JP5505682B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

この発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置に関する。ブラシレスモータは、たとえば、車両用操舵装置の駆動源として使用可能である。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。   The present invention relates to a motor control device for driving a brushless motor. The brushless motor can be used, for example, as a drive source for a vehicle steering apparatus. An example of a vehicle steering device is an electric power steering device.

ブラシレスモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転角を検出するための回転角センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。回転角センサとしては、一般的には、ロータ回転角(電気角)に対応した正弦波信号および余弦波信号を出力するレゾルバが用いられる。しかし、レゾルバは、高価であり、配線数が多く、また、設置スペースも大きい。そのため、ブラシレスモータを備えた装置のコスト削減および小型化が阻害されるという課題がある。   A motor control device for driving and controlling a brushless motor is generally configured to control the supply of motor current in accordance with the output of a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor. As the rotation angle sensor, a resolver that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal corresponding to the rotor rotation angle (electrical angle) is generally used. However, the resolver is expensive, has a large number of wires, and has a large installation space. Therefore, there exists a subject that the cost reduction and size reduction of an apparatus provided with the brushless motor are inhibited.

そこで、回転角センサを用いることなくブラシレスモータを駆動するセンサレス駆動方式が提案されている。センサレス駆動方式は、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相(ロータの電気角)を推定する方式である。ロータ停止時および極低速回転時には、誘起電圧を推定できないので、別の方式で磁極の位相が推定される。具体的には、ステータに対してセンシング信号を注入し、このセンシング信号に対するモータの応答が検出される。このモータ応答に基づいて、ロータ回転位置が推定される。
特開2007-267549号公報
Therefore, a sensorless driving method for driving a brushless motor without using a rotation angle sensor has been proposed. The sensorless driving method is a method for estimating the phase of the magnetic pole (electrical angle of the rotor) by estimating the induced voltage accompanying the rotation of the rotor. Since the induced voltage cannot be estimated when the rotor is stopped and when rotating at a very low speed, the phase of the magnetic pole is estimated by another method. Specifically, a sensing signal is injected into the stator, and a motor response to the sensing signal is detected. Based on this motor response, the rotor rotational position is estimated.
JP 2007-267549 Gazette

上記のセンサレス駆動方式は、誘起電圧やセンシング信号を用いてロータの回転位置を推定し、その推定によって得られた回転位置に基づいてモータを制御するものである。しかし、この駆動方式は、いずれの用途にも適しているわけではなく、たとえば、車両の舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられるブラシレスモータの制御に適用するための手法は未だ確立されていない。そのため、別の方式によるセンサレス制御の実現が望まれている。   The above sensorless driving method estimates the rotational position of the rotor using an induced voltage or a sensing signal, and controls the motor based on the rotational position obtained by the estimation. However, this drive system is not suitable for any application. For example, this drive system is used to control a brushless motor used as a drive source of an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle. The method has not been established yet. Therefore, realization of sensorless control by another method is desired.

そこで、この発明の目的は、回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができるモータ制御装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor control apparatus that can control a motor by a new control method that does not use a rotation angle sensor.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、ロータ(50)と、このロータに対向するステータ(55)とを備えたモータ(3)を、前記ロータの回転角を検出するための回転角センサの検出値を用いずに制御するためのモータ制御装置であって、前記モータの駆動対象に作用させるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段(21)と、前記駆動対象に働くトルクを検出するトルク検出手段(1)と、制御上の回転角である制御角(θC)に従う回転座標系の軸電流値(Iγ *)で前記モータを駆動する電流駆動手段(31〜36)と、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとの偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段(22,23)と、所定の演算周期毎に、制御角の前回値に前記加算角演算手段によって演算される加算角(α)を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段(26)と、前記加算角の状態を監視して、前記加算角の絶対値が所定のしきい値以上となる回数が所定回数連続するときに異常と判断する監視手段(25,S11,S12)と、前記異常と判断されたときに前記制御角を補正する制御角補正手段(27,29)とを含み、前記制御角補正手段(29)は、複数の制御角について、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクおよび前記トルク検出手段によって検出される検出トルクをサンプリングする手段(S23,S24)と、前記複数の制御角のうち、サンプリングされた指示トルクと検出トルクとの差が最小となる制御角を選択して新たな制御角として設定する制御角選択手段(S26)とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
また、請求項2に記載の発明は、ロータ(50)と、このロータに対向するステータ(55)とを備えたモータ(3)を、前記ロータの回転角を検出するための回転角センサの検出値を用いずに制御するためのモータ制御装置であって、前記モータの駆動対象に作用させるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段(21)と、前記駆動対象に働くトルクを検出するトルク検出手段(1)と、制御上の回転角である制御角(θC)に従う回転座標系の軸電流値(Iγ *)で前記モータを駆動する電流駆動手段(31〜36)と、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとの偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段(22,23)と、所定の演算周期毎に、制御角の前回値に前記加算角演算手段によって演算される加算角(α)を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段(26)と、前記加算角の状態を監視して、前記加算角の絶対値が所定のしきい値以上となる回数が所定回数連続するときに異常と判断する監視手段(25,S11,S12)と、前記加算角の絶対値を所定の制限値(既定値)に基づいて制限するための加算角制限手段(24)と、前記異常と判断されたときに前記制限値を変更(前記既定値から変更)する制限値変更手段(30)とを含む、モータ制御装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a motor (3) including a rotor (50) and a stator (55) opposed to the rotor for detecting a rotation angle of the rotor. And a command torque setting means (21) for setting command torque to be applied to the drive target of the motor , and a motor control device for controlling without using the detection value of the rotation angle sensor. Torque detection means (1) for detecting torque, and current drive means (31-31) for driving the motor with an axis current value (I γ * ) of a rotating coordinate system according to a control angle (θ C ) that is a control rotation angle. 36), wherein in accordance with the deviation between the torque detected by said torque detecting means and the command torque set by the command torque setting unit, an addition angle calculation unit that calculates the addition angle to be added to the control angle (22 And 23), the predetermined calculation cycles, the control angle calculation means for calculating a current value of the control angle by adding the addition angle that is calculated by the addition angle calculation unit to the immediately preceding value of the control angle a (alpha) (26) And monitoring means (25, S11, S12) for monitoring the state of the addition angle and determining an abnormality when the number of times the absolute value of the addition angle is equal to or greater than a predetermined threshold continues for a predetermined number of times; the includes an abnormality between the control angle correction unit that corrects the control angle when it is determined (27, 29), wherein the control angle correction unit (29), for a plurality of the control angle, set by the command torque setting unit Between the commanded torque and the detected torque detected by the torque detecting means (S23, S24) and the difference between the sampled commanded torque and the detected torque among the plurality of control angles Select the control angle having the smallest and a control angle selecting means for setting as a new control angle (S26), a motor control device. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a motor (3) including a rotor (50) and a stator (55) opposed to the rotor, the rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor. A motor control device for controlling without using a detected value, which is a command torque setting means (21) for setting a command torque to be applied to a drive target of the motor, and a torque for detecting a torque acting on the drive target and detection means (1), a control angle that is a rotational angle used in a control axis current value of the rotating coordinate system that rotates in accordance with (θ C) (I γ * ) in the current driving means for driving the motor (31 to 36), wherein An addition angle calculation means (22, 23) for calculating an addition angle to be added to the control angle in accordance with a deviation between the instruction torque set by the instruction torque setting means and the torque detected by the torque detection means; Predetermined Every calculation cycle, the control angle calculation means for calculating a current value of the control angle by adding the addition angle that is calculated by the addition angle calculation unit to the previous value (alpha) of the control angle (26), the addition angle Monitoring means (25, S11, S12) for monitoring the state and determining an abnormality when the number of times the absolute value of the addition angle is equal to or greater than a predetermined threshold continues for a predetermined number of times; and the absolute value of the addition angle Addition angle limiting means (24) for limiting the value based on a predetermined limit value (predetermined value), and limit value changing means for changing the limit value (changing from the default value) when the abnormality is determined (30).

これらの発明によれば、制御角に従う回転座標系(γδ座標系。以下「仮想回転座標系」といい、この仮想回転座標系の座標軸を「仮想軸」という。)の軸電流値(以下「仮想軸電流値」という。)によってモータが駆動される一方で、制御角は、演算周期毎に加算角を加算することによって更新される。これにより、制御角を更新しながら、すなわち、仮想回転座標系の座標軸(仮想軸)を更新しながら、仮想軸電流値でモータを駆動することによって、必要なトルクを発生させることができる。こうして、回転角センサを用いることなく、モータから適切なトルクを発生させることができる。前記加算角は、指示トルクと検出トルクとの偏差に応じて演算され、モータが発生すべきトルクまたは前記仮想軸電流値に対する前記モータの応答に対応する値とる。 According to these inventions, an axial current value (hereinafter referred to as “virtual axis”), which is a rotational coordinate system according to a control angle (γδ coordinate system; hereinafter referred to as “virtual rotational coordinate system”). While the motor is driven by the “virtual axis current value”), the control angle is updated by adding the addition angle every calculation cycle. Thus, the necessary torque can be generated by driving the motor with the virtual axis current value while updating the control angle, that is, while updating the coordinate axis (virtual axis) of the virtual rotation coordinate system. Thus, an appropriate torque can be generated from the motor without using a rotation angle sensor. The addition angle is calculated in accordance with the deviation between the command torque and the detected torque, the motor ing and values corresponding to the response of the motor for the torque or the imaginary axis current value to be generated.

さらに、請求項1および2の発明では、監視手段によって加算角の状態が監視されるようになっている。したがって、その監視結果に基づいて、制御上の異常の有無を判定できる。具体的には、加算角の絶対値が所定回数連続して所定値のしきい値以上となると、異常と判断される。加算角の絶対値が大きな状態が長時間継続しているときには、制御角の変動が大きな状態が継続していて、制御角をその適値に収束させることができなくなっている異常状態であると判断できる。 Further, in the first and second aspects of the invention, the state of the addition angle is monitored by the monitoring means. Therefore, based on the monitoring result, it can be determined whether there is an abnormality in control. Specifically, when the absolute value of the addition angle is continuously equal to or greater than a predetermined threshold value for a predetermined number of times, it is determined as abnormal. When the state where the absolute value of the addition angle is large continues for a long time, the state where the fluctuation of the control angle is large continues and the control angle cannot be converged to the appropriate value. I can judge.

前記所定回数は、加算角の絶対値が前記しきい値以上で継続する可能性のある最長時間(正常状態において想定される最長時間)および前記演算周期に応じて定めればよい。
前記監視手段による働きは、結局、制御角が前記しきい値以上の変動幅で一定時間以上変動し続ける状態、換言すれば、前記制御角が前記しきい値以上の変動幅で一定角度以上変動し続ける状態が生じたときに、異常と判断する働きである。
The predetermined number of times may be determined according to the longest time (the longest time assumed in a normal state) that the absolute value of the addition angle may continue at the threshold value or more and the calculation cycle.
After all, the function of the monitoring means is that the control angle continues to fluctuate for a certain time with a fluctuation width equal to or greater than the threshold, in other words, the control angle fluctuates for a certain angle with a fluctuation width greater than the threshold. This is a function to judge that an abnormality occurs when a state of continuing to occur occurs.

さらに、請求項1の発明においては、異常発生時には、制御角が補正される。たとえば、加算角が一定値(絶対値が前記しきい値以上の値)をとる場合に、制御角が有限個の複数の値を循環的にとる場合がある。このような状況では、必要なトルクに応じた適値を飛び越えて制御角が変化する状態が継続するおそれがあり、したがって、制御角を適値に近い値とすることができなくなる可能性がある。そこで、この発明では、異常発生時において、制御角が補正され、強制的に制御角がシフトされる。これにより、制御角が適値に近似した値をとる可能性が高まり、それに応じて、制御角を必要トルクに応じた適値へと収束させやすくなる。こうして、異常状態から脱するように促すことができる。 Furthermore, in the invention of claim 1 , the control angle is corrected when an abnormality occurs. For example, when the addition angle takes a constant value (the absolute value is a value equal to or greater than the threshold value), the control angle may cyclically take a finite number of values. In such a situation, there is a possibility that the state in which the control angle changes by jumping over the appropriate value according to the required torque may continue, and therefore the control angle may not be able to be a value close to the appropriate value. . Therefore, in the present invention, when an abnormality occurs, the control angle is corrected and the control angle is forcibly shifted. As a result, the possibility that the control angle takes a value close to an appropriate value is increased, and accordingly, the control angle is easily converged to an appropriate value corresponding to the required torque. In this way, it can be urged to get out of the abnormal state.

また、請求項1の発明では、異常と判断されると、複数の制御角について、指示トルクおよび検出トルクがサンプリングされる。そして、指示トルクと検出トルクとの差が最小となる制御角が新たな制御角として選択される。これにより、検出トルクを指示トルクに近づけることができる適値に近似した値に制御角を設定することができるから、制御角の適値への収束を促すことができる。 According to the first aspect of the present invention, when it is determined that there is an abnormality, the command torque and the detected torque are sampled for a plurality of control angles. Then, the control angle that minimizes the difference between the command torque and the detected torque is selected as a new control angle. As a result, the control angle can be set to a value approximate to an appropriate value that can bring the detected torque close to the command torque, and thus the convergence of the control angle to the appropriate value can be promoted.

