JP6464858B2 - Motor control device and electric power steering device and vehicle equipped with the same - Google Patents

Motor control device and electric power steering device and vehicle equipped with the same Download PDF

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本発明は、多系統モータ巻線を有するモータを駆動制御するモータ制御装置並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両に関し、特にいずれかの系統に故障が発生したときに正常系統の電流指令値を調整することにより、アシストの不連続感を改善し、スムーズなハンドリングを可能にするモータ制御装置並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両に関する。 The present invention relates to a motor control device that drives and controls a motor having a multi-system motor winding, and an electric power steering device and vehicle equipped with the motor control device, and in particular, when a failure occurs in any system, the current command value of a normal system The present invention relates to a motor control device that improves a sense of discontinuity of assist by adjusting, and enables smooth handling, an electric power steering device equipped with the motor control device, and a vehicle.

駆動部にモータを搭載した装置として電動パワーステアリング装置(EPS)があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト力)を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力で、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っており、モータとしては耐久性や保守性に優れ、騒音やノイズも少ないブラシレスモータが一般的に使用されている。   There is an electric power steering device (EPS) as a device in which a motor is mounted on the drive unit, and the electric power steering device applies a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of the vehicle by the rotational force of the motor. A steering assisting force is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear with a driving force of a motor controlled by electric power supplied from the motor. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small. The adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). Modulation) is performed by adjusting the duty of the control, and as a motor, a brushless motor that is excellent in durability and maintainability, and has less noise and noise is generally used.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速部内の減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10及び操舵角θを検出する舵角センサ14が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTsと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによって、EPS用モータ20に供給する電流を制御する。   The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 1. A column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of the handle 1 is a reduction gear 3 in the reduction unit, universal joints 4a and 4b, a pinion rack mechanism 5, The tie rods 6a and 6b are connected to the steered wheels 8L and 8R via the hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θ, and the motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is provided with the reduction gear 3. Are connected to the column shaft 2 via The control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11. The control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.

なお、舵角センサ14は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転位置センサから操舵角を取得することも可能である。   The steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be acquired from a rotational position sensor such as a resolver connected to the motor 20.

コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。   The control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that transmits and receives various types of vehicle information, and the vehicle speed Vs can also be received from the CAN 40. The control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.

コントロールユニット30は主としてCPU(MCU、MPU等も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。   The control unit 30 is mainly composed of a CPU (including MCU, MPU, etc.). FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the CPU.

図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTs及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN50からの)車速Vsは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTs及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差I(Irefm−Im)が演算され、その偏差Iが操舵動作の特性改善のためのPI制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20の電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。インバータ37は駆動素子としてFET(電界効果トランジスタ)が用いられ、FETのブリッジ回路で構成されている。   The function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2. The steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 50) are expressed as a current command value Iref1. The current command value calculation unit 31 to be calculated is input. The current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Ts and vehicle speed Vs. The current command value Iref1 is input to the current limiter 33 through the adder 32A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is input to the subtractor 32B, and the deviation I (Irefm) from the fed back motor current value Im. -Im) is calculated, and the deviation I is input to the PI control unit 35 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics are improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM driven via an inverter 37 as a drive unit. The current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtraction unit 32B. The inverter 37 uses a field effect transistor (FET) as a drive element, and is configured by a bridge circuit of the FET.

加算部32Aには補償信号生成部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部34は、セルフアライニングトルク(SAT)34−3と慣性34−2を加算部34−4で加算し、その加算結果に更に収れん性34−1を加算部34−5で加算し、加算部34−5の加算結果を補償信号CMとしている。   A compensation signal CM from the compensation signal generator 34 is added to the adder 32A, and the compensation of the steering system system is performed by adding the compensation signal CM to improve the convergence and inertia characteristics. . The compensation signal generator 34 adds the self-aligning torque (SAT) 34-3 and the inertia 34-2 by the adder 34-4, and further adds the convergence 34-1 to the addition result by the adder 34-5. The addition result of the adder 34-5 is used as the compensation signal CM.

このような電動パワーステアリング装置において、モータ故障(異常を含む)が発生しても、モータ動作を継続できる構成の多系統モータ巻線を有するモータが使用されるケースが増加している。例えば2系統のモータ巻線を有するモータは、ステータのコイルが2系統(U1〜W1相とU2〜W2相)に分けられ、1系統が失陥しても残りの1系統でロータを回転させることができ、アシスト制御の継続が可能となる。   In such an electric power steering device, even if a motor failure (including abnormality) occurs, a case where a motor having a multi-system motor winding having a configuration capable of continuing the motor operation is increasing. For example, in a motor having two motor windings, the stator coil is divided into two systems (U1-W1 phase and U2-W2 phase), and even if one system fails, the rotor is rotated by the remaining one system. Thus, the assist control can be continued.

かかるモータを搭載したモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置において、モータ巻線又はインバータに故障が発生した場合に、電流指令値を調整して対応する方法が提案されている。例えば、特開2013−159165号公報(特許文献1)では、モータコイルを2系統設け、それぞれを駆動制御してアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置において、いずれか一方の系統に故障が発生した場合、残りの他の系統に対して正常時の発熱量と同等若しくはそれ以下になるように電流指令値を調整することにより、モータの発熱を抑え、操舵フィーリングを低下させることなくアシストを継続するようにしている。また、特許第5387989号公報(特許文献2)では、多系統の電動機駆動装置(モータ制御装置)において、いずれかの系統にてインバータ又は巻線群が故障したことを判定したら、故障系統のインバータへの電力供給を遮断し、正常系統への電流指令値(電力制御手段への入力値(フィードバック電流)でも良い)を調整することにより、故障系統のインバータが供給していた電力を正常系統のインバータが補うようにしている。そして、故障判定から一定時間経過後、電流指令値を調整し、正常系統のインバータが補う電力を徐々に小さくすることにより、異常発熱を防いでいる。   In a motor control device and an electric power steering device equipped with such a motor, there has been proposed a method for adjusting a current command value when a failure occurs in a motor winding or an inverter. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-159165 (Patent Document 1), in an electric power steering apparatus in which two systems of motor coils are provided and each of which is driven and controlled to provide an assist force, a failure has occurred in one of the systems. If this is the case, adjust the current command value so that it is equal to or less than the normal amount of heat generation for the remaining systems, thereby suppressing motor heat generation and continuing assist without lowering the steering feeling. Like to do. Further, in Japanese Patent No. 5338789 (Patent Document 2), when it is determined that an inverter or a winding group has failed in any system in a multi-system electric motor drive device (motor control apparatus), the fault system inverter By cutting off the power supply to the normal system and adjusting the current command value to the normal system (or the input value (feedback current) to the power control means), the power supplied by the faulty system inverter The inverter makes up for it. Then, after a lapse of a certain time from the failure determination, the current command value is adjusted, and the power supplemented by the normal system inverter is gradually reduced to prevent abnormal heat generation.

特開2013−159165号公報JP2013-159165A 特許第5387989号公報Japanese Patent No. 5387789

しかしながら、特許文献1に開示された装置では、いずれか一方の系統に故障が発生した場合に残りの他の系統に設定される電流指令値の最大値は、残りの他の系統の発熱量が正常時の発熱量と同等になるような値で、それより大きい値は設定されないので、故障前と故障後で設定される電流指令値にギャップが生じる可能性があり、そのギャップが操舵フィーリングに影響するおそれがある。また、正常時の発熱量と同等になるような値の決定方法の詳細も不明である。特許文献2に開示された装置では、系統数がN個で故障した系統数がM個の場合、故障判定後に電流指令値をN/(N−M)倍して正常系統のインバータに出力しているので、故障前後で設定される電流指令値のギャップは殆どないと推測される。しかし、電流指令値の調整を乗率により行っており、正常系統のインバータが補う電力を徐々に小さくする漸減処理での電流指令値の調整も乗率や一定値の減算で行っているので、電流指令値の調整を柔軟に行うことができない。例えば、操舵トルクが小さい場合と大きい場合での電流指令値の漸減率を変える等の対応を取ることができない。   However, in the device disclosed in Patent Document 1, when a failure occurs in any one of the systems, the maximum value of the current command value set in the remaining other system is the calorific value of the remaining other system. A value that is equivalent to the amount of heat generated during normal operation and a value larger than that is not set, so there is a possibility that a gap will occur in the current command value that is set before and after the failure. May be affected. In addition, the details of how to determine a value that is equivalent to the amount of heat generated at normal time are unknown. In the device disclosed in Patent Document 2, when the number of systems is N and the number of systems that have failed is M, the current command value is multiplied by N / (N−M) after failure determination and output to the normal system inverter. Therefore, it is estimated that there is almost no gap between the current command values set before and after the failure. However, the adjustment of the current command value is performed by the multiplication factor, and the adjustment of the current command value in the gradual decrease processing for gradually reducing the power supplemented by the inverter of the normal system is also performed by the multiplication factor or the subtraction of the constant value. The current command value cannot be adjusted flexibly. For example, it is not possible to take measures such as changing the gradual decrease rate of the current command value when the steering torque is small and large.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、多系統でのモータ制御においていずれかの系統に故障が発生した場合、正常系統の電流指令値の調整を柔軟に行うことによりアシストの不連続感を改善し、スムーズなハンドリングを可能にするモータ制御装置並びにそれを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両を提供することにある。   The present invention has been made under the circumstances described above, and the object of the present invention is to flexibly adjust the current command value of a normal system when a failure occurs in any system in multi-system motor control. An object of the present invention is to provide a motor control device that improves the discontinuity of assist and enables smooth handling, and an electric power steering device and a vehicle equipped with the motor control device.

