JP4414997B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、ブラシレスモータによる電動機パワーをステアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering device that reduces the steering force of a driver by directly applying electric motor power from a brushless motor to a steering system.
一般に、電動パワーステアリング装置は、電動機として直流ブラシ付きモータを用いている。しかしながら、直流ブラシ付きモータの場合には経年変化によるブラシの磨耗等の問題があるので、電動機としてブラシレスモータを用いた電動パワーステアリングも開発されている。ブラシレスモータには、アウタステータとして三相巻線が設けられるとともに、インナロータとして複数の永久磁石が設けられている。そして、ブラシレスモータでは、インナロータの回転位相に基づいて三相巻線が通電されると、インナロータが回転駆動する。したがって、ブラシレスモータは、ブラシを必要としないので、ブラシの磨耗に起因して操舵フィーリングを低下させることはない。また、ブラシレスモータは、インナロータを磁石により構成しているので、その慣性モーメントが小さく、慣性モーメントが大きいことに起因して操舵フィーリングを低下させることもない。 In general, the electric power steering apparatus uses a DC brush motor as an electric motor. However, in the case of a motor with a DC brush, there is a problem such as brush wear due to aging, and therefore, an electric power steering using a brushless motor as an electric motor has been developed. The brushless motor is provided with a three-phase winding as an outer stator and a plurality of permanent magnets as an inner rotor. In the brushless motor, when the three-phase winding is energized based on the rotational phase of the inner rotor, the inner rotor is rotationally driven. Therefore, since the brushless motor does not require a brush, the steering feeling is not reduced due to wear of the brush. In the brushless motor, since the inner rotor is composed of a magnet, the moment of inertia is small, and the steering feeling is not lowered due to the large moment of inertia.
ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータを駆動する電動機駆動回路を構成するFET[Field Effect Transistor]をPWM[Pulse Width Modulation]駆動あるいはオフするために、電動機制御信号を電動機駆動回路に出力している。そのために、電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータで発生させる補助操舵力(すなわち、ブラシレスモータに流す目標電流)を決定するために、操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号等に基づいて目標電流信号を設定するとともに、この目標電流信号にイナーシャ制御やダンパ制御による補正を行っている。さらに、電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータに目標電流を流すために、目標電流信号と電動機電流検出手段からの電動機電流信号(ブラシレスモータに実際に流れている電流)との偏差および電動機位相検出手段からの電動機位相信号(ブラシレスモータのインナロータの実際の回転位相)とに基づいてフィードバック制御により電動機制御信号を設定している。そして、電動パワーステアリング装置では、電動機駆動回路において電動機制御信号に基づいてFETがPWM駆動し、ブラシレスモータが正転駆動または逆転駆動している。 In an electric power steering device using a brushless motor, an electric motor control signal is supplied to the electric motor drive circuit in order to drive or turn off the FET [Field Effect Transistor] constituting the electric motor drive circuit for driving the brushless motor by PWM [Pulse Width Modulation]. Output. Therefore, in the electric power steering apparatus, in order to determine the auxiliary steering force generated by the brushless motor (that is, the target current to be passed through the brushless motor), the target current signal is generated based on the steering torque signal from the steering torque detection means. In addition, the target current signal is corrected by inertia control or damper control. Further, in the electric power steering apparatus, in order to pass the target current to the brushless motor, the deviation between the target current signal and the motor current signal from the motor current detection means (current actually flowing to the brushless motor) and the motor phase detection means The motor control signal is set by feedback control based on the motor phase signal (the actual rotational phase of the inner rotor of the brushless motor). In the electric power steering apparatus, the FET is PWM-driven based on the electric motor control signal in the electric motor drive circuit, and the brushless motor is driven forward or reverse.
しかし、電動機駆動回路では、FETによって数10アンペア程度の電流を流すので、FETにおいて熱を発生する。また、ブラシレスモータを駆動する場合、インナロータの実際の回転位相に基づいて正確に通電制御しなければならない。そこで、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は、比較的安価で簡易な2個のマイクロコンピュータ(以下、マイコンと記載する)で制御を分業する構成となっている。つまり、主として目標電流信号を設定するマイコンを有する制御装置は、電動機駆動回路から離間した位置に配設されているので、操舵トルク信号を整形するためのアナログ回路等が熱による影響を受けることなく、目標電流を高精度に設定できる。一方、主として電動機制御信号を設定するマイコンを有する駆動制御装置は、ブラシレスモータや電動機位相検出手段の近傍に配設されているので、電動機位相信号の伝達経路が短く、ノイズが少なく位相遅れのない電動機位相信号に基づいてブラシレスモータを正確に通電制御できる。そして、この制御装置(マイコン)と駆動制御装置(マイコン)とは、通信線で電気的に接続されており、相互に信号を送受信している。例えば、制御装置からは目標電流信号等を送信しており、一方、駆動制御装置からはダンパ制御に用いる電動機位相信号等を送信している。 However, in the electric motor drive circuit, a current of about several tens of amperes flows through the FET, so heat is generated in the FET. Further, when driving a brushless motor, it is necessary to accurately control energization based on the actual rotational phase of the inner rotor. Therefore, an electric power steering apparatus using a brushless motor has a configuration in which control is divided by two relatively inexpensive and simple microcomputers (hereinafter referred to as microcomputers). In other words, since the control device having a microcomputer that mainly sets the target current signal is disposed at a position separated from the motor drive circuit, the analog circuit for shaping the steering torque signal is not affected by heat. The target current can be set with high accuracy. On the other hand, the drive control device having a microcomputer that mainly sets the motor control signal is disposed in the vicinity of the brushless motor and the motor phase detection means, so the transmission phase of the motor phase signal is short, there is little noise, and there is no phase delay The energization control of the brushless motor can be accurately performed based on the motor phase signal. And this control apparatus (microcomputer) and the drive control apparatus (microcomputer) are electrically connected by the communication line, and are transmitting / receiving a signal mutually. For example, a target current signal or the like is transmitted from the control device, while an electric motor phase signal or the like used for damper control is transmitted from the drive control device.
しかしながら、制御装置(マイコン)と駆動制御装置(マイコン)との通信線の断線等によって制御装置(マイコン)で電動機位相信号を受信できなくなった場合、制御装置(マイコン)ではダンパ制御を行えなくなり、操舵フィーリングが低下してしまう。 However, if the control device (microcomputer) becomes unable to receive the motor phase signal due to disconnection of the communication line between the control device (microcomputer) and the drive control device (microcomputer), the control device (microcomputer) cannot perform damper control. Steering feeling is reduced.
そこで、本発明の課題は、ブラシレスモータを分業で制御する2つの制御手段に関する異常が発生した場合でも、正常な場合の制御に相当する制御が可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of performing control corresponding to normal control even when an abnormality occurs in two control means for controlling a brushless motor by division of labor.
前記課題を解決した本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に補助操舵力を付与する電動機と、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、前記電動機の回転位相を検出し、電動機位相信号を出力する電動機位相検出手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差および前記電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定する駆動制御手段と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備え、前記電動機はブラシレスモータからなる電動パワーステアリング装置であって、
前記目標電流設定手段は、前記電動機および前記電動機駆動手段から離間して配置され、前記駆動制御手段は、前記目標電流設定手段と離間し、通信線を介して前記電動機に隣接した位置に配置され、また、前記電動機位相検出手段と近接して信号線で接続されており、前記通信線を介した前記目標電流設定手段からの前記目標電流信号を受信し、前記信号線を介した前記電動機位相検出手段からの前記電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行うことを特徴とする。
An electric power steering apparatus according to the present invention that has solved the above problems, an electric motor that applies an auxiliary steering force to a steering system, steering torque detection means that detects a steering torque that acts on the steering system, and outputs a steering torque signal; Based on at least the steering torque signal, motor phase detection means for detecting the rotation phase of the motor and outputting a motor phase signal, motor current detection means for detecting a motor current flowing in the motor and outputting a motor current signal, and Target current setting means for setting a target current signal, drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the target current signal and the motor current signal and the motor phase signal, and based on the motor control signal Electric motor drive means for driving the electric motor, and the electric motor is an electric motor comprising a brushless motor. A power steering apparatus,
The target current setting means is disposed away from the electric motor and the motor driving means, and the drive control means is disposed away from the target current setting means and adjacent to the electric motor via a communication line. Further, the motor phase detection unit is connected to the motor phase detection unit by a signal line, receives the target current signal from the target current setting unit via the communication line, and receives the target motor phase via the signal line. Damper control is performed based on the motor phase signal from the detection means .
この電動パワーステアリング装置によれば、常時、マイコン等で構成される駆動制御手段において電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行う。そのため、この電動パワーステアリング装置では、目標電流設定手段において電動機位相信号を受信してダンパ制御の補正をすることを行わず、駆動制御手段において目標電流信号にダンパ制御による補正を行っているので、良好な操舵フィーリングを維持することができる。 According to this electric power steering apparatus, the damper control is always performed based on the motor phase signal in the drive control means constituted by a microcomputer or the like. Therefore, in this electric power steering device, the target current setting means does not receive the motor phase signal and corrects the damper control , and the drive control means corrects the target current signal by the damper control. Good steering feeling can be maintained.
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、常時、駆動制御手段においてダンパ制御を行うので、目標電流設定手段が電動機位相信号を正常に受信できないということがなく、操舵フィーリングが低下しない。 Since the electric power steering apparatus according to the present invention always performs the damper control in the drive control means, the target current setting means cannot normally receive the motor phase signal , and the steering feeling does not deteriorate.
以下、図面を参照して、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を説明する。 Embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータに供給する目標電流を設定するための制御装置と目標電流に基づいてブラシレスモータを駆動するための駆動装置とが離間して配設され、制御装置と駆動装置との間がワイヤハーネスによって接続されている。本実施の形態に係る制御装置は、各種演算を行うための1チップの制御用マイコンを備えており、ピニオン軸に沿って配設される。一方、本実施の形態に係る駆動装置は、各種演算を行うための1チップの駆動制御用マイコンおよび電動機駆動回路を備えており、ブラシレスモータに隣接して配設される。本実施の形態では、駆動制御用マイコンのみがダンパ制御の機能を有している。本実施の形態のベースとなる参考例として記載した第1の参考例では各マイコンが他方のマイコンの機能を有しており、第2の参考例では両方のマイコンがダンパ制御の機能を有している。 In the electric power steering device according to the present embodiment, a control device for setting a target current to be supplied to the brushless motor and a drive device for driving the brushless motor based on the target current are disposed apart from each other. The control device and the drive device are connected by a wire harness. The control device according to the present embodiment includes a one-chip control microcomputer for performing various calculations, and is arranged along the pinion axis. On the other hand, the drive device according to the present embodiment includes a one-chip drive control microcomputer and an electric motor drive circuit for performing various calculations, and is disposed adjacent to the brushless motor. In the present embodiment, only the drive control microcomputer has a damper control function. In the first reference example described as a reference example serving as the base of the present embodiment, each microcomputer has the function of the other microcomputer, and in the second reference example , both microcomputers have a damper control function. It is.