一方、請求項2の発明では、加算角に適切な制限を加えることによって、実際のロータの回転に比して過大な加算角が制御角に加算されることを抑制できる。より具体的には、ロータの回転速度範囲に対して妥当な範囲内で加算角が設定されるように制限を加えることによって、より適切にモータを制御することができる。一方、異常と判断されたときには、前記制限値が所定の制限値(既定値)から変更される。一定の制限値で加算角を制限すると、制御角が有限個の値を循環的にとる状態となるおそれがあり、制御角を適値に収束させることが困難な状況に陥る可能性がある。そこで、異常発生時に、制限値を既定値から変更することで、制御角の適値への収束を促すことができる。 On the other hand, according to the second aspect of the present invention, by adding an appropriate restriction to the addition angle, it is possible to suppress an excessive addition angle from being added to the control angle compared to the actual rotation of the rotor. More specifically, the motor can be controlled more appropriately by adding a restriction so that the addition angle is set within a reasonable range with respect to the rotational speed range of the rotor. On the other hand, when it is determined as abnormal, the limit value is changed from a predetermined limit value (default value). If the addition angle is limited by a certain limit value, there is a possibility that the control angle may cyclically take a finite number of values, which may make it difficult to converge the control angle to an appropriate value. Therefore, when the abnormality occurs, the limit value is changed from the default value, and the convergence of the control angle to an appropriate value can be promoted.

前記所定の制限値(既定値)は、たとえば、次式によって定められた値であってもよい。ただし、次式における「最大ロータ角速度」とは、電気角でのロータ角速度の最大値である。
所定の制限値(既定値)=最大ロータ角速度×演算周期
たとえば、モータの回転を所定の減速比の減速機構を介して車両用操舵装置の操舵軸に伝達している場合には、最大ロータ角速度は、最大操舵角速度(操舵軸の最大回転角速度)×減速比×極対数で与えられる。「極対数」とは、ロータが有する磁極対(N極とS極との対)の数である。
The predetermined limit value (predetermined value) may be a value determined by the following equation, for example. However, the “maximum rotor angular velocity” in the following equation is the maximum value of the rotor angular velocity in electrical angle.
Predetermined limit value (predetermined value) = maximum rotor angular velocity × computation cycle For example, when the rotation of the motor is transmitted to the steering shaft of the vehicle steering device via a reduction mechanism with a predetermined reduction ratio, the maximum rotor angular velocity Is given by the maximum steering angular velocity (maximum rotational angular velocity of the steering shaft) × reduction ratio × the number of pole pairs. The “number of pole pairs” is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor has.

請求項記載の発明は、前記変更された制限値は、360度の約数でない値である、請求項記載のモータ制御装置である。この構成によれば、変更後の制限値が360度の約数でない値とされている。そのため、加算角の絶対値が変更後の制限値に制限されても、制御角が小数の限られた値を循環的にとる状態とならない。これにより、制御角が適値に接近する可能性を高めることができ、制御角の適値への収束を促すことができる。 The invention according to claim 3 is the motor control device according to claim 2 , wherein the changed limit value is a value that is not a divisor of 360 degrees. According to this configuration, the changed limit value is not a divisor of 360 degrees. For this reason, even if the absolute value of the addition angle is limited to the changed limit value, the control angle does not cyclically take a limited number of decimal values. Thereby, the possibility that the control angle approaches the appropriate value can be increased, and the convergence of the control angle to the appropriate value can be promoted.

請求項記載の発明は、前記変更された制限値は、前記所定の制限値(既定値)よりも小さい値である、請求項記載のモータ制御装置である。この構成によれば、異常と判定されたときに、制限値を前記所定の制限値(既定値)よりも小さい値とすることで、制御角が適値に接近する可能性が高められている。これにより、制御角の適値への収束を促すことができる。 The invention according to claim 4 is the motor control device according to claim 2 , wherein the changed limit value is smaller than the predetermined limit value (predetermined value). According to this configuration, when it is determined that there is an abnormality, the possibility that the control angle approaches the appropriate value is increased by setting the limit value to a value smaller than the predetermined limit value (predetermined value). . Thereby, convergence of the control angle to an appropriate value can be promoted.

前記モータは、車両の舵取り機構(2)に駆動力を付与するものであってもよい。この場合に、前記トルク検出手段が、前記車両の操向のために操作される操作部材(10)に加えられる操舵トルクを検出するものであり前記指示トルク設定手段が、指示操舵トルクを設定する指示操舵トルク設定手段であることが好ましい。 The motor may provide a driving force to the steering mechanism (2) of the vehicle. In this case, the torque detection means detects a steering torque applied to the operation member (10) operated for steering the vehicle , and the instruction torque setting means sets the instruction steering torque. is preferably a command steering torque setting means for.

この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、この指示操舵トルクと操舵トルク(検出値)との偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、操舵トルクが当該指示操舵トルクとなるように加算角が定められ、それに応じた制御角が定められることになる。したがって、指示操舵トルクを適切に定めておくことによって、モータから適切な駆動力を発生させて、これを舵取り機構に付与することができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系(dq座標系)の座標軸と前記仮想軸とのずれ量(負荷角)が指示操舵トルクに応じた値に導かれる。その結果、適切なトルクがモータから発生され、運転者の操舵意図に応じた駆動力を舵取り機構に付与できる。   According to this configuration, the command steering torque is set, and the addition angle is calculated according to the deviation between the command steering torque and the steering torque (detected value). Thus, the addition angle is determined so that the steering torque becomes the command steering torque, and the control angle corresponding to the addition angle is determined. Therefore, by appropriately determining the instruction steering torque, it is possible to generate an appropriate driving force from the motor and apply it to the steering mechanism. That is, the deviation (load angle) between the coordinate axis of the rotating coordinate system (dq coordinate system) and the virtual axis according to the magnetic pole direction of the rotor is led to a value corresponding to the command steering torque. As a result, an appropriate torque is generated from the motor, and a driving force according to the driver's steering intention can be applied to the steering mechanism.

操作部材と舵取り機構とが機械的に結合された車両用操舵装置(たとえば、電動パワーステアリング装置)では、仮想軸電流値に対するモータの応答(モータが発生するトルク)は、検出操舵トルクの変化となって現れる。したがって、このような車両用操舵装置においては、検出操舵トルクに応じて加算角を演算することは、仮想軸電流値に対するモータの応答に応じて加算角を演算することになると言うこともできる。   In a vehicle steering device (for example, an electric power steering device) in which an operation member and a steering mechanism are mechanically coupled, the motor response (torque generated by the motor) to the virtual axis current value is the change in the detected steering torque. It appears. Therefore, in such a vehicle steering apparatus, it can be said that calculating the addition angle in accordance with the detected steering torque calculates the addition angle in accordance with the motor response to the virtual axis current value.

前記モータ制御装置は、前記操作部材の操舵角を検出する操舵角検出手段(4)をさらに含み、前記指示操舵トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定するものであることが好ましい。この構成によれば、操作部材の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定されるので、操舵角に応じた適切なトルクをモータから発生させることができ、運転者が操作部材に加える操舵トルクを操舵角に応じた値へと導くことができる。これにより、良好な操舵感を得ることができる。   The motor control device further includes a steering angle detection means (4) for detecting a steering angle of the operation member, and the instruction steering torque setting means indicates instruction steering according to a steering angle detected by the steering angle detection means. The torque is preferably set. According to this configuration, since the instruction steering torque is set according to the steering angle of the operation member, an appropriate torque according to the steering angle can be generated from the motor, and the steering torque applied to the operation member by the driver can be increased. The value can be derived according to the steering angle. Thereby, a favorable steering feeling can be obtained.

前記指示操舵トルク設定手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段(6)によって検出される当該車速に応じて指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この構成によれば、車速に応じて指示操舵トルクが設定されるので、いわゆる車速感応制御を行うことができる。その結果、良好な操舵感を実現できる。たとえば、車速が大きいほど、すなわち、高速走行時ほど指示操舵トルクを小さく設定することより、すぐれた操舵感が得られる。   The command steering torque setting unit may set the command steering torque according to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit (6) that detects the vehicle speed of the vehicle. According to this configuration, since the command steering torque is set according to the vehicle speed, so-called vehicle speed sensitive control can be performed. As a result, a good steering feeling can be realized. For example, an excellent steering feeling can be obtained by setting the command steering torque to be smaller as the vehicle speed is higher, that is, at higher speeds.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、参考形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置の一例)の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール10に加えられる操舵トルクTを検出するトルクセンサ1と、車両の舵取り機構2に減速機構7を介して操舵補助力を与えるモータ3(ブラシレスモータ)と、ステアリングホイール10の回転角である操舵角を検出する舵角センサ4と、モータ3を駆動制御するモータ制御装置5と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ6とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device (an example of a vehicle steering device) to which a motor control device according to a reference embodiment is applied. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 1 for detecting a steering torque T applied to a steering wheel 10 as an operation member for steering the vehicle, and a steering assist force via a speed reduction mechanism 7 to the steering mechanism 2 of the vehicle. The motor 3 (brushless motor) that gives the power, the steering angle sensor 4 that detects the steering angle that is the rotation angle of the steering wheel 10, the motor control device 5 that drives and controls the motor 3, and the electric power steering device are mounted. And a vehicle speed sensor 6 for detecting the speed of the vehicle.

モータ制御装置5は、トルクセンサ1が検出する操舵トルク、舵角センサ4が検出する操舵角および車速センサ6が検出する車速に応じてモータ3を駆動することによって、操舵状況および車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ3は、この参考形態では、三相ブラシレスモータであり、図2に図解的に示すように、界磁としてのロータ50と、このロータ50に対向するステータ55に配置されたU相、V相およびW相のステータ巻線51,52,53とを備えている。モータ3は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
The motor control device 5 drives the motor 3 according to the steering torque detected by the torque sensor 1, the steering angle detected by the steering angle sensor 4, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6, thereby responding to the steering situation and the vehicle speed. Realize appropriate steering assistance.
In this reference embodiment, the motor 3 is a three-phase brushless motor. As illustrated schematically in FIG. 2, the motor 3 is a U-phase, V-phase disposed in a rotor 50 as a field and a stator 55 facing the rotor 50. Phase and W phase stator windings 51, 52, 53. The motor 3 may be of an inner rotor type in which a stator is disposed facing the outside of the rotor, or may be of an outer rotor type in which a stator is disposed facing the inside of a cylindrical rotor.

各相のステータ巻線51,52,53の方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ50の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ50の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ50とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ50のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ50の回転角(ロータ角)θMは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ角θMに従う実回転座標系である。このロータ角θMを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。 Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the stator windings 51, 52, and 53 of each phase. Also, a two-phase rotational coordinate system (dq coordinate system) in which the d axis (magnetic pole axis) is taken in the magnetic pole direction of the rotor 50 and the q axis (torque axis) is taken in the direction perpendicular to the d axis in the rotation plane of the rotor 50. The actual rotating coordinate system) is defined. The dq coordinate system is a rotating coordinate system that rotates with the rotor 50. In the dq coordinate system, since only the q-axis current contributes to the torque generation of the rotor 50, the d-axis current may be set to zero and the q-axis current may be controlled according to the desired torque. The rotation angle (rotor angle) θ M of the rotor 50 is the rotation angle of the d axis with respect to the U axis. The dq coordinate system is an actual rotating coordinate system according to the rotor angle θ M. By using this rotor angle θ M , coordinate conversion between the UVW coordinate system and the dq coordinate system can be performed.

一方、この参考形態では、制御上の回転角を表す制御角θCが導入される。制御角θCは、U軸に対する仮想的な回転角である。この制御角θCに対応する仮想的な軸をγ軸とし、このγ軸に対して90°進んだ軸をδ軸として、仮想二相回転座標系(γδ座標系。仮想回転座標系)を定義する。制御角θCがロータ角θMに等しいとき、仮想回転座標系であるγδ座標系と実回転座標系であるdq座標系とが一致する。すなわち、仮想軸としてのγ軸は実軸としてのd軸と一致し、仮想軸としてのδ軸は実軸としてのq軸と一致する。γδ座標系は、制御角θCに従う仮想回転座標系である。UVW座標系とγδ座標系との座標変換は、制御角θCを用いて行うことができる。 On the other hand, in this reference embodiment, a control angle θ C representing a control rotation angle is introduced. The control angle θ C is a virtual rotation angle with respect to the U axis. A virtual two-phase rotating coordinate system (γδ coordinate system, virtual rotating coordinate system) is defined with a virtual axis corresponding to the control angle θ C as a γ axis and an axis advanced by 90 ° with respect to the γ axis as a δ axis. Define. When the control angle θ C is equal to the rotor angle θ M , the γδ coordinate system that is the virtual rotation coordinate system and the dq coordinate system that is the actual rotation coordinate system coincide. That is, the γ-axis as the virtual axis matches the d-axis as the real axis, and the δ-axis as the virtual axis matches the q-axis as the real axis. The γδ coordinate system is a virtual rotating coordinate system according to the control angle θ C. Coordinate conversion between the UVW coordinate system and the γδ coordinate system can be performed using the control angle θ C.