本発明は、多系統モータ巻線を有するモータを駆動制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、多系統モータ巻線を有するモータに駆動電流を供給する巻線系統毎のモータ駆動回路と、前記モータを駆動するための巻線系統単位の電流指令値を演算し、いずれかの系統の前記モータ巻線又は前記モータ駆動回路に故障が発生したら、正常である系統の前記電流指令値の特性を、正常時の前記電流指令値の総和と同等な特性を形成する第1特性に変更する第1変更を実施し、前記第1変更を実施した後、操舵トルクがないとき若しくはハンドルがセンター付近にあるとき又は車両が直進しているとき、前記第1特性より出力を抑えた第2特性に前記電流指令値の特性を変更する第2変更を実施して前記モータ駆動回路を制御する制御演算部とを備えることにより達成される。
本発明の上記目的は、前記第2特性は、前記第1特性より勾配が緩やかで、最大出力近辺では漸近的に前記最大出力に収束するように変化する特性であることにより、或いは前記電流指令値の特性はアシストマップで定義されることにより、或いは前記電流指令値の特性は、少なくとも操舵トルクに応じて変化する特性であることにより、或いは前記モータ巻線又は前記モータ駆動回路に故障が発生した系統は、故障が発生した時に遮断されることにより、より効果的に達成される。
The present invention relates to a motor control device for driving and controlling a motor having a multi-system motor winding. The object of the present invention is to provide a motor drive circuit for each winding system for supplying a drive current to a motor having a multi-system motor winding. And a current command value for each winding system for driving the motor, and if a failure occurs in the motor winding or the motor drive circuit of any system, the current command value of the normal system Is changed to a first characteristic that forms a characteristic equivalent to the sum of the current command values under normal conditions, and after performing the first change, there is no steering torque or the steering wheel When the vehicle is in the vicinity of the center or when the vehicle is traveling straight, the motor drive circuit is controlled by performing a second change that changes the characteristic of the current command value to a second characteristic that suppresses the output from the first characteristic. control It is achieved by providing a calculation unit.
The object of the present invention is that the second characteristic is a characteristic in which the gradient is gentler than the first characteristic and changes so as to converge to the maximum output asymptotically in the vicinity of the maximum output, or the current command by property values defined in the assist map, the characteristics of some have the said current command value by a characteristic that varies in response to at least the steering torque, or a failure in the motor winding or the motor drive circuit The system in which this occurs is more effectively achieved by being shut off when a failure occurs.

上記モータ制御装置を電動パワーステアリング装置に適用することにより、故障発生時のアシストの不連続感を改善し、スムーズなハンドリングを可能にする信頼性の高い電動パワーステアリング装置を達成でき、かかる電動パワーステアリング装置を車両に搭載することにより、車両の一層の信頼性向上を図ることができる。   By applying the above motor control device to an electric power steering device, it is possible to achieve a highly reliable electric power steering device that improves the discontinuity of assist when a failure occurs and enables smooth handling. By mounting the steering device on the vehicle, the reliability of the vehicle can be further improved.

本発明に係るモータ制御装置によれば、多系統でのモータ制御においていずれかの系統に故障が発生した場合、電流指令値の特性を故障前と同等な特性になるように変更し、その後、現マップから故障時専用マップに遷移又は切り換えることにより、故障直後のアシストの不連続感を改善し、また、アシストマップ変更時の操舵トルクの変動を緩和させることができる。   According to the motor control device of the present invention, when a failure occurs in any of the systems in the motor control in multiple systems, the characteristics of the current command value is changed to be the same characteristics as before the failure, By transitioning or switching from the current map to the dedicated map at the time of failure, it is possible to improve the discontinuity of assist immediately after the failure, and to reduce fluctuations in steering torque when the assist map is changed.

さらに、本発明に係るモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置によれば、スムーズなハンドリングを可能にし、かかる電動パワーステアリング装置を車両に搭載することにより、操舵フィーリングの改善を図ることができる。   Furthermore, according to the electric power steering apparatus equipped with the motor control apparatus according to the present invention, smooth handling is possible, and the steering feeling can be improved by mounting the electric power steering apparatus on a vehicle. .

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing an outline of an electric power steering device. 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット(ECU)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control unit (ECU) of an electric power steering apparatus. 正常時のアシストマップの例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the assist map at the time of normal. 故障時のアシストマップの例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the assist map at the time of a failure. 本発明を適用できるモータの構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the motor which can apply this invention. 本発明を適用できるモータの巻線構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the winding structure of the motor which can apply this invention. 本発明に係るモータ制御装置の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (1st Embodiment) of the motor control apparatus which concerns on this invention. 第1実施形態の制御演算部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control calculating part of 1st Embodiment. 第1実施形態の電流制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the current control part of 1st Embodiment. 故障時に時間により徐変するアシストマップの例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the assist map which changes gradually with time at the time of a failure. 第1実施形態の制御演算部の動作例を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows the operation example of the control calculating part of 1st Embodiment. 第1実施形態の制御演算部の動作例を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows the operation example of the control calculating part of 1st Embodiment. 本発明に係るモータ制御装置の構成例(第2実施形態)の制御演算部の動作例を示すフローチャートの一部である。It is a part of flowchart which shows the operation example of the control calculating part of the structural example (2nd Embodiment) of the motor control apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るモータ制御装置の構成例(第3実施形態)の制御演算部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control calculating part of the structural example (3rd Embodiment) of the motor control apparatus which concerns on this invention.

本発明では、多系統モータ巻線を有するモータのモータ巻線や、インバータ等から成るモータ駆動回路に故障(異常を含む)が発生した場合、モータに供給する電流の制御目標値である電流指令値の特性を故障前と同等な特性になるように変更し、変更後、出力を抑えた特性にさらに変更する。例えば、モータ巻線が2系統で、各系統で使用される電流指令値のアシストマップ(以下、「系統別アシストマップ」と呼ぶ)が図3の実線で示されるような操舵トルクに応じて変化する特性の場合、正常時には2系統が同等の出力でモータを駆動制御するので、全体の電流指令値のアシストマップ(以下、「全体アシストマップ」と呼ぶ)は図3の破線で示されるような特性(以下、「全体特性」と呼ぶ)になる。この状況において、いずれかの系統に故障が発生した場合、正常な系統の系統別アシストマップが全体特性を形成するような特性(第1特性)を有するように、当該系統別アシストマップを変更する。簡単には、全体アシストマップを正常な系統の系統別アシストマップとして使用する。これにより、故障前後での電流指令値のギャップの影響が軽減され、アシストの不連続感を改善することができる。しかし、第1特性の最大値は正常時の1系統当たりの最大出力(以下、単に「最大出力」と呼ぶ)を超えており、第1特性のままだと、モータ巻線への負荷が重くなる可能性があるので、第1特性の最大値が最大出力を超えないように、第1特性に変更後、系統別アシストマップを図4の実線で示されるような特性(第2特性)に変更する。第2特性は、最大値が最大出力以下で、第1特性より勾配が緩やかで、最大出力近辺では漸近的に最大出力に収束するように変化する特性となっている。但し、急激に第2特性に変更すると、アシスト力が急に弱くなり、操舵フィーリングが低下する可能性があるので、時間経過に従って徐々に変更する。これにより、アシストマップ変更時の操舵トルクの変動が緩和されるため、操舵者はハンドルを取られにくくなる。   In the present invention, when a failure (including abnormality) occurs in a motor drive circuit including a motor winding having a multi-system motor winding or an inverter, a current command that is a control target value of a current supplied to the motor Change the characteristic of the value so that it is equivalent to the characteristic before the failure, and after that change, further change the characteristic to suppress the output. For example, there are two motor windings, and an assist map of current command values used in each system (hereinafter referred to as “system-specific assist map”) changes according to the steering torque as shown by the solid line in FIG. In the case of the characteristic, the two systems control the motor with the same output at normal time, so the assist map of the entire current command value (hereinafter referred to as “total assist map”) is as shown by the broken line in FIG. Characteristic (hereinafter referred to as “overall characteristic”). In this situation, if a failure occurs in any of the systems, the system-specific assist map is changed so that the system-specific assist map of the normal system has a characteristic (first characteristic) that forms an overall characteristic. . In brief, the entire assist map is used as an assist map for each normal system. Thereby, the influence of the gap of the current command value before and after the failure is reduced, and the discontinuity of assist can be improved. However, the maximum value of the first characteristic exceeds the maximum output per system during normal operation (hereinafter simply referred to as “maximum output”). If the first characteristic remains unchanged, the load on the motor winding is heavy. Therefore, after changing to the first characteristic so that the maximum value of the first characteristic does not exceed the maximum output, the system-specific assist map is changed to the characteristic (second characteristic) as shown by the solid line in FIG. change. The second characteristic is a characteristic in which the maximum value is equal to or less than the maximum output, the gradient is gentler than that of the first characteristic, and changes so as to converge asymptotically to the maximum output near the maximum output. However, if the second characteristic is suddenly changed, the assist force suddenly becomes weak and the steering feeling may be lowered. Therefore, the characteristic is gradually changed as time elapses. Thereby, since the fluctuation | variation of the steering torque at the time of assist map change is relieved, a steering person becomes difficult to take a steering wheel.

第2特性への変更を時間による徐変ではなく、電流指令値が極小となる操舵条件や走行条件において実施しても良い。例えば、ハンドルへの操舵トルクがないときに第2特性へ変更すれば、アシストマップ変更前後に操舵者が知覚するモータアシスト力の変動の影響を抑えることができる。   The change to the second characteristic may be performed not under gradual change with time but under a steering condition or traveling condition in which the current command value is minimized. For example, by changing to the second characteristic when there is no steering torque to the steering wheel, it is possible to suppress the influence of fluctuations in the motor assist force perceived by the steering operator before and after the assist map is changed.

