JP4884843B2 - Power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動ポンプ装置に関し、特に運転者の操舵をアシストするパワーステアリング装置に適用する電動ポンプ装置に関する。 The present invention relates to an electric pump device, and more particularly to an electric pump device applied to a power steering device that assists a driver's steering.
従来、特許文献1に開示されるパワーステアリング装置にあっては、電動モータで駆動される可逆式ポンプからの液圧をパワーシリンダの左右のシリンダ室にそれぞれ選択的に供給することにより、操舵アシスト力を得ている。
Conventionally, in the power steering apparatus disclosed in
この電動モータは操舵時のみ駆動し、直進走行時のような非操舵時では停止することにより、消費電力の低減を図っている。さらに、操舵速度や操舵トルクに応じて電動モータの駆動速度を可変制御することにより、操舵状況に応じた適切なポンプ吐出圧を得ている。そのため、電動モータ、すなわち可逆式ポンプの回転速度制御領域が大きい、という特質を有している。 This electric motor is driven only at the time of steering, and is stopped at the time of non-steering such as when traveling straight ahead, thereby reducing power consumption. Furthermore, by appropriately controlling the driving speed of the electric motor according to the steering speed and the steering torque, an appropriate pump discharge pressure corresponding to the steering situation is obtained. Therefore, the electric motor, that is, the reversible pump has a characteristic that the rotational speed control region is large.
このような油圧ポンプを電動モータによって駆動する場合、油圧ポンプの負荷状態や電動モータのフリクション状態によってポンプ回転数に意図しない変動が生じる場合がある。すなわち、通常の電動モータ駆動制御においては、電動モータに与える指令電流により最大限のトルクが発生するように制御している。
しかしながら上記従来技術にあっては、例えばポンプ内圧の上昇により電動モータの駆動負荷が一時的に上昇した場合には、指令電流タイミングに対してモータの回転位相が遅れてしまい、指令電流に対して最大限のトルクが発生するタイミングでモータを使用できなくなってしまう。 However, in the above prior art, for example, when the drive load of the electric motor is temporarily increased due to an increase in the pump internal pressure, the rotation phase of the motor is delayed with respect to the command current timing. The motor cannot be used when the maximum torque is generated.
そのため、モータの出力トルクが一時的に低下し、このトルク低下により電動モータはポンプ内圧の抵抗に対抗することができず、モータおよびポンプが一時的に停止して操舵アシストが中断し、操舵フィーリングが悪化するおそれがある、という問題があった。 As a result, the output torque of the motor temporarily decreases, and due to this torque decrease, the electric motor cannot counter the resistance of the pump internal pressure, the motor and the pump temporarily stop, the steering assist is interrupted, and the steering fee is interrupted. There was a problem that the ring might be deteriorated.
本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ポンプ駆動負荷が駆動状態に応じて変化したとしても、安定した圧力を吐出可能な電動ポンプ駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide an electric pump driving device capable of discharging a stable pressure even when a pump driving load changes according to a driving state. It is in.
上記目的を達成するため本発明のパワーステアリング装置では、操舵輪に接続された操舵機構と、前記操舵機構に操舵アシストトルクを付与するブラシレスモータである電動モータと、前記操舵機構に設けられ、前記操舵機構に生じる操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記電動モータに駆動指令信号を出力する電動モータ制御手段と、前記電動モータの回転速度を測定する回転速度測定手段と、前記電動モータ制御手段に設けられ、前記操舵トルクおよび前記電動モータの回転速度に基づき、ベクトル制御のd軸電流目標値およびq軸電流目標値を演算するトルク電流変換部と、前記回転速度測定手段により測定された前記電動モータの回転速度に基づき、前記電動モータの回転子の発生する磁束の方向であるd軸電流の回転位相から90度進んだ位置をq軸電流の回転位相と推定するモータ回転信号処理回路と、前記d軸電流目標値と前記q軸電流目標値の合成ベクトルの回転位相が、推定された前記q軸電流の回転位相よりも所定量遅延するように、前記d軸電流目標値または前記q軸電流目標値を補正する位相遅延手段とを有することとした。 In order to achieve the above object, in the power steering device of the present invention, a steering mechanism connected to a steered wheel , an electric motor that is a brushless motor that applies a steering assist torque to the steering mechanism, and the steering mechanism are provided. a torque sensor for detecting steering torque generated in the steering mechanism, the electric motor control means for outputting a drive command signal to the electric motor, the rotational speed measuring means for measuring the rotational speed before Symbol electric motor, the electric motor control means provided, based on said steering torque and the rotational speed of the electric motor, the measured and the torque current converting section for calculating a d-axis current target value and the q-axis current target value of the vector control by the rotational speed measuring means 90 degrees from the rotational phase of the d-axis current, which is the direction of the magnetic flux generated by the rotor of the electric motor, based on the rotational speed of the electric motor A motor rotation signal processing circuit that estimates the position of the rotation as the rotation phase of the q-axis current, and the rotation phase of the combined vector of the d-axis current target value and the q-axis current target value is the estimated rotation of the q-axis current. as a predetermined amount delayed from the phase, was to have a phase delay means that to correct the d-axis current target value or the q-axis current target value.
