JP6394885B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、センサレス制御機能を搭載した電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus equipped with a sensorless control function.
たとえば特許文献１には、同期電動機の回転角度を検出する回転角センサに異常が生じた場合に、同期電動機をセンサレス制御する電動パワーステアリング装置が提案されている。ここで、センサレス制御は、回転座標系において同期電動機を流れる電流を指令電流にフィードバック制御するために同期電動機に印加する指令電圧を操作する制御器を用い、操舵トルクをその指令値にフィードバック制御するための操作量を、座標変換に用いる回転角度とするものである。そして、この装置では、センサレス制御を実行している場合、同期電動機を流れる電流の絶対値が小さいにもかかわらず指令電圧の絶対値が大きいことに基づき、同期電動機の巻き線の断線異常を検出する。すなわち、断線が生じると、同期電動機に電流が流れないため、電流のフィードバック制御によって電流を流すように指令電圧が大きな値に操作される。このため、電流の絶対値が小さいにもかかわらず指令電圧の絶対値が大きい場合に断線異常を検出することができる。 For example, Patent Document 1 proposes an electric power steering device that performs sensorless control of a synchronous motor when an abnormality occurs in a rotation angle sensor that detects the rotation angle of the synchronous motor. Here, the sensorless control uses a controller that operates a command voltage applied to the synchronous motor to feedback control the current flowing through the synchronous motor to the command current in the rotating coordinate system, and feedback-controls the steering torque to the command value. The operation amount for this is the rotation angle used for coordinate conversion. In this device, when sensorless control is executed, an abnormality in the winding of the synchronous motor is detected based on the fact that the absolute value of the command voltage is large even though the absolute value of the current flowing through the synchronous motor is small. To do. That is, when a disconnection occurs, no current flows through the synchronous motor, and therefore the command voltage is manipulated to a large value so that the current flows through current feedback control. For this reason, a disconnection abnormality can be detected when the absolute value of the command voltage is large even though the absolute value of the current is small.
ただし、上記の異常検出は、断線時に特有の現象に着目したものであるため、センサレス制御時に断線以外の異常が生じた場合にこれを検出できないことが懸念される。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサレス制御時に断線以外の異常についてもこれを検出することが可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
However, since the above-described abnormality detection focuses on a phenomenon that is peculiar at the time of disconnection, there is a concern that this cannot be detected when an abnormality other than disconnection occurs during sensorless control.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of detecting an abnormality other than disconnection at the time of sensorless control.
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．電動パワーステアリング装置は、ステアリングを介して入力される操舵トルクの検出値に基づき同期電動機から出力されるアシストトルクを制御するために該同期電動機の各端子に電圧を印加する電力変換回路を操作する電動パワーステアリング装置であって、前記同期電動機の回転角度の検出値を用いることなく前記アシストトルクを制御するために前記電力変換回路を操作するセンサレス処理部と、前記センサレス処理部によってセンサレス制御がなされているときに、前記同期電動機の少なくとも２個の端子を流れる電流の検出値を入力とし、前記同期電動機の回転速度を推定する速度推定処理部と、該推定した回転速度と前記操舵トルクとの関係に基づき、前記センサレス制御に異常があるか否かを判断する異常判断処理部とを備える。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
1. The electric power steering apparatus operates a power conversion circuit that applies a voltage to each terminal of the synchronous motor in order to control the assist torque output from the synchronous motor based on a detected value of the steering torque input via the steering. An electric power steering apparatus, wherein a sensorless processing unit that operates the power conversion circuit to control the assist torque without using a detected value of a rotation angle of the synchronous motor, and sensorless control is performed by the sensorless processing unit. A detected value of a current flowing through at least two terminals of the synchronous motor, and a speed estimation processing unit that estimates the rotational speed of the synchronous motor, and the estimated rotational speed and the steering torque An abnormality determination processing unit that determines whether there is an abnormality in the sensorless control based on the relationship. .
同期電動機の回転角度は、同期電動機の２個以上の端子を流れる電流のみから、またはこれに各端子に印加される電圧を加味することで推定可能である。この点に着目することで、速度推定処理部は、回転速度を推定する。 The rotation angle of the synchronous motor can be estimated from only the current flowing through two or more terminals of the synchronous motor or by adding the voltage applied to each terminal to this. By paying attention to this point, the speed estimation processing unit estimates the rotation speed.
一方、ステアリングを介して入力される操舵トルクに基づき同期電動機のアシストトルクを制御する場合、操舵トルクの符号に応じて同期電動機の回転速度の符号が定まり、また、操舵トルクの絶対値と同期電動機の回転速度の絶対値との間にも相関がある。このため、操舵トルクと回転速度との関係は、センサレス制御の異常の有無を示すものとなる。 On the other hand, when the assist torque of the synchronous motor is controlled based on the steering torque input via the steering, the sign of the rotational speed of the synchronous motor is determined according to the sign of the steering torque, and the absolute value of the steering torque and the synchronous motor are determined. There is also a correlation with the absolute value of the rotation speed. For this reason, the relationship between the steering torque and the rotation speed indicates the presence or absence of abnormality in sensorless control.
上記構成では、この点に着目し、回転角度の検出値を用いることなく速度推定処理部によって推定された回転速度と、操舵トルクとの関係に基づき、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。しかも、ここで異常と判断される現象は、断線に限らないため、センサレス制御時に断線以外の異常についてもこれを検出することができる。 In the above configuration, paying attention to this point, it is determined whether or not there is an abnormality in the sensorless control based on the relationship between the rotation speed estimated by the speed estimation processing unit and the steering torque without using the detected value of the rotation angle. can do. Moreover, since the phenomenon determined to be abnormal here is not limited to disconnection, it is possible to detect an abnormality other than disconnection during sensorless control.
２．上記１記載の電動パワーステアリング装置において、前記速度推定処理部は、前記電流の検出値に基づき前記同期電動機を流れる電流の変動周期から前記回転速度の絶対値の情報を抽出して且つ、前記同期電動機の互いに異なる端子を流れる電流の位相差から回転方向の情報を抽出することで、前記回転速度の推定値としての電流ベクトル角速度を算出する。 2. 2. The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the speed estimation processing unit extracts information on an absolute value of the rotational speed from a fluctuation period of a current flowing through the synchronous motor based on the detected value of the current, and the synchronization The current vector angular velocity as the estimated value of the rotational speed is calculated by extracting information on the rotational direction from the phase difference between currents flowing through different terminals of the electric motor.
上述したように、同期電動機を流れる電流が電気角の周期で変動するため、同期電動機を流れる電流の変動周期から回転速度の絶対値を抽出することができる。
一方、同期電動機の１の端子を流れる電流のみからは、同期電動機の回転方向の情報を抽出することはできない。しかし、互いに異なる端子を流れる電流同士の位相差は、回転方向に応じて異なるものとなるため、互いに異なる端子を流れる電流の位相差から回転方向の情報を抽出することができる。こうして回転速度の絶対値の情報と回転方向の情報とを抽出することで、同抽出された絶対値および方向を有するベクトル量としての電流ベクトル角速度を算出することができる。
As described above, since the current flowing through the synchronous motor varies with the period of the electrical angle, the absolute value of the rotation speed can be extracted from the variation period of the current flowing through the synchronous motor.
On the other hand, information on the rotational direction of the synchronous motor cannot be extracted only from the current flowing through one terminal of the synchronous motor. However, since the phase difference between currents flowing through different terminals differs depending on the rotation direction, information on the rotation direction can be extracted from the phase difference between currents flowing through different terminals. Thus, by extracting the information on the absolute value of the rotation speed and the information on the rotation direction, the current vector angular velocity as a vector quantity having the extracted absolute value and direction can be calculated.
３．上記２記載の電動パワーステアリング装置において、前記速度推定処理部は、前記少なくとも２個の端子を流れる電流の検出値を固定２相座標系の成分に変換し、該変換した一対の成分同士の比に基づき、前記電流ベクトル角速度を算出する。 3. 3. The electric power steering apparatus according to 2, wherein the speed estimation processing unit converts a detected value of a current flowing through the at least two terminals into a component of a fixed two-phase coordinate system, and a ratio between the converted pair of components. Based on the above, the current vector angular velocity is calculated.
上記一対の成分同士の比は、ベクトル量であり、その絶対値の増減が回転方向に応じたものとなっている。このため、上記比によれば、電流ベクトル角速度を容易に算出することができる。 The ratio between the pair of components is a vector quantity, and the increase / decrease in the absolute value is in accordance with the rotation direction. For this reason, according to the ratio, the current vector angular velocity can be easily calculated.
４．上記２または３記載の電動パワーステアリング装置において、前記センサレス処理部は、前記電力変換回路の操作信号を生成するための演算パラメータを所定の回転角度で座標変換する変換処理部を備え、前記変換処理部の入力となる前記所定の回転角度を、前記操舵トルクを目標操舵トルクにフィードバック制御するために操作する。 4). 4. The electric power steering apparatus according to 2 or 3, wherein the sensorless processing unit includes a conversion processing unit that performs coordinate conversion of a calculation parameter for generating an operation signal of the power conversion circuit at a predetermined rotation angle. The predetermined rotation angle serving as an input of the unit is operated to feedback-control the steering torque to the target steering torque.
上記操作信号は、電力変換回路の出力電圧を定めるものである。このため、上記演算パラメータの座標変換に用いる回転角度を操作すると、出力電圧の位相が操作され、ひいては同期電動機を流れる電流の位相が操作される。ここで、同一の大きさを有する電流であっても、同期電動機が生成するトルクは、その電流の位相に応じて変化する。このため、上記所定の回転角度を操作することで、同期電動機の回転角度の検出値を用いることなく、アシストトルクを制御することができる。 The operation signal determines the output voltage of the power conversion circuit. For this reason, when the rotation angle used for the coordinate conversion of the calculation parameter is manipulated, the phase of the output voltage is manipulated, and thus the phase of the current flowing through the synchronous motor is manipulated. Here, even if the current has the same magnitude, the torque generated by the synchronous motor changes in accordance with the phase of the current. For this reason, by operating the predetermined rotation angle, the assist torque can be controlled without using the detected value of the rotation angle of the synchronous motor.
５．上記１〜４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記異常判断処理部は、前記推定した回転速度の符号が前記操舵トルクの符号と逆である第１異常状態となることを条件に、前記センサレス制御に異常があると判断する。 5. 5. The electric power steering apparatus according to any one of 1 to 4, wherein the abnormality determination processing unit is in a first abnormal state in which a sign of the estimated rotational speed is opposite to a sign of the steering torque. It is determined that the sensorless control is abnormal in the condition.
