KR102004080B1 - 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 전동 파워 스티어링 장치 - Google Patents

전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 전동 파워 스티어링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은, 구동 장치의 비용을 증대시키지 않고, 삼상 동기 전동기의 구동 장치의 신뢰성을 향상시키는 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치는, 조타의 보조력으로서 삼상 동기 전동기가 사용되는 전동 파워 스티어링 장치를 제어하는 제어 장치로서, 상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위 또는 가상 중성점 전위에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는 회전 위치 추정부와, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 전동 파워 스티어링 장치
본 발명은, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치 및 전동 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.
전동 파워 스티어링 장치에서는, 소형·고효율의 삼상 동기 전동기가 사용되고 있다. 그러나, 삼상 동기 전동기에서는 일반적으로, 자석을 구비한 회전자의 회전 위치를 홀 IC 등의 자기 검출 소자에 의해 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 고정자측의 전기자 코일을 순차 여자하여 회전자를 회전시키고 있다. 덧붙여, 정밀한 회전 위치 검출기인 리졸버나 인코더, GMR 센서 등을 사용함으로써 정현파 전류에서의 구동을 실현할 수 있어, 토크 리플 등의 진동이나 소음의 저감을 도모하고 있다.
삼상 동기 전동기는, 이 회전 위치 검출기가 고장나면, 바로 회전할 수 없게 된다. 이것은, 회전 위치 검출기에 홀 IC 이외의 리졸버나 인코더, GMR 센서를 사용한 경우도 마찬가지이다. 이와 같이, 회전 위치 검출기의 고장은, 전동 파워 스티어링 장치에 있어서 작동 불량이나 이상 운전의 원인이 되기 때문에, 개선이 요구되어 왔다.
특허문헌 1에서는, 이 회전 위치 검출기의 고장 시, 회전 위치 검출기 이외에, 삼상 동기 전동기의 자석에 의해 유기된 유기 전압과 전류로부터 위치를 추정하는 회전 위치 추정 수단을, 회전 위치 검출기의 출력의 대체로서 사용함으로써, 회전 위치 검출기의 고장 시에도 삼상 동기 전동기를 안정적으로 구동할 수 있다. 그러나, 이 회전 위치 추정 수단은, 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 정격 속도 10％보다 낮은 속도일 때, 유기 전압이 노이즈에 매립되어 버리기 때문에, 저속에서 회전자의 위치를 검지할 수 없었다. 특히, 전동 파워 스티어링에서는, 조타를 어시스트하는 데 사용하는 삼상 동기 전동기의 회전 속도가 0속, 혹은 0속 근방의 저속에서 사용되기 때문에, 특허문헌 1의 회전 위치 추정 수단은, 위치를 추정할 수 없다고 하는 과제가 있었다.
0속 및 저속에서 회전 위치를 추정할 수 없는 유기 전압에 기초하는 회전 위치 추정 수단 대신에, 통상 1개의 회전 위치 검출기를 2개 이상으로 증가시킴으로써, 회전 위치 검출기의 0속 및 저속에서의 회전 위치 정밀도를 고장 전과 동등한 정밀도로 검출할 수 있다. 그러나, 전동 파워 스티어링에서는, 탑재 스페이스나 비용의 제약으로부터, 하드계의 회전 위치 검출기를 증가시키는 것은 곤란하다.
이들 과제에 대해, 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-189176호 공보(특허문헌 2)에 있는 바와 같이, 가상 중성점 전위에 의한 동기 전동기의 120도 통전 제어를 기초로 한 저속도 영역에 있어서의 소프트계의 회전 위치 추정 수단이 제안되어 있고, 유기 전압이 작은 저속도 영역에 있어서도 삼상 동기 전동기를 제어할 수 있도록 되어 왔다. 덧붙여, 일본 특허 공개 제2013-55744호 공보(특허문헌 3)와 같이, 3상 권선의 중성점 전위로부터 회전 위치를 추정하는 회전 위치 추정 수단이 제안되어 있고, 유기 전압이 작은 저속도 영역에 있어서도 동기 전동기를 정현파로 구동할 수 있도록 되어 있다.
