KR100617670B1

KR100617670B1 - 전동 파워 스티어링 제어 장치

Info

Publication number: KR100617670B1
Application number: KR1020050077277A
Authority: KR
Inventors: 마사키 마츠시타; 타카유키 키후쿠; 히로유키 코즈키
Original assignee: 미츠비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2006-08-28
Also published as: JP4289458B2; CN101119096A; CN100472937C; CN100571018C; JP2006076332A; FR2874887B1; KR20060050567A; DE102005042093B4; US7161317B2; FR2874887A1; US20060076832A1; DE102005042093A1; CN1747319A

Abstract

본 발명은 전동 파워 스티어링 제어 장치에 있어서 제어계의 고장 판정을 간단히 실시하는 구체적인 실현 수단을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단에 있어서, 전동 파워 스티어링 제어 장치는, d-q 지령치 설정 수단에 의해 설정된 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치와, 모터에 실제로 흐르는 3상 교류 전류를 전류 검출 수단에 의해 검출된 3상 교류 전류를 d-q 좌표계로 변환하여 얻은 d축 전류 검출치 및 q축 전류 검출치에 의거하여, 모터에 인가되는 전압을 제어하는 전압 제어 수단과, 상전류 검출치가 제 1의 소정의 허용 범위 밖인 경우에 고장이라고 판정하기 위한 고장 판정 수단을 구비하는 것이다.

전동 파워 스티어링 제어 장치

Description

전동 파워 스티어링 제어 장치{ELECTROMOTIVE POWER STEERING CONTROL APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치에 이용하는 모터 제어 장치의 기능 구성을 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 4는 본 발명의 실시예 1에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 7은 본 발명의 실시예 1에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 8은 본 발명의 실시예 2에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치를 제어하 는 모터와, 그 모터를 제어하는 컨트롤러와의 관계를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예 2에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 10은 본 발명의 실시예 2에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 11은 본 발명의 실시예 2에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 도면.

도 12는 본 발명의 실시예 2에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치의 동작을 도시한 타이밍 차트.

도 13은 본 발명의 실시예 3에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치를 제어하는 모터와, 그 모터를 제어하는 컨트롤러와의 관계를 도시한 도면.

도 14는 일반적인 전동 파워 스티어링 제어 장치를 제어하는 모터와, 그 모터를 제어하는 컨트롤러와의 관계를 도시한 도면.

도 15는 종래의 전동 파워 스티어링 제어 장치의 기능 구성을 도시한 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

C : 컨트롤러

M : 모터

R : 리졸버

41 : 모터 전류 검출부

41u : U상전류 검출부

41v : V상전류 검출부

41w : W상전류 검출부

42 : 차속 센서

43 : 토오크 센서

44 : 위상 보상 회로

45 : 로터 각도 검출 회로

51 : 3상 PWM 변조부

52 : 모터 드라이버

52a : 브리지 회로

52b : 프리드라이버

52c : 유극 콘덴서

61, 81 : 목표 전류 연산부

64, 82 : 수렴치 보정부

66 : q축 전류 지령치 연산부

68 : 3상 교류/d-q 좌표 변환부

69d : d축 전류 PI 제어부

69q : q축 전류 PI 제어부

72 : d-q/3상 교류 좌표 변환부

73 : W상 전압 지령치 연산부

101 : 3상전류 검출치 판정부

101u : U상전류 검출치 판정부

101v : V상전류 검출치 판정부

101w : W상전류 검출치 판정부

기술분야

본 발명은, 모터가 발생하는 토오크를 스티어링 기구에 주어서 조타 보조를 행하는 전동 파워 스티어링 제어 장치에 관한 것이다.

종래기술

종래로부터, 예를 들면 3상 브러시레스 모터 등의 모터가 발생하는 토오크를 스티어링 기구에 전달하고, 이로써 조타의 보조를 행하는 전동 파워 스티어링 제어 장치가 알려져 있다. (예를 들면 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 특개2001-187578호 공보

이 전동 파워 스티어링 제어 장치를 보조하는 모터(M)와, 그 모터(M)를 제어하는 컨트롤러(C)와의 관계를 도 14에, 종래의 전동 파워 스티어링 제어 장치의 기능 구성을 도시한 블록도를 도 15에 도시한다.

도 14는, 전동 파워 스티어링 제어 장치를 제어하는 컨트롤러(C)와, 컨트롤러(C)에 인력되는 값, 그리고, 컨트롤러(C)가 제어하는 모터(M)와의 관계를 나타내 고 있다. 모터(M)는, 이 명세서중에 도시되지 않았지만, 전동 파워 스티어링 제어 장치에 토오크를 보조적으로 공급하는 것이고, 모터(M)는 컨트롤러(C)가 제어하는 모터 드라이버(52)에 의해 구동된다. 또한, 컨트롤러(C)에는 차속 센서(42)에 의해 취득한 자동차의 차속(V), 토오크 센서(43)에서 검지되고 위상 보상 회로(44)를 개재함으로써 위상 보상된 조타 토오크(T), 모터(M)에 접속된 리졸버(R)와 로터 각도 검출 회로(45)에 의해 검출된 모터(M)의 로터 각도(θre)가 입력되고, 또한 모터(M)는, 컨트롤러(C)에 의해 전류 피드백 제어되기 때문에, 컨트롤러(C)에는 모터 전류 검출부(41)에 의해 검출된 3상전류 검출치가 입력되어 있다.

