WO2005057774A1 - モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置 - Google Patents

モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2005057774A1
WO2005057774A1 PCT/JP2004/017075 JP2004017075W WO2005057774A1 WO 2005057774 A1 WO2005057774 A1 WO 2005057774A1 JP 2004017075 W JP2004017075 W JP 2004017075W WO 2005057774 A1 WO2005057774 A1 WO 2005057774A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phase
motor
signal
circuit
motor control
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/017075
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Suzuki
Original Assignee
Favess Co., Ltd.
Toyoda Koki Kabushiki Kaisha
Koyo Seiko Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Favess Co., Ltd., Toyoda Koki Kabushiki Kaisha, Koyo Seiko Co., Ltd. filed Critical Favess Co., Ltd.
Priority to EP04820105A priority Critical patent/EP1693951A4/en
Priority to US10/582,088 priority patent/US7321216B2/en
Publication of WO2005057774A1 publication Critical patent/WO2005057774A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0487—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures detecting motor faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/90—Specific system operational feature
    • Y10S388/906—Proportional-integral system

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device that performs vector control of a DC brushless motor by a motor control CPU based on a motor rotation angle detected by a one-phase excitation two-phase output type resolver, and a vehicle steering device using the same. It is about.
  • a torque direction monitoring unit that monitors the direction of the output torque of the vehicle is provided in a vehicle control CPU that is a CPU other than the motor control CPU. As a result, it is possible to easily determine an output in the opposite direction of the motor or an abnormal output of the motor due to a calculation error in the motor control CPU.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-23499 (Pages 2 to 4; Figures 1 and 2)
  • the vehicle control CPU which is an external CPU separate from the motor control CPU, independently obtains the actual torque current to obtain the torque command current. Are compared. The comparison is based on the map. For this reason, the vehicle control CPU is required to independently increase the processing load by calculating the actual torque current independently, which causes a reduction in the throughput of the entire vehicle control CPU in the calculation processing. There is.
  • Such problems can be solved even by using a CPU with high performance and high-speed arithmetic processing.High performance, and CPUs are generally expensive, which can directly lead to an increase in product cost! New section Invite the title.
  • a phase compensation process 111 for example, as a motor control device that performs PI control of the assist motor M built in the steering mechanism 100 of the electric power steering device as shown in FIG. 8, a phase compensation process 111, an assist control process 112, a PI control Processing 113, 114, two-phase three-phase conversion processing 115, PWM conversion processing 116, three-phase two-phase conversion processing 118, motor rotation angle calculation processing 119, etc.
  • the three-phase actual current values Iu, Iv, Iw which also output the U-phase, V-phase, and W-phase powers output from the inverter 105 and drive the assist motor M, are converted by the three-phase two-phase conversion processing 118.
  • the PI control processes 113 and 114 output the respective voltage command values Vd * and Vq * of the feedback controlled d-axis and q-axis.
  • the motor control CPU 110 monitors whether the direction of the actual torque current with respect to the q-axis current command value Iq by the motor control CPU 110 is correct, as in the aforementioned "motor control device". If a configuration in which monitoring is performed by a separate external CPU is adopted, it is necessary to provide a monitoring CPU 120 that can execute, for example, three-phase to two-phase conversion processing 121, motor rotation angle calculation processing 122, torque output direction monitoring processing 123, and the like.
  • the monitoring CPU 120 also calculates the q-axis actual current values Iq ′ from the three-phase actual current values Iu, Iv, Iw flowing through the assist motor M. From the q-axis actual current value Iq ′ and the q-axis current command value Iq * obtained by the motor control CPU 110 with reference to a predetermined map, etc. Whether the direction of the torque is normal or abnormal is monitored and determined by the torque output direction monitoring process 123.
  • the monitoring CPU 120 is provided separately from the motor control CPU 110. Therefore, if the monitoring CPU 120 is newly added, its peripheral circuits and control programs Etc. are also required. Therefore, there arises a problem that the configuration and control of both the hardware and the software are complicated and that the product cost is increased. In addition, even if the role of the monitoring CPU 120 is assigned to another existing CPU, as described above, there is a problem that the throughput of arithmetic processing may decrease and the product cost may increase.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a motor control device capable of determining whether a motor control CPU is normal or abnormal with an inexpensive configuration. It is in. Another object of the present invention is to provide a motor control device capable of judging that the output of a DC brushless motor is legitimate or invalid with an inexpensive configuration. Another object of the present invention is to provide a vehicle steering system capable of preventing generation of a driving force acting in an inappropriate direction.