よって、ポンプ駆動負荷が駆動状態に応じて変化したとしても、安定した圧力を吐出可能な電動ポンプ駆動装置を提供できる。 Therefore, even if the pump driving load changes according to the driving state, an electric pump driving device that can discharge a stable pressure can be provided.
以下、本発明の電動ポンプ装置を適用したポンプ装置およびパワーステアリング装置を、図面に示す実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, a pump device and a power steering device to which an electric pump device of the present invention is applied will be described based on embodiments shown in the drawings.
図1は本発明の実施例1におけるパワーステアリング装置の全体構成を示すシステム図である。1はステアリングホイール、2はステアリングシャフト、3はラック&ピニオン機構(操舵機構)、5は運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング機構、6はモータMにより駆動する外接ギア型の双方向ポンプ、7は操舵輪、8は運転者にステアリング系に故障が発生したことを報知するウォーニングランプ、10はコントロールユニット(モータ制御回路)である。
FIG. 1 is a system diagram showing an overall configuration of a power steering apparatus according to
モータMはブラシレスモータであり、電動モータ回転角を検出する三つのホール素子からなるモータ回転数センサM/Sen(回転位相測定手段)が設けられている。 The motor M is a brushless motor, and is provided with a motor rotation speed sensor M / Sen (rotation phase measuring means) including three Hall elements that detect the rotation angle of the electric motor.
パワーステアリング機構5の油圧源である双方向ポンプPは、パワーシリンダ5a(油圧パワーシリンダ)の第1シリンダ室51及び第2シリンダ室52を連通する油圧管61上に設けられている。運転者がステアリングホイール1を操作すると、操作方向に応じてモータMの回転方向が切り換えられ、第1シリンダ室51と第2シリンダ室52との間の油を給排することで運転者の操舵力をアシストする。
The bidirectional pump P that is a hydraulic source of the
具体的には、図中ステアリングホイール1を右に操舵すると、第2シリンダ室52から第1シリンダ室51に油圧が供給される方向にモータMが駆動することでラック軸54と一体に移動するピストン53を第2シリンダ室52側にアシストする。
Specifically, when the
油圧管61には、第1シリンダ室51と第2シリンダ室52とを、双方向ポンプPを介すことなく連通するバイパス回路62が設けられている。このバイパス回路62上には、コントロールユニット10からの指令信号に基づいて作動する電子制御式のフェールセーフバルブ4が設けられている。
The
このフェールセーフバルブ4は、コントロールユニット10からの指令信号により電圧が供給されると閉じた状態となり、電圧の供給がない状態では開いた状態となるノーマルオープン弁を用いている。
The fail-
これにより、ステアリング系に何らかの異常が発生し、電源の供給をシャットダウンした場合であっても、第1シリンダ室51と第2シリンダ室52を連通状態とすることが可能となり、アシストトルク無しの通常の操舵を確保する。
As a result, even if some abnormality occurs in the steering system and the power supply is shut down, the
また、ステアリングシャフト2には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ12が設けられている。
Further, the
コントロールユニット10には、トルクセンサ12からの操舵トルク信号、イグニッションスイッチ13からのIGN信号、エンジン回転数センサ14からのエンジン回転数信号、車速センサ15からの車速信号、モータ回転数センサM/Senからのモータ回転信号が入力される。これら入力された信号に基づいて、双方向ポンプPのモータM、フェールセーフバルブ4及びウォーニングランプ8へ指令信号を出力する。
The
図2はコントロールユニット10内の構成を示すブロック図である。電源回路ウォッチドッグタイマ101は、電源11からの電圧信号、及びイグニッションスイッチ13からのIGN信号が入力され、メインマイコン107と信号を送受信する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration inside the
エンジン回転数処理回路102は、エンジン回転数センサ14からのエンジン回転数信号をメインマイコン107へ出力する。トルクセンサ処理回路103は、トルクセンサ12からのトルク信号をメインマイコン107に出力するとともに、サブマイコン108へ出力する。
The engine