なお、電流指令値は操舵トルクだけではなく、車速やモータ回転数等に基づいて算出することも可能である。例えば、図3で示されるアシストマップを低速、中速及び高速別で用意する等が可能である。また、アシストマップはルックアップテーブルとして用意しても良いし、操舵トルク等を変数とした関数として定義しても良い。ルックアップテーブルとして用意した場合は、電流指令値算出の高速化が図れ、関数として定義した場合は、アシストマップを記憶する領域の低減化が図れる。   The current command value can be calculated not only based on the steering torque but also based on the vehicle speed, the motor rotation speed, and the like. For example, the assist map shown in FIG. 3 can be prepared for each of low speed, medium speed, and high speed. The assist map may be prepared as a look-up table, or may be defined as a function with steering torque as a variable. When prepared as a lookup table, the current command value calculation can be speeded up, and when defined as a function, the area for storing the assist map can be reduced.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず本発明を適用できる2系統巻線モータの例を、図5及び図6に示して説明する。本発明は電動モータであるが、以下では単に「モータ」として説明する。   First, an example of a dual winding motor to which the present invention can be applied will be described with reference to FIGS. Although the present invention is an electric motor, it will be described below simply as a “motor”.

3相モータ200は図5に示すように、内周面に内方に突出形成されてスロットSLを形成する磁極となるティースTを有するステータ12Sと、このステータ12Sの内周側にティースTと対向して回転自在に配置された永久磁石PMを表面に配置した8極の表面磁石型のロータ12Rとを有するSPM(Surface Permanent Magnet)モータの構成を有する。ここで、ステータ12SのティースTの数を相数×2n(nは2以上の整数)で、例えばn=2に設定して、8極、12スロットの構成としている。   As shown in FIG. 5, the three-phase motor 200 has a stator 12S having teeth T that are formed inwardly on the inner peripheral surface and serve as magnetic poles forming slots SL, and teeth T on the inner peripheral side of the stator 12S. It has a configuration of an SPM (Surface Permanent Magnet) motor having an 8-pole surface magnet type rotor 12R on the surface of which permanent magnets PM are arranged so as to be rotatable in opposition to each other. Here, the number of teeth T of the stator 12S is set to the number of phases × 2n (n is an integer equal to or larger than 2), for example, n = 2, and is configured to have 8 poles and 12 slots.

そして、ステータ12SのスロットSLに、図6に示す2系統で、その各々の同相の磁極がロータ磁石に対し同位相となる多相モータ巻線となる第1の3相モータ巻線L1と第2の3相モータ巻線L2とが巻装されている。第1の3相モータ巻線L1は、U相コイルU1、V相コイルV1及びW相コイルW1の一端が互いに接続されてスター結線とされ、各相コイルU1、V1及びW1の他端がモータ制御装置100に接続され、個別にモータ駆動電流I1u、I1v及びI1wが供給されている。   Then, in the slot SL of the stator 12S, the first three-phase motor winding L1 and the second three-phase motor winding L1 and the second phase shown in FIG. Two three-phase motor windings L2 are wound. In the first three-phase motor winding L1, one end of the U-phase coil U1, V-phase coil V1, and W-phase coil W1 is connected to each other to form a star connection, and the other end of each phase coil U1, V1, and W1 is the motor. The motor drive currents I1u, I1v, and I1w are individually supplied to the control device 100.

各相コイルU1、V1及びW1には、それぞれ2つのコイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bが形成されている。これらコイル部U1a,V1a及びW1aは、位置が正三角形を形作るティースT10、T2及びT6に集中巻きで巻装されている。また、コイル部U1b,V1b及びW1bはティースT10、T2及びT6とは時計方向にそれぞれ90°移動した位置にあるティースT1、T5及びT9に集中巻きで巻装されている。   Two coil portions U1a, U1b, V1a, V1b and W1a, W1b are formed in each phase coil U1, V1 and W1. These coil portions U1a, V1a and W1a are wound in concentrated winding on teeth T10, T2 and T6 whose positions form an equilateral triangle. In addition, the coil portions U1b, V1b, and W1b are wound in concentrated winding on the teeth T1, T5, and T9 that are respectively moved by 90 ° clockwise from the teeth T10, T2, and T6.

また、第2の3相モータ巻線L2は、U相コイルU2、V相コイルV2及びW相コイルW2の一端が互いに接続されてスター結線とされ、各相コイルU2、V2及びW2の他端がモータ制御装置100に接続され、個別にモータ駆動電流I2u、I2v及びI2wが供給されている。   The second three-phase motor winding L2 is connected to one end of a U-phase coil U2, a V-phase coil V2, and a W-phase coil W2 to form a star connection, and the other end of each phase coil U2, V2, and W2 Are connected to the motor control device 100, and motor drive currents I2u, I2v and I2w are individually supplied.

各相コイルU2、V2及びW2には、それぞれ2つのコイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bが形成されている。これらコイル部U2a,V2a及びW2aは、位置が正三角形を形作るティースT4、T8及びT12に集中巻きで巻装されている。また、コイル部U2b,V2b及びW2bはティースT4、T8及びT12とは、時計方向にそれぞれ90°移動した位置にあるティースT7、T11及びT3に集中巻きで巻装されている。   Two coil portions U2a, U2b, V2a, V2b and W2a, W2b are formed in each phase coil U2, V2, and W2. These coil portions U2a, V2a and W2a are wound in concentrated winding on teeth T4, T8 and T12 whose positions form an equilateral triangle. The coil portions U2b, V2b, and W2b are wound in concentrated winding on the teeth T7, T11, and T3 that are respectively moved 90 ° clockwise from the teeth T4, T8, and T12.

そして、各相コイルU1〜W1のコイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1b及び各相コイルU2〜W2のコイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bは、各ティースTを挟むスロットSLに通電電流の方向が同一方向となるように巻装されている。   The coil portions U1a, U1b, V1a, V1b and W1a, W1b of each phase coil U1 to W1 and the coil portions U2a, U2b, V2a, V2b and W2a, W2b of each phase coil U2 to W2 sandwich each tooth T. The slot SL is wound so that the direction of the energization current is the same.

このように第1の3相モータ巻線L1の各相コイルU1〜W1のコイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bと、第2の3相モータ巻線L2の各相コイルU2〜W2のコイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bとが、互いに異なる12本のティースに巻装されている。   Thus, the coil portions U1a, U1b, V1a, V1b and W1a, W1b of the respective phase coils U1 to W1 of the first three-phase motor winding L1, and the respective phase coils U2 to U2 of the second three-phase motor winding L2. W2 coil portions U2a, U2b, V2a, V2b and W2a, W2b are wound around 12 different teeth.

このような2系統巻線を有する3相モータに対して、個別のインバータから電流を供給し、一方のインバータのスイッチング手段に導通不可となるOFF故障(オープン故障)又はON故障(ショート故障)が生じた場合に、故障が生じたスイッチング手段を特定し、故障スイッチング手段を除くスイッチング手段を制御すると共に、故障スイッチング手段を含む故障インバータ以外の正常インバータを制御する本発明に係るモータ制御装置の構成例(第1実施形態)を図7に示して説明する。   An OFF fault (open fault) or an ON fault (short fault) that supplies current from an individual inverter to the switching means of one of the inverters for such a three-phase motor having two systems of windings, becomes impossible. The configuration of the motor control device according to the present invention that controls the switching means excluding the fault switching means and controls the normal inverter other than the faulty inverter including the fault switching means when the fault occurs. An example (first embodiment) will be described with reference to FIG.

モータ制御装置100は故障検出部111を含み、電流指令値を演算する制御演算部110と、制御演算部110から出力される電圧指令値(電圧制御指令値)V1及びV2が個別に入力されるモータ駆動回路120A及び120Bと、これらモータ駆動回路120A及び120Bの出力側と3相モータ200の第1のモータ巻線L1及び第2のモータ巻線L2との間に介挿されたモータ電流遮断回路130A及び130Bとを備えている。 The motor control device 100 includes a failure detection unit 111, and a control calculation unit 110 that calculates a current command value, and voltage command values (voltage control command values) V1 * and V2 * output from the control calculation unit 110 are individually input. Motor drive circuits 120A and 120B, and motors interposed between the output sides of the motor drive circuits 120A and 120B and the first motor winding L1 and the second motor winding L2 of the three-phase motor 200 Current interruption circuits 130A and 130B are provided.

3相モータ200は、ロータの回転位置を検出するホール素子などの回転位置センサ101を備えており、回転位置センサ101からの検出値がモータ回転角検出回路102に入力され、モータ回転角検出回路102でモータ回転角θmが検出され、モータ回転角θmはモータ回転数演算部105に入力され、モータ回転数演算部105でモータ回転数ωが算出される。制御演算部110には、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTs及び車速センサ12で検出された車速Vsが入力されると共に、モータ回転角検出回路102から出力されるモータ回転角θm及びモータ回転数演算部105から出力されるモータ回転数ωが入力される。更に、モータ駆動回路120A及び120B内の電流検出回路121A及び121Bから出力されるモータ200の第1のモータ巻線L1及び第2のモータ巻線L2の各相コイルから出力されるモータ電流I1d及びI2dが制御演算部110に入力されている。また、モータ駆動回路120A及び120Bには、直流電源としてのバッテリ103からノイズフィルタ104を経て直流電流が供給されている。   The three-phase motor 200 includes a rotational position sensor 101 such as a Hall element that detects the rotational position of the rotor. A detection value from the rotational position sensor 101 is input to the motor rotational angle detection circuit 102, and the motor rotational angle detection circuit is detected. The motor rotation angle θm is detected at 102, the motor rotation angle θm is input to the motor rotation number calculation unit 105, and the motor rotation number calculation unit 105 calculates the motor rotation number ω. The control calculation unit 110 receives the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and the motor rotation angle θm and motor rotation output from the motor rotation angle detection circuit 102. The motor rotation speed ω output from the number calculation unit 105 is input. Further, motor currents I1d output from the respective phase coils of the first motor winding L1 and the second motor winding L2 of the motor 200 output from the current detection circuits 121A and 121B in the motor drive circuits 120A and 120B, and I2d is input to the control calculation unit 110. Further, a direct current is supplied to the motor drive circuits 120A and 120B from the battery 103 as a direct current power source through the noise filter 104.

