JP2006149146A - Drive controller of connectionless motor and electric power steering system employing it - Google Patents

Drive controller of connectionless motor and electric power steering system employing it Download PDF

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将宏 前田
Tomohiro Miura
友博 三浦
Hirosuke Itakura
裕輔 板倉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a predetermined torque by sustaining the driving of a brushless motor even upon occurrence of abnormal turn-on of a switching element, line-to-line fault or line-to-ground fault of a motor harness, or the like, at the drive control section of an inverter, or the like. <P>SOLUTION: The drive controller of a connectionless motor comprises a connectionless brushless motor having a rotor arranged with a permanent magnet, and a stator arranged with armature windings of a plurality of N phases oppositely to the rotor and independently from each other without connecting, an inverter circuit connected individually across each armature winding and supplying a drive signal thereto, a section performing drive control of the inverter circuit, a section for detecting current abnormality of each armature winding, and an abnormal time control section for driving the connectionless brushless motor while suppressing brake force being generated therein when current abnorality of one armature winding is detected at the current abnormality detecting section. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ステータの電機子巻線を結線することなく独立させた無結線式モータの駆動制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a drive control device for a wireless motor that is independent without connecting armature windings of a stator, and an electric power steering device using the drive control device.

一般に、電動パワーステアリング装置は、操舵系に対して操舵補助力を発生するモータとして、永久磁石をモータに使用するブラシ付きDCモータやブラシレスDCモータなどを使用し、これらDCモータをモータ駆動回路で駆動制御するようにしている。
ここで、ブラシ付きDCモータの場合モータ駆動回路を構成するスイッチング素子の1つがオン異常を継続する状態となると、ブラシ付きDCモータBMの両端がオン異常となったスイッチング素子及び正常なスイッチング素子と並列に介挿されたフライホイールダイオードを介して接続された閉ループ回路が形成されることにより、DCモータが外力によって回転されることで、誘導起電力による電流が閉ループ回路に流れ、この電流がDCモータを制動する電磁ブレーキとして作用することになるため、これを防止するために、電動機駆動手段と電動機との間にスイッチ手段を介装し、スイッチング素子のオン異常が検出されたときにスイッチ手段をオフ状態としてマニュアル操舵状態に復帰させることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
In general, an electric power steering apparatus uses a brushed DC motor or a brushless DC motor that uses a permanent magnet for a motor as a motor that generates a steering assist force for a steering system. The drive is controlled.
Here, in the case of a brushed DC motor, when one of the switching elements constituting the motor drive circuit continues to be on abnormally, the switching element in which both ends of the brushed DC motor BM are abnormally on and the normal switching element By forming a closed loop circuit connected via flywheel diodes inserted in parallel, the DC motor is rotated by an external force, so that a current due to the induced electromotive force flows to the closed loop circuit, and this current is DC Since this acts as an electromagnetic brake for braking the motor, in order to prevent this, a switch means is interposed between the motor driving means and the motor, and the switch means is detected when an on abnormality of the switching element is detected. Is known to return to the manual steering state by turning it off (for example, patent documents) Reference 1).

また、ブラシレスモータの各励磁コイルの1つが不導通状態である異常を検出したときに、ブラシレスモータを操舵系から切り離すことなく、ブラシレスモータに流れる駆動電流を、正常時に比べて小さくすることにより、操舵補助トルクの付与を継続することも知られている(例えば、特許文献2参照)。
特公平7−96387号公報(第1頁、第1図) 特開平10−181617号公報(第1頁、図2)
In addition, by detecting an abnormality in which one of the excitation coils of the brushless motor is in a non-conductive state, the drive current flowing through the brushless motor is reduced compared to the normal time without disconnecting the brushless motor from the steering system. It is also known to continue applying steering assist torque (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Examined Patent Publication No. 7-96387 (first page, FIG. 1) JP-A-10-181617 (first page, FIG. 2)

しかしながら、上記特許文献1に記載の従来例にあっては、モータ駆動回路のスイッチング素子のオン異常時に形成される閉ループ回路を遮断するために電動機駆動手段と電動機との間にリレー回路等のスイッチ手段を形成する必要があり、構成が複雑となると共に、スイッチ手段を開放した場合に、DCモータの駆動制御が停止されるため、今までDCモータが発生していた操舵補助力が付与されない状態となり、特に大型車両では、ステアリングホイールを操舵する際に大きな操舵力を必要として、運転者に大きな負担を与えてしまうという未解決の課題がある。   However, in the conventional example described in Patent Document 1, a switch such as a relay circuit is provided between the motor driving means and the motor in order to cut off the closed loop circuit formed when the switching element of the motor driving circuit is abnormally on. When the switch means is opened, the drive control of the DC motor is stopped when the switch means is opened, so that the steering assist force that has been generated by the DC motor is not applied. In particular, in a large vehicle, there is an unsolved problem that a large steering force is required to steer the steering wheel, which places a heavy burden on the driver.

また、上記特許文献2に記載の従来例にあっては、モータ駆動回路のスイッチング素子のオフ異常については、モータ駆動を継続できるが、スイッチング素子のオン異常の場合又はモータハーネスに天絡、地絡異常が発生したときには、閉ループ回路が形成されて電磁ブレーキが発生してしまい制動トルクの発生を回避できないという未解決の課題がある。   Further, in the conventional example described in Patent Document 2, the motor drive can be continued for the switching element OFF abnormality of the motor drive circuit. However, in the case of the switching element ON abnormality or the motor harness, There is an unresolved problem that when a fault abnormality occurs, a closed loop circuit is formed and an electromagnetic brake is generated, so that the generation of braking torque cannot be avoided.

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、インバータ等の駆動制御部でスイッチング素子のオン異常やモータハーネスの天絡、地絡等が発生した場合でも、ブラシレスモータの駆動を継続して所定トルクを発生することができる無結線式モータの制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-mentioned conventional example, and when a switching control element ON abnormality, a motor harness power supply fault, a ground fault, etc. occur in a drive control unit such as an inverter. However, it is an object of the present invention to provide a control device for a wireless motor capable of generating a predetermined torque by continuously driving a brushless motor and an electric power steering device using the same.

上記目的を達成するために、請求項1に係る無結線モータの駆動制御装置は、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えていることを特徴としている。   To achieve the above object, a drive control device for a wireless motor according to claim 1 connects a rotor provided with a permanent magnet and a plurality of N-phase armature windings facing each other to the rotor. A wireless brushless motor having a stator arranged independently, an inverter circuit individually connected to both ends of each armature winding and supplying a drive signal to each armature winding, and the inverter circuit A drive control unit that controls the drive, an abnormality detection unit that individually detects current / voltage abnormality of each armature winding, and a current / voltage abnormality of one armature winding detected by the abnormality detection unit And an abnormal time control unit that drives the wireless brushless motor while suppressing the braking force generated by the wireless brushless motor.

また、請求項2に係る無結線式モータの駆動制御装置は、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部とを備えていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a drive control device for a wireless motor, wherein a rotor having a permanent magnet and a plurality of N-phase armature windings are arranged independently of each other without being connected to each other. A wireless brushless motor having a stator provided thereon, an inverter circuit individually connected to both ends of each armature winding and supplying a drive signal to each armature winding, and a drive for driving and controlling the inverter circuit A control unit, an abnormality detection unit for individually detecting current / voltage abnormality of each armature winding, and when the abnormality detection unit detects current / voltage abnormality of one armature winding, Abnormality control unit that drives a brushless motor while suppressing braking force generated by the wireless brushless motor, a rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the wireless brushless motor, and the abnormality detection circuit At A motor speed suppression unit that suppresses the rotational speed of the wireless brushless motor when a motor rotational speed detected by the rotational speed detection unit is equal to or higher than a set speed when a current / voltage abnormality of the slave winding is detected; It is characterized by having.

さらに、請求項3に係る無結線式モータの駆動制御装置は、請求項1又は2に係る発明において、前記異常時制御部は、前記異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、当該電機子巻線に対応するインバータ回路の駆動素子の駆動制御のみを停止するように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、請求項4に係る無結線式モータの駆動制御装置は、請求項1乃至3の何れか1項の発明において、前記異常検出部は、インバータ回路を構成する駆動素子の異常及び当該インバータ回路と前記無結線式ブラシレスモータの電機子巻線との間のモータハーネスの異常を検出するように構成されていることを特徴としている。
Further, in the invention according to claim 1 or 2, the drive control device for a wireless motor according to claim 3 is characterized in that the abnormality control unit is configured to detect current / voltage abnormality of one armature winding at the abnormality detection unit. When this is detected, only the drive control of the drive element of the inverter circuit corresponding to the armature winding is stopped.
Furthermore, the drive control apparatus for a wired motor according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the abnormality detection unit includes an abnormality of a drive element constituting the inverter circuit and the inverter. An abnormality of the motor harness between the circuit and the armature winding of the wireless brushless motor is detected.

なおさらに、請求項5に係る無結線式モータの駆動制御装置は、請求項1乃至4の何れか1つの発明において、前記駆動制御部は、前記無結線式モータの各電機子巻線に対する相電流指令値に高調波成分を重畳して補正した電流指令値に基づいて前記インバータ回路に対する制御信号を形成するように構成されていることを特徴としている。
また、請求項6に係る電動パワーステアリング装置は、前記請求項1乃至5の何れか1項に記載の無結線式モータの駆動制御装置を使用したことを特徴としている。
Still further, the drive control device for a wireless motor according to a fifth aspect is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein the drive control unit includes a phase for each armature winding of the wireless motor. A control signal for the inverter circuit is formed based on a current command value corrected by superimposing a harmonic component on the current command value.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus using the drive control device for a wireless motor according to any one of the first to fifth aspects.

さらに、請求項7に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータ及び該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータを有し、操舵系に対して操舵補助力を発生する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えていることを特徴としている。   Furthermore, an electric power steering apparatus according to a seventh aspect connects a steering torque detector for detecting a steering torque, a rotor provided with a permanent magnet, and a plurality of N-phase armature windings facing each other. A wireless brushless motor having a stator arranged independently and generating a steering assist force for the steering system, and each armature winding individually connected to both ends of each armature winding An inverter circuit that supplies a drive signal to the motor, a drive control unit that drives and controls the inverter circuit based on the steering torque detected by the steering torque detection unit, and current and voltage abnormalities of the armature windings are individually detected. And a braking force generated by the non-connection type brushless motor when the abnormality detection unit detects a current / voltage abnormality of one armature winding. It is characterized in that it comprises a abnormality control unit for driving while suppressing.

さらにまた、請求項8に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部とを備えていることを特徴としている。   Furthermore, an electric power steering apparatus according to an eighth aspect of the present invention includes a steering torque detector that detects a steering torque, a rotor provided with a permanent magnet, and a plurality of N-phase armature windings facing each other. A wireless brushless motor having a stator arranged independently without being connected, an inverter circuit that is individually connected to both ends of each armature winding and supplies a drive signal to each armature winding; A drive control unit that drives and controls the inverter circuit based on the steering torque detected by the steering torque detection unit, an abnormality detection unit that individually detects current / voltage abnormality of each armature winding, and the abnormality detection unit When an abnormal current / voltage abnormality is detected in one armature winding, the wireless brushless motor is driven while suppressing the braking force generated by the wireless brushless motor. A control unit, a rotation speed detection unit for detecting the rotation speed of the wireless brushless motor, and a motor detected by the rotation speed detection unit when the abnormality detection circuit detects a current / voltage abnormality of the armature winding. A motor speed suppression unit that suppresses the rotation speed of the wireless brushless motor when the rotation speed is equal to or higher than a set speed is provided.

なおさらに、請求項9に係る無結線モータの駆動制御装置は、請求項7又は8に係る発明において、前記駆動制御部は、前記操舵トルクに基づいて前記各電機子巻線に対する相電流指令値を算出する相電流指令値演算部と、前記各電機子巻線の相電流を検出するモータ電流検出部と、前記相電流指令値及び前記相電流に基づいて各電機子巻線に対する駆動電流を制御する電流制御部とを備えていることを特徴としている。   Still further, the drive control device for a wireless motor according to claim 9 is the invention according to claim 7 or 8, wherein the drive control unit is configured to output a phase current command value for each armature winding based on the steering torque. A phase current command value calculation unit for calculating the phase current, a motor current detection unit for detecting a phase current of each armature winding, and a drive current for each armature winding based on the phase current command value and the phase current. And a current control unit for controlling.

また、請求項10に係る電動パワーステアリング装置は、請求項9に係る発明において、前記無結線式モータの電気角を検出する電気角検出回路を有し、前記相電流指令値演算部は、前記電気角に基づいて前記無結線式モータの各電機子巻線に対応する高調波を含む逆起電圧に対応する相電流指令値を算出する相電流指令値算出部と、前記相電流指令値と前記操舵トルク検出値とに基づいて各電機子巻線に対する相電流目標値を算出する相電流目標値算出部とを備えていることを特徴としている。   An electric power steering apparatus according to a tenth aspect of the present invention includes, in the invention according to the ninth aspect, an electric angle detection circuit that detects an electric angle of the wireless motor, and the phase current command value calculation unit includes A phase current command value calculation unit for calculating a phase current command value corresponding to a counter electromotive voltage including harmonics corresponding to each armature winding of the wireless motor based on an electrical angle; and And a phase current target value calculation unit for calculating a phase current target value for each armature winding based on the steering torque detection value.

本発明によれば、永久磁石を配設したロータと、複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータの各電子機巻線の電流異常を異常検出回路で個別に検出し、1つの電機子巻線に天絡、地絡等の電流・電圧異常を検出したときに、異常時制御部で、無結線式ブラシレスモータを、その各電流・電圧異常を生じた電機子巻線で生じる誘導起電力によって流れる電流による制動力を抑制しながら駆動するので、電流・電圧異常が発生した状態でも、駆動トルクを出力することができるという効果が得られる。   According to the present invention, each electronic winding of a wireless brushless motor having a rotor having a permanent magnet and a stator in which a plurality of N-phase armature windings are independently arranged without being connected to each other. When an abnormality detection circuit detects individual current abnormalities and detects current and voltage abnormalities such as a power fault and ground fault in one armature winding, the controller at the time of abnormality detects a wireless brushless motor. Since driving is performed while suppressing the braking force due to the current that flows due to the induced electromotive force generated in the armature winding that has caused each current / voltage abnormality, it is possible to output drive torque even in the state where current / voltage abnormality occurs The effect is obtained.

また、異常時制御部に加えて無結線式ブラシレスモータの回転速度が設定速度以上であるときに無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制することにより、誘導起電力による制動力の発生を抑制して駆動トルクを確保することができるという効果が得られる。
さらに、1つの電機子巻線に電流異常が発生したときに、残りの正常な電機子巻線に2次、3次……の高調波成分を重畳して正常な電機子巻線に疑似矩形波電流を流すことにより、駆動トルクの脈動を低減することができるという効果が得られる。
Also, in addition to the control unit at the time of abnormality, the generation of braking force due to the induced electromotive force is suppressed by suppressing the rotation speed of the wireless brushless motor when the rotation speed of the wireless brushless motor is equal to or higher than the set speed. Thus, it is possible to secure the driving torque.
Furthermore, when a current abnormality occurs in one armature winding, the remaining normal armature windings are superimposed with secondary, third harmonic, etc. harmonic components, and the normal armature windings are pseudo-rectangular. By flowing the wave current, it is possible to reduce the pulsation of the driving torque.

