JP2020142740A - Motor energization control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、電動パワーステアリング装置等で使用するモータ通電制御方法に関する。 The present invention relates to, for example, a motor energization control method used in an electric power steering device or the like.
近年、電動パワーステアリング装置において3相電動モータの1相に異常が発生した場合、モータ制御を停止せずに残りの正常な2相により電動モータを継続駆動(アシスト)する需要が高まっている。このような相失陥では、故障相に対応する電気角付近でモータトルクが低下し、ハンドルが切れなくなる領域が生じる。そのため、相故障時におけるモータトルク低下領域を飛び越えることで、操舵フィーリングを向上させることが従来より課題となっている。 In recent years, when an abnormality occurs in one phase of a three-phase electric motor in an electric power steering device, there is an increasing demand for continuously driving (assisting) the electric motor with the remaining two normal phases without stopping the motor control. In such a phase failure, the motor torque decreases in the vicinity of the electric angle corresponding to the faulty phase, and a region where the steering wheel cannot be cut occurs. Therefore, it has been a problem from the past to improve the steering feeling by jumping over the motor torque drop region at the time of phase failure.
例えば特許文献1は、2相によるモータ駆動時、操舵トルクと電動モータで発生する操舵補助トルクの和が外力と釣合って、モータトルクの低下領域を乗り越えられないとき、相電流指令値を減少させて外力(操舵反力)により電気角を戻してから指令電流値を増加させてモータを加速し、モータトルクの低下領域を乗り越える電動パワーステアリング装置を開示している。
For example,
上記特許文献1の電動パワーステアリング装置では、操舵トルクおよび操舵補助トルクの和と外力との釣合い時に電流指令値を低下させ、電気角が、モータトルク低下領域とモータトルク発生領域からなる加速領域にあるとき電流指令値を増加している。そのため、モータアシストが無くなった状態から戻すことになるので、運転者に与える操舵の引っ掛かり感が増大するという問題がある。
In the electric power steering device of
その他の技術として、電気角が加速領域にあるときに電流指令値を増加補正してモータの回転を加速し、モータトルクの低下領域を乗り越える構成も提案されているが、例えばパーキング時等、車速が低速のときには、加速のみでモータトルクの低下領域を乗り越えことは困難であるという問題がある。 As another technology, a configuration has been proposed in which the current command value is increased and corrected when the electric angle is in the acceleration region to accelerate the rotation of the motor to overcome the region where the motor torque decreases, but for example, when parking, the vehicle speed At low speeds, there is a problem that it is difficult to overcome the region where the motor torque drops only by accelerating.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数相の1相に失陥が生じても電動モータを駆動制御して、円滑なアシストを継続できるモータ通電制御方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is a motor energization control method capable of driving and controlling an electric motor to continue smooth assist even if a failure occurs in one phase of a plurality of phases. Is to provide.
上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本願の例示的な第1の発明は、3相以上の多相の電動モータにより車両等の運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング装置に使用するモータ通電制御方法であって、前記多相のいずれか1相の失陥の有無を検出する検出工程と、前記検出工程において前記失陥が検出された場合、該失陥相を除く残りの相に対する相電流を算出する相電流算出工程と、前記検出工程において前記失陥が検出された場合、前記電動モータの電気角が該電動モータの出力トルクがゼロとなる電気角よりも所定角度手前側にあり、少なくとも該電動モータの回転数と操舵トルクが所定条件を満たすか否かを判定する判定工程と、前記判定工程において、前記電動モータの電気角が前記所定角度手前側にあり、かつ、該電動モータの回転数と操舵トルクが前記所定条件を満たすと判定された場合、該電動モータの出力トルクが所定トルクとなる第1の目標電気角に達するまで電気角を逆方向に戻すとともに該電動モータに対して前記相電流算出工程で算出された相電流を操舵方向と逆方向に流す第1の制御工程と、前記電動モータの電気角が前記第1の目標電気角へ到達後、第2の目標電気角に達するまで該電動モータに対して前記相電流算出工程で算出された相電流を操舵方向に流す第2の制御工程とを備えることを特徴とする。 The following configuration is provided as a means for achieving the above object and solving the above-mentioned problem. That is, the exemplary first invention of the present application is a motor energization control method used in an electric power steering device that assists the steering of a driver such as a vehicle by a multi-phase electric motor having three or more phases. A detection step for detecting the presence or absence of a failure of any one of the phases, and a phase current calculation step for calculating the phase current for the remaining phases excluding the failed phase when the failure is detected in the detection step. When the failure is detected in the detection step, the electric angle of the electric motor is on the front side of a predetermined angle from the electric angle at which the output torque of the electric motor becomes zero, and at least the rotation speed of the electric motor. In the determination step of determining whether or not the steering torque satisfies the predetermined condition, and in the determination step, the electric angle of the electric motor is on the front side of the predetermined angle, and the rotation speed and steering torque of the electric motor are determined. When it is determined that the predetermined condition is satisfied, the electric angle is returned in the opposite direction until the output torque of the electric motor reaches the first target electric angle that becomes the predetermined torque, and the phase current calculation step for the electric motor. The first control step in which the phase current calculated in the above is passed in the direction opposite to the steering direction, and the electric motor after the electric angle of the electric motor reaches the first target electric angle until it reaches the second target electric angle. It is characterized by including a second control step of flowing the phase current calculated in the phase current calculation step to the motor in the steering direction.