制御角θCとロータ角θMとの差を負荷角θL(=θC−θM)と定義する。
制御角θCに従ってγ軸電流Iγをモータ3に供給すると、このγ軸電流Iγのq軸成分(q軸への正射影)がロータ50のトルク発生に寄与するq軸電流Iqとなる。すなわち、γ軸電流Iγとq軸電流Iqとの間に、次式(1)の関係が成立する。
q=Iγ・sinθL …(1)
再び図1を参照する。モータ制御装置5は、マイクロコンピュータ11と、このマイクロコンピュータ11によって制御され、モータ3に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)12と、モータ3の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出部13とを備えている。
The difference between the control angle θ C and the rotor angle θ M is defined as the load angle θ L (= θ C −θ M ).
When the γ-axis current I γ is supplied to the motor 3 according to the control angle θ C, the q-axis component of the γ-axis current I γ (orthographic projection on the q-axis) contributes to the torque generation of the rotor 50 and the q-axis current I q Become. That is, the relationship of the following formula (1) is established between the γ-axis current I γ and the q-axis current I q .
I q = I γ · sinθ L (1)
Refer to FIG. 1 again. The motor control device 5 detects a current flowing in a microcomputer 11, a drive circuit (inverter circuit) 12 that is controlled by the microcomputer 11 and supplies electric power to the motor 3, and a stator winding of each phase of the motor 3. And a current detection unit 13.

電流検出部13は、モータ3の各相のステータ巻線51,52,53に流れる相電流IU,IV,IW(以下、総称するときには「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。これらは、UVW座標系における各座標軸方向の電流値である。
マイクロコンピュータ11は、CPUおよびメモリ(ROMおよびRAMなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、指示操舵トルク設定部21と、トルク偏差演算部22と、PI(比例積分)制御部23と、リミッタ24と、加算角監視部25と、制御角演算部26と、制御角補正部27と、指示電流値生成部31と、電流偏差演算部32と、PI制御部33と、γδ/UVW変換部34と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部35と、UVW/γδ変換部36とが含まれている。
The current detection unit 13 uses phase currents I U , I V , I W (hereinafter, collectively referred to as “three-phase detection current I UVW ”) flowing through the stator windings 51, 52, 53 of each phase of the motor 3. To detect. These are current values in the coordinate axis directions in the UVW coordinate system.
The microcomputer 11 includes a CPU and a memory (such as a ROM and a RAM), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a command steering torque setting unit 21, a torque deviation calculation unit 22, a PI (proportional integration) control unit 23, a limiter 24, an addition angle monitoring unit 25, and a control angle calculation unit 26. A control angle correction unit 27, a command current value generation unit 31, a current deviation calculation unit 32, a PI control unit 33, a γδ / UVW conversion unit 34, a PWM (Pulse Width Modulation) control unit 35, a UVW / Γδ converter 36 is included.

指示操舵トルク設定部21は、舵角センサ4によって検出される操舵角と、車速センサ6によって検出される車速とに基づいて、指示操舵トルクT*を設定する。たとえば、図4に示すように、たとえば、操舵角が正の値(右方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクT*は正の値(右方向へのトルク)に設定され、操舵角が負の値(左方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクT*は負の値(左方向へのトルク)に設定される。そして、操舵角の絶対値が大きくなるに従って、その絶対値が大きくなるように(図4の例では非線型に大きくなるように)指示操舵トルクT*が設定される。ただし、所定の上限値(正の値。たとえば、+6Nm)および下限値(負の値。たとえば−6Nm)の範囲内で指示操舵トルクT*の設定が行われる。また、指示操舵トルクT*は、車速が大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定される。すなわち、車速感応制御が行われる。 The command steering torque setting unit 21 sets the command steering torque T * based on the steering angle detected by the steering angle sensor 4 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6. For example, as shown in FIG. 4, for example, when the steering angle is a positive value (a state of steering to the right), the command steering torque T * is set to a positive value (torque to the right), and the steering angle is The instruction steering torque T * is set to a negative value (torque to the left) when the value is negative (steering to the left). Then, the command steering torque T * is set so that the absolute value of the steering angle increases as the absolute value of the steering angle increases (in the example of FIG. 4, the absolute value increases nonlinearly). However, the command steering torque T * is set within a predetermined upper limit value (positive value, for example, +6 Nm) and lower limit value (negative value, for example, −6 Nm). Further, the command steering torque T * is set such that the absolute value thereof decreases as the vehicle speed increases. That is, vehicle speed sensitive control is performed.

トルク偏差演算部22は、指示操舵トルク設定部21によって設定される指示操舵トルクT*とトルクセンサ1によって検出される操舵トルクT(以下、区別するために「検出操舵トルクT」という。)との偏差(トルク偏差)ΔTを求める。PI制御部23は、このトルク偏差ΔTに対するPI演算を行う。すなわち、トルク偏差演算部22およびPI制御部23によって、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に導くためのトルクフィードバック制御手段が構成されている。PI制御部23は、トルク偏差ΔTに対するPI演算を行うことで、制御角θCに対する加算角αを演算する。 The torque deviation calculation unit 22 includes a command steering torque T * set by the command steering torque setting unit 21 and a steering torque T detected by the torque sensor 1 (hereinafter referred to as “detected steering torque T” for distinction). Deviation (torque deviation) ΔT. The PI control unit 23 performs a PI calculation on the torque deviation ΔT. That is, the torque deviation calculation unit 22 and the PI control unit 23 constitute torque feedback control means for guiding the detected steering torque T to the command steering torque T * . The PI control unit 23 calculates the addition angle α for the control angle θ C by performing PI calculation for the torque deviation ΔT.

リミッタ24は、PI制御部23によって求められた加算角αに対して制限を加える制限手段である。より具体的には、リミッタ24は、所定の上限値UL(正の値)と下限値LL(負の値)との間の値に加算角αを制限する。上限値ULおよび下限値LLは、所定の制限値ωmax(ωmax>0。たとえばωmax=45度)に基づいて定められる。この所定の制限値ωmaxは、たとえば、最大操舵角速度に基づいて定められる。最大操舵角速度とは、ステアリングホイール10の操舵角速度として想定され得る最大値であり、たとえば、800deg/sec程度である。 The limiter 24 is a limiting unit that limits the addition angle α obtained by the PI control unit 23. More specifically, the limiter 24 limits the addition angle α to a value between a predetermined upper limit value UL (positive value) and a lower limit value LL (negative value). The upper limit value UL and the lower limit value LL are determined based on a predetermined limit value ω maxmax > 0, for example, ω max = 45 degrees). The predetermined limit value ω max is determined based on, for example, the maximum steering angular velocity. The maximum steering angular velocity is a maximum value that can be assumed as the steering angular velocity of the steering wheel 10 and is, for example, about 800 deg / sec.

最大操舵角速度のときのロータ50の電気角の変化速度(電気角での角速度。最大ロータ角速度)は、次式(2)のとおり、最大操舵角速度と、減速機構7の減速比と、ロータ50の極対数との積で与えられる。極対数とは、ロータ50が有する磁極対(N極とS極との対)の個数である。
最大ロータ角速度=最大操舵角速度×減速比×極対数 …(2)
制御角θCの演算間(演算周期)におけるロータ50の電気角変化量の最大値(ロータ角変化量最大値)は、次式(3)のとおり、最大ロータ角速度に演算周期を乗じた値となる。
The change speed of the electrical angle of the rotor 50 at the maximum steering angular speed (the angular speed at the electrical angle. The maximum rotor angular speed) is the maximum steering angular speed, the reduction ratio of the speed reduction mechanism 7, and the rotor 50 as shown in the following equation (2). Given by the product of the number of pole pairs. The number of pole pairs is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor 50 has.
Maximum rotor angular speed = Maximum steering angular speed x Reduction ratio x Number of pole pairs (2)
The maximum value of the electrical angle change amount of the rotor 50 (the maximum value of the rotor angle change amount) during the calculation (control cycle) of the control angle θ C is the value obtained by multiplying the maximum rotor angular velocity by the calculation cycle as shown in the following equation (3). It becomes.

ロータ角変化量最大値=最大ロータ角速度×演算周期
=最大操舵角速度×減速比×極対数×演算周期 …(3)
このロータ角変化量最大値が一演算周期間で許容される制御角θCの最大変化量である。そこで、前記ロータ角変化量最大値を制限値ωmax(>0)とすればよい。この制限値ωmaxを用いて、加算角αの上限値ULおよび下限値LLは、それぞれ次式(4)(5)で表すことができる。
Maximum value of rotor angle change = Maximum rotor angular speed x Calculation cycle
= Maximum steering angular velocity x reduction ratio x number of pole pairs x calculation cycle (3)
The maximum value of the rotor angle change amount is the maximum change amount of the control angle θ C allowed during one calculation cycle. Therefore, the maximum value of the rotor angle change may be set to the limit value ω max (> 0). Using the limit value ω max , the upper limit value UL and the lower limit value LL of the addition angle α can be expressed by the following equations (4) and (5), respectively.

UL=+ωmax …(4)
LL=−ωmax …(5)
リミッタ24による制限処理後の加算角αが、制御角演算部26の加算器26Aにおいて、制御角θCの前回値θC(n-1)(nは今演算周期の番号)に加算される(Z-1は信号の前回値を表す)。ただし、制御角θCの初期値は予め定められた値(たとえば零)である。
UL = + ω max (4)
LL = −ω max (5)
The addition angle α after the limit processing by the limiter 24 is added to the previous value θ C (n−1) (n is the number of the current calculation cycle) of the control angle θ C in the adder 26A of the control angle calculation unit 26. (Z -1 represents the previous value of the signal). However, the initial value of the control angle θ C is a predetermined value (eg, zero).

制御角演算部26は、制御角θCの前回値θC(n-1)にリミッタ24から与えられる加算角αを加算する加算器26Aを含む。すなわち、制御角演算部26は、所定の演算周期毎に制御角θCを演算する。そして、前演算周期における制御角θCを前回値θC(n-1)とし、これを用いて今演算周期における制御角θCである今回値θC(n)を求める。
加算角監視部25は、PI制御部23によって求められる加算角αの絶対値と所定のしきい値αthとを比較する。そして、加算角監視部25は、加算角αの絶対値がしきい値αth以上の状態が所定数の演算周期に渡って連続すると、異常が発生したと判断し、制御角補正部27に異常発生を通知する。前記しきい値αthは、前記所定の制限値ωmaxと等しい値であってもよい。この場合において、前記所定数の演算周期は、前記最大操舵角速度での最長操舵継続時間の想定値以上の値とすればよい。これにより、最大操舵角速度での最長操舵継続時間として想定される時間よりも長時間に渡って制御角θCがリミッタ24による制限を受け続けるときに、異常が発生したものと判断できる。
The control angle calculation unit 26 includes an adder 26A that adds the addition angle α given from the limiter 24 to the previous value θ C (n−1) of the control angle θ C. That is, the control angle calculation unit 26 calculates the control angle θ C at every predetermined calculation cycle. Then, the control angle θ C in the previous calculation cycle is set as the previous value θ C (n−1), and this value is used to obtain the current value θ C (n) that is the control angle θ C in the current calculation cycle.
The addition angle monitoring unit 25 compares the absolute value of the addition angle α obtained by the PI control unit 23 with a predetermined threshold value αth . Then, the addition angle monitoring unit 25 determines that an abnormality has occurred when a state where the absolute value of the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th continues over a predetermined number of calculation cycles, and the control angle correction unit 27 Notify that an error has occurred. The threshold value α th may be equal to the predetermined limit value ω max . In this case, the predetermined number of calculation cycles may be set to a value equal to or greater than an assumed value of the longest steering continuation time at the maximum steering angular velocity. Thus, it can be determined that an abnormality has occurred when the control angle θ C continues to be limited by the limiter 24 for a longer time than the time assumed as the longest steering continuation time at the maximum steering angular velocity.

制御角補正部27は、加算角監視部25から異常発生の通知を受けると、制御角演算部26で求められた制御角θCを所定値Δθ(たとえば、Δθ=5度〜10度)だけずらす補正を行う。すなわち、補正後の制御角θCは、補正前の制御角θCに対して所定値Δθを加算した値となる。むろん、補正前の制御角θCから補正値Δθを減算して補正後の制御角θCを用いても差し支えない。 When the control angle correction unit 27 receives a notification of the occurrence of an abnormality from the addition angle monitoring unit 25, the control angle θ C obtained by the control angle calculation unit 26 is set to a predetermined value Δθ (for example, Δθ = 5 degrees to 10 degrees). Perform shift correction. That is, the corrected control angle θ C is a value obtained by adding the predetermined value Δθ to the uncorrected control angle θ C. Of course, no problem even using the control angle theta C corrected by subtracting the correction value Δθ from the control angle theta C before correction.

指示電流値生成部31は、制御上の回転角である前記制御角θCに対応する仮想回転座標系であるγδ座標系の座標軸(仮想軸)に流すべき電流値を指示電流値として生成するものである。具体的には、γ軸指示電流値Iγ *およびδ軸指示電流値Iδ *(以下、これらを総称するときには「二相指示電流値Iγδ *という。)を生成する。指示電流値生成部31は、γ軸指示電流値Iγ *を有意値とする一方で、δ軸指示電流値Iδ *を零とする。より具体的には、指示電流値生成部31は、トルクセンサ1によって検出される検出操舵トルクTに基づいてγ軸指示電流値Iγ *を設定する。 The command current value generation unit 31 generates a current value to be passed through the coordinate axis (virtual axis) of the γδ coordinate system, which is a virtual rotation coordinate system corresponding to the control angle θ C that is a control rotation angle, as the command current value. Is. Specifically, a γ-axis command current value I γ * and a δ-axis command current value I δ * (hereinafter, collectively referred to as “two-phase command current value I γδ * ) are generated. The unit 31 sets the γ-axis command current value I γ * to a significant value and sets the δ-axis command current value I δ * to 0. More specifically, the command current value generation unit 31 includes the torque sensor 1. The γ-axis command current value I γ * is set based on the detected steering torque T detected by the above.