車速信号処理回路104は、車速センサ15からの車速信号をメインマイコン107へ出力する。診断回路105は、コネクタ16を介して入力される診断信号をメインマイコンに出力する。CAN通信回路106は、車両系CANによって送信される信号をメインマイコン107に出力する。
The vehicle speed
サブマイコン108は、メインマイコン107を監視する。メインマイコン107にフェールが発生したときは、フェールセーフリレー109,フェールセーフバルブ駆動回路116及びウォーニングランプ駆動回路117へ制御信号を出力可能に構成されている。
The
フェールセーフリレー109は、何らかのフェールが発生したときは、電動モータ駆動用の電源供給を遮断する。EEPROM110は、制御に必要な各種データを格納するとともに、データを更新可能な構成となっている。
The fail
フェールセーフリレー診断入力回路111は、フェールセーフリレー109の作動診断信号をメインマイコン107へ出力する。
The fail safe relay
電動モータ駆動回路112は、メインマイコン107からの指令信号に基づいてモータMへ電圧を供給する。電流モニタ回路113は、モータMの電流値を検出し、メインマイコン107へ出力する。モータ端子電圧回路114は、モータMの端子電圧をメインマイコン107へ出力する。
The electric
モータ回転信号処理回路115は、モータMに設けられた3つのホール素子から回転数ωおよび位相θestを推定し、推定回転数ωおよび推定位相θestをメインマイコン107へ出力する。なお、レゾルバ等を備えた場合は、絶対回転角を直接検出してもよい。
Motor rotation
フェールセーフバルブ駆動回路116は、メインマイコン107もしくはサブマイコン108からの指令信号に基づいて、フェールセーフバルブ4に対し駆動信号を出力する。ウォーニングランプ駆動回路117は、メインマイコン107もしくはサブマイコン108からの指令信号に基づいて、ウォーニングランプ8に対し指令信号を出力する。
The fail safe
図3は実施例1におけるポンプユニットの構成を示す概略図である。まず構成について説明すると、油圧管61a,61b,61c,61dは、各シリンダ室51と双方向ポンプPを接続する。バイパス油路62a,62a',62b,62b'は、油圧管61b,61cを連通する。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the pump unit according to the first embodiment. First, the configuration will be described. The
リザーバタンク202a,202b,205は双方向ポンプPへ油を供給するとともに、ドレンされた油を貯留する。なお、説明の都合上、複数のリザーバタンクがあるように示したが、リザーバタンクは1つ設ければよい。チェック弁201a,201bは、双方向ポンプPにより油圧が発生したときは閉じ、負圧が生じたときは開放する。
The
リターンチェック弁203の詳細については後述する。チェック弁204(特許請求の範囲に記載のチェック弁に相当)は、ドレンされた油をリザーバタンク205に供給する、ドレン油路63は、リターンチェック弁203とリザーバタンク205とチェック弁204を介して接続する。
Details of the
ここで、リターンチェック弁203について説明する。リターンチェック弁203は、第1リターンチェック弁203aと、第2リターンチェック弁204a)と、スプールバルブ210と、スプールバルブ210を中央に付勢するリターンスプリング206a,206bから構成されている。
Here, the
第1リターンチェック弁203aには、油圧管61a,61bとの接続ポートを有する第1油圧室207aと、ドレン油路63とバイパス油路62a'との接続ポートを有する第1ピストン室208aが設けられている。同様に、第2リターンチェック弁203bには、油圧管61c,61dとの接続ポートを有する第2油圧室207b、ドレン油路63とバイパス油路62b'との接続ポートを有する第2ピストン室208bが設けられている。
The first
スプールバルブ210には、リターンスプリング206aによる付勢力と、第1油圧室207aの油圧と、第1ピストン室208aの油圧により図中右側の付勢力が作用する。一方、反対側(図中左側)の付勢力として、リターンスプリング207aによる付勢力と、第2油圧室207bの油圧と、第2ピストン室208bの油圧が作用する。これによりスプールバルブ210の位置が決定される。
The
スプールバルブ210には、リターンスプリング206aによる付勢力と、第1油圧室207aの油圧と、第1ピストン室208aの油圧により図中右側の付勢力が作用する。一方、反対側(図中左側)の付勢力として、リターンスプリング207aによる付勢力と、第2油圧室207bの油圧と、第2ピストン室208bの油圧が作用する。これによりスプールバルブ210の位置が決定される。
The
図4は通常のトルクアシスト制御時における油の流れを示す図、図5はリターンチェック弁の動きを示す動作説明図である。なお、図4中、太実線は高油圧を示し、太点線は低油圧である。 FIG. 4 is a diagram illustrating the flow of oil during normal torque assist control, and FIG. 5 is an operation explanatory diagram illustrating the movement of the return check valve. In FIG. 4, a thick solid line indicates a high hydraulic pressure, and a thick dotted line indicates a low hydraulic pressure.