制御演算部110は、操舵トルクTs、車速Vs及びモータ回転数ωを基にアシストマップを参照して電流指令値Iを算出する。 The control calculation unit 110 calculates the current command value I * by referring to the assist map based on the steering torque Ts, the vehicle speed Vs, and the motor rotation speed ω.

図8に制御演算部110の構成例を示す。制御演算部110は、トルク制御部112、電流制御部113A,113B及び故障検出部111を備えている。トルク制御部112が、操舵トルクTs、車速Vs及びモータ回転数ωを基にアシストマップを参照して電流指令値Iを算出し、電流制御部113A及び113Bに出力する。 FIG. 8 shows a configuration example of the control calculation unit 110. The control calculation unit 110 includes a torque control unit 112, current control units 113A and 113B, and a failure detection unit 111. The torque control unit 112 calculates a current command value I * with reference to the assist map based on the steering torque Ts, the vehicle speed Vs, and the motor rotation speed ω, and outputs the current command value I * to the current control units 113A and 113B.

トルク制御部112は、系統別アシストマップとして、正常時には図3の実線で示されるような特性のアシストマップ(以下、「正常時アシストマップ」と呼ぶ)を使用し、故障が発生した後には図10に示されるような特性の複数のアシストマップを使用して電流指令値Iを算出する。即ち、故障発生時は図10の破線で示されるような全体アシストマップと同等な特性(第1特性)のアシストマップ(以下、「第1特性アシストマップ」と呼ぶ)を使用し、故障発生後は図10の一点鎖線で示されるような特性のアシストマップ(以下、「徐変アシストマップ」と呼ぶ)に所定の時間間隔でA,B,Cの順で切り替え、最終的には図10の実線で示されるような特性(第2特性)のアシストマップ(以下、「第2特性アシストマップ」と呼ぶ)を使用する。なお、本構成例では3つの徐変アシストマップを使用するが、使用する徐変アシストマップの数は任意に決定して良く、切り替える時間間隔も任意に決定して良い。第1特性アシストマップから徐変アシストマップに切り替える時間間隔と徐変アシストマップ間での切り替える時間間隔は同じでも異なっても良い。また、図3及び図10の実線で示される系統別アシストマップの特性は操舵トルクTsのみを変数として表現されているが、車速Vsやモータ回転数ωも変数に加えて電流指令値Iを算出しても良い。 The torque control unit 112 uses an assist map having characteristics as indicated by a solid line in FIG. 3 (hereinafter referred to as a “normal assist map”) as a system-specific assist map. The current command value I * is calculated using a plurality of assist maps having characteristics as shown in FIG. That is, when a failure occurs, an assist map (hereinafter referred to as “first characteristic assist map”) having characteristics (first characteristics) equivalent to the overall assist map as shown by the broken line in FIG. 10 is used. Is switched to an assist map having characteristics as shown by a one-dot chain line in FIG. 10 (hereinafter referred to as a “gradual change assist map”) at predetermined time intervals in the order of A, B, and C, and finally in FIG. An assist map having characteristics (second characteristics) as indicated by a solid line (hereinafter referred to as “second characteristic assist map”) is used. In this configuration example, three gradual change assist maps are used. However, the number of gradual change assist maps to be used may be arbitrarily determined, and the switching time interval may be arbitrarily determined. The time interval for switching from the first characteristic assist map to the gradually changing assist map and the time interval for switching between the gradually changing assist maps may be the same or different. The characteristics of the system-specific assist map indicated by the solid lines in FIGS. 3 and 10 are expressed using only the steering torque Ts as a variable, but the current command value I * is also added to the vehicle speed Vs and the motor rotation speed ω in addition to the variables. It may be calculated.

電流制御部113Aの構成例を図9に示す。電流制御部113Aは、d−q軸電流指令値算出部114A、2相/3相変換部115A及び電圧指令値演算部116Aを備えている。d−q軸電流指令値算出部114Aは、電流指令値I、モータ回転角θm及びモータ回転数ωに基づいてベクトル制御のd−q座標系のd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqを算出する。2相/3相変換部115Aは、算出されるd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqをモータ回転角θmに従って2相/3相変換してU相電流指令値I1u、V相電流指令値I1v及びW相電流指令値I1wを算出する。電圧指令値演算部116Aは、算出されるU相電流指令値I1u、V相電流指令値I1v及びW相電流指令値I1wと電流検出回路121Aで検出されるモータ電流I1dの相毎の加算値との電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwを算出し、これら電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwについてPI制御演算等を行ってモータ駆動回路120Aに対する3相の電圧指令値V1を算出し、算出する3相の電圧指令値V1をモータ駆動回路120Aに出力する。2相/3相変換部115Aが算出するU相電流指令値I1u、V相電流指令値I1v及びW相電流指令値I1wは故障検出部111にも出力される。 A configuration example of the current control unit 113A is shown in FIG. The current control unit 113A includes a dq-axis current command value calculation unit 114A, a two-phase / three-phase conversion unit 115A, and a voltage command value calculation unit 116A. The dq-axis current command value calculation unit 114A is configured to determine the d-axis current command value Id * and the q-axis current in the dq coordinate system of the vector control based on the current command value I * , the motor rotation angle θm, and the motor rotation speed ω. Command value Iq * is calculated. The two-phase / three-phase converter 115A converts the calculated d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq * into two-phase / three-phase according to the motor rotation angle θm, thereby converting the U-phase current command value I1u * , V-phase current command value I1v * and W-phase current command value I1w * are calculated. The voltage command value calculation unit 116A outputs the calculated U-phase current command value I1u * , V-phase current command value I1v *, W-phase current command value I1w * and the motor current I1d detected by the current detection circuit 121A for each phase. Current deviations ΔIu, ΔIv, and ΔIw with the added value are calculated, and PI control calculation is performed on these current deviations ΔIu, ΔIv, and ΔIw to calculate and calculate a three-phase voltage command value V1 * for the motor drive circuit 120A. The three-phase voltage command value V1 * is output to the motor drive circuit 120A. The U-phase current command value I1u * , the V-phase current command value I1v *, and the W-phase current command value I1w * calculated by the two-phase / three-phase conversion unit 115A are also output to the failure detection unit 111.

電流制御部113Bは電流制御部113Aと同じ構成で、電流指令値I、モータ回転角θm及びモータ回転数ω並びに電流検出回路121Bで検出されるモータ電流I2dを用いて、モータ駆動回路120Bに対する3相の電圧指令値V2を算出し、算出する3相の電圧指令値V2をモータ駆動回路120Bに出力する。電流制御部113Bで算出されるU相電流指令値I2u、V相電流指令値I2v及びW相電流指令値I2wも故障検出部111に出力される。なお、3相の電圧指令値V1及びV2は、モータ制御装置100が正常動作時では互いに同一の値として出力される。 The current control unit 113B has the same configuration as the current control unit 113A, and uses the current command value I * , the motor rotation angle θm, the motor rotation number ω, and the motor current I2d detected by the current detection circuit 121B, to the motor drive circuit 120B. The three-phase voltage command value V2 * is calculated, and the calculated three-phase voltage command value V2 * is output to the motor drive circuit 120B. The U-phase current command value I2u * , the V-phase current command value I2v *, and the W-phase current command value I2w * calculated by the current control unit 113B are also output to the failure detection unit 111. The three-phase voltage command values V1 * and V2 * are output as the same value when the motor control device 100 is operating normally.

故障検出部111には、U相電流指令値I1u、V相電流指令値I1v及びW相電流指令値I1w並びにU相電流指令値I2u、V相電流指令値I2v及びW相電流指令値I2wに加えて、モータ電流遮断回路130A及び130Bとモータ200の第1モータ巻線L1及び第2モータ巻線L2との間に設けられた故障検出回路131A及び131Bで検出されるモータ電流検出値I1ud、I1vd、I1wd及びI2ud、I2vd、I2wdが入力されている。故障検出部111は、入力されるモータ電流検出値I1ud〜I1wd及びI2ud〜I2wdと各相電流指令値I1u〜I1w及びI2u〜I2wとをそれぞれ比較して、インバータ122A及び122Bを構成するスイッチング素子としての電界効果トランジスタ(FET)Q1〜Q6のオープン故障(OFF故障)及びショート故障(ON故障)を検出する。そして、インバータ122A及び122Bを構成するFETのオープン故障又はショート故障を検出したときに、故障を検出したモータ駆動回路120A又は120Bのゲート駆動回路123A又は123Bに対して故障系統遮断指令SAa又はSAbを出力し、トルク制御部112に対して電流指令値変更指令ISWを出力する。 The failure detection unit 111 includes a U-phase current command value I1u * , a V-phase current command value I1v *, a W-phase current command value I1w * , a U-phase current command value I2u * , a V-phase current command value I2v *, and a W-phase current. In addition to the command value I2w * , motors detected by failure detection circuits 131A and 131B provided between the motor current cutoff circuits 130A and 130B and the first motor winding L1 and the second motor winding L2 of the motor 200 Current detection values I1ud, I1vd, I1wd and I2ud, I2vd, I2wd are input. The failure detection unit 111 configures inverters 122A and 122B by comparing the input motor current detection values I1ud to I1wd and I2ud to I2wd with the phase current command values I1u * to I1w * and I2u * to I2w * , respectively. Open faults (OFF faults) and short-circuit faults (ON faults) of field effect transistors (FETs) Q1 to Q6 as switching elements are detected. Then, when an open failure or a short failure of the FETs constituting the inverters 122A and 122B is detected, a failure system cutoff command SAa or SAb is issued to the gate drive circuit 123A or 123B of the motor drive circuit 120A or 120B that has detected the failure. The current command value change command ISW is output to the torque control unit 112.