アシストトルクの制御は、操舵トルクをアシストするためになされるものであるため、センサレス制御が正常であるなら、アシストトルクの制御の結果として生じる同期電動機の回転状態は、操舵トルクに応じたものとなる。このため、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクの符号と同期電動機の回転速度の符号とが一致すると考えられる。上記構成では、この点に鑑み、推定した回転速度の符号が操舵トルクの符号と逆である第１異常状態に着目することで、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。 Since the assist torque is controlled to assist the steering torque, if the sensorless control is normal, the rotation state of the synchronous motor generated as a result of the assist torque control is determined according to the steering torque. Become. For this reason, if the sensorless control is normal, the sign of the steering torque and the sign of the rotational speed of the synchronous motor are considered to match. In the above configuration, in view of this point, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the sensorless control by paying attention to the first abnormal state where the sign of the estimated rotation speed is opposite to the sign of the steering torque.
６．上記１〜５のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記異常判断処理部は、前記推定した回転速度の絶対値が規定値以下であって且つ前記操舵トルクの絶対値が規定値以上である第２異常状態となることを条件に、前記センサレス制御に異常があると判断する。 6). 6. The electric power steering apparatus according to any one of 1 to 5, wherein the abnormality determination processing unit is configured such that the absolute value of the estimated rotational speed is equal to or less than a specified value and the absolute value of the steering torque is a specified value. It is determined that there is an abnormality in the sensorless control on the condition that the second abnormal state is as described above.
アシストトルクの制御は、操舵トルクをアシストするためになされるものであるため、センサレス制御が正常であるなら、アシストトルクの制御の結果として生じる同期電動機の回転状態は、操舵トルクに応じたものとなる。このため、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクの絶対値と回転速度の絶対値との間に正の相関があると考えられる。上記構成では、この点に鑑み、推定した回転速度の絶対値が規定値以下であって且つ操舵トルクの絶対値が規定値以上である第２異常状態に着目することで、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。 Since the assist torque is controlled to assist the steering torque, if the sensorless control is normal, the rotation state of the synchronous motor generated as a result of the assist torque control is determined according to the steering torque. Become. For this reason, if the sensorless control is normal, it is considered that there is a positive correlation between the absolute value of the steering torque and the absolute value of the rotational speed. In the above configuration, in view of this point, by focusing on the second abnormal state in which the absolute value of the estimated rotational speed is equal to or less than the specified value and the absolute value of the steering torque is equal to or greater than the specified value, there is an abnormality in the sensorless control. It can be determined whether or not there is.
７．上記１〜６のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記異常判断処理部は、前記操舵トルクの絶対値が所定値以下であって且つ前記推定した回転速度の絶対値が所定値以上である第３異常状態であることを条件に、前記センサレス制御に異常があると判断する。 7). 7. The electric power steering apparatus according to any one of 1 to 6, wherein the abnormality determination processing unit is configured such that the absolute value of the steering torque is equal to or less than a predetermined value and the estimated absolute value of the rotational speed is a predetermined value. It is determined that the sensorless control is abnormal on the condition that the third abnormal state is as described above.
アシストトルクの制御は、操舵トルクをアシストするためになされるものであるため、センサレス制御が正常であるなら、アシストトルクの制御の結果として生じる同期電動機の回転状態は、操舵トルクに応じたものとなる。このため、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクの絶対値と回転速度の絶対値との間に正の相関があると考えられる。上記構成では、この点に鑑み、操舵トルクの絶対値が所定値以下であって且つ推定した回転速度の絶対値が所定値以上である第３異常状態に着目することで、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。 Since the assist torque is controlled to assist the steering torque, if the sensorless control is normal, the rotation state of the synchronous motor generated as a result of the assist torque control is determined according to the steering torque. Become. For this reason, if the sensorless control is normal, it is considered that there is a positive correlation between the absolute value of the steering torque and the absolute value of the rotational speed. In the above configuration, in view of this point, by focusing on the third abnormal state in which the absolute value of the steering torque is equal to or smaller than the predetermined value and the estimated absolute value of the rotational speed is equal to or larger than the predetermined value, there is an abnormality in the sensorless control. It can be determined whether or not there is.
８．上記１〜４のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、前記異常判断処理部は、前記推定した回転速度の符号が前記操舵トルクの符号と逆である第１異常状態、前記推定した回転速度の絶対値が規定値以下であって且つ前記操舵トルクの絶対値が規定値以上である第２異常状態、および前記操舵トルクの絶対値が所定値以下であって且つ前記推定した回転速度の絶対値が所定値以上である第３異常状態のいずれかが所定時間継続する場合、前記センサレス制御に異常があると判断する。 8). 5. The electric power steering apparatus according to any one of 1 to 4, wherein the abnormality determination processing unit is configured to estimate the first abnormal state in which a sign of the estimated rotational speed is opposite to a sign of the steering torque. A second abnormal state in which the absolute value of the rotational speed is not more than a specified value and the absolute value of the steering torque is not less than a specified value; and the estimated rotational speed in which the absolute value of the steering torque is not more than a predetermined value If any one of the third abnormal states in which the absolute value of is more than a predetermined value continues for a predetermined time, it is determined that the sensorless control is abnormal.
アシストトルクの制御は、操舵トルクをアシストするためになされるものであるため、センサレス制御が正常であるなら、アシストトルクの制御の結果として生じる同期電動機の回転状態は、操舵トルクに応じたものとなる。このため、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクの符号と同期電動機の回転速度の符号とは一致すると考えられる。上記構成では、この点に鑑み、推定した回転速度の符号が操舵トルクの符号と逆である第１異常状態に着目することで、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。また、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクの絶対値と回転速度の絶対値との間に正の相関があると考えられる。上記構成では、この点に鑑み、推定した回転速度の絶対値が規定値以下であって且つ操舵トルクの絶対値が規定値以上である第２異常状態に着目することで、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。また、操舵トルクの絶対値が所定値以下であって且つ推定した回転速度の絶対値が所定値以上である第３異常状態に着目することで、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。 Since the assist torque is controlled to assist the steering torque, if the sensorless control is normal, the rotation state of the synchronous motor generated as a result of the assist torque control is determined according to the steering torque. Become. For this reason, if the sensorless control is normal, the sign of the steering torque and the sign of the rotational speed of the synchronous motor are considered to coincide. In the above configuration, in view of this point, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the sensorless control by paying attention to the first abnormal state where the sign of the estimated rotation speed is opposite to the sign of the steering torque. If sensorless control is normal, it is considered that there is a positive correlation between the absolute value of the steering torque and the absolute value of the rotational speed. In the above configuration, in view of this point, by focusing on the second abnormal state in which the absolute value of the estimated rotational speed is equal to or less than the specified value and the absolute value of the steering torque is equal to or greater than the specified value, the sensorless control is abnormal. It can be determined whether or not there is. Further, it is determined whether or not there is an abnormality in the sensorless control by paying attention to the third abnormal state in which the absolute value of the steering torque is equal to or smaller than the predetermined value and the estimated absolute value of the rotational speed is equal to or larger than the predetermined value. be able to.
ただし、ステアリングを介して入力される操舵トルクが急変する場合には、操舵トルクと同期電動機の回転状態とが過渡的に整合しない現象が生じうる。たとえば、ステアリングが右側に切られていた状態から急きょ左側に切られる状態に変わる場合、操舵トルクに対するアシストトルクの応答遅れが生じ、これによって、第１異常状態となることがある。またたとえば、ノイズの影響によって、一時的に異常状態となることも考えられる。この点、上記構成では、第１異常状態、第２異常状態、および第３異常状態のいずれかが所定時間継続する場合に異常と判断するため、過渡的に整合しない現象やノイズに起因して異常である旨判断される事態を抑制することができる。 However, when the steering torque input via the steering changes abruptly, a phenomenon may occur in which the steering torque and the rotational state of the synchronous motor do not transiently match. For example, when the steering is changed to the state where the steering is turned to the right side suddenly, the response of the assist torque to the steering torque is delayed, which may result in a first abnormal state. In addition, for example, it may be temporarily abnormal due to noise. In this regard, in the above configuration, since any one of the first abnormal state, the second abnormal state, and the third abnormal state continues to be determined for a predetermined time, it is determined to be abnormal. It is possible to suppress a situation where an abnormality is determined.
９．上記４記載の電動パワーステアリング装置において、前記センサレス処理部は、前記同期電動機を流れる電流と前記電力変換回路によって前記同期電動機の各端子に印加される電圧とに基づき誘起電圧を推定し、該推定される誘起電圧に基づき回転速度を推定する機能を備え、前記所定の回転角度の操作に際し、前記誘起電圧に基づき推定された回転速度を参照するものである。 9. 5. The electric power steering apparatus according to claim 4, wherein the sensorless processing unit estimates an induced voltage based on a current flowing through the synchronous motor and a voltage applied to each terminal of the synchronous motor by the power conversion circuit, and the estimation A function of estimating the rotational speed based on the induced voltage, and referring to the rotational speed estimated based on the induced voltage when operating the predetermined rotational angle.
電動パワーステアリング装置の同期電動機は、その回転速度が極低速から高回転速度まで変動するものである。これに対し、誘起電圧の絶対値は回転速度の絶対値と正の相関を有する。このため、同期電動機の回転速度が極低速となる場合には、誘起電圧が小さく、これに基づく回転速度の推定精度が低下する。この点、上記構成では、変換処理部の入力となる所定の回転速度を目標操舵トルクへのフィードバック制御の操作量としているため、誘起電圧の推定精度の影響を直接受けることはない。そして、所定の回転角度を操作する際、誘起電圧に基づき推定される回転速度を参照することで、誘起電圧から推定できる回転速度情報を用いた制御を行うこともできる。 The synchronous motor of the electric power steering apparatus has a rotational speed that varies from an extremely low speed to a high rotational speed. On the other hand, the absolute value of the induced voltage has a positive correlation with the absolute value of the rotation speed. For this reason, when the rotational speed of the synchronous motor is extremely low, the induced voltage is small, and the estimation accuracy of the rotational speed based on this is reduced. In this regard, in the above configuration, the predetermined rotational speed that is input to the conversion processing unit is used as an operation amount for feedback control to the target steering torque, and thus is not directly affected by the estimation accuracy of the induced voltage. And when operating a predetermined rotation angle, the control using the rotational speed information that can be estimated from the induced voltage can be performed by referring to the rotational speed estimated based on the induced voltage.
このように誘起電圧に基づく回転速度の推定処理を実行しているにもかかわらず、上記構成では、敢えて電流ベクトル角速度を算出し、異常判断処理の入力としている。このため、センサレス処理部との独立性を確保することができることから、異常判断処理部の異常の有無の判断精度を向上させることができる。 Although the rotational speed estimation process based on the induced voltage is executed in this way, in the above configuration, the current vector angular speed is calculated and used as an input for the abnormality determination process. For this reason, since it is possible to ensure independence from the sensorless processing unit, it is possible to improve the accuracy of determining whether there is an abnormality in the abnormality determination processing unit.
