JP2012182929A - Abnormality detection device and motor controller - Google Patents

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Yuji Akita
裕二 秋田
Hiroyuki Konishi
博之 小西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect abnormality in a sensor for measuring an electrical angle of a rotor for a synchronous motor while the synchronous motor is in a resting state.SOLUTION: An abnormality detection device includes: a first measurement section 70 for measuring an electrical angle of a rotor for a synchronous motor 31 from output states of a plurality of Hall sensors; second measurement sections (72, 46, 48) that measure an electrical angle in a different way from the Hall sensors; and an abnormality detection section 48 that detects that the electrical angle output by the first measurement section 70 has an abnormality by estimating output states of the plurality of Hall sensors from the electrical angle measured by the second measurement sections (72, 46, 48) when the synchronous motor 31 is in a resting state and comparing the estimated result to the output states measured by the first measurement section 70.

Description

本明細書で論じられる実施態様は、同期モータの回転子の電気角を検出するセンサに発生した異常の検出に関する。   The embodiments discussed herein relate to the detection of anomalies occurring in a sensor that detects the electrical angle of a synchronous motor rotor.

同期モータの回転子の電気角を検出するセンサとして、ホール素子を用いたホールセンサが知られている。ホールセンサは回転子磁石の電気角に応じた出力信号を生成する。このため、モータの回転に伴うホールセンサの出力信号の変化が所定の順序に従っているか否かによってホールセンサの異常を検出できる。   A hall sensor using a hall element is known as a sensor for detecting the electrical angle of the rotor of the synchronous motor. The hall sensor generates an output signal corresponding to the electrical angle of the rotor magnet. For this reason, it is possible to detect abnormality of the Hall sensor depending on whether or not the change of the output signal of the Hall sensor according to the rotation of the motor follows a predetermined order.

なお、モータのロータの回転位置に応じて位置検出信号を出力するホールセンサと、モータの逆起電圧に基づいてモータの推定モータ角度を算出する角度推定部と、ホールセンサから出力される位置検出信号の組み合わせに基づいてモータの回転角度を検出するとともに、その検出した回転角度と推定モータ角度とを比較する比較演算部と、比較演算部の比較結果に基づいてホールセンサの異常を検出するフェールセーフ演算部とを備える、電動式パワーステアリング装置が知られている。   A hall sensor that outputs a position detection signal according to the rotational position of the rotor of the motor, an angle estimation unit that calculates an estimated motor angle of the motor based on the back electromotive voltage of the motor, and a position detection output from the hall sensor A detection unit that detects the rotation angle of the motor based on the combination of signals, a comparison calculation unit that compares the detected rotation angle and the estimated motor angle, and a failure that detects abnormality of the Hall sensor based on the comparison result of the comparison calculation unit There is known an electric power steering device including a safe calculation unit.

また、モータが所定回転数以下で回転する場合に、回転子の角度による各相間のインダクタンスの相違を利用して電気角を求める電気角検出装置が知られている。   There is also known an electrical angle detection device that obtains an electrical angle by using the difference in inductance between phases depending on the angle of the rotor when the motor rotates at a predetermined rotational speed or less.

特開2005−335591号公報JP 2005-335591 A 特開平7−177788号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-177788

従来、同期モータの回転子の電気角の検出に使用されるセンサの異常検出は、同期モータが回転している間に行われていた。この場合、同期モータが停止すると回転を再開するまでセンサの異常検出ができないため、センサの異常検出が遅れるという問題があった。   Conventionally, an abnormality detection of a sensor used for detecting an electrical angle of a rotor of a synchronous motor has been performed while the synchronous motor is rotating. In this case, if the synchronous motor is stopped, the sensor abnormality cannot be detected until the rotation is restarted, so that the sensor abnormality detection is delayed.

実施態様に係る装置及び方法は、同期モータが静止状態にある間に、同期モータの回転子の電気角を測定するセンサの異常を検出することを目的とする。   An apparatus and method according to an embodiment is directed to detecting an abnormality of a sensor that measures an electrical angle of a rotor of a synchronous motor while the synchronous motor is in a stationary state.

ある実施形態による異常検出装置は、複数のホールセンサの出力状態から同期モータの回転子の電気角を測定する第1測定部と、ホールセンサとは異なる方法で電気角を測定する第2測定部と、同期モータが静止状態にある時に、第2測定部で測定した電気角から複数のホールセンサの出力状態を推定し、この推定結果と第1測定部で測定した出力状態とを比較することにより、第1測定部が出力する電気角に異常があることを検出する異常検出処理を行う異常検出部と、を備える。   An abnormality detection apparatus according to an embodiment includes a first measurement unit that measures an electrical angle of a rotor of a synchronous motor from output states of a plurality of Hall sensors, and a second measurement unit that measures an electrical angle by a method different from the Hall sensor. When the synchronous motor is in a stationary state, the output state of the plurality of Hall sensors is estimated from the electrical angle measured by the second measuring unit, and the estimated result is compared with the output state measured by the first measuring unit. And an abnormality detection unit that performs an abnormality detection process for detecting that there is an abnormality in the electrical angle output by the first measurement unit.

本件開示の装置又は方法によれば、同期モータが静止状態にある間に、同期モータの回転子の電気角を測定するセンサの異常を検出することが可能となる。このため、センサの異常の検出遅れを防止できる。   According to the apparatus or method of the present disclosure, it is possible to detect an abnormality of a sensor that measures the electrical angle of the rotor of the synchronous motor while the synchronous motor is in a stationary state. For this reason, the detection delay of the abnormality of the sensor can be prevented.

電動油圧パワーステアリング装置の構成図である。It is a block diagram of an electrohydraulic power steering apparatus. 電動油圧パワーステアリング装置の制御系の構成図である。It is a block diagram of the control system of an electrohydraulic power steering apparatus. (A)〜(C)は、モータ制御の説明図である。(A)-(C) are explanatory drawings of motor control. モータ制御の状態遷移図である。It is a state transition diagram of motor control. 図4の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。It is explanatory drawing of the change of the rotational speed at the time of being controlled by the state transition of FIG. モータ制御の第1例の状態遷移図である。It is a state transition diagram of the 1st example of motor control. 図6の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。It is explanatory drawing of the change of the rotational speed at the time of being controlled by the state transition of FIG. ホールセンサの説明図である。It is explanatory drawing of a Hall sensor. ホールセンサ出力と電気角との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between a Hall sensor output and an electrical angle. 故障検出方法の処理の第1例の説明図である。It is explanatory drawing of the 1st example of a process of a failure detection method. 故障検出方法の処理の第2例の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd example of a process of a failure detection method. 固定子コイルに流れる電流の説明図である。It is explanatory drawing of the electric current which flows into a stator coil. (A)〜(F)は、各駆動パターンにおける各コイル電流の向きと、U相磁極、V相磁極及びW相磁極の極性の説明図である。(A)-(F) is explanatory drawing of the direction of each coil electric current in each drive pattern, and the polarity of a U-phase magnetic pole, a V-phase magnetic pole, and a W-phase magnetic pole. (A)〜(C)はU相ローサイド素子、V相ローサイド素子及びW相ローサイド素子の駆動信号のタイムチャートであり、(D)はモータの駆動電流のタイムチャートである。(A)-(C) are the time charts of the drive signal of a U-phase low side element, a V phase low side element, and a W phase low side element, (D) is a time chart of the drive current of a motor. 回転子の電気角の決定方法の説明図である。It is explanatory drawing of the determination method of the electrical angle of a rotor. 故障検出方法の処理の第3例の説明図である。It is explanatory drawing of the 3rd example of a process of a failure detection method. モータ制御の第2例の状態遷移図である。It is a state transition diagram of the 2nd example of motor control. (A)〜(C)は、図12の状態遷移によるモータ制御の説明図である。(A)-(C) are explanatory drawings of the motor control by the state transition of FIG.

以下、添付する図面を参照して本発明の実施例について説明する。以下の説明では、実施形態による異常検出装置が、電動油圧パワーステアリング装置に適用される場合について説明する。しかし、実施形態による異常検出装置は、例えば電動パワーステアリング装置に適用されてもよい。実施形態による異常検出装置は、同期モータの回転子の電気角を測定する測定センサを使用する様々な装置に適用することが可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a case where the abnormality detection device according to the embodiment is applied to an electrohydraulic power steering device will be described. However, the abnormality detection device according to the embodiment may be applied to, for example, an electric power steering device. The abnormality detection device according to the embodiment can be applied to various devices using a measurement sensor that measures the electrical angle of the rotor of the synchronous motor.

図1は、電動油圧パワーステアリング装置の構成図である。参照符号4は、車両の前輪を示す。参照符号2、3、5及び6は、それぞれ前輪4の転舵機構のステアリングホイール、コラムシャフト、ラック及びピニオンを示す。また、参照符号23〜25及び30は、それぞれ車速センサ、エンジン制御装置(EFI−ECU:Electric Fuel Injection - Electronic Control Unit)、警報出力部及び電源を示す。   FIG. 1 is a configuration diagram of an electrohydraulic power steering apparatus. Reference numeral 4 indicates a front wheel of the vehicle. Reference numerals 2, 3, 5 and 6 respectively indicate a steering wheel, a column shaft, a rack and a pinion of the steering mechanism of the front wheel 4. Reference numerals 23 to 25 and 30 denote a vehicle speed sensor, an engine control device (EFI-ECU), an alarm output unit, and a power source, respectively.

電動油圧パワーステアリング装置1は、制御部10と、トルクセンサ21と、舵角センサ22と、モータ31と、ポンプ32と、パワーシリンダ33と、位置センサ70を備える。   The electrohydraulic power steering apparatus 1 includes a control unit 10, a torque sensor 21, a rudder angle sensor 22, a motor 31, a pump 32, a power cylinder 33, and a position sensor 70.

トルクセンサ21及び舵角センサ22は、それぞれステアリングホイール2の操舵力及び操舵角を検出する。車速センサ23は、車両の速度を検出する。また、エンジン制御装置24は、車両に設けられたエンジンを制御する電子制御装置であって、エンジンの制御を行う際にエンジン回転数を検出する。   The torque sensor 21 and the steering angle sensor 22 detect the steering force and the steering angle of the steering wheel 2, respectively. The vehicle speed sensor 23 detects the speed of the vehicle. The engine control device 24 is an electronic control device that controls an engine provided in the vehicle, and detects the engine speed when the engine is controlled.

制御部10は、トルクセンサ21、舵角センサ22、車速センサ23及びエンジン制御装置24によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度及びエンジン回転数にしたがって、モータ31を駆動する。また、制御部10には、エンジン制御装置24からイグニッションスイッチの状態も送られてくる。   The control unit 10 drives the motor 31 according to the steering force, the steering angle, the vehicle speed, and the engine speed detected by the torque sensor 21, the steering angle sensor 22, the vehicle speed sensor 23, and the engine control device 24, respectively. Further, the state of the ignition switch is also sent from the engine control device 24 to the control unit 10.

モータ31は、ポンプ32に動力を供給する三相同期モータ(直流ブラシレスモータ)である。ポンプ32は、パワーシリンダ33の油室に油圧を供給することによって、前輪4の転舵機構のラック5に、運転者の操舵力を補助する補助力を加える。   The motor 31 is a three-phase synchronous motor (DC brushless motor) that supplies power to the pump 32. The pump 32 supplies an oil pressure to the oil chamber of the power cylinder 33 to apply an auxiliary force that assists the steering force of the driver to the rack 5 of the steering mechanism of the front wheels 4.

制御部10は、処理部40と、プリドライバ50と、パワー部60と、増幅器71と、リレー80を備える。処理部40は、トルクセンサ21、舵角センサ22、車速センサ23及びエンジン制御装置24によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度及びエンジン回転数にしたがって、モータ31の制御信号を生成する。   The control unit 10 includes a processing unit 40, a pre-driver 50, a power unit 60, an amplifier 71, and a relay 80. The processing unit 40 generates a control signal for the motor 31 according to the steering force, the steering angle, the vehicle speed, and the engine speed detected by the torque sensor 21, the steering angle sensor 22, the vehicle speed sensor 23, and the engine control device 24, respectively. .

位置センサ70は、モータ31の回転子の回転位置の電気角を検出する。本明細書において、回転子の回転位置の電気角を「回転子の電気角」と表記することがある。位置センサ70は、例えば同期モータの回転子の電気角を検出するホールセンサやレゾルバを備えていたよい。   The position sensor 70 detects the electrical angle of the rotational position of the rotor of the motor 31. In this specification, the electrical angle at the rotational position of the rotor may be referred to as “the electrical angle of the rotor”. The position sensor 70 may include, for example, a hall sensor or a resolver that detects the electrical angle of the rotor of the synchronous motor.

モータ31の制御信号を生成する際、処理部40は、位置センサ70の検出信号に従って、通電する相コイルを決定する。処理部40は、モータ31の各相コイルへ流れる相電流を制御するスイッチング素子をオンオフする相電流制御信号を出力する。   When generating the control signal for the motor 31, the processing unit 40 determines the phase coil to be energized according to the detection signal of the position sensor 70. The processing unit 40 outputs a phase current control signal for turning on and off a switching element that controls a phase current flowing to each phase coil of the motor 31.

プリドライバ50は、処理部40から出力される相電流制御信号を増幅してパワー部60に供給する。パワー部60は、増幅された相電流制御信号に従って、電源30からモータ31の各相コイルへ流れる相電流を制御するスイッチング素子を駆動する。   The pre-driver 50 amplifies the phase current control signal output from the processing unit 40 and supplies it to the power unit 60. The power unit 60 drives a switching element that controls the phase current flowing from the power supply 30 to each phase coil of the motor 31 in accordance with the amplified phase current control signal.

