JP2006182254A - Electric power steering device - Google Patents

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JP2006182254A JP2004379613A JP2004379613A JP2006182254A JP 2006182254 A JP2006182254 A JP 2006182254A JP 2004379613 A JP2004379613 A JP 2004379613A JP 2004379613 A JP2004379613 A JP 2004379613A JP 2006182254 A JP2006182254 A JP 2006182254A
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Masahiro Maeda
将宏 前田
Tomohiro Miura
友博 三浦
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NSK Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device capable of accurately detecting a motor electric current by a simple structure, and applying an inexpensive microcomputer. <P>SOLUTION: The electric power steering device comprises a non-connection brush-less motor 12 having a stator installed with mutually independent armature windings Lu-Lw of a plurality of N phases; a steering torque detecting means 3 detecting steering torque inputted to a steering system; inverter circuits 34u to 34w of a plurality of N pieces, to which both ends of the armature windings Lu-Lw of the non-connection brush-less motor 12 are connected, and individually supplying driving signals to the armature windings; current detecting means 17u to 17w disposed on either one of a grounding side or a power source side of each inverter circuit 34u to 34w; and a drive controlling portion 15 drive controlling the inverter circuits on the basis of a winding current detected by the current detecting means 17u to 17w and the steering torque detected by the detecting means 3. <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ブラシレスモータ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 an electric power steering apparatus using a wireless brushless motor that is independent without connecting armature windings of a stator.

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し、N相(Nは3以上の整数)の電機子巻線をY結線又はΔ結線したN相ブラシレスモータを使用し、このN相ブラシレスモータをモータ駆動回路によって操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに応じて駆動制御するようにしている。   In general, an electric power steering apparatus uses a permanent magnet as a motor for generating a steering assist force for a steering system, and an N-phase (N is an integer of 3 or more) armature winding is Y-connected or Δ A wired N-phase brushless motor is used, and this N-phase brushless motor is driven and controlled according to the steering torque detected by the steering torque detecting means by the motor drive circuit.

このようなモータ駆動回路では、一般に、相数の2倍のスイッチング素子を有しパルス幅変調(PWM)信号によって駆動されるインバータ回路をN相ブラシレスモータのN相の電子機巻線に接続し、ブラシレスモータの回転子の位置を位置センサで検出すると共に、各電機子巻線を流れる電流を電流検出回路で検出し、位置センサで検出した回転子位置、電流検出回路で検出した各電機子巻線電流と電流目標値とに基づいてインバータ回路を駆動する制御回路を備えている。   In such a motor drive circuit, generally, an inverter circuit having a switching element twice the number of phases and driven by a pulse width modulation (PWM) signal is connected to the N-phase electronic winding of the N-phase brushless motor. The position of the rotor of the brushless motor is detected by the position sensor, the current flowing through each armature winding is detected by the current detection circuit, the rotor position detected by the position sensor, and each armature detected by the current detection circuit A control circuit for driving the inverter circuit based on the winding current and the current target value is provided.

ここで、各電機子巻線を流れる電流を検出する電流検出回路としては、例えばインバータ回路とN相ブラシレスモータとの間の少なくともN−1本の接続線に介挿した電流検出用抵抗の両端電圧を検出し、この両端電圧をA/D変換器でデジタル信号に変換してインバータ回路を駆動制御するマイクロコンピュータに入力するようにした構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Here, as the current detection circuit for detecting the current flowing through each armature winding, for example, both ends of a current detection resistor inserted in at least N-1 connection lines between the inverter circuit and the N-phase brushless motor. A configuration is known in which a voltage is detected, the voltage between both ends is converted into a digital signal by an A / D converter, and input to a microcomputer that drives and controls the inverter circuit (see, for example, Patent Document 1).

他の電流検出方法としては、図23に示すように、電動パワーステアリング装置を、3相ブラシレスモータ100のU相〜W相の電機子巻線に電流を供給する3つのスイッチング素子Tr1、Tr3及びTr5で構成される上側アームと3つのスイッチング素子Tr2、Tr4及びTr6で構成される下側アームとを有する3相インバータ回路101と、このインバータ回路101の下側アームを構成する各スイッチング素子Tr2、Tr4及びTr6と接地との間に夫々介挿した電流検出用抵抗Ru、Rv及びRwの両端電圧が入力される電流検出用オペアンプOPu、OPv及びOPwと、操舵トルクセンサ102及び車速センサ103で検出した操舵トルク及び車速が入力されると共に、A/D変換用入力端子にオペアンプOPu、OPv及びOPwの検出電圧が入力されたマイクロコンピュータ104と、このマイクロコンピュータ104のパルス幅変調(PWM)機能によって算出されたデューティ指令値が入力されて3相インバータ回路100を駆動するゲート駆動回路105とで構成し、マイクロコンピュータ104内のA/D変換機能によって電流検出用オペアンプOPu〜OPwで検出したモータ電流をパルス幅変調機能からのトリガ信号によってA/D変換を開始してデジタル信号に変換して読込むように構成されている。   As another current detection method, as shown in FIG. 23, the electric power steering apparatus includes three switching elements Tr1 and Tr3 that supply current to the U-phase to W-phase armature windings of the three-phase brushless motor 100, and A three-phase inverter circuit 101 having an upper arm constituted by Tr5 and a lower arm constituted by three switching elements Tr2, Tr4 and Tr6, and each switching element Tr2 constituting the lower arm of the inverter circuit 101, Detected by current detection operational amplifiers OPu, OPv, and OPw to which voltages at both ends of current detection resistors Ru, Rv, and Rw inserted between Tr4 and Tr6 and the ground are input, a steering torque sensor 102, and a vehicle speed sensor 103, respectively. And the operational torque OPu, O are input to the A / D conversion input terminal. The microcomputer 104 to which the detection voltages of v and OPw are input, and the gate drive circuit 105 that drives the three-phase inverter circuit 100 by inputting the duty command value calculated by the pulse width modulation (PWM) function of the microcomputer 104 The motor current detected by the current detection operational amplifiers OPu to OPw by the A / D conversion function in the microcomputer 104 is converted into a digital signal by starting A / D conversion by a trigger signal from the pulse width modulation function. It is configured to read.

さらに、3相インバータ回路の接地側にシャント抵抗を介挿し、このシャント抵抗を流れる電流を電流検出回路で検出してマイクロコンピュータに入力するようにした構成も知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−238293号公報(第3頁〜第4頁、図1) 特開平12−350490号公報(第4頁、図1)
Furthermore, a configuration is also known in which a shunt resistor is inserted on the ground side of the three-phase inverter circuit, and a current flowing through the shunt resistor is detected by a current detection circuit and input to a microcomputer (for example, Patent Document 2). reference).
JP 2002-238293 A (page 3 to page 4, FIG. 1) JP-A-12-350490 (page 4, FIG. 1)

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、インバータ回路と3相ブラシレスモータとの間における接続線のうちの少なくとも2相に電流検出手段を設けるので、A/D変換のタイミング制御が最も容易であるが、電流検出用のシャント抵抗の電位変動が大きく、電流検出回路の構成が複雑となるという未解決の課題がある。
また、図23に示す従来例にあっては、インバータ回路100内に各相の電流を個別に検出する電流検出用抵抗Ru〜Rwを介挿し、これら電流検出用抵抗Ru〜Rwの両端電圧を電流検出用オペアンプOPu〜OPwで個別に検出するが、電流検出用抵抗Ru〜Rwには方向が異なる電流が流れることから、電流検出用オペアンプOPu〜OPwの出力ダイナミックレンジとしては正負のモータ電流最大値±Imaxに夫々マージンを加算した値を確保するために広範囲に設定する必要がある。この結果、電流検出値のビットレート即ちA/D変換器1ビット当たりのモータ電流量A/bitが大きくなり、電離検出精度の粗さが電動パワーステアリング装置の制御に悪影響を及ぼすという未解決の課題がある。
However, in the conventional example described in Patent Document 1, since current detection means is provided in at least two phases of the connection lines between the inverter circuit and the three-phase brushless motor, timing control for A / D conversion is performed. However, there is an unsolved problem that the potential variation of the shunt resistor for current detection is large and the configuration of the current detection circuit becomes complicated.
Further, in the conventional example shown in FIG. 23, current detection resistors Ru to Rw for individually detecting currents of respective phases are inserted in the inverter circuit 100, and voltages at both ends of these current detection resistors Ru to Rw are obtained. Although the current detection operational amplifiers OPu to OPw individually detect currents flowing in different directions through the current detection resistors Ru to Rw, the positive and negative motor currents are the maximum output dynamic range of the current detection operational amplifiers OPu to OPw. In order to secure values obtained by adding margins to the values ± Imax, it is necessary to set a wide range. As a result, the bit rate of the current detection value, that is, the motor current amount A / bit per bit of the A / D converter is increased, and the unresolved that the roughness of the ionization detection accuracy adversely affects the control of the electric power steering apparatus. There are challenges.

