JP2010202144A - Electric power steering device, and device and method for estimating rotational speed - Google Patents

Electric power steering device, and device and method for estimating rotational speed Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of accurately estimating the rotational speed of an electric motor. <P>SOLUTION: The electric power steering device has a first estimation part 241 for estimating the rotational speed of the electric motor based on an actual current detected by a motor current detection part 33 and mechanical characteristic of the electric motor, a high-pass filter (HPF) 243 for removing a low frequency component of the rotational speed estimated by the first estimation part 241, a second estimation part 242 for estimating the rotational speed of the electric motor based on the actual current detected by the motor current detection part 33, the voltage detected by a motor voltage detection part 160, and the electric characteristic of the electric motor, and a low-pass filter (LPF) 244 for removing a high frequency component of the rotational speed estimated by the second estimation part 242. The rotational speed of the electric motor is estimated based on the output result of the high-pass filter 243 and the output result of the low-pass filter 244. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置、回転速度推定装置および回転速度推定方法に関する。   The present invention relates to an electric power steering device, a rotational speed estimation device, and a rotational speed estimation method.

近年、車両のステアリング系に電動モータを備え、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が提案されている。この電動パワーステアリング装置を制御する制御装置は、電動モータの駆動を制御するために、検出した操舵トルクや推定した電動モータの回転速度に基づいて電動モータに供給する電流を定める。   In recent years, there has been proposed an electric power steering device that includes an electric motor in a steering system of a vehicle and assists a driver's steering force with the power of the electric motor. The control device that controls the electric power steering device determines a current to be supplied to the electric motor based on the detected steering torque and the estimated rotation speed of the electric motor in order to control the driving of the electric motor.

そして、電動モータの回転速度を推定する技術として、以下の技術が提案されている。例えば、特許文献1においては、検出した電動モータの電流および電圧と、電動モータの電気的特性(例えば、電機子抵抗)とに基づいて回転速度を推定している。   The following techniques have been proposed as techniques for estimating the rotational speed of the electric motor. For example, in Patent Document 1, the rotation speed is estimated based on the detected current and voltage of the electric motor and the electrical characteristics (for example, armature resistance) of the electric motor.

特開平3−176271号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-176271

特許文献1に記載されているような電動モータの電気的特性に基づいて電動モータの回転速度を推定する手法では、電流変化が無いことを前提にしているので、過渡状態での推定精度が低くなる。また、検出した電動モータの電流値などにノイズがある場合には、そのノイズの影響を受け易くなり、推定精度が低くなる。
そこで、本発明は、電動モータの回転速度を精度よく推定することを目的とする。
The method for estimating the rotational speed of the electric motor based on the electric characteristics of the electric motor as described in Patent Document 1 is based on the premise that there is no current change, and thus the estimation accuracy in a transient state is low. Become. In addition, if there is noise in the detected current value of the electric motor or the like, it is easily affected by the noise, and the estimation accuracy is lowered.
Therefore, an object of the present invention is to accurately estimate the rotational speed of an electric motor.

かかる目的のもと、本発明は、ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータと、前記電動モータへ実際に供給される実電流を検出する電流検出手段と、前記電動モータの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段が検出した実電流と前記電圧検出手段が検出した電圧に基づいて前記電動モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと前記回転速度推定手段が推定した回転速度とに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を設定する目標電流設定手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、前記回転速度推定手段は、前記電流検出手段が検出した実電流と前記電動モータの機械的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第1の推定手段と、前記第1の推定手段が推定した回転速度の低周波成分を除去する低周波成分除去手段と、前記電流検出手段が検出した実電流と前記電圧検出手段が検出した電圧と前記電動モータの電気的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第2の推定手段と、前記第2の推定手段が推定した回転速度の高周波成分を除去する高周波成分除去手段と、を有し、前記低周波成分除去手段の出力結果と前記高周波成分除去手段の出力結果とに基づいて前記電動モータの回転速度を推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置である。   For this purpose, the present invention detects a steering torque detecting means for detecting a steering torque of a steering wheel, an electric motor for giving a steering assist force to the steering wheel, and an actual current actually supplied to the electric motor. Current detecting means for detecting, voltage detecting means for detecting the voltage across the terminals of the electric motor, and the rotational speed of the electric motor is estimated based on the actual current detected by the current detecting means and the voltage detected by the voltage detecting means. Rotation speed estimation means for performing, and target current setting means for setting a target current to be supplied to the electric motor based on the steering torque detected by the steering torque detection means and the rotation speed estimated by the rotation speed estimation means, In the electric power steering apparatus provided, the rotational speed estimating means includes the actual current detected by the current detecting means and the electric motor. First estimating means for estimating the rotational speed of the electric motor based on mechanical characteristics, low frequency component removing means for removing a low frequency component of the rotational speed estimated by the first estimating means, and the current Second estimation means for estimating the rotational speed of the electric motor based on the actual current detected by the detection means, the voltage detected by the voltage detection means, and the electrical characteristics of the electric motor; and the second estimation means High-frequency component removing means for removing the high-frequency component of the estimated rotational speed, and the rotational speed of the electric motor is determined based on the output result of the low-frequency component removing means and the output result of the high-frequency component removing means. An electric power steering apparatus characterized by estimating.

ここで、前記第1の推定手段は、前記電流検出手段が検出した実電流に対して前記電動モータのトルク定数を乗算するとともに当該電動モータのイナーシャの逆数を乗算する演算手段と、当該演算手段の出力結果を積分する積分手段とを有することが好適である。   Here, the first estimation unit includes a calculation unit that multiplies the actual current detected by the current detection unit by a torque constant of the electric motor and a reciprocal of the inertia of the electric motor, and the calculation unit. It is preferable to have integration means for integrating the output results of

また、前記第2の推定手段は、前記電流検出手段が検出した実電流と前記電動モータの電機子抵抗とを乗算する第1の乗算手段と、前記電圧検出手段が検出した電圧から当該第1の乗算手段の出力結果を減算する減算手段と、当該減算手段の出力結果に当該電動モータの誘起電圧定数の逆数を乗算する第2の乗算手段とを有することが好適である。   Further, the second estimating means includes first multiplying means for multiplying the actual current detected by the current detecting means and the armature resistance of the electric motor, and the first detecting means based on the voltage detected by the voltage detecting means. It is preferable to have subtracting means for subtracting the output result of the multiplying means, and second multiplying means for multiplying the output result of the subtracting means by the inverse of the induced voltage constant of the electric motor.

そして、前記低周波成分除去手段はハイパスフィルタであり、前記高周波成分除去手段はローパスフィルタであることが好適である。
さらに、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高いことが好適である。
The low frequency component removing means is preferably a high pass filter, and the high frequency component removing means is preferably a low pass filter.
Furthermore, it is preferable that the cutoff frequency of the high pass filter is higher than the cutoff frequency of the low pass filter.