処理部40は、パワー部60にて検出される温度信号、モータ31の各相電流、すなわち駆動電流の検出値を示す電流検出信号、及び電源30の電圧に従って、電動油圧パワーステアリング装置1の異常を検出する。増幅器71は、電流検出信号を増幅して処理部40へ供給する。   The processing unit 40 detects the abnormality of the electrohydraulic power steering apparatus 1 according to the temperature signal detected by the power unit 60, each phase current of the motor 31, that is, the current detection signal indicating the detected value of the drive current, and the voltage of the power source 30. Is detected. The amplifier 71 amplifies the current detection signal and supplies it to the processing unit 40.

また、処理部40は、電流検出信号を利用してモータ31の回転子の電気角を特定し、位置センサ70の検出信号によって定まる検出角度の異常を検出する。   In addition, the processing unit 40 specifies the electrical angle of the rotor of the motor 31 using the current detection signal, and detects an abnormality in the detection angle determined by the detection signal of the position sensor 70.

処理部40は、リレー80を駆動するリレー駆動信号を生成する。処理部40は、所定の異常を検出した場合、リレー80を制御して電源30からパワー部60への電流の供給を停止する。   The processing unit 40 generates a relay drive signal that drives the relay 80. When the processing unit 40 detects a predetermined abnormality, the processing unit 40 controls the relay 80 to stop the supply of current from the power supply 30 to the power unit 60.

また処理部40は、警報出力部25を経由して異常を知らせる警報を運転者に出力する。警報出力部25は、車両のメータでもよくナビゲーション装置でもよい。処理部40は、警報出力部25を経由して、例えば位置センサ70の異常を知らせる警報を出力してよい。   Further, the processing unit 40 outputs an alarm notifying the abnormality to the driver via the alarm output unit 25. The alarm output unit 25 may be a vehicle meter or a navigation device. For example, the processing unit 40 may output an alarm notifying the abnormality of the position sensor 70 via the alarm output unit 25.

図2は、電動油圧パワーステアリング装置1の制御系の構成図である。処理部40は、流量指令値演算部41と、回転数指令値演算部42と、減算部43と、フィードバック(FB)制御部44と、デューティ演算部45と、駆動素子決定部46と、回転数演算部47と、位置センサ故障検出部48と、判定部49を備える。   FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the electrohydraulic power steering apparatus 1. The processing unit 40 includes a flow rate command value calculation unit 41, a rotation speed command value calculation unit 42, a subtraction unit 43, a feedback (FB) control unit 44, a duty calculation unit 45, a drive element determination unit 46, a rotation A number calculation unit 47, a position sensor failure detection unit 48, and a determination unit 49 are provided.

また、パワー部60は、スイッチング素子Q1〜Q6と、電流センサ72と、温度センサ73を備える。   The power unit 60 includes switching elements Q1 to Q6, a current sensor 72, and a temperature sensor 73.

流量指令値演算部41は、トルクセンサ21、舵角センサ22、車速センサ23によってそれぞれ検出された操舵力、操舵角、車両速度にしたがって、ポンプ32から吐出される作動油の流量の指令値を算出する。
この流量指令値演算部41では、操舵力や操舵角によって検出するステアリングホイール2の操舵状態に基づいて流量の基本量を算出し、この算出した流量を車速に基づいて、車速が高くなるほど流量が小さくなるように補正することで、作動油の流量の指令値を算出する。
また、流量指令値演算部41は、エンジン制御装置24から送られてくるエンジン回転数から判断したエンジンの駆動状態に基づいて、ポンプ32を駆動させることによる操舵補助制御の実施可否を判断する。詳細には、エンジンが駆動していない状態にあると判断したときには、ポンプ32を駆動するための電力を供給する電源30への充電を行う、図示しないオルタネータが発電を行っていない状態にあると判断し、電源30の充電率の低下を防ぐために操舵補助制御を行わないようにする。
なお、作動油の流量の指令値を生成する際に、ステアリングホイール2の操作状態を検出するためのセンサとしては、トルクセンサ21と舵角センサ22の一方のみを用いる構成でも良い。
回転数指令値演算部42は、流量指令値演算部41により算出される作動油の流量の指令値に従って、モータ31の回転数の指令値である回転数指令値を算出する。
The flow rate command value calculation unit 41 determines the command value of the flow rate of the hydraulic oil discharged from the pump 32 according to the steering force, the steering angle, and the vehicle speed detected by the torque sensor 21, the steering angle sensor 22, and the vehicle speed sensor 23, respectively. calculate.
The flow rate command value calculation unit 41 calculates a basic amount of flow rate based on the steering state of the steering wheel 2 detected by the steering force and the steering angle, and based on the calculated flow rate, the flow rate increases as the vehicle speed increases. By correcting so as to be smaller, a command value for the flow rate of the hydraulic oil is calculated.
Further, the flow rate command value calculation unit 41 determines whether or not the steering assist control by driving the pump 32 can be performed based on the engine drive state determined from the engine speed sent from the engine control device 24. Specifically, when it is determined that the engine is not driven, the power supply 30 that supplies power for driving the pump 32 is charged, and an alternator (not shown) is not generating power. The steering assist control is not performed in order to prevent a decrease in the charging rate of the power source 30.
In addition, when generating the command value of the flow rate of the hydraulic oil, a configuration using only one of the torque sensor 21 and the steering angle sensor 22 may be used as a sensor for detecting the operation state of the steering wheel 2.
The rotation speed command value calculation unit 42 calculates a rotation speed command value that is a rotation speed command value of the motor 31 according to the hydraulic oil flow rate command value calculated by the flow rate command value calculation unit 41.

減算部43は、回転数指令値と、回転数演算部47により算出されたモータ31の現在の回転数との差分を算出する。フィードバック制御部44は、差分に応じて、モータ31の回転数の操作量を決定する。デューティ演算部45は、フィードバック制御部44により決定された操作量に応じてモータ31を駆動する駆動電力のデューティ比を算出する。   The subtraction unit 43 calculates the difference between the rotation speed command value and the current rotation speed of the motor 31 calculated by the rotation speed calculation unit 47. The feedback control unit 44 determines the operation amount of the rotation speed of the motor 31 according to the difference. The duty calculator 45 calculates the duty ratio of the driving power for driving the motor 31 according to the operation amount determined by the feedback controller 44.

駆動素子決定部46は、位置センサ70の出力信号によって定まるモータ31の回転子の現在の電気角と、デューティ演算部45が算出したデューティ比に応じて、スイッチング素子Q1〜Q6をオンオフさせる相電流制御信号を生成する。駆動素子決定部46は、スイッチング素子Q1〜Q6のオンオフを切り替えることにより、電源30からモータ31の各相コイルへ流れる相電流を制御する。   The drive element determination unit 46 turns on and off the switching elements Q1 to Q6 according to the current electrical angle of the rotor of the motor 31 determined by the output signal of the position sensor 70 and the duty ratio calculated by the duty calculation unit 45. Generate a control signal. The drive element determination unit 46 controls the phase current flowing from the power supply 30 to each phase coil of the motor 31 by switching on and off the switching elements Q1 to Q6.

なお、以下の説明では、スイッチング素子Q1〜Q3を、それぞれモータ31のU相、V相及びW相のコイルと電源30との接続をオンオフするハイサイド素子とする。また、スイッチング素子Q4〜Q6を、それぞれモータ31のU相、V相及びW相のコイルとグラウンドとの接続をオンオフするローサイド素子とする。   In the following description, the switching elements Q <b> 1 to Q <b> 3 are high-side elements that turn on / off the connection between the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the motor 31 and the power supply 30. The switching elements Q4 to Q6 are low-side elements that turn on and off the connection between the U-phase, V-phase, and W-phase coils of the motor 31 and the ground.

回転数演算部47は、位置センサ70の出力信号により定める電気角の変化に従って、モータ31の回転数(すなわち回転速度)を算出する。電流センサ72は、モータ31の全相電流を検出し、検出値を示す電流検出信号を出力する。温度センサ73は、パワー部60の温度を検出し、検出値を示す温度信号を出力する。   The rotation speed calculation unit 47 calculates the rotation speed (that is, the rotation speed) of the motor 31 according to the change in the electrical angle determined by the output signal of the position sensor 70. The current sensor 72 detects the all-phase current of the motor 31 and outputs a current detection signal indicating the detected value. The temperature sensor 73 detects the temperature of the power unit 60 and outputs a temperature signal indicating the detected value.

判定部49は、温度信号、電流検出信号、電源30の電圧、回転数演算部47により算出されるモータ31の回転数に従って、電動油圧パワーステアリング装置1に生じた異常を検出する。判定部49は、リレー80を駆動するリレー駆動信号を生成する。判定部49は、所定の異常を検出した場合、リレー80を制御して電源30からパワー部60への電流の供給を停止する。   The determination unit 49 detects an abnormality that has occurred in the electrohydraulic power steering apparatus 1 according to the temperature signal, the current detection signal, the voltage of the power supply 30, and the rotation number of the motor 31 calculated by the rotation number calculation unit 47. The determination unit 49 generates a relay drive signal that drives the relay 80. When the determination unit 49 detects a predetermined abnormality, the determination unit 49 controls the relay 80 to stop the supply of current from the power supply 30 to the power unit 60.

判定部49は、モータ31の回転を停止させる停止信号及び/又はモータ31の回転を制限する制限信号を生成する。回転数指令値演算部42は、停止信号及び/又は制限信号に従って、モータ31の回転を停止させ及び/又は制限する。また判定部49は、警報出力部25を経由して異常を知らせる警報を運転者に出力する。位置センサ故障検出部48の処理については後述する。   The determination unit 49 generates a stop signal for stopping the rotation of the motor 31 and / or a limit signal for limiting the rotation of the motor 31. The rotation speed command value calculation unit 42 stops and / or limits the rotation of the motor 31 according to the stop signal and / or the limit signal. The determination unit 49 also outputs a warning notifying the abnormality via the warning output unit 25 to the driver. The processing of the position sensor failure detection unit 48 will be described later.

続いて、制御部10によるモータ31の制御について説明する。図3は、制御部10によるモータ制御の一例の説明図である。図3の(A)は、車両のイグニッションスイッチのオンオフ状態のタイムチャートを示し、図3の(B)は、電動油圧パワーステアリング装置1の制御状態のタイムチャートであり、図3の(C)はモータ31の回転速度のタイムチャートである。   Next, control of the motor 31 by the control unit 10 will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of motor control by the control unit 10. 3A shows a time chart of the on / off state of the ignition switch of the vehicle, FIG. 3B is a time chart of the control state of the electrohydraulic power steering apparatus 1, and FIG. These are time charts of the rotational speed of the motor 31.

時刻t0においてイグニッションスイッチをオンに切り替えると、電動油圧パワーステアリング装置1は、所定時間が経過するか、トルクセンサ21又は舵角センサ22によって操舵状態が検出されるまで、モータ31を所定のアイドリング回転数で駆動するアイドリング回転制御を開始する。
なお、このアイドリング回転制御は、ポンプ32を駆動することで油の温度を上昇させる等して、実際に運転者による操舵が行われた際にスムーズに操舵補助が行われるようにするための制御であるので、通常、アイドリング回転数は、実際に運転者による操舵が行われて操舵補助を行う場合の回転数よりも低い回転数に設定されている。
When the ignition switch is turned on at time t0, the electrohydraulic power steering apparatus 1 rotates the motor 31 at a predetermined idling rotation until a predetermined time elapses or until the steering state is detected by the torque sensor 21 or the steering angle sensor 22. Start idling rotation control driven by number.
The idling rotation control is a control for smoothly assisting steering when the driver actually performs steering, for example, by raising the temperature of the oil by driving the pump 32. Therefore, normally, the idling rotational speed is set to a rotational speed lower than the rotational speed when steering is actually performed by the driver and steering assistance is performed.

時刻t1においてアイドリング回転が終了した時に運転者による操舵が行われていない場合、制御部10はモータ31の回転を停止する。その後時刻t2において操舵が行われると、制御部10は、モータ31を、操舵力や操舵角及び車速等に応じた回転速度で回転させる。   If steering by the driver is not performed when the idling rotation is completed at time t1, the control unit 10 stops the rotation of the motor 31. Thereafter, when steering is performed at time t2, the control unit 10 rotates the motor 31 at a rotational speed corresponding to the steering force, the steering angle, the vehicle speed, and the like.

その後、時刻t3において操舵が停止すると、制御部10はモータ31の回転を再び停止する。このように、制御部10は、操舵補助の必要があるときだけモータ31を駆動することによって消費電力を節約する。   Thereafter, when the steering stops at time t3, the control unit 10 stops the rotation of the motor 31 again. In this way, the control unit 10 saves power consumption by driving the motor 31 only when steering assistance is necessary.

図4は、図3に示すモータ制御を実現する状態遷移図の一例である。イグニッションスイッチをオンにすることにより、電動油圧パワーステアリング装置1の現在状態は、待機状態ST0からアイドリング回転制御が行われるアイドル回転状態ST1へ遷移する。アイドル回転状態ST1では、モータ31は、動作開始直後の所定のアイドル回転を行う。   FIG. 4 is an example of a state transition diagram for realizing the motor control shown in FIG. By turning on the ignition switch, the current state of the electrohydraulic power steering apparatus 1 is changed from the standby state ST0 to the idle rotation state ST1 in which the idling rotation control is performed. In the idle rotation state ST1, the motor 31 performs a predetermined idle rotation immediately after the operation starts.

アイドル回転が実施される所定時間が経過してアイドル回転が終了する時点で操舵が行われていなければ、現在状態は停止状態ST2へ遷移する。停止状態ST2では、モータ31は停止する。アイドル回転が終了する時点で操舵が行われていれば、現在状態は通常制御状態ST3へ遷移する。通常制御状態ST3では、モータ31は操舵力や操舵角及び車速等に応じた回転速度で回転する。その後、停止状態ST2で操舵が行われれば現在状態は通常制御状態ST3へ遷移する。また、操舵が停止すれば、現在状態は停止状態ST2へ遷移する。   If the steering is not performed at the time when the idle rotation is finished after a predetermined time during which the idle rotation is performed, the current state transitions to the stop state ST2. In the stop state ST2, the motor 31 stops. If steering is performed at the time when idle rotation ends, the current state transitions to the normal control state ST3. In the normal control state ST3, the motor 31 rotates at a rotation speed corresponding to the steering force, the steering angle, the vehicle speed, and the like. Thereafter, if steering is performed in the stop state ST2, the current state transitions to the normal control state ST3. If the steering stops, the current state transitions to the stop state ST2.

