JP5181641B2

JP5181641B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP5181641B2
Application number: JP2007312199A
Authority: JP
Inventors: 正章北條
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP2009137310A

Description

本発明は、操舵系に操舵補助力を付与するモータを制御するようになっている電動パワーステアリング装置に関し、特にモータ回転数（角速度）によって電流指令値の生成方法をベクトル指令値生成部と矩形波指令値生成部の間で切り替える際に、モータに流れる実電流の急激な変化を抑制するために、電流指令値の変動速度を制限（レイトリミット）するように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 configured to control a motor that applies a steering assist force to a steering system, and more particularly to a method for generating a current command value according to a motor rotation speed (angular velocity) as a vector command value generation unit and a rectangular shape. The present invention relates to an electric power steering apparatus that limits a rate of fluctuation of a current command value (rate limit) in order to suppress a rapid change in an actual current flowing through a motor when switching between wave command value generation units.

車両のステアリング装置をモータの回転力で補助負荷付勢する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に補助負荷付勢するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、アシストトルク（操舵補助力）を正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、電流指令値とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデュ−ティ比の調整で行っている。 An electric power steering device for energizing a vehicle steering device with an auxiliary load by a rotational force of a motor energizes an auxiliary load to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer. It is supposed to be. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of motor current in order to accurately generate assist torque (steering assist force). In the feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the current command value and the motor current detection value becomes small. Generally, the adjustment of the motor applied voltage is a duty of PWM (pulse width modulation) control. This is done by adjusting the tee ratio.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図７に示して説明すると、ステアリングホイール（ハンドル）１０１のコラム軸（ステアリングシャフト）１０２は減速ギア１０３、ユニバーサルジョイント１０４Ａ及び１０４Ｂ、ピニオンラック機構１０５を経て操向車輪のタイロッド１０６に連結されている。コラム軸１０２には、ステアリングホイール１０１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１１０が設けられており、ステアリングホイール１０１の操舵力を補助するモータ１２０が減速ギア１０３を介してコラム軸１０２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット１３０には、バッテリ１１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１３０は、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴと車速センサ１１２で検出された車速Ｖとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値Ｉｒｅｆの演算を行い、演算された電流指令値Ｉｒｅｆに基づいてモータ１２０に供給する電流を制御する。 The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 7. The column shaft (steering shaft) 102 of the steering wheel (handle) 101 is operated through a reduction gear 103, universal joints 104 A and 104 B, and a pinion rack mechanism 105. It is connected to the tie rod 106 of the opposite wheel. The column shaft 102 is provided with a torque sensor 110 that detects the steering torque of the steering wheel 101, and a motor 120 that assists the steering force of the steering wheel 101 is connected to the column shaft 102 via a reduction gear 103. . Electric power is supplied from the battery 113 to the control unit 130 that controls the electric power steering device, and an ignition key signal is input via the ignition key 111. The control unit 130 calculates the current command value Iref of the assist (steering assistance) command based on the steering torque T detected by the torque sensor 110 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 112, and the calculated current command The current supplied to the motor 120 is controlled based on the value Iref.

コントロールユニット１３０は主としてＣＰＵ（又はＭＰＵやＭＣＵ）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図８のようになる。先ず、トルクセンサ１１０で検出された操舵トルクＴと、車速センサ１１２で検出された車速Ｖとがアシストマップ１４１に入力され操舵補助指令値Ｉａが算出される。さらに、補償値演算部１４５で演算される補償値Ｃｍ、例えば収斂性演算部１４２や慣性演算部１４３で算出された収斂性や慣性などの補償値、検出若しくは推定されたＳＡＴ１４４を加算部１４６及び１４７で加算し、求められた補償値Ｃｍを加算部１４８で操舵補助指令値Ｉａに加算してトルク指令値Ｔｒｅｆを算出する。そして、トルク指令値Ｔｒｅｆに基づいて電流指令値演算部１４９で電流指令値Ｉｒｅｆが決定され、フィードバック用の減算部１５４に入力される。上述した操舵トルクＴ、車速Ｖ及び補償値Ｃｍに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを決定する処理部分が、電流指令値決定部１４０となっている。 The control unit 130 is mainly composed of a CPU (or MPU or MCU). FIG. 8 shows general functions executed by a program inside the CPU. First, the steering torque T detected by the torque sensor 110 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 112 are input to the assist map 141, and the steering assist command value Ia is calculated. Furthermore, the compensation value Cm computed by the compensation value computation unit 145, for example, the compensation value such as convergence or inertia calculated by the convergence computation unit 142 or the inertia computation unit 143, the detected or estimated SAT 144, and the addition unit 146 and In 147, the obtained compensation value Cm is added to the steering assist command value Ia by the adder 148 to calculate the torque command value Tref. Based on the torque command value Tref, the current command value calculation unit 149 determines the current command value Iref and inputs it to the feedback subtraction unit 154. The processing portion for determining the current command value Iref based on the steering torque T, the vehicle speed V, and the compensation value Cm described above is the current command value determination unit 140.

