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JP2004122992A - Fault detection method for steering system - Google Patents

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JP2004122992A
JP2004122992A JP2002291606A JP2002291606A JP2004122992A JP 2004122992 A JP2004122992 A JP 2004122992A JP 2002291606 A JP2002291606 A JP 2002291606A JP 2002291606 A JP2002291606 A JP 2002291606A JP 2004122992 A JP2004122992 A JP 2004122992A
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北沢 浩一
Tomoaki Sugano
菅野 智明
Masahito Sudo
須藤 真仁
Osamu Tsurumiya
鶴宮 修
Hiroaki Horii
堀井 宏明
Fumihiro Morishita
森下 文寛
Junichi Yoshida
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Abstract

【課題】モータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、簡素に、かつ正確に操舵装置の故障を検出することが可能な操舵装置の故障検出方法を提供すること。
【解決手段】操舵輪(ステアリングホイール)を転舵する方向に力を付与する2つのモータ19A,19BがPWM駆動されるモータであり、この2つのモータに与えられるPWM信号のデューティ値を求める。さらに、2つのデューティ値の差の絶対値を求め、この差の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に、操舵装置(電動パワーステアリング)10の故障を検出する。
【選択図】   図5
A steering device failure detection method capable of simply and accurately detecting a failure of a steering device without using a motor terminal voltage Vm and a rotation speed Nm.
Two motors (19A, 19B) that apply force in a direction in which a steered wheel (steering wheel) is steered are PWM-driven motors, and a duty value of a PWM signal applied to the two motors is obtained. Further, an absolute value of a difference between the two duty values is obtained, and a failure of the steering device (electric power steering) 10 is detected on condition that the absolute value of the difference is larger than a predetermined value.
[Selection diagram] FIG.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵装置の故障検出方法に関し、特に、ステアリング系に2つのモータを設け、当該ステアリング系に対して例えば操舵力補助を行う操舵装置の故障検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
操舵装置として電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤシステムなどがある(例えば、特許文献1参照)。例えば電動パワーステアリング装置は、自動車を運転中、運転者がステアリングホイール(操舵輪)を操作するときに、モータを連動させて操舵力を補助する支援装置である。電動パワーステアリング装置では、運転者のハンドル操作によりステアリング軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出部からの操舵トルク信号、および、車速を検出する車速検出部からの車速信号を利用し、モータ制御部(ECU)の制御動作に基づいて補助操舵力を出力する支援用モータを駆動制御し、運転者の手動による操舵力を軽減している(例えば、特許文献2参照)。モータ制御部の制御動作では、上記の操舵トルク信号と車速信号に基づきモータに通電するモータ電流の目標電流値を設定し、この目標電流値に係る信号(目標電流信号)と、モータに実際に流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部からフィードバックされるモータ電流信号との差を求め、この偏差信号に対して比例・積分の補償処理(PI制御)を行い、モータを駆動制御するPWM信号を発生させている。
【0003】
従来では電動パワーステアリング装置は主に小型車用に開発されてきたが、特に近年、省燃費や車両制御範囲の拡大等の観点から大型車(2000ccクラス以上の乗用車等)にも装備する必要性が生じてきた。大型車に電動パワーステアリング装置を適用する場合には、車両重量が大きいため、1つのモータを用いる構成では、大きな補助力を出力する大型のモータが要求される。このため、モータのサイズが大きくなり、実車への取付けレイアウト性(搭載性)が悪化し、さらに規格品以外の専用の大型モータとそのモータ制御駆動部が必要となり、製作コストが上昇することになる。そこで、従来、上記のような大型車の電動パワーステアリング装置に適した構成として、2つの支援用モータを用いた構成が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特表2001−525292号公報(第1図)
【特許文献2】
特開2001−260908号公報(段落0040,0041、第1図)
【特許文献3】
特開2001−151125号公報(第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように電動パワーステアリング装置に2つの支援用モータを備えた場合、一方のモータが故障した場合であっても、他方のモータによって運転者の手動による操舵力を、モータによる補助操舵力が全くないよりも軽減することが可能であるため、この点においてもメリットがある。ここで、操舵装置の故障検出が問題となる。
【0006】
図12は従来の1つのモータを備える電動パワーステアリング装置におけるモータ駆動制御部100の内部構成を示すブロック図である。モータ駆動制御部100はゲート駆動回路110とモータ駆動回路120と端子間差動電圧出力アンプ130から構成される。ゲート駆動回路110は、PWM信号のデューティ値に基づいてモータ駆動回路120をスイッチング動作させる。モータ端子間電圧Vmは、モータ駆動制御部100とモータ140を接続する部位から測定した電圧である。測定されたモータ端子間電圧Vmは端子間差動電圧出力アンプ130を介してゲート駆動回路110へ入力される。従来の1つのモータ140を備える電動パワーステアリング装置では、以下の関係式が成り立つことから、モータ端子間電圧Vmを測ることによって故障を検出していた。
【0007】
【数1】
Vm=Im・Rm+Nm・Ke
【0008】
なお、モータ端子間電圧Vmはモータ駆動回路120の電圧Vddとモータ駆動回路120に与えられるPWM信号dutyのデューティ値Dとの積である。また、Imはモータ電流、Rmはモータ内部抵抗、Nmはモータの回転数、Keはモータの誘起電圧定数である。モータを1つ備える電動パワーステアリング装置では、上記式が成り立つか否かによって、装置の故障を判定していた。しかし、モータ端子間電圧Vmはマイコンによって1次フィルタを介して測定するので精度の高い検出が困難であり、また回転数Nmは直接測定していないパラメータであったため、回転数Nmを考慮した故障判定が困難であった。
【0009】
一方で、上述したように近年、大型車等における運転者の操舵負担を軽くするために、2つのモータを備えた電動パワーステアリングが開発されているが、2つのモータを備えた電動パワーステアリングにおいて、従来の1つのモータを備えた電動パワーステアリングにおける故障検出のように行う限り、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmに基づく問題を有効に解決することは容易なことではない。そこで、2つのモータに対しても上記関係式が成り立つという知見から、正確さを欠くモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに故障を検出する方法が考えられる。
【0010】
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、これを有効に解決することにあり、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、簡素に、かつ正確に操舵装置の故障を検出することが可能な操舵装置の故障検出方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る操舵装置の故障検出方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【0012】
第1の操舵装置の故障検出方法(請求項1に対応)は操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが2つ設けられている操舵装置において、2つのモータがPWM駆動されるモータであり、この2つのモータに与えられるPWM信号のデューティ値を求めるステップと、求められた2つのデューティ値に基づいて操舵装置の故障を検出するステップを有することを特徴とする。
【0013】
上記の操舵装置の故障検出方法では、2つのモータに与えられるPWM信号のデューティ値を求め、求められた2つのデューティ値に基づいて操舵装置の故障を検出するので、モータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、PWM信号のデューティ値によるデジタル要素で操舵装置の故障を検出することが可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