モータ駆動回路120A及び120Bのそれぞれは、制御演算部110から出力される3相の電圧指令値V1及びV2が入力されてゲート信号を形成すると共に、故障時電流制御部を兼ねるゲート駆動回路123A及び123Bと、これらゲート駆動回路123A及び123Bから出力されるゲート信号が入力されるインバータ122A及び122Bとを備えている。 Each of the motor drive circuits 120A and 120B receives the three-phase voltage command values V1 * and V2 * output from the control calculation unit 110 to form a gate signal, and also serves as a failure current control unit. 123A and 123B, and inverters 122A and 122B to which gate signals output from the gate drive circuits 123A and 123B are input.

ゲート駆動回路123A及び123Bのそれぞれは、制御演算部110から電圧指令値V1及びV2が入力されると、これら電圧指令値V1及びV2と三角波のキャリア信号とを基に6つのPWM信号(ゲート信号)を形成し、これらPWM信号をインバータ122A及び122Bに出力する。 When the voltage command values V1 * and V2 * are input from the control calculation unit 110, the gate driving circuits 123A and 123B each have six PWMs based on the voltage command values V1 * and V2 * and a triangular wave carrier signal. A signal (gate signal) is formed, and these PWM signals are output to inverters 122A and 122B.

また、ゲート駆動回路123Aは、制御演算部110から故障系統遮断指令SAaが入力されていない正常であるときには、モータ電流遮断回路130Aに対してハイレベルの3つのゲート信号を出力すると共に、電源遮断回路124Aに対してハイレベルの2つのゲート信号を出力し、故障系統遮断指令SAaが入力された故障であるときには、モータ電流遮断回路130Aに対してローレベルの3つのゲート信号を同時に出力し、モータ電流を遮断すると共に、電源遮断回路124Aに対してローレベルの2つのゲート信号を同時に出力し、バッテリ電力を遮断する。   Further, the gate drive circuit 123A outputs three high-level gate signals to the motor current cut-off circuit 130A and the power cut-off when the failure system cut-off command SAa is not normally input from the control calculation unit 110. Two high-level gate signals are output to the circuit 124A, and when the failure is the failure system cutoff command SAa, three low-level gate signals are simultaneously output to the motor current cutoff circuit 130A. The motor current is cut off, and two low level gate signals are simultaneously output to the power cut-off circuit 124A to cut off the battery power.

同様に、ゲート駆動回路123Bは、制御演算部110から故障系統遮断指令SAbが入力されていない正常であるときには、モータ電流遮断回路130Bに対してハイレベルの3つのゲート信号を出力すると共に、電源遮断回路124Bに対してハイレベルの2つのゲート信号を出力し、故障系統遮断指令SAbが入力された故障であるときには、モータ電流遮断回路130Bに対してローレベルの3つのゲート信号を同時に出力し、モータ電流を遮断すると共に、電源遮断回路124Bに対してローレベルの2つのゲート信号を同時に出力し、バッテリ電力を遮断する。   Similarly, the gate drive circuit 123B outputs three high-level gate signals to the motor current cutoff circuit 130B and outputs power to the motor current cutoff circuit 130B when the failure system cutoff command SAb is not input from the control calculation unit 110. Two high-level gate signals are output to the cut-off circuit 124B, and when the failure is caused by the failure system cut-off command SAb, three low-level gate signals are simultaneously output to the motor current cut-off circuit 130B. The motor current is cut off, and two low level gate signals are simultaneously output to the power cut-off circuit 124B to cut off the battery power.

インバータ122A及び122Bのそれぞれは、ノイズフィルタ104及び電源遮断回路124A及び124Bを介してバッテリ103のバッテリ電流が入力され、入力側に平滑用の電解コンデンサCA及びCBが接続されている。   Each of the inverters 122A and 122B receives the battery current of the battery 103 via the noise filter 104 and the power cutoff circuits 124A and 124B, and is connected to smoothing electrolytic capacitors CA and CB on the input side.

インバータ122A及び122Bは、6個のスイッチング素子としてのFETQ1〜Q6を有し、2つのFETを直列に接続した3つのスイッチングアーム(インバータ122AではSAu、SAv及びSAw、インバータ122BではSBu、SBv及びSBw)を並列に接続した構成を有する。そして、各FETQ1〜Q6のゲートにゲート駆動回路123A及び123Bから出力されるPWM信号が入力されることにより、各スイッチングアームのFET間からモータ駆動電流であるU相電流I1u,I2u、V相電流I1v,I2v及びW相電流I1w,I2wがモータ電流遮断回路130A及び130Bを介してモータ200の第1巻線L1及び第2巻線L2に入力される。   The inverters 122A and 122B have FETs Q1 to Q6 as six switching elements, and three switching arms in which two FETs are connected in series (SAu, SAv and SAw in the inverter 122A, SBu, SBv and SBw in the inverter 122B). ) Are connected in parallel. The PWM signals output from the gate drive circuits 123A and 123B are input to the gates of the FETs Q1 to Q6, so that the U-phase currents I1u, I2u and the V-phase currents that are motor drive currents between the FETs of the switching arms. I1v, I2v and W-phase currents I1w, I2w are input to the first winding L1 and the second winding L2 of the motor 200 via the motor current cutoff circuits 130A and 130B.

モータ駆動回路120A及び120B内の電流検出回路121A及び121Bには、図7には図示されていないがインバータ122A及び122Bの各スイッチングアームと接地との間に介挿されたシャント抵抗の両端電圧が入力され、モータ電流I1d及びI2dが検出される。   The current detection circuits 121A and 121B in the motor drive circuits 120A and 120B have a voltage across the shunt resistor inserted between the switching arms of the inverters 122A and 122B and the ground, although not shown in FIG. The motor currents I1d and I2d are detected as input.

モータ電流遮断回路130Aは、3つの電流遮断用のFETQA1、QA2及びQA3を有し、モータ電流遮断回路130Bは、3つの電流遮断用のFETQB1、QB2及びQB3を有する。そして、モータ電流遮断回路130A及び130BのFETQA1〜QA3及びQB1〜QB3がそれぞれの寄生ダイオードのカソードをインバータ122A及び122B側として、各々が同一向きに接続されている。   The motor current cutoff circuit 130A has three current cutoff FETs QA1, QA2, and QA3, and the motor current cutoff circuit 130B has three current cutoff FETs QB1, QB2, and QB3. The FETs QA1 to QA3 and QB1 to QB3 of the motor current cutoff circuits 130A and 130B are connected in the same direction with the cathodes of the respective parasitic diodes being the inverters 122A and 122B.

また、電源遮断回路124A及び124Bのそれぞれは、2つのFETQC1,QC2及びQD1,QD2がドレイン同士を接続して寄生ダイオードが逆向きとなる直列回路構成を有する。そして、FETQC1及びQD1のソースが互いに接続されてノイズフィルタ104の出力側に接続され、FETQC2及びQD2のソースがインバータ122A及び122Bの各FETQ1,Q2及びQ3のソースに接続されている。   Each of the power cutoff circuits 124A and 124B has a series circuit configuration in which two FETs QC1, QC2 and QD1, QD2 connect the drains and the parasitic diodes are reversed. The sources of the FETs QC1 and QD1 are connected to each other and connected to the output side of the noise filter 104, and the sources of the FETs QC2 and QD2 are connected to the sources of the FETs Q1, Q2, and Q3 of the inverters 122A and 122B.

このような構成において、その動作例について説明する。   An operation example of such a configuration will be described.

動作が開始すると、モータ回転角検出回路102はモータ200のモータ回転角θmを検出し、モータ回転数演算部105、制御演算部110の電流制御部113A及び113Bに出力する。   When the operation starts, the motor rotation angle detection circuit 102 detects the motor rotation angle θm of the motor 200 and outputs it to the motor rotation number calculation unit 105 and the current control units 113A and 113B of the control calculation unit 110.

モータ回転数演算部105は、モータ回転角θmからモータ回転数ωを算出し、制御演算部110のトルク制御部112、電流制御部113A及び113Bに出力する。   The motor rotation number calculation unit 105 calculates the motor rotation number ω from the motor rotation angle θm and outputs it to the torque control unit 112 and the current control units 113A and 113B of the control calculation unit 110.

制御演算部110の動作例については、図11及び図12のフローチャートを参照して説明する。   An operation example of the control calculation unit 110 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 11 and 12.

トルク制御部112は、モータ回転数ω、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTs及び車速センサ12で検出された車速Vsを入力し、アシストマップを用いて電流指令値Iを算出する(ステップS10)。 The torque control unit 112 inputs the motor rotation speed ω, the steering torque Ts detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and calculates the current command value I * using the assist map (step) S10).

