JP2003231476A - Electric power steering device - Google Patents

Electric power steering device

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JP2003231476A
JP2003231476A JP2002065874A JP2002065874A JP2003231476A JP 2003231476 A JP2003231476 A JP 2003231476A JP 2002065874 A JP2002065874 A JP 2002065874A JP 2002065874 A JP2002065874 A JP 2002065874A JP 2003231476 A JP2003231476 A JP 2003231476A
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steering
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篤彦 米田
Masanori Takagi
雅則 高木
Yasuo Shimizu
康夫 清水
Takashi Kuribayashi
隆司 栗林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device providing smooth steering feeling by preventing output fluctuation of a brushless motor and fluctuation of steering assist force. <P>SOLUTION: The power steering device is provided with a steering torque detecting means for detecting steering wheel steering torque, a motor providing assist torque to a steering system, a motor rotational angle detecting means for detecting a rotational angle of the motor, a motor current detecting means for detecting current carried to the motor, and a motor control means for carrying out PWM drive control of the motor on the basis of at least signals outputted from the steering torque detecting means, the motor rotational angle detecting means and the motor, current detecting means. The motor is the brushless motor 101, the motor rotational angle detecting means includes a resolver 102, and either one of a PWM driving frequency controlling drive of the brushless motor 102 or an exciting frequency of the resolver is an integral multiple of the other. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動パワーステア
リング装置に関し、特に、自動車のステアリング装置に
おいて、モータの動力をステアリング系に付与して、運
転者の操舵力負担を軽減する電動パワーステアリング装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly, to an electric power steering apparatus for a vehicle steering apparatus, in which power of a motor is applied to a steering system to reduce a burden of a steering force on a driver. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】電動パワーステアリング装置は、ハンド
ル操舵トルクを検出する操舵トルク検出部および、車速
を検出する車速検出部等の出力する信号に基づき、モー
タ制御部により、モータを駆動制御し操舵力の軽減を行
っている。そのモータにブラシレスモータを用いた電動
パワーステアリング装置は知られているところである。
2. Description of the Related Art In an electric power steering system, a motor control unit drives and controls a motor based on signals output from a steering torque detection unit for detecting a steering torque of a steering wheel, a vehicle speed detection unit for detecting a vehicle speed, and the like. Is being reduced. An electric power steering device using a brushless motor for the motor is known.

【0003】ブラシレスモータを用いた電動パワーステ
アリング装置は、ブラシとコミテータ間の電圧降下によ
るモータ出力の低下や変動がないため、安定した操舵補
助力が得られる。また、モータの慣性モーメントが、ブ
ラシ付きモータと比較して小さいため、高速直進時やハ
ンドルの切り替えし時に良好な操舵フィーリングが得ら
れる。
An electric power steering system using a brushless motor does not cause a drop or fluctuation in the motor output due to a voltage drop between the brush and the commutator, so that a stable steering assist force can be obtained. Further, since the moment of inertia of the motor is smaller than that of the motor with a brush, a good steering feeling can be obtained when traveling straight at high speed or when switching the steering wheel.

【0004】しかしながら、モータにブラシレスモータ
を用いた場合には、ブラシとコミテータに代わり、モー
タの回転角に応じてモータ電流の通電量を制御すること
が必要となるため、モータの回転角を検出するモータ回
転角検出部および、モータ電流検出部を設け、モータ回
転角検出部およびモータ電流検出部の出力信号に基づい
て、ブラシレスモータをPWM駆動制御する。
However, when a brushless motor is used as the motor, it is necessary to control the energization amount of the motor current according to the rotation angle of the motor instead of the brush and the commutator, so that the rotation angle of the motor is detected. A motor rotation angle detector and a motor current detector are provided, and the brushless motor is PWM-controlled based on the output signals of the motor rotation angle detector and the motor current detector.

【0005】図5は、ブラシレスモータの回転を制御す
るためのモータ制御部を示すブロック構成図である。ブ
ラシレスモータ101には、ブラシレスモータ101の
回転角を検出するためのレゾルバ102が取り付けられ
ている。
FIG. 5 is a block diagram showing a motor controller for controlling the rotation of the brushless motor. A resolver 102 for detecting the rotation angle of the brushless motor 101 is attached to the brushless motor 101.

【0006】ブラシレスモータ101の回転角を制御す
るためのモータ制御部100は、位相補正部103、イ
ナーシャ補正部104およびダンパー補正部105を備
えている。
The motor control unit 100 for controlling the rotation angle of the brushless motor 101 includes a phase correction unit 103, an inertia correction unit 104 and a damper correction unit 105.

【0007】位相補正部103は、操舵トルク検出部1
06からの操舵トルク信号Tを車速検出部107からの
車速信号vに基づいて位相補正をして、補正操舵トルク
信号T’を目標電流設定部108に出力する。イナーシ
ャ補正部104は、操舵トルク検出部106からの操舵
トルク信号Tおよび車速検出部107からの車速信号v
と、回転角速度ωに対応する信号を微分処理部121d
で微分することにより得られた角加速度に対応する信号
からイナーシャ補正をするためのイナーシャ補正信号d
iを生成し、そのイナーシャ補正信号diを加算演算子
109に出力する。ダンパー補正部105は、操舵トル
ク検出部106からの操舵トルク信号Tおよび車速検出
部107からの車速信号vと回転角速度ωに対応する信
号からダンパー補正をするためのダンパー補正信号dd
を生成し、そのダンパー補正信号ddを減算演算子11
0に出力する。
The phase correction unit 103 includes a steering torque detection unit 1
The steering torque signal T from 06 is phase-corrected based on the vehicle speed signal v from the vehicle speed detection unit 107, and the corrected steering torque signal T ′ is output to the target current setting unit 108. The inertia correction unit 104 includes a steering torque signal T from the steering torque detection unit 106 and a vehicle speed signal v from the vehicle speed detection unit 107.
And a signal corresponding to the rotational angular velocity ω
An inertia correction signal d for performing inertia correction from a signal corresponding to the angular acceleration obtained by differentiating with
i is generated and the inertia correction signal di is output to the addition operator 109. The damper correction unit 105 is a damper correction signal dd for performing damper correction from the steering torque signal T from the steering torque detection unit 106, the vehicle speed signal v from the vehicle speed detection unit 107, and a signal corresponding to the rotational angular velocity ω.
Is generated and the damper correction signal dd is subtracted from the subtraction operator 11
Output to 0.

【0008】目標電流設定部108は、補正操舵トルク
信号T’と車速信号vに基づいて、2相目標電流Id
1,Iq1を計算し出力する。目標電流Id1,Iq1
は、ブラシレスモータ101の回転子上の永久磁石が作
り出す回転磁束と同期した回転座標系において、永久磁
石と同一方向のd軸およびこれに直交したq軸にそれぞ
れ対応するもので、これらの目標電流Id1,Iq1を
それぞれ「d軸目標電流」および「q軸目標電流」とい
う。
The target current setting unit 108 determines the two-phase target current Id based on the corrected steering torque signal T'and the vehicle speed signal v.
1, Iq1 is calculated and output. Target currents Id1 and Iq1
Correspond to the d-axis in the same direction as the permanent magnet and the q-axis orthogonal thereto in the rotating coordinate system synchronized with the rotating magnetic flux generated by the permanent magnet on the rotor of the brushless motor 101. Id1 and Iq1 are referred to as "d-axis target current" and "q-axis target current", respectively.

【0009】目標電流Id1,Iq1には、加算演算部
109において、イナーシャ補正信号diが加算され、
イナーシャ補正後目標電流Id2,Iq2が出力され
る。イナーシャ補正後目標電流Id2,Iq2は、減算
演算部110において、ダンパー補正信号ddで減算さ
れ、ダンパー補正後目標電流Id3,Iq3が出力され
る。このダンパー補正後目標電流Id3,Iq3をそれ
ぞれ「d軸最終目標電流Id*」,「q軸最終目標電流
Iq*」と呼ぶこととする。
The inertia correction signal di is added to the target currents Id1 and Iq1 in the addition calculation unit 109,
Target currents Id2 and Iq2 after inertia correction are output. The inertia corrected target currents Id2 and Iq2 are subtracted by the damper correction signal dd in the subtraction calculation unit 110, and the damper corrected target currents Id3 and Iq3 are output. The damper corrected target currents Id3 and Iq3 are referred to as "d-axis final target current Id * " and "q-axis final target current Iq * ", respectively.

