JP4035986B2 - Control device for electric power steering device - 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、特にメイン及びサブの2つの制御部(CPU又はMCU:Micro Controller Unit)を具備し、一方でモータ制御を行い、他方で駆動系の異常を監視するようにして制御性や安全性を向上し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9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10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。この場合、決定したモータ電流駆動方向に対して、ハードロジックや別なCPUでトルク信号に基づいて操舵トルク方向信号を生成し、この操舵トルク方向信号とモータ駆動方向とが一致した場合のみモータを駆動していた。また、モータ駆動系の異常を検出する際に、検出してから異常を確定するまでの時間が一定であり、常に正確なものではなかった。
【0006】
上述のような電動パワーステアリング装置では、モータの出力が大きくなるに従ってモータの慣性が大きくなり、操舵特性を確保するためにモータの慣性を補償する必要が出てきた。この慣性を補償する制御によって、従来行われていたトルク信号による方向と実際にモータ駆動される方向とが一致しなくなって来た。これにより、慣性補償機能の入った制御が正常に動作しているにも拘らず、もう一方の制御部がトルク信号に基づくトルク方向信号を出力することによって、モータ駆動が一時的に停止されるような不都合が生じていた。つまり、従来から行ってきた操舵トルクの方向による方向インターロックが、実際のシステムに適合しなくなってきている。
【0007】
また、従来はモータ駆動系の異常を検出する際に、検出してから異常を確定するまでの時間が一定であった。しかし、電流指令値とモータ電流検出値の差を求めて異常を検出している場合、大きな差がある場合には明らかに異常があると考えられ、早急にシステムを停止させる必要がある。また、小さな差が検出された場合には、ノイズ等の影響による誤検出が考えられるため、確定までに時間をかける必要がある。
【0008】
更に従来のように外付けのWDTを用いてCPUの暴走を監視する場合は、プログラムが正常に動作しないことによりCPUに暴走が発生し、WDTからのリセット信号により再起動するようにしている。しかし、再度同様な場所でプログラムが暴走を引き起こしてしまうような故障の場合、モータの出力状態と停止状態とが交互に発生し、ドライバに対して危険な状態を引き起こしていた。
【0009】
一方、2つの制御部を備えたシステムで、1つの制御部が制御演算し、もう一方の制御部がそれを監視する場合、監視している制御部が正常に動作していることを確認するために、2つの制御部が相互にCPUの暴走を監視する必要がある。
【0010】
また、2つのCPUを用いたシステムで相互にパルス信号を送受信してCPUの暴走を監視する場合、プログラム自身が正常に動作しないで監視パルスだけを出力し続けて暴走を検出できなかったり、電磁波やノイズによって正常に出されているパルス信号を誤って計測して誤検出する場合があった。
【0011】
かかる問題を解決するために、特に慣性の大きいモータを制御する場合、メイン及びサブの2つのディジタル制御部(CPU又はMCU)を具備し、一方の制御部でパワーステアリングの制御を行い、他方の制御部で相互に監視するようにして制御性や安全性を向上した電動パワーステアリング装置の制御装置が本出願の出願人によって開示されている(特開2001−18819号公報)。
【0012】
図1は従来例の制御部における電流指令演算部の機能構成例を示すブロック図であり、第一の制御部(「メインMCU」という。)で制御されたモータの電流検出値Idと、第二の制御部(「サブMCU」という。)において演算された電流指令値Irsとを電流異常監視部で比較することによって、メインMCU及びモータ駆動系の故障を監視し、異常が検出された場合にモータ駆動信号及びリレーの少なくとも一方を遮断するようになっている。
【0013】
メインMCU101及びサブMCU102は、いずれもトルク信号Tr、車速信号Vs、電流検出値Id、モータ端子電圧Vmに基づいてモータ駆動信号(電流指令値)Irを生成するが、メインMCU101からのモータ駆動信号(電流指令値)Irのみがモータ駆動回路110に入力され、サブMCU102で算出された電流指令値Irは監視用に使用される。なお、トルク信号Trはトルクセンサの異常等を検出するために、一般には一対の信号で形成されており、メインMCU側に入力されるのを便宜上Trm、サブMCU側に入力されるのをTrsということとする。
【0014】
即ち、メインMCU101及びサブMCU102ではいずれもトルク信号Tr、車速Vs、モータ電流検出値Id、モータ端子電圧Vmに基づいて電流指令値Irを演算しており、モータ角速度推定部120、モータ慣性補償部121、収れん性制御部122、操舵補助指令値演算部123、センター応答性改善部124、ロバスト安定化補償部125、加算器130及び131で構成されている。モータ角速度推定部120はモータ電流検出値Id及びモータ端子電圧Vmからモータ200の逆起電圧を算出し、この逆起電圧からモータ角速度ωを推定している。推定されたモータ角速度ωはモータ慣性補償部121及び収れん性制御部122に入力され、モータ慣性補償部121の出力は加算器131に入力され、収れん性制御部122の出力は加算器130に入力される。操舵補助指令値演算部123はトルク信号Trを基にモータ電流指令値Irのベースとなる値を算出しており、センター応答性改善部124もトルク信号Trを基にモータ電流指令値Irのベースとなる値を算出しており、いずれの算出値も加算器130に入力されている。加算器130の加算値はロバスト安定化補償部125に入力され、その出力が加算器131に入力され、加算器131の加算値がモータ電流指令値Irとなっている。収れん性制御部122及び操舵補助指令値演算部123は車速信号Vsをパラメータとしており、収れん性制御部122は車両のヨーの収れん性を改善するためにハンドルが振れ回る動作に対してブレーキをかけるようになっており、モータ慣性補償部121はモータ200の慣性や摩擦を補償している。また、センター応答性改善部124は、ステアリングの中立付近の制御の応答性を高め、滑らかでスムーズな操舵を実現するようになっており、ロバスト安定化補償部125は特開平8−290778号公報に示されている補償部であり、sをラプラス演算子とする特性式G(s)=(s2+a1・s+a2)/(s2+b1・s+b2)を有し、検出トルクに含まれる慣性要素とバネ要素から成る共振系の共振周波数のピーク値を除去し、制御系の安定性と応答性を阻害する共振周波数の位相のずれを補償している。なお、特性式G(s)のa1,a2,b1,b2は共振系の共振周波数により決定されるパラメータである。