他の観点から捉えると、本発明は、ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータの回転速度を推定する回転速度推定装置であって、前記電動モータに供給される実電流を検出する電流検出手段と、前記電動モータの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段が検出した実電流と前記電動モータの機械的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第1の推定手段と、前記第1の推定手段が推定した回転速度の低周波成分を除去する低周波成分除去手段と、前記電流検出手段が検出した実電流と前記電圧検出手段が検出した電圧と前記電動モータの電気的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第2の推定手段と、前記第2の推定手段が推定した回転速度の高周波成分を除去する高周波成分除去手段と、前記低周波成分除去手段の出力結果と前記高周波成分除去手段の出力結果とを加算する加算手段と、を備えることを特徴とする回転速度推定装置である。
From another point of view, the present invention is a rotation speed estimation device that estimates the rotation speed of an electric motor that applies a steering assist force to a steering wheel, and is a current detection unit that detects an actual current supplied to the electric motor. And voltage detection means for detecting a voltage between terminals of the electric motor;
First estimation means for estimating the rotational speed of the electric motor based on the actual current detected by the current detection means and the mechanical characteristics of the electric motor; and a low rotational speed estimated by the first estimation means. Based on the low frequency component removing means for removing the frequency component, the actual current detected by the current detecting means, the voltage detected by the voltage detecting means, and the electrical characteristics of the electric motor, the rotational speed of the electric motor is estimated. Second estimation means, high frequency component removal means for removing high frequency components of the rotational speed estimated by the second estimation means, output results of the low frequency component removal means, and output results of the high frequency component removal means And an addition means for adding the rotation speed.

また、他の観点から捉えると、本発明は、ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータの回転速度を推定する回転速度推定方法であって、前記電動モータに供給される実電流を検出し、前記電動モータの端子間電圧を検出し、検出した実電流と前記電動モータの機械的特性とに基づいて推定した回転速度の低周波成分を除去した値と、検出した実電流と検出した電圧と当該電動モータの電気的特性とに基づいて推定した回転速度の高周波成分を除去した値とを加算することにより回転速度を推定することを特徴とする回転速度推定方法である。   From another point of view, the present invention is a rotational speed estimation method for estimating the rotational speed of an electric motor that applies a steering assist force to a steering wheel, and detects an actual current supplied to the electric motor, The voltage between the terminals of the electric motor is detected, the value obtained by removing the low frequency component of the rotational speed estimated based on the detected actual current and the mechanical characteristics of the electric motor, the detected actual current and the detected voltage, A rotational speed estimation method for estimating a rotational speed by adding a value obtained by removing a high-frequency component of a rotational speed estimated based on the electrical characteristics of the electric motor.

本発明によれば、電動モータの回転速度を精度よく推定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately estimate the rotation speed of the electric motor.

実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the electric power steering device concerning an embodiment. 電動パワーステアリング装置の制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the control apparatus of an electric power steering apparatus. 目標電流算出部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a target current calculation part. 制御部の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a control part. モータ回転速度推定部のブロック図である。It is a block diagram of a motor rotation speed estimation part. 本実施の形態で用いるハイパスフィルタとローパスフィルタの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the high-pass filter and low-pass filter which are used by this Embodiment. カットオフ周波数と車速との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a cutoff frequency and a vehicle speed. カットオフ周波数とトルク変化量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a cutoff frequency and torque variation.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、乗り物の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては自動車に適用した構成を例示している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electric power steering apparatus 100 according to an embodiment.
The electric power steering device 100 (hereinafter sometimes simply referred to as the “steering device 100”) is a steering device for arbitrarily changing the traveling direction of the vehicle. In the present embodiment, the configuration is applied to an automobile. Illustrated.

ステアリング装置100は、ドライバが操作する車輪(ホイール)状のステアリングホイール(ハンドル)101と、ステアリングホイール101に一体的に設けられたステアリングシャフト102とを備えている。ステアリングシャフト102と上部連結シャフト103とが自在継手103aを介して連結されており、上部連結シャフト103と下部連結シャフト108とが自在継手103bを介して連結されている。   The steering device 100 includes a wheel-like steering wheel (handle) 101 operated by a driver, and a steering shaft 102 provided integrally with the steering wheel 101. The steering shaft 102 and the upper connection shaft 103 are connected via a universal joint 103a, and the upper connection shaft 103 and the lower connection shaft 108 are connected via a universal joint 103b.

また、ステアリング装置100は、転動輪としての左右の前輪150のそれぞれに連結されたタイロッド104と、タイロッド104に連結されたラック軸105とを備えている。また、ステアリング装置100は、ラック軸105に形成されたラック歯105aとともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン106aを備えている。ピニオン106aは、ピニオンシャフト106の下端部に形成されている。   Steering device 100 includes tie rods 104 connected to left and right front wheels 150 as rolling wheels, and rack shaft 105 connected to tie rods 104. Further, the steering device 100 includes a pinion 106 a that constitutes a rack and pinion mechanism together with rack teeth 105 a formed on the rack shaft 105. The pinion 106 a is formed at the lower end portion of the pinion shaft 106.

また、ステアリング装置100は、ピニオンシャフト106を収納するステアリングギアボックス107を有している。ピニオンシャフト106は、ステアリングギアボックス107にてトーションバー(不図示)を介して下部連結シャフト108と連結されている。ステアリングギアボックス107の内部には、下部連結シャフト108とピニオンシャフト106との相対角度に基づいてステアリングホイール101の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段の一例としてのトルクセンサ109が設けられている。   The steering device 100 also has a steering gear box 107 that houses the pinion shaft 106. The pinion shaft 106 is connected to the lower connection shaft 108 via a torsion bar (not shown) in the steering gear box 107. Inside the steering gear box 107, a torque sensor 109 is provided as an example of a steering torque detecting means for detecting the steering torque of the steering wheel 101 based on the relative angle between the lower connecting shaft 108 and the pinion shaft 106.

また、ステアリング装置100は、ステアリングギアボックス107に支持された電動モータ110と、電動モータ110の駆動力を減速してピニオンシャフト106に伝達する減速機構111とを有している。
また、ステアリング装置100は、電動モータ110に実際に流れる実電流の大きさおよび方向を検出する電流検出手段の一例としてのモータ電流検出部33(図4参照)と、電動モータ110の端子間電圧を検出するモータ電圧検出部160を有している。
The steering device 100 includes an electric motor 110 supported by the steering gear box 107, and a speed reducing mechanism 111 that decelerates the driving force of the electric motor 110 and transmits it to the pinion shaft 106.
In addition, the steering device 100 includes a motor current detection unit 33 (see FIG. 4) as an example of a current detection unit that detects the magnitude and direction of the actual current that actually flows through the electric motor 110, and the voltage between the terminals of the electric motor 110. Has a motor voltage detection unit 160 for detecting.

そして、ステアリング装置100は、電動モータ110の作動を制御する制御装置10を備えている。制御装置10には、上述したトルクセンサ109の出力値、自動車の車速を検出する車速センサ170の出力値、モータ電流検出部33の出力値、モータ電圧検出部160の出力値が入力される。   The steering device 100 includes a control device 10 that controls the operation of the electric motor 110. The control device 10 receives the output value of the torque sensor 109, the output value of the vehicle speed sensor 170 that detects the vehicle speed of the vehicle, the output value of the motor current detection unit 33, and the output value of the motor voltage detection unit 160.

以上のように構成された電動パワーステアリング装置100は、ステアリングホイール101に加えられた操舵トルクをトルクセンサ109にて検出し、その検出トルクに応じて電動モータ110を駆動し、電動モータ110の発生トルクをピニオンシャフト106に伝達する。これにより、電動モータ110の発生トルクが、ステアリングホイール101に加える運転者の操舵力をアシストする。   The electric power steering apparatus 100 configured as described above detects the steering torque applied to the steering wheel 101 by the torque sensor 109, drives the electric motor 110 according to the detected torque, and generates the electric motor 110. Torque is transmitted to the pinion shaft 106. Thereby, the torque generated by the electric motor 110 assists the driver's steering force applied to the steering wheel 101.

