JPH08119132A - Motor-operated power steering device - Google Patents

Motor-operated power steering device

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JPH08119132A
JPH08119132A JP25509994A JP25509994A JPH08119132A JP H08119132 A JPH08119132 A JP H08119132A JP 25509994 A JP25509994 A JP 25509994A JP 25509994 A JP25509994 A JP 25509994A JP H08119132 A JPH08119132 A JP H08119132A
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JP
Japan
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phase
motor
duty
current value
torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25509994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Touzu
秀起 東頭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

PURPOSE: To make it possible to correct not only an offset of a zero point of a three-phase AC motor due to a temperature change and a change with the passage of time but also an offset of the zero point due to irregularity of switching elements, motor coils, and so on. CONSTITUTION: Steering is assisted by a three-phase AC motor 12 which is PWM-driven based on a target current value corresponding to torque detected by a torque sensor 7. A current value of each phase of the motor 12 is respectively detected by current detection devices 42 and duty of each phase is corrected by a duty-correction means 49 based on detected values of current flowing in each phase when each phase is driven with duty of 50% in the case of torque which is detected within a dead zone of the target value of current and falls within a prescribed range in the vicinity of zero.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、3相交流モータをP
WM駆動することにより操舵補助を行う電動パワーステ
アリング装置に関する。
This invention relates to a three-phase AC motor as a P
The present invention relates to an electric power steering device that assists steering by WM driving.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のパワーステアリング装置におい
ては、3相交流モータの各相の電流をフィードバック制
御しているが、その各相のゼロ点のオフセット(ずれ)
がモータのトルクリップルに大きく影響し、トルクリッ
プルによりハンドル軸の振動が生じる。
2. Description of the Related Art In this type of power steering apparatus, the current of each phase of a three-phase AC motor is feedback-controlled, but the zero point offset (shift) of each phase.
Greatly affects the torque ripple of the motor, and the torque ripple causes vibration of the handle shaft.

【0003】そこで、初期診断時にPWM出力をオフに
してゼロ点のオフセット量を求め、これに基づいて各相
の電流値を補正するものが提案されている(特開平3−
186477号公報参照)。
Therefore, a method has been proposed in which the PWM output is turned off at the time of initial diagnosis, the offset amount at the zero point is obtained, and the current value of each phase is corrected based on the offset amount (JP-A-3-
186477).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
電流検出素子や経時変化の補正はできるが、PWMスイ
ッチング素子、モータコイルのばらつきなどは補正でき
ない。
In the above-mentioned conventional device,
Although it is possible to correct current detection elements and changes over time, it is not possible to correct variations in PWM switching elements and motor coils.

【0005】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
温度変化や経時変化によるゼロ点のオフセットはもちろ
ん、スイッチング素子やモータコイルなどのばらつきに
よるゼロ点のオフセットも補正できる電動パワーステア
リング装置を提供することにある。
The object of the present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that can correct not only the offset of the zero point due to temperature change and the change with time but also the offset of the zero point due to variations in switching elements, motor coils, and the like.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明による電動パワ
ーステアリング装置は、トルクセンサによる検出トルク
に応じた目標電流値に基づき、3相交流モータをPWM
駆動して、操舵補助を行う電動パワーステアリング装置
において、上記モータの各相の電流値をそれぞれ検出す
る電流検出手段、ならびに目標電流値の不感帯内で検出
トルクが0近傍の所定範囲内にある場合に各相をデュー
ティ50%で駆動したときに各相に流れる電流値の検出
結果に基づいて各相のデューティを補正するデューティ
補正手段を備えていることを特徴とするものである。
An electric power steering apparatus according to the present invention PWMs a three-phase AC motor based on a target current value corresponding to a torque detected by a torque sensor.
In an electric power steering apparatus for driving and assisting steering, a current detecting means for detecting a current value of each phase of the motor, and a detected torque within a predetermined range near 0 within a dead zone of a target current value. In addition, a duty correction means for correcting the duty of each phase based on the detection result of the current value flowing in each phase when each phase is driven at a duty of 50% is provided.

【0007】[0007]

【作用】モータの各相のゼロ点のオフセットに対して随
時デューティの補正を行っているため、温度変化や経時
変化によるゼロ点のばらつきで発生するトルクリップル
および振動を抑制することができる。
The duty is corrected as needed with respect to the offset of the zero point of each phase of the motor, so that it is possible to suppress torque ripples and vibrations that occur due to variations in the zero point due to temperature changes and changes over time.

