JP5570401B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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なお、特許文献2の慣性補償電流値決定手段には、操舵トルクセンサからの出力のみが入力されており車速信号が入力されていない。
ちなみに、特許文献4には、拡張誘起電圧オブザーバを用いた技術が開示されている。
電動機駆動制御手段は、故障検出手段によって回転角センサの故障が検出されない場合には、操舵トルクに対して電動機を駆動しない不感帯を、第1の上限値及び第1の下限値を幅とする第1の不感帯として設定し、故障検出手段によって回転角センサの故障が検出された場合には、前記不感帯を、第2の上限値及び第2の下限値を幅とする第2の不感帯として、上限値及び下限値とも第1の不感帯よりも幅を拡大設定し、回転角推定手段は、検出された操舵トルクが拡大された第2の不感帯の第2の上限値又は第2の下限値を超える際に、運転者の操舵輪の操作による電動機の回転によって生じる誘起電圧に基づいて回転角を推定し、電動機駆動制御手段が、推定された回転角に基づいて電動機の駆動制御を開始し、電動機駆動制御手段は、車速の増大に応じて、前記不感帯を、第3の不感帯として、上限値及び下限値とも第1の不感帯よりも拡大設定し、該第3の不感帯の拡大設定に係る限度幅は、第2の不感帯の幅に基づいて定められ、第3の不感帯の幅が第2の不感帯の幅を超える場合に、第3の不感帯の拡大設定が禁止されることを特徴とする。
従って、故障検出手段によって回転角センサの故障が検出された場合には、運転者が操舵輪を手動操作して検出された操舵トルクが拡大された第2の不感帯の第2の上限値又は第2の下限値を超える際に、第1の上限値及び第1の下限値より大きな絶対値の操舵トルクの発生により電動機が操舵輪の手動操作に伴いより高回転速度となる。その結果、電動機の生じるより大きな値の誘起電圧に基づいて回転角をより精度良く推定できる。
請求項1に記載の発明によれば、特許文献3に記載の技術において、誘起電圧最大値が所定値未満の場合は、操舵トルクが示す操舵輪の操作方向を判定して、一定の回転磁界を発生させる制御のため、例えば、電動機の実際の回転角速度よりも回転磁界の回転速度が遅いとき、逆に操舵反力が増加するというような違和感を運転者に与えるということが解消される。
また、請求項1に係る発明によれば、電動機駆動制御手段は、車速の増大に応じて、前記不感帯を、第3の不感帯として、上限値及び下限値とも第1の不感帯よりも拡大設定し、該第3の不感帯の拡大設定に係る限度幅は、第2の不感帯の幅に基づいて定められ、第3の不感帯の幅が第2の不感帯の幅を超える場合に、第3の不感帯の拡大設定が禁止されるため、車速が高速域、かつ、回転角センサの故障時において、操舵輪の操作感が過度に重くなることを抑止し、これをもって、違和感のない快適な操舵フィーリングを運転者に提供することができる。
前記した特許文献3に記載の技術のような電動機の駆動制御とする場合は、電動機駆動制御手段が、回転角センサが故障していると判定されるまでは、回転角センサからの電動機の回転角に基づいてそれまで電動機の駆動制御をしていたものが、回転角センサが故障していると判定された直後以降において急に回転角推定手段から出力された推定された電動機の回転角に基づいて電動機の駆動制御を行うことになり、駆動制御の不連続性が生じて、運転者に操舵輪から操舵反力の不連続を感じさせることになる。
もちろん、その後、操舵トルクの絶対値が減少して、第2の不感帯の範囲内に入り、その後、操舵トルクが第2の不感帯の第2の上限値又は下限値を超えたとき、操舵トルク及び推定された回転角に基づいて電動機の駆動制御を開始することができる。