電流指令値Iの算出では、先ず電流指令値変更指令ISWが入力されているか否かが確認される(ステップS110)。電流指令値変更指令ISWが入力されていないならば、インバータ122A及び122Bを構成するFETの故障が検出されなかったということで、正常時アシストマップを用いて電流指令値Iが算出される(ステップS120)。電流指令値変更指令ISWが入力されていたならば、故障が検出されたということで、入力されてからの経過時間に従ってアシストマップを切り替えて電流指令値Iが算出される。即ち、電流指令値変更指令ISWの入力直後ならば(ステップS130)、第1特性アシストマップに切り替えて電流指令値Iが算出される(ステップS140)。電流指令値変更指令ISWの入力直後でないならば(ステップS130)、所定の時間間隔の経過に従って徐変アシストマップに順番に切り替えて電流指令値Iが算出される(ステップS150)。そして、全ての徐変アシストマップが使用されたら(ステップS160)、第2特性アシストマップに切り替えて電流指令値Iが算出される(ステップS170)。以降は、そのまま第2特性アシストマップを用いて電流指令値Iが算出される。 In calculating the current command value I * , it is first checked whether or not a current command value change command ISW is input (step S110). If the current command value change command ISW is not input, the failure of the FET constituting the inverters 122A and 122B has not been detected, and the current command value I * is calculated using the normal assist map ( Step S120). If the current command value change command ISW has been input, it means that a failure has been detected, and the assist command is switched according to the elapsed time since the input, and the current command value I * is calculated. That is, if it is immediately after the input of the current command value change command ISW (step S130), the current command value I * is calculated by switching to the first characteristic assist map (step S140). If not immediately after the input of the current command value change command ISW (step S130), the current command value I * is calculated by switching to the gradual change assist map in order as the predetermined time interval elapses (step S150). When all the gradual change assist maps are used (step S160), the current command value I * is calculated by switching to the second characteristic assist map (step S170). Thereafter, the current command value I * is calculated using the second characteristic assist map as it is.

算出された電流指令値Iは制御演算部110の電流制御部113A及び電流制御部113Bに入力される。 The calculated current command value I * is input to the current control unit 113A and the current control unit 113B of the control calculation unit 110.

電流制御部113Aでは、電流指令値I、モータ回転角θm及びモータ回転数ωがd−q軸電流指令値算出部114Aに入力される。d−q軸電流指令値算出部114Aは、電流指令値I、モータ回転角θm及びモータ回転数ωに基づいてd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqを算出し、2相/3相変換部115Aに出力する。2相/3相変換部115Aは、d軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqをモータ回転角θmに従って2相/3相変換してU相電流指令値I1u、V相電流指令値I1v及びW相電流指令値I1wを算出する。各相電流指令値I1u、I1v及びI1wは電圧指令値演算部116A及び故障検出部111に出力される。電圧指令値演算部116Aは、各相電流指令値I1u、I1v及びI1wと電流検出回路121Aで検出されたモータ電流I1dの相毎の加算値との電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwを算出し、算出された電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwについてPI制御演算又はPID制御演算を行って電圧指令値V1を算出し、モータ駆動回路120Aに出力する(ステップS20)。 In the current control unit 113A, the current command value I * , the motor rotation angle θm, and the motor rotation number ω are input to the dq-axis current command value calculation unit 114A. The dq-axis current command value calculation unit 114A calculates a d-axis current command value Id * and a q-axis current command value Iq * based on the current command value I * , the motor rotation angle θm, and the motor rotation speed ω, Output to phase / 3-phase converter 115A. The 2-phase / 3-phase converter 115A converts the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * into two-phase / three-phase according to the motor rotation angle θm, thereby converting the U-phase current command value I1u * , A command value I1v * and a W-phase current command value I1w * are calculated. The phase current command values I1u * , I1v * and I1w * are output to the voltage command value calculation unit 116A and the failure detection unit 111. The voltage command value calculation unit 116A calculates current deviations ΔIu, ΔIv, and ΔIw between the phase current command values I1u * , I1v *, and I1w * and the addition value for each phase of the motor current I1d detected by the current detection circuit 121A. Then, PI control calculation or PID control calculation is performed on the calculated current deviations ΔIu, ΔIv, and ΔIw to calculate the voltage command value V1 * and output it to the motor drive circuit 120A (step S20).

電流制御部113Bでも、電流制御部113Aと同様の動作により、電流指令値I、モータ回転角θm、モータ回転数ω及びモータ電流I2dを用いて、各相電流指令値I2u、I2v及びI2w並びに電圧指令値V2が算出され、各相電流指令値I2u、I2v及びI2wは故障検出部111に、電圧指令値V2はモータ駆動回路120Bにそれぞれ出力される(ステップS30)。 The current control unit 113B also operates in the same manner as the current control unit 113A, using the current command value I * , the motor rotation angle θm, the motor rotation speed ω, and the motor current I2d, so that each phase current command value I2u * , I2v * and The I2w * and the voltage command value V2 * are calculated, and the phase current command values I2u * , I2v * and I2w * are output to the failure detection unit 111, and the voltage command value V2 * is output to the motor drive circuit 120B (step S30). ).

各相電流指令値I1u、I1v及びI1w並びにI2u、I2v及びI2wを入力した故障検出部111は、故障検出回路131A及び131Bで検出されたモータ電流検出値I1ud、I1vd及びI1wd並びにI2ud、I2vd及びI2wdも入力し、インバータ122A及び122Bを構成するFETのオープン故障又はショート故障を検出する。各相電流指令値I1u、I1v及びI1wとモータ電流検出値I1ud、I1vd及びI1wdを比較して故障を検出したら(ステップS40)、故障系統遮断指令SAaをモータ駆動回路120Aに出力する(ステップS50)。各相電流指令値I2u、I2v及びI2wとモータ電流検出値I2ud、I2vd及びI2wdを比較して故障を検出したら(ステップS60)、故障系統遮断指令SAbをモータ駆動回路120Bに出力する(ステップS70)。そして、故障系統遮断指令SAa又は/及びSAbを出力していたら(ステップS80)、即ち、インバータ122Aと122Bのいずれか又は両方での故障を検出していたら、トルク制御部112に対して電流指令値変更指令ISWを出力する(ステップS90)。この電流指令値変更指令ISWがステップS110での条件判定に使用される。 Phase current command value I1u *, I1v * and I1w * and I2u *, I2v * and I2w * failure detector 111 enter the fault detection circuit 131A and the motor current detection value I1ud detected in 131B, I1vd and I1wd In addition, I2ud, I2vd, and I2wd are also input, and an open fault or a short fault of the FETs constituting the inverters 122A and 122B is detected. When a failure is detected by comparing each phase current command value I1u * , I1v * and I1w * with the motor current detection value I1ud, I1vd and I1wd (step S40), a fault system shutoff command SAa is output to the motor drive circuit 120A ( Step S50). When a failure is detected by comparing each phase current command value I2u * , I2v * and I2w * with the motor current detection value I2ud, I2vd and I2wd (step S60), a fault system shutoff command SAb is output to the motor drive circuit 120B ( Step S70). If a fault system shutoff command SAa or / and SAb is output (step S80), that is, if a fault is detected in one or both of the inverters 122A and 122B, a current command is sent to the torque control unit 112. A value change command ISW is output (step S90). This current command value change command ISW is used for condition determination in step S110.

モータ駆動回路120Aでは、電圧指令値V1がゲート駆動回路123Aに入力され、故障検出部111が故障系統遮断指令SAaを出力していたら、故障系統遮断指令SAaもゲート駆動回路123Aに入力される。ゲート駆動回路123Aは、電圧指令値V1が入力されたら、電圧指令値V1と三角波のキャリア信号とを基に6つのPWM信号を形成し、PWM信号をインバータ122Aに出力する。そして、故障系統遮断指令SAaが入力されていないときには、ゲート駆動回路123Aはモータ電流遮断回路130A及び電源遮断回路124Aに対してハイレベルのゲート信号を出力する。これにより、モータ電流遮断回路130AのFETQA1、QA2及びQA3がオン状態となり、インバータ122Aとモータ200の第1巻線L1との間が導通状態となり、さらに、電源遮断回路124AのFETQC1及びQC2がオン状態となり、バッテリ103からの直流電流がノイズフィルタ104を介してインバータ122Aに供給される。よって、ゲート駆動回路123Aから出力されたPWM信号がインバータ122AのFETQ1〜Q6のゲートに入力され、各スイッチングアームSAu、SAv及びSAwのFET間からU相電流I1u、V相電流I1v及びW相電流I1wがモータ200の第1巻線L1に入力される。故障系統遮断指令SAaが入力されているときには、ゲート駆動回路123Aはモータ電流遮断回路130A及び電源遮断回路124Aに対してローレベルのゲート信号を出力する。これにより、モータ電流遮断回路130AのFETQA1、QA2及びQA3がオフ状態となり、モータ200の第1巻線L1に対する通電が遮断され、さらに、電源遮断回路124AのFETQC1及びQC2がオフ状態となり、バッテリ103からのインバータ122Aへの直流電流供給が遮断される。 In the motor drive circuit 120A, if the voltage command value V1 * is input to the gate drive circuit 123A and the failure detection unit 111 outputs the failure system cutoff command SAa, the failure system cutoff command SAa is also input to the gate drive circuit 123A. . When the voltage command value V1 * is input, the gate drive circuit 123A forms six PWM signals based on the voltage command value V1 * and the triangular wave carrier signal, and outputs the PWM signals to the inverter 122A. When the failure system shutdown command SAa is not input, the gate drive circuit 123A outputs a high level gate signal to the motor current cutoff circuit 130A and the power cutoff circuit 124A. As a result, the FETs QA1, QA2, and QA3 of the motor current cutoff circuit 130A are turned on, the conductive state is established between the inverter 122A and the first winding L1 of the motor 200, and the FETs QC1 and QC2 of the power cutoff circuit 124A are turned on. In this state, the direct current from the battery 103 is supplied to the inverter 122A via the noise filter 104. Therefore, the PWM signal output from the gate drive circuit 123A is input to the gates of the FETs Q1 to Q6 of the inverter 122A, and the U-phase current I1u, the V-phase current I1v, and the W-phase current from between the FETs of the switching arms SAu, SAv, and SAw. I1w is input to the first winding L1 of the motor 200. When the failure system cutoff command SAa is input, the gate drive circuit 123A outputs a low-level gate signal to the motor current cutoff circuit 130A and the power cutoff circuit 124A. As a result, the FETs QA1, QA2, and QA3 of the motor current cut-off circuit 130A are turned off, the energization to the first winding L1 of the motor 200 is cut off, and further, the FETs QC1 and QC2 of the power cut-off circuit 124A are turned off. Is cut off from the direct current supply to the inverter 122A.