なお、実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【0016】
図1,2を参照して本発明に係る操舵装置の一例として電動パワーステアリング装置の代表的構成を説明する。図1は2モータ形式の電動パワーステアリング装置の基本的な構成部分(2モータのうち1つのモータのみを示している)を概念的に示す図であり、図2は2つのモータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す図である。
【0017】
電動パワーステアリング装置10は例えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装置10は、ステアリングホイール11に連結されるステアリング軸12等に対して補助用の操舵トルクを与えるように構成されている。ステアリング軸12の上端はステアリングホイール11に連結され、下端にはピニオンギヤ(またはピニオン)13が取り付けられている。ここで、ステアリング軸12の下端のピニオンギヤ13を取りつけた部分をピニオン軸12aと呼ぶこととする。実際には、上側のステアリング軸12と下側のピニオン軸12aとは図示しない自在継手で連結されている。ピニオンギヤ13に対して、これに噛み合うラックギヤ14aを設けたラック軸14が配置されている。ピニオンギヤ13とラックギヤ14aによってラック・ピニオン機構15が形成される。
【0018】
ピニオン軸12aとラック軸14の間で形成されるラック・ピニオン機構15は第1のギヤボックス24A内に収容されている。ギヤボックス24Aの外観は図2に示される。
【0019】
ラック軸14の両端にはタイロッド16が設けられ、各タイロッド16の外側端には前輪17が取り付けられる。前輪17は車両の転舵輪として機能する。
【0020】
上記ピニオン軸12aに対しては、さらに、動力伝達機構18を介してモータ19Aが付設されている。動力伝達機構18は、モータ19Aの出力軸(ウォーム軸)19A−1に設けられたウォームギヤと、ピニオン軸12aに固定されたウォームホイールとによって構成される。動力伝達機構18はギヤボックス24Aの中に組み込まれている。
【0021】
ステアリング軸12には操舵トルク検出部20が設けられている。操舵トルク検出部20は、運転者がステアリングホイール11を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸12に加えたとき、ステアリング軸12に加わる操舵トルクを検出する。操舵トルク検出部20もギヤボックス24A内に組み込まれている。21は車両の車速を検出する車速検出部であり、22はマイクロコンピュータ等を利用したコンピュータシステムで構成される制御装置(ECU)である。制御装置22は、操舵トルク検出部20から出力される操舵トルク信号Tと車速検出部21から出力される車速信号V等を取り入れ、操舵トルクや車速等に係る情報に基づいて、モータ19A等の回転動作を制御する駆動制御信号SG1を出力する。またモータ19A等にはモータ回転角検出部23が付設されている。モータ回転角検出部23の回転角(電気角)に係る信号SG2は制御装置22に入力されている。
【0022】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、モータ19Aと同一性能を有する他のモータ(図2の19B)が付設され、2モータ形式で構成されている。他のモータ19Bは図2に示されている。モータ19Bは、モータ19Aと同じ構成を有し、制御装置22によって制御される。
【0023】
上記のラック軸14には、図2に示すごとく、前述の第1のギヤボックス24Aに加えて、さらに第2のギヤボックス24Bが設けられている。ギヤボックス24Bには、第1のギヤボックス24Aと同様に、ラック軸14に形成されたラックギヤと、このラックギヤに噛み合うピニオンギヤと、このピニオンギヤが固定されかつ回転自在に支持されたピニオン軸とが内蔵されている。上記の第2のギヤボックス24Bには動力伝達機構18を介して他のモータ19Bが付設されている。モータ19Bの出力軸は前述したように伝動軸(ウォーム軸)を有し、この伝動軸にはウォームギヤが設けられ、他方、上記ピニオン軸には、ウォームギヤに噛み合うウォームホイールが固定されている。
【0024】
ギヤボックス24Bの構成は基本的にギヤボックス24Aと同じ構成である。モータ19Bが駆動されると、出力軸、ウォームギヤ、ウォームホイール、ピニオン軸、ピニオンギヤ、ラックギヤを介して駆動力がラック軸14に伝達される。
【0025】
以上のように本実施形態に係る電動パワーステアリング装置10は、2つのモータ19A,19Bを支援用モータとして備え、手動操舵力のアシストを行うように構成されている。上記において電動パワーステアリング装置10は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部20、車速検出部21、制御装置22、第1と第2の2つのギヤボックス24A,24B、2つのモータ19A,19B、2つの動力伝達機構18を付設することによって構成されている。
【0026】
上記構成において、運転者がステアリングホイール11を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸12に加えられた操舵トルクに基づく回転力は下部のピニオン軸12aとラック・ピニオン機構15を介してラック軸14の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド16を介して前輪17の走行方向を変化(転舵)させようとする。このときにおいて、同時に、ピニオン軸12aに付設された操舵トルク検出部20は、ステアリングホイール11での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Tに変換し、この操舵トルク信号Tを制御装置22へ出力する。また車速検出部21は、車両の車速を検出して車速信号Vに変換し、この車速信号Vを制御装置22へ出力する。制御装置22は、操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて2つのモータ19A,19Bを駆動するためのモータ電流を発生する。このモータ電流によって駆動されるモータ19A,19Bは、それぞれ、各動力伝達機構18およびギヤボックス24A,24Bを介して補助の操舵トルクをラック軸14に作用させる。以上のごとく、2つのモータ19A,19Bを駆動することにより、ステアリングホイール11に加えられる運転者の操舵力を軽減する。
【0027】
図3は制御装置の内部構成を示すブロック図である。制御装置22はモータ19Aに対するモータ駆動制御部31Aとモータ19Bに対するモータ駆動制御部31Bと故障検出部40と操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて目標電流を設定し、目標電流信号MA,MBを出力する目標電流設定部50から構成される。モータ駆動制御部31Aはゲート駆動回路32Aとモータ駆動回路33Aから構成され、モータ駆動制御部31Bはゲート駆動回路32Bとモータ駆動回路33Bから構成される。前述したモータ電流は、目標電流設定部50で設定された目標電流に係る目標電流信号MAに基づいてモータ駆動制御部31Aからモータ19Aへ与えられる。モータ駆動制御部31Aのゲート駆動回路32Aは、操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて設定された目標電流に係る目標電流信号MAに応じてPWM信号を出力し、このPWM信号のデューティ値に基づいてモータ駆動回路33Aをスイッチング動作させる。これにより、モータ19Aへモータ電流が供給される。モータ19Bに対するモータ駆動制御部31Bにおいても、ゲート駆動回路32Bとモータ駆動回路33Bが同様に操舵トルク信号Tおよび車速信号Vに基づいて設定された目標電流に係る目標電流信号MBに応じて動作する。
【0028】
ここで、一般にモータについて成り立つ式(上述の数1の式)が、2つのモータ19A,19Bに対して、独立に成り立つとすると、以下の式となる。
【0029】
【数2】
D1=Im1・a1+Nm1・b1
D2=Im2・a2+Nm2・b2
【0030】
ここで、(Rm1/Vdd)をa1とし、(Ke1/Vdd)をb1とした。D1はゲート駆動回路32Aから出力されるPWM信号duty1のデューティの値、Im1はモータ19Aを流れるモータ電流値、Rm1はモータ19Aのモータ内部抵抗値、Nm1はモータ19Aのモータの回転数、Ke1はモータ19Aの誘起電圧定数である。モータ19Bに対応する式も同様である。モータ内部抵抗Rm、誘起電圧定数Keはモータに依存するものであり、以下モータ特性という。なお、PWM信号のデューティの値は、PWM信号の一周期のオン時間またはオフ時間を一周期の時間であるオン時間とオフ時間の和で割った値である。
【0031】
さらに、2つのモータのギヤ比が下記の式で表せる。
【0032】
【数3】
Nm1=cNm2
【0033】
回転数についての上記関係式から、ゲート駆動回路32Bから出力されるPWM信号のデューティ値D2の理論デューティ値D2’が、デューティ値D1に応じて以下の式で表すことができる。
【0034】
【数4】
D2’=Im2・a2+(b2/b1)・c・D1−a1(b2/b1)・c・Im1)
【0035】
この一般式は、2つのモータ19A,19Bが独立であることを前提としているので、2つのモータ特性(モータ内部抵抗Rm、誘起電圧定数Ke等)が異なる場合にも適用可能である。さらに、同一の性能、特性を持つモータを使用し(a1とa2が同一、b1とb2が同一)、2つのモータが同じラック軸に補助操舵力を与えるとすると(cが1)、以下の式で理論デューティ値D2’を表すことができる。
【0036】
【数5】
D2’=D1+a・(Im2−Im1)
【0037】
ここで、モータ特性が同一であることから、a1とa2をaとした。次に上記した理論デューティ値D2’の式を前提に、第1実施例として2つのモータにかかる負荷トルクが同一の場合での故障検出方法について、第2実施例として2つのモータにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法について説明する。図4は負荷トルクとモータ電流の関係を示す図である。縦軸がモータ電流、横軸が負荷トルクを示す。MB1、MB2はそれぞれ、負荷トルクの値を示す。負荷トルクが異なる場合、モータ電流も異なることがわかる。
【0038】