【0015】
また、モータ角速度推定部120は特開平10−109655号に示されている手法で角速度推定を行っても良く、本出願人による特開平10−338152号に記述された角速度推定を行っても良い。即ち、断続モードと連続モードとでそれぞれ異なったモータ駆動系のインピーダンスモデルを定義することにより、駆動方式が駆動系インピーダンスに及ぼす影響を考慮してモータ角速度を推定している。Ioを断続モードから連続モードへ切り替わる電流値とし、KT・ωを逆起電力の推定値としたとき、下記数式(1)及び(2)で推定する。
【0016】
I<Ioの場合 KT・ω=Vm−R1・i …(1)
I≧Ioの場合 KT・ω=Vm−(R2・i+b) …(2)
ただし、R1は基準温度における断続モードのインピーダンスであり、R2は基準温度における連続モードのインピーダンスであり、bは定数である。
【0017】
なお、サブMCU102が暴走を確定した場合には、モータ駆動信号IrをOFFするのではなく、モータ駆動禁止信号Mpを出力してモータ駆動回路110を停止させ、リレーON/OFF信号RS2によってリレー111をOFFする。サブMCU102で生成されるモータ電流指令値Irsは監視用であり、モータ駆動回路110には供給されていないからである。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成において、トルクセンサの温度ドリフトによって、メイントルク信号とサブトルク信号の差が変動し、サブMCUの電流指令値IrsとメインMCUで制御されたモータの電流検出値Idに差が生じ、モータ駆動系が故障していないにも拘わらず故障と判断してしまうという問題がある。図2は、メイントルク信号とサブトルク信号の差が、操舵補助指令値の誤差になって現れることを示した図である。
【0019】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、温度ドリフトによるメイントルク信号とサブトルク信号の差(オフセット)の補償を行い、オフセットによる演算誤差に起因する故障の誤判断を防止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を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出する一つのトルクセンサと、車速センサと、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを備える電動パワーステアリング装置の前記モータを制御するための電動パワーステアリング装置の制御装置において、該制御装置は、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路にモータ駆動信号である電流指令値を与える第一の制御部と、前記モータの電流を検出するモータ電流検出回路と、該検出されたモータ電流検出値 (Id) の異常を監視することによって前記第一の制御部及びモータ駆動系の異常を監視する第二の制御部とを備え、さらに、前記第一の制御部は、前記トルクセンサから出力された一対のトルク信号であるメイントルク信号とサブトルク信号との差であるオフセット信号を演算するオフセット演算部と、該オフセット信号を前記第二の制御部に送信する通信部とを備えるとともに、前記メイントルク信号と前記車速センサから出力された車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及びモータ端子電圧に基づいて前記電流指令値を演算し、前記第二の制御部は、前記オフセット信号を受信する通信部と、入力された前記サブトルク信号を前記受信したオフセット信号に基づいて補正するオフセット補償部とを備えるとともに、前記補正後のサブトルク信号と前記車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及び前記モータ端子電圧に基づいて電流指令値 (Irs) を演算し、該電流指令値 (Irs) と前記モータ電流検出値 (Id) とを比較して前記モータ電流検出値 (Id) の異常を監視する電流異常監視部を備え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によって達成される。
【0021】
また、本発明の上記目的は、ステアリングシャフトに発生する操舵トルクを検出する一つのトルクセンサと、車速センサと、ステアリング機構に操舵補助力を与えるモータを備える電動パワーステアリング装置の前記モータを制御するための電動パワーステアリング装置の制御装置において、該制御装置は、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路にモータ駆動信号である電流指令値を与える第一の制御部と、前記モータの電流を検出するモータ電流検出回路と、該検出されたモータ電流検出値 (Id) の異常を監視することによって前記第一の制御部及びモータ駆動系の異常を監視する第二の制御部とを備え、さらに、前記第一の制御部は、前記トルクセンサから出力された一対のトルク信号であるメイントルク信号とサブトルク信号のうちの前記メイントルク信号を入力し、該メイントルク信号を前記第二の制御部に送信する通信部とを備えるとともに、前記メイントルク信号と前記車速センサから出力された車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及びモータ端子電圧に基づいて前記電流指令値を演算し、前記第二の制御部は、前記送信されたメイントルク信号を受信する通信部と、入力された前記サブトルク信号と前記受信したメイントルク信号との差であるオフセット信号を演算するオフセット演算部と、該オフセット信号に基づいて前記サブトルク信号を補正するオフセット補償部とを備えるとともに、前記補正後のサブトルク信号と前記車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及び前記モータ端子電圧に基づいて電流指令値 (Irs) を演算し、該電流指令値 (Irs) と前記モータ電流検出値 (Id) とを比較して前記モータ電流検出値 (Id) の異常を監視する電流異常監視部を備え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によっても達成される。
【0022】
さらに、前記第一の制御部から前記第二の制御部へのオフセット信号若しくはメイントルク信号の送信が、前記両制御部の起動初期及び所定の周期毎に行われることを特徴とする前記電動パワーステアリング装置の制御装置によって、より効果的に達成される。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明は、温度ドリフトによるメイントルク信号とサブトルク信号の差(オフセット)の補償を行い、オフセットによる演算誤差に起因する故障誤判断を防止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する。
【0024】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【0025】
図3は本発明の第1実施例を示すブロック図であり、トルクセンサ201からのメイントルク信号Trm、サブトルク信号Trs及び車速センサ202からの車速信号VsはメインMCU101に入力され、トルクセンサ201からのサブトルク信号Trs、及び車速センサ202からの車速信号VsはサブMCUに入力される。メインMCU101で演算されたモータ駆動信号Irはモータ駆動回路110に入力され、モータ駆動信号Irに基づいてモータ駆動回路110はモータ200を駆動する。メインMCU101は相互監視するためにサブ用のWDT101S、メインMCU自己監視用WDT101Mを内蔵しており、サブMCU102も相互監視するためにメイン用のWDT102M、サブMCU自己監視用WDT102Sを内蔵している。バッテリ203の入力をON/OFFするリレー111は、メインMCU101から出力されるリレーON/OFF信号RS1及びサブMCU102から出力されるリレーON/OFF信号RS2によってON/OFF制御され、モータ200の電流はモータ電流検出回路112で検出され、その電流検出値Idはモータ端子電圧Vmと共にメインMCU101及びサブMCU102に入力され、サブMCU102から出力されるモータ駆動禁止信号Mpはモータ駆動回路110に入力されている。
【0026】
メインMCU101は、メイントルク信号Trm、車速信号Vs、電流検出値Id、モータ端子電圧Vmに基づいてモータ駆動信号(電流指令値)Irを生成し、モータ駆動回路110に入力する。
【0027】
一方、サブMCU102は、サブトルク信号Trs、車速信号Vs、電流検出値Id、モータ端子電圧Vmに基づいてモータ駆動信号(電流指令値)を生成するが、これはモータ駆動回路には供給されず、サブMCU102内部での電流監視用に使用される。
【0028】
メインMCU101及びサブMCU102の機能構成は図4に示すようになっている。
【0029】
即ち、メインMCU101には、オフセット演算部132が設けられており、入力されたメイントルク信号Trmとサブトルク信号Trsとの差に基づくオフセット信号を算出する。通信部133は、前記オフセット信号をサブMCU102に送信する働きをする。
【0030】
一方、サブMCU102には、通信部133が設けられており、メインMCU101からの前記オフセット信号を受信するとともに、該受信したオフセット信号を、サブMCU102内に設けられたオフセット補償部134に送る働きをする。また、前記オフセット補償部134はサブMCU102に入力されたサブトルク信号Trsに対して前記オフセット信号分の補正を行い、図2に示した操舵補助指令値の演算誤差を無くす働きをする。その他の機能の説明については、前述の通りである。
【0031】
このような構成において、サブトルク信号のオフセット補償の動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。
【0032】
まず、メインMCUにおいて、電源起動時か又は設定時間経過したかを判断し(ステップS501)、YESであればオフセット演算部132でメイントルク信号Trmを読み取る(ステップS502)。次に、前記オフセット演算部132でサブトルク信号Trsを読み取り(ステップS503)、オフセット演算を行い(ステップS504)、オフセット信号を算出する。さらに、そのオフセット信号を通信部133を介してサブMCUに送信する(ステップS505)。
【0033】
次に、サブMCUにおいて、通信部133を介して前記オフセット信号を受信し(ステップS506)、サブトルク信号Trsを読み取り(ステップS507)、オフセット補償部134においてサブトルク信号Trsのオフセット補正を行う(ステップS508)。このようにして補正されたサブトルク信号は操舵補助指令値演算部123に送られ、電流指令値が算出される基にされる。
【0034】
温度ドリフトは時間とともに変化するため、またステップS501に戻ってオフセット補償の動作が繰り返される。
【0035】
図6は本発明の第二実施例を示すブロック図である。図3の第一実施例と外観上異なる点は、サブトルク信号TrsがサブMCU102にのみ入力されている点である。
【0036】
第二実施例におけるメインMCU101及びサブMCU102の機能構成は図7に示すようになっており、メインMCU101に入力されたメイントルク信号Trmは、通信部133を介してサブMCU102に送信される。
【0037】