  • the means described in claim 1 is adopted.
  • the trigger means, the hold means, the acquisition means and the judgment means are constituted by logic circuits functionally independent of the motor control CPU, and the trigger means outputs a trigger signal based on the excitation signal of the resolver.
  • a DC brushless motor is driven by a hold unit based on this trigger signal.
  • At least two of the three-phase current signals, U-phase, V-phase, and W-phase, and the cos-phase signal output from the resolver are output. Hold.
  • the q-axis current command value is acquired, and the judgment means determines the motor control CPU based on the cos phase signal based on a predetermined formula, the q-axis current command value, and the relationship between the two-phase current signals. Is judged as normal or abnormal, and the judgment result is output as judgment information. Thus, it is possible to determine whether the motor control CPU is normal or abnormal based on the determination information output from the determination means that does not require the provision of an external CPU separate from the motor control CPU.
  • sign () is a function that obtains the sign of the positive or negative polarity from the operation result in parentheses (the same applies hereinafter).
  • the motor control CPU is determined to be normal, and if not, it is determined to be abnormal.
  • the two-phase current signal is a U-phase current signal and a W-phase current signal
  • the cos phase signal is cos co
  • the q-axis current command value is the actual current value of the IU phase current signal
  • the motor control CPU is determined to be normal, and if not, it is determined to be abnormal.
  • the determination information is obtained when the d-axis current command value of the d-axis and q-axis current command values is substantially zero or zero.
  • ⁇ field-weakening control '' that reduces the induced electromotive voltage by passing a current that cancels out the magnetic force of the permanent magnet of the rotor to the coil of the stator of the DC brushless motor may be performed.
  • the two-phase current signal can be a "U-phase current signal and a V-phase current signal” or a "U-phase current signal” of the three-phase current signal. Since the phase current signal and the W-phase current signal are used, the present invention can be suitably configured when detecting either the V-phase or W-phase current signal around the U-phase current signal.
  • the two-phase current signal may be a “U-phase current signal and a V-phase current signal” or a “V-phase current signal and a W-phase current signal” among the three-phase current signals. Thereby, it is possible to suitably configure when detecting any one of the U-phase and W-phase current signals around the V-phase current signal.
  • the motor control CPU assists.
  • the drive control of the motor is stopped.
  • assist control of the steered wheels when the output of the assist motor is inappropriate can be prevented.
  • the trigger means, the hold means, the acquisition means, and the determination means without providing an external CPU separate from the motor control CPU are constituted by logic circuits which are functionally independent of the motor control CPU. Then, it is possible to determine whether the motor control CPU is normal or abnormal based on the determination information output from the determination means. Therefore, the normality / abnormality of the motor control CPU can be determined with a less expensive configuration as compared with the case where a separate external CPU is provided. In addition, this makes it possible to determine whether the output of the DC brushless motor is legitimate or invalid with an inexpensive configuration.
  • the invention of claim 2 has a case where, for example, "field-weakening control" is performed in which a current for canceling the magnetic force by the permanent magnet of the rotor is passed through the coil of the stator of the DC brushless motor to reduce the induced electromotive force. Even without being affected by this d-axis current command value According to the judgment information output, it is possible to accurately judge whether the motor control CPU is normal or abnormal. Therefore, even in the case where such “field-weakening control” is performed, the normality / abnormality of the motor control CPU can be accurately determined with an inexpensive configuration. In addition, this makes it possible to judge that the output of the DC brushless motor is legitimate or invalid with an inexpensive configuration.
  • the trigger signal can be output at the timing when the amplitude of the excitation signal is maximized, the amplitude of the cos phase signal held by the holding means can also be maximized, Means of polarity sign 'mismatch' by means can be performed more reliably. Therefore, it is possible to reliably determine whether the motor control CPU is normal or abnormal with an inexpensive configuration. In addition, this makes it possible to reliably determine whether the output of the DC brushless motor is legitimate or unreasonable with a cheap configuration.
