JP6098581B2 - モータ制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
本発明の第一の態様では、推定温度は、書き込み要求が発生する毎に、第1領域および第2領域の両方に書き込まれ、推定温度が前回書き込まれた時点の値から所定の温度差(ΔT)以上を有する値に変化したとき、温度推定手段は書き込み要求が発生したと判断する。
本発明の第二の態様では、推定温度は、書き込み要求が発生する毎に、第1領域および第2領域のいずれか一方に交互に書き込まれる。
したがって、本発明のモータ制御装置は、不揮発性記憶手段に書き込まれた推定温度を確実に読み出すことができる。これにより、読み出した推定温度に基づいて推定温度を算出し、その値に基づいてモータ駆動回路の素子やモータの巻線に対する過熱保護を適切に行うことが可能である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による電動パワーステアリング装置について図1〜図5を参照して説明する。
図2は、電動パワーステアリング装置1を備えたステアリングシステム90の全体構成を示す。ハンドル91に接続されたステアリングシャフト92には、操舵トルクを検出するためのトルクセンサ94が設置されている。ステアリングシャフト92の先端にはピニオンギア96が設けられており、ピニオンギア96はラック軸97に噛み合っている。ラック軸97の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪98が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギア96によってラック軸97の直線運動に変換され、ラック軸97の直線運動変位に応じた角度について一対の車輪98が操舵される。
モータ制御装置10は、トルクセンサ94からの操舵トルク信号Tqや、車速センサ99からの車速信号Vel等に基づいてモータ80を制御する。本実施形態のモータ80は、DCモータであり、運転者によるハンドル91の操舵を補助するための操舵アシストトルクを発生し、減速ギア89を正逆回転させる。減速ギア89は、モータ80の出力軸の回転を減速してステアリングシャフト92に伝達する。
モータ制御装置10は、制御部11、モータ駆動回路12、モータ電流検出回路13、および、温度センサ14を備えている。
モータ電流検出回路13は、モータ駆動回路12からモータ80に供給されるモータ電流を検出し、モータ電流検出値Imを後述の減算部23に入力する。
制御部11は、電流指令値演算部20、温度推定部21、電流制限演算部22、減算部23、比例積分部24、PWM部25、および、「不揮発性記憶手段」としてのEEPROM26を含んでいる。
電流指令値演算部20は、トルクセンサ94から入力された操舵トルク信号Tqおよび車速センサ99から入力された車速信号Vel等に基づいて、電流指令値Irefを演算する。
また、エンジンストール(以下、エンストと称する)後にクランクキングが発生したとき、セルモータを始動させるための大電流が流れ、電源電圧Vが大きく低下する。これによって、制御部11はリセットされる。
図3に示すフローチャートを参照して、温度推定部21が実行する推定温度Teの書き込み処理について説明する。以下、フローチャートの説明で記号「S」はステップを意味する。
次に、図4のフローチャートを参照して、推定温度Teの読み出し処理について説明する。
まず、温度推定部21は、推定温度Teの読み出し要求の有無を判断する(S21)。例えば、温度推定部21は、制御部11の再起動時に読み出し要求が発生したと判断する。
一方、S21にて読み出し要求が発生していないと判断した場合(S21:NO)、読み出し要求が発生したと判断するまでS21を繰り返す。
S24の後、温度推定部21は、第2領域から推定温度Teを正しく読み出せたか否かを判断する(S25)。第2領域から推定温度Teを正しく読み出せたと判断した場合(S25:YES)、読み出し処理を終了する。
次に、図5のタイムチャートを参照して、温度推定部21の動作例について説明する。
図5のタイムチャートは、共通の時間軸を横軸として、縦軸に上から順に、推定温度Teの時間変化、ならびに、EEPROM26への推定温度Teの書き込みおよび読み出しのタイミングを示している。推定温度Teは、連続的に繰り返し算出されているため、図5では実線により示されている。また、図5に示す推定温度Teの書き込みおよび読み出しのタイミングについて、対象領域が第1領域である場合は「1」を、第2領域である場合は「2」を四角で囲って示している。
ところが、時刻t2の推定温度TeがEEPROM26の第1領域へ書き込まれている最中、時刻t3にて制御部11がリセットされた場合、第1領域への書き込みは失敗し、第1領域のデータは破損する。また、その後の第2領域への書き込みは行われない。推定温度Teの算出は、時刻t3にて一旦終了する。
時刻t5にて、温度推定部21は、読み出した推定温度Teに基づいて、推定温度Teの算出を再開する。
以上のように、第1実施形態では、書き込み要求が発生する毎に、EEPROM26の第1領域および第2領域の両方に推定温度Teが書き込まれる。