検出操舵トルクTに対するγ軸指示電流値Iγ *の設定例は、図5に示されている。検出操舵トルクTが零付近の領域には不感帯NRが設定されている。γ軸指示電流値Iγ *は、不感帯NRの外側の領域で急峻に立ち上がり、所定のトルク以上でほぼ一定値となるように設定される。これにより、運転者がステアリングホイール10を操作していないときには、モータ3への通電が停止され、不必要な電力消費が抑制される。 A setting example of the γ-axis command current value I γ * with respect to the detected steering torque T is shown in FIG. A dead zone NR is set in a region where the detected steering torque T is near zero. The γ-axis command current value I γ * rises steeply in a region outside the dead zone NR, and is set to be a substantially constant value above a predetermined torque. Thereby, when the driver is not operating the steering wheel 10, the energization to the motor 3 is stopped, and unnecessary power consumption is suppressed.

電流偏差演算部32は、指示電流値生成部31によって生成されるγ軸指示電流値Iγ *に対するγ軸検出電流Iγの偏差Iγ *−Iγと、δ軸指示電流値Iδ *(=0)に対するδ軸検出電流Iδの偏差Iδ *−Iδとを演算する。γ軸検出電流Iγおよびδ軸検出電流Iδは、UVW/γδ変換部36から偏差演算部32に与えられるようになっている。 The current deviation calculation unit 32 has a deviation I γ * −I γ of the γ-axis detected current I γ with respect to the γ-axis command current value I γ * generated by the command current value generation unit 31 and a δ-axis command current value I δ *. The deviation I δ * −I δ of the δ-axis detection current I δ with respect to (= 0) is calculated. The γ-axis detection current I γ and the δ-axis detection current I δ are supplied from the UVW / γδ conversion unit 36 to the deviation calculation unit 32.

UVW/γδ変換部36は、電流検出部13によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相検出電流IU、V相検出電流IVおよびW相検出電流IW)をγδ座標系の二相検出電流IγおよびIδ(以下総称するときには「二相検出電流Iγδ」という。)に変換する。これらが電流偏差演算部32に与えられるようになっている。UVW/γδ変換部36における座標変換には、制御角演算部26で演算される制御角θCが用いられる。 The UVW / γδ conversion unit 36 converts the three-phase detection current I UVW (U-phase detection current I U , V-phase detection current I V and W-phase detection current I W ) of the UVW coordinate system detected by the current detection unit 13 to γδ. Two-phase detection currents I γ and I δ in the coordinate system (hereinafter collectively referred to as “two-phase detection currents I γδ ”). These are supplied to the current deviation calculation unit 32. For the coordinate conversion in the UVW / γδ conversion unit 36, the control angle θ C calculated by the control angle calculation unit 26 is used.

PI制御部33は、電流偏差演算部32によって演算された電流偏差に対するPI演算を行うことにより、モータ3に印加すべき二相指示電圧Vγδ *(γ軸指示電圧Vγ *およびδ軸指示電圧Vδ *)を生成する。この二相指示電圧Vγδ *が、γδ/UVW変換部34に与えられる。
γδ/UVW変換部34は、二相指示電圧Vγδ *に対して座標変換演算を行うことによって、三相指示電圧VUVW *を生成する。三相指示電圧VUVW *は、U相指示電圧VU *、V相指示電圧VV *およびW相指示電圧VW *からなる。この三相指示電圧VUVW *は、PWM制御部35に与えられる。
The PI control unit 33 performs a PI calculation on the current deviation calculated by the current deviation calculation unit 32 to thereby provide a two-phase instruction voltage V γδ * (γ-axis instruction voltage V γ * and δ-axis instruction to be applied to the motor 3. Voltage V δ * ). This two-phase instruction voltage V γδ * is supplied to the γδ / UVW conversion unit 34.
The γδ / UVW converter 34 generates a three-phase instruction voltage V UVW * by performing a coordinate conversion operation on the two-phase instruction voltage V γδ * . The three-phase command voltage V UVW * includes a U-phase command voltage V U * , a V-phase command voltage V V *, and a W-phase command voltage V W * . The three-phase instruction voltage V UVW * is given to the PWM control unit 35.

PWM制御部35は、U相指示電圧VU *、V相指示電圧VV *およびW相指示電圧VW *にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路12に供給する。
駆動回路12は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部35から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧VUVW *に相当する電圧がモータ3の各相のステータ巻線51,52、53に印加されることになる。
The PWM control unit 35 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM having a duty corresponding to the U-phase instruction voltage V U * , the V-phase instruction voltage V V *, and the W-phase instruction voltage V W * , respectively. A control signal is generated and supplied to the drive circuit 12.
The drive circuit 12 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 35, so that a voltage corresponding to the three-phase instruction voltage V UVW * is a stator winding 51, 52 for each phase of the motor 3. , 53 is applied.

電流偏差演算部32およびPI制御部33は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、モータ3に流れるモータ電流が、指示電流値生成部31によって設定される二相指示電流値Iγδ *に近づくように制御される。
図3は、前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。ただし、説明を簡単にするために、リミッタ24の機能は省略してある。
The current deviation calculation unit 32 and the PI control unit 33 constitute a current feedback control unit. By the function of the current feedback control means, the motor current flowing through the motor 3 is controlled so as to approach the two-phase command current value I γδ * set by the command current value generation unit 31.
FIG. 3 is a control block diagram of the electric power steering apparatus. However, in order to simplify the description, the function of the limiter 24 is omitted.

指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとの偏差(トルク偏差)に対するPI制御(KPは比例係数、KIは積分係数、1/sは積分演算子である。)によって、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θCの前回値θC(n-1)に対して加算されることによって、制御角θCの今回値θC(n)=θC(n-1)+αが求められる。このとき、制御角θCとロータ50の実際のロータ角θMとの偏差が負荷角θL=θC−θMとなる。 By the PI control (K P is a proportional coefficient, K I is an integral coefficient, and 1 / s is an integral operator) with respect to a deviation (torque deviation) between the command steering torque T * and the detected steering torque T, the addition angle α is Generated. It is obtained by adding the addition the addition angle alpha control angle theta previous value of C θ C (n-1) , the current value of the control angle θ C θ C (n) = θ C (n-1) + α is Desired. At this time, the deviation between the control angle θ C and the actual rotor angle θ M of the rotor 50 is the load angle θ L = θ C −θ M.

したがって、制御角θCに従うγδ座標系(仮想回転座標系)のγ軸(仮想軸)にγ軸指示電流値Iγ *に従ってγ軸電流Iγが供給されると、q軸電流Iq=IγsinθLとなる。このq軸電流Iqがロータ50の発生トルクに寄与する。すなわち、モータ3のトルク定数KTをq軸電流Iq(=IγsinθL)に乗じた値が、アシストトルクTA(=KT・IγsinθL)として、減速機構7を介して、舵取り機構2に伝達される。このアシストトルクTAを舵取り機構2からの負荷トルクTLから減じた値が、運転者がステアリングホイール10に与えるべき操舵トルクTである。この操舵トルクTがフィードバックされることによって、この操舵トルクTを指示操舵トルクT*に導くように系が動作する。つまり、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に一致させるべく、加算角αが求められ、それに応じて制御角θCが制御される。 Therefore, when the γ-axis current I γ is supplied according to the γ-axis command current value I γ * to the γ-axis (virtual axis) of the γδ coordinate system (virtual rotation coordinate system) according to the control angle θ C , the q-axis current I q = I γ sinθ L This q-axis current I q contributes to the torque generated by the rotor 50. That is, the value obtained by multiplying the torque constant K T of the motor 3 by the q-axis current I q (= I γ sin θ L ) is used as the assist torque T A (= K T · I γ sin θ L ) via the speed reduction mechanism 7. And transmitted to the steering mechanism 2. A value obtained by subtracting the assist torque TA from the load torque TL from the steering mechanism 2 is the steering torque T that the driver should apply to the steering wheel 10. As the steering torque T is fed back, the system operates so as to guide the steering torque T to the command steering torque T * . That is, the addition angle α is obtained so that the detected steering torque T matches the command steering torque T * , and the control angle θ C is controlled accordingly.

このように制御上の仮想軸であるγ軸に電流を流す一方で、指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとの偏差ΔTに応じて求められる加算角αで制御角θCを更新していくことにより、負荷角θLが変化し、この負荷角θLに応じたトルクがモータ3から発生するようになっている。これにより、操舵角および車速に基づいて設定される指示操舵トルクT*に応じたトルクをモータ3から発生させることができるので、操舵角および車速に対応した適切な操舵補助力を舵取り機構2に与えることができる。すなわち、操舵角の絶対値が大きいほど操舵トルクが大きく、かつ、車速が大きいほど操舵トルクが小さくなるように、操舵補助制御が実行される。 In this way, while the current is passed through the γ-axis that is the virtual axis for control, the control angle θ C is updated with the addition angle α obtained according to the deviation ΔT between the command steering torque T * and the detected steering torque T. As a result, the load angle θ L changes, and a torque corresponding to the load angle θ L is generated from the motor 3. As a result, a torque corresponding to the command steering torque T * set based on the steering angle and the vehicle speed can be generated from the motor 3, so that an appropriate steering assist force corresponding to the steering angle and the vehicle speed can be applied to the steering mechanism 2. Can be given. That is, the steering assist control is executed such that the steering torque increases as the absolute value of the steering angle increases, and the steering torque decreases as the vehicle speed increases.

このようにして、回転角センサを用いることなくモータ3を適切に制御して、適切な操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現できる。これにより、構成を簡単にすることができ、コストの削減を図ることができる。
図6は、リミッタ24の働きを説明するためのフローチャートである。リミッタ24は、PI制御部23によって求められた加算角αを上限値ULと比較し(ステップS1)、加算角αが上限値ULを超えている場合(ステップS1:YES)には、上限値ULを加算角αに代入する(ステップS2)。したがって、制御角θCに対して上限値UL(=+ωmax)が加算されることになる。
In this way, an electric power steering apparatus that can appropriately control the motor 3 without using a rotation angle sensor and perform appropriate steering assistance can be realized. Thereby, a structure can be simplified and cost reduction can be aimed at.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the limiter 24. The limiter 24 compares the addition angle α obtained by the PI control unit 23 with the upper limit value UL (step S1), and when the addition angle α exceeds the upper limit value UL (step S1: YES), the upper limit value. UL is substituted for the addition angle α (step S2). Therefore, the upper limit value UL (= + ω max ) is added to the control angle θ C.

PI制御部23によって求められた加算角αが上限値UL以下であれば(ステップS1:NO)、リミッタ24は、さらに、その加算角αを下限値LLと比較する(ステップS3)。そして、その加算角αが下限値未満であれば(ステップS3:YES)、下限値LLを加算角αに代入する(ステップS4)。したがって、制御角θCに対して下限値LL(=−ωmax)が加算されることになる。 If the addition angle α obtained by the PI control unit 23 is equal to or smaller than the upper limit value UL (step S1: NO), the limiter 24 further compares the addition angle α with the lower limit value LL (step S3). If the addition angle α is less than the lower limit value (step S3: YES), the lower limit value LL is substituted for the addition angle α (step S4). Therefore, the lower limit LL (= −ω max ) is added to the control angle θ C.

PI制御部23によって求められた加算角αが下限値LL以上上限値UL以下(ステップS3:NO)であれば、その加算角αがそのまま制御角θCへの加算のために用いられる。
このようにして、加算角αを上限値ULと下限値LLとの間に制限することができるので、制御の安定化を図ることができる。より具体的には、電流不足時や制御開始時に制御不安定状態(アシスト力が不安定な状態)が発生しても、この状態から安定な制御状態への遷移を促すことができる。
If the addition angle α obtained by the PI control unit 23 is not less than the lower limit value LL and not more than the upper limit value UL (step S3: NO), the addition angle α is used for addition to the control angle θ C as it is.
In this way, the addition angle α can be limited between the upper limit value UL and the lower limit value LL, so that the control can be stabilized. More specifically, even if a control unstable state (a state where the assist force is unstable) occurs when the current is insufficient or the control is started, the transition from this state to the stable control state can be promoted.

図7は、加算角監視部25および制御角補正部27による処理を説明するためのフローチャートである。加算角監視部25は、PI制御部23によって求められる加算角αの絶対値をしきい値αthと比較する(ステップS11)。加算角αの絶対値がしきい値αth以上のときは(ステップS11:YES)、加算角監視部25は、さらに、|α|≧αthの状態が所定数の演算周期だけ継続しているかどうかを判断する(ステップS12)。この判断が肯定されると、異常が発生していると判断され、加算角監視部25は、制御角補正部27に対して異常発生を通知する(ステップS13)。これを受けて、制御角補正部27は、制御角演算部26における制御角θCに対して所定値Δθを加算(または減算)する補正を行う(ステップS14)。ステップS11またはステップS12での判断が否定されれば、制御角θCの補正は行われない。 FIG. 7 is a flowchart for explaining processing by the addition angle monitoring unit 25 and the control angle correction unit 27. The addition angle monitoring unit 25 compares the absolute value of the addition angle α obtained by the PI control unit 23 with the threshold value α th (step S11). When the absolute value of the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th (step S11: YES), the addition angle monitoring unit 25 further continues the state of | α | ≧ α th for a predetermined number of calculation cycles. It is determined whether or not (step S12). If this determination is affirmed, it is determined that an abnormality has occurred, and the addition angle monitoring unit 25 notifies the control angle correction unit 27 of the occurrence of the abnormality (step S13). In response to this, the control angle correction unit 27 performs correction by adding (or subtracting) a predetermined value Δθ to the control angle θ C in the control angle calculation unit 26 (step S14). If the determination in step S11 or step S12 is negative, the control angle θ C is not corrected.