さらに、上記特許文献2に記載の従来例にあっては、公報には記載されていないが上側アームのPWM信号のデューティ値が大きい相から順にPWM信号を出力し、且つ各々の相のPWM出力を開始するタイミングをA/D変換器がサンプルホールドしてA/D変換を行うのに必要な所定の遅延時間だけずらすことにより、PWM出力タイミングを規則的にずらすことで、シャント抵抗に流れる電流値と相電流値が一致するタイミングを生成し、そのタイミングでA/D変換することにより、1個のシャント抵抗で少なくとも2相の電流検出が可能となり、残りの1相の電流はIu+Iv+Iw=0の関係式より求める必要があり、回路構成自体は最もシンプルであるが、PWM信号の生成が特殊なため、マイクロコンピュータの選定により対応可否が分かれ、廉価なマイクロコンピュータを適用することができないという未解決の課題がある。
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、簡易な構成でモータ電流を高精度で検出することができ、廉価なマイクロコンピュータを適用することが可能な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。
Further, in the conventional example described in Patent Document 2, the PWM signal is output in order from the phase with the higher duty value of the PWM signal of the upper arm, which is not described in the publication, and the PWM output of each phase. The current flowing through the shunt resistor is shifted regularly by shifting the PWM output timing by shifting the predetermined start time required for the A / D converter to sample and hold the A / D converter. By generating a timing at which the phase current value and the phase current value coincide with each other and performing A / D conversion at that timing, at least two phase currents can be detected with one shunt resistor, and the remaining one phase current is Iu + Iv + Iw = 0. The circuit configuration itself is the simplest, but the generation of the PWM signal is special.応可 not is known, there is an unsolved problem that it is impossible to apply the inexpensive microcomputer.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and can detect a motor current with high accuracy with a simple configuration, and an inexpensive microcomputer can be applied. An object of the present invention is to provide a simple electric power steering device.

上記目的を達成するために、請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、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、操舵系に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記無結線式ブラシレスモータの各電機子巻線の両端に個別に接続されたインバータ回路と、該各インバータ回路の接地側及び電源側の何れか一方に配置した電流検出手段と、該電流検出手段で検出した巻線電流と前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクとに基づいて前記各インバータ回路を駆動制御する駆動制御部とを備えていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, an electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention is independent of a rotor provided with a permanent magnet and a plurality of N-phase armature windings facing each other without connecting them to each other. A non-connection type brushless motor having a stator disposed therein, steering torque detection means for detecting a steering torque input to the steering system, and individually connected to both ends of each armature winding of the non-connection type brushless motor An inverter circuit, a current detection means arranged on either the ground side or the power supply side of each inverter circuit, a winding current detected by the current detection means, and a steering torque detected by the steering torque detection means And a drive control section for controlling the drive of each inverter circuit based on the above.

また、本願請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1に係る発明において、前記電流検出手段は、前記各インバータ回路の接地側及び電源側の何れか一方に介挿された電流検出用抵抗の端子間電圧を検出するように構成され、前記駆動制御部は、前記電流検出手段で検出した端子間電圧をサンプリングしてA/D変換するA/D変換手段を有し、該A/D変換手段のサンプリングタイミングが、各電機子巻線に供給するパルス幅変調信号のデューティ比に基づいて決定されていることを特徴としている。   The electric power steering apparatus according to claim 2 of the present invention is the electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the current detection means is for current detection inserted in either the ground side or the power supply side of each inverter circuit. The drive control unit includes A / D conversion means for sampling and A / D-converting the voltage between the terminals detected by the current detection means. The sampling timing of the D conversion means is determined based on the duty ratio of the pulse width modulation signal supplied to each armature winding.

さらに、本願請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、請求項2に係る発明において、前記A/D変換手段のサンプリングタイミングの切換えが、パルス幅変調信号のデューティ比が50%の点を挟む所定幅のヒステリシス特性を有するように設定されていることを特徴としている。   Furthermore, in the electric power steering apparatus according to claim 3 of the present application, in the invention according to claim 2, switching of the sampling timing of the A / D conversion means is performed with a predetermined point across the point where the duty ratio of the pulse width modulation signal is 50%. The width is set to have a hysteresis characteristic.

さらにまた、請求項4に係る電動パワーステアリング装置は、請求項1に係る発明において、前記電流検出手段は、前記各インバータ回路の接地側及び電源側の何れか一方に介挿した電流検出用抵抗の端子間電圧を検出するように構成され、前記駆動制御部は、前記電流検出手段で検出した端子間電圧をサンプリングしてA/D変換するA/D変換手段を有し、該A/D変換手段のサンプリングタイミングが、各電機子巻線毎にその駆動電流の方向及び大きさに基づいて決定されていることを特徴としている。   The electric power steering apparatus according to claim 4 is the electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the current detection means is a current detection resistor interposed between the ground side and the power supply side of each inverter circuit. The drive control unit has A / D conversion means for sampling and A / D converting the voltage between the terminals detected by the current detection means, and the A / D The sampling timing of the conversion means is determined for each armature winding based on the direction and magnitude of the drive current.

なおさらに、請求項5に係る電動パワーステアリング装置は、請求項4の発明において、前記A/D変換手段のサンプリングタイミングの切換えが、電機子巻線の駆動電流が零の点を挟む所定幅のヒステリシス特性を有するように設定されていることを特徴としている。   Still further, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided an electric power steering apparatus according to the fourth aspect of the invention, wherein the sampling timing of the A / D conversion means is changed to a predetermined width across a point where the drive current of the armature winding is zero. It is characterized by having a hysteresis characteristic.

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機子巻線の電流検出を各電機子巻線の両端に個別に接続されたインバータ回路における電源側及び接地側の何れか一方に設けた電流検出手段によって各電機子巻線の電流を個別に検出することにより、この検出電流をA/D変換する際のタイミングを調整することで、電流方向情報を含めることなく、略絶対値となる電流値を検出することができ、ダイナミックレンジを小さくして、電流検出値のビットレートを小さくして電流検出精度を向上させることができるという効果が得られる。   According to the present invention, each armature winding of a wireless brushless motor having a rotor in which a permanent magnet is disposed and a stator in which a plurality of N-phase armature windings are independently disposed without being connected to each other. Current detection of each armature winding is individually detected by current detection means provided on either the power supply side or the ground side in an inverter circuit individually connected to both ends of each armature winding. By adjusting the timing when this detection current is A / D converted, it is possible to detect a current value that is almost absolute without including current direction information, and to reduce the dynamic range to detect the current. An effect is obtained in that the current detection accuracy can be improved by reducing the bit rate of the value.

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 RY, the connection point of the switching elements Trj2 and Trj4 is grounded via the shunt resistor Rj for current detection, and further switching is performed. A connection point between the elements Trj1 and Trj2 is connected to one terminal tja of the excitation coil Lj in the wireless brushless motor 12, and a connection point between 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。   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.

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。 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Iau〜Iaw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。
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 Iau to Iaw flowing through the motor and the phase detection signal of the rotor 20 detected by the phase detection unit 34 are input.

