JP5459184B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、運転者による操舵ハンドルの操舵操作をアシストするための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 for assisting a steering operation of a steering wheel by a driver.
従来から、運転者の操舵操作に対して操舵アシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに働いた操舵トルクをトルク検出装置で検出し、操舵トルクが大きくなるにしたがって増加する目標アシストトルクを算出し、算出した目標アシストトルクが得られるように、電動モータの通電量をフィードバック制御する。従って、電動パワーステアリング装置においては、特に、トルク検出装置の信頼性が要求される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electric power steering device that applies a steering assist torque to a driver's steering operation. The electric power steering device detects a steering torque acting on the steering shaft by a torque detection device, calculates a target assist torque that increases as the steering torque increases, and obtains the calculated target assist torque. Feedback control of the energization amount. Therefore, in the electric power steering device, the reliability of the torque detection device is particularly required.
トルク検出装置は、ステアリングシャフトに設けたトーションバーの捩れ角度を検出することにより、この捩れ角度に比例した操舵トルクを算出する。例えば、特許文献1にて提案されたトルク検出装置は、2つのレゾルバを用いてトーションバーの捻れ角度を検出する構成を採用している。このトルク検出装置においては、トーションバーの一端側に第1レゾルバを、他端側に第2レゾルバを設け、第1レゾルバにて検出される第1回転角θ1と第2レゾルバにて検出される第2回転角θ2との差から、操舵トルクを検出する。
The torque detection device calculates a steering torque proportional to the torsion angle by detecting the torsion angle of the torsion bar provided on the steering shaft. For example, the torque detection device proposed in
各レゾルバは、励磁用交流信号が供給されてロータコイルに通電する励磁コイルと、トーションバーの周囲に固定される一対の検出コイル(sin相検出コイル,cos相検出コイル)とを備えている。一対の検出コイルは、互いに電気角で90度(π/2)ずらして組み付けられる。sin相検出コイルは、ロータの回転角のsin値に応じた振幅となる交流信号を出力し、cos相検出コイルは、ロータの回転角のcos値に応じた振幅となる交流信号を出力する。従って、レゾルバで検出されるロータの回転角は、sin相検出コイルの出力信号の振幅をcos相検出コイルの出力信号の振幅で除算した値のアークタンジェント値に基づいて演算することができる。 Each resolver includes an excitation coil that is supplied with an excitation AC signal and energizes the rotor coil, and a pair of detection coils (sin phase detection coil, cos phase detection coil) that are fixed around the torsion bar. The pair of detection coils are assembled with an electrical angle shifted by 90 degrees (π / 2). The sin phase detection coil outputs an AC signal having an amplitude corresponding to the sin value of the rotation angle of the rotor, and the cos phase detection coil outputs an AC signal having an amplitude corresponding to the cos value of the rotation angle of the rotor. Therefore, the rotation angle of the rotor detected by the resolver can be calculated based on the arctangent value obtained by dividing the amplitude of the output signal of the sin phase detection coil by the amplitude of the output signal of the cos phase detection coil.
この特許文献1にて提案されたトルク検出装置は、一方のレゾルバにおける検出コイルの一つが断線した場合でも、正常なレゾルバで検出された回転角が所定角度範囲に入っている場合には、断線したコイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号を使って回転角を推定する。これは、第1レゾルバにて検出される第1回転角θ1と第2レゾルバにて検出される第2回転角θ2との機械的な角度差が常に一定値以下になるという条件に基づいて、正常なレゾルバで検出された回転角が所定角度範囲に入っている状況においては、断線したコイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号から回転角を一義的に求めることができることを利用したものである。従って、正常なレゾルバで検出された回転角が所定角度範囲に入っている状況においては、第1回転角θ1と第2回転角θ2との差から操舵トルクを検出することができる。
The torque detection device proposed in
しかしながら、第1回転角θ1と第2回転角θ2との機械的な角度差が一定値以下になるという条件に基づいて、他方の検出コイル(断線したコイルと対をなす正常な検出コイル)の出力信号から回転角を求める構成であっても、回転角が一義的に決まらない範囲が広く存在するため、操舵トルクを検出できない状況が多く発生する。 However, based on the condition that the mechanical angle difference between the first rotation angle θ 1 and the second rotation angle θ 2 is equal to or less than a certain value, the other detection coil (a normal detection coil paired with the disconnected coil) Even if the rotation angle is obtained from the output signal of), there are many situations in which the steering torque cannot be detected because there is a wide range in which the rotation angle is not uniquely determined.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、検出コイルの一方が断線した場合でも、操舵トルクを検出できなくなる状況を低減することを目的とする。 The present invention has been made to cope with the above problem, and an object of the present invention is to reduce the situation in which the steering torque cannot be detected even when one of the detection coils is disconnected.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ステアリングシャフトの一端側の回転角である第1回転角に応じた2相の検出信号を出力する一対の検出コイルを有する第1レゾルバ(110)と、前記ステアリングシャフトの他端側の回転角である第2回転角に応じた2相の検出信号を出力する一対の検出コイルを有する第2レゾルバ(120)とを備えたセンサ手段(100)と、前記第1レゾルバから出力される2相の検出信号に基づいて前記第1回転角を演算し、前記第2レゾルバから出力される2相の検出信号に基づいて前記第2回転角を演算する回転角演算手段(S15)と、前記演算された第1回転角と第2回転角との差に基づいて前記ステアリングシャフトに働く操舵トルクを演算する操舵トルク演算手段(S16)と、運転者の操舵操作をアシストするアシストトルクを発生する電動モータ(21)と、前記操舵トルク演算手段により演算された操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するアシスト制御手段(31,40)と、前記第1レゾルバあるいは第2レゾルバの何れかで、前記一対の検出コイルの片側に異常が発生していることを検出する異常検出手段(S13)と、前記検出コイルの片側の異常発生が検出されているとき、前記異常が発生している検出コイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができる状況となる場合に、前記他方の検出コイルの出力信号から、異常側レゾルバの回転角を推定する回転角推定手段(S30,S40)とを備えた電動パワーステアリング装置において、
前記検出コイルの片側に異常が発生している場合に、前記異常が発生している検出コイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができない回転角推定不能領域を、前記電動モータの電気角領域に対応させた推定不能モータ電気角領域として記憶した推定不能モータ電気角領域記憶手段(33)と、前記電動モータの電気角を検出するモータ電気角検出手段(61,307)と、前記検出コイルの片側の異常発生が検出されているとき、前記モータ電気角検出手段により検出された電動モータの電気角と、前記推定不能モータ電気角領域記憶手段に記憶された推定不能モータ電気角領域とに基づいて、前記電動モータの電気角が前記推定不能モータ電気角領域に留まらないように、前記電動モータを駆動制御する推定不能領域通過制御手段(310)とを備えたことにある。
In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a first resolver (110 having a pair of detection coils for outputting a two-phase detection signal corresponding to a first rotation angle that is a rotation angle on one end side of a steering shaft. ) And a second resolver (120) having a pair of detection coils for outputting a two-phase detection signal corresponding to a second rotation angle that is a rotation angle on the other end side of the steering shaft. ) And the first rotation angle based on the two-phase detection signal output from the first resolver, and the second rotation angle based on the two-phase detection signal output from the second resolver. A rotation angle calculation means (S15) for calculating, a steering torque calculation means (S16) for calculating a steering torque acting on the steering shaft based on the difference between the calculated first rotation angle and the second rotation angle; An electric motor (21) for generating an assist torque for assisting the steering operation, an assist control means (31, 40) for driving and controlling the electric motor based on the steering torque calculated by the steering torque calculating means, In either the first resolver or the second resolver, an abnormality detection means (S13) for detecting that an abnormality has occurred on one side of the pair of detection coils, and an abnormality occurrence on one side of the detection coil are detected. When the rotation angle can be uniquely determined from the output signal of the other detection coil paired with the detection coil in which the abnormality occurs, from the output signal of the other detection coil, In the electric power steering apparatus including rotation angle estimation means (S30, S40) for estimating the rotation angle of the abnormal side resolver,
When there is an abnormality on one side of the detection coil, the rotation angle cannot be estimated uniquely from the output signal of the other detection coil paired with the detection coil in which the abnormality has occurred. A non-estimable motor electrical angle region storage means (33) storing the region as an unestimable motor electrical angle region corresponding to the electrical angle region of the electric motor, and a motor electrical angle detection means for detecting the electrical angle of the electric motor (61, 307) and when the occurrence of abnormality on one side of the detection coil is detected, the electrical angle of the electric motor detected by the motor electrical angle detection means and the non-estimable motor electrical angle area storage means are stored. Drive control of the electric motor so that the electric angle of the electric motor does not stay in the non-estimable motor electric angle region In that a putative non region passing controller (310) that.
本発明においては、ステアリングシャフトの一端側(例えば、入力側)に第1レゾルバが設けられ、他端側(例えば、出力側)に第2レゾルバが設けられる。第1レゾルバは、励磁用交流信号が入力され、一対の検出コイル(sin相検出コイル、cos相検出コイル)から、ステアリングシャフトの一端側の回転角である第1回転角に応じた2相の検出信号を出力する。第2レゾルバも同様に、励磁用交流信号が入力され、一対の検出コイル(sin相検出コイル、cos相検出コイル)から、ステアリングシャフトの他端側の回転角である第2回転角に応じた2相の検出信号を出力する。2相の検出信号は、入力された励磁用交流信号によって発生する交流電圧信号であって、回転角のsin値に依存して振幅が変化するsin相検出信号と、回転角のcos値に依存して振幅が変化するcos相検出信号とからなる。従って、各レゾルバにおいては、一方の検出コイルからsin相検出信号を出力し、他方の検出コイルからcos相検出信号を出力する。 In the present invention, the first resolver is provided on one end side (for example, the input side) of the steering shaft, and the second resolver is provided on the other end side (for example, the output side). The first resolver receives an excitation AC signal, and from a pair of detection coils (sin phase detection coil, cos phase detection coil), has a two-phase according to the first rotation angle that is the rotation angle on one end side of the steering shaft. A detection signal is output. Similarly, the second resolver receives an excitation AC signal and responds to a second rotation angle, which is a rotation angle on the other end side of the steering shaft, from a pair of detection coils (sin phase detection coil, cos phase detection coil). A two-phase detection signal is output. The two-phase detection signal is an AC voltage signal generated by the input AC signal for excitation, and depends on the sin phase detection signal whose amplitude changes depending on the sin value of the rotation angle and the cos value of the rotation angle. And a cos phase detection signal whose amplitude changes. Therefore, in each resolver, a sin phase detection signal is output from one detection coil, and a cos phase detection signal is output from the other detection coil.
回転角演算手段は、第1レゾルバの出力する2相の検出信号に基づいて第1回転角を演算し、第2レゾルバの出力する2相の検出信号に基づいて第2回転角を演算する。例えば、各レゾルバにおけるsin相検出信号とcos相検出信号との振幅をそれぞれ検出し、sin相検出信号の振幅をcos相検出信号の振幅で除算した値のアークタンジェント値に基づいて回転角を演算することができる。操舵トルク演算手段は、こうして演算された第1回転角と第2回転角との差に基づいてステアリングシャフトに働く操舵トルクを演算する。つまり、ステアリングシャフトの捩れ角度を検出することにより、その捩れ角度に比例した操舵トルクを演算する。この場合、ステアリングシャフトには、捩れ角度を検出しやすいように、トーションバーを介装し、トーションバーの一端側の第1回転角と他端側の第2回転角とを2つのレゾルバにより演算することが好ましい。 The rotation angle calculation means calculates the first rotation angle based on the two-phase detection signal output from the first resolver, and calculates the second rotation angle based on the two-phase detection signal output from the second resolver. For example, the amplitude of the sin phase detection signal and the cos phase detection signal in each resolver is detected, and the rotation angle is calculated based on the arctangent value obtained by dividing the amplitude of the sin phase detection signal by the amplitude of the cos phase detection signal. can do. The steering torque calculation means calculates a steering torque that acts on the steering shaft based on the difference between the first rotation angle and the second rotation angle thus calculated. That is, by detecting the twist angle of the steering shaft, a steering torque proportional to the twist angle is calculated. In this case, a torsion bar is interposed on the steering shaft so that the torsion angle can be easily detected, and the first rotation angle on one end side and the second rotation angle on the other end side of the torsion bar are calculated by two resolvers. It is preferable to do.
アシスト制御手段は、操舵トルク演算手段により演算された操舵トルクに基づいて電動モータを駆動制御する。電動モータは、例えば、減速機等を介してステアリングシャフトの出力側に連結され、運転者の操舵操作をアシストするアシストトルクを発生する。この場合、電動モータは、ステアリングシャフトに回転トルクを付与するようにしてもよいし、ステアリングシャフトに連結されるラックバーに連結してラックバーに対して軸方向の力を付与するようにしてもよい。 The assist control means drives and controls the electric motor based on the steering torque calculated by the steering torque calculation means. The electric motor is connected to the output side of the steering shaft via a reduction gear or the like, for example, and generates assist torque that assists the driver's steering operation. In this case, the electric motor may apply a rotational torque to the steering shaft, or may be connected to a rack bar connected to the steering shaft to apply an axial force to the rack bar. Good.
レゾルバの検出コイルの信号出力ライン等が断線した場合には、検出コイルから正常な検出信号が出力されなくなる。このとき、一対の検出コイルのうち一方のみに異常が発生している場合においては、他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができる状況が存在する。そこで、異常検出手段が、第1レゾルバあるいは第2レゾルバの何れかで、一対の検出コイルの片側に異常が発生していることを検出すると、回転角推定手段が、他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができる状況となる場合に、他方の検出コイルの出力信号から、異常側レゾルバ(異常が発生している検出コイルを有するレゾルバ)の回転角を推定する。ここで、「回転角を推定する」とは、一対の検出コイルの片側に異常が発生している状況において回転角を演算することを意味する。 When the signal output line of the detection coil of the resolver is disconnected, a normal detection signal is not output from the detection coil. At this time, when an abnormality has occurred in only one of the pair of detection coils, there is a situation in which the rotation angle can be uniquely determined from the output signal of the other detection coil. Therefore, when the abnormality detection means detects that an abnormality has occurred on one side of the pair of detection coils in either the first resolver or the second resolver, the rotation angle estimation means outputs the output signal of the other detection coil. From the output signal of the other detection coil, the rotation angle of the abnormal side resolver (the resolver having the detection coil in which an abnormality has occurred) is estimated. Here, “estimating the rotation angle” means calculating the rotation angle in a situation where an abnormality has occurred on one side of the pair of detection coils.