【0008】さらに、3相ともに、デューティ50%で
駆動した状態、すなわちPWMオンの状態でデューティ
の補正を行うため、スイッチング素子やモータコイルな
どのばらつきによるゼロ点のオフセットも補正すること
ができる。
Further, since the duty is corrected in the state where the drive is performed at the duty of 50% for all three phases, that is, the PWM is on, the offset of the zero point due to the variation of the switching element, the motor coil and the like can also be corrected.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1は自動車の電動パワーステアリング装
置の機械的部分の1例を示し、図2はその主要部の詳細
を示している。なお、図1および図2の説明において、
図面の左右を左右とする。
FIG. 1 shows an example of a mechanical portion of an electric power steering apparatus for an automobile, and FIG. 2 shows the details of its main portion. In the description of FIGS. 1 and 2,
The left and right sides of the drawing are left and right.

【0011】自動車の車体に左右方向に長いハウジング
(1) が固定されており、このハウジング(1) 内に左右方
向にのびるラック軸(2) が回転はしないが左右方向(軸
方向)に移動しうるように支持されている。ハウジング
(1) の左端寄りの部分に形成されたギヤボックス(3) 内
に、トーションバー(図示略)によって連結された入力
軸(4) と出力軸(5) が回転自在に支持されている。出力
軸(5) にはラック軸(2) のラック(図示略)とかみ合う
ピニオン(6) が一体に形成され、入力軸(4) は図示しな
いハンドル(ステアリングホイール)に連結されてい
る。ギヤボックス(3) には、入力軸(4) と出力軸(5) の
間のトーションバーのねじれを検出することによってハ
ンドルからの操舵トルクを検出するトルクセンサ(7) が
設けられている。ハウジング(1) から突出したラック軸
(2) の左右両端部に、ボール継手(8)(9)を介してタイロ
ッド(10)(11)が連結されている。
A housing that is long in the left-right direction on the body of the automobile
The (1) is fixed, and the rack shaft (2) extending in the left-right direction is supported in the housing (1) so as to be movable in the left-right direction (axial direction) without rotating. housing
An input shaft (4) and an output shaft (5) connected by a torsion bar (not shown) are rotatably supported in a gear box (3) formed near the left end of (1). The output shaft (5) is integrally formed with a pinion (6) which meshes with a rack (not shown) of the rack shaft (2), and the input shaft (4) is connected to a steering wheel (not shown). The gear box (3) is provided with a torque sensor (7) for detecting steering torque from the steering wheel by detecting twist of the torsion bar between the input shaft (4) and the output shaft (5). Rack axle protruding from housing (1)
Tie rods (10) and (11) are connected to both left and right ends of (2) via ball joints (8) and (9).

【0012】ハウジング(1) の中間部内に、3相交流モ
ータであるブラシレスモータ(12)により回転させられる
筒状の外側回転軸(13)が軸受(14)(15)を介して軸方向に
は移動しないように回転支持されている。モータ(12)
は、ハウジング(1) 内に固定されたステータ(16)と外側
回転軸(13)の外周部に直接設けられたロータ(17)とから
構成されている。
A cylindrical outer rotating shaft (13) rotated by a brushless motor (12), which is a three-phase AC motor, is axially disposed in the middle of the housing (1) via bearings (14) and (15). Is rotatably supported so as not to move. Motor (12)
Is composed of a stator (16) fixed in the housing (1) and a rotor (17) provided directly on the outer peripheral portion of the outer rotary shaft (13).

【0013】ラック軸(2) の周囲のハウジング(1) の適
当な位置にロータリエンコーダなどを使用した回転位置
センサ(35)が取付けられており、このセンサ(35)の入力
軸に固定された歯車(36)と外側回転軸(13)の右端部外周
に固定された歯車(37)とがかみ合わされている。そし
て、外側回転軸(13)の回転が歯車(37)(36)により増速さ
れてセンサ(35)に伝えられ、センサ(35)によって外側回
転軸(13)すなわちロータ(17)の回転位置(ロータ角)が
検出される。
A rotary position sensor (35) using a rotary encoder or the like is attached to an appropriate position of the housing (1) around the rack shaft (2), and is fixed to the input shaft of this sensor (35). The gear (36) is meshed with the gear (37) fixed to the outer periphery of the right end portion of the outer rotary shaft (13). The rotation of the outer rotary shaft (13) is transmitted to the sensor (35) by being accelerated by the gears (37) (36), and the sensor (35) rotates the outer rotary shaft (13), that is, the rotational position of the rotor (17). (Rotor angle) is detected.

【0014】外側回転軸(13)の内側に、筒状の内側回転
軸(18)がスプライン(19)などを介して軸方向に移動しう
るが相互に回転はしないように取付けられ、内側回転軸
(18)の内側に、ブシュ(20)を介してラック軸(2) が相互
に回転および軸方向の移動ができるように通されてい
る。
Inside the outer rotary shaft (13), a cylindrical inner rotary shaft (18) is attached via a spline (19) and the like so that they can move in the axial direction but do not rotate relative to each other. axis
The rack shaft (2) is passed through the bush (20) inside the (18) so that the rack shaft (2) can rotate and move in the axial direction.