一方、サブMCU102側にはオフセット演算部132が設けられており、受信したメイントルク信号TrmとサブMCU102に入力されたサブトルク信号Trsとに基づいてオフセット信号を算出する。該オフセット信号はオフセット補償部134においてサブトルク信号Trsのオフセット補正に使用される。
【0038】
要するに、第一実施例におけるメインMCUのオフセット演算部をサブMCU側に移行させたものである。
【0039】
このような構成において、サブトルク信号のオフセット補償の第二実施例について、図8のフローチャートを参照して説明する。
【0040】
まず、メインMCUにおいて、電源起動時か又は設定時間経過したかを判断し(ステップS801)、YESであればメイントルク信号Trmを読み取り(ステップS802)、該メイントルク信号Trmを通信部133を介してサブMCUに送信する(ステップS803)。
【0041】
次に、サブMCUにおいて、通信部133を介して前記メイントルク信号Trmを受信し(ステップS804)、入力されたサブトルク信号Trsを読み取り(ステップS805)、次に、オフセット演算部132でオフセット演算を行い(ステップS806)、オフセット信号を算出する。次に、オフセット補償部134において前記算出したオフセット信号に基づいてサブトルク信号Trsのオフセット補正を行う(ステップS807)。
【0042】
このようにして補正されたサブトルク信号は操舵補助指令値演算部123に送られ、電流指令値が算出される基にされる。
【0043】
温度ドリフトは時間とともに変化するため、またステップS801に戻ってオフセット補償の動作が繰り返される。
【0044】
本発明は、コラム式及びピニオン式電動パワーステアリング装置に適用できることは勿論、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置にも適用可能である。また、上述ではMCUについて説明したが、CPUについても全く同様である。
【0045】
【発明の効果】
本発明に係る電動パワーステアリング装置の制御装置によれば、温度ドリフトによるメイントルク信号とサブトルク信号の差(オフセット)の補償を行うことができるので、オフセットによる演算誤差に起因する故障の誤判断を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例の制御部における電流指令演算部の機能構成例を示すブロック図である。
【図2】メイントルク信号とサブトルク信号の差が、操舵補助指令値の誤差になって現れることを示した図である。
【図3】本発明の第1実施例を示すブロック図である。
【図4】本発明の第1実施例におけるメインMCU101及びサブMCU102の機能構成を示すである。
【図5】本発明の第1実施例の動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2実施例を示すブロック図である。
【図7】本発明の第2実施例におけるメインMCU101及びサブMCU102の機能構成を示すである。
【図8】本発明の第2実施例の動作を示すフローチャートである。
【図9】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10】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。
【符号の説明】
30 コントロールユニット
101 メインMCU
102 サブMCU
110 モータ駆動回路
111 リレー
112 モータ電流検出回路
120 モータ角速度推定部
121 モータ慣性補償部
122 収れん性制御部
123 操舵補助指令値演算部
124 センター応答性改善部
125 ロバスト安定化補償部
132 オフセット演算部
133 通信部
134 オフセット補償部
200 モータ
201 トルクセンサ
202 車速センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric power steering device that applies a steering assist force by a motor to a steering system of an automobile or a vehicle, and in particular, includes two main and sub control units (CPU or MCU: Micro Controller Unit). The present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus that has improved controllability and safety by performing motor control on the one hand and monitoring drive system abnormality on the other hand.
[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 configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 9. The
[0004]
The
[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 drives and controls the motor based on the current command value. In this case, a steering torque direction signal is generated based on the torque signal by the hard logic or another CPU for the determined motor current driving direction, and the motor is turned on only when the steering torque direction signal matches the motor driving direction. I was driving. Further, when detecting an abnormality in the motor drive system, the time from detection to determination of the abnormality is constant, and is not always accurate.