従って、他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができる状況においては、操舵トルクを演算することができ、操舵トルクに基づいてアシスト制御を行うことができる。しかし、他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができない状況も存在する。そこで、本発明においては、推定不能モータ電気角領域記憶手段と、モータ電気角検出手段と、推定不能領域通過制御手段とを備えている。 Therefore, in a situation where the rotation angle can be uniquely determined from the output signal of the other detection coil, the steering torque can be calculated, and the assist control can be performed based on the steering torque. However, there are situations where the rotation angle cannot be uniquely determined from the output signal of the other detection coil. Therefore, the present invention includes a non-estimable motor electrical angle area storage means, a motor electrical angle detection means, and a non-estimable area passage control means.
推定不能モータ電気角領域記憶手段は、他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができない回転角推定不能領域を電動モータの電気角領域に対応させた推定不能モータ電気角領域として記憶している。従って、電動モータの電気角が推定不能モータ電気角領域に入る場合には、異常が発生しているレゾルバの回転角を演算することができない。 The non-estimable motor electrical angle region storage means associates a rotation angle non-estimable region in which the rotation angle cannot be determined uniquely from the output signal of the other detection coil with the electrical angle region of the electric motor. Remember as. Therefore, when the electrical angle of the electric motor falls within the motor electrical angle region where estimation is impossible, the rotation angle of the resolver in which an abnormality has occurred cannot be calculated.
そこで、推定不能領域通過制御手段は、検出コイルの片側の異常発生が検出されているとき、モータ電気角検出手段により検出された電動モータの電気角と、推定不能モータ電気角領域記憶手段に記憶された推定不能モータ電気角領域とに基づいて、電動モータの電気角が推定不能モータ電気角領域に留まらないように、電動モータを駆動制御する。従って、異常が発生しているレゾルバの回転角が回転角推定不能領域を通り越すようになる。この結果、本発明によれば、検出コイルの一方が断線した場合でも、操舵トルクを検出できなくなる状況を低減することができる。 Therefore, the non-estimable area passage control means stores the electrical angle of the electric motor detected by the motor electrical angle detection means and the non-estimable motor electrical angle area storage means when the occurrence of an abnormality on one side of the detection coil is detected. Based on the estimated non-estimable motor electrical angle region, the electric motor is driven and controlled so that the electrical angle of the electric motor does not remain in the unestimable motor electrical angle region. Therefore, the rotational angle of the resolver in which an abnormality has occurred passes through the rotational angle estimation impossible region. As a result, according to the present invention, it is possible to reduce the situation in which the steering torque cannot be detected even when one of the detection coils is disconnected.
本発明の他の特徴は、前記推定不能領域通過制御手段は、前記検出コイルの片側に異常が検出されているときに、前記電動モータの電気角が前記推定不能モータ電気角領域に入る場合に、前記アシスト制御手段が設定する前記電動モータの目標電流を増加補正することにある。 Another feature of the present invention is that the non-estimable region passage control means is configured such that when an abnormality is detected on one side of the detection coil, the electric angle of the electric motor enters the non-estimable motor electric angle region. The target current of the electric motor set by the assist control means is increased and corrected.
本発明においては、電動モータの電気角が推定不能モータ電気角領域に入る場合に、アシスト制御手段が設定する電動モータの目標電流を増加補正する。これにより、電動モータの電気角が推定不能モータ電気角領域を容易に通り越せるようになる。 In the present invention, when the electric angle of the electric motor falls within the unestimable motor electric angle region, the target current of the electric motor set by the assist control means is increased and corrected. As a result, the electric angle of the electric motor can easily pass through the non-estimable motor electric angle region.
本発明の他の特徴は、前記電動モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段(312)を備え、前記推定不能領域通過制御手段は、前記電動モータの回転速度が大きい場合は小さい場合に比べて、前記電動モータの目標電流の増加補正量を少なくする(313,314)ことにある。 Another feature of the present invention is that motor rotation speed detection means (312) for detecting the rotation speed of the electric motor is provided, and the non-estimable region passage control means is used when the rotation speed of the electric motor is small. In comparison, the increase correction amount of the target current of the electric motor is reduced (313, 314).
本発明においては、電動モータの回転速度が大きい場合は小さい場合に比べて、電動モータの目標電流の増加補正量が少なくなる。従って、電動モータの回転慣性が大きく、回転角の推定不能モータ電気角領域を通過しやすい状況においては、目標電流の増加補正量が少なくなるため、適切な目標電流が設定され、必要以上に電動モータが回されることが防止される。 In the present invention, the increase correction amount of the target current of the electric motor is smaller when the rotation speed of the electric motor is large than when the rotation speed is small. Therefore, in a situation where the rotational inertia of the electric motor is large and it is easy to pass through the motor electrical angle region where the rotational angle cannot be estimated, the increase correction amount of the target current is reduced. The motor is prevented from turning.
本発明の他の特徴は、前記回転角推定不能領域は、前記回転角演算手段が前記第1回転角および第2回転角を演算する演算周期あたりに前記第1回転角あるいは前記第2回転角が変化する回転角変化量が所定変化量以内であるという回転角変化条件に基づいて設定されることにある。 Another feature of the present invention is that the rotation angle estimation impossibility region is the first rotation angle or the second rotation angle per calculation period in which the rotation angle calculation means calculates the first rotation angle and the second rotation angle. Is set based on the rotation angle change condition that the change amount of the rotation angle that changes is within a predetermined change amount.
この場合、前記回転角推定不能領域は、前記異常が検出されている検出コイルがsin相検出コイルである場合には、前記異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに0°あるいは180°を通過する可能性がある領域に設定され、前記異常が検出されている検出コイルがcos相検出コイルである場合には、前記異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに90°あるいは270°を通過する可能性がある領域に設定されるとよい。 In this case, when the detection coil in which the abnormality is detected is a sin phase detection coil, the electrical angle of the abnormal side resolver is 0 ° or 180 ° during one calculation cycle. If the detection coil in which the abnormality is detected is a cos phase detection coil, the electrical angle of the abnormal resolver is 90 ° or 270 during one calculation cycle. It is good to set it in the area that may pass through.
回転角演算手段の演算周期にステアリングシャフトの回転速度を乗算すれば一演算周期のあいだに変化した回転角の変化量、つまり、回転角変化量が求められる。一方、操舵ハンドルを回転操作する速度には限界があるため、回転角変化量は、所定変化量以内となる。このため、一演算周期前に算出された異常側レゾルバの電気角に基づいて、異常が検出されている検出コイルを有する異常側レゾルバの回転角を一義的に算出することができる回転角推定可能領域と、一義的に算出することができない回転角推定不能領域とに判別することできる。 When the calculation cycle of the rotation angle calculation means is multiplied by the rotation speed of the steering shaft, the change amount of the rotation angle that has changed during one calculation cycle, that is, the rotation angle change amount is obtained. On the other hand, since the speed at which the steering wheel is rotated is limited, the rotation angle change amount is within a predetermined change amount. Therefore, it is possible to estimate the rotation angle that can uniquely calculate the rotation angle of the abnormal side resolver having the detection coil in which the abnormality is detected based on the electrical angle of the abnormal side resolver calculated before one calculation cycle. It is possible to discriminate between an area and a rotation angle estimation impossible area that cannot be calculated uniquely.
異常が検出されている検出コイルがsin相検出コイルである場合には、異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに0°あるいは180°を通過できる状況にあると、cos相検出コイルから出力される検出信号の振幅からは一義的に回転角を決めることができない。これは、異常側レゾルバの電気角が、0°あるいは180°を挟んでどちら側にあるのか分からないためである。同様に、異常が検出されている検出コイルがcos相検出コイルである場合には、異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに90°あるいは270°を通過できる状況にあると、sin相検出コイルから出力される検出信号の振幅からは一義的に回転角を決めることができない。これは、異常側レゾルバの電気角が、90°あるいは270°を挟んでどちら側にあるのか分からないためである。 When the detection coil in which the abnormality is detected is a sin phase detection coil, if the electrical angle of the abnormal side resolver can pass 0 ° or 180 ° during one calculation cycle, the cos phase detection coil The rotation angle cannot be uniquely determined from the amplitude of the output detection signal. This is because it is not known which side of the electrical angle of the abnormal side resolver is 0 ° or 180 °. Similarly, when the detection coil in which an abnormality is detected is a cos phase detection coil, if the electrical angle of the abnormal side resolver can pass 90 ° or 270 ° during one calculation cycle, The rotation angle cannot be uniquely determined from the amplitude of the detection signal output from the detection coil. This is because it is not known which side of the electrical angle of the abnormal side resolver is 90 ° or 270 ° across.
そこで、本発明においては、回転角推定不能領域を異常が検出されている検出コイルがsin相検出コイルである場合には、異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに0°あるいは180°を通過する可能性がある領域に設定し、異常が検出されている検出コイルがcos相検出コイルである場合には、異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに90°あるいは270°を通過する可能性がある領域に設定する。従って、本発明によれば、回転角推定不能領域を狭くすることができるため、推定不能領域通過制御手段により電動モータが駆動制御されても、操舵フィーリングに与える影響を少なくすることができる。 Therefore, in the present invention, when the detection coil in which the abnormality is detected in the rotation angle estimation impossible region is a sin phase detection coil, the electrical angle of the abnormal side resolver is 0 ° or 180 ° during one calculation cycle. When the detection coil in which an abnormality is detected is a cos phase detection coil, the electrical angle of the abnormal resolver is set to 90 ° or 270 ° during one calculation cycle. Set to an area that may pass. Therefore, according to the present invention, the rotation angle estimation impossibility region can be narrowed. Therefore, even when the electric motor is driven and controlled by the estimation impossibility region passage control means, the influence on the steering feeling can be reduced.
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。 In the above description, in order to help the understanding of the invention, the reference numerals used in the embodiments are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiments in parentheses. It is not intended to be limited to the embodiment defined by.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、実施形態として電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus as an embodiment.