【0015】内側回転軸(18)の一部は、これが外側回転
軸(13)に対して移動しても常に外側回転軸(13)より左側
に突出しているようになっており、この部分が、次のよ
うに、第1ねじ結合手段を構成する第1ボールねじ(21)
を介してハウジング(1) に連結されている。すなわち、
内側回転軸(18)の外周面にねじ部(22)が形成され、この
ねじ部(22)が、ハウジング(1) に固定されたボールナッ
ト(23)に多数の循環ボール(24)を介してねじはめられて
いる。
A part of the inner rotary shaft (18) always projects to the left of the outer rotary shaft (13) even if it moves with respect to the outer rotary shaft (13). , The first ball screw (21) constituting the first screw coupling means as follows:
It is connected to the housing (1) via. That is,
A threaded portion (22) is formed on the outer peripheral surface of the inner rotating shaft (18), and this threaded portion (22) is inserted into a ball nut (23) fixed to the housing (1) through a number of circulating balls (24). Screwed.

【0016】ラック軸(2) が、次のように、第2ねじ結
合手段を構成する第2ボールねじ(25)を介して内側回転
軸(18)の左端部に連結されている。すなわち、ラック軸
(2)の外周面にねじ部(26)が形成され、このねじ部(26)
が、内側回転軸(18)の左端部に固定されたボールナット
(27)に多数の循環ボール(28)を介してねじはめられてい
る。
The rack shaft (2) is connected to the left end portion of the inner rotary shaft (18) through the second ball screw (25) constituting the second screw coupling means as follows. That is, the rack axis
A screw part (26) is formed on the outer peripheral surface of (2), and this screw part (26)
Is a ball nut fixed to the left end of the inner rotary shaft (18).
It is screwed into (27) via a number of circulating balls (28).

【0017】この実施例では、2つのボールねじ(21)(2
5)のねじの向きは逆であり、第2ボールねじ(25)のねじ
のリードが第1ボールねじ(21)のそれより大きくなって
いる。
In this embodiment, two ball screws (21) (2
The direction of the screw of 5) is opposite, and the lead of the screw of the second ball screw (25) is larger than that of the first ball screw (21).

【0018】運転者がハンドルを回転させると、その回
転が入力軸(4) 、トーションバーおよび出力軸(5) を介
してピニオン(6) に伝えられ、ピニオン(6) の回転によ
りラック軸(2) が左右に移動させられて、車輪が操舵さ
れる。このとき、トルクセンサ(7) により検出された操
舵トルクの方向および大きさに基づいてモータ(12)が駆
動され、これによってラック軸(2) がピニオン(6) によ
るのと同じ方向に移動させられる。
When the driver rotates the steering wheel, the rotation is transmitted to the pinion (6) via the input shaft (4), the torsion bar and the output shaft (5), and the rotation of the pinion (6) causes the rack shaft ( 2) is moved left and right to steer the wheels. At this time, the motor (12) is driven based on the direction and magnitude of the steering torque detected by the torque sensor (7), which moves the rack shaft (2) in the same direction as that by the pinion (6). To be

【0019】たとえば、ハンドル操作によりラック軸
(2) を左側に移動させる場合、モータ(12)のロータ(17)
は図面の右側から見て右方向(時計方向)に回転させら
れる。これにより、外側回転軸(13)と内側回転軸(18)も
同じ方向に同じ量だけ回転させられる。内側回転軸(18)
が上記の方向に回転すると、第1ボールねじ(21)の作用
により内側回転軸(18)がハウジング(1) に対して左側に
移動するとともに、第2ボールねじ(25)の作用によりラ
ック軸(2) が内側回転軸(18)に対して左側に移動する。
その結果、ラック軸(2) がハウジング(1) に対して左側
に移動し、その移動量は、ハウジング(1) に対する内側
回転軸(18)の移動量と内側回転軸(18)に対するラック軸
(2) の移動量の和に等しい。ハウジング(1) に対する内
側回転軸(18)の移動量は、内側回転軸(18)の回転量およ
び第1ボールねじ(21)のねじのリードに比例し、内側回
転軸(18)に対するラック軸(2) の移動量は、内側回転軸
(18)の回転量および第2ボールねじ(25)のねじのリード
に比例する。したがって、ハウジング(1) に対するラッ
ク軸(2) の移動量は、2つのボールねじ(21)(25)のねじ
のリードの和および内側回転軸(18)の回転量に比例す
る。
For example, the rack shaft can be operated by operating the handle.
When moving (2) to the left, the rotor (17) of the motor (12)
Is rotated to the right (clockwise) when viewed from the right side of the drawing. As a result, the outer rotary shaft (13) and the inner rotary shaft (18) are also rotated in the same direction by the same amount. Inner rotating shaft (18)
When is rotated in the above direction, the inner rotation shaft (18) moves to the left with respect to the housing (1) by the action of the first ball screw (21) and the rack shaft by the action of the second ball screw (25). (2) moves to the left with respect to the inner rotation axis (18).
As a result, the rack shaft (2) moves to the left with respect to the housing (1), and the amount of movement is the amount of movement of the inner rotary shaft (18) with respect to the housing (1) and the rack shaft with respect to the inner rotary shaft (18).
It is equal to the sum of the movement amount of (2). The amount of movement of the inner rotating shaft (18) with respect to the housing (1) is proportional to the amount of rotation of the inner rotating shaft (18) and the lead of the screw of the first ball screw (21), and is the rack shaft relative to the inner rotating shaft (18). The movement amount of (2) is the inner rotation axis
It is proportional to the rotation amount of (18) and the lead of the screw of the second ball screw (25). Therefore, the amount of movement of the rack shaft (2) with respect to the housing (1) is proportional to the sum of the screw leads of the two ball screws (21) and (25) and the amount of rotation of the inner rotating shaft (18).