(中立位置からの操舵時)
第1シリンダ室51の油圧と第2シリンダ室52の油圧がともに釣り合った位置からの操舵時について説明する。操舵開始時において、第1シリンダ室51の油圧と第2シリンダ室52の油圧は釣り合った状態である。運転者の操舵により、ラック軸54を図中右側にアシストするときは、双方向ポンプPを駆動し、第2シリンダ室52へ油圧を供給する。すると、油圧管61c及び油圧管61dが高油圧となる。
(When steering from the neutral position)
A description will be given of steering from a position where the hydraulic pressure in the
この高油圧は、バイパス油路62b及び62d'にも供給され、第2ピストン室208bが高油圧となる。このとき、フェールセーフバルブ4は閉じられているため、図5(b)に示すように、第1ピストン室208aと第2ピストン室208b、及び第1油圧室207aと第2油圧室207bに差圧が生じ、スプールバルブ210を図5中左側に移動する。
This high oil pressure is also supplied to the
これにより、バイパス油路62a'とドレン油路63が連通され、第1シリンダ室51は大気解放された低油圧となる。この差圧を用いてトルクアシスト操舵を実行する。
Thereby, the
[モータ駆動の制御構成]
図6は、コントロールユニット10においてモータ駆動に用いられる部分の制御ブロック図である。メインマイコン107は、目標トルク演算部70、トルク−電流変換部71、PI制御部72、2相−3相変換部73、3相−2相変換部74、回転位相遅延部75(回転位相遅延手段)、および補正部76を有する。
[Control configuration of motor drive]
FIG. 6 is a control block diagram of a portion used for driving the motor in the
目標トルク演算部70は、操舵トルク信号に基づきモータMの目標トルクT*を演算し、トルク−電流変換部71に対して出力する。
The
トルク−電流変換部71は、モータMの回転速度ωに基づき、目標トルクT*をモータMのd、q軸電流目標値di*,qi*に変換し、d軸電流目標値di*をPI制御部72へ出力し、q軸電流目標値qi*を補正部76へ出力する。
Based on the rotational speed ω of the motor M, the torque-
補正部76は、回転位相遅延部75はにおいてあらかじめ設定された遅角位相補正値θretに基づきq軸電流目標値qi*を補正し、PI制御部72へ出力する。
The
PI制御部72は、入力されたd、q軸電流目標値di*,qi*にPI制御を施してd,q軸指令電流dis、qisを演算し、2相−3相変換部73へ出力する。負荷増大に伴うポンプ回転位相遅れに対応するため、PI制御の際はモータMの検出電流に位相遅れ補正を施した値を用いる。
The
2相−3相変換部73はd,q軸指令電流dis、qisをU,V,Wの3相指令電圧に変換してモータ駆動回路112へ出力する。変換の際、ポンプ回転位相遅れに対応してモータMの位相を遅らせるため、U,V,W相をそれぞれ補正位相θesh分遅らせて出力する。
The two-phase / three-
3相−2相変換部74は電流モニタ回路113により検出されたU,V,W3相の電流検出値をd,q軸に対応した2相に変換し、2−3相変換部73と同様、PI制御部72へ出力する。変換の際に補正位相θesh分遅らせて出力する。
The three-phase to two-
回転位相遅延部75は、モータ回転信号処理回路115により推定された回転数ω、推定位相θest、およびあらかじめ設定された遅角位相補正値θretに基づき、補正位相θeshを演算して2相−3相変換部73および3相−2相変換部74へ出力する。また、あらかじめ設定された遅角位相補正値θretを補正部76へ出力する。
The rotation
モータ駆動回路112はPWM出力制御部112aにおいてU,V,W相指令電圧をPWM変換し、インバータ回路112bを介してモータMへ出力する。
The
[回転位相遅延部の制御構成]
図7は、回転位相遅延部75の制御ブロック図である。回転位相遅延部75はあらかじめ設定された遅角位相補正値θretを記憶し、回転数ωの方向を判定して正回転であれば1を、逆回転であれば−1をθretに乗じ、推定位相θestとの差をとって補正位相θeshを演算する。また、遅角位相補正値θretを用いて1/cos(θret)を演算し、q軸電流目標補正係数として補正部76へ出力する。
[Rotational phase delay control structure]
FIG. 7 is a control block diagram of the rotation
この回転位相遅延部75は、モータMの回転速度ωが所定値以下のとき、1/cos(θret)を演算して回転位相を遅らせる。モータMの回転速度ωが低い状態では、モータMの回転速度検出精度が低下するため、外部負荷の増大に伴う位相ずれの補正が困難となる。この補正が困難な状態においてのみ1/cos(θret)を演算することにより、高回転状態においてはモータMを高効率で使用するものである。
The rotational
[ポンプ位相遅れと電気角遅角補正]
図8は、モータMの電気角における推定位相と実位相、および遅角補正を行った制御位相の関係を示す図である。ポンプP等操舵系のフリクションにより、モータMの推定位相と実位相にθmot分のずれが生じ、モータMのトルク不足やトルク変動が大きくなる。
[Pump phase lag and electrical angle lag correction]
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the estimated phase and the actual phase in the electrical angle of the motor M, and the control phase subjected to retardation correction. Due to the friction of the steering system such as the pump P, the estimated phase and the actual phase of the motor M are deviated by θmot, and the motor M has insufficient torque and a large torque fluctuation.
したがって本願実施例1では、モータMのq軸電流の指令値qisの位相をあらかじめ遅角位相補正値θret分遅らせて制御する。すなわち、q軸電流指令値qisはモータMの推定位相に対しθret遅らせる。
Therefore, in
この遅角位相補正値θretは操舵系フリクションによる位相遅れの実験値であり、車両ごとにあらかじめ設定された値である。このように、想定される位相遅れをあらかじめ考慮して制御することにより、フリクションによる位相遅れを補償してモータMのトルク不足やトルク変動の増大を回避する。 This retarded phase correction value θret is an experimental value of phase delay due to steering system friction, and is a value set in advance for each vehicle. As described above, the control is performed in consideration of the assumed phase lag in advance, thereby compensating for the phase lag due to friction and avoiding a shortage of torque of the motor M and an increase in torque fluctuation.
モータMはブラシレスモータであって、モータ回転数センサM/SenはモータMに設けられたホール素子である。そのため高精度な回転位相ずれの補正を行うことは困難であるが、遅延補正を行うことにより、意図しないモータMのトルク低下を防止する。 The motor M is a brushless motor, and the motor rotation speed sensor M / Sen is a hall element provided in the motor M. Therefore, although it is difficult to correct the rotational phase shift with high accuracy, an unintended torque drop of the motor M is prevented by performing the delay correction.
