JP4557143B2 - Power steering control device, method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、検出電流のオフセットの学習を行うことにより、検出電流のオフセットを自動的に補正可能なパワーステアリング制御装置、方法、およびプログラムに関する。   The present invention relates to a power steering control apparatus, method, and program capable of automatically correcting a detected current offset by learning a detected current offset.

自動車用の補助操舵装置として、電動モータのトルクを用いた電動パワーステアリング装置が利用されている。このパワーステアリング装置は、ドライバによるハンドルの操作を検出するトルクセンサと、トルクセンサからの検出信号に基づき補助操舵力を演算するパワーステアリング制御装置(ECU)と、ECUからの出力信号に基づき回転トルクを発生する電動モータと、回転トルクをステアリング機構に伝える減速ギア等を備えて構成されている。   As an auxiliary steering device for an automobile, an electric power steering device using the torque of an electric motor is used. This power steering device includes a torque sensor that detects a steering operation by a driver, a power steering control device (ECU) that calculates an auxiliary steering force based on a detection signal from the torque sensor, and a rotational torque based on an output signal from the ECU. And an electric motor that generates the torque and a reduction gear that transmits the rotational torque to the steering mechanism.

上述のECUは例えば、図17のように構成されていた。この図において、ECU90にはトルクセンサ91および車速センサ92からの信号が入力されており、ECU90はこれらの信号に基づき電動モータ93を制御する機能を有している。ECU90は、電流指令値演算部901、加算器902、電流制御部903、駆動回路904、電流検出回路905を備えて構成されている。電流指令値演算部901は、トルクセンサ91および車速センサ92からの信号に基づき電流指令値Iを演算するものである。加算器903は電流値指令値Iと電流検出回路905によって検出された検出電流iとの偏差電流ΔIを算出するものであり、電流制御部903は誤差電流ΔIがゼロとなるようなモータ制御信号を算出するためのものである。モータ駆動回路904は、モータ制御信号に基づき三相電流を電動モータ93に供給する機能を備えている。電流検出回路905は2つの電流センサを有しており、三相電流のうちの1つを基準とした他の2つの電流値を検出するものである。検出された電流iは上述の加算器902に負信号として入力される構成となっている。   For example, the ECU described above is configured as shown in FIG. In this figure, ECU 90 receives signals from torque sensor 91 and vehicle speed sensor 92, and ECU 90 has a function of controlling electric motor 93 based on these signals. The ECU 90 includes a current command value calculation unit 901, an adder 902, a current control unit 903, a drive circuit 904, and a current detection circuit 905. The current command value calculation unit 901 calculates a current command value I based on signals from the torque sensor 91 and the vehicle speed sensor 92. The adder 903 calculates a deviation current ΔI between the current value command value I and the detection current i detected by the current detection circuit 905, and the current control unit 903 has a motor control signal such that the error current ΔI becomes zero. It is for calculating. The motor drive circuit 904 has a function of supplying a three-phase current to the electric motor 93 based on the motor control signal. The current detection circuit 905 has two current sensors, and detects the other two current values based on one of the three-phase currents. The detected current i is input to the adder 902 as a negative signal.

このように構成されたECU90において、検出電流iが電流指令値Iに等しくなるように負帰還制御が行われる。ところが、例えば電流検出回路905等の検出系に誤差が存在する場合には、当該誤差は三相電流にそのまま表れてしまう。電流検出回路905を構成する2つの電流センサにおいてオフセット電流または検出利得の誤差が存在する場合、駆動回路904から出力される三相電流の各電流値に誤差が生じ、この結果、電動モータ93のトルクリップルが発生してしまう。かかるトルクリップルはハンドルフィーリング等に悪影響を与えるものである。   In the ECU 90 configured as described above, negative feedback control is performed so that the detected current i becomes equal to the current command value I. However, when an error exists in the detection system such as the current detection circuit 905, the error appears as it is in the three-phase current. If there is an error in the offset current or the detection gain in the two current sensors constituting the current detection circuit 905, an error occurs in each current value of the three-phase current output from the drive circuit 904. As a result, the electric motor 93 Torque ripple will occur. Such torque ripple adversely affects handle feeling and the like.

検出系により生ずるトルクリップルを低減可能な従来技術として、例えば特開2002−29432号公報に記載の電動パワーステアリング制御装置が案出されている。この制御装置は、三相電流の指令値をゼロとした場合における検出電流をオフセット値として学習させ、このオフセット値を三相電流の指令値の補正を行うものである。   As a conventional technique capable of reducing torque ripple generated by the detection system, for example, an electric power steering control device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-29432 has been devised. This control device learns the detected current when the command value of the three-phase current is zero as an offset value, and corrects the command value of the three-phase current with this offset value.

しかしながら、この制御装置は、オフセット学習時において、デューティ指令値を所定値に固定するものではないため、電流検出回路に微少電流が流れてしまい、オフセット学習において誤差が生じやすい。また、電流値がゼロになった場合にのみオフセット学習がなされるので、オフセット学習の条件の成立頻度が低く、十分なオフセット学習を行うことが困難である。   However, since this control device does not fix the duty command value to a predetermined value during offset learning, a minute current flows through the current detection circuit, and an error is likely to occur in offset learning. Further, since offset learning is performed only when the current value becomes zero, the frequency of establishment of the offset learning condition is low, and it is difficult to perform sufficient offset learning.

さらに、オフセット学習結果は、電流制御部のみならず、検出電流を利用しているECUの全ての機能に反映されてしまうため、十分な学習結果が得られなかった場合に電流制御のみならず他の機能にも影響が及んでしまうおそれがある。   Furthermore, the offset learning result is reflected not only in the current control unit but also in all the functions of the ECU using the detected current. This may affect the function of the.

また、他の従来技術として、特開2003−164192号公報に記載の電動パワーステアリング制御装置が案出されている。この装置は、電流指令値の各相のデューティ比が50%の状態で電流検出オフセットの学習を行うものであるが、オフセット学習時においてデューティ指令値を所定値に固定するものではないため、学習時における検出誤差が生じてしまう。また、上述の従来技術と同様に、オフセット学習のための条件が極めて限定されており、十分なオフセット学習を行うことができない。
特開2002−29432号公報 特開2003−164192号公報
As another conventional technique, an electric power steering control device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-164192 has been devised. This device performs learning of the current detection offset when the duty ratio of each phase of the current command value is 50%, but does not fix the duty command value to a predetermined value during offset learning. Detection error will occur. In addition, as in the above-described prior art, the conditions for offset learning are extremely limited, and sufficient offset learning cannot be performed.
JP 2002-29432 A JP 2003-164192 A

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の解決しようとする第1の課題は、パワーステアリング制御装置において検出電流のオフセット学習時のデューティ指令値を所定の値に固定することにより、オフセット学習精度を向上させることにある。また、本発明の第2の課題は、オフセット学習における学習条件を最適に設定することにより、十分なオフセット学習を実現することにある。さらに、本発明の第3の課題は、オフセット学習の結果を電流制御部のみに反映させることにより、不十分なオフセット学習時においても他の機能に対する影響を最小限に抑えることにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and a first problem to be solved by the present invention is to fix the duty command value at the time of learning the offset of the detected current to a predetermined value in the power steering control device. This is to improve the offset learning accuracy. A second problem of the present invention is to realize sufficient offset learning by optimally setting learning conditions in offset learning. Furthermore, the third problem of the present invention is to minimize the influence on other functions even during insufficient offset learning by reflecting the result of offset learning only in the current control unit.

