定されている。なお、直線Lmは、縦軸を電気的出力、横軸をトルクとした場合に、「電気的出力=中間値VM」の関係を満たす相関線として表されるものである。また、舵輪3を右側に切るときのトルクは正値で示され、舵輪3を左側に切るときのトルクは負値で示されているものとする。
Here, as shown in FIG. 4, the output lines L1 and L2 are set such that the electrical output changes between the upper limit value VH and the lower limit value VL, and further, the upper limit value VH and the lower limit value VL. Are set to be line symmetric with respect to the straight line Lm passing through the intermediate value VM. The straight line Lm is represented as a correlation line that satisfies the relationship “electrical output = intermediate value VM”, where the vertical axis represents electrical output and the horizontal axis represents torque. Further, it is assumed that the torque when turning the
そして、出力線L1によれば、例えば、トルクが負の領域で変化し、かつトルクの絶対値が負側の閾値TLよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は下限値VLを示し、トルクが正の領域で変化し、かつトルクの絶対値が正側の閾値THよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は上限値VHを示す。また、トルクが閾値TLと閾値THとの間の範囲で変化するとき、電気的出力は(トルク、電気的出力)の座標系で(TL、VL)と(TH、VH)とを結ぶ正の傾きを有する一次相関線に沿って変化する。 And according to the output line L1, for example, when the torque changes in a negative region and the absolute value of the torque changes in a range larger than the negative threshold value TL, the electrical output indicates the lower limit value VL, When the torque changes in the positive region and the absolute value of the torque changes in a range larger than the positive threshold value TH, the electrical output indicates the upper limit value VH. In addition, when the torque changes in a range between the threshold value TL and the threshold value TH, the electrical output is a positive value that connects (TL, VL) and (TH, VH) in the coordinate system of (torque, electrical output). It changes along a primary correlation line having a slope.
また、出力線L2によれば、例えば、トルクが負の領域で変化し、かつトルクの絶対値が負側の閾値TLよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は上限値VHを示し、トルクが正の領域で変化し、かつトルクの絶対値が正側の閾値THよりも大きい範囲で変化するとき、電気的出力は下限値VLを示す。また、トルクが閾値TLと閾値THとの間の範囲で変化するとき、電気的出力は(トルク、電気的出力)の座標系で(TL、VH)と(TH、VL)を結ぶ負の傾きを有する一次相関線に沿って変化する。 Further, according to the output line L2, for example, when the torque changes in a negative region and the absolute value of the torque changes in a range larger than the negative threshold value TL, the electrical output indicates the upper limit value VH, When the torque changes in the positive region and the absolute value of the torque changes in a range larger than the positive threshold value TH, the electrical output indicates the lower limit value VL. Further, when the torque changes in a range between the threshold value TL and the threshold value TH, the electrical output is a negative slope connecting (TL, VH) and (TH, VL) in the coordinate system of (torque, electrical output). Varies along a primary correlation line with
なお、出力線L1、L2は、ECU6のマイコン30に記憶されており、トルク検出値の算出等の各種の制御処理に利用される。
The output lines L1 and L2 are stored in the
ECU6は、図3に示すように、ホールIC15、16から電気的出力の入力を受けて電動モータ2への通電を制御するための演算処理等を行うマイコン30、電動モータ2の駆動回路31、ノイズ除去用のコンデンサ28、トルクセンサ5から得られる電気的出力を安定させるプルダウン抵抗32等が基板上に搭載されて構成されている。また、マイコン30は、制御処理および演算処理を行うCPU、各種のデータおよびプログラム等を記憶するROM、RAMおよびEEPROM等の記憶装置、入力装置、ならびに出力装置等を含んで構成される周知構造を有する。
