JP2017060218A - Motor controller - Google Patents

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敏晴 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller capable of suitably determining the presence/absence of a ground fault on overcurrent side.SOLUTION: An upper-limit threshold value Imax and a lower-limit threshold value Imin are set according to a duty ratio D of a duty signal (S101). When a detection value of a motor current I is not less than the upper-limit threshold value Imax or not more than the lower-limit threshold value Imin (S102: YES), it is determined that a ground fault has occurred in a power supply line of a motor (S104).SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、電動パワーステアリングシステムに設置されたモータの駆動制御を行うモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device that performs drive control of a motor installed in an electric power steering system.

車両において、電動パワーステアリングシステム(以下、EPSと記載する)では、減速機構を介してモータの回転力をステアリングシャフトやラック軸に伝達することで、運転者のハンドル操作をアシストしている。こうしたEPSでは、正確なアシスト力を発生させるため、モータに流す電流(以下、モータ電流と記載する)をフィードバック制御している。モータ電流のフィードバック制御は、電流指令値とモータ電流の検出値との偏差に応じて、モータの端子電圧を調整するもので、多くの場合、端子電圧の調整は、パルス幅変調(PWM:pulse width modulation)制御におけるデューティ信号のデューティ比の調整を通じて行われている。   In a vehicle, in an electric power steering system (hereinafter referred to as EPS), the steering force of a driver is assisted by transmitting the rotational force of a motor to a steering shaft or a rack shaft via a speed reduction mechanism. In such EPS, in order to generate an accurate assist force, feedback control is performed on a current (hereinafter, referred to as a motor current) that flows to the motor. The motor current feedback control adjusts the motor terminal voltage according to the deviation between the current command value and the detected motor current value. In many cases, the terminal voltage is adjusted by pulse width modulation (PWM). This is done through adjustment of the duty ratio of the duty signal in width modulation) control.

一方、こうしたEPSのモータに電力を供給する電源ラインに地絡が発生すると、モータやその駆動回路に過大な電流が流れてしまう虞がある。そこで、従来、特許文献1には、モータの端子電圧と上記デューティ比とに基づいて、地絡の発生の有無を判定する地絡判定技術が記載されている。具体的には、特許文献1の地絡判定技術では、上記端子電圧の検出値と、上記デューティ比から推定される同端子電圧の推定値との差が、所定時間以上継続して所定値を超えたとき、地絡有りと判定している。   On the other hand, if a ground fault occurs in a power supply line that supplies power to such an EPS motor, an excessive current may flow through the motor and its drive circuit. Therefore, conventionally, Patent Document 1 describes a ground fault determination technique for determining whether or not a ground fault has occurred based on a motor terminal voltage and the duty ratio. Specifically, in the ground fault determination technique of Patent Document 1, the difference between the detected value of the terminal voltage and the estimated value of the terminal voltage estimated from the duty ratio continues to be a predetermined value for a predetermined time or longer. When exceeded, it is determined that there is a ground fault.

特開平11−263240号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-263240

ところで、上記のようなモータの電源ラインの地絡には、モータに電流が流れなくなるデッドショート側の地絡と、モータに過剰な電流が流れるようになる過電流側の地絡とがある。上記従来の地絡判定技術では、デッドショート側の地絡については、その有無を判定できるものの、過電流側の地絡については、その有無を判定することができないという問題がある。また、モータの内部抵抗は、モータに加わる負荷により変化するため、正常動作時にも、モータの端子電圧は、デューティ比からの推定値に対してある程度のバラツキをもって変化する。そのため、誤判定を避けるためには、判定値の設定にかかるマージンを大きく取らなければならず、その分、判定の精度が悪化してしまう。   By the way, the ground fault of the power line of the motor as described above includes a ground fault on the dead short side where current does not flow through the motor, and a ground fault on the over current side where excessive current flows through the motor. The above-mentioned conventional ground fault determination technique has a problem that although it is possible to determine the presence or absence of the ground fault on the dead short side, it is not possible to determine the presence or absence of the ground fault on the overcurrent side. Further, since the internal resistance of the motor changes depending on the load applied to the motor, the terminal voltage of the motor changes with some variation with respect to the estimated value from the duty ratio even during normal operation. For this reason, in order to avoid erroneous determination, a large margin for setting the determination value must be taken, and the determination accuracy deteriorates accordingly.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、モータに過剰な電流が流れる過電流側の地絡の発生の有無を好適に判定することのできるモータ制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the problem to be solved is a motor control capable of suitably determining the occurrence of an overcurrent-side ground fault in which excessive current flows in the motor. To provide an apparatus.

上記課題を解決するモータ制御装置は、モータへの給電のために演算された電流指令値に応じてデューティ信号を生成するとともに、そのデューティ信号に応じて前記モータの駆動制御を行う。そして、同モータ制御装置は、前記モータを流れる電流を検出する電流検出部と、前記デューティ信号のデューティ比に応じて設定された上限閾値以上の電流が前記電流検出部により検出された場合に、前記モータの電源ラインに地絡が発生したと判定する地絡判定部と、を備える。   A motor control device that solves the above problem generates a duty signal according to a current command value calculated for power supply to the motor, and performs drive control of the motor according to the duty signal. Then, the motor control device includes a current detection unit that detects a current flowing through the motor, and a current that is equal to or higher than an upper limit threshold that is set according to a duty ratio of the duty signal. A ground fault determination unit that determines that a ground fault has occurred in the power line of the motor.