アイドル回転状態ST1及び通常制御状態ST3で、位置センサ70の異常、すなわち故障が発生すると、現在状態は、フェールセーフモードST4へ遷移する。フェールセーフモードST4では、制御部10は、延命制御と呼ばれる通常制御とは異なる制御方法でモータ31を回転させる。   If an abnormality, that is, a failure occurs in the position sensor 70 in the idle rotation state ST1 and the normal control state ST3, the current state transitions to the fail safe mode ST4. In the fail safe mode ST4, the control unit 10 rotates the motor 31 by a control method different from the normal control called life extension control.

位置センサ70が故障した場合、図2の駆動素子決定部46は、現在のモータ31の回転子の正確な電気角を取得することができない。したがってこの場合には、駆動素子決定部46は、通常時と異なる制御方法で相電流制御信号を生成する。   When the position sensor 70 breaks down, the drive element determination unit 46 in FIG. 2 cannot acquire the accurate electrical angle of the current rotor of the motor 31. Therefore, in this case, the drive element determination unit 46 generates the phase current control signal by a control method different from that in the normal time.

例えば、位置センサ70がホールセンサを備える場合に、U相ホール素子、V相ホール素子及びW相ホール素子のいずれかの出力が固着する異常が生じた場合を想定する。フェールセーフモードST4において駆動素子決定部46は、異常でないホール素子の出力変化に基づいてモータ31の回転子の電気角を推定し、推定された電気角に応じて相電流制御信号を生成する。   For example, it is assumed that when the position sensor 70 includes a hall sensor, an abnormality occurs in which the output of any one of the U-phase hall element, the V-phase hall element, and the W-phase hall element is fixed. In the fail safe mode ST4, the drive element determination unit 46 estimates the electrical angle of the rotor of the motor 31 based on the output change of the Hall element that is not abnormal, and generates a phase current control signal according to the estimated electrical angle.

フェールセーフモードST4でモータ31の駆動中に操舵が停止すると、現在状態は停止状態ST2へ遷移する。また、フェールセーフモードST4においてイグニッションスイッチがオフに切り換えられると、現在状態は待機状態ST0へ遷移する。   If steering is stopped while the motor 31 is being driven in the fail-safe mode ST4, the current state transitions to the stop state ST2. Further, when the ignition switch is turned off in the fail safe mode ST4, the current state transitions to the standby state ST0.

図5は、図4の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。時刻t1においてアイドリング回転が停止した後に、位置センサ70に異常が発生した場合を想定する。その後、時刻t2において操舵が行われることにより現在状態が通常制御状態ST3へ遷移し、モータの回転が開始する。   FIG. 5 is an explanatory diagram of changes in the rotational speed when controlled by the state transition of FIG. Assume a case where an abnormality occurs in the position sensor 70 after idling rotation is stopped at time t1. Thereafter, the steering is performed at time t2, whereby the current state transitions to the normal control state ST3, and the rotation of the motor is started.

このとき、モータ31の回転が開始してから位置センサ70の異常検出を行うと、フェールセーフモードST4への遷移が遅れる。この結果、通常制御状態ST3への遷移時刻t2からフェールセーフモードST4への遷移時刻t4までの間、モータ31の回転速度が不足する。点線90は本来のモータ回転速度のグラフを示し、実線91は位置センサ70の異常により低下したモータ回転速度のグラフを示す。   At this time, if abnormality of the position sensor 70 is detected after the rotation of the motor 31 is started, the transition to the fail-safe mode ST4 is delayed. As a result, the rotation speed of the motor 31 is insufficient from the transition time t2 to the normal control state ST3 to the transition time t4 to the failsafe mode ST4. A dotted line 90 shows a graph of the original motor rotation speed, and a solid line 91 shows a graph of the motor rotation speed lowered due to the abnormality of the position sensor 70.

このように、操舵補助の必要があるときだけモータ31を駆動する電動油圧パワーステアリング装置1の場合、モータ31の回転が開始してから位置センサ70の異常検出を行うと、モータが停止する都度、操舵補助の遅れが生じる。   As described above, in the case of the electrohydraulic power steering apparatus 1 that drives the motor 31 only when steering assistance is necessary, when the abnormality of the position sensor 70 is detected after the rotation of the motor 31 is started, each time the motor stops. A delay in steering assistance occurs.

この問題を解決するため、図2に示す位置センサ故障検出部48は、モータ31が静止状態にある時に位置センサ70に発生した異常を検出する。   In order to solve this problem, the position sensor failure detection unit 48 shown in FIG. 2 detects an abnormality that has occurred in the position sensor 70 when the motor 31 is in a stationary state.

位置センサ故障検出部48は、停止状態ST2において位置センサ70の出力状態を検出する。以下、位置センサ70の出力状態から測定されるモータ31の回転子の電気角を「電気角A」と表記する。   The position sensor failure detection unit 48 detects the output state of the position sensor 70 in the stop state ST2. Hereinafter, the electrical angle of the rotor of the motor 31 measured from the output state of the position sensor 70 is referred to as “electrical angle A”.

また、位置センサ故障検出部48は、停止状態ST2において、位置センサ70とは異なる他の測定手段によって、モータ31の回転子の電気角を測定する。この測定手段による測定値を「電気角B」と表記する。電気角Bを測定するこの測定手段の一例については後述する。   In addition, the position sensor failure detection unit 48 measures the electrical angle of the rotor of the motor 31 by other measurement means different from the position sensor 70 in the stop state ST2. A value measured by this measuring means is expressed as “electrical angle B”. An example of this measuring means for measuring the electrical angle B will be described later.

なお、位置センサ70及び電気角Bを測定する測定手段は、それぞれ第1測定部及び第2測定部の一例である。また、位置センサ故障検出部48は異常検出部の一例である。また、電気角A及び電気角Bは、それぞれ第1測定角及び第2測定角の一例である。   The position sensor 70 and the measurement means for measuring the electrical angle B are examples of the first measurement unit and the second measurement unit, respectively. The position sensor failure detection unit 48 is an example of an abnormality detection unit. The electrical angle A and the electrical angle B are examples of the first measurement angle and the second measurement angle, respectively.

位置センサ故障検出部48は、電気角Bから位置センサ70の出力状態を推定する。例えば、位置センサ故障検出部48は、位置センサ70の出力状態が、モータ31の回転子が電気角Bにあるときに予定される出力状態と同じであると推定してよい。位置センサ故障検出部48は、電気角Bから推定した出力状態と位置センサ70の実際の出力状態とを比較し、両者が異なる場合に位置センサ70による電気角Aの異常や位置センサ70の異常を検出する。   The position sensor failure detection unit 48 estimates the output state of the position sensor 70 from the electrical angle B. For example, the position sensor failure detection unit 48 may estimate that the output state of the position sensor 70 is the same as the expected output state when the rotor of the motor 31 is at the electrical angle B. The position sensor failure detection unit 48 compares the output state estimated from the electrical angle B with the actual output state of the position sensor 70, and if they are different, the electrical angle A or the position sensor 70 is abnormal due to the position sensor 70. Is detected.

位置センサ故障検出部48は、電気角Aや位置センサ70の異常が検出されたことを示す異常検出信号を、駆動素子決定部46及び回転数演算部47へ出力する。なお、位置センサ故障検出部48は、電気角Aを測定し、電気角Aと電気角Bとを比較し、電気角Aと電気角Bとが異なる場合に、電気角Aや位置センサ70の異常を検出してもよい。   The position sensor failure detection unit 48 outputs an abnormality detection signal indicating that an abnormality of the electrical angle A or the position sensor 70 has been detected to the drive element determination unit 46 and the rotation speed calculation unit 47. The position sensor failure detection unit 48 measures the electrical angle A, compares the electrical angle A and the electrical angle B, and when the electrical angle A and the electrical angle B are different, An abnormality may be detected.

異常検出信号を受信した場合、駆動素子決定部46及び回転数演算部47は、フェールセーフモードST4で動作する。フェールセーフモードST4において駆動素子決定部46及び回転数演算部47は、予め定められた所定の延命制御処理によって、相電流制御信号の生成及び回転数の算出を行う。   When the abnormality detection signal is received, the drive element determination unit 46 and the rotation speed calculation unit 47 operate in the fail safe mode ST4. In the fail-safe mode ST4, the drive element determination unit 46 and the rotation speed calculation unit 47 generate a phase current control signal and calculate the rotation speed by a predetermined life extension control process.

図6は、モータ制御の第1例の状態遷移図である。図4の状態遷移図に、停止状態ST2において位置センサの故障が検出された場合にフェールセーフモードST4へ遷移する辺が加えられている。   FIG. 6 is a state transition diagram of a first example of motor control. In the state transition diagram of FIG. 4, an edge for transitioning to the fail-safe mode ST4 when a position sensor failure is detected in the stop state ST2 is added.

すなわち、停止状態ST2において位置センサ70の故障が検出された場合には、操舵補助の必要が生じたとき、現在状態は、フェールセーフモードST4へ直接遷移する。言い換えれば、停止状態ST2において位置センサ70の故障が検出された場合には、操舵補助の必要が生じたとき、制御部10は、延命制御によるモータ31の駆動を直接開始する。   That is, when a failure of the position sensor 70 is detected in the stop state ST2, the current state directly transitions to the fail-safe mode ST4 when the steering assistance is necessary. In other words, when a failure of the position sensor 70 is detected in the stop state ST2, the control unit 10 directly starts driving the motor 31 by life extension control when the steering assistance is necessary.

図7は、図6の状態遷移により制御された場合の回転速度の変化の説明図である。時刻t2においてアイドリング回転が停止して停止状態ST2へ遷移した後に、位置センサ70に異常が発生した場合を想定する。   FIG. 7 is an explanatory diagram of changes in the rotation speed when controlled by the state transition of FIG. Assume a case where an abnormality occurs in the position sensor 70 after idling rotation stops at time t2 and transitions to the stop state ST2.

位置センサ故障検出部48は、停止状態ST2において位置センサ70の出力状態及び電気角Bを取得し、位置センサ70の異常を検出する。その後、時刻t5において操舵補助の必要が生じたとき、現在状態はフェールセーフモードST4へ直接遷移する。   The position sensor failure detection unit 48 acquires the output state and the electrical angle B of the position sensor 70 in the stop state ST2, and detects an abnormality of the position sensor 70. Thereafter, when steering assistance is required at time t5, the current state directly transitions to the fail safe mode ST4.

この結果、制御部10は、モータ31の回転開始直後から、本来予定される回転速度と同様の回転速度でモータ31を駆動することができる。このため回転開始からモータ31の回転速度が不足しないため、操舵補助の遅れが生じない。   As a result, the control unit 10 can drive the motor 31 at a rotational speed similar to the originally planned rotational speed immediately after the rotation of the motor 31 starts. For this reason, since the rotational speed of the motor 31 is not insufficient from the start of rotation, there is no delay in steering assistance.

このように、本実施例によれば、操舵補助の必要があるときだけモータ31を駆動する電動油圧パワーステアリング装置1の場合に、モータ停止中に位置センサ70の異常が発生しても、操舵補助の遅れを防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, in the case of the electrohydraulic power steering apparatus 1 that drives the motor 31 only when the steering assistance is necessary, even if the position sensor 70 is abnormal while the motor is stopped, the steering is performed. Assistance delay can be prevented.

以下、位置センサ70がホールセンサを備える場合の実施例について説明する。図8は、ホールセンサを備える位置センサ70の説明図である。参照符号34及び35は、それぞれモータ31の回転子と固定子を模式的に示す。参照符号34S及び34Nは、それぞれ回転子34のS極及びN極である。参照符号35U、35V及び35Wは、それぞれ固定子35のU相磁極、V相磁極及びW相磁極を示す。参照符号36U、36V及び36Wは、それぞれ固定子35のU相コイル、V相コイル及びW相コイルを示す。   Hereinafter, an example in which the position sensor 70 includes a hall sensor will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram of a position sensor 70 including a hall sensor. Reference numerals 34 and 35 schematically indicate a rotor and a stator of the motor 31, respectively. Reference numerals 34S and 34N are an S pole and an N pole of the rotor 34, respectively. Reference numerals 35U, 35V, and 35W denote a U-phase magnetic pole, a V-phase magnetic pole, and a W-phase magnetic pole of the stator 35, respectively. Reference numerals 36U, 36V, and 36W denote a U-phase coil, a V-phase coil, and a W-phase coil of the stator 35, respectively.

位置センサ70は、回転子34の磁極の位置を検出するためのU相ホール素子71U、V相ホール素子71V及びW相ホール素子71Wを備える。U相ホール素子71U、V相ホール素子71V及びW相ホール素子71Wを総称して「ホール素子71」と表記することがある。各ホール素子71は、120度の間隔の間隔を隔てた電気角において回転子34の磁極の種類を検出する。例えば、ある実施例ではホール素子71に対応する回転子34のS極34Sに近接すると「H」レベルを出力し、N極34Nに近接すると「L」レベルを出力する。   The position sensor 70 includes a U-phase Hall element 71U, a V-phase Hall element 71V, and a W-phase Hall element 71W for detecting the position of the magnetic pole of the rotor 34. The U-phase Hall element 71U, the V-phase Hall element 71V, and the W-phase Hall element 71W may be collectively referred to as “Hall element 71”. Each Hall element 71 detects the type of magnetic pole of the rotor 34 at an electrical angle that is 120 degrees apart. For example, in one embodiment, an “H” level is output when approaching the S pole 34S of the rotor 34 corresponding to the Hall element 71, and an “L” level is output when approaching the N pole 34N.