１０．上記１〜９のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置において、回転角度検出装置を備え、前記センサレス処理部によるセンサレス制御は、前記回転角度検出装置に異常がある場合に実行される。 10. 10. The electric power steering apparatus according to any one of 1 to 9, further including a rotation angle detection device, wherein the sensorless control by the sensorless processing unit is executed when the rotation angle detection device has an abnormality.
上記構成では、センサレス処理部によるセンサレス制御は、回転角度検出装置に異常がある場合に実行されるものであるため、アシスト制御の信頼性を高める冗長設計部分となる。そして、これに対し異常判断処理部を備えることで、アシスト制御の信頼性を一層高めることができる。 In the above configuration, the sensorless control by the sensorless processing unit is executed when there is an abnormality in the rotation angle detection device, and thus becomes a redundant design part that improves the reliability of the assist control. And by providing an abnormality determination processing unit, the reliability of assist control can be further enhanced.
以下、電動パワーステアリング装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ１０）において、ステアリング１２が固定されたステアリングシャフト１４は、ラックアンドピニオン機構１６を介してラック軸１８と連結されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１４の回転は、ラックアンドピニオン機構１６によりラック軸１８の往復直線運動に変換される。なお、本実施形態のステアリングシャフト１４は、コラムシャフト１４ａ、インターミディエイトシャフト１４ｂ、およびピニオンシャフト１４ｃを連結してなる。そして、ステアリングシャフト１４の回転に伴うラック軸１８の往復直線運動が、同ラック軸１８の両端に連結されたタイロッド２０を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪２２の転舵角が変更される。
Hereinafter, an embodiment of an electric power steering apparatus will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the electric power steering apparatus (EPS 10) of the present embodiment, the steering shaft 14 to which the steering 12 is fixed is connected to a rack shaft 18 via a rack and pinion mechanism 16. The rotation of the steering shaft 14 accompanying the steering operation is converted into a reciprocating linear motion of the rack shaft 18 by the rack and pinion mechanism 16. Note that the steering shaft 14 of the present embodiment is formed by connecting a column shaft 14a, an intermediate shaft 14b, and a pinion shaft 14c. The reciprocating linear motion of the rack shaft 18 accompanying the rotation of the steering shaft 14 is transmitted to a knuckle (not shown) via tie rods 20 connected to both ends of the rack shaft 18, thereby turning the steered wheels 22. Is changed.
また、ＥＰＳ１０は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ３０と、ＥＰＳアクチュエータ３０を制御対象とする制御装置（ＥＣＵ４０）とを備えている。 The EPS 10 also includes an EPS actuator 30 that applies an assist force for assisting the steering operation to the steering system, and a control device (ECU 40) that controls the EPS actuator 30.
ＥＰＳアクチュエータ３０は、駆動源であるモータ３２が減速機構３４を介してコラムシャフト１４ａと駆動連結された所謂コラム型のＥＰＳアクチュエータとして構成されている。ＥＰＳアクチュエータ３０は、モータ３２の回転を減速してコラムシャフト１４ａに伝達することにより、モータ３２のトルクに応じたアシスト力を操舵系に付与する。なお、本実施形態では、モータ３２として、表面磁石同期電動機（ＳＰＭＳＭ）を想定している。さらに、本実施形態では、モータ３２として３個のステータコイルがＹ結線されたものを想定している。また、モータ３２には、その回転軸の回転角度θｍを検出するレゾルバ３８が備えられている。 The EPS actuator 30 is configured as a so-called column-type EPS actuator in which a motor 32 as a driving source is drivingly connected to a column shaft 14 a via a speed reduction mechanism 34. The EPS actuator 30 applies an assist force corresponding to the torque of the motor 32 to the steering system by decelerating the rotation of the motor 32 and transmitting it to the column shaft 14a. In the present embodiment, a surface magnet synchronous motor (SPMSM) is assumed as the motor 32. Further, in the present embodiment, it is assumed that three stator coils are Y-connected as the motor 32. Further, the motor 32 is provided with a resolver 38 for detecting the rotation angle θm of the rotation shaft.
モータ３２は、インバータＩＮＶを介してバッテリ３９に接続されている。インバータＩＮＶは、バッテリ３９の正極および負極のそれぞれとモータ３２の３個の端子のそれぞれとの間を開閉する回路である。 The motor 32 is connected to the battery 39 via the inverter INV. The inverter INV is a circuit that opens and closes between the positive electrode and the negative electrode of the battery 39 and each of the three terminals of the motor 32.
なお、図１においては、インバータＩＮＶを構成するＭＯＳ電界効果トランジスタ（スイッチング素子）の符号のうちモータ３２の３個の端子のそれぞれに接続されるものに、「ｕ，ｖ，ｗ」のそれぞれを付与し、また、上側アームに「ｐ」を、下側アームに「ｎ」を付与している。なお、以下では、「ｕ，ｖ，ｗ」を総括して「￥」と表記し、「ｐ，ｎ」を総括して「＃」と表記する。すなわち、インバータＩＮＶは、バッテリ３９の正極とモータ３２の端子との間を開閉するスイッチング素子Ｓ￥ｐと、バッテリ３９の負極とモータ３２の端子との間を開閉するスイッチング素子Ｓ￥ｎとの直列接続体を備えて構成されている。 In FIG. 1, among the symbols of the MOS field effect transistors (switching elements) constituting the inverter INV, those connected to each of the three terminals of the motor 32 are denoted by “u, v, w”. Further, “p” is given to the upper arm and “n” is given to the lower arm. In the following, “u, v, w” are collectively expressed as “¥”, and “p, n” are collectively expressed as “#”. That is, the inverter INV includes a switching element S ¥ p that opens and closes between the positive electrode of the battery 39 and the terminal of the motor 32, and a switching element S ¥ n that opens and closes between the negative electrode of the battery 39 and the terminal of the motor 32. It is configured with a series connection.
ＥＣＵ４０には、レゾルバ３８によって検出される回転角度θｍや、トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクＴｒｑ、操舵角センサ４４により検出される操舵角θs、車速センサ４６により検出される車速Ｖ、電流センサ４８によって検出されるモータ３２の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが入力される。そして、ＥＣＵ４０は、これら各検出値に基づき、モータ３２のトルクを制御すべく、モータ３２に接続されたインバータＩＮＶに操作信号ｇ￥＃を出力してインバータＩＮＶを操作する。 The ECU 40 includes a rotation angle θm detected by the resolver 38, a steering torque Trq detected by the torque sensor 42, a steering angle θs detected by the steering angle sensor 44, a vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 46, and a current sensor. Currents iu, iv, iw of the motor 32 detected by 48 are input. Then, the ECU 40 operates the inverter INV by outputting an operation signal g ¥ # to the inverter INV connected to the motor 32 in order to control the torque of the motor 32 based on each detected value.
図２に、ＥＣＵ４０の制御ブロック図を示す。図２に示す各制御ブロックは、ＥＣＵ４０によって実行されるものである。
図２に示すように、ＥＣＵ４０の制御ブロックは、レゾルバ制御部５０と、セレクタ５２と、センサレス処理部６０と、速度推定処理部１００と、異常判断処理部１０８とを備えている。以下、これらについて順に説明する。
１．レゾルバ制御部５０
レゾルバ制御部５０は、レゾルバ３８によって検出される回転角度θｍや、電流センサ４８によって検出される電流ｉ￥、車速センサ４６によって検出される車速Ｖ、トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクＴｒｑ、操舵角センサ４４によって検出される操舵角θｓを入力とし、アシストトルクを制御するための操作信号ｇ￥＃を生成する。
２．セレクタ５２
センサレス処理部６０は、レゾルバ３８に異常が生じた場合に、レゾルバ３８による回転角度θｍを用いることなく、アシストトルクを制御するものである。このため、レゾルバ制御部５０の出力する操作信号ｇ￥＃とセンサレス処理部６０の出力する操作信号ｇ￥＃とのいずれかがインバータＩＮＶに出力されることを記載すべく、セレクタ５２を記載している。ただし、実際には、レゾルバ３８に異常が生じる前には、センサレス処理部６０が操作信号ｇ￥＃を算出する処理を実行しておらず、また、レゾルバ３８に異常が生じた後には、レゾルバ制御部５０が操作信号ｇ￥＃を算出する処理を実行しない。
３．センサレス処理部６０
目標操舵トルク設定部６２は、トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクＴｒｑに基づき目標操舵トルクＴｒｑ＊を設定する。γδ変換部６４は、３相固定座標系の電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、回転座標系であるγδ座標系におけるγ軸の電流ｉγとδ軸の電流ｉδとに変換する。ここで、γδ変換部６４が座標変換に利用する所定の回転角度は、後述する制御角θｃである。
FIG. 2 shows a control block diagram of the ECU 40. Each control block shown in FIG. 2 is executed by the ECU 40.
As shown in FIG. 2, the control block of the ECU 40 includes a resolver control unit 50, a selector 52, a sensorless processing unit 60, a speed estimation processing unit 100, and an abnormality determination processing unit 108. Hereinafter, these will be described in order.
1. Resolver control unit 50
The resolver control unit 50 includes the rotation angle θm detected by the resolver 38, the current i ¥ detected by the current sensor 48, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 46, the steering torque Trq detected by the torque sensor 42, the steering Using the steering angle θs detected by the angle sensor 44 as an input, an operation signal g ¥ # for controlling the assist torque is generated.
2. Selector 52
The sensorless processing unit 60 controls the assist torque without using the rotation angle θm by the resolver 38 when an abnormality occurs in the resolver 38. Therefore, the selector 52 is described in order to describe that either the operation signal g ¥ # output from the resolver control unit 50 or the operation signal g ¥ # output from the sensorless processing unit 60 is output to the inverter INV. ing. However, actually, the sensorless processing unit 60 does not execute the process of calculating the operation signal g ¥ # before an abnormality occurs in the resolver 38, and after the abnormality occurs in the resolver 38, the resolver 38 The control unit 50 does not execute the process of calculating the operation signal g ¥ #.
3. Sensorless processing unit 60
The target steering torque setting unit 62 sets the target steering torque Trq * based on the steering torque Trq detected by the torque sensor 42. The γδ converter 64 converts the currents iu, iv, iw of the three-phase fixed coordinate system into a γ-axis current iγ and a δ-axis current iδ in the γδ coordinate system, which is a rotating coordinate system. Here, the predetermined rotation angle used by the γδ converter 64 for coordinate conversion is a control angle θc described later.