図1において、電動パワーステアリング装置100は、操向ハンドル(操舵輪)2が設けられたメインステアリングシャフト3と、シャフト1と、ピニオン軸5とが、2つのユニバーサルジョイント(自在継手)4,4によって連結されている。また、ピニオン軸5の下端部に設けられたピニオンギア7は、車幅方向に往復運動可能なラック軸8のラック歯8aに噛合し、ラック軸8の両端には、タイロッド9,9を介して左右の転舵輪10,10が連結されている。この構成により、電動パワーステアリング装置100は、操向ハンドル2の操舵時に車両の進行方向を変えることができる。
ここで、ラック軸8、ラック歯8a、タイロッド9,9は転舵機構を構成する。
なお、ピニオン軸5は、その下部、中間部、上部を軸受6a,6b,6cを介してステアリングギアボックス20に支持されている。
ここで、電動機11の回転子と電動機11に連結されているウォームギア12とウォームホイールギア13とピニオン軸5とラック軸8とラック歯8aとタイロッド9,9等により、ステアリング系が構成される。
電動機11は、複数の界磁コイルを備えた固定子(図示せず)とこの固定子の内部で回動する回転子(図示せず)からなる3相ブラシレスモータである。
ちなみに、電動機11の界磁コイルは図示してないがスター結線されており、インバータ60が駆動電流を出力していないときに、操向ハンドル2を運転者が手動力のみで操作すると電動機11が回転駆動されて3相の各相の誘起電圧値Vu,Vv,Vwが発生するのを個別に検出することができる。図2では、3相の各相の誘起電圧値Vu,Vv,Vwをそれぞれ個別に検出する電圧センサをまとめて電圧検出センサSVuvwで代表して表示してある。
また、図2では、インバータ60に内蔵されている電流センサSIu,SIv,SIw及び電圧センサSVuvwを分かり易いように、便宜的にインバータ60の外部に記載してある。
図2においてレゾルバ50の励磁巻線は省略してあり、sin出力巻線50a、cos出力巻線50bを示してある。レゾルバ50に含まれる回転角演算部50cは、sin出力巻線50a及びcos出力巻線50bからの出力信号に基づいてarctan演算により、回転角θMを算出して、制御装置200に入力する。
次に、図2を参照しながら、適宜、図1、図3、図4、図5を参照して、制御装置200の構成と機能について説明する。図3は、ベース信号演算部が第1ベーステーブルを用いてベース目標電流値の設定をする方法の説明図、図4は、ベース信号演算部が第2ベーステーブルを用いてベース目標電流値の設定をする方法の説明図、図5は、ダンパ補正信号演算部がダンパテーブルを用いてダンパ補正電流値の設定をする方法の説明図である。
制御装置200は、CPU(Central Processing Unit),ROM(Read Only Memory),RAM(Random Access Memory )等を備えるマイクロコンピュータ、インタフェース回路及びROMに格納されたプログラムからなり、図2の機能ブロック構成図に記載される機能を実現する。
ここで、イナーシャ補償信号演算部210、ベース信号演算部220、ダンパ補正信号演算部225、q軸PI制御部240、d軸PI制御部245、加算器250、減算器251,252,253、2軸3相変換部262、PWM変換部263、3相2軸変換部265、回転角信号切替部292、回転角速度演算部293は、特許請求の範囲に記載の「電動機駆動制御手段」を構成する。
ベース信号演算部220は、差動増幅回路40(図1参照)からの操舵トルクTを示す信号と、車速センサ35(図1参照)からの車速VSを示す信号に基づいて、電動機11(図1参照)の出力する補助トルクの基準となる目標値であるベース目標電流値IBを生成する。このベース目標電流値IBの生成は、操舵トルクTと車速VSとに基づいて、予め実験測定等によって設定された、レゾルバ50からの回転角θMの信号が正常に受信されている場合に用いられる第1ベーステーブル220a、又は、レゾルバ50からの回転角θMの信号が正常に受信されていない場合に用いられる第2ベーステーブル220bを参照することによって行われる。