車両の電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル11の操舵により転舵輪である左右前輪FW1,FWを転舵する転舵機構10と、転舵機構10に設けられ操舵アシストトルクを発生するパワーアシスト部20と、パワーアシスト部20の電動モータ21を駆動制御するアシスト制御装置50(以下、アシストECU50と呼ぶ)と、車速センサ60と、レゾルバユニット100とを備えている。
The electric power steering device for a vehicle includes a
転舵機構10は、ステアリングシャフト12を回転可能に備えている。ステアリングシャフト12の上端には、操舵ハンドル11が一体回転可能に接続され、ステアリングシャフト12の下端には、ピニオンギヤ13が一体回転可能に接続されている。ピニオンギヤ13は、ラックバー14に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー14の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪FW1,FW2が転舵可能に接続されている。左右前輪FW1,FW2は、ステアリングシャフト12の軸線回りの回転に伴うラックバー14の軸線方向の変位に応じて左右に転舵される。
The
ラックバー14には、パワーアシスト部20が組み付けられている。パワーアシスト部20は、操舵アシスト用の電動モータ21(例えば、3相DCブラシレスモータ)とボールねじ機構22とからなる。電動モータ21の回転軸は、ボールねじ機構22を介してラックバー14に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪FW1,FW2の転舵をアシストする。ボールねじ機構22は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ21の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー14に伝達する。尚、電動モータ21をラックバー14に組み付けるのに代えて、電動モータ21をステアリングシャフト12に組み付けて、電動モータ21の回転を減速器を介してステアリングシャフト12に伝達して同シャフト12を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
A
電動モータ21には、その回転軸の回転角を検出するための回転角センサ61が設けられている。この回転角センサ61は、電動モータ21内に組み込まれ、電動モータ21の回転子の回転角度位置に応じた検出信号を出力するもので、レゾルバにより構成される。この回転角センサ61の検出信号は、電動モータ21の回転角および回転速度の計算に利用される。一方、この電動モータ21の回転角は、転舵輪である前輪FW1,FW2の舵角に対応するため舵角の検出に利用される。
The
ステアリングシャフト12は、その軸方向の中間位置にトーションバー12aが設けられる。ステアリングシャフト12において、トーションバー12aの上端と操舵ハンドル11とを連結する部分を入力シャフト12inと呼び、トーションバー12aの下端とピニオンギヤ13とを連結する部分を出力シャフト12outと呼ぶ。
The steering
ステアリングシャフト12には、レゾルバユニット100が設けられる。レゾルバユニット100は、トーションバー12aと、入力シャフト12inに組み付けられた第1レゾルバ110と、出力シャフト12outに組み付けられた第2レゾルバ120とから構成される。第1レゾルバ110は、入力シャフト12inの回転角(トーションバー12aの一端側における回転角であって本発明の第1回転角に相当する)に応じた信号を出力し、第2レゾルバ120は、出力シャフト12outの回転角(トーションバー12aの他端側における回転角であって本発明の第2回転角に相当する)に応じた信号を出力する。操舵ハンドル11が回動操作されると、ステアリングシャフト12にトルクが働いてトーションバー12aが捩れる。トーションバー12aの捩れ角度は、ステアリングシャフト12に働く操舵トルクに比例する。従って、第1レゾルバ110で検出される第1回転角θ1と、第2レゾルバ120で検出される第2回転角θ2との差を求めることでステアリングシャフト12に働く操舵トルクを検出することができる。第1レゾルバ110、第2レゾルバ120は、アシストECU50に接続されている。
A
アシストECU50は、マイクロコンピュータおよび信号処理回路等を備えた演算部30と、スイッチング回路で構成されるモータ駆動回路40(例えば、3相インバータ回路)とを備えている。演算部30は、アシスト演算部31と、トルク演算部32と、記憶部33とから構成される。トルク演算部32は、レゾルバユニット100に接続されて、ステアリングシャフト12に働く操舵トルクを演算により検出する。また、トルク演算部32は、運転者に異常を報知するための警告ランプ65を接続しており、後述する断線検出時に警告ランプ65を点灯する。アシスト演算部31は、トルク演算部32により検出された操舵トルクに基づいて電動モータ21の制御量を演算し、それに対応した制御信号をモータ駆動回路40に出力する。記憶部33は、アシスト演算部31およびトルク演算部32が使用する各種の制御プログラムや制御用データ等を記憶したメモリから構成される。
The assist
モータ駆動回路40は、アシスト演算部31からのPWM制御信号を入力して、内部のスイッチング素子のデューティ比を制御することにより電動モータ21への通電量を調整する。モータ駆動回路40には、電動モータ21に流れる電流を検出する電流センサ41が設けられる。
The
アシスト演算部31は、電流センサ41、車速センサ60、回転角センサ61を接続している。車速センサ60は、車速vxを表す車速検出信号を出力する。また、アシスト演算部31は、トルク演算部32により算出した操舵トルクの計算結果を入力する。
The
次に、アシスト演算部31について説明する。図2は、アシストECU50のマイクロコンピュータのプログラム制御により処理されるアシスト演算部31の機能ブロック図である。アシスト演算部31は、d−q座標系で表される電流ベクトル制御により電動モータ21の通電を制御するもので、その機能に着目すると、アシストトルク設定部301、アシスト電流指令部302、フィードバック制御部303、3相/2相座標変換部304、2相/3相座標変換部305、PWM信号発生部306、電気角変換部307、および、本実施形態における特徴部分となるかさ上げ電流設定部310を備えている。
Next, the
アシストトルク設定部301は、車速センサ60により検出される車速vxと、トルク演算部32により算出された操舵トルクTrとを取得し、取得した車速vxと操舵トルクTrに基づいて、目標アシストトルクT*を算出する。目標アシストトルクT*は、記憶部33に記憶した図示しないアシストマップ等を参照して、操舵トルクTrが大きくなるにしたがって増加し、かつ、車速vxが増加するにしたがって減少するように設定される。
The assist
アシストトルク設定部301は、目標アシストトルクT*をアシスト電流指令部302に出力する。アシスト電流指令部302は、目標アシストトルクT*をトルク定数で除算することにより、d−q座標におけるq軸指令電流Iq*を算出する。また、アシスト電流指令部302は、d軸指令電流Id*をゼロ(Id*=0)に設定する。尚、q軸指令電流Iq*は、電動モータ21でトルクを発生させるように働く。d軸指令電流Id*は、電動モータ21の弱め界磁制御に利用されるが、ここでは、ゼロとして説明する。
The assist
アシスト電流指令部302は、d軸指令電流Id*をフィードバック制御部303に出力し、q軸指令電流Iq*をかさ上げ電流設定部310に出力する。かさ上げ電流設定部310は、後述するかさ上げ電流演算ルーチンを実行することにより、アシスト電流指令部302から入力したq軸指令電流Iq*を補正し、その補正したq軸指令電流Iq*を最終的なq軸指令電流Iq*としてフィードバック制御部303に出力する。尚、かさ上げ電流設定部310については後述する。
The assist
フィードバック制御部303は、q軸指令電流Iq*からq軸実電流Iqを減算した偏差ΔIqを算出し、この偏差ΔIqを使った比例積分制御によりq軸実電流Iqがq軸指令電流Iq*に追従するようにq軸指令電圧Vq*を計算する。同様に、d軸指令電流Id*からd軸実電流Idを減算した偏差ΔIdを算出し、この偏差ΔIdを使った比例積分制御によりd軸実電流Idがd軸指令電流Id*に追従するようにd軸指令電圧Vd*を計算する。
The
q軸実電流Iqおよびd軸実電流Idは、電動モータ21のコイルに実際に流れた3相電流の検出値Iu,Iv,Iwをd−q座標の2相電流に変換したものである。この3相電流Iu,Iv,Iwからd−q座標の2相電流Id,Iqへの変換は、3相/2相座標変換部304によって行われる。3相/2相座標変換部304は、電気角変換部307から出力されるモータ電気角θmeを入力し、そのモータ電気角θmeに基づいて、電流センサ41により検出した3相電流Iu,Iv,Iwをd−q座標の2相電流Id,Iqに変換する。
The q-axis actual current Iq and the d-axis actual current Id are obtained by converting the detected values Iu, Iv, and Iw of the three-phase current actually flowing in the coil of the
電気角変換部307は、回転角センサ61から出力される回転角θmを表す検出信号から電動モータ21の電気角θmeを算出し、算出したモータ電気角θmeを3相/2相座標変換部304、2相/3相座標変換部305、かさ上げ電流設定部310に出力する。
The electrical
フィードバック制御部303により算出されたq軸指令電圧Vq*とd軸指令電圧Vd*は、2相/3相座標変換部305に出力される。2相/3相座標変換部305は、モータ電気角θmeに基づいて、q軸指令電圧Vq*とd軸指令電圧Vd*を3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換して、その変換した3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*をPWM信号発生部306に出力する。PWM信号発生部306は、3相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に対応したPWM制御信号をモータ駆動回路40のスイッチング素子(図示略)に出力する。こうして電動モータ21には、電流フィードバック制御により運転者の操舵方向と同じ方向に回転する向きの目標電流が流れる。これにより、運転者の操舵操作が、電動モータ21で発生するトルクにより適切にアシストされる。
The q-axis command voltage Vq * and the d-axis command voltage Vd * calculated by the
次に、レゾルバユニット100について説明する。図3は、レゾルバユニット100の概略回路構成を表す。第1レゾルバ110は、入力シャフト12inをロータとして備える。入力シャフト12inの外周側のステータには、ロータの周方向に沿って巻かれた第1励磁コイル111が固定して設けられている。ロータとなる入力シャフト12inには、第1ロータコイル114が固定して設けられている。第1ロータコイル114は、ロータの回転に伴って回転する。第1ロータコイル114は、ロータ内に設けた変圧器(図示略)を介して第1励磁コイル111と非接触にて電気的に接続され、第1励磁コイル111に印加される交流電圧によって通電される。尚、図示しないが、第1ロータコイル114は、回転角の分解能を高めるために、ロータの機械的な回転角に対して電気角がN倍となるように等角度間隔で複数配置されている。
Next, the
第1レゾルバ110は、入力シャフト12inの外周側のステータに第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113とを備えている。第1sin相検出コイル112と第1cos相検出コイル113とは、互いに電気角がπ/2ずれる位置に配置される。
The
第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113は、第1ロータコイル114の回転平面上に配置され、第1ロータコイル114で発生する磁束により交流電圧信号を出力する。第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113で発生する交流電圧信号の振幅値は、第1ロータコイル114に対する第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113の回転位置に応じて変化する。つまり、第1sin相検出コイル112は、入力シャフト12inの回転角のsin値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力し、第1cos相検出コイル113は、入力シャフト12inの回転角のcos値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力する。
The first sin
第1励磁コイル111の一端は、第1励磁ライン210を介してアシストECU50の第1励磁信号出力ポート50pe1に接続されている。また、第1sin相検出コイル112の一端は、第1sin相検出ライン212を介してアシストECU50の第1sin相信号入力ポート50ps1に接続されている。また、第1cos相検出コイル113の一端は、第1cos相検出ライン213を介してアシストECU50の第1cos相信号入力ポート50pc1に接続されている。図中において、符号100pe1は、レゾルバユニット100の第1励磁信号入力ポートであり、符号100ps1は第1sin相信号出力ポートであり、符号100pc1は第1cos相信号出力ポートである。従って、ワイヤハーネスとなる部分は、第1励磁信号出力ポート50pe1と第1励磁信号入力ポート100pe1との間の第1励磁ライン210、第1sin相信号出力ポート100ps1と第1sin相信号入力ポート50ps1との間の第1sin相検出ライン212、第1cos相信号出力ポート100pc1と第1cos相信号入力ポート50pc1との間の第1cos相検出ライン213である。
One end of the
また、第1励磁コイル111の他端、第1sin相検出コイル112の他端、第1cos相検出コイル113の他端は、共通グランドライン240を介してアシストECU50のグランドポート50pgに接続される。図中において、符号100pgはレゾルバユニット100のグランドポートである。従って、グランドポート50pgとグランドポート100pgとの間の共通グランドライン240がワイヤハーネス部分となる。
The other end of the
第2レゾルバ120は、出力シャフト12outをロータとして備える。出力シャフト12outの外周側のステータには、ロータの周方向に沿って巻かれた第2励磁コイル121が固定して設けられている。ロータとなる出力シャフト12outには、第2ロータコイル124が固定して設けられている。第2ロータコイル124は、ロータの回転に伴って回転する。第2ロータコイル124は、ロータ内に設けた変圧器(図示略)を介して第2励磁コイル121と非接触にて電気的に接続され、第2励磁コイル121に印加される交流電圧によって通電される。尚、図示しないが、第2ロータコイル124は、回転角の分解能を高めるために、ロータの機械的な回転角に対して電気角がN倍となるように等角度間隔で複数配置されている。
The
第2レゾルバ120は、出力シャフト12outの外周側のステータに第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123とを備えている。第2sin相検出コイル122と第2cos相検出コイル123とは、互いに電気角がπ/2ずれる位置に配置される。
The
第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123は、第2ロータコイル124の回転平面上に配置され、第2ロータコイル124で発生する磁束により交流電圧信号を出力する。第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123で発生する交流電圧信号の振幅値は、第2ロータコイル124に対する第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123の回転位置に応じて変化する。つまり、第2sin相検出コイル122は、出力シャフト12outの回転角のsin値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力し、第2cos相検出コイル123は、出力シャフト12outの回転角のcos値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力する。
The second sin
第2励磁コイル121の一端は、第2励磁ライン220を介してアシストECU50の第2励磁信号出力ポート50pe2に接続されている。また、第2sin相検出コイル122の一端は、第2sin相検出ライン222を介してアシストECU50の第2sin相信号入力ポート50ps2に接続されている。また、第2cos相検出コイル123の一端は、第2cos相検出ライン223を介してアシストECU50の第2cos相信号入力ポート50pc2に接続されている。図中において、符号100pe2はレゾルバユニット100の第2励磁信号入力ポートであり、符号100ps2は第2sin相信号出力ポートであり、符号100pc2は第2cos相信号出力ポートである。従って、ワイヤハーネスとなる部分は、第2励磁信号出力ポート50pe2と第2励磁信号入力ポート100pe2との間の第2励磁ライン220、第2sin相信号出力ポート100ps2と第2sin相信号入力ポート50ps2との間の第2sin相検出ライン222、第2cos相信号出力ポート100pc2と第2cos相信号入力ポート50pc2との間の第2cos相検出ライン223である。
One end of the
また、第2励磁コイル121の他端、第2sin相検出コイル122の他端、第2cos相検出コイル123の他端は、共通グランドライン240を介してアシストECU50のグランドポート50pgに接続される。
The other end of the
アシストECU50は、コイル駆動回路52を備えている。このコイル駆動回路52は、第1励磁コイル駆動回路521と第2励磁コイル駆動回路522とから構成されている。第1励磁コイル駆動回路521は、一定の周期、振幅の励磁用交流電圧を第1励磁信号出力ポート50pe1から出力する。以下、第1励磁信号出力ポート50pe1から出力される励磁用交流電圧を第1励磁信号と呼び、第1励磁信号の電圧値を第1励磁電圧V1と呼ぶ。第1励磁電圧V1は、振幅をE1とすると、次式にて表される。
V1=E1・sin(ωt)
The assist
V 1 = E 1 · sin (ωt)
また、第2励磁コイル駆動回路522は、第1励磁コイル駆動回路521から出力される励磁用交流電圧と同じ周波数、かつ、互いに同位相となるように設定された励磁用交流電圧を第2励磁信号出力ポート50pe2から出力する。以下、第2励磁信号出力ポート50pe2から出力される励磁用交流電圧を第2励磁信号と呼び、第2励磁信号の電圧値を第2励磁電圧V2と呼ぶ。第2励磁電圧V2は、振幅をE2とすると、次式にて表される。
V2=E2・sin(ωt) ・・・(2)
Further, the second excitation
V 2 = E 2 · sin (ωt) (2)
尚、第1励磁電圧V1および第2励磁電圧V2の振幅E1,E2は、第1レゾルバ110,第2レゾルバ120の特性に合わせて設定される。また、第1励磁コイル駆動回路521と第2励磁コイル駆動回路522とを共通にして、一つの励磁コイル駆動回路(例えば、第1励磁コイル駆動回路521)から励磁信号をレゾルバユニット100に供給するようにしてもよい。この場合には、第1励磁ライン210と第2励磁ライン220とを1本にすることができる。
The amplitudes E 1 and E 2 of the first excitation voltage V 1 and the second excitation voltage V 2 are set according to the characteristics of the
第1励磁信号により第1レゾルバ110の第1励磁コイル111が励磁されると、第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113で交流電圧が発生する。また、第2励磁信号により第2レゾルバ120の第2励磁コイル121が励磁されると、第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123で交流電圧が発生する。
When the
第1sin相検出コイル112から出力される交流電圧信号を第1sin相検出信号と呼び、その電圧値を第1sin相検出電圧Es1と呼ぶ。また、第1cos相検出コイル113から出力される交流電圧信号を第1cos相検出信号と呼び、その電圧値を第1cos相検出電圧Ec1と呼ぶ。第1sin相検出電圧Es1、および、第1cos相検出電圧Ec1は次式にて表される。
Es1=K1・E1・sin(N・θ1)・sin(ωt+α) ・・・(3)
Ec1=K1・E1・cos(N・θ1)・sin(ωt+α) ・・・(4)
The AC voltage signal output from the first sin
Es1 = K 1 · E 1 · sin (N · θ 1) · sin (ωt + α) ··· (3)
Ec1 = K 1 · E 1 · cos (N · θ 1) · sin (ωt + α) ··· (4)
また、第2sin相検出コイル122から出力される交流電圧信号を第2sin相検出信号と呼び、その電圧値を第2sin相検出電圧Es2と呼ぶ。また、第2cos相検出コイル123から出力される交流電圧信号を第2cos相検出信号と呼び、その電圧値を第2cos相検出電圧Ec2と呼ぶ。第2sin相検出電圧Es2、および、第2cos相検出電圧Ec2は次式にて表される。
Es2=K2・E2・sin(N・θ2)・sin(ωt+α) ・・・(5)
Ec2=K2・E2・cos(N・θ2)・sin(ωt+α) ・・・(6)
The AC voltage signal output from the second sin
Es2 = K 2 · E 2 · sin (N · θ 2 ) · sin (ωt + α) (5)
Ec2 = K 2 · E 2 · cos (N · θ 2 ) · sin (ωt + α) (6)
ここで、θ1は入力シャフト12inに直結した第1レゾルバ110のロータの角度、θ2は出力シャフト12outに直結した第2レゾルバ120のロータの角度、K1は第1レゾルバ110の変圧比、K2は第2レゾルバ120の変圧比、Nは第1レゾルバ110および第2レゾルバ120の軸倍角、αは励磁信号に対する位相遅れ量(入出力位相差)、ωは励磁周波数、tは時間を表す。
Here, θ 1 is the angle of the rotor of the
アシストECU50は、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号を、それぞれ第1sin相検出ライン212,第1cos相検出ライン213,第2sin相検出ライン222,第2cos相検出ライン223を介して入力する。アシストECU50は、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号をアンプ51s1,51c1,51s2,51c2に入力してグランド電位に対する各検出信号の電圧を増幅し、増幅した電圧信号を図示しないA/D変換器によりデジタル値に変換し、このデジタル値をマイコンに入力してトルク計算処理を行う。
The assist
アシストECU50におけるトルク演算部32は、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号を増幅しデジタル信号に変換してマイコンに入力する回路と、コイル駆動回路52と、マイコンによりトルク計算処理を行う機能部とから構成される。
The
次に、操舵トルクを計算する方法について説明する。まず、第1レゾルバ110,第2レゾルバ120のロータの角度θ1,θ2を検出する方法から説明する。どちらも、同様の方法で計算するため、ここでは、第1レゾルバ110の第1回転角θ1の検出方法を例にとり説明する。
Next, a method for calculating the steering torque will be described. First, the method of detecting the rotor angles θ 1 and θ 2 of the
第1sin相検出信号の振幅は、(3)式から、K1・E1・sin(N・θ1)で表される。また、第1cos相検出信号の振幅は、(4)式から、K1・E1・cos(N・θ1)で表される。ここで、第1sin相検出信号の振幅をAs1とする(As1=K1・E1・sin(N・θ1))。また、第1cos相検出信号の振幅をAc1とする(Ac1=K1・E1・sin(N・θ1))。アシストECU50のトルク演算部32は、第1sin相検出信号、第1cos相検出信号の電圧値を、第1励磁信号の周期に比べて短い周期でサンプリングする。例えば、第1励磁信号の1周期に対して、等時間間隔で4回、それぞれの検出信号の電圧値をサンプリングする。サンプリングした電圧値は、離散値であるため、最小二乗法を用いて、次式(7),(8)により振幅As1,Ac1を計算することができる。
従って、この2つの式の計算値から次式(9)を計算することができる。
同様にして、第2レゾルバ120の第2回転角θ2は、次式(11)により計算することができる。
こうして第1回転角θ1と第2回転角θ2が求められると、次式(12)により操舵トルクTrを計算することができる。
Tr=Kb・(θ1−θ2) ・・・(12)
ここで、Kbは、トーションバー12aの捩り特性に応じて決まる比例定数(バネ定数)であり、予め記憶部33に記憶されている。
When the first rotation angle θ 1 and the second rotation angle θ 2 are thus obtained, the steering torque Tr can be calculated by the following equation (12).