一方、指令電流設定部６６は、目標操舵トルクＴｒｑ＊に基づき、γδ座標系におけるγ軸の指令電流ｉγ＊とδ軸の指令電流ｉδ＊とを設定する。なお、この際、本実施形態では、車速センサ４６によって検出される車速Ｖを加味する。偏差算出部６８は、γ軸の指令電流ｉγ＊から電流ｉγを減算して出力し、偏差算出部７０は、δ軸の指令電流ｉδ＊から電流ｉδを減算して出力する。電流フィードバック制御部７２は、偏差算出部６８の出力を取り込み、γ軸の電流ｉγを指令電流ｉγ＊にフィードバック制御するための操作量として、γ軸上の指令電圧ｖγ＊を出力する。電流フィードバック制御部７４は、偏差算出部７０の出力を取り込み、δ軸の電流ｉδを指令電流ｉδ＊にフィードバック制御するための操作量として、δ軸上の指令電圧ｖδ＊を出力する。電流フィードバック制御部７２，７４は、入力に対する比例要素の出力値および積分要素の出力値の和を操作量として出力するものとすればよい。 On the other hand, the command current setting unit 66 sets the γ-axis command current iγ * and the δ-axis command current iδ * in the γδ coordinate system based on the target steering torque Trq *. At this time, in this embodiment, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 46 is taken into account. Deviation calculation unit 68 subtracts and outputs current iγ from γ-axis command current iγ *, and deviation calculation unit 70 subtracts and outputs current iδ from δ-axis command current iδ *. The current feedback control unit 72 takes in the output of the deviation calculation unit 68 and outputs a command voltage vγ * on the γ-axis as an operation amount for performing feedback control of the γ-axis current iγ to the command current iγ *. The current feedback control unit 74 takes in the output of the deviation calculation unit 70 and outputs a command voltage vδ * on the δ axis as an operation amount for feedback control of the δ-axis current iδ to the command current iδ *. The current feedback control units 72 and 74 may output the sum of the output value of the proportional element and the output value of the integral element with respect to the input as the manipulated variable.
αβ変換部７６は、γδ軸上の指令電圧ｖγ＊，ｖδ＊を、αβ軸上の指令電圧ｖα＊，ｖβ＊に変換して出力する。ここで、α軸は、スイッチング素子Ｓｕ＃に接続されるモータ３２の端子に接続されるステータコイルに電流が流れた際の磁束の方向であり、β軸は、α軸に対して反時計回りに「９０°」回転した方向である。なお、αβ変換部７６が座標変換に利用する所定の回転角度は、後述する制御角θｃである。 The αβ converter 76 converts the command voltages vγ * and vδ * on the γδ axis into command voltages vα * and vβ * on the αβ axis and outputs them. Here, the α axis is the direction of magnetic flux when current flows through the stator coil connected to the terminal of the motor 32 connected to the switching element Su #, and the β axis is counterclockwise with respect to the α axis. This is the direction rotated by “90 °”. Note that the predetermined rotation angle that the αβ conversion unit 76 uses for coordinate conversion is a control angle θc described later.
ｕｖｗ変換部７８は、αβ軸上の指令電圧ｖα＊，ｖβ＊を、３相固定座標系の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換する。ＰＷＭ処理部８０は、３相の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に基づき、３相のＰＷＭ信号ｇｕ，ｇｖ，ｇｗを生成する。ＰＷＭ信号ｇ￥は、論理Ｈ期間によって、デッドタイムを除き上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐのオン操作期間を規定する。デッドタイム生成部８２は、ＰＷＭ信号ｇ￥に基づき、スイッチング素子Ｓ￥＃の操作信号ｇ￥＃を生成し、インバータＩＮＶに出力する。操作信号ｇ￥＃には、上側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｐと下側アームのスイッチング素子Ｓ￥ｎとのいずれか一方がオフ操作からオン操作に切り替わるに先立って、他方がオフ操作されるようにデットタイムが付与されている。 The uvw converter 78 converts the command voltages vα *, vβ * on the αβ axis into command voltages vu *, vv *, vw * in a three-phase fixed coordinate system. The PWM processing unit 80 generates three-phase PWM signals gu, gv, and gw based on the three-phase command voltages vu *, vv *, and vw *. The PWM signal g ¥ defines the on-operation period of the switching element S ¥ p of the upper arm except for the dead time by the logic H period. The dead time generation unit 82 generates an operation signal g ¥ # of the switching element S ¥ # based on the PWM signal g ¥, and outputs it to the inverter INV. The operation signal g ¥ # is set so that one of the upper arm switching element S ¥ p and the lower arm switching element S ¥ n is turned off before the other is switched from the off operation to the on operation. Is given a dead time.
αβ変換部８４は、電流センサ４８によって検出された電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、αβ座標系の電流ｉα、ｉβに変換する。誘起電圧オブザーバ８６は、αβ変換部８４の出力する電流ｉα，ｉβと、指令電圧ｖα＊，ｖβ＊と、後述する推定速度ωｅ１とに基づき、αβ軸上の誘起電圧ｅα，ｅβを推定する。誘起電圧ベクトル角度算出部８８は、推定された誘起電圧ｅα，ｅβの比「ｅβ／ｅα」を入力する逆正接関数の出力値として、推定角度θｅ１を算出する。誘起電圧ベクトル速度算出部９０は、推定角度θｅ１を入力として、推定速度ωｅ１を算出する。 The αβ converter 84 converts the currents iu, iv, iw detected by the current sensor 48 into the currents iα, iβ in the αβ coordinate system. The induced voltage observer 86 estimates induced voltages eα and eβ on the αβ axis based on currents iα and iβ output from the αβ converter 84, command voltages vα * and vβ *, and an estimated speed ωe1 described later. The induced voltage vector angle calculation unit 88 calculates the estimated angle θe1 as an output value of an arctangent function that inputs the estimated ratio “eβ / eα” of the induced voltages eα and eβ. The induced voltage vector speed calculation unit 90 receives the estimated angle θe1 and calculates the estimated speed ωe1.
一方、偏差算出部９２は、目標操舵トルクＴｒｑ＊から操舵トルクＴｒｑを減算した値を算出して出力する。更新量算出部９４は、偏差算出部９２の出力を取り込み、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するための操作量として、制御角θｃの更新量Δθｃを算出する。なお、本実施形態では、更新量算出部９４は、更新量Δθｃの算出に際し、推定速度ωｅ１を参照する。詳しくは、たとえば、上記誘起電圧ｅα，ｅβのベクトルノルムが所定の大きさ以上である場合、上記フィードバック操作量を推定速度ωｅ１に基づく補正量で補正する。 On the other hand, the deviation calculating unit 92 calculates and outputs a value obtained by subtracting the steering torque Trq from the target steering torque Trq *. The update amount calculation unit 94 takes in the output of the deviation calculation unit 92 and calculates an update amount Δθc of the control angle θc as an operation amount for feedback control of the steering torque Trq to the target steering torque Trq *. In the present embodiment, the update amount calculation unit 94 refers to the estimated speed ωe1 when calculating the update amount Δθc. Specifically, for example, when the vector norm of the induced voltages eα and eβ is greater than or equal to a predetermined magnitude, the feedback manipulated variable is corrected with a correction amount based on the estimated speed ωe1.
更新処理部９６は、前回の周期における制御角θｃに今回の更新量Δθｃを加算することで、制御角θｃを更新する。
こうした構成によれば、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するために、γδ変換部６４やαβ変換部７６が座標変換する際に用いる所定の回転角度（制御角θｃ）が操作される。このため、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するために、ｄ軸に対するγ軸の回転量が操作される。このため、たとえばγ軸の指令電流ｉγ＊を負で絶対値がゼロよりも大きい値に設定して且つ、δ軸の指令電流ｉδ＊をゼロに設定する場合、制御角θｃによってｄ軸とγ軸とが一致する場合には、モータ３２に無効電流のみが流れ、モータ３２にトルクが生じない。これに対し、ｄ軸に対してγ軸が正方向に所定量（＜９０°）回転する場合、ｑ軸の負方向に電流が流れてモータ３２にトルクが生じる。また、ｄ軸に対してγ軸が負方向に所定量（＜９０°）回転する場合、ｑ軸の正方向に電流が流れてモータ３２にトルクが生じる。
４．速度推定処理部１００
速度推定処理部１００は、センサレス処理部６０の生成する操作信号ｇ￥＃によってインバータＩＮＶが操作されるときに、モータ３２の回転速度を推定する。ここで、推定速度ωｅ１を用いないのは、第１に、センサレス処理部６０との独立性を保つためである。第２に、モータ３２は、ステアリング１２の操作に応じた動作をするものであるため、回転速度が極低速となることがあり、この場合、誘起電圧が過度に小さくなり、誘起電圧に基づく回転速度の推定精度が低下するためである。
The update processing unit 96 updates the control angle θc by adding the current update amount Δθc to the control angle θc in the previous cycle.
According to such a configuration, in order to feedback control the steering torque Trq to the target steering torque Trq *, a predetermined rotation angle (control angle θc) used when the γδ conversion unit 64 or the αβ conversion unit 76 performs coordinate conversion is operated. The Therefore, in order to feedback control the steering torque Trq to the target steering torque Trq *, the rotation amount of the γ axis with respect to the d axis is manipulated. Therefore, for example, when the γ-axis command current iγ * is set to a negative value and the absolute value is larger than zero, and the δ-axis command current iδ * is set to zero, the control angle θc and the d-axis and γ When the axes coincide with each other, only the reactive current flows through the motor 32 and no torque is generated in the motor 32. On the other hand, when the γ-axis rotates by a predetermined amount (<90 °) in the positive direction with respect to the d-axis, current flows in the negative direction of the q-axis and torque is generated in the motor 32. Further, when the γ-axis rotates by a predetermined amount (<90 °) in the negative direction with respect to the d-axis, a current flows in the positive direction of the q-axis and torque is generated in the motor 32.
4). Speed estimation processing unit 100
The speed estimation processing unit 100 estimates the rotational speed of the motor 32 when the inverter INV is operated by the operation signal g ¥ # generated by the sensorless processing unit 60. Here, the reason why the estimated speed ωe1 is not used is to maintain independence from the sensorless processing unit 60 first. Secondly, since the motor 32 operates according to the operation of the steering wheel 12, the rotational speed may be extremely low. In this case, the induced voltage becomes excessively small, and the rotation based on the induced voltage is performed. This is because the speed estimation accuracy is lowered.