なお、ベース信号演算部220は、第2ベーステーブル220bの車速VSに応じた後記する不感帯上限トルク|±TNR2|を回転角信号切替部292に入力する。
ちなみに、不感帯上限トルク、不感帯下限トルクも±符号の違いであるので、不感帯下限トルクの説明も適宜省略する。
すなわち、車速VSの増大に応じてしっかりとした操舵トルクTの手応え感が付与される。
図2に戻り、ダンパ補正信号演算部225は、ステアリング系が備える粘性を補償するため、また車両が高速走行時に収斂性が低下する際にこれを補正するステアリングダンパ機能を有するために設けられるものであり、電動機11の回転角速度ωMを用いて、ダンパ補正信号演算部225のダンパテーブル225aを参照して演算される。図5は、ダンパテーブル225aに格納されているダンパ補正電流値IDの関数を示す。図5は、電動機11の回転角速度ωMの値が正の場合で示してあるが、回転角速度ωMの値が負の場合は、ダンパ補正電流値IDの値は負になる。先ず、図5に即して回転角速度ωMの値が正の場合を例に説明すると、電動機11の回転角速度ωMが増加するほどダンパ補正電流値IDが直線的に増加し、所定の回転角速度ωMでダンパ補正電流値が急激に増加し車速VSに応じた所定の正の飽和値となる特性を備えている。
また、車速VSの値が高いほど、ゲイン、飽和値の絶対値の両方を大きくして電動機11の回転角速度、すなわち、操舵速度に応じて電動機11の出力する補助トルクを、減算器251でベース目標電流値IBからダンパ補正電流値IDを減算することで減衰させている。
再び図2に戻り、減算器251は、ベース信号演算部220のベース目標電流値IBからダンパ補正信号演算部225のダンパ補正電流値IDを減算し、その結果を加算器250に入力する。
イナーシャ補償信号演算部210は、ステアリング系の慣性による影響を補償するものであり、電動機11の回転角速度ωM(又は後記する回転角速度ωeM)及び操舵トルクTを用いて、イナーシャ補償信号演算部210のイナーシャテーブル210aを参照して、前記したイナーシャ補償電流値IIを演算する。
加算器250は、減算器251からの入力とイナーシャ補償信号演算部210のイナーシャ補償電流値IIとを加算するものである。加算器250の出力信号であるq軸目標電流値Iq*は、電動機11の出力トルクを規定するq軸電流の目標信号であり、減算器252に入力される。
ちなみに、図2において回転角推定部291の連れ回し時回転角推定演算部291b又は回転角推定演算部291cにおいて推定され、回転角信号切替部292から出力された回転角は、推定された回転角θeMとして、レゾルバ50で検出された回転角θMと区別して表示してある。
d軸電流生成部285は、電動機11のd軸目標電流値Id*の目標値として「0」を生成するが、必要に応じd軸目標電流値Id*を設定することにより、弱め界磁制御を行うことができる。
減算器253には、回転角信号切替部292からの演算停止の指令Scの信号が入力可能に構成されている。レゾルバ50が正常であると検出されている場合、回転角信号切替部292からの演算停止の指令Scは入力されない。レゾルバ50が故障と検出されたとき、回転角信号切替部292からの演算停止の指令Scが入力され、減算器253における減算演算が停止される。その後、制御装置200により駆動制御されていない電動機11が運転者の操向ハンドル2(図1参照)の操作により強制的に連れ回し回転させられ、回転角推定部291において電動機11の回転子の回転角θMがほぼ正確に推定可能になった場合に、回転角信号切替部292からの演算停止の指令Scが解除される。その結果、減算器253は、再びd軸磁電流生成部285から入力されたd軸目標電流値Id*から3相2軸変換部265から入力されたd軸実電流値Idの減算処理を行い、その結果の偏差値ΔId*をd軸PI制御部245に入力する。