일본 특허 공개 제2010-022196호 공보 일본 특허 공개 제2009-189176호 공보 일본 특허 공개 제2013-055744호 공보
특허문헌 1에 기재된 것은, 회전 위치 검출기의 고장 시에 하드계의 회전 위치 검출기 대신에 소프트계의 회전 위치 추정 수단을 사용함으로써, 전동 파워 스티어링에 요구되는 계속 구동을 실현할 수 있지만, 전동 파워 스티어링에서 빈번하게 사용되는 삼상 동기 전동기의 동작 영역에서 위치 추정할 수 없다고 하는 과제가 있었다.
특허문헌 2, 특허문헌 3에 기재된 것은, 가상 중성점 전위 혹은 중성점 전위에 의해 회전자의 위치를 추정함으로써, 전동 파워 스티어링에서 빈번하게 사용되는 삼상 동기 전동기의 동작 영역에서 위치 추정할 수 있지만, 전동 파워 스티어링에서 원래 사용되고 있던 위치 검출기와의 병용이나 위치 검출기의 고장 시의 대응에 대해서는 나타나 있지 않다.
본 발명의 목적은, 구동 장치의 비용을 증대시키지 않고, 삼상 동기 전동기의 구동 장치의 신뢰성을 향상시키는 전동 파워 스티어링 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치는, 조타의 보조력으로서 삼상 동기 전동기가 사용되는 전동 파워 스티어링 장치를 제어하는 제어 장치로서, 상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위 또는 가상 중성점 전위에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는 회전 위치 추정부와, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 관한 전동 파워 스티어링 장치에 의하면, 전동 파워 스티어링에 있어서 삼상 동기 전동기가 빈번하게 사용되는 0속 혹은 저속의 동작 영역에 있어서, 중성점 전위 혹은 가상 중성점 전위 중 어느 신호에 기초하여 회전자의 위치를 추정하고, 삼상 동기 전동기를 구동함으로써 조타의 어시스트를 계속할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 목적과 특징은, 이하에 설명하는 실시예에서 명확하게 한다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 구동 장치의 구성도이다.
도 2는 가상 중성점 전위에 기초하는 회전 위치 추정부(16A)를 나타낸 블록도이다.
도 3은 중성점 전위에 기초하는 회전 위치 추정부(16B)를 적용한 구동 장치의 구성도이다.
도 4는 제2 실시 형태에 있어서의 구동 장치의 구성도이다.
도 5는 검출 위치 판정부(18)에 있어서의 처리이다.
도 6은 제3 실시 형태에 있어서의 구동 장치의 구성도이다.
도 7은 도 6의 회전 위치 비교 수단(18)의 처리 구성을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제4 실시 형태에 있어서의 구동 장치의 구성도이다.
도 9는 제4 실시 형태에 있어서의 프린트 회로판(1)의 구성이다.
도 10은 제5 실시 형태에 있어서의 구동 장치의 구성도이다.
도 11은 제6 실시 형태에 있어서의 구동 장치의 구성도이다.
도 12는 회전 위치 추정 비교부(18)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 13은 중성점 전위의 인출선의 오픈 고장에서의 단선 검지의 개요이다.
도 14는 제7 실시 형태에 있어서의 구동 장치의 구성도이다.