モータ駆動回路120Bにおいても、モータ駆動回路120Aと同様の動作により、モータ200の第2巻線L2に入力される各相電流が制御される。   Also in the motor drive circuit 120B, each phase current input to the second winding L2 of the motor 200 is controlled by the same operation as the motor drive circuit 120A.

このように、第1実施形態によると、故障を検出したら系統別アシストマップを第1特性アシストマップに切り替えて電流指令値を算出するので、アシストの不連続感を改善することができる。そして、その後、徐変アシストマップに順次切り替えることによりアシストの不連続感を緩和しつつ、最終的に操舵トルクに対する変化の勾配が緩やかで最大出力まで数学的に滑らかに飽和するという特徴を持った第2特性アシストマップに切り替えて電流指令値を算出するので、負荷の増加に対し、操舵トルクが滑らかに増加する、スムーズなハンドリングが実現できる。   As described above, according to the first embodiment, when a failure is detected, the current command value is calculated by switching the system-specific assist map to the first characteristic assist map, so that the discontinuity of assist can be improved. And after that, gradually switching to the gradual change assist map eases the discontinuity of the assist, and finally, the gradient of the change with respect to the steering torque is gradual, and it is characterized by mathematically smooth saturation up to the maximum output. Since the current command value is calculated by switching to the second characteristic assist map, smooth handling can be realized in which the steering torque increases smoothly as the load increases.

なお、第1実施形態では、第1特性から第2特性までの変更を徐変アシストマップを使用して行っているが、一定の割合で電流指令値を減少させていくような方法等で行っても良い。例えば、第1特性から第2特性までの変更をK段階(Kは2以上の整数)で行う場合、k段階(kは1以上K未満の整数)で使用する電流指令値Ikを、その状況での第1特性アシストマップによる電流指令値がIfで第2特性アシストマップによる電流指令値がIsとすると、Ik=If−k×(If−Is)/Kとして算出する。これにより、徐変アシストマップを記憶する領域を削減することができる。   In the first embodiment, the change from the first characteristic to the second characteristic is performed using the gradual change assist map, but is performed by a method that decreases the current command value at a constant rate. May be. For example, when the change from the first characteristic to the second characteristic is performed in the K stage (K is an integer of 2 or more), the current command value Ik used in the k stage (k is an integer of 1 or more and less than K) Assuming that the current command value based on the first characteristic assist map is If and the current command value based on the second characteristic assist map is Is, it is calculated as Ik = If−k × (If−Is) / K. Thereby, the area | region which memorize | stores a gradual change assist map can be reduced.

また、第1実施形態のトルク制御部112において、操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等の改善を図っても良い。例えばモータ回転数(モータ角速度)ωに基づいてヨーレートの収れん性を補償する収れん性補償値を算出し、モータ回転数ωから算出されるモータ角加速度αに基づいてモータ200の慣性により発生するトルク相当分を補償して慣性感又は制御応答性の悪化を防止するトルク補償値を算出し、推定若しくは検出したSATに基づいて、モータ200のアシスト力を補償するSAT補償値を算出し、これら補償値を電流指令値Iに加算することにより、特性補償を行う。 Further, in the torque control unit 112 of the first embodiment, the characteristics of the steering system may be compensated to improve the convergence property, the inertia property, and the like. For example, a convergence compensation value that compensates for the convergence of the yaw rate is calculated based on the motor rotational speed (motor angular velocity) ω, and the torque generated by the inertia of the motor 200 based on the motor angular acceleration α calculated from the motor rotational speed ω. A torque compensation value that compensates for an equivalent amount to prevent the deterioration of the inertial feeling or control responsiveness is calculated, and an SAT compensation value that compensates the assist force of the motor 200 is calculated based on the estimated or detected SAT. The characteristic is compensated by adding the value to the current command value I * .

さらに、各相電流指令値を個別に算出しているが、1相の電流指令値を他の2相の電流指令値の合計値を基に算出しても良い。これにより、演算量を削減することができる。   Furthermore, although each phase current command value is calculated individually, the one-phase current command value may be calculated based on the total value of the other two-phase current command values. Thereby, the amount of calculation can be reduced.

第1特性から第2特性への変更を、第1実施形態のように時間による徐変ではなく、操舵条件や走行条件により実施することも可能である。例えば、「操舵トルクがないとき」「ハンドルがセンター付近にあるとき」「車両が直進しているとき」「車両が停止しているとき」等のように電流指令値が極小となるようなタイミングで系統別アシストマップを第1特性アシストマップから第2特性アシストマップに切り替える。   The change from the first characteristic to the second characteristic can be performed not by gradual change with time as in the first embodiment but by the steering condition and the traveling condition. For example, the timing when the current command value becomes minimum, such as “when there is no steering torque”, “when the steering wheel is near the center”, “when the vehicle is moving straight”, “when the vehicle is stopped”, etc. The system-specific assist map is switched from the first characteristic assist map to the second characteristic assist map.

操舵条件や走行条件に応じて第1特性から第2特性への変更を実施する場合の構成例(第2実施形態)は、第1実施形態と同じ構成で、トルク制御部の電流指令値算出の動作が異なる。第2実施形態でのトルク制御部は、系統別アシストマップとして、正常時アシストマップ、第1特性アシストマップ及び第2特性アシストマップを使用する。正常時には正常時アシストマップを使用し、故障発生時には第1特性アシストマップを使用し、故障発生後、初めて上記の操舵条件又は走行条件(以下、纏めて「切替条件」と呼ぶ)を満たしたときは第2特性アシストマップを使用する。その後は第2特性アシストマップを使用し続けて、電流指令値を算出する。   A configuration example (second embodiment) in the case of changing from the first characteristic to the second characteristic in accordance with the steering condition and the traveling condition is the same configuration as the first embodiment, and calculates the current command value of the torque control unit. The operation of is different. The torque control unit in the second embodiment uses the normal assist map, the first characteristic assist map, and the second characteristic assist map as the system-specific assist maps. When normal, the normal assist map is used, and when a failure occurs, the first characteristic assist map is used. When the above-mentioned steering conditions or travel conditions (hereinafter collectively referred to as “switching conditions”) are satisfied for the first time after the failure occurs Uses the second characteristic assist map. After that, the current command value is calculated by continuing to use the second characteristic assist map.

第2実施形態でのトルク制御部の電流指令値算出の動作例を、図13のフローチャートを参照して説明する。   An example of the operation of calculating the current command value of the torque control unit in the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず電流指令値変更指令ISWが入力されているか否かが確認される(ステップS111)。電流指令値変更指令ISWが入力されていないならば、インバータ122A及び122Bを構成するFETの故障が検出されなかったということで、正常時アシストマップを用いて電流指令値Iが算出される(ステップS121)。電流指令値変更指令ISWが入力されていたならば、故障が検出されたということで、アシストマップを切り替えて電流指令値Iが算出される。即ち、電流指令値変更指令ISWの入力直後ならば(ステップS131)、第1特性アシストマップに切り替えて電流指令値Iが算出される(ステップS141)。電流指令値変更指令ISWの入力直後でないならば(ステップS131)、第2特性アシストマップに切替済みか否かが確認され(ステップS151)、切替済みでないならば、走行状態及び操舵状態が検出され(ステップS161)、切替済みならば、第2特性アシストマップを用いて電流指令値Iが算出される(ステップS191)。第2特性アシストマップに切替済みならば、切替条件を既に満たしており、系統別アシストマップを切り替える必要がないので、走行状態及び操舵状態を検出する前に切替済みか否かを確認するわけである。走行状態及び操舵状態が検出されたら、検出された走行状態及び操舵状態が切替条件を満たしているか否かが確認され(ステップS171)、切替条件を満たしていたら、系統別アシストマップを第2特性アシストマップに切り替えて(ステップS181)、電流指令値Iが算出される(ステップS191)。切替条件を満たしていなかったら、引き続き、第1特性アシストマップを用いて電流指令値Iが算出される(ステップS141)。第2特性アシストマップに切り替えた後は、そのまま第2特性アシストマップを用いて電流指令値Iが算出される。 First, it is confirmed whether or not a current command value change command ISW is input (step S111). If the current command value change command ISW is not input, the failure of the FET constituting the inverters 122A and 122B has not been detected, and the current command value I * is calculated using the normal assist map ( Step S121). If the current command value change command ISW has been input, it means that a failure has been detected, and the current command value I * is calculated by switching the assist map. That is, if it is immediately after the input of the current command value change command ISW (step S131), the current command value I * is calculated by switching to the first characteristic assist map (step S141). If it is not immediately after the input of the current command value change command ISW (step S131), it is confirmed whether or not it has been switched to the second characteristic assist map (step S151), and if it has not been switched, the running state and the steering state are detected. (Step S161) If the switching has been completed, the current command value I * is calculated using the second characteristic assist map (Step S191). If it has been switched to the second characteristic assist map, the switching condition has already been satisfied and there is no need to switch the system-specific assist map, so it is confirmed whether or not the switch has been made before detecting the running state and the steering state. is there. If the traveling state and the steering state are detected, it is confirmed whether or not the detected traveling state and the steering state satisfy the switching condition (step S171). If the switching condition is satisfied, the system-specific assist map is set to the second characteristic. Switching to the assist map (step S181), the current command value I * is calculated (step S191). If the switching condition is not satisfied, the current command value I * is continuously calculated using the first characteristic assist map (step S141). After switching to the second characteristic assist map, the current command value I * is calculated using the second characteristic assist map as it is.