次に、制御装置10について説明する。
制御装置10は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等からなる算術論理演算回路である。
図2は、電動パワーステアリング装置100の制御装置10の概略構成図である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109にて検出された操舵トルクが出力信号に変換されたトルク信号Tdと、車速センサ170にて検出された車速が出力信号に変換された車速信号vとが入力される。
Next, the control device 10 will be described.
The control device 10 is an arithmetic and logic circuit composed of a CPU, ROM, RAM, backup RAM, and the like.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the control device 10 of the electric power steering device 100.
The control device 10 includes a torque signal Td in which the steering torque detected by the torque sensor 109 described above is converted into an output signal, and a vehicle speed signal v in which the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 170 is converted into an output signal. Is entered.

また、制御装置10には、モータ電流検出部33にて検出された実電流が出力信号に変換されたモータ電流信号Imと、モータ電圧検出部160にて検出された電圧が出力信号に変換されたモータ端子間電圧信号Vmとが入力される。
なお、制御装置10は、トルクセンサ109などからの検出信号がアナログ信号として入力されるので、図示しないA/D変換部によりアナログ信号をデジタル信号に変換し、CPUに取り込んでいる。
Further, the control device 10 converts the motor current signal Im obtained by converting the actual current detected by the motor current detector 33 into an output signal and the voltage detected by the motor voltage detector 160 into an output signal. The motor terminal voltage signal Vm is input.
Since the detection signal from the torque sensor 109 or the like is input as an analog signal, the control device 10 converts the analog signal into a digital signal by an A / D conversion unit (not shown) and takes it into the CPU.

そして、制御装置10は、トルク信号Tdに基づいて目標補助トルクを算出し、この目標補助トルクを電動モータ110が供給するのに必要となる目標電流を算出する目標電流算出部20と、目標電流算出部20が算出した目標電流に基づいてフィードバック制御などを行う制御部30とを有している。   Then, the control device 10 calculates a target auxiliary torque based on the torque signal Td, a target current calculation unit 20 that calculates a target current necessary for the electric motor 110 to supply the target auxiliary torque, and a target current And a control unit 30 that performs feedback control and the like based on the target current calculated by the calculation unit 20.

次に、目標電流算出部20について詳述する。図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20は、目標電流を設定する上で基準となるベース電流を算出するベース電流算出部21と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すための電流を算出するイナーシャ補償電流算出部22とを備えている。また、目標電流算出部20は、モータの回転を制限する電流を算出するダンパー補償電流算出部23と、モータ電流信号Imおよびモータ端子間電圧信号Vmに基づいて電動モータ110の回転速度を推定する回転速度推定手段の一例としてのモータ回転速度推定部24とを備えている。また、目標電流算出部20は、ベース電流算出部21、イナーシャ補償電流算出部22、ダンパー補償電流算出部23などからの出力に基づいて最終的な目標電流を決定する最終目標電流決定部25を備えている。
Next, the target current calculation unit 20 will be described in detail. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the target current calculation unit 20.
The target current calculation unit 20 includes a base current calculation unit 21 that calculates a base current that serves as a reference for setting the target current, an inertia compensation current calculation unit 22 that calculates a current for canceling the inertia moment of the electric motor 110, and It has. The target current calculation unit 20 estimates the rotation speed of the electric motor 110 based on the damper compensation current calculation unit 23 that calculates a current that limits the rotation of the motor, the motor current signal Im, and the motor terminal voltage signal Vm. A motor rotation speed estimation unit 24 is provided as an example of the rotation speed estimation means. Further, the target current calculation unit 20 includes a final target current determination unit 25 that determines a final target current based on outputs from the base current calculation unit 21, the inertia compensation current calculation unit 22, the damper compensation current calculation unit 23, and the like. I have.

ベース電流算出部21は、位相補償部26にてトルク信号Tdが位相補償されたトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流を算出し、このベース電流の情報を含むベース電流信号Imsを出力する。なお、ベース電流算出部21は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Tsおよび車速信号vとベース電流との対応を示すマップに、トルク信号Tsおよび車速信号vを代入することによりベース電流を算出する。   The base current calculation unit 21 calculates a base current based on the torque signal Ts obtained by phase compensation of the torque signal Td by the phase compensation unit 26 and the vehicle speed signal v from the vehicle speed sensor 170, and information on the base current is obtained. The base current signal Ims including it is output. Note that the base current calculation unit 21, for example, displays a map indicating the correspondence between the torque signal Ts and the vehicle speed signal v and the base current, which is previously created based on an empirical rule and stored in the ROM, and the torque signal Ts and vehicle speed. The base current is calculated by substituting the signal v.

イナーシャ補償電流算出部22は、トルク信号Tdと車速信号vとに基づいて電動モータ110およびシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流を算出し、この電流の情報を含むイナーシャ補償電流信号Isを出力する。なお、イナーシャ補償電流算出部22は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Tdおよび車速信号vとイナーシャ補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Tdおよび車速信号vを代入することによりイナーシャ補償電流を算出する。   The inertia compensation current calculation unit 22 calculates an inertia compensation current for canceling the inertia moment of the electric motor 110 and the system based on the torque signal Td and the vehicle speed signal v, and generates an inertia compensation current signal Is including information on the current. Output. For example, the inertia compensation current calculation unit 22 generates a torque signal Td on a map indicating the correspondence between the torque signal Td, the vehicle speed signal v, and the inertia compensation current, which is previously created based on an empirical rule and stored in the ROM. And the inertia compensation current is calculated by substituting the vehicle speed signal v.

ダンパー補償電流算出部23は、トルク信号Tdと、車速信号vと、電動モータ110の回転速度信号Nmとに基づいて、電動モータ110の回転を制限するダンパー補償電流を算出し、この電流の情報を含むダンパー補償電流信号Idを出力する。なお、ダンパー補償電流算出部23は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、トルク信号Td、車速信号vおよび回転速度信号Nmと、ダンパー補償電流との対応を示すマップに、トルク信号Tdと車速信号vと回転速度信号Nmとを代入することによりダンパー補償電流を算出する。
モータ回転速度推定部24は、モータ電流検出部33にて検出された実電流と、モータ電圧検出部160にて検出された電圧とに基づいて電動モータ110の回転速度を推定する。詳しくは後で説明する。
The damper compensation current calculation unit 23 calculates a damper compensation current for limiting the rotation of the electric motor 110 based on the torque signal Td, the vehicle speed signal v, and the rotation speed signal Nm of the electric motor 110, and information on this current A damper compensation current signal Id including is output. The damper compensation current calculation unit 23 indicates the correspondence between the torque compensation signal Td, the vehicle speed signal v, the rotation speed signal Nm, and the damper compensation current, which are previously created based on empirical rules and stored in the ROM, for example. The damper compensation current is calculated by substituting the torque signal Td, the vehicle speed signal v, and the rotational speed signal Nm into the map.
The motor rotation speed estimation unit 24 estimates the rotation speed of the electric motor 110 based on the actual current detected by the motor current detection unit 33 and the voltage detected by the motor voltage detection unit 160. Details will be described later.