[0006]
In the electric power steering apparatus as described above, the inertia of the motor increases as the output of the motor increases, and it has become necessary to compensate for the inertia of the motor in order to ensure steering characteristics. Due to the control for compensating the inertia, the direction based on the torque signal which has been conventionally performed and the direction in which the motor is actually driven have become inconsistent. Thereby, although the control including the inertia compensation function is operating normally, the motor control is temporarily stopped by the other control unit outputting the torque direction signal based on the torque signal. Such inconvenience occurred. In other words, the conventional direction interlock based on the direction of the steering torque has become incompatible with an actual system.
[0007]
Conventionally, when detecting an abnormality in the motor drive system, the time from detection to determination of the abnormality is constant. However, when the abnormality is detected by obtaining the difference between the current command value and the motor current detection value, if there is a large difference, it is clearly considered that there is an abnormality, and it is necessary to stop the system immediately. In addition, when a small difference is detected, erroneous detection due to the influence of noise or the like can be considered, so it is necessary to take time to determine.
[0008]
Further, when CPU runaway is monitored using an external WDT as in the prior art, runaway occurs in the CPU because the program does not operate normally, and it is restarted by a reset signal from the WDT. However, in the case of a failure that causes the program to run away again in the same place, the motor output state and the stop state occur alternately, causing a dangerous state for the driver.
[0009]
On the other hand, in a system including two control units, when one control unit performs control calculation and the other control unit monitors it, it is confirmed that the monitoring control unit is operating normally. Therefore, the two control units need to monitor the CPU runaway each other.
[0010]
Also, when monitoring CPU runaway by sending and receiving pulse signals to and from each other in a system using two CPUs, the program itself does not operate normally and continues to output only the monitoring pulse, and runaway cannot be detected. In some cases, a pulse signal normally output due to noise or noise is erroneously measured and erroneously detected.