減算部１５４で求められたモータ電流Ｉｍとの偏差ΔＩは、電流制御部１５０としての比例積分制御部に入力される。この例では、比例ゲインＫｐである比例項１５２と、積分ゲインＫｉである積分項１５１とに入力される。比例項１５２の出力と積分項１５１の出力とは加算部１５３で加算され、電圧指令値Ｖｒｅｆが出力される。ＰＷＭ制御部１６１は電圧指令値Ｖｒｅｆを入力し、インバータ１６２へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ１６２へ入力される。インバータ１６２は、そのＰＷＭ信号に基づいてモータ２０へモータ電流Ｉｍを供給する。 The deviation ΔI from the motor current Im obtained by the subtraction unit 154 is input to a proportional-integral control unit as the current control unit 150. In this example, a proportional term 152 that is a proportional gain Kp and an integral term 151 that is an integral gain Ki are input. The output of the proportional term 152 and the output of the integral term 151 are added by the adder 153, and the voltage command value Vref is output. The PWM controller 161 receives the voltage command value Vref and outputs a PWM signal to the inverter 162, so that a PWM signal based on the voltage command value Vref is input to the inverter 162. Inverter 162 supplies motor current Im to motor 20 based on the PWM signal.

一方、モータ１２０へ供給されるモータ電流Ｉｍは電流検出器１６３で検出され、電流指令値Ｉｒｅｆと共に減算部１５４へ入力される。減算部１５４では、それらの偏差ΔＩ＝Ｉｒｅｆ−Ｉｍが算出され、偏差ΔＩが０となるようにモータ１２０が駆動制御される。 On the other hand, the motor current Im supplied to the motor 120 is detected by the current detector 163 and input to the subtraction unit 154 together with the current command value Iref. The subtraction unit 154 calculates the deviation ΔI = Iref−Im, and drives and controls the motor 120 so that the deviation ΔI becomes zero.

従来、このような電動パワーステアリング装置では、トルク指令値Ｔｒｅｆ、モータに付設された位置検出センサで検出されたモータの回転角度θ及び角速度ωに基づいてベクトル制御を行うための電流指令値を決定している。ベクトル制御を行うためには、モータの低速回転時においてもモータの回転位置を正しく検出する必要があるため、位置検出センサとしてレゾルバやエンコーダを用いている。 Conventionally, in such an electric power steering apparatus, a current command value for performing vector control is determined based on a torque command value Tref, a rotation angle θ of the motor detected by a position detection sensor attached to the motor, and an angular velocity ω. doing. In order to perform vector control, it is necessary to correctly detect the rotational position of the motor even when the motor is rotating at a low speed. Therefore, a resolver or an encoder is used as a position detection sensor.

しかし、レゾルバやエンコーダは高価な部品であるため、電動パワーステアリング装置を安価に製造するときの障害となる。そこで、安価なモータ位置検出センサを用いるにも拘らず、優れたモータ制御を行うことのできる電動パワーステアリング装置が特開２００６−８１２３０号公報（特許文献１）に開示されている。 However, since the resolver and the encoder are expensive parts, it becomes an obstacle when the electric power steering apparatus is manufactured at a low cost. An electric power steering apparatus that can perform excellent motor control despite using an inexpensive motor position detection sensor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-81230 (Patent Document 1).

特許文献１に開示されている電動パワーステアリング装置では、電流指令値を生成するために、ベクトル指令値生成部と矩形波指令値生成部とを具備しており、これら２つの指令値生成部の内どちらの指令値生成部を用いるかは、モータの回転速度に応じて切替スイッチによって切り替えるようにしている。位置検出センサとしては安価なホールセンサを用いており、ホールセンサからの信号は回転数算出部に入力され、モータの角速度ωとモータの回転角度θが算出される。ベクトル指令値生成部は、これらの算出値とトルク指令値に基づいて電流指令値を算出している。一方、矩形波指令値生成部にはホールセンサの信号が直接入力される。このため、モータの回転速度が低速になって、回転数算出部の出力誤差が大きくなっても、矩形波制御回路は影響を受けないようになっている。 The electric power steering device disclosed in Patent Document 1 includes a vector command value generation unit and a rectangular wave command value generation unit in order to generate a current command value. Which command value generation unit is used is switched by a changeover switch in accordance with the rotational speed of the motor. An inexpensive Hall sensor is used as the position detection sensor, and a signal from the Hall sensor is input to the rotation speed calculation unit, and the angular velocity ω of the motor and the rotation angle θ of the motor are calculated. The vector command value generation unit calculates a current command value based on these calculated values and torque command values. On the other hand, the Hall sensor signal is directly input to the rectangular wave command value generation unit. For this reason, even if the rotational speed of the motor becomes low and the output error of the rotational speed calculation unit becomes large, the rectangular wave control circuit is not affected.