最終目標電流決定部25は、ベース電流算出部21から出力されたベース電流信号Ims、イナーシャ補償電流算出部22から出力されたイナーシャ補償電流信号Isおよびダンパー補償電流算出部23から出力されたダンパー補償電流信号Idに基づいて最終的な目標電流を決定し、この電流の情報を含む目標電流信号ITを出力する。最終目標電流決定部25は、例えば、ベース電流に、イナーシャ補償電流を加算するとともにダンパー補償電流を減算して得た補償電流を、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、補償電流と最終的な目標電流との対応を示すマップに代入することにより最終的な目標電流を算出する。
このように、目標電流算出部20は、トルクセンサ109が検出した操舵トルクに基づいて電動モータ110に供給する目標電流を設定する目標電流設定手段の一例として機能する。
The final target current determination unit 25 includes the base current signal Ims output from the base current calculation unit 21, the inertia compensation current signal Is output from the inertia compensation current calculation unit 22, and the damper compensation output from the damper compensation current calculation unit 23. A final target current is determined based on the current signal Id, and a target current signal IT including information on this current is output. For example, the final target current determination unit 25 previously created a compensation current obtained by adding the inertia compensation current to the base current and subtracting the damper compensation current based on an empirical rule, and stored it in the ROM. The final target current is calculated by substituting it into a map indicating the correspondence between the compensation current and the final target current.
As described above, the target current calculation unit 20 functions as an example of a target current setting unit that sets a target current to be supplied to the electric motor 110 based on the steering torque detected by the torque sensor 109.

次に、制御部30について詳述する。図4は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、電動モータ110の作動を制御するモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流を検出するモータ電流検出部33とを有している。
Next, the control unit 30 will be described in detail. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the control unit 30.
The control unit 30 includes a motor drive control unit 31 that controls the operation of the electric motor 110, a motor drive unit 32 that drives the electric motor 110, and a motor current detection unit 33 that detects the actual current that actually flows through the electric motor 110. have.

モータ駆動制御部31は、目標電流算出部20にて算出された目標電流と、モータ電流検出部33にて検出される電動モータ110へ供給される実電流との偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック(F/B)制御部40と、電動モータ110をPWM駆動するためのPWM(パルス幅変調)信号を生成するPWM信号生成部60とを有している。   The motor drive control unit 31 performs feedback control based on the deviation between the target current calculated by the target current calculation unit 20 and the actual current supplied to the electric motor 110 detected by the motor current detection unit 33. A feedback (F / B) control unit 40 and a PWM signal generation unit 60 that generates a PWM (pulse width modulation) signal for PWM driving the electric motor 110 are included.

フィードバック制御部40は、目標電流算出部20にて算出された目標電流とモータ電流検出部33にて検出された実電流との偏差を求める偏差演算部41と、その偏差がゼロとなるようにフィードバック処理を行うフィードバック(F/B)処理部42とを有している。
偏差演算部41は、目標電流算出部20からの出力値ITとモータ電流検出部33からの出力値Imとの偏差の値を偏差信号41aとして出力する。
The feedback control unit 40 includes a deviation calculating unit 41 for obtaining a deviation between the target current calculated by the target current calculating unit 20 and the actual current detected by the motor current detecting unit 33, and the deviation becomes zero. And a feedback (F / B) processing unit 42 for performing feedback processing.
The deviation calculation unit 41 outputs a deviation value between the output value IT from the target current calculation unit 20 and the output value Im from the motor current detection unit 33 as a deviation signal 41a.

フィードバック(F/B)処理部42は、目標電流と実電流とが一致するようにフィードバック制御を行うものであり、例えば、入力された偏差信号41aに対して、比例要素で比例処理した信号を出力し、積分要素で積分処理した信号を出力し、加算演算部でこれらの信号を加算してフィードバック処理信号42aを生成・出力する。
PWM信号生成部60は、フィードバック制御部40からの出力値に基づいてPWM信号60aを生成し、生成したPWM信号60aを出力する。
The feedback (F / B) processing unit 42 performs feedback control so that the target current and the actual current match. For example, the input deviation signal 41a is proportionally processed by a proportional element. A signal obtained by the integration processing by the integration element is output, and the addition calculation unit adds these signals to generate and output a feedback processing signal 42a.
The PWM signal generation unit 60 generates the PWM signal 60a based on the output value from the feedback control unit 40, and outputs the generated PWM signal 60a.

モータ駆動部32は、4個の電力用電界効果トランジスタをH型ブリッジ回路の構成で接続したモータ駆動回路70と、4個の中から選択した2個の電界効果トランジスタのゲートを駆動してこれらの電界効果トランジスタをスイッチング動作させるゲート駆動回路部80とを有している。ゲート駆動回路部80は、PWM信号生成部60から出力された駆動制御信号(PWM信号)60aに基づいて、ステアリングホイール101の操舵方向に応じて2個の電界効果トランジスタを選択し、選択した2個の電界効果トランジスタをスイッチング動作させる。   The motor drive unit 32 drives a motor drive circuit 70 in which four power field effect transistors are connected in an H-type bridge circuit configuration, and drives the gates of two field effect transistors selected from the four. And a gate drive circuit unit 80 for switching the field effect transistor. The gate drive circuit unit 80 selects two field effect transistors according to the steering direction of the steering wheel 101 based on the drive control signal (PWM signal) 60a output from the PWM signal generation unit 60, and selects the selected 2 The field effect transistors are switched.

モータ電流検出部33は、モータ駆動回路70に直列に接続されたシャント抵抗71の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れるモータ電流(電機子電流)の値を検出してモータ電流信号Imを出力する。   The motor current detection unit 33 detects the value of the motor current (armature current) flowing through the electric motor 110 from the voltage generated at both ends of the shunt resistor 71 connected in series with the motor drive circuit 70, and outputs the motor current signal Im. To do.

次に、モータ回転速度推定部24について説明する。
一般的に、電動モータ110の運動方程式は、電圧についての等式である以下に示す式(1)と、トルクについての等式である以下に示す式(2)の2つの方程式より構成される。
V=Lm×(dI/dt)+Rm×I+Ke×(dθ/dt)・・・(1)
T=Kt×I・・・(2)
ここで、Vは電動モータ110の端子間電圧、Iは電動モータ110に流れる電流、θは電動モータ110の回転角度、Lm,Rm,Ke,Ktは、それぞれ電動モータ110のインダクタンス,電機子抵抗,誘起電圧定数,トルク定数である。
Next, the motor rotation speed estimation unit 24 will be described.
In general, the equation of motion of the electric motor 110 is composed of two equations, the following equation (1) that is an equation for voltage and the following equation (2) that is an equation for torque. .
V = Lm × (dI / dt) + Rm × I + Ke × (dθ / dt) (1)
T = Kt × I (2)
Here, V is a voltage between terminals of the electric motor 110, I is a current flowing through the electric motor 110, θ is a rotation angle of the electric motor 110, and Lm, Rm, Ke, and Kt are inductance and armature resistance of the electric motor 110, respectively. , Induced voltage constant and torque constant.

また、回転運動におけるトルクのつりあいは、以下の式(3)で表わせられる。
T=Jm×(dθ/dt)・・・(3)
ここで、Jmは、電動モータ110のイナーシャである。
式(2),(3)を整理すると式(4)となる。
Jm×(dθ/dt)=Kt×I・・・(4)
式(1)および式(4)を見ると、式(1)は、電動モータ110の電気的特性に基づく等式、式(4)は、電動モータ110の機械的特性に基づく等式であるということが言える。
Further, the balance of torque in the rotational motion can be expressed by the following formula (3).
T = Jm × (d 2 θ / dt 2 ) (3)
Here, Jm is the inertia of the electric motor 110.
When formulas (2) and (3) are arranged, formula (4) is obtained.
Jm × (d 2 θ / dt 2 ) = Kt × I (4)
Looking at Equations (1) and (4), Equation (1) is an equation based on the electrical characteristics of the electric motor 110, and Equation (4) is an equation based on the mechanical properties of the electric motor 110. I can say that.