【0020】ハンドル操作によりラック軸(2) を右側に
移動させる場合も、同様である。
The same applies when the rack shaft (2) is moved to the right by operating the handle.

【0021】2つのボールねじ(21)(25)のねじの向きを
同じにすると、ハウジング(1) に対する内側回転軸(18)
の移動方向と内側回転軸(18)に対するラック軸(2) の移
動方向が逆になり、したがって、ハウジング(1) に対す
るラック軸(2) の移動方向は内側回転軸(18)の回転方向
と2つのボールねじ(21)(25)のねじのリードの大小関係
によって決まり、移動量はこれらのねじのリードの差お
よび内側回転軸(18)の回転量に比例する。
When the two ball screws (21) (25) have the same screw direction, the inner rotary shaft (18) with respect to the housing (1)
The direction of movement of the rack shaft (2) with respect to the inner rotating shaft (18) is opposite, so the direction of movement of the rack shaft (2) with respect to the housing (1) is the same as the rotating direction of the inner rotating shaft (18). The amount of movement is determined by the size relationship of the leads of the two ball screws (21, 25), and the amount of movement is proportional to the difference between the leads of these screws and the amount of rotation of the inner rotary shaft (18).

【0022】このように、モータ(12)による内側回転軸
(18)の単位回転量当たりのラック軸(2) のハウジング
(1) に対する移動量すなわち減速比は2つのボールねじ
(21)(25)のねじのリードによって決まるので、これらを
適当に決めることによって減速比を任意に設定すること
ができる。
In this way, the inner rotary shaft by the motor (12)
Rack shaft (2) housing per unit rotation of (18)
The movement amount, that is, the reduction ratio, to (1) is two ball screws
Since it is determined by the screw leads of (21) and (25), the reduction ratio can be set arbitrarily by appropriately determining these.

【0023】モータ(12)による内側回転軸(18)の回転が
伝達ロスの非常に小さいボールねじ(21)(25)によってラ
ック軸(2) に伝達されるので、全体の伝達ロスが非常に
小さく、したがって、モータ(12)の容量を小さくするこ
とが可能である。
Since the rotation of the inner rotary shaft (18) by the motor (12) is transmitted to the rack shaft (2) by the ball screws (21) and (25) having a very small transmission loss, the total transmission loss is very small. It is small and therefore the capacity of the motor (12) can be small.

【0024】たとえば、従来のようにウォームとラック
・ピニオンでモータの回転をラック軸に伝達する場合、
全体の伝達効率は約0.6であり、上記実施例のように
2つのボールねじでモータの回転をラック軸に伝達する
場合、全体の伝達効率は約0.9である。したがって、
上記実施例のようにすれば、従来の約2/3の容量のモ
ータで同じ駆動力が得られることになる。
For example, when transmitting the rotation of the motor to the rack shaft by the worm and the rack and pinion as in the conventional case,
The overall transmission efficiency is about 0.6, and when the rotation of the motor is transmitted to the rack shaft by the two ball screws as in the above embodiment, the overall transmission efficiency is about 0.9. Therefore,
According to the above-mentioned embodiment, the same driving force can be obtained with the motor having the capacity of about 2/3 of the conventional one.

【0025】ブラシレスモータ(12)は、モータ特性が低
回転、高トルクであるため、減速比が小さくてよく、減
速機構が簡単になり、ブラシレスモータ(12)とボールね
じ(21)(25)を用いた減速機構を組合わせることにより、
低回転、高トルクのモータ特性を十分に生かすことがで
き、モータ慣性を小さくすることによるハンドル戻りな
どの性能が大幅に向上する。また、ブラシレスモータ(1
2)を用いているため、回転位置センサが必要になるが、
回転位置センサ(35)がラック軸(2) の周囲に設けられて
いるため、取付けの自由度が高い。
Since the brushless motor (12) has the motor characteristics of low rotation and high torque, the reduction ratio may be small and the speed reduction mechanism can be simplified, and the brushless motor (12) and the ball screws (21) (25) By combining the speed reduction mechanism using
The motor characteristics of low rotation and high torque can be fully utilized, and the performance such as steering wheel return is greatly improved by reducing the motor inertia. In addition, brushless motor (1
Since 2) is used, a rotational position sensor is required, but
Since the rotational position sensor (35) is provided around the rack shaft (2), the degree of freedom in mounting is high.

