JP2557457Y2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

電動パワーステアリング装置

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JP2557457Y2 JP1991086906U JP8690691U JP2557457Y2 JP 2557457 Y2 JP2557457 Y2 JP 2557457Y2 JP 1991086906 U JP1991086906 U JP 1991086906U JP 8690691 U JP8690691 U JP 8690691U JP 2557457 Y2 JP2557457 Y2 JP 2557457Y2
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    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、操舵力をモータにより
補助する電動パワーステアリング装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】車速と、舵輪に加えられた操舵トルクと
を検出し、この検出トルクが所定の不感帯を超える場合
に、検出トルク及び検出車速に応じて定めた駆動電流を
操舵補助用のモータに通流させて該モータを駆動し、自
動車の操舵に要する力を該モータの回転力により補助せ
しめ、運転者に快適な操舵感覚を提供する電動パワース
テアリング装置が開発されている。
【0003】このような電動パワーステアリング装置で
は、操舵補助用のモータとしてダイレクトドライブモー
タを用いたものが考えられている。前記ダイレクトドラ
イブモータは、減速器を必要とせず、モータに関連する
ハードウェアが小型化できるので、操舵補助用のモータ
に適している。ダイレクトドライブモータを備えた電動
パワーステアリング装置では、ダイレクトドライブモー
タは、モータ電流制御部において検出トルク及び検出車
速に応じて目標電流を定め、該目標電流に応じてインバ
ータから与えられる三相交流によって駆動させられるよ
うになっている。ところが、バッテリ電源電圧の変動及
ステアリング系の負荷変動がモータの出力トルクに影
響し、これによって操舵感覚に違和感が生じるという問
題があった。
【0004】そこで、この問題を解消するために、従来
では、モータを駆動する三相交流の電流値を検出してそ
の検出結果をモータ電流制御部にフィードバックし、検
出した三相交流の電流値と前記目標電流との偏差を解消
するように三相交流の電流値を制御する電流フィードバ
ック制御を行うことが考えられていた。これは、具体的
には、インバータとモータとの間の電路に電流検出用抵
抗を設け、この電流検出用抵抗にて三相交流の電流値を
検出し、ソフトウェアにて、三相交流の電流値の検出結
果をdq変換(回転巻線系の静止座標系への座標変換)
し、その変換結果であるdq電流をモータ電流制御部に
フィードバックさせていた。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き従来の電流フィードバック制御では、三相交流の電
流値を検出するので、高精度の電流センサが必要である
が、このような高精度の電流センサは大型であり、ハー
ドウェアの小型化が進められている電動パワーステアリ
ング装置に適していないという問題と、三相交流の電流
値の検出結果をdq変換してフィードバックさせる複雑
な処理を行うので、ソフトウェアが複雑化するという問
題と、このようなソフトウェアの複雑化によって制御の
応答性が低くなるという問題とがあった。
【0006】本考案は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、操舵補助用のモータの電流制御に関する、ハー
ドウェアの小型化と、ソフトウェアの簡易化と、制御の
高応答性化の実現を可能とする電動パワーステアリング
装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の考案に係る電動パ
ワーステアリング装置は、直流電源からインバータを介
して得られる三相交流にて操舵補助用のモータを駆動す
る電動パワーステアリング装置において、前記インバー
タの直流側電流を検出する手段と、該手段の検出結果に
基づいて前記三相交流の電流値を制御し出力する電流制
御手段と、前記モータの回転位置の絶対値を検出する手
段と、該手段が検出した回転位置に基づき、前記三相交
流の内、少なくとも二相分の正弦波のデータを出力する
正弦波データ出力手段と、前記電流制御手段が出力した
電流値と前記正弦波データ出力手段が出力した二相分の
データとに基づいて、前記モータを駆動制御するための
三相交流電圧を演算し出力する手段とを備えることを特