モータに流れる電流は、モータに過剰な電流が流れるようになる過電流側の地絡が発生すると、デューティ比から想定される値に対して過大となる側に乖離した値を示す。そのため、デューティ比に応じて上限閾値を設定し、その上限閾値以上の電流がモータに流れたことが検出された場合に地絡が発生したと判定すれば、過電流側の地絡の発生の有無を判定することができる。また、正常動作時には、モータに流れる電流は、デューティ比から想定される値に対してあまり大きく乖離した値を示すことがないため、上記上限閾値の設定に際してあまり大きいマージンを見込まなくても、誤判定を避けることができる。そのため、判定の精度を高くすることができる。また、地絡が発生してからより短い時間でその判定を行うことができるようにもなる。   When an overcurrent-side ground fault that causes excessive current to flow through the motor occurs, the current flowing through the motor shows a value that deviates to a value that is excessive with respect to a value assumed from the duty ratio. Therefore, if an upper limit threshold is set according to the duty ratio and it is determined that a ground fault has occurred when it is detected that a current equal to or greater than the upper limit threshold has flowed to the motor, the occurrence of an overcurrent-side ground fault will occur. Presence / absence can be determined. Also, during normal operation, the current flowing through the motor does not show a value that deviates too much from the value assumed from the duty ratio. Judgment can be avoided. Therefore, the accuracy of determination can be increased. Further, the determination can be performed in a shorter time after the occurrence of the ground fault.

また、上記モータ制御装置における前記地絡判定部は、前記上限閾値よりも小さい下限閾値を前記デューティ信号のデューティ比に応じてさらに設定するとともに、前記下限閾値以下の電流が前記電流検出部により検出された場合にも、前記モータの電源ラインに地絡が発生したと判定することが望ましい。こうした場合、その発生によりモータに電流が流れなくなるデッドショート側の地絡についても、その発生の有無を好適に判定できるようになる。   Further, the ground fault determination unit in the motor control device further sets a lower limit threshold smaller than the upper limit threshold according to a duty ratio of the duty signal, and a current equal to or lower than the lower limit threshold is detected by the current detection unit. Even in such a case, it is desirable to determine that a ground fault has occurred in the power supply line of the motor. In such a case, it is possible to preferably determine whether or not the ground short on the dead short side where current does not flow to the motor due to the occurrence thereof.

なお、上記モータ制御装置において、前記地絡判定部により地絡が発生したと判定されたときに、地絡が発生した前記電源ラインを通じた給電を停止する給電停止部を備えるようにすることが望ましい。このようにすれば、地絡の発生により、モータやその駆動回路に過大な電流が流れることを抑制できるようになる。   The motor control device may further include a power supply stopping unit that stops power supply through the power line in which a ground fault has occurred when the ground fault determination unit determines that a ground fault has occurred. desirable. If it does in this way, it will become possible to control that an excessive current flows into a motor or its drive circuit by generation of a ground fault.

本発明のモータ制御装置によれば、過電流側の地絡の発生の有無を好適に判定することができる。   According to the motor control device of the present invention, it is possible to suitably determine whether or not an overcurrent-side ground fault has occurred.

モータ制御装置の一実施形態が適用されるパワーステアリングシステムの構成を模式的に示す略図。1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a power steering system to which an embodiment of a motor control device is applied. 同電動パワーステアリングシステムに設けられたモータ駆動回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the motor drive circuit provided in the same electric power steering system. 上記実施形態のモータ制御装置の構成を模式的に示す略図。1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a motor control device according to the embodiment. (a)はデッドショート側地絡の発生時における上記モータ駆動回路の電流の流れを示す図であり、(b)は過電流側地絡の発生時における同モータ駆動回路の電流の流れを示す図である。(A) is a figure which shows the current flow of the said motor drive circuit at the time of generation | occurrence | production of a dead short side ground fault, (b) shows the current flow of the motor drive circuit at the time of generation | occurrence | production of an overcurrent side ground fault. FIG. 上記実施形態のモータ制御装置において実行される地絡判定処理のフローチャート。The flowchart of the ground fault determination process performed in the motor control apparatus of the said embodiment. 同地絡判定処理で参照される判定マップにおけるモータ電流の検出値及びデューティ比と上限閾値及び下限閾値との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the detected value and duty ratio of a motor current in the determination map referred by the ground fault determination process, and an upper limit threshold value and a lower limit threshold value.

以下、モータ制御装置の一実施形態を、図1〜図6を参照して詳細に説明する。本実施形態のモータ制御装置は、車両に搭載される電動パワーステアリングシステムに設置されるものとなっている。   Hereinafter, an embodiment of a motor control device will be described in detail with reference to FIGS. The motor control device of this embodiment is installed in an electric power steering system mounted on a vehicle.