ある実施例では、回転子34の正回転の向きが反時計回りであると定め、U相ホール素子71Uに近接する磁極がN極34NからS極34Sに変化する時の回転子の電気角を「0」度と定める。図8は、このように電気角の回転方向及び位相を決定した場合における電気角「0」度の回転子の状態を示す。また、同様の場合のホールセンサの出力と電気角との関係の一例を図9に示す。   In one embodiment, the direction of the forward rotation of the rotor 34 is determined to be counterclockwise, and the electrical angle of the rotor when the magnetic pole close to the U-phase Hall element 71U changes from the N pole 34N to the S pole 34S is determined. It is defined as “0” degree. FIG. 8 shows the state of the rotor having an electrical angle of “0” when the rotational direction and phase of the electrical angle are determined in this way. FIG. 9 shows an example of the relationship between the Hall sensor output and the electrical angle in the same case.

例えばU相ホール素子は、電気角が0〜180度の間に「H」レベルを出力し、電気角が180〜360度の間に「L」レベルを出力する。V相ホール素子は、電気角が120〜300度の間に「H」レベルを出力し、電気角が0〜120度及び300〜360度の間に「L」レベルを出力する。W相ホール素子は、電気角が0〜60度及び240〜360度の間に「H」レベルを出力し、電気角が60〜240度の間に「L」レベルを出力する。   For example, the U-phase Hall element outputs an “H” level when the electrical angle is 0 to 180 degrees, and outputs an “L” level when the electrical angle is 180 to 360 degrees. The V-phase Hall element outputs an “H” level when the electrical angle is 120 to 300 degrees, and outputs an “L” level when the electrical angles are 0 to 120 degrees and 300 to 360 degrees. The W-phase Hall element outputs an “H” level when the electrical angle is 0 to 60 degrees and 240 to 360 degrees, and outputs an “L” level when the electrical angle is 60 to 240 degrees.

この例の場合、位置センサ故障検出部48は、U相ホール素子、V相ホール素子及びW相ホール素子の出力がそれぞれ「H」レベル、「L」レベル及び「H」レベルである場合、電気角が0〜60度であると判定する。また、位置センサ故障検出部48は、U相ホール素子、V相ホール素子及びW相ホール素子の出力がそれぞれ「H」レベル、「L」レベル及び「L」レベルである場合、電気角が60〜120度であると判定する。また、位置センサ故障検出部48は、U相ホール素子、V相ホール素子及びW相ホール素子の出力がそれぞれ「H」レベル、「H」レベル及び「L」レベルである場合、電気角が120〜180度であると判定する。   In the case of this example, the position sensor failure detection unit 48 outputs the electrical signal when the outputs of the U-phase Hall element, V-phase Hall element, and W-phase Hall element are “H” level, “L” level, and “H” level, respectively. It is determined that the angle is 0 to 60 degrees. The position sensor failure detection unit 48 has an electrical angle of 60 when the outputs of the U-phase Hall element, the V-phase Hall element, and the W-phase Hall element are “H” level, “L” level, and “L” level, respectively. It is determined to be ˜120 degrees. Further, the position sensor failure detection unit 48 has an electrical angle of 120 when the outputs of the U-phase Hall element, the V-phase Hall element, and the W-phase Hall element are “H” level, “H” level, and “L” level, respectively. It is determined that the angle is ˜180 degrees.

同様に、位置センサ故障検出部48は、U相ホール素子、V相ホール素子及びW相ホール素子の出力がそれぞれ「L」レベル、「H」レベル及び「L」レベルである場合、電気角が180〜240度であると判定する。また、位置センサ故障検出部48は、U相ホール素子、V相ホール素子及びW相ホール素子の出力がそれぞれ「L」レベル、「H」レベル及び「H」レベルである場合、電気角が240〜300度であると判定する。また、位置センサ故障検出部48は、U相ホール素子、V相ホール素子及びW相ホール素子の出力がそれぞれ「L」レベル、「L」レベル及び「H」レベルである場合、電気角が300〜360度であると判定する。   Similarly, the position sensor failure detection unit 48 has an electrical angle when the outputs of the U-phase Hall element, the V-phase Hall element, and the W-phase Hall element are “L” level, “H” level, and “L” level, respectively. It is determined that the angle is 180 to 240 degrees. The position sensor failure detection unit 48 has an electrical angle of 240 when the outputs of the U-phase Hall element, the V-phase Hall element, and the W-phase Hall element are “L” level, “H” level, and “H” level, respectively. It is determined to be ˜300 degrees. The position sensor failure detection unit 48 has an electrical angle of 300 when the outputs of the U-phase Hall element, the V-phase Hall element, and the W-phase Hall element are “L” level, “L” level, and “H” level, respectively. It is determined to be ~ 360 degrees.

図8を参照する。ホール素子71が回転子の磁極を検出する角度位置は、固定子35の各磁極35U、35V及び35Wの方向とは異なっていてよい。ホール素子71が回転子の磁極を検出する角度位置を、ホール素子の「取付角度」と表記することがある。図8において参照符号38はU相ホール素子71Uの取付角度を示す。   Please refer to FIG. The angular position at which the Hall element 71 detects the magnetic poles of the rotor may be different from the directions of the magnetic poles 35U, 35V and 35W of the stator 35. An angular position at which the Hall element 71 detects the magnetic pole of the rotor may be referred to as a “mounting angle” of the Hall element. In FIG. 8, reference numeral 38 indicates the mounting angle of the U-phase Hall element 71U.

図8の例では、U相ホール素子71U、V相ホール素子71V及びW相ホール素子71Wの取付角度は、U相磁極35U、V相磁極35V及びW相磁極35Wの方向よりもずれ角Ah分だけ進んでいる。例えば、デルタ結線のモータの場合ずれ角Ahは30度であってよく、Y結線のモータの場合ずれ角Ahは0度であってよい。ずれ角Ahは他の角度でもよい。   In the example of FIG. 8, the mounting angle of the U-phase Hall element 71U, the V-phase Hall element 71V, and the W-phase Hall element 71W is a deviation angle Ah from the direction of the U-phase magnetic pole 35U, the V-phase magnetic pole 35V, and the W-phase magnetic pole 35W. Just advanced. For example, in the case of a delta connection motor, the deviation angle Ah may be 30 degrees, and in the case of a Y connection motor, the deviation angle Ah may be 0 degrees. The shift angle Ah may be another angle.

位置センサ故障検出部48は、ホール素子71の出力状態と、その他の測定手段により測定された電気角Bから推定されるホール素子71の出力状態とが異なる場合に、位置センサ70の異常を検出する。   The position sensor failure detection unit 48 detects an abnormality of the position sensor 70 when the output state of the Hall element 71 is different from the output state of the Hall element 71 estimated from the electrical angle B measured by other measuring means. To do.

ホール素子71の出力状態と電気角Bから推定される出力状態とが異なる場合、位置センサ故障検出部48は、電気角Bから推定される出力状態の方が正しいと仮定して、U相ホール素子71U、V相ホール素子71V及びW相ホール素子71Vの中から誤った信号を出力している素子を選択する。位置センサ故障検出部48は、選択した素子を故障素子として特定する故障素子特定信号を生成する。   When the output state of the Hall element 71 and the output state estimated from the electrical angle B are different, the position sensor failure detection unit 48 assumes that the output state estimated from the electrical angle B is correct, and the U-phase Hall An element that outputs an erroneous signal is selected from the element 71U, the V-phase hall element 71V, and the W-phase hall element 71V. The position sensor failure detection unit 48 generates a failure element specifying signal that specifies the selected element as a failure element.

位置センサ故障検出部48は、位置センサ70の異常が検出されたことを示す異常検出信号とともに、故障素子特定信号を回転数演算部47及び駆動素子決定部46へ出力する。異常検出信号の受信によって、回転数演算部47及び駆動素子決定部46はフェールセーフモードST4で動作する。   The position sensor failure detection unit 48 outputs a failure element specifying signal to the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 together with an abnormality detection signal indicating that an abnormality of the position sensor 70 has been detected. By receiving the abnormality detection signal, the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 operate in the fail safe mode ST4.

フェールセーフモードST4において回転数演算部47は、例えば、故障素子以外の素子の出力信号を用いてモータ31の回転数を算出する。また、駆動素子決定部46は、例えば故障素子以外の素子の出力信号を用いて判定したモータ31の回転周期と、故障素子以外の素子の出力信号に従って、モータ31の回転子の電気角を推定する。推定した電気角に応じて、相電流制御信号を生成する。   In the fail safe mode ST4, the rotation speed calculation unit 47 calculates the rotation speed of the motor 31 using, for example, an output signal of an element other than the failed element. In addition, the drive element determination unit 46 estimates the electrical angle of the rotor of the motor 31 according to, for example, the rotation period of the motor 31 determined using the output signal of the element other than the failed element and the output signal of the element other than the failed element. To do. A phase current control signal is generated according to the estimated electrical angle.

続いて、位置センサ70としてホールセンサが使用される場合の故障検出方法の例を説明する。図10は、故障検出方法の処理の第1例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションAA〜ANの各オペレーションはステップであってもよい。   Next, an example of a failure detection method when a hall sensor is used as the position sensor 70 will be described. FIG. 10 is an explanatory diagram of a first example of processing of the failure detection method. In other embodiments, the following operations AA to AN may be steps.

オペレーションAAにおいて位置センサ故障検出部48は、変数iに値「0」を代入する。オペレーションABにおいて位置センサ故障検出部48は、変数iが所定数Nより小さいか否かを判定する。変数iが所定数Nよりも小さい場合(オペレーションAB:Y)には、オペレーションACへ処理が移行する。変数iが所定数Nよりも小さくない場合(オペレーションAB:N)には、オペレーションALへ処理が移行する。   In operation AA, the position sensor failure detection unit 48 substitutes a value “0” for the variable i. In operation AB, the position sensor failure detection unit 48 determines whether or not the variable i is smaller than a predetermined number N. When the variable i is smaller than the predetermined number N (operation AB: Y), the processing proceeds to operation AC. If the variable i is not smaller than the predetermined number N (operation AB: N), the process proceeds to operation AL.

オペレーションACにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサ70の出力状態を測定する。測定されたホールセンサ70の出力状態を「出力状態A」と表記する。オペレーションADにおいて、ホールセンサ70の出力状態から電気角Aが求められる。電気角Aの決定は位置センサ70において実行してもよく、ホールセンサ70の測定結果を利用する駆動素子決定部46は回転数演算部47にて行ってもよい。位置センサ故障検出部48が電気角Aを求めてもよい。   In operation AC, the position sensor failure detection unit 48 measures the output state of the hall sensor 70. The measured output state of the hall sensor 70 is referred to as “output state A”. In operation AD, the electrical angle A is obtained from the output state of the hall sensor 70. The determination of the electrical angle A may be performed by the position sensor 70, and the drive element determination unit 46 that uses the measurement result of the Hall sensor 70 may be performed by the rotation speed calculation unit 47. The position sensor failure detection unit 48 may obtain the electrical angle A.

なお、オペレーションAC及びADは通常制御状態ST3にあるときに行われる処理であってよい。駆動素子決定部46は、オペレーションADで決定された電気角Aに応じて相電流制御信号を生成してよい。また、回転数演算部47は、オペレーションADで決定された電気角Aの変化に応じてモータ31の回転数を算出してよい。また、異常検出処理としては、オペレーションADにおける電気角Aの決定を省いてもよい。   Note that the operations AC and AD may be processing performed when in the normal control state ST3. The drive element determination unit 46 may generate a phase current control signal according to the electrical angle A determined by the operation AD. Further, the rotational speed calculation unit 47 may calculate the rotational speed of the motor 31 in accordance with the change in the electrical angle A determined by the operation AD. Further, as the abnormality detection process, determination of the electrical angle A in the operation AD may be omitted.

オペレーションAEにおいて、ホールセンサ70以外の他の測定手段は、モータ31が静止したそのままの状態で電気角Bを測定する。オペレーションAFにおいて位置センサ故障検出部48は、電気角Bに基づいてホールセンサ70から出力することが予定される出力状態を推定する。電気角Bに基づいて推定された出力状態を「出力状態B」と表記する。   In operation AE, the measurement means other than the hall sensor 70 measures the electrical angle B while the motor 31 is stationary. In operation AF, the position sensor failure detection unit 48 estimates an output state that is expected to be output from the hall sensor 70 based on the electrical angle B. The output state estimated based on the electrical angle B is referred to as “output state B”.

オペレーションAGにおいて位置センサ故障検出部48は、出力状態Aと出力状態Bを比較する。出力状態Aと出力状態Bが等しい場合(オペレーションAG:Y)には、オペレーションAHへ処理が移行する。出力状態Aと出力状態Bが異なる場合(オペレーションAG:N)には、オペレーションAIへ処理が移行する。なお、オペレーションAGにおいて位置センサ故障検出部48は、電気角Aと電気角Bとを比較してもよい。そして電気角Aと電気角Bが等しい場合(オペレーションAG:Y)には、オペレーションAHへ処理が移行してもよい。電気角Aと電気角Bが異なる場合(オペレーションAG:N)には、オペレーションAIへ処理が移行してもよい。   In operation AG, the position sensor failure detection unit 48 compares the output state A and the output state B. When the output state A and the output state B are equal (operation AG: Y), the process proceeds to operation AH. When the output state A and the output state B are different (operation AG: N), the process proceeds to operation AI. In operation AG, the position sensor failure detection unit 48 may compare the electrical angle A with the electrical angle B. If the electrical angle A is equal to the electrical angle B (operation AG: Y), the processing may shift to operation AH. When the electrical angle A and the electrical angle B are different (operation AG: N), the processing may shift to operation AI.

オペレーションAHにおいて位置センサ故障検出部48は、第i番目の状態変数status[i]に値「正常」を代入するその後、オペレーションAJに処理が移行する。   In operation AH, the position sensor failure detection unit 48 assigns the value “normal” to the i-th state variable status [i], and then the process proceeds to operation AJ.

オペレーションAIにおいて位置センサ故障検出部48は、第i番目の状態変数status[i]に値「異常」を代入する。その後、オペレーションAJに処理が移行する。   In operation AI, the position sensor failure detection unit 48 substitutes the value “abnormal” for the i-th state variable status [i]. Thereafter, the process proceeds to operation AJ.