【0026】上記のモータ(12)は、図3に示すように、
パワーステアリング装置のモータ制御装置(40)によって
制御される。
The above motor (12), as shown in FIG.
It is controlled by the motor control device (40) of the power steering device.

【0027】図3において、モータ制御装置(40)は、モ
ータ駆動回路(41)、電流検出手段としての電流検出装置
(42)およびPWM制御装置(43)を備えている。
In FIG. 3, a motor control device (40) includes a motor drive circuit (41) and a current detection device as current detection means.
(42) and a PWM control device (43).

【0028】モータ駆動回路(41)は、モータ(12)のU、
V、W各相について2個ずつ、合計6個のパワースイッ
チング素子たとえばFET(41u1)(41u2)(41v1)(41v2)(4
1w1)(41w2)を備えている。各FET(41u1)〜(41w2)は、
後述するように、PWM制御装置(43)によって開閉制御
され、これにより、モータ(12)の各相に流れる電流値が
制御される。
The motor drive circuit (41) is U of the motor (12),
A total of 6 power switching elements, for example, FETs (41u1) (41u2) (41v1) (41v2) (4
It is equipped with 1w1) (41w2). Each FET (41u1) ~ (41w2),
As will be described later, the PWM control device (43) controls the opening and closing, and thereby controls the current value flowing in each phase of the motor (12).

【0029】電流検出装置(42)は、モータ(12)の各相に
流れる電流値をそれぞれ検出する3個の電流検出器(42
u)(42v)(42w) を備えている。電流検出器(42u) 〜(42w)
は、たとえば、ホールCTなどから構成されている。
そして、各電流検出器(42u) 〜(42w) の出力がそれぞれ
増幅器(44u)(44v)(44w) を通してPWM制御装置(43)に
入力する。
The current detecting device (42) includes three current detectors (42) for detecting the values of the currents flowing in the respective phases of the motor (12).
u) (42v) (42w). Current detector (42u) ~ (42w)
Is composed of, for example, a Hall CT.
The outputs of the current detectors (42u) to (42w) are input to the PWM controller (43) through the amplifiers (44u) (44v) (44w).

【0030】PWM制御装置(43)は、トルクセンサ(7)
および電流検出装置(42)の出力に基づいてモータ駆動回
路(41)の各FET(41u1)〜(41w2)を制御し、これにより
モータ(12)をPWM制御するものである。PWM制御装
置(43)はたとえばマイクロコンピュータにより構成され
るが、その構成を機能的に表現すると、図3のようにな
る。すなわち、PWM制御装置(43)は、トルクセンサ
(7) の出力に基づいてモータ(12)の目標電流値を演算す
る目標電流値演算手段(45)、この目標電流値および回転
位置センサ(35)の出力に基づいて3相分相処理を行う3
相分相処理手段(46)、これによる3相分相出力と電流検
出装置(42)の出力に基づいて各相のPI演算を行うPI
演算手段(47)、ならびに各相のPI演算結果に基づいて
各相のFET(41u1)〜(41w2)をPWM駆動するPWM駆
動手段(48)を有する。なお、これらの機能は、従来のパ
ワーステアリング装置において公知のものである。PW
M制御装置(43)は、また、ゼロ点における各相のデュー
ティを補正するデューティ補正手段(49)を備えている。
The PWM control device (43) includes a torque sensor (7)
Also, the FETs (41u1) to (41w2) of the motor drive circuit (41) are controlled based on the output of the current detection device (42), whereby the motor (12) is PWM-controlled. The PWM control device (43) is composed of, for example, a microcomputer. The functional representation of the structure is as shown in FIG. That is, the PWM control device (43) is a torque sensor.
Target current value calculation means (45) for calculating the target current value of the motor (12) based on the output of (7), and three-phase phase separation processing based on the target current value and the output of the rotational position sensor (35). Do 3
Phase separation processing means (46), PI for performing PI calculation of each phase based on the output of the three phase separation by this and the output of the current detection device (42)
It has a calculation means (47) and a PWM drive means (48) for PWM-driving the FETs (41u1) to (41w2) of each phase based on the PI calculation result of each phase. Note that these functions are known in the conventional power steering device. PW
The M control device (43) also includes duty correction means (49) for correcting the duty of each phase at the zero point.

【0031】次に、図4のフローチャートを参照して、
モータ制御装置(40)の動作の1例について説明する。
Next, referring to the flowchart of FIG.
An example of the operation of the motor control device (40) will be described.