さらにまた、上記効果を有する無結線式モータの駆動制御装置を使用して電動パワーステアリング装置を構成することにより、無結線式ブラシレスモータの1つの電子機巻線に電流・電圧異常が発生した場合でも無結線式ブラシレスモータで操舵補助トルクを発生し、これを操舵系に伝達することができるので、電流・電圧異常発生時に大きな操舵補助力の変動を生じることがなく、大きな違和感を与えることなく操舵補助制御を継続することができるという効果が得られる。   Furthermore, when an electric power steering device is configured using the drive control device for a wireless motor having the above-described effects, a current / voltage abnormality occurs in one electronic winding of the wireless brushless motor. However, since a steering assist torque can be generated with a wireless brushless motor and transmitted to the steering system, a large steering assist force does not fluctuate when a current / voltage abnormality occurs, without causing a sense of incongruity. The effect that the steering assist control can be continued is obtained.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、1は、ステアリングホイールであり、このステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力が入力軸2aと出力軸2bとを有するステアリングシャフト2に伝達される。このステアリングシャフト2は、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は操舵トルク検出手段としての操舵トルクセンサ3を介して出力軸2bの一端に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to an electric power steering apparatus. In the figure, reference numeral 1 denotes a steering wheel, which is applied to the steering wheel 1 from a driver. A steering force is transmitted to a steering shaft 2 having an input shaft 2a and an output shaft 2b. The steering shaft 2 has one end of the input shaft 2a connected to the steering wheel 1 and the other end connected to one end of the output shaft 2b via a steering torque sensor 3 as steering torque detecting means.

そして、出力軸2bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント4を介してロアシャフト5に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント6を介してピニオンシャフト7に伝達される。このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ8を介してタイロッド9に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ8は、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8aとこのピニオン8aに噛合するラック8bとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン8aに伝達された回転運動をラック8bで直進運動に変換している。   The steering force transmitted to the output shaft 2 b is transmitted to the lower shaft 5 via the universal joint 4 and further transmitted to the pinion shaft 7 via the universal joint 6. The steering force transmitted to the pinion shaft 7 is transmitted to the tie rod 9 via the steering gear 8 and steers steered wheels (not shown). Here, the steering gear 8 is configured in a rack and pinion type having a pinion 8a connected to the pinion shaft 7 and a rack 8b meshing with the pinion 8a, and the rotational motion transmitted to the pinion 8a is linearly moved by the rack 8b. It has been converted to movement.

ステアリングシャフト2の出力軸2bには、操舵補助力を出力軸2bに伝達する操舵補助機構10が連結されている。この操舵補助機構10は、出力軸2bに連結した減速ギヤ11と、この減速ギヤ10に連結された操舵補助力を発生する電動機としての無結線式モータ12とを備えている。
操舵トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位をポテンショメータで検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ3は、図2に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立電圧V0 となり、この状態から右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立電圧V0 より増加する電圧となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立電圧V0 より減少する電圧となるトルク検出値Tを出力するように構成されている。
A steering assist mechanism 10 for transmitting a steering assist force to the output shaft 2b is connected to the output shaft 2b of the steering shaft 2. The steering assist mechanism 10 includes a reduction gear 11 connected to the output shaft 2b and a wireless motor 12 as an electric motor that generates a steering assist force connected to the reduction gear 10.
The steering torque sensor 3 detects the steering torque applied to the steering wheel 1 and transmitted to the input shaft 2a. For example, the steering torque sensor 3 is a torsion bar (not shown) in which the steering torque is interposed between the input shaft 2a and the output shaft 2b. It is configured to convert to a torsional angular displacement and detect the torsional angular displacement with a potentiometer. The steering torque sensor 3, as shown in FIG. 2, when the steering torque input is zero, a predetermined neutral voltage V 0 becomes, when the right turn from this state, the neutral voltage V 0 in accordance with the increase of the steering torque When the steering torque is turned to the left from a state where the steering torque is zero, a torque detection value T that is a voltage that decreases from the neutral voltage V 0 as the steering torque increases is output.

また、無結線式モータ12は、図3に示すように、ハウジング21に対して一対の軸受22,23を介して回転軸24が回転可能に支持されている。一対の軸受22,23間で回転軸24の周囲には、円板状の複数枚の電磁鋼板25,26を積層して形成されるロータコア27が装着され、このロータコア27の外周面には、ロータマグネット28が固定されている。ロータマグネット28は、界磁発生用永久磁石としてセグメントマグネットが使用されている。また、図4に示すように、ロータマグネット18の外側には、一端に形成されたフランジ部29aをロータマグネット28の端面と当接させ、ロータマグネット28の飛散及びずれを防止する円筒状のマグネットカバー29が設けられている。そして、これら回転軸24、ロータコア27、ロータマグネット28及びマグネットカバー29はロータ20を構成している。   Further, as shown in FIG. 3, the wireless motor 12 has a rotating shaft 24 rotatably supported on a housing 21 via a pair of bearings 22 and 23. A rotor core 27 formed by laminating a plurality of disk-shaped electromagnetic steel plates 25 and 26 is mounted around the rotating shaft 24 between the pair of bearings 22 and 23, and the outer peripheral surface of the rotor core 27 is The rotor magnet 28 is fixed. The rotor magnet 28 uses a segment magnet as a permanent magnet for generating a field. Further, as shown in FIG. 4, on the outside of the rotor magnet 18, a cylindrical magnet that prevents the rotor magnet 28 from being scattered and displaced by bringing a flange portion 29 a formed at one end into contact with the end surface of the rotor magnet 28. A cover 29 is provided. The rotating shaft 24, the rotor core 27, the rotor magnet 28, and the magnet cover 29 constitute the rotor 20.

ハウジング21内には、ロータ20と半径方向に対向するようにしてステータ31が配設されており、ハウジング21の内周面に固定された環状のステータコア32と、ステータコア32に巻回された電機子巻線としての励磁コイル33とを有する。この励磁コイル33は、図5に示すように、例えば三相の励磁コイルLu、Lv及びLwで構成され、これら励磁コイルLu〜Lwは、互いに結線されることなく独立して巻装されて無結線型(開放型)のブラシレスモータ配線とされ、各励磁コイルLu、Lv及びLwの両端間にインバータ回路34u、34v及び34wが接続されて、個別に駆動電流Iu、Iv及びIwが供給される。   A stator 31 is disposed in the housing 21 so as to face the rotor 20 in the radial direction, an annular stator core 32 fixed to the inner peripheral surface of the housing 21, and an electric machine wound around the stator core 32. And an exciting coil 33 as a child winding. As shown in FIG. 5, the exciting coil 33 is composed of, for example, three-phase exciting coils Lu, Lv and Lw, and these exciting coils Lu to Lw are wound independently without being connected to each other. It is a connection type (open type) brushless motor wiring, and inverter circuits 34u, 34v and 34w are connected between both ends of each excitation coil Lu, Lv and Lw, and drive currents Iu, Iv and Iw are individually supplied. .

インバータ回路34j(j=u,v,w)は、図5に示すように、例えばNチャンネルMOSFETで構成される4つスイッチング素子Trj1〜Trj4を有し、スイッチング素子Trj1及びTrj2が直列に接続された直列回路と、スイッチング素子Trj3及びTrj4が直列に接続された直列回路とが並列に接続されてHブリッジ回路Hjが構成されている。このHブリッジ回路Hjのスイッチング素子Trj1及びTrj3の接続点がリレー回路RYを介してバッテリーBに接続され、スイッチング素子Trj2及びTrj4の接続点が電流検出用のシャント抵抗Rjを介して接地され、さらにスイッチング素子Trj1及びTrj2の接続点が無結線式ブラシレスモータ12における励磁コイルLjの一方の端子tjaに接続され、スイッチング素子Trj3及びTrj4の接続点が励磁コイルLjの他方の端子tjbに接続されている。なお、各スイッチング素子Trj1〜Trj4には、そのソース及びドレイン間にフライホイールダイオードDが順方向に接続されている。   As shown in FIG. 5, the inverter circuit 34j (j = u, v, w) has four switching elements Trj1 to Trj4 configured by, for example, N-channel MOSFETs, and the switching elements Trj1 and Trj2 are connected in series. The series circuit in which the switching elements Trj3 and Trj4 are connected in series is connected in parallel to form an H-bridge circuit Hj. The connection point of the switching elements Trj1 and Trj3 of the H-bridge circuit Hj is connected to the battery B via the relay circuit RY, the connection point of the switching elements Trj2 and Trj4 is grounded via the shunt resistor Rj for current detection, The connection point of the switching elements Trj1 and Trj2 is connected to one terminal tja of the excitation coil Lj in the wireless brushless motor 12, and the connection point of the switching elements Trj3 and Trj4 is connected to the other terminal tjb of the excitation coil Lj. . Note that a flywheel diode D is connected in the forward direction between the source and drain of each of the switching elements Trj1 to Trj4.

そして、各インバータ回路34jのスイッチング素子Trj1及びTrj4に駆動制御回路15から出力されるPWM(パルス幅変調)信号Pj1が供給され、スイッチング素子Trj2及びTrj3に駆動制御回路15からPWM(パルス幅変調)信号Pj1と逆位相即ちオン・オフを反転させたPWM(パルス幅変調)信号Pj2が供給される。
ここで、各励磁コイルLu、Lv及びLwの等価回路は、図6に示すように、励磁コイルLuについては、端子tua及びtub間に抵抗R0′、インダクタンスL0′、逆起電圧eu(=ω×Kt′×sin(ωt))が直列に配列されたものとなり、端子tuaの端子電圧VuaはVua=V0×sin(ωt+α)、端子tubの端子電圧VubはVub=V0×sin(ωt−π+α)であり、端子間電圧VuabはVuab=2×V0×sin(ωt+α)となり、相電流IuはIu=I0′×sin(ωt)となる。
The PWM (pulse width modulation) signal Pj1 output from the drive control circuit 15 is supplied to the switching elements Trj1 and Trj4 of each inverter circuit 34j, and the PWM (pulse width modulation) is supplied from the drive control circuit 15 to the switching elements Trj2 and Trj3. A PWM (Pulse Width Modulation) signal Pj2 having an opposite phase to that of the signal Pj1, that is, an on / off inversion is supplied.
Here, as shown in FIG. 6, the equivalent circuit of each exciting coil Lu, Lv, and Lw has a resistance R 0 ′, an inductance L 0 ′, a counter electromotive voltage eu () between the terminals tua and tub. = Ω × Kt ′ × sin (ωt)) are arranged in series, the terminal voltage Vua of the terminal tua is Vua = V 0 × sin (ωt + α), and the terminal voltage Vub of the terminal tub is Vub = V 0 × sin (Ωt−π + α), the inter-terminal voltage Vuab is Vuab = 2 × V 0 × sin (ωt + α), and the phase current Iu is Iu = I 0 ′ × sin (ωt).

同様に、励磁コイルLvについては、端子tva及びtvb間に抵抗R0′、インダクタンスL0′、逆起電圧eu(=ω×Kt′×sin(ωt−2π/3))が直列に配列されたものとなり、端子tvaの端子電圧VvaはVva=V0×sin(ωt−2π/3+α)、端子tubの端子電圧VvbはVvb=V0×sin(ωt−2π/3−π+α)であり、端子間電圧VvabはVvab=2×V0×sin(ωt−2π/3+α)となり、相電流IvはIv=I0′×sin(ωt−2π/3)となる。 Similarly, for the exciting coil Lv, a resistor R 0 ′, an inductance L 0 ′, and a counter electromotive voltage eu (= ω × Kt ′ × sin (ωt−2π / 3)) are arranged in series between the terminals tva and tvb. The terminal voltage Vva of the terminal tva is Vva = V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α), the terminal voltage Vvb of the terminal tu is Vvb = V 0 × sin (ωt−2π / 3−π + α), The voltage Vvab between terminals is Vvab = 2 × V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α), and the phase current Iv is Iv = I 0 ′ × sin (ωt−2π / 3).

同様に、励磁コイルLwについては、端子twa及びtwb間に抵抗R0′、インダクタンスL0′、逆起電圧eu(=ω×Kt′×sin(ωt−4π/3))が直列に配列されたものとなり、端子twaの端子電圧VwaはVwa=V0×sin(ωt−4π/3+α)、端子tubの端子電圧VwbはVwb=V0×sin(ωt−4π/3−π+α)であり、端子間電圧VwabはVwab=2×V0×sin(ωt−4π/3+α)となり、相電流IwはIw=I0′×sin(ωt−4π/3)となる。 Similarly, for the exciting coil Lw, a resistor R 0 ′, an inductance L 0 ′, and a counter electromotive voltage eu (= ω × Kt ′ × sin (ωt−4π / 3)) are arranged in series between the terminals twa and twb. The terminal voltage Vwa of the terminal twa is Vwa = V 0 × sin (ωt−4π / 3 + α), the terminal voltage Vwb of the terminal tu is Vwb = V 0 × sin (ωt−4π / 3−π + α), The voltage Vwab between terminals is Vwab = 2 × V 0 × sin (ωt−4π / 3 + α), and the phase current Iw is Iw = I 0 ′ × sin (ωt−4π / 3).

また、モータ定数としては従来のY結線式モータのモータ定数、従来のΔ結線式モータのモータ定数、要求性能を満たすような独自のモータ定数の何れかに設計されて、無結線式の3相ブラシレスモータが構成されている。
ここで、無結線式モータ12の誘起電圧波形は、後述するように正弦波にその3次高調波、5次高調波を重畳した疑似矩形波となるように、ロータ20の磁石の着磁、ステータ31の巻線の巻き方が設定されている。
In addition, the motor constant is designed to be either a motor constant of a conventional Y-connection motor, a motor constant of a conventional Δ-connection motor, or a unique motor constant that satisfies the required performance, and is a three-phase connectionless system. A brushless motor is configured.
Here, the magnetized magnet of the rotor 20 is magnetized so that the induced voltage waveform of the wireless motor 12 becomes a pseudo-rectangular wave in which the third harmonic and the fifth harmonic are superimposed on a sine wave, as will be described later. A winding method of the stator 31 is set.

さらに、一方の軸受22の近傍には、ロータ20の位相検知部35が配置されている。この位相検知部35は、回転軸24に取付けられた環状の位相検出用永久磁石36と、この永久磁石36と対向し、ハウジング21側に固定された位相検出素子37とから構成されている。この位相検知部35は、モータ12が機械的な整流子(ブラシとコンミテータ)を含まないブラシレスモータであるため、ロータ20の位相を検知して、駆動回路15の制御により位相に応じて励磁コイル33に通電するためのものである。また、位相検知部としては、レゾルバやエンコーダなどを用いることもできる。   Further, a phase detector 35 of the rotor 20 is disposed in the vicinity of the one bearing 22. The phase detection unit 35 includes an annular phase detection permanent magnet 36 attached to the rotary shaft 24 and a phase detection element 37 that faces the permanent magnet 36 and is fixed to the housing 21 side. Since the motor 12 is a brushless motor that does not include a mechanical commutator (brush and commutator), the phase detection unit 35 detects the phase of the rotor 20 and controls the excitation coil according to the phase under the control of the drive circuit 15. This is for energizing 33. A resolver, an encoder, or the like can also be used as the phase detection unit.

そして、操舵トルクセンサ3から出力される操舵トルク検出値Tは、図1に示すようにバッテリーBからイグニッションスイッチIGを介して電力が供給される駆動制御回路15に入力される。この駆動制御回路15には、トルク検出値Tの他に車速センサ16で検出した車速検出値Vと、モータ電流検出部17u〜17wで検出した無結線式ブラシレスモータ12の各励磁コイルLu〜Lwに流れるモータ電流Idu〜Idwと、位相検知部34で検出したロータ20の位相検知信号が入力される。ここで、モータ電流検出部17u〜17wの夫々は、シャント抵抗Ru〜Rwの端子間電圧を演算増幅器OPで検出するように構成されている。   Then, the steering torque detection value T output from the steering torque sensor 3 is input to the drive control circuit 15 to which power is supplied from the battery B via the ignition switch IG as shown in FIG. The drive control circuit 15 includes a vehicle speed detection value V detected by the vehicle speed sensor 16 in addition to the torque detection value T, and excitation coils Lu to Lw of the wireless brushless motor 12 detected by the motor current detection units 17u to 17w. The motor currents Idu to Idw flowing through the motor and the phase detection signal of the rotor 20 detected by the phase detection unit 34 are input. Here, each of the motor current detectors 17u to 17w is configured to detect the voltage between the terminals of the shunt resistors Ru to Rw by the operational amplifier OP.

