JP2006262669A - Electric power steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering device which can perform the assist control of steering force while operating a motor appropriately, according to the charge state of a battery. <P>SOLUTION: A two-axis three-phase conversion means 29 generates three-phase voltage by the D-axis voltage from a D-axis PI control means 28 and the Q-axis voltage orthogonal to the axis D from the Q-axis PI control means 27, and a motor driving means 13 vector-controls a motor 8 via a PWM conversion means 30. At this time, a Q-axis voltage limiting means 32 sets the maximum value of the voltage to be applied to the axis Q, according to the voltage of a battery 19 which supplies the motor 8 with power. The Q-axis voltage limiting means 32 raises the maximum value of the Q-axis voltage when the voltage of the battery 19 is high, and supplies the motor 8 with a large Q-axis current thereby generating high torque. Moreover, when the voltage of the battery 19 is low, it lowers the maximum value of the Q-axis voltage and supplies the motor 8 with a small Q-axis current so that the battery voltage may not drop more. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車の操舵装置に電動機の動力を付与して運転者の操舵力負担を軽減させる電動パワーステアリング装置に関し、特に、ブラシレスモータを用いて操舵力の制御を行う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 that reduces the steering force burden on a driver by applying power of an electric motor to a steering apparatus of an automobile, and more particularly to an electric power steering apparatus that controls a steering force using a brushless motor.

電動パワーステアリング装置は、電動機で操舵トルクに応じた補助トルクを発生させ、この補助トルクをステアリング系に伝達して操舵トルクの軽減化を図っている。つまり、操舵トルクの大きさに応じた補助トルクを制御装置の制御によって発生させ、この補助トルクをステアリング系に伝達してステアリングホイールの操舵力を軽減している。このように、電動機の制御によって電動パワーステアリング装置を実現している技術は種々報告されている(例えば、特許文献1参照)。   The electric power steering apparatus generates an auxiliary torque corresponding to the steering torque with an electric motor, and transmits the auxiliary torque to a steering system to reduce the steering torque. That is, an auxiliary torque corresponding to the magnitude of the steering torque is generated by the control of the control device, and this auxiliary torque is transmitted to the steering system to reduce the steering force of the steering wheel. As described above, various techniques for realizing an electric power steering device by controlling an electric motor have been reported (for example, see Patent Document 1).

また、3相ブラシレスモータを用いて補助トルクを発生させ、操舵トルクをアシストする技術も知られている。この技術によれば、3相ブラシレスモータの3相電流から任意の2相の電流を検出し、3相ブラシレスモータの回転角度信号に基づいてd軸電流(界磁電流)とq軸電流(トルク軸電流)にdq変換(3相2軸変換)してフィードバックしている。そして、フィードバックされたd軸電流とq軸電流は個別に指令電流と比較制御され、それぞれd軸PI制御とq軸PI制御が行われて、dq逆変換(2軸3相変換)された後に3相PWM信号に変換されて3相ブラシレスモータをデューティ制御している。このようなdq変換手法を用いることによって、3相電流のうち任意の2相の電流を検出することで3相ブラシレスモータをベクトル制御することができるので、制御系が極めて簡素化される(例えば、特許文献2参照)。   A technique for assisting steering torque by generating auxiliary torque using a three-phase brushless motor is also known. According to this technology, an arbitrary two-phase current is detected from a three-phase current of a three-phase brushless motor, and a d-axis current (field current) and a q-axis current (torque) based on the rotation angle signal of the three-phase brushless motor. The shaft current is fed back by dq conversion (3-phase 2-axis conversion). Then, the feedback d-axis current and q-axis current are individually controlled and compared with the command current, respectively, and d-axis PI control and q-axis PI control are performed, respectively, and dq reverse conversion (two-axis three-phase conversion) is performed. It is converted into a three-phase PWM signal to control the duty of the three-phase brushless motor. By using such a dq conversion method, vector control of a three-phase brushless motor can be performed by detecting an arbitrary two-phase current among the three-phase currents, so that the control system is greatly simplified (for example, , See Patent Document 2).

さらに、q軸電流の値が所定値以上のときはそのq軸電流を制限してトルク電流を補正する技術も開示されている(例えば、特許文献3参照)。この技術によれば、電動機(モータ)の出力トルクが低下する素早い操舵時に界磁を弱めるようにq軸電流が制限されるため、電動機出力トルクのさらなる低下を軽減することができる。
特開2000−279000号公報(段落番号0010〜0023、図1〜図5参照) 特開2004−40883号公報(段落番号0027〜0038、図2参照) 特許第3559258号公報(段落番号0045〜0058、図1〜図3参照)
Furthermore, a technique for correcting the torque current by limiting the q-axis current when the value of the q-axis current is a predetermined value or more is also disclosed (for example, see Patent Document 3). According to this technique, since the q-axis current is limited so as to weaken the field at the time of quick steering in which the output torque of the electric motor (motor) is reduced, further reduction in the electric motor output torque can be reduced.
JP 2000-279000 A (see paragraph numbers 0010 to 0023, FIGS. 1 to 5) Japanese Patent Laying-Open No. 2004-40883 (see paragraph numbers 0027 to 0038, FIG. 2) Japanese Patent No. 3559258 (see paragraph numbers 0045 to 0058 and FIGS. 1 to 3)

しかしながら、前記の特許文献1乃至特許文献3に開示されている電動パワーステアリング装置はいずれもバッテリを電源として駆動しているので、特に、特許文献2のように電動機として3相ブラシレスモータを用いている場合は、比較的大きな電流が消費されるので、バッテリの限られたエネルギを過剰に消費するおそれがある。ところが、前記の特許文献2に開示された電動パワーステアリング装置は、バッテリの充電状態に関わらずq軸成分の電流が出力トルクの目標値に等しくなるように電動機を制御している。そのため、バッテリが充分に充電されていない充電状態のときには、電動機への出力電流の取り過ぎによってバッテリ電圧がさらに低下し、照明灯や室内灯などのライト光度が低下するなどの不具合が生じる。   However, since all of the electric power steering devices disclosed in Patent Literature 1 to Patent Literature 3 are driven by using a battery as a power source, in particular, as in Patent Literature 2, a three-phase brushless motor is used as an electric motor. If this is the case, a relatively large current is consumed, so that the limited energy of the battery may be excessively consumed. However, the electric power steering device disclosed in Patent Document 2 controls the electric motor so that the current of the q-axis component becomes equal to the target value of the output torque regardless of the state of charge of the battery. Therefore, when the battery is in a charged state where it is not sufficiently charged, the battery voltage further decreases due to excessive output current to the electric motor, resulting in problems such as a decrease in light intensity of illumination lamps and room lights.