オペレーションAJにおいて位置センサ故障検出部48は、変数iの値を1つ増加させる。オペレーションAKにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサの出力状態に変化が生じる所定の回転角度分だけモータを回転させることにより、モータの回転位置を、次にホールセンサ70の検出信号を取得する電気角へ位置付けて静止させる。   In operation AJ, the position sensor failure detection unit 48 increases the value of the variable i by one. In operation AK, the position sensor failure detection unit 48 rotates the motor by a predetermined rotation angle that causes a change in the output state of the Hall sensor, thereby acquiring the rotation position of the motor and then the detection signal of the Hall sensor 70. Position it at an electrical angle and let it stand still.

なお、電動油圧パワーステアリング装置1では、上述のようにラック5がモータ31の動力で直接駆動されるものではなく、運転者が操舵を行った場合にステアリングホイールに加える駆動力を、モータで駆動される油圧ポンプにより生じる動力で補助する。このため、運転者が操舵操作を行わない限り、オペレーションAKにおいてモータを駆動しても、運転者の意思に関係なく操舵が行われることはない。   In the electro-hydraulic power steering apparatus 1, the rack 5 is not directly driven by the power of the motor 31 as described above, and the driving force applied to the steering wheel when the driver steers is driven by the motor. Assist with the power generated by the hydraulic pump. For this reason, unless the driver performs a steering operation, even if the motor is driven in operation AK, steering is not performed regardless of the driver's intention.

オペレーションAKにおいて位置センサ故障検出部48は、次にホールセンサ70の検出信号を取得する電気角へモータ31の回転位置を位置付けるための指示信号を、駆動素子決定部46に出力する。   In operation AK, the position sensor failure detection unit 48 outputs an instruction signal for positioning the rotational position of the motor 31 to the electrical angle for obtaining the detection signal of the hall sensor 70 to the drive element determination unit 46.

この指示信号を生成するため、位置センサ故障検出部48は、例えば、U相ホール素子71U、V相ホール素子71V及びW相ホール素子71Wの出力値の組み合わせが互いに異なる電気角の組み合わせと順序を予め定めておく。   In order to generate this instruction signal, for example, the position sensor failure detection unit 48 determines the combination and order of electrical angles in which the combinations of output values of the U-phase Hall element 71U, the V-phase Hall element 71V, and the W-phase Hall element 71W are different from each other. It is determined in advance.

例えば、1〜60度の電気角をA1、61〜120度の電気角をA2、121〜120度の電気角をA3、181〜240度の電気角をA4、241〜300度の電気角をA5、301〜360度の電気角をA6と表記する。位置センサ故障検出部48には、予め定めた電気角A1〜A6を含む電気角の組み合わせを記憶する。各電気角A1〜A6における各ホール素子71の出力値の組み合わせ(U,V,W)は、それぞれ(H,L,H)、(H,L,L)、(H,H,L)、(L,H,L)、(L,H,H)及び(L,L,H)となり、互いに異なる。   For example, an electrical angle of 1 to 60 degrees is A1, an electrical angle of 61 to 120 degrees is A2, an electrical angle of 121 to 120 degrees is A3, an electrical angle of 181 to 240 degrees is A4, and an electrical angle is 241 to 300 degrees. An electrical angle of A5, 301 to 360 degrees is denoted as A6. The position sensor failure detection unit 48 stores a combination of electrical angles including predetermined electrical angles A1 to A6. The combinations (U, V, W) of the output values of the hall elements 71 at the electrical angles A1 to A6 are (H, L, H), (H, L, L), (H, H, L), respectively. (L, H, L), (L, H, H) and (L, L, H), which are different from each other.

また位置センサ故障検出部48には、予め定めた電気角A1〜A6間の順序を記憶しておく。位置センサ故障検出部48は、この順序において、オペレーションACで測定した電気角Aの次に指定された電気角を、次にホールセンサ70の検出信号を取得する電気角として決定する。   The position sensor failure detection unit 48 stores a predetermined order between the electrical angles A1 to A6. In this order, the position sensor failure detection unit 48 determines the electrical angle specified next to the electrical angle A measured in operation AC as the electrical angle from which the detection signal of the hall sensor 70 is acquired next.

オペレーションAKの後、処理はオペレーションABへ戻る。   After operation AK, the process returns to operation AB.

オペレーションALにおいて位置センサ故障検出部48は、状態変数status[i](iは0〜(N−1)の自然数)のいずれかの値が「異常」であるか否かを判定する。状態変数status[i]のいずれの値も「異常」でない場合(オペレーションAL:N)、オペレーションAMへ処理は移行する。状態変数status[i]のいずれかの値が「異常」である場合(オペレーションAL:Y)、オペレーションANへ処理は移行する。   In operation AL, the position sensor failure detection unit 48 determines whether any value of the state variable status [i] (i is a natural number of 0 to (N−1)) is “abnormal”. If none of the values of the state variable status [i] is “abnormal” (operation AL: N), the processing shifts to the operation AM. When any value of the state variable status [i] is “abnormal” (operation AL: Y), the processing shifts to the operation AN.

オペレーションAMにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサ70の出力信号により測定される電気角Aが異常でないと判定する。その結果、回転数演算部47及び駆動素子決定部46は、操舵補助を行う際に通常制御状態ST3で動作する。その後処理は終了する。   In operation AM, the position sensor failure detection unit 48 determines that the electrical angle A measured by the output signal of the hall sensor 70 is not abnormal. As a result, the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 operate in the normal control state ST3 when performing steering assistance. Thereafter, the process ends.

オペレーションANにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサ70の出力信号により測定される電気角Aが異常であると判定する。その結果、回転数演算部47及び駆動素子決定部46は、操舵補助を行う際にフェールセーフモードST4で動作する。その後処理は終了する。   In operation AN, the position sensor failure detection unit 48 determines that the electrical angle A measured by the output signal of the hall sensor 70 is abnormal. As a result, the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 operate in the fail safe mode ST4 when performing steering assist. Thereafter, the process ends.

本実施例によれば、位置センサ故障検出部48は、所定数N個の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ70の出力により測定される電気角の異常を検出する。1つの電気角の検出結果では、ホールセンサ70に生じる全ての故障内容を検出することはできないため、所定数Nを1よりも大きな数に指定することによって、検出できる故障内容を増やすことが可能となる。   According to the present embodiment, the position sensor failure detection unit 48 detects an abnormality of the electrical angle measured by the output of the Hall sensor 70 based on the detection results of the sensors at a predetermined number N of electrical angles. Since the detection result of one electrical angle cannot detect all the failure details that occur in the Hall sensor 70, it is possible to increase the number of failure details that can be detected by designating the predetermined number N to be larger than 1. It becomes.

以下、表1に各電気角において検出可能な故障内容を示す。   Table 1 below shows the details of failure that can be detected at each electrical angle.

Figure 2012182929
Figure 2012182929

例えば、1度〜60度の電気角の範囲では、U相ホール素子71U及びW相ホール素子71WがLレベル側に固着する故障を検出できるが、Hレベル側に固着する故障を検出できない。また、V相ホール素子71VがHレベル側に固着する故障を検出できるが、Lレベル側に固着する故障を検出できない。   For example, in the electric angle range of 1 to 60 degrees, the failure in which the U-phase Hall element 71U and the W-phase Hall element 71W are fixed to the L level side can be detected, but the failure to be fixed to the H level side cannot be detected. Further, although the failure that the V-phase Hall element 71V is fixed to the H level side can be detected, the failure that is fixed to the L level side cannot be detected.

同様に、61度〜120度の電気角の範囲では、U相ホール素子71UがLレベル側に固着する故障を検出できるが、Hレベル側に固着する故障を検出できない。また、V相ホール素子71V及びW相ホール素子71WがHレベル側に固着する故障を検出できるが、Lレベル側に固着する故障を検出できない。   Similarly, in the electrical angle range of 61 degrees to 120 degrees, a failure in which the U-phase Hall element 71U is fixed to the L level side can be detected, but a failure to be fixed in the H level side cannot be detected. Further, it is possible to detect a failure in which the V-phase Hall element 71V and the W-phase Hall element 71W are fixed to the H level side, but it is not possible to detect a failure to be fixed to the L level side.

表1より、4個以上の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ70の異常を検出すれば、ホールセンサ70に生じうる全ての故障内容を検出することが可能である。したがって、上記の所定数Nは「3」より大きいことが好適である。   From Table 1, it is possible to detect all the failure contents that can occur in the Hall sensor 70 by detecting the abnormality of the Hall sensor 70 based on the detection results of the sensors at four or more electrical angles. Therefore, the predetermined number N is preferably larger than “3”.

次に、他の検出方法の処理の例を示す。図11は、故障検出方法の処理の第2例の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションAA〜AG及びAP〜ATの各オペレーションはステップであってもよい。   Next, an example of processing of another detection method is shown. FIG. 11 is an explanatory diagram of a second example of the process of the failure detection method. In other embodiments, the following operations AA to AG and AP to AT may be steps.

オペレーションAA及びオペレーションAFの各処理は、図10を参照して説明した各々の処理と同様である。オペレーションAGにおいて位置センサ故障検出部48は、出力状態Aと出力状態Bを比較する。出力状態Aと出力状態Bが等しい場合(オペレーションAG:Y)には、オペレーションAQへ処理が移行する。出力状態Aと出力状態Bが異なる場合(オペレーションAG:N)には、オペレーションAOへ処理が移行する。なお、上述と同様にオペレーションAGにおいて位置センサ故障検出部48は、出力状態Aと出力状態Bの比較に代えて電気角Aと電気角Bとを比較してもよい。   Each process of operation AA and operation AF is the same as each process demonstrated with reference to FIG. In operation AG, the position sensor failure detection unit 48 compares the output state A and the output state B. When the output state A is equal to the output state B (operation AG: Y), the process proceeds to operation AQ. When the output state A and the output state B are different (operation AG: N), the process proceeds to operation AO. Similarly to the above, in operation AG, the position sensor failure detection unit 48 may compare the electrical angle A and the electrical angle B instead of comparing the output state A and the output state B.

オペレーションAOにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサ70の出力信号により測定される電気角Aが異常であると判定する。オペレーションAPにおいて回転数演算部47及び駆動素子決定部46は、操舵補助を行う際にフェールセーフモードST4で動作する。その後処理は終了する。   In operation AO, the position sensor failure detection unit 48 determines that the electrical angle A measured by the output signal of the hall sensor 70 is abnormal. In operation AP, the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 operate in the fail safe mode ST4 when performing steering assist. Thereafter, the process ends.

オペレーションAGにおいて出力状態Aと出力状態Bが等しいと判断された状態(オペレーションAG:Y)は、位置センサ故障検出部48が、電気角Aが異常であるか否か判定できない未定状態である。オペレーションAQにおいて位置センサ故障検出部48は、変数iの値を1つ増加させる。オペレーションARにおいて位置センサ故障検出部48は、モータの回転位置を、次にホールセンサ70の検出信号を取得する電気角へ位置付けて静止させる。オペレーションARの後、処理はオペレーションABへ戻る。   The state in which the output state A and the output state B are determined to be equal in operation AG (operation AG: Y) is an undetermined state in which the position sensor failure detection unit 48 cannot determine whether or not the electrical angle A is abnormal. In operation AQ, the position sensor failure detection unit 48 increases the value of the variable i by one. In operation AR, the position sensor failure detection unit 48 positions the rotation position of the motor to the electrical angle at which the detection signal of the hall sensor 70 is next acquired, and stops it. After operation AR, the process returns to operation AB.

続いて、オペレーションAS以降の処理を説明する。位置センサ故障検出部48は、N個の電気角における異常検出処理において電気角Aの異常が検出されなかったため、オペレーションASにおいて位置センサ故障検出部48は電気角Aが正常であると判定する。オペレーションATにおいて回転数演算部47及び駆動素子決定部46は、操舵補助を行う際に通常制御状態ST3で動作する。その後処理は終了する。   Next, processing after operation AS will be described. The position sensor failure detection unit 48 determines that the electrical angle A is normal in operation AS because the abnormality of the electrical angle A is not detected in the abnormality detection process for N electrical angles. In operation AT, the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 operate in the normal control state ST3 when performing steering assist. Thereafter, the process ends.

本実施例によれば、オペレーションAOにおいて異常が検出され次第、異常検出処理を終了するので、異常検出処理の処理量を低減し、消費電力を低減することができる。   According to the present embodiment, the abnormality detection process is terminated as soon as an abnormality is detected in operation AO. Therefore, the processing amount of the abnormality detection process can be reduced, and the power consumption can be reduced.

次に、電気角Bを測定する測定手段の例について説明する。本例では、相コイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きとの関係によって相コイルに流れる電流の流れ易さが異なることを利用して、回転子の電気角を検出する。   Next, an example of measuring means for measuring the electrical angle B will be described. In this example, the electrical angle of the rotor is detected by utilizing the fact that the current flowing through the phase coil differs depending on the relationship between the direction of the magnetic field generated by the phase coil and the direction of the magnetic pole of the rotor.

すなわち、固定子磁極のコイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きとがより近い場合には、両者の発生磁場の合成が大きくなるため固定子のコアが磁気飽和しやすくなる。このため相コイルのインダクタンスがより小さくなって電流が流れやすくなるため、励磁開始時に流れる相電流、すなわち駆動電流の電流変化がより大きくなる。   That is, when the direction of the magnetic field generated by the coil of the stator magnetic pole is closer to the direction of the rotor magnetic pole, the combination of the magnetic fields generated by both becomes larger, so the stator core is more likely to be magnetically saturated. For this reason, since the inductance of the phase coil becomes smaller and the current easily flows, the current change of the phase current flowing at the start of excitation, that is, the drive current becomes larger.

