JP5168057B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に係り、特に、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御を継続可能とした電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to an electric power steering apparatus that can continue steering assist control even if a motor rotation angle detection system such as a resolver fails.
この種の電動パワーステアリング装置としては、例えば特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御の継続に必要な、電動モータの相対角量とその回転方向(相対角積算方向)とを相対角度情報として決定する技術が開示されている。
同文献に記載の技術では、電動モータの相対角量については、電動モータの各端子電圧値および各相電流値から各線間誘起電圧を算出し、その算出された各線間誘起電圧に基づいて相対角量を決定している。また、電動モータの回転方向については、操舵トルクに基づいてこれを決定している。これにより、この決定した電動モータの相対角量とその回転方向を相対角度情報とし、これを前回推定した推定電気角度に積算して電動モータを継続して駆動制御することを可能としている。したがって、同文献に記載の技術によれば、仮にモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御を継続することができる。
In the technique described in this document, the relative angular amount of the electric motor is calculated based on each line induced voltage by calculating each line induced voltage from each terminal voltage value and each phase current value of the electric motor. The angular amount is determined. Further, the rotation direction of the electric motor is determined based on the steering torque. As a result, the determined relative angle amount of the electric motor and the rotation direction thereof are used as relative angle information, and this is integrated with the estimated electric angle estimated last time, so that the electric motor can be continuously controlled. Therefore, according to the technique described in the document, even if the motor rotation angle detection system is out of order, the steering assist control can be continued.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、操舵トルク方向を相対角積算方向としているため、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するとき(つまり、ハンドルを切り戻しするとき)には、実際の電動モータの角度と推定電気角度とが乖離してしまうことになる。その結果、ハンドル切り戻し時にハンドル振動を起こす可能性があるという点で未だ解決すべき課題が残されている。
However, in the technique described in
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合に、操舵補助制御を継続可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制し、運転者に不快感を与えることを一層抑制し得る電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention has been made paying attention to such problems, and in the event that a motor rotation angle detection system such as a resolver fails, the steering assist control can be continued and the steering torque direction An object of the present invention is to provide an electric power steering device that prevents or suppresses the possibility of causing steering vibration even when the rotation direction of the electric motor is reversed, and can further suppress discomfort to the driver. It is said.
本発明者らは、電動モータの各線間逆起電圧の符号関係の情報に基づいて、電動モータの位置検出に必要な相対角積算方向を決定し、これにより上記課題を解決した。
まず、本発明における、回転方向(相対角積算方向)の算出原理について説明する。
電動モータの各線間逆起電圧と電気角度との関係は、以下の表1および図1,図2に示すようになる。なお、図1は、本発明における、回転方向の算出原理を説明する図であり、同図(a)は正方向回転時における各線間逆起電圧の波形例であり、同図(b)は逆方向回転時における各線間逆起電圧の波形例である。また、表1は、電動モータの電気角度を60(deg el)の角度領域毎に区分したときの、図1に示す各線間逆起電圧の符号関係を示している。さらに、図2は、表1の内容を極座標系で表わしたときの各符号関係の配置図であり、同図の内側の円が正方向回転を表わし、同図の外側の円が逆方向回転を表わしている。なお、同図での網掛け表示は、表1での同じ網掛け表示にそれぞれ対応している。
The inventors of the present invention determined the relative angle integration direction necessary for detecting the position of the electric motor based on the information on the sign relationship of the back electromotive voltage between the lines of the electric motor, thereby solving the above problem.
First, the calculation principle of the rotation direction (relative angle integration direction) in the present invention will be described.
The relationship between the back electromotive force between lines and the electrical angle of the electric motor is as shown in Table 1 below and FIGS. FIG. 1 is a diagram for explaining the calculation principle of the rotation direction in the present invention. FIG. 1A is a waveform example of each line back electromotive voltage during forward rotation, and FIG. It is an example of a waveform of each line back electromotive voltage at the time of reverse direction rotation. Table 1 shows the sign relationship of the back electromotive force between the lines shown in FIG. 1 when the electric angle of the electric motor is divided into 60 (deg el) angle regions. Further, FIG. 2 is an arrangement diagram of the respective symbol relationships when the contents of Table 1 are expressed in a polar coordinate system, in which the inner circle represents forward rotation and the outer circle in FIG. Represents. The shaded display in the figure corresponds to the same shaded display in Table 1, respectively.
これら表1および図1,図2からわかるように、電動モータの正方向回転時と逆方向回転時とでは、各線間逆起電圧の符号関係が異なっている。例えば、図2に示すように、今、実際の電動モータの電気角度が0〜60(deg el)の角度領域に位置しており、その回転方向が逆転(正方向回転から逆方向回転)したと想定すると、電動モータの各線間逆起電圧の正負の符号関係は、図2での状態αから状態βに変わることになる。したがって、仮に電動モータの回転方向が判明したとすると電動モータの実電気角度の位置する領域(絶対角度領域)を推定することができる。 As can be seen from Table 1 and FIGS. 1 and 2, the sign relationship of the back electromotive force between the lines differs between when the electric motor rotates in the forward direction and when it rotates in the reverse direction. For example, as shown in FIG. 2, the electric angle of the actual electric motor is now located in an angle region of 0 to 60 (deg el), and the rotation direction is reversed (reverse rotation from forward rotation). Assuming that, the positive / negative sign relationship of the back electromotive force between the lines of the electric motor changes from the state α in FIG. 2 to the state β. Therefore, if the rotation direction of the electric motor is found, the region where the actual electric angle of the electric motor is located (absolute angle region) can be estimated.
ここで、所定方向を正方向回転とした時の各線間逆起電圧の符号関係を基準にして注目すると、上述した状態βの符号関係は、図2に示すように、正回転方向の180〜240(deg el)での符号関係におけるβ’と同じである(表1参照)。これは絶対角度領域が180(deg el)反転したように見える(図2参照)。
つまり、図3に示すように、電動モータの所定方向回転を基準とした絶対角度領域Z(以下、「推定絶対角領域」ともいう)と実電気角度(同図での黒丸符号)との関係は、今、所定方向が正方向のとき、電動モータが正方向回転であれば(同図(a)参照)、実電気角度は、推定絶対角領域Zの範囲内であり、また、逆方向回転であれば(同図(b)参照)、同領域Zの範囲外である。なお、図3は、所定方向として正方向回転(同図での反時計方向)を基準として算出した絶対角領域を説明する図であり、同図(a)は電動モータが正方向回転時を示し、また、同図(b)は逆方向回転時を示している。なおまた、同図において、網掛け表示する領域が電動モータの所定方向回転を基準とした推定絶対角領域Zを表わしており、また、黒丸符号による表示が電動モータの実電気角度を表わし、星印符号による表示が推定電気角度を表わし、符号Rで示す矢印が電動モータの実回転方向を表わしている(以下に示す、図4〜図7において同じ)。
Here, when attention is paid with reference to the sign relationship of the back electromotive force between the lines when the predetermined direction is the forward rotation, the sign relationship of the state β described above is 180 to 180 in the forward rotation direction as shown in FIG. It is the same as β ′ in the sign relation at 240 (deg el) (see Table 1). This looks like the absolute angle region is inverted 180 degrees (see FIG. 2).
That is, as shown in FIG. 3, the relationship between the absolute angle region Z (hereinafter also referred to as “estimated absolute angle region”) based on the rotation of the electric motor in a predetermined direction and the actual electrical angle (black circle symbol in the figure). If the electric motor rotates in the forward direction when the predetermined direction is the forward direction (see (a) in the figure), the actual electrical angle is within the estimated absolute angle region Z and the reverse direction If it is rotation (see FIG. 5B), it is out of the range of the region Z. FIG. 3 is a diagram for explaining an absolute angle region calculated with reference to a positive direction rotation (counterclockwise direction in the figure) as a predetermined direction. FIG. 3A shows a state in which the electric motor rotates in the positive direction. Moreover, the same figure (b) has shown the time of reverse direction rotation. In the figure, the shaded area represents the estimated absolute angle area Z based on the rotation of the electric motor in a predetermined direction, and the black circle symbol represents the actual electric angle of the electric motor. The indication by the mark symbol represents the estimated electrical angle, and the arrow indicated by symbol R represents the actual rotation direction of the electric motor (the same applies to FIGS. 4 to 7 shown below).
すなわち、仮に推定電気角度が電動モータの略実電気角度である場合を考えてみると、電動モータが実際に所定方向回転から逆方向回転になったときには、推定電気角度も推定絶対角領域Zの範囲外になることがわかる。
そこで、本発明における回転方向(相対角積算方向)の算出は、上記知見に鑑みて、推定絶対角領域と推定電気角度との位置関係を比較して、推定電気角度が、推定絶対角領域内であれば正方向回転、同領域外であれば逆方向回転とすることで電動モータの回転方向を推定することを基本とする。
That is, suppose that the estimated electrical angle is a substantially actual electrical angle of the electric motor. When the electric motor actually rotates in the reverse direction from the predetermined direction, the estimated electrical angle is also in the estimated absolute angle region Z. You can see that it is out of range.
Therefore, in the calculation of the rotation direction (relative angle integration direction) in the present invention, in view of the above knowledge, the positional relationship between the estimated absolute angle region and the estimated electrical angle is compared, and the estimated electrical angle is within the estimated absolute angle region. Therefore, the rotation direction of the electric motor is basically estimated by rotating in the forward direction and rotating in the reverse direction if outside the same region.
しかし、上記知見において、仮に、実モータ電気角度が推定絶対角領域の切り替わり境界線付近に位置するとともに推定絶対角度に遅れ誤差がある場合、電動モータを回転すべき相対角積算方向を逆に推定してしまう可能性がある。
そこで、本発明においては、相対角積算方向の判定範囲を拡大させた判定用角度領域を設定し、これにより、単に推定絶対角領域のみとの比較を行う場合に比べて、推定電気角度情報に遅れ誤差がある場合であっても、回転方向を安定して判定可能としたものである。
However, in the above knowledge, if the actual motor electrical angle is located near the switching boundary of the estimated absolute angle region and there is a delay error in the estimated absolute angle, the relative angle integration direction to rotate the electric motor is estimated in reverse. There is a possibility that.
Therefore, in the present invention, a determination angle region in which the determination range of the relative angle integration direction is expanded is set, and thereby, the estimated electrical angle information is compared with the case where only the estimated absolute angle region is compared. Even when there is a delay error, the rotation direction can be determined stably.
すなわち、本発明は、操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータと、前記操舵系に伝達される操舵トルクを検出するトルク検出手段と、前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を決定するモータ相対角度決定手段と、前記トルク検出手段で検出した操舵トルク及び前記電動モータの位置検出器にて検出した回転電気角、及び前記モータ相対角度決定手段で決定した相対角度情報に応じて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを備える電動パワーステアリング装置であって、前記モータ相対角度決定手段は、前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部と、該モータ相対角度情報算出部から相対角度情報及び回転電気角情報を得られないときであっても、電動モータの各線間逆起電圧とその符号関係の情報に基づいて、前記電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを、代替となる相対角度情報として生成し、代替相対角度情報より相対的な推定電気角度を求める代替相対角度情報算出部とを備え、前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧の符号関係に基づいて、前記電動モータが所定方向に回転したときを基準として電気角度を60°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度を出力する絶対角領域設定手段と、前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、当該推定電気角度情報と前記推定絶対角領域の中間角度の±90°の範囲である判定用角度領域とを比較して、前記推定電気角度情報が、前記判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、前記判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とする領域判定手段とを有することを特徴としている。 That is, the present invention relates to an electric motor that generates a steering assist force for a steering system, torque detection means that detects a steering torque transmitted to the steering system, and the electric motor according to a steering amount for the steering system. Motor relative angle determination means for determining the relative angle information of the steering torque detected by the torque detection means, the rotational electrical angle detected by the position detector of the electric motor, and the relative determination by the motor relative angle determination means An electric power steering apparatus comprising: a control unit that drives and controls the electric motor in accordance with angle information, wherein the motor relative angle determination unit includes relative angle information of the electric motor in accordance with a steering amount with respect to the steering system. Motor relative angle information calculation unit for calculating the relative angle information and electrical rotation angle information cannot be obtained from the motor relative angle information calculation unit. However, based on the information on the back electromotive force between each line of the electric motor and its sign relationship, the relative angular amount necessary for detecting the position of the electric motor and the relative angle integration direction to be rotated can be substituted. An alternative relative angle information calculation unit that generates as angle information and obtains a relative estimated electrical angle from the alternative relative angle information, wherein the alternative relative angle information calculation unit has a sign relationship of each line back electromotive voltage of the electric motor The absolute angle region is calculated based on the estimated absolute angle region obtained by dividing the electrical angle every 60 ° with reference to the time when the electric motor rotates in a predetermined direction, and the intermediate angle of the calculated estimated absolute angle region is output. Based on the region setting means, the previously calculated estimated electrical angle and the previously calculated relative angle information, a temporary estimated electrical angle corresponding to the current estimated electrical angle is calculated as estimated electrical angle information, and the estimated Comparing the constant electrical angle information and the determination angle region that is a range of ± 90 ° of the intermediate angle of the estimated absolute angle region, if the estimated electrical angle information is within the range of the determination angle region, The predetermined direction is a relative angle integration direction, and if it is out of the range of the determination angle area, there is provided an area determination means for setting a direction opposite to the predetermined direction as a relative angle integration direction.