また、前記の特許文献3に開示された電動パワーステアリング装置においては、バッテリが良好な充電状態の場合は、素早い操舵時において、q軸電流の値が所定値以上のときにq軸電流を制限してトルク電流を補正してモータ出力トルクの低下を抑制することができる。しかし、素早い操舵時においてバッテリ電圧が低下しているときにはq軸電流の値が所定値以上とならないため、q軸電流の制限動作が行われないために電動機出力トルクの低下を抑制する制御が正常に行われないこともある。さらには、バッテリが充分に充電されていない充電状態のときには、バッテリから電動パワーステアリング装置への電流の取り過ぎによってバッテリ電圧をさらに低下させてしまい、電動パワーステアリング装置のシステムをリセットさせてしまい、運転者に違和感を与えるおそれもある。   In the electric power steering device disclosed in Patent Document 3, when the battery is in a good charge state, the q-axis current is limited when the q-axis current value is equal to or greater than a predetermined value during quick steering. Thus, the torque current can be corrected to prevent the motor output torque from decreasing. However, since the value of the q-axis current does not exceed a predetermined value when the battery voltage is lowered during quick steering, the q-axis current limiting operation is not performed, so that the control for suppressing the decrease in the motor output torque is normal. Sometimes it is not done. Furthermore, when the battery is in a charged state that is not fully charged, the battery voltage is further reduced due to excessive current from the battery to the electric power steering device, causing the system of the electric power steering device to be reset, There is also a risk that the driver may feel uncomfortable.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリの充電状態に応じて電動機を適正に動作させながら操舵力の制御を行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an electric power steering apparatus capable of controlling a steering force while appropriately operating an electric motor according to a state of charge of a battery. With the goal.

本発明の電動パワーステアリング装置は、前記の目的を達成するために創案されたものであり、操舵入力の大きさに基づいて目標電流を算出し、この算出した目標電流に応じて、ステアリング系に操舵力を付与する電動機を駆動制御する制御手段を有し、前記制御手段が、界磁電流のベクトル方向をD軸としたとき、そのD軸に直交するベクトル方向をQ軸とする2相回転磁束座標で表わされるベクトル制御によって前記電動機の制御を行う電動パワーステアリング装置であって、前記電動機へ電力を供給する電源電圧の電圧値に応じて前記Q軸に印加する電圧の最大値を設定するQ軸電圧制限手段を備える構成を採っている。   The electric power steering apparatus according to the present invention was created to achieve the above-described object, and calculates a target current based on the magnitude of the steering input, and in accordance with the calculated target current, Two-phase rotation having a control means for driving and controlling an electric motor for applying a steering force, wherein the control means uses the vector direction of the field current as the D axis and the vector direction orthogonal to the D axis as the Q axis An electric power steering apparatus that controls the electric motor by vector control represented by magnetic flux coordinates, and sets a maximum value of a voltage to be applied to the Q axis according to a voltage value of a power supply voltage that supplies electric power to the electric motor. A configuration including Q-axis voltage limiting means is employed.

このような構成によれば、Q軸電圧制限手段は、電動機へ電力を供給する電源電圧、すなわちバッテリ電圧が高いときにはQ軸に印加する電圧(Q軸電圧)の最大値を高くして大きなQ軸電流を電動機に供給し、電動機に高いトルクを発生させる。また、バッテリ電圧が低いときにはQ軸に印加する電圧(Q軸電圧)の最大値を低くして小さなQ軸電流を電動機に供給し、バッテリ電圧がさらに低下しないようにする。このようにして、バッテリの充電状態に応じてQ軸電流の最大値を制限することにより、バッテリからの電力の持ち出しを適正に行うことができ、結果的に電源状態を良好に保つことができる。   According to such a configuration, the Q-axis voltage limiting means increases the maximum value of the voltage (Q-axis voltage) applied to the Q-axis when the power supply voltage for supplying electric power to the motor, that is, the battery voltage is high, so The shaft current is supplied to the electric motor, and a high torque is generated in the electric motor. Further, when the battery voltage is low, the maximum value of the voltage (Q-axis voltage) applied to the Q-axis is lowered to supply a small Q-axis current to the motor so that the battery voltage does not further decrease. In this way, by limiting the maximum value of the Q-axis current according to the state of charge of the battery, it is possible to properly carry out power from the battery, and as a result, it is possible to maintain a good power state. .

なお、電動機は、回転速度が上昇するにつれて大きな逆起電力が発生して回転速度が上昇しにくくなる。したがって、Q軸電圧制限手段は、電動機の回転速度が上昇するにつれてQ軸電圧の最大値の制限を緩和したり、電動機が所定の回転速度より高回転になったときはQ軸電圧の最大値の制限を行わないようにしている。   In addition, as the rotational speed increases, the electric motor generates a large counter electromotive force, and the rotational speed is difficult to increase. Therefore, the Q-axis voltage limiting means relaxes the limitation on the maximum value of the Q-axis voltage as the rotation speed of the motor increases, or the maximum value of the Q-axis voltage when the motor becomes higher than the predetermined rotation speed. I am trying not to restrict it.

本発明の電動パワーステアリング装置によれば、電動パワーステアリング装置を駆動するバッテリの充電状態に応じてQ軸電圧の最大値を制限することにより、バッテリから電動パワーステアリング装置へ供給される電力(つまり、バッテリから電動機へ供給されるQ軸電流)の持ち出しを適正に行うことができ、結果的にバッテリの電源状態を良好に保つことができる。例えば、バッテリ電圧の低いときにはQ軸電圧を低くして電動機へ供給するQ軸電流を制限しているので、バッテリ電圧がさらに低下することはなくなる。これによって、電動パワーステアリング装置の動作中に照明灯や室内灯などのライト光度が低下することはなくなるし、電動パワーステアリング装置のシステムをリセットさせてしまい、運転者に違和感を与えるおそれもある。   According to the electric power steering device of the present invention, by limiting the maximum value of the Q-axis voltage according to the state of charge of the battery that drives the electric power steering device, the electric power supplied from the battery to the electric power steering device (that is, The Q-axis current supplied from the battery to the electric motor) can be properly taken out, and as a result, the power supply state of the battery can be kept good. For example, when the battery voltage is low, the Q-axis voltage is lowered to limit the Q-axis current supplied to the motor, so that the battery voltage does not further decrease. As a result, the light intensity of the illuminating lamp and the interior lamp is not lowered during the operation of the electric power steering apparatus, and the system of the electric power steering apparatus is reset, which may cause the driver to feel uncomfortable.

《発明の概要》
本発明の電動パワーステアリング装置は、バッテリ電圧を常時監視し、電動機にトルクを発生させるQ軸電圧の制限値(最大値)をバッテリ電圧に応じて可変させるようなQ軸電圧制限手段を設ける。例えば、Q軸電圧制限手段は、バッテリ電圧が上がればQ軸電圧の制限値を高くするように電圧リミットを上げ、バッテリ電圧が下がればQ軸電圧の制限値を低くするように電圧リミットを下げる。これによって、バッテリ電圧が低いときには電動機に供給される電流が制限されるので、ブラシレスモータが大電流を取り過ぎてバッテリ電圧がさらに低下するおそれはなくなる。したがって、バッテリ電圧の低いときに電動パワーステアリング装置が動作しても自動車の照明灯や室内灯などのライト光度が低下することはなくなる。
<< Summary of Invention >>
The electric power steering apparatus of the present invention is provided with Q-axis voltage limiting means for constantly monitoring the battery voltage and varying the limit value (maximum value) of the Q-axis voltage that causes the motor to generate torque according to the battery voltage. For example, the Q-axis voltage limiting means increases the voltage limit to increase the limit value of the Q-axis voltage when the battery voltage increases, and decreases the voltage limit to decrease the limit value of the Q-axis voltage when the battery voltage decreases. . As a result, since the current supplied to the electric motor is limited when the battery voltage is low, there is no possibility that the brushless motor takes too much current and the battery voltage further decreases. Therefore, even if the electric power steering apparatus operates when the battery voltage is low, the light intensity of the automobile illumination lamp, the interior lamp, and the like will not decrease.