式(1)において、通常Lmは小さく無視できるので、Lm=0とおいて変形すると式(5)のようになる。
dθ/dt=(V−Rm×I)/Ke・・・(5)
この式(5)により、電動モータ110の回転速度(dθ/dt)を、電動モータ110の電気的特性に基づいて導き出すことができる。
また、式(4)を変形すると式(6)のようになる。
In Expression (1), Lm is usually small and can be ignored. Therefore, when Lm = 0 and the deformation is performed, Expression (5) is obtained.
dθ / dt = (V−Rm × I) / Ke (5)
From this equation (5), the rotational speed (dθ / dt) of the electric motor 110 can be derived based on the electrical characteristics of the electric motor 110.
Further, when equation (4) is modified, equation (6) is obtained.

Figure 2010202144
この式(6)により、電動モータ110の回転速度(dθ/dt)を、電動モータ110の機械的特性に基づいて導き出すことができる。
Figure 2010202144
From this equation (6), the rotational speed (dθ / dt) of the electric motor 110 can be derived based on the mechanical characteristics of the electric motor 110.

図5は、モータ回転速度推定部24のブロック図である。
モータ回転速度推定部24は、モータ電流検出部33が検出した実電流と電動モータ110の機械的特性とに基づいて電動モータ110の回転速度を推定する第1の推定手段の一例としての第1の推定部241を有している。また、モータ回転速度推定部24は、モータ電流検出部33が検出した実電流と、モータ電圧検出部160が検出した電圧と、電動モータ110の電気的特性とに基づいて電動モータ110の回転速度を推定する第2の推定手段の一例としての第2の推定部242を有している。
FIG. 5 is a block diagram of the motor rotation speed estimation unit 24.
The motor rotation speed estimation unit 24 is a first estimation unit that estimates the rotation speed of the electric motor 110 based on the actual current detected by the motor current detection unit 33 and the mechanical characteristics of the electric motor 110. Estimator 241. Further, the motor rotation speed estimation unit 24 is based on the actual current detected by the motor current detection unit 33, the voltage detected by the motor voltage detection unit 160, and the electrical characteristics of the electric motor 110. It has the 2nd estimation part 242 as an example of the 2nd estimation means to estimate.

さらに、モータ回転速度推定部24は、第1の推定部241が推定した回転速度の低周波成分を除去する低周波成分除去手段の一例としてのハイパスフィルタ(HPF)243と、第2の推定部242が推定した回転速度の高周波成分を除去する高周波成分除去手段の一例としてのローパスフィルタ(LPF)244とを有している。
さらに、モータ回転速度推定部24は、ハイパスフィルタ243の出力結果とローパスフィルタ244の出力結果とを加算する加算部240を有している。
Further, the motor rotation speed estimation unit 24 includes a high-pass filter (HPF) 243 as an example of a low-frequency component removal unit that removes a low-frequency component of the rotation speed estimated by the first estimation unit 241, and a second estimation unit. A low-pass filter (LPF) 244 is provided as an example of a high-frequency component removing unit that removes a high-frequency component of the rotational speed estimated by 242.
Furthermore, the motor rotation speed estimation unit 24 includes an addition unit 240 that adds the output result of the high-pass filter 243 and the output result of the low-pass filter 244.

第1の推定部241は、上述した式(6)に基づいて推定する部位である。それゆえ、第1の推定部241は、モータ電流検出部33が検出した実電流に対して電動モータ110のトルク定数Ktを乗算するとともに電動モータ110のイナーシャJmの逆数(1/Jm)を乗算する演算手段の一例としての演算部245と、演算部245の出力結果を積分する積分手段の一例としての積分器246とを有する。
演算部245は、モータ電流検出部33からの出力値Imに、(トルク定数Kt/イナーシャJm)を乗算し、その結果245aを出力する。そして、積分器246は、演算部245からの出力値245aを積分し、その結果246aを出力する。
The 1st estimation part 241 is a site | part estimated based on Formula (6) mentioned above. Therefore, the first estimation unit 241 multiplies the actual current detected by the motor current detection unit 33 by the torque constant Kt of the electric motor 110 and multiplies the reciprocal (1 / Jm) of the inertia Jm of the electric motor 110. And an integrator 246 as an example of integrating means for integrating the output result of the calculating unit 245.
The calculation unit 245 multiplies the output value Im from the motor current detection unit 33 by (torque constant Kt / inertia Jm), and outputs the result 245a. The integrator 246 integrates the output value 245a from the calculation unit 245, and outputs the result 246a.

第2の推定部242は、上述した式(5)に基づいて推定する部位である。それゆえ、第2の推定部242は、モータ電流検出部33が検出した実電流と電動モータ110の電機子抵抗Rmとを乗算する第1の乗算手段の一例としての第1の乗算部247と、モータ電圧検出部160が検出した電圧から第1の乗算部247の出力結果を減算する減算手段の一例としての減算部248と、減算部248の出力結果に電動モータ110の誘起電圧定数Keの逆数(1/Ke)を乗算する第2の乗算手段の一例としての第2の乗算部249とを有している。   The 2nd estimation part 242 is a site | part estimated based on Formula (5) mentioned above. Therefore, the second estimation unit 242 includes a first multiplication unit 247 as an example of a first multiplication unit that multiplies the actual current detected by the motor current detection unit 33 and the armature resistance Rm of the electric motor 110. The subtraction unit 248 as an example of a subtracting unit that subtracts the output result of the first multiplication unit 247 from the voltage detected by the motor voltage detection unit 160, and the output result of the subtraction unit 248 includes the induced voltage constant Ke of the electric motor 110. And a second multiplication unit 249 as an example of second multiplication means for multiplying the reciprocal (1 / Ke).

第1の乗算部247は、モータ電流検出部33からの出力値Imに電機子抵抗Rmを乗算し、その結果247aを出力する。減算部248は、モータ電圧検出部160からの出力値Vmから第1の乗算部247からの出力値247aを減算し、その結果248aを出力する。第2の乗算部249は、減算部248からの出力値248aに誘起電圧定数Keの逆数(1/Ke)を乗算し、その結果249aを出力する。   The first multiplier 247 multiplies the output value Im from the motor current detector 33 by the armature resistance Rm, and outputs the result 247a. The subtractor 248 subtracts the output value 247a from the first multiplier 247 from the output value Vm from the motor voltage detector 160, and outputs the result 248a. The second multiplication unit 249 multiplies the output value 248a from the subtraction unit 248 by the reciprocal (1 / Ke) of the induced voltage constant Ke, and outputs the result 249a.

ここで、第1の推定部241および第2の推定部242は、それぞれ単独でも電動モータ110の回転速度を推定することが可能である。それゆえ、これらからの出力値を単に加算部240にて加算すると実際の回転速度よりも非常に大きな値となる。また、第1の推定部241にて推定した回転速度では、定常状態であっても操舵トルクに変化があれば、その変化がそのまま回転速度にオフセット誤差として現れるので、定常状態での推定精度が低くなる。また、第2の推定部242にて推定した回転速度では、電流変化が無いことを前提にしているので、電流が変化する過渡状態では精度が低くなる。また、モータ電流検出部33からの出力値Imなどにノイズがある場合にはその影響を受け易い。   Here, each of the first estimation unit 241 and the second estimation unit 242 can estimate the rotation speed of the electric motor 110 alone. Therefore, if the output values from these are simply added by the adder 240, the value is much larger than the actual rotational speed. In addition, if the steering torque changes in the rotational speed estimated by the first estimating unit 241 even if it is in a steady state, the change appears as an offset error in the rotational speed, so the estimation accuracy in the steady state is high. Lower. Further, since the rotation speed estimated by the second estimation unit 242 is premised on that there is no current change, the accuracy is low in a transient state where the current changes. Further, when there is noise in the output value Im from the motor current detection unit 33, it is easily affected.