本願の例示的な第2の発明は、3相以上の多相の電動モータにより車両等の運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング制御装置であって、前記多相のいずれか1相の失陥の有無を検出する検出部と、前記検出部により前記失陥が検出された場合、上記例示的な第1の発明に係るモータ通電制御方法によって前記電動モータを駆動制御する制御部とを備えることを特徴とする。 An exemplary second invention of the present application is an electric power steering control device that assists the steering of a driver of a vehicle or the like by a multi-phase electric motor having three or more phases, and the loss of any one of the polyphases. It includes a detection unit that detects the presence or absence of a depression, and a control unit that drives and controls the electric motor by the motor energization control method according to the first exemplary invention when the detection unit detects the failure. It is characterized by that.
本願の例示的な第3の発明は、電動パワーステアリングシステムであって、上記例示的な第2の発明に係る電動パワーステアリング制御装置を備えたことを特徴とする。 The third exemplary invention of the present application is an electric power steering system, characterized in that the electric power steering control device according to the second exemplary invention is provided.
本発明によれば、相失陥時に、電動モータの回転が停止するトルク・デッドポイントの到来を予測し、回転停止前に加速制御することでトルク・デッドポイントを乗り越えて、操舵方向への円滑なアシストを継続できる。 According to the present invention, the arrival of a torque dead point at which the rotation of the electric motor stops at the time of phase loss is predicted, and acceleration control is performed before the rotation stops to overcome the torque dead point and smooth the steering direction. Assist can be continued.
以下、本発明に係る一実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るモータ通電制御方法を使用した電動パワーステアリング装置(システム)の概略構成である。図1の電動パワーステアリング装置1は、電子制御ユニット(Electronic Control Unit: ECU)としてのモータ制御装置10、操舵部材であるステアリングハンドル2、ステアリングハンドル2に接続された回転軸3、ピニオンギア6、ラック軸7等を備える。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration of an electric power steering device (system) using the motor energization control method according to the embodiment of the present invention. The electric
回転軸3は、その先端に設けられたピニオンギア6に噛み合っている。ピニオンギア6により、回転軸3の回転運動がラック軸7の直線運動に変換され、ラック軸7の変位量に応じた角度に、そのラック軸7の両端に設けられた一対の車輪5a,5bが操舵される。
The rotating
回転軸3には、ステアリングハンドル2が操作された際の操舵トルクを検出するトルクセンサ9が設けられており、検出された操舵トルクはモータ制御装置10へ送られる。モータ制御装置10は、トルクセンサ9より取得した操舵トルク、車速センサ(不図示)からの車速等の信号に基づくモータ駆動信号を生成し、その信号を電動モータ15に出力する。
The rotating
モータ駆動信号が入力された電動モータ15からは、ステアリングハンドル2の操舵を補助するための補助トルクが出力され、その補助トルクが減速ギア4を介して回転軸3に伝達される。その結果、電動モータ15で発生したトルクによって回転軸3の回転がアシストされることで、運転者のハンドル操作を補助する。
An auxiliary torque for assisting the steering of the
次に、本実施形態に係るモータ制御装置の構成および制御動作について説明する。 Next, the configuration and control operation of the motor control device according to this embodiment will be described.