なお、本発明の電動パワーステアリング装置では、従来の電動パワーステアリング装置と区別するために、従来の電動パワーステアリング装置で表現していたd軸、q軸を、本発明の電動パワーステアリング装置ではD軸、Q軸と大文字で表現して弁別することにする。また、本発明の電動パワーステアリング装置ではその他のアルファベット符号も大文字で表現することにする。但し、数字の添え字はアルファベット符号の小文字を使用する。   In the electric power steering device of the present invention, the d-axis and the q-axis expressed in the conventional electric power steering device are represented by D in the electric power steering device of the present invention in order to be distinguished from the conventional electric power steering device. The axis and Q axis are expressed in capital letters to distinguish them. In the electric power steering apparatus of the present invention, other alphabets are also expressed in capital letters. However, the lowercase letters of the alphabet are used for the numerical subscripts.

《発明の実施の形態》
以下、本発明にかかる電動パワーステアリング装置の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に適用される電動パワーステアリング装置の構成図である。まず、図1に示す電動パワーステアリング装置1の全体構成について説明する。図1において、ステアリングホイール3に一体的に設けられたステアリング軸4は、自在継ぎ手5a、5bを有する連結軸5を介して、ステアリング・ギアボックス6内にあるラック&ピニオン機構7のピニオン7aと連結され、手動操舵力発生手段2を構成している。さらに、ピニオン7aにかみ合うラック歯7bと、これらのかみ合いにより往復運動するラック軸9は、その両端にタイロッド10、10を介して転動輪としての左右前輪W、Wに連結されて、操舵時にはラック&ピニオン式のステアリング系を介して前輪W、Wを転動させて車両の方向が変えられるように構成されている。この手動操舵力発生手段2による操舵力を軽減するために補助操舵力を供給する電動機8を設け、操舵トルクに応じた補助トルクを制御手段12の制御によって発生させ、この補助トルクをラック軸9に伝達してステアリングホイール3の操舵力を軽減するように構成されている。
<< Embodiment of the Invention >>
Embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus applied to an embodiment of the present invention. First, the overall configuration of the electric power steering apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 1, a steering shaft 4 provided integrally with a steering wheel 3 is connected to a pinion 7a of a rack and pinion mechanism 7 in a steering gear box 6 via a connecting shaft 5 having universal joints 5a and 5b. It is connected and constitutes a manual steering force generating means 2. Further, the rack teeth 7b that mesh with the pinion 7a and the rack shaft 9 that reciprocates by the meshing are connected to the left and right front wheels W and W as rolling wheels at both ends via tie rods 10 and 10, respectively. It is configured such that the direction of the vehicle can be changed by rolling the front wheels W through a & pinion type steering system. In order to reduce the steering force by the manual steering force generating means 2, an electric motor 8 for supplying an auxiliary steering force is provided, and an auxiliary torque corresponding to the steering torque is generated by the control of the control means 12, and this auxiliary torque is generated by the rack shaft 9 And the steering force of the steering wheel 3 is reduced.

すなわち、本実施の形態の電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール3から前輪W、Wに至るステアリング系Sが備えられ、手動操舵力発生手段2によって操舵力をアシストしている。そのため、電動パワーステアリング装置1は、制御手段12からの電動機制御信号VOに基づいて電動機駆動手段13で電動機電圧VMを発生し、この電動機電圧VMによって電動機8を駆動して補助トルク(補助操舵力)を発生させ、手動操舵力発生手段2による手動操舵力をアシストする。なお、本実施の形態では、電動機8として3相ブラシレスモータを用い、電動機8の駆動制御としてD軸(界磁電流軸)とQ軸(トルク軸)を制御するDQ制御を行っている。   That is, the electric power steering apparatus 1 of the present embodiment is provided with a steering system S from the steering wheel 3 to the front wheels W, W, and assists the steering force by the manual steering force generation means 2. Therefore, the electric power steering apparatus 1 generates an electric motor voltage VM by the electric motor driving unit 13 based on the electric motor control signal VO from the control unit 12, and drives the electric motor 8 by the electric motor voltage VM to thereby generate an auxiliary torque (auxiliary steering force). ) To assist the manual steering force by the manual steering force generation means 2. In the present embodiment, a three-phase brushless motor is used as the electric motor 8, and DQ control for controlling the D axis (field current axis) and the Q axis (torque axis) is performed as drive control of the electric motor 8.

手動操舵力発生手段2は、ステアリングホイール3に一体的に設けられたステアリング軸4に連結軸5を介してステアリング・ギアボックス6内に設けたラック&ピニオン機構7のピニオン7aが連結される。なお、連結軸5は、その両端に自在継ぎ手5a、5bを備えている。ラック&ピニオン機構7は、ピニオン7aに噛み合うラック歯7bがラック軸9に形成され、ピニオン7aとラック歯7bの噛み合いによりピニオン7aの回転運動をラック軸9の横方向(車両幅方向)の往復運動にしている。さらに、ラック軸9には、その両端にタイロッド10、10を介して、転動輪としての左右の前輪W、Wが連結されている。   In the manual steering force generating means 2, a pinion 7 a of a rack and pinion mechanism 7 provided in the steering gear box 6 is connected to a steering shaft 4 provided integrally with the steering wheel 3 via a connecting shaft 5. The connecting shaft 5 includes universal joints 5a and 5b at both ends thereof. In the rack and pinion mechanism 7, rack teeth 7b that mesh with the pinions 7a are formed on the rack shaft 9, and the rotational movement of the pinions 7a is reciprocated in the lateral direction (vehicle width direction) of the rack shaft 9 by the engagement of the pinions 7a and 7b. I am in motion. Furthermore, left and right front wheels W, W as rolling wheels are connected to the rack shaft 9 via tie rods 10, 10 at both ends thereof.

また、電動パワーステアリング装置1は、補助操舵力(補助トルク)を発生させるために、電動機8がラック軸9と同軸上に配設されている。そして、電動パワーステアリング装置1は、電動機8の回転をラック軸9と同軸に設けられたボールねじ機構11を介して推力に変換し、この推力をラック軸9(ボールねじ軸11a)に作用させている。   In the electric power steering apparatus 1, the electric motor 8 is disposed coaxially with the rack shaft 9 in order to generate an auxiliary steering force (auxiliary torque). Then, the electric power steering apparatus 1 converts the rotation of the electric motor 8 into a thrust through a ball screw mechanism 11 provided coaxially with the rack shaft 9, and this thrust is applied to the rack shaft 9 (ball screw shaft 11a). ing.

