JPH11217080A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置の制御装置Info
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Abstract
いて、モータ電流検出手段のオフセット補正及び故障時
の処置を行なう。 【解決手段】 制御手段は記憶手段及びオフセット値異
常検出手段で成り、前記記憶手段は前記モータ電流検出
手段の初期時の第1オフセット値及び作動時の第2オフ
セット値を記憶し、前記オフセット値異常検出手段は、
起動時に、前記駆動回路電源との間に接続されているリ
レーをオフし、前記駆動回路の全ての駆動素子をオフし
たままで前記モータ電流検出手段から出力される前記第
2オフセット値を読込み、前記第1オフセット値及び第
2オフセット値を比較し、その差が所定値以下の場合に
は前記第2オフセット値を前記モータ電流値の補正値と
し、前記差が前記所定値以上の場合は前記モータ電流検
出手段の故障と判断し、前記モータ出力及びリレーのオ
フ状態をイグニションキーがオフされるまで維持するよ
うにした。
Description
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、特に前記
モータ電流値を検出するモータ電流検出手段のオフセッ
ト補正及び故障時の処理を行なう制御手段を設けた電動
パワーステアリング装置の制御装置に関する。
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なっている。フィードバッ
ク制御は、電流制御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−ティ比の調整で行なっている。
般的な構成を図4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1
1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の演算を行ない、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によりバッテリ14の電源がOFFとな
っている時に、クラッチ21はOFF(切離)される。
U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5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を決定し、操舵補助指令値演算器32にはメ
モリ33が付設されている。メモリ33は車速Vをパラ
メータとして操舵トルクに対応する操舵補助指令値Iを
格納しており、操舵補助指令値演算器32による操舵補
助指令値Iの演算に使用される。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3
6に入力される。微分補償器34及び積分補償器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制御値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
電流値iは減算器30Aに入力されてフィードバックさ
れる。
て説明すると、モータ駆動回路37は加算器30Bから
の電流制御値Eに基いて電界効果トランジスタ(FE
T)FET1〜FET4の各ゲートを駆動するFETゲ
ート駆動回路371、FET1〜FET4で成るHブリ
ッジ回路、FET1及びFET2のハイサイド側を駆動
する昇圧電源372等で構成されている。FET1及び
FET2は、電流制御値Eに基いて決定されるデューテ
ィ比D1のPWM(パルス幅変調)信号によってON/
OFFされ、実際にモータに流れる電流Irの大きさが
制御される。FET3及びFET4は、デューティ比D
1の小さい領域では所定1次関数式(a,bを定数とし
てD2=a・D1+b)で定義されるデューティ比D2
のPWM信号で駆動され、デューティ比D1の大きい領
域ではPWM信号の符号により決定されるモータの回転
方向に応じてON/OFFされる。例えばFET3が導
通状態にあるときは、電流はFET1、モータ20、F
ET3、抵抗R1を経て流れ、モータ20に正方向の電
流が流れる。又、FET4が導通状態にあるときは、電
流はFET2、モータ20、FET4、抵抗R2を経て
流れ、モータ20に負方向の電流が流れる。従って、加
算器30Bからの電流制御値EもPWM出力となってい
る。又、モータ電流検出回路38は抵抗R1の両端にお
ける電圧降下に基いて正方向電流の大きさを検出すると
共に、抵抗R2の両端における電圧降下に基いて負方向
の電流の大きさを検出する。モータ電流検出回路38で
検出されたモータ電流値iは、減算器30Aに入力され
てフィードバックされる。
幅器が一般的に使用されるが、演算増幅器は入力信号に
対して僅かにオフセットされた信号を出力するので、増
幅率が大きい場合はオフセット値も増幅され、検出され
た電流値に対して無視できない誤差が発生する。また、