<モータ制御装置の構成>
図2は、図1のモータ制御装置10の構成を示すブロック図である。図2においてモータ制御装置10は、電動モータ15を駆動対象とする。電動モータ15は、例えば3相(U,V,W)ブラシレスモータである。
<Configuration of motor control device>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
モータ制御装置10は、装置全体の制御を司る中央制御部(CPU)11、CPU11からの制御信号を受けてモータ駆動信号(PWM信号)を生成するインバータ制御部13、電動モータ15の各モータコイルに所定の駆動電流を供給するインバータ回路(INV)としてのモータ駆動部14等を備える。
The
インバータ制御部13は、FET駆動回路として機能するプリドライバ部(PrDr)とも呼ばれる。モータ駆動部14を構成する半導体スイッチング素子(FET1〜FET6)は、電動モータ15の各相に対応している。具体的にはFET1,2がU相に、FET3,4がV相に、そして、FET5,6がW相にそれぞれ対応している。
The
FET1,3,5は、それぞれU相、V相、W相の上アーム(ハイサイド(HiSide)ともいう)のスイッチング素子であり、FET2,4,6は、それぞれU相、V相、W相の下アーム(ローサイド(LoSide)ともいう)のスイッチング素子である。スイッチング素子(FET)はパワー素子とも呼ばれ、例えば、MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子を用いる。
ブリッジ回路を構成するFET1,3,5のドレイン端子は電源側に接続され、ソース端子はFET2,4,6のドレイン端子に接続されている。また、FET2,4,6のソース端子は、グランド(GND)側に接続されている。
The drain terminals of
モータ制御装置10のCPU11は、相失陥等の故障のない通常駆動時(3相通電駆動時)に対応したモータ駆動信号(PWM信号)を生成する通常通電制御部21と、相失陥等の故障が発生したときに対応したモータ駆動信号(PWM信号)を生成する2相通電制御部31を備える。
The
通常通電制御部21は、相故障のない通常時のモータ制御を行うために3相目標相電流を算出する目標相電流算出部23を有する。一方、2相通電制御部31は、1相故障時に他の2相による通電制御等を行うため、乗り越え制御部33、180°通電用電気角算出部35、相故障時にモータ制御を行うために2相目標相電流を算出する2相通電目標相電流算出部37を有する。
The normal
モータ駆動部14には、各相に対応して設けた電流検出部(電流センサ)17が配置されている。電流検出部17は、モータ駆動電流検出用のシャント抵抗R1〜R2に流れる直流電流をオペアンプ等の増幅回路を用いて検出する。電動モータ15には、その回転子(ロータ)の回転位置を検出する回転センサ(電気角センサ)19が搭載されている。また、CPU11には、車両の走行速度を検出する速度センサ(不図示)で検出された信号が入力される。
A current detection unit (current sensor) 17 provided corresponding to each phase is arranged in the
電流検出部17での電流検出値、回転センサ19でのモータ回転角等は、デジタルデータに変換されて2相通電制御部31内の失陥相判定部32へ出力される。失陥相判定部32は、これらの入力データをもとにモータ制御装置10における相失陥の有無を判定する。
The current detection value of the
なお、インバータ制御部13に供給される各相の電圧指令値、あるいはモータ駆動部14に供給される各相のパルス幅変調信号と、各相のモータ電圧とを比較して、その比較結果を失陥相判定部32に送信する構成を設けてもよい。これにより失陥相判定部32は、各相の不導通、短絡異常を相失陥として検出できる。
The voltage command value of each phase supplied to the
失陥相判定部32より切替部12には、相失陥等の故障の有無に対応する切替信号が入力される。切替部12は、その切替信号にしたがって、通常駆動時のモータ駆動信号と、2相通電時のモータ駆動信号とを切り替え、切替え後のモータ駆動信号をインバータ制御部13に供給する。
A switching signal corresponding to the presence or absence of a failure such as a phase failure is input to the
<モータ制御装置の動作>
通常制御時、モータ制御装置10は位相が互いに120°異なるU相、V相、W相の電流からなる3相交流により電動モータ15を制御する。インバータ回路を構成するモータ駆動部14の故障、電動モータ15のモータコイル、あるいはモータコイルに接続された動力線(モータライン)の断線等により1相が失陥した場合、3相交流の2相分をそのまま電動モータ15に流すと、出力トルクが一部を除き低下してしまう。
<Operation of motor control device>
During normal control, the
そこで、本実施形態に係るモータ制御装置は、1相失陥時において、下記の式(1)で定義される相電流による制御に切り替える。すなわち、相電流Iu,v,wのうち失陥相を除く2相の電流が制限値を超えない範囲で出力トルクを維持する2相通電制御を行う。 Therefore, the motor control device according to the present embodiment switches to the control by the phase current defined by the following equation (1) when one phase fails. That is, two-phase energization control is performed to maintain the output torque within a range in which the currents of the two phases of the phase currents I u, v, and w excluding the failing phase do not exceed the limit value.
Iu,v,w=[−√3×(目標トルク×トルク定数)]/√2×sin(θ+φ)
…(1)
I u, v, w = [−√3 × (target torque × torque constant)] / √2 × sin (θ + φ)
… (1)
ここで、θは電気角、φは失陥相に応じて切り替える定数であり、U相=30°、V相=150°、W相=270°である。 Here, θ is an electric angle, φ is a constant that is switched according to the collapsed phase, and U phase = 30 °, V phase = 150 °, and W phase = 270 °.