  • the present invention can be suitably configured to detect either the V-phase or the W-phase current signal centering on the U-phase current signal, the above-described effect can be obtained. Therefore, even if there is a limitation that the W-phase or V-phase current signal cannot be used due to the hardware configuration, even if the motor control CPU is normal or abnormal, it can be determined with an inexpensive configuration.
  • the hardware configuration for example, the U phase or the W phase It is possible to cope with the limitation that the current signal cannot be used.
  • the electric power steering device mainly includes a steering wheel 21 and a steering shaft. twenty two , A pinion shaft 23, a rack shaft 24, a torque sensor 30, an assist motor 40, a motor resolver 42, a steering mechanism 20 including a ball screw mechanism 44, and a motor control device that controls the assist motor 40 of the steering mechanism 20. It consists of an ECU (Electronic Control Unit) 50 and power.
  • the electric power steering apparatus drives the assist motor 40 based on the steering state detected by the torque sensor 30 to assist the steering by the driver.
  • Vehicle steering device ".
  • steering wheels (not shown) are connected to both sides of the rack shaft 24 via tie rods or the like.
  • one end of a steering shaft 22 is connected to the steering wheel 21, and the other end of the steering shaft 22 has a torque sensor 30 housed in a pin-on nosing 25.
  • Input shaft 23a and a torsion bar (not shown) are connected!
  • the output shaft 23b of the pinion shaft 23 is connected to the other end of the torsion bar by a spline connection.
  • a pinion gear is formed at an end of the output shaft 23b of the pinion shaft 23.
  • Torque sensor 30 includes a first resolver 35 interposed between input shaft 23a and pin-on housing 25, and a second resolver 37 interposed between output shaft 23b and pin-on housing 25. It is composed of The torque sensor 30 has a function of detecting a steering state (steering torque and steering angle) of the steering wheel 21 and is electrically connected to the ECU 50 (see FIG. 2). As a result, as described later, the torque sensor 30 detects the angle difference and the angle ratio between the first steering angle detected by the first resolver 35 and the second steering angle detected by the second resolver 37. The obtained torque signal Ts corresponding to the torsion angle of the torsion bar is output to the ECU 50.
  • a steering state steering torque and steering angle
  • the rack shaft 24 is housed in the rack housing 26 and the motor housing 27, and has a rack groove (not shown) that can be fitted to the pinion gear of the pinion shaft 23. This constitutes a rack-and-pion mechanism together with the pion shaft 23.
  • a ball screw groove 24a is formed spirally in the middle of the rack shaft 24.
  • the assist motor 40 includes a cylindrical motor shaft 43 supported by a bearing 29 so as to be rotatable coaxially with the rack shaft 24, a permanent magnet (not shown) provided on the outer periphery of the motor shaft 43, and a stator (not shown).
  • Electric motor composed of exciting coils, etc. It can correspond to the "DC brushless motor" described above.
  • a field generated by, for example, three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) exciting coils wound around the stator is generated by a motor shaft 43 corresponding to a rotor.
  • the motor shaft 43 is configured to rotate by acting on the permanent magnet.
  • a detectable current sensor 47 force is provided in the assist motor 40 or the ECU 50 for each of the U, V, and W phases.
  • the motor resolver 42 is provided between the motor housing 27 accommodating the assist motor 40 and the motor shaft 43, and the rotation angle of the motor shaft 43 (hereinafter, referred to as "motor rotation angle"). It is configured to have a function of detecting m.
  • the motor resolver 42 is also electrically connected to the ECU 50 similarly to the torque sensor 30 (see FIG. 2), and outputs a signal corresponding to the motor rotation angle ⁇ m to the ECU 50.
  • the motor resolver 42 can correspond to a “single-phase excitation / two-phase output type resolver” described in the claims.
  • the ball screw mechanism 44 has a function of being interposed between the rack shaft 24 and the motor shaft 43 and converting the rotational torque of the motor shaft 43 into forward and reverse rotation into reciprocating motion in the axial direction of the rack shaft 24. Is what you do. As a result, the reciprocating motion can be converted to an assist force for reducing the steering force of the steering wheel 21 via the pin shaft 23 constituting the rack and pin mechanism together with the rack shaft 24.