上述の問題を解決するために、本発明は、ステアリングに印加された操舵トルクを検出するトルクセンサと、検出された操舵トルクに基づき、多相の駆動電流を制御するための電流指令値を算出する電流指令値演算部と、前記電流指令値に基づき、パルス幅変調された多相のデューティ指令値を算出する電流制御部と、前記デューティ指令値に基づく駆動電流を、操舵補助トルク発生用の多相モータに与える駆動回路と、前記多相モータにおける前記駆動電流の値を検出し、電流検出信号を出力する電流検出回路と、前記電流検出信号をA/D変換し、電流検出値を出力するA/Dコンバータと、前記駆動電流が略ゼロになった場合、オフセット学習の開始の可否を決定するとともに、オフセット学習の開始を決定した場合には、前記デューティ指令値を50%のデューテ比に設定する学習条件判定部と、オフセット学習の開始が決定された場合には、前記電流検出値を検出し、前記電流検出回路のオフセット電流値を推定するオフセット推定部と、前記オフセット電流値に基づき、前記電流検出値の各相の補正を行うオフセット補正部とを備え、新たに推定された第1のオフセット電流値と、以前に推定された第2のオフセット電流値との差分が所定値以上である場合には、前記オフセット推定部は、当該差分が少なくなるように前記第1のオフセット推定値を修正する In order to solve the above-described problems, the present invention calculates a torque sensor that detects a steering torque applied to a steering, and a current command value for controlling a multiphase drive current based on the detected steering torque. A current command value calculation unit that calculates a multiphase duty command value that is pulse-width-modulated based on the current command value, and a drive current that is based on the duty command value for generating steering assist torque. A drive circuit to be applied to a multiphase motor, a current detection circuit for detecting the value of the drive current in the multiphase motor and outputting a current detection signal, A / D converting the current detection signal, and outputting a current detection value an a / D converter for, when the driving current is substantially zero, and determines whether to start the offset learning, when determining the start of the offset learning, the Dew A learning condition determining unit that sets the I command value duty ratio of 50%, when the start of the offset learning is determined, detects the current detection value and estimates the offset current value of the current detection circuit An offset estimation unit; and an offset correction unit configured to correct each phase of the current detection value based on the offset current value . The newly estimated first offset current value and the previously estimated second When the difference from the offset current value is equal to or greater than a predetermined value, the offset estimation unit corrects the first offset estimated value so that the difference is reduced .

前記学習条件判定部は、前記電流指令値、前記デューティ指令値、前記モータの回転数、または、車速の少なくとも一つに基づき、オフセット学習の開始の可否を決定する。
前記学習条件判定部は、前回のオフセット学習から所定時間経過後に、オフセット学習の開始を決定する。
前記オフセット推定部は、前記電流検出値を複数回サンプリングすることにより前記オフセット電流値を推定する。
The learning condition determination unit determines whether or not to start offset learning based on at least one of the current command value, the duty command value, the rotation speed of the motor, or the vehicle speed.
The learning condition determination unit determines the start of offset learning after a predetermined time has elapsed since the previous offset learning.
The offset estimation unit estimates the offset current value by sampling the current detection value a plurality of times.

また、パワーステアリング制御装置は、ディジタル値で表された複数の前記電流検出信号を増幅し、これらの平均値を算出する手段をさらに備える。   The power steering control device further includes means for amplifying the plurality of current detection signals represented by digital values and calculating an average value thereof.

さらに、本発明によれば、学習条件判定部は駆動電流が略ゼロになった場合に、オフセット学習の開始を決定した場合には、デューティ比50%のデューティ指令値を出力する。この状態において、オフセット推定部は、電流検出回路のオフセット電流値を推定、オフセット補正部は、推定されたオフセット電流値に基づき、電流検出値の各相の補正を行う。すなわち、オフセット学習時においてモータに流れる電流を殆どゼロにすることができ、この結果、オフセット電流を正確に検出することが可能となる。また、新たに推定された第1のオフセット電流値と、以前に推定された第2のオフセット電流値との差分が所定値以上である場合には、オフセット推定部は、差分が少なくなるように第1のオフセット推定値を修正する。これにより、オフセット補正値が急激に変更されるのを防止でき、自然なオフセット学習が可能となる。 Furthermore, according to the present invention, the learning condition determination unit outputs a duty command value having a duty ratio of 50% when the start of offset learning is determined when the drive current becomes substantially zero. In this state, the offset estimation unit estimates the offset current value of the current detection circuit, and the offset correction unit corrects each phase of the current detection value based on the estimated offset current value. That is, the current flowing to the motor during offset learning can be made almost zero, and as a result, the offset current can be accurately detected. In addition, when the difference between the newly estimated first offset current value and the previously estimated second offset current value is equal to or greater than a predetermined value, the offset estimation unit reduces the difference. Modify the first offset estimate. Thereby, it is possible to prevent the offset correction value from changing suddenly, and natural offset learning is possible.

また、学習条件判定部は、電流指令値、デューティ指令値、モータの回転数、または、車速の少なくとも一つに基づき、オフセット学習の開始の可否を決定する。よって、駆動電流がゼロになる状態を正確に推定でき、高精度なオフセット学習を行うことができる。   Further, the learning condition determination unit determines whether or not to start offset learning based on at least one of the current command value, the duty command value, the motor rotation speed, or the vehicle speed. Therefore, it is possible to accurately estimate the state in which the drive current is zero, and to perform highly accurate offset learning.

学習条件判定部は、前回のオフセット学習から所定時間経過後に、オフセット学習の開始を決定する。このため、必要以上にオフセット学習が実行されてしまうことを回避でき、アシスト制御がオフセット学習によって妨げられるのを防止できる。   The learning condition determination unit determines the start of offset learning after a predetermined time has elapsed since the previous offset learning. For this reason, it can avoid that offset learning is performed more than necessary, and it can prevent that assist control is prevented by offset learning.

オフセット推定部は、電流検出値を複数回サンプリングすることによりオフセット電流値を推定するので、電流検出値のばらつきを抑え、オフセット電流を精度良く推定することが可能となる。   Since the offset estimation unit estimates the offset current value by sampling the current detection value a plurality of times, it is possible to suppress variation in the current detection value and accurately estimate the offset current.

また、パワーステアリング制御装置は、ディジタル値で表された複数の前記電流検出信号を増幅し、これらの平均値を算出する手段をさらに備えている。このため、A/Dコンバータの1LSBあたりの分解能を実質的に高めることができ、電流検出値のA/D変換における変換誤差を低減することが可能となる。   The power steering control device further includes means for amplifying the plurality of current detection signals represented by digital values and calculating an average value thereof. For this reason, the resolution per 1 LSB of the A / D converter can be substantially increased, and the conversion error in the A / D conversion of the current detection value can be reduced.

以下に、図面を参照しながら本発明の最良の実施の形態を説明する。
図1は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置の概略図である。この図において、ステアリング61はステアリングシャフト62、ユニバーサルジョイント63、64、シャフト65を介してラック&ピニオン66に連結されている。さらに、ラック&ピニオン66には車輪のタイロッド67が設けられており、ハンドル61の回転運動はタイロッド67の軸方向の運動に変換される構造となっている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus according to the present embodiment. In this figure, a steering 61 is connected to a rack and pinion 66 via a steering shaft 62, universal joints 63 and 64, and a shaft 65. Further, the rack and pinion 66 is provided with a wheel tie rod 67, and the rotational movement of the handle 61 is converted into the axial movement of the tie rod 67.

シャフト65にはトルクセンサ4が設けられており、トルクセンサ4はステアリング61に印加された操舵トルクを検出し、トルク信号を出力可能である。さらに、シャフト65には減速ギア31、モータ3が取り付けられており、モータ3の回転トルクが減速ギア31を介してシャフト65に伝達される構成となっている。   A torque sensor 4 is provided on the shaft 65, and the torque sensor 4 can detect a steering torque applied to the steering 61 and output a torque signal. Further, the reduction gear 31 and the motor 3 are attached to the shaft 65, and the rotational torque of the motor 3 is transmitted to the shaft 65 via the reduction gear 31.

ECU1は上述のようにトルクセンサ4からのトルク信号、車速センサ2からの車速信号に基づき補助操舵トルクを算出し、この算出結果に基づく駆動電流をモータ3に送出するものである。ECU1にはイグニッションキー5aを介して電源5が接続されており、イグニッションキー5aをオンにすることによりECU1に電流が供給される構成となっている。   The ECU 1 calculates the auxiliary steering torque based on the torque signal from the torque sensor 4 and the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 2 as described above, and sends the drive current based on the calculation result to the motor 3. A power supply 5 is connected to the ECU 1 via an ignition key 5a, and a current is supplied to the ECU 1 by turning on the ignition key 5a.

図2はECU1のハードウェア構成を表すブロック図である。ECU1は、バス100、A/Dコンバータ110,インタフェース111,クロック発生回路112,CPU113,ROM114,RAM115、RDコンバータ116,PWMコントローラ117,モータ駆動回路118、モータ電流検出回路120、121を備えて構成されている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the ECU 1. The ECU 1 includes a bus 100, an A / D converter 110, an interface 111, a clock generation circuit 112, a CPU 113, a ROM 114, a RAM 115, an RD converter 116, a PWM controller 117, a motor drive circuit 118, and motor current detection circuits 120 and 121. Has been.