d軸PI制御部245は、偏差値ΔId*が減少するように、P(比例)制御及びI(積分)制御のPIフィードバック制御を行い、d軸目標信号であるd軸目標電圧値Vd*を得て、2軸3相変換部262及び拡張誘起電圧オブザーバ291aに入力する。
2軸3相変換部262は、入力されたq軸目標電圧値Vq*及びd軸目標電圧値Vd*を、回転角θM又は推定回転角θeMを用いてd−q座標系から、3相信号Uu*,Uv*,Uw*に変換する。ここで、d−q座標系は、磁極軸であるd軸と、このd軸に対して電気的に90度回転した軸であるq軸との2軸の、回転子に固定されて回転する固定座標系である。
PWM変換部263は、3相信号Uu*,Uv*,Uw*の大きさに比例したパルス幅のON/OFF信号[PWM(Pulse Width Modulation)信号]であるDUTY信号(図2中では「DUTYu」,「DUTYv」,「DUTYw」と表示)を生成する。
なお、2軸3相変換部262及びPWM変換部263には、回転角信号切替部292から電動機11の回転角θM又は推定された回転角θeMを示す信号が入力され、回転子の回転角θM又は推定された回転角θeMに応じた演算や制御がなされる。
以下では、推定された回転角θeMは、単に「推定回転角θeM」と称する。ここで、「推定回転角θeM」が、特許請求範囲に記載の「推定された回転角」に対応する。
3相2軸変換部265は、インバータ60の電流センサSIu,SIv,SIwが検出する電動機11の3相の実電流値Iu,Iv,Iwを、回転角θM又は推定回転角θeMを用いてd−q座標系のd軸実電流値Id及びq軸実電流値Iqに変換し、d軸実電流値Idを減算器253及び拡張誘起電圧オブザーバ291aに入力し、q軸実電流値Iqを減算器252及び拡張誘起電圧オブザーバ291aに入力する。
ちなみに、電動機11の発生トルクはq軸電流に比例し、d軸実電流値Idは弱め界磁電流であり、磁石磁界にかける反磁界を表す。
故障検出部290は、回転角演算部50cに入力されるsin出力巻線50a及びcos出力巻線50bからの出力信号に基づいて、レゾルバ50からの出力信号が正常状態であるか、故障状態であるかを監視し、故障状態を検出したときは、ベース信号演算部220及び回転角信号切替部292にレゾルバ故障を示す信号を入力する。
故障検出部290におけるレゾルバ50の故障判定は、公知技術であり、詳細な説明は省略する。例えば、特開2009−12664号公報の段落[0017]〜[0023]にレゾルバ50の故障判定方法の技術の記載がある。
回転角推定部291は、前記した拡張誘起電圧オブザーバ291a、連れ回し時回転角推定演算部291b及び回転角推定演算部291cを含んでいる。
回転角推定部291は、故障検出部290からのレゾルバ50の故障判定を受けて、回転角信号切替部292から演算開始の指令Sdが入力されるとその機能がスタートし、レゾルバ50が正常と判定されている間は、その機能は、待機状態になされている。このようにすることでレゾルバ50が正常の場合は、制御装置200のマイクロコンピュータのCPUは、回転角推定部291の機能の演算を行うことなく、負荷が軽減される。
回転角信号切替部292から演算開始の指令Sdを受けて、回転角推定部291は、演算をスタートさせる。具体的には、次のような2段階の処理となる。
回転角信号切替部292は、連れ回し時回転角推定演算部291bからの推定回転角θeM1の入力を受けて、操舵トルクTがベース信号演算部220から入力された不感帯上限トルク|±TNR2|の値以上になったことを確認して、演算停止の指令Scを解除する指令を減算器252,253及び回転角速度演算部293に出力するとともに、連れ回し時回転角推定演算部291bから入力された推定回転角θeM1を推定回転角θeMとして、回転角速度演算部293、2軸3相変換部262及びPWM変換部263に入力する。
