JP2009101807A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】いずれか1相には電流を流さず、他の2相には互いに絶対値が同じで符号が異なる電流を流すことにより、3相ブラシレスモータの駆動電流波形上の一通電角における状態を連続的に与え、当該2相に介挿された接点に、比較的大きな電流を同時に逆向きに流す。かかる大電流を接点に流すことにより、確実な導通チェックを行うことができるとともに、接点表面の異物を溶融させ、又は、熱的に破壊することができる。
【選択図】図2
Description
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、3相ブラシレスモータに電力を供給する3相の電路のうちの少なくとも2相の電路にそれぞれリレーの接点が介挿された回路構成を有する電動パワーステアリング装置において、接点の確実な導通チェックを可能とするとともに、接点表面の異物を除去して良好な導電性を回復する機能を高めることを目的とする。
この場合、接点が介挿されていない電路に、導電性を調べるための電流を流す無駄を排除することができる。
接点が介挿されない1相の電路には電流を流さず、他の2相の電路に絶対値が同じで正負の符号が異なる電流が流れる状態は、電気角として180度ごとに出現する。また、ロータの現在位置は一定ではない。従って、電流を流すことによりロータは通電角に対応する位置まで回転するが、電流の正負の符号を、現在位置からの回転角が最小となるように決定することで、任意の現在位置にあるロータから最寄りの電気角まで最大でも90度となり、ロータの回転角を抑制することができる。
このような条件を満たすようにモータ極数に対して減速比を選択することにより、ロータが電気角で最大90度回転してもステアリングホイールの回転を2度以下に抑制することができる。2度以下の回転では、運転者は回転に気付きにくい。すなわち、接点の導通チェック処理が原因で、ステアリングホイールが微小回転しても、運転者がそれに気付いて違和感を覚えることを、抑制することができる。
制御手段は、導通チェック処理を2段階に分けて行い、第1段階ではロータの現在位置から最も近い電気角で、かつ、3相ブラシレスモータの駆動電流波形上の電流値が0となる1相を、電流を流さない電路として導通チェック処理を行い、続いて、第2段階では第1段階における電気角に最も近い電気角で、かつ、他の1相の電流値が電流値が0となる時の、当該他の1相を、電流を流さない電路として導通チェック処理を行うようにしてもよい。
この場合、2段階の処理により、3相の電路に介挿されている全ての接点の導電性を調べることができる。また、特定の相に限定されることなく、ロータの現在位置から最寄りの、1相の電流値が0となる通電角における3相の通電状態として導通チェック処理を行うことができるので、ロータの回転角を小さく抑制することができる。3相のうちいずれかの相の電流値が0となる電気角は、電気角60度ごとに存在するので、ロータの回転角を電気角60度以内に収めることも可能となる。
制御手段は、導通チェック処理を2段階に分けて行い、第1段階では第1相を、電流を流さない電路として導通チェック処理を行い、続いて、第2段階では第2相及び第3相のうちいずれか1相を、電流を流さない電路として導通チェック処理を行うようにしてもよい。
この場合、2段階の処理により、3相の電路に介挿されている全ての接点の導電性を調べることができる。また、電流を流さない相を予め決められた順番で選んでも、3相ブラシレスモータの駆動電流波形上の3相のうちいずれかの相の電流値が0となる電気角は、電気角180度の範囲内に全て存在するので、ロータの回転角は最大でも電気角90度となる。従って、ロータの回転角を電気角90度以内に収めることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の回路構成を示すブロック図である。図において、CPUを含んで構成される制御部1(制御手段)には、トルクセンサ2から操舵トルクの信号、車速センサ3から車速信号、イグニッションキー(IGキー)4からオン信号、エンジン回転数センサ14からエンジン回転数の信号が、それぞれ入力される。制御部1はモータ駆動回路5を介して、3相ブラシレスモータ(以下、モータという。)6を駆動する。モータ駆動回路5は、制御部1から与えられる駆動信号にパルス幅変調(PWM)を施す既知のPWM回路と3相ブリッジ回路(インバータ回路)とを含み、図示しない電源から供給される電力を、U,V,W相の3相交流電力に変換してモータ6に供給し、モータ6を駆動する。
次に制御部1は、回転角センサ10の出力に基づいて、停止しているロータ6rの現在位置を検出する(ステップS03)。
なお、上記実施形態においては、U相電流及びV相電流のそれぞれの電流値に基づいて、導通チェックを行うようにしたが、3相ブラシレスモータにおいては1相の電流値が0である場合は、他の2相の電流値の絶対値は互いに等しくなるため、U相電流及びV相電流のいずれか1相のみの電流値に基づいて導通チェックを行ってもよい。
(90/4)×(1/R)≦2 ...(1)
すなわち、
90≦8R ・・・(2)
となり、式(1)、(2)を満たすRは、11.25以上となる。
また、モータ極数が4(電気角2周期)の場合、
(90/2)×(1/R)≦2 ...(3)
すなわち、
90≦4R ・・・(4)
となり、式(3)、(4)を満たすRは、22.5以上となる。
図6は、本発明の第2実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の回路構成を示すブロック図である。図1との違いは、リレー11の接点11aが、3相(U,V,W)全ての電路LU,LV,LWに介挿されていることであり、それ以外の回路構成は図1に示されるものと同様である。