2相通電時において、2相通電制御部31の乗り越え制御部33は、モータ制御装置10に入力された目標トルクを上書きする。そして、2相通電目標相電流算出部37は、失陥相に対する回転角を除いて、2相通電に対応する目標相電流を算出する。
At the time of two-phase energization, the overcoming
図3(a)は、2相通電制御時における電気角に対する相電流を示しており、図3(b)は、図3(a)の相電流に対応する出力トルクである。いずれも、失陥相がW相の場合を例示している。 FIG. 3A shows a phase current with respect to an electric angle during two-phase energization control, and FIG. 3B shows an output torque corresponding to the phase current of FIG. 3A. In each case, the case where the failed phase is the W phase is illustrated.
2相通電に対応する目標相電流の算出には、公知の数学的手法を用いて、式(1)により、失陥相に対応する所定の回転角を漸近線として、図3(a)に示すように正割曲線(cosθの逆数)、または余割曲線(sinθの逆数)状に変化する目標相電流を算出する。 In the calculation of the target phase current corresponding to the two-phase energization, a known mathematical method is used, and the predetermined rotation angle corresponding to the collapsed phase is set as an asymptote by the equation (1), as shown in FIG. 3A. As shown, the target phase current that changes in the form of a secant curve (reciprocal of cos θ) or cosecant curve (reciprocal of sin θ) is calculated.
電動モータ15の各コイルに通電可能な電流には上限がある。そのため、電動モータ、スイッチング素子等の定格電流以上とならないように、図3(a)において符号A〜Dで示す領域においてピークをカットして、相電流を制限している。また、2相通電制御では、θ+ψが0°または180°付近において電流の殆どが無効となるため、図3(a)において符号a〜cで示す領域では、電流を0とする。ここでは、弱め磁束制御は行わない。
There is an upper limit to the current that can be applied to each coil of the
よって、1相に失陥が発生した場合、電動モータ15に電流を流そうとしても、電動モータ15の出力トルクが発生せずモータが回らなくなるポイント(図3(b)において符号DP1〜DP3で示す)が電気角180°単位で発生する。これらのポイントは、トルク・デッドポイント(以降において、単にデッドポイントともいう)と呼ばれ、ハンドルが切れない状態に陥るポイントを意味する。
Therefore, when a failure occurs in one phase, even if an attempt is made to pass a current through the
<2相通電制御>
図4は、本実施形態に係るモータ制御装置での2相通電制御(適宜、乗り超え制御ともいう)時におけるモータの電気角、出力トルク、およびモータの回転速度の関係を示している。また、図5は、乗り超え制御の手順を時系列で示すフローチャートである。
<Two-phase energization control>
FIG. 4 shows the relationship between the electric angle of the motor, the output torque, and the rotation speed of the motor during two-phase energization control (also referred to as overcoming control as appropriate) in the motor control device according to the present embodiment. Further, FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of overcoming control in chronological order.
モータ制御装置10のCPU11は、ROM(読み出し専用メモリ)等のメモリ(不図示)に格納されたプログラムにしたがって、後述する相故障に応じた制御を行う。
The
最初にCPU11の失陥相判定部32は、図5のステップS11で、上述したように各相対応に設けた電流検出部による電流検出結果、モータ回転角等をもとに、モータ制御装置10での相失陥等の故障の有無を判断する。相失陥等がなければ、ステップS40において通常の制御(通常通電制御部21による3相通電駆動)を行う。
First, the failure
相失陥等があった場合、失陥した相によりデッドポイントが異なることから、失陥相判定部32はステップS13において、U相、V相、W相のいずれが失陥相であるかを判断するとともに、切替部12に対して切替信号を出力する。これによりモータ制御装置10は、通常駆動時のモータ駆動制御から、相失陥時に対応した2相通電制御への移行が可能となる。
If there is a phase failure or the like, the dead point differs depending on the phase that has failed. Therefore, in step S13, the failure
180°通電用電気角算出部35は、乗り越え制御で使用する電気角を調整する。上述したように、デッドポイントは180°毎に発生するため、電気角のオフセットを行って180°の範囲内に制限させることで、失陥相毎のデッドポイント位置のばらつきを無くしている。具体的には、図4に示すようにトルク出力が最大となる電気角を0°、トルク出力がゼロ(デッドポイント)の電気角を±90°に揃える。
The 180 ° energization electric
図3(b)、および図4において符号41で示すように、1相の失陥時における電動モータ15の出力トルクは、デッドポイントDPに近づくにつれて徐々に低下する。そこで、図5のステップS15において、乗り越え制御部33は、例えば、図4の符号43で示すように出力トルクが低下する領域における電動モータ15の回転数、操舵トルク、および電気角をもとに、現在のドライバの操舵力でデッドポイントDPを越えられるか、あるいは、デッドポイントDPの乗り越えが困難かを予測する。
As shown by
具体的には、上述した出力トルクが低下する領域において、電動モータ15の回転数が例えば、毎秒2回転よりも小さく、ドライバがある程度、ハンドルを切っている場合に相当するとして操舵トルクが例えば、2Nmよりも小さく、かつ、電気角が、電動モータ15の出力トルクがゼロとなる電気角(図4のθ3)よりも所定角度(例えば、45°)手前側にあるとき、デッドポイントの乗り越えが困難と判断する。
Specifically, in the above-mentioned region where the output torque decreases, the steering torque is, for example, assuming that the rotation speed of the
なお、上述した判定しきい値は、2相通電をした場合に起こる振動を緩和するためにキャリブレーションできるパラメータである。 The above-mentioned determination threshold value is a parameter that can be calibrated in order to alleviate the vibration that occurs when two-phase energization is applied.