계속해서, 도 15에 관해 설명한다. 이 모터 제어 장치에서는, 차속 센서(42)에서 검지된 차속(V)과, 토오크 센서(43)에서 검지되고 위상 보상 회로(44)를 개재함으로써 위상 보상된 조타 토오크(T)가, 컨트롤러(C)에 입력된다. 또한 모터 제어 장치는 모터(M)에 통전되는 3상전류의 지령치가 되는 목표 전류 지령치(I'a*)(U상, V상, W상으로 흐르는 3상전류의 실효치)를 결정하기 위한 목표 전류 연산부(61)를 구비하고, 조타 필링을 향상시키기 위해, 리졸버(R)와 로터 각도 검출 회로(45)에서 검출된 모터(M)의 로터 각도(θre)를 로터각 속도 연산부(65)를 통하여 출력되는 로터각 속도(ωre)와 차속(V)으로부터 정해지는 수렴성 보정치(Ico*)를 연산하고, 그 수렴성 보정치를 가산부(62)에 준다. 가산부(62)에서는, 목표 전류 연산부(61)로부터 입력되는 목표 전류 지령치(I'a*)와 수렴성 보정부(64)로부터 입력되는 수렴성 보정치(Ico*)가 더하여져서, 모터(M)의 U상, V상 및 W상에 주어야 할 3상전류의 진폭을 나타내는 수렴성 보정후 목표 전류 지령치(I'a*)가 설정된다. 또한, 모터(M)의 로터 각도(θre)에 무관계한 직류량으로서 전류치를 취급하는 것이 가능하기 때문에, q축 전류 지령치 연산부(66)에서, 상술한 수렴성 보정후 목표 전류 지령치(Ia*)에 d-q 좌표 변환을 시행하고 q축 전류 지령치(iqa*)를 설정한다. 한편, d축 전류 지령치(Ida*)는 제로로 설정된다.

d축 전류 지령치(Ida*) 및 q축 전류 지령치(Iqa*)는, 각각 감산부(67d, 67q)에 입력된다. 이들의 감산부(67d, 67q)에는 각각 모터(M)의 U상에 실제로 통전되는 U상전류(iua)를 검출하기 위한 U상전류 검출부(41u), 및 V상에 실제로 흐르는 V상전류(iva)를 검출하기 위한 V상전류 검출부(41v)의 출력을 3상 교류/d-q좌표 변환부(68)를 통하여 구해지는 d축 전류 검출치(Ida) 및 q축 전류 검출치(Iqa)가 주어지도록 된다. 따라서 감산부(67d, 67q)로부터는, 각각 d축 전류 지령치(Ida*)와 d축 전류 검출치(Ida)의 편차 및 q축 전류 지령치(Iqa*)와 q축 전류 검출치(Iqa)의 편차가 출력되게 된다.

이 감산부(67d 및 67q)로부터 출력되는 편차는, 각각 d축 전류 PI(비례적분) 제어부(69d) 및 q축 전류 PI 제어부(69q)에 주어지고, 각각 d축 전압 지령치(Vda*) 및 q축 전압 지령치(Vqa*)를 구한다.

d축 전압 지령치(Vda*) 및 q축 전압 지령치(Vqa*)는, d-q/3상 교류 좌표 변환부(72)에 입력되도록 된다. 이 d-q/3상 교류 좌표 변환부(72)에는 또한, 로터 각도 검출 회로(45)에서 검출되는 로터 각도(θre)가 입력되고, d-q/3상 교류 좌표 변환부(72)는, 하기 제 (1)식에 따라 d축 전압 지령치(Vda*) 및 q축 전압 지령치(Vqa*)를 3상 교류 좌표계의 지령치(Vua*, Vva*)로 변환한다. 그리고, 그 얻어진 U 상 전압 지령치(Vua*) 및 V상 전압 지령치(Vva*)를, 3상 PWM 변조부(51)에 입력한다.

[수식 1]

다만, W상 전압 지령치(Vwa*)는 d-q/3상 교류 좌표 변환부(72)에서는 산출되지 않고, d-q/3상 교류 좌표 변환부(72)에서 산출된 U상 전압 지령치(Vua*) 및 V상 전압 지령치(Vva*)에 의거하여, W상 전압 지령치 연산부(73)에서 산출된다. 즉, W상 전압 지령치 연산부(73)에는, d-q/3상 교류 좌표 변환부(72)로부터 U상 전압 지령치(Vua*) 및 V상 전압 지령치(Vva*)가 입력되고, W상 전압 지령치 연산부(73)는 제로로부터 U상 전압 지령치(Vua*) 및 V상 전압 지령치(Vva*)를 감산함에 의해 W상 전압 지령치(Vwa*)를 구한다.