図1に示すように、本実施形態のモータ制御装置が設置される電動パワーステアリングシステムにおいて、ハンドル10には、ステアリングシャフト11が一体回転可能に連結されている。ステアリングシャフト11は、ハンドル10側からコラムシャフト12、インターミディエイトシャフト13及びピニオンシャフト14の順に連結された3つの部分に分割されている。ピニオンシャフト14のピニオンは、ラック軸15のラック部16に噛み合わされている。ラック軸15の両端はそれぞれタイロッド17を介して、左右の転舵輪18のナックルアーム19に連結されている。ハンドル10の操作に応じたステアリングシャフト11の回転は、ピニオンシャフト14とラック部16とにより構成されたラック・アンド・ピニオン機構により、ラック軸15の往復直線運動に変換される。そして、そうしたラック軸15の往復直線運動がナックルアーム19に伝達されることで、左右の転舵輪18の舵角が変更されるようになっている。   As shown in FIG. 1, in an electric power steering system in which the motor control device of the present embodiment is installed, a steering shaft 11 is coupled to a handle 10 so as to be integrally rotatable. The steering shaft 11 is divided into three parts connected in order of a column shaft 12, an intermediate shaft 13 and a pinion shaft 14 from the handle 10 side. The pinion of the pinion shaft 14 is meshed with the rack portion 16 of the rack shaft 15. Both ends of the rack shaft 15 are connected to the knuckle arms 19 of the left and right steered wheels 18 via tie rods 17, respectively. The rotation of the steering shaft 11 according to the operation of the handle 10 is converted into a reciprocating linear motion of the rack shaft 15 by a rack and pinion mechanism constituted by a pinion shaft 14 and a rack portion 16. The reciprocating linear motion of the rack shaft 15 is transmitted to the knuckle arm 19 so that the steering angle of the left and right steered wheels 18 is changed.

一方、コラムシャフト12には、減速歯車機構21を介してモータ20が連結されている。そして、モータ20の発生する回転力が減速歯車機構21により減速された上でコラムシャフト12に伝達されることで、運転者のハンドル操作を補助するためのアシスト力がステアリングシャフト11に伝達されるようになっている。なお、本実施形態では、モータ20として、単相の直流モータが採用されている。   On the other hand, a motor 20 is connected to the column shaft 12 via a reduction gear mechanism 21. Then, the rotational force generated by the motor 20 is transmitted to the column shaft 12 after being decelerated by the reduction gear mechanism 21, whereby the assist force for assisting the driver's steering operation is transmitted to the steering shaft 11. It is like that. In the present embodiment, a single-phase DC motor is employed as the motor 20.

こうしたモータ20の駆動制御を行うモータ制御装置は、モータ20の駆動制御を行う電子制御ユニット23を備える。電子制御ユニット23は、モータ20の駆動制御にかかる各種演算処理を行う中央演算処理装置、制御用のプログラムやデータが記憶された読出専用メモリ、中央演算処理装置の演算結果や後述する各センサの検出結果などを一時的に記憶する読書可能メモリを備えたマイクロコンピュータとして構成されている。電子制御ユニット23には、車速Vを検出する車速センサ24、ハンドル10に加えられた操舵トルクγを検出するトルクセンサ25、モータ20の回転角(モータ回転角θm)を検出するモータ回転角センサ26が接続されている。また、電子制御ユニット23には、モータ20への給電を行うモータ駆動回路22も接続されている。   The motor control device that performs drive control of the motor 20 includes an electronic control unit 23 that performs drive control of the motor 20. The electronic control unit 23 includes a central processing unit that performs various arithmetic processes related to the drive control of the motor 20, a read-only memory that stores control programs and data, the calculation results of the central processing unit, and the sensors described below. The microcomputer is configured with a readable memory that temporarily stores detection results and the like. The electronic control unit 23 includes a vehicle speed sensor 24 that detects the vehicle speed V, a torque sensor 25 that detects the steering torque γ applied to the handle 10, and a motor rotation angle sensor that detects the rotation angle of the motor 20 (motor rotation angle θm). 26 is connected. The electronic control unit 23 is also connected to a motor drive circuit 22 that supplies power to the motor 20.

(モータ駆動回路)
図2に示すように、モータ駆動回路22は、4つの電界効果トランジスタ(FET)FET1〜FET4により構成されたHブリッジ回路を備える。具体的には、Hブリッジ回路は、FET1及びFET3の直列回路とFET2及びFET4の直列回路とが並列接続した回路となっている。そして、このHブリッジ回路の一端は、バッテリBATTに接続され、他端は、シャント抵抗Rsを介して接地されている。
(Motor drive circuit)
As shown in FIG. 2, the motor drive circuit 22 includes an H-bridge circuit configured by four field effect transistors (FETs) FET1 to FET4. Specifically, the H bridge circuit is a circuit in which a series circuit of FET1 and FET3 and a series circuit of FET2 and FET4 are connected in parallel. One end of the H bridge circuit is connected to the battery BATT, and the other end is grounded via the shunt resistor Rs.

モータ20のプラス端子(+)は、電源ラインL1を介してFET1とFET3との間の部分に接続され、モータ20のマイナス端子は、電源ラインL2を介してFET2とFET4との間の部分に接続されている。さらに、電源ラインL1上には、電子制御ユニット23によって開閉されるモータリレー27が設置されている。電源ラインL1は、モータリレー27が閉じられたときに導通状態となり、開かれたときに遮断状態となる。   The plus terminal (+) of the motor 20 is connected to the portion between the FET1 and FET3 via the power supply line L1, and the minus terminal of the motor 20 is connected to the portion between the FET2 and FET4 via the power supply line L2. It is connected. Further, a motor relay 27 that is opened and closed by the electronic control unit 23 is installed on the power supply line L1. The power supply line L1 becomes conductive when the motor relay 27 is closed, and becomes cut-off when it is opened.