(電動パワーステアリング装置の全体構成)
まず、図1を参照して、電動パワーステアリング装置1の全体構成について説明する。図1は、電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
なお、本実施の形態の記載に当たっては、前記したように2つの参考例も記載したが、本実施形態と、電動パワーステアリング装置1の全体構成は共通である。
(Overall configuration of electric power steering device)
First, the overall configuration of the electric power steering apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus.
Incidentally, when the description of this embodiment, two reference examples as described above also has been described, the present embodiment, the overall configuration of an electric power steering apparatus 1 is common.
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール3から操舵輪W,Wに至るステアリング系Sに備えられ、手動操舵力発生手段2による操舵力をアシストする。そのために、電動パワーステアリング装置1は、制御装置4からの目標電流信号IMSに基づいて駆動装置5で電動機電圧VMを発生し、この電動機電圧VMによってブラシレスモータ6を駆動して補助トルク(補助操舵力)を発生させ、手動操舵力発生手段2による手動操舵力を軽減する。
なお、本実施の形態では、ブラシレスモータ6が本発明の電動機に相当する。
The electric power steering device 1 is provided in a steering system S from the steering wheel 3 to the steering wheels W and W, and assists the steering force by the manual steering force generation means 2. For this purpose, the electric power steering device 1 generates a motor voltage VM by the
In the present embodiment, the brushless motor 6 corresponds to the electric motor of the present invention.
手動操舵力発生手段2は、ステアリングホイール3に一体に設けられたステアリング軸2aに連結軸2bを介してラック&ピニオン機構7のピニオン軸7aが連結されている。
なお、連結軸2bは、その両端に自在継ぎ手2c,2dを備えている。ラック&ピニオン機構7は、ピニオン軸7aの先端のピニオン7bに噛み合うラック歯7dがラック軸7cに形成され、ピニオン7bとラック歯7dの噛み合いにより、ピニオン軸7aの回転運動をラック軸7cの横方向(車両幅方向)の往復運動とする機構である。さらに、ラック軸7cには、その両端にボールジョイント8,8およびタイロッド9,9を介して、操舵輪としての左右の前輪W,Wが連結されている。
In the manual steering force generating means 2, a
The connecting shaft 2b includes
また、電動パワーステアリング装置1は、補助トルクを発生させるために、ブラシレスモータ6を備えている。ブラシレスモータ6は、補助トルクをトルクリミッタ10および歯車式減速機構11を介してピニオン軸7aに作用させる。
Further, the electric power steering apparatus 1 includes a brushless motor 6 in order to generate auxiliary torque. The brushless motor 6 causes the auxiliary torque to act on the
つまり、電動パワーステアリング装置1は、ドライバがステアリングホイール3に加えた操舵トルクをピニオン軸7aに伝達するとともにその操舵トルクに応じたブラシレスモータ6で発生させた補助トルクをピニオン軸7aに伝達し、ラック&ピニオン機構7によって操舵輪W,Wを転舵させる装置である。
That is, the electric power steering device 1 transmits the steering torque applied by the driver to the steering wheel 3 to the
電動パワーステアリング装置1では、車幅方向に延びるハウジング(図示せず)に、ラック軸7cが軸長手方向へスライド可能に収納されている。さらに、このハウジングには、ラック&ピニオン機構7やトルクリミッタ10、歯車式減速機構11が収納されている。また、このハウジングの上部開口部は、リッド(図示せず)によって塞がれ、このリッドの中央にピニオン軸7aが挿通され、内部に操舵トルクセンサTSが取り付けられている。さらに、リッドの外周面には、制御装置4を収納するための収納ケース(図示せず)が取り付けられ、制御装置4が配設されている。
In the electric power steering apparatus 1, a
また、前記ハウジングの側部開口は、別のリッド(図示せず)によって塞がれ、このリッドのハウジングとの反対側にはモータケース(図示せず)が取り付けられている。モータケースには、ブラシレスモータ6が収納されるとともに、ブラシレスモータ6の一端側に電動機回転検出手段13が収納されている。また、モータケースの外周面には、駆動装置5を収納するための収納ケース(図示せず)が取り付けられている。したがって、駆動装置5は、ブラシレスモータ6および電動機回転検出手段13に隣接して配設されている。
The side opening of the housing is closed by another lid (not shown), and a motor case (not shown) is attached to the opposite side of the lid from the housing. A brushless motor 6 is accommodated in the motor case, and an electric motor rotation detecting means 13 is accommodated on one end side of the brushless motor 6. A storage case (not shown) for storing the
また、前記ハウジングの側部開口の内側には、トルクリミッタ10が収納されている。トルクリミッタ10は、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)にセレーション結合した雄テーパ状のインナ部材(図示せず)を歯車式減速機構11のウォーム軸(図示せず)にセレーション結合した雌テーパ状(カップ状)のアウタ部材(図示せず)に嵌合したトルク制限機構である。トルクリミッタ10に所定の摩擦力を上回る大きなトルクが作用すると、インナ部材の外周面とアウタ部材の内周面とがスリップする。そのため、ブラシレスモータ6から歯車式減速機構11へ伝達する補助トルクを制限し、オーバトルクをカットすることができる。したがって、ブラシレスモータ6に過大なトルクが発生することなく、トルクリミッタ10の下流側にも過大なトルクが伝わらない。
A
さらに、前記ハウジングには、歯車式減速機構11が収納されている。歯車式減速機構11は、ブラシレスモータ6で発生した補助トルクをピニオン軸7aに伝達するトルク伝達手段であり、ウォームギア機構からなる。歯車式減速機構11は、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)にトルクリミッタ10を介して連結したウォーム軸(図示せず)、このウォーム軸に形成したウォームギア(図示せず)と、ピニオン軸7aに連結したウォームホイール(図示せず)から構成される。
Further, a gear type reduction mechanism 11 is accommodated in the housing. The gear-type reduction mechanism 11 is a torque transmission unit that transmits auxiliary torque generated by the brushless motor 6 to the
制御装置4は、車速センサVS、操舵トルクセンサTSの各検出信号V,Tが入力される。そして、制御装置4は、これらの検出信号V,Tに基づいてブラシレスモータ6に流す目標となる電流として目標電流信号IMSを演算し、この目標電流信号IMSを駆動装置5に出力する。制御装置4は、駆動装置5とワイヤハーネスWHによって電気的に接続されている。
なお、本実施の形態では、操舵トルクセンサTSが本発明の操舵トルク検出手段に相当する。
The control device 4 receives the detection signals V and T from the vehicle speed sensor VS and the steering torque sensor TS. The control device 4 calculates the target current signal IMS as a target current to be passed through the brushless motor 6 based on these detection signals V and T, and outputs the target current signal IMS to the
In the present embodiment, the steering torque sensor TS corresponds to the steering torque detection means of the present invention.
駆動装置5は、電動機電流検出手段12、電動機回転検出手段13の各検出信号IMO,PMOが入力される。そして、駆動装置5は、駆動制御用マイコン50A,50B,50Cで目標電流信号IMSとこれらの検出信号IMO,PMOに基づいて電動機制御信号VOを生成し、電動機駆動回路51によって電動機制御信号VOに基づいてブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する(図2乃至図4参照)。また、駆動装置5は、バッテリBTにフューズFSを介して直接接続されるとともにフューズFS,FSおよびイグニッションスイッチIGを介して接続され、バッテリ電源(12V)が供給される。そして、駆動装置5は、バッテリ電源(12V)によって定電圧(5V)を発生させ、この定電圧を制御装置4にも供給している。
なお、本実施の形態では、電動機回転検出手段13が本発明の電動機位相検出手段に相当し、電動機駆動回路51が本発明の電動機駆動手段に相当する。
The
In the present embodiment, the motor rotation detection means 13 corresponds to the motor phase detection means of the present invention, and the
車速センサVSは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出するセンサであり、検出したパルス数に対応したパルス信号を車速信号Vとして制御装置4に送信している。
なお、車速センサVSは、電動パワーステアリング装置1の専用センサであってもよいし、他のシステムの車速センサを利用してもよい。
The vehicle speed sensor VS is a sensor that detects the vehicle speed as the number of pulses per unit time, and transmits a pulse signal corresponding to the detected number of pulses to the control device 4 as the vehicle speed signal V.
The vehicle speed sensor VS may be a dedicated sensor for the electric power steering device 1 or may use a vehicle speed sensor of another system.
操舵トルクセンサTSは、ピニオン軸7aに作用したトルクに応じて生じる磁歪効果を電気コイルによって電気磁気的に検出する磁歪式トルクセンサであり、ドライバによる手動の操舵トルクの大きさおよび方向を検出している。そして、操舵トルクセンサTSは、検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号を操舵トルク信号Tとして制御装置4に送信している。
なお、操舵トルク信号Tは、大きさを示す操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向の情報を含んでいる。
The steering torque sensor TS is a magnetostrictive torque sensor that electromagnetically detects the magnetostriction effect generated according to the torque acting on the
The steering torque signal T includes information on the steering torque indicating the magnitude and the torque direction indicating the direction of the torque.
電動機電流検出手段12は、ブラシレスモータ6に対して直列に接続された抵抗またはホール素子等を備え、ブラシレスモータ6に実際に流れる電動機電流IMを検出している。そして、電動機電流検出手段12は、電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOを駆動装置5にフィードバック(負帰還)している。
なお、電動機電流信号IMOは、三相交流信号であり、ブラシレスモータ6の各相の巻線に実際に流れる電流の大きさを示す電動機電流値と、ブラシレスモータ6の三相巻線の中で電動機電流が流れている相の巻線の情報とを含んでいる。
The motor current detection means 12 includes a resistor or a Hall element connected in series with the brushless motor 6 and detects the motor current IM that actually flows through the brushless motor 6. The motor current detection means 12 feeds back (negative feedback) the motor current signal IMO corresponding to the motor current IM to the
The motor current signal IMO is a three-phase AC signal, and the motor current value indicating the magnitude of the current that actually flows through the winding of each phase of the brushless motor 6 and the three-phase winding of the brushless motor 6 Information on the windings of the phase in which the motor current is flowing.