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、モータ相対角度決定手段は、電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを、代替となる相対角度情報として生成する代替相対角度情報算出部を備えており、この代替相対角度情報算出部は、電動モータの各線間逆起電圧とその符号関係の情報に基づいて、電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを決定するので、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、相対角積算方向を推定可能とするとともに、操舵トルクにのみ基づいて相対角積算方向を決定する場合と比べて、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制することができる。そのため、運転者に不快感を与えることを一層抑制することができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, the motor relative angle determination unit generates the relative angle amount necessary for detecting the position of the electric motor and the relative angle integration direction to be rotated as alternative relative angle information. The relative relative angle information calculation unit includes a relative angular amount necessary for detecting the position of the electric motor based on information on the back electromotive force between the lines of the electric motor and the sign relationship thereof. And the relative angle integration direction to be rotated is determined, so that even if the motor rotation angle detection system such as the resolver fails, the relative angle integration direction can be estimated and only based on the steering torque. Compared with the case where the relative angle integration direction is determined, the possibility of causing steering wheel vibration is prevented or suppressed even when the rotation direction of the electric motor is reversed with respect to the steering torque direction. Door can be. Therefore, it is possible to further suppress the driver from feeling uncomfortable.
さらに、本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、前記代替相対角度情報算出部は、絶対角領域設定手段と、領域判定手段とを有し、絶対角領域設定手段は、前記電動モータの各線間逆起電圧の符号関係に基づいて、前記電動モータが所定方向に回転したときを基準として電気角度を60°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度を出力し、領域判定手段は、前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、当該推定電気角度情報と前記推定絶対角領域の中間角度の±90°の範囲である判定用角度領域とを比較して、前記推定電気角度情報が、前記判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、前記判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とするので、単に推定絶対角領域のみとの比較を行う場合に比べて、推定電気角度情報に遅れ誤差がある場合であっても、回転方向を安定して判定することができる。 Further, in the electric power steering apparatus according to the present invention, the alternative relative angle information calculation unit includes an absolute angle region setting unit and a region determination unit, and the absolute angle region setting unit is configured to connect each line of the electric motor. Based on the sign relationship of the counter electromotive voltage, an estimated absolute angle region in which the electrical angle is divided every 60 ° with reference to the time when the electric motor rotates in a predetermined direction is calculated, and an intermediate between the calculated estimated absolute angle regions The angle is output, and the region determination unit calculates a temporary estimated electrical angle corresponding to the current estimated electrical angle based on the previously calculated estimated electrical angle and the previously calculated relative angle information as estimated electrical angle information, and performs the estimation. The electrical angle information is compared with a determination angle region that is a range of ± 90 ° of an intermediate angle of the estimated absolute angle region, and the estimated electrical angle information is a range of the determination angle region. If so, the predetermined direction is set as the relative angle integration direction, and if it is outside the range of the determination angle area, the reverse direction of the predetermined direction is set as the relative angle integration direction. Compared to the case where the estimated electrical angle information has a delay error, the rotational direction can be determined stably.
例えば図4に示すように、判定範囲が中間角度の±90°の範囲まで拡大されている判定用角度領域Wと推定電気角度とを比較し、この判定用角度領域Wの範囲内であれば所定方向の回転(例えば正方向回転)と判定し、同領域Wの範囲外であればその逆方向回転と判定する。これにより、相対角積算方向の判定範囲が拡大するため、単に推定絶対角領域のみとの比較を行う場合に比べて、推定電気角度情報に遅れ誤差がある場合であっても、回転方向を安定して判定することができるのである。なお、図4において、符号Hを付す破線の矢印は、本発明に係る領域判定によって得られる相対角度方向を示している。 For example, as shown in FIG. 4, the determination angle range W that is expanded to a range of ± 90 ° of the intermediate angle is compared with the estimated electrical angle, and if it is within the range of the determination angle range W It is determined that the rotation is in a predetermined direction (for example, normal direction rotation). As a result, the relative angular integration direction determination range is expanded, so that the rotational direction can be stabilized even when there is a delay error in the estimated electrical angle information, compared to the case where only the estimated absolute angle region is compared. Can be determined. In FIG. 4, a broken-line arrow with a symbol H indicates a relative angular direction obtained by region determination according to the present invention.
なお、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えばマイクロコンピュータ等の演算速度が十分に速い場合には、前記領域判定手段は、前記仮推定電気角度に替えて、前回算出した推定電気角度を推定電気角度情報として用いることができる。このような構成であれば、仮推定電気角度演算を行わなくてよいため、その分の演算負荷を削減する効果がある。 In the electric power steering apparatus according to the present invention, for example, when the calculation speed of a microcomputer or the like is sufficiently high, the area determination unit estimates the estimated electric angle calculated last time instead of the temporary estimated electric angle. It can be used as electrical angle information. With such a configuration, there is no need to perform the temporary estimated electrical angle calculation, and thus there is an effect of reducing the calculation load accordingly.
ここで、仮に、各線間逆起電圧の演算値にノイズが混入した場合、絶対角領域の切り替わり境界線付近で各線間逆起電圧の符号関係が切り替わり易くなるため、隣り合う領域への領域判定時にハンチングをおこし易くなる懸念がある。
そこで、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記絶対角領域設定手段で算出された中間角度が変化したときに、その変化量と移行方向に基づいて、前記中間角度をシフトした新たなシフト後中間角度を出力する中間角度シフト演算手段を更に有し、前記領域判定手段は、前記中間角度シフト演算手段から出力されたシフト後中間角度の±90°の範囲を判定用角度領域とし、当該判定用角度領域と前記推定電気角度情報とを比較して、前記推定電気角度情報が、当該判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、当該判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とすることは一層好ましい。
Here, if noise is mixed in the calculated value of the back electromotive force voltage between lines, the sign relationship of the back electromotive force voltage between the lines is easily switched near the switching boundary line of the absolute angle region, so that the region determination to the adjacent region is performed. There is a concern that hunting is likely to occur.
Therefore, in the electric power steering apparatus according to the present invention, for example, when the intermediate angle calculated by the absolute angle region setting unit is changed, the alternative relative angle information calculation unit is based on the change amount and the transition direction. And an intermediate angle shift calculation means for outputting a new post-shift intermediate angle obtained by shifting the intermediate angle, wherein the region determination means is ± 90 ° of the post-shift intermediate angle output from the intermediate angle shift calculation means. Is determined as an angle region for determination, the angle region for determination is compared with the estimated electrical angle information, and if the estimated electrical angle information is within the range of the angle region for determination, the predetermined direction is relative. If the angle integration direction is outside the range of the angle region for determination, it is more preferable that the reverse direction of the predetermined direction is the relative angle integration direction.
このような構成であれば、中間角度が移行するときのその移行方向を判定し、判定した移行方向に応じて中間角度をシフトした新たなシフト後中間角度を演算し、このシフト後中間角度を用いて前記判定用角度領域を生成することとしたので、例えば図5〜図7に示すように、隣り合う領域への領域判定時にハンチングがあっても、判定用角度領域は移動しないため、ノイズ耐性を高める上でより好適である。 With such a configuration, the transition direction when the intermediate angle shifts is determined, a new post-shift intermediate angle obtained by shifting the intermediate angle according to the determined transition direction is calculated, and the intermediate angle after the shift is calculated. Since the determination angle region is generated by using, as shown in FIGS. 5 to 7, for example, the determination angle region does not move even if there is hunting when determining the region to the adjacent region. It is more suitable for enhancing resistance.
ここで、中間角度が移行するときのその移行方向を判定し、判定した移行方向に応じて中間角度をシフトした新たなシフト後中間角度を演算する例としては、例えば正方向で隣り合う領域への移行であれば、図5に例示するように、中間角度θcに、例えば−30(deg el)した値をシフト後中間角度θc shtとし、このシフト後中間角度θc shtを基準にしてその±90°の範囲を判定用角度領域Wとする。さらに、例えば逆方向で隣り合う領域への移行であれば、図6に例示するように、中間角度θcに、例えば+30(deg el)した値をシフト後中間角度θc shtとし、このシフト後中間角度θc shtを基準にしてその±90°の範囲を判定用角度領域Wとする。さらにまた、上記図5ないし図6以外の移行の場合には、図7に例示するように、例えば、中間角度θcのシフトを行わずに、前回の中間角度θcの±90°の範囲を判定用角度領域Wとする。なおさらに、中間角度θcの移行がない場合には、例えばシフトを行わずに、前回のシフト後中間角度θc shtの±90°の範囲を判定用角度領域Wとする、という構成を例示できる。
Here, as an example of determining the transition direction when the intermediate angle shifts, and calculating a new post-shift intermediate angle obtained by shifting the intermediate angle according to the determined transition direction, for example, to an adjacent region in the
また、他の懸念として、電動モータが低回転である場合、各線間逆起電圧が小さくなるため、ノイズの影響によって絶対角度領域の判定に誤判定をおこす可能性がある。
そこで、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧値の最大値が所定の閾値を超えない限り前記領域判定手段での領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けてなり、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値があるときは、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角積算方向とし、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値がないときは、前記領域判定手段による判定結果を相対角積算方向とする最終回転方向判定手段を更に有することは好ましい。
Further, as another concern, when the electric motor is at a low speed, the back electromotive force between the lines is small, and therefore there is a possibility that the determination of the absolute angle region is erroneously determined due to the influence of noise.
Therefore, in the electric power steering apparatus according to the present invention, for example, the alternative relative angle information calculation unit is configured so that the region determination unit determines whether the maximum value of each line back electromotive voltage value of the electric motor does not exceed a predetermined threshold. When the determination dead zone has a maximum value of each line back electromotive voltage value, the steering torque direction is determined based on the steering torque detected by the steering torque detection means. It is preferable to further include a final rotation direction determination unit that sets the relative angle integration direction and uses the determination result by the region determination unit as a relative angle integration direction when there is no maximum value of each line back electromotive voltage value in the determination dead zone. .
つまり、このような構成であれば、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いときには、操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角積算方向とすることができるため、ノイズの影響によって絶対角領域の判定に誤判定をおこす可能性を防止または抑制する上で一層好適である。 That is, with such a configuration, when the electric motor is running at a low speed, the steering torque detected by the steering torque detecting means is low when the back electromotive force between the lines is small and the reliability of the acquired value of the sign relationship is low. Therefore, the steering torque direction can be set to the relative angle integration direction, which is more preferable in preventing or suppressing the possibility of making an erroneous determination in the determination of the absolute angle region due to the influence of noise.
なおまた、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば前記代替相対角度情報算出部は、前記電動モータの各線間逆起電圧値の2番目に大きい値が所定の閾値を超えない限り前記領域判定手段での領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けてなり、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の2番目に大きい値があるときは、前記操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角度積算方向とし、前記判定不感帯に各線間逆起電圧値の2番目に大きい値がないときは、前記領域判定手段による判定結果を相対角度積算方向とする最終回転方向判定手段を更に有することも好ましい。 Furthermore, in the electric power steering apparatus according to the present invention, for example, the alternative relative angle information calculation unit determines the region unless the second largest value of the back electromotive voltage value between the lines of the electric motor exceeds a predetermined threshold value. If the determination dead zone has a second largest value of each line back electromotive voltage value, the steering torque detected by the steering torque detection means is included. Based on the steering torque direction as the relative angle integration direction, and when there is no second largest value of each line back electromotive voltage value in the determination dead zone, the final rotation with the determination result by the region determination means as the relative angle integration direction It is also preferable to further include a direction determination means.