【0010】それらのd軸およびq軸の最終目標電流I
*,Iq*は偏差演算部111において、d軸およびq
軸の最終目標電流Id*,Iq*からd軸およびq軸の検
出電流Id,Iqをそれぞれ減算することにより偏差D
Id,DIqを計算して、PI設定部112に出力す
る。
Final target currents I on the d-axis and the q-axis
d * and Iq * are the d-axis and q
The deviation D is obtained by subtracting the d-axis and q-axis detected currents Id and Iq from the final target currents Id * and Iq * of the axes, respectively.
Id and DIq are calculated and output to the PI setting unit 112.

【0011】PI設定部112は偏差DId,DIqを
用いた演算の実行により、d軸およびq軸の検出電流I
d,Iqがd軸およびq軸の最終目標電流に追従するよ
うにd軸およびq軸の目標電圧Vd,Vqをそれぞれ計
算する。d軸およびq軸の目標電圧Vd,Vqは、非干
渉化制御部113および演算部114により、d軸およ
びq軸の補正目標電圧Vd’,Vq’に補正されてdq
−3相変換手段115に出力される。
The PI setting unit 112 executes the calculation using the deviations DId and DIq to detect the detected current I of the d-axis and the q-axis.
The d-axis and q-axis target voltages Vd and Vq are calculated so that d and Iq follow the d-axis and q-axis final target currents, respectively. The d-axis and q-axis target voltages Vd and Vq are corrected to the d-axis and q-axis corrected target voltages Vd ′ and Vq ′ by the decoupling control unit 113 and the calculation unit 114, and dq.
It is output to the -3 phase conversion means 115.

【0012】上記において、図5では図示の便宜上1組
の加算演算部109と減算演算部110と偏差演算部1
11とPI設定部112と演算部114が示されている
が、実際上これらの回路要素の組は2つの目標電流Id
1,Id2のそれぞれについて個別に設けられる。
In the above description, in FIG. 5, for convenience of illustration, a pair of addition calculation unit 109, subtraction calculation unit 110, and deviation calculation unit 1 are provided.
11, the PI setting unit 112 and the calculation unit 114 are shown, but in practice, the set of these circuit elements has two target currents Id.
It is provided individually for each of 1 and Id2.

【0013】非干渉化制御部113は、d軸およびq軸
の検出電流Id,Iqおよび回転子の回転角速度ωに基
づいて、d軸およびq軸の目標電圧Vd,Vqのための
非干渉化制御補正値を計算する。
The decoupling control unit 113 decouples the d-axis and q-axis target voltages Vd and Vq based on the d-axis and q-axis detection currents Id and Iq and the rotor rotational angular velocity ω. Calculate the control correction value.

【0014】演算部114は、d軸およびq軸の目標電
圧Vd,Vqから非干渉化制御補正値をそれぞれ減算す
ることにより、d軸およびq軸の補正目標電圧Vd’,
Vq’を算出して、dq−3相変換手段115に出力す
る。
The calculation unit 114 subtracts the decoupling control correction values from the d-axis and q-axis target voltages Vd, Vq, respectively, to obtain the d-axis and q-axis corrected target voltages Vd ',
Vq ′ is calculated and output to the dq-3 phase conversion means 115.

【0015】dq−3相変換手段115は、d軸および
q軸の補正目標電圧Vd’,Vq’を3相目標電圧Vu
*,Vv*,Vw*に変換して、3相目標電圧Vu*,Vv
*,Vw*をモータ駆動部116に出力する。
The dq-3 phase conversion means 115 converts the d-axis and q-axis corrected target voltages Vd 'and Vq' into the three-phase target voltage Vu.
* , Vv * , Vw * are converted into three-phase target voltages Vu * , Vv
Outputs * and Vw * to the motor drive unit 116.

【0016】モータ駆動部116は、PWM電圧発生部
とインバータ回路を含む。モータ駆動部116は、モー
タ駆動部116の中の図示しないPWM電圧発生部によ
って3相目標電圧Vu*,Vv*,Vw*に対応したPW
M制御電圧信号UU,VU,WUを生成してモータ駆動
部116の中の図示しないインバータ回路に出力する。
インバータ回路は、PWM制御電圧信号UU,VU,W
Uに対応した3相の交流駆動電流Iu,Iv,Iwを発
生し、これらを3相の駆動電流路117を介してブラシ
レスモータ101にそれぞれ供給する。3相の交流駆動
電流Iu,Iv,IwはそれぞれブラシレスモータをP
WM駆動するための正弦波電流である。
The motor drive unit 116 includes a PWM voltage generator and an inverter circuit. The motor driving unit 116 uses a PWM voltage generating unit (not shown) in the motor driving unit 116 to generate a PW corresponding to the three-phase target voltages Vu * , Vv * , Vw *.
The M control voltage signals UU, VU, WU are generated and output to an inverter circuit (not shown) in the motor drive unit 116.
The inverter circuit includes PWM control voltage signals UU, VU, W
Three-phase AC drive currents Iu, Iv, and Iw corresponding to U are generated, and these are supplied to the brushless motor 101 via the three-phase drive current paths 117, respectively. The three-phase AC drive currents Iu, Iv, and Iw are respectively applied to the brushless motor P
It is a sine wave current for WM driving.

【0017】3相の駆動電流路117のうちの2つには
モータ電流検出部118,119が設けられ、各モータ
電流検出部118,119は、ブラシレスモータ101
に対し供給される3相の駆動電流Iu,Iv,Iwのう
ちの2つの駆動電流Iu,Iwを検出して3相−dq変
換部120に出力する。この3相−dq変換部120で
は、検出駆動電流Iu,Iwに基づいて残りの駆動電流
Ivも計算される。3相−dq変換部120は、これら
の3相検出駆動電流Iu,Iv,Iwを2相のd軸およ
びq軸の検出電流Id,Iqに変換する。
Motor current detectors 118 and 119 are provided on two of the three-phase drive current paths 117, and the motor current detectors 118 and 119 are connected to the brushless motor 101.
Of the three-phase drive currents Iu, Iv, and Iw supplied thereto, the two drive currents Iu and Iw are detected and output to the three-phase to dq converter 120. The three-phase to dq converter 120 also calculates the remaining drive current Iv based on the detected drive currents Iu and Iw. The 3-phase-dq conversion unit 120 converts these 3-phase detection drive currents Iu, Iv, Iw into 2-phase d-axis and q-axis detection currents Id, Iq.

【0018】レゾルバ102からの信号は、RD(レゾ
ルバデジタル)変換部121に連続的に供給されてい
る。RD変換部121は、ブラシレスモータ101にお
ける回転子の固定子に対する角度(回転角)θを計算し
て、計算された角度θに対応する信号をdq−3相変換
部115と3相−dq変換部120に供給する。また、
RD変換部121は、ブラシレスモータ101における
回転子の固定子に対する回転角速度ωを計算して、計算
された回転角速度ωに対応する信号をダンパー補正部1
05と微分処理部121dと非干渉化制御部113に供
給する。上記のレゾルバ102とRD変換部121によ
ってモータ回転角検出部102Aが形成される。
The signal from the resolver 102 is continuously supplied to the RD (resolver digital) converter 121. The RD conversion unit 121 calculates the angle (rotation angle) θ of the rotor of the brushless motor 101 with respect to the stator, and converts the signal corresponding to the calculated angle θ to the dq-3 phase conversion unit 115 and the 3-phase-dq conversion. It is supplied to the part 120. Also,
The RD conversion unit 121 calculates the rotational angular velocity ω of the rotor of the brushless motor 101 with respect to the stator, and outputs a signal corresponding to the calculated rotational angular velocity ω to the damper correction unit 1.
05, the differential processing unit 121d, and the decoupling control unit 113. The resolver 102 and the RD converter 121 form a motor rotation angle detector 102A.