拡張誘起電圧オブザーバ291aには、CPUにおける一定周期での繰り返し演算における1ステップ前のd軸目標電圧値Vd*及びq軸目標電圧値Vq*が2軸3相変換部262から入力され、また、CPUにおける一定周期での繰り返し演算における1ステップ前の回転角速度演算部293で演算された推定回転角速度ωeMが入力される。更に、拡張誘起電圧オブザーバ291aには、d軸実電流値Id及びq軸実電流値Iqが3相2軸変換部265から入力される。
Vd :d軸電圧値
Vq :q軸電圧値
Ra :固定子の巻線抵抗
P :微分演算子
Ld :d軸インダクタンス
Lq :q軸インダクタンス
Ke :速度起電力係数
ωM :回転角速度
eed :d軸の誘起電圧
eeq :q軸の誘起電圧
である。
式(1)において、d軸電圧値Vd及びq軸電圧値Vqを、CPUにおける一定周期での繰り返し演算において2軸3相変換部262が出力する1ステップ前のd軸目標電圧値Vd*及びq軸目標電圧値Vq*と読み替え、ωMを回転角速度演算部293から入力される1ステップ前の角速度ωMに読み替えることにより、d軸の誘起電圧eedとq軸の誘起電圧eeqとが容易に拡張誘起電圧オブザーバ291aで算出でき、回転角推定演算部291cに入力できる。
そして、第2段階として、回転角推定演算部291cにおいて、d軸の誘起電圧eedとq軸の誘起電圧eeqとに基づいてarctan(逆正接関数)演算をして推定回転角θeM2を算出し、回転角信号切替部292に入力する。ちなみに、式(1)の右辺第2を一般に「拡張誘起電圧」と称する。
但し、式(1)は、推定誤差が存在している前提の例であるが、推定誤差が存在しない場合は、式(1)の第2項が式(2)のようにq軸成分にのみ誘起電圧が発生する。但し、Eexは式(3)に記載のものである。
回転角信号切替部292は、レゾルバ50からの回転角θMを示す信号と、連れ回し時回転角推定演算部291bからの推定回転角θeM1を示す信号と、回転角推定演算部291cからの推定回転角θeM2を示す信号と、故障検出部290からのレゾルバ50の故障検出をした場合の故障検出信号と、操舵トルクセンサ30(図1参照)からの操舵トルクTを示す信号が入力される。
そして、レゾルバ50の故障を検出した信号が故障検出部290から入力されない場合は、回転角推定部291に対して演算停止の待機状態にするように指令するとともに、レゾルバ50から入力された回転角θMを回転角速度演算部293、2軸3相変換部262、PWM変換部263、3相2軸変換部265及びに入力する。
回転角速度演算部293は、入力された回転角θMを時間微分して回転角速度ωMを算出し、ダンパ補正信号演算部225に入力するとともに、回転角推定部291にも入力する。ちなみに、回転角推定部291は、待機状態なので、回転角速度ωMを入力されるだけで何等演算しない。
以後、回転角推定部291による電動機11のセンサレス駆動制御がなされるが、回転角信号切替部292は、電動機11の回転が停止したとき、つまり、推定回転角速度ωeMがゼロを示したときは、再び、前記したレゾルバ50の故障を検出した信号が入力された状態に戻る。
ステップS02では、制御装置200は、通常の電動パワーステアリング制御を実行する(「EPS制御を実行する」)。
ベース信号演算部220は、故障検出部290からレゾルバ故障の信号を受信していないので、操舵トルクT及び車速VSを用いて、第1ベーステーブル220aを参照してベース目標電流値IBを演算して減算器251に出力する。ダンパ補正信号演算部225は、回転角速度ωMを用いてダンパテーブル225aを参照し、ダンパ補正電流値IDを演算し、減算器251に入力する。
減算器252では、q軸目標電流値Iq*からq軸実電流値を減算して偏差値ΔIq*を算出して、q軸PI制御部240に入力する。q軸PI制御部240は、q軸目標電圧値Vq*を演算して2軸3相変換部262に入力する。
また、d軸電流生成部285は、弱め界磁制御でない場合は、d軸目標電流値Id*として「ゼロ」を減算器253に入力し、減算器253は、d軸目標電流値Id*からd軸実電流値Idを減算して偏差値ΔId*を算出して、d軸PI制御部245に入力する。d軸PI制御部245は、d軸目標電圧値Vd*を演算して2軸3相変換部262に入力する。