位置センサ故障検出部48は、モータ31の相コイルが、複数の異なる電気角の方向の磁束を順次発生するように、駆動素子決定部46にスイッチング素子Q1〜Q6を駆動させる指示信号を出力する。   The position sensor failure detection unit 48 outputs an instruction signal that causes the drive element determination unit 46 to drive the switching elements Q1 to Q6 so that the phase coils of the motor 31 sequentially generate magnetic fluxes in the directions of different electrical angles. .

以下の表2に、6つの異なる電気角の方向の磁束を発生させるためのスイッチング素子Q1〜Q6の駆動パターンの例を示す。   Table 2 below shows examples of driving patterns of the switching elements Q1 to Q6 for generating magnetic fluxes in the directions of six different electrical angles.

Figure 2012182929
Figure 2012182929

駆動パターン1では、U相ハイサイド素子Q1、V相ハイサイド素子Q2及びW相ローサイド素子Q6をオフ状態にし、U相ローサイド素子Q4、V相ローサイド素子Q5及びW相ハイサイド素子Q3をオン状態にする。   In drive pattern 1, U-phase high-side element Q1, V-phase high-side element Q2, and W-phase low-side element Q6 are turned off, and U-phase low-side element Q4, V-phase low-side element Q5, and W-phase high-side element Q3 are turned on. To.

駆動パターン2では、U相ハイサイド素子Q1、V相ハイサイド素子Q2及びW相ローサイド素子Q6をオン状態にし、U相ローサイド素子Q4、V相ローサイド素子Q5及びW相ハイサイド素子Q3をオフ状態にする。   In drive pattern 2, U-phase high-side element Q1, V-phase high-side element Q2, and W-phase low-side element Q6 are turned on, and U-phase low-side element Q4, V-phase low-side element Q5, and W-phase high-side element Q3 are turned off. To.

駆動パターン3では、U相ハイサイド素子Q1、V相ローサイド素子Q5及びW相ハイサイド素子Q3をオン状態にし、U相ローサイド素子Q4、V相ハイサイド素子Q2及びW相ローサイド素子Q6をオフ状態にする。   In drive pattern 3, U-phase high-side element Q1, V-phase low-side element Q5, and W-phase high-side element Q3 are turned on, and U-phase low-side element Q4, V-phase high-side element Q2, and W-phase low-side element Q6 are turned off. To.

駆動パターン4では、U相ハイサイド素子Q1、V相ローサイド素子Q5及びW相ハイローサイド素子Q3をオフ状態にし、U相ローサイド素子Q4、V相ハイサイド素子Q2及びW相ローサイド素子Q6をオン状態にする。   In drive pattern 4, U-phase high-side element Q1, V-phase low-side element Q5, and W-phase high-low side element Q3 are turned off, and U-phase low-side element Q4, V-phase high-side element Q2, and W-phase low-side element Q6 are turned on. To.

また例えば、駆動パターン5では、U相ハイサイド素子Q1、V相ローサイド素子Q5及びW相ローサイド素子Q6をオン状態にし、U相ローサイド素子Q4、V相ハイサイド素子Q2及びW相ハイサイド素子Q3をオフ状態にする。   For example, in drive pattern 5, U-phase high-side element Q1, V-phase low-side element Q5, and W-phase low-side element Q6 are turned on, and U-phase low-side element Q4, V-phase high-side element Q2, and W-phase high-side element Q3 are turned on. Is turned off.

また例えば、駆動パターン6では、U相ハイサイド素子Q1、V相ローサイド素子Q5及びW相ローサイド素子Q6をオフ状態にし、U相ローサイド素子Q4、V相ハイサイド素子Q2及びW相ハイサイド素子Q3をオン状態にする。   Further, for example, in the drive pattern 6, the U-phase high-side element Q1, the V-phase low-side element Q5, and the W-phase low-side element Q6 are turned off, and the U-phase low-side element Q4, the V-phase high-side element Q2, and the W-phase high-side element Q3 Turn on the.

次に、スイッチング素子Q1〜Q6の駆動パターンにおいてモータ31の固定子に発生する磁束について説明する。以下の説明では、モータ31の構成を説明する説明図として図8を参照する。また、以下の説明は、モータ31は固定子コイル36U、36V及び36Wがデルタ結線によって接続されている例について説明する。しかしモータ31は、Y結線のモータであってもよい。   Next, the magnetic flux generated in the stator of the motor 31 in the drive pattern of the switching elements Q1 to Q6 will be described. In the following description, FIG. 8 is referred to as an explanatory diagram illustrating the configuration of the motor 31. Moreover, the following description demonstrates the example in which the motor 31 has the stator coils 36U, 36V, and 36W connected by the delta connection. However, the motor 31 may be a Y-connected motor.

図12は、デルタ結線によって接続されている固定子コイル36U、36V及び36Wに流れる電流の説明図である。参照符号37Uは、U相ハイサイド素子Q1及びU相ローサイド素子Q4の接続点が接続されるモータ31のU端子である。同様に参照符号37Vは、V相ハイサイド素子Q2及びV相ローサイド素子Q5の接続点が接続されるV端子である。参照符号37Wは、W相ハイサイド素子Q3及びW相ローサイド素子Q6の接続点が接続されるV端子である。   FIG. 12 is an explanatory diagram of currents flowing through the stator coils 36U, 36V and 36W connected by the delta connection. Reference numeral 37U is a U terminal of the motor 31 to which a connection point between the U-phase high-side element Q1 and the U-phase low-side element Q4 is connected. Similarly, reference numeral 37V is a V terminal to which a connection point between the V-phase high-side element Q2 and the V-phase low-side element Q5 is connected. Reference numeral 37W is a V terminal to which a connection point of the W-phase high-side element Q3 and the W-phase low-side element Q6 is connected.

U相ハイサイド素子Q1、V相ハイサイド素子Q2及びW相ハイサイド素子Q3がオン状態になると、それぞれU端子37U、V端子37V及びW端子37Wへ相電流が流れ込む。一方で、U相ローサイド素子Q4、V相ローサイド素子Q5及びW相ローサイド素子Q6がオン状態になると、それぞれU端子37U、V端子37V及びW端子37Wから相電流が流れ出す。図12は、W相ハイサイド素子Q3がオン状態であり、U相ローサイド端子Q4及びV相ローサイド端子Q5がオン状態である場合の相電流を示す。W相コイル36Wの相電流はW相端子37WからU相端子37Uへ流れる。V相コイル36Vの相電流はW相端子37WからV相端子37Vへ流れる。   When U-phase high-side element Q1, V-phase high-side element Q2 and W-phase high-side element Q3 are turned on, phase currents flow into U terminal 37U, V terminal 37V and W terminal 37W, respectively. On the other hand, when the U-phase low-side element Q4, the V-phase low-side element Q5, and the W-phase low-side element Q6 are turned on, phase currents flow from the U terminal 37U, the V terminal 37V, and the W terminal 37W, respectively. FIG. 12 shows the phase current when the W-phase high-side element Q3 is in the on state and the U-phase low-side terminal Q4 and the V-phase low-side terminal Q5 are in the on-state. The phase current of W-phase coil 36W flows from W-phase terminal 37W to U-phase terminal 37U. The phase current of the V-phase coil 36V flows from the W-phase terminal 37W to the V-phase terminal 37V.

図13の(A)〜図13の(F)は、表2の駆動パターン1〜6における各コイル電流の向きと、U相磁極35U、V相磁極35V及びW相磁極35Wの極性との関係の一例を示す説明図である。各コイル電流の向きと各磁極の極性との間の関係は、モータ31の構成によって異なっていてよい。図示の通り、U相コイル36Uは、U端子37UからV端子37Vに相電流が流れるときにU相磁極35UがN極になり、V端子37VからU端子37Uに相電流が流れるときにU相磁極35UがS極になるように巻かれている。V相コイル36Vは、V端子37VからW端子37Wに相電流が流れるときにV相磁極35VがN極になり、W端子37WからV端子37Vに相電流が流れるときにV相磁極35VがS極になるように巻かれている。W相コイル36Wは、W端子37WからU端子37Uに相電流が流れるときにW相磁極35WがN極になり、U端子37UからW端子37Wに相電流が流れるときにW相磁極35WがS極になるように巻かれている。   13A to 13F show the relationship between the direction of each coil current in the driving patterns 1 to 6 in Table 2 and the polarities of the U-phase magnetic pole 35U, the V-phase magnetic pole 35V, and the W-phase magnetic pole 35W. It is explanatory drawing which shows an example. The relationship between the direction of each coil current and the polarity of each magnetic pole may vary depending on the configuration of the motor 31. As shown in the figure, the U-phase coil 36U has a U-phase magnetic pole 35U that is N-pole when a phase current flows from the U terminal 37U to the V-terminal 37V, and a U-phase when the phase current flows from the V-terminal 37V to the U-terminal 37U. The magnetic pole 35U is wound so as to be an S pole. In the V-phase coil 36V, when the phase current flows from the V terminal 37V to the W terminal 37W, the V-phase magnetic pole 35V becomes the N pole, and when the phase current flows from the W terminal 37W to the V terminal 37V, the V-phase magnetic pole 35V becomes S. It is wound to become a pole. In the W-phase coil 36W, the W-phase magnetic pole 35W becomes the N pole when the phase current flows from the W terminal 37W to the U terminal 37U, and the W-phase magnetic pole 35W becomes S when the phase current flows from the U terminal 37U to the W terminal 37W. It is wound to become a pole.

この結果、図13の(A)に示すように、駆動パターン1の場合にはW相磁極35WがN極となりV相磁極36VがS極となる。図13の(B)に示すように、駆動パターン2の場合にはV相磁極35VがN極となりW相磁極36WがS極となる。図13の(C)に示すように、駆動パターン3の場合にはU相磁極35UがN極となりV相磁極36VがS極となる。   As a result, as shown in FIG. 13A, in the case of the drive pattern 1, the W-phase magnetic pole 35W becomes the N pole and the V-phase magnetic pole 36V becomes the S pole. As shown in FIG. 13B, in the case of the drive pattern 2, the V-phase magnetic pole 35V is an N pole and the W-phase magnetic pole 36W is an S pole. As shown in FIG. 13C, in the case of the drive pattern 3, the U-phase magnetic pole 35U is an N pole and the V-phase magnetic pole 36V is an S pole.

図13の(D)に示すように、駆動パターン4の場合にはV相磁極35VがN極となりU相磁極36UがS極となる。図13の(E)に示すように、駆動パターン5の場合にはU相磁極35UがN極となりW相磁極36WがS極となる。図13の(F)に示すように、駆動パターン6の場合にはW相磁極35WがN極となりU相磁極36UがS極となる。   As shown in FIG. 13D, in the case of the drive pattern 4, the V-phase magnetic pole 35V is an N pole and the U-phase magnetic pole 36U is an S pole. As shown in FIG. 13E, in the case of the drive pattern 5, the U-phase magnetic pole 35U is an N pole and the W-phase magnetic pole 36W is an S pole. As shown in FIG. 13F, in the case of the drive pattern 6, the W-phase magnetic pole 35W is an N pole and the U-phase magnetic pole 36U is an S pole.

位置センサ故障検出部48は、各駆動パターン1〜6により相コイルに駆動電流を流している間に、電流センサ72によって検出されるモータ31の駆動電流の変化を検出する。位置センサ故障検出部48は、各駆動パターン1〜6における励磁開始の駆動電流の変化率の大小関係にしたがって電気角Bを決定する。   The position sensor failure detection unit 48 detects a change in the drive current of the motor 31 detected by the current sensor 72 while a drive current is passed through the phase coil by each of the drive patterns 1 to 6. The position sensor failure detection unit 48 determines the electrical angle B according to the magnitude relationship of the change rate of the drive current at the start of excitation in each drive pattern 1-6.

図14の(A)〜図14の(C)はU相ローサイド素子Q4、V相ローサイド素子Q5及びW相ローサイド素子Q6の駆動信号のタイムチャートである。図14の(D)は電流センサ72によって検出されるモータ31の駆動電流のタイムチャートである。時刻t1、t2…t6において、それぞれ駆動パターン1、2…6の駆動電流が印加されている。例えば、位置センサ故障検出部48は、駆動電流の値が所定の閾値に至るまでの時間がより短い場合ほど、駆動電流の変化率がより大きいと判定してよい。例えば、図14の(D)に示す時間Δtは、駆動パターン1が印加された時刻t1から、駆動電流の値が所定の閾値Vtに至るまでの時間を示している。   14A to 14C are time charts of drive signals for the U-phase low-side element Q4, the V-phase low-side element Q5, and the W-phase low-side element Q6. FIG. 14D is a time chart of the drive current of the motor 31 detected by the current sensor 72. At times t1, t2,..., T6, driving currents of driving patterns 1, 2,. For example, the position sensor failure detection unit 48 may determine that the change rate of the drive current is larger as the time until the value of the drive current reaches a predetermined threshold is shorter. For example, a time Δt shown in (D) of FIG. 14 indicates a time from the time t1 when the drive pattern 1 is applied until the value of the drive current reaches a predetermined threshold value Vt.

位置センサ故障検出部48は、他の時刻t2〜t6においても、駆動パターン2〜6が印加された時刻から駆動電流の値が所定の閾値Vtに至るまでの時間Δtをそれぞれ決定する。位置センサ故障検出部48は、各駆動パターンで決定されたΔtの長短に応じて、各駆動パターンにおける駆動電流の変化率の大小を決定する。また、例えば位置センサ故障検出部48は、所定期間に変化した駆動電流がより大きい場合ほど、駆動電流の変化率がより大きいと判定してもよい。   The position sensor failure detection unit 48 also determines the time Δt from the time when the drive patterns 2 to 6 are applied until the value of the drive current reaches the predetermined threshold value Vt at other times t2 to t6. The position sensor failure detection unit 48 determines the magnitude of the change rate of the drive current in each drive pattern according to the length of Δt determined in each drive pattern. For example, the position sensor failure detection unit 48 may determine that the change rate of the drive current is larger as the drive current changed during the predetermined period is larger.