αβ変換部１０２は、電流センサ４８によって検出された電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、αβ座標系の電流ｉα、ｉβに変換する。なお、αβ変換部１０２を実行するＣＰＵ等のハードウェアと、αβ変換部８４を実行するＣＰＵ等のハードウェアとは同一でもよいが、その場合、これらは互いに異なるタイミングで実行されるものとする。さらに、ＣＰＵによるソフトウェア処理とする場合、プログラム自体、独立に用意することが望ましい。 The αβ converter 102 converts the currents iu, iv, iw detected by the current sensor 48 into the currents iα, iβ in the αβ coordinate system. Note that the hardware such as the CPU that executes the αβ conversion unit 102 and the hardware such as the CPU that executes the αβ conversion unit 84 may be the same, but in this case, they are executed at different timings. . Furthermore, when performing software processing by the CPU, it is desirable to prepare the program itself independently.
電流ベクトル角算出部１０４は、αβ変換部１０２の出力する電流ｉα，ｉβを入力として、それらの比「ｉβ／ｉα」の逆正接関数の出力値として、電流ベクトル角θｅ２を算出する。なお、電流ベクトル角算出部１０４は、電流ｉα，ｉβの絶対値が小さい場合、電流ベクトル角θｅ２を算出しない。電流ベクトル角速度算出部１０６は、電流ベクトル角θｅ２に基づき、電流ベクトル角速度ωｅ２を算出して、異常判断処理部１０８に出力する。 The current vector angle calculation unit 104 receives the currents iα and iβ output from the αβ conversion unit 102 and calculates the current vector angle θe2 as an output value of an arctangent function of the ratio “iβ / iα”. The current vector angle calculation unit 104 does not calculate the current vector angle θe2 when the absolute values of the currents iα and iβ are small. The current vector angular velocity calculation unit 106 calculates a current vector angular velocity ωe2 based on the current vector angle θe2 and outputs the current vector angular velocity ωe2 to the abnormality determination processing unit 108.
ここで、電流ベクトル角速度ωｅ２は、モータ３２の電気角速度の推定値である。これに対し、電流ベクトル角θｅ２は、モータ３２の電気角の推定値ではなく、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗから抽出された回転速度情報と回転方向とを表現するパラメータである。ここで、これについて説明する。 Here, the current vector angular velocity ωe2 is an estimated value of the electrical angular velocity of the motor 32. On the other hand, the current vector angle θe2 is not an estimated value of the electrical angle of the motor 32 but a parameter that expresses the rotational speed information and the rotational direction extracted from the currents iu, iv, iw. This will be described here.
上述したように、センサレス処理部６０による処理がなされる場合、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するために制御角θｃが操作される。このため、モータ３２に流れる電流の電流ベクトルとｑ軸とのなす角である位相Δは、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するために操作される。このため、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、モータ３２の電気角θｅを用いると、以下の式（ｃ１）〜（ｃ３）にて表現される。
ｉｕ＝ｃｏｓ（θｅ＋Δ） …（ｃ１）
ｉｖ＝ｃｏｓ（θｅ＋１２０＋Δ） …（ｃ２）
ｉｗ＝ｃｏｓ（θｅ＋２４０＋Δ） …（ｃ３）
この場合、αβ軸の電流ｉα，ｉβは、以下の式（ｃ４），（ｃ５）にて表現される。
ｉα＝ｃｏｓ（θｅ＋Δ） …（ｃ４）
ｉβ＝ｓｉｎ（θｅ＋Δ） …（ｃ５）
上記電流ベクトル角θｅ２は、「θｅ＋Δ」に対応することとなり、電気角θｅとは相違する。ただし、電流ベクトル角θｅ２は、電流ベクトル角速度ωｅ２を算出するための中間変数に過ぎない。そして、電流ベクトル角θｅ２は、電気角θｅに対して位相がずれているものの、周期は電気角θｅと一致するため、位相Δの変化速度が小さい限り、電流ベクトル角速度ωｅ２の絶対値と実際の電気角速度の絶対値とのずれは小さくなる。また、電流ベクトル角θｅ２は、モータ３２の回転方向に応じて増減する量であるため、電流ベクトル角速度ωｅ２の符号は、実際の電気角速度の符号と等しくなる。
５．異常判断処理部１０８
異常判断処理部１０８は、センサレス処理部６０によってインバータＩＮＶが操作されている期間、電流ベクトル角速度ωｅ２と操舵トルクＴｒｑとに基づき、センサレス処理部６０によるセンサレス制御に異常があるか否かを判断する処理を実行する。
As described above, when the processing by the sensorless processing unit 60 is performed, the control angle θc is operated in order to feedback control the steering torque Trq to the target steering torque Trq *. For this reason, the phase Δ, which is the angle formed between the current vector of the current flowing through the motor 32 and the q axis, is operated to feedback control the steering torque Trq to the target steering torque Trq *. For this reason, the currents iu, iv, and iw are expressed by the following equations (c1) to (c3) when the electrical angle θe of the motor 32 is used.
iu = cos (θe + Δ) (c1)
iv = cos (θe + 120 + Δ) (c2)
iw = cos (θe + 240 + Δ) (c3)
In this case, the currents iα and iβ of the αβ axis are expressed by the following equations (c4) and (c5).
iα = cos (θe + Δ) (c4)
iβ = sin (θe + Δ) (c5)
The current vector angle θe2 corresponds to “θe + Δ” and is different from the electrical angle θe. However, the current vector angle θe2 is only an intermediate variable for calculating the current vector angular velocity ωe2. The current vector angle θe2 is out of phase with the electrical angle θe, but the period coincides with the electrical angle θe. Therefore, as long as the change rate of the phase Δ is small, the absolute value of the current vector angular velocity ωe2 and the actual value The deviation from the absolute value of the electrical angular velocity is small. Further, since the current vector angle θe2 is an amount that increases or decreases depending on the rotation direction of the motor 32, the sign of the current vector angular speed ωe2 is equal to the sign of the actual electrical angular speed.
5. Abnormality determination processing unit 108
The abnormality determination processing unit 108 determines whether or not there is an abnormality in the sensorless control by the sensorless processing unit 60 based on the current vector angular velocity ωe2 and the steering torque Trq while the inverter INV is operated by the sensorless processing unit 60. Execute the process.
図３に、異常判断処理部１０８が異常を検出する領域を示す。なお、図３において、ステアリング１２が右側に切られた場合の操舵トルクＴｒｑを正としてゼロよりも右側とし、またこれに対応する電流ベクトル角速度ωｅ２を正としてゼロよりも紙面上側としている。 FIG. 3 shows a region where the abnormality determination processing unit 108 detects abnormality. In FIG. 3, the steering torque Trq when the steering wheel 12 is turned to the right is positive and is set to the right side from zero, and the current vector angular velocity ωe2 corresponding to this is set to be positive and is set to the upper side of the page from zero.
図３に示される異常状態は、いずれもアシストトルクの制御が操舵トルクＴｒｑをアシストするためになされるものであることに鑑み、センサレス制御が正常であるなら、アシストトルクの制御の結果として生じるモータ３２の回転状態が操舵トルクＴｒｑに応じたものとなることに着目して設定されたものである。 In view of the fact that all of the abnormal states shown in FIG. 3 are for assist torque control to assist the steering torque Trq, if sensorless control is normal, the motor generated as a result of assist torque control This is set by paying attention to the fact that the rotational state of 32 corresponds to the steering torque Trq.
具体的には、図３に示される第１異常状態は、電流ベクトル角速度ωｅ２の符号が操舵トルクＴｒｑの符号と逆である異常状態である。これは、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクＴｒｑの符号とモータ３２の回転速度の符号とが一致すると考えられることに鑑みたものである。 Specifically, the first abnormal state shown in FIG. 3 is an abnormal state in which the sign of the current vector angular velocity ωe2 is opposite to the sign of the steering torque Trq. This is in view of the fact that if the sensorless control is normal, the sign of the steering torque Trq and the sign of the rotational speed of the motor 32 are considered to match.
詳しくは、操舵トルクＴｒｑが正でその絶対値が、高トルク閾値ＴＨｐの絶対値よりも大きい場合、電流ベクトル角速度ωｅ２が負でその絶対値が第１低速度閾値ωＬｎ１の絶対値以上の領域が第１異常状態の領域である。また、操舵トルクＴｒｑが正でその絶対値が低トルク閾値ＴＬｐの絶対値以上且つ高トルク閾値ＴＨｐの絶対値以下である場合、電流ベクトル角速度ωｅ２が負でその絶対値が第２低速度閾値ωＬｎ２の絶対値以上となる領域が第１異常状態の領域である。 Specifically, when the steering torque Trq is positive and its absolute value is larger than the absolute value of the high torque threshold THp, there is a region where the current vector angular velocity ωe2 is negative and the absolute value is greater than or equal to the absolute value of the first low speed threshold ωLn1. This is the region of the first abnormal state. When the steering torque Trq is positive and its absolute value is not less than the absolute value of the low torque threshold TLp and not more than the absolute value of the high torque threshold THp, the current vector angular velocity ωe2 is negative and the absolute value is the second low speed threshold ωLn2. A region that is equal to or greater than the absolute value of is a region in the first abnormal state.
同様に、操舵トルクＴｒｑが負でその絶対値が、高トルク閾値ＴＨｎの絶対値よりも大きい場合、電流ベクトル角速度ωｅ２が正でその絶対値が第１低速度閾値ωＬｐ１の絶対値以上の領域が第１異常状態の領域である。また、操舵トルクＴｒｑが負でその絶対値が低トルク閾値ＴＬｎの絶対値以上且つ高トルク閾値ＴＨｎの絶対値以下である場合、電流ベクトル角速度ωｅ２が正でその絶対値が第２低速度閾値ωＬｐ２の絶対値以上となる領域が第１異常状態の領域である。 Similarly, when the steering torque Trq is negative and its absolute value is larger than the absolute value of the high torque threshold THn, a region where the current vector angular velocity ωe2 is positive and the absolute value is greater than or equal to the absolute value of the first low speed threshold ωLp1 is present. This is the region of the first abnormal state. When the steering torque Trq is negative and the absolute value thereof is not less than the absolute value of the low torque threshold value TLn and not more than the absolute value of the high torque threshold value THn, the current vector angular velocity ωe2 is positive and the absolute value thereof is the second low velocity threshold value ωLp2. A region that is equal to or greater than the absolute value of is a region in the first abnormal state.