【0019】上記構成のモータ制御部100は、図6で
示すように、各種センサおよびインバータ回路を除いて
電子回路ユニット内に収められており、マイクロコンピ
ュータ122により構成されている。そして、電子回路
ユニット内の各部は、プログラム処理により各機能が実
現されるようになっている。
As shown in FIG. 6, the motor control unit 100 having the above structure is housed in an electronic circuit unit except for various sensors and inverter circuits, and is composed of a microcomputer 122. Then, each unit in the electronic circuit unit is adapted to realize each function by program processing.

【0020】図6において、インターフェース回路12
3は、操舵トルク検出部106によって得られる操舵ト
ルク信号Tと車速検出部107からの車速信号vとエン
ジン回転検出部124からのエンジン回転信号rのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータを
備え、入力されたそれらのアナログ信号をデジタル信号
に変換してマイクロコンピュータ122に入力する。
In FIG. 6, the interface circuit 12
Reference numeral 3 denotes an A / D converter for converting an analog signal of the steering torque signal T obtained by the steering torque detection unit 106, the vehicle speed signal v from the vehicle speed detection unit 107, and the engine rotation signal r from the engine rotation detection unit 124 into a digital signal. And converts the input analog signals into digital signals and inputs them to the microcomputer 122.

【0021】インターフェース回路125は、モータ電
流検出部118,119によって検出される駆動電流I
u,Iwをデジタル信号に変換してマイクロコンピュー
タ122に入力する。インターフェース回路126は、
RDコンバータ127からの励磁電流をレゾルバ102
に送り、レゾルバ102からの出力信号をRDコンバー
タ127に送る。RDコンバータ127は、後に述べる
ように、レゾルバ102からの出力信号から角度信号を
出力し、マイクロコンピュータ122に送る。モータ駆
動部116は、プリドライブ回路128と、6つのパワ
ーFETを備えたインバータ回路からなる。
The interface circuit 125 has a drive current I detected by the motor current detectors 118 and 119.
u and Iw are converted into digital signals and input to the microcomputer 122. The interface circuit 126 is
The exciting current from the RD converter 127 is applied to the resolver 102.
The output signal from the resolver 102 is sent to the RD converter 127. As will be described later, the RD converter 127 outputs an angle signal from the output signal from the resolver 102 and sends it to the microcomputer 122. The motor drive unit 116 includes a predrive circuit 128 and an inverter circuit including six power FETs.

【0022】マイクロコンピュータ122には、水晶発
振子129とコンデンサ130,131が外付けで接続
されており、マイクロコンピュータ122では、水晶発
振子129の発振周波数が分周され、ブラシレスモータ
101を駆動するためのPWM信号の周波数(PWM周
波数)fPWMが生成される。
A crystal oscillator 129 and capacitors 130 and 131 are externally connected to the microcomputer 122. In the microcomputer 122, the oscillation frequency of the crystal oscillator 129 is divided to drive the brushless motor 101. The frequency of the PWM signal (PWM frequency) f PWM is generated.

【0023】RDコンバータ127には、水晶発振子1
32とコンデンサ133,134が接続されており、R
Dコンバータ127では、水晶発振子132の発振周波
数が分周され、VRレゾルバ102の励磁信号の周波数
(励磁周波数)fRESが生成される。
The RD converter 127 includes a crystal oscillator 1
32 and capacitors 133 and 134 are connected, and R
In the D converter 127, the oscillation frequency of the crystal oscillator 132 is divided, and the frequency (excitation frequency) f RES of the excitation signal of the VR resolver 102 is generated.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】滑らかな操舵フィーリ
ングを有する電動パワーステアリング装置を得るために
は、滑らかなブラシレスモータの出力が必要となる。こ
のため、上述したようにモータ回転検出部およびモータ
電流検出部の出力信号に基づき、モータ制御部にてブラ
シレスモータをベクトル制御し、正弦波電流をモータ電
流として通電することにより、トルク変動の小さい出力
を得ることが考えられる。
In order to obtain an electric power steering apparatus having a smooth steering feeling, a smooth brushless motor output is required. Therefore, as described above, based on the output signals of the motor rotation detection unit and the motor current detection unit, the motor control unit vector-controls the brushless motor, and the sinusoidal current is supplied as the motor current, so that the torque fluctuation is small. It is possible to obtain the output.

【0025】また、ブラシレスモータへの正弦波電流の
通電は、FET等のスイッチング素子および周辺回路に
よって構成された、モータ駆動部(インバータ)を介し
て行われる。そのようなスイッチング素子は、可聴範囲
外の周波数fPWMにて駆動され、ブラシレスモータ10
1に電力を供給する。
The sine-wave current is supplied to the brushless motor through a motor drive section (inverter) composed of switching elements such as FETs and peripheral circuits. Such a switching element is driven at a frequency f PWM outside the audible range,
1 to power.

【0026】さらに、ベクトル制御にはブラシレスモー
タの回転絶対角度が必要であるため、レゾルバ等のモー
タ回転角(その他、角速度、角加速度)検出部が用いら
れる。レゾルバはロータ鉄心のギャップ変化を検出する
ことにより、回転角を検出するものである。
Further, since the absolute angle of rotation of the brushless motor is required for vector control, a motor rotation angle (others, angular velocity, angular acceleration) detector such as a resolver is used. The resolver detects a rotation angle by detecting a gap change in the rotor core.

【0027】図7は、レゾルバの原理を示す模式図であ
る。回転子Rの付近に励磁側のコイルとしてコイルAが
あり、その反対側に互いに直角をなす2つの出力側のコ
イルとしてコイルB、Cがある。コイルAに流れる電流
による磁場がコイルB、Cの内部を通り、電流は時間的
に変化するのでファラデーの法則によりコイルB、Cに
誘導起電力が発生する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the principle of the resolver. In the vicinity of the rotor R, there is a coil A as a coil on the excitation side, and on the opposite side thereof are coils B and C as two coils on the output side forming a right angle with each other. Since the magnetic field generated by the current flowing through the coil A passes through the inside of the coils B and C and the current changes with time, induced electromotive force is generated in the coils B and C according to Faraday's law.

【0028】すなわち、励磁側の端子R1,R2に1相
励磁として、(1)式の角周波数ω Eの電圧を印加す
る。
That is, one phase is applied to the terminals R1 and R2 on the excitation side.
As excitation, the angular frequency ω in equation (1) EThe voltage of
It

【0029】[0029]

【数1】 [Equation 1]

【0030】それにより、回転子Rが角度θのとき、コ
イルBの端子S1,S3には、(2)式で表される電圧
が出力され、コイルCの端子S2,S4には、(3)式
で表される電圧が出力される。
As a result, when the rotor R is at the angle θ, the voltage represented by the equation (2) is output to the terminals S1 and S3 of the coil B, and the voltage (3) is output to the terminals S2 and S4 of the coil C. The voltage represented by the equation is output.

【0031】[0031]

【数2】 [Equation 2]

【0032】[0032]

【数3】 [Equation 3]

【0033】図8は、RDコンバータ127におけるR
D変換の原理を示す。RDコンバータ127において入
力された出力電圧ES1-S3は、演算部135により、内
部ROMの角度φの正弦sinφとの積を計算する。ま
た、演算部136により出力電圧ES2-S4と内部ROM
の角度φの余弦cosφとの積を計算する。演算部13
7により(4)式で表される差D1を求める。
FIG. 8 shows R in the RD converter 127.
The principle of D conversion is shown. The output voltage E S1-S3 input to the RD converter 127 is calculated by the operation unit 135 as the product of the sine sin φ of the angle φ of the internal ROM. In addition, the output voltage E S2-S4 and the internal ROM
Calculate the product of the angle φ of c and the cosine cos φ. Calculation unit 13
The difference D1 represented by the equation (4) is obtained from 7.