モータの角速度ωは、矩形波−ベクトル切替判定部にも入力されており、矩形波−ベクトル切替判定部は、モータの回転速度が高速のときは、切替スイッチをベクトル指令値生成部に連結させ、モータの回転速度が低速の時は、切替スイッチを矩形波指令値生成部に連結させている。このように、モータの低速回転時に矩形波制御によって電流指令値を生成することによって、安価な位置検出センサによってモータ制御ができるようになっている。
特開２００６−８１２３０号公報 The angular velocity ω of the motor is also input to the rectangular wave-vector switching determination unit. When the motor rotation speed is high, the rectangular wave-vector switching determination unit connects the changeover switch to the vector command value generation unit. When the rotation speed of the motor is low, the changeover switch is connected to the rectangular wave command value generation unit. Thus, by generating a current command value by rectangular wave control when the motor rotates at a low speed, the motor can be controlled by an inexpensive position detection sensor.
JP 2006-81230 A

特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、モータの回転数が所定の閾値を超えると、ベクトル制御と矩形波制御のモータの駆動方法を瞬時に切り替えるようにしている。このため、駆動方法の切り替えを行った直後、稀に電流指令値と実電流の偏差が大きくなる場合がある。この場合、電流制御部に不連続な信号が入るため、出力が不安定になりオーバーシュートなどを起こす。その結果、電流の急変により、トルク変動が発生し運転者が異音を感じるという問題がある。また、電流指令値が大きいときに駆動方法を切り替えると過電流が発生し、コントロールユニットなどの回路にダメージを与えるという問題がある。 In the electric power steering apparatus described in Patent Document 1, when the number of rotations of the motor exceeds a predetermined threshold value, the motor driving method of vector control and rectangular wave control is switched instantaneously. For this reason, the deviation between the current command value and the actual current may rarely increase immediately after switching the driving method. In this case, since a discontinuous signal is input to the current control unit, the output becomes unstable and causes overshoot. As a result, there is a problem that torque fluctuation occurs due to a sudden change in current and the driver feels abnormal noise. Further, when the driving method is switched when the current command value is large, there is a problem that an overcurrent occurs and damages a circuit such as a control unit.

本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、ベクトル制御と矩形波制御のモータの駆動方法を切り替えた際に発生するトルク変動や過電流を防止することにより、駆動方法の切り替え時においてもハンドル操舵に違和感を与えることがなく、モータ騒音が大きくならない電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is to prevent torque fluctuation and overcurrent that occur when the motor control method of vector control and rectangular wave control is switched, An object of the present invention is to provide an electric power steering device that does not give a sense of incongruity to steering of a steering wheel even when a driving method is switched and does not increase motor noise.

本発明は、少なくとも操舵トルクに基づいてステアリング機構に操舵補助力を付与するモータを制御する電流指令値を演算し、前記電流指令値に基づいてベクトル制御を行うためのベクトル指令値を生成するベクトル指令値生成部と、前記電流指令値に基づいて矩形波制御を行うための矩形波指令値を生成する矩形波指令値生成部と、前記ベクトル指令値又は矩形波指令値を前記モータの角速度に基づいて切り替える切替スイッチとを具備し、前記ベクトル指令値又は前記矩形波指令値が電流制御部を経てＰＷＭ制御され、ＰＷＭで前記モータを駆動制御する電動パワーステアリング装置に関し、本発明の上記目的は、前記切替スイッチによる切り替えが行われた際、前記モータを制御する信号のレイトリミットを行うレイトリミッタが前記モータの制御経路に設けられており、前記レイトリミッタはレイトリミッタ指令部からのレイトリミット指令値により制御され、前記レイトリミッタ指令部は、前記レイトリミッタを作動させるか否かを判定するレイトリミッタ作動判定部と前記レイトリミッタのレイトリミット量を算出するレイトリミット量算出部と前記レイトリミットを行う時間が所定時間になったときに前記レイトリミットを停止するタイマ部とから構成され、前記レイトリミッタのレイトリミット量は、前記レイトリミッタ量算出部により、前記操舵トルク、前記電流指令値、前記電流指令値とモータ電流との偏差又は前記モータ電流のレイトリミット量算出信号に基づいて算出し、前記偏差の変化量がレイトリミット量を超える場合にレイトリミットを行うようにすることによって達成される。
The present invention calculates a current command value for controlling a motor that applies a steering assist force to a steering mechanism based on at least a steering torque, and generates a vector command value for performing vector control based on the current command value A command value generation unit; a rectangular wave command value generation unit that generates a rectangular wave command value for performing rectangular wave control based on the current command value; and the vector command value or the rectangular wave command value as an angular velocity of the motor. An electric power steering apparatus, wherein the vector command value or the rectangular wave command value is PWM-controlled via a current control unit, and the motor is driven and controlled by PWM. When the switching by the changeover switch is performed, a rate limiter that performs a rate limit of a signal for controlling the motor is Provided in the control path of over data, the rate limiter is controlled by the rate limit command value from the rate limiter command section, the rate limiter command unit, rate limiter determines whether to operate the rate limiter The rate limiter includes an operation determination unit, a rate limit amount calculation unit that calculates a rate limit amount of the rate limiter, and a timer unit that stops the rate limit when a time for performing the rate limit reaches a predetermined time. The late limit amount is calculated based on the steering torque, the current command value, the deviation between the current command value and the motor current, or the late limit amount calculation signal of the motor current, by the rate limiter amount calculation unit, Late limit is applied when the deviation change exceeds the late limit. It is achieved by Rukoto.

本発明の上記目的は、前記レイトリミッタが前記電流制御部の前段に設けられていることによって、或いは前記レイトリミッタが前記ＰＷＭ制御の前段に設けられていることによって、或いは前記レイトリミッタが前記切替スイッチの後段に設けられていることによって、より効果的に達成される。 The object of the present invention is that the rate limiter is provided before the current control unit, or the rate limiter is provided before the PWM control, or the rate limiter is switched. This is achieved more effectively by being provided after the switch.