ここで、モータ電流検出部17u、17v及び17wの夫々は、インバータ回路34u、34v及び34wのスイッチング素子Tru2及びTru4の接続点、Trv2及びTrv4の接続点並びにTrw2及びTrw4接続点と接地との間に介挿した電流検出用抵抗としてのシャント抵抗Ru、Rv及びRwと、その端子間電圧を検出する演算増幅器OPu、OPv及びOPwとで構成されている。演算増幅器OPu〜OPwでは、シャント抵抗Ru〜Rwの両端電圧を、参照電圧Vrefを基準とする振幅即ちモータ電流が“0”のときにVrefとなる値のモータ電流Iau〜Iawとして出力する。   Here, each of the motor current detectors 17u, 17v, and 17w is connected between the connection points of the switching elements Tru2 and Tru4 of the inverter circuits 34u, 34v, and 34w, the connection point of the Trv2 and Trv4, and the connection point of the Trw2 and Trw4 and the ground. And shunt resistors Ru, Rv, and Rw as current detection resistors, and operational amplifiers OPu, OPv, and OPw that detect voltages between the terminals. In the operational amplifiers OPu to OPw, the voltages across the shunt resistors Ru to Rw are output as motor currents Iau to Iaw having a value that becomes Vref when the amplitude based on the reference voltage Vref, that is, the motor current is “0”.

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。ここで、FETゲート駆動回路19は、内部に設けたソフトウェアカウンタで構成されるPWMパルス生成用アップダウンカウンタを有し、このカウンタのカウント値で形成される三角波とデューティ指令値Du〜Dwとに基づいてPWM信号Pu1〜Pw1及びPu2〜Pw2を形成する。   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. Here, the FET gate drive circuit 19 has a PWM pulse generation up / down counter constituted by a software counter provided therein, and a triangular wave formed by the count value of this counter and duty command values Du to Dw. Based on this, PWM signals Pu1 to Pw1 and Pu2 to Pw2 are formed.

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Iau〜Iaw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 Iau to Iaw detected by the motor current detectors 17u to 17w and the steering torque detection value T output from the steering torque sensor 3 to the A / D conversion input terminal. ing. 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、演算処理を実行する中央処理装置(CPU)18a、中央処理装置18aで実行する演算処理の処理プログラムを格納するROM18b及び中央処理装置18aの演算過程で必要とする値及び演算結果を記憶するRAM18cを少なくとも備え、中央処理装置18aで図7に示す操舵制御処理を実行すると共に、図10に示す電流検出処理を実行する。   In the microcomputer 18, a central processing unit (CPU) 18 a that executes arithmetic processing, a ROM 18 b that stores a processing program for arithmetic processing executed by the central processing unit 18 a, and values required in the arithmetic process of the central processing unit 18 a and At least a RAM 18c for storing calculation results is provided, and the steering control process shown in FIG. 7 is executed by the central processing unit 18a, and the current detection process shown in FIG. 10 is executed.

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。 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8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. 8, 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, Greater slope than straight lines L6 and L7 Four characteristic lines composed of line parts L8 and L9, a straight line part L10 having a larger gradient than the straight line part L8, and straight line parts L11 and L12 extending in parallel with the horizontal axis from the end of the straight line parts 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9(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9(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 this 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. 9A to 9C 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. 9A to 9C, 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、後述する電流検出処理によってRAMに記憶されているモータ電流検出部17u〜17wから読込んだモータ電流Iau〜IawをA/D変換したデジタルモータ電流Idu〜Idwを読込んでからステップS13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. Then, after reading the digital motor currents Idu to Idw obtained by A / D converting the motor currents Iau to Iaw read from the motor current detection units 17u to 17w stored in the RAM by the current detection process described later, the process proceeds to step S13. To do.

このステップS13では、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、次いでステップS14に移行して、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 S13, motor currents Idu to Idw are subtracted from phase current target values I TU * to I TW * to calculate current deviations ΔIu to ΔIw, and then the process proceeds to step S14, and the following (1) to (3 ) To calculate voltage command values Vv to Vw.
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、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。
この図7の処理が駆動制御部に対応している。
また、マイクロコンピュータ18では、モータ電流検出部17u〜17wで検出した電圧値でなるモータ電流Iau〜Iawをデジタル値として算出する図10に示す電流検出処理を実行する。
Next, the process proceeds to step S17, where the duty command values Du to Dw calculated in step S16 are output to the gate drive circuit 19, and then the process returns to step S1.
The process of FIG. 7 corresponds to the drive control unit.
Further, the microcomputer 18 executes a current detection process shown in FIG. 10 in which motor currents Iau to Iaw having voltage values detected by the motor current detection units 17u to 17w are calculated as digital values.

この電流検出処理は、図10に示すように、所定時間例えば250usec毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップS31で、上述した操舵制御処理で算出したデューティ指令値Dj(j=u,v,w)を読込んで、このデューティ指令値Djが予め設定したデューティ比が50%近傍でこれより小さいヒステリシス下限閾値DS1未満であるか否かを判定し、Dj<DS1であるときには、ステップS32に移行して、デューティ比がヒステリシス下限閾値DS1より下側に存在するかヒステリシス上限閾値DS2より上側に存在するかを表す存在位置フラグFDをデューティ比がヒステリシス下限閾値DS1より下側に存在することを表す“0”にリセットしてからステップS33に移行する。 As shown in FIG. 10, this current detection process is executed as a timer interruption process every predetermined time, for example, 250 usec. First, in step S31, the duty command value Dj (j = u, v, w) is read and it is determined whether or not this duty command value Dj is less than the hysteresis lower limit threshold D S1 in the vicinity of 50%, and when Dj <D S1 . the process proceeds to step S32, below the location flag FD hysteresis lower threshold D S1 duty ratio indicating whether the duty ratio is present above the or the hysteresis upper threshold D S2 is present below the hysteresis limit threshold D S1 The process proceeds to step S33 after resetting it to “0” indicating that it exists on the side.

このステップS33では、ゲート駆動回路19に設けたソフトウェアカウンタで構成されるパルス幅変調(PWM)を行うための三角波を形成するPWMパルス生成用アップダウンカウンタのカウント値Nを読込み、次いでステップS34に移行して、カウント値Nが三角波の上側頂点を示す最大値NMAX に達したか否かを判定し、N<NMAX であるときには前記ステップS33に戻り、N=NMAX であるときにはステップS35に移行する。 In step S33, the count value N of the PWM pulse generation up / down counter that forms a triangular wave for performing pulse width modulation (PWM) constituted by a software counter provided in the gate drive circuit 19 is read, and then in step S34. It is determined whether or not the count value N has reached the maximum value N MAX indicating the upper vertex of the triangular wave. If N <N MAX , the process returns to step S33, and if N = N MAX , step S35. Migrate to

このステップS35では、モータ電流検出部17jから入力されるモータ電流Iajを読込み、次いでステップS36に移行して、モータ電流Iajをデジタル値に変換するA/D変換処理を実行し、次いでステップS37に移行して、A/D変換処理で算出されたデジタルモータ電流からモータ電流検出部17jの演算増幅器OPjの参照電圧Vrefを減算して正味のデジタルモータ電流を算出し、次いでステップS38に移行して、算出した正味のデジタルモータ電流に、存在位置フラグFD=“0”の場合は負の符号付けを行い存在位置フラグFD=“1”の場合は正の符号付けを行ってデジタルモータ電流Idjを算出し、次いでステップS39に移行して、算出したデジタルモータ電流IdjをRAMに記憶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。   In this step S35, the motor current Iaj input from the motor current detection unit 17j is read, and then the process proceeds to step S36 to execute an A / D conversion process for converting the motor current Iaj into a digital value, and then to step S37. Then, the net digital motor current is calculated by subtracting the reference voltage Vref of the operational amplifier OPj of the motor current detector 17j from the digital motor current calculated by the A / D conversion process, and then the process proceeds to step S38. The calculated net digital motor current is negatively signed when the presence position flag FD = "0" and positively signed when the presence position flag FD = "1", and the digital motor current Idj is obtained. Then, the process proceeds to step S39, the calculated digital motor current Idj is stored in the RAM, and then the timer interrupts Exit the sense to return to the predetermined main program.

また、前記ステップS31の判定結果が、Dj≧DS1であるときには、ステップS40に移行して、デューティ指令値Djがデューティ比が50%近傍でこれより大きい値に設定されたヒステリシス上限閾値DS2を超えているか否かを判定し、Dj>DS2であるときにはステップS42に移行し、Dj≦DS2であるときには、ステップS41に移行して、存在位置フラグFDが“0”にリセットされているか否かを判定し、これが“1”にセットされているときには前記ステップS33に移行し、存在位置フラグFDが“0”にリセットされているときにはステップS43に移行する。 When the determination result in step S31 is Dj ≧ D S1 , the process proceeds to step S40, and the hysteresis upper limit threshold D S2 in which the duty command value Dj is set to a value larger than this when the duty ratio is near 50%. If Dj> D S2 , the process proceeds to step S42. If Dj ≦ D S2 , the process proceeds to step S41, and the presence position flag FD is reset to “0”. If it is set to “1”, the process proceeds to step S33. If the presence position flag FD is reset to “0”, the process proceeds to step S43.