【0034】[0034]

【数4】 [Equation 4]

【0035】この差D1は、次の(5)式のように変形
される。
This difference D1 is transformed into the following equation (5).

【0036】[0036]

【数5】 [Equation 5]

【0037】この差D1の信号を同期検波部138にお
いて、励磁入力電圧と同期検波する。それにより、
(6)式で表される信号D2が出力される。
The signal of this difference D1 is synchronously detected with the excitation input voltage in the synchronous detection section 138. Thereby,
The signal D2 represented by the equation (6) is output.

【0038】[0038]

【数6】 [Equation 6]

【0039】この信号D2をVCO部139とカウンタ
140により、信号D2が常にゼロとなるようにφの値
を増減させ、角度θを出力する。
The VCO section 139 and the counter 140 increase / decrease the value of φ for the signal D2 so that the signal D2 is always zero, and output the angle θ.

【0040】このように、1相を(1)式で示す正弦波
にて励磁し、(2)式および(3)式で示す正弦波、余
弦波に変調された2相(正弦波、余弦波)出力を得る。
そして、この2相出力を上述のRD変換をすることによ
り角度出力を得る。ここで、励磁の駆動周波数f
RESは、おおむね10kHzである。
In this way, one phase is excited by the sine wave represented by the equation (1), and the two phases (sine wave, cosine wave) modulated into the sine wave and the cosine wave represented by the equations (2) and (3) Wave) output.
Then, an angle output is obtained by performing the RD conversion on the two-phase output. Here, the excitation drive frequency f
RES is approximately 10 kHz.

【0041】このとき、レゾルバ出力にPWM駆動によ
るスイッチングノイズが乗ってしまった場合、RDコン
バータ127の出力にPWM周波数fPWMと励磁周波数
RESの差の周波数f1=fPWM−fRES、もしくはそれ
ぞれの高次の周波数の差の周波数f2=nxfPWM−m
xfRES(n=1,2,・・・、m=1,2,・・)の
出力変動が生じ、その結果ブラシレスモータの出力にも
f1(Hz)もしくはf2(Hz)の出力変動が生じ
る。この出力変動は、図6に示す従来のモータ制御手段
においては、たとえ、PWM周波数fPWMと励磁周波数
RESを同じ周波数に取ったとしても、次の理由により
生じてしまう。
[0041] At this time, if you've switching noise ride by PWM driving the resolver output, the frequency f1 = f PWM -f RES difference PWM frequency f PWM and the exciting frequency f RES to the output of the RD converter 127, or respectively F2 = nxf PWM- m
xf RES (n = 1, 2, ..., M = 1, 2, ...) Output fluctuation occurs, and as a result, output of brushless motor also f1 (Hz) or f2 (Hz) output fluctuation. . In the conventional motor control means shown in FIG. 6, even if the PWM frequency f PWM and the excitation frequency f RES are set to the same frequency, this output fluctuation occurs for the following reason.

【0042】図6において、PWM信号の周波数fPWM
は、マイクロコンピュータ122での水晶発振子129
の発振周波数が分周され、生成される。また、励磁電圧
の周波数fRESは、RDコンバータ127での水晶発振
子132の発振周波数が分周され、生成される。このよ
うに、PWM周波数fPWMと励磁周波数fRESは、それぞ
れ、2つの異なる水晶発振回路から生成されるため、水
晶発振子のばらつきやコンデンサ130,131、コン
デンサ133,134などのばらつきにより、負荷容量
にばらつきが生じ、たとえ、周波数が安定な水晶発振で
あっても2つの異なる水晶発振回路から生成される信号
の周波数には差が生じる。そのため、PWM周波数f
PWMと励磁周波数fRESを全く同じにすることは困難であ
った。上記のことから、RDコンバータ127の出力に
変動が生じ、その結果、操舵補助力にも変動が生じるた
め、ステアリングハンドルの振動となり操舵フィーリン
グを阻害するという問題点がある。
In FIG. 6, the frequency f PWM of the PWM signal
Is a crystal oscillator 129 in the microcomputer 122.
The oscillation frequency of is divided and generated. Further, the frequency f RES of the excitation voltage is generated by dividing the oscillation frequency of the crystal oscillator 132 in the RD converter 127. As described above, since the PWM frequency f PWM and the excitation frequency f RES are respectively generated from two different crystal oscillation circuits, the load due to the variations of the crystal oscillator and the variations of the capacitors 130, 131, 133, 134, etc. Even if the crystal oscillation has a stable frequency, there is a difference in the frequencies of the signals generated from the two different crystal oscillation circuits. Therefore, the PWM frequency f
It was difficult to make the PWM and the excitation frequency f RES exactly the same. From the above, there is a problem that the output of the RD converter 127 fluctuates, and as a result, the steering assist force also fluctuates, resulting in vibration of the steering wheel and impairing the steering feeling.

【0043】本発明の目的は、上記問題を解決するた
め、ブラシ摩耗や回転子慣性モーメントによるフィーリ
ング低下のないブラシレスモータを用いた場合におい
て、ブラシレスモータの出力変動がなく、操舵補助力の
変動のない、滑らかな操舵フィーリングをする電動パワ
ーステアリング装置を提供することである。
In order to solve the above problems, an object of the present invention is to use a brushless motor that is free from feeling deterioration due to brush wear and rotor inertia moment, and there is no output variation of the brushless motor and variation of steering assist force. It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that has a smooth steering feeling without any noise.

【0044】[0044]

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成する
ために、次のように構成される。
In order to achieve the above object, the electric power steering apparatus according to the present invention is constructed as follows.

【0045】第1の電動パワーステアリング装置(請求
項1に対応)は、ハンドル操舵トルクを検出する操舵ト
ルク検出手段と、ステアリング系に補助トルクを付与す
るモータと、モータの回転角を検出するモータ回転角検
出手段と、モータに通電されるモータ電流を検出するモ
ータ電流検出手段と、少なくとも操舵トルク検出手段お
よびモータ回転角検出手段およびモータ電流検出手段の
出力する信号に基づきモータをPWM駆動制御するモー
タ制御手段とを備えた電動パワーステアリング装置であ
って、モータはブラシレスモータであるとともに、モー
タ回転角検出手段はレゾルバを含んで構成され、ブラシ
レスモータを駆動制御するPWM駆動周波数とレゾルバ
の励磁周波数のうちいずれか一方を他方の整数倍にする
ことで特徴づけられる。
A first electric power steering apparatus (corresponding to claim 1) is a steering torque detecting means for detecting a steering torque of a steering wheel, a motor for giving an auxiliary torque to a steering system, and a motor for detecting a rotation angle of the motor. The rotation angle detection means, the motor current detection means for detecting the motor current supplied to the motor, and the PWM drive control of the motor based on the signals output from at least the steering torque detection means, the motor rotation angle detection means, and the motor current detection means. An electric power steering apparatus including a motor control means, wherein the motor is a brushless motor, and the motor rotation angle detection means includes a resolver, and a PWM drive frequency for driving and controlling the brushless motor and an excitation frequency of the resolver. Characterized by making one of them an integer multiple of the other That.

【0046】第1の電動パワーステアリング装置によれ
ば、ブラシレスモータを駆動制御するPWM駆動周波数
PWMとレゾルバの励磁周波数fRESのうちいずれか一方
を他方の整数倍にするので、f1=fPWM−fRESまたは
f2=nxfPWM−mxfRES(n=1,2,・・,m=
1,2,・・)は0Hzあるいはf1またはf2がf
RESの整数倍となり、RD変換部からの出力の変動がな
くなるため、ブラシレスモータの出力変動が生じること
がなくなり、操舵補助力にも変動が生じることがなくな
り、滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。
According to the first electric power steering device
For example, the PWM drive frequency that drives and controls the brushless motor
fPWMAnd the excitation frequency f of the resolverRESOne of
Is an integral multiple of the other, so f1 = fPWM-FRESOr
f2 = nxfPWM-MxfRES(N = 1, 2, ..., M =
1, 2, ...) is 0 Hz or f1 or f2 is f
RESThe output from the RD converter is stable.
Output fluctuation of the brushless motor
And the steering assist force does not fluctuate.
Therefore, a smooth steering feeling can be obtained.