バス100はA/Dコンバータ110、I/F111、クロック発生回路112、CPU113、ROM114、RAM115等の間でデータの送受信を行うためのものである。A/Dコンバータ110は、トルクセンサ4から出力されたメイントルク信号およびサブトルク信号、モータ電流検出回路120、121からの検出電流、RDコンバータ116からのモータ回転角信号、モータ3の端子間電圧を入力し、ディジタル信号に変換するためのものである。   The bus 100 is for transmitting and receiving data among the A / D converter 110, the I / F 111, the clock generation circuit 112, the CPU 113, the ROM 114, the RAM 115, and the like. The A / D converter 110 outputs the main torque signal and the sub torque signal output from the torque sensor 4, the detected current from the motor current detection circuits 120 and 121, the motor rotation angle signal from the RD converter 116, and the voltage across the terminals of the motor 3. Input and convert to digital signal.

上述のトルクセンサ4は、メイントルク信号、サブトルク信号の2つの出力信号を備え、これらの信号の合計電圧は一定電圧(例えば5V)であるクロス特性となるように設定されている。すなわち、ステアリングにトルクが印加されない場合には、メイントルク信号およびサブトルク信号はそれぞれトルク中立電圧2.5Vとなり、ステアリングに何らかのトルクが印加された場合には、メイントルク信号およびサブトルク信号は中立電圧2.5Vを基準として互いに逆方向に変動する。   The torque sensor 4 described above includes two output signals, a main torque signal and a sub torque signal, and the total voltage of these signals is set to have a cross characteristic that is a constant voltage (for example, 5 V). That is, when no torque is applied to the steering wheel, the main torque signal and the sub torque signal are each at a torque neutral voltage of 2.5 V, and when some torque is applied to the steering wheel, the main torque signal and the sub torque signal are at a neutral voltage of 2. .5V changes in opposite directions with reference to 5V.

インタフェース111は車速センサ2からの車速パルスをカウントしディジタル信号に変換するものである。ROM114はモータ3の制御プログラム、PWMの演算プログラム、フェールセーフプログラム等を記憶するためのメモリとして使用され、RAM115は当該プログラムを動作させるためのワークメモリとして使用される。   The interface 111 counts vehicle speed pulses from the vehicle speed sensor 2 and converts them into digital signals. The ROM 114 is used as a memory for storing a control program for the motor 3, a PWM calculation program, a fail safe program, and the like, and the RAM 115 is used as a work memory for operating the program.

PWMコントローラ117はモータ3のトルクを表す信号をパルス幅変調されたデューティ指令値W,V,U,Wb,Vb,Ubに変換するためのものである。ここで、パルス信号W,V,Uは正相の三相信号を表し、パルス信号Wb,Vb,Ubは逆相の三相信号を表している。   The PWM controller 117 is for converting a signal representing the torque of the motor 3 into pulse command modulated duty command values W, V, U, Wb, Vb, Ub. Here, the pulse signals W, V, and U represent positive-phase three-phase signals, and the pulse signals Wb, Vb, and Ub represent negative-phase three-phase signals.

モータ駆動回路118は、WVUの三相電流を発生させるための3つのインバータ回路より構成され、各インバータ回路は電源電圧側(上段)のスイッチングトランジスタと接地電位側(下段)のスイッチングトランジスタを有している。上段のスイッチングトランジスタのゲートには、正相のデューティ指令値W,V,Uが入力され、下段のスイッチングトランジスタには逆相のデューティ指令値Wb,Vb,Ubが入力されている。すなわち、上段、下段のスイッチングトランジスタは相補接続されており、交互にオン、オフ動作を繰り返すことにより、所望のパルス幅の駆動電流Iu、Iv、Iwを生成する。なお、上段のスイッチングトランジスタと下段のスイッチングトランジスタとが同時にオンにならないように、両者がオフになる時間(デッドタイム)が正相のデューティ指令値W,V,Uと逆相のデューティ指令値Wb,Vb,Ubのオンの時間の前後に設けられている。このように、デッドタイムを設けることにより、上段、下段のスイッチングトランジスタの短絡を回避することができる。RDコンバータ116は、励磁電流をレゾルバ31に与えるとともに、レゾルバ31からの出力信号を回転角信号としてA/Dコンバータ110に出力する機能を有している。   The motor drive circuit 118 is composed of three inverter circuits for generating a WVU three-phase current, and each inverter circuit has a switching transistor on the power supply voltage side (upper stage) and a switching transistor on the ground potential side (lower stage). ing. The normal phase duty command values W, V, and U are input to the gates of the upper switching transistors, and the negative phase duty command values Wb, Vb, and Ub are input to the lower switching transistors. That is, the upper and lower switching transistors are complementarily connected, and drive currents Iu, Iv, and Iw having desired pulse widths are generated by alternately repeating on and off operations. In order to prevent the upper switching transistor and the lower switching transistor from being turned on at the same time, the time when both of them are turned off (dead time) is the normal phase duty command value W, V, U and the reverse phase duty command value Wb. , Vb, Ub are provided before and after the on-time. In this way, by providing the dead time, it is possible to avoid a short circuit between the upper and lower switching transistors. The RD converter 116 has a function of supplying an exciting current to the resolver 31 and outputting an output signal from the resolver 31 to the A / D converter 110 as a rotation angle signal.

モータ電流検出回路120、121は抵抗等の電流−電圧変換素子から構成され、モータ3への駆動電流Iu、Iwを検出し、電流に応じた電圧を有する電流検出値を出力するためのものである。電流検出値は図示されていない電源電圧補正回路によって電圧変動補正がなされた後、A/Dコンバータ110によってディジタル信号に変換される構成となっている。なお、電流検出値はA/D変換前にハードウェア増幅回路によって増幅されており、A/Dコンバータ110における電流検出値の分解能は0.332A/LSB程度となっている。この電流検出値の分解能は、後述するソフトウェア上における増幅および平均化処理等によって、さらに高められる構成となっている。   The motor current detection circuits 120 and 121 are composed of current-voltage conversion elements such as resistors, and are used to detect drive currents Iu and Iw to the motor 3 and output a current detection value having a voltage corresponding to the current. is there. The detected current value is corrected by a power supply voltage correction circuit (not shown) and then converted into a digital signal by the A / D converter 110. The current detection value is amplified by a hardware amplification circuit before A / D conversion, and the resolution of the current detection value in the A / D converter 110 is about 0.332 A / LSB. The resolution of the current detection value is further enhanced by amplification and averaging processing on software described later.

図3に、ECU1の機能ブロック図を示す。トルクセンサ4からのメイントルク信号、サブトルク信号はA/D変換された後、電流指令値演算部11に入力されている。電流指令値演算部11は、トルク信号、車速信号に基づき電流指令値を演算する機能を有している。また、電流指令値演算部12は、ハンドル戻り補償、モータ最大電流制御を有している。例えば、ハンドル戻り補償は、ハンドル61を中立位置に復元させるための制御を行うものである。一般に、電動パワーステアリング装置においては、減速ギア31等の影響によりセルフアライニングトルクが弱くなり易く、このためにハンドル61が中立位置に戻り難くなってしまう。そこで、セルフアライニングトルクの作用によってモータ3が回転させられる際のモータの端子間電圧およびモータ電流を検出することによりモータ角速度を検出し、または角度センサの角度差分からモータ角速度を検出することにより、ハンドルを中立位置に復元させるための補償電流値を算出することが可能である。   FIG. 3 shows a functional block diagram of the ECU 1. The main torque signal and the sub torque signal from the torque sensor 4 are A / D converted and then input to the current command value calculation unit 11. The current command value calculation unit 11 has a function of calculating a current command value based on a torque signal and a vehicle speed signal. The current command value calculation unit 12 has handle return compensation and motor maximum current control. For example, the handle return compensation performs control for restoring the handle 61 to the neutral position. In general, in the electric power steering apparatus, the self-aligning torque tends to be weak due to the influence of the reduction gear 31 and the like, and thus the handle 61 is difficult to return to the neutral position. Therefore, by detecting the motor terminal voltage and the motor current when the motor 3 is rotated by the action of the self-aligning torque, the motor angular velocity is detected, or the motor angular velocity is detected from the angle difference of the angle sensor. It is possible to calculate a compensation current value for restoring the handle to the neutral position.