W상 전압 지령치 연산부(73)에서 산출된 W상 전압 지령치(Vwa*)는, U상 전압 지령치(Vua*) 및 V상 전압 지령치(Vva*)와 마찬가지로 3상 PWM 변조부(51)에 주어진다. 3상 PWM 변조부(51)는 각각 U상 전압 지령치(Vua*), V상 전압 지령치(Vva*) 및 W상 전압 지령치(Vwa*)에 대응한 PWM 신호(Su, Sv 및 Sw)를 작성하고, 그 작성한 PWM 신호(Su, Sv 및 Sw)를 모터 드라이버(52)를 향하여 출력한다. 이로써, 모터 드라이버(52)로부터 모터(M)의 U상, V상 및 W상에 각각 PWM 신호(Su, Sv 및 Sw)에 따른 전압(Vua, Vva 및 Vwa)이 인가되고, 모터(M)로부터 조타 보조에 필요한 토오크가 발생된다.

또한, 상술한 특허 문헌 1에는 오프셋 등의 이상(異常)이 생기는지의 여부를 판단하기 위한 이상 판단부(74)가 구비되고, 이 이상 판단부(74)는, 3상 교류/d-q 좌표 변환부(68)로부터 출력되는 d축 전류 검출치(ida) 및 q축 전류 검출치(iqa)에 의거하여 이상이 생기고 있는지의 여부를 판단하는 구성으로 된다. d축 전류 검출치(ida) 및 q축 전류 검출치(iqa)는, U상전류 검출치(iua), V상전류 검출치(iva) 및 W상전류 검출치(iwa)의 진폭을 Ia라고 하면, 하기 제 (2)식과 같이 나타낼 수 있고, 로터 각도(θre)와는 무관계함을 이해할 수 있다. 따라서, 이상 판단부(74)는 로터 각도(θre)와 무관계하게 d축 전류 검출치(ida) 및 q축 전류 검출치(iqa)를 취득하고, 그 취득한 d축 전류 검출치(ida) 및 q축 전류 검출치(iqa)에 의거하여 이상의 유무를 판단할 수 있고, 또한 모터(M)에 통전되는 3상전류의 실효치를 연산할 필요도 없다고 기재되어 있다.

[수식 2]

상술한 특허 문헌 1에서는, 그 고장 판정의 구체적인 실현 방법, 즉, 어느 부분의 진폭(Ia), d축 전류 검출치(ida) 및 q축 전류 검출치(iqa)를 이용하는지 등에 관해서는 전혀 언급되어 있지 않다.

그래서 본 발명은, 상술한 사정에 감안하여 이루어진 것이며, 전동 파워 스티어링 제어 장치에 있어서 제어계의 고장 판정을 간단하게 실시한 구체적인 실현 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 상기 모터에 주어야 할 전류로서, d-q 좌표계의 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치를 설정하는 d-q 지령치 설정 수단과, 상기 모터에 실제로 흐르는 3상 교류 전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 이 전류 검출 수단에 의해 검출되는 3상 교류 전류를 d-q 좌표계의 d축 전류 검출치, 및 q축 전류 검출치로 변환하는 3상 교류/d-q 좌표 변환 수단과, 상기 d-q 지령치 설정 수단에 의해 설정되는 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치, 및 상기 3상 교류/d-q 좌표 변환 수단으로부터 출력되는 d축 전류 검출치 및 q축 전류 검출치에 의거하여, 상기 모터에 인가되는 전압을 제어하는 모터 드라이버(52)와, 상술한 상전류 검출치중 적어도 하나가 제 1의 소정의 허용 범위 밖인 경우에 고장이라고 판정하기 위한 고장 판정 수단을 구비하는 것이다.

제 2의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 상술한 상전류 검출치중 적어도 하나가 제 1의 소정의 허용 범위 밖의 상태가 제 2의 소정 시간 이상 계속하는 경우에 제어계에 고장이 생겼다고 판정하는 것이다.

제 3의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 제 3의 소정 시간 내에 상기 전류 검출치가 제 1의 소정의 허용 범위 밖인 상태가, 제 2의 소정 시간 이상 계속하는 경우에 고장이라고 판정하는 것이다.

제 4의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 못보고 넘기는 일 없이 고장 판정이 가능한 상술한 제 3의 소정 시간의 최대치를 결정하는 것이다.

제 5의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 상기 전류 검출 수단을 배치한 통전 경로에 전류가 흐르지 않는 상태에서의 전류 검출치중 적어도 하나가 제 4의 소정의 허용 범위 밖일 때, 제어계에 고장이 발생하였다고 판정하는 것이다.

제 6의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 모터의 회전 속도가 소정치 이상의 경우에 고장 판정을 금지하는 것이다.