回転子の電気角がある角度のとき、各駆動パターンにおける駆動電流の変化率の大小関係がどうなるかは、コイルの結合方式やコイル巻線の方向などといったモータの構成の相違や、ホール素子71の取付角度によって異なる。以下の説明では、モータ31はデルタ結線のコイルであり、ホール素子の取付角度と固定子磁極の方向とのずれ角Ahが30°であり、コイル巻線の方向が図13の(A)〜図13の(F)に示す通りである場合における電気角Bを決定方法の一例を説明する。   When the electrical angle of the rotor is a certain angle, the magnitude relationship of the change rate of the drive current in each drive pattern depends on the difference in the motor configuration such as the coil coupling method and the coil winding direction, and the Hall element 71. It depends on the mounting angle. In the following description, the motor 31 is a delta-connected coil, the deviation angle Ah between the mounting angle of the Hall element and the direction of the stator magnetic pole is 30 °, and the direction of the coil winding is from (A) to FIG. An example of a method for determining the electrical angle B in the case shown in FIG. 13F will be described.

位置センサ故障検出部48は、駆動電流の変化が最も大きい駆動パターンと、2番目に大きい駆動パターンを決定する。位置センサ故障検出部48は、駆動電流の変化が最も大きい駆動パターンと2番目に大きい駆動パターンとの組合わせに応じて電気角Bを決定する。例えば、位置センサ故障検出部48は、予め決定された、電気角Bと駆動電流の変化が最も大きい駆動パターン及び2番目に大きい駆動パターンの各組合わせとの対応関係を記憶する。下の表3は、この対応関係を示す表である。   The position sensor failure detection unit 48 determines the drive pattern with the largest change in drive current and the second largest drive pattern. The position sensor failure detection unit 48 determines the electrical angle B according to the combination of the drive pattern with the largest change in drive current and the second largest drive pattern. For example, the position sensor failure detection unit 48 stores a predetermined correspondence relationship between each combination of the electrical angle B and the drive pattern with the largest change in drive current and the second largest drive pattern. Table 3 below is a table showing this correspondence.

Figure 2012182929
Figure 2012182929

例えば表3は、駆動パターン2において駆動電流の変化が最も大きく、駆動パターン5において2番目に駆動電流の変化が大きい場合には、回転子の電気角Bは0°〜30°の範囲であることを示している。また例えば表3は、駆動パターン2において駆動電流の変化が最も大きく、駆動パターン4において2番目に駆動電流の変化が大きい場合には、回転子の電気角Bは30°〜60°の範囲であることを示している。   For example, in Table 3, when the drive current change is the largest in the drive pattern 2 and the drive current change is the second largest in the drive pattern 5, the electrical angle B of the rotor is in the range of 0 ° to 30 °. It is shown that. Further, for example, Table 3 shows that when the drive current change is the largest in the drive pattern 2 and the drive current change is the second largest in the drive pattern 4, the electrical angle B of the rotor is in the range of 30 ° to 60 °. It shows that there is.

位置センサ故障検出部48は、最も大きい駆動電流の変化と2番目に大きな駆動電流の変化が検出された駆動パターンの組み合わせを決定し、この組合わせに対応する電気角を、電気角Bとして表3から読み出す。   The position sensor failure detection unit 48 determines a combination of drive patterns in which the largest change in drive current and the second largest change in drive current are detected, and represents an electrical angle corresponding to this combination as an electrical angle B. Read from 3.

例えば、駆動電流が図14の(D)に示すように変化した場合、駆動パターン3において駆動電流の変化が最も大きく、駆動パターン1において2番目に駆動電流の変化が大きい。すなわち、このような駆動電流の変化が発生する回転子の電気角Bの状態を図15に示す。回転子の電気角Bは210°〜240°の範囲にある。この状態では、U相磁極35UがN極でありV相磁極35VがS極であるとき、固定子磁極のコイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きが最も近くなる。このため、駆動パターン3において駆動電流の変化が最も大きくなる。また、W相磁極35WがN極でありV相磁極35VがS極であるとき、固定子磁極のコイルが発生させる磁界の向きと回転子の磁極の向きが2番目に最も近くなる。このため、駆動パターン1において駆動電流の変化が最も大きくなる。位置センサ故障検出部48は、表3に従って、電気角Bが210°〜240°の範囲にあると判断する。   For example, when the drive current changes as shown in FIG. 14D, the drive current changes most in the drive pattern 3 and the drive current changes second most in the drive pattern 1. That is, FIG. 15 shows the state of the electrical angle B of the rotor where such a change in drive current occurs. The electrical angle B of the rotor is in the range of 210 ° to 240 °. In this state, when the U-phase magnetic pole 35U is an N pole and the V-phase magnetic pole 35V is an S pole, the direction of the magnetic field generated by the stator magnetic pole coil and the direction of the rotor magnetic pole are closest. For this reason, the drive current changes most in the drive pattern 3. When the W-phase magnetic pole 35W is an N pole and the V-phase magnetic pole 35V is an S pole, the direction of the magnetic field generated by the stator magnetic pole coil and the direction of the rotor magnetic pole are the second closest. For this reason, the drive current changes most greatly in the drive pattern 1. The position sensor failure detection unit 48 determines that the electrical angle B is in the range of 210 ° to 240 ° according to Table 3.

なお、駆動パターン1及び2によりそれぞれ発生する磁束同士は、磁束の向きが60度以上離れている。駆動パターン2及び3によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン3及び4によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン4及び5によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン5及び6によりそれぞれ発生する磁束同士も同様である。   The magnetic fluxes generated by the drive patterns 1 and 2 are separated by 60 degrees or more in the direction of the magnetic flux. The same applies to the magnetic fluxes generated by the driving patterns 2 and 3, the magnetic fluxes generated by the driving patterns 3 and 4, respectively, the magnetic fluxes generated by the driving patterns 4 and 5, respectively, and the magnetic fluxes generated by the driving patterns 5 and 6, respectively. is there.

したがって、位置センサ故障検出部48が駆動パターン1、2、3、4、5及び6の順序で駆動パターンを変化させた場合、連続して発生する2回の磁束の向きの変化量は60度よりも大きい。このような順序で駆動パターンを印加することにより、通常の回転制御よりもモータ31は回転しにくくなる。   Therefore, when the position sensor failure detection unit 48 changes the drive pattern in the order of the drive patterns 1, 2, 3, 4, 5 and 6, the amount of change in the direction of the two consecutive magnetic fluxes generated is 60 degrees. Bigger than. By applying the drive patterns in this order, the motor 31 is less likely to rotate than in normal rotation control.

さらに、駆動パターン1及び2によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン3及び4によりそれぞれ発生する磁束同士、駆動パターン5及び6によりそれぞれ発生する磁束同士は、磁束の方向が180度異なる。このように、連続して発生する2回の磁束の向きを180度変化させることにより、さらにモータ31が回転しにくくなる。   Furthermore, the magnetic flux directions generated by the drive patterns 1 and 2, the magnetic fluxes generated by the drive patterns 3 and 4, and the magnetic fluxes generated by the drive patterns 5 and 6, respectively, differ by 180 degrees. Thus, by changing the direction of the two consecutively generated magnetic fluxes by 180 degrees, the motor 31 becomes more difficult to rotate.

続いて、制御部10によるモータ31の制御の他の例について説明する。モータ31の消費電力を節約する観点からは、モータ31を回転させる処理、もしくはモータ31の回転位置を変更させる処理の発生回数は少ない方が望ましい。また、一度、位置センサ70が正常と判定された後は、すぐに故障が発生する頻度は低いと考えられる。   Next, another example of control of the motor 31 by the control unit 10 will be described. From the viewpoint of saving the power consumption of the motor 31, it is desirable that the number of occurrences of the process of rotating the motor 31 or the process of changing the rotational position of the motor 31 is small. Moreover, once it is determined that the position sensor 70 is normal, it is considered that the frequency of occurrence of failure immediately is low.

そこで、以下に示す実施例では、電動油圧パワーステアリング装置1が動作開始した後に、制御部10が図10又は図11を参照して説明した異常検出処理を実施する。図10又は図11に示す異常検出処理で位置センサ70の異常が検出されなかった場合、制御部10は、その後に電動油圧パワーステアリング装置1が停止状態ST2になったとき、図10又は図11に示す異常検出処理よりも簡易な異常検出処理によって位置センサ70の異常検出処理を行う。   Therefore, in the embodiment described below, after the electrohydraulic power steering apparatus 1 starts to operate, the control unit 10 performs the abnormality detection process described with reference to FIG. 10 or FIG. When the abnormality of the position sensor 70 is not detected in the abnormality detection process shown in FIG. 10 or FIG. 11, the control unit 10 subsequently displays the state shown in FIG. 10 or FIG. 11 when the electrohydraulic power steering apparatus 1 enters the stop state ST2. The abnormality detection process of the position sensor 70 is performed by an abnormality detection process simpler than the abnormality detection process shown in FIG.

簡易な異常検出処理では、位置センサ故障検出部48は、所定数N個よりも少ない数の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ70の異常を検出する。このように、ホールセンサ70の異常検出処理を行う電気角の数を減らすことによって、モータ31の回転子の回転位置を変更する回数を減らし、モータ31の消費電力を節約する。   In the simple abnormality detection process, the position sensor failure detection unit 48 detects an abnormality of the Hall sensor 70 based on the detection results of the sensors at a smaller number of electrical angles than the predetermined number N. In this way, by reducing the number of electrical angles at which the abnormality detection processing of the Hall sensor 70 is performed, the number of times of changing the rotational position of the rotor of the motor 31 is reduced, and the power consumption of the motor 31 is saved.

例えば、簡易な異常検出処理では、位置センサ故障検出部48は、1個の電気角におけるセンサの検出結果に基づいてホールセンサ70の異常を検出する。この場合、位置センサ故障検出部48は、モータ31の回転子の回転位置を変更しない。   For example, in a simple abnormality detection process, the position sensor failure detection unit 48 detects an abnormality of the hall sensor 70 based on the detection result of the sensor at one electrical angle. In this case, the position sensor failure detection unit 48 does not change the rotational position of the rotor of the motor 31.

図16は、簡易な故障検出処理の説明図である。なお、他の実施態様においては、下記のオペレーションBA〜BGの各オペレーションはステップであってもよい。オペレーションBAにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサ70の出力状態を測定する。測定されたホールセンサ70の出力状態を「出力状態A」と表記する。   FIG. 16 is an explanatory diagram of simple failure detection processing. In other embodiments, the following operations BA to BG may be steps. In operation BA, the position sensor failure detection unit 48 measures the output state of the hall sensor 70. The measured output state of the hall sensor 70 is referred to as “output state A”.

オペレーションBBにおいて、ホールセンサ70の出力状態から電気角Aが求められる。電気角Aの決定は位置センサ70において実行してもよく、ホールセンサ70の測定結果を利用する駆動素子決定部46は回転数演算部47にて行ってもよい。位置センサ故障検出部48が電気角Aを求めてもよい。なお、オペレーションBA及びBBは通常制御状態ST3にあるときに行われる処理であってよい。駆動素子決定部46は、オペレーションBBで決定された電気角Aに応じて相電流制御信号を生成してよい。また、回転数演算部47は、オペレーションBBで決定された電気角Aの変化に応じてモータ31の回転数を算出してよい。また、異常検出処理としては、オペレーションBBにおける電気角Aの決定を省いてもよい。   In operation BB, the electrical angle A is obtained from the output state of the hall sensor 70. The determination of the electrical angle A may be performed by the position sensor 70, and the drive element determination unit 46 that uses the measurement result of the Hall sensor 70 may be performed by the rotation speed calculation unit 47. The position sensor failure detection unit 48 may obtain the electrical angle A. Note that operations BA and BB may be processes performed when in the normal control state ST3. The drive element determination unit 46 may generate a phase current control signal according to the electrical angle A determined in operation BB. Further, the rotation speed calculation unit 47 may calculate the rotation speed of the motor 31 in accordance with the change in the electrical angle A determined in operation BB. Further, as the abnormality detection process, the determination of the electrical angle A in the operation BB may be omitted.

オペレーションBCにおいて、ホールセンサ70以外の他の測定手段は、モータ31が静止したそのままの状態で電気角Bを測定する。オペレーションBDにおいて位置センサ故障検出部48は、電気角Bに基づいてホールセンサ70から出力することが予定される出力状態Bを推定する。   In operation BC, other measurement means other than the hall sensor 70 measures the electrical angle B while the motor 31 is stationary. In operation BD, the position sensor failure detection unit 48 estimates the output state B scheduled to be output from the hall sensor 70 based on the electrical angle B.

オペレーションBEにおいて位置センサ故障検出部48は、出力状態Aと出力状態Bを比較する。出力状態Aと出力状態Bが等しい場合(オペレーションBE:Y)には、オペレーションBFへ処理が移行する。出力状態Aと出力状態Bが異なる場合(オペレーションBE:N)には、オペレーションBGへ処理が移行する。なお、オペレーションBEにおいて位置センサ故障検出部48は、出力状態Aと出力状態Bの比較に代えて電気角Aと電気角Bとを比較してもよい。   In operation BE, the position sensor failure detection unit 48 compares the output state A and the output state B. When the output state A and the output state B are equal (operation BE: Y), the process proceeds to operation BF. When the output state A and the output state B are different (operation BE: N), the process proceeds to operation BG. In operation BE, the position sensor failure detection unit 48 may compare the electrical angle A and the electrical angle B instead of comparing the output state A and the output state B.

オペレーションBFにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサ70の出力信号により測定される電気角Aが異常でないと判定する。その結果、回転数演算部47及び駆動素子決定部46は、操舵補助を行う際に通常制御状態ST3で動作する。オペレーションBGにおいて位置センサ故障検出部48は、ホールセンサ70の出力信号により測定される電気角Aが異常であると判定する。その結果、回転数演算部47及び駆動素子決定部46は、操舵補助を行う際にフェールセーフモードST4で動作する。その後処理は終了する。   In operation BF, the position sensor failure detection unit 48 determines that the electrical angle A measured by the output signal of the hall sensor 70 is not abnormal. As a result, the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 operate in the normal control state ST3 when performing steering assistance. In operation BG, the position sensor failure detection unit 48 determines that the electrical angle A measured by the output signal of the hall sensor 70 is abnormal. As a result, the rotation speed calculation unit 47 and the drive element determination unit 46 operate in the fail safe mode ST4 when performing steering assist. Thereafter, the process ends.