以下に図3〜図6を参照し、第1実施例である2つのモータにかかる負荷トルクが同一の場合での故障検出方法について説明する。第1実施例では2つのモータにかかる負荷トルクが同一であるため、図4に示されるように、モータ電流が同じである。したがって、上記の数5の式より、2つのモータ19A,19Bが正常に動作していれば、理論デューティ値D2’とデューティ値D1とが常に同一となる。ここで、どちらかのモータに故障が発生すると、モータにかかる負荷トルクが変化し、モータ電流も変化する。この結果、モータ電流をフィードバックして決定されるPWM信号のデューティ値も変化する。従って、モータに故障が発生すると、理論デューティ値D2’とデューティ値D1とが異なってしまう。このことから、PWM信号のデューティ値の関係を見れば、故障判定を行うことができることがわかる。
【0039】
図5は故障検出部40の内部構成ブロック図である。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1を受信する受信部41と、受信したPWM信号duty1からデューティ値D1を算出するD1算出部42と、ゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する受信部43と、受信したPWM信号duty2からデューティ値D2を算出するD2算出部44と、デューティ値D1,D2の比較を行う比較部45と、比較部45の結果に基づいて故障の判定を行う判定部46から構成される。受信部41はPWM信号duty1をD1算出部42へ送信する。D1算出部42は、PWM信号duty1からデューティ値D1を算出し、比較部45へ送信する。ここで、2つのモータにかかる負荷トルクが同一であるため、デューティ値D1は、数5の式より、上述の理論デューティ値D2’と同じ意味を持つことになる。受信部43はPWM信号duty2をD2算出部44へ送信する。D2算出部44は、PWM信号duty2からデューティ値D2を算出し、比較部45へ送信する。比較部45では、デューティ値D1とデューティ値D2を比較し、比較結果に係る信号Hを判定部46へ送信する。判定部46では、受信した比較結果に係る信号Hに応じて操舵装置の故障の判定を行う。
【0040】
図6は、故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS101)。D1算出部42においてPWM信号からデューティD1が算出され、D2算出部44においてPWM信号からデューティD2が算出される(ステップS102)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D1とデューティ値D2の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS103)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS103でNO)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値αより大きい場合に(ステップS103でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS104)。
【0041】
次に、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法について説明する。この故障判定は図5で示した構成と同一の構成で行われる。図7は、デューティ値の比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法における故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40が動作すると、最初に故障判定回数Sをゼロにする(ステップS201)。次に故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS202)。D1算出部42においてPWM信号からデューティD1が算出され、D2算出部44においてPWM信号からデューティD2が算出される(ステップS203)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D1とデューティ値D2の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS204)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、故障判定回数Sをゼロにした後、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS204でNO)。デューティ値D1とデューティ値D2の差が所定値αより大きい場合には(ステップS204でYES)、比較による値が所定範囲からはずれた故障判定回数Sに1回分加算される(ステップS205)。加算後の故障判定回数Sが所定回数βと比較される(ステップS206)。故障判定回数Sが所定回数β以下である場合には、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS206でNO)。故障判定回数Sが所定回数βより大きい場合に(ステップS206でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS207)。なお、ここで、回数Sを使用しているが、回数は時間に対応するものであり、所定回数は所定時間に対応するものである。従って、1回分の加算は一定の時間が経ったことを意味する。
【0042】
次に図8〜図11を参照し、第2実施例である2つのモータにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法について説明する。第2実施例では2つのモータにかかる負荷トルクが異なるため、図4に示されるように、モータ電流も異なる。したがって、上述した数5の式より、2つのモータ19A,19Bが正常に動作していれば、理論デューティ値D2’はデューティ値D1とa・(Im2−Im1)の和となる。つまり、他方のモータ19Bに係る理論デューティ値D2’は、一方のモータ19Aに係るデューティ値D1と、モータ特性に依る定数であるaに他方のモータ19Bに供給される電流値Im2と一方のモータ19Aに供給される電流値Im1の差をかけた値との和になっている。したがって、一方のモータ19Aに係るデューティ値D1と他方のモータ19Bに供給される電流値Im2と一方のモータ19Aに供給される電流値Im1を見れば、故障判定を行うことができることがわかる。
【0043】
図8は制御装置22の内部構成を示すブロック図である。なお、第1実施例の制御装置22の図3で示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。第2実施例である2つのモータ19A,19Bにかかる負荷トルクが異なる場合での故障検出方法では、モータ19Aに流れる電流の電流値Im1とモータ19Bに流れる電流の電流値Im2を見る必要があるため、モータ19A,19Bへ流れる電流を検出する電流値検出部34A,34Bが設けられている。検出された、モータ19A,19Bに流れる電流の電流値Im1,Im2は故障検出部40へ入力される。
【0044】
図9は故障検出部40の内部構成ブロック図である。なお、第1実施例の故障検出部40の図5で示した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1を受信する受信部41と、電流値Im1と電流値Im2を受信し、PWM信号duty1から算出されたD1と電流値Im1,Im2とから理論デューティ値D2’を算出する理論D2算出部47と、ゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する受信部43と、PWM信号duty2からD2を算出するD2算出部44と、デューティ値D1,D2の比較を行う比較部45と、比較部45の結果に基づいて故障の判定を行う判定部46から構成される。理論D2算出部47では、デューティ値D1と電流値Im1と電流値Im2から、数5の式によって理論デューティ値D2’を算出する。
【0045】
算出された理論デューティ値D2’は比較部45に入力される。D2算出部47は受信部43で受信されたPWM信号duty2からD2を算出し、比較部45に出力する。比較部45は、理論デューティ値D2’とデューティ値D2を比較し、比較結果に係る信号Hを判定部46へ送信する。判定部46では、受信した比較結果に係る信号Hに応じて操舵装置の故障の判定を行う。
【0046】
図10は、故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS301)。理論D2算出部47において、PWM信号duty1から算出されたデューティ値D1から理論デューティ値D2’を算出する(ステップS302)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D1と理論デューティ値D2’の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS303)。デューティ値D1と理論デューティ値D2’の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の読込みが行われる(ステップS303でNO)。デューティ値D1と理論デューティ値D2’の差が所定値αより大きい場合に(ステップS303でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS304)。
【0047】
次に、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法について説明する。この故障判定は図9で示した構成と同一の構成で行われる。図11は、比較による値が所定範囲からはずれた時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定する故障判定方法における故障検出部40の動作フロー図である。故障検出部40が動作すると、最初に故障判定回数Sをゼロにする(ステップS401)。次に故障検出部40は、ゲート駆動回路32AからのPWM信号duty1とゲート駆動回路32BからのPWM信号duty2を受信する(ステップS402)。理論D2算出部47においてデューティ値D1から理論デューティ値D2’を算出する(ステップS403)。故障検出部40の比較部45において、デューティ値D1と理論デューティ値D2’の差の絶対値がとられ、所定値αと比較される(ステップS404)。デューティ値D1と理論デューティ値D2’の差が所定値α以下の場合には、故障判定とする程の差でないとして、故障判定回数Sをゼロにした後、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の受信が行われる(ステップS404でNO)。デューティ値D1と理論デューティ値D2’の差が所定値αより大きい場合には(ステップS404でYES)、比較による値が所定範囲からはずれた故障判定回数Sに1回分加算される(ステップS405)。加算後の故障判定回数Sが所定回数βと比較される(ステップS406)。故障判定回数Sが所定回数β以下である場合には、再びPWM信号duty1とPWM信号duty2の読込みが行われる(ステップS406でNO)。故障判定回数Sが所定回数βより大きい場合に(ステップS406でYES)、判定部46において操舵装置の故障と判定される(ステップS407)。ここでの回数は上述したように、時間に対応する。