제 7의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장 검출시에 모터 구동을 정지시키는 것이다.

제 8의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장 검출시에 모터 구동 회로에의 급전을 정지함으로써 모터 구동을 정지시키는 것이다.

제 9의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장 검출시에 모터 구동 회로의 프리드라이버에의 급전을 정지함으로써 모터 구동을 정지시키는 것이다.

제 10의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장 검출시에 상기 전류 검출 수단을 배치한 통전 경로에의 급전을 정지함으로써 모터 구동을 정지시키는 것이다.

실시예 1

이하에서는, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한, 전동 파워 스티어링 제어 장치를 이용하는 모터(M)의 기능 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

이 모터 제어 장치에서는, 모터(M)에 의해 조타 어시스트 토오크를 발생하기 위한 H 제한 표지 토오크 전류 지령치(I'b*)를 결정하기 위한 목표 전류 연산부(81)를 구비하고 있고, 조타 필링을 향상시키기 위해, 리졸버(R)와 로터 각도 검출 회로(45)에서 검출된 모터(M)의 로터 각도(θre)를 로터각 속도 연산부(65)를 통하여 출력되는 로터각 속도(ωre)와 차속(V)으로 정해지는 수렴성 보정치(Ico*)를 연산하고, 그 수렴성 보정치를 가산부(62)에 준다. 가산부(62)에서는, 목표 전류 연산부(61)로부터 입력되는 목표 전류 지령치(I'b*)와 수렴성 보정부(82)로부터 입력되는 수렴성 보정치(Ico*)가 더하여지고, 모터(M)에 주어야 할 수렴성 보정후 토오크 전류 지령치(q축 전류 지령치)(Iqa*)를 설정한다. 한편, 여자 전류 지령치(d축 전류 지령치)(Ida*)는 제로로 설정된다.

또한 도 1 중에서, 도 15와 같은 번호를 갖는 블록은 도 15에서 도시한 블록과 동등한 동작을 하는 것이기 때문에, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하지만, 모터 드라이버(52), 3상 PWM 변조부(51), W상 전압 지령치 연산부(73), d-q/3상 교류 좌표 변환부(72), d축 전류 PI 제어부(69d) q축 전류 PI 제어부(69q), 및 감산부(67d, 67q)를 총칭하여 전압 제어 수단이라고 한다.

이 실시예에서는, 목표 전류 연산부(81)에서 지정된 목표 전류 지령치(I'b*) 와 수렴성 보정치(Ico*)가 가산부(62)에서 더하여져 산출된 수렴성 보정후 목표 전류 지정치(Iqa*)가 모터(M)에 정확하게 통전되고 있는지의 여부를 판정하기 위해, 이 모터 제어 장치에는 3상전류 검출치 판정부(101)가 설치되어 있다. 여기서, 특허 문헌 1에서 제안되어 있는 종래의 모터 제어 장치에서는, 모터(M)에 통전되는 3상전류 검출치의 2상분(U상전류 검출치(Iua) 및 V상전류 검출치(Iva))으로부터 3상 교류/d-q 좌표 변환부(68)를 통하여 산출된 d축 전류 검출치(Ida) 및 q축 전류 검출치(Iqa)에 의거하여 판정을 행하지만, 이 실시예 1에서 제안하는 모터 제어 장치에서는, 모터(M)에 통전되는 3상전류 검출치의 모든 상전류에 의거하여 판정을 행한다. 그 때문에, U상전류를 검출하는 U상전류 검출부(41u), V상전류를 검출하는 V상전류 검출부(41v) 및 W상전류를 검출하는 W상전류 검출부(41w)로 구성되는 모터 전류 검출부(41)가 마련된다.

3상전류 검출치 판정부(101)는, U상전류 검출치(Iua)를 이용하여 이 모터 제어 장치의 고장을 판정하기 위한 U상전류 검출치 판정부(101u), V상전류 검출치(Iva)를 이용하여 이 모터 제어 장치의 고장을 판정하기 위한 V상전류 검출치 판정부(101v) 및 W상전류 검출치(Iwa)를 이용하여 이 모터 제어 장치의 고장을 판정하기 위한 W상전류 검출치 판정부(101w)로 구성된다. 3상전류 검출치 판정부(101)에 입력된 3상전류 검출치(iua, iva, 및 iwa)중 적어도 하나가 소정의 허용 범위 밖인 것을 검지한 경우, 이 모터 제어 장치는 고장이라고 판정된다.

이하, 3상전류 검출치 판정부(101)의 동작에 관해, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다.

도 2 및 도 3은, 모터(M)에 통전되는 U상전류 검출치(Iua), V상전류 검출치(Iva) 및 W상전류 검출치(Iwa)와, U상전류 검출치(Iua), V상전류 검출치(Iva) 및 W상전류 검출치(Iwa)의 상태를 나타내는 U상전류 상태 플래그, V상전류 상태 플래그 및 W상전류 상태 플래그의 시간 변화를 나타내고, 이 U상전류 검출치(iua)가 과대로 된 경우의 동작을 나타낸다.