制御手段12には、車速センサVS、操舵トルクセンサTS、電動機電流検出手段14の各検出信号V、T、IMOが入力される。そして、制御手段12は、これらの検出信号V、T、IMOに基づいて電動機8にかける電動機電流IMの大きさおよび方向を決定し、電動機駆動手段13に電動機制御信号VOを出力している。さらに、制御手段12は、操舵トルク信号Tと電動機電流信号IMOに基づいて、電動パワーステアリング装置1でのアシストを判定して電動機8の駆動を制御している。なお、制御手段12は、各種演算や処理等を行うCPU、入力信号変換手段、信号発生手段、および記憶手段(図示せず)で構成されている。ちなみに、制御手段12はCPUを備え、そのCPUは電動パワーステアリング装置1での主な制御を行う。   The detection means V, T, and IMO of the vehicle speed sensor VS, the steering torque sensor TS, and the motor current detection means 14 are input to the control means 12. The control means 12 determines the magnitude and direction of the motor current IM applied to the motor 8 based on these detection signals V, T, and IMO, and outputs the motor control signal VO to the motor driving means 13. Furthermore, the control means 12 determines the assist in the electric power steering device 1 based on the steering torque signal T and the electric motor current signal IMO, and controls the driving of the electric motor 8. The control means 12 includes a CPU that performs various calculations and processes, an input signal conversion means, a signal generation means, and a storage means (not shown). Incidentally, the control means 12 includes a CPU, which performs main control in the electric power steering apparatus 1.

車速センサVSは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出し、検出したパルス数に対応したアナログ電気信号を車速信号Vとして制御手段12に送信する。なお、車速センサVSは、電動パワーステアリング装置1の専用センサであってもよいし、他のシステムの車速センサを利用してもよい。   The vehicle speed sensor VS detects the vehicle speed as the number of pulses per unit time, and transmits an analog electrical signal corresponding to the detected number of pulses to the control means 12 as the vehicle speed signal V. The vehicle speed sensor VS may be a dedicated sensor for the electric power steering device 1 or may use a vehicle speed sensor of another system.

操舵トルクセンサTSは、ステアリング・ギアボックス6内に配設され、ドライバによる手動の操舵トルクの大きさおよび方向を検出する。そして、操舵トルクセンサTSは、検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号を操舵トルク信号Tとして制御手段12に送信する。なお、操舵トルク信号Tは、大きさを示す操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向の情報を含む。トルク方向は操舵トルクのプラス値/マイナス値で表され、プラス値は操舵トルク方向が右方向であり、マイナス値は操舵トルク方向が左方向である。   The steering torque sensor TS is disposed in the steering gear box 6 and detects the magnitude and direction of the manual steering torque by the driver. Then, the steering torque sensor TS transmits an analog electrical signal corresponding to the detected steering torque to the control means 12 as a steering torque signal T. The steering torque signal T includes information on the steering torque indicating the magnitude and the torque direction indicating the direction of the torque. The torque direction is represented by a plus value / minus value of the steering torque. The plus value is the steering torque direction to the right direction, and the minus value is the steering torque direction to the left direction.

電動機電流検出手段14は、例えば、電動機8の各巻線ごとに設けられたカレントトランスフォーマ(CT)で形成され、電動機8に実際に流れる電動機電流IMの大きさおよび方向を検出する。そして、電動機電流検出手段14は、電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOを制御手段12にフィードバック(負帰還)する。   The motor current detection means 14 is formed of, for example, a current transformer (CT) provided for each winding of the motor 8, and detects the magnitude and direction of the motor current IM that actually flows through the motor 8. The motor current detection means 14 feeds back (negative feedback) the motor current signal IMO corresponding to the motor current IM to the control means 12.

電動機駆動手段13は、電動機制御信号VOに基づいて電動機電圧VMを電動機8に印加して電動機8を駆動する。電動機駆動手段13は、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)信号のデューティに応じて電動機駆動手段13内のプリドライブ回路およびFETブリッジを介して電動機8の各巻線に例えば正弦波電流を通電してベクトル制御を行う。   The motor driving means 13 drives the motor 8 by applying the motor voltage VM to the motor 8 based on the motor control signal VO. For example, the motor driving means 13 applies a sine wave current to each winding of the motor 8 via a pre-drive circuit and an FET bridge in the motor driving means 13 in accordance with the duty of a PWM (Pulse Width Modulation) signal, for example. Take control.

次に、図1の制御手段12について詳細に説明する。図2は、図1に示す電動パワーステアリング装置1における制御手段12とその周辺の構成を示すブロック図である。制御手段12は、相電流検出手段21、3相2軸変換手段22、レゾルバ23、角度算出手段24、電動機速度算出手段25、界磁電流手段26、Q軸PI制御手段27、D軸PI制御手段28、2軸3相変換手段29、PWM変換手段30、非干渉制御手段31、およびQ軸電圧制限手段32を備えた構成となっている。また、周辺機器として、電動機8、電動機駆動手段13、電流センサ14a、14bを有する電動機電流検出手段14、およびバッテリ19を備えている。なお、制御手段12はCPUからの指令信号によって動作を行うが、この図ではCPUは図示されていない。   Next, the control means 12 of FIG. 1 will be described in detail. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control means 12 and its surroundings in the electric power steering apparatus 1 shown in FIG. The control means 12 includes a phase current detection means 21, a three-phase two-axis conversion means 22, a resolver 23, an angle calculation means 24, a motor speed calculation means 25, a field current means 26, a Q-axis PI control means 27, and a D-axis PI control. The unit 28 includes a two-axis three-phase conversion unit 29, a PWM conversion unit 30, a non-interference control unit 31, and a Q-axis voltage limiting unit 32. Further, as peripheral devices, the motor 8, the motor driving means 13, the motor current detecting means 14 having current sensors 14 a and 14 b, and a battery 19 are provided. The control means 12 operates in response to a command signal from the CPU, but the CPU is not shown in this figure.

このような制御手段12は、2相回転磁束座標系(以下、DQ座標系という)で表わされるベクトル制御によって指令トルクに応じた電動機8のベクトル制御を行っている。すなわち、ステアリング系S(図1参照)のハンドルに加わる操舵トルクを操舵トルクセンサTSにより検出し、この検出した操舵トルクに応じたアシストトルクが得られるように、電動機8をベクトル制御することにより操舵のアシストを行っている。   Such a control means 12 performs vector control of the electric motor 8 according to the command torque by vector control represented by a two-phase rotating magnetic flux coordinate system (hereinafter referred to as DQ coordinate system). That is, the steering torque applied to the steering wheel of the steering system S (see FIG. 1) is detected by the steering torque sensor TS, and the motor 8 is steered by vector control so that the assist torque corresponding to the detected steering torque is obtained. Is assisting.