電流指令値制限部12はモータ回転数に基づき電流指令値を制限し、ベクトル制御部13はモータ角度に基づきUVWの各相の電流指令値を表す三相電流指令値を出力する。この電流指令値は加算器14に入力され、電流検出値と電流指令値とが一致するように負帰還制御が行われる。   The current command value limiting unit 12 limits the current command value based on the motor rotation speed, and the vector control unit 13 outputs a three-phase current command value representing the current command value of each phase of UVW based on the motor angle. This current command value is input to the adder 14, and negative feedback control is performed so that the detected current value matches the current command value.

モータ電流検出回路120、121はモータ3に供給されたU相、W相の電流を検出し、電流値に応じた電圧値を有する電流検出値を出力する。電流検出値はA/D変換された後、増幅部124によって増幅され、さらに加算器16およびオフセット学習部に入力される。増幅部124は、A/D変換された電流検出値を数ビット分シフトすることにより、ソフトウェア上において利得を増加するためのものである。本実施形態によれば、電流検出値の利得を増加し、後述する平均化処理を行うことにより、電流検出値の1LSBあたりの分解能を高めることができる。また、利得増加処理と電流制御部15における積分処理とを組み合わせることにより、電流検出値の1LSBあたりの分解能を高めても良い。例えば、電流検出値を増幅することにより、0.332A/LSBの分解能を0.049A/LSBに高めることができ、高精度のオフセット学習が可能となる。   The motor current detection circuits 120 and 121 detect U-phase and W-phase currents supplied to the motor 3, and output current detection values having voltage values corresponding to the current values. The detected current value is A / D converted, amplified by the amplifying unit 124, and further input to the adder 16 and the offset learning unit. The amplifying unit 124 is for increasing the gain on software by shifting the A / D converted current detection value by several bits. According to the present embodiment, the resolution of the current detection value per 1 LSB can be increased by increasing the gain of the current detection value and performing an averaging process described later. Further, the resolution per 1 LSB of the current detection value may be increased by combining the gain increase processing and the integration processing in the current control unit 15. For example, by amplifying the current detection value, the resolution of 0.332 A / LSB can be increased to 0.049 A / LSB, and highly accurate offset learning is possible.

オフセット学習部は、パワーステアリング装置の動作状態が所定の条件に合致した場合に、オフセット電流補正の学習を行い、オフセット補正値を加算器16に出力するものである。
加算器16は電流検出値からオフセット補正値を減算し、U相およびW相の補正後の電流検出値を出力する。V相電流推定部17はV相の電流検出値の利得等をU相およびW相に合わせる補正を行うためのものである。このようにして補正の行われたUVW相の電流検出値は加算器14において電流指令値と比較され、制御偏差Δiが電流制御部15に与えられる。電流制御部15は制御偏差Δiに基づき、比例制御および積分制御を組み合わせたいわゆるPI制御を行うためのものである。電流制御部15からの出力信号は駆動回路117に出力され、三相の駆動電流がモータ3に出力される。
The offset learning unit learns offset current correction and outputs an offset correction value to the adder 16 when the operating state of the power steering apparatus matches a predetermined condition.
The adder 16 subtracts the offset correction value from the current detection value, and outputs the current detection value after correcting the U phase and the W phase. The V-phase current estimator 17 is for correcting the gain of the detected current value of the V-phase to the U-phase and the W-phase. The UVW phase current detection value corrected in this way is compared with the current command value in the adder 14, and the control deviation Δi is given to the current control unit 15. The current control unit 15 performs so-called PI control that combines proportional control and integral control based on the control deviation Δi. An output signal from the current control unit 15 is output to the drive circuit 117, and a three-phase drive current is output to the motor 3.

故障判断部18はトルク信号、電源電圧等を監視することにより、パワーステアリング装置の初期診断、フェールセーフ処理を行うためのものである。例えば、故障診断部15が、モータ3、トルクセンサ4等の異常を検出した場合には、補助トルクの漸減処理を行うように電流指令値演算部11に指示を与えることができる。   The failure determination unit 18 is for performing initial diagnosis and fail-safe processing of the power steering apparatus by monitoring torque signals, power supply voltages, and the like. For example, when the failure diagnosis unit 15 detects an abnormality in the motor 3, the torque sensor 4, etc., an instruction can be given to the current command value calculation unit 11 so as to perform a gradual reduction process of the auxiliary torque.

図4は、オフセット学習部のブロック図である。オフセット学習部は学習条件判定部21、オフセット推定部22,オフセット補正部23を備えて構成されている。学習条件判定部21は複数の学習条件に基づき、オフセット補正の学習を実行するか否かを判断するためのものである。学習条件判定部がオフセット補正の学習を行うと判断した場合には、学習条件判定部21は電流指令値をデューティ50%に固定するためのデューティ50%指令を出力するとともに、学習実行を表す状態フラグをオフセット推定部22に出力する。   FIG. 4 is a block diagram of the offset learning unit. The offset learning unit includes a learning condition determination unit 21, an offset estimation unit 22, and an offset correction unit 23. The learning condition determination unit 21 is for determining whether or not to perform offset correction learning based on a plurality of learning conditions. When the learning condition determination unit determines that the offset correction learning is performed, the learning condition determination unit 21 outputs a duty 50% command for fixing the current command value to the duty 50%, and also represents the learning execution The flag is output to the offset estimation unit 22.

学習条件判定部21がオフセット学習を決定した場合には、オフセット推定部22はデューティ50%出力時における電流検出値を読み取り、オフセット電流を推定する機能を有している。オフセット電流推定部22がオフセット電流の推定を実行すると、所定の状態フラグとともにオフセット推定値をオフセット補正部23に出力する。これらの信号を入力したオフセット補正部22は従前のオフセット補正値をオフセット推定値に更新する。更新後のオフセット補正値は、図3に示された加算器16に出力され、電流検出値のオフセット補正が行われる。   When the learning condition determination unit 21 determines offset learning, the offset estimation unit 22 has a function of reading the current detection value at the time of 50% duty output and estimating the offset current. When the offset current estimating unit 22 executes the offset current estimation, the offset current estimating unit 22 outputs an offset estimated value to the offset correcting unit 23 together with a predetermined state flag. The offset correction unit 22 to which these signals are input updates the previous offset correction value to the offset estimated value. The updated offset correction value is output to the adder 16 shown in FIG. 3, and offset correction of the current detection value is performed.

このように、本実施例によれば、オフセット学習された電流検出値は電流制御部15に対してのみ与えられ、他の機能に対してはオフセット学習されていない電流検出値が与えられる。このため、オフセット学習が不十分であった場合でも、モータ制御以外の他の機能に弊害が及ぶのを回避することができる。
以下に、オフセット学習部20の各部の詳細の構成を説明する。
As described above, according to the present embodiment, the current detection value subjected to the offset learning is given only to the current control unit 15, and the current detection value not subjected to the offset learning is given to the other functions. For this reason, even when the offset learning is insufficient, it is possible to avoid adverse effects on functions other than the motor control.
The detailed configuration of each part of the offset learning unit 20 will be described below.

<学習条件判定部>
図5は学習条件判定部21のブロック図である。学習条件判定部21は、複数の学習条件に基づきオフセット学習の可否を判定する判定部210と、前回のオフセット学習のタイムスタンプを記録する学習頻度カウンタ211とを備えて構成されている。判定部210には、学習条件として、アシスト状態、車速信号、デューティ指令値、電流指令値、モータ回転数、前回からの学習経過時間等が入力されている。判定部210はこれらの条件を参照し、ステアリングが回転しておらず、かつ、モータ3に電流が殆ど流れていない場合に、オフセット学習の開始を決定する。
<Learning condition determination unit>
FIG. 5 is a block diagram of the learning condition determination unit 21. The learning condition determination unit 21 includes a determination unit 210 that determines whether or not offset learning is possible based on a plurality of learning conditions, and a learning frequency counter 211 that records a time stamp of the previous offset learning. As the learning conditions, an assist state, a vehicle speed signal, a duty command value, a current command value, a motor rotation speed, a learning elapsed time from the previous time, and the like are input to the determination unit 210. The determination unit 210 refers to these conditions, and determines the start of offset learning when the steering is not rotating and almost no current flows through the motor 3.