여기서, U상전류 검출치(Iua)가 과대하고 이상한 값을 취하고 있는 것을 판정하기 위해, 하기 (3)식에 나타낸 바와 같이 U상전류 검출치(Iua)가 정상적인 값이라고 판정되는 소정의 허용 범위(D1)(IaMin 내지 IaMax의 범위를 취한다)가 미리 설정되어 있다. U상전류 검출치(Iua)가 상술한 허용 범위(D1)에 포함되는 경우, U상전류 상태 플래그는 정상 상태를 나타내는 '0'으로 설정되고, 이 모터 제어 장치는 정상이라고 판정된다.

[수식 3]

이 모터 제어 장치에 예를 들면 상기 U상의 전류 검출부(41u)가 마련된 통전 경로와 전원선이 단락하는 등의 고장이 발생한 경우, 도 2의 시각(Tu1)에 나타낸 바와 같이 U상전류 검출치(Ia)가 최대 전류로 되고, 상술한 허용 범위(D1)의 범위 밖으로 된다. 그리고, 그 후 제 2의 소정 시간(Tu)(이하, Tu를 고장 판정 시간이라고 표기)이 경과한 시각(Tu2)에서도 계속해서 U상 전류 검출치(Iua)가 허용 범위(D1)의 범위 밖인 경우, U상전류 상태 플래그가 '1'로 설정되고 이 모터 제어 장치 의 제어계에 고장이 발생한다고 판정된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들면 노이즈 등의 잡음이 원인으로 U상전류 검출치(Iua)가 허용 범위(D1)의 범위 밖으로 되었다고 하여도 그 상태가 고장 판정 시간(Tu)만큼 계속하지 않는 경우, U상전류 검출치(Iua)는 정상이라고 판정되고 U상 상태 플래그는 변동하지 않고 '0'으로 설정된 상태를 유지한다. 이와 같이 고장 판정 시간(Tu)을 설정함으로써, 노이즈 등이 원인으로 U상전류 검출치(Iua)가 순간적으로 크게 변동하여 허용 범위(D1)의 범위 밖으로 되었다고 하여도, 제어계가 고장이라고는 판정되지 않고 모터 제어 장치는 정상 동작을 계속하는 것이 가능해진다.

또한, 모터의 회전 속도가 소정치 이상의 경우에 고장 판정을 금지함에 의해, 모터가 외부로부터 회전된 때에 발생하는 회생 전류와 모터(M)에 통전된 3상전류를 중첩한 전류치에 의거하여 판정을 행함으로써 일어날 수 있는 오판정을 막고, 모터 제어 장치는 정상 동작을 계속하는 것이 가능해진다.

도 4 및 도 5는 검출한 V상전류 검출치(Iva)를, 도 6 및 도 7은 검출한 W상전류 검출치(Iwa)를 이용한 고장 판정 동작을 도시하고, 그 동작은 상술한 U상전류 검출치(Iua)의 경우와 같기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 또한, 3상전류를 구성하는 각 상에 있어서의 전류 진폭치는 같기 때문에, 최소 허용 3상전류 검출치(IaMin) 및 최대 허용 3상전류 검출치(IaMax)를 이용하여 각 상전류의 허용 범위(D1)를 정하는 것이 가능하다.

실시예 2

도 8은, 상술한 모터 드라이버(52), 컨트롤러(C) 및 모터(M)의 기능 구성을 설명하기 위한 상세한 전기 회로도이다. 컨트롤러(C)로부터 출력되는 PWM 신호(Su, Sv, Sw)는, 모터 드라이버(52)가 갖는 프리 드라이버(52b)를 통하여, 모터(M)에 통전되는 3상전류를 제어하기 위한 브리지 회로(52a)를 형성하는 6개의 반도체 소자의 베이스 단자에 보내진다. 이 브리지 회로(52a) 및 프리 드라이버(52b) 및 유극(有極) 콘덴서(52c)는, 동일한 전원(53)에 의해 급전되고, 모터 드라이버(52)에의 급전의 유무를 전환하기 위해 각각 스위치(54) 및 스위치(55)가 또한 모터(M)에의 급전의 유무를 전환하기 위해 스위치(56)가 구비된다.