このような構成であっても、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いときに、操舵トルク検出手段で検出した操舵トルクに基づいて操舵トルク方向を前記相対角積算方向とすることができるため、ノイズの影響によって絶対角領域の判定に誤判定をおこす可能性を防止または抑制する上で一層好適である。 Even in such a configuration, when the electric motor is running at a low speed, the steering torque detected by the steering torque detecting means when the back electromotive force between the lines is small and the reliability of the acquired value of the sign relationship is low. Therefore, the steering torque direction can be set to the relative angle integration direction, which is more preferable in preventing or suppressing the possibility of making an erroneous determination in the determination of the absolute angle region due to the influence of noise.
なおさらに、他の懸念として、逆起電圧値にノイズ等が混入している場合、その誤差が蓄積されて推定電気角度誤差が増大する可能性がある。ここで、60°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行する際、推定対象である電動モータの電気角度はその領域境界角度上に存在している。
そこで、本発明に係る電動パワーステアリング装置において、例えば前記代替相対角度情報算出部は、前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときに、移行前の推定絶対角度領域と移行後の推定絶対角度領域との境界角度を補正推定電気角度とし、当該補正推定電気角度に前記推定電気角度を補正することは好ましい。このような構成であれば、推定電気角度を補正することで推定電気角度誤差の増大を防ぐことができる。
Furthermore, as another concern, when noise or the like is mixed in the back electromotive voltage value, the error may be accumulated and the estimated electrical angle error may increase. Here, when the estimated absolute angle region divided every 60 ° shifts to the adjacent region, the electrical angle of the electric motor to be estimated exists on the region boundary angle.
Therefore, in the electric power steering apparatus according to the present invention, for example, the alternative relative angle information calculation unit, when the estimated absolute angle region shifts to an adjacent region, the estimated absolute angle region before the transition and the estimated absolute angle after the transition. It is preferable that the boundary angle with the angle region is a corrected estimated electrical angle, and the estimated electrical angle is corrected to the corrected estimated electrical angle. With such a configuration, it is possible to prevent an increase in the estimated electrical angle error by correcting the estimated electrical angle.
但し、推定絶対角度領域は所定回転方向を基準とした角度領域で定義されているため、所定回転方向と逆方向に領域移動をした時は、その境界角度は推定対象であるモータ電気角度に対し180°反対位置となる。
そこで、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときの移行方向が、推定絶対角度領域を算出する際に基準とした所定回転方向と同方向であるときは、前記境界角度を補正推定電気角度とし、異方向であるときは、前記境界角度+180°を補正推定電気角度とすることはより好ましい。このような構成であれば、補正推定電気角度をより正確に演算する上で好適である。
However, since the estimated absolute angle region is defined by the angle region with the predetermined rotation direction as a reference, when the region is moved in the direction opposite to the predetermined rotation direction, the boundary angle is relative to the motor electrical angle to be estimated. 180 ° opposite position.
Therefore, for example, the alternative relative angle information calculation unit is configured so that the transition direction when the estimated absolute angle region transitions to an adjacent region is the same as the predetermined rotation direction used as a reference when calculating the estimated absolute angle region. In some cases, it is more preferable that the boundary angle is a corrected estimated electrical angle, and if the boundary angle is a different direction, the boundary angle + 180 ° is a corrected estimated electrical angle. Such a configuration is suitable for more accurately calculating the corrected estimated electrical angle.
さらにまた、絶対角度領域の切り替り境界角度付近では各線間逆起電圧の符号関係が切り替り易く、絶対角領域判定が隣り合う領域間でハンチングを起こす可能性がある。この場合、領域移行方向もハンチングするため、補正推定電気角度を間違う可能性がある。
そこで、例えば、前記代替相対角度情報算出部は、前記推定電気角度を補正するタイミングを、前記シフト後中間角度が変化し且つ前記推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときとすることは一層好ましい。このような構成であれば、シフト後中間角度は、上記ハンチング時においては移動しない構成であるため、補正タイミング条件として追加することで一層正確に推定電気角度を補正することができる。
Furthermore, in the vicinity of the switching angle of the absolute angle region, the sign relationship of the back electromotive force between the lines is easily switched, and there is a possibility that absolute angle region determination causes hunting between adjacent regions. In this case, since the region transition direction is also hunted, the corrected estimated electrical angle may be wrong.
Therefore, for example, the alternative relative angle information calculation unit may further set the timing for correcting the estimated electrical angle when the post-shift intermediate angle changes and the estimated absolute angle region shifts to an adjacent region. preferable. With such a configuration, the post-shift intermediate angle does not move during the hunting, so that the estimated electrical angle can be corrected more accurately by adding it as a correction timing condition.
上述のように、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても、操舵補助制御を継続可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制することができる。そのため、運転者に不快感を与えることを一層抑制することができる。 As described above, according to the electric power steering apparatus of the present invention, even if the motor rotation angle detection system such as the resolver fails, the steering assist control can be continued and the steering torque direction can be controlled. Thus, even when the rotation direction of the electric motor is reversed, the possibility of causing handle vibration can be prevented or suppressed. Therefore, it is possible to further suppress the driver from feeling uncomfortable.
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図8は、本発明の一実施形態を示す全体構成図であって、図中、符号1は通常の車両に搭載されているバッテリであって、このバッテリ1から出力されるバッテリ電圧Vbがヒューズ2を介して制御装置3に入力される。この制御装置3は、ヒューズ2を介して入力されるバッテリ電圧Vbが図10中に示すリレー4を介して入力された操舵系に対して操舵補助力を発生する電動モータ5を駆動するモータ駆動手段としてのモータ駆動回路6を有する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 8 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure,
電動モータ5は、例えば三相交流駆動されるスター(Y)結線されたブラシレスモータで構成され、電動パワーステアリング装置の操舵補助力を発生する操舵補助力発生用モータとして動作する。この電動モータ5は、ステアリングホイール11が接続されたステアリングシャフト12に減速機構13を介して連結され、このステアリングシャフト12がラックピニオン機構14に連結され、このラックピニオン機構14がタイロッド等の連結機構15を介して左右の転舵輪16に連結されている。
The
ステアリングシャフト12には、ステアリングホイール11に入力された操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ17が配設されると共に、電動モータ5にはモータ回転角を検出するレゾルバ18が配設され、操舵トルクセンサ17で検出した操舵トルク検出信号及びレゾルバ18で検出したモータ回転角検出信号が制御装置3へ入力されている。
操舵トルクセンサ17は、ステアリングホイール11に付与されてステアリングシャフト12に伝達された操舵トルクを検出するトルク検出手段であって、例えば、操舵トルクを図示しない入力軸及び出力軸間に介挿したトーションバーの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を磁気信号で検出し、それを電気信号に変換するように構成されている。
The steering
The
この操舵トルクセンサ17は、図9に示すように、入力される操舵トルクが零のときには、所定の中立操舵トルク検出値T0となり、この状態から例えば右切りすると、操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルク検出値T0より増加する値となり、操舵トルクが零の状態から左切りすると操舵トルクの増加に応じて中立操舵トルクT0より減少する操舵トルク検出値Tを出力するように構成されている。
As shown in FIG. 9, the
モータ駆動回路6は、図10に示すように、2つの電界効果トランジスタQaa及びQabが直列に接続された直列回路と、この直列回路と並列に接続された同様に2つの電界効果トランジスタQba及びQbbの直列回路、電界効果トランジスタQca及びQcbの直列回路とで構成されるインバータ回路21を有する。このインバータ回路21の電界効果トランジスタQaa及びQabの接続点、電界効果トランジスタQba及びQbbの接続点並びに電界効果トランジスタQca及びQcbの接続点が電動モータ5のスター結線された各励磁コイルLa、Lb並びにLcに接続され、さらにインバータ回路21から電動モータ5に出力されるモータ駆動電流Ia、Ibがモータ電流検出回路7で検出される。
As shown in FIG. 10, the
また、このモータ駆動回路6は、インバータ回路21の各電界効果トランジスタを制御するFETゲート駆動回路22を有する。このFETゲート駆動回路22は、インバータ回路21の電界効果トランジスタを、後述するマイクロコンピュータ30から出力される電流指令値Iat、Ibt及びIctに基づいて決定されるデューティ比Da、Db及びDcのPWM(パルス幅変調)信号によってON/OFFされ、実際に電動モータ5に流れる電流Ia、Ib及びIcの大きさが制御される。