このように、第2実施形態によると、アシストマップ変更前後に操舵者が知覚するモータアシスト力の変動の影響を抑えて系統別アシストマップの切替を行うことができる。   As described above, according to the second embodiment, it is possible to switch the assist map for each system while suppressing the influence of the fluctuation of the motor assist force perceived by the steering operator before and after the assist map change.

第1実施形態の制御演算部は電流制御部を2つ備えているが、電流制御部を1つに纏めた構成としても良い。1つに纏めることにより、装置のコンパクト化が図れる。   Although the control calculation unit of the first embodiment includes two current control units, the current calculation unit may be integrated into one. By combining them into one, the apparatus can be made compact.

制御演算部の電流制御部を1つ纏めた本発明に係るモータ制御装置の構成例(第3実施形態)のブロック図を図14に示す。図8に示される第1実施形態の制御演算部110と比べると、第3実施形態の制御演算部310が備える電流制御部は1つとなっている。電流制御部313は、電圧指令値V1及びV2を出力し、各相電流指令値I1u、I1v及びI1w並びにI2u、I2v及びI2wを出力する。また、モータ駆動回路120A及び120Bが出力するモータ電流I1d及びI2dは電流制御部313に入力される。 FIG. 14 shows a block diagram of a configuration example (third embodiment) of the motor control device according to the present invention in which one current control unit of the control calculation unit is combined. Compared with the control calculation unit 110 of the first embodiment shown in FIG. 8, the control calculation unit 310 of the third embodiment has one current control unit. The current control unit 313 outputs voltage command values V1 * and V2 *, and outputs phase current command values I1u * , I1v * and I1w * and I2u * , I2v * and I2w * . The motor currents I1d and I2d output from the motor drive circuits 120A and 120B are input to the current control unit 313.

第3実施形態の動作は、電流制御部313の動作を除いて、第1実施形態と同じである。電流制御部313の動作は、第1実施形態の電流制御部113Aの動作と電流制御部113Bの動作を合わせたものとなる。即ち、電流制御部313は、トルク制御部が出力した電流指令値I、モータ回転角検出回路102が出力したモータ回転角θm、モータ回転数演算部が出力したモータ回転数ω、モータ駆動回路120Aが出力したモータ電流I1d及びモータ駆動回路120Bが出力したモータ電流I2dを入力し、図11に示されるフローチャート中のステップS20及びS30を実行し、電圧指令値V1、V2、各相電流指令値I1u、I1v、I1w、I2u、I2v及びI2wを出力する。 The operation of the third embodiment is the same as that of the first embodiment except for the operation of the current control unit 313. The operation of the current control unit 313 is a combination of the operation of the current control unit 113A and the operation of the current control unit 113B of the first embodiment. That is, the current control unit 313 includes the current command value I * output from the torque control unit, the motor rotation angle θm output from the motor rotation angle detection circuit 102, the motor rotation number ω output from the motor rotation number calculation unit, and the motor drive circuit. The motor current I1d output from 120A and the motor current I2d output from the motor drive circuit 120B are input, and Steps S20 and S30 in the flowchart shown in FIG. 11 are executed, and the voltage command values V1 * and V2 * Command values I1u * , I1v * , I1w * , I2u * , I2v * and I2w * are output.

上述の実施形態(第1実施形態〜第3実施形態)では2系統モータ巻線の3相モータについて説明したが、3系統以上の多系統モータ巻線を有するモータにも同様に適用でき、4相以上の多相モータにも適用できる。なお、M系統モータ巻線(Mは3以上の整数)を有するモータに適用する場合、m個(mは1以上M未満の整数)のモータ巻線が故障したときは、(M−m)個の正常な系統の系統別アシストマップで全体特性を形成することになるので、例えば、全体アシストマップを1/(M−m)倍にしたものを第1特性アシストマップとする。   In the above-described embodiments (first to third embodiments), a three-phase motor having two-system motor windings has been described. However, the present invention can be similarly applied to a motor having three or more system motor windings. It can also be applied to multi-phase motors with more than one phase. When applied to a motor having M system motor windings (M is an integer of 3 or more), when m motor windings (m is an integer of 1 or more and less than M) have failed, (M−m) Since the overall characteristic is formed by the system-specific assist map of each normal system, for example, the first assist map is obtained by multiplying the overall assist map by 1 / (M−m) times.

さらに、上述の実施形態では、検出する故障としてモータ駆動回路のインバータの故障を対象としているが、モータ巻線が故障した場合も本発明は適用できる。また、コイルの結線方法はスター結線であるが、デルタ結線でも良い。   Further, in the above-described embodiment, the failure to be detected is targeted for the failure of the inverter of the motor drive circuit, but the present invention can also be applied when the motor winding fails. The coil connection method is star connection, but delta connection may be used.

1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
14 舵角センサ
20 モータ
30 コントロールユニット(ECU)
100 モ−タ制御装置
101 回転位置センサ
102 モータ回転角検出回路
103 バッテリ
104 ノイズフィルタ
105 モータ回転数演算部
110、310 制御演算部
111 故障検出部
112 トルク制御部
113A、113B、313 電流制御部
114A d−q軸電流指令値算出部
115A 2相/3相変換部
116A 電圧指令値演算部
120A,120B モータ駆動回路
121A,121B 電流検出回路
122A,122B インバータ
123A,123B ゲート駆動回路
124A,124B 電源遮断回路
130A,130B モータ電流遮断回路
131A,131B 故障検出回路
200 2系統巻線モータ
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 14 Rudder angle sensor 20 Motor 30 Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Motor control apparatus 101 Rotation position sensor 102 Motor rotation angle detection circuit 103 Battery 104 Noise filter 105 Motor rotation speed calculation part 110, 310 Control calculation part 111 Failure detection part 112 Torque control part 113A, 113B, 313 Current control part 114A dq-axis current command value calculation unit 115A 2-phase / 3-phase conversion unit 116A voltage command value calculation units 120A, 120B motor drive circuits 121A, 121B current detection circuits 122A, 122B inverters 123A, 123B gate drive circuits 124A, 124B Circuits 130A and 130B Motor current cut-off circuits 131A and 131B Fault detection circuit 200 Dual winding motor

Claims (7)

多系統モータ巻線を有するモータに駆動電流を供給する巻線系統毎のモータ駆動回路と、
前記モータを駆動するための巻線系統単位の電流指令値を演算し、いずれかの系統の前記モータ巻線又は前記モータ駆動回路に故障が発生したら、正常である系統の前記電流指令値の特性を、正常時の前記電流指令値の総和と同等な特性を形成する第1特性に変更する第1変更を実施し、前記第1変更を実施した後、操舵トルクがないとき若しくはハンドルがセンター付近にあるとき又は車両が直進しているとき、前記第1特性より出力を抑えた第2特性に前記電流指令値の特性を変更する第2変更を実施して前記モータ駆動回路を制御する制御演算部とを備えるモータ制御装置。
A motor drive circuit for each winding system for supplying a drive current to a motor having a multi-system motor winding;
A current command value for each winding system for driving the motor is calculated, and if a failure occurs in the motor winding or the motor drive circuit of any system, the characteristics of the current command value of the normal system Is changed to a first characteristic that forms a characteristic equivalent to the sum of the current command values under normal conditions, and after performing the first change, there is no steering torque or the steering wheel is near the center. Control calculation for controlling the motor drive circuit by performing a second change that changes the characteristic of the current command value to a second characteristic that suppresses the output from the first characteristic when the vehicle is traveling straight or when the vehicle is traveling straight ahead A motor control device.
前記第2特性は、前記第1特性より勾配が緩やかで、最大出力近辺では漸近的に前記最大出力に収束するように変化する特性である請求項1に記載のモータ制御装置。   2. The motor control device according to claim 1, wherein the second characteristic is a characteristic that has a gentler slope than the first characteristic and changes asymptotically converges to the maximum output in the vicinity of the maximum output. 前記電流指令値の特性はアシストマップで定義される請求項1又は2に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 1, wherein the characteristic of the current command value is defined by an assist map. 前記電流指令値の特性は、少なくとも操舵トルクに応じて変化する特性である請求項1乃至のいずれかに記載のモータ制御装置。 Characteristics of the current command value, the motor control device according to any one of claims 1 to 3 is a characteristic that varies in response to at least the steering torque. 前記モータ巻線又は前記モータ駆動回路に故障が発生した系統は、故障が発生した時に遮断される請求項1乃至のいずれかに記載のモータ制御装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein a system in which a failure has occurred in the motor winding or the motor drive circuit is shut off when a failure occurs. 請求項1乃至のいずれかに記載のモータ制御装置でモータ駆動制御され、車両の操舵系にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置。 Claimed is the motor drive control by a motor control device according to any one of claim 1 to 5, the electric power steering device for providing assist force to a steering system of the vehicle. 請求項に記載の電動パワーステアリング装置を搭載した車両。 A vehicle equipped with the electric power steering device according to claim 6 .
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