As shown in FIG. 3, the
そして、マイコン30は、トルクセンサ5から得られる電気的出力、その他のセンサから得られる電気的出力に基づいて、電動モータ2の通電制御に必要な各種の検出値を得るとともに、例えば、電動モータ2に通電させる電流の指令値を算出する。さらに、マイコン30は、算出した指令値に基づき、駆動回路31に与える制御信号を合成して出力する。この結果、電動モータ2では指令値に応じた通電が行われ、トルクに応じたアシストが行われる。
The
〔実施例の特徴〕
実施例のEPS1の特徴を、図面を用いて説明する。
まず、ECU6のマイコン30は、エンジン起動時に、電動モータ2に通電させて相対回転変位量を発生させるとともにトルクセンサ5から電気的出力を発生させることで、ホールIC15、16の中で故障したものを特定する故障器特定手段として機能する(以下、ホールIC15、16の中で、故障器特定手段により故障したものと特定されたものを故障器と呼び、故障器特定手段により故障したものと特定されなかったものを非故障器と呼ぶ)。
[Features of Examples]
The features of the
First, the
なお、故障器特定手段の機能により発生する相対回転変位量は、電動モータ2がアウトプットシャフト10に与えるトルクにより発生するものであり、舵輪3に与えられたトルクがインプットシャフト9に伝わることで発生する相対回転変位量とは異なる方向からトルクが伝えられて発生する。
The relative rotational displacement generated by the function of the failure device specifying means is generated by the torque applied to the
また、故障器特定手段の機能として、マイコン30は、エンジン起動時の相対回転変位量の発生に基づく電気的出力が一時的に所定の閾値を跨いで変化するように、電動モータ2に通電させる電流値を一時的に変動させる。そして、マイコン30は、電気的出力が電流値の一時的な変動により閾値を跨いで変化したか否かを判定することで故障器を特定する。
In addition, as a function of the failure device specifying means, the
ここで、マイコン30は、トルクに関する閾値TL、THとは別に電気的出力に関する2つの異なる閾値を記憶しており、2つの閾値の内、大きい方の閾値を大側閾値として記憶し、小さい方の閾値を小側閾値として記憶している。
そして、マイコン30は、図5に示すように、電気的出力が大側閾値を一時的に上回る上回り超過と、電気的出力が小側閾値を一時的に下回る下回り超過とが交互に生じるように、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させる。
Here, the
Then, as shown in FIG. 5, the
このとき、マイコン30は、電流値を正弦関数または余弦関数に従わせることで、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させる。また、マイコン30は、このような電流値の一時的な変動を複数回繰り返す。
そして、マイコン30は、電気的出力に上回り超過および下回り超過が両方とも発生したか否かを判定することで、故障器を特定する。
At this time, the
Then, the
すなわち、マイコン30は、図5(a)に示すように、例えば、エンジン起動時に電流値が正弦関数に従うように電動モータ2に通電させて、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させる。
That is, as shown in FIG. 5A, the
この結果、例えば、図5(b)に示すように、ホールIC15の電気的出力が正弦関数に従って変動し、大側閾値を跨いで上回るとともに小側閾値を跨いで下回った場合、マイコン30は、電気的出力に上回り超過および下回り超過が両方とも発生したと判定し、ホールIC15を非故障器と特定する。また、ホールIC16の電気的出力が、例えば、一定値を維持して推移し、大側閾値を上回ることもなく、小側閾値を下回ることもなかった場合、マイコン30は、ホールIC16を故障器と特定する。
As a result, for example, as shown in FIG. 5B, when the electrical output of the
また、マイコン30は、ホールIC15、16の中に故障器があるか否かを判定する故障判定手段として機能する。例えば、マイコン30は、ホールIC15、16から得られる電気的出力の和sumVを、常時、算出している。そして、マイコン30は、和sumVが中間値VMを2倍した数値2VMに許容範囲αを加算した上限2VM+αよりも大きくなったり、数値2VMから許容範囲αを減算した下限2VM−αよりも小さくなったりしたときに、ホールIC15、16の中に故障したものがあると判定する。
Further, the
さらに、マイコン30は、ホールIC15、16の中に故障器があると判定されたときに故障器があることを記憶する故障履歴記憶手段として機能する。すなわち、マイコン30は、自身が有するEEPROMを故障履歴記憶手段として機能させ、このEEPROMに故障器があることを記憶させる。
Further, the
そして、マイコン30は、エンジン起動時のイニシャルチェックにおいて、EEPROMの故障履歴を読み出し、ホールIC15、16の中に故障器があることが記憶されているときに、故障器特定手段の機能として電動モータ2への通電を実行し、電流値を正弦関数に従って一時的に変動させる。
Then, the
〔実施例の制御方法〕
実施例のEPS1の制御方法を、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
なお、フローチャートは、エンジン運転中の処理を示すもの(図6(a)参照)と、エンジン起動時の処理を示すもの(図6(b)参照)とに分かれている。
[Control Method of Example]
The control method of EPS1 of an Example is demonstrated based on the flowchart shown in FIG.
Note that the flowchart is divided into one showing processing during engine operation (see FIG. 6A) and one showing processing at engine startup (see FIG. 6B).