また、コントロールユニット10は、少なくとも車両が直進状態の際はモータMの回転を停止させることとする。本願のように、モータMが回転と停止を切り替えるようなパワーステアリング装置では、モータMの回転開始時や停止直前など、回転数が低い状態が多く発生し、このような状態においてポンプPの一時停止が発生しやすい。このモータ低速回転状態で遅延補正を行うことにより、意図しないモータMの一時停止を防止する。
The
[位相遅れ補償制御の経時変化]
図9は位相遅れ補償制御の経時変化を示すタイムチャートである。
[Change over time of phase delay compensation control]
FIG. 9 is a time chart showing the change over time of the phase delay compensation control.
(時刻t1)
時刻t1においてモータ回転数センサM/Senの検出値が60°となる。推定位相および実電気角は60°であり、制御位相はθret(実施例1では60°)分の遅れをもって制御される。
同時に外乱が発生し、ポンプPの軸負荷が増大してモータMのトルクが減少する。これに伴い実電気角が遅れてθmotの傾きが減少し、遅角補正を行わない場合はモータMの発生トルクTmotが減少する。一方、遅角補正を行った場合、回転位相遅れに応じてモータMのトルクも遅れて発生し、モータトルクTmotは安定する。
(Time t1)
At time t1, the detected value of the motor rotation speed sensor M / Sen is 60 °. The estimated phase and the actual electrical angle are 60 °, and the control phase is controlled with a delay of θret (60 ° in the first embodiment).
At the same time, disturbance occurs, the shaft load of the pump P increases, and the torque of the motor M decreases. Along with this, the actual electrical angle is delayed and the inclination of θmot is reduced, and when the retardation correction is not performed, the generated torque Tmot of the motor M is reduced. On the other hand, when the retardation correction is performed, the torque of the motor M is also delayed in accordance with the rotational phase delay, and the motor torque Tmot is stabilized.
(時刻t2)
時刻t2においてモータ回転数センサM/Senの検出値が120°となり、遅角補正を行わない場合はこの時点でモータトルクTmotが回復する。
(Time t2)
When the detected value of the motor rotational speed sensor M / Sen becomes 120 ° at time t2 and the retard angle correction is not performed, the motor torque Tmot is recovered at this point.
[実施例1の効果]
(1)実施例1にあっては、液圧を供給するポンプPと、ポンプPを駆動するモータMと、モータMに駆動指令信号を出力するコントロールユニット10と、ポンプPまたはモータMの回転速度を測定するモータ回転数センサM/Senと、モータ回転数センサM/Senにより測定されたモータMの回転位相に基づき、駆動指令信号の回転位相を、このモータMを最大効率で使用できるタイミングよりも所定量遅らせる回転位相遅延部75とを有することとした。
[Effect of Example 1]
(1) In the first embodiment, the pump P that supplies hydraulic pressure, the motor M that drives the pump P, the
これにより、モータMの推定位相と制御位相との間に、ポンプ負荷の増大等によりモータMの回転位相が遅れる方向(最大効率で使用可能なタイミングに近づく方向)にずれが生じた場合には、モータMの出力トルクを増大させることが可能となる。よって、ポンプ負荷に対抗させてモータトルクを発生させ、意図しないモータ回転変動や一時停止を防止、または抑制することができる。 As a result, when there is a deviation between the estimated phase of the motor M and the control phase in a direction in which the rotational phase of the motor M is delayed due to an increase in pump load or the like (a direction approaching a usable timing with maximum efficiency). The output torque of the motor M can be increased. Therefore, motor torque can be generated against the pump load to prevent or suppress unintended motor rotation fluctuations and pauses.
(2)(3)ラック&ピニオンを用いるパワーステアリング装置、および油圧パワーシリンダを用いた油圧パワーステアリング装置においても、(1)と同様に回転位相を遅延させることにより、同様の作用効果が得られる。 (2) (3) In the power steering device using the rack and pinion and the hydraulic power steering device using the hydraulic power cylinder, the same operation and effect can be obtained by delaying the rotation phase as in (1). .
実施例2につき図10ないし図12に基づき説明する。基本構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例1ではq軸電流の位相を遅らせて制御したが、実施例2ではd軸電流の大きさを変更することにより、d,q軸電流の合成ベクトルの位相を遅らせる点で異なる。 A second embodiment will be described with reference to FIGS. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the first embodiment, the control is performed by delaying the phase of the q-axis current, but the second embodiment is different in that the phase of the combined vector of the d and q-axis currents is delayed by changing the magnitude of the d-axis current.
図10は実施例2におけるコントロールユニット10の制御ブロック図、図11は補正係数算出部77の制御ブロック図である。
FIG. 10 is a control block diagram of the
回転位相遅延部75から出力された遅角位相補正値θretに基づき、補正係数算出部77はq軸電流目標値qi*にtan(θret)を乗じ、d軸電流目標値di*=qi*tan(θret)として補正部78へ出力する。補正部78はqi*tan(θret)に基づきd軸電流目標値di*を補正する。
Based on the retardation phase correction value θret output from the rotational
図12はモータMの電気角における推定位相と実位相、およびd軸電流補正を行った制御位相の関係を示す図である。d軸電流目標値di*=qi*tan(θret)とすることで、d,q軸電流の合成ベクトルはq軸推定位相よりもθret分位相が遅れ、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。 FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the estimated phase and the actual phase in the electrical angle of the motor M, and the control phase in which d-axis current correction is performed. By setting the d-axis current target value di * = qi * tan (θret), the combined vector of the d and q-axis currents is delayed in phase by θret from the q-axis estimated phase, and the same effect as in the first embodiment is obtained. be able to.