オフセット学習条件の詳細を図7に示す。この図において、「AND」は複数の条件が全て満たされることを示し、「OR」は複数の条件のいずれかが満たされることを示している。学習条件の欄において、例えば、「車速0km/h AND アシスト許可状態になる初回時」は、両者の条件が同時に成立することを示している。さらに、「車速0km/h AND アシスト許可状態 AND 前回の学習より300sec以上経過」は、これら3つの条件が全て満たされる必要があることを示している。これらの条件のいずれかが成立し、かつ、デューティ指令値の絶対値が80dec以下、モータ回転数の絶対値が5dec以下、電流指令値の絶対値が20dec以下の条件が全て満たされた場合に、オフセット学習の開始条件が成立する。   Details of the offset learning condition are shown in FIG. In this figure, “AND” indicates that all of a plurality of conditions are satisfied, and “OR” indicates that any of the plurality of conditions is satisfied. In the learning condition column, for example, “the first time when the vehicle speed is 0 km / h AND assist is permitted” indicates that both conditions are satisfied simultaneously. Furthermore, “vehicle speed 0 km / h AND assist permission state AND 300 seconds or more have passed since the previous learning” indicates that all these three conditions need to be satisfied. When any of these conditions is satisfied, and the absolute value of the duty command value is 80 dec or less, the absolute value of the motor speed is 5 dec or less, and the absolute value of the current command value is 20 dec or less is satisfied. The offset learning start condition is satisfied.

さらに、同図の確定条件の欄に示されたように、上述の開始条件が成立した後、アシスト許可状態になってから60秒経過後、または、初めてアシスト許可状態になった場合に、オフセット学習条件が確定する。このように、開始条件成立の状態が所定時間継続した後に、オフセット学習を実行することにより、安定した状態の検出電流値を読み出すことができ、オフセット学習の精度を高めることが可能となる。   Further, as shown in the confirmation condition column of the figure, after the start condition described above is satisfied, 60 seconds have passed since the entry of the assist permission state, or when the assist permission state is entered for the first time. Learning conditions are fixed. As described above, by executing offset learning after the start condition has been satisfied for a predetermined time, the detected current value in a stable state can be read, and the accuracy of offset learning can be improved.

このように、学習条件が確定した場合には、確定時処理の項目に示された処理が実行される。すなわち、判定部210は、デューティ指令値をデューティ50%に固定する指令を電流制御部15に出力するとともに、電流制御部15の積分要素における過去の演算値を初期化する。さらに、判定部210は学習判定の確定状態を表す状態フラグを「1」にセットする。この状態フラグを受けたオフセット推定部22はオフセット学習を開始する。   In this way, when the learning condition is confirmed, the process shown in the item of the process at the time of confirmation is executed. That is, the determination unit 210 outputs a command to fix the duty command value to 50% duty to the current control unit 15 and initializes past calculation values in the integration element of the current control unit 15. Further, the determination unit 210 sets a state flag indicating a confirmed state of learning determination to “1”. Upon receiving this status flag, the offset estimation unit 22 starts offset learning.

同図の終了条件の欄は、オフセット学習確定条件を終了させるための条件を表している。すなわち、確定条件が成立してから最大20msec経過後に、オフセット学習処理が終了する。また、終了時の処理の欄に示されたように、オフセット学習終了時には、判定部210は状態フラグを「0」にセットするとともに、学習頻度カウンタ211の値をクリアする。   The end condition column in the figure represents a condition for ending the offset learning confirmation condition. That is, the offset learning process ends after a maximum of 20 msec has elapsed since the confirmation condition is established. As shown in the processing column at the end, when the offset learning ends, the determination unit 210 sets the status flag to “0” and clears the value of the learning frequency counter 211.

さらに、同図のサンプリング周期の欄に示されたように、電流検出値は250μsec毎にサンプリングされる。また、オフセット学習の中断条件として、学習条件が成立しなくなった場合には、オフセット学習は中断され、状態フラグは「0」にセットされる。   Further, as shown in the column of the sampling period in the figure, the current detection value is sampled every 250 μsec. If the learning condition is no longer satisfied as the offset learning interruption condition, the offset learning is interrupted and the status flag is set to “0”.

上述のように、オフセット学習開始条件の一つとして、電流指令値の絶対値が20dec以下であることが要求されている。測定結果によれば、ステアリングから手を離した状態では、電流指令値は±10decの範囲に収まり、ステアリングを軽く操舵した場合には、電流指令値は±20decの範囲に収まった。これらの結果から、本実施形態においては、オフセット学習開始条件としての電流指令値は±20decに設定されている。   As described above, the absolute value of the current command value is required to be 20 dec or less as one of the offset learning start conditions. According to the measurement results, the current command value was within the range of ± 10 dec when the hand was released from the steering, and the current command value was within the range of ± 20 dec when the steering was lightly steered. From these results, in this embodiment, the current command value as the offset learning start condition is set to ± 20 dec.

また、モータは、車体振動およひ操舵状態によって、多少回転することがある。例えば、ステアリングから手を離した状態では、モータ回転数は0rpmであるが、ステアリングに手を添えた状態では、モータ回転数は±5rpm(1dec/1rpm)であった。この結果から、オフセット学習開始条件として、モータ回転数は±5rpmと設定されている。   Further, the motor may rotate somewhat depending on the vehicle body vibration and the steering state. For example, when the hand is released from the steering wheel, the motor rotation speed is 0 rpm. When the hand is attached to the steering wheel, the motor rotation speed is ± 5 rpm (1 dec / 1 rpm). From this result, the motor rotation speed is set to ± 5 rpm as an offset learning start condition.

さらに、オフセット開始条件として、デューティ指令値は±80decの範囲内に設定されている。PWM駆動回路117のスイッチングトランジスタのオン時間がデッドタイムを越えてからモータ3に電流が流れ始めるため、デューティ指令値がデッドタイム以下であればモータ3には殆ど電流が流れない。一般に、PWM駆動回路117のスイッチングトランジスタのデッドタイムは±100dec程度であるため、スイッチングトランジスタのばらつきを考慮して、本実施形態においては±80decをデューティ指令値のオフセット開始条件としている。   Furthermore, the duty command value is set within a range of ± 80 dec as an offset start condition. Since the current starts to flow in the motor 3 after the ON time of the switching transistor of the PWM drive circuit 117 exceeds the dead time, almost no current flows in the motor 3 if the duty command value is equal to or less than the dead time. In general, since the dead time of the switching transistor of the PWM drive circuit 117 is about ± 100 dec, in consideration of the variation of the switching transistor, ± 80 dec is set as the offset start condition of the duty command value in this embodiment.

オフセット開始条件としての車速は、本実施形態では0km/h、1dec/2km/hに設定されている。これは、ドライバの安全を考え、停止中にのみオフセット学習を許容しているためである。   The vehicle speed as the offset start condition is set to 0 km / h and 1 dec / 2 km / h in this embodiment. This is because offset learning is allowed only during a stop in consideration of driver safety.

<オフセット推定部>
図6は、オフセット推定部22のブロック図である。このオフセット推定部22は、オフセット電流を検出する判定処理部220と、検出されたオフセット電流の平均化を行うサンプリング平均化処理部221とを備えて構成されている。判定処理部220には電流検出値が入力されており、この電流検出値が所定範囲内にある場合に、判定処理部220は電流検出値をオフセット電流として読み込む。サンプリング平均化処理部221は、判定処理部220によって読み取られたオフセット電流を複数回サンプリングすることにより、平均化処理を行う機能を有している。このように、オフセット電流の平均化処理を行うことにより、オフセット電流のばらつき低減することが可能となる。すなわち、オフセット電流をA/D変換する際に、1ビットの範囲でデジタル値が変動し、オフセット電流の1回のサンプリングだけでは正確なオフセット電流を把握することが難しい。そこで、本実施形態によれば、オフセット電流を64回サンプリングし、オフセット電流のばらつきを低減している。
<Offset estimation unit>
FIG. 6 is a block diagram of the offset estimation unit 22. The offset estimation unit 22 includes a determination processing unit 220 that detects an offset current, and a sampling averaging processing unit 221 that averages the detected offset current. When a current detection value is input to the determination processing unit 220 and the current detection value is within a predetermined range, the determination processing unit 220 reads the current detection value as an offset current. The sampling averaging processing unit 221 has a function of performing an averaging process by sampling the offset current read by the determination processing unit 220 a plurality of times. As described above, the offset current variation can be reduced by performing the averaging process of the offset current. That is, when the offset current is A / D converted, the digital value fluctuates within a range of 1 bit, and it is difficult to grasp an accurate offset current only by sampling the offset current once. Therefore, according to the present embodiment, the offset current is sampled 64 times to reduce variations in the offset current.