ステップS42では、存在位置フラグFDをデューティ比がヒステリシス上限閾値DS2より100%側に存在することを表す“1”にセットしてからステップS43に移行する。
このステップS43では、前述したPWMパルス生成用アップダウンカウンタのカウント値Nを読込み、次いでステップS44に移行して、カウント値Nが三角波の下側頂点を示す最小値0に達したか否かを判定し、N>0であるときには前記ステップS43に戻り、N=0であるときには前記ステップS35に移行する。
この図10の処理とモータ電流検出部17u〜17wとが電流検出手段に対応している。
In step S42, the presence position flag FD is set to “1” indicating that the duty ratio is 100% from the hysteresis upper limit threshold D S2 , and then the process proceeds to step S43.
In this step S43, the count value N of the PWM pulse generating up / down counter described above is read, and then the process proceeds to step S44 to check whether the count value N has reached the minimum value 0 indicating the lower vertex of the triangular wave. If N> 0, the process returns to step S43. If N = 0, the process proceeds to step S35.
The processing of FIG. 10 and the motor current detection units 17u to 17w correspond to current detection means.

次に、上記第1の実施形態の動作を説明する。
今、車両がイグニッションスイッチIGをオフ状態として停車しており、駆動制御回路15に電源が供給されていないと共に、無結線式モータ12も各電機子巻線Lu〜Lwに電流が供給されておらず停止しているものとする。
この状態で、イグニッションスイッチIGをオン状態とすると、これによってバッテリーBから電力が駆動制御回路15に投入され、駆動制御回路15のマイクロコンピュータ18が作動状態となって、リレーRYをオン状態とすることにより、インバータ回路34u〜34wにバッテリーBからの電力が供給されると共に、操舵トルクセンサ3、車速センサ16、位置検知部35が作動状態となる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Now, the vehicle is stopped with the ignition switch IG turned off, the power is not supplied to the drive control circuit 15, and the unconnected motor 12 is also supplied with current to the armature windings Lu to Lw. It is assumed that it has stopped.
In this state, when the ignition switch IG is turned on, power is supplied from the battery B to the drive control circuit 15 and the microcomputer 18 of the drive control circuit 15 is activated to turn on the relay RY. As a result, power from the battery B is supplied to the inverter circuits 34u to 34w, and the steering torque sensor 3, the vehicle speed sensor 16, and the position detection unit 35 are activated.

このため、マイクロコンピュータ18の中央処理装置18aで図7及び図10の処理が、所定の初期化処理を行った後に実行開始されると共に、FETゲート駆動回路19ではソフトウェアカウンタで構成されるPWMパルス生成用カウンタが作動される。
このとき、図10の電流検出処理では、初期化処理で、RAM18cにデジタルモータ電流Idu〜Idwの初期値として“0”が記憶されると共に、存在位置フラグFDが“0”にリセットされる。
For this reason, the central processing unit 18a of the microcomputer 18 starts the processing shown in FIGS. 7 and 10 after performing a predetermined initialization process, and the FET gate driving circuit 19 uses a PWM pulse constituted by a software counter. The generation counter is activated.
At this time, in the current detection process of FIG. 10, “0” is stored as an initial value of the digital motor currents Idu to Idw in the RAM 18 c in the initialization process, and the presence position flag FD is reset to “0”.

この状態で、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であり、車両が停車していて車速センサ16で検出される車速Vも“0”であるものとする。
この状態で、マイクロコンピュータ18の中央処理装置18a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。
In this state, the steering wheel 1 is not steered, the steering torque detection value T detected by the steering torque sensor 3 is the voltage V 0 , and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 16 when the vehicle is stopped is also It is assumed that it is “0”.
When the steering control process shown in FIG. 10 is executed by the central processing unit 18a of the microcomputer 18 in this state, the steering torque detection value T is the voltage V 0 , so the steering torque Ts calculated in step S2 is “0”. next, since the vehicle is also "0" vehicle speed detection value V have stopped, steering assist command value I T is also "0", which is calculated with reference to the control map of FIG. 11, each compensation value I i, Since If and Ir are also “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9(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。   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.

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)。
また、RAM18cに記憶されているデジタルモータ電流Idu、Idv及びIdwも初期値の“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、50%のデューティ指令値Du、Dv及びDwがFETゲート駆動回路19に出力される。
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).
Further, since the digital motor currents Idu, Idv, and Idw stored in the RAM 18c are also “0” as the initial values, the current deviations ΔIu, ΔIv, and ΔIw are also “0”, and the voltage calculated based on them. The command values Vu, Vv, and Vw are also “0”, the duty command values Du, Dv, and Dw are all 50%, and 50% duty command values Du, Dv, and Dw are output to the FET gate drive circuit 19. .

このため、FET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には平均電流が流れず、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に平均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。   For this reason, the on / off ratios of the PWM signals Pu1, Pv1, Pw1 and Pu2, Pv2, Pw2 output from the FET gate drive circuit 19 are substantially equal. For example, when viewed in the inverter circuit 34u, the switching elements Tru1 and Tru4 are turned on. Since the time when the switching element Tru2 and the switching element Tru3 are turned on is equal and these are alternately performed, no average current flows through the electronic winding Lu, and the other inverter circuits 34v and 34w similarly. Since the average current does not flow through the armature windings Lv and Lw, the non-connection type brushless motor 12 maintains the stopped state.

この無結線式ブラシレスモータ12の停止状態では、FETゲート駆動回路19におけるPWMパルス生成用アップダウンカウンタのカウント値Nは図11(a)に示すように、一定のPWM周期で“0”からNMAX までのアップカウントと、NMAX から“0”までのダウンカウントを繰り返しており、50%のデューティ指令値Djに基づいてゲート駆動回路19から出力されるPWM信号Paj及びPbjは図11(b)及び(c)に示すようにPWMパルス生成用アップダウンカウンタのPWM周期に同期して等しいオン・オフ比で逆位相のパルスとなっている。 When the wireless brushless motor 12 is stopped, the count value N of the PWM pulse generating up / down counter in the FET gate drive circuit 19 is changed from “0” to N at a constant PWM cycle as shown in FIG. The up-count up to MAX and the down-count from N MAX to “0” are repeated, and the PWM signals Paj and Pbj output from the gate drive circuit 19 based on the 50% duty command value Dj are shown in FIG. As shown in (c) and (c), the pulses are in the opposite phase with the same on / off ratio in synchronization with the PWM period of the PWM pulse generating up / down counter.

このため、無結線式ブラシレスモータ12の電機子巻線Ljに流れる実際のモータ電流Imjは、図11(d)に示すように“0”を境にして負から正に僅かに増加する状態と、正から負に僅かに減少する状態を繰り返している。
このとき、モータ電流検出部17の演算増幅器OPjから出力されるモータ電流Iajは、図11(e)に示すように、参照電圧Vrefの近傍で負から正方向に増加する状態を繰り返している。
For this reason, the actual motor current Imj flowing in the armature winding Lj of the wireless brushless motor 12 increases slightly from negative to positive at “0” as shown in FIG. The state of slightly decreasing from positive to negative is repeated.
At this time, the motor current Iaj output from the operational amplifier OPj of the motor current detector 17 repeats a state of increasing from negative to positive in the vicinity of the reference voltage Vref as shown in FIG.