ステップS15で、現在のドライバの操舵力でデッドポイントの乗り越えが可能と判断された場合、ステップS50において、電動モータ15を加速制御してドライバの操舵方向にアシストすることで、デッドポイントを乗り越えやすくする。
If it is determined in step S15 that the current driver's steering force can overcome the dead point, in step S50, the
一方、デッドポイントの乗り越えが困難との予測を得た場合には、一旦、電動モータ15をドライバの操舵方向と逆方向に回転し、意図的にドライバの操舵力を得るための乗り越え制御を行う。
On the other hand, when it is predicted that it will be difficult to overcome the dead point, the
すなわち、ステップS17において、2相通電目標相電流算出部37は、180°通電用電気角算出部35で算出(調整)された2相通電用電気角と、乗り越え制御部33からのアシストトルクをもとに、相故障時におけるモータ制御を行うための2相目標相電流を算出する。
That is, in step S17, the two-phase energization target phase
ステップS19では、図4において軌跡P1−P2(破線部分)で示すように、電動モータ15の出力トルクが最大となる目標電気角(図4のθ4)に達するまで電気角を逆方向に戻すとともに、電動モータ15に対して、ステップS17で算出した相電流を操舵方向と逆方向に流す。図4の軌跡P1´−P2´(破線部分)は、逆方向に回転する電動モータの回転速度を示す。
In step S19, as shown by the locus P1-P2 (broken line portion) in FIG. 4, the electric angle is returned in the reverse direction until the target electric angle (θ 4 in FIG. 4 ) at which the output torque of the
上記のように電気角を逆方向に戻すことは、後述する加速制御に対して勢い(助走)をつけるための制御に相当する。よって、ステップS19において電気角を逆方向に戻すときの目標電気角(θ4)は、加速制御において出力するトルク等に応じて調整する(換言すれば、助走距離を変える)ことが可能である。 Returning the electric angle in the opposite direction as described above corresponds to the control for giving momentum (running) to the acceleration control described later. Therefore, the target electric angle (θ 4 ) when the electric angle is returned in the opposite direction in step S19 can be adjusted according to the torque or the like output in the acceleration control (in other words, the approach distance is changed). ..
上記の乗り越え制御を開始後、ステップS21において、所定値(例えば2Nm)を超える逆方向の操舵トルクが発生したと判断された場合、あるいは車速が低速(例えば、時速3km未満)と判断された場合、デッドポイントの乗り越え制御が不要であるとして、ステップS35に進み、乗り越え制御を中断する。そして、通常の2相制御に戻る(ステップS33)。このように乗り越え制御を中断することで、乗り越え制御を行うことによる操舵の妨げ、ステアリングのガタツキ等を回避できる。 After starting the above overcoming control, in step S21, when it is determined that a steering torque in the reverse direction exceeding a predetermined value (for example, 2 Nm) is generated, or when it is determined that the vehicle speed is low (for example, less than 3 km / h). Assuming that the dead point overcoming control is unnecessary, the process proceeds to step S35 to interrupt the overcoming control. Then, the process returns to the normal two-phase control (step S33). By interrupting the overcoming control in this way, it is possible to avoid the hindrance of steering and the rattling of the steering due to the overcoming control.
乗り越え制御開始後、上記のような逆方向の操舵トルク等が発生せず、ステップS23において電気角が目標戻り角(θ4)に達したと判断された場合、ステップS25で電流を切り替える。すなわち、電動モータ15に対して、ステップS17で算出した相電流を操舵方向(順方向)に流す。これにより電動モータ15を加速する。
When it is determined in step S23 that the electric angle has reached the target return angle (θ 4 ) without generating the steering torque in the reverse direction as described above after the start of the overcoming control, the current is switched in step S25. That is, the phase current calculated in step S17 is passed through the
電動モータの加速後、ステップS27で、操舵トルクが所定値(例えば1Nm)未満と判断された場合には、ドライバがハンドルを切っておらず、乗り越えが不要であるとして、ステップS35に進んで乗り越え制御を中断し、通常の2相制御に戻る(ステップS33)。 If it is determined in step S27 that the steering torque is less than a predetermined value (for example, 1 Nm) after accelerating the electric motor, it is assumed that the driver has not turned the steering wheel and it is not necessary to get over it, and the process proceeds to step S35 to get over. The control is interrupted and the normal two-phase control is returned (step S33).