PWM変換部263は、回転角θMを用いて3相信号Uu*,Uv*,Uw*の大きさに応じたDUTY信号(図2中では「DUTYu」,「DUTYv」,「DUTYw」と表示)を生成し、インバータ60に入力する。インバータ60は、DUTY信号に応じた3相の実電流値Iu,Iv,Iwの各相電流を電動機11に供給し、駆動する。
ちなみに、拡張誘起電圧オブザーバ291aは、待機状態であり、回転角速度ωMを入力されるだけで何等演算はしない。
電動パワーステアリング装置100(図1参照)の電動アシストがステップS04において停止されても、運転者が操向ハンドル2(図1参照)を操作して、電動機11を連れ回し回転させることにより、電動機11の3相巻き線には、誘起電圧が発生し、それが回転角推定部291に入力されることにより、ステップS05では、連れ回し時回転角推定演算部291bは、電圧センサSVuvwが検出した3相の誘起電圧に基づき、推定回転角θeM1の推定演算を開始する。推定演算された推定回転角θeM1は、回転角信号切替部292入力される。
ステップS07では、回転角信号切替部292は、操舵トルクTの絶対値が第2ベーステーブル220bの不感帯上限トルク|±TNR2|未満に下回った状態から不感帯上限トルク|±TNR2|以上を示したか(|T|≧|±TNR2|?)をチェックする。操舵トルクTの絶対値が第2ベーステーブル220bの不感帯上限トルク|±TNR2|未満に下回った状態から不感帯上限トルク|±TNR2|以上を示した場合(Yes)は、ステップS08へ進み、そうでない場合(No)は、ステップS07を繰り返す。
ステップS10では、ベース信号演算部220が、第2ベーステーブル220bを用いて、操舵トルクTと車速VSに基づいてベース目標電流値IBを演算して、減算器251に入力する。
ステップS11では、ダンパ補正信号演算部225が、ダンパテーブル225aを用いて、推定回転角速度ωeM、車速VSに基づいてダンパ補正電流値IDを演算し、減算器251に出力し、減算器251においてベース目標電流値IBからダンパ補正電流値IDを減算し、その結果を加算器250に出力する。
ステップS13では、加算器250は、ステップS11における減算器251の結果と、ステップS12におけるナーシャ補償電流値IIとを加算し、q軸目標電流値Iq*を得る。ステップS14では、減算器252が、q軸目標電流値Iq*から3相2軸変換部265より入力されたq軸実電流値Iq(この繰り返しの最初の段階では、まだq軸実電流値Iq=0)を減算して、偏差値ΔIq*を得て、q軸PI制御部240に入力する。そして、ステップS15では、q軸PI制御部240がq軸目標電圧値Vq*を演算し、2軸3相変換部262、拡張誘起電圧オブザーバ291aに入力する(「q軸目標電圧値Vq*を演算」)。
その後、ステップS20では、推定回転角θeM、推定回転角速度ωeMに基づいて電動機11のセンサレス制御を実行する。
具体的には、ベース信号演算部220においてベーステーブルとして第2ベーステーブル220bが用いられ、q軸PI制御部240は、q軸目標電圧値Vq*を演算し、2軸3相変換部262及び拡張誘起電圧オブザーバ291aに入力する。d軸PI制御部245は、d軸目標電圧値Vd*を演算して3相2軸変換部262及び拡張誘起電圧オブザーバ291aに入力する。
ステップS22では、制御装置200は、イグニッション・オフを検出したか否かをチェックする。イグニッション・オフを検出した場合(Yes)は、制御を終了し、検出しなかった場合(No)は、結合子(C)に従って、図8のステップS23に進む。
ステップS25では、ベース信号演算部220は、ベーステーブルを第2ベーステーブル220bから第1ベーステーブル220aに持ち替える。