すなわち、第1段階の導通チェック処理を行ったときのロータ6rの現在位置(電気角)θ1では、U相の電流値が0だったので、そのθ1からプラス/マイナス60度のロータ位置で、V相又はW相の電流値が0となる。従って、(θ1+60度)又は(θ1−60度)のロータ位置を、目標電気角とすることができる。
また、特定の相に限定されることなく、ロータ6rの現在位置から最寄りの、1相の電流値が0となる通電角における3相の通電状態として導通チェック処理を行うことができるので、ロータ6rの回転角をより小さく抑制することができる。0点は電気角60度ごとに存在するので、ロータ6rの回転角を電気角60度以内に収めることも可能となる。
本発明の第3実施形態に係る電動パワーステアリング装置100の回路構成は、第2実施形態と同様であり、従って、図6がそのブロック図となる。
本実施形態も第2実施形態と同様に、導通チェックをすべき接点が3個あるので、導通チェック処理を2段階に分けて行う必要がある。本実施形態では、導通チェック処理時に電流を流さない相の順番が決まっており、例えばW相、V相、U相の順である。制御部1は、この順序と、前回電流を流さなかった相を逐次記憶している。記憶はイグニッションキー4(図6)をオフにしても残り、次にイグニッションキー4がオンとなってエンジンが始動されれば、順番上の次の相が、「電流を流さない相」となる。
第1段階の導通チェック処理は図12に示すフローチャートに従って行われる。図12において(図6も参照。)、制御部1(主としてリレーチェック部1fの機能)は、カウント値であるNの初期値を0にセットする(ステップS1−1)。続いて制御部1は、リレー11を励磁し、その接点11aを閉路させる(ステップS1−2)。次に制御部1は、回転角センサ10の出力に基づいてロータ6rの現在位置を検出する(ステップS1−3)。
また、電流を流さない相を予め決められた順番で選んでも、3相の0点は電気角180度の範囲内に全て存在するので、ロータ6rの回転角は最大でも電気角90度となる。従って、ロータ6rの回転角を電気角90度以内に収めることができる。
なお、上記第3実施形態では、第1段階の導通チェック処理で電流を流さなかった相のみ、第2段階で閾値との比較を行うようにしたが、第2段階でも電流を流した2相について閾値との比較を行うようにしてもよい。図14は、このような、他の第2段階の導通チェック処理を示すフローチャートである。図13との違いは、ステップS2−11を設けて、第1段階で閾値との比較を行った相にについても、第2段階で再び閾値との比較を行うようにした点である。
5 モータ駆動回路
6 モータ(3相ブラシレスモータ)
6r ロータ
7 減速機
11 リレー
11a 接点
12 電流センサ
13 電流検出回路
100 電動パワーステアリング装置
LU 電路(U相)
LV 電路(V相)
LW 電路(W相)
Claims (6)
- 3相ブラシレスモータにより操舵補助力を生じさせる電動パワーステアリング装置であって、
前記3相ブラシレスモータに電力を供給するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路から前記3相ブラシレスモータに電力を供給する3相の電路のうちの少なくとも2相の電路にそれぞれ介挿された接点を開閉可能なリレーと、
前記接点が介挿された電路をそれぞれ流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記各接点を閉路させ、前記3相の電路のうちいずれか1相の電路には電流を流さず、他の2相の電路に互いに絶対値が同じで正負の符号が異なる電流が流れる状態とするとともに、その状態において前記電流検出手段によって実際に、前記接点が介挿された電路のうちの少なくとも1相の電路の電流を検出することにより、前記接点の導通チェック処理を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記接点は、前記3相の電路のうちの2相の電路にのみそれぞれ介挿され、
前記いずれか1相の電路とは、前記接点が介挿されない1相の電路である請求項1記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記制御手段は、前記2相の各電路に流そうとする電流の正負の符号を、前記ロータの、現在位置からの回転角が最小となるように決定する請求項1又は2のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記電動パワーステアリング装置は減速機を備えており、モータ極数に減速比を乗じた値が90以上である請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記接点は、前記3相の電路の全てにそれぞれ介挿され、
前記制御手段は、前記導通チェック処理を2段階に分けて行い、第1段階では前記ロータの現在位置から最も近い電気角で、かつ、前記3相ブラシレスモータの駆動電流波形上の電流値が0となる1相を、電流を流さない電路として前記導通チェック処理を行い、続いて、第2段階では前記第1段階における電気角に最も近い電気角で、かつ、他の1相の電流値が電流値が0となる時の、当該他の1相を、電流を流さない電路として前記導通チェック処理を行う請求項1記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記接点は、前記3相の電路の全てにそれぞれ介挿され、
前記制御手段は、前記導通チェック処理を2段階に分けて行い、第1段階では第1相を、電流を流さない電路として前記導通チェック処理を行い、続いて、第2段階では第2相及び第3相のうちいずれか1相を、電流を流さない電路として前記導通チェック処理を行う請求項1記載の電動パワーステアリング装置。
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