そこで、本実施の形態に係るモータ回転速度推定部24においては、ハイパスフィルタ243にて第1の推定部241が推定した回転速度の低周波成分を除去し、ローパスフィルタ244にて第2の推定部242が推定した回転速度の高周波成分を除去し、加算部240にてハイパスフィルタ243の出力結果とローパスフィルタ244の出力結果とを加算する。   Therefore, in the motor rotation speed estimation unit 24 according to the present embodiment, the low-frequency component of the rotation speed estimated by the first estimation unit 241 is removed by the high-pass filter 243, and the second estimation is performed by the low-pass filter 244. The high frequency component of the rotational speed estimated by the unit 242 is removed, and the output result of the high pass filter 243 and the output result of the low pass filter 244 are added by the adding unit 240.

図6は、本実施の形態で用いるハイパスフィルタ243とローパスフィルタ244の特性を示す図である。
ハイパスフィルタ243は、電気信号の高い周波数成分を取り出し、低い周波数成分を抑制するフィルタ回路である。本実施の形態に係るハイパスフィルタ243は、通す周波数領域をfch(Hz)以上(つまり、カットオフ周波数をfch(Hz))とし、fchより低い周波数成分は通さないか減衰させる。これにより、ハイパスフィルタ243は、第1の推定部241が推定した回転速度の低周波成分を除去する。
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of the high-pass filter 243 and the low-pass filter 244 used in the present embodiment.
The high pass filter 243 is a filter circuit that extracts a high frequency component of the electric signal and suppresses the low frequency component. The high-pass filter 243 according to the present embodiment sets the frequency region to be passed to be fch (Hz) or higher (that is, the cut-off frequency is fch (Hz)), and attenuates the frequency components that are lower than fch. Thereby, the high pass filter 243 removes the low frequency component of the rotational speed estimated by the first estimation unit 241.

ローパスフィルタ244は、電気信号の低い周波数成分を取り出し、高い周波数成分を抑制するフィルタ回路である。本実施の形態に係るローパスフィルタ244は、通す周波数領域を0〜fcl(Hz)(つまり、カットオフ周波数をfcl(Hz))とし、fclより高い周波数成分は通さないか減衰させる。これにより、ローパスフィルタ244は、第2の推定部242が推定した回転速度の高周波成分を除去する。   The low-pass filter 244 is a filter circuit that extracts a low frequency component of the electric signal and suppresses the high frequency component. The low-pass filter 244 according to the present embodiment sets the frequency range to be passed to 0 to fcl (Hz) (that is, the cutoff frequency is fcl (Hz)) and does not pass or attenuate the frequency component higher than fcl. Thereby, the low-pass filter 244 removes the high-frequency component of the rotational speed estimated by the second estimation unit 242.

なお、本実施の形態に係るモータ回転速度推定部24においては、ハイパスフィルタ243のカットオフ周波数fchは、ローパスフィルタ244のカットオフ周波数をfclよりも高くすることが好適である。例えば、カットオフ周波数fchを100(Hz)、カットオフ周波数fclを50(Hz)とする。   In the motor rotation speed estimation unit 24 according to the present embodiment, it is preferable that the cutoff frequency fch of the high-pass filter 243 is higher than the cutoff frequency fcl of the low-pass filter 244. For example, the cut-off frequency fch is 100 (Hz) and the cut-off frequency fcl is 50 (Hz).

そして、加算部240は、ハイパスフィルタ243の出力結果243aとローパスフィルタ244の出力結果244aとを加算し、加算した値をモータ回転速度推定部24が推定した回転速度信号Nmとして出力する。   Then, the adding unit 240 adds the output result 243a of the high-pass filter 243 and the output result 244a of the low-pass filter 244, and outputs the added value as the rotation speed signal Nm estimated by the motor rotation speed estimating unit 24.

以上のように構成された、モータ回転速度推定部24においては、例えば、定常状態で操舵トルクに変化があったとしても、機械的特性に基づく第1の推定部241にて推定した回転速度はハイパスフィルタ243にて通されないか減衰させられ、電気的特性に基づく第2の推定部242にて推定した回転速度に重きが置かれる。他方、過渡状態では、電気的特性に基づく第2の推定部242にて推定した回転速度はローパスフィルタ244にて通されないか減衰させられ、機械的特性に基づく第1の推定部241にて推定した回転速度に重きが置かれる。   In the motor rotation speed estimation unit 24 configured as described above, for example, even if there is a change in the steering torque in a steady state, the rotation speed estimated by the first estimation unit 241 based on mechanical characteristics is The high-pass filter 243 is not passed or attenuated, and the rotation speed estimated by the second estimation unit 242 based on the electrical characteristics is weighted. On the other hand, in the transient state, the rotational speed estimated by the second estimation unit 242 based on the electrical characteristics is not passed or attenuated by the low-pass filter 244 and is estimated by the first estimation unit 241 based on the mechanical characteristics. Emphasis is placed on the rotation speed.

また、モータ電流検出部33からの出力値Imなどにノイズが混入していたとしても、電気的特性に基づく第2の推定部242にて推定した回転速度はローパスフィルタ244にて通されないか減衰させられ、積分要素を含みノイズの影響を受け難い機械的特性に基づく第1の推定部241にて推定した回転速度に重きが置かれる。
これらにより、モータ回転速度推定部24は、定常状態でも過渡状態でも精度よく電動モータ110の回転速度を推定することができるとともにノイズによる影響を抑制することができる。
Even if noise is mixed in the output value Im from the motor current detection unit 33, the rotational speed estimated by the second estimation unit 242 based on the electrical characteristics is not passed or attenuated by the low-pass filter 244. Therefore, the rotation speed estimated by the first estimation unit 241 based on mechanical characteristics including an integral element and not easily affected by noise is weighted.
Accordingly, the motor rotation speed estimation unit 24 can accurately estimate the rotation speed of the electric motor 110 in a steady state or a transient state, and can suppress the influence of noise.

なお、上述したハイパスフィルタ243のカットオフ周波数fchおよびローパスフィルタ244のカットオフ周波数fclを、車速に応じて変化させてもよい。
図7は、カットオフ周波数fch,fclと車速との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいて車速に応じた最適なカットオフ周波数fch,fclを図7に示すように導き出しておく。そして、モータ回転速度推定部24は、予め作成しROMに記憶しておいた、車速信号vとカットオフ周波数fchとの対応を示すマップ、車速信号vとカットオフ周波数fclとの対応を示すマップ、あるいは車速信号vとカットオフ周波数fch,fclとの関係式に、車速信号vを代入することによりカットオフ周波数fch,fclを算出し、設定する。
Note that the cut-off frequency fch of the high-pass filter 243 and the cut-off frequency fcl of the low-pass filter 244 described above may be changed according to the vehicle speed.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the cutoff frequencies fch and fcl and the vehicle speed. For example, optimal cutoff frequencies fch and fcl corresponding to the vehicle speed are derived in advance as shown in FIG. Then, the motor rotation speed estimation unit 24 creates a map indicating the correspondence between the vehicle speed signal v and the cutoff frequency fch, and a map indicating the correspondence between the vehicle speed signal v and the cutoff frequency fcl, which is created and stored in the ROM in advance. Alternatively, the cut-off frequencies fch and fcl are calculated and set by substituting the vehicle speed signal v into the relational expression between the vehicle speed signal v and the cut-off frequencies fch and fcl.