一方、シャント抵抗Rsの両端は、電流検出回路28を介して電子制御ユニット23に接続されている。また、モータ20の両端子はそれぞれ、電圧検出回路29a,29bを介して電子制御ユニット23に接続されている。そして、電子制御ユニット23は、電流検出回路28を通じて、シャント抵抗Rsの両端電圧を、ひいてはモータ20に流れる電流(モータ電流I)を取得する。また、電子制御ユニット23は、電圧検出回路29a,29bを介して、モータ20のプラス側、マイナス側の端子電圧M1,M2をそれぞれ取得する。なお、本実施形態では、電流検出回路28が電流検出部に相当した構成となっている。   On the other hand, both ends of the shunt resistor Rs are connected to the electronic control unit 23 via the current detection circuit 28. Further, both terminals of the motor 20 are connected to the electronic control unit 23 via voltage detection circuits 29a and 29b, respectively. Then, the electronic control unit 23 obtains the voltage across the shunt resistor Rs through the current detection circuit 28, and thus the current flowing through the motor 20 (motor current I). Further, the electronic control unit 23 acquires the terminal voltages M1 and M2 on the plus side and the minus side of the motor 20 via the voltage detection circuits 29a and 29b, respectively. In the present embodiment, the current detection circuit 28 corresponds to a current detection unit.

また、FET1〜FET4の各ゲートは、ゲート駆動回路30に接続されている。ゲート駆動回路30は、電子制御ユニット23からのデューティ比D及び回転方向の指令値に応じてデューティ信号を生成して、各FET1〜FET4を開閉駆動する。   The gates of the FET1 to FET4 are connected to the gate drive circuit 30. The gate drive circuit 30 generates a duty signal according to the duty ratio D from the electronic control unit 23 and a command value in the rotation direction, and drives the FETs 1 to 4 to open and close.

(電子制御ユニット)
図3に示すように、電子制御ユニット23は、電流指令値演算部31、デューティ比演算部32、地絡判定部33及び給電停止部34を備える。なお、これらの構成の代替として、中央演算装置が統合して処理を行うことで、それら構成の機能を実現してもよい。
(Electronic control unit)
As shown in FIG. 3, the electronic control unit 23 includes a current command value calculation unit 31, a duty ratio calculation unit 32, a ground fault determination unit 33, and a power supply stop unit 34. As an alternative to these configurations, the functions of these configurations may be realized by the central processing unit performing an integrated process.

電流指令値演算部31は、上述の車速センサ24、トルクセンサ25及びモータ回転角センサ26によりそれぞれ検出された車速V、操舵トルクγ及びモータ回転角θmに基づき、付与すべきアシスト力を発生するために必要なモータ電流Iの指令値(電流指令値Ip)及びモータ20の回転方向を演算する。そして、電流指令値演算部31は、演算した回転方向をゲート駆動回路30に指令する。なお、以下の説明では、モータ20に対してそのプラス端子側からマイナス端子側に電流を流したときの同モータ20の回転方向を正回転方向と記載し、そのマイナス端子側からプラス端子側に電流を流したときの同モータ20の回転方向を逆回転方向と記載する。   The current command value calculation unit 31 generates assist force to be applied based on the vehicle speed V, the steering torque γ, and the motor rotation angle θm detected by the vehicle speed sensor 24, the torque sensor 25, and the motor rotation angle sensor 26, respectively. Therefore, the command value (current command value Ip) of the motor current I and the rotation direction of the motor 20 necessary for the calculation are calculated. Then, the current command value calculation unit 31 commands the calculated rotation direction to the gate drive circuit 30. In the following description, the rotation direction of the motor 20 when a current is passed from the plus terminal side to the minus terminal side of the motor 20 is described as a positive rotation direction, and the minus terminal side is changed to the plus terminal side. The direction of rotation of the motor 20 when a current is passed is described as the reverse direction.

デューティ比演算部32は、電流指令値演算部31が演算した電流指令値Ipと、電流検出回路28を通じて取得したモータ電流Iの検出値とに基づき、デューティ信号のデューティ比Dを演算する。デューティ比Dは、電流指令値Ipを目標としてモータ電流Iをフィードバック制御すべく演算されている。具体的には、デューティ比Dの値は、電流指令値Ipから求められたフィードフォワード項と、電流指令値Ipとモータ電流Iの検出値との偏差に応じて求められたフィードバック項とを足し合わせることで演算されている。そして、デューティ比演算部32は、演算したデューティ比Dをゲート駆動回路30に指令する。   The duty ratio calculation unit 32 calculates the duty ratio D of the duty signal based on the current command value Ip calculated by the current command value calculation unit 31 and the detected value of the motor current I acquired through the current detection circuit 28. The duty ratio D is calculated so as to feedback control the motor current I with the current command value Ip as a target. Specifically, the value of the duty ratio D is obtained by adding a feedforward term obtained from the current command value Ip and a feedback term obtained in accordance with a deviation between the current command value Ip and the detected value of the motor current I. It is calculated by combining. Then, the duty ratio calculation unit 32 commands the calculated duty ratio D to the gate drive circuit 30.