The
さらに、制御装置3はゲート駆動回路22に対して電動モータ5で操舵補助力を発生させるデューティ比のパルス幅変調信号を供給するマイクロコンピュータ30を有する。このマイクロコンピュータ30には、ヒューズ2に接続されて例えば5Vのマイクロコンピュータ用電源を形成する安定化電源回路34から出力される安定化電源が制御電源として入力されている。
Further, the
そして、このマイクロコンピュータ30には、電動モータ5の各相電流を検出する電流検出回路7から入力される各相電流検出値Ia〜Icと、電動モータ5の各相の端子電圧を検出する端子電圧検出回路8から入力される各相端子電圧Va〜Vcとが入力されると共に、操舵トルクセンサ17で検出した操舵トルク信号TsがA/D変換回路31を介して入力され、レゾルバ18の出力信号が入力されたモータ回転角信号を出力するモータ回転角検出回路32からのモータ回転角信号sinθ及びcosθが入力端子に入力され、さらに車速Vsを検出する車速センサ33から出力される車速検出値Vsが入力される。
The
ここで、モータ回転角検出回路32は、所定の周波数を有する搬送波信号sinωtをレゾルバ18に供給して、この搬送波信号sinωtを正弦波sinθで振幅変調した波形を有する正弦波信号(sinωt・sinθ)及び搬送波信号sinωtを余弦波cosθで振幅変調した波形を有する余弦波信号(sinωt・cosθ)を発生させ、これら正弦波信号(sinωt・sinθ)及び余弦波信号(sinωt・cosθ)をA/D変換器35及び36を介して上記マイクロコンピュータ30に入力すると共に、搬送波sinωtの例えば正のピーク時期を検出してピーク検出パルスPpをマイクロコンピュータ30に入力する。
Here, the motor rotation
このマイクロコンピュータ30の構成は、機能ブロック図で表すと図11に示すようになり、後述するフェールセーフ処理部49からのフェールセーフ信号SFによって操舵トルクセンサ17から入力される操舵トルクTの急激な変化を抑制して徐々に変化させる徐変制御部41と、この徐変制御部41で急激な変化が制限された操舵トルクTsと車速センサ33で検出した車速Vsが入力されると共に、後述する角速度・角加速度演算部48から入力されるモータ回転角θe、角速度ωe及び角加速度αに基づいてベクトル制御を行って3相の電流指令値Ia*〜Ic*を算出する電流指令値算出部42と、この電流指令値算出部42から出力される電流指令値Ia*〜Ic*を、後述するフェールセーフ処理部49からのフェールセーフ信号SFによって制限する電流出力制限部43と、この電流出力制限部43から出力される電流指令値Ia*〜Ic*と電流検出回路7から入力される相電流検出値Ia〜Icを減算して偏差ΔIa〜ΔIcを算出する減算部44と、この減算部44から出力される偏差ΔIa〜ΔIcを例えば比例・積分(PI)制御して指令電圧Va*〜Vc*をモータ駆動回路6のFETゲート駆動回路22に出力する電流制御部45と、電流検出回路7から入力される電流検出値Ia〜Icと、端子電圧検出回路8から入力される端子電圧Va〜Vcとが入力され、これらに基づいて各モータコイルの線間で発生する線間逆起電圧EMFab、EMFbc、EMFcaを演算する逆起電圧演算部46と、モータ回転角検出回路32から入力される正弦波信号(sinωt・sinθ)及び余弦波信号(sinωt・cosθ)とピーク検出パルスPpとに基づいて電気角度で表されるモータ回転角θerを演算するモータ回転角演算部47と、逆起電圧演算部46で演算された線間逆起電圧EMFab、EMFbc、EMFcaとモータ回転角演算部47で演算されたモータ回転角θerとに基づいて角速度及び角加速度を算出する角速度・角加速度演算部48と、操舵トルクセンサ17で検出した操舵トルクTs、車速センサ6で検出した車速検出値Vs及びモータ回転角演算部47で演算されたモータ回転角θerが入力され、これらに基づいて操舵トルクセンサ17、車速センサ33及びレゾルバ18、モータ回転角検出回路32、モータ回転角演算部47の異常を検出してフェールセーフ処理を行うモータ回転角異常検出手段としてのフェールセーフ処理部49とを備えている。
The configuration of the
電流指令値算出部42は、図12に示すように、操舵補助電流指令値IM *を算出する操舵補助トルク指令値演算部42Aと、この操舵補助トルク指令値演算部42Aで算出した操舵補助電流指令値IM *に対して後に詳述する角速度・角加速度演算部48から入力される角速度ωe及び角加速度αに基づいて補償を行う指令値補償部42Bと、この指令値補償部42Bで補償された補償後トルク指令値IM *′に基づいてd−q軸電流指令値を算出し、これを3相電流指令値に変換するd−q軸電流指令値演算部42Cとを有する。
As shown in FIG. 12, the current command
操舵補助トルク指令値演算部42Aは、操舵トルクTs及び車速Vsをもとに図13に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して電流指令値でなる操舵補助トルク指令値IM *を算出する。この操舵補助トルク指令値算出マップは、同図に示すように、横軸に操舵トルクTsをとり、縦軸に操舵補助トルク指令値IM *をとると共に、車速Vsをパラメータとした放物線状の曲線で表される特性線図で構成され、操舵トルクTsが“0”からその近傍の設定値Ts1までの間は操舵補助トルク指令値IM *が“0”を維持し、操舵トルクTが設定値Ts1を超えると最初は操舵補助指令値IM *が操舵トルクTの増加に対して比較的緩やかに増加するが、さらに操舵トルクTが増加すると、その増加に対して操舵補助トルク指令値IM *が急峻に増加するように設定され、この特性曲線が車速の増加に従って傾きが小さくなるように設定されている。
The steering assist torque command
指令値補償部42Bは、後述する角速度・角加速度演算部48で算出されたモータ角速度ωeに基づいてヨーレートの収斂性を補償する収斂性補償部51と、角速度・角加速度演算部48で算出されたモータ角加速度αに基づいて電動モータ5の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止する慣性補償部52と、セルフアライニングトルク(SAT)を推定するSAT推定フィードバック部53とを有する。
The
収斂性補償部51は、車速センサ33で検出した車速Vs及び角速度・角加速度演算部48で算出されたモータ角速度ωeが入力され、車両のヨーの収斂性を改善するためにステアリングホイール1が振れ回る動作に対して、ブレーキをかけるように、モータ角速度ωeに車速Vに応じて変更される収斂性制御ゲインKvを乗じて収斂性補償値Icを算出する。
The
また、SAT推定フィードバック部53は、操舵トルクT、角速度ω、角加速度α及び操舵補助トルク指令値演算部42Aで算出した操舵補助電流指令値IM *が入力され、これらに基づいてセルフアライニングトルクSATを推定演算する。このセルフアライニングトルクSATを算出する原理は、路面からステアリングまでの間に発生するトルクの様子を図14に示して説明する。
The SAT
すなわち、ドライバがステアリングホイール1を操舵することによって操舵トルクTが発生し、その操舵トルクTに従って電動モータ5がアシストトルクTmを発生する。その結果、車輪Wが転舵され、反力としてセルフアライニングトルクSATが発生する。
また、その際、電動モータ5の慣性J及び摩擦(静摩擦)Frによってステアリングホイール1の操舵の抵抗となるトルクが生じる。これらの力の釣り合いを考えると、下記(1)式のような運動方程式が得られる。
J・α+Fr・sign(ω)+SAT=Tm+T…(1)
That is, when the driver steers the
Further, at that time, torque serving as a steering resistance of the
J · α + Fr · sign (ω) + SAT = Tm + T (1)
ここで、上記(1)式を初期値ゼロとしてラプラス変換し、セルフアライニングトルクSATについて解くと下記(2)式が得られる。
SAT(s)=Tm(s)+T(s)−J・α(s)+Fr・sign(ω(s))…(2)
上記(2)式から分かるように、電動モータ5の慣性J及び静摩擦Frを定数として予め求めておくことで、モータ角速度ω、回転角加速度α、アシストトルクTm及び操舵トルクTよりセルフアライニングトルクSATを推定することができる。ここで、アシストトルクTmは操舵補助電流指令値IM *に比例するので、アシストトルクTmに代えて操舵補助電流指令値IM *を適用する。
Here, when the above equation (1) is Laplace transformed with the initial value zero and the self-aligning torque SAT is solved, the following equation (2) is obtained.
SAT (s) = Tm (s) + T (s)-J · α (s) + Fr · sign (ω (s)) (2)
As can be seen from the above equation (2), the inertia J and static friction Fr of the
そして、慣性補償部52で算出された慣性補償値Ii及びSAT推定フィードバック部53で算出されたセルフアライニングトルクSATが加算器54で加算され、この加算器54の加算出力と収斂性補償部51で算出された収斂性補償値Icとが加算器55で加算されて指令補償値Icomが算出され、この指令補償値Icomが操舵補助トルク指令値演算部42Aから出力される操舵補助トルク指令値IM *に加算器56で加算されて補償後トルク指令値IM *′が算出され、この補償後トルク指令値IM *′がd−q軸電流指令値演算部42Cに出力される。
Then, the inertia compensation value Ii calculated by the
また、d−q軸電流指令値演算部42Cは、補償後操舵補助トルク指令値IM *′とモータ角速度ωとに基づいてd軸目標電流Id*を算出するd軸目標電流算出部61と、モータ回転角θ及びモータ角速度ωに基づいてd−q軸誘起電圧モデルEMF(Electro Magnetic Force)のd軸EMF成分ed(θ)及びq軸EMF成分eq(θ)を算出する誘起電圧モデル算出部62と、この誘起電圧モデル算出部62から出力されるd軸EMF成分ed(θ)及びq軸EMF成分eq(θ)とd軸目標電流算出部61から出力されるd軸目標電流Id*と補償後操舵補助トルク指令値IM *′とモータ角速度ωとに基づいてq軸目標電流Iq*を算出するq軸目標電流算出部63と、d軸目標電流算出部61から出力されるd軸目標電流Id*とq軸目標電流算出部63から出力されるq軸目標電流Iq*とを3相電流指令値Ia*、Ib*及びIc*に変換する2相/3相変換部64とを備えている。
The dq-axis current command
また、逆起電圧演算部46は、先ず、端子電圧検出回路8から入力される各相端子電圧Va〜Vcに基づいて下記(3)式〜(5)式の演算を行って線間電圧Vab、Vbc、Vcaを算出する。
Vab=Va−Vb ……(3)
Vbc=Vb−Vc ……(4)
Vca=Vc−Va ……(5)
The counter electromotive
Vab = Va−Vb (3)
Vbc = Vb−Vc (4)
Vca = Vc−Va (5)
次いで、算出した線間電圧Vab、Vbc、Vcaと、電流検出回路7から入力される各相電流検出値Ia〜Icとに基づいて下記(6)式〜(8)式の演算を行って各線間逆起電圧EMFab、EMFbc、EMFcaを算出する。 Next, based on the calculated line voltages Vab, Vbc, Vca and the respective phase current detection values Ia to Ic inputted from the current detection circuit 7, the following expressions (6) to (8) are calculated, and each line is calculated. The back electromotive force voltages EMFab, EMFbc, and EMFCa are calculated.
EMFab=Vab−{(Ra+s・La)・Ia−(Rb+s・Lb)・Ib}…(6)
EMFbc=Vbc−{(Rb+s・Lb)・Ib−(Rc+s・Lc)・Ic}…(7)
EMFca=Vca−{(Rc+s・Lc)・Ic−(Ra+s・La)・Ia}…(8)
ここで、Ra、Rb、Rcはモータの巻線抵抗、La、Lb、Lcはモータのインダクタンス、sはラプラス演算子で、ここでは微分演算(d/dt)を表している。
EMFab = Vab − {(Ra + s · La) · Ia− (Rb + s · Lb) · Ib} (6)
EMFbc = Vbc − {(Rb + s · Lb) · Ib− (Rc + s · Lc) · Ic} (7)
EMFCa = Vca − {(Rc + s · Lc) · Ic− (Ra + s · La) · Ia} (8)
Here, Ra, Rb, and Rc are winding resistances of the motor, La, Lb, and Lc are inductances of the motor, and s is a Laplace operator, which represents a differential operation (d / dt) here.
そして、算出された各線間逆起電圧EMFab、EMFbc及びEMFcaの絶対値を加算して逆起電圧EMF(=|EMFab|+|EMFbc|+|EMFca|)を算出する。ここで、逆起電圧EMFを各線間逆起電圧EMFab、EMFbc及びEMFcaの絶対値を加算して求めるのは、演算を簡素化するためであり、相対角度演算精度を向上させるために逆起電圧EMFを求めるには、各線間逆起電圧EMFab、EMFbc及びEMFcaの二乗和の平方根即ちEMF=√(EMFab2+EMFbc2+EMFca2)を演算する。なお、求められる各線間逆起電圧EMFab、EMFbc及びEMFcaはモータの相対角度が得られる程度の精度でよい。 Then, the back electromotive force EMF (= | EMFab | + | EMFbc | + | EMFca |) is calculated by adding the absolute values of the calculated line back electromotive voltages EMFab, EMFbc, and EMFCa. Here, the reason why the back electromotive voltage EMF is obtained by adding the absolute values of the line back electromotive voltages EMFab, EMFbc, and EMFCa is to simplify the calculation, and to improve the relative angle calculation accuracy, To obtain EMF, the square root of the sum of squares of the back electromotive force voltages EMFab, EMFbc and EMFCa, that is, EMF = √ (EMFab 2 + EMFbc 2 + EMFca 2 ) is calculated. The required line back electromotive voltages EMFab, EMFbc, and EMFCa may be accurate enough to obtain a relative angle of the motor.