このため、図10の電流検出処理が実行されたときに、デューティ指令値Djが50%であり、ヒステリシス下限閾値DS1より大きく、ヒステリシス上限閾値DS2よりは小さいので、ステップS31からステップS40を経てステップS41に移行し、存在位置フラグFDが“0”にリセットされているので、ステップS43に移行してPWMパルス生成カウンタのカウント値Nを読込み、このカウント値Nが“0”となる時点で演算増幅器OPjから出力されるモータ電流Iajを読込み(ステップS35)、読込んだモータ電流Iajに対してA/D変換処理を実行してデジタルモータ電流を算出し(ステップS36)、このデジタル電流から参照電圧Vrefを減算して正味のモータ電流を算出し(ステップS37)、これに存在位置フラグFD値に基づいて負の符号付けを行ってデジタルモータ電流Idjを算出し(ステップS38)、これをRAMに記憶する(ステップS39)。このため、算出されたデジタルモータ電流Idjも略“0”を維持する。 For this reason, when the current detection process of FIG. 10 is executed, the duty command value Dj is 50%, which is larger than the hysteresis lower limit threshold D S1 and smaller than the hysteresis upper limit threshold D S2. Then, the process proceeds to step S41, and the existence position flag FD is reset to “0”. Therefore, the process proceeds to step S43, the count value N of the PWM pulse generation counter is read, and the count value N becomes “0”. In step S35, the motor current Iaj output from the operational amplifier OPj is read (step S35), A / D conversion processing is performed on the read motor current Iaj to calculate a digital motor current (step S36). The net motor current is calculated by subtracting the reference voltage Vref from (step S37), Based on the lag FD value calculated digital motor current Idj performing a negative sign with (step S38), and stores it in the RAM (step S39). For this reason, the calculated digital motor current Idj also maintains substantially “0”.

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8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9(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 a stationary operation to steer the steering wheel 1 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 responds to the steering torque of the driver accordingly. The detected steering torque 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. 8 becomes a relatively large positive value, and the steering assist is obtained by adding the compensation values I i , I f , Ir to this. The compensation value I T ′ is calculated (step S8), and this is multiplied by the 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、A/D変換したデジタルモータ電流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 A / D converted digital motor currents Idu, Idv and Idw maintain “0”, the current deviations ΔIu, ΔIv and ΔIw are the phase current target values I TU * , I TV * and I TW. * Is calculated as it is, and based on this, relatively large voltage command values Vu, Vv, and Vw are calculated. When the voltage command values Vu, Vv, and Vw at this time exceed the battery voltage + Vb, the battery voltage It is limited to + 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が算出される。これがゲート駆動回路19に出力されるので、このゲート駆動回路19から出力されるPWM信号Pajは例えば図12(b)に示すようにオン区間がオフ区間より長くなり、逆にPWM信号Pbjは図12(c)に示すようにオフ区間がオン区間より長くなる。このため、インバータ回路34jで図13に示すようにスイッチング素子Trj1から端子tja、電機子巻線Lj、端子tjb、スイッチング素子Trj4を通じて接地にモータ電流が流れ、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 calculated. Since this is output to the gate drive circuit 19, the PWM signal Paj output from the gate drive circuit 19 is longer in the ON period than in the OFF period, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 12C, the off section becomes longer than the on section. For this reason, in the inverter circuit 34j, as shown in FIG. 13, a motor current flows from the switching element Trj1 to the ground through the terminal tja, the armature winding Lj, the terminal tjb, and the switching element Trj4, and the wireless brushless motor 12 is rotated clockwise, for example. Is driven to rotate. 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.

そして、図12に示すようにデューティ指令値Djがヒステリシス上限閾値DS2を超えて100%に近い状態では、電機子巻線Ljに流れるモータ電流はImjは、図12(d)に示すように、端子tjaから端子tjbの方向に流れるときを正とすると、PWM信号Pajがオン区間で正の所定値から緩やかな勾配で増加し、オフ区間で緩やかに減少することを繰り返すことになり、モータ電流検出部17jの演算増幅器OPjから出力されるモータ電流Iajは、図12(e)に示すように、PWM信号Pajのオン区間で参照電圧Vrefに対してモータ電流Imjに応じた高い値から増加し、PWM信号Pajがオン状態からオフ状態に反転すると、そのときの電圧に対して参照電圧Vrefを挟んで対称的な電圧から増加を開始し、PWM信号Pajがオフ状態からオン状態に反転すると、そのときの電圧に対して参照電圧Vrefを挟んで対称的な電圧から増加を開始することを繰り返す。 Then, as shown in FIG. 12, when the duty command value Dj exceeds the hysteresis upper limit threshold D S2 and is close to 100%, the motor current flowing in the armature winding Lj is Imj as shown in FIG. Assuming that the time when flowing in the direction from the terminal tja to the terminal tjb is positive, the PWM signal Paj repeatedly increases from a positive predetermined value in the ON section with a gentle slope and gradually decreases in the OFF section. As shown in FIG. 12E, the motor current Iaj output from the operational amplifier OPj of the current detection unit 17j increases from a high value corresponding to the motor current Imj with respect to the reference voltage Vref in the ON period of the PWM signal Paj. When the PWM signal Paj is inverted from the on state to the off state, the increase starts from a symmetrical voltage across the reference voltage Vref with respect to the voltage at that time. When PWM signal Paj is inverted from the OFF state to the ON state, repeating to start increasing from symmetrical voltage across the reference voltage Vref relative to the voltage at that time.

この状態では、図10の電流検出処理において、PWMパルス生成用カウンタのカウント値Nが“0”となったときにモータ電流検出部17jからモータ電流Iajを読込み、読込んだモータ電流Iajに対してA/D変換処理を行ってから参照電圧Vrefの減算及び符号付けを行ってデジタルモータ電流Idjを算出するので、このデジタルモータ電流Idjは図12(d)に示す実際の電機子巻線Ljに流れるモータ電流Imjと等しい正値となり、これがRAM18cに記憶される。   In this state, in the current detection process of FIG. 10, when the count value N of the PWM pulse generation counter becomes “0”, the motor current Iaj is read from the motor current detection unit 17j, and the read motor current Iaj Since the digital motor current Idj is calculated by subtracting and signing the reference voltage Vref after the A / D conversion processing, the digital motor current Idj is the actual armature winding Lj shown in FIG. This is a positive value equal to the motor current Imj flowing through and is stored in the RAM 18c.

モータの回転により図7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は変化する。
FETゲート駆動回路19から出力されるPWM信号Pajは例えば図14(b)に示すようにオフ区間がオン区間より長くなり、逆にPWM信号Pbjは図14(c)に示すようにオン区間がオフ区間より長くなる。このため、インバータ回路34jで図15に示すようにスイッチング素子Trj3から端子tjb、電機子巻線Lj、端子tja、スイッチング素子Trj2を通じて接地にモータ電流が流れ、無結線式ブラシレスモータ12が回転駆動される。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。
The duty command values Du, Dv, and Dw calculated in step S16 in the steering control process of FIG. 7 change due to the rotation of the motor.
For example, the PWM signal Paj output from the FET gate drive circuit 19 has an off period longer than the on period as shown in FIG. 14 (b), and conversely, the PWM signal Pbj has an on period as shown in FIG. 14 (c). It becomes longer than the off section. For this reason, in the inverter circuit 34j, as shown in FIG. 15, the motor current flows from the switching element Trj3 to the ground through the terminal tjb, the armature winding Lj, the terminal tja, and the switching element Trj2, and the unconnected brushless motor 12 is driven to rotate. The 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.

この図14に示すようにデューティ指令値Djがヒステリシス上限閾値DS1を下回って0%に近い状態では、電機子巻線Ljに流れるモータ電流Imjは、図14(d)に示すように、モータ電流Imjが端子tjbから端子tjaに流れるので、PWM信号Pbjがオン区間で負の所定値から緩やかな勾配で減少し、オフ区間で緩やかに増加することを繰り返すことになり、モータ電流検出部17jの演算増幅器OPjから出力されるモータ電流Iajは、図14(e)に示すように、PWM信号Pbjのオン区間で参照電圧Vrefに対してモータ電流Imjの絶対値に応じた高い値から増加し、PWM信号Pbjがオン状態からオフ状態に反転すると、そのときの電圧に対して参照電圧Vrefを挟んで対称的な電圧から増加を開始し、PWM信号Pbjがオフ状態からオン状態に反転すると、そのときの電圧に対して参照電圧Vrefを挟んで対称的な電圧から増加を開始することを繰り返す。 As shown in FIG. 14, when the duty command value Dj is below the hysteresis upper limit threshold D S1 and is close to 0%, the motor current Imj flowing through the armature winding Lj is as shown in FIG. Since the current Imj flows from the terminal tjb to the terminal tja, the PWM signal Pbj repeatedly decreases from a negative predetermined value in the on period with a gentle gradient and gradually increases in the off period, so that the motor current detector 17j As shown in FIG. 14E, the motor current Iaj output from the operational amplifier OPj increases from a high value corresponding to the absolute value of the motor current Imj with respect to the reference voltage Vref in the ON period of the PWM signal Pbj. When the PWM signal Pbj is inverted from the on state to the off state, the increase starts from a symmetrical voltage across the reference voltage Vref with respect to the voltage at that time. When PWM signal Pbj is inverted from the OFF state to the ON state, repeating to start increasing from symmetrical voltage across the reference voltage Vref relative to the voltage at that time.