実際にはモータ電流が流れていないにもかかわらず、F
ET駆動回路では、検出されたオフセット値の相対誤差
を含む電流値に対応してデューティ比の値を演算し、結
果として好ましくない振動電流を発生させることにな
り、操舵フィーリングを悪化させる原因となっていた。
路の互いに対向する2つのアームの下流側に共通の1個
の抵抗を挿入し、その抵抗両端の電圧降下を検出して電
流を検出する回路による場合は、検出電流値に演算増幅
器のオフセット値が含まれるため、この場合も微妙な制
御が要求される中立位置付近の制御では、円滑な操舵補
助を行なうことができず、操舵フィーリングを悪化させ
る結果となっていた。
決した装置として、例えば特開平9−24846号公報
に示されるものがある。即ち、図7にモータ制御回路1
00、モータ駆動回路110及びモータ電流検出回路1
20の構成の一例を示す。モータ制御回路100は加算
器30Bから入力された電流制御値Eに基づいて決定さ
れるデューティ比DのPWM信号を発生させると共に、
電流制御値Eの符号に基づいてモータの回転方向を決定
する回転方向信号を出力するPWM回路101、Hブリ
ッジ回路のFET1〜FET4のゲートを駆動するゲー
ト駆動回路102から構成される。また、モータ駆動回
路110は前述したHブリッジ回路であり、その入力端
子にはバッテリ14からイグニツションキー11及びリ
レー40を経て電圧Vbの電力が供給され、出力端子間
にはモータ20が接続されている。そして、モータ電流
検出回路120は、モータ駆動回路110に接続された
電流検出用の抵抗Rと、その両端に接続された演算増幅
器OPと、演算増幅器OPの出力側に接続されたA/D
変換器121と、補正したモータ電流値iを出力する電
流補正演算器122と、オフセット値及びその相対誤差
を記憶するメモリ123とで構成されている。
Rにモータ電流が流れるので、抵抗Rの両端に発生する
電圧の差が演算増幅器OPにより検出され、A/D変換
器121でA/D変換された後、電流補正演算器122
に入力されてメモリ123に記憶される。また、モータ
10が負方向に回転するときも、抵抗Rにモータ電流が
流れるので、抵抗Rの両端に発生する電圧の差が演算増
幅器OPにより検出され、ピークホールド回路等で信号
処理してA/D変換器121でA/D変換された後、電
流補正演算器122に入力されてメモリ123に記憶さ
れる。電流補正演算器122はメモリ123と協働し
て、検出された抵抗Rの両端に発生する電圧の差からモ
ータ電流値を演算すると共に、演算増幅器OPのオフセ
ット値の相対誤差を補正演算するものであって、補正さ
れたモータ電流値iが減算器30Aにフィードバックさ
れる。
明すると、先ずモータ電流値の演算であるが、抵抗Rの
両端に発生する電圧の差が、演算増幅器OPで検出され
ると、入力された電圧の差を抵抗Rの値で割ることでモ
ータ電流値を求める。演算増幅器OPのオフセット値の
相対誤差の補正演算は、以下のようにして行なわれる。
先ず、イグニションキー11がOFFからONにされた
時点ではHブリッジ回路を構成するFETは全てOFF
の状態にあるから、実際にはモータ電流が流れていな
い。そこで、この時点でモータ電流が検出されたとき
は、実際の電流値である零からのオフセット値であると
認識することができるので、この検出されたモータ電流
値をオフセット値としてメモリ123に記憶させる。こ
のとき、演算増幅器OPの出力を入力とし、その相対誤
差をオフセット値としてメモリ123に記憶させる。そ
して、ステアリング装置が動作状態になった後は、所定
時間毎にサンプリングして検出されたモータ電流値から
メモリ123に記憶されているモータ電流値のオフセッ
ト値を減算補正し、モータ電流値iを演算する。
る部分の動作例を示すフローチャートである。先ずイグ
ニションキー11をONとし(ステップP1)、モータ
電流の検出値をオフセット値として読込み、その相対誤
差をメモリ123に記憶させる(ステップP2)。次に
制御装置の各ユニットの検査(初期チェック)を行ない
(ステップP3)、制御装置が正常か否かを判断する
(ステップP4)。制御装置が正常であれば正常時の処
理を行ない(ステップP5)、イグニションキー11の
OFFを判定し(ステップP6)、OFFでなければス
テップP4に戻って制御動作を継続し、イグニションキ
ー11がOFFであれば制御動作を停止する。また、上
記ステップP4の判定で制御装置が異常であれば異常時
の処理を行ない(ステップP7)、制御動作を停止す
る。
て、ステップP5の正常時の処理の詳細を示すフローチ
ャートである。即ち、所定時間毎のサンプリング処理に
より操舵トルクT及び車速Vを読込み(ステップP1
1、P12)、モータ20に供給する電流の制御目標値
である電流指令値Iを演算する(ステップP13)。モ
ータ電流の検出値を読込み(ステップP14)、検出さ
れたモータ電流値からメモリ123に記憶されているオ
フセット値の相対誤差を減算し、モータ電流値iを補正
演算する(ステップP15)。電流指令値Iとモータ電
流値iに基づくフィードバック制御が行なわれて、モー