Tr = Kb · (θ 1 −θ 2 ) (12)
Here, Kb is a proportionality constant (spring constant) determined according to the torsional characteristics of the
次に、各レゾルバ110,120において、sin相あるいはcos相のコイルの何れかに異常が発生したときの回転角θ1(θ2)の検出方法について説明する。まず、第1レゾルバ110のsin相に異常が生じた場合(第1sin相検出信号が正常に検出できない場合)を例にとり説明する。尚、コイルの異常とは、コイル112,113,122,123そのものの異常だけでなく、第1sin相検出ライン212,第1cos相検出ライン213,第2sin相検出ライン222,第2cos相検出ライン223の断線等、正常にsin相検出信号あるいはcos相検出信号がアシストECU50に入力されない状態をいう。
Next, a method of detecting the rotation angle θ 1 (θ 2 ) when an abnormality occurs in either the sin phase or the cos phase coil in each of the
上述したように第1回転角θ1は、第1sin相検出信号の振幅As1と第1cos相検出信号の振幅Ac1から上記式(10)により計算により求められる。このため、振幅As1が検出できない場合には、上記式(10)を用いて計算できない。この場合には、異常が検出されていない相のコイル(ここでは、第1cos相検出コイル113)の出力する検出信号の振幅から回転角θ1を計算する。 As described above, the first rotation angle θ 1 is obtained by calculation using the above equation (10) from the amplitude As1 of the first sin phase detection signal and the amplitude Ac1 of the first cos phase detection signal. For this reason, when the amplitude As1 cannot be detected, it cannot be calculated using the above equation (10). In this case, the rotation angle θ 1 is calculated from the amplitude of the detection signal output from the phase coil in which no abnormality is detected (here, the first cos phase detection coil 113).
上述したように、第1sin相検出信号の振幅As1は、As1=K1・E1・sin(N・θ1)で表され、第1cos相検出信号の振幅Ac1は、Ac1=K1・E1・cos(N・θ1)で表される。従って、次式(13),(14)の関係式が得られる。
ここで、K1・E1の値は、レゾルバユニット100の正常時において予め測定して記憶しておくことができる。K1・E1と振幅As1,Ac1の関係は、図14(a)に示すものとなる。従って、この2つの式から次式(15)が得られ、次式(16)に示す第1回転角θ1の計算式が得られる。
同様にして、第1レゾルバ110のcos相に異常が生じた場合には、第1sin相検出信号の振幅As1から次式(17)に示す回転角θ1の計算式が得られる。
また、第2レゾルバ120における片側相のコイル異常時においても同様に考える事ができる。sin相に異常が生じた場合には、第2cos相検出信号の振幅Ac2から次式(18)に示す回転角θ2の計算式が得られ、cos相に異常が生じた場合には、第2sin相検出信号の振幅As2から次式(19)に示す回転角θ2の計算式が得られる。
こうした計算式(16),(17),(18),(19)は、片側相の検出信号の振幅から回転角を求めるものであるため、2通りの解が出てしまい、一義的に回転角を導き出すことができない。そこで本実施形態においては、以下に示す第1条件と第2条件に基づいて、2通りの解からその1つを特定することができる状況が発生することに着目して、そうした状況となったときに片側相の検出信号の振幅から回転角を一義的に求める。 Since these calculation formulas (16), (17), (18), and (19) are for obtaining the rotation angle from the amplitude of the detection signal of the one-sided phase, two solutions are obtained, and the rotation is uniquely performed. I can't derive the corner. Therefore, in this embodiment, focusing on the fact that a situation in which one of the two solutions can be specified occurs based on the following first condition and second condition, such a situation has occurred. Sometimes the rotation angle is uniquely determined from the amplitude of the detection signal of one side phase.
まず、第1条件、および、第1条件に基づいて決まる片側相の検出信号の振幅から回転角を一義的に算出することのできる状況(以下、第1条件下推定可能状況と呼ぶ)について説明する。 First, the first condition and a situation where the rotation angle can be uniquely calculated from the amplitude of the detection signal of the one-sided phase determined based on the first condition (hereinafter referred to as a first condition estimable situation) will be described. To do.
ステアリングシャフト12に設けられているトーションバー12aは、操舵操作により捩られるが、その捩られる角度には限界があり、通常の操舵操作では、例えば、6[deg](機械角)未満となっている。つまり、第1レゾルバ110のロータの角度である第1回転角θ1と、第2レゾルバ120のロータの角度である第2回転角θ2との差が常に6[deg]未満となる。これをレゾルバの電気角で表すと、レゾルバの軸倍角Nを8(N=8)とした場合には、次式(20)のように、第1レゾルバ110の電気角θe1(=N・θ1)と第2レゾルバ120の電気角θe2(=N・θ2)との差は48[deg]未満となる。
|θe1−θe2|<48° ・・・(20)
このように第1回転角θ1と第2回転角θ2とが常に所定角度差未満になるという条件が第1条件である。尚、式中においては、[deg]を[°]で表すことにする。
The
| Θe 1 −θe 2 | <48 ° (20)
Thus, the first condition is that the first rotation angle θ 1 and the second rotation angle θ 2 are always less than the predetermined angle difference. In the formula, [deg] is represented by [°].
cos相の振幅Ac1のみから電気角θe1が一義的に決まるのは、次式(21),(22)に示すように、電気角θe1が0°〜180°までの範囲であること、あるいは、180°〜360°までの範囲であることが予めわかっている場合である。
0°<θe1<180° ・・・(21)
180<θe1<360° ・・・(22)
The reason why the electrical angle θe 1 is uniquely determined only from the amplitude Ac1 of the cos phase is that the electrical angle θe 1 is in a range from 0 ° to 180 ° as shown in the following equations (21) and (22). Or it is a case where it is known beforehand that it is the range to 180 degrees-360 degrees.
0 ° <θe 1 <180 ° (21)
180 <θe 1 <360 ° (22)
従って、第1条件(式(20))から、正常側の第2レゾルバ120の電気角θe2が次式(23),(24)の範囲であれば、cos相の振幅Ac1のみから電気角θe1が一義的に決まる。
0°+48°<θe2<180°−48° ・・・(23)
180+48°<θe2<360―48° ・・・(24)
Therefore, from the first condition (formula (20)), if the electrical angle θe 2 of the
0 ° + 48 ° <θe 2 <180 ° -48 ° (23)
180 + 48 ° <θe 2 <360-48 ° (24)
これを整理すると、次式(25),(26)が得られる。
48°<θe2<132° ・・・(25)
228°<θe2<312° ・・・(26)
従って、第1レゾルバ110のsin相に異常が生じた場合に、正常側の第2レゾルバ120の電気角θe2が式(25),(26)で表される範囲に入っているという状況が第1条件下推定可能状況となる。
If this is rearranged, the following equations (25) and (26) are obtained.
48 ° <θe 2 <132 ° (25)
228 ° <θe 2 <312 ° (26)
Therefore, when an abnormality in the sin phase of the
同様にして、第1レゾルバ110のcos相に異常が生じて、sin相の振幅As1のみしかわからない場合であっても、以下の状況となる場合には、振幅As1のみから第1回転角θ1を演算することができる。
Similarly, even when an abnormality occurs in the cos phase of the
sin相の振幅As1のみから電気角θe1が一義的に決まるのは、次式(27),(28)に示すように、電気角θe1が−90°〜90°までの範囲であること、あるいは、90°〜270°までの範囲であることが予めわかっている場合である。
―90°<θe1<90° ・・・(27)
90<θe1<270° ・・・(28)
The reason why the electrical angle θe 1 is uniquely determined only from the amplitude As1 of the sin phase is that the electrical angle θe 1 is in a range from −90 ° to 90 ° as shown in the following equations (27) and (28). Or it is a case where it is known beforehand that it is the range from 90 degrees to 270 degrees.
−90 ° <θe 1 <90 ° (27)
90 <θe 1 <270 ° (28)
従って、第1条件(式(20))から、正常側の第2レゾルバ120の電気角θe2が次式(29),(30)の範囲であれば、sin相の振幅As1のみから電気角θe1が一義的に決まる。
―90°+48°<θe2<90°−48° ・・・(29)
90+48°<θe2<270―48° ・・・(30)
Therefore, the first condition (equation (20)) from the electrical angle .theta.e 2 of the
−90 ° + 48 ° <θe 2 <90 ° -48 ° (29)
90 + 48 ° <θe 2 <270-48 ° (30)
これを整理すると、次式(31),(32)が得られる。
―42°<θe2<42° ・・・(31)
138°<θe2<222° ・・・(32)
尚、電気角を0°〜360°のあいだの値で示すと、次式(33),(34),(35)にて表すことができる。
0°<θe2<42° ・・・(33)
138°<θe2<222° ・・・(34)
318°<θe2<360° ・・・(35)
従って、第1レゾルバ110のcos相に異常が生じた場合に、正常側の第2レゾルバ120の電気角θe2が式(33)〜(35)で表される範囲に入っているという状況も第1条件下推定可能状況となる。
If this is rearranged, the following equations (31) and (32) are obtained.
−42 ° <θe 2 <42 ° (31)
138 ° <θe 2 <222 ° (32)
In addition, when the electrical angle is expressed by a value between 0 ° and 360 °, it can be expressed by the following equations (33), (34), and (35).
0 ° <θe 2 <42 ° (33)
138 ° <θe 2 <222 ° (34)
318 ° <θe 2 <360 ° (35)
Accordingly, when an abnormality occurs in the cos phase of the
以下、式(25),(26)で表される範囲、および、式(33)〜(35)で表される範囲を第1条件下推定可能範囲と呼ぶ。 Hereinafter, the ranges represented by the formulas (25) and (26) and the ranges represented by the formulas (33) to (35) are referred to as ranges that can be estimated under the first condition.
同様にして、第2レゾルバ120のsin相あるいはcos相のコイルの何れかに異常が発生した場合についても、正常側の第1レゾルバ110の電気角θe1に基づいて、電気角θe1が予め設定した角度範囲(式(25)、(26)、(33)〜(35)においてθe2をθe1に置き換えた範囲)に入る場合には、第1条件下推定可能状況となるため、振幅As2あるいは振幅Ac2のみから第2回転角θ2を演算することができる。
Similarly, the case where abnormality occurs in any of the coils of the sin phase or cos phase of the
図4(a)は、sin相に異常が発生したときの第1条件下推定可能範囲(正常側レゾルバの電気角)を表し、図4(b)は、cos相に異常が発生したときの第1条件下推定可能範囲(正常側レゾルバの電気角)を表す。図中において、矢印で示した範囲が第1条件下推定可能範囲であり、塗りつぶした範囲が回転角の一義的に決まらない範囲である。この図から分かるように、第1条件から設定される第1条件下推定可能範囲は、全体の半分程度であり、余り広くない。 FIG. 4 (a) shows the estimable range (electrical angle of the normal resolver) under the first condition when an abnormality occurs in the sin phase, and FIG. 4 (b) shows the state when the abnormality occurs in the cos phase. It represents the range that can be estimated under the first condition (the electrical angle of the normal resolver). In the figure, a range indicated by an arrow is a range that can be estimated under the first condition, and a filled range is a range in which the rotation angle is not uniquely determined. As can be seen from this figure, the estimable range of the first condition set from the first condition is about half of the whole and is not so wide.