この状態では、図10の電流検出処理において、Dj<DS1であるので、ステップS31からステップS32に移行して、存在位置フラグFDが“0”にリセットされ、PWMパルス生成用カウンタのカウント値Nが最大値NMAX となったときにモータ電流検出部17jからモータ電流Iajを読込み、読込んだモータ電流Iajに対してA/D変換処理を行ってから正味のモータ電流を算出し、これに存在位置フラグFD値に基づいて負の符号付けを行ってデジタルモータ電流Idjを算出するので、このデジタルモータ電流Idjは図14(d)に示す実際の電機子巻線Ljに流れるモータ電流Imjと等しい負値となり、これがRAM18cに記憶される。 In this state, since Dj <D S1 in the current detection process of FIG. 10, the process proceeds from step S31 to step S32, the existence position flag FD is reset to “0”, and the count value of the PWM pulse generation counter When N reaches the maximum value N MAX , the motor current Iaj is read from the motor current detector 17j, the A / D conversion process is performed on the read motor current Iaj, and the net motor current is calculated. Since the digital motor current Idj is calculated by performing negative signing based on the presence position flag FD value, the digital motor current Idj is the motor current Imj flowing in the actual armature winding Lj shown in FIG. This is a negative value equal to and stored in the RAM 18c.

さらに、モータの回転によりデューティ指令値Djがヒステリシス下限閾値Ds1よりは大きくヒステリシス上限閾値Ds2よりは小さな値となる場合がある。
このようにデューティ指令値Djがヒステリシス上限閾値Ds2を上回っている状態からヒステリシス上限閾値Ds2を下回る状態に変化すると、図10に示す電流検出処理では、図16に示すように、デューティ指令値djがヒステリシス上限閾値DS2を超えている状態では、存在位置フラグFDが“1”にセットされているので、デューティ指令値Djがヒステリシス上限閾値DS2以下となった時点で、ステップS31からステップS40を経てステップS41に移行し、存在位置フラグFDが“1”にセットされているので、ステップS33に移行して、モータ電流Imjが負方向となる場合に備えてA/D変換処理のトリガとなるタイミング即ちサンプリングタイミングをPWMパルス生成用カウンタのカウント値Nが最大値NMAX に変更する。
Furthermore, the duty command value Dj may be larger than the hysteresis lower limit threshold Ds1 and smaller than the hysteresis upper limit threshold Ds2 due to the rotation of the motor.
As described above, when the duty command value Dj changes from the state in which the duty command value Dj is higher than the hysteresis upper limit threshold value Ds2 to the state in which the duty command value Dj is lower than the hysteresis upper limit threshold value Ds2, in the current detection process shown in FIG. When the hysteresis upper limit threshold value D S2 is exceeded, the existence position flag FD is set to “1”. Therefore, when the duty command value Dj becomes equal to or less than the hysteresis upper limit threshold value D S2 , steps S31 to S40 are performed. Then, the process proceeds to step S41, and the presence position flag FD is set to “1”. Therefore, the process proceeds to step S33, which triggers an A / D conversion process in case the motor current Imj is in the negative direction. The count value N of the PWM pulse generation counter is set to the maximum value N MAX . change.

このトリガタイミングの変更がデューティ指令値Djが50%まで低下する前に行われるので、参照電圧Vrefより小さい値を一時的にA/D変換してデジタルモータ電流Idjを算出することになる。
しかしながら、このときのデジタルモータ電流Idjは、デューティ比が50%近傍であることからモータ電流Idjを読込むタイミングは十分確保することができ、存在位置フラグFD値に基づいて符号付けを行うので再びモータ電流Imjと等しいデジタルモータ電流Idjを算出することができる。
Since the trigger timing is changed before the duty command value Dj is reduced to 50%, a value smaller than the reference voltage Vref is temporarily A / D converted to calculate the digital motor current Idj.
However, since the digital motor current Idj at this time has a duty ratio in the vicinity of 50%, the timing for reading the motor current Idj can be sufficiently secured, and since the encoding is performed based on the presence position flag FD value, it is again performed. A digital motor current Idj equal to the motor current Imj can be calculated.

同様に、デューティ比Djがヒステリシス下限閾値DS1より小さい状態では存在位置フラグFDが“0”にリセットされているので、この状態からデューティ指令値Djがヒステリシス下限閾値DS1以上となると図10の処理において、ステップS31からステップS40を経てステップS41に移行し、存在位置フラグFDが“0”にリセットされているので、ステップS43に移行して、A/D変換処理に対するトリガタイミングがPWMパルス生成カウンタのカウント値Nが“0”となったときに変更され、一時的に参照電圧Vrefより小さい値をA/D変換してデジタルモータ電流Idjを算出することになるが、存在位置フラグFD値に基づいて符号付けを行うので、実際のモータ電流と等しいデジタルモータ電流Idjを算出することができる。 Similarly, when the duty ratio Dj is smaller than the hysteresis lower limit threshold D S1 , the existence position flag FD is reset to “0”. From this state, when the duty command value Dj becomes equal to or higher than the hysteresis lower limit threshold D S1 , FIG. In the process, the process proceeds from step S31 to step S40 to step S41, and the existence position flag FD is reset to “0”. Therefore, the process proceeds to step S43, and the trigger timing for the A / D conversion process generates the PWM pulse. When the count value N of the counter becomes “0”, the digital motor current Idj is calculated by temporarily A / D converting a value smaller than the reference voltage Vref. Since the encoding is performed based on the digital motor current Idj equal to the actual motor current Rukoto can.

このように、図10の電流検出処理では、デューティ指令値Djに対してヒステリシス特性を設けているので、車両が直進走行していて、運転者からステアリングホイール1に伝達される操舵力が小さくデューティ指令値Djが50%近傍で僅かな変化を生じているときに、A/D変換処理に対するトリガタイミングにハンチングを生じることを確実に防止することができ、安定した操舵状態を確保することができる。   As described above, in the current detection process of FIG. 10, since the hysteresis characteristic is provided for the duty command value Dj, the vehicle is traveling straight, and the steering force transmitted from the driver to the steering wheel 1 is small. When the command value Dj changes slightly in the vicinity of 50%, it is possible to reliably prevent hunting from occurring at the trigger timing for the A / D conversion process, and to ensure a stable steering state. .

しかも、モータ電流検出部17jの演算増幅器OPjでスイッチング素子Trj2及びTrj4の接続点と接地との間に介挿したシャント抵抗Rjの端子間電圧を増幅して参照電圧Vrefに対する変化量として検出するようにしたので、この演算増幅器OPjから出力されるモータ電流Iajは無結線式ブラシレスモータ12の電機子巻線Ljを流れる電流の方向を表す情報を含んでいないので、演算増幅器OPjの出力ダイナミックレンジは参照電圧VrefのA/D変換処理のトリガタイミング変更時における参照電圧Vrefを僅かに下回る電圧からモータ最大電流に応じた最大電圧までの電圧範囲に上側及び下側のマージンを加えた値とすることができ、A/D変換処理する場合の1ビット当たりのモータ電流量A/bitで表されるビットレートを小さくして電流検出精度を従来例の倍近く向上させることができると共に、廉価なマイクロコンピュータを適用することができる。   Moreover, the operational amplifier OPj of the motor current detector 17j amplifies the voltage across the terminals of the shunt resistor Rj inserted between the connection point of the switching elements Trj2 and Trj4 and the ground, and detects it as a change with respect to the reference voltage Vref. Since the motor current Iaj output from the operational amplifier OPj does not include information indicating the direction of the current flowing through the armature winding Lj of the wireless brushless motor 12, the output dynamic range of the operational amplifier OPj is A value obtained by adding upper and lower margins to a voltage range from a voltage slightly lower than the reference voltage Vref to a maximum voltage corresponding to the motor maximum current when the trigger timing of the A / D conversion processing of the reference voltage Vref is changed. Expressed in motor current amount A / bit per bit when A / D conversion processing is possible. It is possible to improve nearly double the conventional current detection accuracy by reducing the appropriate bit rate, it is possible to apply inexpensive microcomputer.