図３に示される第２異常状態は、電流ベクトル角速度ωｅ２の絶対値が規定値以下であって且つ操舵トルクの絶対値が規定値以上である異常状態である。これは、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクＴｒｑの絶対値と回転速度の絶対値との間に正の相関があると考えられることに着目したものである。なお、図３において、第１低速度閾値ωＬｐ１，ωＬｎ１の絶対値が速度に関する上記規定値であり、高トルク閾値ＴＨｐ，ＴＨｎの絶対値がトルクに関する上記規定値である。 The second abnormal state shown in FIG. 3 is an abnormal state in which the absolute value of the current vector angular velocity ωe2 is not more than a specified value and the absolute value of the steering torque is not less than a specified value. This is because it is considered that there is a positive correlation between the absolute value of the steering torque Trq and the absolute value of the rotational speed if the sensorless control is normal. In FIG. 3, the absolute values of the first low speed threshold values ωLp1 and ωLn1 are the above-mentioned specified values relating to the speed, and the absolute values of the high torque threshold values THp and THn are the above-mentioned specified values relating to the torque.
図３に示す第３異常状態は、操舵トルクＴｒｑの絶対値が所定値以下であって且つ電流ベクトル角速度ωｅ２の絶対値が所定値以上である異常状態である。これは、センサレス制御が正常であるなら、操舵トルクＴｒｑの絶対値と回転速度の絶対値との間に正の相関があると考えられることに着目したものである。なお、図３において、低トルク閾値ＴＬｐ，ＴＬｎの絶対値がトルクに関する上記所定値であり、高速度閾値ωＨｐ，ωＨｎの絶対値が速度に関する上記所定値である。 The third abnormal state shown in FIG. 3 is an abnormal state in which the absolute value of the steering torque Trq is not more than a predetermined value and the absolute value of the current vector angular velocity ωe2 is not less than a predetermined value. This is because it is considered that there is a positive correlation between the absolute value of the steering torque Trq and the absolute value of the rotational speed if the sensorless control is normal. In FIG. 3, the absolute values of the low torque threshold values TLp and TLn are the predetermined values related to torque, and the absolute values of the high speed threshold values ωHp and ωHn are the predetermined values related to speed.
なお、第１低速度閾値ωＬｎ１，ωＬｐ１や第２低速度閾値ωＬｎ２，ωＬｐ２、低トルク閾値ＴＬｐ，ＴＬｎ、高トルク閾値ＴＨｐ，ＴＨｎは、異常検出精度に基づき、異常でないものを正常と検出することを抑制できる値に設定すればよい。 The first low speed threshold values ωLn1, ωLp1, the second low speed threshold values ωLn2, ωLp2, the low torque threshold values TLp, TLn, and the high torque threshold values THp, THn are detected as normal based on abnormality detection accuracy. What is necessary is just to set to the value which can suppress.
図４に、異常判断処理部１０８による異常判断処理の手順を示す。この処理は、異常判断処理部１０８によって、たとえば所定周期で繰り返し実行される。
図４に示す一連の処理において、異常判断処理部１０８は、まず、第１異常状態が所定時間以上継続したか否かを判断する（Ｓ１０）。この処理は、異常がある旨判断するか否かを決定するためのものである。ここで、所定時間は、ステアリング１２を右に切っていた状態から急に左に切る等、操舵トルクＴｒｑの急変に伴う過渡現象やノイズ等によって第１異常状態であると誤判断がなされることを抑制する値に設定される。ちなみに、操舵トルクＴｒｑの急変時には、アシストトルクの応答遅れによって、操舵トルクＴｒｑの符号とモータ３２の回転方向とが逆となる過渡現象が生じうる。
FIG. 4 shows a procedure of abnormality determination processing by the abnormality determination processing unit 108. This process is repeatedly executed by the abnormality determination processing unit 108, for example, at a predetermined cycle.
In the series of processes shown in FIG. 4, the abnormality determination processing unit 108 first determines whether or not the first abnormal state has continued for a predetermined time or more (S10). This process is for determining whether or not there is an abnormality. Here, the predetermined time is erroneously determined to be the first abnormal state due to a transient phenomenon or noise accompanying a sudden change in the steering torque Trq, such as suddenly turning the steering wheel 12 from the right to the left. Is set to a value that suppresses. Incidentally, when the steering torque Trq changes suddenly, a transient phenomenon may occur in which the sign of the steering torque Trq and the rotation direction of the motor 32 are reversed due to a response delay of the assist torque.
異常判断処理部１０８は、ステップＳ１０において否定判断する場合、第２異常状態が所定時間以上継続したか否かを判断する（Ｓ１２）。この処理は、異常がある旨判断するか否かを決定するためのものである。ここで、所定時間は、操舵トルクＴｒｑの急変に伴う過渡現象やノイズ等によって第２異常状態であると誤判断がなされることを抑制する値に設定される。 When making a negative determination in step S10, the abnormality determination processing unit 108 determines whether or not the second abnormal state has continued for a predetermined time or more (S12). This process is for determining whether or not there is an abnormality. Here, the predetermined time is set to a value that suppresses erroneous determination that the state is the second abnormal state due to a transient phenomenon or noise accompanying sudden change of the steering torque Trq.
異常判断処理部１０８は、ステップＳ１２において否定判断する場合、第３異常状態が所定時間以上継続したか否かを判断する（Ｓ１４）。この処理は、異常がある旨判断するか否かを決定するためのものである。ここで、所定時間は、操舵トルクＴｒｑの急変に伴う過渡現象やノイズ等によって第３異常状態であると誤判断がなされることを抑制する値に設定される。 When making a negative determination in step S12, the abnormality determination processing unit 108 determines whether or not the third abnormal state has continued for a predetermined time or more (S14). This process is for determining whether or not there is an abnormality. Here, the predetermined time is set to a value that suppresses erroneous determination that the state is the third abnormal state due to a transient phenomenon, noise, or the like accompanying a sudden change in the steering torque Trq.
異常判断処理部１０８は、ステップＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４のいずれかで肯定判断する場合、センサレス制御に異常があると判断する（Ｓ１６）。ここでセンサレス制御の異常とは、センサレス処理部６０による制御がなされているときに生じる異常のことであり、センサレス処理部６０の異常のみに限らず、たとえばインバータＩＮＶの異常等も含まれる。ちなみに、異常がある旨判断される場合、ユーザにその旨を通知したり、アシスト制御を停止したりする。 The abnormality determination processing unit 108 determines that there is an abnormality in the sensorless control when making a positive determination in any of steps S10, S12, and S14 (S16). Here, the abnormality of the sensorless control is an abnormality that occurs when the control by the sensorless processing unit 60 is performed, and includes not only the abnormality of the sensorless processing unit 60 but also the abnormality of the inverter INV, for example. Incidentally, when it is determined that there is an abnormality, the fact is notified to the user or the assist control is stopped.
なお、異常判断処理部１０８は、ステップＳ１６の処理が完了する場合や、ステップＳ１４において否定判断する場合には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用を説明する。
In addition, when the process of step S16 is completed, or when making a negative determination in step S14, the abnormality determination processing unit 108 temporarily ends the series of processes illustrated in FIG.
Here, the operation of the present embodiment will be described.
レゾルバ３８に異常が生じると、センサレス処理部６０によってインバータＩＮＶが操作されることで、アシストトルクの制御が継続される。そしてこの場合、速度推定処理部１００によって電流ベクトル角速度ωｅ２が算出され、異常判断処理部１０８によって、センサレス制御の異常の有無が判断される。そしてたとえば、ステアリング１２が右に切られているにもかかわらず、モータ３２が左側に回転を続け、アシスト制御の異常状態が継続するような場合には、異常判断処理部１０８によって異常がある旨判断される。 When abnormality occurs in the resolver 38, the control of the assist torque is continued by operating the inverter INV by the sensorless processing unit 60. In this case, the current vector angular velocity ωe2 is calculated by the speed estimation processing unit 100, and the abnormality determination processing unit 108 determines whether there is an abnormality in the sensorless control. For example, when the motor 32 continues to rotate to the left side even though the steering wheel 12 is turned to the right and the abnormal state of the assist control continues, there is an abnormality by the abnormality determination processing unit 108. To be judged.
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）電流ベクトル角速度ωｅ２と操舵トルクＴｒｑとの関係を用いることで、センサレス制御に異常があるか否かを判断することができる。しかも、ここで異常と判断される現象は、モータ３２およびインバータＩＮＶ間の断線に限らないため、センサレス制御時に断線以外の異常についてもこれを検出することができる。
According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) By using the relationship between the current vector angular velocity ωe2 and the steering torque Trq, it can be determined whether there is an abnormality in the sensorless control. In addition, since the phenomenon determined to be abnormal here is not limited to the disconnection between the motor 32 and the inverter INV, an abnormality other than the disconnection can be detected during sensorless control.
（２）αβ軸上の電流ｉα，ｉβの比「ｉβ／ｉα」の逆正接関数から、電流ベクトル角速度ωｅ２を算出するうえでの中間変数としての電流ベクトル角θｅ２を算出した。電流ベクトル角θｅ２は、その周期が電気角周期と一致して且つ、その増減が回転方向に応じたものとなるベクトル量であることから、電流ベクトル角θｅ２を用いることで電流ベクトル角速度ωｅ２を容易に算出することができる。 (2) The current vector angle θe2 as an intermediate variable for calculating the current vector angular velocity ωe2 was calculated from the arc tangent function of the ratio “iβ / iα” of the currents iα and iβ on the αβ axis. Since the current vector angle θe2 is a vector quantity whose period coincides with the electrical angle period and whose increase / decrease corresponds to the rotation direction, the current vector angle θe2 can be used to facilitate the current vector angular velocity ωe2. Can be calculated.
（３）γδ変換部６４とαβ変換部７６とのそれぞれの入力となる所定の回転角度（θｃ）を、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するために操作した。ここで、制御角θｃを操作すると、モータ３２に流れる電流の電流ベクトルとｑ軸とのなす角度が変化するため、モータ３２のトルクが変化する。このため、回転角度の検出値を用いることなく、アシストトルクを制御することができる。 (3) A predetermined rotation angle (θc) that is an input of each of the γδ conversion unit 64 and the αβ conversion unit 76 is operated in order to feedback-control the steering torque Trq to the target steering torque Trq *. Here, when the control angle θc is manipulated, the angle formed between the current vector of the current flowing through the motor 32 and the q-axis changes, so the torque of the motor 32 changes. For this reason, the assist torque can be controlled without using the detected value of the rotation angle.