一方、ステップS27で、操舵トルクが所定値以上と判断されれば、ステップS29で、乗り越えが完了したか否かを判断する。ここでは、上述した目標電気角(θ4)へ到達後、次の目標電気角θ5(例えば、トルクがゼロとなる角度θ3からプラス方向に例えば、30°の範囲内の電気角)に達したかどうかを判断する。図4に示す例では、電気角が+120°に到達したときに乗り越えが完了したと判断する。 On the other hand, if it is determined in step S27 that the steering torque is equal to or greater than a predetermined value, it is determined in step S29 whether or not the overcoming is completed. Here, after reaching the above-mentioned target electric angle (θ 4 ), the next target electric angle θ 5 (for example, an electric angle within the range of 30 ° in the positive direction from the angle θ 3 at which the torque becomes zero) Determine if it has been reached. In the example shown in FIG. 4, it is determined that the overcoming is completed when the electric angle reaches + 120 °.
なお、目標電気角(θ5)は、トルク回復と判断するポイントであるため、例えばモータ制御装置10を使用した電動パワーステアリング装置の場合、その電動パワーステアリング装置が搭載された車両等に応じて調整可能とする。
Since the target electric angle (θ 5 ) is a point for determining torque recovery, for example, in the case of an electric power steering device using the
上記のように電流方向切替後における電動モータ15の出力トルクの変化を、図4において軌跡P2−P3(2点鎖線部分)で示す。また、そのときのモータ回転速度の変化を、図4において軌跡P2´−P3´(2点鎖線部分)で示す。
As described above, the change in the output torque of the
ステップS29で、乗り越え制御を完了したことが確認された場合、モータ制御装置10において、ドライバの操舵力と電動モータ15の出力トルクとを合わせて、デッドポイントDPを乗り越えたことになる。よって、その後は、通常の2相制御に戻る(ステップS33)。
When it is confirmed in step S29 that the overcoming control is completed, the
一方、乗り越え制御が完了していない場合には、ステップS31において乗り越えに失敗したか否かを判断する。例えば、上述したステップS19において逆方向に相電流を流してから所定時間経過後においても、電気角がθ5に達していない場合、乗り越えに失敗したと判断する。 On the other hand, if the overcoming control is not completed, it is determined in step S31 whether or not the overcoming has failed. For example, if the electric angle does not reach θ 5 even after a lapse of a predetermined time after the phase current is passed in the opposite direction in step S19 described above, it is determined that the overcoming has failed.
上記の所定時間は、例えば500msecより小さい時間とする。よって、乗り越えが正常終了するまでの時間が設定した時間よりも長い場合、乗り越えができないとして、処理をステップS17に戻し、再度、デッドポイントの乗り越え制御(加速制御)を実行する。 The above predetermined time is, for example, a time smaller than 500 msec. Therefore, if the time until the overcoming ends normally is longer than the set time, it is considered that the overcoming cannot be performed, the process is returned to step S17, and the dead point overcoming control (acceleration control) is executed again.
図6は、上述した乗り越え制御(加速制御)における電気角の時間的変化の一例を模式的に示している。図6に示すように制御状態が通常制御状態61にあるときにデッドポイントに近づくと、デッドポイントの手前にあるポイントP1(図4のP1に相当)でモータの逆転制御を開始し、逆転制御状態62に移行する。
FIG. 6 schematically shows an example of the temporal change of the electric angle in the above-mentioned overcoming control (acceleration control). As shown in FIG. 6, when the dead point is approached when the control state is in the
逆転制御状態62においてポイントP2(図4のP2に相当)に到達すると、モータの正転制御を開始して正転制御状態63に移行する。そして、正転制御状態63においてポイントP3(図4のP3に相当)に到達すると、乗り越え制御(加速制御)が終了したとして、通常制御状態64に戻る。
When the point P2 (corresponding to P2 in FIG. 4) is reached in the reverse
一方、乗り越え制御(加速制御)を行わない場合には、ポイントP1においてモータの逆転制御に移行しない。その結果、図6において点線で示すようにトルクが発生しないデッドポイントDPに至り、電動モータの回転速度が低下して、反力が大きい場合、電動モータが停止する。 On the other hand, when overcoming control (acceleration control) is not performed, the motor does not shift to reverse control at point P1. As a result, as shown by the dotted line in FIG. 6, a dead point DP at which torque is not generated is reached, the rotation speed of the electric motor decreases, and when the reaction force is large, the electric motor stops.