[0011]
In order to solve such a problem, especially when controlling a motor having a large inertia, the main and sub digital control units (CPU or MCU) are provided, the power steering is controlled by one control unit, and the other is controlled. A control device for an electric power steering apparatus that has improved controllability and safety by monitoring each other with a control unit has been disclosed by the applicant of the present application (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-18819).
[0012]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a current command calculation unit in a control unit of a conventional example. A current detection value Id of a motor controlled by a first control unit (referred to as “main MCU”), a first When a failure is detected in the main MCU and the motor drive system by comparing the current command value Irs calculated in the second control unit (referred to as “sub MCU”) with the current abnormality monitoring unit, and an abnormality is detected. In addition, at least one of the motor drive signal and the relay is cut off.
[0013]
The
[0014]
That is, the
[0015]
Further, the motor angular
[0016]
When I <Io K T · ω = Vm−R1 · i (1)
When I ≧ Io K T · ω = Vm− (R2 · i + b) (2)
Where R1 is the impedance of the intermittent mode at the reference temperature, R2 is the impedance of the continuous mode at the reference temperature, and b is a constant.
[0017]
When the
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration as described above, the difference between the main torque signal and the sub torque signal fluctuates due to the temperature drift of the torque sensor, resulting in a difference between the current command value Irs of the sub MCU and the current detection value Id of the motor controlled by the main MCU. However, there is a problem that it is determined that the motor drive system has failed even though it has not failed. FIG. 2 is a diagram showing that the difference between the main torque signal and the sub torque signal appears as an error in the steering assist command value.
[0019]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and compensates for the difference (offset) between the main torque signal and the sub torque signal due to temperature drift to prevent erroneous determination due to a calculation error due to the offset. It is an object of the present invention to provide a control device for an electric power steering device.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to control the motor of an electric power steering apparatus including a torque sensor for detecting a steering torque generated in a steering shaft, a vehicle speed sensor, and a motor for providing a steering assist force to the steering mechanism. In the control device of the electric power steering device, the control device includes a motor drive circuit that drives the motor, a first control unit that supplies a current command value that is a motor drive signal to the motor drive circuit, and a current of the motor A motor current detection circuit that detects the abnormality, and a second control unit that monitors the abnormality of the first control unit and the motor drive system by monitoring the abnormality of the detected motor current detection value (Id). In addition, the first control unit may include a main torque signal and a sub torque signal, which are a pair of torque signals output from the torque sensor. A vehicle speed signal output from the main torque signal and the vehicle speed sensor, and an offset calculation unit that calculates an offset signal that is a difference between the main torque signal and a communication unit that transmits the offset signal to the second control unit. The steering assist command value calculated based on the motor current detection value and the motor terminal voltage to calculate the current command value, the second control unit, the communication unit that receives the offset signal; An offset compensator for correcting the input sub-torque signal based on the received offset signal, a steering assist command value calculated based on the corrected sub-torque signal and the vehicle speed signal, and the motor current calculated current command value (Irs) based on the detected value and the motor terminal voltage, comparing said current command value (Irs) and said detected motor current value and (Id) It is achieved by a control device for an electric power steering apparatus characterized by comprising a current abnormality monitoring unit that monitors the motor current detection value (Id) abnormal Te.
[0021]
Another object of the present invention is to control the motor of an electric power steering apparatus that includes a torque sensor that detects a steering torque generated in a steering shaft, a vehicle speed sensor, and a motor that applies a steering assist force to the steering mechanism. In the control device for the electric power steering apparatus for the above, the control device includes a motor drive circuit that drives the motor, a first control unit that gives a current command value that is a motor drive signal to the motor drive circuit, and the motor A motor current detection circuit for detecting the current of the motor, and a second control unit for monitoring the abnormality of the first control unit and the motor drive system by monitoring the abnormality of the detected motor current detection value (Id). The first control unit further includes a main torque signal that is a pair of torque signals output from the torque sensor and a sub-control. And a communication unit that inputs the main torque signal of the torque signal and transmits the main torque signal to the second control unit, and the main torque signal and the vehicle speed signal output from the vehicle speed sensor. A communication unit that calculates the current command value based on the steering assist command value calculated based on the motor current detection value and the motor terminal voltage, and the second control unit receives the transmitted main torque signal And an offset calculation unit that calculates an offset signal that is a difference between the input sub torque signal and the received main torque signal, and an offset compensation unit that corrects the sub torque signal based on the offset signal, A steering assist command value calculated based on the corrected sub torque signal and the vehicle speed signal, the motor current detection value, and the Current command value based on over data terminal voltage (Irs) calculates the abnormality monitoring of the current command value (Irs) and said detected motor current value (Id) and the motor current detection value by comparing (Id) The present invention is also achieved by a control device for an electric power steering apparatus characterized by including a current abnormality monitoring unit that performs the above operation.