なお、図7に示すように、カットオフ周波数fch,fclは、車速がゼロのときには100(Hz)であり、車速が大きくなるにつれて150(Hz)まで増加し、車速がある速度以上である場合には150(Hz)であることが好適である。これにより、低速時には、機械的特性に基づく第1の推定部241にて推定した回転速度がモータ回転速度推定部24での推定値となる周波数領域が広がるので、過渡状態においてより精度高く回転速度を推定することが可能になる。他方、高速時には、電気的特性に基づく第2の推定部242にて推定した回転速度がモータ回転速度推定部24での推定値となる周波数領域が広がるので、定常状態においてより精度高く回転速度を推定することが可能になる。   As shown in FIG. 7, the cut-off frequencies fch and fcl are 100 (Hz) when the vehicle speed is zero, increase to 150 (Hz) as the vehicle speed increases, and the vehicle speed is equal to or higher than a certain speed. It is preferable that the frequency is 150 (Hz). As a result, at low speeds, the rotation speed estimated by the first estimation unit 241 based on the mechanical characteristics becomes an estimated value in the motor rotation speed estimation unit 24. Therefore, the rotation speed is more accurate in the transient state. Can be estimated. On the other hand, at high speeds, the rotation speed estimated by the second estimation unit 242 based on the electrical characteristics expands in the frequency region where the estimated value in the motor rotation speed estimation unit 24 is widened. It becomes possible to estimate.

また、カットオフ周波数fch,fclを操舵トルクに応じて変化させてもよい。図8は、カットオフ周波数fch,fclとトルク変化量との関係を示す図である。例えば、予め経験則に基づいてステアリングホイール101のトルク変化量に応じた最適なカットオフ周波数fch,fclを図8に示すように導き出しておく。そして、モータ回転速度推定部24は、予め作成しROMに記憶しておいた、ステアリングホイール101のトルク変化量とカットオフ周波数fchとの対応を示すマップ、ステアリングホイール101のトルク変化量とカットオフ周波数fclとの対応を示すマップに、トルク信号Tdから導き出したトルク変化量を代入することによりカットオフ周波数fch,fclを算出する。あるいは、予め作成したカットオフ周波数fch,fclとトルク変化量との関係式にトルク変化量を代入することによりカットオフ周波数fch,fclを算出してもよい。   Further, the cutoff frequencies fch and fcl may be changed according to the steering torque. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the cutoff frequencies fch and fcl and the torque change amount. For example, optimal cutoff frequencies fch and fcl corresponding to the amount of torque change of the steering wheel 101 are previously derived as shown in FIG. 8 based on empirical rules. Then, the motor rotation speed estimation unit 24 creates a map indicating the correspondence between the torque change amount of the steering wheel 101 and the cutoff frequency fch, which is created in advance and stored in the ROM, the torque change amount of the steering wheel 101 and the cutoff value. The cut-off frequencies fch and fcl are calculated by substituting the torque change amount derived from the torque signal Td into the map indicating the correspondence with the frequency fcl. Alternatively, the cut-off frequencies fch and fcl may be calculated by substituting the torque change amount into a relational expression between the cut-off frequencies fch and fcl and the torque change amount created in advance.

また、モータ回転速度推定部24は、カットオフ周波数fch,fclを車速および操舵トルクに応じて可変させることも好適である。例えば、予め経験則に基づいて車速信号vおよびステアリングホイール101のトルク変化量と最適なカットオフ周波数fch,fclとの関係を導き出しておく。そしてこれらの対応関係を示すマップを予め作成しROMに記憶しておき、モータ回転速度推定部24は、このマップに、車速信号vおよびトルク変化量を代入することによりカットオフ周波数fch,fclを算出する。あるいは、予め作成した車速信号vおよびトルク変化量とカットオフ周波数fch,fclとの関係式に車速信号vおよびトルク変化量を代入することによりfch,fclを算出してもよい。
そして、このように、カットオフ周波数fch,fclを、車速信号vおよび/またはトルク信号Tdに基づいて変更することでより精度高く電動モータ110の回転速度を推定することができる。
Further, it is also preferable that the motor rotation speed estimation unit 24 varies the cutoff frequencies fch and fcl according to the vehicle speed and the steering torque. For example, the relationship between the vehicle speed signal v and the torque change amount of the steering wheel 101 and the optimum cutoff frequencies fch and fcl is derived in advance based on empirical rules. A map showing these correspondences is created in advance and stored in the ROM, and the motor rotation speed estimation unit 24 substitutes the cut-off frequencies fch and fcl by substituting the vehicle speed signal v and the torque change amount into this map. calculate. Alternatively, fch and fcl may be calculated by substituting the vehicle speed signal v and the torque change amount into a relational expression between the vehicle speed signal v and torque change amount and the cut-off frequencies fch and fcl created in advance.
In this manner, the rotational speed of the electric motor 110 can be estimated with higher accuracy by changing the cutoff frequencies fch and fcl based on the vehicle speed signal v and / or the torque signal Td.

10…制御装置、20…目標電流算出部、24…モータ回転速度推定部、30…制御部、33…モータ電流検出部、40…フィードバック制御部、100…電動パワーステアリング装置、101…ステアリングホイール、102…ステアリングシャフト、109…トルクセンサ、110…電動モータ、160…モータ電圧検出部、170…車速センサ、240…加算部、241…第1の推定部、242…第2の推定部、243…ハイパスフィルタ、244…ローパスフィルタ、245…演算部、246…積分器、247…第1の乗算部、248…減算部、249…第2の乗算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Control apparatus, 20 ... Target electric current calculation part, 24 ... Motor rotational speed estimation part, 30 ... Control part, 33 ... Motor current detection part, 40 ... Feedback control part, 100 ... Electric power steering apparatus, 101 ... Steering wheel, DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 ... Steering shaft, 109 ... Torque sensor, 110 ... Electric motor, 160 ... Motor voltage detection part, 170 ... Vehicle speed sensor, 240 ... Addition part, 241 ... 1st estimation part, 242 ... 2nd estimation part, 243 ... High-pass filter, 244 ... Low-pass filter, 245 ... Calculation unit, 246 ... Integrator, 247 ... First multiplication unit, 248 ... Subtraction unit, 249 ... Second multiplication unit

Claims (7)