도 15는 회전 위치 비교부(19)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16은 도 15의 회전 위치 비교 수단(19A)의 처리 구성을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 전동 파워 스티어링 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 전력 변환 장치의 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 요소에 대해서는 동일한 부호를 기재하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 17은, 전동 파워 스티어링 장치(4)의 구성을 도시하는 도면이다. 운전자가 스티어링 휠(41)을 조작하면, 스티어링 휠(41)의 회전 토크를 토크 센서(42)가 검지한다. 토크 센서(42)가 검지한 토크는 구동 장치(3)에 입력된다. 구동 장치(3)는, 삼상 동기 전동기(2)와, 삼상 동기 전동기(2)를 구동하는 프린트 회로판(1)을 갖는다. 프린트 회로판(1)은, 토크 센서(42)가 검지한 토크에 따라서, 삼상 동기 전동기(2)를 구동한다. 삼상 동기 전동기(2)는, 당해 토크에 따른 지령에 기초하여, 조타를 보조하기 위한 토크를 출력한다. 삼상 동기 전동기(2)의 출력 토크는, 스티어링 어시스트 기구(43)를 통해 조타력을 어시스트하고, 스티어링 기구(44)로 출력된다. 그리고, 스티어링 기구(44)에 의해, 타이어(45)를 전타한다.
이하에서는, 전동 파워 스티어링 장치를 제어하는 제어 장치의 실시 형태로서, 토크 센서(42)가 검지한 토크에 기초하여 조타를 보조하는 토크를 출력하는 구동 장치(3), 및 구동 장치(3)를 구성하는 프린트 회로판(1)과 삼상 동기 전동기(2)의 제어에 대해 설명한다. 이하의 복수의 실시 형태에서 설명하는 본 발명은, 가상 중성점 전위 혹은 중성점 전위에 기초한 위치 추정 수단을, 0속 및 정격 속도 10％ 이하의 저속이 빈번하게 사용되는 전동 파워 스티어링 장치에 적용한 점에 특징을 갖는다. 이에 의해, 0속 혹은 저속의 동작 영역에 있어서도 삼상 동기 전동기를 구동함으로써 조타의 어시스트를 계속할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 구동 장치(3)의 구성을 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 관한 제어 장치로서 특징적인 구성인 프린트 회로판(1)의 구성을, 도 1을 사용하여 설명한다.
본 실시 형태의 프린트 회로판(1)은, 인버터(12), 펄스 폭 변조 신호 출력 수단(13), 가상 중성점 회로(14), 전류 및 전압 검출부(15), 회전 위치 추정부(16A), 지령 신호 연산부(17)를 갖는다. 인버터(12)는, 직류 전원(11)으로부터 입력된 직류 전류를 삼상 교류 전류로 변환하고, 삼상 동기 전동기(2)에 출력한다. 인버터(12)를 구성하는 스위칭 소자(Sup 내지 Swn)는, 펄스 폭 변조 신호 출력 수단(13)에 의해 연산되는 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 제어된다.
가상 중성점 회로(14)로부터 입력된 가상 중성점 전위 Vn0에 기초하여, 회전 위치 추정부(16A)는, 삼상 동기 전동기(2)의 회전 위치 정보를 추정한다. 회전 위치 추정부(16A)의 동작은, 도 2에 있어서 후술한다. 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호는 부호 θ1로 표현된다. 회전 위치 정보 추정값(θ1)에 기초하여, 지령 신호 연산부(17)는 펄스 폭 변조 신호를 연산하고, 출력한다. 출력된 상기 펄스 폭 변조 신호는, 펄스 폭 변조 신호 출력 수단(13)을 통해, 인버터(12)에 출력된다.
도 2는, 회전 위치 추정부(16A)의 구성을 도시하는 블록도이다. 회전 위치 추정부(16A)는, 가상 중성점 전위 Vn0에 기초하여, 회전 위치 추정(θ1)을 추정한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 가상 중성점 전위에 기초하여 위치 추정을 하고 있지만, 중성점 전위에 기초하는 위치 추정을 사용해도 된다.
회전 위치 추정부(16A)는, 비통전 상 전위 선택기(161), 기준 레벨 전환기(162), 비교기(163), 통전 모드 결정기(164)에 의해 구성된다.