【0048】
以上の実施形態の説明に基づけば、本発明に係る操舵装置の故障検出方法の主題は、さらに次のように把握することもできる。
【0049】
第1の操舵装置の故障検出方法は、操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが2つ設けられている操舵装置において、2つのモータはPWM駆動されるモータであり、各モータに対する負荷トルクが同一である場合は、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値を求めるステップと、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値を求めるステップと、第1デューティと第2デューティの差の絶対値を求めるステップと、差の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に故障と判定するステップによって操舵装置の故障を検出する方法である。
【0050】
第2の操舵装置の故障検出方法は、操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが2つ設けられている操舵装置において、2つのモータはPWM駆動されるモータであり、各モータに対する負荷トルクが異なる場合は、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値に応じて理論第2デューティ値を求めるステップと、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値を求めるステップと、理論第2デューティ値と第2デューティ値の差の絶対値を求めるステップと、差の絶対値が所定値よりも大きいことを条件に故障と判定するステップによって操舵装置の故障を検出する方法である。
【0051】
第3の操舵装置の故障検出方法は、第2の操舵装置の故障検出方法において、理論第2デューティ値を求めるステップが、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値および一方のモータに与えられる第1電流値および他方のモータに与えられる第2電流値から求める方法である。
【0052】
第4の操舵装置の故障検出方法は、第1から第3の操舵装置の故障検出方法において、差の絶対値が所定値より大きくなった時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定するステップを有する方法である。
【0053】
上記発明によれば、2つのモータに対する負荷トルクが同一である場合には、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値と、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値とを求め、第1デューティ値と第2デューティ値の差の絶対値が所定値より大きいときに操舵装置の故障と判定するので、2つのモータに与えられるPWM信号のデューティ値によるデジタル要素の比較のみで操舵装置の故障判定ができる。
【0054】
また、2つのモータに対する負荷トルクが異なる場合には、一方のモータに与えられるPWM信号の第1デューティ値に応じて理論第2デューティ値を求め、他方のモータに与えられるPWM信号の第2デューティ値との差の絶対値を求める。この差の絶対値が所定値よりも大きいときに操舵装置の故障と判定するので、2つのモータに対する負荷トルクが異なる場合であってもモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに、デューティ値によるデジタル要素で操舵装置の故障を検出することができ、正確な故障判定ができる。
【0055】
さらに、差の絶対値値が所定値よりも大きくなった時間が所定時間以上となったときに、操舵装置の故障と判定するので、所定時間の判定結果に基づいて操舵装置の故障判定ができ、信頼性が高い。
【0056】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【0057】
以上説明したように本発明の操舵装置の故障検出方法によれば、操舵輪を転舵する方向に力を付与する2つモータに与えられるPWM信号のデューティ値を求め、このデューティ値に基づいて操舵装置の故障を検出するので、正確さを欠くモータ端子間電圧Vmと回転数Nmを用いずに故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成を示す構成図基本的な構成部分を概念的に示す図である。
【図2】モータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す図である。
【図3】制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図4】負荷トルクとモータ電流の関係を示す図である。
【図5】故障検出部の内部構成ブロック図である。
【図6】故障検出部の動作フロー図である。
【図7】故障検出部の動作フロー図である。
【図8】制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図9】故障検出部の内部構成ブロック図である。
【図10】故障検出部の動作フロー図である。
【図11】故障検出部の動作フロー図である。
【図12】従来の1つのモータを備える電動パワーステアリング装置におけるモータ駆動制御部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10       電動パワーステアリング装置
18       動力伝達機構
19A,19B  モータ
22       制御装置
24A,24B   ギヤボックス
31A,31B  モータ駆動制御部
32A,32B  ゲート駆動回路
33A,33B   モータ駆動回路
34A,34B  電流値検出部
40       故障検出部
41,43    受信部
42       D1算出部
44       D2算出部
45       比較部
46       判定部
47       理論D2’算出部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a failure detection method for a steering system, and more particularly, to a failure detection method for a steering system in which two motors are provided in a steering system and, for example, steering force assistance is provided to the steering system.
[0002]
[Prior art]
Examples of the steering device include an electric power steering device and a steer-by-wire system (for example, see Patent Document 1). For example, an electric power steering device is a support device that assists a steering force by linking a motor when a driver operates a steering wheel (steering wheel) while driving a car. In the electric power steering device, motor control is performed by using a steering torque signal from a steering torque detection unit that detects a steering torque generated on a steering shaft by a driver's steering operation, and a vehicle speed signal from a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed. The driving of an assisting motor that outputs an auxiliary steering force based on the control operation of a control unit (ECU) is controlled to reduce the driver's manual steering force (for example, see Patent Document 2). In the control operation of the motor control unit, a target current value of a motor current to be supplied to the motor is set based on the steering torque signal and the vehicle speed signal, and a signal (a target current signal) relating to the target current value is actually transmitted to the motor. A difference from a motor current signal fed back from a motor current detector for detecting a flowing motor current is obtained, a proportional / integral compensation process (PI control) is performed on the difference signal, and a PWM signal for driving and controlling the motor is obtained. Is occurring.