さらに、インバータ回路34u〜34wと無結線式ブラシレスモータ12の各電機子巻線Lu〜Lwの各端子tua〜twbとの間を結ぶモータハーネスMH1〜MH6の電圧即ち無結線式ブラシレスモータ12の両端電圧を個別に検出する異常検出回路41が設けられ、この異常検出回路41から出力される異常検出信号ASが駆動制御回路15に入力される。   Further, the voltages of the motor harnesses MH1 to MH6 connecting between the inverter circuits 34u to 34w and the terminals tua to twb of the armature windings Lu to Lw of the unconnected brushless motor 12, that is, both ends of the unconnected brushless motor 12 are connected. An abnormality detection circuit 41 that individually detects voltages is provided, and an abnormality detection signal AS output from the abnormality detection circuit 41 is input to the drive control circuit 15.

この異常検出回路41は、図7に示すように、モータハーネスMH1及びMH2に一端が接続された抵抗R1及びR2の他端を互いに接続して構成される加算回路42uと、モータハーネスMH3及びMH4に一端が接続された抵抗R3及びR4の他端を互いに接続して構成される加算回路42vと、モータハーネスMH5及びMH6に一端が接続された抵抗R5及びR6の他端を互いに接続して構成される加算回路42wと、各加算回路42u〜42wの各抵抗R1〜R6とモータハーネスMH1〜MH6との間にバッテリー電圧Vbを検出対象となるスイッチング素子のオン抵抗、天絡・地絡の抵抗値、モータの励磁コイル抵抗値に比較して高インピーダンスの抵抗RH1及びRH2で分圧してVb/2の電圧をバイアス電圧として印加するバイアス回路43と、加算回路42u〜42wから出力される加算出力を分圧すると共に、フィルタ処理する加算出力と接地との間に接続された抵抗Rd及びコンデンサCfの並列回路で構成される分圧兼フィルタ回路44とで構成されている。   As shown in FIG. 7, the abnormality detection circuit 41 includes an adder circuit 42u configured by connecting the other ends of resistors R1 and R2 having one ends connected to the motor harnesses MH1 and MH2, and motor harnesses MH3 and MH4. An adder circuit 42v configured by connecting the other ends of the resistors R3 and R4 having one end connected to each other and a resistor circuit R5 and the other end of the resistors R5 and R6 having one ends connected to the motor harnesses MH5 and MH6 are connected to each other. Switching circuit 42w, and between the resistors R1 to R6 of each of the adding circuits 42u to 42w and the motor harnesses MH1 to MH6, the battery voltage Vb is detected as the on-resistance of the switching element and the resistance of the power supply / ground fault Compared with the motor excitation coil resistance value, the voltage is divided by high impedance resistors RH1 and RH2 and a voltage of Vb / 2 is applied as a bias voltage. And a voltage dividing circuit constituted by a parallel circuit of a resistor Rd and a capacitor Cf connected between the adding output to be filtered and the ground. And the filter circuit 44.

この異常検出回路41で、インバータ回路34u〜34wのスイッチング素子Tru1〜Trw4のオン異常及びモータハーネスMH1〜MH6の異常を検出することができる理由は、後述するように、例えば正常なインバータ回路34wのスイッチング素子Trw1及びTrw4に供給されるPWM信号Pw1とスイッチング素子Trw2及びTrw3に供給されるPWM信号Pw2は、図8(b)及び(c)に示すように、PWM信号Pw1がオン状態である区間でPWM信号Pw2がオフ状態であり、両信号間に同時にオン状態となることを回避するためのデッドタイムTdが設けられている。このとき、PWM信号Pw1及びPwu2のデューティ比が、図8(b)及び(c)に示すように、Pw1>Pw2であるときには、インバータ回路34wに図8(a)に示すように、バッテリーBの正極側端子からスイッチング素子Trw1、端子twa、励磁コイルLw、端子twb、スイッチング素子Trw4を経て接地に電流が流れる。   The reason why the abnormality detection circuit 41 can detect the ON abnormality of the switching elements Tru1 to Trw4 and the abnormality of the motor harnesses MH1 to MH6 of the inverter circuits 34u to 34w is described below. As shown in FIGS. 8B and 8C, the PWM signal Pw1 supplied to the switching elements Trw1 and Trw4 and the PWM signal Pw2 supplied to the switching elements Trw2 and Trw3 are sections in which the PWM signal Pw1 is on. The PWM signal Pw2 is in the off state, and a dead time Td is provided between the two signals to avoid the on state at the same time. At this time, when the duty ratios of the PWM signals Pw1 and Pwu2 are Pw1> Pw2, as shown in FIGS. 8B and 8C, the battery B is connected to the inverter circuit 34w as shown in FIG. Current flows from the positive terminal to the ground through the switching element Trw1, the terminal twa, the exciting coil Lw, the terminal twb, and the switching element Trw4.

このため、例えばモータハーネスMH5で検出される無結線式ブラシレスモータ12の励磁コイルLwの端子twaにおける端子電圧Vwaは、図8(d)に示すように、PWM信号Pw1がオン状態の区間で約バッテリー電圧Vb〔V〕正確にはバッテリー電圧Vbからスイッチング素子Tru1のオン抵抗Ronにモータ電流Imを乗算した電圧Ron×Imを減算した電圧Vb−Ron×Imとなり、PWM信号Pw1がオン状態からオフ状態に切換わったデッドタイムTd区間で僅かに負値となる−Vfとなり、その後のPWM信号Pw2がオン状態を維持する区間で約0〔V〕正確には−Ron×Imとなり、次のデッドタイムTd区間で再度負値となる−VfとなってからPWM信号Pw1がオン状態に復帰すると再度約バッテリー電圧Vb正確にはVb−Ron×Imとなることを繰り返す。   For this reason, for example, the terminal voltage Vwa at the terminal twa of the exciting coil Lw of the wireless brushless motor 12 detected by the motor harness MH5 is approximately about the interval in which the PWM signal Pw1 is on as shown in FIG. The battery voltage Vb [V] is precisely the voltage Vb−Ron × Im obtained by subtracting the voltage Ron × Im obtained by multiplying the on-resistance Ron of the switching element Tru1 by the motor current Im from the battery voltage Vb, and the PWM signal Pw1 is turned off from the on state. It becomes −Vf which becomes a negative value slightly in the dead time Td section switched to the state, and is about 0 [V] in the section in which the subsequent PWM signal Pw2 maintains the on state, precisely −Ron × Im, and the next dead When the PWM signal Pw1 returns to the on state after becoming -Vf which becomes a negative value again in the time Td interval, the battery is again discharged. The voltage Vb exactly repeated that the Vb-Ron × Im.

これに対して、モータハーネスMH6で検出される無結線式ブラシレスモータ12の励磁コイルLwの端子twbにおける端子電圧Vwbは、図8(e)に示すように、PWM信号Pw2がオン状態である区間で約バッテリー電圧正確にはバッテリー電圧Vbにオン抵抗Ronにモータ電流Imを乗算した電圧Ron×Imを加算した電圧となり、PWM信号Pw2がオン状態からオフ状態に切換わったデッドタイムTd区間で、バッテリー電圧Vbに僅かな電圧Vfを加算した値となり、その後PWM信号Pw1がオン状態を維持する区間で約0〔V〕正確にはRon×Imとなる。   On the other hand, the terminal voltage Vwb at the terminal twb of the exciting coil Lw of the unconnected brushless motor 12 detected by the motor harness MH6 is a section in which the PWM signal Pw2 is in an ON state as shown in FIG. The battery voltage is exactly the voltage obtained by adding the battery voltage Vb to the voltage Ron × Im obtained by multiplying the on-resistance Ron by the motor current Im, and in the dead time Td section in which the PWM signal Pw2 is switched from the on state to the off state, It becomes a value obtained by adding a small voltage Vf to the battery voltage Vb, and after that, it is about 0 [V] accurately Ron × Im in a section where the PWM signal Pw1 is kept on.

このため、スイッチング素子Trw1〜Trw4が正常であり、モータハーネスMH5及びMH6に天絡及び地絡が発生していない正常状態では加算回路42wで端子電圧Vwa及びVwbを加算して異常検出回路41から出力される加算電圧Vwsは、図8(f)に示すように、PWM信号Pw1及びPw2のデューティ比にかかわらずバッテリー電圧Vbと一致する。   For this reason, when the switching elements Trw1 to Trw4 are normal and the motor harnesses MH5 and MH6 are in a normal state where no power supply fault and no ground fault have occurred, the addition circuit 42w adds the terminal voltages Vwa and Vwb to the abnormality detection circuit 41. As shown in FIG. 8F, the output addition voltage Vws matches the battery voltage Vb regardless of the duty ratio of the PWM signals Pw1 and Pw2.

ところが、図9(a)に示すように、インバータ回路34wのスイッチング素子Trw4がオン状態を継続するオン異常が発生した場合には、端子電圧Vwaについてはスイッチング素子Trw1が正常であるので、図9(d)に示すように、図8(d)と同様に略バッテリー電圧Vb〔V〕と略0〔V〕との間で交互に変化するが、端子電圧Vwbについては図9(e)に示すように略0〔V〕に固定される。
このため、加算回路42wから出力され分圧された加算電圧Vwsは図9(f)に示すように、端子電圧Vwaがそのまま現れることになる。
したがって、加算電圧の平均値を算出するか又は波形のレベル変化を計測することにより、端子電圧異常を正確に検出することが可能となる。
However, as shown in FIG. 9A, when an ON abnormality occurs in which the switching element Trw4 of the inverter circuit 34w continues to be on, the switching element Trw1 is normal with respect to the terminal voltage Vwa. As shown in FIG. 8D, the battery voltage Vb [V] and 0 [V] are alternately changed as in FIG. 8D, but the terminal voltage Vwb is shown in FIG. As shown, it is fixed at approximately 0 [V].
For this reason, as shown in FIG. 9F, the terminal voltage Vwa appears as it is in the divided voltage Vws output from the adding circuit 42w and divided.
Accordingly, it is possible to accurately detect the terminal voltage abnormality by calculating the average value of the added voltage or measuring the level change of the waveform.

駆動制御回路15は、図5及び図7に示すように、入力信号に対してA/D変換を行うA/D変換入力端子を有するマイクロコンピュータ18と、このマイクロコンピュータ18から出力されるPWMデューティ指令値Du、Dv及びDwが入力されて各インバータ回路34u、34v及び34wのスイッチング素子Tru1〜Trw4に対するPWMデューティ指令値Du、Dv及びDwに応じたデューティ比のPWM信号Pu1、Pv1、Pw1及びそのオン・オフが反転されたPWM信号Pu2、Pv2、Pw2を出力するFETゲート駆動回路19とで構成されている。   As shown in FIGS. 5 and 7, the drive control circuit 15 includes a microcomputer 18 having an A / D conversion input terminal that performs A / D conversion on an input signal, and a PWM duty output from the microcomputer 18. The command values Du, Dv, and Dw are inputted, and PWM signals Pu1, Pv1, Pw1 having duty ratios corresponding to the PWM duty command values Du, Dv, and Dw for the switching elements Tru1 to Trw4 of the inverter circuits 34u, 34v, and 34w and their The FET gate drive circuit 19 outputs PWM signals Pu2, Pv2, and Pw2 in which on / off is inverted.

マイクロコンピュータ18にはそのA/D変換入力端子にモータ電流検出部17u〜17wで検出したモータ電流Idu〜Idwが入力されると共に、操舵トルクセンサ3から出力される操舵トルク検出値T及び異常検出回路41から出力される加算電圧Vus〜Vwsが入力されている。また、マイクロコンピュータ18の他の入力端子に車速センサ16で検出した車速検出値Vと、位相検知部34で検出した位相検知信号が電気角変換部50で電気角θに変換されて入力されると共に、回転速度検出部としてモータ角速度変換部51で電気角θを微分して算出したモータ角速度ωが入力されている。   The microcomputer 18 receives the motor currents Idu to Idw detected by the motor current detectors 17 u to 17 w at its A / D conversion input terminals, and detects the steering torque detection value T and abnormality detected from the steering torque sensor 3. Addition voltages Vus to Vws output from the circuit 41 are input. Further, the vehicle speed detection value V detected by the vehicle speed sensor 16 and the phase detection signal detected by the phase detection unit 34 are converted into the electrical angle θ by the electrical angle conversion unit 50 and input to the other input terminals of the microcomputer 18. At the same time, the motor angular velocity ω calculated by differentiating the electrical angle θ by the motor angular velocity converter 51 as a rotation speed detector is input.

そして、マイクロコンピュータ18では、図10に示す操舵制御処理を実行すると共に、図13に示す異常検出処理を実行する。
操舵制御処理は、図10に示すように、先ず、ステップS1で、操舵トルクセンサ3で検出したトルク検出値Tを読込み、次いでステップS2に移行して、トルク検出値Tから中立電圧V0 を減算して操舵トルクTs(=T−V0 )を算出する。次いで、ステップS3に移行して、車速センサ16で検出した車速検出値Vを読込み、次いでステップS4に移行して、操舵トルクTs及び車速検出値Vに基づいて図11に示す操舵補助指令値算出マップを参照して、モータ電流指令値となる操舵補助指令値ITを算出する。
The microcomputer 18 executes the steering control process shown in FIG. 10 and the abnormality detection process shown in FIG.
As shown in FIG. 10, in the steering control process, first, in step S1, the detected torque value T detected by the steering torque sensor 3 is read, and then the process proceeds to step S2, where the neutral voltage V 0 is obtained from the detected torque value T. The steering torque Ts (= T−V 0 ) is calculated by subtraction. Next, the process proceeds to step S3, where the vehicle speed detection value V detected by the vehicle speed sensor 16 is read, and then the process proceeds to step S4, where the steering assist command value calculation shown in FIG. 11 is performed based on the steering torque Ts and the vehicle speed detection value V. the map is referenced to calculate the steering assist command value I T to be the motor current command value.

ここで、操舵補助指令値算出マップは、図11に示すように、横軸に操舵トルク検出値Tをとり、縦軸に操舵補助指令値ITをとり、車速検出値Vをパラメータとした特性線図で構成され、操舵トルクTsが“0”から正方向に増加して第1の設定値Ts1に達するまでの間は車速検出値Vにかかわらず比較的緩い勾配で延長する直線部L1と、操舵トルクTaが第1の設定値Ts1より増加したときに、車速検出値Vが比較的速い状態では、比較的緩やかな勾配で延長する直線部L2及びL3と操舵トルク検出値Tsが第1の設定値Ts1より大きい第2の設定値Ts2に近傍で横軸と平行となる直線部L4及びL5と、車速検出値Vが遅い状態では、比較的勾配の大きい直線部L6及びL7と、これら直線部L6及びL7より勾配の大きい直線部L8及びL9と、直線部L8より勾配の大きい直線部L10と、直線部L9及びL10の終端から横軸と平行に延長する直線部L11及びL12とで構成される4本の特性線が形成され、同様に操舵トルクTsが負方向に増加する場合には、上記と原点を挟んで点対象となる4本の特性線が形成された構成を有する。 Here, the steering assist command value calculation map, as shown in FIG. 11, the horizontal axis represents the steering torque detection value T, the vertical axis represents the steering assist command value I T, and the vehicle speed detecting value V as a parameter characteristic A straight line portion L1 that is configured by a line diagram and extends at a relatively gentle gradient regardless of the vehicle speed detection value V until the steering torque Ts increases in the positive direction from “0” and reaches the first set value Ts1. When the steering torque Ta increases from the first set value Ts1, the straight portions L2 and L3 extending with a relatively gentle gradient and the steering torque detection value Ts are the first in the state where the vehicle speed detection value V is relatively fast. Straight line portions L4 and L5 that are parallel to the horizontal axis in the vicinity of the second set value Ts2 that is larger than the set value Ts1, and in the state where the vehicle speed detection value V is slow, the straight line portions L6 and L7 having a relatively large gradient, Gradient magnitude from straight line parts L6 and L7 Four characteristic lines composed of straight portions L8 and L9, a straight portion L10 having a larger gradient than the straight portion L8, and straight portions L11 and L12 extending in parallel with the horizontal axis from the ends of the straight portions L9 and L10 Similarly, when the steering torque Ts increases in the negative direction, four characteristic lines to be pointed with the above and the origin are formed.