ステアリングホイールの操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータと、
前記電動モータへ実際に供給される実電流を検出する電流検出手段と、
前記電動モータの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段が検出した実電流と前記電圧検出手段が検出した電圧に基づいて前記電動モータの回転速度を推定する回転速度推定手段と、
前記操舵トルク検出手段が検出した操舵トルクと前記回転速度推定手段が推定した回転速度とに基づいて前記電動モータに供給する目標電流を設定する目標電流設定手段と、
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記回転速度推定手段は、
前記電流検出手段が検出した実電流と前記電動モータの機械的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第1の推定手段と、
前記第1の推定手段が推定した回転速度の低周波成分を除去する低周波成分除去手段と、
前記電流検出手段が検出した実電流と前記電圧検出手段が検出した電圧と前記電動モータの電気的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第2の推定手段と、
前記第2の推定手段が推定した回転速度の高周波成分を除去する高周波成分除去手段と、
を有し、
前記低周波成分除去手段の出力結果と前記高周波成分除去手段の出力結果とに基づいて前記電動モータの回転速度を推定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
Steering torque detecting means for detecting steering torque of the steering wheel;
An electric motor for providing a steering assist force to the steering wheel;
Current detection means for detecting an actual current actually supplied to the electric motor;
Voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of the electric motor;
A rotational speed estimating means for estimating the rotational speed of the electric motor based on the actual current detected by the current detecting means and the voltage detected by the voltage detecting means;
Target current setting means for setting a target current to be supplied to the electric motor based on the steering torque detected by the steering torque detection means and the rotation speed estimated by the rotation speed estimation means;
In the electric power steering apparatus with
The rotational speed estimation means includes
First estimation means for estimating the rotational speed of the electric motor based on the actual current detected by the current detection means and the mechanical characteristics of the electric motor;
Low frequency component removing means for removing the low frequency component of the rotational speed estimated by the first estimating means;
Second estimation means for estimating the rotation speed of the electric motor based on the actual current detected by the current detection means, the voltage detected by the voltage detection means, and the electrical characteristics of the electric motor;
High-frequency component removing means for removing the high-frequency component of the rotational speed estimated by the second estimating means;
Have
An electric power steering apparatus characterized in that a rotational speed of the electric motor is estimated based on an output result of the low frequency component removing means and an output result of the high frequency component removing means.
前記第1の推定手段は、前記電流検出手段が検出した実電流に対して前記電動モータのトルク定数を乗算するとともに当該電動モータのイナーシャの逆数を乗算する演算手段と、当該演算手段の出力結果を積分する積分手段とを有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。   The first estimating means multiplies the actual current detected by the current detecting means by a torque constant of the electric motor and a reciprocal of the inertia of the electric motor, and an output result of the calculating means The electric power steering apparatus according to claim 1, further comprising an integrating unit that integrates. 前記第2の推定手段は、前記電流検出手段が検出した実電流と前記電動モータの電機子抵抗とを乗算する第1の乗算手段と、前記電圧検出手段が検出した電圧から当該第1の乗算手段の出力結果を減算する減算手段と、当該減算手段の出力結果に当該電動モータの誘起電圧定数の逆数を乗算する第2の乗算手段とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。   The second estimating means includes first multiplying means for multiplying the actual current detected by the current detecting means and the armature resistance of the electric motor, and the first multiplication from the voltage detected by the voltage detecting means. 3. The subtracting means for subtracting the output result of the means, and the second multiplying means for multiplying the output result of the subtracting means by the reciprocal of the induced voltage constant of the electric motor. Electric power steering device. 前記低周波成分除去手段はハイパスフィルタであり、前記高周波成分除去手段はローパスフィルタであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。   The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the low-frequency component removing unit is a high-pass filter, and the high-frequency component removing unit is a low-pass filter. 前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高い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。   The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein a cutoff frequency of the high-pass filter is higher than a cutoff frequency of the low-pass filter. ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータの回転速度を推定する回転速度推定装置であって、
前記電動モータに供給される実電流を検出する電流検出手段と、
前記電動モータの端子間電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電流検出手段が検出した実電流と前記電動モータの機械的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第1の推定手段と、
前記第1の推定手段が推定した回転速度の低周波成分を除去する低周波成分除去手段と、
前記電流検出手段が検出した実電流と前記電圧検出手段が検出した電圧と前記電動モータの電気的特性とに基づいて当該電動モータの回転速度を推定する第2の推定手段と、
前記第2の推定手段が推定した回転速度の高周波成分を除去する高周波成分除去手段と、
前記低周波成分除去手段の出力結果と前記高周波成分除去手段の出力結果とを加算する加算手段と、
を備えることを特徴とする回転速度推定装置。
A rotational speed estimation device that estimates the rotational speed of an electric motor that applies steering assist force to a steering wheel,
Current detection means for detecting an actual current supplied to the electric motor;
Voltage detecting means for detecting a voltage between terminals of the electric motor;
First estimation means for estimating the rotational speed of the electric motor based on the actual current detected by the current detection means and the mechanical characteristics of the electric motor;
Low frequency component removing means for removing the low frequency component of the rotational speed estimated by the first estimating means;
Second estimation means for estimating the rotation speed of the electric motor based on the actual current detected by the current detection means, the voltage detected by the voltage detection means, and the electrical characteristics of the electric motor;
High-frequency component removing means for removing the high-frequency component of the rotational speed estimated by the second estimating means;
Adding means for adding the output result of the low frequency component removing means and the output result of the high frequency component removing means;
A rotational speed estimation device comprising:
ステアリングホイールに操舵補助力を与える電動モータの回転速度を推定する回転速度推定方法であって、
前記電動モータに供給される実電流を検出し、
前記電動モータの端子間電圧を検出し、
検出した実電流と前記電動モータの機械的特性とに基づいて推定した回転速度の低周波成分を除去した値と、検出した実電流と検出した電圧と当該電動モータの電気的特性とに基づいて推定した回転速度の高周波成分を除去した値とを加算することにより回転速度を推定することを特徴とする回転速度推定方法。
A rotational speed estimation method for estimating a rotational speed of an electric motor that applies steering assist force to a steering wheel,
Detecting the actual current supplied to the electric motor;
Detecting the voltage across the terminals of the electric motor;
Based on the value obtained by removing the low frequency component of the rotational speed estimated based on the detected actual current and the mechanical characteristics of the electric motor, the detected actual current, the detected voltage, and the electrical characteristics of the electric motor A rotational speed estimation method, wherein a rotational speed is estimated by adding a value obtained by removing a high-frequency component of the estimated rotational speed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012210057A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Fujitsu General Ltd Control device of motor
CN104176114A (en) * 2013-05-27 2014-12-03 三菱电机株式会社 Steering control device and steering speed detection method
CN111038576A (en) * 2018-10-11 2020-04-21 操纵技术Ip控股公司 Dither noise management in electric power steering systems
WO2023048085A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 日立Astemo株式会社 Vehicle control device and vehicle control system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH048190A (en) * 1990-04-26 1992-01-13 Omron Corp Rotational speed and acceleration detector for dc motor
JPH08317679A (en) * 1995-05-17 1996-11-29 Nec Corp Motor speed control system
JPH09146643A (en) * 1995-11-28 1997-06-06 Fanuc Ltd Method for estimating disturbance load of servo motor
JP2007219991A (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Fanuc Ltd Abnormal load detection device
JP2007290495A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Toyota Motor Corp Steering device for vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH048190A (en) * 1990-04-26 1992-01-13 Omron Corp Rotational speed and acceleration detector for dc motor
JPH08317679A (en) * 1995-05-17 1996-11-29 Nec Corp Motor speed control system
JPH09146643A (en) * 1995-11-28 1997-06-06 Fanuc Ltd Method for estimating disturbance load of servo motor
JP2007219991A (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Fanuc Ltd Abnormal load detection device
JP2007290495A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Toyota Motor Corp Steering device for vehicle

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012210057A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Fujitsu General Ltd Control device of motor
CN104176114A (en) * 2013-05-27 2014-12-03 三菱电机株式会社 Steering control device and steering speed detection method
JP2014227143A (en) * 2013-05-27 2014-12-08 三菱電機株式会社 Steering controller and steering speed detection method
CN111038576A (en) * 2018-10-11 2020-04-21 操纵技术Ip控股公司 Dither noise management in electric power steering systems
WO2023048085A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 日立Astemo株式会社 Vehicle control device and vehicle control system

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