したがって、第1実施形態では、第1領域および第2領域のいずれか一方の領域への書き込みを失敗した場合であっても、制御部11の再起動時には他方の領域に記憶されている推定温度Teを確実に読み出すことができる。よって推定温度Teを確実に読み出すことができる。また、読み出された値に基づいて推定温度Teの算出を行うことにより、モータ駆動回路12の素子の過熱保護制御を適切に行うことができる。すなわち、第1実施形態によれば、モータ駆動回路12の素子の過熱保護制御に対する信頼性が向上する。
本発明の第2実施形態について、図6を参照して説明する。
第2実施形態のモータ制御装置10は、第1実施形態の書き込み処理のタイミングおよび電流制限演算部22の電流制限方法に特徴を有する。なお、モータ制御装置10の構成については、第1実施形態の構成と実質的に同一である。
図6のタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、縦軸に上から順に、電源電圧V、エンジン回転数NE、電流制限値Iref*、および、推定温度Teの時間変化、ならびに、EEPROM26への推定温度Teの書き込みおよび読み出しのタイミングを示している。なお、図6中の推定温度Te、ならびに、推定温度Teの書き込みおよび読み出しのタイミングについて、図示の仕方は図5と同様である。
これに対し、第2実施形態のモータ制御装置10では、電流制限演算部22が電流制限値Iref*を通常駆動時の定格値Imaxに維持している。以下では、エンスト中にモータ80が駆動され、推定温度Teが上昇する場合について説明する。
ところが、時刻t22の推定温度TeがEEPROM26の第2領域へ書き込まれている最中、時刻t3にて、クランキングが発生したとする。このとき、制御部11はリセットされるため、第2領域への書き込みは失敗する。これにより、第1領域に記憶される推定温度Teは上書きされるが、第2領域のデータは破損する。
(1)第2実施形態では、エンスト中、算出された推定温度Teが前回書き込み時の値から所定の温度差ΔTを有する値にまで変化したとき、書き込み要求が発生したと判断され、その時点の推定温度TeがEEPROM26の第1領域および第2領域に上書きされる。
このような書き込み処理によれば、なるべくリセット時に近い時点で推定された推定温度TeがEEPROM26に記憶される。このため、制御部11の再起動時、より正確な推定温度Teを算出することができる。例えば、図6では、エンスト時(時刻t1)の値に基づいて算出された場合の推定温度Teと、その後の最終書き込み時(時刻t22)の値に基づいて算出された場合の推定温度Teとの差を、白抜き矢印によって示している。図6に示す例では、この差の分だけ、より正確な値に近い推定温度Teが算出されている。
また、推定温度Teが変化しない場合にはEEPROM26への上書きを行わないため、書き込み回数が抑制される。これにより、EEPROM26の寿命を延ばすことができる。
したがって、第2実施形態によれば、走行中にエンストしたとき、車両を路肩に寄せる車両退避(退避走行)等のために、電動パワーステアリング装置1がアシストを行うことが可能である。
本発明の第3実施形態について、図7〜図9を参照して説明する。
第3実施形態のモータ制御装置10は、第1実施形態の書き込み処理および読み出し処理をさらに応用した処理を実行する。また、EEPROM26は、「前回書き込み領域」が第1領域であるか第2領域であるかの設定を記憶する設定記憶領域をさらに有する。その他、第3実施形態のモータ制御装置10の構成については、第1実施形態の構成と実質的に同一である。
以下、図7のフローチャートを参照して、温度推定部21が実行する推定温度Teの書き込み処理について説明する。
温度推定部21は、書き込み要求が発生したと判断した場合(S31:YES)、EEPROM26の設定記憶領域を参照し、「前回書き込み領域」が第1領域および第2領域のいずれに設定されているかを判定する(S32)。
一方、書き込み要求が発生していないと判断した場合(S31:NO)、S31に戻り、書き込み要求が発生したと判断するまでS31を繰り返す。
以下、図8のフローチャートを参照して、温度推定部21が行う推定温度Teの読み出し処理について説明する。
まず、温度推定部21は、推定温度Teの読み出し要求の発生の有無を判断する(S41)。例えば、温度推定部21は、制御部11の再起動時に読み出し要求が発生したと判断する。
一方、読み出し要求が発生していないと判断した場合(S41:NO)、S41に戻り、書き込み要求が発生したと判断するまでS41を繰り返す。
一方、S44にて、第1領域から推定温度Teを正しく読み出せなかったと判断した場合(S44:NO)、S45に移行する。S45にて、温度推定部21は、EEPROM26の第2領域の読み出しを実行する。
一方、S46にて第2領域から推定温度Teを正しく読み出せなかったと判断した場合(S46:NO)、すなわち、EEPROM26の第1領域および第2領域のいずれからも推定温度Teを読み出せなかった場合、S47に移行する。S47では、温度推定部21は、推定温度Teの代わりに設計値を設定し、処理を終了する。
次に、図9に示すタイムチャートを参照して、温度推定部21の動作例について説明する。なお、図9に示すタイムチャートの説明は、図6に関して第2実施形態で説明したものと同様である。また、図9に示す書き込み処理のタイミングおよび電流制限演算部22の電流制限方法は、第2実施形態と同様である。以下の説明では、第2実施形態にて説明した動作と異なる点を中心に説明する。