電動機回転検出手段13は、ブラシレスモータ6の一端側に配設され、ブラシレスモータ6のインナロータ(図示せず)の電動機回転角度PMを検出するためのレゾルバである。そのために、電動機回転検出手段13は、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)の一端に取り付けられた積層コアロータ(図示せず)と、その積層コアロータの回転角度を磁気的に検知する検知素子(励磁コイルと検出コイルの組合せ)(図示せず)を備えている。そして、電動機回転検出手段13は、電動機回転角度PMに対応した電動機回転信号PMOを駆動装置5に送信している。
なお、電動機回転信号PMOは、ブラシレスモータ6のインナロータ(図示せず)の回転方向、回転角度等の情報を含み、2つの励磁信号、2つの余弦信号および2つの正弦信号からなる。
The motor rotation detection means 13 is a resolver that is disposed on one end side of the brushless motor 6 and detects the motor rotation angle PM of an inner rotor (not shown) of the brushless motor 6. For this purpose, the motor rotation detection means 13 includes a laminated core rotor (not shown) attached to one end of a motor shaft (not shown) of the brushless motor 6 and a detection element that magnetically detects the rotation angle of the laminated core rotor. (Combination of excitation coil and detection coil) (not shown). The motor rotation detection means 13 transmits a motor rotation signal PMO corresponding to the motor rotation angle PM to the
The motor rotation signal PMO includes information such as a rotation direction and a rotation angle of an inner rotor (not shown) of the brushless motor 6, and includes two excitation signals, two cosine signals, and two sine signals.
《第1の参考例》
図1および図2を参照して、第1の参考例について説明する。図2は、第1の参考例に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。
ちなみに、電動パワーステアリング装置1では、ブラシレスモータ6を2つのマイコンで分業して制御しているため、2つのマイコンの一方のマイコンが故障しただけでも、ブラシレスモータ6を制御することができない。そこで、第1の参考例では、各マイコン40A,50Aに他方のマイコンの機能を組み込み、一方のマイコン40Aまたはマイコン50Aだけでもブラシレスモータ6を制御可能な構成としている。
<< First Reference Example >>
A first reference example will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a block configuration diagram of the control device and the drive device according to the first reference example .
Incidentally, in the electric power steering apparatus 1, since the brushless motor 6 is divided and controlled by two microcomputers, the brushless motor 6 cannot be controlled even if one of the two microcomputers breaks down. Therefore, in the first reference example , the function of the other microcomputer is incorporated in each of the
(制御装置4Aの説明)
図2を参照して、第1の参考例に係る制御装置4Aの構成について説明する。
(Description of control device 4A)
With reference to FIG. 2, a configuration of a control device 4A according to the first reference example will be described.
制御装置4Aは、駆動装置5AとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。制御装置4Aは、1チップの制御用マイコン40A、この制御用マイコン40Aに含まれるトルクセンサI/F回路41と車速センサI/F回路42、各種信号の出力回路(図示せず)、制御用マイコン40Aで使用する各種データを記憶するためのEEPROM[Electrically Erasable Programmable Read Only Memory]等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
The control device 4A is electrically connected to the
そして、制御装置4Aでは、車両から各種検出信号T,Vおよび駆動装置5Aから電動機回転速度信号SMOを取り込み、取り込んだ信号T,V,SMOに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。さらに、制御装置4Aでは、駆動装置5Aから電動機回転信号PMO(ディジタル信号)および電動機電流信号IMO(ディジタル信号)を取り込んでおり、駆動装置5Aの駆動制御用マイコン50Aが故障した場合に目標電流と取り込んだ信号PMO(ディジタル信号),IMO(ディジタル信号)に基づいてブラシレスモータ6の駆動を制御するための電動機制御信号VOを設定し、駆動装置5Aの電動機駆動回路51に出力する。
In the control device 4A, the various detection signals T and V from the vehicle and the motor rotation speed signal SMO from the
また、制御装置4Aは、ウォッチドックタイマにより制御用マイコン40Aの動作を監視しており、その動作を自己監視するとともに、ウォッチドックタイマにより制御用マイコン40Aの動作の異常(故障)を検出した場合には駆動装置5A(駆動制御用マイコン50A)に故障信号を送信する。さらに、制御装置4Aは、ウォッチドックパルスを駆動制御用マイコン50Aに送信し、そのパルスが駆動制御用マイコン50Aから返信されることを確認することによって、駆動制御用マイコン50Aの動作を相互監視している。
In addition, the control device 4A monitors the operation of the
制御用マイコン40Aの制御構成を説明する前に、トルクセンサI/F回路41および車速センサI/F回路42について説明しておく。
トルクセンサI/F回路41は、操舵トルクセンサTSからの操舵トルク信号T(アナログ信号)が入力され、目標電流設定部40aおよびイナーシャ制御部40dに操舵トルク信号T(ディジタル信号)を出力する。トルクセンサI/F回路41では、アナログ信号である操舵トルク信号Tをディジタル信号に変換する。また、車速センサI/F回路42は、車速センサVSからの車速信号V(パルス信号)が入力され、目標電流設定部40aおよびイナーシャ制御部40dに車速信号V(ディジタル信号)を出力する。車速センサI/F回路42では、パルス信号である車速信号Vをディジタル信号に変換する。
なお、操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)は、第1の参考例では駆動制御用マイコン50Aに送信されるが、第2の参考例および実施の形態では駆動制御用マイコン50B,50Cに送信されない(図3および図4参照)。
Before describing the control configuration of the
The torque sensor I /
The steering torque signal T (digital signal) and the vehicle speed signal V (digital signal) are transmitted to the
制御用マイコン40Aの制御構成について説明する。
制御用マイコン40Aは、目標電流信号IMSを設定するために目標電流設定部40a、ダンパ制御部40b、ダンパ補正部40c、イナーシャ制御部40dおよびイナーシャ補正部40eを備え、駆動制御用マイコン50Aの故障を判定するために故障判定部40fを備え、駆動制御用マイコン50Aが故障した場合に駆動制御用マイコン50Aの機能を実現するために(電動機制御信号VOを設定するために)電流変換部40g、回転角変換部40h、トルク用偏差演算部40i、磁界用偏差演算部40j、トルク用PI[Proportional Integral]制御部40k、磁界用PI制御部40l、電圧変換部40m、PWM変換部40nを備えている。
A control configuration of the
The
また、制御用マイコン40Aでは、クロックを発生しており、発生したクロックに基づいて処理を実行するとともに、このクロックに基づいて駆動制御用マイコン50Aとの間でクロック同期式の通信を行っている。そのために、制御用マイコン40Aでは、発生したクロックを駆動制御用マイコン50Aに送信している。
The
そして、制御用マイコン40Aでは、駆動制御用マイコン50Aが正常の場合、目標電流信号IMSを設定するための各部40a〜40eおよび駆動制御用マイコン50Aの故障を判定するための故障判定部40fにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。また、制御用マイコン40Aでは、駆動制御用マイコン50Aが故障の場合、前記と同様に各部40a〜40eおよび故障判定部40fにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行するとともに、その処理の空き時間を利用して電動機制御信号VOを設定するための各部40g〜40nにおける処理を故障時処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。故障時処理時間(制御用)は基本処理時間(制御用)より長く、各部40g〜40nの単位時間当りの処理回数は、駆動制御用マイコン50Aで実行される処理回数より少ない。
なお、駆動制御用マイコン50Aの故障時には、基本処理時間(制御用)を通常時より長く設定して、各部40g〜40nの処理時間を更に確保してもよい。
In the
Note that when the
目標電流設定部40aについて説明する。
目標電流設定部40aは、トルクセンサI/F回路41からの操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速センサI/F回路42からの車速信号V(ディジタル信号)が入力され、ダンパ補正部40cに目標電流信号IMSを出力する。目標電流設定部40aでは、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルク信号Tおよび車速信号Vと目標電流信号IMSとの対応するマップに基づいて、操舵トルク信号Tおよび車速信号Vをアドレスとして対応する目標電流信号IMSを読み出す。この目標電流信号IMSは、ブラシレスモータ6に流す目標の電動機電流を設定する上で基準となる電流の情報を含む信号である。
ちなみに、目標電流信号IMSは、車速信号Vに対して、路面反力の大きい低速の場合には大きい値が対応づけられ、走行時の安定性を確保するために高速の場合には小さい値が対応づけられている。また、目標電流信号IMSは、操舵トルク信号Tに対して、操舵トルク信号Tが0近傍では0に対応づけられ、所定の操舵トルク信号T以上になると操舵トルク信号Tの増加に従って増加する値に対応づけられている。
なお、目標電流信号IMSは、ブラシレスモータ6に流すことができる最大電流が規定されているので、最大目標電流以下に設定される。
The target
The target
Incidentally, the target current signal IMS is associated with the vehicle speed signal V with a large value at a low speed with a large road reaction force, and a small value at a high speed to ensure stability during traveling. It is associated. Further, the target current signal IMS is associated with the steering torque signal T to 0 when the steering torque signal T is near 0, and increases as the steering torque signal T increases when the steering torque signal T becomes equal to or greater than the predetermined steering torque signal T. It is associated.
The target current signal IMS is set to be equal to or less than the maximum target current because the maximum current that can be passed through the brushless motor 6 is defined.