ゲート駆動回路30は、電流指令値演算部31より指令された回転方向にモータ20を回転させるために必要なFETのゲートに対して、デューティ比演算部32より指令されたデューティ比Dのデューティ信号を出力する。具体的には、ゲート駆動回路30は、正回転方向へのモータ20の回転が指令されたときには、FET2及びFET3のゲートに対してデューティ信号を出力し、逆回転方向へのモータ20の回転が指令されたときには、FET1及びFET4のゲートに対してデューティ信号を出力する。   The gate drive circuit 30 has a duty signal of a duty ratio D commanded by the duty ratio calculation unit 32 with respect to the gate of the FET necessary for rotating the motor 20 in the rotation direction commanded by the current command value calculation unit 31. Is output. Specifically, the gate drive circuit 30 outputs a duty signal to the gates of the FET 2 and FET 3 when the rotation of the motor 20 in the forward rotation direction is commanded, and the rotation of the motor 20 in the reverse rotation direction is performed. When commanded, a duty signal is output to the gates of FET1 and FET4.

一方、地絡判定部33は、デューティ比演算部32により演算されたデューティ比Dとモータ電流Iの検出値とに基づき、電源ラインL1,L2の地絡が発生しているか否かを判定する。給電停止部34は、地絡判定部33が、地絡が発生していると判定したときにモータリレー27を開いて電源ラインL1を遮断状態とすることで、モータ20への給電を停止する。   On the other hand, the ground fault determination unit 33 determines whether or not a ground fault has occurred in the power supply lines L1 and L2 based on the duty ratio D calculated by the duty ratio calculation unit 32 and the detected value of the motor current I. . The power supply stopping unit 34 stops power supply to the motor 20 by opening the motor relay 27 and turning off the power supply line L1 when the ground fault determination unit 33 determines that a ground fault has occurred. .

(地絡判定)
続いて、地絡判定部33による地絡判定の詳細を説明する。電源ラインL1,L2の地絡が発生したときには、次の2つの状態のいずれかが生じる。すなわち、モータ20に電流が流れなくなるデッドショート状態と、モータ20に過剰に電流が流れる過電流状態とである。
(Ground fault judgment)
Next, details of ground fault determination by the ground fault determination unit 33 will be described. When a ground fault occurs in the power supply lines L1 and L2, one of the following two states occurs. That is, there are a dead short state in which no current flows through the motor 20 and an overcurrent state in which an excessive current flows through the motor 20.

図4(a)は、モータ20を逆転方向に回転させるべく、FET1及びFET4を開閉駆動している状態で、電源ラインL2に地絡が発生した場合のモータ駆動回路22における電流の流れを示している。このときの電流は、バッテリBATTからFET1、電源ラインL2を通った後、地絡経路LEに流れてしまうため、モータ20に電流が殆ど流れないデッドショートの状態となる。以下では、こうしたモータ電流Iの低下を招く地絡をデッドショート側の地絡と記載する。   FIG. 4A shows the flow of current in the motor drive circuit 22 when a ground fault occurs in the power supply line L2 while the FET 1 and FET 4 are driven to open and close to rotate the motor 20 in the reverse direction. ing. The current at this time flows from the battery BATT to the ground fault path LE after passing through the FET 1 and the power supply line L2, so that the motor 20 is in a dead short state in which almost no current flows. Hereinafter, such a ground fault that causes a decrease in the motor current I is referred to as a dead short-side ground fault.

図4(b)は、モータ20を正転方向に回転させるべく、FET2及びFET3を開閉駆動しているときに、電源ラインL2に地絡が発生した場合のモータ駆動回路22における電流の流れを示している。このときの電流は、バッテリBATTからFET2、電源ラインL1、モータ20、電源ラインL2を通った後、地絡経路LEに流れるようになる。したがって、シャント抵抗Rsを通らずに電流が流れてしまうため、モータ20に過大な電流が流れ、その結果、モータ20により発生されるアシスト力が過大となる過アシストの状態となる。以下では、こうしたモータ電流Iの増大を招く地絡を、過電流側の地絡と記載する。   FIG. 4B shows the current flow in the motor drive circuit 22 when a ground fault occurs in the power supply line L2 when the FET2 and FET3 are driven to open and close to rotate the motor 20 in the forward rotation direction. Show. The current at this time flows from the battery BATT to the ground fault path LE after passing through the FET 2, the power supply line L1, the motor 20, and the power supply line L2. Therefore, since the current flows without passing through the shunt resistor Rs, an excessive current flows through the motor 20, and as a result, the assist force generated by the motor 20 becomes excessive. Hereinafter, such a ground fault that causes an increase in the motor current I is referred to as an overcurrent-side ground fault.

本実施形態のモータ制御装置では、地絡判定部33は、下記の態様で、こうしたデッドショート側、過電流側の双方の地絡の発生の有無を判定するようにしている。
図5は、地絡判定部33により行われる地絡判定処理のフローチャートである。本処理は、モータ20の駆動制御が行われている間、規定の制御周期ごとに繰り返し実行されるようになっている。
In the motor control device of the present embodiment, the ground fault determination unit 33 determines whether or not the occurrence of ground faults on both the dead short side and the overcurrent side occurs in the following manner.
FIG. 5 is a flowchart of the ground fault determination process performed by the ground fault determination unit 33. This process is repeatedly executed every prescribed control period while the drive control of the motor 20 is being performed.