次いで、ステップS5に移行して、モータ角速度変換部51で算出したモータ加速度ωを読込み、次いでステップS6に移行して、モータ角速度ωに慣性ゲインKi を乗算して、モータ慣性を加減速させるトルクを操舵トルクTsから排除し、慣性感のない操舵感覚を得るための慣性補償制御用の慣性補償値Ii (=Ki ・ω)を算出すると共に、操舵補助指令値ITの絶対値に摩擦係数ゲインKf を乗算して、動力伝達部や電動モータの摩擦が操舵力に影響することを排除するため摩擦補償制御用の摩擦補償値If (=Kf ・|IT|)を算出する。ここで、摩擦補償値If の符号は操舵トルクTsの符号とこの操舵トルクTsにより操舵の切り増し/切り戻しを判定する操舵方向信号とに基づいて決定する。 Next, the process proceeds to step S5, where the motor acceleration ω calculated by the motor angular velocity conversion unit 51 is read, and then the process proceeds to step S6, where the motor angular velocity ω is multiplied by the inertia gain K i to accelerate / decelerate the motor inertia. The inertia compensation value I i (= K i · ω) for inertia compensation control for obtaining the steering feeling without inertia is calculated by removing the torque from the steering torque Ts, and the absolute value of the steering assist command value I T is calculated. Is multiplied by the friction coefficient gain K f to eliminate the influence of the friction of the power transmission unit and the electric motor on the steering force, and the friction compensation value I f (= K f · | I T |) for friction compensation control Is calculated. Here, the sign of the friction compensation value If is determined on the basis of the sign of the steering torque Ts and the steering direction signal for determining whether the steering is increased / returned based on the steering torque Ts.

次いで、ステップS7に移行して、操舵トルクTsを微分演算処理してアシスト特性不感帯での安定性確保、静摩擦の補償を行うセンタ応答性改善指令値Irを算出し、次いでステップS8に移行して、算出した慣性補償値Ii 、摩擦補償値If 及びセンタ応答性改善指令値Irを操舵補助指令値ITに加算して操舵補助補償値IT′(=IT+Ii +If +Ir)を算出してからステップS9に移行する。 Next, the process proceeds to step S7, where the steering torque Ts is differentiated to calculate a center response improvement command value Ir for ensuring stability in the assist characteristic dead zone and compensating for static friction, and then the process proceeds to step S8. The calculated inertia compensation value I i , friction compensation value If and center response improvement command value Ir are added to the steering assist command value I T to obtain the steering assist compensation value I T ′ (= I T + I i + I f + Ir). After calculating, the process proceeds to step S9.

このステップS9では、電気角変換部50で変換したモータ電気角θを読込み、次いでステップS10に移行して、モータ電気角θをもとに図12(a)〜(c)に示すU〜W相電流算出マップを参照してU〜W相の相電流指令値Iu〜Iwを算出する。
ここで、相電流算出マップは、図12(a)〜(c)に示すように、正弦波に3次、5次高調波を重畳して角を丸くした台形波状の疑似矩形波に形成された無結線式ブラシレスモータ12の電機子巻線Lu〜Lwの誘起電圧波形と同一波形となる相電流指令値Iu〜Iwと電気角θとの関係が表され、各相電流指令値Iu〜Iwは互いに120°位相がずれている。
In step S9, the motor electrical angle θ converted by the electrical angle conversion unit 50 is read, and then the process proceeds to step S10, where U to W shown in FIGS. 12A to 12C based on the motor electrical angle θ. Referring to the phase current calculation map, U to W phase current command values Iu to Iw are calculated.
Here, as shown in FIGS. 12A to 12C, the phase current calculation map is formed as a trapezoidal quasi-rectangular wave in which the third and fifth harmonics are superimposed on a sine wave and the corners are rounded. The relationship between the phase current command values Iu to Iw having the same waveform as the induced voltage waveform of the armature windings Lu to Lw of the wireless brushless motor 12 and the electrical angle θ is expressed, and each phase current command value Iu to Iw is expressed. Are 120 ° out of phase with each other.

次いで、ステップS11に移行して、操舵補助補償値IT′と相電流指令値Iu〜Iwとを乗算して相電流目標値ITU * 〜ITW * を算出し、次いでステップS12に移行して、モータ電流検出部17u〜17wからモータ電流Idu〜Idwを読込み、次いでステップS13に移行して、相電流目標値ITU * 〜ITW * からモータ電流Idu〜Idwを減算して電流偏差ΔIu〜ΔIwを算出してからステップS14に移行する。 Next, the process proceeds to step S11, the phase assist target value I T ′ is multiplied by the phase current command values Iu to Iw to calculate the phase current target values I TU * to I TW * , and then the process proceeds to step S12. The motor currents Idu to Idw are read from the motor current detectors 17u to 17w, and then the process proceeds to step S13 where the motor currents Idu to Idw are subtracted from the phase current target values I TU * to I TW * to obtain a current deviation ΔIu. After calculating ~ ΔIw, the process proceeds to step S14.

このステップS14では、下記(1)〜(3)式のPI演算を行って電圧指令値Vv〜Vwを算出する。
Vu=Kp×ΔIu+Ki∫ΔIudt …………(1)
Vv=Kp×ΔIv+Ki∫ΔIvdt …………(2)
Vw=Kp×ΔIw+Ki∫ΔIwdt …………(3)
ここで、Kpは比例ゲイン、Kiは積分ゲインである。
In step S14, voltage command values Vv to Vw are calculated by performing PI calculations of the following equations (1) to (3).
Vu = Kp × ΔIu + Ki∫ΔIudt (1)
Vv = Kp × ΔIv + Ki∫ΔIvdt (2)
Vw = Kp × ΔIw + Ki∫ΔIwdt (3)
Here, Kp is a proportional gain, and Ki is an integral gain.

次いで、ステップS15に移行して、ステップS14で算出した電圧指令値Vu〜Vwの夫々を正及び負のバッテリー電圧±Vbで制限する電圧制限処理を行ってからステップS16に移行する。
このステップS16では、電圧制限された電圧指令値Vu〜Vwに基づいて下記(4)〜(6)式の演算を行ってU〜W相のデューティ指令値Du〜Dwを算出する。
Du=50+(Vu/2Vb)×100 …………(4)
Dv=50+(Vv/2Vb)×100 …………(5)
Dw=50+(Vw/2Vb)×100 …………(6)
Next, the process proceeds to step S15, and after performing a voltage limiting process for limiting each of the voltage command values Vu to Vw calculated in step S14 with the positive and negative battery voltages ± Vb, the process proceeds to step S16.
In step S16, U to W-phase duty command values Du to Dw are calculated by performing calculations of the following equations (4) to (6) based on the voltage command values Vu to Vw whose voltages are limited.
Du = 50 + (Vu / 2Vb) × 100 (4)
Dv = 50 + (Vv / 2Vb) × 100 (5)
Dw = 50 + (Vw / 2Vb) × 100 (6)

次いで、ステップS17に移行して、後述する異常検出処理で設定される異常フラグAFが“0”以外の値に設定されているか否かを判定し、異常フラグAFが“0”に設定されているときにはインバータ回路34u〜34w、モータハーネスMH1〜MH6、電機子巻線Lu〜Lwのモータ駆動系に異常がないものと判断してステップS18に移行して、前記ステップS16で算出したデューティ指令値Du〜Dwをゲート駆動回路19に出力してから前記ステップS1に戻る。   Next, the process proceeds to step S17, where it is determined whether or not an abnormality flag AF set in an abnormality detection process to be described later is set to a value other than “0”, and the abnormality flag AF is set to “0”. If there is no abnormality, the motor drive system of the inverter circuits 34u to 34w, the motor harnesses MH1 to MH6, and the armature windings Lu to Lw is determined to be normal, and the process proceeds to step S18, and the duty command value calculated in step S16 After Du to Dw are output to the gate drive circuit 19, the process returns to step S1.

一方、ステップS17の判定結果が、異常フラグAFが“0”以外の“1”〜“3”であるときには、インバータ回路34u〜34w、モータハーネスMH1〜MH6、電機子巻線Lu〜Lwのモータ駆動系に異常が発生したものと判断して、ステップS19に移行して、異常フラグAFが“1”であるときにはU相駆動系の異常であると判断して、U相PWM信号Pu1及びPu2の出力を停止させるPWM信号出力停止指令をゲート駆動回路19に出力してからステップS20に移行する。   On the other hand, when the determination result in step S17 is “1” to “3” other than “0”, the inverter circuits 34u to 34w, the motor harnesses MH1 to MH6, and the motors of the armature windings Lu to Lw. It is determined that an abnormality has occurred in the drive system, and the process proceeds to step S19. When the abnormality flag AF is “1”, it is determined that the U-phase drive system is abnormal, and the U-phase PWM signals Pu1 and Pu2 are detected. After outputting a PWM signal output stop command for stopping the output to the gate drive circuit 19, the process proceeds to step S20.

このステップS20では、モータ角速度ωの絶対値|ω|が予め設定した駆動トルクが発生できない電気角区間が生じる高速転舵であることを判定する各設定値ωsを超えているか否かを判定し、ω≦ωsであるときには、全ての電気角区間で駆動トルクを発生することができる低速回転領域であると判断して、ステップS21に移行し、正常な2相分の前記ステップS16で設定されたデューティ指令値をゲート駆動回路19に出力してから前記ステップS1に戻り、|ω|>ωsであるときには、高速転舵領域であるものと判断して、ステップS22に移行し、正常な2相のデューティ指令値を低速転舵領域の最大速度近傍に対応する50%を挟んで対称的なデューティ指令値DL〜DHの範囲に制限し、制限したデューティ指令値をゲート駆動回路19に出力してから前記ステップS1に戻る。   In this step S20, it is determined whether or not the absolute value | ω | of the motor angular speed ω exceeds a preset value ωs that determines that the preset electric angle section in which the drive torque cannot be generated is generated. When ω ≦ ωs, it is determined that the low-speed rotation region is capable of generating drive torque in all electrical angle sections, and the process proceeds to step S21, and is set in step S16 for normal two phases. The duty command value is output to the gate drive circuit 19 and then the process returns to step S1. When | ω |> ωs, it is determined that the vehicle is in the high-speed steering region, and the process proceeds to step S22. The phase duty command value is limited to a symmetrical duty command value range DL to DH across 50% corresponding to the vicinity of the maximum speed in the low-speed steering area, and the limited duty command value is gated. And then returns the output to the dynamic circuit 19 in the step S1.

この図10の処理で、ステップS1〜ステップS18の処理が駆動制御部に対応し、ステップS19〜S21の処理が異常時制御部に対応し、ステップS20及びS22の処理がモータ速度抑制部に対応している。
また、マイクロコンピュータ18では、インバータ回路34u〜34wスイッチング素子異常、モータハーネスMH1〜MH6及び電機子巻線Lu〜Lwの天絡、地絡による異常を検出する図13に示す異常検出処理を実行する。
In the processing of FIG. 10, the processing of step S1 to step S18 corresponds to the drive control unit, the processing of steps S19 to S21 corresponds to the abnormality control unit, and the processing of steps S20 and S22 corresponds to the motor speed suppression unit. is doing.
Further, the microcomputer 18 executes the abnormality detection process shown in FIG. 13 for detecting an abnormality due to the inverter circuits 34u to 34w, the switching harness abnormality, the motor harnesses MH1 to MH6 and the armature windings Lu to Lw and the ground fault. .

この異常検出処理は、図13に示すように、所定時間例えば10msec毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップS31で、異常検出回路41から出力される現在の加算電圧Vus(n)〜Vws(n)を読込み、次いでステップS32に移行して、読込んだ加算電圧Vus(n)〜Vws(n)に基づいて下記(7)〜(9)式の移動平均演算を行って移動平均値Vusm(n)〜Vwsm(n)を算出する。
Vusm(n)=(1−a)Vusm(n-1)+a・Vus(n) …………(7)
Vvsm(n)=(1−a)Vvsm(n-1)+a・Vvs(n) …………(8)
Vwsm(n)=(1−a)Vwsm(n-1)+a・Vws(n) …………(9)
ここで、 n=1,2,3……、初期値Vusm(0)=Vvsm(0)=Vwsm(0)=Vb、aはデータの重み係数であり、0<a<1、Vusm(n-1)は前回の移動平均値である。
As shown in FIG. 13, this abnormality detection process is executed as a timer interruption process at a predetermined time, for example, every 10 msec. First, in step S31, the current added voltage Vus (n) ˜ Vws (n) is read, and then the process proceeds to step S32, where the moving average calculation of the following formulas (7) to (9) is performed based on the read addition voltages Vus (n) to Vws (n). The values Vusm (n) to Vwsm (n) are calculated.
Vusm (n) = (1-a) Vusm (n-1) + a · Vus (n) (7)
Vvsm (n) = (1-a) Vvsm (n-1) + a.Vvs (n) (8)
Vwsm (n) = (1-a) Vwsm (n-1) + a.Vws (n) (9)
Here, n = 1, 2, 3..., Initial value Vusm (0) = Vvsm (0) = Vwsm (0) = Vb, a is a data weighting factor, and 0 <a <1, Vusm (n -1) is the previous moving average value.

次いで、ステップS33に移行して、移動平均値Vusm(n)からバッテリー電圧Vbを減算した値(Vusm(n)−Vb)の絶対値が予め設定した閾値Vmsを超えているか否かを判定し、|Vusm(n)−Vb|>Vmsであるときには、U相にインバータ回路34uのスイッチング素子Tru1〜Tru4がオン状態に固定されるオン異常、モータハーネスMH1,MH2及び電機子巻線Luに天絡、地絡が発生したU相駆動系の異常と判断してステップS34に移行し、異常フラグAFをU相の異常であることを表す“1”に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。   Next, the process proceeds to step S33, where it is determined whether or not the absolute value of the value (Vusm (n) −Vb) obtained by subtracting the battery voltage Vb from the moving average value Vusm (n) exceeds a preset threshold value Vms. , | Vusm (n) −Vb |> Vms, the ON abnormality in which the switching elements Tru1 to Tru4 of the inverter circuit 34u are fixed to the ON state in the U phase, the motor harnesses MH1 and MH2, and the armature winding Lu It is determined that the U-phase drive system abnormality has occurred, and the process proceeds to step S34, the abnormality flag AF is set to “1” indicating that the U-phase abnormality has occurred, and the timer interrupt process is terminated. Then, the program returns to the predetermined main program.

また、ステップS33の判定結果が、|Vusm(n)−Vb|≦Vmsであるときには、U相駆動系が正常であると判断してステップS35に移行し、移動平均値Vvsm(n)からバッテリー電圧Vbを減算した値(Vvsm(n)−Vb)の絶対値が予め設定した閾値Vmsを超えているか否かを判定し、|Vvsm(n)−Vb|>Vmsであるときには、V相にインバータ回路34vのスイッチング素子Trv1〜Trv4がオン状態に固定されるオン異常、モータハーネスMH3,MH4及び電機子巻線Lvに天絡、地絡が発生したV相駆動系の異常と判断してステップS36に移行し、異常フラグAFをV相の異常であることを表す“2”に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。   If the determination result in step S33 is | Vusm (n) −Vb | ≦ Vms, it is determined that the U-phase drive system is normal, the process proceeds to step S35, and the battery is calculated from the moving average value Vvsm (n). It is determined whether or not the absolute value of the value obtained by subtracting the voltage Vb (Vvsm (n) −Vb) exceeds a preset threshold value Vms, and when | Vvsm (n) −Vb |> Vms, Step is determined as an abnormality in the V-phase drive system in which the switching element Trv1 to Trv4 of the inverter circuit 34v is fixed to the on state, the motor harnesses MH3 and MH4 and the armature winding Lv have a power fault and a ground fault. The process proceeds to S36, where the abnormality flag AF is set to "2" indicating that the V phase is abnormal, and then the timer interruption process is terminated and the process returns to the predetermined main program.