しきい値αthは、前記所定の制限値ωmax以下の値とすることが好ましく、たとえば、制限値ωmaxに等しい値としておけばよい。
加算角αの絶対値がしきい値αth以上である状態が継続しているときとは、加算角αがリミッタ24による制限処理を受ける状態が継続している場合である。この場合、演算周期毎に制御角θCが制限値ωmaxだけ変化することになるから、変化量が大きい。そのうえ、一定の制限値ωmaxずつ制御角θCが変化するため、制御角θCは有限個の値を循環的にとる状態となる。とくに、制限値ωmaxが360度の約数(たとえば45度)である場合には、制御角θCは少数の値を循環的に取ることになる。このような状態では、制御角θCは、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に近づけるための適値に近い値をとることができなくなるおそれがある。すなわち、制御角θCは適値を飛び越えて変動し続ける。
The threshold α th is preferably set to a value equal to or less than the predetermined limit value ω max , and may be set to a value equal to the limit value ω max , for example.
The state where the absolute value of the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th is continued when the state where the addition angle α is subjected to the restriction process by the limiter 24 is continued. In this case, since the control angle θ C changes by the limit value ω max every calculation cycle, the amount of change is large. In addition, since the control angle θ C changes by a certain limit value ω max , the control angle θ C is in a state of taking a finite number of values cyclically. In particular, when the limit value ω max is a divisor of 360 degrees (for example, 45 degrees), the control angle θ C cyclically takes a small number of values. In such a state, the control angle θ C may not be able to take a value close to an appropriate value for bringing the detected steering torque T close to the command steering torque T * . That is, the control angle θ C continues to fluctuate beyond the appropriate value.

そこで、この参考形態では、加算角αの絶対値がしきい値αth以上である状態が継続したときに、前述のような異常状態が発生していると判断し、制御角θCを所定値Δθだけ強制的にずらすようにしている。これにより、制御角θCが適値の近傍の値をとる可能性を高めることができ、その結果、前述のような異常状態を脱して、制御角θCを適値へと収束させることができる。こうして、操舵補助力が不安定な状態から速やかに脱することができるので、操舵感を向上することができる。 Therefore, in this reference embodiment, when the state where the absolute value of the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th continues, it is determined that the abnormal state as described above has occurred, and the control angle θ C is set to a predetermined value. The value Δθ is forcibly shifted. As a result, it is possible to increase the possibility that the control angle θ C takes a value in the vicinity of the appropriate value. As a result, the control angle θ C can be converged to the appropriate value by removing the abnormal state as described above. it can. Thus, the steering assist force can be quickly released from the unstable state, so that the steering feeling can be improved.

図8は、この発明の他の参考形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図8において、前述の図1に示された各部の対応部分には同一参照符号を付して示す。
この参考形態では、PI制御部23のゲインを変更するゲイン変更部28が備えられている。加算角監視部25は、加算角αの絶対値がしきい値αth以上である状態が所定数の演算周期に渡って継続したときに、ゲイン変更部28に対して異常発生を通知する。この通知を受けて、ゲイン変更部28はPI制御部23のゲインを減少補正する。
FIG. 8 is a block diagram for explaining the configuration of an electric power steering apparatus according to another embodiment of the present invention. In FIG. 8, the corresponding parts of the respective parts shown in FIG.
In this reference embodiment, a gain changing unit 28 that changes the gain of the PI control unit 23 is provided. The addition angle monitoring unit 25 notifies the gain change unit 28 of the occurrence of an abnormality when the state where the absolute value of the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th continues for a predetermined number of calculation cycles. In response to this notification, the gain changing unit 28 corrects the gain of the PI control unit 23 to decrease.

PI制御部23は、比例要素23aと、積分要素23bと、加算器23cとを備えている。ただし、KPは比例ゲイン、KIは積分ゲイン、1/sは積分演算子である。比例要素23aおよび積分要素23bの演算結果が加算器23cで加算されることによって、加算角αが求められる。ゲイン変更部28は、必要時に、比例要素23aのゲイン(比例ゲイン)KPと、積分要素23bのゲイン(積分ゲイン)KIとを減少補正する。 The PI control unit 23 includes a proportional element 23a, an integral element 23b, and an adder 23c. However, K P is a proportional gain, K I is an integral gain, 1 / s is an integration operator. The addition angle α is obtained by adding the calculation results of the proportional element 23a and the integral element 23b by the adder 23c. The gain change unit 28, when required, the gain (proportional gain) K P of the proportional element 23a, corrected to decrease the gain (integral gain) K I of the integral element 23b.

図9は、加算角監視部25およびゲイン変更部28による処理を説明するためのフローチャートである。この図9において、前述の図7に示された各ステップに対応するステップには同一参照符号を付して示す。
加算角監視部25は、PI制御部23によって求められる加算角αの絶対値をしきい値αthと比較する(ステップS11)。加算角αの絶対値がしきい値αth以上のときは(ステップS11:YES)、加算角監視部25は、さらに、|α|≧αthの状態が所定数の演算周期だけ継続しているかどうかを判断する(ステップS12)。この判断が肯定されると、異常が発生していると判断され、加算角監視部25は、ゲイン変更部28に対して異常発生を通知する(ステップS13)。これを受けて、ゲイン変更部28は、加算角αの演算のためのゲイン、すなわち、PI制御部23のゲイン(比例ゲインおよび積分ゲイン)を減少補正する(ステップS15)。ステップS11またはステップS12での判断が否定されれば、PI制御部23のゲインの補正は行われない。
FIG. 9 is a flowchart for explaining processing by the addition angle monitoring unit 25 and the gain changing unit 28. In FIG. 9, steps corresponding to the respective steps shown in FIG. 7 are given the same reference numerals.
The addition angle monitoring unit 25 compares the absolute value of the addition angle α obtained by the PI control unit 23 with the threshold value α th (step S11). When the absolute value of the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th (step S11: YES), the addition angle monitoring unit 25 further continues the state of | α | ≧ α th for a predetermined number of calculation cycles. It is determined whether or not (step S12). If this determination is affirmed, it is determined that an abnormality has occurred, and the addition angle monitoring unit 25 notifies the gain changing unit 28 of the occurrence of the abnormality (step S13). In response to this, the gain changing unit 28 reduces and corrects the gain for calculating the addition angle α, that is, the gain (proportional gain and integral gain) of the PI control unit 23 (step S15). If the determination in step S11 or step S12 is negative, the gain of the PI control unit 23 is not corrected.

PI制御部23のゲインが減少補正されることによって、このPI制御部23によって演算される加算角αの絶対値が小さくなる。これにより、加算角αがリミッタ24による制限を受け続ける異常状態から脱することができ、制御角θCは制限値ωmaxよりも小さな変化量で変化していく。これにより、制御角θCを小刻みに変化させることができるので、その適値への収束を促すことができる。 When the gain of the PI control unit 23 is corrected to decrease, the absolute value of the addition angle α calculated by the PI control unit 23 becomes small. As a result, it is possible to escape from the abnormal state in which the addition angle α is continuously limited by the limiter 24, and the control angle θ C changes with an amount of change smaller than the limit value ω max . As a result, the control angle θ C can be changed in small increments, so that convergence to an appropriate value can be promoted.

なお、PI制御部23に代えて、PID(比例・積分・微分)演算部を用いて加算角αを求める構成とすることもできる。この場合でも、異常発生時におけるゲインの減少補正は、比例ゲインおよび積分ゲインに対して行えばよい。
図10は、この発明の第の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図10において、前述の図1に示された各部の対応部分には同一参照符号を付して示す。
In addition, it can replace with PI control part 23 and can also be set as the structure which calculates | requires addition angle (alpha) using a PID (proportional / integral / differential) calculating part. Even in this case, the gain reduction correction when an abnormality occurs may be performed for the proportional gain and the integral gain.
FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of the electric power steering apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same reference numerals are given to the corresponding parts of the respective parts shown in FIG.

この実施形態では、加算角監視部25が異常発生を通知したときに、これを受けて制御角演算部26に対して新たな制御角θCを設定する制御角選択部29が備えられている。より具体的には、制御角選択部29は、異常発生の通知を受けると、演算周期毎に、指示操舵トルクT*、検出操舵トルクTおよび制御角θCをサンプリングする。そのサンプリング結果に基づいて、制御角選択部29は、指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとの差(すなわち、トルク偏差ΔT)が最小となる制御角θCを選択して、制御角演算部26に新たな制御角θCとして設定する。 In this embodiment, when the addition angle monitoring unit 25 notifies the occurrence of an abnormality, a control angle selection unit 29 is provided that receives this and sets a new control angle θ C for the control angle calculation unit 26. . More specifically, when receiving the notification of occurrence of abnormality, the control angle selection unit 29 samples the command steering torque T * , the detected steering torque T, and the control angle θ C every calculation cycle. Based on the sampling result, the control angle selection unit 29 selects the control angle θ C that minimizes the difference between the command steering torque T * and the detected steering torque T (that is, the torque deviation ΔT), and calculates the control angle. A new control angle θ C is set in the unit 26.

図11は、制御角選択部29による処理を説明するためのフローチャートである。加算角監視部25から異常発生の通知を受けると(ステップS21:YES)、制御角選択部29は、演算周期毎に更新されて設定される制御角θCの値θ1,θ2,θ3,……,θmサンプリングし(ステップS22)、さらに、各制御角θCの値に対応した演算周期において、指示操舵トルクT*の値T* 1,T* 2,T* 3,……,T* mおよび検出操舵トルクTの値T1,T2,T3,……,Tmをそれぞれサンプリングする(ステップS23,S24)。制御角θC、指示操舵トルクT*および検出操舵トルクTのサンプリングは、たとえば、制御角θCが360度の範囲に渡って変化するまで行われる。加算角監視部25が異常発生を通知しているときには、制御角θCは、制限値ωmaxで変化する。したがって、たとえば制限値ωmax=45度のときには、45度間隔で変化する8個の制御角θC(=θ1,θ2,θ3,……,θ8)について、8個の指示操舵トルクT*(T* 1,T* 2,T* 3,……,T* 8)および8個の検出操舵トルクT(=T1,T2,T3,……,T8)がサンプリングされることになる。 FIG. 11 is a flowchart for explaining processing by the control angle selection unit 29. When the notification of the occurrence of abnormality is received from the addition angle monitoring unit 25 (step S21: YES), the control angle selection unit 29 updates the values θ 1 , θ 2 , θ of the control angle θ C that are updated and set for each calculation cycle. 3, ......, theta m sampled (step S22), and further, in the calculation cycle corresponding to the value of the control angle theta C, the command steering torque T * values T * 1, T * 2, T * 3, ... ..., T * value T 1 of the m and the detected steering torque T, T 2, T 3, ......, respectively sample the T m (step S23, S24). The sampling of the control angle θ C , the command steering torque T *, and the detected steering torque T is performed, for example, until the control angle θ C changes over a range of 360 degrees. When the addition angle monitoring unit 25 notifies the occurrence of an abnormality, the control angle θ C changes with the limit value ω max . Therefore, for example, when the limit value ω max = 45 degrees, eight instruction steerings are performed for eight control angles θ C (= θ 1 , θ 2 , θ 3 ,..., Θ 8 ) that change at intervals of 45 degrees. torque T * (T * 1, T * 2, T * 3, ......, T * 8) and eight of the detected steering torque T (= T 1, T 2 , T 3, ......, T 8) is sampled Will be.

こうして必要なサンプリングを終えると、制御角選択部29は、各制御角θCについて、指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとの差|T* i−Ti|(ただし、iは整数で、1≦i≦mである。)を求める(ステップS25)。そして、その差|T* i−Ti|が最小となる制御角θCを選択し、これを制御角演算部26の演算結果と置き換え、新たな制御角θCとして設定する(ステップS26)。さらに、制御角選択部29は、PI制御部23の内部値(積分項)を零にリセットし、また、制御角演算部26における制御角θCの前回値をリセットする(ステップS27)。このリセット処理では、さらに、加算角αおよびγ軸指示電流値Iγ *を併せて零に初期化してもよい。 When the necessary sampling is completed in this way, the control angle selection unit 29 determines the difference | T * i −T i | between the command steering torque T * and the detected steering torque T for each control angle θ C (where i is an integer). 1 ≦ i ≦ m) is obtained (step S25). Then, the control angle θ C that minimizes the difference | T * i− T i | is selected, replaced with the calculation result of the control angle calculation unit 26, and set as a new control angle θ C (step S26). . Further, the control angle selection unit 29 resets the internal value (integral term) of the PI control unit 23 to zero, and resets the previous value of the control angle θ C in the control angle calculation unit 26 (step S27). In this reset process, the addition angle α and the γ-axis command current value I γ * may be initialized to zero together.