タ20に供給する電流制御値Eが演算される(ステップ
P16)。そして、電流制御値Eに基づいて、Hブリッ
ジ回路を構成するFETを所定のデューティ比で駆動す
るPWM信号、及びモータの回転方向を決定する回転方
向信号が生成され(ステップP17)、ゲート駆動回路
102に出力される(ステップP18)。
電流検出用抵抗Rから発生する微弱な電圧を検出し、そ
の検出信号を演算増幅器OPで増幅すると共に、例えば
ピークホールド回路などで信号処理してA/D変換す
る。このとき、増幅器やピークホールド回路などでオフ
セット電圧が発生してしまうが、このオフセット電圧
は、電圧のバラツキやコントロールユニット内の温度に
よって変動することが考えられる。オフセット電圧は電
流検出値に影響して、モータ20に電流が流れていない
のにあたかも流れているように認識されたり、流れてい
るのに検出できないような現象が現れる。そこで、上述
装置では、起動時などの初期状態でモータ駆動をしない
ときに、電流検出手段から出力される電流検出値を読込
み、これをオフセット値として記憶しておき、その後電
流制御を行なうときに電流検出値から上記オフセット値
を差し引くことで、電流検出値の精度を向上させるよう
にしている。
フセット値が異常に大きい値として発生した場合、この
異常なオフセット値をそのまま電流検出値に補正してし
まうと、本来の目的から外れて、運転者にとって危険な
状態が発生する。例えば負側に異常なオフセット値が発
生した場合、電流制御によって正常時よりも大きな電流
が流れてしまい、運転者が期待した以上のアシストが発
生して危険である。また、正側に異常なオフセット値が
発生した場合、正常時よりも少ない電流しか流れず、操
舵が重くなって運転者に不安感を感じさせてしまう。
のであり、本発明の目的は、モータ電流検出手段のオフ
セット補正や故障時の処理を適確に行なうと共に、運転
者を危険にさせたり、不安感を与えたりすることのない
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。
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、モータの電流値とから演算した電流制御
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、Hブリッジ回路の駆動制御で制御するように
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、前記モータ電流値を
検出するモータ電流検出手段のオフセット補正及び故障
時の処理を行なう制御手段を設けると共に、前記制御手
段は記憶手段及びオフセット値異常検出手段で成り、前
記記憶手段は前記モータ電流検出手段の初期時の第1オ
フセット値及び作動時の第2オフセット値を記憶し、前
記オフセット値異常検出手段は、起動時に、前記駆動回
路電源との間に接続されているリレーをオフし、前記駆
動回路の全ての駆動素子をオフしたままで前記モータ電
流検出手段から出力される前記第2オフセット値を読込
み、前記第1オフセット値及び第2オフセット値を比較
し、その差が所定値以下の場合には前記第2オフセット
値を前記モータ電流値の補正値とし、前記差が前記所定
値以上の場合は前記モータ電流検出手段の故障と判断
し、前記モータ出力及びリレーのオフ状態をイグニショ
ンキーがオフされるまで維持するようにしたことによっ
て達成される。
するために、本発明では図7に対応させて図1に示すよ
うに、モータ電流検出手段120内にRAMで成る記憶
手段124と、EEPROM(Electricall
y Erasable Programmable R
OM)で成る記憶手段125とを設けると共に、記憶手
段124及び125の出力に基づいて電流検出手段異常
検出信号ASを出力するオフセット値異常検出手段13
0を設けている。
フセット値の記憶動作を、図2のフローチャートを参照
して説明する。コントロールユニットを出荷調整用など
の調整モードにしてリレー40をOFFし、全てのFE
T1〜FET4をOFFにしたままモータ電流検出手段
のオフセット値を記憶手段125に記憶させるが、イグ
ニションキー11をONにして(ステップS1)後にコ
ントロールユニットを調整モードに切替える(ステップ
S2)。その後リレー40をOFFし、全てのFETを
OFFにした(ステップS3)ままモータ20に電流が
流れない状態にしておく。そして、抵抗R及び演算増幅
器OPのモータ電流検出手段から出力される電流検出値
を、A/D変換器121を介して複数回読込んでRAM
の記憶手段124に記憶し(ステップS5)、前回読込
んだ値と同一になるまで読込みを繰り返し(ステップS
6)、同一になったときにその値をオフセット値として
EEPROMの記憶手段125に記憶させ(ステップS
7)、イグニションキー11をOFF(ステップS8)
させてコントロールユニットを出荷する。
は、図3のフローチャートに示すように、先ず起動時の
初期状態においてイグニションキー11をONし(ステ
ップS10)、その後リレー40をOFFして全てのF