【0032】まず、車両のイグニッションキーがオンに
なると、所定の初期設定(ステップ1)および初期診断
(ステップ2)が行われ、フェイルセーフ用リレーがオ
ンになって(ステップ3)、モータ(12)が電源に接続さ
れる。そして、デューティ補正手段(49)による初期のデ
ューティ補正処理が行われる(ステップ4)。この処理
の詳細が、図5のフローチャートに示されている。図5
において、まず、3相のデューティがそれぞれ50%に
なるようにモータ駆動回路(41)に対してPWM出力が行
われる(ステップ41)。次に、各電流検出器(42u) 〜(4
2w) の出力より各相の電流値が検出され(ステップ4
2)、全相の電流値が0かどうかが調べられる(ステッ
プ43)。そして、1つでも電流値が0でない相があれ
ば、ステップ44に進み、他の2相と電流の方向が逆であ
る相のオフセット値をあらかじめ定められた所定量変化
させられ、ステップ42に戻る。なお、各相のオフセット
値は、デューティ50%に対するものであり、ステップ
1の初期設定において0に設定されている。3相交流モ
ータにおいて、3相ともデューティが50%であれば、
全相が同電圧となり、各相に電流は流れないはずである
が、実際は、各相のゼロ点にオフセットがあるため、各
相に電流が流れる。この電流は、電圧の高い相から低い
相に流れ、3相のうちのいずれか1相の電流の方向が残
りの2相の電流の方向と逆になる。そして、ステップ43
および44において、各相に電流が流れなくなるまで、他
の2相と電流の方向が逆になっている1相のオフセット
値を変化させていく。ステップ43において全相の電流値
が0になれば、ステップ45に進んで、各相のオフセット
値が記憶され、ステップ4の処理が終了する。このと
き、3つの相のオフセット値が0を中心としたものにな
るように、すなわち3つの相のデューティが50%を中
心としたものになるように、オフセット値を補正して、
これを初期のオフセット値として記憶する。これによ
り、全相の全流値が0になるときの各相のオフセット値
が、初期のオフセット値として記憶される。図4におい
て、ステップ4の処理が終了したならば、回転位置セン
サ(35)からのロータ角の入力(ステップ5)、各電流検
出器(42u) 〜(42w) からの電流値の入力(ステップ6)
およびトルクセンサ(7) からの操舵トルクの入力(ステ
ップ7)が行われ、デューティ補正手段(49)による作動
中のデューティ補正処理が行われる(ステップ8)。こ
の処理の詳細が、図6のフローチャートに示されてい
る。図6において、まず、操舵トルクが図7の不感帯A
中のゼロ領域Bにあるかどうかが調べられ(ステップ8
1)、ゼロ領域Bになければ、処理が終了する。図7は
操舵トルク(入力値)と目標電流値(出力値)の関係を
示している。図7から明らかなように、このモータ制御
装置(40)では、操舵トルクに一定の不感帯Aを設け、操
舵トルクがこの不感帯Aにあるときには目標電流値が0
になるようにしている。また、後述する各相のデューテ
ィ50%に対するオフセット値の更新を行うかどうかを
判断するために、不感帯A内に一定のゼロ領域Bを設定
し、操舵トルクがこのゼロ領域Bにないときには、オフ
セット値の更新を行わずに処理を終了するようになって
いる。ステップ81においてトルクがゼロ領域Bにあれ
ば、ステップ82に進み、車速センサ(図示略)により車
速が検出されて、車速が0であるかどうかが調べられ、
0でなければ、処理を終了する。ステップ82において車
速が0であれば、ステップ83に進んで、3相のデューテ
ィがそれぞれ50%にそれぞれのオフセット値を加えた
ものになるようにモータ駆動回路(41)に対してPWM出
力が行われる。なお、最初は、先にステップ4において
記憶された初期のオフセット値が用いられ、2回目以降
は、後にステップ87において更新される新しいオフセッ
ト値が用いられる。次に、各電流検出器(42u) 〜(42w)
の出力より各相の電流値が検出され(ステップ84)、全
相の電流値が0かどうかが調べられる(ステップ85)。
そして、1つでも電流値が0でない相があれば、ステッ
プ86に進み、前述のステップ44の場合と同様に、他の2
相と電流の方向が逆である相のオフセット値が所定量変
化させられ、ステップ84に戻る。ステップ85において全
相の電流値が0になれば、ステップ87に進んで、各相の
オフセット値が更新されて記憶され、ステップ8の処理
が終了する。このときも、3つの相のオフセット値が0
を中心としたものになるように、すなわち3つの相のデ
ューティが50%を中心としたものになるように、オフ
セット値を補正して、これをオフセット値として更新す
る。これにより、全相の全流値が0になるときの各相の
オフセット値が、新しいオフセット値として記憶され
る。図4において、ステップ8の処理が終了したなら
ば、目標電流値の演算(ステップ9)、目標電流値の3
相分相処理(ステップ10)、各相のPI演算(ステップ
11)および各相のPWM出力(ステップ12)が行われ
る。ステップ9においては、目標電流値演算手段(45)に
より、図7に示すような関係に基づいて、目標電流値が
求められる。ステップ10においては、3相分相処理手段
(46)により、ステップ9で求められた目標電流値に対し
て、ロータ角に応じた各相の電流値が求められる。ステ
ップ11においては、PI演算手段(47)により、各相につ
いて、P(比例)およびI(積分)の演算が行われ、各
相の制御出力が求められる。ステップ12においては、P
WM駆動手段(48)により、各相の上記制御出力と各相の
デューティ補正手段(49)の出力つまり各相のオフセット
値との加算値に応じたパルス幅(デューティ)の出力す
なわちPWM制御信号の出力が行われる。そして、イグ
ニッションキーがオフになっているかどうかが調べられ
(ステップ13)、オフでなければ、ステップ5に戻っ
て、上記の動作が繰返される。ステップ13においてイグ
ニッションキーがオフになれば、処理が終了する。
First, when the ignition key of the vehicle is turned on, predetermined initialization (step 1) and initial diagnosis (step 2) are performed, the failsafe relay is turned on (step 3), and the motor (12) ) Is connected to the power supply. Then, the initial duty correction process is performed by the duty correction means (49) (step 4). Details of this process are shown in the flowchart of FIG. Figure 5
First, PWM output is performed to the motor drive circuit (41) so that the duty of each of the three phases becomes 50% (step 41). Next, each current detector (42u) ~ (4u
2w) output detects the current value of each phase (Step 4
2) It is checked whether the current values of all the phases are 0 (step 43). Then, if there is even one phase whose current value is not 0, the process proceeds to step 44, the offset value of the phase whose current direction is opposite to that of the other two phases is changed by a predetermined amount, and the process proceeds to step 42. Return. The offset value of each phase is for a duty of 50% and is set to 0 in the initial setting of step 1. In a three-phase AC motor, if the duty is 50% for all three phases,
All phases should have the same voltage, and no current should flow in each phase, but in reality, there is an offset at the zero point of each phase, so current flows in each phase. This current flows from a phase having a high voltage to a phase having a low voltage, and the direction of the current of any one of the three phases is opposite to the direction of the current of the remaining two phases. And step 43
At 44 and 44, the offset value of one phase whose current direction is opposite to that of the other two phases is changed until no current flows in each phase. When the current values of all the phases become 0 in step 43, the process proceeds to step 45, the offset value of each phase is stored, and the process of step 4 ends. At this time, the offset values are corrected so that the offset values of the three phases are around 0, that is, the duty of the three phases is around 50%.