徴とする。第2の考案に係る電動パワーステアリング装
置は、前記モータは、ダイレクトドライブモータである
ことを特徴とする
【0008】
【作用】電動パワーステアリング装置では、電源電圧の
変動及びステアリング系の負荷変動に起因して操舵感覚
に違和感が生じるが、電源電圧の変動及びステアリング
系の負荷変動はインバータの直流側電流の変動となって
現れる。本考案にあっては、インバータの直流側電流を
検出し、この検出結果に基づいて、モータを駆動する三
相交流の電流値を制御するので、電源電圧の変動及びス
テアリング系の負荷変動に起因するインバータの直流側
電流の変動が解消され、操舵感覚の違和感が解消され
る。また、モータの電流制御のための電流を検出する手
は、直流電流を検出するので、従来よりも小型化され
る。さらに、直流電流の検出結果に基づいて三相交流の
電流値を制御するので、従来のような複雑なdq変換処
理を行う必要がないため、制御に関するソフトウェアが
簡易なものになり、加えてダイレクトドライブモータを
電動パワーステアリング装置に用いることで制御の応答
性が高くなる。
【0009】
【実施例】以下本考案をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図1は本考案に係る電動パワース
テアリング装置の制御系の構成を示す機能ブロック図で
ある。
【0010】図中1は、操舵補助制御を行うマイクロコ
ンピュータであり、マイクロコンピュータ1内にはその
ソフトウェア構成を機能ブロックで表してある。操舵ト
ルクを検出するトルクセンサ2のトルク検出信号と、車
速を検出する車速センサ3の車速検出信号は、A/D 変換
器4によってA/D 変換されてマイクロコンピュータ1の
目標電流演算部1a に与えられる。目標電流演算部1aで
は、前記トルク検出信号と、前記車速検出信号とに基づ
き所定の演算を行って、ダイレクトドライブモータDMを
駆動するための目標電流Ir (n) を求める。目標電流演
算部1aで求められた目標電流Ir (n) は電流制御部1b
に与えられる。
【0011】ダイレクトドライブモータDMの電源である
バッテリ電源9は、その両電極が、ダイレクトドライブ
モータDMの通電制御を行うパワーMOSFET回路よりなるイ
ンバータ10に接続されていると共に、その負電極が接地
されている。また、インバータ10の直流側回路には、電
源電流(インバータ10の直流側電流)を検出するための
電流検出用抵抗11が介設されており、該電流検出用抵抗
11は、電流検出回路12に接続されている。前記電流検出
回路12は電流検出用抵抗11の端子間電圧の検出結果に基
づいて電源電流を検出するようになっており、その検出
結果はA/D 変換器13によってA/D 変換され、検出電源電
流If (n) としてマイクロコンピュータ1の電流制御部
1b に与えられる。
【0012】電流制御部1b では、前記目標電流I
r (n) に対する検出電源電流If (n) の偏差を演算する
ようになっており、その演算結果は偏差電流Id (n) と
して三相電圧演算部1c に与えられる。
【0013】また、ダイレクトドライブモータDMには、
アブソリュートエンコーダよりなり、ダイレクトドライ
ブモータDMの回転位置の絶対値を検出する回転位置セン
サ14が取付けられている。この回転位置センサ14の検出
結果である検出回転位置信号θm は、オフセット回路15
によってそのオフセットを調節されて回転位置信号θと
して正弦波発生ROM 16に与えられる。正弦波発生ROM 16
は、回転位置信号θをアドレスとして、回転位置信号θ
を位相角とする三相正弦波のうちの二相分の正弦波〔si
n θ,sin ( θ+2/3 π)〕のデータを記憶しており、
与えられた回転位置信号θに基づく二相分の正弦波のデ
ータが前記三相電圧演算部1c に読み込まれるようにな
っている。
【0014】三相電圧演算部1c では、偏差電流I
d (n) を偏差電圧Vd (n) に変換し、この偏差電圧Vd
(n) に基づいて下記(1) 式〜(3) 式の演算を実行するこ
とによってダイレクトドライブモータDMへ与える三相正
弦波電圧を求める。下記(1) 式は、ダイレクトドライブ
モータDMのU相の正弦波電圧VU (n) を求める演算式で
あり、偏差電圧Vd (n) と、正弦波発生ROM 16から与え
られる正弦波sin θとに基づいて正弦波電圧VU (n) を
求める。
【0015】 VU (n) =Vd (n) ・sin θ …(1)
【0016】下記(2) 式は、ダイレクトドライブモータ
DMのV相の正弦波電圧VV (n) を求める演算式であり、
偏差電圧Vd (n) と、正弦波発生ROM 16から与えられる
正弦波sin ( θ+2/3 π)とに基づいて正弦波電圧VV
(n) を求める。
【0017】 VV (n) =Vd (n) ・sin ( θ+2/3 π) …(2)