そこで、本実施形態においては、さらに第2条件に基づいて、片側相の検出信号の振幅から回転角を一義的に算出することのできる状況(以下、第2条件下推定可能状況と呼ぶ)を設定する。以下、第2条件、および、第2条件下推定可能状況について説明する。 Therefore, in the present embodiment, a situation in which the rotation angle can be uniquely calculated from the amplitude of the detection signal of the one-sided phase based on the second condition (hereinafter referred to as a situation that can be estimated under the second condition). Set. Hereinafter, the second condition and the situation that can be estimated under the second condition will be described.
アシストECU50のトルク演算部32は、後述する操舵トルク検出ルーチン(図6)を一定の短い周期で繰り返して実行する。そして、この操舵トルク検出ルーチンにおいては、その演算周期で第1回転角θ1と第2回転角θ2とがそれぞれ繰り返し計算される。一方、操舵ハンドル11を回転操作する速度には限界があるため、第1回転角θ1,第2回転角θ2が一演算周期のあいだに変化する回転角の変化量、つまり、回転角変化量は所定変化量以内となる。以下、この所定変化量である、回転角変化量の想定される最大値を最大変化量と呼ぶ。また、第1回転角θ1と第2回転角θ2とを区別しない場合には、それらの回転角を回転角θと呼び、その回転角θを電気角に換算した角度を電気角θeと呼ぶ。また、第1レゾルバ110と第2レゾルバ120とを区別しない場合には、それらを単にレゾルバと呼ぶ。
The
最大変化量を電気角で表した値をΔθemaxとすると、最大変化量Δθemaxは、次式(36)にて表すことができる。
Δθemax=N・(360/2π)・ωmax・Tc ・・・(36)
ここで、Nはレゾルバの軸倍角、ωmaxは操舵ハンドル11の回転速度(以下、操舵速度と呼ぶ)の想定される最大値、Tcはトルク演算部32が第1回転角θ1と第2回転角θ2とを計算する演算周期である。例えば、N=8、Tc=200[μs]、ωmax=10[rad/s]とすると、最大変化量Δθemaxは、約0.92[deg]となる。
When the value representing the maximum change amount in electrical angle is Δθemax, the maximum change amount Δθemax can be expressed by the following equation (36).
Δθemax = N · (360 / 2π) · ωmax · Tc (36)
Here, N shaft angle multiplier of the resolver, .omega.max the rotational speed of the steering wheel 11 (hereinafter, referred to as the steering speed) the maximum value envisaged for, Tc is
このように、一演算周期の間に電気角θeが変化する回転角変化量Δθeが最大変化量Δθemax未満になるという条件が第2条件である。この第2条件を用いると、異常側レゾルバの一演算周期前に計算した電気角θe(n−1)が以下に示す範囲に入っている状況においては、次の演算周期における電気角θen(今回、計算しようとする電気角θen)を片側相の振幅から一義的に決めることができる。 Thus, the second condition is that the rotation angle change amount Δθe at which the electrical angle θe changes during one calculation cycle is less than the maximum change amount Δθemax. With this second condition, in a situation where abnormal side electrical angle .theta.e calculated to one calculation period before the resolver (n-1) is in the range shown below, the electrical angle .theta.e n in the next calculation cycle ( this time, it is possible to uniquely determine the electrical angle .theta.e n) to be calculated from the amplitude of one side phases.
ここで、sin相に異常が生じた場合の例について説明する。最大変化量Δθemaxを0.92[deg]とした場合、次式(37)に示すように、異常側レゾルバの一演算周期前に計算した電気角θe(n-1)と、今回計算される電気角θenとの差は0.92[deg]未満となる。
|θen−θe(n−1)|<0.92° ・・・(37)
Here, an example when abnormality occurs in the sin phase will be described. When the maximum change amount Δθemax is set to 0.92 [deg], as shown in the following equation (37), the electrical angle θe (n−1) calculated this time before one calculation cycle of the abnormal-side resolver is calculated this time. the difference between the electrical angle .theta.e n is less than 0.92 [deg].
| Θe n −θe (n−1) | <0.92 ° (37)
cos相の振幅のみから電気角θenが一義的に決まるのは、電気角θenが0°〜180°までの範囲であること、あるいは、180°〜360°までの範囲であることが予めわかっている場合である。従って、第2条件(式(37))から、異常側レゾルバの一演算周期前に計算された電気角θe(n−1)が、次式(38),(39)に示す範囲であれば、cos相の振幅のみから電気角θenが一義的に決まる。
0°+0.92°<θe(n−1)<180°−0.92° ・・・(38)
180+0.92°<θe(n−1)<360―0.92° ・・・(39)
The only amplitudes of cos phase electrical angle .theta.e n uniquely determined, it electrical angle .theta.e n is in the range of up to 0 ° to 180 °, or in advance in the range of up to 180 ° to 360 ° This is the case. Therefore, from the second condition (Expression (37)), if the electrical angle θe (n−1) calculated one operation period before the abnormal side resolver is within the range shown in the following Expressions (38) and (39), electrical angle .theta.e n from only the amplitude of the cos phase uniquely determined.
0 ° + 0.92 ° <θe (n−1) <180 ° −0.92 ° (38)
180 + 0.92 ° <θe (n−1) <360−0.92 ° (39)
異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに0°あるいは180°を通過できる状況にあると、cos相の振幅からは一義的に回転角を決めることができない。これは、cos相の振幅だけでは、異常側レゾルバの電気角が、0°あるいは180°を挟んでどちら側にあるのか分からないためである。一方、異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに0°あるいは180°を通過する可能性が無い状況であれば、cos相の振幅のみから電気角θenが一義的に決まる。こうしたことから、上記の式(38),(39)が導かれる。 If the electrical angle of the abnormal side resolver can pass 0 ° or 180 ° during one calculation cycle, the rotation angle cannot be uniquely determined from the amplitude of the cos phase. This is because the electrical angle of the abnormal-side resolver cannot be determined on either side of 0 ° or 180 ° only by the amplitude of the cos phase. On the other hand, if the situation is not likely to electrical angle of abnormal side resolver passes 0 ° or 180 ° in between one operation cycle, the electrical angle .theta.e n from only the amplitude of the cos phase uniquely determined. Thus, the above equations (38) and (39) are derived.
式(38),(39)を整理すると、次式(40),(41)が得られる。この式(40),(41)が成立する場合に、cos相の振幅のみから電気角θenが一義的に求められる。
0.92°<θe(n−1)<179.08° ・・・(40)
180.92°<θe(n−1)<359.08° ・・・(41)
従って、レゾルバのsin相に異常が生じた場合に、異常側レゾルバの一演算周期前に計算された電気角θe(n−1)が式(40),(41)で表される範囲に入っているという状況が第2条件下推定可能状況となる。
By rearranging the equations (38) and (39), the following equations (40) and (41) are obtained. The equation (40), when satisfied (41), the electrical angle .theta.e n is determined uniquely only from the amplitude of the cos phase.
0.92 ° <θe (n−1) <179.08 ° (40)
180.92 ° <θe (n−1) <359.08 ° (41)
Therefore, when an abnormality occurs in the sin phase of the resolver, the electrical angle θe (n−1) calculated before one calculation cycle of the abnormal side resolver falls within the range represented by the equations (40) and (41). This is a situation that can be estimated under the second condition.
同様にして、レゾルバのcos相に異常が生じて、sin相の振幅のみしかわからない場合であっても、以下の状況となる場合には、sin相の振幅のみから異常側レゾルバの回転角を演算することができる。 Similarly, even if an abnormality occurs in the cos phase of the resolver and only the amplitude of the sin phase is known, in the following situation, the rotation angle of the abnormal side resolver is calculated only from the amplitude of the sin phase. can do.
sin相の振幅のみから電気角θenが一義的に決まるのは、電気角θenが−90°〜90°までの範囲であること、あるいは、90°〜270°までの範囲であることが予めわかっている場合である。従って、第2条件(式(37))から、異常側レゾルバの一演算周期前に計算された電気角θe(n−1)が、次式(42),(43)に示す範囲であれば、sin相の振幅のみから電気角θenが一義的に決まる。
−90°+0.92°<θe(n−1)<90°−0.92° ・・・(42)
90+0.92°<θe(n−1)<270―0.92° ・・・(43)
The only amplitude sin phase electrical angle .theta.e n uniquely determined, it electrical angle .theta.e n is in the range of up to -90 ° to 90 °, or in the range of up to 90 ° to 270 ° This is a case where it is known in advance. Therefore, from the second condition (Expression (37)), if the electrical angle θe (n−1) calculated one operation period before the abnormal side resolver is within the range shown in the following Expressions (42) and (43), electrical angle .theta.e n from only the amplitude of sin phase uniquely determined.
−90 ° + 0.92 ° <θe (n−1) <90 ° −0.92 ° (42)
90 + 0.92 ° <θe (n−1) <270−0.92 ° (43)
異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに90°あるいは270°を通過できる状況にあると、sin相の振幅からは一義的に回転角を決めることができない。これは、sin相の振幅だけでは、異常側レゾルバの電気角が、90°あるいは270°を挟んでどちら側にあるのか分からないためである。一方、異常側レゾルバの電気角が一演算周期のあいだに90°あるいは270°を通過する可能性が無い状況であれば、sin相の振幅のみから電気角θenが一義的に決まる。こうしたことから、上記の式(42),(43)が導かれる。 If the electrical angle of the abnormal side resolver can pass 90 ° or 270 ° during one calculation cycle, the rotation angle cannot be uniquely determined from the amplitude of the sin phase. This is because the electrical angle of the abnormal-side resolver cannot be determined on either side of 90 ° or 270 ° by the amplitude of the sin phase alone. On the other hand, if the situation is not likely to electrical angle of abnormal side resolver passes 90 ° or 270 ° in between one operation cycle, the electrical angle .theta.e n from only the amplitude of sin phase uniquely determined. Thus, the above equations (42) and (43) are derived.
式(42),(43)を整理すると、次式(44),(45)が得られる。この式(44),(45)が成立する場合に、sin相の振幅のみから電気角θenが一義的に求められる。
−89.08°<θe(n−1)<89.08° ・・・(44)
90.92°<θe(n−1)<269.08° ・・・(45)
尚、電気角を0°〜360°のあいだの値で示すと、次式(46),(47),(48)にて表すことができる。
0°<θe(n−1)<89.08° ・・・(46)
90.92°<θe(n−1)<269.08° ・・・(47)
270.92°<θe(n−1)<360° ・・・(48)
従って、レゾルバのcos相に異常が生じた場合に、異常側レゾルバの一演算周期前に計算された電気角θe(n−1)が式(46)〜(48)で表される範囲に入っているという状況も第2条件下推定可能状況となる。
By arranging the equations (42) and (43), the following equations (44) and (45) are obtained. The equation (44), when satisfied (45), the electrical angle .theta.e n is determined uniquely only from the amplitude of the sin phase.
−89.08 ° <θe (n−1) <89.08 ° (44)
90.92 ° <θe (n−1) <269.08 ° (45)
In addition, when the electrical angle is represented by a value between 0 ° and 360 °, it can be expressed by the following equations (46), (47), (48).
0 ° <θe (n−1) <89.08 ° (46)
90.92 ° <θe (n−1) <269.08 ° (47)
270.92 ° <θe (n−1) <360 ° (48)
Therefore, when an abnormality occurs in the cos phase of the resolver, the electrical angle θe (n−1) calculated before one calculation cycle of the abnormal side resolver falls within the range represented by the equations (46) to (48). The situation of being able to be estimated under the second condition is also possible.
以下、式(40),(41)で表される範囲、および、式(46)〜(48)で表される範囲を第2条件下推定可能範囲と呼ぶ。 Hereinafter, the ranges represented by the equations (40) and (41) and the ranges represented by the equations (46) to (48) are referred to as ranges that can be estimated under the second condition.
図5(a)は、sin相に異常が発生したときの第2条件下推定可能範囲(θe(n−1)の範囲)を表し、図5(b)は、cos相に異常が発生したときの第2条件下推定可能範囲(θe(n−1)の範囲)を表す。図中において、矢印で示した範囲が第2条件下推定可能範囲であり、塗りつぶした範囲が回転角の一義的に決まらない範囲である。この図から分かるように、第2条件から設定される第2条件下推定可能範囲は、非常に広い。 FIG. 5A shows an estimable range (range of θe (n−1)) when abnormality occurs in the sin phase, and FIG. 5B shows that abnormality occurs in the cos phase. Represents the estimable range (range of θe (n-1)) under the second condition. In the figure, a range indicated by an arrow is a range that can be estimated under the second condition, and a filled range is a range in which the rotation angle is not uniquely determined. As can be seen from the figure, the estimable range under the second condition set from the second condition is very wide.