このため、電動パワーステアリング装置の操舵補助制御に影響を与えることなく良好な操舵補助制御を行うことができると共に、駆動制御回路を安価に構成することかできる。
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。
For this reason, good steering assist control can be performed without affecting the steering assist control of the electric power steering apparatus, and the drive control circuit can be configured at low cost.
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。
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、図17(c)に示す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17(a)に示すように、図17(b)に示す本実施形態の疑似矩形波に対して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。
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. Therefore, a large output can be obtained and a constant output without torque ripple can be obtained.
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 that of the present embodiment shown in FIG. Since the third-order harmonic component cannot flow, the current waveform becomes a pseudo rectangular wave having a narrower width than the pseudo rectangular wave of the present embodiment shown in FIG. 17B, as shown in FIG. Although the area becomes smaller and the effective value is better than that of the sine wave, it will be lower than that of this embodiment, and the output will be reduced accordingly.

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(7)式、(8)式及び(9)式で表される。
Vun=2×V0×sin(ωt+α) …………(7)
Vvn=2×V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(8)
Vwn=2×V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(9)
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 (7), (8), and (9).
Vun = 2 × V 0 × sin (ωt + α) (7)
Vvn = 2 × V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (8)
Vwn = 2 × V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (9)

一方、同一構成のY結線モータの場合は等価回路が図18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(10)式、(11)式及び(12)式で表される。
Vun=V0×sin(ωt+α) …………(10)
Vvn=V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(11)
Vwn=V0×sin(ωt−2π/3+α) …………(12)
On the other hand, in the case of the Y-connection motor having the same configuration, as shown in FIG. 18, an equivalent circuit is such that the voltage Vn at the neutral point where one end of each of the excitation coils Lu, Lv and Lw is connected to each other is Therefore, the inter-terminal voltages Vun, Vvn, and Vwn of the respective excitation coils Lu, Lv, and Lw are expressed by the following formulas (10), (11), and (12).
Vun = V 0 × sin (ωt + α) (10)
Vvn = V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (11)
Vwn = V 0 × sin (ωt−2π / 3 + α) (12)

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19(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19(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20(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20(b)に示すようになる。   For this reason, 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 wireless motor 12 according to the present invention are as shown in FIG. 20A, and the coil end voltages Vun, Vvn, Vwn in the case of the conventional Y-wired motor are shown in FIG. 20 (b).

これら図19及び図20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 can be seen from FIGS. 19 and 20, when comparing the voltage amplitudes that can be applied to both ends of the exciting coil, the unconnected motor 12 has the same effect as when the Y-connected 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.

なお、上記実施形態においては、図16に示すように、デューティ指令値Du〜Dwをもとに、A/D変換処理のトリガタイミングの変更を行うヒステリシス特性を設定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、図21に示すように、RAM18cに記憶されている1つ前の処理で算出したデジタル電流Idu〜Idwに対して“0”を挟んで設定されたヒステリシス下限閾値−Ih及びヒステリシス上限閾値+Ihに基づいてヒステリシス特性を与えるようにしてもよい。   In the above embodiment, as shown in FIG. 16, the case where the hysteresis characteristic for changing the trigger timing of the A / D conversion process is set based on the duty command values Du to Dw has been described. As shown in FIG. 21, the hysteresis lower limit threshold value set with “0” sandwiched between the digital currents Idu to Idw calculated in the previous process stored in the RAM 18c, as shown in FIG. Hysteresis characteristics may be given based on Ih and the hysteresis upper threshold + Ih.

この場合は、マイクロコンピュータ18の中央処理装置18aで実行する電流検出処理を図22に示すように変更すればよい。すなわち、図22の電流検出処理では、前述した図10の処理において、ステップS31及びS40の処理が省略され、これらに代えてRAM18cに記憶されている前回の電流検出処理時に算出したデジタルモータ電流Idjがヒステリシス下限閾値−Ihより小さいか否かを判定し、Idj<−IhであるときにはステップS32に移行し、Idj≧−IhであるときにはステップS52に移行するステップS51と、RAM18cに記憶されているデジタルモータ電流Idjがヒステリシス上限閾値+Ihを超えているか否かを判定し、Idj≦+IhであるときにはステップS39に移行し、Idj>+IhであるときにはステップS42に移行するステップS52とが設けられていることを除いては図10と同様の処理を行い、図10との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明を省略する。   In this case, the current detection process executed by the central processing unit 18a of the microcomputer 18 may be changed as shown in FIG. That is, in the current detection process of FIG. 22, the processes of steps S31 and S40 are omitted in the process of FIG. 10 described above, and instead, the digital motor current Idj calculated during the previous current detection process stored in the RAM 18c. Is smaller than the hysteresis lower limit threshold value −Ih. When Idj <−Ih, the process proceeds to step S32, and when Idj ≧ −Ih, the process proceeds to step S51 and stored in the RAM 18c. It is determined whether or not the digital motor current Idj exceeds the hysteresis upper limit threshold value + Ih. When Idj ≦ + Ih, the process proceeds to step S39, and when Idj> + Ih, the process proceeds to step S52. Except that, the same processing as in FIG. 0 and the corresponding process given the same step numbers in the detailed description thereof will be omitted.

この図22の電流検出処理では、前回処理時にRAM18cに記憶されているモータ電流Idjがヒステリシス下限閾値−Ihより小さいときには存在位置フラグFDを“0”にリセットしてからPWMパルス生成用カウンタのカウント値Nが最大値NMAX となったときにモータ電流検出部17jからモータ電流Iajを読込んでA/D変換処理を行った後に正味モータ電流を算出し、これに正負の符号を付加してデジタルモータ電流IdjとしてRAM18cに記憶し、逆にRAM18cに記憶されているモータ電流Idjがヒステリシス上限閾値+Ihを超えているときには存在位置フラグFDを“1”にセットしてからPWMパルス生成用カウンタのカウント値Nが最小値0となったときにモータ電流検出部17jからモータ電流Iajを読込んでA/D変換処理を行った後に正味モータ電流を算出し、これに正負の符号を負かしてデジタルモータ電流IdjとしてRAM18cに記憶し、RAM18cに記憶されているモータ電流Idjが−Ih≦Idj≦+Ihであるときには、ステップS41に移行して、存在位置フラグFDが“0”にリセットされているときにはステップS43に移行し、存在位置フラグFDが“1”にセットされているときにはステップS33に移行する。 In the current detection process of FIG. 22, when the motor current Idj stored in the RAM 18c at the time of the previous process is smaller than the hysteresis lower limit threshold −Ih, the existence position flag FD is reset to “0” and then the PWM pulse generation counter counts. When the value N reaches the maximum value N MAX , the motor current Iaj is read from the motor current detector 17j and A / D conversion processing is performed. Then, the net motor current is calculated, and a positive or negative sign is added to the digital value. The motor current Idj is stored in the RAM 18c. Conversely, when the motor current Idj stored in the RAM 18c exceeds the hysteresis upper limit threshold value + Ih, the presence position flag FD is set to "1" and then the PWM pulse generation counter is counted. When the value N becomes the minimum value 0, the motor current Iaj is output from the motor current detector 17j. , The A / D conversion process is performed, the net motor current is calculated, the sign of this is negated, and the digital motor current Idj is stored in the RAM 18c, and the motor current Idj stored in the RAM 18c is -Ih ≦ When Idj ≦ + Ih, the process proceeds to step S41. When the presence position flag FD is reset to “0”, the process proceeds to step S43. When the existence position flag FD is set to “1”, the process proceeds to step S33. Migrate to

このため、A/D変換処理のトリガタイミングの判断基準がデジタルモータ電流Idjに変更されているだけで、前述した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、モータ電流検出部17u〜17wを各インバータ回路34u〜34wにおけるスイッチング素子Trj2及びTrj4の接続点と接地との間に設け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、各インバータ回路34u〜34wにおけるスイッチング素子Trj1及びTrj3の接続点とバッテリーBの正極側との間にシャント抵抗Ru〜Rwを介挿し、このシャント抵抗Ru〜Rwの両端電圧を演算増幅器OPu〜OPwで検出するようにしても、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, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be obtained only by changing the determination criterion of the trigger timing of the A / D conversion process to the digital motor current Idj.
In the above embodiment, the motor current detectors 17u to 17w have been described between the connection points of the switching elements Trj2 and Trj4 in the inverter circuits 34u to 34w and the ground, but the present invention is not limited to this. A shunt resistor Ru to Rw is inserted between the connection point of the switching elements Trj1 and Trj3 in each of the inverter circuits 34u to 34w and the positive side of the battery B, and the voltage across the shunt resistor Ru to Rw is an operational amplifier. Even if it detects by OPu-OPw, the effect similar to the said embodiment can be acquired.