【0018】下記(3) は、ダイレクトドライブモータDM
のW相の正弦波電圧VW (n) を求める演算式であり、前
記(1) 式によって求められる正弦波電圧VU (n) と、前
記(2) 式によって求められる正弦波電圧VV (n) とに基
づいて正弦波電圧VW (n) を求める。
【0019】 VW (n) =−〔VU (n) +VV (n) 〕 …(3)
【0020】三相電圧演算部1c で以上の如き演算によ
って求めた三相正弦波電圧VU (n),VV (n) ,VW (n)
は、D/A 変換器5にてD/A 変換されて正弦波PWM 回路
6に与えられる。また、正弦波PWM 回路6には、三角波
発生器7から発生される三角波信号が与えられている。
正弦波PWM 回路6では、三角波信号と、三相正弦波電圧
とを比較し、その比較結果に基づいてダイレクトドライ
ブモータDMの制御用のPWM 信号をパワーMOSFETドライバ
回路8に与える。パワーMOSFETドライバ回路8では、前
記PWM 信号に基づいてインバータ10のパワーMOSFET(図
示せず)を駆動させる。インバータは2つのパワーMOSF
ETの直列回路を3回路並列接続してなる回路であり、こ
れらのパワーMOSFETがパワーMOSFETドライバ回路8によ
って転流制御されることによって、ダイレクトドライブ
モータDMに三相正弦波信号が与えられ、これによってダ
イレクトドライブモータDMが駆動される。
【0021】以上の如き構成の電動パワーステアリング
装置では、バッテリ電源9の電源電圧の変動又はステア
リング系の負荷変動が生じた場合は、電源電流が変動す
る。この電源電流の変動は電流検出回路12によって検出
され、これによって検出電源電流If (n) が変化する。
電流制御部1b は、検出電源電流If (n) の変化分を解
消すべき偏差電流Id (n) を求め、これが三相電圧演算
部1c に与えられる。そして、三相電圧演算部1c は、
与えられた偏差電流Id (n) を三相正弦波電圧に変換
し、その三相正弦波電圧を、D/A 変換器5を介して正弦
波PWM 回路6に出力する。この三相正弦波電圧は、電源
電流の変動を解消するべく補正されたものであり、バッ
テリ電源9の電源電圧の変動又はステアリング系の負荷
変動による電源電流の変動を解消する。即ち、以上の如
き制御系では、電源電流のフィードバック制御が行われ
ることとなる。
【0022】前述の電源電流のフィードバック制御で
は、バッテリ電源9の電源電圧の変動又はステアリング
系の負荷変動が生じた場合に、これらに起因する電源電
流の変動が解消されるので、バッテリ電源9の電源電圧
の変動又はステアリング系の負荷変動によって生じる操
舵感覚の違和感が解消される。
【0023】
【考案の効果】以上詳述したように本考案では、三相交
流の電圧値を制御すべくインバータの直流側電流を検出
するが、このような直流の検出手段は小型化ができ、ま
た、三相交流の制御は、インバータの直流側電流、即
ち、直流の検出結果に基づいて行うので、従来のdq変
換の如き複雑な処理が不必要であるため、ソフトウェア
の簡略化ができ、このソフトウェアの簡略化によって制
御の応答性高くなる等、優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る電動パワーステアリング装置の制
御系の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
1 マイクロコンピュータ 1b 電流制御部 11 電流検出用抵抗 12 電流検出回路 DM ダイレクトドライブモータ

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源からインバータを介して得られ
    る三相交流にて操舵補助用のモータを駆動する電動パワ
    ーステアリング装置において、 前記インバータの直流側電流を検出する手段と、 該手段の検出結果に基づいて前記三相交流の電流値を制
    し出力する電流制御手段と、 前記モータの回転位置の絶対値を検出する手段と、 該手段が検出した回転位置に基づき、前記三相交流の
    内、少なくとも二相分の正弦波のデータを出力する正弦
    波データ出力手段と、 前記電流制御手段が出力した電流値と前記正弦波データ
    出力手段が出力した二相分のデータとに基づいて、前記
    モータを駆動制御するための三相交流電圧を演算し出力
    する手段とを備える ことを特徴とする電動パワーステア
    リング装置。
  2. 【請求項2】 前記モータは、ダイレクトドライブモー
    タであることを特徴とする請求項1に記載の電動パワー
    ステアリング装置。
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