次に、トルク演算部32の実行する操舵トルク検出処理について説明する。図6は、操舵トルク検出ルーチンを表すフローチャートである。操舵トルク検出ルーチンは、記憶部33に制御プログラムとして記憶されている。操舵トルク検出ルーチンは、イグニッションキーがオン状態となっている期間において、所定の短い周期で繰り返し実行される。尚、トルク演算部32は、操舵トルク検出ルーチンの起動とともに、コイル駆動回路52を作動させて、第1励磁信号出力ポート50pe1および第2励磁信号出力ポート50pe2から第1励磁信号および第2励磁信号の出力を開始する。
Next, the steering torque detection process executed by the
トルク演算部32は、ステップS11において、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号の電圧値である第1sin相検出電圧Es1,第1cos相検出電圧Ec1,第2sin相検出電圧Es2,第2cos相検出電圧Ec2を読み込む。トルク演算部32は、操舵トルク検出ルーチンとは別のサンプリングルーチンで、励磁信号の1周期当たりに例えば4回のサンプリング周期で検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2の瞬時値をサンプリングしている。このステップS11では、そのサンプリングルーチンでサンプリングした検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2の読み込みを行う。続いて、ステップS12において、読み込んだ検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2に基づいて、最小二乗法を用いて、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号の振幅As1,Ac1,As2,Ac2を計算する。
In step S11, the
続いて、トルク演算部32は、ステップS13において、検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2に基づいて、コイル異常のチェックを行う。コイル異常は、レゾルバ内のコイル異常だけでなく、第1sin相検出ライン212,第1cos相検出ライン213,第2sin相検出ライン222,第2cos相検出ライン223の断線等により生じる。主に、ワイヤハーネス部の断線、コネクタ外れが原因となる。こうしたコイル異常が発生した場合には、検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2が正常な範囲から外れる。例えば、検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2のオフセットが生じたり、交流電圧信号が検出されなくなったりする。ステップS13は、こうした検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2が正常範囲から外れているか否かに基づいて、コイル異常の有無、および、コイル異常が発生しているレゾルバ、および、その異常相を特定する。
Subsequently, in step S13, the
続いて、トルク演算部32は、ステップS14において、コイル異常チェック結果に基づいて、コイル異常が発生しているか否かを判断し、コイル異常が発生していない場合には(S14:No)、ステップS15において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1と第2レゾルバ120の第2回転角θ2を上記式(10)、(11)を用いて計算する。
Subsequently, in step S14, the
続いて、トルク演算部32は、ステップS16において、上記式(12)を用いて、操舵トルクTrを計算し、次に、ステップS17において、計算した操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する。アシスト演算部31は、この操舵トルクTrを使って目標アシストトルクを計算し、この目標アシストトルクに対応した目標電流が電動モータ21に流れるようにモータ駆動回路40にPWM制御信号を出力する。これにより、電動モータ21から適正な操舵アシストトルクが発生する。
Subsequently, the
トルク演算部32は、ステップS17の処理を行うと、操舵トルク検出ルーチンを一旦終了する。そして、所定の短い周期にて操舵トルク検出ルーチンを繰り返す。こうした処理が繰り返されて、ステップS13において、コイル異常が検出されると、ステップS14の判断は「Yes」となる。この場合、トルク演算部32は、その処理をステップS18に進めて、車両の警告ランプ65を点灯させる。これにより、ドライバーに対して異常が生じていることを認識させることができる。尚、ドライバーに異常報知する手段は、警告ランプ65に限らず、異常メッセージをスピーカや表示画面等を使って報知するようにしてもよい。
When the
続いて、トルク演算部32は、ステップS19において、コイル異常が1つ(1相)であるか否かを判断する。コイル異常が複数である場合には、操舵トルクTrを検出することができないため、ステップS20において、アシスト演算部31に対して、トルク検出不能信号を出力する。これにより、アシスト演算部31は、操舵アシスト制御を停止する。
Subsequently, in Step S19, the
一方、コイル異常が1つである場合(S19:Yes)には、ステップS21において、コイル異常が発生しているのは第1レゾルバ110であるか否かを判断する。第1レゾルバ110である場合には、ステップS22において、第2レゾルバ120の第2回転角θ2を上記式(11)を用いて計算する。
On the other hand, if there is only one coil abnormality (S19: Yes), it is determined in step S21 whether or not it is the
続いて、トルク演算部32は、ステップS30において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1を演算する。この処理については、図8のフローチャートを使って後述する。ステップS30において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1が算出されると、この第1回転角θ1とステップS22で算出した第2回転角θ2とに基づいて操舵トルクTrを計算し(S16)、その操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する(S17)。
Subsequently, the
また、ステップS21において、コイル異常が発生しているのは第1レゾルバ110ではない、つまり、第2レゾルバ120でコイル異常が発生していると判断した場合には、ステップS23において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1を上記式(10)を用いて計算する。
If it is determined in step S21 that the coil abnormality has not occurred in the
続いて、トルク演算部32は、ステップS40において、第2レゾルバ110の第2回転角θ2を演算する。この処理については、図7のフローチャートを使って後述する。ステップS40において、第2レゾルバ120の第2回転角θ2が算出されると、この第2回転角θ2とステップS23で算出した第1回転角θ1とに基づいて操舵トルクTrを計算し(S16)、その操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する(S17)。
Subsequently, the
尚、トルク演算部32は、ステップS15,S30,S40で第1回転角θ1および第2回転角θ2を計算するたびに、その回転角θ1,θ2に対応した電気角θe1,θe2を、一演算周期前の電気角θe1(n−1),θe2(n−1)として記憶部33に記憶更新する。この記憶部33に記憶された電気角θe1(n−1),θe2(n−1)は、後述する第2条件下推定可能状況の判定に利用される。
The
次に、ステップS40の第2レゾルバ120の第2回転角θ2の計算処理について説明する。図7は、上記操舵トルク検出ルーチンにおいてステップS40として組み込まれた第2回転角計算ルーチン(サブルーチン)を表すフローチャートである。
Next, the calculation process of the second rotation angle θ 2 of the
第2回転角計算ルーチンが起動すると、トルク演算部32は、まず、ステップS41において、第2レゾルバ120のコイル異常はsin相で発生しているのか否かを判断する。コイル異常がsin相で発生している場合には、ステップS42において、アシスト演算部31に対して、sin相フェイル信号Failsを出力する。一方、コイル異常がcos相で発生している場合には、ステップS47において、アシスト演算部31に対して、cos相フェイル信号Failcを出力する。
When the second rotation angle calculation routine is started, the
まず、コイル異常がsin相で発生している場合の処理について説明する。トルク演算部32は、ステップS42において、sin相フェイル信号Failsを出力すると、続いて、ステップS43において、先のステップS23で算出した第1レゾルバ110の第1回転角θ1に対応する電気角θe1が第1条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第1条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第1条件下推定可能範囲は、図9(a)に矢印で示す範囲である。
First, processing when a coil abnormality occurs in the sin phase will be described.
このステップS43においては、電気角θe1が次式(49),(50)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
θes1<θe1<θes2 ・・・(49)
θes3<θe1<θes4 ・・・(50)
この第1条件下推定可能範囲は、上述したように、第1回転角θ1と第2回転角θ2とが所定角度差未満になるという第1条件から設定されるもので、例えば、上述した例を使えば、θes1=48°,θes2=132°,θes3=228°,θes4=312°である。この所定角度差は、電気角で示すと(θes1−0°)[deg]で表される角度である。
In this step S43, it is determined whether or not the electrical angle θe 1 is within the range represented by the following equations (49) and (50).
θe s1 <θe 1 <θe s2 (49)
θe s3 <θe 1 <θe s4 (50)
As described above, the estimable range under the first condition is set based on the first condition that the first rotation angle θ 1 and the second rotation angle θ 2 are less than a predetermined angle difference. Using this example, θe s1 = 48 °, θe s2 = 132 °, θe s3 = 228 °, and θe s4 = 312 °. The predetermined angle difference is the angle represented by the illustrated electrical angle (θe s1 -0 °) [deg ].
トルク演算部32は、電気角θe1が第1条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S43:Yes)には、ステップS44において、上記式(18)を用いて第2回転角θ2を計算する。この場合、第2回転角θ2は、2通りの解が存在するが、上記の第1条件を満たす解を選択する。つまり、第1回転角θ1との差が所定角度差未満(上記の例では6[deg])となる第2回転角θ2を選択する。
When the
トルク演算部32は、こうして第2レゾルバ120の第2回転角θ2を算出すると、その処理をメインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。
When the
トルク演算部32は、ステップS43において、「No」と判定した場合、つまり、電気角θe1が第1条件下推定可能範囲に入っていないと判定した場合には、その処理をステップS45に進める。このステップS45においては、一演算周期前に算出した第2回転角θ2(n−1)に対応する電気角θe2(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第2条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第2条件下推定可能範囲は、図10(a)に矢印で示す範囲である。
このステップS45においては、電気角θe2(n−1)が次式(51),(52)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
θesa<θe2(n−1)<θesb ・・・(51)
θesc<θe2(n−1)<θesd ・・・(52)
この第2条件下推定可能範囲は、上述したように、一演算周期の間に電気角θeが変化できる回転角変化量Δθeが最大変化量Δθemax未満になるという第2条件から設定されるもので、例えば、上述した例を使えば、θesa=0.92°,θesb=179.08°,θesc=180.92°,θesd=359.08°である。この最大変化量Δθemaxは、電気角で示すと(θesa−0°)[deg]で表される角度である。
In step S45, it is determined whether or not the electrical angle θe 2 (n−1) is within a range represented by the following equations (51) and (52).
θe sa <θe 2 (n−1) <θe sb (51)
θe sc <θe 2 (n−1) <θe sd (52)
As described above, the estimable range under the second condition is set based on the second condition that the rotation angle change amount Δθe that can change the electrical angle θe during one calculation cycle is less than the maximum change amount Δθemax. , for example, Using the above example, θe sa = 0.92 °, θe sb = 179.08 °, θe sc = 180.92 °, which is θe sd = 359.08 °. This maximum change amount Δθemax is an angle represented by (θe sa −0 °) [deg] in terms of electrical angle.
トルク演算部32は、電気角θe2(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S45:Yes)には、ステップS44において、上記式(18)を用いて第2回転角θ2を計算する。この場合、第2回転角θ2においても、2通りの解が存在するが、上記の第2条件を満たす解を選択する。つまり、一演算周期前に算出した第2回転角θ2(n−1)に対応する電気角θe2(n−1)との差が最大変化量Δθemax未満となる第2回転角θ2を選択する。
When the
トルク演算部32は、こうして第2レゾルバ120の第2回転角θ2を算出すると、その処理をメインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。
When the
一方、ステップS45において、「No」と判定した場合、つまり、第2条件下推定可能状況ではないと判定した場合には、トルク演算部32は、その処理をステップS46に進める。このステップS46においては、一演算周期前の操舵トルク検出ルーチンで計算した操舵トルクTr(n-1)を、今回の操舵トルクTrに設定し、その操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する(S17)。
On the other hand, if it is determined as “No” in step S45, that is, if it is determined that the situation is not estimable under the second condition, the
また、ステップS41において、「No」、つまり、第2レゾルバ120のコイル異常がcos相で発生していると判定した場合には、ステップS47において、cos相フェイル信号Failcを出力した後、ステップS48において、先のステップS23で算出した第1レゾルバ110の第1回転角θ1に対応する電気角θe1が第1条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第1条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第1条件下推定可能範囲は、図9(b)に矢印で示す範囲である。
If it is determined in step S41 that the coil resolver of the
このステップS48においては、電気角θe1が次式(53),(54),(55)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
0°<θe1<θec1 ・・・(53)
θec2<θe1<θec3 ・・・(54)
θec4<θe1<360° ・・・(55)
この第1条件下推定可能範囲は、上述したように、第1回転角θ1と第2回転角θ2とが所定角度差未満になるという第1条件から設定されるもので、例えば、上述した例を使えば、θec1=42°,θec2=138°,θes4=222°,θec4=318°である。この所定角度差は、電気角で示すと、例えば、(90°−θec1)[deg]で表される角度である。
In step S48, it is determined whether or not the electrical angle θe 1 is within the range represented by the following equations (53), (54), and (55).
0 ° <θe 1 <θe c1 (53)
θe c2 <θe 1 <θe c3 (54)
θe c4 <θe 1 <360 ° (55)
As described above, the estimable range under the first condition is set based on the first condition that the first rotation angle θ 1 and the second rotation angle θ 2 are less than a predetermined angle difference. Using this example, θe c1 = 42 °, θe c2 = 138 °, θe s4 = 222 °, and θe c4 = 318 °. This predetermined angle difference is, for example, an angle represented by (90 ° −θe c1 ) [deg] in terms of electrical angle.
トルク演算部32は、電気角θe1が第1条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S48:Yes)には、ステップS49において、上記式(19)を用いて第2回転角θ2を計算する。この場合、第2回転角θ2は、2通りの解が存在するが、上記の第1条件を満たす解を選択する。つまり、第1回転角θ1との差が所定角度差未満(上記の例では6[deg])となる第2回転角θ2を選択する。
When the
トルク演算部32は、こうして第2レゾルバ120の第2回転角θ2を算出すると、その処理をメインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。
When the
トルク演算部32は、ステップS48において、「No」と判定した場合、つまり、電気角θe1が第1条件下推定可能範囲に入っていないと判定した場合には、その処理をステップS50に進める。このステップS50においては、一演算周期前に算出した第2回転角θ2(n−1)に対応する電気角θe2(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第2条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第2条件下推定可能範囲は、図10(b)に矢印で示す範囲である。
このステップS50においては、電気角θe2(n−1)が次式(56),(57),(58)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
0°<θe2(n−1)<θeca ・・・(56)
θecb<θe2(n−1)<θecc ・・・(57)
θecd<θe2(n−1)<360° ・・・(58)
この第2条件下推定可能範囲は、上述したように、一演算周期の間に電気角θeが変化できる回転角変化量Δθeが最大変化量Δθemax未満になるという第2条件から設定されるもので、例えば、上述した例を使えば、θeca=89.08°,θecb=90.92°,θecc=269.08°,θecd=270.92°である。この最大変化量Δθemaxは、電気角で示すと、例えば、(90°−θeca)[deg]で表される角度である。
In step S50, it is determined whether or not the electrical angle θe 2 (n−1) is within the range represented by the following equations (56), (57), and (58).
0 ° <θe 2 (n−1) <θe ca (56)
θe cb <θe 2 (n−1) <θe cc (57)
θe cd <θe 2 (n−1) <360 ° (58)
As described above, the estimable range under the second condition is set based on the second condition that the rotation angle change amount Δθe that can change the electrical angle θe during one calculation cycle is less than the maximum change amount Δθemax. For example, using the example described above, θe ca = 89.08 °, θe cb = 90.92 °, θe cc = 269.08 °, and θe cd = 270.92 °. The maximum change amount Δθemax is an angle represented by, for example, (90 ° −θe ca ) [deg] in terms of electrical angle.
トルク演算部32は、電気角θe2(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S50:Yes)には、ステップS49において、上記式(19)を用いて第2回転角θ2を計算する。この場合、第2回転角θ2は、2通りの解が存在するが、上記の第2条件を満たす解を選択する。つまり、一演算周期前に算出した第2回転角θ2(n−1)に対応する電気角θe2(n−1)との差が最大変化量Δθemax未満となる第2回転角θ2を選択する。
When the
トルク演算部32は、こうして第2レゾルバ120の第2回転角θ2を算出すると、その処理をメインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。
When the
一方、ステップS50において、「No」と判定した場合、つまり、第2条件下推定可能状況ではないと判定した場合には、トルク演算部32は、その処理を上述のステップS46に進める。
On the other hand, when it is determined as “No” in step S50, that is, when it is determined that the situation is not estimable under the second condition, the
次に、ステップS30の第1レゾルバ110の第1回転角θ1の計算処理について説明する。図8は、上記操舵トルク検出ルーチンにおいてステップS30として組み込まれた第1回転角計算ルーチン(サブルーチン)を表すフローチャートである。尚、第1回転角計算ルーチンは、上述した第2回転角計算ルーチン同様に考えればよいが、上述したステップS42,S47に相当する処理は行われない。
Next, the calculation process of the first rotation angle θ 1 of the
第1回転角計算ルーチンが起動すると、トルク演算部32は、まず、ステップS31において、第1レゾルバ110のコイル異常はsin相で発生しているのか否かを判断する。コイル異常がsin相で発生している場合には、ステップS32において、先のステップS22で算出した第2レゾルバ120の第2回転角θ2に対応する電気角θe2が第1条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第1条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第1条件下推定可能範囲は、図9(a)に矢印で示す範囲である。
When the first rotation angle calculation routine is activated, the
このステップS32においては、電気角θe2が次式(59),(60)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
θes1<θe2<θes2 ・・・(59)
θes3<θe2<θes4 ・・・(60)
In step S32, it is determined whether or not the electrical angle θe 2 is within the range represented by the following equations (59) and (60).