さらに、ステップS37の判定結果が、|Vvsm(n)−Vb|≦Vmsであるときには、V相駆動系が正常であると判断してステップS37に移行し、移動平均値Vwsm(n)からバッテリー電圧Vbを減算した値(Vwsm(n)−Vb)の絶対値が予め設定した閾値Vmsを超えているか否かを判定し、|Vwsm(n)−Vb|>Vmsであるときには、W相にインバータ回路34vのスイッチング素子Trw1〜Trw4がオン状態に固定されるオン異常、モータハーネスMH5,MH6及び電機子巻線Lwに天絡、地絡が発生したW相駆動系の異常と判断してステップS38に移行し、異常フラグAFをW相の異常であることを表す“3”に設定してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。   Further, when the determination result in step S37 is | Vvsm (n) −Vb | ≦ Vms, it is determined that the V-phase drive system is normal, and the process proceeds to step S37, where the battery is calculated from the moving average value Vwsm (n). It is determined whether or not the absolute value of the value obtained by subtracting the voltage Vb (Vwsm (n) −Vb) exceeds a preset threshold value Vms, and when | Vwsm (n) −Vb |> Vms, Step is determined as an abnormality of the W-phase drive system in which the switching element Trw1 to Trw4 of the inverter circuit 34v is fixed to the ON state, the motor harnesses MH5 and MH6 and the armature winding Lw have a power supply fault and a ground fault. The process proceeds to S38, the abnormality flag AF is set to “3” indicating that the W phase is abnormal, the timer interruption process is terminated, and the process returns to the predetermined main program.

さらにまた、ステップS37の判定結果が、|Vwsm(n)−Vb|≦Vmsであるときには、U相駆動系〜W相駆動系の全てが正常であるものと判断して、ステップS39に移行して、異常フラグAFを“0”にリセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この図13の処理と異常検出回路41とで異常検出部に対応している。
Furthermore, when the determination result in step S37 is | Vwsm (n) −Vb | ≦ Vms, it is determined that all of the U-phase drive system to the W-phase drive system are normal, and the process proceeds to step S39. Then, after resetting the abnormality flag AF to “0”, the timer interrupt process is terminated and the process returns to the predetermined main program.
The processing of FIG. 13 and the abnormality detection circuit 41 correspond to the abnormality detection unit.

次に、上記第1の実施形態の動作を説明する。
今、車両が停車していると共に、無結線式モータ12も停止しており、ステアリングホイール1が操舵されておらず、操舵トルクセンサ3で検出される操舵トルク検出値Tが電圧V0であるものとする。
この状態で、マイクロコンピュータ18で図10に示す操舵制御処理を実行すると、操舵トルク検出値Tが電圧V0であるので、ステップS2で算出される操舵トルクTsが“0”となり、車両が停車していて車速検出値Vも“0”であるので、図11の制御マップを参照して算出される操舵補助指令値ITも“0”となり、各種補償値Ii、If及びIrも“0”となるので、操舵補助補償値IT′も“0”となる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Now, the vehicle is stopped and the unconnected motor 12 is also stopped, the steering wheel 1 is not being steered, and the steering torque detection value T detected by the steering torque sensor 3 is the voltage V 0 . Shall.
When the steering control process shown in FIG. 10 is executed by the microcomputer 18 in this state, since the steering torque detection value T is the voltage V 0 , the steering torque Ts calculated in step S2 becomes “0”, and the vehicle stops. since then the vehicle speed detection value V even if it is "0", the steering assist command value I T is also "0", which refer to the calculated control map of FIG. 11, each compensation value I i, also I f and Ir Since it is “0”, the steering assist compensation value I T ′ is also “0”.

このとき、無結線式モータ12の位相検知部35で検出されるロータ20の位相が電気角変換部50に供給されて、このときの電気角θが例えば0°であるものとすると、図12(a)〜(c)に示す相電流指令値算出マップを参照して算出されるU相の相電流指令値Iuは“0”、V相の相電流指令値Ivは相電流指令値Iuに対して位相が120°遅れているので−Imaxとなり、W相の相電流指令値Iwは相電流指令値Iuに対して位相が120°進んでいるので+Imaxとなっている。
そして、これら相電流指令値Iu、Iv及びIwと操舵補助指令値ITとが乗算されて相電流目標値ITU * 、ITV * 及びITW * が算出されるが、これらも全て“0”となる(ステップS11)。
At this time, if the phase of the rotor 20 detected by the phase detection unit 35 of the wireless motor 12 is supplied to the electrical angle conversion unit 50 and the electrical angle θ at this time is, for example, 0 °, FIG. The phase current command value Iu for the U phase calculated with reference to the phase current command value calculation maps shown in (a) to (c) is “0”, and the phase current command value Iv for the V phase is the phase current command value Iu. On the other hand, since the phase is delayed by 120 °, −Imax is obtained, and the phase current command value Iw of the W phase is + Imax because the phase is advanced by 120 ° with respect to the phase current command value Iu.
The phase current target values I TU * , I TV *, and I TW * are calculated by multiplying the phase current command values Iu, Iv, and Iw and the steering assist command value I T. (Step S11).

また、モータ電流検出部17u、17v及び17wで検出されるモータ電流Idu、Idv及びIdwも“0”となっているので、電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwも“0”となり、これらに基づいて算出される電圧指令値Vu、Vv及びVwも“0”となって、デューティ指令値Du、Dv及びDwが全て50%となり、無結線式ブラシレスモータ12及びその駆動系が正常であるものとすると、50%のデューティ指令値Du、Dv及びDwがゲート駆動回路19に出力される。   Further, since the motor currents Idu, Idv and Idw detected by the motor current detection units 17u, 17v and 17w are also “0”, the current deviations ΔIu, ΔIv and ΔIw are also “0”, and are calculated based on these. The voltage command values Vu, Vv and Vw to be executed are also “0”, the duty command values Du, Dv and Dw are all 50%, and the wireless brushless motor 12 and its drive system are normal. 50% duty command values Du, Dv and Dw are output to the gate drive circuit 19.

このため、ゲート駆動回路19から出力されるPWM信号Pu1,Pv1,Pw1及びPu2,Pv2,Pw2のオン・オフ比が略等しくなり、例えばインバータ回路34uでみると、スイッチング素子Tru1及びTru4がオン状態となる時間とスイッチング素子Tru2及びTru3がオン状態となる時間とが等しくこれらが交互に行われるので、電子機巻線Luには電流が流れず、他のインバータ回路34v及び34wでも同様に電機子巻線Lv及びLwに電流が流れないので、無結線式ブラシレスモータ12が停止状態を維持する。   Therefore, the on / off ratios of the PWM signals Pu1, Pv1, Pw1 and Pu2, Pv2, Pw2 output from the gate drive circuit 19 are substantially equal. For example, when viewed in the inverter circuit 34u, the switching elements Tru1 and Tru4 are in the on state. Is equal to the time when the switching elements Tru2 and Tru3 are turned on, and these are alternately performed. Therefore, no current flows through the electronic winding Lu, and the other inverter circuits 34v and 34w are similarly armatured. Since no current flows through the windings Lv and Lw, the non-connection type brushless motor 12 maintains the stopped state.

この車両の停車状態での無結線式ブラシレスモータ12の停止状態から運転者がステアリングホイール1を例えば右操舵する所謂据え切りを行うと、これに応じて操舵トルクセンサ3から運転者の操舵トルクに対応する操舵トルク検出値Tが電圧V0より高くなり、操舵トルクTsが正の大きな値となる。
このため、図11の操舵補助指令値算出マップを参照して算出される操舵補助指令値ITが正の比較的大きな値となり、これに補償値Ii、If、Irを加算した操舵補助補償値IT′が算出され(ステップS8)、これに図12(a)〜(c)に示す相電流算出マップを参照して算出される正の相電流指令値Iu、Iv及びIwが乗算されるので、振幅を操舵補助指令値ITとする相電流目標値ITU * 、ITV * 及びITW * が算出される(ステップS11)。
When the driver performs, for example, a so-called stationary operation in which the steering wheel 1 is steered to the right, for example, from the stop state of the wireless brushless motor 12 when the vehicle is stopped, the steering torque sensor 3 changes the steering torque of the driver accordingly. The corresponding steering torque detection value T becomes higher than the voltage V 0 , and the steering torque Ts becomes a large positive value.
Therefore, the steering assist command value I T calculated with reference to the steering assist command value calculation map of FIG. 11 becomes a relatively large positive value, and the steering assist is obtained by adding the compensation values I i , I f , Ir to this. A compensation value I T ′ is calculated (step S8), and this is multiplied by positive phase current command values Iu, Iv and Iw calculated with reference to the phase current calculation maps shown in FIGS. Therefore, the phase current target values I TU * , I TV *, and I TW * with the amplitude as the steering assist command value I T are calculated (step S11).

このとき、モータ電流Idu、Idv及びIdwは“0”を維持しているので、電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwは、相電流目標値ITU * 、ITV * 及びITW * がそのまま算出されることなり、これに基づいて正の比較的大きな電圧指令値Vu、Vv及びVwが算出され、このときの電圧指令値Vu、Vv及びVwがバッテリー電圧+Vbを超える場合にはバッテリー電圧+Vbに制限される(ステップS15)。 At this time, since the motor currents Idu, Idv, and Idw maintain “0”, the phase deviation target values I TU * , I TV *, and I TW * are calculated as they are for the current deviations ΔIu, ΔIv, and ΔIw. The positive and relatively large voltage command values Vu, Vv and Vw are calculated based on this, and if the voltage command values Vu, Vv and Vw at this time exceed the battery voltage + Vb, they are limited to the battery voltage + Vb. (Step S15).

そして、制限された電圧指令値Vu、Vv及びVwに基づいてデューティ指令値Du、Dv及びDwが算出されるので、これらデューティ指令値Du、Dv及びDwが50%より大きい値となり、これがゲート駆動回路19に出力されるので、図8(a)に示すようにインバータ回路34u〜34wでスイッチング素子Trj1から端子tja、電機子巻線Lj、端子tjb、スイッチング素子Trj4を通じて接地に電流が120°位相が異なり、無結線式ブラシレスモータ12の誘起電圧波形と等しく、正弦波に3次高調波及び5次高調波を重畳した角が丸みを帯びた台形波状態の疑似矩形波電流が流れ、無結線式ブラシレスモータ12が例えば時計方向に回転駆動される。このため、無結線式モータ12で操舵トルクTに基づく目標補助操舵トルクTtに応じた補助操舵力を発生し、この補助操舵力を、減速ギヤ11を介してステアリングシャフト2に伝達することができ、運転者が軽い操舵を行うことができる。   Since the duty command values Du, Dv, and Dw are calculated based on the limited voltage command values Vu, Vv, and Vw, the duty command values Du, Dv, and Dw are larger than 50%, and this is a gate drive. Since it is output to the circuit 19, as shown in FIG. 8 (a), the inverter circuit 34u to 34w causes the current to phase 120 ° from the switching element Trj1 to the ground through the terminal tja, the armature winding Lj, the terminal tjb, and the switching element Trj4. Is different from the induced voltage waveform of the wireless brushless motor 12, and a pseudo-rectangular wave current in a trapezoidal wave state with rounded corners in which the third and fifth harmonics are superimposed on a sine wave flows and is not connected The brushless motor 12 is driven to rotate clockwise, for example. Therefore, an auxiliary steering force corresponding to the target auxiliary steering torque Tt based on the steering torque T is generated by the wireless motor 12, and this auxiliary steering force can be transmitted to the steering shaft 2 via the reduction gear 11. The driver can perform light steering.

同様に、運転者がステアリングホイール1を据え切り状態で左操舵した場合には、操舵補助指令値ITが負値となるので、図10の操舵制御処理におけるステップS16で算出されるデューティ指令値Du、Dv及びDwが50%より小さく0%に近い値となり、励磁コイルLu〜Lwに流れる電流が上述とは逆に流れることになり、無結線式ブラシレスモータ12が例えば反時計方向に逆転駆動される。 Similarly, if the driver has left steering state outright laid the steering wheel 1, since the steering assist command value I T is a negative value, the duty command value calculated in step S16 in the steering control process in FIG. 10 Du, Dv, and Dw are smaller than 50% and close to 0%, and the current flowing through the exciting coils Lu to Lw flows in the opposite direction to that described above, so that the wireless brushless motor 12 is driven in reverse rotation, for example, counterclockwise. Is done.

一方、図13に示す異常検出処理では、異常検出回路41から出力される加算電圧Vus〜Vwsを所定時間毎に読込み、これらを移動平均処理することにより、平均値Vusm(n)〜Vwsm(n)を算出しており、インバータ回路34u〜34w、モータハーネスMH1〜MH6及び励磁コイルLu〜Lwが正常である場合には、前述したように、インバータ回路34jの端子電圧Vja及びVjbがデューティ指令値Du〜Dwに応じたデューティ比で交互にオン・オフを繰り返しており、両端子電圧Vja及びVjbの加算値は、図8(f)に示すように、PWM信号Pj1及びPj2のデューティ比にかかわらずバッテリー電圧Vbに略一致する。   On the other hand, in the abnormality detection process shown in FIG. 13, the average values Vusm (n) to Vwsm (n) are read by reading the addition voltages Vus to Vws output from the abnormality detection circuit 41 at predetermined time intervals and performing a moving average process on these. ) And the inverter circuits 34u to 34w, the motor harnesses MH1 to MH6, and the exciting coils Lu to Lw are normal, as described above, the terminal voltages Vja and Vjb of the inverter circuit 34j are the duty command values. ON / OFF is alternately repeated at a duty ratio according to Du to Dw, and the added value of both terminal voltages Vja and Vjb depends on the duty ratio of PWM signals Pj1 and Pj2, as shown in FIG. 8 (f). It almost coincides with the battery voltage Vb.

このため、移動平均値Vjsm(n)からバッテリー電圧Vbを減算した絶対値|Vjsm(n)−Vb|は、略“0”となって、閾値Vmsより小さい値となるので、図13の処理において、ステップS33からステップS35、ステップS37を経てステップS39に移行して、異常フラグAFを正常であることを表す“0”にリセットする。   Therefore, the absolute value | Vjsm (n) −Vb | obtained by subtracting the battery voltage Vb from the moving average value Vjsm (n) is substantially “0”, which is smaller than the threshold value Vms. In step S33, the process proceeds to step S39 through steps S35 and S37, and the abnormality flag AF is reset to "0" indicating normal.