ステップS26では、推定回転角θeM、推定回転角速度ωeMに基づいて電動機11のセンサレス制御によるEPS制御を実行する。このステップS26の処理は、「ベース信号演算部220においてベーステーブルとして第2ベーステーブル220bが用いられ、q軸PI制御部240は、q軸目標電圧値Vq*を演算し、」を、「ベース信号演算部220においてベーステーブルとして第1ベーステーブル220aが用いられ、q軸PI制御部240は、q軸目標電圧値Vq*を演算し、」に読み替え、前記したステップS20の処理を行うものであるので重複する説明を省略する。
ちなみに、車両が走行を開始すると据え切り状態よりも電動機11の補助トルク無しでの操舵トルクTの絶対値は、前記した推定回転角θeM1の値が実験的に精度良く演算できる回転角速度ωM2のときの操舵トルクTの絶対値よりも低減するので、不感帯上限トルク|±TNR2|の値を低く設定できる。従って、前記したように車速VSが増大しても不感帯上限トルク|±TNR2|の値は、不感帯上限トルク|±TNR1|の値のように車速VSに応じて操舵感を重く運転者に感じさせるように車速VSの増大に応じて増加させる必要はなく、そのまま固定値とするか、逆に低下させるように設定可能である。従って、フローチャートのステップS18,S19のように不感帯上限トルク|±TNR1|の値が不感帯上限トルク|±TNR2|の値以上になり、ベーステーブルを第2ベーステーブル220bから第1ベーステーブル220aに持ち替えることができる。
従って、故障検出部290によってレゾルバ50の故障が検出された場合には、運転者が操向ハンドル2を手動操作して検出された操舵トルクTが拡大された第2の不感帯RNR2の不感帯上限トルクTNR2及び不感帯下限トルク−TNR2を超える際に、第1の不感帯RNR1の不感帯上限トルクTNR1及び不感帯下限トルク−TNR1を超える際より大きな絶対値の操舵トルクTの発生により電動機11をより高回転速度とする。その結果、電動機11の生じるより大きな値の誘起電圧に基づいて回転角推定部291の連れ回し時回転角推定演算部291bにおいて推定回転角θeM1をより精度良く推定演算できる状態となる。
本実施形態によれば、特許文献3に記載の技術において、電動機11の誘起電圧最大値が所定値未満の場合は、操舵トルクTが示す操向ハンドル2の操作方向を判定して、一定の回転磁界を発生させる制御のため、例えば、電動機の実際の回転角速度よりも回転磁界の回転速度が遅いとき、逆に操舵反力が増加するというような違和感を運転者に与えるということが解消される。
前記した特許文献3に記載の技術のような電動機の駆動制御とする場合は、制御装置200は、レゾルバ50が故障していると判定されるまでは、レゾルバ50からの回転角θMに基づいてそれまで電動機11の駆動制御をしていたものが、レゾルバ50が故障していると判定された直後以降において急に回転角推定部291から出力された推定回転角θeMに基づいて電動機11の駆動制御を行うことになり、電動機11の駆動制御の不連続性が生じて、運転者に操向ハンドル2から操舵反力の不連続を感じさせることになる。
もちろん、その後、操舵トルクTの絶対値が減少して、不感帯上限トルク|±TNR2|未満となり、故障時の不感帯RNR2の操舵トルクの幅の範囲に入った後、操舵トルクTの絶対値が不感帯上限トルク|±TNR2|の値を超えたとき、操舵トルクT及び推定回転角θeMに基づいて電動機11の駆動制御を開始することができる。
10 転舵輪
11 電動機
30 操舵トルクセンサ
35 車速センサ
50 レゾルバ(回転角センサ)
60 インバータ
100 電動パワーステアリング装置
200 制御装置
210 イナーシャ補償信号演算部(電動機駆動制御手段)
220 ベース信号演算部(電動機駆動制御手段)
220a 第1ベーステーブル
220b 第2ベーステーブル
225 ダンパ補正信号演算部(電動機駆動制御手段)
240 q軸PI制御部(電動機駆動制御手段)
245 d軸PI制御部(電動機駆動制御手段)
250 加算器(電動機駆動制御手段)
251,252,253 減算器(電動機駆動制御手段)