비통전 상 전위 선택기(161)는, 통전 모드 결정기(164)가 출력하는 모드 지령을 받아, 가상 중성점 전위를 샘플 홀드한다. 기준 레벨 전환기(162)는, 모드 지령에 따라서 플러스측 기준 전압과 마이너스측 기준 전압을 설정하고, 비통전 상 전위 선택기(161)와 기준 레벨 전환기(162)를 비교하여, 통전 모드 결정기(164)에 입력한다. 이 구성에 의해, 비통전 상이 필요한 전위가 얻어지게 된다. 이상과 같은 구성으로 함으로써, 저속 시의 위치 검출을 센서 없이 행하는 것을 실현할 수 있다. 본 실시 형태의 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치에 의하면, 전동 파워 스티어링 장치에서 빈번하게 사용되는 0속 및 정격 속도 10％ 이하의 저속에 있어서, 위치 검출기가 없는 상태에서의 구동을 하고, 토크를 출력할 수 있다.
회전 위치 추정부(16A)에서는, 가상 중성점 전위로부터 모드 지령을 연산하고, 위치로 하는 방법을 소개하였지만, 이 방법은 120도 통전에 기초하는 방법이므로, 전류 파형은 변형된다. 그 때문에, 도 3에 나타낸 바와 같이, 3상 권선의 중성점을 인출한 중성점 전위에 기초하는 위치 추정 수단인 회전 위치 추정부(16B)로 해도 된다.
(제2 실시 형태)
도 4는 제2 실시 형태에 관한 구동 장치(3)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 구동 장치(3)는, 하드계의 위치 검출기(21)와 위치 검출 판정기(18)를 갖는 점을 특징으로 한다.
전동 파워 스티어링 장치에서는, 위치 검출의 신뢰성의 관점에서, 삼상 동기 전동기(2)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출기가 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 검출 위치 판정부(18)에 의해, 위치 검출기(21)에 의해 검출된 위치가 정상 신호일 때에는, 위치 검출기(21)의 출력 θ3을 사용하고, 위치 검출기(21)에 의해 검출된 위치가 이상 신호일 때에는, 회전 위치 추정부(18)의 출력 θ1을 사용한다.
위치 검출기(21)에 의해 검출된 위치 신호가 정상 신호로부터 이상 신호로 되었을 때, 위치 검출기(21)의 출력 θ3으로부터 회전 위치 추정부(18)의 출력 θ1로 급격하게 변화시키면, 모터의 탈조나 진동, 소음이 발생해 버린다. 그래서, 위치 검출기(21)의 출력 θ3과 회전 위치 추정부(18)의 출력 θ1에 괴리가 발생하여, 위치 검출기가 고장나 있다고 판정되었을 때, 검출 위치 판정부(18)는, 도 5에 나타낸 바와 같이 위치 검출기(21)의 위치 θ3과 회전 위치 추정부(16)의 위치 θ1이 대략 일치한 시점에서 위치 신호를 전환한다.
이러한 구성으로 함으로써, 위치 검출기의 위치 정보 외에도 위치 추정부에 의한 위치 정보를 사용할 수 있어, 저비용으로 용장한 전동 파워 스티어링 장치를 구성할 수 있다. 또한, 위치 검출기(21)가 고장났을 때에도 전환 쇼크가 적어 운전자에게 위화감을 주지 않는 전동 파워 스티어링 장치를 얻을 수 있다.
위치 검출기(21)의 신호가 정상 신호일 때, 검출 위치 판정부(18)에 있어서 회전 위치 추정부(16)의 출력 θ1과 위치 검출기(21)의 출력 θ3을 비교하여, 위치 검출기(21)의 신호에 맞춤으로써, 회전 위치 추정부(16)에서 사용하는 삼상 동기 전동기마다의 자기 포화 특성의 개체 차를 조정할 수 있다. 결과적으로, 복수의 삼상 동기 전동기의 개체 차의 조정을 저비용으로 실현할 수 있다.
본 실시 형태인 도 4에 있어서, 회전 위치 추정부(16)는, 가상 중성점 전위에 기초하는 위치 추정부(16A)를 사용하여 설명하고 있지만, 중성점 전위에 기초하는 위치 추정부(16B)를 사용해도 된다.