[0003]
Conventionally, electric power steering devices have been mainly developed for small vehicles. In recent years, however, it has become particularly necessary to equip large vehicles (such as 2000cc class or more passenger vehicles) with a view to saving fuel consumption and expanding the vehicle control range. Has arisen. When the electric power steering device is applied to a large vehicle, the weight of the vehicle is large, so that a configuration using one motor requires a large motor that outputs a large assisting force. For this reason, the size of the motor becomes large, the mounting layout (mounting ability) on an actual vehicle is deteriorated, and a large motor other than a standard product and a dedicated motor control drive unit are required, thereby increasing the manufacturing cost. Become. Therefore, conventionally, a configuration using two support motors has been proposed as a configuration suitable for the electric power steering device for a large vehicle as described above (for example, see Patent Documents 1 to 3).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-525292 (FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-260908 A (paragraphs 0040 and 0041, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP 2001-151125 A (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the case where the electric power steering apparatus is provided with two assisting motors as described above, even if one of the motors fails, the steering force manually operated by the driver by the other motor and the auxiliary steering force by the motor are reduced. There is also an advantage in this respect, since it is possible to reduce the light emission from the case of no light emission. Here, the failure detection of the steering device becomes a problem.
[0006]
FIG. 12 is a block diagram showing an internal configuration of a motor drive control unit 100 in a conventional electric power steering device including one motor. The motor drive control unit 100 includes a gate drive circuit 110, a motor drive circuit 120, and an inter-terminal differential voltage output amplifier 130. The gate drive circuit 110 causes the motor drive circuit 120 to perform a switching operation based on the duty value of the PWM signal. The motor terminal voltage Vm is a voltage measured from a portion where the motor drive control unit 100 and the motor 140 are connected. The measured motor terminal voltage Vm is input to the gate drive circuit 110 via the terminal differential voltage output amplifier 130. In a conventional electric power steering apparatus including one motor 140, a failure is detected by measuring a motor terminal voltage Vm because the following relational expression holds.
[0007]
(Equation 1)
Vm = Im · Rm + Nm · Ke
[0008]
The motor terminal voltage Vm is a product of the voltage Vdd of the motor drive circuit 120 and the duty value D of the PWM signal duty provided to the motor drive circuit 120. Further, Im is a motor current, Rm is a motor internal resistance, Nm is a rotation speed of the motor, and Ke is an induced voltage constant of the motor. In an electric power steering apparatus including one motor, a failure of the apparatus is determined based on whether the above equation is satisfied. However, since the voltage Vm between the motor terminals is measured by the microcomputer through the primary filter, it is difficult to detect the voltage Vm with high accuracy. In addition, since the rotation speed Nm is a parameter that is not directly measured, a failure in consideration of the rotation speed Nm is considered. Judgment was difficult.
[0009]
On the other hand, as described above, in recent years, an electric power steering equipped with two motors has been developed in order to reduce a driver's steering burden on a large vehicle or the like. However, it is not easy to effectively solve the problem based on the motor terminal voltage Vm and the rotation speed Nm as long as the failure detection is performed in the conventional electric power steering having one motor. Therefore, from the knowledge that the above relational expression holds for the two motors, a method of detecting a failure without using the inaccurate motor terminal voltage Vm and the rotational speed Nm is considered.
[0010]
An object of the present invention is to solve the above problem effectively in view of the above problem, and to simply and accurately detect a failure of a steering device without using a motor terminal voltage Vm and a rotation speed Nm. It is an object of the present invention to provide a method for detecting a failure of a steering device which is capable of detecting a failure.
[0011]
Means and action for solving the problem
The steering device failure detection method according to the present invention is configured as follows to achieve the above object.
[0012]
A first method for detecting a failure of a steering device (corresponding to claim 1) is a steering device in which two motors for applying a force in a direction in which a steered wheel is steered are provided. And a step of obtaining a duty value of the PWM signal given to the two motors and a step of detecting a failure of the steering device based on the obtained two duty values.
[0013]
In the steering device failure detection method described above, the duty values of the PWM signals applied to the two motors are determined, and the failure of the steering device is detected based on the determined two duty values. Without using the number Nm, it is possible to detect a failure of the steering device by a digital element based on the duty value of the PWM signal.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
The configurations, shapes, sizes, and arrangements described in the embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea described in the claims.
[0016]
A representative configuration of an electric power steering device will be described as an example of a steering device according to the present invention with reference to FIGS. FIG. 1 is a view conceptually showing basic components (only one of the two motors is shown) of an electric power steering apparatus of a two-motor type, and FIG. 2 shows two motors and a gear box. FIG. 3 is a diagram showing an external appearance layout of an actual device of a rack shaft provided.
[0017]
The electric power steering device 10 is mounted on, for example, a passenger vehicle. The electric power steering device 10 is configured to apply auxiliary steering torque to a steering shaft 12 and the like connected to a steering wheel 11. An upper end of the steering shaft 12 is connected to the steering wheel 11, and a pinion gear (or pinion) 13 is attached to a lower end. Here, a portion of the lower end of the steering shaft 12 to which the pinion gear 13 is attached is referred to as a pinion shaft 12a. Actually, the upper steering shaft 12 and the lower pinion shaft 12a are connected by a universal joint (not shown). A rack shaft 14 provided with a rack gear 14a that meshes with the pinion gear 13 is disposed. A rack and pinion mechanism 15 is formed by the pinion gear 13 and the rack gear 14a.
[0018]
A rack and pinion mechanism 15 formed between the pinion shaft 12a and the rack shaft 14 is housed in a first gear box 24A. The appearance of the gear box 24A is shown in FIG.
[0019]
Tie rods 16 are provided at both ends of the rack shaft 14, and a front wheel 17 is attached to an outer end of each tie rod 16. The front wheels 17 function as steered wheels of the vehicle.
[0020]
A motor 19A is further provided to the pinion shaft 12a via a power transmission mechanism 18. The power transmission mechanism 18 includes a worm gear provided on an output shaft (worm shaft) 19A-1 of the motor 19A, and a worm wheel fixed to the pinion shaft 12a. The power transmission mechanism 18 is incorporated in the gear box 24A.
[0021]
The steering shaft 12 is provided with a steering torque detector 20. The steering torque detector 20 detects a steering torque applied to the steering shaft 12 when the steering torque generated by the driver operating the steering wheel 11 is applied to the steering shaft 12. The steering torque detector 20 is also incorporated in the gear box 24A. Reference numeral 21 denotes a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed of the vehicle, and reference numeral 22 denotes a control device (ECU) configured by a computer system using a microcomputer or the like. The control device 22 takes in the steering torque signal T output from the steering torque detection unit 20 and the vehicle speed signal V output from the vehicle speed detection unit 21, etc., and controls the motor 19A and the like based on information related to the steering torque and the vehicle speed. A drive control signal SG1 for controlling the rotation operation is output. The motor 19A and the like are provided with a motor rotation angle detector 23. A signal SG2 related to the rotation angle (electrical angle) of the motor rotation angle detection unit 23 is input to the control device 22.
[0022]
In the electric power steering apparatus according to the present embodiment, another motor (19B in FIG. 2) having the same performance as the motor 19A is attached, and is configured as a two-motor type. Another motor 19B is shown in FIG. The motor 19B has the same configuration as the motor 19A, and is controlled by the control device 22.