【0047】第2の電動パワーステアリング装置(請求
項2に対応)は、上記の構成において、好ましくはPW
M駆動とレゾルバ励磁を同一の発振子から生成され出力
される信号により行うことによって、ブラシレスモータ
を駆動制御するPWM駆動周波数とレゾルバの励磁周波
数のうちいずれか一方を他方の整数倍にすることで特徴
づけられる。
The second electric power steering apparatus (corresponding to claim 2) is preferably a PW in the above construction.
By performing M drive and resolver excitation with a signal generated and output from the same oscillator, one of the PWM drive frequency for drive control of the brushless motor and the resolver excitation frequency is made an integral multiple of the other. Characterized.

【0048】第2の電動パワーステアリング装置によれ
ば、ブラシレスモータを駆動制御するPWM駆動周波数
PWMとレゾルバの励磁周波数fRESを同一の発振子の出
力により生成し、fPWMとfRESのうちいずれか一方を他
方の整数倍としたので、f1=fPWM−fRESまたはf2
=nxfPWM−mxfRES(n=1,2,・・,m=1,
2,・・)は確実に0Hzあるいはf1またはf2がf
RESの整数倍となり、RD変換部からの出力の変動がな
くなるため、ブラシレスモータの出力変動が生じること
がなくなり、操舵補助力にも変動が生じることがなくな
り、滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。
According to the second electric power steering device, the PWM drive frequency f PWM for controlling the drive of the brushless motor and the exciting frequency f RES of the resolver are generated by the output of the same oscillator, and f PWM and f RES are combined . Since one of them is an integral multiple of the other, f1 = f PWM −f RES or f2
= Nxf PWM- mxf RES (n = 1, 2, ..., M = 1,
2, ...) is certainly 0 Hz or f1 or f2 is f
Since it becomes an integral multiple of RES and the output of the RD converter does not fluctuate, the output of the brushless motor does not fluctuate, the steering assist force does not fluctuate, and a smooth steering feeling can be obtained. it can.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0050】図1は、本発明に係る電動パワーステアリ
ング装置の全体構成図であり、左端部および右端部を断
面して表したものである。この図は、電動パワーステア
リング装置10のラック軸11を、車幅方向(図左右方
向)に延びるハウジング12に軸方向へスライド可能に
収容したことを示す。その構成要素である13は、ギヤ
ボックス、14は操舵トルク検出部、15はモータ制御
部、16はモータであるブラシレスモータである。ラッ
ク軸11は、ハウジング12から突出した長手方向両端
にボールジョイント17をねじ結合し、これらのボール
ジョイント17に左右のタイロッド18を連結した軸で
ある。ハウジング12は、図示せぬ車体に取り付けるた
めのブラケット19を備えるとともに、長手方向両端部
にストッパ20を取り付けたものである。また、80は
イグニションスイッチであり、81はバッテリであり、
82はACGである。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention, showing a left end portion and a right end portion in cross section. This drawing shows that the rack shaft 11 of the electric power steering device 10 is accommodated in a housing 12 extending in the vehicle width direction (left and right direction in the drawing) slidably in the axial direction. Reference numeral 13 is a gear box, 14 is a steering torque detector, 15 is a motor controller, and 16 is a brushless motor which is a motor. The rack shaft 11 is a shaft in which ball joints 17 are threadedly connected to both ends in the longitudinal direction protruding from the housing 12, and left and right tie rods 18 are connected to these ball joints 17. The housing 12 is provided with brackets 19 for attaching to a vehicle body (not shown), and stoppers 20 attached to both ends in the longitudinal direction. Further, 80 is an ignition switch, 81 is a battery,
82 is ACG.

【0051】ラック軸11が右へ所定量だけスライドす
ると、左のボールジョイント17の当接端面(ラックエ
ンド)21がストッパ20に当たる。ラック軸11が左
へ所定量だけスライドすると、右のボールジョイント1
7の当接端面(ラックエンド)21がストッパ20に当
たる。このようにしてラック軸11の移動量を規制する
ことで、図示せぬ左右の操舵輪の最大操舵角を制限する
ことができる。すなわち、ラック軸11が移動終端まで
移動したときに、左右の操舵輪の操舵角は最大になる。
図中、22はダストシール用ブーツである。
When the rack shaft 11 slides to the right by a predetermined amount, the contact end surface (rack end) 21 of the left ball joint 17 contacts the stopper 20. When the rack shaft 11 slides to the left by a predetermined amount, the right ball joint 1
The abutting end surface (rack end) 21 of 7 contacts the stopper 20. By limiting the movement amount of the rack shaft 11 in this manner, the maximum steering angle of the left and right steered wheels (not shown) can be limited. That is, when the rack shaft 11 moves to the end of movement, the steering angles of the left and right steered wheels become maximum.
In the figure, 22 is a dust seal boot.

【0052】図2は、図1の4−4線断面図であり、電
動パワーステアリング装置10の縦断面構造を示す。電
動パワーステアリング装置10は、入力軸23、ラック
アンドピニオン機構24、操舵トルクセンサ25、トル
クリミッタ、歯車式減速機構26をハウジング12に収
納し、このハウジング12の上部開口をリッド27で塞
いだものである。操舵トルクセンサ25は、ハウジング
12またはリッド27に取り付けたものである。
FIG. 2 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 1 and shows a vertical sectional structure of the electric power steering apparatus 10. The electric power steering apparatus 10 has an input shaft 23, a rack and pinion mechanism 24, a steering torque sensor 25, a torque limiter, and a gear type speed reduction mechanism 26 housed in a housing 12, and an upper opening of the housing 12 is covered with a lid 27. Is. The steering torque sensor 25 is attached to the housing 12 or the lid 27.

【0053】ハウジング12は、入力軸23の下端部お
よび長手中央部を、上下2個の軸受け28,29を介し
て回転可能に支持することで、縦置きにセットしたもの
であり、ラックガイド30を備える。31はリッド取り
付けボルト、32は止め輪である。
The housing 12 is set in a vertical position by rotatably supporting the lower end portion and the longitudinal center portion of the input shaft 23 via two upper and lower bearings 28 and 29, and a rack guide 30. Equipped with. Reference numeral 31 is a lid mounting bolt, and 32 is a retaining ring.

【0054】ピニオン33並びにラック34は鋳造品
(転造品を含む)等の塑性加工品であることを特徴とす
る。具体的には、入力軸23は、下部にピニオン33を
一体に形成し、さらに下端部にねじ部35を形成すると
ともに、上端部をリッド27から外方へ突出したピニオ
ン軸である。ラック34は、ラック軸11に一体に形成
したものである。ねじ部35にナット36をねじ込むこ
とで、入力軸23の長手方向(軸方向)の移動を規制す
ることができる。37は袋ナット、38はオイルシー
ル、39はスペーサである。
The pinion 33 and the rack 34 are characterized by being plastically worked products such as cast products (including rolled products). Specifically, the input shaft 23 is a pinion shaft having a pinion 33 integrally formed in the lower portion, a screw portion 35 formed in the lower end portion, and an upper end portion protruding outward from the lid 27. The rack 34 is formed integrally with the rack shaft 11. By screwing the nut 36 into the screw portion 35, the movement of the input shaft 23 in the longitudinal direction (axial direction) can be restricted. 37 is a cap nut, 38 is an oil seal, and 39 is a spacer.