このように、この実施形態では、加算角αがしきい値αth以上である状態が継続して加算角監視部25が異常発生を通知すると、制御角演算部26が演算する制御角θCの中から、指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとの差が最小となる制御角θCが選択されて、制御のために用いられる。それとともに、PI制御部23の内部値および制御角θCの前回値などがリセットされる。これにより、指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとが近似した値となる制御角θCから、新たに制御を再開することができる。これにより、異常状態から速やかに脱して、制御角θCを適値へと収束させることができる。 As described above, in this embodiment, when the state where the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th continues and the addition angle monitoring unit 25 notifies the occurrence of an abnormality, the control angle θ C calculated by the control angle calculation unit 26 is obtained. The control angle θ C that minimizes the difference between the command steering torque T * and the detected steering torque T is selected and used for control. At the same time, the internal value of the PI control unit 23 and the previous value of the control angle θ C are reset. As a result, the control can be newly restarted from the control angle θ C at which the command steering torque T * and the detected steering torque T are approximate. Thereby, it is possible to quickly escape from the abnormal state and converge the control angle θ C to an appropriate value.

図12は、この発明の第の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図12において、前述の図1に示された各部の対応部分には同一参照符号を付して示す。
この実施形態では、加算角監視部25からの異常発生通知を受けて制限値ωmaxをその定値から変更する制限値変更部30が備えられている。
FIG. 12 is a block diagram for explaining a configuration of an electric power steering apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 12, the corresponding parts of the respective parts shown in FIG.
In this embodiment, the limit value changing section 30 to change the limit value omega max undergoing abnormality occurrence notification from the addition angle monitoring unit 25 from the already value is provided.

図13は、制限値変更部30の動作例を説明するためのフローチャートである。加算角監視部25が異常発生を通知すると、制限値変更部30は、制限値ωmaxをその定値(たとえば45度)から、別の値に変更する。この変更後の制限値ωmaxは、360度の約数以外の値とされる。さらに、この変更後の制限値ωmaxは、その定値よりも小さな値であることが好ましい。 FIG. 13 is a flowchart for explaining an operation example of the limit value changing unit 30. When the addition angle monitoring unit 25 notifies the occurrence of abnormality, the limit value changing unit 30, the limit value omega max from the existing value (e.g. 45 degrees) is changed to another value. The changed limit value ω max is a value other than a divisor of 360 degrees. Furthermore, limit omega max after the change is preferably a smaller value than the existing value.

加算角αがリミッタ24による制限処理を受ける状態となったとき、制限値ωmaxが360度の約数であると、制御角θCは極めて制限された有限個の値を循環的にとることになる。そのため、制御角θCは指示操舵トルクT*に対応した適値に収束しにくくなる。そこで、この実施形態では、制限値ωmaxを360度の約数以外の値に変更するようにしている。これにより、制御角θCが有限個の値を循環的にとる状態を脱することができ、制御角θCの適値への収束を促すことができる。 When the addition angle α is subjected to the limit process by the limiter 24, if the limit value ω max is a divisor of 360 degrees, the control angle θ C cyclically takes a very limited finite number of values. become. Therefore, the control angle θ C is difficult to converge to an appropriate value corresponding to the command steering torque T * . Therefore, in this embodiment, the limit value ω max is changed to a value other than a divisor of 360 degrees. As a result, the state where the control angle θ C cyclically takes a finite number of values can be removed, and the convergence of the control angle θ C to an appropriate value can be promoted.

制御角θCが適値へと接近し、加算角αがリミッタ24による制限を受けない状態となると、ステップS31における判断が否定され、制限値ωmaxは既定値へと復帰することになる(ステップS33)。
制限値ωmaxの既定値を360度の約数とは異なる値とすることも考えられるが、最大操舵角速度でのステアリングホイール10の操作に対して制御角θCを追随させるために、制限値ωmaxの既定値を360度の約数に設定せざるを得ない場合もある。このような場合に、この実施形態の構成を適用することが有効である。
When the control angle θ C approaches an appropriate value and the addition angle α is not limited by the limiter 24, the determination in step S31 is denied and the limit value ω max returns to the default value ( Step S33).
Although it is conceivable that the predetermined value of the limit value ω max is different from a divisor of 360 degrees, the limit value is used to cause the control angle θ C to follow the operation of the steering wheel 10 at the maximum steering angular speed. In some cases, the default value of ω max must be set to a divisor of 360 degrees. In such a case, it is effective to apply the configuration of this embodiment.

図14は、制限値変更部30の他の動作例を説明するためのフローチャートである。加算角監視部25が異常発生を通知すると(ステップS31:YES)、制限値変更部30は、制限値ωmaxをその定値(たとえば45度)から、それよりも小さな値に変更する(ステップS34)。これにより、制御角θCが小刻みに変動するので、適値に近似した値をとることができるから、適値への収束を促すことができる。制限値ωmaxを一定時間(たとえば、100ミリ秒)だけ小さな値に変更した後には(ステップS35:YES)、制限値ωmax定値へと戻される(ステップS33)。 FIG. 14 is a flowchart for explaining another operation example of the limit value changing unit 30. When the addition angle monitoring unit 25 notifies the abnormality occurs (step S31: YES), the limit value changing unit 30, the limit value omega max from the existing value (e.g. 45 degrees) is changed to a value smaller than (step S34). Thereby, since the control angle θ C varies in small increments, it is possible to take a value that approximates an appropriate value, and therefore it is possible to promote convergence to an appropriate value. Limit omega max for a predetermined time (e.g., 100 ms) is after changing only a small value (step S35: YES), the limit value omega max is returned to the existing value (step S33).

制限値ωmaxの既定値を小さな値に設定しておくと、ステアリングホイール10が高速に操作されたときに、制御角θCを追随させることができなくなるおそれがある。したがって、最大操舵角速度に対して制御角θCを良好な応答性で追随させることができるように制限値ωmaxの既定値を比較的大きな値としておく一方で、異常発生時において、一時的に制限値ωmaxを小さな値に変更する構成とする方がよい。 If the predetermined value of the limit value ω max is set to a small value, the control angle θ C may not be allowed to follow when the steering wheel 10 is operated at high speed. Therefore, the default value of the limit value ω max is set to a relatively large value so that the control angle θ C can follow the maximum steering angular velocity with a good response. The limit value ω max is preferably changed to a small value.

図15は、参考形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図15において、前述の図1に示された各部の対応部分には同一参照符号を付して示す。
この参考形態では、加算角監視部25が異常発生を通知したときに、これを受けて指示電流値を減少補正する指示電流値補正部40が備えられている。指示電流値補正部40は、この参考形態では、γ軸指示電流値Iγ *を減少補正する。
FIG. 15 is a block diagram for explaining the configuration of the electric power steering apparatus according to the reference embodiment. In FIG. 15, the same reference numerals are assigned to the corresponding parts of the respective parts shown in FIG.
In this reference form, when the addition angle monitoring unit 25 notifies the occurrence of an abnormality, an instruction current value correction unit 40 that receives and decreases the instruction current value is provided. In this reference embodiment, the command current value correction unit 40 corrects the γ-axis command current value I γ * to decrease.

図16は、指示電流値補正部40の動作を説明するためのフローチャートである。加算角監視部25が異常発生を通知すると、指示電流値補正部40は、γ軸指示電流値Iγ *を減少補正する。これにより、制御角θCが制限値ωmaxの既定値の変化幅で演算周期毎に変化している状態であっても、モータ3の発生トルクは小刻みに変化することになる。そのため、q軸電流の変化が小さくなり、実質的な制御ゲインが小さくなる。これにより、制御角θCが適値へと収束しやすくなるので、加算角αが継続的にリミッタ24による制限を受ける異常状態から脱することができる。 FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the command current value correction unit 40. When the addition angle monitoring unit 25 notifies the occurrence of an abnormality, the command current value correction unit 40 corrects the γ-axis command current value I γ * to decrease. As a result, even if the control angle θ C is changing every calculation cycle with a predetermined change width of the limit value ω max , the torque generated by the motor 3 changes little by little. For this reason, the change in the q-axis current is reduced, and the substantial control gain is reduced. As a result, the control angle θ C easily converges to an appropriate value, so that it is possible to escape from the abnormal state in which the addition angle α is continuously limited by the limiter 24.

図17は、他の参考形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。この図17において、前述の図1に示された各部の対応部分には同一参照符号を付して示す。
この参考形態では、加算角監視部25が異常発生を通知すると、これを受けて初期化処理を実行する初期化部41が備えられている。
FIG. 17 is a block diagram for explaining a configuration of an electric power steering apparatus according to another reference embodiment. In FIG. 17, the same reference numerals are given to the corresponding parts of the respective parts shown in FIG. 1 described above.
In this reference form, the addition angle monitoring unit 25 is provided with an initialization unit 41 that executes an initialization process in response to the occurrence of an abnormality.

図18は、初期化部41の動作を説明するためのフローチャートである。加算角監視部25が異常発生を通知すると、初期化部41は、予め定められた初期化処理を行う。この初期化処理は、この参考形態では、(a)PI制御部23における積分値(積分項)のリセット、(b)PI制御部23が演算する加算角αのリセット、および(c)制御角演算部26における前回値(前演算周期における制御角θC)のリセットを含む。 FIG. 18 is a flowchart for explaining the operation of the initialization unit 41. When the addition angle monitoring unit 25 notifies the occurrence of an abnormality, the initialization unit 41 performs a predetermined initialization process. In this reference form, this initialization process is performed in (a) resetting the integral value (integral term) in the PI control unit 23, (b) resetting the addition angle α calculated by the PI control unit 23, and (c) the control angle. This includes resetting the previous value (control angle θ C in the previous calculation cycle) in the calculation unit 26.

このような初期化処理が行われることによって、加算角αがリミッタ24による制限処理を受け続けている状態を速やかに脱して、制御を再開することができる。これにより、制御角θCの適値への収束を促すことができる。
以上、この発明の実施形態および参考形態について説明したが、さらに他の形態も可能である。たとえば、前述の実施形態および参考形態では、加算角監視部25は、加算角αの絶対値がしきい値αth以上である状態の継続を監視するようにしているが、リミッタ24による制限がかかっている状態の継続時間を監視する構成とすることもできる。
By performing such initialization processing, it is possible to quickly escape from the state where the addition angle α continues to receive the limit processing by the limiter 24 and to resume control. Thereby, the convergence of the control angle θ C to an appropriate value can be promoted.
Having described implementation form and reference embodiment of the present invention, it is possible other shapes state in further. For example, in the above-described embodiment and the reference embodiment , the addition angle monitoring unit 25 monitors the continuation of the state where the absolute value of the addition angle α is equal to or greater than the threshold value α th , but the limiter 24 limits it. It is also possible to adopt a configuration for monitoring the duration of the state in which it is applied.

また、前述の実施形態および参考形態では、回転角センサを備えずに、専らセンサレス制御によってモータ3を駆動する構成について説明したが、レゾルバ等の回転角センサを備え、この回転角センサの故障時に前述のようなセンサレス制御を行う構成としてもよい。これにより、回転角センサの故障時にもモータ3の駆動を継続できるから、操舵補助を継続できる。すなわち、たとえ回転角センサを備えていても、その回転角センサの検出値を用いずにモータを制御する構成が備えられている場合には、この発明の範囲に属する。
この場合、回転角センサを用いるときには、指示電流値生成部31,31Aにおいて、操舵トルクおよび車速に応じて、所定のアシスト特性に従ってδ軸指示電流値Iδ *を発生させるようにすればよい。
In the above-described embodiment and reference embodiment, the configuration in which the motor 3 is driven exclusively by sensorless control without the rotation angle sensor has been described. However, the rotation angle sensor such as a resolver is provided, and when this rotation angle sensor fails The sensorless control as described above may be performed. Thereby, since the drive of the motor 3 can be continued even when the rotation angle sensor fails, the steering assist can be continued. That is, even if a rotation angle sensor is provided, a configuration in which the motor is controlled without using the detection value of the rotation angle sensor is included in the scope of the present invention.
In this case, when the rotation angle sensor is used, the command current value generation units 31 and 31A may generate the δ-axis command current value I δ * according to a predetermined assist characteristic according to the steering torque and the vehicle speed.

回転角センサの出力信号を用いる場合には、ロータ角θMが求まるので制御角θCを導入する必要がなく、制御角θCに従う仮想回転座標系を用いる必要がない。つまり、d軸電流およびq軸電流を制御すればよい。しかし、γδ軸に従って電流制御を行うγδ電流制御部と、dq軸に従って電流制御を行うdq電流制御部との両方を備えると、マイクロコンピュータ11においてプログラムを記憶するためのメモリ(ROM)の多くの領域を使用することになる。そこで、角度変数を共用化することによって、γδ電流制御部とdq電流制御部との共通化を図ることが好ましい。具体的には、共通化した電流制御部の角度変数を、回転角センサが正常なときにはdq座標用角度として用い、回転角センサの故障時にはγδ座標用角度として用いるように切り換えればよい。これにより、メモリの使用量を抑制できるから、それに応じてメモリ容量を削減でき、コストダウンを図ることができる。 When using the output signal of the rotation angle sensor, it is not necessary to introduce the control angle θ C because the rotor angle θ M is obtained, and it is not necessary to use a virtual rotation coordinate system according to the control angle θ C. That is, the d-axis current and the q-axis current may be controlled. However, if both a γδ current control unit that performs current control according to the γδ axis and a dq current control unit that performs current control according to the dq axis are provided, many of the memories (ROM) for storing programs in the microcomputer 11 Will use space. Therefore, it is preferable to share the γδ current control unit and the dq current control unit by sharing the angle variable. Specifically, the angle variable of the common current control unit may be switched so as to be used as the dq coordinate angle when the rotation angle sensor is normal and to be used as the γδ coordinate angle when the rotation angle sensor fails. Thereby, since the amount of memory used can be suppressed, the memory capacity can be reduced accordingly, and the cost can be reduced.