さらに、モータ回転角演算部47では、モータ回転角検出回路32からピーク検出パルスPpが入力される毎に図示しないモータ回転角算出処理を実行して、sinθ及びcosθを算出し、算出したsinθ及びcosθから電気角でなるモータ回転角θeを算出する。
また、角速度・角加速度演算部48は、図15に示すように、逆起電圧演算部46から入力される逆起電圧EMFに基づいて相対角速度ωeeを演算する相対角速度演算部48aと、この相対角速度演算部48aから出力される相対角速度ωeeの急激な変化を抑制するレイトリミッタ部48dと、操舵トルクセンサ17から入力される操舵トルクTsに基づいて回転方向を表す符号を取得する符号取得部48bと、後述する、代替となる相対角度情報の生成を可能とする回転方向判定部48eとを有し、さらに、この回転方向判定部48eで取得した符号(相対角積算方向)を、レイトリミッタ部48dで急激な変化を抑制された相対角速度ωeeの絶対値に乗算する乗算部48cと、この乗算部48cから出力される相対角速度ωeeを前回のモータ回転角θe(n−1)に加算して相対回転角θeeを算出する加算部48fとを有する。
Further, the motor rotation
Further, as shown in FIG. 15, the angular velocity / angular
さらに、この角速度・角加速度演算部48は、操舵トルクセンサ17で検出した操舵トルクTsに基づいて補完用相対回転角θee′を算出する補完用相対角度情報演算部70を有し、この補完用相対角度情報演算部70は、補完用相対回転角θee′を第2の回転角選択部48nの一方の入力側に直接供給すると共に、角速度演算部48oに供給している。また、第2の回転角選択部48nの他方の入力側には、上記加算部48fから出力される相対回転角θeeが入力される。第2の回転角選択部48nは、不感帯検出部48mの検出信号によって出力が切換えられ、この第2の回転角選択部48nで選択した相対回転角θeeが回転角選択部48gの一方の入力側に供給される。
Further, the angular velocity /
上記角速度演算部48oは、補完用相対角度情報演算部70で算出された補完用相対回転角θee′を微分して補完用角速度ωee′を算出し、第2の角速度選択部48pの一方の入力側に供給している。さらに、第2の角速度選択部48pの他方の入力側には、上記乗算部48cから出力される相対角速度ωeeが供給されており、この第2の角速度選択部48pは、不感帯検出部48mの検出信号によって出力が切換えられ、この第2の角速度選択部48pで選択した相対角速度ωeeが角速度選択部48iの一方の入力側に供給される。
The angular velocity calculation unit 48o differentiates the complementary relative rotation angle θee ′ calculated by the complementary relative angle
つまり、不感帯検出部48mは、相対角速度ωeeが不感帯外であるときに論理値“0”の検出信号SDを出力し、不感帯内であるときに論理値“1”の検出信号SDを夫々第2の回転角選択部48n及び第2の角速度選択部48oに出力する。そして、第2の回転角選択部48nでは、検出信号SDが論理値“0”であるときには加算部48fから出力される相対回転角θeeを選択し、論理値“1”であるときには補完用相対角度情報演算部70で演算した補完用相対回転角θee′を選択する。また、第2の角速度選択部48pでは、検出信号SDが論理値“0”であるときには乗算部48cから出力される相対角速度ωeeを選択し、論理値“1”であるときには角速度演算部48oで演算した補完用相対角速度ωee′を選択するように構成されている。
That is, the
さらに、この角速度・角加速度演算部48は、第2の回転角選択部48nで選択された相対回転角θeeとモータ回転角演算部47から入力される実回転角θerとをフェールセーフ処理部49のフェールセーフ信号SFに基づいて選択する選択手段としての回転角選択部48gと、モータ回転角演算部47から入力される実回転角θerを微分して実角速度ωerを算出する角速度演算部48hと、この角速度演算部48hから入力される実角速度ωerと第2の角速度選択部48pで選択された補完用の相対角速度とをフェールセーフ信号SFに基づいて選択する角速度選択部48iと、この角速度選択部48iで選択された角速度ωeを微分して角加速度αを算出する角加速度演算部48jとを有して構成されている。
Further, the angular velocity / angular
ここで、回転角選択部48gは、フェールセーフ処理部49から入力されるフェールセーフ信号SFが論理値“0”であるときにはモータ回転角演算部47から入力される実回転角θerを選択し、論理値“1”であるときには、第2の回転角選択部48nから入力される相対回転角θeeを選択する。同様に、角速度選択部48iは、フェールセーフ処理部49から入力されるフェールセーフ信号SFが論理値“0”であるときには角速度演算部48hから入力される実角速度ωerを選択し、論理値“1”であるときには第2の角速度選択部48pから入力される相対角速度ωeeを選択する。
Here, the
ここで、上記補完用相対角度情報演算部70は、図16に示す補完用相対角度算出処理を実行する。この補完用相対角度算出処理は、所定時間(例えば1msec)毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップS51に移行して、操舵トルクTsを読込んでからステップS52に移行する。ステップS52では、読込んだ操舵トルクTsを含むそれ以前の所定数(例えば32個)分の操舵トルクTsの平均値TsMを算出する平均化処理を行ってからステップS53に移行する。
Here, the complementary relative angle
ステップS53では、上記ステップS52で算出される操舵トルク平均値TsMが、予め設定された操舵補助制御における不感帯、即ち電動パワーステアリング機構の例えば減速機効率、ラックアンドピニオン効率等の機械的な不感帯を含む設定によって求められた電動パワーステアリング機構における不感帯内であるか否かを判定し、不感帯内であるときにはステップS54に移行し、操舵トルク平均値TsMを“0”に変更してからステップS55に移行し、不感帯外であるときにはそのままステップS55に移行する。 In step S53, the steering torque average value Ts M calculated in the step S52 is, dead zone preset steering assist control, i.e., electric power e.g. reducer efficiency of the steering mechanism, a rack and pinion efficiency and the like mechanical dead zone It is determined whether or not it is within the dead band in the electric power steering mechanism determined by the setting including the step. If it is within the dead band, the process proceeds to step S54, and the steering torque average value Ts M is changed to “0” and then the step is performed. The process proceeds to S55, and if it is outside the dead zone, the process proceeds to Step S55 as it is.
ステップS55では、ステップS52で算出した操舵トルク平均値TsM又はステップS54で変更した操舵トルク平均値TsMでなる現在の操舵トルク平均値TsM(n)と前回のサンプリング時の操舵トルク平均値TsM(n−1)との変化量ΔTが予め設定した上限値ΔTuを超えているか否かを判定し、ΔT>ΔTuであるときには変化量ΔTが大き過ぎるものと判断してステップS56に移行し、前回の操舵トルク平均値TsM(n−1)に上限値ΔTuを加算した値を現在の操舵トルク平均値TsM(n)として設定してからステップS57に移行し、ΔT≦ΔTuであるときには変化量ΔTが許容範囲内であるものと判断してそのままステップS57に移行する。なお、ステップS55及びS56の処理は、変化量ΔTを制限するリミッタ処理であるが、この場合の上限値ΔTuは、所定値であっても、車速Vsに応じて最適な値を適用するようにしてもよい。 In step S55, the current steering torque average value Ts M (n) and the steering torque average value during previous sampling made by the steering torque average value Ts M was changed by the steering torque average value Ts M or step S54 is calculated at step S52 It is determined whether or not the amount of change ΔT with respect to Ts M (n−1) exceeds a preset upper limit value ΔTu. If ΔT> ΔTu, it is determined that the amount of change ΔT is too large, and the process proceeds to step S56. Then, a value obtained by adding the upper limit value ΔTu to the previous steering torque average value Ts M (n−1) is set as the current steering torque average value Ts M (n), and then the process proceeds to step S57, where ΔT ≦ ΔTu. If there is, it is determined that the change amount ΔT is within the allowable range, and the process directly proceeds to step S57. Note that the processing in steps S55 and S56 is a limiter processing for limiting the change amount ΔT. In this case, the upper limit value ΔTu is set to an optimum value according to the vehicle speed Vs even if it is a predetermined value. May be.
ステップS57では、下記(9)式の演算を行ってモータ相対角度変化量ΔθMを算出してからステップS58に移行する。
ΔθM=TsM(n)・Km/212 …………(9)
ここで、Kmは相対角度情報算出用ゲインである。
ステップS58では、ステップS57で算出したモータ相対角度変化量ΔθMと前回のサンプリング時に算出したモータ相対角度θMP(n−1)とを加算して、今回のモータ相対角度θMP(n)を算出してからステップS59に移行する。ステップS59では、モータ相対角度θMP(n)を例えば12bitの電気角0〜4096に変換してマイクロコンピュータ30に内蔵されたRAMの所定記憶領域に記憶してからタイマ割込処理を終了する。
In step S57, the calculation of the following equation (9) is performed to calculate the motor relative angle change amount Δθ M , and then the process proceeds to step S58.
Δθ M = Ts M (n) · Km / 2 12 (9)
Here, Km is a relative angle information calculation gain.
In step S58, the motor relative angle change amount Δθ M calculated in step S57 and the motor relative angle θ MP (n−1) calculated in the previous sampling are added to obtain the current motor relative angle θ MP (n). After the calculation, the process proceeds to step S59. In step S59, the motor relative angle θ MP (n) is converted into, for example, a 12-bit
また、上記フェールセーフ処理部49は、図17に示すモータ回転角異常検出処理を実行する。このモータ回転角異常検出処理は、所定時間(例えば10msec)毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップS21で、図示しないモータ回転角算出処理で算出された正弦波sinθ及び余弦波cosθを読込み、次いでステップS22に移行して、正弦波sinθ及び余弦波cosθに基づいて異常判定用マップを参照して正弦波sinθ及び余弦波cosθの組み合わせが正常であるか異常であるかを判定する。
Further, the fail-
ここで、異常判定用マップは、図18に示すように、横軸にsinθを、縦軸にcosθを夫々とった構成を有し、原点G(0,0)を中心に3つの同心円及び2つの四角形が表示されている。先ず、3つの同心円について説明すると、一番内側は(sinθ)2+(cosθ)2=Pmin、真ん中は(sinθ)2+(cosθ)2=1、一番外側は(sinθ)2+(cosθ)2=Pmaxの円が表示されている。大きな四角形αは一辺が2・Pmaxの正方形であり、小さな四角形βは一辺が2(Pmin/√2)の四角形である。ここで、正常領域とは大きな四角形αと小さな四角形βに囲まれた斜線部の範囲を示し、それ以外の領域は異常範囲を示す。なお、上述した判定基準のPmin及びPmaxは検出の精度やモータの極数などの影響を考慮して、PmaxとPminとにより異常検出精度を調整できる。このPmax及びPminを適切に設定することにより、モータ駆動中の故障やレゾルバ18の異常を検出することができる。そして、(sinθ)2+(cosθ)2=1は通常の正常の判定基準であり、(sinθ)2+(cosθ)2=Pmin及び(sinθ)2+(cosθ)2=PmaxはPmin<(sinθ)2+(cosθ)2<Pmaxの正常範囲を示すためのものであり、通常の正常の判定基準より広いことになる。
Here, as shown in FIG. 18, the abnormality determination map has a configuration in which sin θ is taken on the horizontal axis and cos θ is taken on the vertical axis, and three concentric circles around the origin G (0, 0) and 2 Two rectangles are displayed. First, three concentric circles will be described. The innermost side is (sin θ) 2 + (cos θ) 2 = Pmin, the middle is (sin θ) 2 + (cos θ) 2 = 1, and the outermost side is (sin θ) 2 + (cos θ ) 2 = Pmax circle is displayed. The large square α is a square with a side of 2 · Pmax, and the small square β is a square with a side of 2 (Pmin / √2). Here, the normal area indicates a hatched area surrounded by a large rectangle α and a small rectangle β, and the other areas indicate an abnormal range. Note that Pmin and Pmax of the determination criteria described above can adjust the abnormality detection accuracy by Pmax and Pmin in consideration of the influence of detection accuracy, the number of poles of the motor, and the like. By appropriately setting Pmax and Pmin, it is possible to detect a failure during driving of the motor and an abnormality of the
次いで、ステップS22の判定結果が、sinθ及びcosθが正常である場合にはステップS23に移行して、正常であることを示す論理値“0”のフェールセーフ信号SFを角速度・角加速度演算部48に出力してからタイマ割込処理を終了し、sinθ及びcosθが異常である場合にはステップS24に移行して、異常であることを表す論理値“1”のフェールセーフ信号FSを角速度・角加速度演算部48に出力してからタイマ割込処理を終了する。このように、異常判定用マップを使用して、sinθ及びcosθが正常であるか異常であるかを判定することにより、(sinθ)2+(cosθ)2=1を判定するための(sinθ)2+(cosθ)2の演算を行う必要がなく、マイクロコンピュータ30の処理負荷を大幅に軽減することができると共に、判定時間を大幅に短縮することができる。
Next, if the determination result of step S22 is that sin θ and cos θ are normal, the process proceeds to step S23, and the fail-safe signal SF having a logical value “0” indicating normal is sent to the angular velocity /
そして、マイクロコンピュータ30は、各入力信号に基づいて電流指令値算出部42に相当する図19に示す操舵補助制御処理を実行する。
この操舵補助制御処理は、図19に示すように、先ず、ステップS1で、操舵トルクセンサ17、車速センサ33等の各種センサの検出値及び角速度・角加速度演算部48で出力された回転角θe、角速度ωe及び角加速度αを読込み、次いでステップS2に移行して、操舵トルクTをもとに前述した図13に示す操舵補助トルク指令値算出マップを参照して操舵補助トルク指令値IM *を算出してからステップS3に移行する。
Then, the
As shown in FIG. 19, in this steering assist control process, first, in
ステップS3では、収斂性補償部51と同様にモータ角速度ωeに車速Vに応じて設定された補償係数Kvを乗算して収斂性補償値Icを算出してからステップS4に移行する。ステップS4では、慣性補償部52と同様に、モータ角加速度αに基づいて慣性補償値Iiを算出し、次いでステップS5に移行してSAT推定フィードバック部53と同様にモータ角速度ωe及びモータ角加速度αをもとに前述した(2)式の演算を行ってセルフアライニングトルクSATを算出する。