  • the steering state of the steering wheel 21 can be detected by the torque signal Ts output from the torque sensor 30, and the motor rotation output from the motor resolver 42 can be detected.
  • the operating state of the assist motor 40 can be detected based on the signal of the angle ⁇ m and the three-phase actual current values Iu, Iv, Iw output from the current sensor 47.
  • the ECU 50 mainly includes an interface 52, an inverter 54, an input / output buffer 56, a CPU 60, a monitoring circuit 70, and a relay. It is composed of a control unit 90 and the like, and an interface 52, an inverter 54 and an input / output buffer 56 are connected via an input / output bus around the CPU 60!
  • the CPU 60 is constituted by, for example, a microcomputer, a semiconductor memory device (ROM, RAM, EEPROM, etc.), and performs basic motor control of the electric power steering device as described above by a predetermined computer program. Has a function to be executed by That is, the CPU 60 performs vector control of the assist motor 40 based on the motor rotation angle ⁇ m detected by the motor resolver 42. Note that the CPU 60 can correspond to a “motor control CPU” described in the claims.
  • the interface 52 inputs various sensor signals to which the torque sensor 30, the motor resolver 42, the current sensor 47, and the like described above are also input to a predetermined port of the CPU 60 via an AZD transformation or the like. It has a function of outputting a resolver excitation signal to the motor resolver 42 and the torque sensor 30 (the first resolver 35 and the second resolver 37) via the AZD transformation.
  • the resolver excitation signal output from the CPU 60 to the resolver and the sin-phase signal and the cos-phase signal input from the resolver to the CPU 60 are input / output via the input / output buffer 56 for convenience. Illustrated! However, the input / output buffer 56 is included in the concept of the interface 52.
  • the inverter 54 has a function of converting the power supplied from the DC power supply Batt via the relay RL into controllable three-phase AC power (see Fig. 4), and also includes a PWM circuit and a switching circuit. Have been.
  • the relay RL is a make contact type in which the contact is turned on when energized (on) and is turned off when not energized (off), and is controlled on and off by the relay control unit 90.
  • the relay control unit 90 includes a relay control circuit 91 that drives and controls the relay RL, and a relay control circuit that drives and controls other unillustrated relays.
  • the relay RL is turned on and off based on the judgment information input from the monitoring circuit 70.
  • the monitoring circuit 70 receives the judgment information “1” indicating that the CPU 60 is normal, so the relay control circuit 91 controls the relay RL to maintain the ON state.
  • the relay control circuit 91 controls the relay RL to maintain the ON state.
  • the relay control circuit 91 stops the output of the control signal Rs for maintaining the relay RL in the on state, thereby turning off the DC power supply Batt. Disable power supply to inverter 54.
  • the configuration and the like of the monitoring circuit 70 will be described later in detail.
  • the configuration of the motor resolver 42 will be described based on FIG. 3 (A).
  • the motor resolver 42 includes a first yoke YK1, a second yoke YK2, a third yoke YK3, and a fourth yoke YK4, a first coil CL1, a second coil CL2, and a third coil YK4.
  • the first yoke YK1 is formed in an annular shape along the inner periphery of the motor housing 27, and is fixed to the motor housing 27.
  • a first coil CL1 is wound around the inner periphery of the first yoke YK1.
  • the second yoke YK2 is formed in an annular shape, is fixed to the outer periphery of the motor shaft 43 so as to face the first yoke YK1, and the second coil CL2 is wound. ing. Thereby, the second yoke YK2 can rotate integrally with the motor shaft 43.
  • the third yoke YK3 is fixed on the outer periphery of the motor shaft 43 so as to be shifted from the second yoke YK2 in the axial direction of the motor shaft 43, and is configured to be able to rotate integrally with the motor shaft 43.
  • a third coil CL3 is wound around the third yoke YK3, and the third coil CL3 is electrically connected in parallel to the second coil CL2 of the second yoke YK2.