本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ベクトル制御と矩形波制御のモータの駆動方法を切り替えた後の一定時間、電流制御部の出力が急変しないように、電流制御部の出力、電流制御部の入力及び電流指令値といったモータを制御する信号のレイトリミットを行うようにしているので、トルク変動の発生を防止することができる。このため、駆動方法の切り替え時においても、ハンドル操舵に違和感を与えることなく、モータ騒音が大きくならないようにすることができる。また、駆動方法の切り替え時における過電流を防止することができるので、コントロールユニットなどの回路の損傷を防止することができる。 According to the electric power steering apparatus of the present invention, the output of the current control unit, the current control so that the output of the current control unit does not change suddenly for a certain period of time after switching the motor driving method of vector control and rectangular wave control. Since the rate limit of the signal for controlling the motor such as the input of the unit and the current command value is performed, the occurrence of torque fluctuation can be prevented. For this reason, even when the driving method is switched, it is possible to prevent the motor noise from increasing without giving a sense of incongruity to the steering wheel. In addition, since overcurrent at the time of switching the driving method can be prevented, damage to circuits such as the control unit can be prevented.

本発明に係る電動パワーステアリング装置では、レイトリミッタをモータの制御経路に設け、モータの駆動方法をベクトル制御又は矩形波制御に切り替える際に、切り替え後の一定時間、電流制御部の出力が急変しないように、電流制御部の入力値である電流指令値とモータ電流との偏差、電流制御部の出力値である電圧指令値及び電流指令値といったモータを制御する信号のレイトリミットを行うようにしている。 In the electric power steering apparatus according to the present invention, when the rate limiter is provided in the motor control path and the motor driving method is switched to vector control or rectangular wave control, the output of the current control unit does not change suddenly for a certain time after switching. As described above, the rate limit of the signal for controlling the motor such as the deviation between the current command value that is the input value of the current control unit and the motor current, the voltage command value that is the output value of the current control unit, and the current command value is performed. Yes.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an electric power steering apparatus according to the present invention.

図１において、モータ１０には、モータ１０のロータ位置を検出するためにホールセンサ１１が付設されており、ホールセンサ１１からのホール信号Ｈｓは回転数算出部１２及び矩形波指令値生成部２に入力され、回転数算出部１２でモータ（ロータ）１０の回転角度θ及び角速度ωが算出される。 In FIG. 1, the motor 10 is provided with a hall sensor 11 for detecting the rotor position of the motor 10, and the hall signal Hs from the hall sensor 11 is converted into a rotation speed calculation unit 12 and a rectangular wave command value generation unit 2. , And the rotational speed calculator 12 calculates the rotational angle θ and the angular velocity ω of the motor (rotor) 10.

一方、電流指令値演算部１は少なくとも操舵トルクＴに基づいて電流指令値Ｉｒｅｆを演算し、電流指令値Ｉｒｅｆは矩形波指令値生成部２とベクトル指令値生成部３に入力される。矩形波指令値生成部２は、電流指令値Ｉｒｅｆとホールセンサ１１からのホール信号Ｈｓに基づいて矩形波指令値Ｉｓｒｅｆを生成し、生成した矩形波指令値Ｉｓｒｅｆを切替スイッチ４の接点４ａに入力する。ベクトル指令値生成部３は、電流指令値Ｉｒｅｆと、回転数算出部１２で算出された回転角度θ及び角速度ωに基づいてベクトル指令値Ｉｖｒｅｆを生成し、生成したベクトル指令値Ｉｖｒｅｆを切替スイッチ４の接点４ｂに入力する。切替スイッチ４は、切替信号ＳＷに応じて接点４ａ、４ｂを切替えられ、減算部５への入力を矩形波指令値Ｉｓｒｅｆ或いはベクトル指令値Ｉｖｒｅｆに切替えている。 On the other hand, the current command value calculation unit 1 calculates a current command value Iref based on at least the steering torque T, and the current command value Iref is input to the rectangular wave command value generation unit 2 and the vector command value generation unit 3. The rectangular wave command value generation unit 2 generates a rectangular wave command value Isref based on the current command value Iref and the Hall signal Hs from the Hall sensor 11, and inputs the generated rectangular wave command value Isref to the contact 4a of the changeover switch 4. To do. The vector command value generation unit 3 generates a vector command value Ivref based on the current command value Iref, the rotation angle θ and the angular velocity ω calculated by the rotation speed calculation unit 12, and the generated vector command value Ivref is changed over to the changeover switch 4 To the contact 4b. The changeover switch 4 switches the contacts 4a and 4b in response to the switching signal SW, and switches the input to the subtracting unit 5 to the rectangular wave command value Isref or the vector command value Ivref.