まず、図示しないCPU内において、操舵トルクセンサTSが検出して出力した操舵トルク信号T、操舵角速度信号、および車速センサVSが検出して出力した車速信号Vなどから指令トルクが求められ、さらに、この指令トルクはトルク電流変換によってQ軸電流指令値に変換され、制御手段12のQ軸PI制御手段27へ入力される。また、CPUからの指令信号と電動機速度算出手段25からの回転速度信号MVELが界磁電流手段26へ入力され、D軸電流指令値に変換されてD軸PI制御手段28へ入力される。   First, in a CPU (not shown), a command torque is obtained from the steering torque signal T detected and output by the steering torque sensor TS, the steering angular velocity signal, the vehicle speed signal V detected and output by the vehicle speed sensor VS, and the like. This command torque is converted into a Q-axis current command value by torque current conversion, and is input to the Q-axis PI control means 27 of the control means 12. A command signal from the CPU and a rotation speed signal MVEL from the motor speed calculation means 25 are input to the field current means 26, converted into a D-axis current command value, and input to the D-axis PI control means 28.

また、電動機8の各相電流(例えば、U相電流IU、W相電流IW)が電動機電流検出手段14の電流センサ(CT)14a、14bで検出され、相電流検出手段21によって所定の周期でサンプリングされる。そして、相電流検出手段21から出力された各相電流(IU、IW)は3相2軸変換手段22へ入力される。一方、レゾルバ23が検出した電動機8の回転位置は角度算出手段24によって角度信号ANGLEに変換され、その角度信号が3相2軸変換手段22へ入力される。そして、3相2軸変換手段22は、入力された角度信号に基づいて各相電流(IU、IW)をDQ変換してD軸電流(ID)とQ軸電流(IQ)を出力する。   Further, each phase current (for example, U phase current IU, W phase current IW) of the electric motor 8 is detected by the current sensors (CT) 14a, 14b of the electric motor current detecting means 14, and the phase current detecting means 21 at a predetermined cycle. Sampled. Each phase current (IU, IW) output from the phase current detection means 21 is input to the three-phase biaxial conversion means 22. On the other hand, the rotational position of the electric motor 8 detected by the resolver 23 is converted into an angle signal ANGLE by the angle calculation unit 24, and the angle signal is input to the three-phase two-axis conversion unit 22. The three-phase biaxial conversion means 22 performs DQ conversion on each phase current (IU, IW) based on the input angle signal, and outputs a D-axis current (ID) and a Q-axis current (IQ).

次に、Q軸PI制御手段27は、CPUから入力されたQ軸電流指令値とフィードバック系によって入力されたQ軸電流(IQ)とに基づいて、P(Proportional:比例)制御処理およびI(Integral:積分)制御処理を実行し、その結果としてQ軸に対しての指令電圧VQを生成して、この指令電圧VQを2軸3相変換手段29へ入力する。また、D軸PI制御手段28は、界磁電流手段26から入力されたD軸電流指令値とフィードバック系によって入力されたD軸電流(ID)とに基づいて、P(比例)制御処理およびI(積分)制御処理を実行し、その結果としてD軸に対しての指令電圧VDを生成して、この指令電圧VDを2軸3相変換手段29へ入力する。   Next, the Q-axis PI control means 27 performs a P (Proportional) control process and I ((proportional) control processing based on the Q-axis current command value input from the CPU and the Q-axis current (IQ) input by the feedback system. Integral (integral) control processing is executed, and as a result, a command voltage VQ for the Q axis is generated, and this command voltage VQ is input to the two-axis three-phase conversion means 29. Further, the D-axis PI control means 28 performs P (proportional) control processing and I based on the D-axis current command value input from the field current means 26 and the D-axis current (ID) input by the feedback system. (Integration) control processing is executed, and as a result, a command voltage VD for the D axis is generated, and this command voltage VD is input to the biaxial three-phase conversion means 29.

すると、2軸3相変換手段29は、これらの指令電圧VQ、VDに対してDQ逆変換を行って電動機8のU、V、Wの各相に対するそれぞれの指令電圧VU、VV、VWに変換する。そして、これらの指令電圧VU、VV、VWはPWM変換手段30でPWMデュ−ティ信号となり、このPWMデューティ信号が電動機駆動手段13内の図示しないプリドリブ回路およびFETブリッジ回路を制御する。これによって、ブラシレスモータなどの電動機8の各相巻線にはPWM制御された正弦波電流が通電され、電動機8に対して所定のベクトル制御を行う。   Then, the two-axis three-phase conversion means 29 performs DQ inverse conversion on these command voltages VQ and VD to convert the command voltages VU, VV and VW for the U, V and W phases of the electric motor 8. To do. These command voltages VU, VV, and VW are converted into PWM duty signals by the PWM conversion means 30, and this PWM duty signal controls a pre-driving circuit and an FET bridge circuit (not shown) in the motor driving means 13. As a result, a PWM-controlled sinusoidal current is applied to each phase winding of the electric motor 8 such as a brushless motor, and predetermined vector control is performed on the electric motor 8.

なお、非干渉制御手段31は、Q軸PI制御手段27とD軸PI制御手段28のように複数の制御入力と複数の制御量との間に相互干渉がある場合に、1つの制御入力の影響が1つの制御量だけに及ぶように相互干渉を絶つ働きをする。図2の例では、非干渉制御手段31は、電動機角速度と電動機電流のフィードバックループを小さくする(つまり、フィードバックループの応答速度を速くする)ために用いられている。   It should be noted that the non-interference control means 31 has one control input when there is mutual interference between a plurality of control inputs and a plurality of control amounts as in the Q-axis PI control means 27 and the D-axis PI control means 28. It works to eliminate mutual interference so that the influence reaches only one control amount. In the example of FIG. 2, the non-interference control means 31 is used to reduce the feedback loop of the motor angular velocity and the motor current (that is, increase the response speed of the feedback loop).

ところで、本実施形態の電動パワーステアリング装置1は、図2に示すように、Q軸PI制御手段27の後段にQ軸電圧制限手段32を設けている。そして、このQ軸電圧制限手段32が、バッテリ19の電圧を常時監視し、バッテリ19の電圧に応じて電動機8にトルクを発生させるQ軸電圧の制限値を可変している。つまり、Q軸電圧制限手段32は、バッテリ19の電圧が上がればQ軸PI制御手段27から出力されたQ軸電圧の上限値を高くするように電圧リミットを上げる。また、Q軸電圧制限手段32は、バッテリ19の電圧が下がればQ軸PI制御手段27から出力されたQ軸電圧の上限値を低くするように電圧リミットを下げる。   Incidentally, as shown in FIG. 2, the electric power steering apparatus 1 of the present embodiment is provided with the Q-axis voltage limiting means 32 at the subsequent stage of the Q-axis PI control means 27. The Q-axis voltage limiting means 32 constantly monitors the voltage of the battery 19 and varies the limit value of the Q-axis voltage that causes the electric motor 8 to generate torque according to the voltage of the battery 19. That is, the Q-axis voltage limiting unit 32 increases the voltage limit so that the upper limit value of the Q-axis voltage output from the Q-axis PI control unit 27 is increased when the voltage of the battery 19 increases. The Q-axis voltage limiting means 32 lowers the voltage limit so that the upper limit value of the Q-axis voltage output from the Q-axis PI control means 27 is lowered when the voltage of the battery 19 decreases.