[他の実施例]
以上、本発明を実施するための最良の形態を各実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
[Other embodiments]
The best mode for carrying out the present invention has been described based on each embodiment, but the specific configuration of the present invention is not limited to each embodiment and does not depart from the gist of the invention. Such design changes are included in the present invention.
実施例1、2ではモータMの位相をθret分遅らせたためトルクも遅れて発生する。そのため最大効率のタイミングで使用する場合に比べ出力トルクが低下し、トルク不足に陥る可能性がある。 In the first and second embodiments, since the phase of the motor M is delayed by θret, the torque is also delayed. For this reason, the output torque may be lower than when using at the timing of maximum efficiency, and torque may be insufficient.
したがって、モータMの目標電流を増加補正してトルクを補うこととしてもよい。トルク低下分を増加補正することにより、所望の出力トルクを得ることができる。 Therefore, the target current of the motor M may be corrected to increase to compensate for the torque. A desired output torque can be obtained by increasing the torque reduction.
例えば、実施例1ではモータ回転数ω方向を遅角位相補正値θretに乗じていたが、図13に示すようにモータ回転数ω−補正係数K1マップを用い、補正係数Kをθretに乗じてq軸電流目標補正係数を1/cos(K1θret)とし、モータMに対する目標電流を増加させてもよい。 For example, in the first embodiment, the motor rotation speed ω direction is multiplied by the retarded phase correction value θret. However, as shown in FIG. 13, a motor rotation speed ω-correction coefficient K1 map is used, and the correction coefficient K is multiplied by θret. The target current for the motor M may be increased by setting the q-axis current target correction coefficient to 1 / cos (K1θret).
また実施例2では、図14に示すようにq軸電流目標値qi*にtan(θret)を乗じた後、さらにモータ回転数ω−補正係数K2マップから読み込んだ補正係数K2を乗じてモータMの目標電流を増加補正してもよい。 Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 14, after the q-axis current target value qi * is multiplied by tan (θret), the motor M is further multiplied by the correction coefficient K2 read from the motor rotation speed ω-correction coefficient K2 map. The target current may be increased and corrected.
さらに、モータMの周期的な回転速度の低下を学習する学習手段をさらに備え、コントロールユニット10は、この学習手段によって学習された周期的な回転速度ωの低下の発生タイミングに合わせてモータMの目標電流を増大補正することとしてもよい。
The
ポンプPの歯車に歪みが発生しているような場合には、その歪み箇所においてポンプフリクションが変化し、このフリクション変化はポンプの回転に伴い周期的に発生する。この周期的なフリクション変化を学習し、モータMの目標電流を補正することにより、より滑らかなモータ制御を行うことができる。 When the gear of the pump P is distorted, the pump friction changes at the distorted portion, and this friction change occurs periodically with the rotation of the pump. By learning this periodic friction change and correcting the target current of the motor M, smoother motor control can be performed.
さらに、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。 Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above-described embodiments and examples will be described together with the effects thereof.
(イ)請求項1に記載の電動ポンプ装置において、
前記位相遅延手段は、前記電動モータの回転速度が所定値以下のとき、前記駆動指令信号の回転位相を遅らせること
を特徴とする電動ポンプ装置。
(A) In the electric pump device according to
The electric pump device, wherein the phase delay means delays the rotational phase of the drive command signal when the rotational speed of the electric motor is equal to or less than a predetermined value.
電動モータの回転速度が低い状態では、モータの回転速度検出精度が低下するため、外部負荷の増大に伴う駆動指令信号の位相ずれの補正が困難となる。この補正が困難な状態においてのみ遅延補正を行うことにより、高回転状態においてはモータを高効率で使用することができる。 In a state where the rotational speed of the electric motor is low, the rotational speed detection accuracy of the motor is lowered, so that it is difficult to correct the phase shift of the drive command signal accompanying an increase in the external load. By performing the delay correction only in a state where this correction is difficult, the motor can be used with high efficiency in the high rotation state.
(ロ)請求項1または上記(イ)に記載の電動ポンプ装置において、
前記モータ制御回路は、前記位相遅延手段により駆動指令信号の回転位相が送らされている状態において、この駆動指令信号を増加補正すること
を特徴とする電動ポンプ装置。
(B) In the electric pump device according to
The electric pump device characterized in that the motor control circuit increases and corrects the drive command signal in a state where the rotational phase of the drive command signal is sent by the phase delay means.
駆動指令信号の回転位相が遅らされている状態では、最大効率のタイミングで使用する場合に比べ出力トルクが低下するため、このトルク低下分を増加補正することにより、所望の出力トルクを得ることができる。 In the state where the rotational phase of the drive command signal is delayed, the output torque is reduced compared to when it is used at the timing of maximum efficiency. Therefore, the desired output torque can be obtained by increasing the torque reduction. Can do.