[0022]
Further, the electric power is characterized in that the transmission of the offset signal or the main torque signal from the first control unit to the second control unit is performed at the initial start of both the control units and every predetermined period. This is achieved more effectively by the control device of the steering device.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an electric power steering apparatus that compensates for a difference (offset) between a main torque signal and a sub torque signal due to a temperature drift and prevents erroneous determination due to a calculation error due to the offset.
[0024]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 3 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention. The main torque signal Trm, the sub torque signal Trs from the
[0026]
The
[0027]
On the other hand, the
[0028]
The functional configurations of the
[0029]
That is, the
[0030]
On the other hand, the
[0031]
In such a configuration, the offset compensation operation of the sub torque signal will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0032]
First, in the main MCU, it is determined whether the power is turned on or the set time has elapsed (step S501). If YES, the offset
[0033]
Next, the sub MCU receives the offset signal via the communication unit 133 (step S506), reads the sub torque signal Trs (step S507), and the offset
[0034]
Since the temperature drift changes with time, the process returns to step S501 and the offset compensation operation is repeated.
[0035]
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. A difference in appearance from the first embodiment of FIG. 3 is that the sub torque signal Trs is input only to the
[0036]
The functional configurations of the
[0037]
On the other hand, an offset
[0038]
In short, the offset calculation unit of the main MCU in the first embodiment is shifted to the sub MCU side.
[0039]
With such a configuration, a second embodiment of offset compensation of the sub torque signal will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0040]
First, in the main MCU, it is determined whether the power is turned on or the set time has elapsed (step S801). If YES, the main torque signal Trm is read (step S802), and the main torque signal Trm is transmitted via the
[0041]
Next, the sub MCU receives the main torque signal Trm via the communication unit 133 (step S804), reads the input sub torque signal Trs (step S805), and then performs an offset calculation by the offset
[0042]
The sub-torque signal corrected in this way is sent to the steering assist command
[0043]
Since the temperature drift changes with time, the process returns to step S801 and the offset compensation operation is repeated.
[0044]
The present invention can be applied not only to column type and pinion type electric power steering apparatuses, but also to rack assist type electric power steering apparatuses. In the above description, the MCU has been described, but the same applies to the CPU.
[0045]
【The invention's effect】
According to the control device for an electric power steering apparatus according to the present invention, it is possible to compensate for the difference (offset) between the main torque signal and the sub torque signal due to temperature drift. There is an effect that it can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a current command calculation unit in a control unit of a conventional example.
FIG. 2 is a diagram showing that a difference between a main torque signal and a sub torque signal appears as an error in a steering assist command value.
FIG. 3 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a functional configuration of a
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a functional configuration of the
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a structural diagram showing a schematic configuration of an electric power steering apparatus.
FIG. 10 is a block configuration diagram illustrating an example of a control device of the electric power steering apparatus.