【0055】ラックガイド30は、ラック34と反対側
からラック軸11に当てるガイド部40と、このガイド
部40を圧縮ばね(調整ばね)41を介して押す調整ボ
ルト42とからなる。このようなラックガイド30によ
れば、ハウジング12にねじ込んだ調整ボルト42に
て、圧縮ばね41を介してガイド部40を適切な押圧力
で押すことで、ガイド部40でラック34に予圧を与え
て、ラック34をピニオン33に押し付けることができ
る。43はラック軸11の背面を滑らせる当て部材、4
4はロックナットである。
The rack guide 30 is composed of a guide portion 40 that contacts the rack shaft 11 from the side opposite to the rack 34, and an adjusting bolt 42 that pushes the guide portion 40 via a compression spring (adjusting spring) 41. According to such a rack guide 30, the adjusting bolt 42 screwed into the housing 12 pushes the guide portion 40 with an appropriate pressing force via the compression spring 41, so that the guide portion 40 applies a preload to the rack 34. Then, the rack 34 can be pressed against the pinion 33. 43 is a pad member for sliding the back surface of the rack shaft 11, 4
4 is a lock nut.

【0056】図3は、図2の5−5線断面図であり、入
力軸23と電動機16とトルクリミッタ45と歯車式減
速機構26との関係を示す。電動機16は、出力軸46
を横向きにしてハウジング12に取り付け、ハウジング
12内に出力軸46を延ばしたものである。
FIG. 3 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 2, showing the relationship between the input shaft 23, the electric motor 16, the torque limiter 45, and the gear type speed reducing mechanism 26. The electric motor 16 has an output shaft 46.
Is horizontally mounted on the housing 12, and the output shaft 46 is extended in the housing 12.

【0057】歯車式減速機構26は、電動機16で発生
した補助トルクを入力軸23に伝達するトルク伝達手段
であって、駆動ギヤと従動ギヤの組み合わせ構造であ
る、ウォームギヤ機構からなる。詳しくは、歯車式減速
機構26は、電動機16の出力軸46にトルクリミッタ
45を介して連結した伝動軸47と、伝動軸47に形成
したウォーム48と、ウォーム48に噛み合うと共に入
力軸23に結合したウォームホイール49とからなる。
電動機16の補助トルクを、入力軸23を介してラック
・ピニオン機構に伝達することができる。
The gear type speed reduction mechanism 26 is a torque transmission means for transmitting the auxiliary torque generated by the electric motor 16 to the input shaft 23, and is composed of a worm gear mechanism having a combined structure of a drive gear and a driven gear. Specifically, the gear type speed reduction mechanism 26 is coupled to the output shaft 46 of the electric motor 16 via the torque limiter 45, a worm 48 formed on the transmission shaft 47, and meshes with the worm 48 and is coupled to the input shaft 23. And a worm wheel 49.
The auxiliary torque of the electric motor 16 can be transmitted to the rack and pinion mechanism via the input shaft 23.

【0058】伝動軸47は、出力軸46と同心上に配置
し、2個の軸受け50,51を介してハウジング12に
て回転可能に支持した軸である。ハウジング12は、出
力軸46に近い位置にある第1軸受け50を軸方向移動
不能に取り付け、出力軸46から遠い位置にある第2軸
受け51を軸方向移動可能に嵌合したものである。さら
には、第2軸受け51の外輪の端面を、板ばね52を介
して調整ボルト53で出力軸46側に押している。調整
ボルト53と薄板円盤状の板ばね52の押圧力にて、第
1、第2軸受け50,51に予圧を与えることで、伝動
軸47の軸方向の遊びがないように調整する、すなわ
ち、ガタ取りすることができる。しかも、ウォーム48
の軸方向変位を調整して、ウォーム48とウォームホイ
ール49の噛み合いを適切ね摩擦を保ちつつガタがない
ように調整することができる。また、板ばね52の弾力
性により、伝動軸47の軸方向の熱膨張等を吸収するこ
とができる。54はロックナット、55は止め輪であ
る。
The transmission shaft 47 is arranged concentrically with the output shaft 46 and is rotatably supported by the housing 12 via two bearings 50 and 51. The housing 12 is such that a first bearing 50 located near the output shaft 46 is attached so as to be immovable in the axial direction, and a second bearing 51 located far from the output shaft 46 is fitted so as to be movable in the axial direction. Further, the end surface of the outer ring of the second bearing 51 is pushed toward the output shaft 46 side by the adjusting bolt 53 via the leaf spring 52. By applying a preload to the first and second bearings 50 and 51 by the pressing force of the adjusting bolt 53 and the thin plate-shaped leaf spring 52, the transmission shaft 47 is adjusted so that there is no play in the axial direction, that is, You can remove the backlash. Moreover, the worm 48
The axial displacement of the worm 48 can be adjusted so that the engagement between the worm 48 and the worm wheel 49 can be adjusted appropriately so that there is no backlash while maintaining friction. Further, due to the elasticity of the leaf spring 52, thermal expansion of the transmission shaft 47 in the axial direction can be absorbed. 54 is a lock nut, and 55 is a retaining ring.

【0059】図2,3において、ギヤボックス13の入
力軸23は軸受け28,29により回転自在に支持さ
れ、図示しないハンドル、自在継ぎ手、コラム軸などを
介して回転自在に連結される。ハンドルからの入力軸2
3の回転は、ピニオンギヤ24とラックギヤ34を介し
てラック軸11の軸方向変位に変換し、この軸方向変位
によりタイロッド18を介して図示されない前輪を揺動
して車両の舵取りを行う。
2 and 3, the input shaft 23 of the gear box 13 is rotatably supported by bearings 28 and 29, and is rotatably connected via a handle, a universal joint, a column shaft and the like (not shown). Input shaft 2 from the handle
The rotation of No. 3 is converted into an axial displacement of the rack shaft 11 via the pinion gear 24 and the rack gear 34, and the axial displacement causes the front wheel (not shown) to swing via the tie rods 18 to steer the vehicle.

【0060】入力軸23のピニオンギヤ24の上方にウ
ォームホイール49が固定されている。このウォームホ
イール49は、図3に示すように軸受け50,51によ
り回転自在に支持されるウォームギヤ48が噛み合わさ
れる。
A worm wheel 49 is fixed above the pinion gear 24 of the input shaft 23. The worm wheel 49 is meshed with a worm gear 48 which is rotatably supported by bearings 50 and 51 as shown in FIG.

【0061】入力軸23の内周にはセレーション56が
設けられ、このセレーション56にブラシレスモータ1
6の出力軸46の外周面に設けられたセレーション57
が勘合し、ブラシレスモータ16の出力がクラッチ58
を介してウォームギヤに伝達される。
A serration 56 is provided on the inner circumference of the input shaft 23, and the serration 56 is provided on the serration 56.
Serration 57 provided on the outer peripheral surface of the output shaft 46 of No. 6
, The output of the brushless motor 16 becomes the clutch 58.
Is transmitted to the worm gear via.

【0062】前述のモータ制御部15は、基本的には、
図5,6において説明したものと同様であり、図4で示
すように、1チップマイコンおよび周辺回路、プリドラ
イブ回路、FETブリッジ、電流センサ、リレー、RD
コンバータ等により構成される。図4において、従来の
モータ制御部で説明した要素と同一要素には同一符号を
付している。各種センサおよびインバータ回路を除いて
電子回路ユニット内に収められており、マイクロコンピ
ュータ122により構成されている。そして、電子回路
ユニット内の各部は、プログラム処理により各機能が実
現されるようになっている。また、従来は、モータ制御
部においてマイクロコンピュータ122に接続した水晶
発振子129と、RDコンバータ127に接続した水晶
発振子132の2つの水晶発振子を用いていたが、本実
施形態においては、1つの水晶発振子をマイクロコンピ
ュータ122とRDコンバータ127の両方に接続して
いる。
The motor control unit 15 described above basically
This is the same as that described in FIGS. 5 and 6, and as shown in FIG. 4, a one-chip microcomputer and peripheral circuits, a predrive circuit, an FET bridge, a current sensor, a relay, and an RD.
It is composed of a converter and the like. In FIG. 4, the same elements as those described in the conventional motor control unit are designated by the same reference numerals. It is housed in an electronic circuit unit except for various sensors and an inverter circuit, and is configured by a microcomputer 122. Then, each unit in the electronic circuit unit is adapted to realize each function by program processing. Further, conventionally, two crystal oscillators, a crystal oscillator 129 connected to the microcomputer 122 and a crystal oscillator 132 connected to the RD converter 127, have been used in the motor control unit, but in the present embodiment, 1 crystal oscillator is used. One crystal oscillator is connected to both the microcomputer 122 and the RD converter 127.