[0023]
As shown in FIG. 2, the rack shaft 14 is further provided with a second gear box 24B in addition to the above-described first gear box 24A. Like the first gear box 24A, the gear box 24B includes a rack gear formed on the rack shaft 14, a pinion gear that meshes with the rack gear, and a pinion shaft to which the pinion gear is fixed and rotatably supported. Have been. Another motor 19B is attached to the second gear box 24B via a power transmission mechanism 18. The output shaft of the motor 19B has a transmission shaft (worm shaft) as described above, and a worm gear is provided on the transmission shaft, while a worm wheel that meshes with the worm gear is fixed to the pinion shaft.
[0024]
The configuration of the gear box 24B is basically the same as that of the gear box 24A. When the motor 19B is driven, a driving force is transmitted to the rack shaft 14 via an output shaft, a worm gear, a worm wheel, a pinion shaft, a pinion gear, and a rack gear.
[0025]
As described above, the electric power steering apparatus 10 according to the present embodiment includes the two motors 19A and 19B as assisting motors, and is configured to assist the manual steering force. In the above description, the electric power steering device 10 has a steering torque detecting unit 20, a vehicle speed detecting unit 21, a control device 22, a first and a second two gear boxes 24A and 24B, The motors 19A and 19B are provided with two power transmission mechanisms 18 attached thereto.
[0026]
In the above configuration, when the driver operates the steering wheel 11 to perform steering in the traveling direction during traveling of the automobile, the rotational force based on the steering torque applied to the steering shaft 12 is reduced by the lower pinion shaft 12a and the rack. It is converted into linear motion in the axial direction of the rack shaft 14 via the pinion mechanism 15, and further attempts to change (steer) the running direction of the front wheel 17 via the tie rod 16. At this time, at the same time, the steering torque detector 20 attached to the pinion shaft 12a detects a steering torque corresponding to the steering by the driver on the steering wheel 11 and converts it into an electric steering torque signal T. The steering torque signal T is output to the control device 22. The vehicle speed detection unit 21 detects the vehicle speed of the vehicle, converts the vehicle speed into a vehicle speed signal V, and outputs the vehicle speed signal V to the control device 22. The control device 22 generates a motor current for driving the two motors 19A and 19B based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V. The motors 19A and 19B driven by the motor current apply auxiliary steering torque to the rack shaft 14 via the power transmission mechanisms 18 and the gear boxes 24A and 24B, respectively. As described above, the driver's steering force applied to the steering wheel 11 is reduced by driving the two motors 19A and 19B.
[0027]
FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the control device. Control device 22 sets a target current based on motor drive control unit 31A for motor 19A, motor drive control unit 31B for motor 19B, failure detection unit 40, steering torque signal T and vehicle speed signal V, and sets target current signals MA, MB. Is output from the target current setting unit 50. The motor drive control unit 31A includes a gate drive circuit 32A and a motor drive circuit 33A, and the motor drive control unit 31B includes a gate drive circuit 32B and a motor drive circuit 33B. The above-described motor current is provided from the motor drive control unit 31A to the motor 19A based on the target current signal MA relating to the target current set by the target current setting unit 50. The gate drive circuit 32A of the motor drive control unit 31A outputs a PWM signal according to a target current signal MA related to a target current set based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and outputs a PWM signal based on the duty value of the PWM signal. The switching operation of the motor drive circuit 33A is performed based on this. As a result, the motor current is supplied to the motor 19A. Also in the motor drive control unit 31B for the motor 19B, the gate drive circuit 32B and the motor drive circuit 33B similarly operate according to the target current signal MB related to the target current set based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V. .
[0028]
Here, assuming that the equation (formula 1 described above) that generally holds for the motors is independently established for the two motors 19A and 19B, the following equation is obtained.
[0029]
(Equation 2)
D1 = Im1 · a1 + Nm1 · b1
D2 = Im2 · a2 + Nm2 · b2
[0030]
Here, (Rm1 / Vdd) was set to a1, and (Ke1 / Vdd) was set to b1. D1 is the duty value of the PWM signal duty1 output from the gate drive circuit 32A, Im1 is the motor current value flowing through the motor 19A, Rm1 is the motor internal resistance value of the motor 19A, Nm1 is the motor rotation speed of the motor 19A, and Ke1 is This is the induced voltage constant of the motor 19A. The same applies to the expression corresponding to the motor 19B. The motor internal resistance Rm and the induced voltage constant Ke depend on the motor, and are hereinafter referred to as motor characteristics. Note that the duty value of the PWM signal is a value obtained by dividing the on-time or off-time of one cycle of the PWM signal by the sum of the on-time and the off-time which is one cycle.
[0031]
Further, the gear ratio of the two motors can be expressed by the following equation.
[0032]
[Equation 3]
Nm1 = cNm2
[0033]
From the above relational expression regarding the rotation speed, the theoretical duty value D2 ′ of the duty value D2 of the PWM signal output from the gate drive circuit 32B can be expressed by the following expression according to the duty value D1.
[0034]
(Equation 4)
D2 ′ = Im2 · a2 + (b2 / b1) · c · D1-a1 (b2 / b1) · c · Im1)
[0035]
This general formula is based on the premise that the two motors 19A and 19B are independent, and therefore can be applied to the case where the two motor characteristics (motor internal resistance Rm, induced voltage constant Ke, etc.) are different. Further, assuming that motors having the same performance and characteristics are used (a1 and a2 are the same and b1 and b2 are the same) and two motors apply an auxiliary steering force to the same rack shaft (c is 1), The theoretical duty value D2 'can be expressed by an equation.
[0036]
(Equation 5)
D2 '= D1 + a. (Im2-Im1)
[0037]
Here, since the motor characteristics are the same, a1 and a2 are set to a. Next, on the premise of the above-described formula of the theoretical duty value D2 ', a failure detection method in the case where the load torque applied to the two motors is the same as the first embodiment, and a load torque applied to the two motors as the second embodiment will be described. The following describes a failure detection method in the case where. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between load torque and motor current. The vertical axis shows the motor current, and the horizontal axis shows the load torque. MB1 and MB2 each indicate the value of the load torque. It can be seen that when the load torque is different, the motor current is also different.
[0038]
The failure detection method according to the first embodiment when the load torque applied to the two motors is the same will be described below with reference to FIGS. In the first embodiment, since the load torques applied to the two motors are the same, the motor currents are the same as shown in FIG. Therefore, from the equation (5), if the two motors 19A and 19B are operating normally, the theoretical duty value D2 'and the duty value D1 are always the same. Here, when a failure occurs in one of the motors, the load torque applied to the motor changes, and the motor current also changes. As a result, the duty value of the PWM signal determined by feeding back the motor current also changes. Therefore, if a failure occurs in the motor, the theoretical duty value D2 'differs from the duty value D1. From this, it can be seen that the failure determination can be performed by looking at the relationship between the duty values of the PWM signals.