また、矩形波−ベクトル切替判定部１３は、角速度ωに基づいて減算部５に入力する電流指令値Ｉａｒｅｆとして、矩形波指令値Ｉｓｒｅｆを用いる矩形波制御か、ベクトル指令値Ｉｖｒｅｆを用いるベクトル制御かの判定を行って切替信号ＳＷを出力する。即ち、矩形波―ベクトル切替判定部１３は、モータ１０の角速度ωが所定角速度（スレッショルド）ω_０より小さい場合は矩形波制御を行い、モータ１０の角速度ωが所定角速度ω_０以上の場合はベクトル制御を行うように判定し、矩形波制御の場合は切替信号ＳＷによって接点４ａに接続し、ベクトル制御の場合は切替信号ＳＷによって接点４ｂに接続する。 Further, the rectangular wave-vector switching determination unit 13 determines whether the rectangular wave control using the rectangular wave command value Isref or the vector control using the vector command value Ivref as the current command value Iaref input to the subtraction unit 5 based on the angular velocity ω. And the switching signal SW is output. That is, the rectangular wave-vector switching determining unit 13 performs rectangular wave control when the angular velocity ω of the motor 10 is smaller than the predetermined angular velocity (threshold) ω ₀ , and vector when the angular velocity ω of the motor 10 is equal to or larger than the predetermined angular velocity ω _0. In the case of rectangular wave control, the switching signal SW is connected to the contact 4a, and in the case of vector control, the switching signal SW is connected to the contact 4b.

減算部５では、電流検出器９で検出されたモータ電流Ｉｍと、切替スイッチ４からの電流指令値Ｉａｒｅｆとの偏差ΔＩ＝Ｉａｒｅｆ−Ｉｍが算出され、偏差ΔＩはレイトリミッタ１４に入力される。レイトリミッタ１４はレイトリミッタ指令部２０からのレイトリミット指令値ＲＬによって制御される。レイトリミッタ指令部２０はレイトリミッタ作動判定部２１と、レイトリミット量算出部２２と、タイマ部２３とから構成され、レイトリミッタ指令部２０には操舵トルクＴ、電流指令値Ｉｒｅｆ、偏差ΔＩ、モータ電流Ｉｍ及び切替信号ＳＷが入力されている。レイトリミッタ作動判定部２１は、矩形波−ベクトル切替判定部１３からの切替信号ＳＷに基づいてベクトル制御から矩形波制御に切り替わったとき、又は矩形波制御からベクトル制御に切り替わったときに、レイトリミッタ１４を作動させるようにレイトリミット指令値ＲＬを出力する。また、レイトリミット量算出部２２は、操舵トルクＴ、電流指令値Ｉｒｅｆ、偏差ΔＩ、モータ電流Ｉｍのレイトリミット量算出信号に基づいて、レイトリミットを行う際のレイトリミット量ａｌを算出する。
なお、レイトリミット量ａｌは、許容できる偏差ΔＩの変化量の上限値であり、偏差ΔＩの変化量がレイトリミット量ａｌを超える場合にレイトリミットを行うようにする。タイマ部２３は、レイトリミッタ１４を作動させてから経過した時間が所定時間ｔ_０に達したとき、レイトリミッタ１４を停止するようにする。つまり、所定時間だけレイトリミットを行う。 In the subtracting unit 5, a deviation ΔI = Iaref−Im between the motor current Im detected by the current detector 9 and the current command value Iaref from the changeover switch 4 is calculated, and the deviation ΔI is input to the rate limiter 14. The rate limiter 14 is controlled by the rate limit command value RL from the rate limiter command unit 20. The rate limiter command unit 20 includes a rate limiter operation determination unit 21, a rate limit amount calculation unit 22, and a timer unit 23. The rate limiter command unit 20 includes a steering torque T, a current command value Iref, a deviation ΔI, a motor. The current Im and the switching signal SW are input. The rate limiter operation determining unit 21 is a rate limiter when the vector control is switched to the rectangular wave control based on the switching signal SW from the rectangular wave-vector switching determining unit 13 or when the rectangular wave control is switched to the vector control. The late limit command value RL is output so as to operate the control unit 14. Further, the late limit amount calculation unit 22 calculates the late limit amount al when performing the late limit based on the late limit amount calculation signal of the steering torque T, the current command value Iref, the deviation ΔI, and the motor current Im.
The late limit amount al is an upper limit value of the allowable change amount of the deviation ΔI, and the late limit is performed when the change amount of the deviation ΔI exceeds the late limit amount al. Timer unit 23, when the time that has elapsed since actuates the rate limiter 14 has reached the predetermined time t _0, so as to stop the late limiter 14. That is, the rate limit is performed for a predetermined time.

レイトリミット量算出部２２が、例えば操舵トルクＴに基づいてレイトリミット量ａｌを算出する場合、以下の原理に従ってレイトリミット量ａｌを算出するようにする。即ち、操舵トルクＴが小さい場合、電流指令値Ｉｒｅｆが小さくなり、その結果モータ電流Ｉｍが小さくなる。モータ電流Ｉｍが小さいと、ベクトル制御から矩形波制御に切り替わったとき、又は矩形波制御からベクトル制御に切り替わったときの偏差ΔＩの変化量は小さくなり、オーバーシュートなどが発生しにくい。従って、操舵トルクＴが小さいときは、レイトリミッタ１４によってレイトリミットを行う必要性は低いので、レイトリミット量ａｌを大きくする。例えば、レイトリミット量ａｌの算出には、下記数１で示されるような算出式を用いる。
（数１）
ａｌ＝（−α）×Ｔ＋β
ただし、αは正の定数、βは正の定数である。 For example, when the late limit amount calculating unit 22 calculates the late limit amount al based on the steering torque T, the late limit amount al is calculated according to the following principle. That is, when the steering torque T is small, the current command value Iref is small, and as a result, the motor current Im is small. When the motor current Im is small, the amount of change in the deviation ΔI when the vector control is switched to the rectangular wave control or when the rectangular wave control is switched to the vector control is small, and overshooting is unlikely to occur. Accordingly, when the steering torque T is small, the necessity of performing the rate limit by the rate limiter 14 is low, so the rate limit amount al is increased. For example, for calculating the late limit amount al, a calculation formula as shown in the following formula 1 is used.
(Equation 1)
al = (− α) × T + β
Where α is a positive constant and β is a positive constant.