  • the fourth yoke YK4 similarly to the first yoke YK1, is formed in an annular shape along the inner periphery of the motor housing 27, and the fourth coil CL4 and the fifth coil CL5 are wound around the motor It is fixed to.
  • the fifth coil CL5 is wound around the fourth coil CL4 with the Lf phase shifted by 90 degrees.
  • the motor resolver 42 includes the first coil CL1 and the fifth coil CL5.
  • Each of these coils is a so-called one-phase excitation two-phase output (voltage detection) resolver that has a connection relationship based on the circuit diagram shown in Fig. 3 (B). Therefore, the excitation signal E1 output from the CPU 60 constituting the ECU 50 is supplied to the first coil CL1 and the second coil CL2, which are rotary transformers, via the input / output buffer 56 of the ECU 50.
  • resolver output signals E2 and E3 corresponding to the detection angle ⁇ (electrical angle) can be obtained from the fourth coil CL4 and the fifth coil CL5, which are two-phase output coils. .
  • the resolver output signal output from the motor resolver 42 is an analog signal composed of a sin phase signal and a cos phase signal
  • the resolver output signal is built in the CPU 60 via the input / output buffer 56 of the ECU 50.
  • the AZD converter By being input to the AZD converter, it is converted into a digital signal that can be processed by the CPU 60.
  • the electrical angle ⁇ M obtained from the motor resolver 42 has seven peak points after one rotation (360 degrees) of the motor shaft 43. This is because, as described above, the motor resolver 42 is a resolver with seven counter electrodes, and electrically has seven pairs of N and S poles. This is because an electrical angle corresponding to 2520 ° can be output. That is, the motor resolver 42 has seven times the resolution of the resolver having the electrical angle of 360 °.
  • a method for detecting m will be described. First, when the motor shaft 43 rotates at a certain rotation angle, when the AC voltage E1 is applied to the first coil CL1 of the motor resorno 2, a magnetic flux is generated in the first yoke YK1 according to the applied voltage, and the magnetic flux is generated. Is transmitted to the second yoke YK2. Then, an AC voltage is induced by the magnetic flux interlinking the second coil CL2, so that an AC voltage is also generated in the third coil CL3 connected to the second coil CL2. Then, the AC voltage generated in the third coil CL3 induces an AC voltage in the fourth coil CL4 and the fifth coil CL5, and outputs the AC voltages E2 and E3.
  • Equation (1) and (2) K indicates the transformation ratio
  • E2 K-E1 X cos ⁇ --(1)
  • E3 K-E1 X sin ⁇ --(2) [0046]
  • the motor rotation angle ⁇ m can be calculated based on the above equations (1) and (2).
  • the calculation result power can also detect the motor rotation angle ⁇ m of the assist motor 40.
  • the motor rotation angle ⁇ m thus detected is used in the ECU 50 for PI control of the assist motor 40 as described below.
  • the respective rotation angles of the first resolver 35 and the second resolver 37 constituting the torque sensor 30 can be obtained in the same manner as the motor resolver 42.
  • the torque signal Ts of the torque sensor 30, the motor rotation angle ⁇ m of the motor resolver 42, or the three-phase actual current value Iu Since the assist motor 40 can generate an assist torque suitable for the steering state based on the Iv and Iw, the steering mechanism 20 of the electric power steering apparatus is operated by the steering wheel 21. To assist the driver in steering.
  • This calculation process is performed by the CPU 60 of the ECU 50 at predetermined intervals (for example, 1 millisecond), for example, by a timer interrupt process.
  • the torque signal Ts input from the torque sensor 30 to the CPU 60 is input to the phase compensator 61 after noise components are removed by a filter circuit (not shown).
  • the phase compensating unit 61 performs a process of advancing the phase in order to increase the response to the output of the torque sensor 30, and then outputs the phase-compensated torque signal Ts to the assist control unit 62.
  • the assist control unit 62 assists the steering force based on the torque detected by the torque signal Ts input from the phase compensating unit 61, so that the current value for the secondary magnetic flux generated in the assist motor 40 is generated. That is, a process of setting a field current value (d-axis current command value Id *) and a current value corresponding to the assist torque, that is, a torque command current value (q-axis current command value *) is performed.