In step S3, the convergence angle compensation value Ic is calculated by multiplying the motor angular velocity ωe by the compensation coefficient Kv set in accordance with the vehicle speed V in the same manner as the
次いで、ステップS6に移行して、操舵補助トルク指令値IM *にステップS3〜S5で算出した収斂性補償値Ic、慣性補償値Ii及びセルフアライニングトルクSATを加算して補償後操舵補助トルク指令値IM *′を算出し、次いでステップS7に移行してステップS6で算出した補償後操舵補助トルク指令値IM *′にd−q軸電流指令値演算部42Bと同様のd−q軸指令値演算処理を実行してd軸目標電流Id*及びq軸目標電流Iq*を算出し、次いでステップS8に移行して2相/3相変換処理を行ってモータ電流指令値Ia*〜Ic*を算出する。
Next, the process proceeds to step S6, where the post-compensation steering assist torque is obtained by adding the convergence compensation value Ic, inertia compensation value Ii and self-aligning torque SAT calculated in steps S3 to S5 to the steering assist torque command value I M *. The command value I M * 'is calculated, and then the process proceeds to step S7, and the compensated steering assist torque command value I M * ' calculated in step S6 is changed to dq similar to the dq axis current command
次いで、ステップS9に移行して、モータ電流指令値Ia*〜Ic*からモータ電流Ia〜Icを減算して電流偏差ΔIa〜ΔIcを算出し、次いでステップS10に移行して、電流偏差ΔIa〜ΔIcについてPI制御処理を行って電圧指令値Va*〜Vc*を算出し、次いでステップS11に移行して算出した電圧指令値Va*〜Vc*をモータ駆動回路6のFETゲート駆動回路22に出力してから操舵補助制御処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
Next, the process proceeds to step S9, where the motor currents Ia to Ic are subtracted from the motor current command values Ia * to Ic * to calculate the current deviations ΔIa to ΔIc, and then the process proceeds to step S10 and the current deviations ΔIa to ΔIc. The voltage control values Va * to Vc * are calculated by performing the PI control process for the motor, and then the process proceeds to step S11 to output the calculated voltage command values Va * to Vc * to the FET
ここで、本実施形態の電動パワーステアリング装置は、仮に、レゾルバ18、モータ回転角検出回路32及びA/D変換器35,36のモータ回転角検出系に断線、ショート、地絡、天絡等の異常が発生することによって、モータ相対角度情報算出部が相対角度情報を得られないときであっても、代替となる相対角度情報の生成を可能とする代替相対角度情報算出処理を実行する代替相対角度情報算出部を備えている。なお、角速度・角加速度演算部48がモータ相対角度決定手段に対応し、そのうちの逆起電圧演算部46、相対角速度演算部48a、符号取得部48b、レイトリミッタ部48d、回転方向判定部48e及び乗算部48cが代替相対角度情報算出部に対応している。なおまた、モータ回転角演算部47および角速度演算部48hがモータ相対角度情報算出部に対応している。
Here, the electric power steering apparatus of the present embodiment is assumed to be disconnected, shorted, ground fault, power fault, etc. in the
詳しくは、マイクロコンピュータ30において、所定時間(例えば1msec)毎のタイマ割込処理として代替相対角度情報算出処理が実行されると、先ず、逆起電圧演算部46で演算した逆起電圧EMFを読込み、次いで、逆起電圧EMFに基づいて相対角速度ωeeを算出し、次いで、操舵トルクTsの符号を取得するとともに、回転方向判定部48eでの所定の処理および判定に基づき、相対角速度ωeeに回転方向の符号を付加する。
Specifically, when the alternative relative angle information calculation process is executed as a timer interrupt process at predetermined time intervals (for example, 1 msec) in the
すなわち、相対角速度演算部48aでは、逆起電圧演算部46から入力される逆起電圧EMFに基づいて下記(10)式の演算を行って相対角速度ωeeを算出する。
ωee=EMF/Ke …………(10)
ここに、Keはモータの逆起電圧定数[V/rpm]である。
なお、逆起電圧演算部46内の図示しない不感帯設定部では、前述した各線間逆起電圧EMFab、EMFbc及びEMFcaを算出する(6)式〜(8)式のモータの巻線抵抗Ra〜Rcとして、実際の抵抗値の代わりに抵抗のモデル値を採用するため、相対角速度ωeeには誤差が生じ、その誤差はモータ電流に比例したオフセット誤差となることに基づいて電流に比例した不感帯設定を行って推定誤差を取り除くためのものである。すなわち、相対角速度ωeeは電流(逆起電圧量)に比例し、誤差も電流(逆起電圧量)に比例するためである。このため、不感帯の設定値は電流指令値IM *または実電流値に応じた値に設定する。
That is, the relative angular
ωee = EMF / Ke (10)
Here, Ke is a back electromotive force constant [V / rpm] of the motor.
A dead zone setting unit (not shown) in the back electromotive
次に、上記回転方向判定部48eについて詳しく説明する。なお、図20は、この回転方向判定部48eの内部演算ブロックを示すブロック図である。
この回転方向判定部48eは、角速度演算部48aで演算された相対角量(相対速度量)、つまり上記相対角速度演算部48aで算出された相対角速度ωeeに付加する回転方向情報(相対角積算方向の情報)を算出している。
Next, the rotation
The rotational
詳しくは、図20に示すように、この回転方向判定部48eは、絶対角領域設定部50aと、中間角度シフト演算部50bと、領域判定部50cと、最終回転方向判定部50dとを有している。そして、この回転方向判定部48eでは、この4つの内部演算ブロック50a,50b,50c,50dが、この順にマイクロコンピュータ30で一連の回転方向判定処理として実行される。
Specifically, as shown in FIG. 20, the rotation
絶対角領域設定部50aは、図21に示す絶対角領域設定処理を実行する絶対角領域設定手段である。つまり、マイクロコンピュータ30で絶対角領域設定処理が実行されると、この絶対角領域設定部50aにおいて、図21に示すように、まず、ステップS101に移行し、逆起電圧演算部46にて演算された各線間逆起電圧値EMFを読み込み、ステップS102に移行する。ステップS102では、この各線間逆起電圧値EMFの絶対値の最大値と所定の閾値とを比較する。この所定の閾値は、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いと考えられる値を判定不感帯とするために予め設定される。そして、各線間逆起電圧値EMFの絶対値の最大値が、この所定の閾値以上であった場合(NO)には、ステップS103に移行する。ステップS103では判定不感帯の状態値「F=0」を出力してステップS105に移行する。一方、各線間逆起電圧値EMFの絶対値の最大値が、上記所定の閾値未満であった場合(YES)には、ステップS104に移行し、ステップS104では判定不感帯の状態値「F=1」を出力して処理を戻す。そして、ステップS105では、電動モータの所定方向の回転を正方向回転とした場合に、各線間逆起電圧値EMFから正方向回転時の各線間逆起電圧の符号を、各線間逆起電圧符号関係テーブル(以下の表2参照)に基づいて取得してステップS106に移行し、ステップS106では、正方向回転時を基準として電気角度を60°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度θcを出力して処理を戻す。
The absolute angle
続く中間角度シフト演算部50bは、図22に示す中間角度シフト演算処理を実行する中間角度シフト演算手段であり、上記絶対角領域設定部50aから出力された中間角度θcの変化を演算してその移行方向を判定する。そして、隣り合う領域への移行であれば、その移行方向に応じて中間角度θcをシフトした新たなシフト後中間角度θc shtを出力する。
The subsequent intermediate angle
詳細には、マイクロコンピュータ30で中間角度シフト演算処理が実行されると、この中間角度シフト演算部50bにおいて、図22に示すように、まず、ステップS201に移行し、現在の中間角度θcと前回の中間角度θcとの差分を演算し、この差分値を領域移行情報とする。そして、その差分がないとき(YES)、つまり、中間角度θcの移行がないときには、ステップS203に移行して過去のシフト後中間角度θc shtをそのまま出力して処理を戻す。一方、ステップS201において、現在の中間角度θcと前回の中間角度θcとの差分があるときに(NO)、正回転方向への隣り合う領域への移行があるときには、ステップS204に移行する。
Specifically, when the intermediate angle shift calculation process is executed in the
そして、ステップS204では、差分値が60(deg el)または−300(deg el))である場合(YES)には、ステップS205に移行し、ステップS205では、中間角度θcに−30(deg el)した値をシフト後中間角度θc shtとして出力して処理を戻す。一方、ステップS204において、差分値が60(deg el)または−300(deg el))でない場合(NO)には、ステップS206に移行する。ステップS206では、逆方向で隣り合う領域への移行について判定する。つまり、前記中間角度θcの変化が−60(deg el)または300(deg el))である場合(YES)には、ステップS207に移行し、ステップS207では、中間角度θcに+30(deg el)した値をシフト後中間角度θc shtとして出力して処理を戻す。さらに、ステップS206において、上記以外の差分値である場合(NO)は、ステップS208に移行し、ステップS208では、上記絶対角領域設定部50aから出力された中間角度θcの値をそのままシフト後中間角度θc shtとして出力して処理を戻す。
In step S204, if the difference value is 60 (deg el) or -300 (deg el)) (YES), the process proceeds to step S205, and in step S205, the intermediate angle θc is set to -30 (deg el ) Is output as the shifted intermediate angle θc sht and the process is returned. On the other hand, if the difference value is not 60 (deg el) or -300 (deg el) in step S204 (NO), the process proceeds to step S206. In step S206, determination is made regarding the transition to the adjacent area in the reverse direction. That is, when the change in the intermediate angle θc is −60 (deg el) or 300 (deg el)), the process proceeds to step S207, and in step S207, the intermediate angle θc is increased to +30 (deg el). The shifted value is output as the intermediate angle θc sht after the shift, and the process is returned. Further, when the difference value is other than the above in step S206 (NO), the process proceeds to step S208, and in step S208, the value of the intermediate angle θc output from the absolute angle
続く領域判定部50cは、図23に示す領域判定処理を実行する。つまり、マイクロコンピュータ30で領域判定処理が実行されると、図23に示すように、まず、ステップS301に移行して仮推定電気角度θee’’を演算し、ステップS302に移行する。
ここで、推定電気角度そのものは、現回転方向が決定されていないため算出できない。そこで、この領域判定部50cでは、前回算出された推定電気角度、および前回算出された相対角度情報(回転方向情報および相対角速度情報)を用いて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度θee’’を演算している。すなわち、仮推定電気角度θee’’は、前回の回転角θee(n−1)+前回の回転方向×相対角速度ωeeの絶対値、により算出する。そして、ステップS302では、上記中間角度シフト部50bから出力されたシフト後中間角度θc shtと仮推定電気角度θee’’とを用いて、仮推定電気角度θee’’がシフト後中間角度θc sht±90(deg el))の範囲である判定用角度領域の範囲内であれば(YES)、ステップS304に移行して正方向回転信号(d=1)を出力し、判定用角度領域の範囲外であれば(NO)、ステップS303に移行して逆方向回転信号(d=−1)を出力して処理を戻す。
The subsequent area determination unit 50c executes an area determination process shown in FIG. That is, when the area determination process is executed by the
Here, the estimated electrical angle itself cannot be calculated because the current rotation direction is not determined. In view of this, the region determination unit 50c uses the estimated electrical angle calculated last time and the previously calculated relative angle information (rotation direction information and relative angular velocity information) to provide a temporary estimated electrical angle corresponding to the current estimated electrical angle. θee ″ is calculated. That is, the temporary estimated electrical angle θee ″ is calculated by the previous rotation angle θee (n−1) + the previous rotation direction × the absolute value of the relative angular velocity ωee. In step S302, the temporary estimated electrical angle θee ″ is converted into the post-shift intermediate angle θc sht ± using the post-shift intermediate angle θc sht and the temporary estimated electrical angle θee ″ output from the intermediate angle shift unit 50b. 90 (deg el)) is within the range of the determination angle region (YES), the process proceeds to step S304 to output a positive direction rotation signal (d = 1) and out of the determination angle region. If (NO), the process proceeds to step S303 to output a reverse rotation signal (d = -1) and return the process.
続く最終回転方向判定部50dは、図24に示す最終回転方向判定処理を実行する。つまり、この最終回転方向判定処理がマイクロコンピュータ30で実行されると、最終回転方向判定部50dにおいて、図24に示すように、まずステップS401に移行する。ステップS401では、判定不感帯の状態Fに応じて、不感帯(F=1)であれば(YES)、ステップS403に移行して、符号取得部48bから操舵トルクの符号を取得してステップS404に移行し、ステップS404では、操舵トルク方向を相対角積算方向とし、これを最終回転方向d lastとしてその符号を出力して処理をメインプログラムに戻す。一方、ステップS401での判定において、非不感帯時(F=0)であれば(NO)、ステップS402に移行し、ステップS402では、上記領域判定部50cから出力された回転方向判定値dを相対角積算方向とし、これを最終回転方向d lastとしてその符号を出力して処理をメインプログラムに戻す。
The subsequent final rotation
次に、この電動パワーステアリング装置の動作、およびその作用・効果について説明する。
今、図10に示すイグニッションスイッチ37をオン状態とすることにより、制御装置3にバッテリ1からの電源が投入されて、制御装置3内のマイクロコンピュータ30で、図17に示すモータ回転角異常検出処理、図19に示す操舵補助制御処理及び図20等に示す相対角度情報算出に係る一連の処理等が実行開始される。
Next, the operation of this electric power steering apparatus and its operation and effect will be described.