また、この場合、目標操舵トルクＴｒｑ＊に応じてｑ軸方向の電流を流す場合と比較して、目標操舵トルクＴｒｑ＊が小さい場合であっても、モータ３２に流れる電流の絶対値が大きくなる。このため、モータ３２の駆動時において、常時、電流ベクトル角θｅ２の算出精度をある程度高く維持することができ、ひいては電流ベクトル角速度ωｅ２の算出精度をある程度高く維持することができる。したがって、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するための操作量として制御角θｃを用いる場合、異常判断処理部１０８にとって電流ベクトル角速度ωｅ２の利用価値が特に大きくなる。 In this case, the absolute value of the current flowing through the motor 32 is larger even when the target steering torque Trq * is smaller than when the current in the q-axis direction is passed according to the target steering torque Trq *. . For this reason, when the motor 32 is driven, the calculation accuracy of the current vector angle θe2 can always be kept high to some extent, and as a result, the calculation accuracy of the current vector angular velocity ωe2 can be kept high to some extent. Therefore, when the control angle θc is used as an operation amount for feedback control of the steering torque Trq to the target steering torque Trq *, the utility value of the current vector angular velocity ωe2 is particularly large for the abnormality determination processing unit 108.
（４）センサレス処理部６０に、誘起電圧オブザーバ８６を備えた。これにより、少なくともモータ３２の電気角速度が高い場合には、推定速度ωｅ１の精度が高くなり、これを参照することでモータ３２の制御性を高めることができる。 (4) The sensorless processing unit 60 includes an induced voltage observer 86. Thereby, at least when the electrical angular velocity of the motor 32 is high, the accuracy of the estimated speed ωe1 is increased, and the controllability of the motor 32 can be improved by referring to this.
また、本実施形態では、異常判断処理部１０８の入力にあえて推定速度ωｅ１を用いることなく、これとは独立に電流ベクトル角速度ωｅ２を算出する速度推定処理部１００を備えた。このため、異常の有無の判断精度がセンサレス処理部６０の異常によって影響を受ける事態を好適に抑制することができる。 In the present embodiment, the speed estimation processing unit 100 that calculates the current vector angular speed ωe2 independently of the estimated speed ωe1 without using the estimated speed ωe1 for the input of the abnormality determination processing unit 108 is provided. For this reason, the situation where the judgment accuracy of the presence or absence of abnormality is affected by the abnormality of the sensorless processing unit 60 can be suitably suppressed.
（５）異常判断処理部１０８を、センサレス処理部６０によるセンサレス制御時に行った。センサレス処理部６０によるセンサレス制御は、レゾルバ３８に異常がある場合に実行されるものであるため、アシスト制御の信頼性を高める冗長設計部分となる。そして、これに対し異常判断処理部１０８を備えることで、アシスト制御の信頼性をいっそう高めることができる。 (5) The abnormality determination processing unit 108 is performed during sensorless control by the sensorless processing unit 60. The sensorless control by the sensorless processing unit 60 is executed when there is an abnormality in the resolver 38, and thus becomes a redundant design part that improves the reliability of the assist control. Further, by providing the abnormality determination processing unit 108, the reliability of the assist control can be further increased.
＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・「第１異常状態、第２異常状態、および第３異常状態について」
第１異常状態、第２異常状態、および第３異常状態の区別の仕方は上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、操舵トルクＴｒｑが低トルク閾値ＴＬｐ未満であって且つゼロよりも大きく、電流ベクトル角速度ωｅ２が負でありその絶対値が高速度閾値ωＨｎの絶対値以上である領域を、第１異常状態に含めてもよい。
<Other embodiments>
The above embodiment may be modified as follows.
・ "About the 1st abnormal state, the 2nd abnormal state, and the 3rd abnormal state"
The method of distinguishing between the first abnormal state, the second abnormal state, and the third abnormal state is not limited to that exemplified in the above embodiment. For example, a region where the steering torque Trq is less than the low torque threshold TLp and greater than zero, the current vector angular velocity ωe2 is negative, and its absolute value is equal to or greater than the absolute value of the high speed threshold ωHn is set to the first abnormal state. May be included.
・「異常判断処理部について」
第１異常状態、第２異常状態、および第３異常状態の全てを検出するものに限らず、それらのうちの少なくとも１つを検出するものであればよい。
・ About the abnormality judgment processing part
The present invention is not limited to detecting all of the first abnormal state, the second abnormal state, and the third abnormal state, and any device that detects at least one of them may be used.
第１異常状態、第２異常状態、または第３異常状態のいずれかが所定時間継続する場合に異常であると判断するものに限らない。たとえば、電流ベクトル角速度ωｅ２と、操舵トルクＴｒｑとの双方をローパスフィルタ処理し、ローパスフィルタ処理後の電流ベクトル角速度ωｅ２と操舵トルクＴｒｑとの組が、第１異常状態、第２異常状態、または第３異常状態を示す場合、直ちに異常があると判断してもよい。 The present invention is not limited to determining that an abnormality occurs when any of the first abnormal state, the second abnormal state, and the third abnormal state continues for a predetermined time. For example, both the current vector angular velocity ωe2 and the steering torque Trq are low pass filtered, and the combination of the current vector angular velocity ωe2 and the steering torque Trq after the low pass filter processing is the first abnormal state, the second abnormal state, or the first If three abnormal states are indicated, it may be immediately determined that there is an abnormality.
・「速度推定処理部について」
電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの検出値を用いるものに限らず、たとえばそれらのうちの２個の検出値を用いて、残りの１個はキルヒホッフの法則から推定してもよい。
・ About the speed estimation processor
Not only the detection values of the currents iu, iv, and iw are used, but the remaining one may be estimated from Kirchhoff's law, for example, using two detection values.
固定２相座標系としては、α軸およびβ軸によって張られる座標系に限らない。たとえばこれに対して所定角度回転した座標系であってもよい。こうした場合であっても、その座標系の２成分の逆正接関数は、電流ベクトル角θｅ２に対して所定角度だけずれた値となるにすぎないため、これに基づき電流ベクトル角速度ωｅ２を算出することができる。 The fixed two-phase coordinate system is not limited to a coordinate system stretched by the α axis and the β axis. For example, a coordinate system rotated by a predetermined angle relative to this may be used. Even in such a case, the arc tangent function of the two components in the coordinate system is merely a value deviated by a predetermined angle with respect to the current vector angle θe2, so that the current vector angular velocity ωe2 is calculated based on this. Can do.
固定２相座標系の電流を用いるものとしては、αβ軸上の電流ｉα，ｉβの比の逆正接関数を用いて電流ベクトル角θｅ２を算出するものに限らない。たとえば、電流ｉαのゼロクロスタイミング間の時間差や電流ｉβのゼロクロスタイミングの時間差と、電流ｉαと電流ｉβとの位相差とに基づき、電流ベクトル角速度ωｅ２を算出するものであってもよい。すなわち、上記の式（ｃ４），（ｃ５）からもわかるように、モータ３２が反転する場合、電流ベクトル角θｅ２を「−θｅ２」とすることに対応することから、この場合、電流ｉα，ｉβは、「ｃｏｓθｅ２，−ｓｉｎθｅ２」となる。したがって、図５に示すように、たとえば、電流ｉαが極大となった直後の期間における電流ｉβの符号に基づき、モータ３２の回転方向の情報を抽出することができる。 The current using the fixed two-phase coordinate system is not limited to the one that calculates the current vector angle θe2 using the arctangent function of the ratio of the currents iα and iβ on the αβ axis. For example, the current vector angular velocity ωe2 may be calculated based on the time difference between the zero cross timings of the current iα, the time difference of the zero cross timing of the current iβ, and the phase difference between the current iα and the current iβ. That is, as can be seen from the above formulas (c4) and (c5), when the motor 32 is reversed, the current vector angle θe2 corresponds to “−θe2”. In this case, the currents iα and iβ Becomes “cos θe2, −sin θe2”. Therefore, as shown in FIG. 5, for example, information on the rotation direction of the motor 32 can be extracted based on the sign of the current iβ in the period immediately after the current iα becomes maximum.
また、固定２相座標系の電流を用いるものにも限らない。たとえば、電流ｉｕや電流ｉｖ、電流ｉｗのゼロクロスタイミング間の時間差と、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの位相差とに基づき電流ベクトル角速度ωｅ２を算出してもよい。ここで位相差は、たとえば電流ｉｕが極大値となった後、次に極大となるのが電流ｉｖであるか電流ｉｗであるかとすればよく、これによって、モータ３２の回転方向の情報を抽出することができる。 Moreover, it is not restricted to the thing using the electric current of a fixed 2 phase coordinate system. For example, the current vector angular velocity ωe2 may be calculated based on the time difference between the zero cross timings of the current iu, the current iv, and the current iw and the phase difference between the currents iu, iv, and iw. Here, the phase difference may be determined, for example, as to whether the current iv or current iw is the next maximum after the current iu has reached the maximum value, thereby extracting information on the rotation direction of the motor 32. can do.
このように、モータ３２の少なくとも２個の端子を流れる電流の変動周期から回転速度の絶対値の情報を抽出し、同電流の位相差から回転方向の情報を抽出することができる。ちなみに、上記実施形態における電流ベクトル角θｅ２は、上記絶対値の情報と前記回転方向の情報とを含むものであり、電流ｉα，ｉβから上記絶対値の情報と前記回転方向の情報とを抽出して単一のパラメータにて定量化できるという意味で優れたものである。 Thus, information on the absolute value of the rotational speed can be extracted from the fluctuation period of the current flowing through at least two terminals of the motor 32, and information on the rotational direction can be extracted from the phase difference of the current. Incidentally, the current vector angle θe2 in the embodiment includes the absolute value information and the rotation direction information, and extracts the absolute value information and the rotation direction information from the currents iα and iβ. It is excellent in that it can be quantified with a single parameter.
モータ３２に印加する電圧を参照することなく、モータ３２に流れる電流を入力として電流ベクトル角θｅ２を算出するものに限らない。たとえば、操作信号ｇ￥＃の時比率に基づきモータ３２の電圧を算出し、これとモータ３２を流れる電流とを入力として誘起電圧オブザーバによって回転角度を推定してもよい。この場合であっても、図２に示したセンサレス処理部６０の指令電圧ｖα＊，ｖβ＊を用いて回転角度を推定する場合と比較すると、センサレス処理部６０に対する独立性を保つことができるため、速度推定処理部１００によって算出される回転速度の信頼性を高く維持することができる。 Without reference to the voltage applied to the motor 32, the current vector angle θe2 is not limited to the calculation of the current vector angle θe2 using the current flowing through the motor 32 as an input. For example, the voltage of the motor 32 may be calculated based on the time ratio of the operation signal g ¥ #, and the rotation angle may be estimated by an induced voltage observer using this and the current flowing through the motor 32 as inputs. Even in this case, independence with respect to the sensorless processing unit 60 can be maintained as compared with the case where the rotation angle is estimated using the command voltages vα * and vβ * of the sensorless processing unit 60 shown in FIG. The reliability of the rotation speed calculated by the speed estimation processing unit 100 can be maintained high.