(제3 실시 형태)
도 6은, 제3 실시 형태에 관한 구동 장치(3)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 구동 장치(3)는, 제2 실시 형태와 비교하여, 위치 검출기(21) 외에도 위치 검출기(22)를 구비하고, 위치 검출 시스템을 용장 구성으로 하는 점이 특징이다.
전동 파워 스티어링 장치에서는, 위치 검출 신뢰성의 향상의 관점에서, 삼상 동기 전동기(2)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출기가 2개 이상 설치되어 있는 경우가 많다. 본 실시 형태에서는, 위치 검출기가 2개인 경우를 대표예로서 들어 설명한다.
위치 검출기 2개의 구성에 있어서, 한쪽의 위치 검출기가 고장난 경우, 어느 쪽의 위치 검출기가 고장났는지를 판별하는 것은 곤란하다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 위치 검출기 2개 외에도, 회전 위치 추정부(16A)를 사용함으로써, 위치 검출기(21)와 위치 검출기(22) 중 어느 쪽이 고장났는지 판정할 수 있다. 따라서, 정상적인 위치 검출기를 사용하여 전동 파워 스티어링 장치를 구동할 수 있다.
도 7에, 검출 위치 판정부(18)의 처리 구성을 나타내는 흐름도를 나타낸다. 먼저, 위치 검출기(21과 22)의 출력 신호를 비교하여, 일치하고 있는 경우는 위치 검출기(21)의 신호를 사용한다. 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3과 위치 검출기(22)의 출력 신호 θ4가 일치하고 있지 않은 경우는, 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 비교한다. 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3이 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 일치한 경우는, 위치 검출기(21)가 정상이라고 판단하여, 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3을 사용한다. 위치 검출기(22)의 출력 신호 θ4가 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 일치한 경우는, 위치 검출기(22)가 정상이라고 판단하여, 위치 검출기(22)의 출력 신호 θ4를 사용한다. 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3 및 위치 검출기(22)의 출력 신호 θ4가 모두 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 일치하지 않는 경우는, 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1을 사용한다.
이러한 구성으로 함으로써, 2개 있는 위치 검출기 중 1개가 고장난 경우라도, 회전 위치 추정부에 의해 어느 쪽의 위치 검출기가 고장났는지를 특정할 수 있다. 그리고, 다른 한쪽의 위치 검출기의 위치 정보를 사용함으로써, 위치 검출기를 사용한 어시스트를 저비용으로 계속 실현할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 8은, 제4 실시 형태에 관한 구동 장치(3)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태에서는 회전 위치 추정부로서 특히, 가상 중성점 전위(14)에 기초하는 방법에 대해 설명한다.
회전 위치 추정부(16A)는, 가상 중성점 전위(14)에 기초하여 구동된다. 가상 중성점 회로(14)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 마이크로컴퓨터가 탑재되는 프린트 회로판(1) 상에 설치된다. 이러한 구성으로 함으로써, 3상 권선의 중성점 전위의 인출선이 불필요해져, 프린트 회로판(1)과 삼상 동기 전동기(2)의 결선이 용이해진다. 또한, 프린트 회로판(1) 상에 가상 중성점 회로(14)를 설치함으로써, 배선의 노이즈에 의한 오동작이나 검출 전압의 리플의 증대를 방지할 수 있다. 또한, 배선의 길이도 짧아져, 비용을 저감시킬 수 있다.