しかしながら、前述したように、据え切り状態でステアリングホイール1を右操舵している状態で、インバータ回路34wのスイッチング素子Trw4がPWM信号Pw2がオフ状態となってもオン状態を継続するオン異常となったときには、端子電圧Vwbが常時略接地電位即ちスイッチング素子Trw4のオン抵抗R0にモータ電流Imを乗算した電位を継続することになるため、異常検出回路41の加算回路42wから出力される加算電圧Vwsが図9(f)に示すように、略バッテリー電圧Vbと略零接地電圧とを繰り返すことになり、加算電圧Vwsの移動平均値Vwsm(n)がバッテリー電圧Vbより大幅に小さくなる。このため、図13のステップS33で、|Vusm(n)−Vb|>Vmsとなって、ステップS34に移行し、異常フラグAFが“1”にセットされる。 However, as described above, when the steering wheel 1 is steered to the right in the stationary state, the switching element Trw4 of the inverter circuit 34w becomes an on abnormality that continues to be on even if the PWM signal Pw2 is off. The terminal voltage Vwb always continues at substantially the ground potential, that is, the potential obtained by multiplying the on-resistance R 0 of the switching element Trw 4 by the motor current Im, so that the addition voltage output from the addition circuit 42 w of the abnormality detection circuit 41 As shown in FIG. 9F, Vws repeats substantially the battery voltage Vb and the substantially zero ground voltage, and the moving average value Vwsm (n) of the added voltage Vws becomes significantly smaller than the battery voltage Vb. Therefore, in step S33 in FIG. 13, | Vusm (n) −Vb |> Vms is established, the process proceeds to step S34, and the abnormality flag AF is set to “1”.

このため、図10の操舵制御処理におけるステップS17でからステップS19に移行し、ゲート駆動回路19に対してU相のインバータ回路34wを駆動するPWM信号Pw1及びPw2の出力を停止させるPWM信号出力停止指令を出力する。このため、インバータ回路34wの駆動が停止されて、励磁コイルLwに対する通電制御が停止される。
しかしながら、残りの正常な2つのV相及びW相のインバータ回路34u及び34vについては、無結線式ブラシレスモータ12が低速回転領域にある状態では、ステップS16で算出されるデューティ指令値Du及びDvに基づくPWM信号Pu1,Pu2及びPv1,Pv2の出力が継続される。
Therefore, the process proceeds from step S17 to step S19 in the steering control process of FIG. 10, and the PWM signal output stop for stopping the output of the PWM signals Pw1 and Pw2 for driving the U-phase inverter circuit 34w to the gate drive circuit 19 is stopped. Outputs a command. For this reason, the drive of the inverter circuit 34w is stopped and the energization control with respect to the exciting coil Lw is stopped.
However, for the remaining two normal V-phase and W-phase inverter circuits 34u and 34v, the duty command values Du and Dv calculated in step S16 are set in the state where the wireless brushless motor 12 is in the low-speed rotation region. The output of the PWM signals Pu1, Pu2 and Pv1, Pv2 based on them is continued.

このときの、励磁コイルLu〜Lwに通電されるU相電流、V相電流及びW相電流は、説明を簡単にするためにU相電流、V相電流及びW相電流が正弦波であるものとすると、図14(a)に示すようになり、異常が発生したW相電流についてはスイッチング素子Trw2と並列なフライホイールダイオードD−端子twa−電機子巻線Lw−端子twb−スイッチング素子Trw4−フライホイールダイオードDの閉ループが形成されるので、ロータ20の回転に伴う誘導起電力による電流が流れ、この電流によってモータを制動させる方向のモータ制動トルクを発生させる。   At this time, the U-phase current, the V-phase current and the W-phase current energized in the exciting coils Lu to Lw are those in which the U-phase current, the V-phase current and the W-phase current are sinusoidal for the sake of simplicity. Then, as shown in FIG. 14A, for the W-phase current in which an abnormality has occurred, the flywheel diode D-terminal twa in parallel with the switching element Trw2, the armature winding Lw, the terminal twb, and the switching element Trw4- Since a closed loop of the flywheel diode D is formed, a current due to an induced electromotive force flows along with the rotation of the rotor 20, and a motor braking torque in a direction to brake the motor is generated by this current.

しかしながら、無結線式ブラシレスモータ12が低速転舵領域で回転駆動されている状態では、異常となったW相で発生するモータ制動トルクは図14(b)において曲線Laで示すように僅かなものであり、正常なU相及びV相で発生するモータ駆動トルクは図14(b)において曲線Lnで示すように脈動するが駆動トルクを発生できない電気角区間はなく、ステアリングホイール1が振動することにはなるが操舵補助力を十分に発揮することができる。   However, when the wireless brushless motor 12 is rotationally driven in the low-speed steering region, the motor braking torque generated in the abnormal W phase is small as shown by the curve La in FIG. The motor drive torque generated in the normal U phase and V phase pulsates as shown by the curve Ln in FIG. 14B, but there is no electrical angle section in which the drive torque cannot be generated, and the steering wheel 1 vibrates. However, the steering assist force can be sufficiently exerted.

ところが、ステアリングホイール1が急操舵される高速転舵領域で無結線式ブラシレスモータ12が駆動される状態では、上記と同様にW相のインバータ34wにおけるスイッチング素子Trw4がオン異常になった場合には、インバータ34wに形成される閉ループによって発生する誘導起電力に基づくW相電流が図15(a)に示すように負方向の振幅が大きくなり、これによって図15(b)に示すようにW相によるモータ制動トルクが増加し、これによって正常なU相及びV相によって発生されるモータ駆動トルクが相殺されて駆動トルクを発揮できない電気角区間が存在することになり、ステアリングホイール1に引っ掛かり感が発生し、運転者に違和感を与えることなる。   However, in the state where the wireless brushless motor 12 is driven in the high-speed turning region where the steering wheel 1 is steered suddenly, when the switching element Trw4 in the W-phase inverter 34w becomes abnormal as in the above case, The W-phase current based on the induced electromotive force generated by the closed loop formed in the inverter 34w has a negative amplitude as shown in FIG. 15 (a). As a result, the W-phase current is increased as shown in FIG. 15 (b). As a result, the motor braking torque generated by the motor is increased, thereby canceling out the motor driving torque generated by the normal U phase and V phase, and there is an electrical angle section in which the driving torque cannot be exhibited. This will cause the driver to feel uncomfortable.

このため、本実施形態では、無結線式ブラシレスモータ12のモータ角速度ωを検出し、このモータ角速度ωの絶対値が低速転舵領域の上限近傍のモータ角速度に対応する設定値ωsを超えたときに、図10の処理において、ステップS20からステップS22に移行して、そのときの正常なU相及びV相のデューティ指令値Du及びDvを低速転舵領域の上限近傍のモータ角速度となるデューティ指令値を、50%を挟んで対称なデューティ指令値DL〜DHの範囲に制限することにより、無結線式ブラシレスモータ12が高速転舵領域で回転することを抑制し、低速転舵領域で駆動して操舵補助力の発生状態を継続させる。   For this reason, in this embodiment, when the motor angular velocity ω of the wireless brushless motor 12 is detected and the absolute value of the motor angular velocity ω exceeds the set value ωs corresponding to the motor angular velocity in the vicinity of the upper limit of the low-speed steering region. In addition, in the process of FIG. 10, the process proceeds from step S20 to step S22, and the normal U-phase and V-phase duty command values Du and Dv at that time are changed to the duty command that becomes the motor angular velocity near the upper limit of the low-speed turning region. By limiting the value to a range of symmetrical duty command values DL to DH across 50%, the wireless brushless motor 12 is prevented from rotating in the high-speed turning area and is driven in the low-speed turning area. To continue the steering assist force generation state.

また、モータハーネスMH6や励磁コイルLwが地絡した場合も上記と同様に検出することができ、バッテリー電源側のスイッチング素子Tj1がオン異常となった場合には、端子電圧Vjaが略バッテリー電圧Vbを維持することになるので、端子電圧Vjbは略接地電圧と略バッテリー電圧Vbとを繰り返すので、加算電圧がバッテリーVbとその2倍の状態とを繰り返すことになり、移動平均値Vjsm(n)がバッテリー電圧Vbより高くなることにより、|Vjsm(n)−Vb|>Vmsとなって異常状態と判断することができる。さらに、他のU相又はV相で異常が発生した場合も上記と同様に検出することができる。   Further, when the grounding of the motor harness MH6 or the excitation coil Lw can be detected in the same manner as described above, when the switching element Tj1 on the battery power supply side is abnormally turned on, the terminal voltage Vja is substantially equal to the battery voltage Vb. Therefore, since the terminal voltage Vjb repeats substantially the ground voltage and the battery voltage Vb, the added voltage repeats the battery Vb and a state twice that of the battery Vb, and the moving average value Vjsm (n) Becomes higher than the battery voltage Vb, and | Vjsm (n) −Vb |> Vms can be determined as an abnormal state. Furthermore, when an abnormality occurs in another U phase or V phase, it can be detected in the same manner as described above.

また、上記実施形態のように、ベクトル制御を用いることなく、無結線式ブラシレスモータ12を駆動制御することにより、演算処理を簡略化してシンプルな駆動制御部を形成することができる。
また、本実施形態では、モータが従来のY結線式モータやΔ結線式モータのように励磁コイルの一端又は両端を互いに接続したものではなく、3相ブラシレスモータを形成する各励磁コイルLu〜Lwが互いに結線されることなく独立して巻装された無結線式ブラシレスモータ12であるので、各励磁コイルLu〜Lwで個別に通電制御を行うことが可能であることから、3次及び5次高調波を含む疑似矩形波電流を、何ら制限を受けることなく通電することができる。したがって、モータ電流波形は、逆起電圧波形と同様の正弦波に対して幅広で角を落として丸みのある疑似矩形波としている。
Further, as in the above-described embodiment, by performing drive control of the wireless brushless motor 12 without using vector control, the arithmetic processing can be simplified and a simple drive control unit can be formed.
Further, in this embodiment, the motor is not one in which one end or both ends of the excitation coil are connected to each other like the conventional Y-connection type motor or Δ-connection type motor, but each excitation coil Lu to Lw forming a three-phase brushless motor. Is a non-wired brushless motor 12 wound independently without being connected to each other, and therefore it is possible to individually control energization with each of the exciting coils Lu to Lw. A pseudo rectangular wave current including harmonics can be energized without any limitation. Therefore, the motor current waveform is a quasi-rectangular wave that is wide and rounded with respect to a sine wave similar to the counter electromotive voltage waveform.

このため、無結線式モータ12の出力は、出力=電流×電圧=トルク×回転速度であるので、正弦波の逆起電圧及び駆動電流を使用する場合に比較して実効値を格段に向上させることができ、大きな出力を得ることができると共に、トルクリップルのない一定出力を得ることができると共に、インバータ回路、モータハーネス、電機子巻線の駆動系に異常が発生したときのモータ駆動トルクの脈動をモータ電流波形が正弦波である場合に比較して低減させることができる。   For this reason, since the output of the wireless motor 12 is output = current × voltage = torque × rotational speed, the effective value is remarkably improved as compared with the case of using a sine wave back electromotive force and drive current. It is possible to obtain a large output, a constant output with no torque ripple, and the motor drive torque when an abnormality occurs in the drive system of the inverter circuit, the motor harness, and the armature winding. The pulsation can be reduced compared to the case where the motor current waveform is a sine wave.

これに対して、従来の結線式ブラシレスモータでは、逆起電圧波形は、本実施形態と略同様の疑似矩形波とすることができるが、モータの電機子巻線に3次高調波成分を流すことができないので、電流波形は図16(a)に示すように、幅狭の疑似矩形波となり、面積が小さくなって実効値が正弦波よりは良いが本実施形態に比較すると低下することになり、出力もその分減少することになる。   On the other hand, in the conventional connection-type brushless motor, the counter electromotive voltage waveform can be a pseudo rectangular wave substantially the same as in the present embodiment, but a third harmonic component is passed through the armature winding of the motor. Therefore, the current waveform becomes a narrow pseudo-rectangular wave as shown in FIG. 16A, and the area becomes smaller and the effective value is better than the sine wave, but it is lower than that of this embodiment. Therefore, the output also decreases accordingly.

なお、従来の結線式ブラシレスモータで3次高調波成分を電機子巻線に流すことができない理由は、以下の通りである。
すなわち、励磁コイルがY結線又はΔ結線された3相モータでは、各相に電流を流すためには各励磁コイルの各端子に電圧を印加する必要があり、U、V、Wの各相に1次成分(正弦波)の電流を流すための各端子電圧は以下のようになる。
The reason why the third harmonic component cannot flow through the armature winding in the conventional connection type brushless motor is as follows.
That is, in a three-phase motor in which the excitation coil is Y-connected or Δ-connected, it is necessary to apply a voltage to each terminal of each excitation coil in order to pass a current to each phase. Each terminal voltage for flowing a primary component (sine wave) current is as follows.

Iu=I0sinθ Vu=V0sinθ
Iv=I0sin(θ−2π/3) Vv=V0sin(θ−2π/3)
Iw=I0sin(θ+2π/3) Vw=V0sin(θ+2π/3)
そして、3次高調波を重畳した電流を印加するための各端子電圧は以下のようになる。
Vu=V0sinθ+V1sin3θ
Vv=V0sin(θ−2π/3)+V1sin{3(θ−2π/3)}
=V0sin(θ−2π/3)+V1sin(3θ−2π)
=V0sin(θ−2π/3)+V1sin3θ
Vw=V0sin(θ+2π/3)+V1sin{3(θ+2π/3)}
=V0sin(θ+2π/3)+V1sin(3θ+2π)
=V0sin(θ+2π/3)+V1sin3θ
Iu = I 0 sin θ Vu = V 0 sin θ
Iv = I 0 sin (θ-2π / 3) Vv = V 0 sin (θ-2π / 3)
Iw = I 0 sin (θ + 2π / 3) Vw = V 0 sin (θ + 2π / 3)
And each terminal voltage for applying the electric current which superimposed the 3rd harmonic is as follows.
Vu = V 0 sin θ + V 1 sin 3θ
Vv = V 0 sin (θ-2π / 3) + V 1 sin {3 (θ-2π / 3)}
= V 0 sin (θ-2π / 3) + V 1 sin (3θ-2π)
= V 0 sin (θ-2π / 3) + V 1 sin 3θ
Vw = V 0 sin (θ + 2π / 3) + V 1 sin {3 (θ + 2π / 3)}
= V 0 sin (θ + 2π / 3) + V 1 sin (3θ + 2π)
= V 0 sin (θ + 2π / 3) + V 1 sin 3θ

このように、各端子にV1sin3θという同じ電圧を印加することになるため、U、V、Wの各相に3次高調波電流を流すことができない。同様に5相モータでは各相に5次高調波電流を流すことはできない。
ここで、正弦波に3次高調波及び5次高調波を重畳した相電流指令値Iu〜Iwを算出するためには、入力を操舵補助指令値ITと、無結線式モータ12の電気角θとし、これらに基づいて内部演算で出力の式(出力=トルク×回転速度=電流×電圧)を満たすように各相電流目標値Iu〜Iwを演算する。
In this way, since the same voltage of V 1 sin 3θ is applied to each terminal, the third harmonic current cannot flow in each of the U, V, and W phases. Similarly, in a five-phase motor, a fifth harmonic current cannot flow in each phase.
In order to calculate the phase current command value Iu~Iw obtained by superposing the third order harmonic and the fifth harmonic sine wave, a steering assist command value I T input, the electrical angle of the non-connection type motor 12 Based on these, each phase current target value Iu to Iw is calculated so as to satisfy an output equation (output = torque × rotational speed = current × voltage) by internal calculation.

ところで、無結線式モータの性能を最大限に引き出すには、正弦波に3次高調波を重畳する必要があるが、従来のベクトル制御では、3相モータで3n次成分の電流を流すことができないように、従来の2相/3相変換を有するベクトル制御では3n相次成分の電流指令値を算出することができない。
そこで、モータの出力はトルク×回転速度=電流×電圧であるので、逆起電圧波形と電流波形との正弦波に3次高調波及び5次高調波を重畳した疑似矩形波は以下のように表される。
By the way, in order to maximize the performance of the wireless motor, it is necessary to superimpose the third harmonic on the sine wave. However, in the conventional vector control, the current of the 3n-order component can be flowed by the three-phase motor. As is impossible, the current command value of the 3n-phase component cannot be calculated by the vector control having the conventional 2-phase / 3-phase conversion.
Therefore, since the output of the motor is torque × rotational speed = current × voltage, the pseudo rectangular wave in which the third harmonic and the fifth harmonic are superimposed on the sine wave of the back electromotive force waveform and the current waveform is as follows. expressed.

