JP5061536B2 - モータ制御装置及びこれを用いた電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、近年、電動パワーステアリング制御装置の大型化や高出力化が進んでおり、電動パワーステアリング制御装置による操舵アシストが十分行われない場合には、運転者の操舵負荷が増大することから、特に、電流検出回路の構成部品の地絡異常等、操舵補助制御自体の異常ではなく操舵補助制御を継続可能な軽度の異常が発生した場合には、操舵アシストを継続することの可能な電動パワーステアリング制御装置が望まれていた。
さらに、請求項3に係る電動パワーステアリング制御装置は、請求項1または請求項2記載のモータ制御装置を、操舵補助力発生用のモータ制御装置に適用したことを特徴としている。
さらに、請求項3に係る電動パワーステアリング制御装置は、上記請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置を、操舵補助力発生用のモータ制御装置として用いているから、何れかの電流検出回路に異常が発生し、所定の電流検出値を得ることができない場合であっても、モータ制御装置を引き続き駆動制御することができ、すなわち操舵補助力を発生させることができることから、操舵補助力をより多くの場面で発生させることができる。
図1は、本発明の一実施形態を示す概略構成図であって、図中、1はステアリングホイールであり、このステアリングホイール1に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト2に伝達される。このステアリングシャフト2は、入力軸2aと出力軸2bとを有し、入力軸2aの一端がステアリングホイール1に連結され、他端は操舵トルクセンサ3を介して出力軸2bの一端に連結されている。
このピニオンシャフト7に伝達された操舵力はステアリングギヤ8を介してタイロッド9に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ8は、ピニオンシャフト7に連結されたピニオン8aとこのピニオン8aに噛合するラック8bとを有するラックアンドピニオン機構に構成され、ピニオン8aに伝達された回転運動をラック8bで直進運動に変換している。
操舵トルクセンサ3は、ステアリングホイール1に付与されて入力軸2aに伝達された操舵トルクを検出するもので、例えば、操舵トルクを入力軸2a及び出力軸2b間に介挿した図示しないトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を例えばポテンショメータで検出するように構成されている。この操舵トルクセンサ3から出力されるトルク検出値Tは、コントローラ13に入力される。
図2はコントローラ13の機能構成を示すブロック図である。
操舵トルクセンサ3で検出されたトルク検出値T及び車速センサ15で検出された車速検出値Vは、電流指令値演算部17に入力され、この電流指令値演算部17から出力される相電流指令値Iu*、Iv*、Iw*が電流フィードバック制御部18に入力されて電流フィードバック制御された電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*が算出される。
そして、モータ駆動回路19から出力されるモータ駆動電流Iu、Iv、Iwのうち、任意の2相、例えば、U相とV相の相電流が、電流検出回路20u及び20vで検出される。電流検出回路20u、20vで検出された相電流検出値Iua及びIvaは、電流演算部21に入力される。この電流演算部21では、相電流検出値Iua及びIvaを用いて電流検出回路20u、20vの異常診断を行い、正常な電流検出回路からの電流指令値を用いて、残りの相の相電流を検出する演算処理を行い、相電流検出値又は演算値からなる各相の相電流を、相電流測定値Iuc、Ivc、Iwcとして、フィードバック制御部18に出力する。
この電流フィードバック制御部18は、電流指令値演算部17の2相/3相変換部17cから出力される相電流指令値Iu*、Iv*、Iw*から、電流演算部21からの相電流測定値Iuc、Ivc、Iwcをそれぞれ減算して各相電流誤差ΔIu、ΔIv、ΔIwを求め、求めた各相電流誤差ΔIu、ΔIv、ΔIwに対して比例積分制御を行って電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*を算出する。
電流演算部21では、まずステップS1で、電流検出回路20u、20vからの相電流検出値Iua、Iva、電流指令値演算部17の2相/3相変換部17cからの相電流指令値Iu*、Iv*を読み込む。次いでステップS2に移行し、電流検出回路20u又は20vの異常が既に確定しているかどうかを判断し、何れも異常が検出されていない場合にはステップS3に移行し、まずu相について異常診断を行い、相電流検出値Iuaと相電流指令値Iu*との差が予め設定したしきい値Iαより小さいかどうかを判断し、しきい値Iαよりも小さいときには正常と判断しステップS4に移行する。
このステップS5では、相電流検出値Iua及びIvaからw相の相電流Iwbを推定する。具体的には、3相の相電流の総和は、“0”であることから、“−Iwb=Iua+Iva”を満足するIwbを算出する。
一方、ステップS2の処理で、電流検出回路20u或いは20vの異常が既に確定している場合には、ステップS7に移行し、異常が確定していない方の電流検出回路に対応する相についてステップS3又はステップS4の処理と同様の手順で異常診断を行う。そして、ステップS7の処理で電流検出回路20u及び20v共に異常が検出されたときにはステップS8に移行し、警報を発する等の異常発生時の処理を行った後、処理を終了する。
また、ステップS3でu相の電流検出回路20uの異常が検出されたとき、また、ステップS4でv相の電流検出回路20vの異常が検出されたときにはステップS9に移行し、サンプリングホールド回路27に起動指令を出力する。そして、ステップS11に移行する。
Iyf=Ixa′・sin(θ−Δθ) ……(1)
今、運転者がステアリングホイール1を操舵することにより、ステアリングホイール1に操舵トルクTが伝達されると、この操舵トルクTが操舵トルクセンサ3によって検出されると共に、そのときの車速Vが車速センサ15で検出される。