・「センサレス処理部について」
たとえば、更新量算出部９４の入力を、目標操舵トルクＴｒｑ＊から操舵トルクＴｒｑを減算した値とする代わりに、操舵トルクＴｒｑから目標操舵トルクＴｒｑ＊を減算した値とし、制御角θｃの更新処理を前回の制御角θｃから更新量Δθｃを減算する処理としてもよい。
・ About the sensorless processing unit
For example, instead of setting the input of the update amount calculation unit 94 to a value obtained by subtracting the steering torque Trq from the target steering torque Trq *, a value obtained by subtracting the target steering torque Trq * from the steering torque Trq is used to update the control angle θc. Alternatively, the update amount Δθc may be subtracted from the previous control angle θc.
誘起電圧の推定手法としては、オブザーバを利用するものに限らず、モータ３２を流れる電流と電圧との関係を定めた固定座標系での電圧方程式の未知数を誘起電圧として、同電圧方程式の代数演算に基づき誘起電圧の推定値を算出するものであってもよい。ちなみに、電圧方程式には電気角速度が用いられるが、これについては、誘起電圧の推定値から定まる推定角度等に基づき算出した値を用いる。 The method for estimating the induced voltage is not limited to using an observer, and an algebraic operation of the voltage equation is performed by using an unknown number of voltage equations in a fixed coordinate system that defines the relationship between the current flowing through the motor 32 and the voltage as an induced voltage. The estimated value of the induced voltage may be calculated based on the above. Incidentally, although the electrical angular velocity is used in the voltage equation, a value calculated based on an estimated angle determined from an estimated value of the induced voltage is used.
更新量算出部９４が、推定速度ωｅ１を参照することなく更新量Δθｃを算出するものであってもよい。この場合、誘起電圧オブザーバ等を削除してよい。
変換処理部を、γδ変換部６４およびαβ変換部７６とするものに限らない。たとえば、センサレス処理部６０に、速度推定処理部１００とは独立に、速度推定処理部１００と同様のロジックを備えて、電流ベクトル角速度を算出し、電流ベクトル角速度の速度で変化する推定角度を、γδ変換部６４およびαβ変換部７６に入力してもよい。この場合、更新量Δθｃにて指令電流設定部によって設定される指令電流ｉγ＊，ｉδ＊を座標変換したものを偏差算出部６８，７０に入力すればよく、この場合、この座標変換をするものが、変換処理部となる。
The update amount calculation unit 94 may calculate the update amount Δθc without referring to the estimated speed ωe1. In this case, the induced voltage observer or the like may be deleted.
The conversion processing unit is not limited to the γδ conversion unit 64 and the αβ conversion unit 76. For example, the sensorless processing unit 60 includes the same logic as that of the speed estimation processing unit 100 independently of the speed estimation processing unit 100 to calculate a current vector angular velocity, and to calculate an estimated angle that changes with the speed of the current vector angular velocity, You may input into the (gamma) delta conversion part 64 and the alpha (beta) conversion part 76. In this case, it is only necessary to input the coordinate conversion of the command currents iγ * and iδ * set by the command current setting unit with the update amount Δθc to the deviation calculation units 68 and 70. In this case, the coordinate conversion is performed. Is a conversion processing unit.
さらに、操舵トルクＴｒｑを目標操舵トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するために座標変換に用いる所定の回転角度を操作するものにも限らない。たとえば、誘起電圧から算出した回転速度の推定値に基づき、更新量Δθｃを算出し、これに基づき制御角θｃを更新するものであってもよい。ここで、上記回転速度の推定値から定まる値を電気角誤差量に応じて補正して更新量Δθｃを算出するなら、モータ３２のトルクを制御することも可能となる。ここで、電気角誤差量は、誘起電圧の絶対値とγ軸の誘起電圧との比等として定量化して算出することができる。 Further, the present invention is not limited to operating a predetermined rotation angle used for coordinate conversion in order to feedback control the steering torque Trq to the target steering torque Trq *. For example, the update amount Δθc may be calculated based on the estimated value of the rotation speed calculated from the induced voltage, and the control angle θc may be updated based on this. Here, if the update amount Δθc is calculated by correcting the value determined from the estimated value of the rotational speed in accordance with the electrical angle error amount, the torque of the motor 32 can be controlled. Here, the electrical angle error amount can be quantified and calculated as a ratio of the absolute value of the induced voltage to the induced voltage of the γ-axis.
・「同期電動機（３２）について」
３相同期電動機としては、ステータコイルがＹ結線されたものに限らず、たとえばΔ結線されたものであってもよい。３相同期電動機に限らず、たとえば５相同期電動機であってもよい。また、ＳＰＭＳＭに限らず、たとえばＩＰＭＳＭであってもよい。
・ "About synchronous motor (32)"
The three-phase synchronous motor is not limited to a Y-connected stator coil, and may be a Δ-connected one, for example. For example, a 5-phase synchronous motor may be used. Moreover, not only SPMSM but IPMSM, for example, may be used.
・「電力変換回路について」
直流電圧源（バッテリ３９）の正極および負極のそれぞれと同期電動機の各端子との間を開閉するスイッチング素子Ｓ￥＃を備えるものに限らない。たとえば、３レベルインバータであってもよい。またこれに限らず、同期電動機の各端子毎に周知のＤＣＤＣコンバータと同様の回路構成の回路を接続したものであってもよい。この場合であっても、それらコンバータの出力電圧を高速で変化させることで、各コンバータの出力電圧を指令電圧ｖ￥＃とすることができるため、上記実施形態に準じた効果を得ることができる。
・ About power conversion circuit
The present invention is not limited to the one provided with the switching element S ¥ # that opens and closes between the positive and negative electrodes of the DC voltage source (battery 39) and each terminal of the synchronous motor. For example, a three-level inverter may be used. Further, the present invention is not limited to this, and a circuit having the same circuit configuration as that of a known DCDC converter may be connected to each terminal of the synchronous motor. Even in this case, the output voltage of each converter can be set to the command voltage v ¥ # by changing the output voltage of these converters at high speed, so that the effect according to the above embodiment can be obtained. .
・「そのほか」
モータ３２の回転角度を検出するハードウェア（回転角度検出装置）としてはレゾルバに限らない。また、レゾルバ制御部５０を備えること自体必須ではない。電動パワーステアリング装置としては、コラム型のものに限らず、たとえばピニオン型のものやラックアシスト型のものであってもよい。
·"others"
The hardware (rotation angle detection device) for detecting the rotation angle of the motor 32 is not limited to the resolver. Further, it is not essential to provide the resolver control unit 50. The electric power steering device is not limited to a column type, and may be, for example, a pinion type or a rack assist type.
１０…ＥＰＳ、１２…ステアリング、１４…ステアリングシャフト、１４ａ…コラムシャフト、１４ｂ…インターミディエイトシャフト、１４ｃ…ピニオンシャフト、１６…ラックアンドピニオン機構、１８…ラック軸、２０…タイロッド、２２…転舵輪、３０…ＥＰＳアクチュエータ、３２…モータ、３４…減速機構、３８…レゾルバ、３９…バッテリ、４０…ＥＣＵ、４２…トルクセンサ、４４…操舵角センサ、４６…車速センサ、４８…電流センサ、５０…レゾルバ制御部、５２…セレクタ、６０…センサレス処理部、６２…目標操舵トルク設定部、６４…γδ変換部、６６…指令電流設定部、６８，７０…偏差算出部、７２，７４…電流フィードバック制御部、７６…αβ変換部、８０…ＰＷＭ処理部、８２…デッドタイム生成部、８４…αβ変換部、８６…誘起電圧オブザーバ、８８…誘起電圧ベクトル角度算出部、９０…誘起電圧ベクトル速度算出部、９２…偏差算出部、９４，９６…更新処理部、１００…速度推定処理部、１０２…αβ変換部、１０４…電流ベクトル角算出部、１０６…電流ベクトル角速度算出部、１０８…判断処理部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... EPS, 12 ... Steering, 14 ... Steering shaft, 14a ... Column shaft, 14b ... Intermediate shaft, 14c ... Pinion shaft, 16 ... Rack and pinion mechanism, 18 ... Rack shaft, 20 ... Tie rod, 22 ... Steering wheel, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... EPS actuator, 32 ... Motor, 34 ... Deceleration mechanism, 38 ... Resolver, 39 ... Battery, 40 ... ECU, 42 ... Torque sensor, 44 ... Steering angle sensor, 46 ... Vehicle speed sensor, 48 ... Current sensor, 50 ... Resolver Control unit 52 ... Selector 60 ... Sensorless processing unit 62 ... Target steering torque setting unit 64 ... γδ conversion unit 66 ... Command current setting unit 68, 70 ... Deviation calculation unit 72, 74 ... Current feedback control unit 76 ... αβ conversion unit, 80 ... PWM processing unit, 82 ... dead time generation unit, 8 .... alpha..beta. Conversion unit, 86 ... induced voltage observer, 88 ... induced voltage vector angle calculation unit, 90 ... induced voltage vector speed calculation unit, 92 ... deviation calculation unit, 94, 96 ... update processing unit, 100 ... speed estimation processing unit, 102: αβ conversion unit, 104: current vector angle calculation unit, 106: current vector angular velocity calculation unit, 108: determination processing unit.
Claims (10)
前記同期電動機の回転角度の検出値を用いることなく前記アシストトルクを制御するために前記電力変換回路を操作するセンサレス処理部と、
前記センサレス処理部によってセンサレス制御がなされているときに、前記同期電動機の少なくとも２個の端子を流れる電流の検出値を入力とし、前記同期電動機の回転速度を推定する速度推定処理部と、
該推定した回転速度と前記操舵トルクとの関係に基づき、前記センサレス制御に異常があるか否かを判断する異常判断処理部とを備える電動パワーステアリング装置。 An electric power steering apparatus that operates a power conversion circuit that applies a voltage to each terminal of a synchronous motor in order to control an assist torque output from the synchronous motor based on a detected value of a steering torque input via a steering. And
A sensorless processing unit that operates the power conversion circuit to control the assist torque without using a detection value of a rotation angle of the synchronous motor;
When sensorless control is performed by the sensorless processing unit, a detection value of a current flowing through at least two terminals of the synchronous motor is input, and a speed estimation processing unit that estimates the rotational speed of the synchronous motor;
An electric power steering apparatus comprising: an abnormality determination processing unit that determines whether there is an abnormality in the sensorless control based on a relationship between the estimated rotational speed and the steering torque.
前記センサレス処理部によるセンサレス制御は、前記回転角度検出装置に異常がある場合に実行される請求項１〜９のいずれか１項に記載の電動パワーステアリング装置。 Equipped with a rotation angle detection device,
The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the sensorless control by the sensorless processing unit is executed when there is an abnormality in the rotation angle detection apparatus.
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