이 가상 중성점 회로(14)의 저항은, 삼상 동기 전동기(2)의 권선 저항의 100배 이상의 저항값으로 구성된다. 이와 같이, 권선 저항과 가상 중성점 회로의 저항에 차를 부여함으로써, 3상 권선의 임피던스와 분리할 수 있기 때문에, 자기포화에 의한 가상 중성점 전위의 변동을 고정밀도로 검출하고, 검출 위치 추정부(16)에 있어서의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
가상 중성점 전위(14)에 기초하여 구동되는 회전 위치 추정부(16A)는, 120도 통전 제어에 의해 구동된다. 그 때문에, 전기각의 정밀도는 ±30도밖에 없어, 고속 회전에서는 제어 주기 내에서의 위치 오차가 커, 역토크의 발생이나 탈조가 발생한다. 그 때문에, 삼상 동기 전동기(2)의 회전수가 소정의 회전수, 예를 들어 3000rpm보다 커진 경우, 전류를 0으로 하여 어시스트를 정지시킨다. 이에 의해, 파워 스티어링 장치의 안정 구동을 실현할 수 있다.
(제5 실시 형태)
도 10은, 제5 실시 형태에 관한 구동 장치(3)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태에서는, 회전 위치 추정부(16)로서 특히, 삼상 동기 전동기(2)의 3상 권선의 중성점 전위를 사용하는 구성으로 되어 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 가상 중성점 전위에 기초하는 위치 추정과 달리, 정현파에서의 구동을 실현할 수 있어, 토크 맥동에 의한 진동이나 소음을 저감시킬 수 있다.
(제6 실시 형태)
도 11은, 제6 실시 형태에 관한 구동 장치(3)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태는, 삼상 동기 전동기(2)의 3상 권선의 중성점 전위와 가상 중성점 전위의 2개의 신호를 사용하는 점이 특징이다.
도 12에, 회전 위치 추정 비교부(18)의 구성을 나타낸다. 회전 위치 추정 비교부(18)는, 가상 중성점 전위에 기초하는 위치 추정을 행하는 회전 위치 추정부(16A), 중성점 전위에 기초하는 위치 추정을 행하는 회전 위치 추정부(16B), 가상 중성점 전위 회로의 고장이나 중성점 전위의 인출선의 단선을 검출하는 회전 위치 추정 비교부(18)에 의해 구성된다.
회전 위치 추정 비교부(18)에서는, 가상 중성점 전위와 중성점 전위를 비교함으로써, 가상 중성점 전위 회로에 설치된 저항의 오픈 고장이나 중성점 전위의 인출선의 오픈 고장에서의 단선을 검출한다.
중성점 전위의 인출선의 오픈 고장에서의 단선 검지의 개요를, 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13에는, 인버터(2)의 각 상의 상측 아암에 인가되는 전압과, 중성점 전위 Vn 및 가상 중성점 전위 Vn0의 파형을 나타내고 있다. 도 13에 있어서, 중성점 전위 Vn은 파선으로, 가상 중성점 전위 Vn0은 실선으로 나타내어진다.
도 13의 상단에 나타낸 바와 같이, 중성점 전위 인출선이 단선되어 있지 않은 경우에는, 인버터(2)의 상측 아암이 모두 온인 기간에 있어서, 가상 중성점 전위 Vn0과 중성점 전위 Vn은 일치한다. 그러나, 중성점 전위의 인출선이 오픈 고장으로 단선되었을 때, 도 13의 하단에 나타낸 바와 같이, 가상 중성점 전위와 중성점 전위가 불일치가 된다. 이와 같이, 중성점 전위와 가상 중성점 전위를 비교함으로써, 단선을 검지한다.
가상 중성점 전위에 기초하는 위치 추정을 행하는 회전 위치 추정부(16A)와 중성점 전위에 기초하는 위치 추정을 행하는 회전 위치 추정부(16B) 중 한쪽의 위치 추정부가 고장난 경우, 고장나 있지 않은 다른 한쪽의 회전 위치 추정부로 전환함으로써, 조타 어시스트를 계속할 수 있다. 가상 중성점 전위와 중성점 전위를 구비하고, 2개의 전위를 비교함으로써, 중성점 전위와 가상 중성점 전위의 인출선의 단선을 다른 계통의 회로를 설치하지 않고, 검지할 수 있다.