図3は、図2に示す電動パワーステアリング装置におけるQ軸電圧制限手段32の制御特性図であり、横軸に電動機回転速度(rpm)を表わし、縦軸にQ軸電圧の定格に対する比率(%)を表わしている。また、バッテリ電圧をパラメータとして、鎖線(1)はバッテリ電圧の高いとき、実線(2)はバッテリ電圧が定格のとき、破線(3)はバッテリ電圧の低いときの特性をそれぞれ表わしている。   FIG. 3 is a control characteristic diagram of the Q-axis voltage limiting means 32 in the electric power steering apparatus shown in FIG. 2, where the horizontal axis represents the motor rotation speed (rpm), and the vertical axis represents the ratio (%) to the rating of the Q-axis voltage. ). With the battery voltage as a parameter, the chain line (1) represents the characteristics when the battery voltage is high, the solid line (2) represents the characteristics when the battery voltage is rated, and the broken line (3) represents the characteristics when the battery voltage is low.

実線(2)のバッテリ電圧が定格のときは、電動機回転速度の上昇に比例してQ軸電圧が上昇するが、所定の回転速度N1に達するとQ軸電圧制限手段32がQ軸電圧の最大値を抑制する。これによって、電動機8が高速回転になったときにバッテリ19から電動機8へ大電流が出力されないように抑制することができる。   When the battery voltage of the solid line (2) is rated, the Q-axis voltage increases in proportion to the increase in the motor rotation speed. However, when the predetermined rotation speed N1 is reached, the Q-axis voltage limiting means 32 determines the maximum Q-axis voltage. Suppress the value. Accordingly, it is possible to suppress a large current from being output from the battery 19 to the electric motor 8 when the electric motor 8 rotates at a high speed.

鎖線(1)のバッテリ電圧が高いときは、電動機回転速度の上昇に比例してQ軸電圧が上昇するが、所定の回転速度N1に達するとQ軸電圧制限手段32がQ軸電圧の最大値を抑制する。このとき、例えば、バッテリ電圧が定格より10%高ければ、Q軸電圧制限手段32は、バッテリ電圧が定格のときのQ軸電圧上限値より10%高いQ軸電圧上限値で電圧リミットをかける。これによって、バッテリ電圧が高いときには、高いQ軸電圧に応じた大きなQ軸電流を電動機8に供給して大きなトルクを発生させることができる。   When the battery voltage of the chain line (1) is high, the Q-axis voltage increases in proportion to the increase in the motor rotation speed, but when the predetermined rotation speed N1 is reached, the Q-axis voltage limiting means 32 causes the maximum value of the Q-axis voltage. Suppress. At this time, for example, if the battery voltage is 10% higher than the rating, the Q-axis voltage limiting means 32 sets the voltage limit at a Q-axis voltage upper limit value that is 10% higher than the Q-axis voltage upper limit value when the battery voltage is rated. As a result, when the battery voltage is high, a large Q-axis current corresponding to the high Q-axis voltage can be supplied to the electric motor 8 to generate a large torque.

破線(3)のバッテリ電圧が低いときは、電動機回転速度の上昇に比例してQ軸電圧が上昇するが、所定の回転速度N1に達するとQ軸電圧制限手段32がQ軸電圧の最大値を抑制する。このとき、例えば、バッテリ電圧が定格より10%低ければ、Q軸電圧制限手段32は、バッテリ電圧が定格のときのQ軸電圧上限値より10%低いQ軸電圧上限値で電圧リミットをかける。これによって、バッテリ電圧が低いときには、電動機8に大電流が供給されないようにしてバッテリ電圧の更なる低下を抑制することができる。   When the battery voltage indicated by the broken line (3) is low, the Q-axis voltage increases in proportion to the increase in the motor rotation speed. However, when the predetermined rotation speed N1 is reached, the Q-axis voltage limiting means 32 determines the maximum value of the Q-axis voltage. Suppress. At this time, for example, if the battery voltage is 10% lower than the rating, the Q-axis voltage limiting means 32 sets the voltage limit at the Q-axis voltage upper limit that is 10% lower than the Q-axis voltage upper limit when the battery voltage is rated. As a result, when the battery voltage is low, it is possible to prevent a further decrease in the battery voltage by preventing a large current from being supplied to the electric motor 8.

すなわち、バッテリ19の電圧が高いときにはQ軸電圧の上限値が高くなるので、その電圧に応じて大きなQ軸電流が電動機8に供給され、結果的に電動機8は大きなトルクを発生させることができる。また、バッテリ19の電圧が低いときにはQ軸電圧の上限値が低くなるので、その電圧に応じて小さなQ軸電流が電動機8に供給される。その結果、電動機8が大電流を取り過ぎてバッテリ19の電圧がさらに低下するおそれはなくなる。   That is, when the voltage of the battery 19 is high, the upper limit value of the Q-axis voltage becomes high, so that a large Q-axis current is supplied to the electric motor 8 according to the voltage, and as a result, the electric motor 8 can generate a large torque. . In addition, when the voltage of the battery 19 is low, the upper limit value of the Q-axis voltage is low, so that a small Q-axis current is supplied to the electric motor 8 according to the voltage. As a result, there is no possibility that the electric motor 8 takes too much current and the voltage of the battery 19 further decreases.

図4は、図2に示す電動パワーステアリング装置におけるQ軸電圧制限手段32の別形態の制御特性図であり、横軸に電動機回転速度(rpm)を表わし、縦軸にQ軸電圧の定格に対する比率(%)を表わしている。つまり、Q軸電圧制限手段32は、図3の制御特性に示すように、電動機8の回転速度がN1まで上昇したときにQ軸電圧の上昇に制限をかけたが、図4の制御特性に示すように、電動機8の回転速度が上昇してもQ軸電圧の上昇に制限をかけないようにすることもできる。しかし、Q軸電圧制限手段32はバッテリ電圧の値に応じてQ軸電圧の上昇特性を可変させるようにする。   FIG. 4 is a control characteristic diagram of another form of the Q-axis voltage limiting means 32 in the electric power steering apparatus shown in FIG. 2, wherein the horizontal axis represents the motor rotation speed (rpm), and the vertical axis represents the Q-axis voltage rating. The ratio (%) is expressed. That is, as shown in the control characteristics of FIG. 3, the Q-axis voltage limiting means 32 limits the increase of the Q-axis voltage when the rotational speed of the motor 8 increases to N1, but the control characteristics of FIG. As shown, even if the rotational speed of the electric motor 8 is increased, it is possible to prevent the Q-axis voltage from being increased. However, the Q-axis voltage limiting means 32 varies the Q-axis voltage increase characteristic according to the value of the battery voltage.