レイトリミット量ａｌの算出を電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて行う場合も、操舵トルクＴに基づいて行う場合と同様に、電流指令値Ｉｒｅｆが小さいときにレイトリミット量ａｌを大きくなるようにする。レイトリミット量ａｌの算出をモータ電流Ｉｍに基づいて行う場合も、同様にモータ電流Ｉｍが小さいときにレイトリミット量ａｌを大きくなるようにする。レイトリミット量ａｌの算出を偏差ΔＩに基づいて行う場合、偏差ΔＩが大きいときに電流のオーバーシュートが発生しやすいので、偏差ΔＩが大きいときにレイトリミット量ａｌを小さくなるようにする。なお、数１は一次式であるが、一次式でなくても上記原理に従う式であれば良い。 When the rate limit amount al is calculated based on the current command value Iref, the rate limit amount al is increased when the current command value Iref is small, as in the case where the rate limit amount al is calculated based on the steering torque T. When the late limit amount al is calculated based on the motor current Im, the late limit amount al is also increased when the motor current Im is small. When the late limit amount al is calculated based on the deviation ΔI, current overshoot is likely to occur when the deviation ΔI is large. Therefore, the late limit amount al is made small when the deviation ΔI is large. In addition, although Formula 1 is a linear expression, it may be an expression according to the above principle even if it is not a linear expression.

レイトリミッタ作動判定部２１がレイトリミッタ１４を作動させるように判定した場合、レイトリミット量算出部２２で算出されたレイトリミット量ａｌに応じたレイトリミット指令値ＲＬをレイトリミッタ１４に入力し、レイトリミッタ１４は偏差ΔＩのレイトリミットを行う。レイトリミットの時間はタイマ部２３で計測され、レイトリミッタ１４を作動させてから所定時間ｔ_０が経過したとき、タイマ部２３はレイトリミッタ１４によるレイトリミットを終了する。 When the rate limiter operation determination unit 21 determines to operate the rate limiter 14, the rate limit command value RL corresponding to the rate limit amount al calculated by the rate limit amount calculation unit 22 is input to the rate limiter 14, and the rate limiter 14 The limiter 14 performs a rate limit on the deviation ΔI. The time rate limit is measured by the timer section 23, when a predetermined time t ₀ from actuates the rate limiter 14 has elapsed, the timer unit 23 terminates the late limit by late limiter 14.

レイトリミッタ１４から出力される偏差ΔＩｌは電流制御部６に入力され、比例積分制御が行われて電圧指令値Ｖｒｅｆが出力される。電圧指令値Ｖｒｅｆが入力されるＰＷＭ制御部７は、インバータ８へのＰＷＭ信号を出力することにより、電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいたＰＷＭ信号がインバータ８に入力され、インバータ８はＰＷＭ信号に基づいてモータ１０へモータ電流Ｉｍを供給する。 The deviation ΔI1 output from the rate limiter 14 is input to the current control unit 6, and proportional-integral control is performed to output the voltage command value Vref. The PWM control unit 7 to which the voltage command value Vref is input outputs a PWM signal to the inverter 8, whereby a PWM signal based on the voltage command value Vref is input to the inverter 8, and the inverter 8 is based on the PWM signal. A motor current Im is supplied to the motor 10.

次に、レイトリミットを行う動作例を図２のフローチャートを参照して説明する。 Next, an operation example for performing the rate limit will be described with reference to the flowchart of FIG.

矩形波−ベクトル切替判定部１３は角速度ωを所定角速度ω_０と比較することにより、モータの駆動方法をベクトル制御又は矩形波制御に切り替える判定を行う（ステップＳ１）。例えば、角速度ωが所定角速度ω_０以上の状態から所定角速度ω_０より小さい状態に変わった場合、矩形波−ベクトル切替判定部１３はベクトル制御から矩形波制御に切り替えるように切替信号ＳＷを出力し、切替スイッチ４の接点を“４ｂ”から“４ａ”に切替え、減算部５への入力をベクトル指令値Ｉｖｒｅｆから矩形波指令値Ｉｓｒｅｆに切り替える。逆に、角速度ωが所定角速度ω_０より小さい状態から所定角速度ω_０以上の状態に変わった場合、矩形波−ベクトル切替判定部１３は矩形波制御からベクトル制御に切り替えるように切替信号ＳＷを出力し、切替スイッチ４の接点を“４ａ”から“４ｂ”に切替え、減算部５への入力を矩形波指令値Ｉｓｒｅｆからベクトル指令値Ｉｖｒｅｆに切り替える。 The rectangular wave-vector switching determining unit 13 determines that the motor driving method is switched to vector control or rectangular wave control by comparing the angular velocity ω with the predetermined angular velocity ω ₀ (step S1). For example, when the angular velocity ω changes from a state where the angular velocity ω is equal to or higher than the predetermined angular velocity ω _{0 to} a state where the angular velocity ω is smaller than the predetermined angular velocity ω ₀ , the rectangular wave-vector switching determination unit 13 outputs the switching signal SW so as to switch from vector control to rectangular wave control. The contact of the changeover switch 4 is switched from “4b” to “4a”, and the input to the subtraction unit 5 is switched from the vector command value Ivref to the rectangular wave command value Isref. Conversely, if the angular speed omega is changed from the predetermined angular velocity omega ₀ is smaller than the state in a predetermined angular velocity omega ₀ or more states, a rectangular wave - vector switching determining unit 13 outputs a switching signal SW to switch to the vector control from the rectangular wave control Then, the contact of the changeover switch 4 is switched from “4a” to “4b”, and the input to the subtracting unit 5 is switched from the rectangular wave command value Isref to the vector command value Ivref.