(ハ)請求項1に記載の電動ポンプ装置において、
前記電動モータはブラシレスモータであって、
前記回転位相検出手段は、前記ブラシレスモータに設けられ、このブラシレスモータの回転軸の回転位置を検出するホール素子であること
を特徴とする電動ポンプ装置。
(C) In the electric pump device according to
The electric motor is a brushless motor,
The electric pump device, wherein the rotational phase detection means is a Hall element that is provided in the brushless motor and detects a rotational position of a rotation shaft of the brushless motor.
検出精度の高くないホール素子を使用した場合、高精度な回転位相ずれの補正を行うことは困難であるが、遅延補正を行うことにより、意図しないモータのトルク低下を防止することができる。 When a Hall element having a low detection accuracy is used, it is difficult to correct a rotational phase shift with high accuracy. However, an unintended motor torque drop can be prevented by performing a delay correction.
(二)請求項1に記載の電動ポンプ装置は、
前記電動モータの周期的な回転速度の低下を学習する学習手段をさらに備え、
前記モータ制御回路は、前記学習手段によって学習された周期的な回転速度の低下の発生タイミングに合わせて前記駆動指令信号を増大補正すること
を特徴とする電動ポンプ装置。
(2) The electric pump device according to
Learning means for learning a decrease in the periodic rotational speed of the electric motor;
The electric pump device, wherein the motor control circuit increases and corrects the drive command signal in accordance with a generation timing of a periodic rotational speed decrease learned by the learning unit.
ポンプ歯車に歪みが発生しているような場合には、その歪み箇所においてポンプフリクションが変化し、このフリクション変化はポンプの回転に伴い周期的に発生する。この周期的なフリクション変化を学習し、駆動指令信号を補正することにより、より滑らかなモータ制御を行うことができる。 When the pump gear is distorted, the pump friction changes at the distorted portion, and this friction change periodically occurs as the pump rotates. By learning this periodic friction change and correcting the drive command signal, smoother motor control can be performed.
(ホ)請求項2に記載のパワーステアリング装置において、
前記位相遅延手段は、前記電動モータの回転速度が所定値以下のとき、前記駆動指令信号の回転位相を遅らせること
を特徴とするパワーステアリング装置。
(E) In the power steering device according to
The phase delay means delays the rotational phase of the drive command signal when the rotational speed of the electric motor is a predetermined value or less.
電動モータの回転速度が低い状態では、モータの回転速度検出精度が低下するため、外部負荷の増大に伴う駆動指令信号の位相ずれの補正が困難となる。この補正が困難な状態のみ遅延補正を行うことにより、高回転状態においてはモータを高効率で使用することができる。 In a state where the rotational speed of the electric motor is low, the rotational speed detection accuracy of the motor is lowered, so that it is difficult to correct the phase shift of the drive command signal accompanying an increase in the external load. By performing delay correction only in a state where this correction is difficult, the motor can be used with high efficiency in a high rotation state.
(ヘ)請求項2または上記(ホ)に記載のパワーステアリング装置において、
前記モータ制御回路は、前記位相遅延手段により駆動指令信号の回転位相が遅らされている状態において、この駆動指令信号を増加補正すること
を特徴とするパワーステアリング装置。
(F) In the power steering device according to
The motor control circuit increases and corrects the drive command signal when the rotational phase of the drive command signal is delayed by the phase delay means.
駆動指令信号の回転位相が送らされている状態では、最大効率のタイミングで使用する場合に比べ出力トルクが低下するため、このトルク低下分を増加補正することにより、所望の出力トルクを得ることができる。 In the state where the rotational phase of the drive command signal is sent, the output torque is lower than when using at the maximum efficiency timing. Therefore, the desired output torque can be obtained by correcting the increase in this torque decrease. it can.
(ト)請求項2に記載のパワーステアリング装置において、
前記電動モータはブラシレスモータであって、
前記回転位相検出手段は、前記ブラシレスモータに設けられ、このブラシレスモータの回転軸の回転位置を検出するホール素子であること
を特徴とするパワーステアリング装置。
(G) In the power steering device according to
The electric motor is a brushless motor,
The power steering device according to
検出精度の高くないホール素子を使用した場合、高精度ナ回転位相ずれの補正を行うことは困難であるが、遅延補正を行うことにより、意図しないモータのトルク低下を防止することができる。 When a Hall element having a low detection accuracy is used, it is difficult to correct a high-precision na rotational phase shift, but by performing a delay correction, an unintended motor torque drop can be prevented.
(チ)請求項2に記載のパワーステアリング装置は、
前記電動モータの周期的な回転速度の低下を学習する学習手段をさらに備え、
前記モータ制御回路は、前記学習手段によって学習された周期的な回転速度の発生タイミングに合わせて前記駆動指令信号を増大補正すること
を特徴とするパワーステアリング装置。
(H) The power steering device according to
Learning means for learning a decrease in the periodic rotational speed of the electric motor;
The power control apparatus, wherein the motor control circuit increases and corrects the drive command signal in accordance with a generation timing of a periodic rotational speed learned by the learning unit.