(제7 실시 형태)
도 14는, 제7 실시 형태에 관한 구동 장치(3)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 구동 장치는, 중성점 전위와 가상 중성점 전위의 2개의 신호 외에도, 회전 위치 검출부(21)의 신호를 사용하는 점이 특징이다.
도 15는, 회전 위치 비교부(19)의 구성을 나타낸다. 회전 위치 비교부(19)는, 가상 중성점 전위에 기초하는 위치 추정을 행하는 회전 위치 추정부(16A), 중성점 전위에 기초하는 위치 추정을 행하는 회전 위치 추정부(16B), 회전 위치 추정부의 출력(16A, 16B)과 회전 위치 검출기의 출력 θ3을 비교하는 회전 위치 비교 수단(19)에 의해 구성된다.
도 16은, 회전 위치 비교 수단(19)의 처리 구성을 나타내는 흐름도를 나타낸다. 회전 위치 비교 수단(19)에서는, 위치 검출기(21)의 출력과 회전 위치 추정부(16B)의 출력을 비교하여, 이들 2개의 출력 중 어느 쪽이 고장나 있는지를 회전 위치 추정부(16A)의 출력에 의해 판정한다. 위치 검출기(21)와 회전 위치 추정부(16B)의 출력 신호 θ2를 비교하여, 일치하고 있는 경우는 위치 검출기(21)의 신호를 사용한다. 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3과 회전 위치 추정부(16B)의 출력 신호 θ2가 일치하고 있지 않은 경우는, 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 비교한다. 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3이 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 일치한 경우는, 위치 검출기(21)가 정상이라고 판단하여, 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3을 사용한다. 회전 위치 추정부(16B)의 출력 신호 θ2가 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 일치한 경우는, 회전 위치 추정부(16B)의 출력 신호 θ2를 사용한다. 위치 검출기(21)의 출력 신호 θ3 및 회전 위치 추정부(16B)의 출력 신호 θ2가 모두 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1과 일치하지 않는 경우는, 회전 위치 추정부(16A)의 출력 신호 θ1을 사용한다.
이러한 구성으로 함으로써, 하드계의 위치 검출기를 하나로 하는 구성이면서, 3중의 용장계를 저비용으로 확보할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 회전 위치 검출기가 1개인 예를 소개하였지만, 2개 이상으로 함으로써 가일층의 용장화를 도모할 수 있다.
1 : 프린트 회로판
11 : 직류 전원
12 : 인버터
13 : 펄스 폭 변조 신호 출력 수단
14 : 가상 중성점 회로
15 : 전류 검출부, 전압 검출부
16 : 회전 위치 추정부
161 : 비통전 상 전위 선택기
162 : 기준 레벨 전환기
163 : 비교기
164 : 통전 모드 결정기
17 : 지령 신호 연산부
18 : 회전 위치 추정 비교부
2 : 삼상 동기 전동기
3 : 구동 장치
4 : 전동 파워 스티어링 장치
41 : 스티어링 휠
42 : 토크 센서
43 : 스티어링 어시스트 기구
44 : 스티어링 기구
45 : 타이어

Claims (20)

  1. 조타의 보조력으로서 삼상 동기 전동기가 사용되는 전동 파워 스티어링 장치를 제어하는 제어 장치로서,
    상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위 또는 가상 중성점 전위에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는 회전 위치 추정부와,
    상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부를 구비하고,
    상기 제어 장치에는, 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전 위치 검출기에 의해 검출된 위치 신호가 입력되고,
    상기 지령 신호 연산부는, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치 또는 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치 중 어느 하나에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하고,
    상기 지령 신호 연산부는, 상기 위치 신호가 이상인 경우에, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하고,
    상기 위치 신호가 이상인 경우에, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치와, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치가, 괴리한 후, 일치할 때, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치에 기초하는 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호의 연산과, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하는 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호의 연산을 전환하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치에는, 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 제1 회전 위치 검출기에 의해 검출된 제1 위치 신호와, 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 제2 회전 위치 검출기에 의해 검출된 제2 위치 신호가 상기 위치 신호로서 입력되는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치에 기초하여, 상기 회전 위치 추정부가 추정하는 상기 회전자의 위치를 보정하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 위치 신호가 이상이라고 판정된 경우에, 상기 이상을 검출하기 전에 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치를 유지한 채, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하는 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호의 연산으로 전환하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지령 신호 연산부는, 상기 위치 신호가 정상인 경우에, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 삼상 동기 전동기의 가상 중성점 전위를 출력하는 가상 중성점 회로를 구비하고,