図10、図11に、サンプリング回数とオフセット電流のばらつきとの関係を示す。これらの図において、サンプリング回数を0〜64回まで順に増加させることにより、オフセット電流の雑音成分が低減することが確認できる。本実施形態によれば、64回のサンプリングを行うことで、十分な雑音低減効果を得ることができた。   10 and 11 show the relationship between the number of samplings and the variation in offset current. In these figures, it can be confirmed that the noise component of the offset current is reduced by sequentially increasing the number of sampling times from 0 to 64 times. According to the present embodiment, a sufficient noise reduction effect can be obtained by performing sampling 64 times.

図8に、オフセット推定処理の詳細を示す。同図の開始条件の欄に示されたように、状態フラグが「1」であり、かつ、電流指令値の絶対値が16decよりも小さい場合に、オフセット推定処理の開始条件が成立する。オフセット推定部22は、UW相の検出電流値をサンプリングし、この値をオフセット電流として読み込む。さらに、オフセット推定部22は、読み取ったオフセット電流の絶対値が8dec以下であれば、このオフセット電流をそのままサンプリングおよび加算し、オフセット電流の絶対値が9〜15decの範囲内にあれば,±8decのいずれかをオフセット値として加算する。このようにして、オフセット推定部22は、64回の加算を行い、加算結果を64で除算した結果をオフセット値として推定する。なお、上述のように、電流検出値はソフトウェア上において利得の増加がなされており、さらに電流検出値の平均化処理を行うことにより、A/D変換における1LSBあたりの分解能を実質的に向上させることができる。   FIG. 8 shows details of the offset estimation process. As shown in the start condition column of the figure, when the status flag is “1” and the absolute value of the current command value is smaller than 16 dec, the start condition for the offset estimation process is satisfied. The offset estimation unit 22 samples the detected current value of the UW phase and reads this value as an offset current. Further, the offset estimation unit 22 samples and adds the offset current as it is if the absolute value of the read offset current is 8 dec or less, and ± 8 dec if the absolute value of the offset current is within the range of 9 to 15 dec. Is added as an offset value. In this way, the offset estimation unit 22 performs 64 additions, and estimates the result of dividing the addition result by 64 as an offset value. As described above, the gain of the current detection value is increased on the software, and the resolution per ALSB in the A / D conversion is substantially improved by further averaging the current detection value. be able to.

オフセット推定処理の中断条件は、同図に示されたように、状態フラグが「0」であり、かつ、電流指令値が16dec以上である場合である。オフセット推定処理が中断した場合には、判定処理部220はオフセット推定値を元の状態に戻し、状態フラグを「0」に戻すとともに、サンプリング平均化処理部221の加算値をクリアする。   As shown in the figure, the condition for interrupting the offset estimation process is when the status flag is “0” and the current command value is 16 dec or more. When the offset estimation processing is interrupted, the determination processing unit 220 returns the offset estimation value to the original state, returns the state flag to “0”, and clears the added value of the sampling averaging processing unit 221.

<オフセット補正部>
図9は、オフセット補正値更新処理の詳細を表している。オフセット補正値更新処理は、上述のオフセット推定値をオフセット補正値として更新するためのものである。オフセット補正値更新処理の開始条件は、状態フラグが「2」であり、オフセット前回値がオフセット推定値に等しくなく、かつ、オフセット推定値が8dec以下の場合である。この条件が成立した場合には、オフセット補正値の更新処理が行われる。すなわち、オフセット推定値−オフセット前回値の絶対値が4dec以下の場合には、オフセット補正部23はオフセット推定値をオフセット補正値に置き換える。また、オフセット推定値−オフセット前回値の絶対値が4decより大きい場合には、オフセット補正部は(オフセット推定値−オフセット前回値)/2の値をオフセット補正値に置き換える。すなわち、オフセット推定値とオフセット前回値との差が大きい場合には、段階的にオフセット補正値が更新される。これにより、急激な制御の変化を回避することができる。オフセット補正値更新処理が終了すると、オフセット補正部23は状態フラグを「0」に戻す。このようにして更新されたオフセット補正値は、図3の加算器16に出力され、電流検出値のオフセット補正が行われる。
<Offset correction unit>
FIG. 9 shows details of the offset correction value update processing. The offset correction value update process is for updating the above-described offset estimated value as an offset correction value. The start condition of the offset correction value update process is when the status flag is “2”, the previous offset value is not equal to the estimated offset value, and the estimated offset value is 8 dec or less. When this condition is satisfied, an offset correction value update process is performed. That is, when the absolute value of the offset estimated value−the previous offset value is 4 dec or less, the offset correction unit 23 replaces the offset estimated value with the offset correction value. When the absolute value of the offset estimated value−the previous offset value is larger than 4 dec, the offset correction unit replaces the value of (offset estimated value−offset previous value) / 2 with the offset correction value. That is, when the difference between the offset estimated value and the previous offset value is large, the offset correction value is updated step by step. Thereby, a sudden change in control can be avoided. When the offset correction value update process ends, the offset correction unit 23 returns the status flag to “0”. The offset correction value updated in this way is output to the adder 16 in FIG. 3, and offset correction of the current detection value is performed.

<動作>
続いて、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置の動作を説明する。図12はパワーステアリング制御装置の動作を表すメインフローチャートである。先ず、イグニッションスイッチ5aをオンにすると、ECU1は動作を開始し、パワーステアリング装置の初期診断等の初期設定を実行する(ステップS1)。初期設定が正常に終了し、ECU1がパワーステアリングのアシスト動作を許可すると(ステップS2でYES)、アシストの制御を開始する(ステップS3)。すなわち、電流指令値演算部11はトルク信号等に基づき、電流指令値を算出し、ベクトル制御部13は三相の電流指令値を出力する。電流検出回路120,121はモータ3への駆動電流を検出し、電流検出値を出力する。電流制御部15は電流検出値が電流指令値に等しくなるように駆動回路117にPWM信号を出力し、PWM駆動回路117は三相の駆動電流をモータ3に供給し、補助操舵トルクがステアリング61に印加される。
<Operation>
Next, the operation of the power steering control device according to this embodiment will be described. FIG. 12 is a main flowchart showing the operation of the power steering control device. First, when the ignition switch 5a is turned on, the ECU 1 starts its operation and executes initial settings such as initial diagnosis of the power steering device (step S1). When the initial setting ends normally and the ECU 1 permits the assist operation of the power steering (YES in step S2), the assist control is started (step S3). That is, the current command value calculation unit 11 calculates a current command value based on a torque signal or the like, and the vector control unit 13 outputs a three-phase current command value. The current detection circuits 120 and 121 detect a drive current to the motor 3 and output a current detection value. The current control unit 15 outputs a PWM signal to the drive circuit 117 so that the detected current value becomes equal to the current command value. The PWM drive circuit 117 supplies a three-phase drive current to the motor 3, and the auxiliary steering torque is applied to the steering 61. To be applied.

ECU1のオフセット学習部20は電流検出値等を監視しながらオフセット学習の条件を判断し、オフセット条件が成立すれば、電流検出値におけるオフセット電流補正を行う(ステップS4)。イグニッションスイッチ5aがオフになるまで(ステップS5でYES)、ECU1は上述の処理を繰り返し実行する。   The offset learning unit 20 of the ECU 1 determines an offset learning condition while monitoring the current detection value and the like, and if the offset condition is satisfied, performs an offset current correction on the current detection value (step S4). Until the ignition switch 5a is turned off (YES in step S5), the ECU 1 repeatedly executes the above-described processing.