ダンパ制御部40bについて説明する。
ダンパ制御部40bは、駆動制御用マイコン50Aから送信された電動機回転速度信号SMOまたは回転角変換部40hからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部40cにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部40bでは、予め実験値または設計値に基づいて設定した電動機回転速度信号SMOとダンパ制御信号との対応するデータに基づいて、電動機回転速度信号SMOをアドレスとして対応するダンパ制御信号を読み出す。ダンパ制御信号は、アシストの効き過ぎを減衰させて操舵フィーリングを向上させるために、電動機回転速度信号SMOに対して、電動機回転速度信号SMOが大きいほど大きな値が対応づけられる。
なお、ダンパ制御部40bでは、車速センサI/F回路42からの車速信号V(ディジタル信号)を入力し、車速信号Vも加味してダンパ制御信号を設定してもよい。
The
The
Note that the
ダンパ補正部40cについて説明する。
ダンパ補正部40cは、目標電流設定部40aからの目標電流信号IMSおよびダンパ制御部40bからのダンパ制御信号が入力され、イナーシャ補正部40eに目標電流信号IMS(ダンパ補正後)を出力する。
ちなみに、ダンパ制御部40bとダンパ補正部40cによるダンパ制御では、ブラシレスモータ6に大きな電動機電流IMが供給されたときのブラシレスモータ6の回転部分の慣性によるアシストの効き過ぎを減衰し、操舵フィーリングを向上させる。つまり、ブラシレスモータ6は、大きな電動機電流IMが供給されて回転速度が速くなると、その慣性によって直ぐには回転速度が低下しない。そこで、ダンパ制御では、ブラシレスモータ6の回転速度を抑制制御している。そのために、ダンパ制御は、目標電流信号IMSをダンパ制御信号分減衰させる。そこで、ダンパ補正部40cでは、目標電流信号IMSからダンパ制御信号を減算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後)を算出する。
The
The
Incidentally, the damper control by the
イナーシャ制御部40dについて説明する。
イナーシャ制御部40dは、トルクセンサI/F回路41からの操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速センサI/F回路42からの車速信号V(ディジタル信号)が入力され、イナーシャ補正部40eにイナーシャ制御信号を出力する。まず、イナーシャ制御部40dでは、操舵トルク信号Tを時間微分し、操舵トルクの時間微分値を算出する。そして、イナーシャ制御部40dでは、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルクの時間微分値および車速信号Vとイナーシャ制御信号との対応するデータに基づいて、操舵トルクの時間微分値および車速信号Vをアドレスとして対応するイナーシャ制御信号を読み出す。また、イナーシャ制御信号は、操舵トルクの時間微分値に対して、ドライバによるステアリング操舵に対しての応答性を向上させるために、この時間微分値が大きいほど大きな値が対応づけられる。
The
The
イナーシャ補正部40eについて説明する。
イナーシャ補正部40eは、ダンパ補正部40cからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後)およびイナーシャ制御部40dからのイナーシャ制御信号が入力され、故障判定部40fに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。
ちなみに、イナーシャ制御部40dとイナーシャ補正部40eによるイナーシャ制御では、ブラシレスモータ6の回転部分の慣性による応答性の低下を向上させ、操舵フィーリングを向上させる。つまり、ブラシレスモータ6は、正回転から逆回転または逆回転から正回転と回転方向を切り替える際、電動機電圧VMの印加する向きを変えても、その慣性によって直ぐには回転方向が切り替わらない。そこで、イナーシャ制御では、ブラシレスモータ6の回転方向の切り替わりがステアリングホイール3の回転方向の切り替わるタイミングに一致するように制御している。そのために、イナーシャ制御は、目標電流信号IMSを、ブラシレスモータ6の慣性を打ち消すためにイナーシャ制御信号分増加させる。そこで、イナーシャ補正部40eでは、目標電流信号IMS(ダンパ補正後)にイナーシャ制御信号を加算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を算出する。
The
The
Incidentally, the inertia control by the
故障判定部40fについて説明する。
故障判定部40fは、イナーシャ補正部40eからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が入力され、その目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を駆動制御用マイコン50Aに送信あるいはトルク用偏差演算部40iに出力する。故障判定部40fでは、駆動制御用マイコン50Aが正常であると判定した場合には目標電流信号IMSを駆動制御用マイコン50Aに送信し、駆動制御用マイコン50Aが故障であると判定した場合には電動機制御信号VOを設定するための各部40g〜40nにおける処理を実行させるとともに目標電流信号IMSをトルク用偏差演算部40iに出力する。そのために、故障判定部40fでは、駆動装置5Aからの故障信号および駆動制御用マイコン50Aに送信しているウォッチドックパルスに対する返信に基づいて、駆動制御用マイコン50Aが正常かあるいは故障かを判定している。
ちなみに、故障判定部40fでは、故障信号で駆動制御用マイコン50Aが故障と設定されている場合、あるいは、ウォッチドックパルスに対する返信がない場合またはその返信の内容が間違っている場合のいずれかの場合に駆動制御用マイコン50Aを故障と判定する。
The
The
Incidentally, in the
電流変換部40gについて説明する。
電流変換部40gは、駆動装置5Aから送信された電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および回転角変換部40hからの電動機回転位相信号が入力され、トルク用偏差演算部40iにトルク制御用電流信号および磁界用偏差演算部40jに磁界制御用電流信号を出力する。電流変換部40gでは、駆動制御用マイコン50Aの電流変換部50bと同様の処理を行う。
The
The
回転角変換部40hについて説明する。
回転角変換部40hは、駆動装置5Aから送信された電動機回転信号PMO(ディジタル信号)が入力され、電流変換部40gおよび電圧変換部40mに電動機回転位相信号を出力するとともにダンパ制御部40bに電動機回転速度信号SMOを出力する。回転角変換部40hでは、駆動制御用マイコン50Aの回転角変換部50cと同様の処理を行う。
The rotation angle conversion unit 40h will be described.
The rotation angle conversion unit 40h receives the motor rotation signal PMO (digital signal) transmitted from the
トルク用偏差演算部40iについて説明する。
トルク用偏差演算部40iは、故障判定部40fからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)および電流変換部40gからのトルク制御用電流信号が入力され、トルク用PI制御部40kにトルク制御用偏差信号を出力する。トルク用偏差演算部40iでは、駆動制御用マイコン50Aのトルク用偏差演算部50dと同様の処理を行う。
The
The torque
磁界用偏差演算部40jについて説明する。
磁界用偏差演算部40jは、電流変換部40gからの磁界制御用電流信号が入力され、磁界用PI制御部40lに磁界制御用偏差信号を出力する。磁界用偏差演算部40jでは、駆動制御用マイコン50Aの磁界用偏差演算部50eと同様の処理を行う。
The magnetic
The magnetic field
トルク用PI制御部40kについて説明する。
トルク用PI制御部40kは、トルク用偏差演算部40iからのトルク制御用偏差信号が入力され、電圧変換部40mにトルク用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。トルク用PI制御部40kでは、駆動制御用マイコン50Aのトルク用PI制御部50fと同様の処理を行う。
The torque
The torque
磁界用PI制御部40lについて説明する。
磁界用PI制御部40lは、磁界用偏差演算部40jからの磁界制御用偏差信号が入力され、電圧変換部40mに磁界用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。磁界用PI制御部40lでは、駆動制御用マイコン50Aの磁界用PI制御部50gと同様の処理を行う。
The magnetic field PI controller 40l will be described.
The magnetic field PI control unit 40l receives the magnetic field control deviation signal from the magnetic field
電圧変換部40mについて説明する。
電圧変換部40mは、回転角変換部40hからの電動機回転位相信号、トルク用PI制御部40kからのトルク用PI制御信号(直流電圧成分)および磁界用PI制御部40lからの磁界用PI制御信号(直流電圧成分)が入力され、PWM変換部40nにPI制御信号(三相交流電圧成分)を出力する。電圧変換部40mでは、駆動制御用マイコン50Aの電圧変換部50hと同様の処理を行う。
The voltage conversion unit 40m will be described.
The voltage conversion unit 40m is a motor rotation phase signal from the rotation angle conversion unit 40h, a torque PI control signal (DC voltage component) from the torque
PWM変換部40nについて説明する。
PWM変換部40nは、電圧変換部40mからのPI制御信号(三相交流電圧成分)が入力され、駆動装置5Aの電動機駆動回路51に電動機制御信号VOを送信する。PWM変換部40nでは、駆動制御用マイコン50AのPWM変換部50iと同様の処理を行う。
The
The
(駆動装置5Aの説明)
図2を参照して、第1の参考例に係る駆動装置5Aの構成について説明する。
(Description of
With reference to FIG. 2, the structure of the
駆動装置5Aは、制御装置4AとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。
駆動装置5Aは、1チップの駆動制御用マイコン50A、電動機駆動回路51、電動機電流I/F回路52、R/D変換回路53、各種信号の出力回路(図示せず)、駆動制御用マイコン50Aで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
The
The
そして、駆動装置5Aでは、車両から各種検出信号IMO,PMOおよび制御装置4Aから目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を取り込み、取り込んだ信号IMO,PMO,IMSに基づいて電動機制御信号VOを設定し、ブラシレスモータ6を駆動するために通電する。さらに、駆動装置5Aでは、制御装置4Aから操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)を取り込んでおり、制御装置4Aの制御用マイコン40Aが故障した場合に取り込んだ信号T(ディジタル信号),V(ディジタル信号)および電動機回転速度信号SMOに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。
Then, in
また、駆動装置5Aは、ウォッチドックタイマにより駆動制御用マイコン50Aの動作を監視しており、その動作を自己監視するとともに、ウォッチドックタイマにより駆動制御用マイコン50Aの動作の異常(故障)を検出した場合には制御装置4A(制御用マイコン40A)に故障信号を送信する。さらに、駆動装置5Aは、ウォッチドックパルスを制御用マイコン40Aに送信し、そのパルスが制御用マイコン40Aから返信されることを確認することによって、制御用マイコン40Aの動作を相互監視している。
The
駆動制御用マイコン50Aを説明する前に、電動機電流I/F回路52およびR/D変換回路53について説明しておく。
電動機電流I/F回路52は、電動機電流検出手段12からの電動機電流信号IMO(アナログ信号)が入力され、駆動制御用マイコン50Aに電動機電流信号IMO(ディジタル信号)を出力する。電動機電流I/F回路52では、アナログ信号である電動機電流信号IMOをディジタル信号に変換する。また、R/D変換回路53は、電動機回転検出手段13からの電動機回転信号PMO(アナログ信号)が入力され、駆動制御用マイコン50Aに電動機回転信号PMO(ディジタル信号)を出力する。R/D変換回路53では、アナログ信号である電動機回転信号PMOから回転方向、回転角度を演算し、ディジタル信号である電動機回転信号PMOに変換する。
なお、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)は、第1の参考例では制御用マイコン40Aに送信されるが、第2の参考例および実施の形態では制御用マイコン40B,40Cに送信されない(図3および図4参照)。
Before describing the
The motor current I /
The motor current signal IMO (digital signal) and the motor rotation signal PMO (digital signal) are transmitted to the
駆動制御用マイコン50Aについて説明する。
駆動制御用マイコン50Aは、制御用マイコン40Aの故障を判定するために故障判定部50aを備え、電動機制御信号VOを設定するために電流変換部50b、回転角変換部50c、トルク用偏差演算部50d、磁界用偏差演算部50e、トルク用PI制御部50f、磁界用PI制御部50g、電圧変換部50h、PWM変換部50iを備え、制御用マイコン40Aが故障した場合に制御用マイコン40Aの機能を実現するために(目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を設定するために)目標電流設定部50j、ダンパ制御部50k、ダンパ補正部50l、イナーシャ制御部50mおよびイナーシャ補正部50nを備えている。
The
The
また、駆動制御用マイコン50Aでは、クロックを発生しており、このクロックに基づいて処理を実行する。
なお、駆動制御用マイコン50Aは、制御用マイコン40Aから送信されたクロックに基づいて、制御用マイコン40Aとの間でクロック同期式の通信を行っている。
Further, the
Note that the
そして、駆動制御用マイコン50Aでは、制御用マイコン40Aが正常の場合、電動機制御信号VOを設定するための各部50b〜50iおよび制御用マイコン40Aの故障を判定するための故障判定部50aにおける処理を基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。また、駆動制御用マイコン50Aでは、制御用マイコン40Aが故障の場合、前記と同様に各部50b〜50iおよび故障判定部50aにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行するとともに、その処理の空き時間を利用して目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を設定するための各部50j〜50nにおける処理を故障時処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。故障時処理時間(駆動制御用)は基本処理時間(駆動制御用)より長く、各部50j〜50nの単位時間当りの処理回数は、制御用マイコン40Aで実行される処理回数より少ない。
なお、制御用マイコン40Aの故障時には、基本処理時間(駆動制御用)を通常時より長く設定して、各部50j〜50nの処理時間を更に確保してもよい。
Then, in the
Note that when the
故障判定部50aについて説明する。
故障判定部50aは、制御用マイコン40Aから送信された目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)またはイナーシャ補正部50nからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が入力され、そのいずれかの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)をトルク用偏差演算部50dに出力する。故障判定部50aでは、制御用マイコン40Aが正常であると判定した場合には制御用マイコン40Aから送信された目標電流信号IMSを出力し、制御用マイコン40Aが故障であると判定した場合には目標電流信号IMSを設定するための各部50j〜50nにおける処理を実行させるとともにイナーシャ補正部50nからの目標電流信号IMSを出力する。そのために、故障判定部50aでは、制御装置4Aからの故障信号および制御用マイコン40Aに送信しているウォッチドックパルスに対する返信に基づいて、制御用マイコン40Aが正常か故障かを判定している。
ちなみに、故障判定部50aでは、故障信号で制御用マイコン40Aが故障と設定されている場合、あるいは、ウォッチドックパルスに対する返信がない場合またはその返信の内容が間違っている場合のいずれかの場合に制御用マイコン40Aを故障と判定する。
The failure determination unit 50a will be described.