ところが、時刻t21の推定温度TeがEEPROM26の第1領域へ書き込まれている最中、時刻t3にてクランキングが発生したとする。このとき、制御部11はリセットされるため、第1領域への書き込みは失敗する。これにより、第1領域のデータは破損し、「前回書き込み領域」の情報は更新されないままである。
(1)以上のように、第3実施形態によれば、書き込み要求が発生する毎に、第1領域および第2領域のいずれか一方に対して交互に推定温度Teが書き込まれる。
しがたって、第3実施形態のモータ制御装置10は、第1実施形態と同様、第1領域および第2領域のいずれか一方の領域への書き込みを失敗した場合であっても、制御部11の再起動時、他方の領域に記憶されている推定温度Teを読み出すことができる。これにより、推定温度Teを確実に読み出すことができる。また、読み出した値に基づいて推定温度Teの算出を行うことにより、モータ駆動回路12の素子の過熱保護制御を適切に行うことができる。すなわち、第3実施形態によっても、モータ駆動回路12の素子の過熱保護制御に対する信頼性が向上する。
よって、第3実施形態によれば、なるべくリセット時に近い時点で推定された推定温度TeをEEPROM26に記憶しつつ、EEPROM26の寿命をより延ばすことができる。
(ア)上記実施形態では、モータ80はDCモータであるが、本発明はこれに限られず、どのようなモータであってもよい。例えば、他の実施形態では、モータ80は、ブラシレスモータであってもよい。この場合、モータ駆動回路12はインバータであり、モータ駆動回路12の素子は、インバータを構成するスイッチング素子とすることができる。
(イ)上記実施形態では、温度推定部21がモータ駆動回路12の素子の推定温度Teを算出しているが、他の実施形態では、モータ80の巻線等の推定温度Teを算出してもよい。
例えば、制御部11が制御を開始したとき、および、エンストに限らずエンジンが停止状態になったとき、温度推定部21は書き込み要求が発生したと判断することができる。エンジン停止については、イグニッションスイッチ52のオンオフ状態を示すIG信号、電源電圧検出部31により検出された電源電圧V、および、エンジン回転数センサ42により検出されたエンジン回転数NEのうち、いずれかの信号に基づいて判断することができる。
また、エンスト中に限られず、推定温度Teを算出している間であれば、推定温度Teが前回書き込み時点の値から所定の温度差ΔTを有する値になったとき、書き込み要求が発生したと判断されてもよい。
(カ)他の実施形態では、推定温度Teの変化について判断するための所定の温度差ΔTは、例えば推定温度Teの温度域等によって異なる値であってもよい。
また、第2および第3実施形態で説明した電流制限値Iref*の制御方法は、エンスト発生時のことに限られず、イグニッションスイッチ52をオフ操作したことによるエンジン停止状態の発生時に適用してもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
10・・・モータ制御装置
12・・・モータ駆動回路
21・・・温度推定部(温度推定手段)
26・・・EEPROM(不揮発性記憶手段)
80・・・モータ
Claims (5)
- モータ(80)を制御するモータ制御装置(10)であって、
前記モータを駆動するモータ駆動回路(12)の素子の推定温度(Te)または前記モータの巻線の推定温度を算出する温度推定手段(21)と、
前記推定温度を記憶する第1領域および第2領域を有する不揮発性記憶手段(26)と、を備え、
前記温度推定手段は、前記第1領域および前記第2領域の両方に前記推定温度を書き込むことができ、
前記推定温度は、書き込み要求が発生する毎に、前記第1領域および前記第2領域の両方に書き込まれ、
前記推定温度が前回書き込まれた時点の値から所定の温度差(ΔT)以上を有する値に変化したとき、前記温度推定手段は前記書き込み要求が発生したと判断することを特徴とするモータ制御装置。 - モータ(80)を制御するモータ制御装置(10)であって、
前記モータを駆動するモータ駆動回路(12)の素子の推定温度(Te)または前記モータの巻線の推定温度を算出する温度推定手段(21)と、
前記推定温度を記憶する第1領域および第2領域を有する不揮発性記憶手段(26)と、を備え、
前記温度推定手段は、前記第1領域および前記第2領域の両方に前記推定温度を書き込むことができ、
前記推定温度は、書き込み要求が発生する毎に、前記第1領域および前記第2領域のいずれか一方に交互に書き込まれることを特徴とするモータ制御装置。 - 前記推定温度が前回書き込まれた時点の値から所定の温度差(ΔT)以上を有する値に変化したとき、前記温度推定手段は前記書き込み要求が発生したと判断することを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。
- 車両に搭載され、操舵トルクをアシストするモータ(80)と、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置(1)。 - 前記モータ制御装置は、
前記モータ駆動回路への電流指令値を演算する演算手段(20)と、
前記推定温度に基づいて前記電流指令値の上限を制限する電流制限演算手段(22)と、を備え、
エンジン停止状態の発生後、前記電流制限演算手段は、前記電流指令値の上限をエンジン稼働時の値に保つことを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
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