ET1〜FET4をOFF(ステップS11)としたま
ま、モータ20に電流が流れない状態にして、モータ抵
抗R及び演算増幅器OPの電流検出手段から出力される
電流検出値をA/D変換器121を介して読込み、記憶
手段124に記憶させる(ステップS12)。次に、予
め記憶手段125に記憶されているオフセット値を読出
して(ステップS13)、前記電流検出値との差を比較
する(ステップS14)。その差が規定値以下であるか
否かを判定し(ステップS15)、規定値以下の場合は
電流検出値は正常と判断して一時的に読み書きできるR
AMの記憶手段124にオフセット値として記憶する
(ステップS16)。その後、通常動作状態において、
モータ電流検出手段から検出される電流検出値から上記
記憶されたオフセット値を差し引き、電流検出手段のオ
フセットを補正した値を電流検出値iとして、前述した
通常の制御等に用いる。次に、起動時の初期状態におい
て、読込んだ電流検出値をオフセット値と比較して、そ
の差が規定値以上の場合は(ステップS15)、電流検
出値を読込んでオフセット値と複数回比較する(ステッ
プS17)。所定回数比較してもオフセット値と電流検
出値との差が所定値以上の場合は、モータ電流検出手段
の故障と判断して(ステップS18)、その後のシーケ
ンスを中止してモータ出力とリレー40のOFF状態
を、イグニションキー11がOFFされるまで維持す
る。
リング装置の制御装置によれば、モータ電流値を検出す
るモータ電流検出手段のオフセット補正及び故障時の処
置を行なう制御手段を設け、オフセット値の大きさを判
定すると共に、異常動作を複数回判定するようにしてい
るので、運転者を危険にさせることなく、モータ電流検
出手段のオフセット補正及び故障時の処置を確実に行な
うことができる。
けるコントロールユニットの一部構成の一例を示すブロ
ック図である。
動作例を示すフローチャートである。
動作例を示すフローチャートである。
ック構成図である。
すブロック図である。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 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、モータのモ
ータ電流値とから演算した電流制御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、Hブリッ
ジ回路の駆動回路で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、前記モータ電
流値を検出するモータ電流検出手段のオフセット補正及
び故障時の処理を行なう制御手段を設けると共に、前記
制御手段は記憶手段及びオフセット値異常検出手段で成
り、前記記憶手段は前記モータ電流検出手段の初期時の
第1オフセット値及び作動時の第2オフセット値を記憶
し、前記オフセット値異常検出手段は、起動時に、前記
駆動回路電源との間に接続されているリレーをオフし、
前記駆動回路の全ての駆動素子をオフしたままで前記モ
ータ電流検出手段から出力される前記第2オフセット値
を読込み、前記第1オフセット値及び第2オフセット値
を比較し、その差が所定値以下の場合には前記第2オフ
セット値を前記モータ電流値の補正値とし、前記差が前
記所定値以上の場合は前記モータ電流検出手段の故障と
判断し、前記モータ出力及びリレーのオフ状態をイグニ
ションキーがオフされるまで維持す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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2170498A JP3663880B2 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 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 |
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JP2170498A JP3663880B2 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11217080A true JPH11217080A (ja) | 1999-08-10 |
JP3663880B2 JP3663880B2 (ja) | 2005-06-22 |
Family
ID=12062455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2170498A Expired - Lifetime JP3663880B2 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | 電動パワーステアリング装置の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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