    상기 회전 위치 추정부는, 상기 가상 중성점 회로가 출력하는 상기 가상 중성점 전위에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가상 중성점 회로는, 상기 제어 장치를 구동하는 마이크로컴퓨터가 탑재되는 프린트 회로판에 탑재되는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 삼상 동기 전동기의 회전수가 소정의 회전수를 초과하였을 때, 상기 삼상 동기 전동기에 의한 조타 보조를 정지하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 가상 중성점 회로의 각 저항값은, 상기 삼상 동기 전동기의 권선 저항의 100배 이상으로 하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위를 상기 지령 신호 연산부에 출력하는 중성점 전위 인출선을 구비하고,
    상기 회전 위치 추정부는, 상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 삼상 동기 전동기의 가상 중성점 전위를 출력하는 가상 중성점 회로와,
    상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위를 상기 지령 신호 연산부에 출력하는 중성점 전위 인출선을 구비하고,
    상기 삼상 동기 전동기의 상기 중성점 전위와 상기 삼상 동기 전동기의 상기 가상 중성점 전위를 비교함으로써 상기 중성점 전위 인출선의 단선을 검지하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 회전 위치 추정부는, 제1 회전 위치 추정부와 제2 회전 위치 추정부를 갖고,
    상기 지령 신호 연산부는, 상기 제1 회전 위치 추정부 또는 제2 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서
    상기 제어 장치에는, 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전 위치 검출기에 의해 검출된 위치 신호가 입력되고,
    상기 지령 신호 연산부는, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치 또는 상기 제1 회전 위치 추정부 혹은 제2 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 회전 위치 추정부는, 상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위 또는 가상 중성점 전위 중 어느 하나에만 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는, 전동 파워 스티어링 장치의 제어 장치.
  15. 조타 조작에 따라서 전타륜을 전타시키는 조타 기구와,
    상기 조타 기구에 조타력을 부여하는 삼상 동기 전동기와,
    상기 삼상 동기 전동기를 구동 제어하는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 삼상 동기 전동기의 중성점 전위 또는 가상 중성점 전위에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는 회전 위치 추정부와,
    상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하는 지령 신호 연산부와,
    상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 검출하는 회전 위치 검출기
    를 구비하고,
    상기 지령 신호 연산부는, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치 또는 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치 중 어느 하나에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하고,
    상기 지령 신호 연산부는, 상기 회전 위치 검출기의 위치 신호가 이상인 경우에, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호를 연산하고,
    상기 위치 신호가 이상인 경우에, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치와, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치가, 괴리한 후, 일치할 때, 상기 회전 위치 검출기에 의해 검출된 상기 회전자의 위치에 기초하는 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호의 연산과, 상기 회전 위치 추정부에 의해 추정된 상기 회전자의 위치에 기초하는 상기 삼상 동기 전동기의 지령 신호의 연산을 전환하는, 전동 파워 스티어링 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 삼상 동기 전동기의 가상 중성점 전위를 출력하는 가상 중성점 회로를 구비하고,
    상기 회전 위치 추정부는, 상기 가상 중성점 회로가 출력하는 상기 가상 중성점 전위에 기초하여 상기 삼상 동기 전동기의 회전자의 위치를 추정하는, 전동 파워 스티어링 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 가상 중성점 회로는, 상기 제어 장치를 구동하는 마이크로컴퓨터가 탑재되는 프린트 회로판에 탑재되는, 전동 파워 스티어링 장치.
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