例えば、Q軸電圧制限手段32は、実線(2)のバッテリ電圧が定格のときのQ軸電圧の上昇特性に対して、鎖線(1)のバッテリ電圧が高いときはQ軸電圧の上昇特性を10%高くし、破線(3)のバッテリ電圧が低いときはQ軸電圧の上昇特性を10%低くするように制御することもできる。これによって、バッテリ電圧に応じたQ軸電流を電動機8に供給するので、不必要にバッテリ電圧を低下させるおそれはなくなる。   For example, the Q-axis voltage limiting means 32 has a Q-axis voltage increase characteristic when the battery voltage of the chain line (1) is high, as opposed to the Q-axis voltage increase characteristic when the battery voltage of the solid line (2) is rated. When the battery voltage shown by the broken line (3) is low, the Q-axis voltage rise characteristic can be controlled to be 10% lower. Thus, since the Q-axis current corresponding to the battery voltage is supplied to the electric motor 8, there is no possibility of unnecessarily reducing the battery voltage.

なお、電動機8は、回転速度が上昇するにつれて大きな逆起電力が発生して回転速度が上昇しにくくなる特性を有している。したがって、Q軸電圧制限手段32は、電動機8の回転速度が上昇するにつれてQ軸電圧の最大値の制限を緩和するようにしている。つまり、電動機8の回転速度が上昇するにつれてQ軸電圧の上限リミット電圧を徐々に高くするようにしている。あるいは、電動機8が所定の回転速度より高回転になったときはQ軸電圧の最大値の制限を行わないようにしている。これによって、高回転域に入っても電動機8の回転速度をスムーズに所望の回転速度まで上昇させることができる。   The electric motor 8 has a characteristic that a large counter electromotive force is generated as the rotational speed is increased, and the rotational speed is hardly increased. Therefore, the Q-axis voltage limiting means 32 relaxes the limitation on the maximum value of the Q-axis voltage as the rotational speed of the electric motor 8 increases. That is, the upper limit voltage of the Q axis voltage is gradually increased as the rotational speed of the electric motor 8 increases. Alternatively, the maximum value of the Q-axis voltage is not limited when the electric motor 8 rotates at a higher speed than a predetermined rotational speed. Thereby, the rotational speed of the electric motor 8 can be smoothly increased to a desired rotational speed even in the high rotational speed range.

図5は、図2に示す電動パワーステアリング装置1のQ軸電圧制限手段32が行うQ軸電圧のリミット決定の流れを示すフローチャートである。Q軸電圧制限手段32は、図5において、バッテリ電圧が12V以上であるか否かを判定する(ステップS1)。ここで、バッテリ電圧が12V以上であれば(ステップS1でYesの場合)、Q軸電圧の上限値にリミットをかける必要がないのでリミットオフセット(つまり、Q軸電圧の上限値のリミットレベルを下げるマージン)を0にする(ステップS2)。すなわち、Q軸電圧制限手段32は、バッテリ電圧が12V以上であればバッテリは最良の充電状態にあるので、Q軸電圧の上限値を最高レベルまで持ってゆき、電動機8に大きなQ軸電流を流して大きなトルクを発生させる。   FIG. 5 is a flowchart showing the flow of determining the limit of the Q axis voltage performed by the Q axis voltage limiting means 32 of the electric power steering apparatus 1 shown in FIG. The Q-axis voltage limiting means 32 determines whether or not the battery voltage is 12 V or higher in FIG. 5 (step S1). Here, if the battery voltage is 12V or more (Yes in step S1), there is no need to limit the upper limit value of the Q-axis voltage, so the limit offset (that is, the limit level of the upper limit value of the Q-axis voltage is lowered). The margin is set to 0 (step S2). That is, if the battery voltage is 12 V or more, the Q-axis voltage limiting means 32 is in the best charged state, so the upper limit value of the Q-axis voltage is brought to the highest level and a large Q-axis current is supplied to the motor 8. To generate large torque.

一方、バッテリ電圧が12V以上でないときは(ステップS1でNoの場合)、バッテリ電圧が10V以下であるか否かを判定する(ステップS3)。ここで、バッテリ電圧が10V以下であれば(ステップS3でYesの場合)、リミットオフセットを最大にする。言い換えれば、上限値のリミットレベルを下げるマージンを最大にしてQ軸電圧の上限レベルを最低まで下げる(ステップS4)。すなわち、Q軸電圧制限手段32は、バッテリ電圧が10V以下であればバッテリは最悪の充電状態にあるので、Q軸電圧の上限値を最低レベルまで持ってゆき、バッテリが耐えるQ軸電流を電動機8に流してバッテリ電圧の更なる低下を防止する。また、車速が増大すると必要なトルクは減少する傾向にあるため、たとえばバッテリ電圧が低いとき(Q軸電圧の上限値が最低レベルの時)は、車速が増大するにしたがって、Q軸電圧の上限値最高レベルよりもさらに上限値を下げる処理を行って、バッテリ電圧の低下を更に防止するようにしてもよい。
また、逆に、バッテリ電圧が高い状態のときには、車速が減少するにしたがって、Q軸電圧の上限値最高レベルよりも更に上限値を上げる処理を行い、車庫入れ等の大きなトルクが必要な状況に対応できるようにしてもよい。
On the other hand, when the battery voltage is not 12 V or higher (in the case of No in step S1), it is determined whether or not the battery voltage is 10 V or lower (step S3). If the battery voltage is 10 V or less (Yes in step S3), the limit offset is maximized. In other words, the margin for lowering the limit level of the upper limit value is maximized and the upper limit level of the Q-axis voltage is lowered to the minimum (step S4). That is, if the battery voltage is 10V or less, the Q-axis voltage limiting means 32 is in the worst state of charge, so the upper limit value of the Q-axis voltage is brought to the lowest level, and the Q-axis current that the battery can withstand is 8 to prevent further reduction of the battery voltage. Further, since the required torque tends to decrease as the vehicle speed increases, for example, when the battery voltage is low (when the upper limit value of the Q-axis voltage is the lowest level), the upper limit of the Q-axis voltage is increased as the vehicle speed increases. Processing for lowering the upper limit value further than the maximum value level may be performed to further prevent the battery voltage from decreasing.
Conversely, when the battery voltage is high, as the vehicle speed decreases, the upper limit value is further increased from the upper limit value maximum level of the Q-axis voltage, and a large torque such as garage entry is required. It may be possible to cope.

次に、ステップS3でバッテリ電圧が10V以下でなければ(ステップS3でYesの場合)、バッテリ電圧は10Vから12Vの範囲にあるので、リミットオフセットをQ軸電圧制限手段のゲイン×(12V−現在のバッテリ電圧)とする(ステップS5)。例えば、バッテリ電圧が10.5Vであれば、リミットオフセットをゲイン×1.5Vとする。すなわち、バッテリ電圧が10Vから12Vの間にあるときは、12Vと現電圧との差分電圧に応じたリミットオフセットだけQ軸電圧の上限値を下げる。次に、前記の各フローでバッテリ電圧に応じたリミットオフセットを決定したら、電動機の回転速度に応じてQ軸電圧の基準値(ベース)を決定する(ステップS6)。   Next, if the battery voltage is not less than 10V in step S3 (Yes in step S3), the battery voltage is in the range of 10V to 12V, so the limit offset is set to the gain of the Q-axis voltage limiting means × (12V−current Battery voltage) (step S5). For example, if the battery voltage is 10.5V, the limit offset is set to gain × 1.5V. That is, when the battery voltage is between 10V and 12V, the upper limit value of the Q-axis voltage is lowered by a limit offset corresponding to the differential voltage between 12V and the current voltage. Next, when the limit offset corresponding to the battery voltage is determined in each flow described above, the reference value (base) of the Q-axis voltage is determined according to the rotation speed of the electric motor (step S6).