まず、エンジン運転中には、ステップS1で、ホールIC15、16から得られる電気的出力に基づいて、和sumVを算出する。次に、ステップS2で、和sumVが2VM±αの範囲内にあるか否かを判定する。そして、和sumVが2VM±αの範囲内にないと判定した場合(NO)、ホールIC15、16の中に故障器があると判定し、ステップS3に進んで、EEPROMに故障器があることを記憶する。なお、和sumVが2VM±αの範囲内にあると判定した場合(YES)、このフローを終了する。
First, during engine operation, the sum sumV is calculated based on the electrical output obtained from the
次に、エンジン起動時には、ステップS4で、ホールIC15、16の中に故障器があることをEEPROMが記憶しているか否かを判定する。そして、故障器があることをEEPROMが記憶していると判定した場合(YES)、ステップS5に進んで故障器を特定するための処理を実行する。また、故障器があることをEEPROMが記憶していないと判定した場合(NO)、ステップS6に進んで通常の制御処理を続ける。
Next, when the engine is started, it is determined in step S4 whether or not the EEPROM stores that there is a faulty device in the
ステップS5では、電流値が正弦関数に従うように電動モータ2に通電させて、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させる。そして、電流値の一時的な変動により、ホールIC15、16から得られる各々の電気的出力に、上回り超過および下回り超過が両方とも発生したか否かを判定することで、ホールIC15、16が、各々、故障器であるか非故障器であるかを特定する。そして、ステップS7に進んで非故障器の電気的出力に基づく電動モータ2の制御を行う。
In step S5, the
〔実施例の効果〕
実施例のEPS1によれば、ECU6は、トルクセンサ5のホールIC15、16から得られる2つの電気的出力に基づき、電動モータ2への通電を制御する。そして、ECU6のマイコン30は、エンジン起動時に、電動モータ2に通電させて相対回転変位量を発生させるとともにトルクセンサ5から電気的出力を発生させることで、ホールIC15、16の中で故障したものを特定する故障器特定手段として機能する。
[Effects of Examples]
According to the
また、故障器特定手段の機能として、マイコン30は、エンジン起動時の相対回転変位量の発生に基づく電気的出力が一時的に所定の閾値を跨いで変化するように、電動モータ2に通電させる電流値を一時的に変動させる。そして、マイコン30は、電気的出力が電流値の一時的な変動により閾値を跨いで変化したか否かを判定することで故障器を特定する。
In addition, as a function of the failure device specifying means, the
これにより、マイコン30は故障器を高精度に特定することができる。つまり、電動モータ2に通電させる電流値が一時的に変動すれば、相対回転変位量も一時的に変動して磁束発生手段13で発生する磁束も変動する。このため、ホールIC15、16に故障が発生していなければ、ホールIC15、16から得られる電気的出力も一時的に閾値を跨いで変化する。
Thereby, the
そこで、電動モータ2に通電させる電流値を一時的に変動させたときに、ホールIC15、16の電気的出力が一時的に閾値を跨いで変化したか否かを判定することで、ホールIC15、16ごとに故障器であるか否かを確実に判定することができる。そして、故障器から得られる電気的出力の利用を停止し、非故障器から得られる電気的出力に基づいて制御を続行すれば、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくEPS1によるアシストを続行することができる。
Therefore, when the current value for energizing the
また、EPS1の故障では、機械構造的な部分が故障することはほとんど考えられず、トルクセンサ5の信号出力系統に何らかの不具合がごく稀に発生するのみと考えられる。そこで、トルクセンサ5に2つのホールIC15、16が備わっている場合に、上記のようなECU6を構築しておくことで、EPS1の故障に対してほぼ完全に対処でき、アシスト力を弱めることなく、またアシストを停止することなくEPS1によるアシストを続行することが可能となる。
Further, in the case of the failure of the
また、マイコン30は、電流値の一時的な変動を複数回繰り返す。
これにより、電流値の一時的な変動、および電気的出力の一時的な変化が安定して繰り返されるようになる。このため、電気的出力が閾値を跨いで変化したか否かの判定に対する信頼性を高めることができるので、結果的に、故障器特定に対する信頼性を高めることができる。
Further, the
As a result, the temporary fluctuation of the current value and the temporary change of the electrical output are stably repeated. For this reason, since the reliability with respect to the determination whether the electrical output has changed across the threshold value can be enhanced, the reliability with respect to the faulty device identification can be enhanced as a result.