여기서, 상기 U상의 전류 검출부(41u)가 마련된 통전 경로가 단락 고장을 일으킨 경우의 동작에 관해 도 9를 참조하면서 설명한다. 모터 드라이버(52)에 의해 모터(M)에 주어져야 할 U상 전압치에 의거하여 결정하는 상기 모터(M)에 통전되는 목표가 되는 U상 통전 전류(이하, 목표 전류라고 표기)는, 기울기가 모터(M)의 전기적 시정수(τ)로 결정되고, 주파수가 PWM 반송 주파수의 3각파 형상으로 된다. 여기서, PWM 반송파의 주기를 τ보다도 충분히 짧게 설정하면, 정상시에 있어서의 U상전류 검출치(Iua)는 도 9(a)에 도시한 바와 같이, t<tx이고, 목표 전류와 동등한 일정치로 간주할 수 있다. 여기서, t=tx이고, 상기 U상의 전류 검출부(41u)가 마련된 통전 경로에 단락 고장이 발생하였다고 하면, 단락시에는 전압 제어 수단에서 본 인덕턴스와 저항은 극히 작게 되기 때문에, 실제로 모터(M)에 통전하는 U상통전 전류(이하, 부하 전류)는 급격하게 증가하고, U상전류 검출치(Iua)는 IaMax 이상으로 되고, 즉 허용 범위(D1)의 범위 밖으로 된다. 그러면, 전압 제어 수단은 부하 전류를 감소시키기 위해 작용한다. 정상시에는 상기 시정수(τ)로 감소하는 부하 전류는, 모터 드라이버(52)로부터 인덕턴스가 무시할 수 있기 때문에 급속하게 감소한다. 따라서 이때의 U상전류 검출치(Iua)는 목표 전류를 하회하기 때문에 전압 제어 수단은 부하 전류를 증가하려고 작용하고, 재차 U상전류 검출치(Iua)는 허용 범위(D1)의 범위 밖으로 된다. 이상의 동작을 반복하기 때문에, U상전류 검출치(Iua)는 t=0 내지 tX에서는 일정치(목표 전류)로 되지만, t>tX에서는 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 구형파(矩形波) 형상의 발진 파형으로 된다. 컨트롤러(C)에 구비되는 U상전류 검출치 판정부(101u)는 도 9(a)에 도시한 바와 같이, 소정 주기(T1)마다 각 U상전류 검출치(Iua)에 대한 판정 결과를 순차적으로 RAM에 스토어한다. 상기 예에 있어서, 판정 결과는 t≤tx에서 모두 정상(0)이고, t>tx에서는 이상(1)과 정상(0)을 반복한다. 그리고 소정 주기(T3)마다 T3 기간 내의 판정 결과를 조사하고, 모두 정상인 경우에는 고장 검출 카운터를 클리어하고, 그렇지 않은 경우에는 고장 검출 카운터를 1 가산한다. 상기 예에서는, 도 9(b)에 도시한 바와 같이 t≤tx에서는 소정 주기(T3)마다 고장 검출 카운터는 클리어되고, t>tx에서는 소정 주기(T3)마다 고장 검출 카운터의 값이 1씩 증가하고, 상기 고장 검출 카운터의 카운트 시작시로부터 고장 판정 시간(Tu)을 경과한 때에도 계속해서 고장 검출 카운터 값이 비(非) 제로의 경우 고장이라고 판정되고, 도 9(c)에 도시한 바와 같이 U상전류 상태 플래그가 1로 세트된다.

한편, 부하 전류가 목표 전류의 급격한 변화 등에 의해 일시적으로 오버 슈트한 경우의 동작에 관해, 도 10을 참조하여 설명한다. 예를 들면, 목표 전류가 I1 에서 I2로 상승한 경우, 상술한 전압 제어 수단은 U상전류를 상기 목표 전류(I2)에 접근하려고 작용한다. 목표 전류의 변화 폭이 작은 경우에는, U상전류는 원활하게 상기 목표 전류를 향하여 증대하지만, 목표 전류의 변화 폭이 큰 경우에는 부하 전류는 급격하게 증대하고, 도 10(a)에 도시한 바와 같이 오버 슈트를 일으킨다. 그러나, 전압 제어 수단의 피드백 작용에 의해 U상전류는 감소하게 되고 목표 전류치에 수속한다. 이때, RAM에 순차적으로 스토어되는 판정 결과는, 도 10(a)에 도시한 바와 같이 U상전류 검출치(Iua)가 오버 슈트한 기간 내에서는 이상(1)으로 되는 일이 있지만, 기타는 정상(0)이다. 상기 예에서는, 도 10(b)에 도시한 바와 같이 고장 검출 카운터가 2로 된 다음의 주기(T3)(오버 슈트가 끝난 다음의 기간)에서 모든 판정 결과가 정상(0)이기 때문에, 상기 고장 검출 카운터는 클리어된다. 따라서 이 경우는 고장이라고 판정되지 않고, 도 10(c)에 도시한 바와 같이 U상전류 상태 플래그는 1에 세트되지 않는다. 즉, U상전류 검출치 판정부(101u)는 U상전류가 어떤 허용 범위(D1)의 범위 밖으로 되는 일이 있어도, 그 상태가 고장 판정 시간(Tu)을 초과하지 않는 경우에는 U상전류의 급증은 목표 전류의 급격한 변화 등 때문의 일시적인 오버 슈트이고, 모터 단락에 의한 허용 범위(D1)의 범위 밖으로 되는 전류가 아니라고 판정하는 것이다.

상기 실시예에서는, U상전류 검출치에 의거한 고장 판정예를 나타냈지만, V상 또는 W상전류 검출치에 의거하여 마찬가지의 고장 검출을 행할 수 있다.