【0063】図4において、インターフェース回路12
3は、操舵トルク検出部106によって得られる操舵ト
ルク信号Tと車速検出部107からの車速信号vとエン
ジン回転検出部124からのエンジン回転信号rのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータを
備え、入力されたそれらのアナログ信号をデジタル信号
に変換してマイクロコンピュータ122に入力する。
In FIG. 4, the interface circuit 12
Reference numeral 3 denotes an A / D converter for converting an analog signal of the steering torque signal T obtained by the steering torque detection unit 106, the vehicle speed signal v from the vehicle speed detection unit 107, and the engine rotation signal r from the engine rotation detection unit 124 into a digital signal. And converts the input analog signals into digital signals and inputs them to the microcomputer 122.

【0064】インターフェース回路125は、モータ電
流検出部118,119によって検出される励磁電流I
u,Iwをデジタル信号に変換してマイクロコンピュー
タ122に入力する。インターフェース回路126は、
RDコンバータ127からの励磁電流をレゾルバ102
に送り、レゾルバ102からの出力信号をRDコンバー
タ127に送る。RDコンバータ127は、後に述べる
ように、レゾルバ102からの出力信号から角度信号を
出力し、マイクロコンピュータ122に送る。モータ駆
動部116は、プリドライブ回路128と、6つのパワ
ーFETを備えたインバータ回路からなる。
The interface circuit 125 has an exciting current I detected by the motor current detectors 118 and 119.
u and Iw are converted into digital signals and input to the microcomputer 122. The interface circuit 126 is
The exciting current from the RD converter 127 is applied to the resolver 102.
The output signal from the resolver 102 is sent to the RD converter 127. As will be described later, the RD converter 127 outputs an angle signal from the output signal from the resolver 102 and sends it to the microcomputer 122. The motor drive unit 116 includes a predrive circuit 128 and an inverter circuit including six power FETs.

【0065】マイクロコンピュータ122には、水晶発
振子70とコンデンサ71,72が外付けで接続されて
おり、マイクロコンピュータ122では、水晶発振子7
0の発振周波数が分周され、ブラシレスモータ101を
駆動するためのPWM信号の周波数(PWM周波数)f
PWMが生成される。
A crystal oscillator 70 and capacitors 71 and 72 are externally connected to the microcomputer 122. In the microcomputer 122, the crystal oscillator 7 is connected.
The oscillation frequency of 0 is divided, and the frequency of the PWM signal for driving the brushless motor 101 (PWM frequency) f
PWM is generated.

【0066】水晶発振子70とコンデンサ71,72
は、マイクロコンピュータ122と並列にRDコンバー
タ127にも接続されている。RDコンバータ127で
は、水晶発振子70の発振周波数が分周され、VRレゾ
ルバ102の励磁信号の周波数(励磁周波数)fRES
生成される。
Crystal oscillator 70 and capacitors 71 and 72
Is also connected to the RD converter 127 in parallel with the microcomputer 122. In the RD converter 127, the oscillation frequency of the crystal oscillator 70 is divided, and the frequency (excitation frequency) f RES of the excitation signal of the VR resolver 102 is generated.

【0067】次に本実施形態の作用について説明する。
ハンドルの操舵トルクを、操舵トルク検出部106によ
り検出し、操舵トルク検出部106の出力する操舵トル
ク信号が、モータ制御部1に出力される。モータ制御部
1においては、操舵トルク検出部106の出力する操舵
トルク信号および車速等に基づき、モータ通電目標電流
(d軸およびq軸の最終目標電流Id*,Iq*)が演算
される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The steering torque of the steering wheel is detected by the steering torque detection unit 106, and the steering torque signal output from the steering torque detection unit 106 is output to the motor control unit 1. In the motor control unit 1, the motor energization target currents (d-axis and q-axis final target currents Id * , Iq * ) are calculated based on the steering torque signal output from the steering torque detection unit 106, the vehicle speed, and the like.

【0068】モータ通電目標電流とモータ電流検出部1
18,119が発生するモータ電流(駆動電流Iu,I
w)およびモータ回転角検出部が発生するモータ回転角
信号に基づきブラシレスモータ101を駆動するPWM
デューティー比が演算され、モータ駆動部116内のプ
リドライブ回路128、FETブリッジを介してブラシ
レスモータ101の巻線に正弦波電流(駆動電流Iu,
Iv,Iw)を通電しベクトル制御を行う。モータ回転
角検出部118,119はVRレゾルバ102およびR
Dコンバータ127とその周辺回路により構成されてい
る。
Motor energization target current and motor current detector 1
18, 119 generate motor currents (driving currents Iu, I
w) and PWM for driving the brushless motor 101 based on the motor rotation angle signal generated by the motor rotation angle detection unit
The duty ratio is calculated, and a sine wave current (driving current Iu, driving current Iu, to the winding of the brushless motor 101 via the pre-drive circuit 128 and the FET bridge in the motor driving unit 116.
Iv, Iw) is energized to perform vector control. The motor rotation angle detectors 118 and 119 are provided for the VR resolver 102 and R, respectively.
It is composed of a D converter 127 and its peripheral circuits.

【0069】ブラシレスモータ101を駆動するPWM
周波数は可聴範囲外の周波数であり、マイクロコンピュ
ータ122に接続された水晶発振子70の発振周波数を
マイクロコンピュータ122内にて分周し生成される。
また、この水晶発振子70はマイクロコンピュータ12
2と並列にモータ回転角検出部の一要素であるRDコン
バータ127にも接続されており、VRレゾルバ102
の励磁周波数は水晶発振子70の発振周波数をRDコン
バータ127内にて分周し生成される。
PWM for driving the brushless motor 101
The frequency is out of the audible range, and is generated by dividing the oscillation frequency of the crystal oscillator 70 connected to the microcomputer 122 in the microcomputer 122.
The crystal oscillator 70 is used in the microcomputer 12
The VR resolver 102 is also connected to the RD converter 127, which is an element of the motor rotation angle detection unit, in parallel with the VR resolver 102.
The excitation frequency is generated by dividing the oscillation frequency of the crystal oscillator 70 in the RD converter 127.

【0070】ここでPWM周波数fPWMは20kHz、
レゾルバ励磁周波数fRESは10kHzであるが、これ
らの周波数は、同一の水晶発振回路から生成されるた
め、PWM周波数fPWMは、正確に励磁周波数fRESの整
数倍となっている。そのため、差の周波数f1=fPWM
−fRESは、正確に10Hzとなり、励磁周波数fRES
一致する。また、高次の周波数の差の周波数f2=nx
PWM−mxfRES(n=1,2・・,m=1,2,・
・)は0Hzまたは励磁周波数fRESと一致あるいは整
数倍となる。それゆえ、図8で示したRD変換のときの
同期検波部138における同期検波後の出力sin(θ
−φ)に変動が生ぜず、RDコンバータによる出力に差
の周波数f1あるいはf2の変動は現れない。その結
果、ブラシレスモータの出力変動が発生することはな
い。従って、操舵補助力が低周波の変動を伴うことがな
い、滑らかな操舵フィーリングを有する電動パワーステ
アリング装置を得ることができる。
Here, the PWM frequency f PWM is 20 kHz,
The resolver excitation frequency f RES is 10 kHz, but since these frequencies are generated from the same crystal oscillation circuit, the PWM frequency f PWM is exactly an integral multiple of the excitation frequency f RES . Therefore, the difference frequency f1 = f PWM
-F RES is exactly 10 Hz, which matches the excitation frequency f RES . In addition, the frequency difference f2 = nx
f PWM −mxf RES (n = 1,2, ..., m = 1,2 ,.
・) Is equal to 0 Hz or the excitation frequency f RES or becomes an integral multiple. Therefore, the output sin (θ) after the synchronous detection in the synchronous detection unit 138 at the time of the RD conversion shown in FIG.
-Φ) does not fluctuate, and the difference frequency f1 or f2 does not fluctuate in the output from the RD converter. As a result, the output fluctuation of the brushless motor does not occur. Therefore, it is possible to obtain the electric power steering apparatus having a smooth steering feeling in which the steering assist force does not change at low frequencies.