This is stored as the initial offset value. As a result, the offset value of each phase when the total flow value of all phases becomes 0 is stored as the initial offset value. In FIG. 4, when the processing of step 4 is completed, the rotor angle is input from the rotational position sensor (35) (step 5), and the current value is input from each of the current detectors (42u) to (42w) (step 5). 6)
The steering torque is input from the torque sensor (7) (step 7), and the duty correction process during operation is performed by the duty correction means (49) (step 8). Details of this process are shown in the flowchart of FIG. In FIG. 6, first, the steering torque is the dead zone A in FIG.
It is checked whether or not it is in the zero region B (step 8).
1) If not in the zero area B, the process ends. FIG. 7 shows the relationship between the steering torque (input value) and the target current value (output value). As is clear from FIG. 7, in this motor control device (40), a constant dead zone A is provided for the steering torque, and when the steering torque is in this dead zone A, the target current value is 0.
I am trying to be. Further, in order to determine whether to update the offset value for the duty of 50% of each phase, which will be described later, a constant zero area B is set in the dead zone A, and when the steering torque is not in this zero area B, the offset is set. The process ends without updating the value. If the torque is in the zero region B in step 81, the process proceeds to step 82, the vehicle speed is detected by a vehicle speed sensor (not shown), and it is checked whether or not the vehicle speed is 0.
If not 0, the process ends. If the vehicle speed is 0 in step 82, the process proceeds to step 83, and PWM output is performed to the motor drive circuit (41) so that the duty of each of the three phases becomes 50% plus each offset value. Be seen. Note that initially, the initial offset value previously stored in step 4 is used, and from the second time onward, a new offset value updated in step 87 later is used. Next, each current detector (42u) ~ (42w)
The current value of each phase is detected from the output of (8), and it is checked whether the current value of all phases is 0 (step 85).
Then, if there is even one phase in which the current value is not 0, the process proceeds to step 86, and as in the case of step 44, the other 2
The offset value of the phase in which the directions of the current and the phase are opposite is changed by a predetermined amount, and the process returns to step 84. When the current values of all the phases become 0 in step 85, the process proceeds to step 87, the offset value of each phase is updated and stored, and the process of step 8 ends. Also in this case, the offset values of the three phases are 0
Is corrected, that is, the duty of the three phases is centered at 50%, and the offset value is corrected and updated as an offset value. As a result, the offset value of each phase when the total flow value of all phases becomes 0 is stored as a new offset value. In FIG. 4, when the process of step 8 is completed, calculation of the target current value (step 9), 3 of the target current value
Phase separation processing (step 10), PI calculation for each phase (step
11) and PWM output of each phase (step 12). In step 9, the target current value calculating means (45) obtains the target current value based on the relationship shown in FIG. In step 10, three-phase separation processing means
By (46), the current value of each phase corresponding to the rotor angle is obtained with respect to the target current value obtained in step 9. In step 11, the PI calculation means (47) calculates P (proportional) and I (integral) for each phase to obtain the control output of each phase. In step 12, P
The WM drive means (48) outputs a pulse width (duty) corresponding to the sum of the control output of each phase and the output of the duty correction means (49) of each phase, that is, the offset value of each phase, that is, a PWM control signal. Is output. Then, it is checked whether or not the ignition key is off (step 13), and if it is not off, the process returns to step 5 and the above operation is repeated. If the ignition key is turned off in step 13, the process ends.