모터 제어 장치의 제어계가 고장이라고 판정되면, 상술한 스위치(54), 스위치(55) 및 스위치(56)를 개방함에 의해(도 11, 참조), 모터 구동 회로를 구성하는 브리지 회로(52a), 프리 드라이버(52b) 또는 모터(M)에의 통전 경로에의 급전을 정지하고, 모터를 사용한 파워 스티어링 장치의 구동을 정지시킴으로써, 모터 제어 장치의 전력 소비를 억제할 수 있다. 또한, 특히 스위치(54)를 개방하고, 브리지 회로(52a)에의 급전을 정지함에 의해, 브리지 회로(52a)를 구성하는 반도체 소자의 입출력 단자가 쇼트한 경우에 발생하는 대전류 통전을 회피하는 것이 가능하게 되고, 또한 스위치(56)를 개방하고, 브리지 회로(52a)로부터 모터(M)에의 급전선을 차단함으로써 고장 검출시의 불필요한 토오크의 발생을 회피하는 것이 가능해진다.

또한, 고장 판정 시간(Tu)을 3상전류의 주기(1/2f) 이하로 설정한 경우의 상태 플래그의 변화에 관해, 도 12를 참조하여 설명한다.

예를 들면 도 12에서는, 상기 고장 검출 카운터를, U상전류 상한 카운터와 U상전류 하한 카운터로 분할하고, 허용 범위(D1)의 상한치(IaMax) 이상의 값을 검출한 경우는 U상전류 상한 카운터가, 하한치(IaMin) 이하의 값을 검출한 경우는 U상전류 하한 카운터가 각각 1 가산된다. 모터(M)에 통전되는 3상전류는 정현파 형상을 하고 있기 때문에, 상전류 검출치의 정현파 주파수를 f로 한 경우, 고장 판정 시간(Tu)을 3상전류의 주기(1/2f) 이하로 설정함으로써, 상기 3상전류의 피크 시에 있어서의 과전류 상태가 연속하여 검출한 경우에 있어서도 상기 쌍방의 카운터의 클리어가 가능하게 되고, 과전류의 오판정을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

또한, 모터의 회전 속도가 소정치 이상의 경우에 고장 판정을 금지함에 의해, 모터(M)가 외부로부터 회전된 때에 발생하는 회생 전류와 모터(M)에 통전되는 3상전류를 중첩한 전류치에 의거하여 판정을 행함으로써 일어날 수 있는 오판정을 막고, 모터 제어 장치는 정상 동작을 계속하는 것이 가능해진다.

실시예 3

도 13은, 상술한 모터 드라이버(52), 컨트롤러(C) 및 모터(M)의 기능 구성을 설명하기 위한 상세한 전기 회로도이다. 본 예에서는, 브리지 회로(52a)를 구성하는 3조의 스위칭 소자군중, 직류 전압의 부측에 접속된 스위칭 소자의 커먼측에 전류 검출용의 저항을 배치한다. 전류 검출 수단으로서 U상전류 검출부(41u) 및 V상전류 검출부(41v)가 배치되고, W상전류 검출치(Iwa)는 U상 및 V상전류 검출치(Iua 및 Iva)에 의거하여 연산에 의해 산출된다. 예를 들면 U상의 직류 전압 정측에 접속된 스위칭 소자가 ON, 부측에 접속된 스위칭 소자가 OFF인 때, U상전류 검출용의 저항이 배치된 전류 경로에는 전류가 흐르지 않는다. 이때의 U상전류 검출치가 0A 부근의 소정 범위(D2)의 범위 밖인 것을 검지한 경우, 이 모터 제어 장치는 고장이라고 판정된다.

또한, U상의 직류 전압 정측에 접속된 스위칭 소자가 0FF, 부측에 접속된 스위칭 소자가 ON인 때, U상전류 검출용의 저항이 배치된 전류 경로에는 모터 U상에 흐르는 전류가 흐른다. 이때의 U상전류 검출치에 의거하여, 실시예 1 내지 실시예 2에 기재된 고장 판정을 행하여도 좋다.

상기 실시예에서는, U상전류 검출치에 의거한 고장 판정예를 나타냈지만, 검출한 V상전류 검출치 또는 산출한 W상전류 검출치에 의거하여 같은 고장 검출을 행하여도 좋다.

제 1의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 전동 파워 스티어링 제어 장치의 제어계의 고장 판정을 간단히 실시할 수 있다는 효과를 이루는 것이다.

제 2의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 상전류 검출치에 노이즈 등의 오차가 생긴 경우를 이 제어 장치의 제어계의 고장이라고 판정하지 않고 제어계의 정상적인 동작이 가능하게 되는 것이다.

제 3의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 부하에의 배선의 지락 등의 고장에 의해 모터에 흐르는 부하 전류가 발진(發振) 상태로 된 경우에 있어서도 확실하게 고장 판정을 행하는 것이 가능하게 되는 것이다.