The failure determination unit 50a receives the target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction) transmitted from the
By the way, in the failure determination unit 50a, when the
電流変換部50bについて説明する。
電流変換部50bは、電動機電流I/F回路52からの電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および回転角変換部50cからの電動機回転位相信号が入力され、トルク用偏差演算部50dにトルク制御用電流信号および磁界用偏差演算部50eに磁界制御用電流信号を出力する。電流変換部50bでは、三相交流である電動機電流信号IMOと電動機回転位相信号等に基づいて、電動機電流からブラシレスモータ6の回転トルクを発生させている電流成分を取り出してトルク制御用電流信号を設定するとともにブラシレスモータ6の磁界を発生させている電流成分を取り出して磁界制御用電流信号を設定する。
The
The
回転角変換部50cについて説明する。
回転角変換部50cは、R/D変換回路53からの電動機回転信号PMO(ディジタル信号)が入力され、電流変換部50bおよび電圧変換部50hに電動機回転位相信号を出力するとともに、制御用マイコン40Aに電動機回転速度信号SMOを送信し、ダンパ制御部50kに電動機回転速度信号SMOを出力する。回転角変換部50cでは、電動機回転信号PMOの回転角や回転方向に基づいてブラシレスモータ6の回転速度を算出し、電動機回転速度信号SMOを設定する。また、回転角変換部50cでは、電動機回転信号PMOの回転角や回転方向および回転速度に基づいて進み角を加味した正確な回転位相を算出し、電動機回転位相信号を設定する。
The rotation
The rotation
トルク用偏差演算部50dについて説明する。
トルク用偏差演算部50dは、故障判定部50aからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)および電流変換部50bからのトルク制御用電流信号が入力され、トルク用PI制御部50fにトルク制御用偏差信号を出力する。トルク用偏差演算部50dでは、目標電流信号IMSからトルク制御用電流信号を減算し、トルク制御用偏差信号を設定する。
The
The torque
磁界用偏差演算部50eについて説明する。
磁界用偏差演算部50eは、電流変換部50bからの磁界制御用電流信号が入力され、磁界用PI制御部50gに磁界制御用偏差信号を出力する。磁界用偏差演算部50eでは、0から磁界制御用電流信号を減算し、磁界制御用偏差信号を設定する。
The magnetic
The magnetic field
トルク用PI制御部50fについて説明する。
トルク用PI制御部50fは、トルク用偏差演算部50dからのトルク制御用偏差信号が入力され、電圧変換部50hにトルク用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。トルク用PI制御部50fでは、トルク制御用偏差信号にP(比例)およびI(積分)制御を行い、そのトルク制御用偏差を0に近づけるためにブラシレスモータ6に印加する電動機電圧(直流成分)とブラシレスモータ6の回転方向を示すトルク用PI制御信号を設定する。
The torque
The torque
磁界用PI制御部50gについて説明する。
磁界用PI制御部50gは、磁界用偏差演算部50eからの磁界制御用偏差信号が入力され、電圧変換部50hに磁界用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。磁界用PI制御部50gでは、磁界制御用偏差信号にP(比例)およびI(積分)制御を行い、その磁界制御用偏差を0に近づけるためにブラシレスモータ6に印加する電動機電圧(直流成分)とブラシレスモータ6の回転方向を示す磁界用PI制御信号を設定する。
The magnetic field PI controller 50g will be described.
The magnetic field PI control unit 50g receives the magnetic field control deviation signal from the magnetic field
電圧変換部50hについて説明する。
電圧変換部50hは、回転角変換部50cからの電動機回転位相信号、トルク用PI制御部50fからのトルク用PI制御信号(直流電圧成分)および磁界用PI制御部50gからの磁界用PI制御信号(直流電圧成分)が入力され、PWM変換部50iにPI制御信号(三相交流電圧成分)を出力する。電圧変換部50hでは、電動機回転位相信号に基づいて、三相(U相、V相、W相)巻線のうちの電動機電圧を印加する相の巻線を決定する。そして、電圧変換部50hでは、トルク用PI制御信号および磁界用PI制御信号に基づいて、三相交流成分であるU相電圧、V相電圧、W相電圧からなるPI制御信号を設定する。
The
The
PWM変換部50iについて説明する。
PWM変換部50iは、電圧変換部50hからのPI制御信号(三相交流電圧成分)が入力され、電動機駆動回路51に電動機制御信号VOを出力する。PWM変換部50iでは、PI制御信号に基づいてブラシレスモータ6に供給する電動機電流IMの電流値と各相(U相、V相、W相)に対応したPWM信号またはオフ信号を電動機駆動回路51のFET51a〜51fに対して各々生成する。
つまり、PWM変換部50iでは、電圧を印加する相の巻線の情報を含むPI制御信号に基づいてPWM信号を生成する対象となるFET51a〜51fを判断し、PI制御信号のU相電圧、V相電圧、W相電圧の情報に基づいてPWM信号のデューティ比を設定する。
The
The
That is, the
ちなみに、ブラシレスモータ6は、U相、V相、W相の三相巻線で構成されており、電動機電圧VM(U相電圧VMU、V相電圧VMV、W相電圧VMW)が各相の端子U0,V0,W0に印加され、三相の巻線が位相順に三相交流として通電されることによってインナロータ(モータ軸)(図示せず)が回転する。また、ブラシレスモータ6は、U相→V相→W相→U相の位相順あるいはU相→W相→V相→U相の位相順に通電されることによって、正回転駆動あるいは逆回転駆動する。そこで、PI制御部50f,50gでは各偏差信号によってブラシレスモータ6を回転させる方向と各相の電圧を決定し、電圧変換部50hでは電動機回転位相信号に基づいて通電する相の巻線を決定している。
Incidentally, the brushless motor 6 is composed of U-phase, V-phase, and W-phase three-phase windings, and the motor voltage VM (U-phase voltage VMU, V-phase voltage VMV, W-phase voltage VMW) is a terminal of each phase. An inner rotor (motor shaft) (not shown) is rotated by being applied to U0, V0, and W0 and energizing the three-phase winding as a three-phase alternating current in order of phase. The brushless motor 6 is driven to rotate forward or reversely by being energized in the order of phase U phase → V phase → W phase → U phase or U phase → W phase → V phase → U phase. . Therefore, the
目標電流設定部50jについて説明する。
目標電流設定部50jは、制御装置4Aから送信された操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)が入力され、ダンパ補正部50lに目標電流信号IMSを出力する。目標電流設定部50jでは、制御用マイコン40Aの目標電流設定部40aと同様の処理を行う。
The target current setting unit 50j will be described.
The target current setting unit 50j receives the steering torque signal T (digital signal) and the vehicle speed signal V (digital signal) transmitted from the control device 4A, and outputs the target current signal IMS to the damper correction unit 50l. The target current setting unit 50j performs the same processing as the target
ダンパ制御部50kについて説明する。
ダンパ制御部50kは、回転角変換部50cからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部50lにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部50kでは、制御用マイコン40Aのダンパ制御部50bと同様の処理を行う。
The
The
ダンパ補正部50lについて説明する。
ダンパ補正部50lは、目標電流設定部50jからの目標電流信号IMSおよびダンパ制御部50kからのダンパ制御信号が入力され、イナーシャ補正部50nに目標電流信号IMS(ダンパ補正後)を出力する。ダンパ補正部50lでは、制御用マイコン40Aのダンパ補正部40cと同様の処理を行う。
The damper correction unit 50l will be described.