θe s1 <θe 2 <θe s2 (59)
θe s3 <θe 2 <θe s4 (60)
トルク演算部32は、電気角θe2が第1条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S32:Yes)には、ステップS33において、上記式(16)を用いて第1回転角θ1を計算する。この場合、第1回転角θ1は、2通りの解が存在するが、上記の第1条件を満たす解を選択する。
When the
トルク演算部32は、電気角θe2が第1条件下推定可能範囲に入っていないと判定した場合には(S32:No)、ステップS34において、一演算周期前に算出した第1回転角θ1(n−1)に対応する電気角θe1(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第2条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第2条件下推定可能範囲は、図10(a)に矢印で示す範囲である。
When the
このステップS34においては、電気角θe1(n−1)が次式(61),(62)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
θesa<θe1(n−1)<θesb ・・・(61)
θesc<θe1(n−1)<θesd ・・・(62)
In step S34, it is determined whether or not the electrical angle θe 1 (n−1) is within the range represented by the following equations (61) and (62).
θe sa <θe 1 (n−1) <θe sb (61)
θe sc <θe 1 (n−1) <θe sd (62)
トルク演算部32は、電気角θe1(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S34:Yes)には、ステップS33において、上記式(16)を用いて第1回転角θ1を計算する。この場合、一演算周期前に算出した第1回転角θ1(n−1)に対応する電気角θe1(n−1)との差が最大変化量Δθemax未満となる第1回転角θ1を選択する。
When the
トルク演算部32は、こうして第1レゾルバ110の第1回転角θ1を算出すると、その処理をメインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。
When the
一方、ステップS34において、「No」と判定した場合、つまり、第2条件下推定可能状況ではないと判定した場合には、ステップS35において、一演算周期前の操舵トルク検出ルーチンで計算した操舵トルクTr(n-1)を、今回の操舵トルクTrに設定し、その操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する(S17)。 On the other hand, if it is determined as “No” in step S34, that is, if it is determined that the condition cannot be estimated under the second condition, the steering torque calculated in the steering torque detection routine before one calculation cycle in step S35. Tr (n-1) is set to the current steering torque Tr, and the steering torque Tr is output to the assist calculation unit 31 (S17).
また、ステップS31において、「No」、つまり、第1レゾルバ110のコイル異常がcos相で発生していると判定した場合には、ステップS36において、先のステップS22で算出した第2レゾルバ120の第2回転角θ2に対応する電気角θe2が第1条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第1条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第1条件下推定可能範囲は、図9(b)に矢印で示す範囲である。
In Step S31, when it is determined that “No”, that is, the coil abnormality of the
このステップS36においては、電気角θe1が次式(63),(64),(65)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
0°<θe2<θec1 ・・・(63)
θec2<θe2<θec3 ・・・(64)
θec4<θe2<360° ・・・(65)
In step S36, it is determined whether or not the electrical angle θe 1 is within the range represented by the following equations (63), (64), and (65).
0 ° <θe 2 <θe c1 (63)
θe c2 <θe 2 <θe c3 (64)
θe c4 <θe 2 <360 ° (65)
トルク演算部32は、電気角θe2が第1条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S36:Yes)には、ステップS37において、上記式(17)を用いて第1回転角θ1を計算する。この場合、第1回転角θ1との差が所定角度差未満となる第1回転角θ1を選択する。
When the
トルク演算部32は、こうして第1レゾルバ110の第1回転角θ1を算出すると、その処理をメインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。
When the
トルク演算部32は、ステップS36において、「No」と判定した場合、つまり、電気角θe2が第1条件下推定可能範囲に入っていないと判定した場合には、ステップS38において、一演算周期前に算出した第1回転角θ1(n−1)に対応する電気角θe1(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っているか否かを判断する。つまり、第2条件下推定可能状況にあるか否かを判断する。この第2条件下推定可能範囲は、図10(b)に矢印で示す範囲である。
When it is determined “No” in step S36, that is, when it is determined that the electrical angle θe 2 is not within the estimable range under the first condition, the
このステップS38においては、電気角θe1(n−1)が次式(66),(67),(68)にて表される範囲に入っているか否かについて判断される。
0°<θe1(n−1)<θeca ・・・(66)
θecb<θe1(n−1)<θecc ・・・(67)
θecd<θe1(n−1)<360° ・・・(68)
In step S38, it is determined whether or not the electrical angle θe 1 (n−1) is within the range represented by the following equations (66), (67), (68).
0 ° <θe 1 (n−1) <θe ca (66)
θe cb <θe 1 (n−1) <θe cc (67)
θe cd <θe 1 (n−1) <360 ° (68)
トルク演算部32は、電気角θe1(n−1)が第2条件下推定可能範囲に入っていると判定した場合(S38:Yes)には、ステップS37において、上記式(17)を用いて第1回転角θ1を計算する。この場合、第1回転角θ1は、2通りの解が存在するが、一演算周期前に算出した第2回転角θ1(n−1)に対応する電気角θe1(n−1)との差が最大変化量Δθemax未満となる第1回転角θ1を選択する。
When the
トルク演算部32は、こうして第1レゾルバ110の第1回転角θ1を算出すると、その処理をメインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。
When the
一方、ステップS38において、「No」と判定した場合、つまり、第2条件下推定可能状況ではないと判定した場合には、トルク演算部32は、その処理を上述のステップS35に進める。
On the other hand, if it is determined as “No” in step S38, that is, if it is determined that the situation is not estimable under the second condition, the
このように、トルク検出ルーチンにおいては、第1条件(捩れ角度上限)から導き出した第1条件下推定可能状況だけでなく、第2条件(回転角変化量上限)から導き出した第2条件下推定可能状況となる場合にも、正常側相の検出信号の振幅に基づいて回転角を算出する。従って、片側相にコイル異常が発生した場合でも、正常側相の検出信号の振幅から一義的に回転角を算出できる範囲が非常に広くなり、操舵トルクを検出できる期間が長くなる。 In this way, in the torque detection routine, not only the situation that can be estimated under the first condition derived from the first condition (twist angle upper limit) but also the second condition estimated from the second condition (rotation angle change amount upper limit). Even in a possible situation, the rotation angle is calculated based on the amplitude of the detection signal of the normal side phase. Therefore, even when a coil abnormality occurs in one side phase, the range in which the rotation angle can be uniquely calculated from the amplitude of the detection signal in the normal side phase becomes very wide, and the period during which the steering torque can be detected becomes long.
ところで、若干ではあるが、回転角を算出できない範囲が存在する。つまり、sin相異常であれば図10(a)の塗りつぶした範囲に入ってしまう場合、cos相異常であれば図10(b)の塗りつぶした範囲に入ってしまう場合には、回転角θ1,θ2を算出することができない。この塗りつぶした範囲が本発明の回転角推定不能領域に相当する。 By the way, although there is a slight range, there is a range in which the rotation angle cannot be calculated. That is, if the sine phase is abnormal, the rotation angle θ 1 falls within the painted range of FIG. 10A, and if the cosine phase is abnormal, the rotation angle θ 1 falls within the painted range of FIG. , Θ 2 cannot be calculated. This filled area corresponds to the rotation angle estimation impossible area of the present invention.
そこで、本実施形態においては、第2レゾルバ120の電気角θe2が第2条件下推定不能範囲(図10の塗りつぶした範囲:回転角推定不能領域)に留まらないように電動モータ21を駆動することにより、第2レゾルバ120に異常が発生した場合での回転角を検出できなくなる状況を低減する。そのために、アシスト演算部31は、かさ上げ電流設定部310を備え、トルク演算部32からsin相フェイル信号Failsあるいはcos相フェイル信号Failcが出力されている状況において、第2レゾルバ120の電気角θe2が第2条件下推定不能範囲に入るときに電動モータ21のq軸指令電流Iq*を増加させる。
Therefore, in the present embodiment, the
かさ上げ電流設定部310は、その機能に着目すると、図2に示すように、かさ上げ基本電流設定部311と、モータ回転速度演算部312と、ゲイン設定部313と、かさ上げ目標電流演算部314と、q軸指令電流補正部315とを備えている。これらの機能部は、アシストECU50のマイクロコンピュータのプログラム制御により実現されるものである。
Focusing on the function of the raising
かさ上げ基本電流設定部311は、sin相異常時かさ上げ電流マップあるいはcos相異常時かさ上げ電流マップを参照して、かさ上げ基本電流Iqupoを設定する。sin相異常時かさ上げ電流マップとcos相異常時かさ上げ電流マップは、予め記憶部33に記憶されている。sin相異常時かさ上げ電流マップは、図12(a)に示すように、第2レゾルバ120のsin相異常が発生した場合における、電動モータ21の電気角θmeに対応付けてq軸指令電流Iq*を所定量増加させるためのかさ上げ基本電流Iqupoを設定したものである。
The raising basic
このsin相異常時かさ上げ電流マップでは、第2レゾルバ120の電気角θe2が図10(a)に塗りつぶして示した第2条件下推定不能範囲(θesd〜θesa、θesb〜θesc)に対応した電動モータ21の電気角θmeの範囲(θmesd〜θmesa、θmesb〜θmesc)において、かさ上げ基本電流Iqupoが予め設定されたIqoに設定される。また、第2レゾルバ120の電気角θe2が図10(a)に矢印で示した第2条件下推定可能範囲(θesa〜θesb、θesc〜θesd)に対応した電動モータ21の電気角θmeの範囲(0〜θmesd、θmesa〜θmesb、θmesc〜・・・)において、かさ上げ基本電流Iqupoがゼロ(Iqupo=0)に設定される。
In the sin phase abnormality or to raise the current map, the second condition estimation impossible range electrical angle .theta.e 2 of the
同様に、cos相異常時かさ上げ電流マップは、図12(b)に示すように、第2レゾルバ120のcos相異常が発生した場合における、電動モータ21の電気角θmeに対応付けてq軸指令電流Iq*を所定量増加させるためのかさ上げ基本電流Iqupoを設定したものである。このcos相異常時かさ上げ電流マップでは、第2レゾルバ120の電気角θe2が図10(b)に塗りつぶして示した第2条件下推定不能範囲(θeca〜θecb、θecc〜θecd)に対応した電動モータ21の電気角θmeの範囲(θmeca〜θmecb、θmecc〜θmecd)において、かさ上げ基本電流Iqupoが予め設定されたIqoに設定される。また、第2レゾルバ120の電気角θe2が図10(b)に矢印で示した第2条件下推定可能範囲(θecd〜θeca、θecb〜θecc)に対応した電動モータ21の電気角θmeの範囲(0〜θmeca、θmecb〜θmecc、θmecd〜・・・)において、かさ上げ基本電流Iqupoはゼロ(Iqupo=0)に設定される。
Similarly, as shown in FIG. 12B, the cos phase abnormality raising current map is associated with the electrical angle θme of the
尚、かさ上げ基本電流IqupoがIqoに設定される電動モータ21の電気角θmeの範囲が、本発明における推定不能モータ電気角領域に相当する。従って、sin相異常時かさ上げ電流マップとcos相異常時かさ上げ電流マップを記憶する記憶部33が、本発明の推定不能モータ電気角領域記憶手段に相当する。
The range of the electric angle θme of the
第2レゾルバ120と電動モータ21とは、出力シャフト12out、ピニオンギヤ13、ラックバー14、ボールねじ機構22を介して捩れ不能に機械的に連結されているため、第2レゾルバ120の電気角θeと電動モータ21の電気角θmeとは一対一に対応する。つまり、第2レゾルバ120の電気角θeから電動モータ21の電気角θmeを一義的に導くことができる。従って、第2レゾルバ120における第2条件下推定不能範囲を、電動モータ21の電気角θmeの範囲(推定不能モータ電気角領域)に対応付けて記憶設定しておくことができる。
Since the
この例では、一つの第2条件下推定不能範囲の大きさは、1.84deg(0.92deg×2)である。従って、例えば、モータ減速比を18.5、電動モータ21の回転角センサ61(レゾルバ)の軸倍角を7(=電動モータ21の極対数)とすると、一つの第2条件下推定不能範囲の大きさをモータ電気角θmeで表すと、約30deg(1.84÷8×18.5×7)となる。尚、第2レゾルバ120の回転範囲は、モータ電気角θmeにおける360°の範囲を超えるため、sin相異常時かさ上げ電流マップとcos相異常時かさ上げ電流マップは、モータ電気角θmeの基準位置からの積算値を使って表される。そして、かさ上げ基本電流Iqupoの設定にあたっては、基準位置からのモータ電気角θmeの積算値を演算し、この積算値に対応するかさ上げ基本電流Iqupoを使用する。
In this example, the size of the non-estimable range under one second condition is 1.84 deg (0.92 deg × 2). Therefore, for example, if the motor speed reduction ratio is 18.5 and the shaft angle multiplier of the rotation angle sensor 61 (resolver) of the
かさ上げ基本電流設定部311は、トルク演算部32から出力されるフェイル信号、および、電気角変換部307から出力されるモータ電気角θmeを入力する。そして、フェイル信号がsin相フェイル信号Failsである場合にはsin相異常時かさ上げ電流マップを選択し、フェイル信号がcos相フェイル信号Failcである場合にはcos相異常時かさ上げ電流マップを選択し、選択したかさ上げ電流マップとモータ電気角θmeとに基づいて、かさ上げ基本電流Iqupを設定する。
The raising basic
モータ回転速度演算部312は、電気角変換部307から出力されるモータ電気角θmeを入力し、モータ電気角θmeを時間で微分することによりモータ回転速度ωmを算出する。モータ回転速度演算部312は、算出したモータ回転速度ωmをゲイン設定部313に出力する。
The motor rotation
ゲイン設定部313は、図13に示すゲイン設定マップを参照して、モータ回転速度演算部312の出力するモータ回転速度ωmの大きさ|ωm|からゲインKを求める。ゲイン設定マップは、記憶部33に記憶されている。このゲイン設定マップでは、モータ回転速度|ωm|がωmoよりも小さくなる範囲においては、一定値となるゲインKを設定し(例えばK=1)、モータ回転速度|ωm|がωmoよりも大きくなる範囲においては、モータ回転速度|ωm|が大きくなるにしたがって小さくなるゲインKを設定する。尚、ゲイン設定マップは、モータ回転速度|ωm|が大きくなるにしたがって、段階的に小さくなるゲインKを設定するようにしてもよい。
The
かさ上げ目標電流演算部314は、かさ上げ基本電流設定部311により設定されたかさ上げ基本電流Iqupoと、ゲイン設定部313により設定されたゲインKとを入力し、かさ上げ基本電流IqupoにゲインKを乗算する。そして、その乗算結果をかさ上げ目標電流Iqup*(=K・Iqupo)として、q軸指令電流補正部315に出力する。
The raising target
q軸指令電流補正部315は、アシスト電流指令部302から出力されたq軸指令電流Iq*と、かさ上げ目標電流演算部314から出力されたかさ上げ目標電流Iqup*とを入力し、q軸指令電流Iq*にかさ上げ目標電流Iqup*を加算する。そして、その加算結果(Iq*+Iqup*)を最終的なq軸指令電流Iq*としてフィードバック制御部303に出力する。つまり、q軸指令電流補正部315は、q軸指令電流Iq*をかさ上げ目標電流Iqup*だけ増加補正する。尚、かさ上げ目標電流Iqup*の方向は、q軸指令電流Iq*と同じ方向、つまり、目標アシストトルクT*と同じ方向のトルクを発生させる方向に設定される。