そして、検出されたトルク検出値T及び車速検出値Vが電流指令値演算部17の操舵補助電流指令値算出部17aで、トルク検出値T及び車速検出値Vをもとに、図3に示す電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値IM *を算出し、この操舵補助電流指令値IM *をベクトル制御部17bに供給することにより、このベクトル制御部17bでレゾルバデジタル変換器(RDC)23からのモータ回転角θ及び微分回路24から入力されるモータ角速度ωに基づいてd−q座標でのd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqを算出し、これらd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqを2相/3相変換部17cで相電流指令値Iu*、Iv*、Iw*に変換して電流フィードバック制御部18に出力する。
そして、この電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*をモータ駆動回路19のPWM制御部19aに出力することにより、インバータ回路19bの各スイッチング素子のゲートを制御するパルス幅変調信号が出力されて、3相ブラシレスモータ12をトルク検出値T及び車速検出値Vに応じた最適な操舵補助力を発生するように駆動する3相のモータ駆動電流Iu、Iv、Iwが3相ブラシレスモータ12に出力される。このため、3相ブラシレスモータ12で最適な操舵補助力が発生され、これが例えば減速ギヤを介してステアリングホイールが連結されたステアリングシャフト2又はステアリングギヤのピニオンシャフト7に伝達されることにより、ステアリングホイール1を軽い操舵トルクで操舵することができる。
Ivf=Iua′・sin(θ−Δθ)
=−40〔A〕×sin(270°−120°)
=20〔A〕 ……(2)
−Iwb=Iua′+Ivf
=−40〔A〕+20〔A〕
=−20〔A〕
Iwb=20〔A〕 ……(3)
また、v相の異常が確定したときには、ステップS2からステップS7に移行し、u相の異常診断が行われた後、ステップS11に移行して、u相の遅延相電流検出値Iua′を用いて、v相及びw相の相電流の推定が行われる。u相の電流検出回路20uに異常が発生した場合には速やかにこれが検出されることになるから、この時点で警報を発生すること等により、電流検出回路20u及び20v共に異常が発生している状態で、そのまま操舵補助制御処理が継続されることを回避することができる。
−Iwb=0〔A〕+(−25.98)〔A〕
Iwb=25.98〔A〕 ……(4)
また、電流検出回路の異常診断を行う際には、例えば相電流検出値どうしを比較する等、複数相の相電流検出値の相関関係から異常診断を行うのではなく、相電流検出値とこれに対応する相電流指令値とを比較することで、相毎に異常診断を行っている。よって、例えば、相電流検出値どうしを比較すること等、相電流検出値どうしの相関関係に基づいて異常診断を行う場合には、上述のように一方の電流検出回路に異常が発生した場合には、的確な比較を行うことができないため、適切な異常診断を行うことができないが、相電流検出値と相電流指令値とを比較することで、相毎に異常診断を行うことができるため、引き続き、相電流検出値の異常診断を継続しつつ、操舵補助制御処理を継続することができ、信頼性をより向上させることができる。
また、上記実施の形態においては、電動パワーステアリング制御装置に適用した場合について説明したが、これに限るものではなく、3相ブラシレスモータを駆動制御するようにした制御装置であれば適用することができる。
12 3相ブラシレスモータ
13 コントローラ
15 車速センサ
17 電流指令値演算部
18 電流フィードバック制御部
19 モータ駆動回路
20、20u、20v 電流検出回路
21 電流演算部
22 レゾルバ
23 レゾルバデジタル変換器(RDC)
27 サンプリングホールド回路
Claims (3)
- ブラシレスモータの相電流を相毎に検出する、各相に設けられた複数の電流検出回路と、当該電流検出回路で検出される相電流検出値を用いて前記ブラシレスモータを駆動制御する駆動制御手段と、を備えたモータ制御装置において、
前記電流検出回路の異常を検出する回路異常検出手段と、
前記ブラシレスモータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、
前記回路異常検出手段で何れかの電流検出回路の異常を検出したとき、異常が検出されていない電流検出回路からの相電流検出値を、前記モータ回転角検出手段でのモータ回転角の検出に要する処理時間に応じた所定時間だけ遅延させ、遅延させた遅延相電流検出値と前記モータ回転角検出手段からのモータ回転角と異常が検出されていない電流検出回路に対応する正常相及び異常が検出された電流検出回路に対応する異常相の位相差とから、前記異常相の仮想相電流を推定する相電流推定手段と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記回路異常検出手段で異常が検出されたときには、異常が検出された電流検出回路の相電流検出値に替えて、前記相電流推定手段で推定された前記仮想相電流を用いて前記駆動制御を行い、
さらに、前記ブラシレスモータは、相電流指令値相当の電流供給が行われて駆動され、
前記相電流推定手段は、前記正常相と前記異常相との位相差及び前記ブラシレスモータの回転角から決定される係数を、前記正常相の前記遅延相電流検出値に乗算して前記異常相の仮想相電流を算出し、
前記正常相の前記遅延相電流検出値が零であるときには、前記異常相に対する前記相電流指令値を前記所定時間だけ遅延させた遅延相電流指令値を、前記異常相の仮想相電流として設定することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記回路異常検出手段は、前記相電流検出値とこれに対応する相への前記相電流指令値との偏差に基づいて前記電流検出回路の異常を検出することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
- 請求項1または請求項2記載のモータ制御装置を、操舵補助力発生用のモータ制御装置に適用したことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
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