The damper correction unit 50l receives the target current signal IMS from the target current setting unit 50j and the damper control signal from the
イナーシャ制御部50mについて説明する。
イナーシャ制御部50mは、制御装置4Aから送信された操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)が入力され、イナーシャ補正部50nにイナーシャ制御信号を出力する。イナーシャ制御部50mでは、制御用マイコン40Aのイナーシャ制御部40dと同様の処理を行う。
The
The
イナーシャ補正部50nについて説明する。
イナーシャ補正部50nは、ダンパ補正部50lからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後)およびイナーシャ制御部50mからのイナーシャ制御信号が入力され、故障判定部50aに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。イナーシャ補正部50nでは、制御用マイコン40Aのイナーシャ補正部40eと同様の処理を行う。
The
The
電動機駆動回路51について説明する。
電動機駆動回路51は、駆動制御用マイコン50Aからの電動機制御信号VOが入力され(ただし、駆動制御用マイコン50Aが故障の場合には制御用マイコン40Aから送信された電動機制御信号VOが入力され)、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。そのために、電動機駆動回路51は、FET51a,51b,51c,51d,51e,51fでブリッジ回路が構成され、電源電圧51gから12Vの電圧が供給される。さらに、電動機駆動回路51は、ブラシレスモータ6のU0端子がFET51aのソースSaとFET51bのドレインDbとの接続端に接続され、ブラシレスモータ6のV0端子がFET51cのソースScとFET51dのドレインDdとの接続端に接続され、ブラシレスモータ6のW0端子がFET51eのソースSeとFET51fのドレインDfとの接続端に接続されている。FET51a〜51fは、各ゲートGa〜GfにPWM信号またはオフ信号が各々入力され、PWM信号が入力されて論理レベル1のときにオンする。
なお、ブラシレスモータ6に印加される電動機電圧VMは、選択的にPWM駆動されるFETのPWM信号のデューティ比によって決定される。
The
The
The motor voltage VM applied to the brushless motor 6 is determined by the duty ratio of the PWM signal of the FET that is selectively PWM driven.
(制御装置4Aおよび駆動装置5Aの動作説明)
それでは、図1および図2を参照して、電動パワーステアリング装置1における第1の参考例に係る制御装置4Aおよび駆動装置5Aの動作について説明する。ここでは、制御用マイコン40Aと駆動制御用マイコン50Aが共に正常の場合、駆動制御用マイコン50Aが故障の場合、制御用マイコン40Aが故障の場合について説明する。
(Explanation of operation of control device 4A and drive
The operation of the control device 4A and the
制御用マイコン40Aと駆動制御用マイコン50Aが共に正常の場合について説明する。
A case where both the
制御用マイコン40Aでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vおよび駆動制御用マイコン50Aからの電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
In the
また、制御用マイコン40Aでは、駆動装置5Aからの故障信号や駆動制御用マイコン50Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて駆動制御用マイコン50Aを正常と判定する。そして、制御用マイコン40Aでは、ダンパ補正およびイナーシャ補正を施した目標電流信号IMSを駆動装置5A(駆動制御用マイコン50A)に送信する。
ちなみに、制御用マイコン40Aでは、各部40g〜40nにおける処理を実行していない。
Further, the
Incidentally, the
一方、駆動制御用マイコン50Aでは、制御装置4Aからの故障信号や制御用マイコン40Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて制御用マイコン40Aを正常と判定する。この場合、駆動制御用マイコン50Aでは、制御用マイコン40Aから送信された目標電流信号IMSを処理に用いる。
ちなみに、駆動制御用マイコン50Aでは、各部50j〜50nにおける処理を実行していない。
On the other hand, the
Incidentally, the
そして、駆動制御用マイコン50Aでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、目標電流信号IMS、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
Then, the
さらに、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOに対応してFET51a,51b,51c,51d,51e,51fが選択的にPWM駆動し、ブラシレスモータ6のU0端子、V0端子あるいはW0端子に電動機電圧VM(U相電圧VMU、V相電圧VMV、W相電圧VMW)を印加する。このとき、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOに応じてブラシレスモータ6を正回転方向(または逆回転方向)に駆動するために、選択的にPWM駆動するFET51a,51b,51c,51d,51e,51fを順次変え、印加する電動機電圧VMの電圧値も変化させている。
Further, in the
そして、ブラシレスモータ6では、U相、V相、W相のいずれかの巻線に電動機電圧VM(U相電圧VMU、V相電圧VMV、W相電圧VMW)が印加され、電動機電流IM(U相電流IMU、V相電流IMV、W相電流IMW)が流れる。すると、ブラシレスモータ6では、インナロータ(図示せず)が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動され、モータ軸(図示せず)が正回転あるいは逆回転する。このとき、電動機電流検出手段12では、電動機電流IMを検出し、電動機電流信号IMOを駆動装置5Aに送信している。また、電動機回転検出手段13では、インナロータ(図示せず)の電動機回転角PMを検出し、電動機回転信号PMOを駆動装置5Aに送信している。
In the brushless motor 6, the motor voltage VM (U-phase voltage VMU, V-phase voltage VMV, W-phase voltage VMW) is applied to any of the U-phase, V-phase, and W-phase windings, and the motor current IM (U Phase current IMU, V phase current IMV, W phase current IMW) flows. Then, in the brushless motor 6, the inner rotor (not shown) is driven in the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and the motor shaft (not shown) rotates forward or backward. At this time, the motor current detection means 12 detects the motor current IM and transmits the motor current signal IMO to the
そして、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)の回転駆動力は、トルクリミッタ10および歯車式減速機構11を介してピニオン軸7aに伝達される。すると、ピニオン軸7aでは、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
The rotational driving force of the motor shaft (not shown) of the brushless motor 6 is transmitted to the
駆動制御用マイコン50Aが故障の場合について説明する。
A case where the
制御用マイコン40Aでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vおよび駆動制御用マイコン50Aからの電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
In the
また、制御用マイコン40Aでは、駆動装置5Aからの故障信号や駆動制御用マイコン50Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて駆動制御用マイコン50Aを故障と判定し、駆動制御用マイコン50Aの機能を実現するための処理を実行する。つまり、制御用マイコン40Aでは、故障時処理時間(制御用)毎に、目標電流信号IMSおよび駆動装置5Aから送信された電動機電流信号IMO(ディジタル信号)と電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定し、駆動装置5Aの電動機駆動回路51に送信する。
Further, the
一方、駆動制御用マイコン50Aは、故障しているので、電動機制御信号VOを設定できない。そのため、駆動制御用マイコン50Aから電動機駆動回路51には電動機制御信号VOが出力されない。
On the other hand, since the
しかし、電動機駆動回路51では、制御用マイコン40Aから送信された電動機制御信号VOにより、前記と同様にブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
However, in the
制御用マイコン40Aが故障の場合について説明する。
A case where the
制御用マイコン40Aは、故障しているので、目標電流信号IMSを設定できない。そのため、制御用マイコン40Aから駆動制御用マイコン50Aには目標電流信号IMSが出力されない。
Since the
しかし、駆動制御用マイコン50Aでは、制御装置4Aからの故障信号や制御用マイコン40Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて制御用マイコン40Aを故障と判定し、制御用マイコン40Aの機能を実現するための処理を実行する。つまり、駆動制御用マイコン50Aでは、故障時処理時間(駆動制御用)毎に、制御装置4Aから送信された操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに制御装置4Aから送信された操舵トルク信号T、車速信号Vおよび電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
However, the
さらに、駆動制御用マイコン50Aでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、自ら設定した目標電流信号IMSおよび電動機電流信号IMO(ディジタル信号)と電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
Further, the
そして、電動機駆動回路51では、駆動制御用マイコン50Aで設定した電動機制御信号VOにより、前記と同様にブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
In the
第1の参考例によれば、駆動制御用マイコン50Aが故障した場合でも、制御用マイコン40Aがその故障を検出するとともに駆動制御用マイコン50Aの機能を代わりに行うので、ステアリング系Sに補助操舵力を継続して与えることができる。また、第1の参考例によれば、制御用マイコン40Aが故障した場合でも、駆動制御用マイコン50Aがその故障を検出するとともに制御用マイコン40Aの機能を代わりに行うので、ステアリング系Sに補助操舵力を継続して与えることができる。つまり、第1の参考例によれば、2つのマイコン40A,50Aの一方が故障した場合でも、ドライバの操舵トルク(操舵力)に対する補助操舵力によるアシストが停止しない。さらに、第1の参考例によれば、各マイコン40A,50Aにおける通常処理の空き時間を利用して故障時の代行処理を行うので、各マイコン40A,50Aの処理能力等において従来のマイコンより優れたものを使用する必要はない。
According to the first reference example , even when the
《第2の参考例》
図1および図3を参照して、第2の参考例について説明する。図3は、第2の参考例に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。
ちなみに、制御装置4のマイコンでは、駆動装置5のマイコンから送信された信号に基づいてダンパ制御による補正を行っているので、駆動装置5のマイコンからの信号を受信できない場合にはダンパ制御による補正を行うことができない。ダンパ制御による補正が行わないと、ステアリングホイール3からの急操舵あるいは操舵輪W,Wからの振動や急激に変化する反力等をブラシレスモータ6の駆動に反映して補助操舵力に与えるため、操舵フィーリングが低下する。そこで、第2の参考例では、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信できない場合でも、駆動制御用マイコン50Bで目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を行うことが可能な構成としている。
なお、第2の参考例では、第1の参考例と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
<< Second Reference Example >>
A second reference example will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. 3 is a block diagram of a control device and a drive device according to a second reference example .
Incidentally, since the microcomputer of the control device 4 performs the correction by the damper control based on the signal transmitted from the microcomputer of the
In the second reference example , the same components as those in the first reference example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
(制御装置4Bの説明)
図3を参照して、第2の参考例に係る制御装置4Bの構成について説明する。
(Description of
With reference to FIG. 3, the structure of the
制御装置4Bは、駆動装置5BとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。制御装置4Bは、1チップの制御用マイコン40B、この制御用マイコン40Bに含まれるトルクセンサI/F回路41と車速センサI/F回路42、各種信号の出力回路(図示せず)、制御用マイコン40Bで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
The
そして、制御装置4Bでは、車両から各種検出信号T,Vおよび駆動装置5Bから電動機回転速度信号SMOを取り込み、取り込んだ信号T,V,SMOに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。
Then, the
制御用マイコン40Bの制御構成について説明する。
制御用マイコン40Bは、目標電流信号IMSを設定するために目標電流設定部40a、ダンパ制御部40p、ダンパ補正部40c、イナーシャ制御部40dおよびイナーシャ補正部40eを備えている。
A control configuration of the
The
また、制御用マイコン40Bでは、クロックを発生しており、発生したクロックに基づいて処理を実行するとともに、このクロックに基づいて駆動制御用マイコン50Bとの間でクロック同期式の通信を行っている。そのために、制御用マイコン40Bでは、発生したクロックを駆動制御用マイコン50Bに送信している。
The
さらに、制御用マイコン40Bでは、駆動制御用マイコン50Bからの信号(特に、電動機回転速度信号SMO)を正常に受信しているか否かを、駆動制御用マイコン50Bから受信した信号に対するベリファイチャックやサムチェックにより判定するか、あるいは、予め設定した時間(規定の受信間隔より所定時間長い時間)内に駆動制御用マイコン50Bから信号を受信できるか否かにより判定している。そして、制御用マイコン40Bでは、駆動制御用マイコン50Bからの信号に対して受信正常か受信不良かを設定した受信状態信号を駆動制御用マイコン50Bに送信している。
ちなみに、受信不良の原因としては、通信線の断線、通信線等へのノイズの影響、電動機回転速度信号SMO等の信号の発生回路の故障、電動機回転検出手段13等の検出手段の故障が考えられる。
Further, the
Incidentally, the cause of the reception failure is considered to be the disconnection of the communication line, the influence of noise on the communication line, the failure of the signal generation circuit such as the motor rotation speed signal SMO, the failure of the detection means such as the motor rotation detection means 13 and the like. It is done.