【0071】なお、本実施形態においては、1つの水晶
発振子をマイクロコンピュータおよびRDコンバータに
並列に接続し、クロック周波数を共通にすることによ
り、PWM周波数をレゾルバ励磁周波数の整数倍とする
ようにしたが、水晶発振子をマイクロコンピュータに接
続しクロック周波数信号をマイクロコンピュータよりR
Dコンバータに送ることにより、PWM周波数をレゾル
バ励磁周波数の整数倍にさせてもよく、逆に水晶発振子
をRDコンバータに接続し、クロック周波数信号をRD
コンバータよりマイクロコンピュータに送ることにより
PWM周波数をレゾルバ励磁周波数の整数倍にするよう
にしてもよい。
In the present embodiment, one crystal oscillator is connected in parallel to the microcomputer and the RD converter and the clock frequency is made common so that the PWM frequency becomes an integral multiple of the resolver excitation frequency. However, the crystal oscillator is connected to the microcomputer and the clock frequency signal is output from the microcomputer.
The PWM frequency may be set to an integral multiple of the resolver excitation frequency by sending it to the D converter. Conversely, the crystal oscillator is connected to the RD converter and the clock frequency signal is supplied to the RD converter.
The PWM frequency may be an integral multiple of the resolver excitation frequency by sending it from the converter to the microcomputer.

【0072】[0072]

【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。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.

【0073】ブラシレスモータを駆動制御するPWM駆
動周波数fPWMとレゾルバの励磁周波数fRESのうちいず
れか一方を他方の整数倍にしたので、f1=fPWM−f
RESまたはf2=nxfPWM−mxfRESは0Hzあるい
は励磁周波数fRESと一致あるいは整数倍となり、ブラ
シレスモータの出力変動が生じることが無くなり、操舵
補助力にも変動が生じることがなくなり、滑らかな操舵
フィーリングを得ることができる。
Since either one of the PWM drive frequency f PWM for controlling the drive of the brushless motor and the excitation frequency f RES of the resolver is set to an integral multiple of the other, f1 = f PWM -f
RES or f2 = nxf PWM- mxf RES becomes 0 Hz or becomes the excitation frequency f RES or becomes an integral multiple, the output of the brushless motor does not fluctuate, the steering assist force does not fluctuate, and a smooth steering feel is obtained. You can get the ring.

【0074】ブラシレスモータを駆動制御するPWM駆
動周波数fPWMとレゾルバの励磁周波数fRESを同一の発
振子の出力により生成し、PWM駆動周波数fPWMとレ
ゾルバの励磁周波数fRESのうちいずれか一方を他方の
整数倍にしたので、f1またはf2は確実に0Hzある
いは励磁周波数fRESと一致あるいは整数倍となり、ブ
ラシレスモータの出力変動が生じることがなくなり、操
舵補助力にも変動が生じることがなくなり、滑らかな操
舵フィーリングを得ることができる。
The PWM drive frequency f PWM for controlling the drive of the brushless motor and the excitation frequency f RES of the resolver are generated by the output of the same oscillator, and either one of the PWM drive frequency f PWM and the excitation frequency f RES of the resolver is generated. Since it is an integral multiple of the other, f1 or f2 surely becomes 0 Hz or the excitation frequency f RES or becomes an integral multiple, and the output fluctuation of the brushless motor does not occur and the steering assist force also does not fluctuate. It is possible to obtain a smooth steering feeling.

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

【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の全
体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering device according to the present invention.

【図2】図1の4−4線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG.

【図3】図2の5−5線断面図である。3 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG.

【図4】本発明に係る電動パワーステアリング装置の電
動機制御手段を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing electric motor control means of the electric power steering apparatus according to the present invention.

【図5】従来の電動パワーステアリング装置の電動機制
御手段を示すブロック構成図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a motor control means of a conventional electric power steering device.

【図6】従来の電動パワーステアリング装置の電動機制
御手段を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an electric motor control means of a conventional electric power steering device.

【図7】レゾルバの原理を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing the principle of a resolver.

【図8】RDコンバータにおけるRD変換の原理を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing the principle of RD conversion in the RD converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電動パワーステアリング装置 13 ギヤボックス 14 操舵トルク検出部 15 モータ制御部 16 ブラシレスモータ 70 水晶発振子 71 コンデンサ 72 コンデンサ 102 レゾルバ 122 マイクロコンピュータ 123 インターフェース回路 124 インターフェース回路 125 インターフェース回路 126 RDコンバータ 10 Electric power steering system 13 gearbox 14 Steering torque detector 15 Motor control unit 16 brushless motor 70 Crystal oscillator 71 Capacitor 72 Capacitor 102 resolver 122 Microcomputer 123 Interface circuit 124 Interface circuit 125 interface circuit 126 RD converter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 康夫 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 栗林 隆司 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 3D033 CA03 CA13 CA16 CA19 CA20 CA21 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA10 DB20 DC12 DC20 EB01 EC01 EC10 GG04 SS02 TT15 TT20 UA05 XA02 XA12 XA13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yasuo Shimizu             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Takashi Kuribayashi             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory F-term (reference) 3D033 CA03 CA13 CA16 CA19 CA20                       CA21                 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 DA10                       DB20 DC12 DC20 EB01 EC01                       EC10 GG04 SS02 TT15 TT20                       UA05 XA02 XA12 XA13

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハンドル操舵トルクを検出する操舵トル
ク検出手段と、ステアリング系に補助トルクを付与する
モータと、前記モータの回転角を検出するモータ回転角
検出手段と、前記モータに通電されるモータ電流を検出
するモータ電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク
検出手段および前記モータ回転角検出手段および前記モ
ータ電流検出手段の出力する信号に基づき前記モータを
PWM駆動制御するモータ制御手段とを備えた電動パワ
ーステアリング装置であって、 前記モータはブラシレスモータであるとともに、前記モ
ータ回転角検出手段はレゾルバを含んで構成され、 前記ブラシレスモータを駆動制御する前記PWM駆動周
波数と前記レゾルバの励磁周波数のうちいずれか一方を
他方の整数倍にすることを特徴とする電動パワーステア
リング装置。
1. A steering torque detecting means for detecting a steering torque of a steering wheel, a motor for applying an auxiliary torque to a steering system, a motor rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the motor, and a motor energized by the motor. An electric motor equipped with a motor current detecting means for detecting a current and at least a motor controlling means for performing PWM drive control of the motor based on signals output from the steering torque detecting means, the motor rotation angle detecting means and the motor current detecting means. In the power steering device, the motor is a brushless motor, and the motor rotation angle detection means includes a resolver, and one of the PWM drive frequency for controlling the drive of the brushless motor and the excitation frequency of the resolver. Electric power characterized by making one of them an integral multiple of the other Steering system.
【請求項2】 前記PWM駆動と前記レゾルバ励磁を同
一の発振子から生成され出力される信号により行うこと
によって、前記ブラシレスモータを駆動制御する前記P
WM駆動周波数と前記レゾルバの励磁周波数のうちいず
れか一方を他方の整数倍にすることを特徴とする請求項
1記載の電動パワーステアリング装置。
2. The P that drives and controls the brushless motor by performing the PWM drive and the resolver excitation with a signal generated and output from the same oscillator.
2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein one of the WM drive frequency and the excitation frequency of the resolver is set to an integral multiple of the other.
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