262 2軸3相変換部(電動機駆動制御手段)
263 PWM変換部(電動機駆動制御手段)
265 3相2軸変換部(電動機駆動制御手段)
280 電動機速度演算部(電動機駆動制御手段)
290 故障検出部(故障検出手段)
291 回転角推定部(回転角推定手段)
291a 拡張誘起電圧オブザーバ
291b 連れ回し時推定回転角演算部
291c 推定回転角演算部
292 回転角信号切替部(電動機駆動制御手段)
293 回転角速度演算部(電動機駆動制御手段)
RNR1 正常時の不感帯(第1の不感帯)
RNR2 故障時の不感帯(第2の不感帯)
−TNR1 不感帯下限トルク(第1の下限値)
TNR1 不感帯上限トルク(第1の上限値)
−TNR2 不感帯下限トルク(第2の下限値)
TNR2 不感帯上限トルク(第2の上限値)
Claims (3)
- 操舵輪に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、
前記操舵輪の操作を、補助トルクを発生して補助する電動機と、
前記電動機の回転角を検出する回転角センサと、
該回転角センサの故障を検出する故障検出手段と、
前記電動機の誘起電圧に基づいて前記電動機の回転角を推定する回転角推定手段と、
前記故障検出手段によって前記回転角センサの故障が検出されない場合は、前記操舵トルクセンサにより検出された前記操舵トルク及び前記回転角センサによって検出された前記回転角に基づいて前記電動機を駆動制御し、前記故障検出手段によって前記回転角センサの故障が検出された場合は、前記操舵トルクセンサにより検出された前記操舵トルク及び前記回転角推定手段によって推定された前記回転角に基づいて前記電動機を駆動制御する電動機駆動制御手段と、を備える電動パワーステアリング装置において、
前記電動機駆動制御手段は、
前記故障検出手段によって前記回転角センサの故障が検出されない場合には、前記操舵トルクに対して前記電動機を駆動しない不感帯を、第1の上限値及び第1の下限値を幅とする第1の不感帯として設定し、
前記故障検出手段によって前記回転角センサの故障が検出された場合には、前記不感帯を、第2の上限値及び第2の下限値を幅とする第2の不感帯として、上限値及び下限値とも前記第1の不感帯よりも拡大設定し、
前記回転角推定手段は、
前記検出された操舵トルクが前記拡大された前記第2の不感帯の前記第2の上限値又は前記第2の下限値を超える際に、運転者の操舵輪の操作による前記電動機の回転によって生じる誘起電圧に基づいて前記回転角を推定し、
前記電動機駆動制御手段が、前記推定された回転角に基づいて前記電動機の駆動制御を開始し、
前記電動機駆動制御手段は、車速の増大に応じて、前記不感帯を、第3の不感帯として、上限値及び下限値とも前記第1の不感帯よりも拡大設定し、
前記第3の不感帯の拡大設定に係る限度幅は、前記第2の不感帯の幅に基づいて定められ、前記第3の不感帯の幅が前記第2の不感帯の幅を超える場合に、前記第3の不感帯の拡大設定が禁止されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記電動機駆動制御手段は、
前記操舵トルクセンサにおいて前記第2の不感帯を超える操舵トルクを検出している状態で、前記故障検出手段にて前記回転角センサの故障が検出された場合には、前記検出された操舵トルク及び前記推定された回転角に基づいて前記電動機の駆動制御を行わないことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記回転角推定手段は、
前記電動機の回転子の回転に伴って生じる誘起電圧を演算して検出する拡張誘起電圧オブザーバを含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電動パワーステアリング装置。
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