そして、制御用マイコン40Bでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合、目標電流信号IMSを設定するための各部40a,40c,40d,40e,40pにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。このとき、制御用マイコン40Bから駆動制御用マイコン50Bに送信される目標電流信号IMSは、ダンパ制御およびイナーシャ制御による補正が施されている。また、制御用マイコン40Bでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合、ダンパ制御による補正を行わないで、各部40a,40c,40d,40e,40pにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行する。このとき、制御用マイコン40Bから駆動制御用マイコン50Bに送信される目標電流信号IMSは、イナーシャ制御による補正のみが施されている。
In the
ダンパ制御部40pについて説明する。
ダンパ制御部40pは、駆動制御用マイコン50Bから送信された電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部40cにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部40pでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合、予め実験値または設計値に基づいて設定した電動機回転速度信号SMOとダンパ制御信号との対応するデータに基づいて、電動機回転速度信号SMOをアドレスとして対応するダンパ制御信号を読み出す。一方、ダンパ制御部40pでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合、ダンパ制御信号に0を設定する。
The damper control unit 40p will be described.
The damper control unit 40p receives the motor rotation speed signal SMO transmitted from the
(駆動装置5Bの説明)
図3を参照して、第2の参考例に係る駆動装置5Bの構成について説明する。
(Description of driving
With reference to FIG. 3, the structure of the
駆動装置5Bは、制御装置4BとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。駆動装置5Bは、1チップの駆動制御用マイコン50B、電動機駆動回路51、電動機電流I/F回路52、R/D変換回路53、各種信号の出力回路(図示せず)、駆動制御用マイコン50Bで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
The
そして、駆動装置5Bでは、車両から各種検出信号IMO,PMOおよび制御装置4Bから目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を取り込み、取り込んだ信号IMO,PMO,IMSに基づいて電動機制御信号VOを設定し、ブラシレスモータ6を駆動するために通電する。さらに、駆動装置5Bでは、制御装置4Bの制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信できない場合に電動機回転速度信号SMOに基づいて目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施す。
The
駆動制御用マイコン50Bについて説明する。
駆動制御用マイコン50Bは、電動機制御信号VOを設定するために電流変換部50b、回転角変換部50c、トルク用偏差演算部50d、磁界用偏差演算部50e、トルク用PI制御部50f、磁界用PI制御部50g、電圧変換部50h、PWM変換部50iを備え、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正が施されているかを判定するために補正判定部50pを備え、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施すためにダンパ制御部50q、ダンパ補正部50rを備えている。
The
The
また、駆動制御用マイコン50Bでは、クロックを発生しており、このクロックに基づいて処理を実行する。
なお、駆動制御用マイコン50Bは、制御用マイコン40Bから送信されたクロックに基づいて、制御用マイコン40Bとの間でクロック同期式の通信を行っている。
Further, the
The
そして、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bで電動機制御信号VOを正常に受信している場合、電動機制御信号VOを設定するための各部50b〜50iおよびダンパ制御による補正の有無を判定するための補正判定部50pにおける処理を基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。また、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合、前記と同様に各部50b〜50iおよび補正判定部50pにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行するとともに、その処理の空き時間を利用して目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施すための各部50q,50rにおける処理を補正時処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。補正時処理時間(駆動制御用)は基本処理時間(駆動制御用)より長く、各部50q,50rの単位時間当りの処理回数は、制御用マイコン40Bで実行される処理回数より少ない。
なお、各部50q,50rによる処理負荷が少ない場合、各部50q,50rも基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行してもよい。
In the
In addition, when the processing load by each part 50q and 50r is small, you may repeat each part 50q and 50r for every basic processing time (for drive control).
トルク用偏差演算部50dについて説明する。
トルク用偏差演算部50dは、第1の参考例に係るトルク用偏差演算部50dと同様の構成であるが(図2参照)、第2の参考例では目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が補正判定部50pから入力される。
The
The torque
補正判定部50pについて説明する。
補正判定部50pは、制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)あるいはダンパ補正部50rからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が入力され、そのいずれかの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)をトルク用偏差演算部50dに出力する。補正判定部50pでは、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していると判定した場合(目標電流信号IMSにダンパ制御による補正が施されていると判定した場合)には制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMSを出力し、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していないと判定した場合(目標電流信号IMSにダンパ制御による補正が施されていないと判定した場合)には目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施すための各部50q,50rにおける処理を実行させるとともにダンパ補正部50rからの目標電流信号IMSを出力する。そのために、補正判定部50pでは、制御用マイコン40Bからの受信状態信号に基づいて、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信しているか否かを判定している。
The correction determination unit 50p will be described.
The correction determination unit 50p receives the target current signal IMS (after damper correction and inertia correction) transmitted from the
ダンパ制御部50qについて説明する。
ダンパ制御部50qは、回転角変換部50cからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部50rにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部50pでは第1の参考例に係るダンパ制御部40bと同様の処理を行うので(図2参照)、その説明を省略する。
The damper control unit 50q will be described.
The damper control unit 50q receives the motor rotation speed signal SMO from the rotation
ダンパ補正部50rについて説明する。
ダンパ補正部50rは、制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)およびダンパ制御部50qからのダンパ制御信号が入力され、補正判定部50pに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。ダンパ補正部50rでは、目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)からダンパ制御信号を減算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を算出する。
The damper correction unit 50r will be described.
The damper correction unit 50r receives the target current signal IMS (after inertia correction) transmitted from the
(制御装置4Bおよび駆動装置5Bの動作説明)
それでは、図1および図3を参照して、電動パワーステアリング装置1における第2の参考例に係る制御装置4Bおよび駆動装置5Bの動作について説明する。ここでは、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合について説明する。
(Explanation of operation of
Now, operations of the
制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合について説明する。
A case where the
制御用マイコン40Bでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vおよび駆動制御用マイコン50Bからの電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
In the
一方、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bからの受信状態信号に基づいて制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していると判定する。この場合、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)をトルク用偏差演算部50dに入力している。
ちなみに、駆動制御用マイコン50Bでは、各部50q,50rにおける処理を実行していない。
On the other hand, the
Incidentally, the
そして、駆動制御用マイコン50Bでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、制御用マイコン40Bからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
In the
続いて、第1の参考例と同様に、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOにより、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
Subsequently, similarly to the first reference example , the
制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合について説明する。
A case will be described in which the
制御用マイコン40Bでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vに基づいてイナーシャ制御による補正を施す。このとき、制御用マイコン40Bでは、駆動制御用マイコン50Bからの電動機回転速度信号SMOを正常に受信していないので、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施せない。
In the
しかし、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bからの受信状態信号に基づいて制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していないと判定し、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施すために各部50q,50rにおける処理を実行する。つまり、駆動制御用マイコン50Bでは、補正時処理時間(駆動制御用)毎に、電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御信号を生成し、このダンパ制御信号により制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施す。
However, the
そして、駆動制御用マイコン50Bでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、ダンパ補正部50rからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
In the
続いて、第1の参考例と同様に、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOにより、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
Subsequently, similarly to the first reference example , the
第2の参考例によれば、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信できない場合でも、駆動制御用マイコン50Bにおいて電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御による補正を行うことができるので、操舵フィーリングが低下しない。つまり、第2の参考例によれば、制御用マイコン40Bでダンパ制御による補正を行うことができない場合でも、駆動制御用マイコン50Bでダンパ制御による補正を継続して良好な操舵フィーリングを維持することができる。さらに、第2の参考例によれば、駆動制御用マイコン50Bにおける通常処理の空き時間を利用してダンパ制御処理を行うので、駆動制御用50Bの処理能力等において従来のマイコンより優れたものを使用する必要はない。
According to the second reference example , even when the
《実施の形態》
図1および図4を参照して、実施の形態について説明する。図4は、本実施の形態に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。
ちなみに、制御装置4のマイコンで駆動装置5のマイコンから送信された信号に基づいてダンパ制御による補正を行うと、駆動装置5のマイコンからの信号を受信できない場合にはダンパ制御による補正を行うことができない。そこで、本実施の形態では、制御用マイコン40Cでダンパ制御による補正を行うのでなく、電動機回転速度信号SMOを生成している駆動制御用マイコン50Cでダンパ制御による補正を行う構成とする。
なお、本実施の形態では、第1の参考例と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
<< Embodiment >>
Referring to FIGS. 1 and 4, embodiments will be described. FIG. 4 is a block configuration diagram of the control device and the drive device according to the present embodiment .
Incidentally, if correction by damper control is performed by the microcomputer of the control device 4 based on the signal transmitted from the microcomputer of the
In the present embodiment , the same components as those in the first reference example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
(制御装置4Cの説明)
図4を参照して、本実施の形態に係る制御装置4Cの構成について説明する。
(Description of control device 4C)
With reference to FIG. 4, the configuration of control device 4C according to the present embodiment will be described.
制御装置4Cは、駆動装置5CとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。制御装置4Cは、1チップの制御用マイコン40C、この制御用マイコン40Cに含まれるトルクセンサI/F回路41と車速センサI/F回路42、各種信号の出力回路(図示せず)、制御用マイコン40Cで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
なお、本実施の形態では、制御用マイコン40Cが本発明の目標電流設定手段に相当する。
The control device 4C is electrically connected to the
In the present embodiment , the
そして、制御装置4Cでは、車両から各種検出信号T,Vを取り込み、取り込んだ信号T,Vに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。 Then, in the control device 4C, various detection signals T and V are acquired from the vehicle, and a target current to be supplied to the brushless motor 6 is set based on the acquired signals T and V.