제 4의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 상전류 검출치의 정현파 주파수를 f로 한 경우, 상기 제 3의 소정 시간을 1/2f 이하로 설정함으로써, 상기 3상전류의 피크 값에 의한 과전류의 오판정을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

제 5의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 전동 파워 스티어링 제어 장치의 제어계의 고장 판정을 간단히 실시할 수 있는 것이다.

제 6의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 모터가 외부로부터 고회전으로 회전된 때에 흐르는 회생(回生) 전류에 의한 오판정 및 상기 제 3의 소정 시간 이하의 주기로 입력되는 정현파 형상 상전류의 피크 값에 의한 과전류의 오판정의 방지를 가능하게 하는 것이다.

제 7의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장시의 불필요한 전력 소비를 억제하고 전동 파워 스티어링 제어 장치의 안전성 향상이 가능하게 되는 것이다.

제 8의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장시의 불필요한 전력 소비를 억제 가능하게 되고, 모터 구동 회로를 구성하는 반도체 소자의 입출력 단자가 쇼트한 경우에 발생하는 대전류 통전을 회피하는 것이다.

제 9의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장시의 불필요한 전력 소비를 억제 가능하게 되는 것이다.

제 10의 발명에 관한 전동 파워 스티어링 제어 장치는, 고장시의 불필요한 전력 소비를 억제 가능하게 되고, 모터 구동 회로로부터 모터에의 급전선을 차단함으로써 고장 검출시의 불필요한 토오크의 발생을 회피하는 것이다.

Claims

모터가 발생하는 토오크를 스티어링 기구에 주어서 조타 보조를 행하는 전동 파워 스티어링 제어 장치에 관한 것으로,

상기 모터에 주어야 할 전류로서, d-q 좌표계의 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치를 설정하는 d-q 지령치 설정 수단과, 상기 모터에 실제로 흐르는 상전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 이 전류 검출 수단에 의해 검출된 상전류 검출치를 d-q 좌표계의 d축 전류 검출치, 및 q축 전류 검출치로 변환하는 3상/d-q축 변환 수단과, 상기 d-q 지령치 설정 수단에 의해 설정되는 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치, 및 상기 3상/d-q축 변환 수단으로부터 출력되는 d축 전류 검출치 및 q축 전류 검출치에 의거하여, 상기 모터에 인가되는 전압을 제어하는 전압 제어 수단과, 상기 상전류 검출치가 제 1의 소정의 허용 범위 밖인 경우에 고장이라고 판정하기 위한 고장 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 제어 장치.
모터가 발생하는 토오크를 스티어링 기구에 주어서 조타 보조를 행하는 전동 파워 스티어링 제어 장치에 관한 것으로,

상기 모터에 주어야 할 전류로서 d-q 좌표계의 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치를 설정하는 d-q 지령치 설정 수단과, 상기 모터에 실제로 흐르는 상전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 이 전류 검출 수단에 의해 검출되는 상전류 검출치를 d-q 좌표계의 d축 전류 검출치, 및 q축 전류 검출치로 변환하는 3상/d-q축 변환 수단과, 상기 d-q 지령치 설정 수단에 의해 설정되는 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치, 및 상기 3상/d-q축 변환 수단으로부터 출력되는 d축 전류 검출치 및 q축 전류 검출치에 의거하여, 상기 모터에 인가된 전압을 제어하는 전압 제어 수단과,

3상전류의 정현파 주파수를 f로 하였을 때 1/2f 이하로 설정된 제 3의 소정 시간 내에 상기 상전류 검출치가 제 l의 소정의 허용 범위 밖인 상태가 제 2의 소정 시간 이상 계속하는 경우에 고장이라고 판정하는 고장 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 제어 장치.
모터가 발생하는 토오크를 스티어링 기구에 주어서 조타 보조를 행하는 전동 파워 스티어링 제어 장치에 관한 것으로,

상기 모터에 주어야 할 전류로서 d-q 좌표계의 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치를 설정하는 d-q 지령치 설정 수단과, 상기 모터에 실제로 흐르는 상전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 이 전류 검출 수단에 의해 검출되는 상전류 검출치를 d-q 좌표계의 d축 전류 검출치, 및 q축 전류 검출치로 변환하는 3상/d-q축 변환 수단과, 상기 d-q 지령치 설정 수단에 의해 설정되는 d축 전류 지령치 및 q축 전류 지령치, 및 상기 3상/d-q축 변환 수단으로부터 출력되는 d축 전류 검출치 q축 전류 검출치에 의거하여, 상기 모터에 인가된 전압을 제어하는 전압 제어 수단과,

모터의 회전 속도가 소정치 이상인 경우에 고장 판정을 금지하고, 제 3의 소정 시간 내에 상기 상전류 검출치가 제 1의 소정의 허용 범위 밖인 상태가 제 2의 소정 시간 이상 계속하는 경우에 고장이라고 판정하는 고장 판정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 제어 장치.