図13,図14は上述のオフセット学習処理(ステップS4)の詳細を表すフローチャートである。先ず、学習条件判定部21は、アシスト状態、車速信号、デューティ指令値、電流指令値、モータ回転数等を監視することにより、オフセット学習の開始条件が成立したか否かを判断する(ステップS101)。オフセット学習の開始条件は、上述の図7の表に示されたとおりである。すなわち、アシスト許可状態になった直後、または、前回の学習から300sec経過後であって、モータ3に電流が殆ど流れず、かつ、車速0km/hの場合に、開始条件が成立する。例えば、図15に示されたように、イグニッションスイッチ5aがオンになってから、アシスト許可状態における停車時(時刻t0)、または、前回の学習から300sec経過後における停車時(時刻t1、t2、t3)において、オフセット学習開始条件が成立する。また、図16に示されたように、学習条件の成立は時刻t10から最大で20msec経過する時刻t14まで継続する。   13 and 14 are flowcharts showing details of the above-described offset learning process (step S4). First, the learning condition determination unit 21 determines whether or not an offset learning start condition is satisfied by monitoring an assist state, a vehicle speed signal, a duty command value, a current command value, a motor rotation number, and the like (step S101). ). The offset learning start conditions are as shown in the table of FIG. In other words, the start condition is satisfied immediately after entering the assist permission state or after 300 seconds have passed since the last learning, when almost no current flows through the motor 3 and the vehicle speed is 0 km / h. For example, as shown in FIG. 15, after the ignition switch 5a is turned on, when the vehicle stops in the assist-permitted state (time t0), or when the vehicle stops after 300 seconds have passed since the previous learning (time t1, t2, At t3), the offset learning start condition is satisfied. Further, as shown in FIG. 16, the establishment of the learning condition continues until time t14 when a maximum of 20 msec elapses from time t10.

学習条件が成立しない場合(ステップS101でNO)には、状態フラグを「0」にセットし(ステップS107)、処理は図11のメインフローチャートに戻る。一方、学習条件が成立した場合(ステップS101でYES)には、学習判定部21は、オフセット学習の確定条件が成立したか否かをさらに判断する(ステップS102)。上述のように、アシスト許可状態になってから60sec経過後、または、アシスト許可状態になった直後に、オフセット学習の確定条件が成立する。オフセット学習の確定条件が成立しない場合(ステップS102でNO)には、処理は図11のメインフローチャートに戻り、確定条件が成立した場合(ステップS102でYES)には、学習条件判定部21はステップS103以下の処理を実行する(図16の時刻t11)。   If the learning condition is not satisfied (NO in step S101), the status flag is set to “0” (step S107), and the process returns to the main flowchart of FIG. On the other hand, when the learning condition is satisfied (YES in step S101), the learning determination unit 21 further determines whether or not the offset learning determination condition is satisfied (step S102). As described above, a definite condition for offset learning is satisfied after 60 seconds have elapsed since entering the assist-permitted state, or immediately after entering the assist-permitted state. If the confirmation condition for offset learning is not satisfied (NO in step S102), the process returns to the main flowchart in FIG. 11. If the confirmation condition is satisfied (YES in step S102), the learning condition determination unit 21 performs step. The processing after S103 is executed (time t11 in FIG. 16).

すなわち、学習条件判定部21は状態フラグを「1」にセットし(ステップS103)、電流制御部15に対してデューティ比50%のデューティ指令値出力するように指示する(ステップS104)。さらに、学習条件判定部21は電流制御部15における積分要素の過去値をクリアする(ステップS105)。これにより、モータ3への駆動電流は殆どゼロになり、電流検出回路120,121からの電流検出値はオフセット成分のみになる。さらに、学習条件判定部21は電流制御部15の積分制御要素の過去値をクリアし、過去値によってモータ3に電流が流れるのを防止している(ステップS105)。   That is, the learning condition determination unit 21 sets the state flag to “1” (step S103), and instructs the current control unit 15 to output a duty command value with a duty ratio of 50% (step S104). Furthermore, the learning condition determination unit 21 clears the past value of the integration element in the current control unit 15 (step S105). As a result, the drive current to the motor 3 becomes almost zero, and the current detection values from the current detection circuits 120 and 121 are only offset components. Furthermore, the learning condition determination unit 21 clears the past value of the integral control element of the current control unit 15 and prevents the current from flowing to the motor 3 due to the past value (step S105).

続いて、オフセット推定部22はオフセット推定条件が成立したか否かを判断する(ステップS106)。すなわち、状態フラグが「1」であり、かつ、検出電流値の絶対値が16decより小さい場合に、オフセット推定部22はオフセット推定条件が成立したと判断し(ステップS106でYES)、オフセット電流推定処理を開始する(図16の時刻t12)。一方、オフセット推定条件が成立しない場合(ステップS106でNO)には、状態フラグを「0」に戻すとともに(ステップS107)、オフセット推定値を前回値に戻し、処理はメインフローチャートに戻る。   Subsequently, the offset estimation unit 22 determines whether or not an offset estimation condition is satisfied (step S106). That is, when the state flag is “1” and the absolute value of the detected current value is smaller than 16 dec, the offset estimation unit 22 determines that the offset estimation condition is satisfied (YES in step S106), and estimates the offset current. The process is started (time t12 in FIG. 16). On the other hand, if the offset estimation condition is not satisfied (NO in step S106), the status flag is returned to "0" (step S107), the offset estimated value is returned to the previous value, and the process returns to the main flowchart.

オフセット推定条件が成立した場合(ステップS106でYES)には、U相、W相の電流検出値をオフセット電流値としてサンプリングする(ステップS108)。サンプリングされたオフセット電流の絶対値が8dec以下であれば、オフセット推定部22はオフセット電流をオフセット値と判定する。一方、オフセット電流の絶対値が16decよりも大きければ、オフセット推定部22は±8decの上限または下限をオフセット値と判定する(ステップS109)。オフセット推定部22は、このようにして判定されたオフセット値を64回サンプリングし、それらの平均値をオフセット推定値とする(ステップS110)。このようにして、オフセット値の推定処理終了後、オフセット推定部22は状態フラグを「2」にセットする(ステップS115)。   When the offset estimation condition is satisfied (YES in step S106), the U-phase and W-phase current detection values are sampled as offset current values (step S108). If the absolute value of the sampled offset current is 8 dec or less, the offset estimation unit 22 determines the offset current as an offset value. On the other hand, if the absolute value of the offset current is larger than 16 dec, the offset estimation unit 22 determines the upper limit or lower limit of ± 8 dec as the offset value (step S109). The offset estimation unit 22 samples the offset value determined in this way 64 times, and sets the average value as the offset estimation value (step S110). In this way, after the offset value estimation process is completed, the offset estimation unit 22 sets the status flag to “2” (step S115).

続いて、オフセット補正部23は、オフセット値更新条件が成立したか否かを判断する(ステップS111)。すなわち、状態フラグが「2」であり、オフセット前回値がオフセット推定値に等しくなく、かつ、オフセット推定値が8dec以下であれば、オフセット補正部23はオフセット値更新条件が成立したと判断する(ステップS111でYES)。一方、オフセット値更新条件が成立しなければ、処理はメインフローチャートに戻る。   Subsequently, the offset correction unit 23 determines whether an offset value update condition is satisfied (step S111). That is, if the status flag is “2”, the previous offset value is not equal to the estimated offset value, and the estimated offset value is 8 dec or less, the offset correction unit 23 determines that the offset value update condition is satisfied ( YES in step S111). On the other hand, if the offset value update condition is not satisfied, the process returns to the main flowchart.

ステップS112において、オフセット推定値−オフセット前回値の絶対値が4dec以下の場合には、オフセット補正部23はオフセット推定値をオフセット補正値に置き換える。また、オフセット推定値−オフセット前回値の絶対値が4decより大きい場合には、オフセット補正部23は(オフセット推定値−オフセット前回値)/2の値をオフセット補正値に置き換える。   In step S112, when the absolute value of the offset estimated value−the previous offset value is 4 dec or less, the offset correction unit 23 replaces the offset estimated value with the offset correction value. When the absolute value of the estimated offset value−the previous offset value is larger than 4 dec, the offset correction unit 23 replaces the value of (offset estimated value−offset previous value) / 2 with the offset correction value.