矩形波−ベクトル切替判定部１３の切替信号ＳＷはレイトリミッタ指令部２０にも入力され、レイトリミット量算出部２２は操舵トルクＴ、電流指令値Ｉｒｅｆなどのレイトリミット量算出信号を取得し（ステップＳ２）、レイトリミット量算出部２２はレイトリミット量算出信号に基づいてレイトリミット量ａｌを算出する（ステップＳ３）。レイトリミット作動判定部２１はレイトリミッタ１４を作動させ、レイトリミッタ１４は算出されたレイトリミット量ａｌによるレイトリミット指令値ＲＬに基づいて、偏差ΔＩのレイトリミットを行う（ステップＳ４）。 The switching signal SW of the rectangular wave-vector switching determination unit 13 is also input to the rate limiter command unit 20, and the rate limit amount calculation unit 22 acquires a rate limit amount calculation signal such as the steering torque T and the current command value Iref (step). S2), the late limit amount calculator 22 calculates the late limit amount al based on the late limit amount calculation signal (step S3). The late limit operation determination unit 21 operates the late limiter 14, and the late limiter 14 performs a late limit of the deviation ΔI based on the late limit command value RL based on the calculated late limit amount al (step S4).

タイマ部２３はレイトリミットの開始から時間を計測し、レイトリミットの時間が所定時間ｔ_０を経過したか否かの判定を行い（ステップＳ５）、所定時間ｔ_０を経過した場合、タイマ部２３によってレイトリミッタ１４は停止され、レイトリミットは解除される（ステップＳ６）。 Timer 23 measures the time from the start of the late limit, time rate limit makes a determination of whether or not a predetermined time has elapsed t ₀ (step S5), and when a predetermined time elapses t _0, the timer section 23 As a result, the rate limiter 14 is stopped and the late limit is released (step S6).

図３（ａ）は矩形波制御のときの電流波形の一例を示しており、図３（ｂ）はベクトル制御のときの電流波形の一例を示している。また、図４は例として、ベクトル制御から矩形波制御に切り替えたときの電流波形の一例を示しており、図４（ａ）はレイトリミットを行わない場合であり、図４（ｂ）はレイトリミットを行った場合を示している。レイトリミットを行わない場合は、制御の切り替え直後にオーバーシュートが発生しているが、レイトリミットを行うことにより急激な変化分が抑制されるので、オーバーシュートが低減している。このため、レイトリミットを行うことによって、トルク変動が発生することによる異音の発生を防止でき、過電流が発生することによる回路の損傷を防止することができる。 FIG. 3A shows an example of a current waveform at the time of rectangular wave control, and FIG. 3B shows an example of a current waveform at the time of vector control. FIG. 4 shows an example of a current waveform when switching from vector control to rectangular wave control as an example. FIG. 4A shows a case where the rate limit is not performed, and FIG. 4B shows a rate. The case where a limit is performed is shown. When the late limit is not performed, an overshoot occurs immediately after the control is switched. However, since the rapid change is suppressed by performing the late limit, the overshoot is reduced. For this reason, by performing the rate limit, it is possible to prevent the generation of noise due to the occurrence of torque fluctuation, and it is possible to prevent damage to the circuit due to the occurrence of overcurrent.

なお、図１の実施形態ではレイトリミット量算出部２２を設け、レイトリミットを行う際のレイトリミット量ａｌ（レイトリミット指令値ＲＬ）を操舵トルクＴ、電流指令値Ｉｒｅｆ、偏差ΔＩ、モータ電流Ｉｍのレイトリミット量算出信号に基づいて算出しているが、レイトリミット量算出部２２を設けずに、固定値を用いてレイトリミットを行うようにしても良い。 In the embodiment of FIG. 1, a late limit amount calculation unit 22 is provided, and the late limit amount al (late limit command value RL) when performing the late limit is set to the steering torque T, the current command value Iref, the deviation ΔI, and the motor current Im. However, the late limit may be calculated by using a fixed value without providing the late limit amount calculator 22.