本処理が開始されると、まずステップS100において、デューティ比演算部32が演算したデューティ比D、及び電流検出回路28を通じて電子制御ユニット23が取得したモータ電流Iの検出値の読込が行われる。続いて、ステップS101において、デューティ比Dに基づき、上限閾値Imax及び下限閾値Iminの2つの判定用の閾値が算出される。これら閾値の算出は、電子制御ユニット23の読込専用メモリに記憶された地絡判定マップMAPを用いて行われる。この地絡判定マップMAPには、デューティ比Dと上限閾値Imax及び下限閾値Iminとの関係が記憶されている。   When this process is started, first, in step S100, the duty ratio D calculated by the duty ratio calculator 32 and the detected value of the motor current I acquired by the electronic control unit 23 through the current detection circuit 28 are read. Subsequently, in step S101, based on the duty ratio D, two threshold values for determination, that is, an upper limit threshold value Imax and a lower limit threshold value Imin are calculated. These threshold values are calculated using the ground fault determination map MAP stored in the read-only memory of the electronic control unit 23. The ground fault determination map MAP stores the relationship between the duty ratio D, the upper limit threshold value Imax, and the lower limit threshold value Imin.

図6に、地絡判定マップMAPでのデューティ比Dと上限閾値Imax及び下限閾値Iminとの関係を示す。同図に示すように、上限閾値Imax及び下限閾値Iminは、デューティ比Dが大きいほど大きい値を取るように設定される。また、下限閾値Iminは、上限閾値Imaxよりも小さい値となるように設定される。なお、上限閾値Imaxは、正常動作時においてデューティ比Dから想定されるモータ電流Iの値(モータ電流想定値Is)に対してマージンΔI分を加算した値となるように設定されている。また、下限閾値Iminは、モータ電流想定値Isに対してマージンΔI分を減算した値として設定されている。   FIG. 6 shows the relationship between the duty ratio D, the upper limit threshold value Imax, and the lower limit threshold value Imin in the ground fault determination map MAP. As shown in the figure, the upper limit threshold value Imax and the lower limit threshold value Imin are set to take larger values as the duty ratio D increases. Further, the lower limit threshold Imin is set to be a value smaller than the upper limit threshold Imax. The upper limit threshold Imax is set to a value obtained by adding a margin ΔI to the value of the motor current I assumed from the duty ratio D during normal operation (the estimated motor current Is). The lower limit threshold Imin is set as a value obtained by subtracting the margin ΔI from the estimated motor current value Is.

さて、上限閾値Imax及び下限閾値Iminが算出されると、ステップS102において、モータ電流Iの検出値が、上限閾値Imax以上、又は下限閾値Imin以下のいずれかであるか否かが判定される。ここで、否定判定された場合(S102:NO)、すなわちモータ電流Iの検出値が、下限閾値Iminよりも大きく、且つ上限閾値Imaxよりも小さい値である場合には、ステップS103において、「地絡無し」と判定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、肯定判定された場合(S102:YES)、すなわちモータ電流Iの検出値が上限閾値Imax以上であるか、同検出値が下限閾値Imin以下である場合、ステップS104において、「地絡有り」と判定される。そして、ステップS105において、給電停止部34に対してモータ20への給電停止が指令された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。   When the upper limit threshold value Imax and the lower limit threshold value Imin are calculated, it is determined in step S102 whether or not the detected value of the motor current I is greater than or equal to the upper limit threshold value Imax or less than or equal to the lower limit threshold value Imin. Here, when a negative determination is made (S102: NO), that is, when the detected value of the motor current I is larger than the lower limit threshold Imin and smaller than the upper limit threshold Imax, in step S103, “ After it is determined that there is no connection, the current routine is terminated. On the other hand, if an affirmative determination is made (S102: YES), that is, if the detected value of the motor current I is equal to or greater than the upper threshold Imax, or if the detected value is equal to or smaller than the lower threshold Imin, in step S104, “with ground fault” It is determined. In step S <b> 105, the power supply stopping unit 34 is instructed to stop power supply to the motor 20, and then the process of this routine is terminated.

(作用)
以上説明した本実施形態のモータ制御装置では、モータ駆動回路22のFET1〜FET4の各ゲートに供給されるデューティ信号のデューティ比Dの調整を通じて、モータ電流Iのフィードバック制御が行われている。正常動作時には、モータ電流Iは、デューティ比Dに対して高い相関性を保つ。すなわち、モータ電流Iは、デューティ比Dから想定される値(モータ電流想定値Is)からあまり大きく離れることはない。
(Function)
In the motor control apparatus of the present embodiment described above, feedback control of the motor current I is performed through adjustment of the duty ratio D of the duty signal supplied to each gate of the FET1 to FET4 of the motor drive circuit 22. During normal operation, the motor current I maintains a high correlation with the duty ratio D. That is, the motor current I does not deviate much from the value assumed from the duty ratio D (the motor current assumed value Is).

一方、電源ラインL1又はL2の地絡が発生すると、モータ電流Iは、モータ電流想定値Isに対して大きく乖離した値を示すようになる。発生した地絡がデッドショート側の地絡の場合、モータ電流Iは、モータ電流想定値Isに対して過少となる側に大きく乖離した値となり、発生した地絡が過電流側の地絡である場合には、モータ電流Iは、モータ電流想定値Isに対して過大となる側に大きく乖離した値となる。   On the other hand, when a ground fault occurs in the power supply line L1 or L2, the motor current I shows a value greatly deviating from the expected motor current Is. When the generated ground fault is a dead short side ground fault, the motor current I becomes a value greatly deviating to the side where the motor current is assumed to be too small, and the generated ground fault is an over current side ground fault. In some cases, the motor current I is a value that is greatly deviated to an excessive side with respect to the estimated motor current value Is.