制御用マイコン40Cの制御構成について説明する。
制御用マイコン40Cは、目標電流信号IMSを設定するために目標電流設定部40a、イナーシャ制御部40dおよびイナーシャ補正部40sを備えている。
A control configuration of the
The
また、制御用マイコン40Cでは、クロックを発生しており、発生したクロックに基づいて処理を実行するとともに、このクロックに基づいて駆動制御用マイコン50Cとの間でクロック同期式の通信を行っている。そのために、制御用マイコン40Cは、発生したクロックを駆動制御用マイコン50Cに送信している。
The
そして、制御用マイコン40Cでは、目標電流信号IMSを設定するための各部40a,40d,40sにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。このとき、制御用マイコン40Cから駆動制御用マイコン50Cに送信される目標電流信号IMSは、イナーシャ制御による補正のみが施されている。
In the
目標電流設定部40aについて説明する。
目標電流設定部40aは、第1の参考例に係る目標電流設定部40aと同様の構成であるが(図2参照)、本実施の形態では目標電流信号IMSをイナーシャ補正部40sに出力する。
The target
The target
イナーシャ補正部40sについて説明する。
イナーシャ補正部40sは、目標電流設定部40aからの目標電流信号IMSおよびイナーシャ制御部40dからのイナーシャ制御信号が入力され、駆動制御用マイコン50Cに送信するための目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)を出力する。イナーシャ補正部40sでは、目標電流信号IMSにイナーシャ制御信号を加算し、目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)を算出する。
The inertia correction unit 40s will be described.
The inertia correction unit 40s receives the target current signal IMS from the target
(駆動装置5Cの説明)
図4を参照して、本実施の形態に係る駆動装置5Cの構成について説明する。
(Description of
With reference to FIG. 4, a configuration of
駆動装置5Cは、制御装置4CとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。駆動装置5Cは、1チップの駆動制御用マイコン50C、電動機駆動回路51、電動機電流I/F回路52、R/D変換回路53、各種信号の出力回路(図示せず)、駆動制御用マイコン50Cで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
なお、本実施の形態では、駆動制御用マイコン50Cが本発明の駆動制御手段に相当する。
The
In the present embodiment , the drive control microcomputer 50C corresponds to the drive control means of the present invention.
そして、駆動装置5Cでは、電動機回転速度信号SMOに基づいて目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施す。続いて、駆動装置5Cでは、車両から各種検出信号IMO,PMOを取り込み、取り込んだ信号IMO,PMOとダンパ制御による補正を施した目標電流信号IMSに基づいて電動機制御信号VOを設定し、ブラシレスモータ6を駆動するために通電する。
In the
駆動制御用マイコン50Cについて説明する。
駆動制御用マイコン50Cは、電動機制御信号VOを設定するために電流変換部50b、回転角変換部50c、トルク用偏差演算部50d、磁界用偏差演算部50e、トルク用PI制御部50f、磁界用PI制御部50g、電圧変換部50h、PWM変換部50iを備え、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施すためにダンパ制御部50s、ダンパ補正部50tを備えている。
The drive control microcomputer 50C will be described.
The drive control microcomputer 50C sets the electric motor control signal VO by using a
また、駆動制御用マイコン50Cでは、クロックを発生しており、このクロックに基づいて処理を実行する。
なお、駆動制御用マイコン50Cは、制御用マイコン40Cから送信されたクロックに基づいて、制御用マイコン40Cとの間でクロック同期式の通信を行っている。
Further, the drive control microcomputer 50C generates a clock, and executes processing based on this clock.
The drive control microcomputer 50C performs clock-synchronized communication with the
そして、駆動制御用マイコン50Cでは、電動機制御信号VOを設定するための各部50b〜50iおよびダンパ制御による補正を行うための50s,50tにおける処理を基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。
Then, in the drive control microcomputer 50C, the processes at 50s and 50t for performing the correction by the damper control and the
トルク用偏差演算部50dについて説明する。
トルク用偏差演算部50dは、第1の参考例に係るトルク用偏差演算部50dと同様の構成であるが(図2参照)、本実施の形態では目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)がダンパ補正部50tから入力される。
The
The torque
ダンパ制御部50sについて説明する。
ダンパ制御部50sは、回転角変換部50cからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部50tにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部50sでは第1の参考例に係るダンパ制御部40bと同様の処理を行うので(図2参照)、その説明を省略する。
The damper control unit 50s will be described.
The damper control unit 50s receives the motor rotation speed signal SMO from the rotation
ダンパ補正部50tについて説明する。
ダンパ補正部50tは、制御用マイコン40Cから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)およびダンパ制御部50sからのダンパ制御信号が入力され、トルク用偏差演算部50dに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。ダンパ補正部50tは、目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)からダンパ制御信号を減算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を算出する。
The
The
(制御装置4Cおよび駆動装置5Cの動作説明)
それでは、図1および図4を参照して、電動パワーステアリング装置1における本実施の形態に係る制御装置4Cおよび駆動装置5Cの動作について説明する。
(Explanation of operation of control device 4C and drive
The operation of the control device 4C and the
制御用マイコン40Cでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vに基づいてイナーシャ制御による補正を施す。
In the
一方、駆動制御用マイコン50Cでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御信号を生成し、このダンパ制御信号と制御用マイコン40Cから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)とに基づいてダンパ制御による補正を加味した目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を設定する。そして、駆動制御用マイコン50Cでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、ダンパ補正部50tからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
On the other hand, the drive control microcomputer 50C generates a damper control signal based on the motor rotation speed signal SMO every basic processing time (for drive control), and the target current transmitted from the damper control signal and the
続いて、第1の参考例と同様に、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOにより、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
Subsequently, similarly to the first reference example , the
本実施の形態によれば、駆動制御用マイコン50Cにおいてダンパ補正を行うので、電動機回転速度信号SMOを駆動制御用マイコン50Cから制御用マイコン40Cに送信する必要はない。つまり、本実施の形態によれば、制御用マイコン40Cでの駆動制御用マイコン50Cからの信号の受信不良に関係なくダンパ制御を行って、良好な操舵フィーリングを維持することができる。
According to the present embodiment , since the damper correction is performed in the drive control microcomputer 50C, it is not necessary to transmit the motor rotation speed signal SMO from the drive control microcomputer 50C to the
以上、本発明の第1および第2の参考例、並びに実施の形態について説明したが、本発明は、前記の実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
例えば、第1の参考例では制御用マイコンおよび駆動制御用マイコンに他方のマイコンの機能を持たせる構成としたが、どちらかのマイコンの故障に対する信頼性が高い場合には一方のマイコンにのみ他方のマイコンの機能を持たせる構成としてもよい。あるいは、第1の参考例の構成に第2の参考例の構成または本実施の形態の構成を加味する構成としてもよい。
また、第1の参考例では一方のマイコンに他方のマイコンの主要な機能を持たせ、いずれか一方のマイコンが故障した場合に他方のマイコンでその故障したマイコンの機能を、処理回数を減らして行う構成としたが、一方のマイコンに他方のマイコンの基本的な機能のみ持たせる構成としてもよく、この場合には処理回数を増やすことができる。例えば、制御用マイコンにフィードフォワード制御によって電動機制御信号を設定する機能を持たせる構成としたり、駆動制御用マイコンにイナーシャ制御やダンパ制御による補正の無い目標電流を設定する機能を持たせる構成としたりする。
また、第2の参考例では駆動制御用マイコンでは受信状態信号により目標電流信号にダンパ補正が加味されているか否かを判断する構成としたが、目標電流信号に補正フラグを付加し、制御用マイコンでその補正フラグにダンパ補正等の有無を設定して送信するようにしてもよい。
Although the first and second reference examples and the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms.
For example, in the first reference example , the control microcomputer and the drive control microcomputer are configured to have the function of the other microcomputer. However, if one of the microcomputers is highly reliable against a failure, only one of the microcomputers has the other. It is good also as a structure which gives the function of this microcomputer. Alternatively, the configuration of the second reference example or the configuration of the present embodiment may be added to the configuration of the first reference example .
Also, in the first reference example , one microcomputer has the main functions of the other microcomputer, and when one of the microcomputers fails, the function of the failed microcomputer is reduced in the other microcomputer. However, in this case, the number of processes can be increased. For example, the control microcomputer is configured to have a function of setting an electric motor control signal by feedforward control, or the drive control microcomputer is configured to have a function of setting a target current that is not corrected by inertia control or damper control. To do.
In the second reference example , the drive control microcomputer is configured to determine whether or not a damper correction is added to the target current signal based on the reception state signal. However, a correction flag is added to the target current signal to control the target current signal. The microcomputer may set the correction flag to indicate whether damper correction or the like is set and transmit the correction flag.
1 電動パワーステアリング装置
4,4A,4B,4C 制御装置
5,5A,5B,5C 駆動装置
6 ブラシレスモータ(電動機)
13 電動機回転検出手段(電動機位相検出手段)
40A,40B 制御用マイコン
40C 制御用マイコン(目標電流設定手段)
50A,50B 駆動制御用マイコン
50C 駆動制御用マイコン(駆動制御手段)
51 電動機駆動回路(電動機駆動手段)
S ステアリング系
TS 操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric
13 Motor rotation detection means (motor phase detection means)
40A, 40B control microcomputer
40C Control microcomputer (Target current setting means)
50A, 50B drive control microcomputer
50C Microcomputer for drive control (drive control means)
51 Motor drive circuit (motor drive means)
S Steering system TS Steering torque sensor (steering torque detection means)
Claims (1)
前記目標電流設定手段は、前記電動機および前記電動機駆動手段から離間して配置され、
前記駆動制御手段は、
前記目標電流設定手段と離間し、通信線を介して前記電動機に隣接した位置に配置され、
かつ、前記電動機位相検出手段と近接して信号線で接続されており、
前記通信線を介した前記目標電流設定手段からの前記目標電流信号を受信し、前記信号線を介した前記電動機位相検出手段からの前記電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行うことを
特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor for applying an auxiliary steering force to the steering system, a steering torque detecting means for detecting a steering torque acting on the steering system and outputting a steering torque signal, a rotational phase of the electric motor, and an electric motor phase signal being output Motor phase detection means; motor current detection means for detecting a motor current flowing through the motor and outputting a motor current signal; target current setting means for setting a target current signal based on at least the steering torque signal; and the target Drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the current signal and the motor current signal and the motor phase signal; and motor drive means for driving the motor based on the motor control signal, The electric motor is an electric power steering device composed of a brushless motor,
The target current setting means is arranged apart from the electric motor and the electric motor driving means,
The drive control means includes
Spaced apart from the target current setting means , disposed at a position adjacent to the motor via a communication line ;
And it is connected with a signal line in the vicinity of the electric motor phase detection means,
Receiving the target current signal from the target current setting means via the communication line, and performing damper control based on the motor phase signal from the motor phase detecting means via the signal line. Electric power steering device.
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