さらに、上記実施形態においては、FETゲート駆動回路19でPWMパルス生成用アップダウンカウンタをソフトウェアカウンタの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、ハードウェアで構成されるPWMパルス生成アップダウンカウンタを使用してもよく、さらには三角波の上下の頂点をマイクロコンピュータ18の中央処理装置18aに通知可能な構成を有する他の構成の三角波発生器を適用することもできる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the FET gate drive circuit 19 has the PWM pulse generation up / down counter configured as a software counter has been described. However, the present invention is not limited to this, and the PWM configured by hardware is used. A pulse generation up / down counter may be used, and further, a triangular wave generator having another configuration capable of notifying the central processing unit 18a of the microcomputer 18 of the upper and lower vertices of the triangular wave may be applied.

さらにまた、上記実施形態においては、マイクロコンピュータ18とFETゲート駆動回路19とが別体であ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、マイクロコンピュータ18の中央処理装置18aにFETゲート駆動回路19の機能を持たせるようにしてもよい。
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実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the microcomputer 18 and the FET gate drive circuit 19 are separate has been described. However, the present invention is not limited to this, and the FET gate is connected to the central processing unit 18a of the microcomputer 18. The function of the drive circuit 19 may be provided.
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 the above embodiment can be obtained.

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、3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。
さらに、上記実施形態においては、駆動制御回路15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。
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.
Furthermore, in the above embodiment, the case where the drive control circuit 15 has a simple configuration has been described. However, the present invention is not limited to this, and the vector control d and q component components can be obtained using the excellent characteristics of vector control. After determining the current command value, the 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.

さらにまた、上記実施形態においては無結線式ブラシレスモータ12の電機子巻線Lu〜LwをY結線モータに対応する巻線配置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、従来のΔ結線式モータに対応する巻線配置とすることもできる。
なおさらに、上記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。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the armature windings Lu to Lw of the wireless brushless motor 12 are arranged to correspond to the Y-connected motor has been described. However, the present invention is not limited to this. A winding arrangement corresponding to the Δ-connection type motor can also be adopted.
Furthermore, in the above-described embodiment, 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. It can also be applied to brushless motors or other motors.

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. マイクロコンピュータの中央処理装置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 the central processing unit of 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の中央処理装置で実行する電流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 electric current detection process procedure performed with the central processing unit of a microcomputer. デューティ指令値が50%であるときの電流検出処理の説明に供給するタイムチャートである。It is a time chart supplied to description of an electric current detection process when a duty command value is 50%. デューティ指令値が50%を超えているときの電流検出処理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 the electric current detection process when a duty command value exceeds 50%. デューティ指令値が50%を超えているときのインバータ回路での電流方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric current direction in an inverter circuit when a duty command value exceeds 50%. デューティ指令値が50%未満であるときの電流検出処理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 an electric current detection process when a duty command value is less than 50%. デューティ指令値が50%未満であるときのインバータ回路での電流方向を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric current direction in an inverter circuit when a duty command value is less than 50%. デューティ指令値に基づくモータ電流のA/D変換処理トリガタイミングのヒステリシス特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hysteresis characteristic of the A / D conversion process trigger timing of the motor current based on a duty command value. 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. デジタルモータ電流に基づくモータ電流のA/D変換処理トリガタイミングのヒステリシス特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hysteresis characteristic of the A / D conversion process trigger timing of the motor current based on a digital motor current. マイクロコンピュータの中央処理装置で実行する電流検出処理手順の他の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other example of the electric current detection processing procedure performed with the central processing unit of a microcomputer. 従来例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a prior art example.

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、Ru〜Rw…シャント抵抗、OPu〜OPw…演算増幅器、18…マイクロコンピュータ、19…FET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…インバータ回路、35…位相検知部   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 ... Vehicle speed sensor, 17u to 17w ... Motor current detector, Ru to Rw ... Shunt resistor, OPu to OPw ... Operational amplifier, 18 ... Microcomputer, 19 ... FET gate drive circuit, 20 ... Rotor, 21 ... Housing, 27 ... Rotor core , 28 ... rotor magnet, 31 ... stator, 33 ... exciting coil, Lu, Lv, Lw ... three-phase exciting coil, 34u-34w ... inverter circuit, 35 ... phase detector

Claims (5)

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、操舵系に入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記無結線式ブラシレスモータの各電機子巻線の両端が接続され当該各電機子巻線に個別に駆動信号を供給する複数N個のインバータ回路と、該各インバータ回路の接地側及び電源側の何れか一方に配置した電流検出手段と、該電流検出手段で検出した巻線電流と前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクとに基づいて前記各インバータ回路を駆動制御する駆動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 wireless brushless motor having a rotor provided with a permanent magnet and a stator arranged independently of each other without connecting a plurality of N-phase armature windings facing the rotor, and input to the steering system And a plurality of N inverter circuits for connecting the both ends of each armature winding of the wireless brushless motor and individually supplying a drive signal to each armature winding. And current detection means arranged on either the ground side or the power supply side of each inverter circuit, the winding current detected by the current detection means, and the steering torque detected by the steering torque detection means An electric power steering apparatus comprising: a drive control unit that drives and controls each inverter circuit. 前記電流検出手段は、前記各インバータ回路の接地側及び電源側の何れか一方に介挿された電流検出用抵抗の端子間電圧を検出するように構成され、前記駆動制御部は、前記電流検出手段で検出した端子間電圧をサンプリングしてA/D変換するA/D変換手段を有し、該A/D変換手段のサンプリングタイミングが、各電機子巻線に供給するパルス幅変調信号のデューティ比に基づいて決定されていることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。   The current detection means is configured to detect a voltage between terminals of a current detection resistor inserted on either the ground side or the power supply side of each inverter circuit, and the drive control unit is configured to detect the current detection A / D conversion means for sampling and A / D converting the voltage between the terminals detected by the means, and the sampling timing of the A / D conversion means is the duty of the pulse width modulation signal supplied to each armature winding The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is determined based on a ratio. 前記A/D変換手段のサンプリングタイミングの切換えが、パルス幅変調信号のデューティ比が50%の点を挟む所定幅のヒステリシス特性を有するように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。   3. The sampling timing of the A / D conversion means is set so as to have a hysteresis characteristic of a predetermined width across a point where the duty ratio of the pulse width modulation signal is 50%. Electric power steering device. 前記電流検出手段は、前記各インバータ回路の接地側及び電源側の何れか一方に介挿した電流検出用抵抗の端子間電圧を検出するように構成され、前記駆動制御部は、前記電流検出手段で検出した端子間電圧をサンプリングしてA/D変換するA/D変換手段を有し、該A/D変換手段のサンプリングタイミングが、各電機子巻線毎にその駆動電流の方向及び大きさに基づいて決定されていることを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。   The current detection means is configured to detect a voltage between terminals of a current detection resistor inserted in either one of a ground side and a power supply side of each inverter circuit, and the drive control unit is configured to detect the current detection means. A / D conversion means for sampling the voltage between the terminals detected in step A / D conversion, and the sampling timing of the A / D conversion means is the direction and magnitude of the drive current for each armature winding. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is determined based on 前記A/D変換手段のサンプリングタイミングの切換えが、前記電機子巻線の駆動電流が零の点を挟む所定幅のヒステリシス特性を有するように設定されていることを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。   5. The sampling timing of the A / D conversion means is set so as to have a hysteresis characteristic of a predetermined width across a point where the drive current of the armature winding is zero. Electric power steering device.
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