Eu=E1*sin(θ)+E3*sin(3*θ)+E5*sin(5*θ)
Ev=E1*sin(θ-2/3*PI)+E3*sin(3*(θ-2/3*PI))+E5*sin(5*(θ-2/3*PI))
Ew=E1*sin(θ+2/3*PI)+E3*sin(3*(θ+2/3*PI))+E5*sin(5*(θ+2/3*PI))
Iu=I1*sin(θ)+I3*sin(3*θ)+I5*sin(5*θ)
Iv=I1*sin(θ-2/3*PI)+I3*sin(3*(θ-2/3*PI))+I5*sin(5*(θ-2/3*PI))
Iw=I1*sin(θ+2/3*PI)+I3*sin(3*(θ+2/3*PI))+I5*sin(5*(θ+2/3*PI))
一方、モータの出力は、
Eu = E1 * sin (θ) + E3 * sin (3 * θ) + E5 * sin (5 * θ)
Ev = E1 * sin (θ-2 / 3 * PI) + E3 * sin (3 * (θ-2 / 3 * PI)) + E5 * sin (5 * (θ-2 / 3 * PI))
Ew = E1 * sin (θ + 2/3 * PI) + E3 * sin (3 * (θ + 2/3 * PI)) + E5 * sin (5 * (θ + 2/3 * PI))
Iu = I1 * sin (θ) + I3 * sin (3 * θ) + I5 * sin (5 * θ)
Iv = I1 * sin (θ-2 / 3 * PI) + I3 * sin (3 * (θ-2 / 3 * PI)) + I5 * sin (5 * (θ-2 / 3 * PI))
Iw = I1 * sin (θ + 2/3 * PI) + I3 * sin (3 * (θ + 2/3 * PI)) + I5 * sin (5 * (θ + 2/3 * PI))
On the other hand, the motor output is

Figure 2006149146
となる。出力が一定値であればトルクリップルがない。つまり、cos(6θ)を含む項が“0”になればトルクリップルのない一定出力が得られる。
Figure 2006149146
It becomes. If the output is constant, there is no torque ripple. That is, when the term including cos (6θ) becomes “0”, a constant output without torque ripple can be obtained.

逆起電圧波形はモータを設計する時点で決定するため、逆起電圧の1,3,5次成分E1,E3,E5は既知である。
したがって、cos(6θ)を含む項を“0”にするように電流の1,3,5次成分I1,I3,I5を決めれば、トルクリップルのない相電流指令値を算出することができる。
相電流指令値の1,3,5次成分I1,I3,I5の振幅は操舵補助指令値ITによって決まるが、その比I1:I3:I5は逆起電圧の1,3,5次成分E1,E3,E5とcos(6θ)を含む項を“0”にする条件より、予め求めることができる。
Since the counter electromotive voltage waveform is determined at the time of designing the motor, the first, third, and fifth order components E1, E3, and E5 of the counter electromotive voltage are known.
Therefore, if the 1st, 3rd and 5th order components I1, I3 and I5 of the current are determined so that the term including cos (6θ) is “0”, a phase current command value without torque ripple can be calculated.
The amplitude of the 1,3,5-order component I1, I3, I5 of the phase current command value is determined by the steering assist command value I T, the ratio I1: I3: I5 is the back electromotive force 1,3,5-order component E1 , E3, E5 and cos (6θ) can be obtained in advance from the condition for setting the term including “0”.

具体例として、図16(b)は図16(c)に示す3次及び5次高調波を含む逆起電圧波形に対してトルクリップルのない電流波形を予め求めた例であり、前述した図12(a)〜(c)に示す相電流指令値算出マップに記憶されている特性線と同一波形である。
より具体的に説明すると、cos(6θ)を含む項を“0”にする条件、E1・E3+E3・I3+E5・I1=0を満たす相電流目標値は一意に求まらない。
そこで、電流波形と逆起電圧波形とを同一形状にするという条件で拘束する。
すなわち、I1=aE1,I3=aE3,I5=aE5として、
aE1・E5+aE3・E3+aE5・E1=0
E32=−2E1・E5
As a specific example, FIG. 16B is an example in which a current waveform without torque ripple is obtained in advance with respect to the counter electromotive voltage waveform including the third and fifth harmonics shown in FIG. It is the same waveform as the characteristic line memorize | stored in the phase current command value calculation map shown to 12 (a)-(c).
More specifically, the phase current target value that satisfies the condition for setting the term including cos (6θ) to “0”, E1 · E3 + E3 · I3 + E5 · I1 = 0, is not uniquely determined.
Therefore, the current waveform and the counter electromotive voltage waveform are constrained under the condition that they have the same shape.
That is, I1 = aE1, I3 = aE3, I5 = aE5,
aE1 ・ E5 + aE3 ・ E3 + aE5 ・ E1 = 0
E3 2 = -2E1 ・ E5

上記関係式を満足するようにモータの逆起電圧波形を設計し、これと同じ電流波形を出力すれば、トルクリップルのない相電流目標値を得ることができる。
逆起電圧E1〜E5はモータ回転速度ωに比例するので、モータの出力の式は以下のように表すことができる。
T=K1・I1+K3・I3+K5・I5
ここで、K1〜K5は上述の手順で予め求められる定数である。
If the motor counter electromotive voltage waveform is designed so as to satisfy the above relational expression and the same current waveform is output, a phase current target value without torque ripple can be obtained.
Since the back electromotive voltages E1 to E5 are proportional to the motor rotational speed ω, the equation of the motor output can be expressed as follows.
T = K1 / I1 + K3 / I3 + K5 / I5
Here, K1 to K5 are constants obtained in advance by the above-described procedure.

このように、第1の実施形態では、無結線モータ20の励磁コイルLu〜Lwの逆起電圧波形及び駆動電流波形を共に3次高調波を含む疑似矩形波とすることができ、実効値を向上させて、大きな出力を得ることができる。すなわち、3次高調波は、疑似矩形波をフーリエ級数展開した際の係数が1次成分の次に大きいので、正弦波にその3次高調波を重畳することにより、実効値を上げるための効率が最もよくなり、大きな出力を得ることができる。   As described above, in the first embodiment, the counter electromotive voltage waveform and the drive current waveform of the exciting coils Lu to Lw of the wireless motor 20 can both be a pseudo rectangular wave including the third harmonic, and the effective value can be It is possible to improve and obtain a large output. That is, since the third harmonic has a coefficient next to the first order component when the pseudo-rectangular wave is expanded in the Fourier series, the efficiency for raising the effective value by superimposing the third harmonic on the sine wave Will be the best, and a large output can be obtained.

また、無結線式ブラシレスモータ12を使用して、各励磁コイルの両端に夫々インバータ回路34u、34v及び34wを接続し、これら励磁コイルLu、Lv及びLwの両端を逆位相駆動することにより、前述したように各励磁コイルの端子間電圧Vuab、Vvab及びVwabは、下記(10)式、(11)式及び(12)式で表される。
Vun=2×V0×sin(ωt+α) …………(10)
Vvn=2×V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(11)
Vwn=2×V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(12)
Further, by using the wireless brushless motor 12, the inverter circuits 34 u, 34 v and 34 w are respectively connected to both ends of each exciting coil, and both ends of these exciting coils Lu, Lv and Lw are driven in opposite phases, thereby As described above, the inter-terminal voltages Vuab, Vvab, and Vwab of each exciting coil are expressed by the following equations (10), (11), and (12).
Vun = 2 × V 0 × sin (ωt + α) (10)
Vvn = 2 × V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (11)
Vwn = 2 × V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (12)

一方、同一構成のY結線モータの場合は等価回路が図17に示すように、各励磁コイルLu、Lv及びLwの一端が互いに接続された中性点の電圧VnがVn=0(V)であるので、各励磁コイルLu、Lv、Lwの端子間電圧Vun、Vvn及びVwnは下記(13)式、(14)式及び(15)式で表される。
Vun=V0×sin(ωt+α) …………(13)
Vvn=V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(14)
Vwn=V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(15)
On the other hand, in the case of a Y-connection motor having the same configuration, as shown in FIG. 17, an equivalent circuit has a neutral point voltage Vn at which one ends of the excitation coils Lu, Lv, and Lw are connected to each other, and Vn = 0 (V). Therefore, the inter-terminal voltages Vun, Vvn, and Vwn of the excitation coils Lu, Lv, and Lw are expressed by the following equations (13), (14), and (15).
Vun = V 0 × sin (ωt + α) (13)
Vvn = V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (14)
Vwn = V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (15)

このため、励磁コイルLuを例にとると、本発明による無結線式モータ12の端子電圧Vua、Vub、端子間電圧Vuabは図18(a)に示すようになり、従来のY結線式モータの場合の端子電圧Vu、端子電圧Vv、端子間電圧Vuv及び中性点電圧Vnは図18(b)に示すようになる。一方、本発明による無結線式モータ12の端子間電圧Vuab、Vvab、Vwabは図19(a)に示すようになり、従来のY結線式モータの場合のコイル両端電圧Vun、Vvn、Vwnは図19(b)に示すようになる。   Therefore, taking the exciting coil Lu as an example, the terminal voltages Vua and Vub and the inter-terminal voltage Vuab of the unconnected motor 12 according to the present invention are as shown in FIG. The terminal voltage Vu, terminal voltage Vv, inter-terminal voltage Vuv, and neutral point voltage Vn are as shown in FIG. On the other hand, the inter-terminal voltages Vuab, Vvab, Vwab of the unconnected motor 12 according to the present invention are as shown in FIG. 19A, and the coil end voltages Vun, Vvn, Vwn in the case of the conventional Y-connected motor are shown in FIG. As shown in 19 (b).

これら図18及び図19から明らかなように、励磁コイルの両端に印加できる電圧振幅を比較した場合、無結線式モータ12はY結線式モータを2倍の電源電圧で駆動した場合と同等の効果が得られる。したがって、バッテリー電圧Vbを同一とした場合、無結線式モータでは励磁コイルLu〜Lwの駆動電圧を向上できるので、ステアリングホイール1を急操舵した場合に、電圧不足を生じることなく、最適な操舵補助力を発生させて円滑な操舵を行うことができる。   As is apparent from FIGS. 18 and 19, when comparing the voltage amplitudes that can be applied to both ends of the exciting coil, the wireless motor 12 has the same effect as when the Y-wired motor is driven with twice the power supply voltage. Is obtained. Accordingly, when the battery voltage Vb is the same, the drive voltage of the exciting coils Lu to Lw can be improved in the wireless motor. Therefore, when the steering wheel 1 is steered rapidly, there is no shortage of voltage and optimal steering assistance is achieved. Force can be generated and smooth steering can be performed.

同様に、従来のΔ結線式モータの場合は、等価回路が図20に示すようになり、端子間電圧Vuv、Vvw及びVwuはY結線式モータの√3倍となるが、端子間電流が1/√3となり、本発明による無結線式モータ12の励磁コイルLu〜Lwのコイル電流が図21(a)に示すように規定電流を有効に使用できるのに対し、Δ結線式モータのコイル電流Iuv、Ivw、Iwu及び相電流Iu、Iv、Iwは図21(b)に示すようになり、各相電流Iu、Iv、Iwが規定電流の1/√3となり、結局無結線式モータ12ではΔ結線式モータを√3倍のモータ電流で通電したことと同等の効果が得られる。この結果、無結線式モータは励磁コイルのコイル電流を向上できるので、高トルク化を図ることができる。
したがって、Y結線式モータとΔ結線式モータとを等価変換すると下記表1に示す関係式で表すことができる。
Similarly, in the case of a conventional Δ-connection type motor, an equivalent circuit is as shown in FIG. 20, and the inter-terminal voltages Vuv, Vvw, and Vwu are √3 times that of the Y-connection type motor, but the inter-terminal current is 1 / √3, and the coil current of the exciting coils Lu to Lw of the wireless motor 12 according to the present invention can effectively use the specified current as shown in FIG. Iuv, Ivw, Iwu and phase currents Iu, Iv, Iw are as shown in FIG. 21 (b), and each phase current Iu, Iv, Iw becomes 1 / √3 of the specified current. An effect equivalent to that when a Δ connection motor is energized with a motor current of √3 times can be obtained. As a result, since the wireless motor can improve the coil current of the exciting coil, the torque can be increased.
Therefore, when the Y-connection type motor and the Δ-connection type motor are equivalently converted, they can be expressed by the relational expressions shown in Table 1 below.

Figure 2006149146
Figure 2006149146

この関係式を用いて、等価交換されたY結線式モータ及びΔ結線式モータを、無結線式モータとした場合のモータ出力と電流特性は、Y結線式モータのモータ定数で、無結線式モータに変更した場合のモータ出力特性は、図22に示すように、破線図示のY結線式モータの回転速度に対して無結線式モータの回転速度は実線図示のように最大電流で規制された最大トルクからトルクが減少するに応じて回転速度の増加分が多くなることになり、回転速度を向上させることができる。   Using this relational expression, the motor output and current characteristics when the equivalently exchanged Y-connection motor and Δ-connection motor are non-connection motors are the motor constants of the Y-connection motor. As shown in FIG. 22, the motor output characteristic when the motor is changed to the maximum rotation speed of the non-connection motor is controlled by the maximum current as shown by the solid line as compared to the rotation speed of the Y-connection motor shown by the broken line. As the torque decreases from the torque, the amount of increase in the rotational speed increases, and the rotational speed can be improved.

また、Δ結線モータのモータ定数で、無結線式モータに変更した場合のモータ出力特性は、図23に示すように、破線図示のΔ結線式モータのトルク特性に対して、無結線式モータでは回転数が最大回転数から減少するに応じてトルクの増加分が多くなることになり、この分トルクを向上させることができる。
さらに、Y結線式モータとΔ結線式モータの中間モータ定数で、無結線式モータに変更した場合のモータ出力特性は図24に示すように、破線図示の従来モータの回転速度特性に対して、無結線式モータの場合には実線図示のように回転速度及びトルクの双方を向上させることができる。
In addition, the motor output characteristics when the motor constant is changed to a non-wired motor with the motor constant of the Δ-connected motor, as shown in FIG. 23, the torque characteristics of the Δ-connected motor shown by the broken line are as follows. As the rotational speed decreases from the maximum rotational speed, the increase in torque increases, and the torque can be improved accordingly.
Furthermore, as shown in FIG. 24, the motor output characteristics when the motor is changed to a non-connection motor with an intermediate motor constant between the Y-connection motor and the Δ-connection motor, as shown in FIG. 24, In the case of a wireless motor, both rotational speed and torque can be improved as shown by the solid line.

このため、電動パワーステアリング装置に無結線式モータ12を適用した場合に、必要とする特性に合わせてモータ定数を設定することにより、必要とする任意のモータ出力特性を得ることができる。
なお、上記実施形態においては、インバータ回路34u〜34wを使用して無結線式ブラシレスモータ12の励磁コイルLu〜Lwを通電制御する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図25に示すように、励磁コイルLu〜Lwの両端側に個別にインバータ回路34a及び34bを接続するようにしても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
For this reason, when the non-wired motor 12 is applied to the electric power steering apparatus, a desired motor output characteristic can be obtained by setting the motor constant according to the required characteristic.
In the above embodiment, the case where the energization control of the excitation coils Lu to Lw of the wireless brushless motor 12 is performed using the inverter circuits 34 u to 34 w has been described. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 5, even if the inverter circuits 34a and 34b are individually connected to both ends of the exciting coils Lu to Lw, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態においては、異常検出回路41として、加算回路42u〜42w、バイアス回路43及び分圧兼フィルタ回路44を設けた場合について説明したが、分圧兼フィルタ回路44を省略し、これに代えて図13の異常検出処理の閾値Vmsの値を変更するようにしてもよく、さらに、始動時の異常検出を行わない場合には、バイアス回路43を省略するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the addition circuits 42u to 42w, the bias circuit 43, and the voltage divider / filter circuit 44 are provided as the abnormality detection circuit 41 has been described. However, the voltage divider / filter circuit 44 is omitted, Instead of this, the value of the threshold value Vms of the abnormality detection process of FIG. 13 may be changed. Further, when the abnormality detection at the time of starting is not performed, the bias circuit 43 may be omitted.