さらに、前述の実施形態および参考形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置のためのモータの制御や、パワーステアリング装置以外にも、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システム、可変ギヤレシオ(VGR)ステアリングシステムその他の車両用操舵装置に備えられたブラシレスモータの制御のために用いることができる。むろん、車両用操舵装置に限らず、他の用途のモータの制御のためにも本発明のモータ制御装置を適用できる。 Further, in the above-described embodiment and reference embodiment , the example in which the present invention is applied to the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the motor control and the power steering apparatus for the electric pump hydraulic power steering apparatus. Besides, it can be used for control of a brushless motor provided in a steer-by-wire (SBW) system, a variable gear ratio (VGR) steering system, and other vehicle steering devices. Of course, the motor control device of the present invention can be applied not only to the vehicle steering device but also to control a motor for other purposes.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
以下に、この明細書および図面の記載から抽出され得る特徴について付記する。
A1.ロータ(50)と、このロータに対向するステータ(55)とを備えたモータ(3)を制御するためのモータ制御装置であって、制御上の回転角である制御角(θ C )に従う回転座標系の軸電流値(I γ * )で前記モータを駆動する電流駆動手段(31〜36)と、所定の演算周期毎に、制御角の前回値に加算角(α)を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段(26)と、前記加算角の状態を監視する監視手段(25)とを含む、モータ制御装置。なお、括弧内の英数字は前述の実施形態または参考形態における対応構成要素等を表す。以下同じ。
この構成によれば、制御角に従う回転座標系(γδ座標系。以下「仮想回転座標系」といい、この仮想回転座標系の座標軸を「仮想軸」という。)の軸電流値(以下「仮想軸電流値」という。)によってモータが駆動される一方で、制御角は、演算周期毎に加算角を加算することによって更新される。これにより、制御角を更新しながら、すなわち、仮想回転座標系の座標軸(仮想軸)を更新しながら、仮想軸電流値でモータを駆動することによって、必要なトルクを発生させることができる。こうして、回転角センサを用いることなく、モータから適切なトルクを発生させることができる。前記加算角は、たとえば、モータが発生すべきトルクまたは前記仮想軸電流値に対する前記モータの応答に対応する値とされる。
さらに、監視手段によって加算角の状態が監視されるようになっている。したがって、その監視結果に基づいて、制御上の異常の有無を判定できる。
A2.前記監視手段は、前記加算角の絶対値が所定のしきい値以上となる回数が所定回数連続するときに異常と判断する手段(S11,S12)を含む、A1記載のモータ制御装置。
この構成によれば、加算角の絶対値が所定回数連続して所定値のしきい値以上となると、異常と判断される。加算角の絶対値が大きな状態が長時間継続しているときには、制御角の変動が大きな状態が継続していて、制御角をその適値に収束させることができなくなっている異常状態であると判断できる。
前記所定回数は、加算角の絶対値が前記しきい値以上で継続する可能性のある最長時間(正常状態において想定される最長時間)および前記演算周期に応じて定めればよい。
前記監視手段による働きは、結局、制御角が前記しきい値以上の変動幅で一定時間以上変動し続ける状態、換言すれば、前記制御角が前記しきい値以上の変動幅で一定角度以上変動し続ける状態が生じたときに、異常と判断する働きである。
A3.前記異常と判断されたときに前記制御角を補正する制御角補正手段(27,29)をさらに含む、A2記載のモータ制御装置。
この構成によれば、異常発生時には、制御角が補正される。たとえば、加算角が一定値(絶対値が前記しきい値以上の値)をとる場合に、制御角が有限個の複数の値を循環的にとる場合がある。このような状況では、必要なトルクに応じた適値を飛び越えて制御角が変化する状態が継続するおそれがあり、したがって、制御角を適値に近い値とすることができなくなる可能性がある。そこで、異常発生時において、制御角が補正され、強制的に制御角がシフトされる。これにより、制御角が適値に近似した値をとる可能性が高まり、それに応じて、制御角を必要トルクに応じた適値へと収束させやすくなる。こうして、異常状態から脱するように促すことができる。
A4.前記異常と判断されたときに前記加算角を補正する加算角補正手段(28)をさらに含む、A2記載のモータ制御装置。
この構成では、加算角を補正することによって、A3の構成と同様の効果が達成される。
前記モータ制御装置が、前記加算角を演算する加算角演算手段(22,23)を含む場合に、前記加算角補正手段は、前記加算角演算手段の演算特性を変更することによって前記加算角を補正するものであってもよい。より具体的には、前記モータ制御装置は、前記モータの駆動対象に作用させるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段(21)と、前記駆動対象に働くトルク(検出トルク)を検出するトルク検出手段(1)とを含むものであってもよい。この場合に、前記加算角演算手段は、前記検出トルクを前記指示トルクに近づけるように前記加算角を演算するフィードバック制御手段(22,23)を含むものであってもよい。そして、前記加算角補正手段は、前記フィードバック制御手段のゲインを変更するものであってもよい。
A5.前記モータの駆動対象に作用させるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段(21)と、前記駆動対象に働くトルクを検出するトルク検出手段(1)とをさらに含み、前記制御角補正手段(29)は、複数の制御角について、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクおよび前記トルク検出手段によって検出される検出トルクをサンプリングする手段(S23,S24)と、前記複数の制御角のうち、サンプリングされた指示トルクと検出トルクとの差が最小となる制御角を選択して新たな制御角として設定する制御角選択手段(S26)とを含む、A3記載のモータ制御装置。
この構成によれば、異常と判断されると、複数の制御角について、指示トルクおよび検出トルクがサンプリングされる。そして、指示トルクと検出トルクとの差が最小となる制御角が新たな制御角として選択される。これにより、検出トルクを指示トルクに近づけることができる適値に近似した値に制御角を設定することができるから、制御角の適値への収束を促すことができる。
A6.前記加算角の絶対値を所定の制限値(既定値)に基づいて制限するための加算角制限手段(24)と、前記異常と判断されたときに前記制限値を変更(前記既定値から変更)する制限値変更手段(30)とをさらに含む、A2記載のモータ制御装置。
この構成によれば、加算角に適切な制限を加えることによって、実際のロータの回転に比して過大な加算角が制御角に加算されることを抑制できる。より具体的には、ロータの回転速度範囲に対して妥当な範囲内で加算角が設定されるように制限を加えることによって、より適切にモータを制御することができる。一方、異常と判断されたときには、前記制限値が所定の制限値(既定値)から変更される。一定の制限値で加算角を制限すると、制御角が有限個の値を循環的にとる状態となるおそれがあり、制御角を適値に収束させることが困難な状況に陥る可能性がある。そこで、異常発生時に、制限値を既定値から変更することで、制御角の適値への収束を促すことができる。
前記所定の制限値(既定値)は、たとえば、次式によって定められた値であってもよい。ただし、次式における「最大ロータ角速度」とは、電気角でのロータ角速度の最大値である。
所定の制限値(既定値)=最大ロータ角速度×演算周期
たとえば、モータの回転を所定の減速比の減速機構を介して車両用操舵装置の操舵軸に伝達している場合には、最大ロータ角速度は、最大操舵角速度(操舵軸の最大回転角速度)×減速比×極対数で与えられる。「極対数」とは、ロータが有する磁極対(N極とS極との対)の数である。
A7.前記変更された制限値は、360度の約数でない値である、A6記載のモータ制御装置。
この構成によれば、変更後の制限値が360度の約数でない値とされている。そのため、加算角の絶対値が変更後の制限値に制限されても、制御角が小数の限られた値を循環的にとる状態とならない。これにより、制御角が適値に接近する可能性を高めることができ、制御角の適値への収束を促すことができる。
A8.前記変更された制限値は、前記所定の制限値(既定値)よりも小さい値である、A6記載のモータ制御装置。
この構成によれば、異常と判定されたときに、制限値を前記所定の制限値(既定値)よりも小さい値とすることで、制御角が適値に接近する可能性が高められている。これにより、制御角の適値への収束を促すことができる。
A9.前記異常と判断されたときにモータ指示電流値を低減するための電流制限手段(40)をさらに含む、A2記載のモータ制御装置。
この構成によれば、異常発生時にはモータ指示電流が低減される。これにより、制御の発散傾向を抑制でき、制御系を収束状態へと導くことができる。
A10.前記異常と判断されたときに前記加算角、制御角およびモータ指示電流値をリセットする手段(41)をさらに含む、A2記載のモータ制御装置。
この構成によれば、異常と判断されると、加算角、制御角およびモータ指示電流値がリセットされるので、異常状態を速やかに脱して、制御を再開することができる。
前記モータは、車両の舵取り機構(2)に駆動力を付与するものであってもよい。この場合に、前記モータ制御装置が、前記車両の操向のために操作される操作部材(10)に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出手段(1)と、指示操舵トルクを設定する指示操舵トルク設定手段(21)と、前記指示操舵トルク設定手段によって設定される指示操舵トルクと前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクとの偏差に応じて前記加算角を演算する加算角演算手段(22,23)とをさらに含むことが好ましい。
この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、この指示操舵トルクと操舵トルク(検出値)との偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、操舵トルクが当該指示操舵トルクとなるように加算角が定められ、それに応じた制御角が定められることになる。したがって、指示操舵トルクを適切に定めておくことによって、モータから適切な駆動力を発生させて、これを舵取り機構に付与することができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系(dq座標系)の座標軸と前記仮想軸とのずれ量(負荷角)が指示操舵トルクに応じた値に導かれる。その結果、適切なトルクがモータから発生され、運転者の操舵意図に応じた駆動力を舵取り機構に付与できる。
操作部材と舵取り機構とが機械的に結合された車両用操舵装置(たとえば、電動パワーステアリング装置)では、仮想軸電流値に対するモータの応答(モータが発生するトルク)は、検出操舵トルクの変化となって現れる。したがって、このような車両用操舵装置においては、検出操舵トルクに応じて加算角を演算することは、仮想軸電流値に対するモータの応答に応じて加算角を演算することになると言うこともできる。
前記モータ制御装置は、前記操作部材の操舵角を検出する操舵角検出手段(4)をさらに含み、前記指示操舵トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定するものであることが好ましい。この構成によれば、操作部材の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定されるので、操舵角に応じた適切なトルクをモータから発生させることができ、運転者が操作部材に加える操舵トルクを操舵角に応じた値へと導くことができる。これにより、良好な操舵感を得ることができる。
前記指示操舵トルク設定手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段(6)によって検出される当該車速に応じて指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この構成によれば、車速に応じて指示操舵トルクが設定されるので、いわゆる車速感応制御を行うことができる。その結果、良好な操舵感を実現できる。たとえば、車速が大きいほど、すなわち、高速走行時ほど指示操舵トルクを小さく設定することより、すぐれた操舵感が得られる。
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
The features that can be extracted from the description of this specification and the drawings will be added below.
A1. A motor control device for controlling a motor (3) including a rotor (50) and a stator (55) facing the rotor, and rotating according to a control angle (θ C ) which is a control rotation angle coordinate system axis current value of a current drive unit that drives the motor at (I γ *) (31~36) , at every predetermined calculation cycle by adding the addition angle (alpha) to the previous value of the control angle A motor control device comprising control angle calculation means (26) for obtaining a current value of the control angle and monitoring means (25) for monitoring the state of the addition angle. In addition, the alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the above-described embodiment or reference embodiment. same as below.
According to this configuration, the axis current value (hereinafter “virtual axis”) of the rotating coordinate system (γδ coordinate system, hereinafter referred to as “virtual rotating coordinate system”, the coordinate axis of this virtual rotating coordinate system being referred to as “virtual axis”) according to the control angle. While the motor is driven by the "shaft current value"), the control angle is updated by adding the addition angle every calculation cycle. Thus, the necessary torque can be generated by driving the motor with the virtual axis current value while updating the control angle, that is, while updating the coordinate axis (virtual axis) of the virtual rotation coordinate system. Thus, an appropriate torque can be generated from the motor without using a rotation angle sensor. The addition angle is, for example, a value corresponding to a torque to be generated by the motor or a response of the motor to the virtual axis current value.
Further, the state of the addition angle is monitored by the monitoring means. Therefore, based on the monitoring result, it can be determined whether there is an abnormality in control.
A2. The motor control apparatus according to A1, wherein the monitoring unit includes a unit (S11, S12) that determines that an abnormality occurs when the number of times that the absolute value of the addition angle is equal to or greater than a predetermined threshold continues for a predetermined number of times.
According to this configuration, when the absolute value of the addition angle is continuously equal to or greater than the predetermined threshold value for a predetermined number of times, it is determined that there is an abnormality. When the state where the absolute value of the addition angle is large continues for a long time, the state where the fluctuation of the control angle is large continues and the control angle cannot be converged to the appropriate value. I can judge.
The predetermined number of times may be determined according to the longest time (the longest time assumed in a normal state) that the absolute value of the addition angle may continue at the threshold value or more and the calculation cycle.
After all, the function of the monitoring means is that the control angle continues to fluctuate for a certain time with a fluctuation width equal to or greater than the threshold, in other words, the control angle fluctuates for a certain angle with a fluctuation width greater than the threshold. This is a function to judge that an abnormality occurs when a state of continuing to occur occurs.
A3. The motor control device according to A2, further comprising control angle correction means (27, 29) for correcting the control angle when the abnormality is determined.
According to this configuration, the control angle is corrected when an abnormality occurs. For example, when the addition angle takes a constant value (the absolute value is a value equal to or greater than the threshold value), the control angle may cyclically take a finite number of values. In such a situation, there is a possibility that the state in which the control angle changes by jumping over the appropriate value according to the required torque may continue, and therefore the control angle may not be able to be a value close to the appropriate value. . Therefore, when an abnormality occurs, the control angle is corrected and the control angle is forcibly shifted. As a result, the possibility that the control angle takes a value close to an appropriate value is increased, and accordingly, the control angle is easily converged to an appropriate value corresponding to the required torque. In this way, it can be urged to get out of the abnormal state.
A4. The motor control device according to A2, further comprising addition angle correction means (28) for correcting the addition angle when the abnormality is determined.
In this configuration, the same effect as the configuration of A3 is achieved by correcting the addition angle.
When the motor control device includes addition angle calculation means (22, 23) for calculating the addition angle, the addition angle correction means changes the calculation angle of the addition angle calculation means to change the addition angle. You may correct | amend. More specifically, the motor control device includes an instruction torque setting means (21) for setting an instruction torque to be applied to a driving target of the motor, and a torque detection for detecting a torque (detected torque) acting on the driving target. Means (1) may be included. In this case, the addition angle calculation means may include feedback control means (22, 23) for calculating the addition angle so that the detected torque approaches the instruction torque. The addition angle correction means may change the gain of the feedback control means.
A5. The control angle correction means (29) further includes an instruction torque setting means (21) for setting an instruction torque to be applied to the drive target of the motor, and a torque detection means (1) for detecting a torque acting on the drive object. ) Means for sampling the command torque set by the command torque setting means and the torque detected by the torque detection means (S23, S24) for a plurality of control angles, and among the control angles, The motor control device according to A3, further comprising control angle selection means (S26) that selects a control angle that minimizes a difference between the sampled instruction torque and the detected torque and sets the control angle as a new control angle.
According to this configuration, when it is determined that there is an abnormality, the command torque and the detected torque are sampled for a plurality of control angles. Then, the control angle that minimizes the difference between the command torque and the detected torque is selected as a new control angle. As a result, the control angle can be set to a value approximate to an appropriate value that can bring the detected torque close to the command torque, and thus the convergence of the control angle to the appropriate value can be promoted.
A6. An addition angle limiting means (24) for limiting the absolute value of the addition angle based on a predetermined limit value (default value), and the limit value is changed when it is determined as abnormal (changed from the default value) The motor control device according to A2, further including limit value changing means (30).
According to this configuration, by adding an appropriate limit to the addition angle, it is possible to suppress an excessive addition angle from being added to the control angle as compared to the actual rotation of the rotor. More specifically, the motor can be controlled more appropriately by adding a restriction so that the addition angle is set within a reasonable range with respect to the rotational speed range of the rotor. On the other hand, when it is determined as abnormal, the limit value is changed from a predetermined limit value (default value). If the addition angle is limited by a certain limit value, there is a possibility that the control angle may cyclically take a finite number of values, which may make it difficult to converge the control angle to an appropriate value. Therefore, when the abnormality occurs, the limit value is changed from the default value, and the convergence of the control angle to an appropriate value can be promoted.
The predetermined limit value (predetermined value) may be a value determined by the following equation, for example. However, the “maximum rotor angular velocity” in the following equation is the maximum value of the rotor angular velocity in electrical angle.
Predetermined limit value (default) = maximum rotor angular speed x calculation cycle
For example, when the rotation of the motor is transmitted to the steering shaft of the vehicle steering device via a speed reduction mechanism with a predetermined reduction ratio, the maximum rotor angular velocity is the maximum steering angular velocity (maximum rotational angular velocity of the steering shaft) × deceleration It is given as ratio x number of pole pairs. The “number of pole pairs” is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor has.
A7. The motor control device according to A6, wherein the changed limit value is a value that is not a divisor of 360 degrees.
According to this configuration, the changed limit value is not a divisor of 360 degrees. For this reason, even if the absolute value of the addition angle is limited to the changed limit value, the control angle does not cyclically take a limited number of decimal values. Thereby, the possibility that the control angle approaches the appropriate value can be increased, and the convergence of the control angle to the appropriate value can be promoted.
A8. The motor control device according to A6, wherein the changed limit value is a value smaller than the predetermined limit value (predetermined value).
According to this configuration, when it is determined that there is an abnormality, the possibility that the control angle approaches the appropriate value is increased by setting the limit value to a value smaller than the predetermined limit value (predetermined value). . Thereby, convergence of the control angle to an appropriate value can be promoted.
A9. The motor control device according to A2, further comprising current limiting means (40) for reducing the motor command current value when it is determined that the abnormality is present.
According to this configuration, the motor command current is reduced when an abnormality occurs. Thereby, the tendency of control to diverge can be suppressed, and the control system can be led to a converged state.
A10. The motor control device according to A2, further comprising means (41) for resetting the addition angle, the control angle, and the motor command current value when it is determined that the abnormality has occurred.
According to this configuration, if it is determined that there is an abnormality, the addition angle, the control angle, and the motor command current value are reset, so that the abnormal state can be quickly removed and the control can be resumed.
The motor may provide a driving force to the steering mechanism (2) of the vehicle. In this case, the motor control device detects torque steering means (1) for detecting a steering torque applied to the operating member (10) operated for steering the vehicle, and command steering for setting command steering torque. Torque setting means (21) and addition angle calculation means (22) for calculating the addition angle according to a deviation between the command steering torque set by the command steering torque setting means and the steering torque detected by the torque detection means. , 23).
According to this configuration, the command steering torque is set, and the addition angle is calculated according to the deviation between the command steering torque and the steering torque (detected value). Thus, the addition angle is determined so that the steering torque becomes the command steering torque, and the control angle corresponding to the addition angle is determined. Therefore, by appropriately determining the instruction steering torque, it is possible to generate an appropriate driving force from the motor and apply it to the steering mechanism. That is, the deviation (load angle) between the coordinate axis of the rotating coordinate system (dq coordinate system) and the virtual axis according to the magnetic pole direction of the rotor is led to a value corresponding to the command steering torque. As a result, an appropriate torque is generated from the motor, and a driving force according to the driver's steering intention can be applied to the steering mechanism.
In a vehicle steering apparatus (for example, an electric power steering apparatus) in which an operation member and a steering mechanism are mechanically coupled, the motor response (torque generated by the motor) to the virtual axis current value is the change in the detected steering torque. It appears. Therefore, in such a vehicle steering apparatus, it can be said that calculating the addition angle in accordance with the detected steering torque calculates the addition angle in accordance with the motor response to the virtual axis current value.
The motor control device further includes a steering angle detection means (4) for detecting a steering angle of the operation member, and the instruction steering torque setting means indicates instruction steering according to a steering angle detected by the steering angle detection means. The torque is preferably set. According to this configuration, since the instruction steering torque is set according to the steering angle of the operation member, an appropriate torque according to the steering angle can be generated from the motor, and the steering torque applied to the operation member by the driver can be increased. The value can be derived according to the steering angle. Thereby, a favorable steering feeling can be obtained.
The command steering torque setting unit may set the command steering torque according to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit (6) that detects the vehicle speed of the vehicle. According to this configuration, since the command steering torque is set according to the vehicle speed, so-called vehicle speed sensitive control can be performed. As a result, a good steering feeling can be realized. For example, an excellent steering feeling can be obtained by setting the command steering torque to be smaller as the vehicle speed is higher, that is, at higher speeds.