[Explanation of symbols]
30
102 Sub MCU
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該制御装置は、 The control device
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路にモータ駆動信号である電流指令値を与える第一の制御部と、前記モータの電流を検出するモータ電流検出回路と、該検出されたモータ電流検出値 A motor drive circuit for driving the motor; a first control unit for giving a current command value which is a motor drive signal to the motor drive circuit; a motor current detection circuit for detecting a current of the motor; and the detected motor Current detection value (Id)(Id) の異常を監視することによって前記第一の制御部及びモータ駆動系の異常を監視する第二の制御部とを備え、さらに、A first control unit and a second control unit for monitoring a motor drive system abnormality by monitoring the abnormality of
前記第一の制御部は、前記トルクセンサから出力された一対のトルク信号であるメイントルク信号とサブトルク信号との差であるオフセット信号を演算するオフセット演算部と、該オフセット信号を前記第二の制御部に送信する通信部とを備えるとともに、前記メイントルク信号と前記車速センサから出力された車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及びモータ端子電圧に基づいて前記電流指令値を演算し、 The first control unit is configured to calculate an offset signal that is a difference between a main torque signal that is a pair of torque signals output from the torque sensor and a sub torque signal; Based on the steering assist command value calculated based on the main torque signal and the vehicle speed signal output from the vehicle speed sensor, the detected motor current value, and the motor terminal voltage. Calculate the current command value,
前記第二の制御部は、前記オフセット信号を受信する通信部と、入力された前記サブトルク信号を前記受信したオフセット信号に基づいて補正するオフセット補償部とを備えるとともに、前記補正後のサブトルク信号と前記車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及び前記モータ端子電圧に基づいて電流指令値 The second control unit includes a communication unit that receives the offset signal and an offset compensation unit that corrects the input sub torque signal based on the received offset signal, and the corrected sub torque signal and Steering assist command value calculated based on the vehicle speed signal, current command value based on the motor current detection value and the motor terminal voltage (Irs)(Irs) を演算し、該電流指令値To calculate the current command value (Irs)(Irs) と前記モータ電流検出値And the motor current detection value (Id)(Id) とを比較して前記モータ電流検出値Compared with the motor current detection value (Id)(Id) の異常を監視する電流異常監視部を備え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。A control device for an electric power steering apparatus, comprising a current abnormality monitoring unit for monitoring an abnormality in the electric power steering apparatus.
該制御装置は、
前記モータを駆動するモータ駆動回路と、該モータ駆動回路にモータ駆動信号である電流指令値を与える第一の制御部と、前記モータの電流を検出するモータ電流検出回路と、該検出されたモータ電流検出値 (Id) の異常を監視することによって前記第一の制御部及びモータ駆動系の異常を監視する第二の制御部とを備え、さらに、
前記第一の制御部は、前記トルクセンサから出力された一対のトルク信号であるメイントルク信号とサブトルク信号のうちの前記メイントルク信号を入力し、該メイントルク信号を前記第二の制御部に送信する通信部とを備えるとともに、前記メイントルク信号と前記車速センサから出力された車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及びモータ端子電圧に基づいて前記電流指令値を演算し、
前記第二の制御部は、前記送信されたメイントルク信号を受信する通信部と、入力された前記サブトルク信号と前記受信したメイントルク信号との差であるオフセット信号を演算するオフセット演算部と、該オフセット信号に基づいて前記サブトルク信号を補正するオフセット補償部とを備えるとともに、前記補正後のサブトルク信号と前記車速信号とに基づいて演算された操舵補助指令値、前記モータ電流検出値及び前記モータ端子電圧に基づいて電流指令値 (Irs) を演算し、該電流指令値 (Irs) と前記モータ電流検出値 (Id) とを比較して前記モータ電流検出値 (Id) の異常を監視する電流異常監視部を備え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。 Control device for electric power steering apparatus for controlling said motor of electric power steering apparatus comprising one torque sensor for detecting steering torque generated in steering shaft, vehicle speed sensor, and motor for providing steering assist force to steering mechanism In
The control device
A motor drive circuit for driving the motor; a first control unit for giving a current command value which is a motor drive signal to the motor drive circuit; a motor current detection circuit for detecting the current of the motor; and the detected motor A first control unit by monitoring an abnormality of the current detection value (Id) and a second control unit for monitoring an abnormality of the motor drive system, and
The first control unit inputs the main torque signal out of a main torque signal and a sub torque signal, which are a pair of torque signals output from the torque sensor, and sends the main torque signal to the second control unit. A communication unit for transmitting, and the current command based on the steering assist command value calculated based on the main torque signal and the vehicle speed signal output from the vehicle speed sensor, the motor current detection value, and the motor terminal voltage. Calculate the value
The second control unit includes a communication unit that receives the transmitted main torque signal, an offset calculation unit that calculates an offset signal that is a difference between the input sub torque signal and the received main torque signal, An offset compensator for correcting the sub torque signal based on the offset signal, and a steering assist command value calculated based on the corrected sub torque signal and the vehicle speed signal, the motor current detection value, and the motor current command value based on the terminal voltage (Irs) calculates the current for monitoring the electric current command value (Irs) and said detected motor current value (Id) and the motor current detection value by comparing the (Id) abnormal A control device for an electric power steering apparatus, comprising an abnormality monitoring unit.
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