The q-axis command
このかさ上げ電流設定部310の全体的な処理について、フローチャートを使って説明する。図11は、かさ上げ電流設定部310の実行するかさ上げ電流演算ルーチンを表す。このかさ上げ電流演算ルーチンは、イグニッションキーがオン状態となっている期間において、所定の短い周期で繰り返し実行される。
The overall processing of the raising
かさ上げ電流演算ルーチンが起動すると、かさ上げ電流設定部310は、まず、ステップS101において、トルク演算部32から出力されるフェイル信号が入力されたか否かを判断する。このフェイル信号は、上述した第2回転角計算ルーチンのステップS42あるいはステップS47において出力される信号である。フェイル信号が入力されていない場合には、ステップS102において、アシスト電流指令部302から出力されたq軸指令電流Iq*を補正せずにそのままフィードバック制御部303に出力して、本演算ルーチンを一旦終了する。
When the raising current calculation routine is activated, the raising
かさ上げ電流設定部310は、こうした処理を繰り返し、ステップS101においてフェイル信号を入力した場合には、ステップS103において、そのフェイル信号がsin相フェイル信号Failsであるか否かを判断する。フェイル信号がsin相フェイル信号Failsである場合には(S103:Yes)、ステップS104において、sin相異常時かさ上げ電流マップを選択し、フェイル信号がcos相フェイル信号Failcである場合には(S103:No)、ステップS105において、cos相異常時かさ上げ電流マップを選択する。
The raising
続いて、ステップS106において、電気角変換部307の出力するモータ電気角θmeを読み込み、次に、ステップS107において、かさ上げ電流マップを参照して、モータ電気角θmeに対応するかさ上げ基本電流Iqupoを設定する。この場合、かさ上げ基本電流Iqupoは、sin相異常であれば、第2レゾルバ120の電気角θe2の図10(a)に塗りつぶした第2条件下推定不能範囲に対応するモータ電気角θmeの範囲(推定不能モータ電気角領域)において設定値Iqo(>0)に設定され、それ以外の範囲においてゼロに設定される。また、cos相異常であれば、第2レゾルバ120の電気角θe2の図10(b)に塗りつぶした第2条件下推定不能範囲に対応するモータ電気角θmeの範囲(推定不能モータ電気角領域)において設定値Iqoに設定され、それ以外の範囲においてゼロに設定される。
Subsequently, in step S106, the motor electrical angle θme output from the electrical
続いて、かさ上げ電流設定部310は、ステップS108において、先のステップS106で読み込んだモータ電気角θmeを時間で微分することによりモータ回転速度ωmを演算する。続いて、ステップS109において、ゲイン設定マップを参照して、モータ回転速度|ωm|に対応するゲインKを設定する。続いて、ステップS110において、かさ上げ基本電流IqupoにゲインKを乗算することにより、かさ上げ目標電流Iqup*(=K・Iqupo)を演算する。
Subsequently, in step S108, the raising
続いて、かさ上げ電流設定部310は、ステップS111において、アシスト電流指令部302から出力されたq軸指令電流Iq*にかさ上げ目標電流Iqup*を加算した値を最終的なq軸指令電流Iq*としてフィードバック制御部303に出力して本演算ルーチンを一旦終了する。
Subsequently, in step S111, the raising
以上説明した本実施形態の電動パワーステアリング装置によれば、第2レゾルバ120の片側相の異常が発生した状況において、モータ電気角θmeが、第2レゾルバ120の回転角を算出できない推定不能モータ電気角領域に入る場合には、q軸指令電流Iq*を増加補正する。つまり、アシストトルクを増加補正する。これにより、電動モータ21が回されて、モータ電気角θmeが、その領域に留まらないようになり、第2回転角θ2を検出できなくなる状況が低減される。従って、操舵トルクを検出できなくなる状況が低減され、適正な操舵アシストを継続できる期間を長くすることができる。
According to the electric power steering apparatus of the present embodiment described above, the motor electrical angle θme cannot calculate the rotation angle of the
また、q軸指令電流Iq*を増加補正するために、かさ上げ目標電流Iqup*が使用されるが、このかさ上げ目標電流Iqup*は、モータ回転速度ωmが大きくなるほど小さく設定される。従って、電動モータ21の回転慣性が大きく、回転角の推定不能範囲を通過しやすい状況においては、q軸指令電流Iq*の増加補正量が少なくなるため、適切なq軸指令電流Iq*が演算され、必要以上に電動モータ21が回されることが防止される。
Further, the increase target current Iqup * is used to increase and correct the q-axis command current Iq *. The increase target current Iqup * is set smaller as the motor rotational speed ωm increases. Accordingly, in a situation where the rotational inertia of the
また、q軸指令電流Iq*の増加補正される角度範囲は、図10の塗りつぶした範囲で表されるように、非常に狭い範囲であるため、操舵フィーリングに与える影響を少なくすることができる。 Further, since the angle range in which the q-axis command current Iq * is corrected to be increased is a very narrow range as represented by the filled range in FIG. 10, the influence on the steering feeling can be reduced. .
また、コイル異常が発生した場合には、警告ランプ65が点灯するため、操舵アシストを継続させながらも、ドライバーに異常を認識させることができる。これにより、早期に修理が行われるため、2重故障により操舵アシストが停止されるという状況に陥る確率を極めて小さくすることができる。
When a coil abnormality occurs, the warning
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention.
例えば、本実施形態においては、かさ上げ目標電流Iqup*を算出するに当たって、モータ回転速度ωmに応じたゲインKをかさ上げ基本電流Iqupoに乗算しているが、必ずしもゲインKを乗算する必要はなく、かさ上げ目標電流Iqup*を一定値にしてもよい。 For example, in this embodiment, in calculating the raising target current Iqup *, the gain K corresponding to the motor rotation speed ωm is multiplied by the raising basic current Iqupo, but it is not always necessary to multiply the gain K. The raising target current Iqup * may be a constant value.
また、本実施形態においては2つの条件に基づいて片側相の検出信号から回転角を一義的に算出できるか否かを判断しているが、必ずしも2つの条件を用いる必要はなく、例えば、第2条件のみ、あるいは、第1条件のみに基づいて判断するようにしてもよい。 In the present embodiment, it is determined whether the rotation angle can be uniquely calculated from the detection signal of one side phase based on the two conditions. However, the two conditions are not necessarily used. The determination may be made based on only two conditions or only on the first condition.
11…操舵ハンドル、12…ステアリングシャフト、12in…入力シャフト、12out…出力シャフト、12a…トーションバー、20…パワーアシスト部、21…電動モータ、31…アシスト演算部、32…トルク演算部、33…記憶部、40…モータ駆動回路、50…アシストECU、51s1,51c1,51s2,51c2…アンプ、52…コイル駆動回路、61…回転角センサ、100…レゾルバユニット、110…第1レゾルバ、111…第1励磁コイル、112…第1sin相検出コイル、113…第1cos相検出コイル、114…第1ロータコイル、120…第2レゾルバ、121…第2励磁コイル、122…第2sin相検出コイル、123…第2cos相検出コイル、124…第2ロータコイル、212…第1sin相検出ライン、213…第1cos相検出ライン、222…第2sin相検出ライン、223…第2cos相検出ライン、307…電気角変換部、310…かさ上げ電流設定部、311…かさ上げ基本電流設定部、312…モータ回転速度演算部、313…ゲイン設定部、314…かさ上げ目標電流演算部、315…q軸指令電流補正部、As1,Ac1,As2,Ac2…振幅、Es1,Ec1,Es2,Ec2…検出電圧、Tr…操舵トルク、θ1…第1回転角、θ2…第2回転角、Failc…cos相フェイル信号、Fails…sin相フェイル信号、Iq*…q軸指令電流、Iqo…設定値、Iqupo…かさ上げ基本電流、Iqup*…かさ上げ目標電流、K…ゲイン、θme…モータ電気角、ωm…モータ回転速度。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1レゾルバから出力される2相の検出信号に基づいて前記第1回転角を演算し、前記第2レゾルバから出力される2相の検出信号に基づいて前記第2回転角を演算する回転角演算手段と、
前記演算された第1回転角と第2回転角との差に基づいて前記ステアリングシャフトに働く操舵トルクを演算する操舵トルク演算手段と、
運転者の操舵操作をアシストするアシストトルクを発生する電動モータと、
前記操舵トルク演算手段により演算された操舵トルクに基づいて前記電動モータを駆動制御するアシスト制御手段と、
前記第1レゾルバあるいは第2レゾルバの何れかで、前記一対の検出コイルの片側に異常が発生していることを検出する異常検出手段と、
前記検出コイルの片側の異常発生が検出されているとき、前記異常が発生している検出コイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができる状況となる場合に、前記他方の検出コイルの出力信号から、異常側レゾルバの回転角を推定する回転角推定手段と
を備えた電動パワーステアリング装置において、
前記検出コイルの片側に異常が発生している場合に、前記異常が発生している検出コイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号から一義的に回転角を求めることができない回転角推定不能領域を、前記電動モータの電気角領域に対応させた推定不能モータ電気角領域として記憶した推定不能モータ電気角領域記憶手段と、
前記電動モータの電気角を検出するモータ電気角検出手段と、
前記検出コイルの片側の異常発生が検出されているとき、前記モータ電気角検出手段により検出された電動モータの電気角と、前記推定不能モータ電気角領域記憶手段に記憶された推定不能モータ電気角領域とに基づいて、前記電動モータの電気角が前記推定不能モータ電気角領域に留まらないように、前記電動モータを駆動制御する推定不能領域通過制御手段と
を備えたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 A first resolver having a pair of detection coils for outputting a two-phase detection signal corresponding to a first rotation angle that is a rotation angle on one end side of the steering shaft, and a second angle that is a rotation angle on the other end side of the steering shaft. Sensor means comprising a second resolver having a pair of detection coils for outputting a two-phase detection signal corresponding to the rotation angle;
Rotation that calculates the first rotation angle based on a two-phase detection signal output from the first resolver and calculates the second rotation angle based on a two-phase detection signal output from the second resolver Angle calculation means;
Steering torque calculation means for calculating a steering torque acting on the steering shaft based on a difference between the calculated first rotation angle and second rotation angle;
An electric motor that generates assist torque for assisting a driver's steering operation;
Assist control means for driving and controlling the electric motor based on the steering torque calculated by the steering torque calculation means;
An abnormality detection means for detecting that an abnormality has occurred on one side of the pair of detection coils in either the first resolver or the second resolver;
When the occurrence of an abnormality on one side of the detection coil is detected, the rotation angle can be uniquely determined from the output signal of the other detection coil paired with the detection coil in which the abnormality has occurred. In addition, in the electric power steering apparatus comprising: a rotation angle estimating means for estimating the rotation angle of the abnormal resolver from the output signal of the other detection coil;
When there is an abnormality on one side of the detection coil, the rotation angle cannot be estimated uniquely from the output signal of the other detection coil paired with the detection coil in which the abnormality has occurred. A non-estimable motor electrical angle region storage means that stores the region as an unestimable motor electrical angle region corresponding to the electrical angle region of the electric motor;
Motor electrical angle detection means for detecting an electrical angle of the electric motor;
When the occurrence of an abnormality on one side of the detection coil is detected, the electrical angle of the electric motor detected by the motor electrical angle detection means and the non-estimable motor electrical angle stored in the non-estimable motor electrical angle area storage means And a non-estimable region passage control means for driving and controlling the electric motor so that the electric angle of the electric motor does not stay in the non-estimable motor electric angle region based on the region. Steering device.
前記検出コイルの片側に異常が検出されているときに、前記電動モータの電気角が前記推定不能モータ電気角領域に入る場合に、前記アシスト制御手段が設定する前記電動モータの目標電流を増加補正することを特徴とする請求項1記載の電動パワーステアリング装置。 The non-estimable region passage control means is
When an abnormality is detected on one side of the detection coil and the electrical angle of the electric motor falls within the non-estimable motor electrical angle region, the target current of the electric motor set by the assist control means is increased and corrected. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein
前記推定不能領域通過制御手段は、前記電動モータの回転速度が大きい場合は小さい場合に比べて、前記電動モータの目標電流の増加補正量を少なくすることを特徴とする請求項2記載の電動パワーステアリング装置。 Motor rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the electric motor;
3. The electric power according to claim 2, wherein the non-estimable region passage control means reduces the increase correction amount of the target current of the electric motor when the rotational speed of the electric motor is large compared to when the rotational speed is small. Steering device.
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