参考形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the electrical structure of the electric power steering apparatus to which the motor control apparatus which concerns on a reference form is applied. モータの構成を説明するための図解図である。It is an illustration figure for demonstrating the structure of a motor. 前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the electric power steering device. 操舵角に対する指示操舵トルクの特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a characteristic of the instruction | indication steering torque with respect to a steering angle. γ軸指示電流値の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of (gamma) axis instruction | indication electric current value. リミッタの働きを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the function of a limiter. 加算角監視部および制御角補正部による処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process by an addition angle monitoring part and a control angle correction | amendment part. 他の参考形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the electric power steering apparatus which concerns on another reference form. 加算角監視部およびゲイン変更部による処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process by an addition angle monitoring part and a gain change part. この発明の第の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the electric power steering apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 制御角選択部による処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process by a control angle selection part. この発明の第の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the electric power steering apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 制限値変更部の動作例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation example of a limit value change part. 制限値変更部の他の動作例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the other operation example of a limit value change part. さらに他の参考形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the electric power steering apparatus which concerns on other reference form. 指示電流値補正部の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of a command electric current value correction | amendment part. さらに他の参考実施形態に係る電動パワーステアリング装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the electric power steering apparatus which concerns on other reference embodiment. 初期化部の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the initialization part.

符号の説明Explanation of symbols

1…トルクセンサ、3…モータ、4…舵角センサ、5…モータ制御装置、11…マイクロコンピュータ、26…制御角演算部、50…ロータ、51,52,52…ステータ巻線、55…ステータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torque sensor, 3 ... Motor, 4 ... Steering angle sensor, 5 ... Motor control apparatus, 11 ... Microcomputer, 26 ... Control angle calculating part, 50 ... Rotor, 51, 52, 52 ... Stator winding, 55 ... Stator

Claims (4)

ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを、前記ロータの回転角を検出するための回転角センサの検出値を用いずに制御するためのモータ制御装置であって、
前記モータの駆動対象に作用させるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
前記駆動対象に働くトルクを検出するトルク検出手段と、
制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとの偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
所定の演算周期毎に、制御角の前回値に前記加算角演算手段によって演算される加算角を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
前記加算角の状態を監視して、前記加算角の絶対値が所定のしきい値以上となる回数が所定回数連続するときに異常と判断する監視手段と、
前記異常と判断されたときに前記制御角を補正する制御角補正手段とを含み、
前記制御角補正手段は、
複数の制御角について、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクおよび前記トルク検出手段によって検出される検出トルクをサンプリングする手段と、
前記複数の制御角のうち、サンプリングされた指示トルクと検出トルクとの差が最小となる制御角を選択して新たな制御角として設定する制御角選択手段とを含む、モータ制御装置。
A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor without using a detection value of a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor ,
An instruction torque setting means for setting an instruction torque to be applied to the driving target of the motor;
Torque detecting means for detecting torque acting on the drive object;
Current driving means for driving the motor with an axial current value of a rotating coordinate system according to a control angle that is a control rotation angle;
An addition angle calculation means for calculating an addition angle to be added to the control angle according to a deviation between the instruction torque set by the instruction torque setting means and the torque detected by the torque detection means;
Control angle calculation means for obtaining the current value of the control angle by adding the addition angle calculated by the addition angle calculation means to the previous value of the control angle for each predetermined calculation cycle;
Monitoring means for monitoring the state of the addition angle and determining an abnormality when the number of times that the absolute value of the addition angle is equal to or greater than a predetermined threshold continues for a predetermined number of times;
And a control angle correction unit that corrects the control angle when it is determined that the abnormality,
The control angle correction means includes
Means for sampling the instruction torque set by the instruction torque setting means and the detection torque detected by the torque detection means for a plurality of control angles;
A motor control device comprising: a control angle selection unit that selects a control angle that minimizes a difference between the sampled instruction torque and the detected torque from among the plurality of control angles and sets the selected control angle as a new control angle.
ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを、前記ロータの回転角を検出するための回転角センサの検出値を用いずに制御するためのモータ制御装置であって、
前記モータの駆動対象に作用させるべき指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
前記駆動対象に働くトルクを検出するトルク検出手段と、
制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出されるトルクとの偏差に応じて、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
所定の演算周期毎に、制御角の前回値に前記加算角演算手段によって演算される加算角を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
前記加算角の状態を監視して、前記加算角の絶対値が所定のしきい値以上となる回数が所定回数連続するときに異常と判断する監視手段と、
前記加算角の絶対値を所定の制限値に基づいて制限するための加算角制限手段と、
前記異常と判断されたときに前記制限値を変更する制限値変更手段とを含む、モータ制御装置。
A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor without using a detection value of a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor ,
An instruction torque setting means for setting an instruction torque to be applied to the driving target of the motor;
Torque detecting means for detecting torque acting on the drive object;
Current driving means for driving the motor with an axial current value of a rotating coordinate system according to a control angle that is a control rotation angle;
An addition angle calculation means for calculating an addition angle to be added to the control angle according to a deviation between the instruction torque set by the instruction torque setting means and the torque detected by the torque detection means;
Control angle calculation means for obtaining the current value of the control angle by adding the addition angle calculated by the addition angle calculation means to the previous value of the control angle for each predetermined calculation cycle;
Monitoring means for monitoring the state of the addition angle and determining an abnormality when the number of times that the absolute value of the addition angle is equal to or greater than a predetermined threshold continues for a predetermined number of times;
Addition angle limiting means for limiting the absolute value of the addition angle based on a predetermined limit value;
A motor control device including limit value changing means for changing the limit value when the abnormality is determined.
前記変更された制限値は、360度の約数でない値である、請求項2記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 2, wherein the changed limit value is a value that is not a divisor of 360 degrees. 前記変更された制限値は、前記所定の制限値よりも小さい値である、請求項2記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 2, wherein the changed limit value is a value smaller than the predetermined limit value.
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