本実施形態では、地絡判定に際して、上限閾値Imax及び下限閾値Iminがデューティ比Dに応じてそれぞれ設定される。そして、モータ電流Iの検出値が上限閾値Imax以上であるか、下限閾値Imin以下であれば、地絡有りと判定されて、モータ20の駆動が停止される。そのため、過電流側、デッドショート側のいずれの地絡が発生した場合にも、地絡有りとの判定がなされるようになる。なお、上述のように、正常動作時におけるモータ電流Iは、モータ電流想定値Isからあまり大きく乖離しないため、上限閾値Imax及び下限閾値Iminの設定にかかるマージンΔIをあまり大きくせずとも、誤判定を避けることが可能である。   In the present embodiment, when determining the ground fault, an upper limit threshold Imax and a lower limit threshold Imin are set according to the duty ratio D, respectively. If the detected value of the motor current I is equal to or higher than the upper threshold Imax or lower than the lower threshold Imin, it is determined that there is a ground fault, and the driving of the motor 20 is stopped. For this reason, it is determined that there is a ground fault when either the overcurrent side or dead short side ground fault occurs. Note that, as described above, the motor current I during normal operation does not deviate too much from the estimated motor current Is, and therefore it is erroneously determined even if the margin ΔI required for setting the upper limit threshold Imax and the lower limit threshold Imin is not increased too much. It is possible to avoid.

以上の本実施形態のモータ制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)過電流側、デッドショート側のいずれの地絡についても好適にその発生の有無を判定することができる。
According to the motor control apparatus of the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Whether or not the occurrence of ground faults on both the overcurrent side and the dead short side can be suitably determined.

(2)地絡が発生したとの判定に応じて、モータ20への給電を停止しているため、地絡によりモータ20やモータ駆動回路22に過大な電流が流れることを防止することが、ひいては過電流からそれらの構成部品を保護することが可能となる。   (2) Since power supply to the motor 20 is stopped according to the determination that a ground fault has occurred, it is possible to prevent an excessive current from flowing to the motor 20 and the motor drive circuit 22 due to the ground fault. As a result, it becomes possible to protect those components from overcurrent.

(3)判定値の設定にかかるマージンを小さくしても誤判定を避けることができるため、判定の精度を高めることができる。また、地絡の発生からより短い時間でその判定を行うことができる。   (3) Since the erroneous determination can be avoided even if the margin for setting the determination value is reduced, the determination accuracy can be increased. Moreover, the determination can be performed in a shorter time from the occurrence of the ground fault.

(4)モータ電流Iのフィードバック制御を行うモータ制御装置であれば、もとよりモータ電流Iの検出を行っているため、既存の装置にハードウェア構成を追加しなくても、その実現が可能である。   (4) If the motor control device performs feedback control of the motor current I, since the motor current I is detected from the start, it can be realized without adding a hardware configuration to the existing device. .

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態のモータ制御装置は、モータ20が発生する回転力をコラムシャフト12に伝達することで、ハンドル操作に対してのアシスト力を付与するように構成されたEPSに適用されていたが、モータ20の回転力をラック軸15に伝達するなど、それ以外の構成のEPSにも同様に適用することができる。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
-Although the motor control apparatus of the said embodiment was applied to EPS comprised so that the assist force with respect to handle operation may be given by transmitting the rotational force which the motor 20 generate | occur | produces to the column shaft 12. The invention can be similarly applied to EPS having other configurations such as transmitting the rotational force of the motor 20 to the rack shaft 15.

・上記実施形態では、車速V、操舵トルクγ、及びモータ回転角θmに基づき電流指令値Ip及びモータ回転方向を演算していた。ハンドル10の操舵角を検出する舵角センサを設け、その操舵角をモータ回転角θmの代わりに用いるなど、電流指令値Ip及びモータ回転方向を上記以外の検出値に基づき演算するようにしてもよい。   In the above embodiment, the current command value Ip and the motor rotation direction are calculated based on the vehicle speed V, the steering torque γ, and the motor rotation angle θm. A steering angle sensor for detecting the steering angle of the handle 10 is provided, and the current command value Ip and the motor rotation direction are calculated based on detection values other than the above, such as using the steering angle instead of the motor rotation angle θm. Good.

・上記実施形態のモータ制御装置のモータ駆動回路22は、FETの開閉駆動によりモータ電流Iを調整するよう構成されていたが、FETに代えて、それ以外のスイッチング素子をモータ駆動回路22に設けるようにしてもよい。   -Although the motor drive circuit 22 of the motor control apparatus of the said embodiment was comprised so that motor current I might be adjusted by opening / closing drive of FET, it replaced with FET and provided the other switching element in the motor drive circuit 22 You may do it.