以上説明したように、複数相の電動モータを制御するモータ制御装置において、複数相のいずれか1相に失陥が発生したとき、電気角が、出力トルクがゼロとなる電気角(トルク・デッドポイント)よりも所定角度手前側にあり、かつ、電動モータの回転数と操舵トルクが所定条件を満たす場合、その電気角を戻して、出力トルクが所定値(例えば、最大出力トルク)となる第1の電気角まで逆方向に相電流を流して電動モータを逆回転する。続いて、第2の電気角に達するまで順方向に相電流を流して電動モータを正転させることで、トルク・デッドポイントにおいて十分な角速度を保つように制御する。 As described above, in a motor control device that controls a multi-phase electric motor, when a failure occurs in any one of the multiple phases, the electric angle becomes zero and the output torque becomes zero (torque dead). If it is on the front side of a predetermined angle from the point) and the rotation speed of the electric motor and the steering torque satisfy the predetermined conditions, the electric angle is returned and the output torque becomes a predetermined value (for example, the maximum output torque). A phase current is passed in the opposite direction up to the electric angle of 1, and the electric motor is rotated in the reverse direction. Subsequently, a phase current is passed in the forward direction until the second electric angle is reached to rotate the electric motor in the normal direction, so that a sufficient angular velocity is maintained at the torque dead point.
こうすることで、現在のドライバの操舵力でデッドポイントの乗り越えが可能か否かの判断が容易になり、1相失陥時においてステアリングの操舵方向と電動モータの回転方向とが一致している段階で電動モータの回転停止、すなわち、トルク・デッドポイントの到来を予測し、電動モータの回転を停止させることなく加速できる。 By doing so, it becomes easy to judge whether or not the dead point can be overcome with the steering force of the current driver, and the steering direction of the steering and the rotation direction of the electric motor match at the time of one-phase failure. The rotation of the electric motor can be stopped at each stage, that is, the arrival of a torque dead point can be predicted, and the rotation of the electric motor can be accelerated without being stopped.
その結果、失陥相を除く相による縮退したモータ駆動によってアシスト継続を行う際、例えばドライバの操舵方向に最大出力で電動モータの駆動を継続して、ドライバの操舵力と電動モータの出力トルクを合わせてデッドポイントを乗り越えることができ、円滑な操舵アシストを提供可能となる。 As a result, when the assist is continued by the degenerate motor drive by the phase excluding the collapsed phase, for example, the electric motor is continued to be driven at the maximum output in the steering direction of the driver, and the steering force of the driver and the output torque of the electric motor are reduced. At the same time, it is possible to overcome the dead point and provide smooth steering assist.
一方、電動モータ、その制御装置の回路をハードウエア構成によって完全冗長化すれば、一部の故障によりシステム全体が停止しない低故障率のシステムの実現が可能となるが、そのようなシステムはコスト高となる。このことから、上述した実施形態に係るモータ制御装置のようにソフトウェアによる失陥時制御の冗長化を行うことで、低コストのモータ制御装置を提供できる。 On the other hand, if the circuits of the electric motor and its control device are completely made redundant by the hardware configuration, it is possible to realize a system with a low failure rate in which the entire system does not stop due to some failures, but such a system is costly. It will be high. From this, it is possible to provide a low-cost motor control device by making the failure control redundant by software as in the motor control device according to the above-described embodiment.
本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。乗り越え制御を中断する態様については、上述した条件での中断に限定されず、例えば、図5のステップS31でデッドポイントの乗り越えに失敗したと判定され、ステップS17に戻って、再度、乗り越え制御(加速制御)を実行する回数に制限(例えば、3回)を設けてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. The mode of interrupting the overcoming control is not limited to the interruption under the above-mentioned conditions. For example, it is determined in step S31 of FIG. 5 that the overcoming of the dead point has failed, and the process returns to step S17 to perform overcoming control again. A limit (for example, 3 times) may be provided on the number of times (acceleration control) is executed.
このように乗り越え制御(加速制御)のリトライ回数を制限することで、デッドポイントの乗り越えが不可能な状態にあることを迅速に判断でき、乗り越えができないことによるトルク変動に伴う騒音、振動の発生等を回避できる。 By limiting the number of retries for overcoming control (acceleration control) in this way, it is possible to quickly determine that the dead point cannot be overcome, and noise and vibration are generated due to torque fluctuations due to the inability to overcome. Etc. can be avoided.