[0039]
FIG. 5 is a block diagram showing the internal configuration of the failure detection unit 40. The failure detection unit 40 includes a reception unit 41 that receives the PWM signal duty1 from the gate drive circuit 32A, a D1 calculation unit 42 that calculates a duty value D1 from the received PWM signal duty1, and a PWM signal duty2 from the gate drive circuit 32B. Receiving section 43, a D2 calculating section 44 for calculating the duty value D2 from the received PWM signal duty2, a comparing section 45 for comparing the duty values D1 and D2, and a failure based on the result of the comparing section 45. It is composed of a judgment unit 46 for making a judgment. The receiving unit 41 transmits the PWM signal duty1 to the D1 calculating unit 42. The D1 calculator 42 calculates the duty value D1 from the PWM signal duty1 and transmits the calculated value to the comparator 45. Here, since the load torques applied to the two motors are the same, the duty value D1 has the same meaning as the above-described theoretical duty value D2 ′ from the equation (5). The receiving unit 43 transmits the PWM signal duty2 to the D2 calculating unit 44. The D2 calculation unit 44 calculates a duty value D2 from the PWM signal duty2, and transmits the duty value D2 to the comparison unit 45. The comparison unit 45 compares the duty value D1 with the duty value D2, and transmits a signal H according to the comparison result to the determination unit 46. The determination unit 46 determines the failure of the steering device according to the signal H related to the received comparison result.
[0040]
FIG. 6 is an operation flowchart of the failure detection unit 40. The failure detection unit 40 receives the PWM signal duty1 from the gate drive circuit 32A and the PWM signal duty2 from the gate drive circuit 32B (step S101). The D1 calculator 42 calculates the duty D1 from the PWM signal, and the D2 calculator 44 calculates the duty D2 from the PWM signal (step S102). In the comparing section 45 of the failure detecting section 40, the absolute value of the difference between the duty value D1 and the duty value D2 is calculated and compared with a predetermined value α (Step S103). When the difference between the duty value D1 and the duty value D2 is equal to or smaller than the predetermined value α, the PWM signal duty1 and the PWM signal duty2 are received again assuming that the difference is not large enough to make a failure determination (NO in step S103). When the difference between the duty value D1 and the duty value D2 is larger than the predetermined value α (YES in step S103), the determination unit 46 determines that the steering device has failed (step S104).
[0041]
Next, a description will be given of a failure determination method for determining that a failure has occurred in the steering device when a time during which the value obtained by the comparison deviates from the predetermined range is equal to or longer than a predetermined time. This failure determination is performed with the same configuration as the configuration shown in FIG. FIG. 7 is an operation flowchart of the failure detection unit 40 in the failure determination method for determining that the steering device has failed when the time during which the value obtained by comparing the duty values deviates from the predetermined range is equal to or longer than a predetermined time. When the failure detection unit 40 operates, first, the failure determination frequency S is set to zero (step S201). Next, the failure detection unit 40 receives the PWM signal duty1 from the gate drive circuit 32A and the PWM signal duty2 from the gate drive circuit 32B (step S202). The D1 calculator 42 calculates the duty D1 from the PWM signal, and the D2 calculator 44 calculates the duty D2 from the PWM signal (step S203). In the comparing section 45 of the failure detecting section 40, the absolute value of the difference between the duty value D1 and the duty value D2 is calculated and compared with a predetermined value α (step S204). If the difference between the duty value D1 and the duty value D2 is equal to or smaller than the predetermined value α, it is determined that the difference is not large enough to make a failure determination, and the number of failure determinations S is set to zero, and the reception of the PWM signal duty1 and the PWM signal duty2 again. This is performed (NO in step S204). If the difference between the duty value D1 and the duty value D2 is larger than the predetermined value α (YES in step S204), the value obtained by comparison is added to the number of failure determinations S out of the predetermined range by one (step S205). The number of failure determinations S after the addition is compared with a predetermined number β (step S206). If the failure determination number S is equal to or less than the predetermined number β, the reception of the PWM signal duty1 and the PWM signal duty2 is performed again (NO in step S206). If the number of failure determinations S is greater than the predetermined number β (YES in step S206), the determination unit 46 determines that the steering device has failed (step S207). Here, the number of times S is used, but the number of times corresponds to time, and the predetermined number of times corresponds to a predetermined time. Therefore, one addition means that a certain time has elapsed.
[0042]
Next, with reference to FIGS. 8 to 11, a failure detection method according to the second embodiment when two motors have different load torques will be described. In the second embodiment, since the load torques applied to the two motors are different, the motor currents are also different as shown in FIG. Therefore, according to the above equation 5, if the two motors 19A and 19B are operating normally, the theoretical duty value D2 'is the sum of the duty value D1 and a · (Im2-Im1). In other words, the theoretical duty value D2 ′ for the other motor 19B is obtained by combining the duty value D1 for the one motor 19A, the current value Im2 supplied to the other motor 19B to a constant a that depends on the motor characteristics, and the one motor It is the sum of the value obtained by multiplying the difference of the current value Im1 supplied to 19A. Therefore, it can be seen from the duty value D1 relating to one motor 19A, the current value Im2 supplied to the other motor 19B and the current value Im1 supplied to the one motor 19A that a failure determination can be made.
[0043]
FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of the control device 22. In addition, the same reference numerals are given to substantially the same elements as those shown in FIG. 3 of the control device 22 of the first embodiment, and the description will be appropriately omitted. In the failure detection method according to the second embodiment when the load torques applied to the two motors 19A and 19B are different, it is necessary to look at the current Im1 of the current flowing through the motor 19A and the current Im2 of the current flowing through the motor 19B. Therefore, current value detection units 34A and 34B for detecting the current flowing to the motors 19A and 19B are provided. The detected current values Im1 and Im2 of the current flowing through the motors 19A and 19B are input to the failure detection unit 40.
[0044]
FIG. 9 is a block diagram of the internal configuration of the failure detection unit 40. Note that the same reference numerals are given to substantially the same elements as those shown in FIG. 5 of the failure detection unit 40 of the first embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate. The failure detection unit 40 receives the current value Im1 and the current value Im2 from the reception unit 41 that receives the PWM signal duty1 from the gate drive circuit 32A, and calculates D1 and the current values Im1 and Im2 calculated from the PWM signal duty1. A theoretical D2 calculator 47 for calculating a theoretical duty value D2 ′, a receiver 43 for receiving the PWM signal duty2 from the gate drive circuit 32B, a D2 calculator 44 for calculating D2 from the PWM signal duty2, and a duty value D1, The comparison unit 45 includes a comparison unit 45 that compares D2 and a determination unit 46 that determines a failure based on the result of the comparison unit 45. The theoretical D2 calculation unit 47 calculates a theoretical duty value D2 ′ from the duty value D1, the current value Im1, and the current value Im2 by the equation (5).
[0045]
The calculated theoretical duty value D2 'is input to the comparing unit 45. The D2 calculation unit 47 calculates D2 from the PWM signal duty2 received by the reception unit 43 and outputs the D2 to the comparison unit 45. The comparing unit 45 compares the theoretical duty value D2 ′ with the duty value D2, and transmits a signal H according to the comparison result to the determining unit 46. The determination unit 46 determines the failure of the steering device according to the signal H related to the received comparison result.
[0046]
FIG. 10 is an operation flowchart of the failure detection unit 40. The failure detection unit 40 receives the PWM signal duty1 from the gate drive circuit 32A and the PWM signal duty2 from the gate drive circuit 32B (step S301). The theoretical D2 calculating unit 47 calculates a theoretical duty value D2 'from the duty value D1 calculated from the PWM signal duty1 (step S302). In the comparing section 45 of the failure detecting section 40, the absolute value of the difference between the duty value D1 and the theoretical duty value D2 'is calculated and compared with a predetermined value α (step S303). When the difference between the duty value D1 and the theoretical duty value D2 'is equal to or smaller than the predetermined value α, the PWM signal duty1 and the PWM signal duty2 are read again assuming that the difference is not enough to determine a failure (NO in step S303). . When the difference between the duty value D1 and the theoretical duty value D2 'is larger than the predetermined value α (YES in step S303), the determination unit 46 determines that the steering device has failed (step S304).