また、マイコン30は、大側閾値および小側閾値の2つの閾値を記憶しており、電気的出力が大側閾値を一時的に上回る上回り超過と、電気的出力が小側閾値を一時的に下回る下回り超過とが交互に生じるように、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させる。そして、マイコン30は、電気的出力に上回り超過および下回り超過が両方とも発生したか否かを判定することで故障器を特定する。
The
これにより、例えば、電気的出力が電流値の変動に応じて変動するものの大側または小側にずれている場合でも、確実に故障器として特定することができる。このため、故障器特定に対する信頼性を高めることができる。 Thereby, for example, even when the electrical output fluctuates in accordance with the fluctuation of the current value but shifts to the large side or the small side, it can be reliably identified as a fault device. For this reason, the reliability with respect to faulty device identification can be improved.
また、マイコン30は、電流値を正弦関数または余弦関数に従わせることで一時的に変動させる。
これにより、電気的出力は、一時的に変化した時の極大部または極小部において安定する。このため、故障器特定に対する信頼性を高めることができる。
Further, the
As a result, the electrical output is stabilized at the maximum or minimum when it temporarily changes. For this reason, the reliability with respect to faulty device identification can be improved.
さらに、マイコン30は、ホールIC15、16の中に故障器があるか否かを判定し、故障器があると判定されたときに故障器があることをEEPROMに記憶する。そして、マイコン30は、故障器があることをEEPROMが記憶しているときに、故障器特定のために電流値を一時的に変動させる。
これにより、マイコン30は、故障器の存在が確認された場合にのみ、故障器特定の処理を実行する。このため、効率的に故障器を特定することができる。
Further, the
Thereby, the
〔変形例〕
実施例のEPS1によれば、トルクセンサ5は、2つのホールIC15,16を有していたが、3つ以上のホールICを有するようにトルクセンサ5を構成してもよい。この場合、非故障器が2つ以上あれば、これらの非故障器について、さらに別途の手段により出力異常がないか否かを確認し、出力異常のない非故障器により得られる電気的出力に基づき電動モータ2の通電制御を続けることができる。
[Modification]
According to the
また、実施例のEPS1によれば、マイコン30は、エンジン運転中に、ホールIC15、16の中に故障したものがあるか否かを判定し、故障器があると判定された場合、エンジン起動後に故障器の特定を行ったが、ホールIC15、16の中に故障器があるか否かを判定せず、エンジン起動のたびに故障器を特定するようにしてもよい。
Further, according to the
また、実施例のEPS1によれば、マイコン30は、電動モータ2の電流値が正弦関数に従うように電動モータ2に通電させて、電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させていたが、このような態様に限定されない。例えば、マイコン30は、電流値が3角波に従うように電動モータ2に通電させてもよく、オンオフのパルスに従うように電動モータ2に通電させてもよい。さらに、マイコン30は、電流値を大側または小側の一方側にのみ一時的に変動させて、電気的出力に上回り超過または下回り超過の一方のみを発生させるようにしてもよく、複数回ではなく一回のみ電流値を一時的に変動させてもよい。
Further, according to the
1 EPS(電動パワーステアリング装置)
2 電動モータ
3 舵輪
4 シャフト
5 トルクセンサ(トルク検出手段)
6 ECU(制御手段)
8 転舵輪
9 インプットシャフト(舵輪側のシャフト)
10 アウトプットシャフト(転舵輪側のシャフト)
13 磁束発生手段
15 ホールIC(出力発生手段)
16 ホールIC(出力発生手段)
30 マイコン(故障器特定手段、故障判定手段、故障履歴記憶手段)
1 EPS (Electric Power Steering Device)
2
6 ECU (control means)
8
10 Output shaft (steering wheel side shaft)
13 Magnetic flux generation means 15 Hall IC (output generation means)
16 Hall IC (output generation means)
30 microcomputer (failure device identification means, failure determination means, failure history storage means)
Claims (5)
前記舵輪と転舵輪との間で、前記舵輪に与えられたトルクの伝達経路をなすシャフトと、
このシャフトに組み込まれ、前記舵輪側の前記シャフトと前記転舵輪側の前記シャフトとの相対回転変位量に応じて、前記トルクを検出するための複数の電気的出力を発生するトルク検出手段と、
前記複数の電気的出力に基づき前記電動モータへの通電を制御する制御手段とを備え、
前記トルク検出手段は、前記相対回転変位量に応じて変化する磁束を発生する磁束発生手段と、この磁束発生手段で発生した磁束に応じて前記電気的出力を発生する複数の出力発生手段とを有し、
前記制御手段は、エンジン起動時に、前記電動モータに通電させて前記相対回転変位量を発生させるとともに前記トルク検出手段から前記複数の電気的出力を発生させることで、前記複数の出力発生手段の中から故障した前記出力発生手段を特定する故障器特定手段を有し、
この故障器特定手段は、
前記電気的出力が一時的に所定の閾値を跨いで変化するように、前記電動モータに通電させる電流値を一時的に変動させ、
前記電気的出力が、前記電流値の一時的な変動により前記閾値を跨いで変化したか否かを判定することで、前記複数の出力発生手段の中から故障した前記出力発生手段を特定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 output that assists steering of the steering wheel;
A shaft forming a transmission path of torque applied to the steered wheel between the steered wheel and the steered wheel;
Torque detection means that is incorporated in the shaft and generates a plurality of electrical outputs for detecting the torque according to the relative rotational displacement amount of the shaft on the steered wheel side and the shaft on the steered wheel side;
Control means for controlling energization to the electric motor based on the plurality of electrical outputs,