【0033】[0033]

【発明の効果】この発明の電動パワーステアリング装置
によれば、上述のように、モータの各相のゼロ点のオフ
セットに対して随時デューティの補正を行っているた
め、温度変化や経時変化によるゼロ点のばらつきで発生
するトルクリップルおよび振動を抑制することができ、
さらに、3相ともにPWMオンの状態でデューティの補
正を行うため、スイッチング素子やモータコイルなどの
ばらつきによるゼロ点のオフセットも補正することがで
きる。
According to the electric power steering apparatus of the present invention, as described above, the duty is corrected as needed with respect to the offset of the zero point of each phase of the motor. It is possible to suppress torque ripples and vibrations that occur due to variations in points,
Further, since the duty is corrected in the PWM on state for all three phases, it is possible to correct the zero point offset due to variations in the switching element, the motor coil, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例を示す電動パワーステアリン
グ装置の機械的部分の一部切欠き背面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway rear view of a mechanical portion of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の主要部を拡大して示す一部切欠き背面図
である。
FIG. 2 is a partially cutaway rear view showing an enlarged main part of FIG.

【図3】電動パワーステアリング装置のモータ制御装置
の構成の1例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a configuration of a motor control device of the electric power steering device.

【図4】電動パワーステアリング装置のモータ制御装置
の処理の1例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing of a motor control device of the electric power steering device.

【図5】図4のフローチャート中の初期のデューティ補
正処理の1例を示すフローチャートである。
5 is a flowchart showing an example of an initial duty correction process in the flowchart of FIG.

【図6】図4のフローチャート中の作動中のデューティ
補正処理の1例を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of duty correction processing during operation in the flowchart of FIG.

【図7】操舵トルクとモータの目標電流値との関係を表
わすグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a steering torque and a target current value of a motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(7) トルクセンサ (12) ブラシレスモータ(3相交流モー
タ) (40) モータ制御装置 (41) モータ駆動回路 (42) 電流検出装置(電流検出手段) (43) PWM制御装置 (45) 目標電流値演算手段 (46) 3相分相処理手段 (47) PI演算手段 (48) PWM駆動手段 (49) デューティ補正手段
(7) Torque sensor (12) Brushless motor (3-phase AC motor) (40) Motor control device (41) Motor drive circuit (42) Current detection device (current detection means) (43) PWM control device (45) Target current Value calculation means (46) Three-phase phase separation processing means (47) PI calculation means (48) PWM drive means (49) Duty correction means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】トルクセンサによる検出トルクに応じた目
標電流値に基づき、3相交流モータをPWM駆動して、
操舵補助を行う電動パワーステアリング装置において、 上記モータの各相の電流値をそれぞれ検出する電流検出
手段、ならびに目標電流値の不感帯内で検出トルクが0
近傍の所定範囲内にある場合に各相をデューティ50%
で駆動したときに各相に流れる電流値の検出結果に基づ
いて各相のデューティを補正するデューティ補正手段を
備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装
置。
1. A three-phase AC motor is PWM-driven based on a target current value corresponding to a torque detected by a torque sensor,
In an electric power steering apparatus for assisting steering, current detection means for detecting a current value of each phase of the motor, and detection torque of 0 in a dead zone of a target current value.
50% duty for each phase when it is within the prescribed range in the vicinity
An electric power steering apparatus comprising: a duty correction unit that corrects a duty of each phase based on a detection result of a current value flowing in each phase when driven by.
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