[0047]
Next, a description will be given of a failure determination method for determining that a failure has occurred in the steering device when a time during which the value obtained by the comparison deviates from the predetermined range is equal to or longer than a predetermined time. This failure determination is performed with the same configuration as the configuration shown in FIG. FIG. 11 is an operation flowchart of the failure detection unit 40 in the failure determination method for determining that the steering device has failed when the time during which the comparison value deviates from the predetermined range is equal to or longer than a predetermined time. When the failure detection unit 40 operates, the failure determination frequency S is first set to zero (step S401). Next, the failure detection unit 40 receives the PWM signal duty1 from the gate drive circuit 32A and the PWM signal duty2 from the gate drive circuit 32B (step S402). The theoretical D2 calculator 47 calculates a theoretical duty value D2 'from the duty value D1 (step S403). In the comparing section 45 of the failure detecting section 40, the absolute value of the difference between the duty value D1 and the theoretical duty value D2 'is taken and compared with a predetermined value α (step S404). If the difference between the duty value D1 and the theoretical duty value D2 ′ is equal to or smaller than the predetermined value α, it is determined that the difference is not large enough to make a failure determination, and the number of failure determinations S is set to zero. Reception is performed (NO in step S404). If the difference between the duty value D1 and the theoretical duty value D2 'is larger than the predetermined value α (YES in step S404), the value obtained by the comparison is added to the number of failure determinations S out of the predetermined range by one (step S405). . The number of failure determinations S after the addition is compared with a predetermined number β (step S406). If the failure determination frequency S is equal to or less than the predetermined frequency β, the PWM signal duty1 and the PWM signal duty2 are read again (NO in step S406). If the number of failure determinations S is greater than the predetermined number β (YES in step S406), the determination unit 46 determines that the steering device has failed (step S407). The number here corresponds to time as described above.
[0048]
Based on the description of the above embodiment, the subject of the steering device failure detection method according to the present invention can be further grasped as follows.
[0049]
A first failure detection method for a steering device is a steering device provided with two motors that apply a force in a direction in which a steered wheel is steered, wherein the two motors are PWM-driven motors, and If the load torques are the same, a step of obtaining a first duty value of the PWM signal applied to one motor, a step of obtaining a second duty value of the PWM signal applied to the other motor, This is a method for detecting a failure of the steering device by a step of obtaining an absolute value of a difference between the two duties and a step of determining a failure on condition that the absolute value of the difference is larger than a predetermined value.
[0050]
The second method for detecting a failure of a steering device is that in a steering device provided with two motors for applying a force in a direction in which a steered wheel is steered, the two motors are PWM-driven motors, and When the load torques are different, a step of obtaining a theoretical second duty value in accordance with the first duty value of the PWM signal applied to one motor; and a step of obtaining a second duty value of the PWM signal applied to the other motor. A method for detecting a failure of the steering device by a step of obtaining an absolute value of a difference between the theoretical second duty value and the second duty value, and a step of determining a failure on condition that the absolute value of the difference is larger than a predetermined value. is there.
[0051]
A third method for detecting a failure of a steering device is the method for detecting a failure of the second steering device, wherein the step of obtaining the theoretical second duty value includes the step of determining the first duty value of the PWM signal applied to the one motor and the one of the first motor. This is a method of obtaining from a given first current value and a second current value given to the other motor.
[0052]
The fourth method for detecting a failure in a steering device is the method for detecting a failure in a steering device according to any one of the first to third methods, wherein the time when the absolute value of the difference is larger than a predetermined value is equal to or longer than a predetermined time. This is a method having a step of determining a failure.
[0053]
According to the invention, when the load torques of the two motors are the same, the first duty value of the PWM signal applied to one motor and the second duty value of the PWM signal applied to the other motor are determined. When the absolute value of the difference between the first duty value and the second duty value is greater than a predetermined value, it is determined that the steering device has failed. Therefore, only the comparison of the digital elements based on the duty values of the PWM signals supplied to the two motors is performed. The failure of the steering device can be determined.
[0054]
When the load torques of the two motors are different, a theoretical second duty value is obtained according to the first duty value of the PWM signal applied to one motor, and the second duty value of the PWM signal applied to the other motor is obtained. Find the absolute value of the difference from the value. If the absolute value of the difference is larger than a predetermined value, it is determined that the steering device has failed. Therefore, even if the load torques for the two motors are different, the duty ratio is not used without using the motor terminal voltage Vm and the rotation speed Nm. The failure of the steering device can be detected by a digital element based on the value, and accurate failure determination can be made.
[0055]
Further, when the time during which the absolute value of the difference becomes larger than the predetermined value is equal to or longer than a predetermined time, it is determined that the steering device has failed. Therefore, it is possible to determine the failure of the steering device based on the determination result of the predetermined time. , Reliable.
[0056]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the present invention has the following effects.
[0057]
As described above, according to the steering device failure detection method of the present invention, the duty value of the PWM signal applied to the two motors that apply force in the direction in which the steered wheels are steered is obtained, and based on this duty value, Since the failure of the steering device is detected, the failure can be detected without using the inaccurate motor terminal voltage Vm and the rotational speed Nm.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an external layout of an actual device of a rack shaft including a motor and a gear box.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an internal configuration of a control device.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between load torque and motor current.
FIG. 5 is a block diagram showing the internal configuration of a failure detection unit.
FIG. 6 is an operation flowchart of a failure detection unit.
FIG. 7 is an operation flowchart of a failure detection unit.
FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of a control device.
FIG. 9 is a block diagram showing the internal configuration of a failure detection unit.
FIG. 10 is an operation flowchart of a failure detection unit.
FIG. 11 is an operation flowchart of a failure detection unit.
FIG. 12 is a block diagram illustrating an internal configuration of a motor drive control unit in a conventional electric power steering device including one motor.
[Explanation of symbols]
10 Electric power steering device
18 Power transmission mechanism
19A, 19B motor
22 Control device
24A, 24B gear box
31A, 31B Motor drive control unit
32A, 32B Gate drive circuit
33A, 33B Motor drive circuit
34A, 34B Current value detector
40 Failure detector
41, 43 receiving unit
42 D1 calculator
44 D2 calculator
45 Comparison section
46 Judgment unit
47 Theoretical D2 'calculation unit

Claims (1)

操舵輪を転舵する方向に力を付与するモータが2つ設けられている操舵装置において、
前記2つのモータはPWM駆動されるモータであり、
前記2つのモータに与えられるPWM信号のデューティ値を求めるステップと、
求められた2つの前記デューティ値に基づいて前記操舵装置の故障を検出するステップを有することを特徴とする操舵装置の故障検出方法。
In a steering device provided with two motors for applying a force in a direction to steer a steered wheel,
The two motors are PWM driven motors,
Obtaining a duty value of a PWM signal applied to the two motors;
Detecting a failure of the steering device based on the obtained two duty values.
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