Now, by turning on the
このとき、レゾルバ18、モータ回転角検出回路32及びA/D変換器35,36等のモータ回転角検出系が正常であるものとすると、図17のモータ回転角異常検出処理を実行したときに、図11に示すモータ回転角演算部47で、モータ回転角検出回路32から入力される正弦波信号(sinωt+sinθ)及び余弦波信号(sinωt+cosθ)とピーク検出パルスPpとに基づいて算出されるsinθ及びcosθを読込み(ステップS21)、読込んだsinθ及びcosθに基づいて図18に示す異常判定マップを参照することにより、sinθ及びcosθで表される点が斜線図示の正常領域内に入る。これにより、モータ回転角検出系が正常と判断されて論理値“0”のフェールセーフ信号SFが角速度・角加速度演算部48に出力される(ステップS23)。
At this time, assuming that the motor rotation angle detection system such as the
このため、図15に示す角速度・角加速度演算部48では、回転角選択部48gでモータ回転角演算部47によって算出される実回転角θerが選択されてこれが回転角θeとされると共に、角速度選択部48iで、実回転角θerを微分した実角速度ωerが選択されてこれが角速度ωeとされ、さらに、この角速度ωeを角加速度演算部48jで微分して角加速度αを算出して、これら回転角θe、角速度ωe及び角加速度αを電流指令値算出部42に出力する。そして、電流指令値算出部42は、図19の操舵補助制御処理の実行により、算出した電圧指令値Va*〜Vc*をモータ駆動回路6のFETゲート駆動回路22に出力する。
For this reason, in the angular velocity / angular
このため、FETゲート駆動回路22で、モータ駆動回路6の電界効果トランジスタをパルス幅変調制御することにより、モータ駆動回路6から電動モータ5に三相駆動電流を供給して、この電動モータ5でステアリングホイール11に作用された操舵トルクに応じた方向の操舵補助力を発生させ、これを減速ギヤ13を介して出力軸12に伝達する。このとき、車両が停車している状態でステアリングホイール11を操舵する所謂据え切り状態では、車速Vsが零であって、図13に示す操舵補助指令値算出マップの特性線の勾配が大きいことにより、小さい操舵トルクTsで大きな操舵補助指令値IM *を算出するので、電動モータ5で大きな操舵補助力を発生して軽い操舵を行うことができる。
For this reason, the FET
ところが、例えば車両が走行している状態で、レゾルバ18、モータ回転角検出回路32及びA/D変換器35,36のモータ回転角検出系に断線、ショート、地絡、天絡等の異常が発生すると、モータ回転角検出回路32からマイクロコンピュータ30に入力される正弦波信号(sinωt+sinθ)及び余弦波信号(sinωt+cosθ)が異常となり、これらとピーク検出パルスPpとに基づいて図示しないモータ回転角算出処理で算出されるsinθ及びcosθとの組み合わせが異常となって、図17のモータ回転角異常検出処理で、sinθ及びcosθに基づいて図18に示す異常判定マップを参照したときに、sinθ及びcosθで表される点が斜線図示の正常領域外となる。これにより、フェールセーフ処理部49から直ちに論理値“1”のフェールセーフ信号SFが角速度・角加速度演算部48に出力される。
However, for example, when the vehicle is running, the
そして、フェールセーフ処理部49は、この論理値“1”のフェールセーフ信号SFを、図15に示す回転角選択部48g及び角速度選択部48iに出力する。さらに、逆起電圧EMFに基づく相対角速度ωeeの算出値が不感帯外であるときには、不感帯検出部48mで論理値“0”の不感帯検出信号SDが第2の回転角選択部48n及び第2の角速度選択部48pに出力される。
The fail
これにより、第2の回転角選択部48nで及び回転角選択部48gで、加算部48fによって算出された相対回転角θeeが選択されると共に、第2の角速度選択部48pで及び角速度選択部48iで、乗算部48cから出力される相対角速度ωeeが選択されて、逆起電圧EMFに基づいて算出される相対回転角θe、相対角速度ωe及び相対角加速度αに基づいて、電流指令値算出部42は、各相電圧指令値Va*、Vb*及びVc*をモータ駆動回路6のFETゲート駆動回路22に出力し、上記同様にして、電動モータ5が駆動制御されて電動モータ5から操舵補助力が発生されることにより、操舵補助制御処理が継続される。
Accordingly, the second rotation
すなわち、仮にモータ回転角検出系が故障した場合であっても、回転角選択部48g及び角速度選択部48iが切換えられる際、その前から実行されている図20等を含む相対角度情報算出処理によって逆起電圧EMFに基づく相対(回転)角の算出処理により、代替となる相対角度情報に応じて回転角θe、角速度ωe及び角加速度αが決定される。
一方、この操舵補助制御処理の継続状態で、相対角速度演算部48aで演算される相対角速度ωeeが不感帯内となると、不感帯検出部48mから論理値“1”の検出信号SDが第2の回転角選択部48m及び第2の角速度選択部48pに出力されることにより、補完用相対角度情報演算部70で算出されてマイクロコンピュータ30のRAMに格納されている補完用相対回転角θMPが選択されると共に、角速度演算部48oで算出される、補完用相対回転角θee′(=θMP)を微分した相対角速度ωee′が選択される。
That is, even if the motor rotation angle detection system fails, when the rotation
On the other hand, when the relative angular velocity ωee calculated by the relative angular
このため、逆起電圧EMFに基づいて算出された相対角速度ωeeが“0”角速度近傍の不感帯内であるときには、補完用相対角度情報演算部70で演算された操舵トルクTsに基づいて算出される補完用相対回転角θMP及びその微分値でなる相対角速度ωee′が選択されると共に、補完用相対角速度ωee′を微分した相対角加速度αが指令値算出部42に出力されることにより、ステアリング(ハンドル)ロックの発生を防止しながら補完用相対回転角θMP、補完用相対角速度ωee′及び相対角加速度αに基づいて操舵補助制御処理を継続することができる。
For this reason, when the relative angular velocity ωee calculated based on the back electromotive force EMF is within the dead zone in the vicinity of the “0” angular velocity, it is calculated based on the steering torque Ts calculated by the complementary relative angle
さらに、本実施形態においては、回転方向判定部48eでは、4つの内部演算ブロック50a,50b,50c,50dの順に一連の回転方向判定処理が実行され、上述した判定用角度領域と仮推定電気角度θee’’との位置関係を比較して、これらの位置関係が、判定用角度領域内であれば正方向回転とし、同領域外であれば逆方向回転とすることで電動モータの回転方向を推定したので、操舵補助制御を継続可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転する場合においても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制することができる。そのため、運転者に不快感を与えることを一層抑制することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the rotation
特に、この回転方向判定部48eでは、上述した推定絶対角領域の中間角度θcを出力し、その中間角度θcから±90(deg el)の範囲とした判定用角度領域と仮推定電気角度θee’’との位置関係を比較し、仮推定電気角度θee’’が、判定用角度領域の範囲内であれば正方向回転、同領域の範囲外であれば逆方向回転と判定することとしたので、回転方向の判定範囲が拡大するため、推定電気角度に遅れ誤差がある場合であっても、安定した回転方向判定が可能となる(図4参照)。
In particular, the rotation
さらに、前記判定用角度領域の設定に際しては、中間角度θcが移行するときのその移行方向を判定し、判定した移行方向に応じて中間角度θcをシフトした新たなシフト後中間角度θc shtを演算し、このシフト後中間角度θc shtを用いて判定用角度領域を生成することとしたので、隣り合う領域への領域判定時にハンチングがあっても、判定用角度領域は移動しないため、ノイズ耐性を高めて、一層安定した回転方向判定を可能としている(図5〜図7参照)。 Further, when setting the angle region for determination, the transition direction when the intermediate angle θc shifts is determined, and a new post-shift intermediate angle θc sht obtained by shifting the intermediate angle θc according to the determined transition direction is calculated. Since the determination angle region is generated using the intermediate angle θc sht after the shift, the determination angle region does not move even if there is hunting when determining the region to the adjacent region. The rotation direction can be determined more stably (see FIGS. 5 to 7).
さらにまた、電動モータの各線間逆起電圧値の最大値が所定の閾値を超えない限り領域判定を行わない、とする判定不感帯を設けており(図21参照)、最終的な回転方向の判定は、この判定不感帯に各線間逆起電圧値の最大値が在るときは、操舵トルク方向を採用してこれを相対角積算方向とすることとしたので(図24参照)、電動モータが低回転である場合に、各線間逆起電圧が小さく、その符号関係の取得値の信頼性が低いときであっても、信頼度の高い領域判定を行うことが可能である。なお、判定不感帯時において操舵トルク方向を相対角積算方向とする理由は、ハンドル初期操舵時の方向が略操舵トルク方向となるからである。 Furthermore, there is provided a determination dead zone in which the region determination is not performed unless the maximum value of the back electromotive force value between the lines of the electric motor exceeds a predetermined threshold (see FIG. 21), and the final rotation direction determination is performed. When the maximum value of the back electromotive force value between the lines is present in this determination dead zone, the steering torque direction is adopted and this is set as the relative angle integration direction (see FIG. 24). In the case of rotation, even when the back electromotive force between the lines is small and the reliability of the acquired value of the sign relationship is low, it is possible to perform region determination with high reliability. The reason for setting the steering torque direction as the relative angle integration direction in the determination dead zone is that the direction at the time of initial steering of the steering wheel is substantially the steering torque direction.
以上説明したように、上記実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、仮にレゾルバ等のモータ回転角検出系が故障した場合であっても代替となる相対角度情報を演算可能とするとともに、操舵トルク方向に対して電動モータの回転方向が逆転するときにおいても、ハンドル振動を起こす可能性を防止または抑制し、運転者に不快感を与えることを一層抑制可能とした。 As described above, according to the electric power steering apparatus of the above-described embodiment, it is possible to calculate alternative relative angle information even when a motor rotation angle detection system such as a resolver breaks down, and to calculate steering torque. Even when the rotation direction of the electric motor is reversed with respect to the direction, the possibility of causing the handle vibration is prevented or suppressed, and it is possible to further suppress the driver from feeling uncomfortable.
なお、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、その領域判定において、シフト後中間角度±90(deg el)の範囲を判定用角度領域とし、また、前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、この仮推定電気角度である推定電気角度情報と判定用角度領域との比較を行って領域判定をした例で説明したが、これに限定されない。
The electric power steering apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, in the area determination, the range of the shifted intermediate angle ± 90 (deg el) is set as the determination angle area, and based on the previously calculated estimated electrical angle and the previously calculated relative angle information, An example is described in which a temporary estimated electrical angle corresponding to the current estimated electrical angle is calculated as estimated electrical angle information, and the region is determined by comparing the estimated electrical angle information that is the temporary estimated electrical angle with the determination angle region. However, it is not limited to this.
例えば、マイクロコンピュータ30等の演算速度が十分に速い場合には、図25〜図27に上記実施形態の変形例(第一の変形例)を示すように、仮推定電気角度の演算値の代わりに、前回算出した推定電気角度の演算値を推定電気角度情報として用いてもよい。すなわち、図25に示すように、この変形例では、回転方向判定部48eは、前回の相対角速度ωee(n−1)を取得しないようになっている。そして、図26に示すように、回転方向判定部48eの内部演算ブロックである領域判定部50cは、|ωee|を用いずに、図27のステップS301に示すように、領域判定処理が実行されると、仮推定電気角度θee’’として前回の回転角θee(n−1)を用いている。このような構成であれば、上記実施形態に比べて、仮推定電気角度演算を行わなくてよいため、演算負荷の削減が期待できる。
For example, when the calculation speed of the
さらに、例えば、上記実施形態の例では、逆起電圧値より相対角度情報より推定電気角度を積算にて求めるため、逆起電圧値にノイズ等が混入している場合、その誤差が蓄積され推定電気角度誤差が増大する可能性がある。ここで、図28に模式図を示すように、60°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行する際には、推定対象である電動モータの電気角度はその領域境界角度上に存在する。 Further, for example, in the example of the above embodiment, since the estimated electrical angle is obtained by integration from the relative angle information from the back electromotive voltage value, if noise or the like is mixed in the back electromotive voltage value, the error is accumulated and estimated. The electrical angle error can increase. Here, as shown in the schematic diagram of FIG. 28, when the estimated absolute angle region divided every 60 ° shifts to the adjacent region, the electric angle of the electric motor to be estimated is on the region boundary angle. Exists.