すなわち、バッテリ電圧が12V以上のときはQ軸電圧に上限リミットをかけないで最大限のQ軸電流を電動機8へ供給する。また、バッテリ電圧が12Vから10Vの範囲にあるときは、12Vと現在のバッテリ電圧との差分電圧にゲインを掛けた値をリミットオフセットとし、Q軸電圧の上限値をそのリミットオフセットのレベルまで下げてQ軸電流を電動機8に供給する。つまり、バッテリ電圧が12Vから10Vの範囲にあるときは、バッテリ電圧が上がればQ軸電圧の上限値を上げてQ軸電流を増加させ、バッテリ電圧が下がればQ軸電圧の上限値を下げてQ軸電流を減少させる。さらに、バッテリ電圧が10V以下のときはQ軸電圧の上限値を最大限に下げてQ軸電流を電動機8に供給する。これによって、バッテリ電圧がさらに低下することを防止することができる。本発明は、ステアリング系Sにおけるステアリングホイール3と前輪(転蛇輪)Wとが機械的に切り離されたステアバイワイヤ(Steer#By#Wire)にも適用可能である。   That is, when the battery voltage is 12 V or higher, the maximum Q-axis current is supplied to the electric motor 8 without applying an upper limit to the Q-axis voltage. When the battery voltage is in the range of 12V to 10V, the value obtained by multiplying the difference voltage between 12V and the current battery voltage by the gain is set as the limit offset, and the upper limit value of the Q-axis voltage is lowered to the limit offset level. The Q-axis current is supplied to the electric motor 8. In other words, when the battery voltage is in the range of 12V to 10V, if the battery voltage increases, the upper limit value of the Q-axis voltage is increased to increase the Q-axis current, and if the battery voltage decreases, the upper limit value of the Q-axis voltage is decreased. Reduce the Q-axis current. Further, when the battery voltage is 10 V or less, the upper limit value of the Q-axis voltage is reduced to the maximum and the Q-axis current is supplied to the electric motor 8. This can prevent the battery voltage from further decreasing. The present invention can also be applied to a steer-by-wire (Steer # By # Wire) in which the steering wheel 3 and the front wheel (rolling wheel) W in the steering system S are mechanically separated.

本発明の実施の形態に適用される電動パワーステアリング装置の構成図である。It is a lineblock diagram of an electric power steering device applied to an embodiment of the invention. 図1に示す電動パワーステアリング装置における制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus in the electric power steering apparatus shown in FIG. 1, and the structure of the periphery. 図2に示す電動パワーステアリング装置におけるQ軸電圧制限手段の制御特性図である。FIG. 3 is a control characteristic diagram of Q-axis voltage limiting means in the electric power steering apparatus shown in FIG. 2. 図2に示す電動パワーステアリング装置におけるQ軸電圧制限手段の別形態の制御特性図である。It is a control characteristic figure of another form of the Q-axis voltage limiting means in the electric power steering device shown in FIG. 図2に示す電動パワーステアリング装置において、Q軸電圧制限手段が行うQ軸電圧のリミット決定の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of determining a limit of a Q-axis voltage performed by a Q-axis voltage limiting unit in the electric power steering apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…電動パワーステアリング装置
2…手動操舵力発生手段
3…ステアリングホイール
4…ステアリング軸
5…連結軸
5a,5b…自在継ぎ手
6…ステアリング・ギアボックス
7…ラック&ピニオン機構
7a…ピニオン
8…電動機
9…ラック軸
10…タイロッド
11…ボールねじ機構
12…制御手段
13…電動機駆動手段
14…電動機電流検出手段
14a,14b…電流センサ
15…電動機電圧検出手段
19…バッテリ
21…相電流検出手段
22…3相2軸変換手段
23…レゾルバ
24…角度算出手段
25…電動機速度算出手段
26…界磁電流手段
27…Q軸PI制御手段
28…D軸PI制御手段
29…2軸3相変換手段
30…PWM変換手段
31…非干渉制御手段
32…Q軸電圧制限手段
S…ステアリング系
TS…操舵トルクセンサ
VS…車速センサ
W…前輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering apparatus 2 ... Manual steering force generation means 3 ... Steering wheel 4 ... Steering shaft 5 ... Connection shaft 5a, 5b ... Universal joint 6 ... Steering gear box 7 ... Rack & pinion mechanism 7a ... Pinion 8 ... Electric motor 9 ... rack shaft 10 ... tie rod 11 ... ball screw mechanism 12 ... control means 13 ... motor drive means 14 ... motor current detection means 14a, 14b ... current sensor 15 ... motor voltage detection means 19 ... battery 21 ... phase current detection means 22 ... 3 Phase 2-axis conversion means 23 ... resolver 24 ... angle calculation means 25 ... motor speed calculation means 26 ... field current means 27 ... Q-axis PI control means 28 ... D-axis PI control means 29 ... 2-axis three-phase conversion means 30 ... PWM Conversion means 31 ... non-interference control means 32 ... Q-axis voltage limiting means S ... steering system TS ... steering torque sensor VS ... car Sensor front wheel W ...

Claims (3)

操舵入力の大きさに基づいて目標電流を算出し、この算出した目標電流に応じて、ステアリング系に操舵力を付与する電動機を駆動制御する制御手段を有し、
前記制御手段が、界磁電流のベクトル方向をD軸としたとき、そのD軸に直交するベクトル方向をQ軸とする2相回転磁束座標で表わされるベクトル制御によって前記電動機の制御を行う電動パワーステアリング装置であって、
前記電動機へ電力を供給する電源電圧の電圧値に応じて前記Q軸に印加する電圧の最大値を設定するQ軸電圧制限手段を備える
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
A control unit that calculates a target current based on the magnitude of the steering input, and drives and controls an electric motor that applies a steering force to the steering system according to the calculated target current;
Electric power for controlling the electric motor by vector control represented by two-phase rotating magnetic flux coordinates with the vector direction orthogonal to the D axis as the Q axis when the control means uses the vector direction of the field current as the D axis. A steering device,
An electric power steering apparatus comprising: Q-axis voltage limiting means for setting a maximum value of a voltage to be applied to the Q-axis according to a voltage value of a power supply voltage that supplies electric power to the electric motor.
前記Q軸電圧制限手段は、前記電動機の回転速度が上昇するにつれて前記Q軸に印加する電圧の最大値の制限を緩和す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。   2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the Q-axis voltage limiting unit relaxes a limitation on a maximum value of a voltage applied to the Q-axis as the rotation speed of the electric motor increases. 前記Q軸電圧制限手段は、前記電動機が所定の回転速度より高回転になったときは前記Q軸に印加する電圧の最大値の制限を行わないことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。   3. The Q-axis voltage limiting means does not limit the maximum value of the voltage applied to the Q-axis when the electric motor rotates at a higher speed than a predetermined rotation speed. The electric power steering device described in 1.
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