The torque detector includes a magnetic flux generator that generates a magnetic flux that changes according to the relative rotational displacement amount, and a plurality of output generators that generate the electrical output according to the magnetic flux generated by the magnetic flux generator. Have
When the engine is started, the control means energizes the electric motor to generate the relative rotational displacement amount, and generates the plurality of electrical outputs from the torque detection means. A faulty device specifying means for specifying the output generating means that has failed from
This fault device identification means is
Temporarily changing the current value to be applied to the electric motor so that the electrical output temporarily changes over a predetermined threshold,
Identifying the failed output generating means from the plurality of output generating means by determining whether or not the electrical output has changed across the threshold due to a temporary fluctuation of the current value; An electric power steering device.
前記故障器特定手段は、前記電流値の一時的な変動を複数回繰り返すことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the faulty unit specifying means repeats the temporary fluctuation of the current value a plurality of times.
前記故障器特定手段は2つの異なる前記閾値を記憶しており、
2つの前記閾値の内、大きい方の前記閾値を大側閾値として記憶し、小さい方の前記閾値を小側閾値として記憶しており、
前記故障器特定手段は、
前記電気的出力が前記大側閾値を一時的に上回る上回り超過と、前記電気的出力が前記小側閾値を一時的に下回る下回り超過とが交互に生じるように、前記電流値を大側および小側に交互に一時的に変動させ、
前記電気的出力に前記上回り超過および前記下回り超過が、両方とも発生したか否かを判定することで、前記複数の出力発生手段の中から故障した前記出力発生手段を特定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering device according to claim 1 or 2,
The faulty device specifying means stores two different threshold values,
Of the two threshold values, the larger threshold value is stored as a larger threshold value, and the smaller threshold value is stored as a smaller threshold value,
The faulty device specifying means includes
The current value is increased between a large value and a small value so that an overshoot that temporarily exceeds the large side threshold and an overshoot that the electric output is temporarily below the small threshold alternately occur. Alternately and temporarily fluctuate to the side,
The faulty output generating means is identified from among the plurality of output generating means by determining whether or not both the overshoot and the overshoot have occurred in the electrical output. Electric power steering device.
前記故障器特定手段は、前記電流値を正弦関数または余弦関数に従わせることで一時的に変動させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the fault device specifying means temporarily changes the current value by following a sine function or a cosine function.
前記制御手段は、
前記複数の出力発生手段の中に故障した前記出力発生手段があるか否かを判定する故障判定手段と、
前記複数の出力発生手段の中に故障した前記出力発生手段があると判定されたときに、前記複数の出力発生手段の中に故障した前記出力発生手段があることを記憶する故障履歴記憶手段とを有し、
前記故障器特定手段は、前記複数の出力発生手段の中に故障した前記出力発生手段があることを前記故障履歴記憶手段が記憶しているときに、前記電流値を一時的に変動させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 In the electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The control means includes
A failure determining means for determining whether or not there is the failed output generating means among the plurality of output generating means;
A failure history storage unit for storing that the plurality of output generation units include the failed output generation unit when it is determined that the plurality of output generation units include the failed output generation unit; Have
The faulty unit specifying means is configured to temporarily change the current value when the fault history storing means stores that the output generating means that has failed is among the plurality of output generating means. An electric power steering device.
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