JP2005324796A - 電動パワーステアリング装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
電動パワーステアリング装置の制御装置において、新たに温度センサを取付けることなくモータの巻線温度を推定してモータの温度保護を行なうと共に、モータの通電能力を十分に生かして使用する。
【解決手段】
ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ハンドルと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵トルクの大きさに応じて前記モータを駆動するコントロールユニットとを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置であり、前記コントロールユニットが、前記モータの巻線温度を推定し、前記温度推定値に基いて前記モータの温度保護制御を行なう。
【選択図】 図4
Description
KT・ω=Vm−R・i
KT:逆起電力定数
上記数1よりモータ20の角速度ωを求めることができるが、モータ端子間抵抗Rや逆起電力定数KTは温度tの影響を受けて変動する。そして、実際のモータの電気的特性と数学モデルで定義している電気的特性とに違いがある場合、モータ角速度の推定値ωはオフセットを有する方向に対して推定誤差eを生じる。尚、実際のモータではモータインダクタンスLが影響するが、インダクタンスLを無視した場合の特性を数学モデルとし、Vm=R・iで表わされる。このオフセット誤差eを有すると、推定値を用いて補正信号を発生する場合、例えば保舵状態にも拘わらずモータ20が回転していると誤判定するため、誤った補正信号を出力してしまう。実際にはモータ20の電気的特性は、製造時のバラツキや温度変動の影響を受けるために、上記オフセット誤差eの発生は免れられない。かかる問題を解決するために、図6に示すようにモータ逆起電力の推定値KT・ωに固定の不感帯DZを設定することが考えられるが、逆にモータ角速度ωの小さい領域でモータ逆起電力の推定を行ない得ないという問題がある。
R=Rm+△Rt+△Rp
Rm:モデルの抵抗値、△Rt:温度による抵抗値変動、
△Rp:製造バラツキによる抵抗値変動
よって、実際のモータ端子間電圧Vmは前記数1に数3を代入して
Vm=(Rm+△Rt+△Rp)・i+KT・ω
で求められ、これに対し製造時のバラツキや温度変化を考慮していない数学モデルでは、次の数4となる。
Vm=Rm・i+KT・ω´
従って、逆起電力の推定誤差eは上記数3及び数4より
e=KT・ω´−KT・ω
=Vm−Rm・i−{Vm−(Rm+△Rt+△Rp)・i}
=(△Rt+△Rp)・i
となり、電流iに比例したオフセット誤差eを発生する。従って、例えば図7に示すような関係で電流iに比例した不感帯処理を行なうことにより、電流iが小さいときはオフセット値も小さく、それに応じて不感帯幅DZ=K・iも小さくなるため、モータ角速度ωが小さい領域でもモータ逆起電力の推定が可能である。
KT・ω´=KT・ω−(△Rt+△Rp)・|i|
である。そして、|i|≒0であれば、
KT・ω´=KT・ω
となる。
|KT・ω|−|K・i|≧0
を演算する(ステップS10)。そして、モータ逆起電力が不感帯幅以上となっている場合には、
ω=sign(KT・ω)・(|KT・ω|−|K・i|)
の演算を実行し(ステップS12)、そうでない場合には角速度の推定値ω=0とする(ステップS11)。尚、上記数9において、逆起電力KT・ωが正の場合にはsign(KT・ω)は+1であり、逆起電力KT・ωが負の場合にはsign(KT・ω)は−1である。その後、モータ角速度ωが0であるか否かを判断し(ステップS13)、0であればモータ停止状態を検出する(ステップS17)。ω=0でなければωが正か否かを判断し(ステップS14)、例えば正であれば右方向回転と判断し(ステップS16)、負であれば左方向回転と判断する(ステップS15)。
R=(Vm−KT・ω)/i
が成り立ち、モータの逆起電力KT・ωが0もしくは十分に小さければ、モータ20の端子間抵抗(巻線抵抗)Rを算出できる。
R=Vm/i
そこで、上述のモータ回転状態検出信号を用いてモータ停止状態を検出した時、モータ20の巻線温度tを推定する。更にモータ角速度ωの推定に際し、モータの端子間抵抗Rが温度変動を受けると推定誤差を生じるため、モータの端子間抵抗の温度推定値を用いてモータ角速度推定に用いるモータの電気的なモデルの数値を補正すると良い。即ち、モータの温度保護制御は端子間抵抗Rや逆起電力係数KTの温度補正や、モータ定格温度tmax以下の監視等である。このようにしてモータの温度推定値tを用いて温度保護制御を行なうが、モータの温度推定は例えば下記数12による。数12は基準温度を20℃にした例であるが、任意の温度を基準温度として求めることができる。
t=(R−R20)/α+20(℃)
R20:20℃におけるモータ端子間抵抗値
α:モータ巻線の温度係数
図9は本発明によるモータ温度保護の動作例を示しており、先ず前述した検出動作に従ってモ−タ回転状態を判断し(ステップS20)、モータ停止が判断されたときに端子間電圧推定器340で下記数13に従って端子間電圧Vmを求める(ステップS21)。
Vm=E・Vb
そして、推定器330でモータ電流値iと、上記数13で求められた端子間電圧Vmから前記数11に従ってモータ端子間抵抗Rを求める(ステップS22)。このようにして求められたモータ端子間抵抗Rを数学モデルの修正値Rmとし(ステップS23)、巻線温度tを数12に従って算出し(ステップS24)、制限温度値tmax以下であるか否かを判断する(ステップS25)。巻線温度tが制限温度値tmaxよりも大きい場合にはモータ保護制御を行なう(ステップS26)。モータ保護制御は、モータ20の自己発熱によりモータが破損するのを防止することであり、破損としてはブラシホルダーやコミュテータの熱塑性変形、巻線の絶縁体破壊によるモータショート等がある。
KT1={1+0.002(t−20)/β}・KT20
ただし、β:逆起電力定数の温度係数、
KT20:20℃における逆起電力定数
そして、温度補正された逆起電力定数KT1で数1に従って角速度ωを求める(ステップS32)。このように温度補正された定数を用いて角速度ωを求めるようにしているので、より精度の高い角速度ωを求めることができる。
5 ピニオンラック機構
10 トルクセンサ
12 車速センサ
20 モータ
30 コントロールユニット
31 位相補償器
37 モータ駆動回路
38 モータ電流検出回路
330 推定器
340 端子間電圧推定器
Claims (3)
- ハンドルの操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記ハンドルと一体的に設けられたステアリングシャフトを補助負荷付勢するモータと、前記操舵トルクの大きさに応じて前記モータを駆動するコントロールユニットとを具備した電動パワーステアリング装置の制御装置において、前記コントロールユニットが、前記モータの巻線温度を推定し、前記温度推定値に基いて前記モータの温度保護制御を行なうようになっていることを特徴とする電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記巻線温度を、前記モータの電流値及び端子間抵抗値の各検出値より推定して求める請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
- 前記温度推定値に基いて前記モータの数学モデルの数値を補正する請求項1に記載の電動パワーステアリング装置の制御装置。
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