・上記実施形態では、モータ20として単相の直流モータを採用していたが、三相モータなどのそれ以外のモータを採用してもよい。
・上記実施形態では、モータ20として単相の直流モータを採用し、地絡有りとの判定時には、モータ20に対する給電を完全に停止しており、その結果として、EPSによるハンドル操作のアシストも停止されるようになっていた。アシスト力を付与するモータが複数設けられたEPSであれば、地絡が発生したモータのみを停止し、残りのモータでEPSによるハンドル操作のアシストを継続するようにすることもできる。また、三相モータを用いる場合、地絡が発生した電源ラインを通じて給電が行われる相を除いた2つの相を用いてのモータの二相駆動により、EPSによるハンドル操作のアシストを継続するようにすることもできる。
In the above embodiment, a single-phase DC motor is employed as the motor 20, but other motors such as a three-phase motor may be employed.
In the above embodiment, a single-phase DC motor is adopted as the motor 20, and when it is determined that there is a ground fault, the power supply to the motor 20 is completely stopped, and as a result, the steering operation assist by EPS is also stopped. It was supposed to be. If EPS is provided with a plurality of motors that apply assist force, it is possible to stop only the motor in which a ground fault has occurred and continue assisting steering operation by EPS with the remaining motors. In addition, when using a three-phase motor, the assist of steering operation by EPS is continued by the two-phase driving of the motor using two phases excluding the phase where power is supplied through the power line in which a ground fault has occurred. You can also

・上記実施形態では、運転者がハンドル10に加えた操舵力にモータ動力を付加することで、ハンドル操作をアシストするEPSのモータ制御装置について説明した。上記実施形態での地絡判定は、そうしたEPS以外のシステムに採用のモータ制御装置にも同様に適用することができる。   In the above embodiment, the EPS motor control device that assists the steering operation by adding the motor power to the steering force applied to the steering wheel 10 by the driver has been described. The ground fault determination in the above embodiment can be similarly applied to a motor control device adopted in such a system other than EPS.

BATT…バッテリ、FET1〜FET4…電界効果トランジスタ、L1,L2…電源ライン、Rs…シャント抵抗、10…ハンドル、11…ステアリングシャフト、12…コラムシャフト、13…インターミディエイトシャフト、14…ピニオンシャフト、15…ラック軸、16…ラック部、17…タイロッド、18…転舵輪、19…ナックルアーム、20…モータ、21…減速歯車機構、22…モータ駆動回路、23…電子制御ユニット、24…車速センサ、25…トルクセンサ、26…モータ回転角センサ、27…モータリレー、28…電流検出回路(電流検出部)、29a,29b…電圧検出回路、30…ゲート駆動回路、31…電流指令値演算部、32…デューティ比演算部、33…地絡判定部、34…給電停止部。   BATT: battery, FET1 to FET4: field effect transistor, L1, L2 ... power supply line, Rs ... shunt resistor, 10 ... handle, 11 ... steering shaft, 12 ... column shaft, 13 ... intermediate shaft, 14 ... pinion shaft, 15 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Rack shaft, 16 ... Rack part, 17 ... Tie rod, 18 ... Steering wheel, 19 ... Knuckle arm, 20 ... Motor, 21 ... Reduction gear mechanism, 22 ... Motor drive circuit, 23 ... Electronic control unit, 24 ... Vehicle speed sensor, 25 ... Torque sensor, 26 ... Motor rotation angle sensor, 27 ... Motor relay, 28 ... Current detection circuit (current detection unit), 29a, 29b ... Voltage detection circuit, 30 ... Gate drive circuit, 31 ... Current command value calculation unit, 32 ... Duty ratio calculation part, 33 ... Ground fault determination part, 34 ... Power supply stop part.

Claims (3)

モータへの給電のために演算された電流指令値に応じてデューティ信号を生成するとともに、そのデューティ信号に応じて前記モータの駆動制御を行うモータ制御装置において、
前記モータを流れる電流を検出する電流検出部と、
前記デューティ信号のデューティ比に応じて設定される上限閾値以上の電流が前記電流検出部により検出された場合に、前記モータの電源ラインに地絡が発生したと判定する地絡判定部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
In a motor control device that generates a duty signal according to a current command value calculated for power supply to the motor and performs drive control of the motor according to the duty signal,
A current detector for detecting a current flowing through the motor;
A ground fault determination unit that determines that a ground fault has occurred in the power line of the motor when a current equal to or higher than an upper limit threshold set according to a duty ratio of the duty signal is detected by the current detection unit;
A motor control device comprising:
前記地絡判定部は、前記上限閾値よりも小さい下限閾値を前記デューティ信号のデューティ比に応じてさらに設定するとともに、前記下限閾値以下の電流が前記電流検出部により検出された場合にも、前記モータの電源ラインに地絡が発生したと判定する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The ground fault determination unit further sets a lower limit threshold value smaller than the upper limit threshold value according to a duty ratio of the duty signal, and when a current equal to or lower than the lower limit threshold value is detected by the current detection unit, The motor control device according to claim 1, wherein it is determined that a ground fault has occurred in the power line of the motor.
前記地絡判定部により地絡が発生したと判定されたときに、地絡が発生した前記電源ラインを通じた給電を停止する給電停止部を備える
請求項1又は2に記載のモータ制御装置。
3. The motor control device according to claim 1, further comprising: a power supply stopping unit that stops power supply through the power line in which a ground fault has occurred when the ground fault determination unit determines that a ground fault has occurred.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020182150A (en) * 2019-04-26 2020-11-05 ボッシュ株式会社 Electronic control device and abnormality detection method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018191410A (en) * 2017-05-01 2018-11-29 三菱電機株式会社 Controller of electric motor
JP2020182150A (en) * 2019-04-26 2020-11-05 ボッシュ株式会社 Electronic control device and abnormality detection method
JP7313182B2 (en) 2019-04-26 2023-07-24 ボッシュ株式会社 Electronic control device and abnormality detection method

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