このようにして、オフセット補正値更新処理が終了すると(ステップS113)、オフセット補正部23は状態フラグを「0」に戻し(ステップS114)、処理はメインフローチャートに戻る(図16の時刻t13)。このようにして更新されたオフセット補正値は、図3の加算器16に出力され、電流検出値のオフセット補正が行われる。   In this way, when the offset correction value update process is completed (step S113), the offset correction unit 23 returns the status flag to “0” (step S114), and the process returns to the main flowchart (time t13 in FIG. 16). The offset correction value updated in this way is output to the adder 16 in FIG. 3, and offset correction of the current detection value is performed.

以上述べたように、本発明によれば、デューティ指令値を固定した状態においてオフセット電流の学習を行うことにより、高精度のオフセット補正を実現することが可能となる。すなわち、モータへの駆動電流がゼロになるため、電流検出回路におけるオフセット電流のみを検出できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize highly accurate offset correction by learning the offset current in a state where the duty command value is fixed. That is, since the drive current to the motor becomes zero, only the offset current in the current detection circuit can be detected.

また、モータ回転数、電流指令値、車速等を考慮することにより、モータへの駆動電流がゼロとなる状態を推定することができる。これにより、アシスト動作中においても高精度なオフセット学習を実行することが可能となる。   Moreover, the state where the drive current to the motor becomes zero can be estimated by taking into consideration the motor rotation speed, the current command value, the vehicle speed and the like. Thereby, it is possible to execute highly accurate offset learning even during the assist operation.

さらに、本発明によれば、オフセット学習によるオフセット補正値は電流制御によってのみ使用される。よって、万一、オフセット学習が十分に機能しなかった場合であっても、他の機能への影響を最小限に抑えることができる。   Furthermore, according to the present invention, the offset correction value by offset learning is used only by current control. Therefore, even if offset learning does not function sufficiently, the influence on other functions can be minimized.

以上、本実施形態を説明したが、本発明は上述の構成に拘泥されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、本実施形態に係るパワーステアリング制御装置はコラムタイプ、ラックタイプを問わず、また、油圧式パワーステアリング装置にも適用可能である。さらに、プログラムの形態は上述のフローチャートに限定されず、同様の機能を実現できるものであれば変更可能である。また、上述の閾値、継続時間、パラメータ等の各種数値は例示にすぎず、他の数値を使用できることは言うまでもない。   Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described configuration, and can be changed without departing from the spirit of the present invention. For example, the power steering control device according to the present embodiment can be applied to a hydraulic power steering device regardless of a column type or a rack type. Further, the form of the program is not limited to the above-described flowchart, and can be changed as long as the same function can be realized. Moreover, it is needless to say that various numerical values such as the above-described threshold value, duration time, and parameter are merely examples, and other numerical values can be used.

本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置の概略図である。It is a schematic diagram of a power steering device concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパワーステアリング制御装置のブロック図である。It is a block diagram of a power steering control device concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパワーステアリング制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the power steering control device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るオフセット学習部のブロック図である。It is a block diagram of the offset learning part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る学習条件判定部のブロック図である。It is a block diagram of the learning condition determination part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るオフセット推定部のブロック図である。It is a block diagram of the offset estimation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る学習判定処理の詳細を表す図である。It is a figure showing the detail of the learning determination process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るオフセット推定処理の詳細を表す図である。It is a figure showing the detail of the offset estimation process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るオフセット更新処理の詳細を表す図である。It is a figure showing the detail of the offset update process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るサンプリング回数毎のオフセット値を表すグラフである。It is a graph showing the offset value for every sampling frequency concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るサンプリング回数毎のオフセット値を表すグラフである。It is a graph showing the offset value for every sampling frequency concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るパワーステアリング制御装置の動作を表すフローチャートである。It is a flowchart showing operation | movement of the power steering control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るオフセット学習処理の詳細を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the detail of the offset learning process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るオフセット学習処理の詳細を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the detail of the offset learning process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るオフセット学習処理のタイミングチャートである。It is a timing chart of the offset learning process which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るオフセット学習処理のタイミングチャートである。It is a timing chart of the offset learning process which concerns on embodiment of this invention. 従来のパワーステアリング制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the conventional power steering control device.

1 ECU
3 モータ
4 トルクセンサ
11 電流指令値演算部
13 ベクトル制御部
15 電流制御部
20 オフセット学習部
21 学習条件判定部
22 オフセット推定部
23 オフセット補正部
120,121 電流検出回路
124,125 増幅回路
1 ECU
3 Motor 4 Torque sensor 11 Current command value calculation unit 13 Vector control unit 15 Current control unit 20 Offset learning unit 21 Learning condition determination unit 22 Offset estimation unit 23 Offset correction units 120 and 121 Current detection circuits 124 and 125 Amplification circuit

Claims (5)

ステアリングに印加された操舵トルクを検出するトルクセンサと、
検出された操舵トルクに基づき、多相の駆動電流を制御するための電流指令値を算出する電流指令値演算部と、
前記電流指令値に基づき、パルス幅変調された多相のデューティ指令値を算出する電流制御部と、
前記デューティ指令値に基づく駆動電流を、操舵補助トルク発生用の多相モータに与える駆動回路と、
前記多相モータにおける前記駆動電流の値を検出し、電流検出信号を出力する電流検出回路と、
前記電流検出信号をA/D変換し、電流検出値を出力するA/Dコンバータと、
前記駆動電流が略ゼロになった場合に、オフセット学習の開始の可否を決定するとともに、オフセット学習の開始を決定した場合には、前記デューティ指令値を50%のデューテ比に設定する学習条件判定部と、
オフセット学習の開始が決定された場合には、前記電流検出値を検出し、前記電流検出回路のオフセット電流値を推定するオフセット推定部と、
前記オフセット電流値に基づき、前記電流検出値の各相の補正を行うオフセット補正部とを備え
新たに推定された第1のオフセット電流値と、以前に推定された第2のオフセット電流値との差分が所定値以上である場合には、前記オフセット推定部は、当該差分が少なくなるように前記第1のオフセット推定値を修正するパワーステアリング制御装置。
A torque sensor for detecting a steering torque applied to the steering;
A current command value calculation unit that calculates a current command value for controlling the multiphase drive current based on the detected steering torque;
Based on the current command value, a current control unit for calculating a pulse width-modulated multiphase duty command value;
A drive circuit for applying a drive current based on the duty command value to a multiphase motor for generating steering assist torque;
A current detection circuit that detects a value of the drive current in the multiphase motor and outputs a current detection signal;
An A / D converter for A / D converting the current detection signal and outputting a current detection value;
When the drive current becomes substantially zero, and determines whether to start the offset learning, when determining the start of the offset learning, learning condition for setting the duty command value to the duty ratio of 50% A determination unit;
If the start of offset learning is determined, an offset estimation unit that detects the current detection value and estimates an offset current value of the current detection circuit;
An offset correction unit configured to correct each phase of the current detection value based on the offset current value ;
When the difference between the newly estimated first offset current value and the previously estimated second offset current value is greater than or equal to a predetermined value, the offset estimation unit reduces the difference. A power steering control device for correcting the first offset estimated value .
前記学習条件判定部は、前記電流指令値、前記デューティ指令値、前記モータの回転数、または、車速の少なくとも一つに基づき、オフセット学習の開始の可否を決定することを特徴とする請求項に記載のパワーステアリング制御装置。 The learning condition determination unit, the current command value, the duty command value, the rotational speed of the motor, or based on at least one of vehicle speed, claim 1, wherein the determining whether to start the offset learning The power steering control device described in 1. 前記学習条件判定部は、前回のオフセット学習から所定時間経過後に、オフセット学習の開始を決定することを特徴とする請求項に記載のパワーステアリング制御装置。 The power steering control device according to claim 1 , wherein the learning condition determination unit determines the start of offset learning after a predetermined time has elapsed since the last offset learning. 前記オフセット推定部は、前記電流検出値を複数回サンプリングすることにより前記オフセット電流値を推定することを特徴とする請求項に記載のパワーステアリング制御装置。 The power steering control device according to claim 1 , wherein the offset estimation unit estimates the offset current value by sampling the current detection value a plurality of times. ディジタル値で表された複数の前記電流検出信号を増幅し、これらの平均値を算出する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項に記載のパワーステアリング制御装置。 2. The power steering control device according to claim 1 , further comprising means for amplifying the plurality of current detection signals represented by digital values and calculating an average value thereof.
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