上述の簡易な異常検出処理が実施される場合の、モータ制御の第3例の状態遷移図を図17に示す。イグニッションスイッチをオンにすることにより、電動油圧パワーステアリング装置1の現在状態は、待機状態ST0から一時的な停止状態ST5へ遷移する。停止状態ST5では、モータ31は停止する。停止状態ST5では、図10又は図11に示す異常検出処理が実施される。異常検出処理が終了すると、現在状態はアイドル回転状態ST1へ遷移する。アイドル回転状態ST1では、モータ31はアイドル回転を行う。   FIG. 17 shows a state transition diagram of a third example of motor control when the above-described simple abnormality detection process is performed. By turning on the ignition switch, the current state of the electro-hydraulic power steering device 1 transitions from the standby state ST0 to the temporary stop state ST5. In the stop state ST5, the motor 31 stops. In the stop state ST5, the abnormality detection process shown in FIG. 10 or FIG. 11 is performed. When the abnormality detection process ends, the current state transitions to the idle rotation state ST1. In the idle rotation state ST1, the motor 31 performs idle rotation.

アイドル回転が実施される所定時間が経過してアイドル回転が終了する時点で操舵が行われていなければ、現在状態は停止状態ST2へ遷移する。停止状態ST2では、モータ31は停止する。停止状態ST2では、図16に示す簡易な異常検出処理が実施される。   If the steering is not performed at the time when the idle rotation is finished after a predetermined time during which the idle rotation is performed, the current state transitions to the stop state ST2. In the stop state ST2, the motor 31 stops. In the stop state ST2, a simple abnormality detection process shown in FIG. 16 is performed.

アイドル回転が終了する時点で操舵が行われていれば、現在状態は通常制御状態ST3へ遷移する。通常制御状態ST3では、モータ31は操舵力や操舵角及び車速等に応じた回転速度で回転する。その後、停止状態ST2で操舵が行われれば現在状態は通常制御状態ST3へ遷移する。また、操舵が停止すれば、現在状態は停止状態ST2へ遷移する。   If steering is performed at the time when idle rotation ends, the current state transitions to the normal control state ST3. In the normal control state ST3, the motor 31 rotates at a rotation speed corresponding to the steering force, the steering angle, the vehicle speed, and the like. Thereafter, if steering is performed in the stop state ST2, the current state transitions to the normal control state ST3. If the steering stops, the current state transitions to the stop state ST2.

通常制御状態ST3でホールセンサ70の異常、すなわち故障が検知されると、現在状態はフェールセーフモードST4へ遷移する。また停止状態ST2においてホールセンサ70の故障が検出された場合には、以後に操舵補助の必要が生じたとき、現在状態がフェールセーフモードST4へ直接遷移する。   When an abnormality of the hall sensor 70, that is, a failure is detected in the normal control state ST3, the current state transitions to the fail safe mode ST4. In addition, when a failure of the hall sensor 70 is detected in the stop state ST2, the current state directly transitions to the fail safe mode ST4 when the steering assist is necessary thereafter.

また、停止状態ST5においてホールセンサ70の故障が検出された場合には、制御部10は、アイドリング回転をフェールセーフモードで実施する。フェールセーフモードST4でモータ31を駆動中に操舵が停止すると、現在状態は停止状態ST2へ遷移する。また、フェールセーフモードST4においてイグニッションスイッチがオフに切り換えられると、現在状態は待機状態ST0へ遷移する。   In addition, when a failure of the hall sensor 70 is detected in the stop state ST5, the control unit 10 performs idling rotation in the fail safe mode. If the steering stops while driving the motor 31 in the fail safe mode ST4, the current state transitions to the stopped state ST2. Further, when the ignition switch is turned off in the fail safe mode ST4, the current state transitions to the standby state ST0.

図18の(A)〜図18の(C)は、図11の状態遷移によるモータ制御の説明図である。図18の(A)は、車両のイグニッションスイッチのオンオフ状態のタイムチャートを示し、図18の(B)は、電動油圧パワーステアリング装置1の状態のタイムチャートであり、図18の(C)はモータ31の回転速度のタイムチャートである。   18A to 18C are explanatory diagrams of motor control by the state transition of FIG. 18A shows a time chart of the on / off state of the ignition switch of the vehicle, FIG. 18B is a time chart of the state of the electrohydraulic power steering apparatus 1, and FIG. 3 is a time chart of the rotational speed of a motor 31.

時刻t0においてイグニッションスイッチをオンに切り替えると、停止状態ST5へ遷移する。この間、モータ31は停止する。停止状態ST5において制御部10は、図10又は図11に示す異常検出処理を実施する。   When the ignition switch is switched on at time t0, the state transits to the stop state ST5. During this time, the motor 31 stops. In the stop state ST5, the control unit 10 performs the abnormality detection process shown in FIG.

その後、時刻t1において現在状態はアイドル回転状態ST1へ遷移する。停止状態ST5においてホールセンサ70の異常が検出されたとき、制御部10は、フェールセーフモードでアイドル回転を実施する。ホールセンサ70の異常が検出されないとき、制御部10は、通常のアイドル回転を実施する。   Thereafter, the current state transitions to the idle rotation state ST1 at time t1. When abnormality of the hall sensor 70 is detected in the stop state ST5, the control unit 10 performs idle rotation in the fail safe mode. When the abnormality of the hall sensor 70 is not detected, the control unit 10 performs normal idle rotation.

時刻t2において現在状態は停止状態ST2へ遷移する。停止状態ST2ではモータ31は停止する。停止状態ST5において制御部10は、図16に示す簡易な異常検出処理を実施する。簡易な異常検出処理によってホールセンサ70の異常が検出された場合、時刻t3において操舵補助の必要が生じたとき、現在状態はフェールセーフモードST4へ直接遷移する。この結果、モータ31は延命制御によって駆動される。   At time t2, the current state transitions to the stopped state ST2. In the stop state ST2, the motor 31 stops. In the stop state ST5, the control unit 10 performs a simple abnormality detection process shown in FIG. When an abnormality of the hall sensor 70 is detected by a simple abnormality detection process, when it becomes necessary to assist steering at time t3, the current state directly transits to the fail safe mode ST4. As a result, the motor 31 is driven by life extension control.

簡易な異常検出処理によってホールセンサ70の異常が検出されない場合には、時刻t3において操舵補助の必要が生じたとき、現在状態は通常制御状態ST3へ遷移する。   If the abnormality of the hall sensor 70 is not detected by the simple abnormality detection process, the current state transitions to the normal control state ST3 when the steering assist is required at time t3.

本実施例によれば、電動油圧パワーステアリング装置1が動作開始した後に、図10又は図11に示す異常検出処理でホールセンサ70の異常検出処理を行った後は、モータ31の消費電力がより少ない簡易な異常検出処理にてホールセンサ70の異常検出を行う。このため本実施例は、ホールセンサ70の異常の早期発見という目的を達成しつつ、モータ31の消費電力を節約することができる。   According to the present embodiment, after the electrohydraulic power steering apparatus 1 starts operating, the abnormality detection process of the hall sensor 70 is performed in the abnormality detection process shown in FIG. 10 or FIG. The abnormality detection of the hall sensor 70 is performed with a few simple abnormality detection processes. For this reason, the present embodiment can save the power consumption of the motor 31 while achieving the object of early detection of abnormality of the Hall sensor 70.

1 電動油圧パワーステアリング装置
2 ステアリングホイール
3 コラムシャフト
4 前輪
5 ラック
6 ピニオン
30 電源
33 パワーシリンダ
46 駆動素子決定部
48 位置センサ故障検出部
70 位置センサ
72 電流センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrohydraulic power steering apparatus 2 Steering wheel 3 Column shaft 4 Front wheel 5 Rack 6 Pinion 30 Power supply 33 Power cylinder 46 Drive element determination part 48 Position sensor failure detection part 70 Position sensor 72 Current sensor

Claims (6)

複数のホールセンサの出力状態から同期モータの回転子の電気角を測定する第1測定部と、
前記ホールセンサとは異なる方法で前記電気角を測定する第2測定部と、
前記同期モータが静止状態にある時に、前記第2測定部で測定した電気角から前記複数のホールセンサの出力状態を推定し、前記推定結果と第1測定部で測定した出力状態とを比較することにより、前記第1測定部が出力する電気角に異常があることを検出する異常検出処理を行う異常検出部と、
を備えることを特徴とするモータの異常検出装置。
A first measuring unit for measuring an electrical angle of a rotor of a synchronous motor from output states of a plurality of Hall sensors;
A second measuring unit for measuring the electrical angle by a method different from the Hall sensor;
When the synchronous motor is in a stationary state, the output state of the plurality of Hall sensors is estimated from the electrical angle measured by the second measurement unit, and the estimation result is compared with the output state measured by the first measurement unit. Accordingly, an abnormality detection unit that performs an abnormality detection process for detecting that there is an abnormality in the electrical angle output by the first measurement unit;
A motor abnormality detection device comprising:
前記異常検出部は、前記異常検出処理によって、正常もしくは異常であると判断できない未定状態であると検出された場合に、前記ホールセンサの出力状態に変化が生じる所定の電気角分、前記回転子を回転させて静止させた後に、前記異常検出処理を再度行う追加異常検出処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の異常検出装置。   When the abnormality detection unit detects that the abnormality detection process is in an undetermined state that cannot be determined to be normal or abnormal, the rotor detects a predetermined electrical angle that causes a change in the output state of the Hall sensor. The abnormality detection apparatus according to claim 1, wherein an additional abnormality detection process is performed in which the abnormality detection process is performed again after rotating and stationary. 前記異常検出部は、正常もしくは異常であると判断できるまで、前記追加異常検出処理を繰り返すことを特徴とする請求項2に記載の異常検出装置。   The abnormality detection device according to claim 2, wherein the abnormality detection unit repeats the additional abnormality detection process until it is determined that the abnormality is normal or abnormal. 前記同期モータは、車両のステアリング機構に加える操舵補助力を油圧で発生させる電動油圧パワーステアリング装置における、油圧ポンプを駆動するモータであり、
前記異常検出部は、前記車両の電源起動時における前記同期モータの静止状態には、前記未定状態であると判定された場合に前記追加異常検出処理を行うが、前記車両の電源起動後に前記同期モータの制御状態が回転駆動状態から停止状態に移行したことによる、前記同期モータの静止状態には、前記未定状態であると判定された場合に前記追加異常検出処理を行わないことを特徴とする請求項2または3に記載の異常検出装置。
The synchronous motor is a motor that drives a hydraulic pump in an electro-hydraulic power steering apparatus that generates a steering assist force to be applied to a steering mechanism of a vehicle by hydraulic pressure,
The abnormality detection unit performs the additional abnormality detection process when it is determined that the synchronous motor is stationary when the vehicle is powered on, and the synchronous motor is powered on after the vehicle is powered on. The additional abnormality detection processing is not performed when it is determined that the synchronous motor is in the stationary state due to the motor control state transitioning from the rotational drive state to the stop state when the motor is in the undetermined state. The abnormality detection device according to claim 2 or 3.
前記第2測定部は、
前記同期モータの相コイルに発生させる磁束の方向を決定する方向決定部と、
前記同期モータに流れる駆動電流を検出する電流検出部と、
前記磁束を、前記方向決定部が順次決定する複数の方向へそれぞれ方向付けるように前記相コイルを励磁した場合に、各方向での励磁開始時の前記駆動電流の増加率の相違に応じて、前記同期モータの電気角を特定する電気角特定部と、
を備え、
前記方向決定部は、連続する2回の励磁における前記磁束の方向の変化が60度より大きくなるように前記磁束の方向を定めることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の異常検出装置。
The second measuring unit includes
A direction determining unit that determines a direction of magnetic flux generated in the phase coil of the synchronous motor;
A current detection unit for detecting a drive current flowing through the synchronous motor;
When the phase coil is excited to direct the magnetic flux in a plurality of directions sequentially determined by the direction determination unit, according to the difference in the increase rate of the drive current at the start of excitation in each direction, An electrical angle identifying unit for identifying an electrical angle of the synchronous motor;
With
The said direction determination part determines the direction of the said magnetic flux so that the change of the direction of the said magnetic flux in two continuous excitations may become larger than 60 degree | times, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Anomaly detection device.
複数のホールセンサの出力状態を検出する出力検出部と、
前記出力検出部の検出結果に基づいて、同期モータの回転子の電気角を検出する回転状態検出部と、
前記ホールセンサの出力とは異なる測定値から、前記複数のホールセンサの出力状態を推定する出力推定部と、
前記同期モータが静止状態にある時に、前記出力検出部で検出した前記複数のホールセンサの出力状態と、前記出力推定部で推定した前記複数のホールセンサの出力状態とを比較することによって、前記回転状態検出部が検出する電気角に異常があることを検出する異常検出部と、
前記回転状態検出部によって検出された電気角に基づいて前記同期モータを制御するモータ制御部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
An output detector for detecting the output state of a plurality of hall sensors;
Based on the detection result of the output detection unit, a rotation state detection unit that detects the electrical angle of the rotor of the synchronous motor;
An output estimation unit that estimates the output state of the plurality of hall sensors from a measurement value different from the output of the hall sensor;
By comparing the output state of the plurality of hall sensors detected by the output detection unit with the output state of the plurality of hall sensors estimated by the output estimation unit when the synchronous motor is in a stationary state, An abnormality detection unit for detecting that there is an abnormality in the electrical angle detected by the rotation state detection unit;
A motor control unit for controlling the synchronous motor based on the electrical angle detected by the rotation state detection unit;
A motor control device comprising:
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