図１の第１実施形態では、電流制御部６の入力である偏差ΔＩをレイトリミットするように電流制御部６の前段にレイトリミッタ１４を設置しているが、図５に示されるように電流制御部６の後段に設置し、電圧指令値Ｖｒｅｆをレイトリミットするようにしても良い（第２実施形態）。さらに、図６に示されるようにベクトル指令値Ｉｖｒｅｆ又は矩形波指令値Ｉｓｒｅｆをレイトリミットするように、切替スイッチ４の後段にレイトリミッタ１４を設置しても良い（第３実施形態）。要するに、モータの制御経路に、モータを制御する信号をレイトリミットするレイトリミッタを設ければ良い。 In the first embodiment of FIG. 1, the rate limiter 14 is installed in the preceding stage of the current control unit 6 so as to rate limit the deviation ΔI that is the input of the current control unit 6, but as shown in FIG. It may be installed at the subsequent stage of the control unit 6 to late limit the voltage command value Vref (second embodiment). Furthermore, as shown in FIG. 6, a rate limiter 14 may be installed at the subsequent stage of the changeover switch 4 so as to rate limit the vector command value Ivref or the rectangular wave command value Isref (third embodiment). In short, a rate limiter for rate limiting a signal for controlling the motor may be provided in the motor control path.

第２実施形態及び第３実施形態においても、レイトリミッタ指令部２０のレイトリミット量算出部２２において、操舵トルクＴ、電流指令値Ｉｒｅｆ、偏差ΔＩ、モータ電流Ｉｍのレイトリミット量算出信号に基づいてレイトリミット量ａｌを算出する場合、第１実施形態と同じ原理に基づいてレイトリミット量ａｌを算出する。例えば、操舵トルクＴが小さいときに、レイトリミット量ａｌを大きくするなどである。 Also in the second embodiment and the third embodiment, the rate limit calculation unit 22 of the rate limiter command unit 20 is based on the rate limit calculation signal of the steering torque T, the current command value Iref, the deviation ΔI, and the motor current Im. When calculating the late limit amount al, the late limit amount al is calculated based on the same principle as in the first embodiment. For example, when the steering torque T is small, the late limit amount al is increased.

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.

本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration example (first embodiment) of an electric power steering apparatus according to the present invention. レイトリミットを行う動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example which performs a late limit. 矩形波制御の電流波形の一例とベクトル制御の電流波形の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the current waveform of rectangular wave control, and an example of the current waveform of vector control. ベクトル制御から矩形波制御に切り替えた際の電流波形をレイトリミットの有無で比較して示す波形図である。It is a wave form diagram which compares and compares the current waveform at the time of switching from vector control to rectangular wave control by the presence or absence of a late limit. 本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (2nd Embodiment) of the electric power steering apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成例（第３実施形態）を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (3rd Embodiment) of the electric power steering apparatus which concerns on this invention. 一般的な電動パワーステアリング装置の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of a general electric power steering device. 電動パワーステアリング装置のコントロールユニットの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control unit of an electric power steering apparatus.

Explanation of symbols

１電流指令値演算部
２矩形波指令値生成部
３ベクトル指令値生成部
４切替スイッチ
５減算部
６電流制御部
７ＰＷＭ制御部
８インバータ
９電流検出器
１０モータ
１１ホールセンサ
１２回転数算出部
１３矩形波−ベクトル切替判定部
１４レイトリミッタ
２０レイトリミッタ指令部
２１レイトリミッタ作動判定部
２２レイトリミット量算出部
２３タイマ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current command value calculating part 2 Rectangular wave command value generation part 3 Vector command value generation part 4 Changeover switch 5 Subtraction part 6 Current control part 7 PWM control part 8 Inverter 9 Current detector 10 Motor 11 Hall sensor 12 Rotation speed calculation part 13 Square wave-vector switching determination unit 14 Late limiter 20 Late limiter command unit 21 Late limiter operation determination unit 22 Late limit amount calculation unit 23 Timer unit

Claims

A vector command value generation unit that calculates a current command value for controlling a motor that applies a steering assist force to the steering mechanism based on at least the steering torque, and generates a vector command value for performing vector control based on the current command value A rectangular wave command value generating unit that generates a rectangular wave command value for performing rectangular wave control based on the current command value, and switching for switching the vector command value or the rectangular wave command value based on the angular velocity of the motor In the electric power steering apparatus in which the vector command value or the rectangular wave command value is PWM-controlled through the current control unit, and the motor is driven and controlled by PWM, when switching by the changeover switch is performed. A rate limiter that performs a rate limit of a signal for controlling the motor is provided in the control path of the motor. The rate limiter is controlled by a rate limit command value from a rate limiter command unit, and the rate limiter command unit determines whether to operate the rate limiter and a rate limiter operation determination unit and a rate limiter of the rate limiter. A rate limit amount calculation unit that calculates a limit amount and a timer unit that stops the rate limit when a time for performing the rate limit reaches a predetermined time, and the rate limit amount of the rate limiter is the rate limiter The amount calculation unit calculates the steering torque, the current command value, the deviation between the current command value and the motor current or the late limit amount calculation signal of the motor current, and the variation amount of the deviation determines the late limit amount. Electric power characterized by performing late limit when exceeding Steering system.

The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the rate limiter is provided upstream of the current control unit.

The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the rate limiter is provided in a preceding stage of the PWM control.

The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the rate limiter is provided at a subsequent stage of the changeover switch.