さらに、上記実施形態では、図13の異常検出処理で、加算電圧Vjsの移動平均値を算出するようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、所定個数の加算電圧を平均する単純平均処理を行うようしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、異常検出処理で、平均値を算出することなく、加算電圧Vjsのタイマ割込周期(サンプリング周期)毎の変化量を算出し、この変化量が所定値以上であるときには、異常であると判断するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the moving average value of the addition voltage Vjs is calculated in the abnormality detection process of FIG. 13 is described, but the present invention is not limited to this, and a predetermined number of addition voltages are averaged. A simple averaging process may be performed.
Furthermore, in the above embodiment, in the abnormality detection process, the amount of change for each timer interrupt cycle (sampling cycle) of the added voltage Vjs is calculated without calculating the average value, and this amount of change is greater than or equal to a predetermined value. Sometimes, it may be determined that there is an abnormality.

なおさらに、上記実施形態においては、無結線式モータの誘起電圧波形と駆動電流波形とを同一の疑似矩形波状とする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、誘起電圧波形又は駆動電流波形を位相及び形状は変化させず、振幅のみを変化させるようにしても上記第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、上記実施形態においては、疑似矩形波を正弦波に3次及び5次高調波を重畳して形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、2次以上の高次高調波を任意の組合せで重畳するようにしても良く、高調波を重畳しない正弦波のみの電流波形としてもよく、この場合には、相電流算出用マップを3相正弦波とすればよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the induced voltage waveform and the drive current waveform of the wireless motor are the same pseudo-rectangular wave shape has been described. However, the present invention is not limited to this. Even if only the amplitude is changed without changing the phase and shape of the current waveform, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
In the above embodiment, the case where the pseudo-rectangular wave is formed by superimposing the third and fifth harmonics on the sine wave has been described. However, the present invention is not limited to this. Waves may be superimposed in an arbitrary combination, or a current waveform of only a sine wave without harmonics superimposed may be used. In this case, the phase current calculation map may be a three-phase sine wave.

さらに、上記実施形態においては、駆動制御部を簡易な構成とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ベクトル制御の優れた特性を利用してベクトル制御d、q成分の電流指令値を決定した後、この電流指令値を各励磁コイルLu〜Lwに対応した各相電流指令値に変換することにより、相電流目標値ITU * 、ITV * 及びITW * を算出するようにしてもよく、さらには全てをベクトル制御で行うようにしてもよい。 Furthermore, although the case where the drive control unit has a simple configuration has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the current of the vector control d and q components using the excellent characteristics of vector control is not limited thereto. After the command value is determined, this current command value is converted into each phase current command value corresponding to each exciting coil Lu to Lw, thereby calculating the phase current target values I TU * , I TV * and I TW * . Alternatively, all may be performed by vector control.

なおさらに、上記各実施形態においては、本発明を無結線式の3相ブラシレスモータに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数N(Nは3以上の整数)相のブラシレスモータ又は他のモータに適用することもできる。
また、上記各実施形態においては、本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の駆動モータを有する任意の装置に本発明を適用することができる。
Furthermore, in each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a non-wired three-phase brushless motor has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of N (N is an integer of 3 or more) phases. It can also be applied to other brushless motors or other motors.
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to any apparatus having another drive motor. Can do.

本発明を電動パワーステアリング装置に適用した場合の第1の実施形態を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram illustrating a first embodiment when the present invention is applied to an electric power steering apparatus. 操舵トルクセンサから出力される操舵トルク検出値の出力特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the output characteristic of the steering torque detection value output from a steering torque sensor. 無結線式モータを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a non-connection type motor. 図3のロータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotor of FIG. 無結線式モータの駆動回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the drive circuit of a non-connection type motor. 無結線式モータの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of a non-connection type motor. 無結線式モータの異常検出回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the abnormality detection circuit of a non-connection type motor. インバータ回路が正常時における異常検出回路の動作の説明に供するタイムチャートである。It is a time chart with which it uses for description of operation | movement of the abnormality detection circuit when an inverter circuit is normal. インバータ回路のオン異常時における異常検出回路の動作の説明に供するタイムチャートである。It is a time chart with which it uses for description of operation | movement of the abnormality detection circuit at the time of ON abnormality of an inverter circuit. マイクロコンピュータで実行する操舵制御処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the steering control processing procedure performed with a microcomputer. 操舵補助指令値算出マップを示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows a steering assistance command value calculation map. 相電流指令値算出マップを示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows a phase current command value calculation map. マイクロコンピュータで実行する異常検出処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the abnormality detection process procedure performed with a microcomputer. 低速操舵領域での相電流及びトルクを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the phase current and torque in a low speed steering area | region. 高速操舵領域での相電流及びトルクを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the phase current and torque in a high-speed steering area | region. モータ電流波形及び逆起電圧波形を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows a motor current waveform and a counter electromotive voltage waveform. 従来のY結線式モータの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the conventional Y connection type motor. 無結線式モータの端子電圧とY結線式モータの端子電圧とを示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the terminal voltage of a non-connection type motor, and the terminal voltage of a Y-connection type motor. 無結線式モータのコイル両端電圧とY結線モータのコイル両端電圧とを示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the coil both-ends voltage of a non-connection motor, and the coil both-ends voltage of a Y connection motor. 従来のΔ結線式モータの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the conventional (DELTA) connection type motor. 無結線式モータのコイル電流とΔ結線式モータの相電流及コイル電流とを示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the coil current of a non-connection type motor, and the phase current and coil current of (DELTA) connection type motor. 無結線式モータのモータ定数をY結線式モータのモータ定数に設定した場合のモータ特性を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows a motor characteristic at the time of setting the motor constant of a non-connection type motor to the motor constant of a Y connection type motor. 無結線式モータのモータ定数をΔ結線式モータのモータ定数に設定した場合のモータ特性を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows a motor characteristic at the time of setting the motor constant of a non-connection type motor to the motor constant of (DELTA) connection type motor. 無結線式モータのモータ定数をY結線式モータ及びΔ結線式モータのモータ定数の中間に設定した場合のモータ特性を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows a motor characteristic at the time of setting the motor constant of a non-connection type motor to the middle of the motor constant of a Y connection type motor and a (DELTA) connection type motor. インバータ回路の他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of an inverter circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、3…操舵トルクセンサ、8…ステアリングギヤ、10…操舵補助機構、12…無結線式モータ、15…駆動制御回路、B…バッテリー、IG…イグニッションキー、16…車速センサ、17u〜17w…モータ電流検出部、18…マイクロコンピュータ、19…ゲート駆動回路、20…ロータ、21…ハウジング、27…ロータコア、28…ロータマグネット、31…ステータ、33…励磁コイル、Lu,Lv,Lw…三相励磁コイル、34u〜34w,34a,34b…インバータ回路、35…位相検知部、41…異常検出回路、42u〜42w…加算回路、43…バイアス回路、44…分圧兼フィルタ回路、50…電気角変換部、51…モータ角速度変換部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering wheel, 2 ... Steering shaft, 3 ... Steering torque sensor, 8 ... Steering gear, 10 ... Steering assist mechanism, 12 ... Wireless motor, 15 ... Drive control circuit, B ... Battery, IG ... Ignition key, 16 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Vehicle speed sensor, 17u-17w ... Motor current detection part, 18 ... Microcomputer, 19 ... Gate drive circuit, 20 ... Rotor, 21 ... Housing, 27 ... Rotor core, 28 ... Rotor magnet, 31 ... Stator, 33 ... Excitation coil, Lu, Lv, Lw ... three-phase excitation coils, 34u to 34w, 34a, 34b ... inverter circuit, 35 ... phase detector, 41 ... abnormality detection circuit, 42u-42w ... addition circuit, 43 ... bias circuit, 44 ... partial pressure Also filter circuit, 50 ... electric angle converter, 51 ... motor angular velocity converter

Claims (10)

永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部とを備えていることを特徴とする無結線式モータの駆動制御装置。   Wireless brushless motor having a rotor having a permanent magnet and a stator in which a plurality of N-phase armature windings are arranged independently of each other without being connected to each other, and each armature winding An inverter circuit that is individually connected to both ends of the wire and supplies a drive signal to each armature winding, a drive control unit that drives and controls the inverter circuit, and current and voltage abnormality of each armature winding And detecting the current / voltage abnormality of one armature winding by the abnormality detection unit, the non-connection type brushless motor is subjected to a braking force generated by the non-connection type brushless motor. A drive control device for a wireless motor, comprising: an abnormality control unit that drives while suppressing. 永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、該インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部とを備えていることを特徴とする無結線式モータの駆動制御装置。   Wireless brushless motor having a rotor having a permanent magnet and a stator in which a plurality of N-phase armature windings are arranged independently of each other without being connected to each other, and each armature winding An inverter circuit that is individually connected to both ends of the wire and supplies a drive signal to each armature winding, a drive control unit that drives and controls the inverter circuit, and current and voltage abnormality of each armature winding And detecting the current / voltage abnormality of one armature winding by the abnormality detection unit, the non-connection type brushless motor is subjected to a braking force generated by the non-connection type brushless motor. When the abnormality control unit that drives while suppressing, the rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the wireless brushless motor, and the abnormality detection circuit detects the current / voltage abnormality of the armature winding, the rotation speed A drive control device for a wireless motor, comprising: a motor speed suppressing portion that suppresses the rotational speed of the wireless brushless motor when the motor rotational speed detected at the exit is equal to or higher than a set speed. . 前記異常時制御部は、前記異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、当該電機子巻線に対応するインバータ回路の駆動素子の駆動制御のみを停止するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の無結線式モータの駆動制御装置。   When the abnormality detection unit detects a current / voltage abnormality of one armature winding, the abnormality control unit stops only drive control of the drive element of the inverter circuit corresponding to the armature winding. The drive control device for a wireless motor according to claim 1, wherein the drive control device is configured as described above. 前記異常検出部は、インバータ回路を構成する駆動素子の異常及び当該インバータ回路と前記無結線式ブラシレスモータの電機子巻線との間のモータハーネスの異常を検出するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の無結線式モータの駆動制御装置。   The abnormality detection unit is configured to detect an abnormality of a drive element constituting the inverter circuit and an abnormality of a motor harness between the inverter circuit and an armature winding of the wireless brushless motor. The drive control apparatus for a non-wired motor according to any one of claims 1 to 3. 前記駆動制御部は、前記無結線式モータの各電機子巻線に対する相電流指令値に高調波成分を重畳して補正した電流指令値に基づいて前記インバータ回路に対する制御信号を形成するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の無結線式モータの駆動制御装置。   The drive control unit is configured to form a control signal for the inverter circuit based on a current command value corrected by superimposing a harmonic component on a phase current command value for each armature winding of the wireless motor. The drive control device for a wireless motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the drive control device is a wired motor. 前記請求項1乃至5の何れか1項に記載の無結線式モータの駆動制御装置を使用したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。   An electric power steering device using the drive control device for a wireless motor according to any one of claims 1 to 5. 操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータ及び該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータを有し、操舵系に対して操舵補助力を発生する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と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。   A steering torque detector for detecting steering torque, a rotor having a permanent magnet disposed therein, and a stator that is disposed independently of each other without connecting a plurality of N-phase armature windings facing the rotor; A wireless brushless motor that generates a steering assist force for a steering system, an inverter circuit that is individually connected to both ends of each armature winding and supplies a drive signal to each armature winding, and the steering torque A drive control unit that drives and controls the inverter circuit based on the steering torque detected by the detection unit, an abnormality detection unit that individually detects current / voltage abnormality of each armature winding, and one abnormality detection unit An abnormality control unit that drives the wireless brushless motor while suppressing the braking force generated by the wireless brushless motor when an armature winding current / voltage abnormality is detected; Electric power steering apparatus according to claim. 操舵トルクを検出する操舵トルク検出部と、永久磁石を配設したロータと、該ロータと対向して複数N相の電機子巻線を互いに結線することなく独立して配設したステータとを有する無結線式ブラシレスモータと、各電機子巻線の両端に夫々個別に接続され当該各電機子巻線に駆動信号を供給するインバータ回路と、前記操舵トルク検出部で検出した操舵トルクに基づいて前記インバータ回路を駆動制御する駆動制御部と、前記各電機子巻線の電流・電圧異常を個別に検出する異常検出部と、該異常検出部で1つの電機子巻線の電流・電圧異常を検出したときに、前記無結線式ブラシレスモータを、当該無結線式ブラシレスモータで発生する制動力を抑制しながら駆動する異常時制御部と、前記無結線式ブラシレスモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記異常検出回路で電機子巻線の電流・電圧異常を検出した場合、前記回転速度検出部で検出したモータ回転速度が設定速度以上であるときに無結線式ブラシレスモータの回転速度を抑制するモータ速度抑制部と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。   A steering torque detector for detecting a steering torque; a rotor having a permanent magnet; and a stator that is arranged independently of the rotor so as to face the rotor without connecting a plurality of N-phase armature windings to each other. Based on a connectionless brushless motor, an inverter circuit that is individually connected to both ends of each armature winding and supplies a drive signal to each armature winding, and the steering torque detected by the steering torque detector A drive control unit that drives and controls the inverter circuit, an abnormality detection unit that individually detects current / voltage abnormality of each armature winding, and an abnormality detection unit that detects current / voltage abnormality of one armature winding And detecting the rotation speed of the wireless brushless motor and an abnormal time control unit that drives the wireless brushless motor while suppressing the braking force generated by the wireless brushless motor. When a current / voltage abnormality of the armature winding is detected by the rotation speed detection unit and the abnormality detection circuit, when the motor rotation speed detected by the rotation speed detection unit is equal to or higher than a set speed, the wireless brushless motor An electric power steering apparatus comprising: a motor speed suppressing unit that suppresses the rotation speed. 前記駆動制御部は、前記操舵トルクに基づいて前記各電機子巻線に対する相電流指令値を算出する相電流指令値演算部と、前記各電機子巻線の相電流を検出するモータ電流検出部と、前記相電流指令値及び前記相電流に基づいて各電機子巻線に対する駆動電流を制御する電流制御部とを備えていることを特徴とする請求項7又は8に記載の電動パワーステアリング装置。   The drive control unit includes a phase current command value calculation unit that calculates a phase current command value for each armature winding based on the steering torque, and a motor current detection unit that detects a phase current of each armature winding. And an electric current steering unit that controls a driving current for each armature winding based on the phase current command value and the phase current. . 前記無結線式モータの電気角を検出する電気角検出回路を有し、前記相電流指令値演算部は、前記電気角に基づいて前記無結線式モータの各電機子巻線に対応する高調波を含む逆起電圧に対応する相電流指令値を算出する相電流指令値算出部と、前記相電流指令値と前記操舵トルク検出値とに基づいて各電機子巻線に対する相電流目標値を算出する相電流目標値算出部とを備えていることを特徴とする請求項9に記載の電動パワーステアリング装置。
An electrical angle detection circuit that detects an electrical angle of the wireless motor, and the phase current command value calculation unit is configured to generate a harmonic corresponding to each armature winding of the wireless motor based on the electrical angle. A phase current command value calculation unit for calculating a phase current command value corresponding to a counter electromotive voltage including the phase current command value and a phase current target value for each armature winding based on the phase current command value and the steering torque detection value The electric power steering apparatus according to claim 9, further comprising: a phase current target value calculation unit that performs the operation.
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