操舵機構の歯車に歪みが発生しているような場合には、その歪み箇所においてフリクションが変化し、このフリクション変化は歯車の回転に伴い周期的に発生する。この周期的なフリクション変化を学習し、駆動指令信号を補正することにより、より滑らかなモータ制御を行うことができる。 When the gear of the steering mechanism is distorted, the friction changes at the distorted portion, and the friction change periodically occurs as the gear rotates. By learning this periodic friction change and correcting the drive command signal, smoother motor control can be performed.
(リ)請求項3に記載のパワーステアリング装置において、
前記電動モータは、少なくとも車両が直進状態のとき、回転を停止させること
を特徴とするパワーステアリング装置。
(I) In the power steering device according to
The electric motor stops rotation at least when the vehicle is in a straight traveling state.
電動モータが回転と停止を切り替えるようなパワーステアリング装置では、電動モータの回転開始時や停止直前など、モータ回転数が低い状態が多く発生し、このような状態においてポンプの一時停止が発生しやすい。このモータ低速回転状態で遅延補正を行うことにより、意図しないモータの一時停止を防止することができる。 In a power steering device in which the electric motor switches between rotation and stop, a state where the motor rotation speed is low often occurs, such as at the start of rotation of the electric motor or immediately before stopping, and the pump is likely to be temporarily stopped in such a state. . By performing delay correction in this low-speed rotation state of the motor, it is possible to prevent unintentional temporary stop of the motor.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングシャフト
4 フェールセーフバルブ
5 パワーステアリング機構
5a パワーシリンダ
8 ウォーニングランプ
10 コントロールユニット
11 電源
12 トルクセンサ
13 イグニッションスイッチ
14 エンジン回転数センサ
15 車速センサ
16 コネクタ
51,52 シリンダ室
53 ピストン
54 ラック軸
61 油圧管
62 バイパス回路
63 ドレン油路
70 目標トルク演算部
71 電流変換部
72 制御部
73 2相−3相相変換部
74 3相−2相相変換部
75 回転位相遅延部
76 補正部
77 補正係数算出部
78 補正部
101 電源回路ウォッチドッグタイマ
102 エンジン回転数処理回路
103 トルクセンサ処理回路
104 車速信号処理回路
105 診断回路
106 通信回路
107 メインマイコン
108 サブマイコン
109 フェールセーフリレー
111 フェールセーフリレー診断入力回路
112 モータ駆動回路
112a 出力制御部
112b インバータ回路
113 電流モニタ回路
114 モータ端子電圧回路
115 モータ回転信号処理回路
115 モータ回転信号処理回路
116 フェールセーフバルブ駆動回路
117 ウォーニングランプ駆動回路
201a,201b チェック弁
202a,202b,205 リザーバタンク
203 リターンチェック弁
204 チェック弁
205 リザーバタンク
206a,206b リターンスプリング
207a,207b 油圧室
208a,208b ピストン室
210 スプールバルブ
M モータ
M/Sen モータ回転数センサ
P ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記操舵機構に操舵アシストトルクを付与するブラシレスモータである電動モータと、
前記操舵機構に設けられ、前記操舵機構に生じる操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記電動モータに駆動指令信号を出力する電動モータ制御手段と、
前記電動モータの回転速度を測定する回転速度測定手段と、
前記電動モータ制御手段に設けられ、前記操舵トルクおよび前記電動モータの回転速度に基づき、ベクトル制御のd軸電流目標値およびq軸電流目標値を演算するトルク電流変換部と、
前記回転速度測定手段により測定された前記電動モータの回転速度に基づき、前記電動モータの回転子の発生する磁束の方向であるd軸電流の回転位相から90度進んだ位置をq軸電流の回転位相と推定するモータ回転信号処理回路と、
前記d軸電流目標値と前記q軸電流目標値の合成ベクトルの回転位相が、推定された前記q軸電流の回転位相よりも所定量遅延するように、前記d軸電流目標値または前記q軸電流目標値を補正する位相遅延手段と、
を有することを特徴とするパワーステアリング装置。 A steering mechanism connected to the steering wheel;
An electric motor that is a brushless motor that applies a steering assist torque to the steering mechanism ;
A torque sensor provided in the steering mechanism for detecting a steering torque generated in the steering mechanism;
Electric motor control means for outputting a drive command signal to the electric motor ;
A rotational speed measuring means for measuring the rotational speed before Symbol electric motor,
A torque current converter provided in the electric motor control means for calculating a d-axis current target value and a q-axis current target value for vector control based on the steering torque and the rotational speed of the electric motor;
Based on the rotational speed of the electric motor measured by the rotational speed measuring means, the rotation of the q-axis current is performed at a position advanced 90 degrees from the rotational phase of the d-axis current, which is the direction of the magnetic flux generated by the rotor of the electric motor. A motor rotation signal processing circuit that estimates the phase;
The d-axis current target value or the q-axis is set so that the rotational phase of the combined vector of the d-axis current target value and the q-axis current target value is delayed by a predetermined amount from the estimated rotational phase of the q-axis current. and phase delay means that to correct the current target value,
A power steering apparatus comprising:
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