また、3相以上の多相の電動モータにより車両等の運転者の操舵を補助する電動パワーステアリング制御装置、あるいは、その電動パワーステアリング制御装置を備えた電動パワーステアリングシステムにおいて、上述した実施形態に係るモータ通電制御方法によって電動モータを駆動制御することで、例えば3相のうちの1相に故障が発生しても、残りの2相によるデッドポイントの乗り越え制御によってアシストの継続が可能となる。 Further, in the electric power steering control device that assists the steering of the driver of the vehicle or the like by a multi-phase electric motor of three or more phases, or in the electric power steering system provided with the electric power steering control device, the above-described embodiment By driving and controlling the electric motor by the motor energization control method, for example, even if a failure occurs in one of the three phases, the assist can be continued by controlling the dead point overcoming by the remaining two phases.
さらには、上述した電動パワーステアリング制御装置、あるいは電動パワーステアリングシステムにおいて、操舵時に乗り越え制御(加速制御)が実行されていることをドライバ等に知らしめるための可視的な表示手段を設けてもよい。 Further, in the above-mentioned electric power steering control device or electric power steering system, a visible display means for notifying the driver or the like that overcoming control (acceleration control) is being executed at the time of steering may be provided. ..
1 電動パワーステアリング装置(システム)
2 ステアリングハンドル
3 回転軸
4 減速ギア
6 ピニオンギア
7 ラック軸
9 トルクセンサ
10 モータ制御装置
11 中央制御部(CPU)
12 切替部
13 インバータ制御部
14 モータ駆動部
15 電動モータ
17 電流検出部(電流センサ)
19 回転センサ(電気角センサ)
21 通常通電制御部
23 目標相電流算出部
31 2相通電制御部
32 失陥相判定部
33 乗り越え制御部
37 2相通電目標相電流算出部
R1〜R2 シャント抵抗
1 Electric power steering device (system)
2 Steering handle 3 Rotating shaft 4 Reduction gear 6
12
19 Rotation sensor (electric angle sensor)
21 Normal
Claims (10)
前記多相のいずれか1相の失陥の有無を検出する検出工程と、
前記検出工程において前記失陥が検出された場合、該失陥相を除く残りの相に対する相電流を算出する相電流算出工程と、
前記検出工程において前記失陥が検出された場合、前記電動モータの電気角が該電動モータの出力トルクがゼロとなる電気角よりも所定角度手前側にあり、少なくとも該電動モータの回転数と操舵トルクが所定条件を満たすか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において、前記電動モータの電気角が前記所定角度手前側にあり、かつ、該電動モータの回転数と操舵トルクが前記所定条件を満たすと判定された場合、該電動モータの出力トルクが所定トルクとなる第1の目標電気角に達するまで電気角を逆方向に戻すとともに該電動モータに対して前記相電流算出工程で算出された相電流を操舵方向と逆方向に流す第1の制御工程と、
前記電動モータの電気角が前記第1の目標電気角へ到達後、第2の目標電気角に達するまで該電動モータに対して前記相電流算出工程で算出された相電流を操舵方向に流す第2の制御工程と、
を備えることを特徴とするモータ通電制御方法。 A motor energization control method used in an electric power steering device that assists the steering of a driver such as a vehicle by using a three-phase or more multi-phase electric motor.
A detection step for detecting the presence or absence of failure of any one of the polyphases, and
When the failure is detected in the detection step, a phase current calculation step of calculating the phase current for the remaining phases excluding the failure phase, and a phase current calculation step.
When the failure is detected in the detection step, the electric angle of the electric motor is on the front side of a predetermined angle from the electric angle at which the output torque of the electric motor becomes zero, and at least the rotation speed and steering of the electric motor. A determination process for determining whether or not the torque satisfies a predetermined condition, and
In the determination step, when it is determined that the electric angle of the electric motor is on the front side of the predetermined angle and the rotation speed and steering torque of the electric motor satisfy the predetermined conditions, the output torque of the electric motor is determined. The first control in which the electric angle is returned in the opposite direction until the first target electric angle at which the predetermined torque is reached is reached, and the phase current calculated in the phase current calculation step is passed to the electric motor in the direction opposite to the steering direction. Process and
After the electric angle of the electric motor reaches the first target electric angle, the phase current calculated in the phase current calculation step is passed through the electric motor in the steering direction until it reaches the second target electric angle. 2 control steps and
A motor energization control method characterized by comprising.
前記多相のいずれか1相の失陥の有無を検出する検出部と、
前記検出部により前記失陥が検出された場合、請求項1〜8のいずれか1項に記載のモータ通電制御方法によって前記電動モータを駆動制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 An electric power steering control device that assists the steering of a driver of a vehicle or the like by a multi-phase electric motor having three or more phases.
A detection unit that detects the presence or absence of failure of any one of the polyphases,
When the failure is detected by the detection unit, the control unit that drives and controls the electric motor by the motor energization control method according to any one of claims 1 to 8.
An electric power steering control device characterized by being equipped with.
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