そこで、以下説明する第二の変形例では、上記を利用し、電気角度を60°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときに、移行前の推定絶対角度領域と移行後の推定絶対角度領域の境界角度を補正推定電気角度(図28での黒三角符号)とし、上述の推定電気角度をこの補正推定電気角度に補正することで推定電気角度誤差の増大を防ぐ例である。 Therefore, in the second modified example described below, when the estimated absolute angle region obtained by dividing the electrical angle every 60 ° is shifted to an adjacent region using the above, after the transition to the estimated absolute angle region before the transition. In this example, the boundary angle of the estimated absolute angle region is a corrected estimated electrical angle (black triangle sign in FIG. 28), and the estimated electrical angle is corrected to the corrected estimated electrical angle to prevent an increase in the estimated electrical angle error. is there.
より詳しくは、この第二の変形例では、図29に示すように、角速度・角加速度演算部48は、補正タイミング選択部48rを更に有しており、この補正タイミング選択部48rは、回転方向判定部48eからの補正タイミングフラグを参照して、補正推定電気角度に補正するか否かが補正タイミングフラグに応じて選択されるようになっている点が、上記実施形態の構成と異なっている。
More specifically, in the second modification, as shown in FIG. 29, the angular velocity / angular
この第二の変形例での回転方向判定部48eは、上記内部演算ブロックに加え、ブロック図としては図示しない推定電気角度補正部を更に有しており、この推定電気角度補正部は、図30に一例を示す、一連の推定電気角度補正処理を実行するようになっている。
この推定電気角度補正処理は、所定時間(例えば1msec)毎のタイマ割込処理として実行され、図30に示すように、先ず、ステップS501で、絶対角領域が隣り合う領域への移行をしたか否かを判定し、移行していれば(YES)ステップS502に移行し、そうでなければ(NO)ステップS504に移行する。ステップS502では、シフト後基準角が変化したか否かを判定し、変化していればステップS503に移行し、そうでなければ(NO)ステップS504に移行する。そして、ステップS503では、補正タイミングフラグを“1”(補正許可)に設定してステップS505に移行する。また、ステップS504では、補正タイミングフラグを“0”(補正不許可)に設定して(つまり、これにより図29での補正タイミング選択部48rで補正されない推定電気角度が選択される)処理を戻す。
The rotation
This estimated electrical angle correction process is executed as a timer interrupt process for each predetermined time (for example, 1 msec). As shown in FIG. 30, first, in step S501, whether the absolute angle area has shifted to an adjacent area. If not, the process proceeds to step S502. If not (NO), the process proceeds to step S504. In step S502, it is determined whether or not the post-shift reference angle has changed. If so, the process proceeds to step S503. If not (NO), the process proceeds to step S504. In step S503, the correction timing flag is set to “1” (correction allowed), and the process proceeds to step S505. In step S504, the correction timing flag is set to “0” (correction not permitted) (that is, the estimated electrical angle that is not corrected by the correction
ステップS505では、絶対角領域の移行方向が所定回転方向に対して同方向か否かを判定し、同方向であれば(YES)ステップS506に移行し、そうでなければ(NO)ステップS507に移行する。そして、ステップS506では、境界角度を補正推定電気角度としてステップS508に移行し、また、ステップS507では、境界角度+180°を補正推定電気角度としてステップS508に移行する。ステップS508では、推定電気角度補正を行って(つまり、これにより図29での補正タイミング選択部48rで補正推定電気角度が選択されて)処理を戻す。
In step S505, it is determined whether or not the transition direction of the absolute angle region is the same direction as the predetermined rotation direction. If it is the same direction (YES), the process proceeds to step S506, and if not (NO), the process proceeds to step S507. Transition. In step S506, the process proceeds to step S508 using the boundary angle as the corrected estimated electrical angle. In step S507, the process proceeds to step S508 using the boundary angle + 180 ° as the corrected estimated electrical angle. In step S508, the estimated electrical angle correction is performed (that is, the corrected estimated electrical angle is selected by the correction
この第二の変形例の構成であれば、電気角度を60°毎に区分した推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときに、移行前の推定絶対角度領域と移行後の推定絶対角度領域の境界角度を補正推定電気角度とし、推定電気角度を補正するので、逆起電圧値にノイズ等が混入している場合であっても、推定電気角度誤差の増大を防ぐことができる。
また、この第二の変形例の構成であれば、推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときの移行方向が、推定絶対角度領域を算出する際に基準とした所定回転方向と同方向であるときは境界角度を補正推定電気角度とし、異方向である場合は境界角度+180°を補正推定電気角度としているので、補正推定電気角度を正確に演算することができる。
In the case of the configuration of the second modification, when the estimated absolute angle region obtained by dividing the electrical angle every 60 ° shifts to the adjacent region, the estimated absolute angle region before the transition and the estimated absolute angle region after the transition Since the estimated electrical angle is corrected by using the boundary angle as the corrected estimated electrical angle, an increase in the estimated electrical angle error can be prevented even when noise or the like is mixed in the counter electromotive voltage value.
Further, with the configuration of the second modification, the transition direction when the estimated absolute angle region transitions to the adjacent region is the same direction as the predetermined rotation direction used as the reference when calculating the estimated absolute angle region. In some cases, the boundary angle is set as the corrected estimated electrical angle, and in the case of a different direction, the boundary angle + 180 ° is set as the corrected estimated electrical angle. Therefore, the corrected estimated electrical angle can be accurately calculated.
さらに、絶対角度領域の切り替り境界角度付近では各線間逆起電圧の符号関係が切り替り易く、絶対角領域判定が隣り合う領域間でハンチングを起こす可能性があり、この場合には、領域移行方向もハンチングするため、補正推定電気角度を間違う可能性があるものの、この第二の変形例の構成であれば、推定電気角度を補正するタイミングを、シフト後中間角度が変化し且つ推定絶対角度領域が隣り合う領域へ移行したときとしているので、シフト後中間角度は、ハンチング時においては移動しない構成であるため、補正タイミング条件として追加することで一層正確に推定電気角度を補正することができる。 Furthermore, the sign relationship of the back electromotive force between the lines is likely to switch near the switching angle of the absolute angle region, and the absolute angle region determination may cause hunting between adjacent regions. Although the direction of the estimated electrical angle may be incorrect because the direction is also hunted, if the configuration of this second modification is used, the timing for correcting the estimated electrical angle changes the intermediate angle after the shift and the estimated absolute angle. Since the region is shifted to an adjacent region, the post-shift intermediate angle is configured not to move during hunting. Therefore, the estimated electrical angle can be corrected more accurately by adding it as a correction timing condition. .
1 車載バッテリ
3 制御装置
5 電動モータ
6 モータ駆動回路
11 ステアリングホイール
12 ステアリングシャフト
13 減速装置
17 トルクセンサ
18 レゾルバ
21 インバータ回路
22 FETゲート駆動回路
30 マイクロコンピュータ
32 モータ回転角検出回路
33 車速センサ
42 電流指令値算出部
42A 操舵補助トルク指令値演算部
42B 指令値補償部
42C d−q軸電流指令値演算部
44 減算部
45 電流制御部
46 逆起電圧演算部
47 モータ回転角演算部
48 角速度・角加速度演算部
48a 相対角速度演算部
48b 符号取得部
48c 乗算部
48d レイトリミッタ部
48e 回転方向判定部
48f 加算部
48g 回転角選択部
48h 角速度演算部
48i 角速度選択部
48j 角加速度演算部
48m 不感帯検出部
48n 第2の回転角選択部
48o 角速度演算部
48p 第2の角速度選択部
49 フェールセーフ処理部
70 補完用相対角度情報演算部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記モータ相対角度決定手段は、前記操舵系に対する操舵量に応じた前記電動モータの相対角度情報を算出するモータ相対角度情報算出部と、該モータ相対角度情報算出部から相対角度情報を得られないときであっても、電動モータの各線間逆起電圧とその符号関係の情報に基づいて、前記電動モータの位置検出に必要な相対角量とその回転すべき相対角積算方向とを、代替となる相対角度情報として生成し、代替相対角度情報より推定電気角度を求める代替相対角度情報算出部とを備え、
前記代替相対角度情報算出部は、
前記電動モータの各線間逆起電圧の符号関係に基づいて、前記電動モータが所定方向に回転したときを基準として電気角度を60°毎に区分した推定絶対角領域を算出するとともに、その算出した推定絶対角領域の中間角度を出力する絶対角領域設定手段と、
前回算出した推定電気角度および前回算出した相対角度情報に基づいて、現在の推定電気角度相当である仮推定電気角度を推定電気角度情報として演算し、当該推定電気角度情報と前記推定絶対角領域の中間角度の±90°の範囲である判定用角度領域とを比較して、前記推定電気角度情報が、前記判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、前記判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とする領域判定手段とを有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric motor that generates a steering assist force for the steering system, a torque detection unit that detects a steering torque transmitted to the steering system, and relative angle information of the electric motor according to a steering amount with respect to the steering system is determined. According to the motor relative angle determination means, the steering torque detected by the torque detection means, the rotational electrical angle detected by the position detector of the electric motor, and the relative angle information determined by the motor relative angle determination means, An electric power steering device comprising a control means for driving and controlling the electric motor,
The motor relative angle determination means cannot obtain relative angle information from a motor relative angle information calculation unit that calculates relative angle information of the electric motor according to a steering amount with respect to the steering system, and the motor relative angle information calculation unit. Even if, on the basis of the information on the back electromotive force between each line of the electric motor and its sign relationship, the relative angular amount necessary for detecting the position of the electric motor and the relative angular integration direction to be rotated are substituted. An alternative relative angle information calculating unit that calculates an estimated electrical angle from the alternative relative angle information.
The alternative relative angle information calculation unit includes:
Based on the sign relationship of the back electromotive force voltage between each line of the electric motor, an estimated absolute angle region in which the electric angle is divided every 60 ° with reference to the time when the electric motor rotates in a predetermined direction is calculated. Absolute angle region setting means for outputting an intermediate angle of the estimated absolute angle region;
Based on the previously calculated estimated electrical angle and the previously calculated relative angle information, a temporary estimated electrical angle corresponding to the current estimated electrical angle is calculated as estimated electrical angle information, and the estimated electrical angle information and the estimated absolute angle region are calculated. Compared with the determination angle region that is a range of ± 90 ° of the intermediate angle, if the estimated electrical angle information is within the range of the determination angle region, the predetermined direction is a relative angle integration direction, An electric power steering apparatus comprising: an area determination unit that sets a direction opposite to the predetermined direction as a relative angle integration direction if outside the determination angle area.
前記領域判定手段は、前記中間角度シフト演算手段から出力されたシフト後中間角度の±90°の範囲を判定用角度領域とし、当該判定用角度領域と前記推定電気角度情報とを比較して、前記推定電気角度情報が、当該判定用角度領域の範囲内であれば、前記所定方向を相対角積算方向とし、当該判定用角度領域の範囲外であれば、前記所定方向の逆方向を相対角積算方向とすることを特徴とする請求項1または2に記載の電動パワーステアリング装置。 When the intermediate angle calculated by the absolute angle region setting unit changes, the alternative relative angle information calculation unit calculates a new post-shift intermediate angle obtained by shifting the intermediate angle based on the change amount and the transition direction. It further has an intermediate angle shift calculation means for outputting,
The region determination means sets a range of ± 90 ° of the shifted intermediate angle output from the intermediate angle shift calculation means as a determination angle region, compares the determination angle region with the estimated electrical angle information, If the estimated electrical angle information is within the range of the determination angle region, the predetermined direction is the relative angle integration direction. If the estimated electrical angle information is outside the range of the determination angle region, the reverse direction of the predetermined direction is the relative angle. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the electric power steering apparatus is set in an integration direction.
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