  • the d-axis current command value Id * is set by field weakening control
  • the q-axis current command value * is set by a predetermined map or an arithmetic expression based on the detected torque. Set like this
  • the obtained d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq * are output to an adder located before the PI controllers 64 and 63, respectively.
  • PI control units 63 and 64 proportional-integral control is performed.
  • the PI control unit 63 performs a proportional integral operation based on the deviation between the q-axis current command value * and the q-axis actual current value Iq output from the adder at the preceding stage.
  • a correction operation a process of outputting the q-axis voltage command value Vq * to the two-phase / three-phase conversion unit 65 is performed. That is, the PI control unit 63 performs a feedback calculation process together with the addition unit.
  • the PI control unit 64 performs a proportional-integral operation based on the deviation between the d-axis current command value Id * and the d-axis actual current value Id, and corrects the integral value until the target value is reached. Performs processing to output the d-axis voltage command value Vd * to the two-phase three-phase conversion unit 65.
  • the two-phase three-phase conversion unit 65 performs dq inverse conversion (three-phase conversion) of the q-axis voltage command value Vq * and the d-axis voltage command value Vd * input from the PI control units 63 and 64, respectively. Then, a process of calculating the voltage command values Vu *, VV *, Vw * of each phase is performed.
  • the voltage command values inversely converted by the two-phase three-phase converter 65 are output to the PWM converter 66 as U-phase voltage command values Vu *, V-phase voltage command values Vv *, and W-phase voltage command values Vw *. .
  • the PWM converter 66 converts the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * of each phase into PWM command values PWMu *, PWMv *, PWMw * for each phase.
  • the inverter 54 a switching circuit (not shown) is turned on for each of the U, V, and W phases based on the PWM signals PWMu *, PWMV *, PWMw * of each phase output from the PWM conversion unit 66. Turn off. As a result, the inverter 54 converts the DC power, which is also supplied with the DC power supply Batt power, into three-phase AC power and supplies the driving power to the assist motor 40, so that the assist torque suitable for the steering state detected by the torque sensor 30 is provided. Can be generated in the assist motor 40.
  • the output current output from the inverter 54 is detected by the current sensor 47 for each phase, and the current is output as a U-phase actual current value Iu, a V-phase actual current value Iv, and a W-phase actual current value Iw, respectively.
  • the U-phase actual current value Iu and the V-phase actual current value IV are also output to the monitoring circuit 70 described later.
  • the three-phase to two-phase conversion unit 67 performs dq conversion (two-phase conversion) of the actual current values Iu, Iv, Iw of each phase respectively input from the current sensor 47, and outputs the d-axis actual current value Id Performs processing to calculate the q-axis actual current value Iq.
  • the three-phase / two-phase converter 67 also receives the motor rotation angle 3m from the motor rotation angle calculator 69.
  • the output current values of the inverter 54 converted by the three-phase / two-phase conversion unit 67 are input as feedback currents to the addition units located before the PI control units 64 and 63 as the d-axis and q-axis actual current values Id and Iq, respectively. Is done.
  • the feedback calculation processing by the PI control units 63 and 64 can be performed as described above.
  • the motor rotation angle calculation unit 69 calculates the motor rotation angle 0 m based on the two-phase output signal (sin-phase signal and cos-phase signal) input from the motor resolver 42 by the above equation (1) (2). Performs the calculation process.
  • the motor rotation angle ⁇ m thus calculated is output to the three-phase to two-phase conversion unit 67. Note that an excitation signal (see FIG. 2) output from a resolver excitation signal output unit 68 is input to the motor resolver.
  • the monitoring circuit 70 includes a trigger output circuit 71, an SZH circuit 72, an arithmetic circuit 73, a sign determination circuit 74, 75, 76, a multiplication circuit 77, a sign comparison circuit 78, and a monitoring permission gate 79.
  • the wiring 80 and the like are configured by a logic circuit (logic circuit) that is functionally independent of the CPU 60, and the functional outline is as follows.
  • the monitoring circuit 70 is realized by, for example, a gate circuit group of an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) including the CPU 60 and the relay control unit 90.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the monitoring circuit 70 monitors whether the direction of the q-axis actual current value is correct with respect to the q-axis current command value Iq * calculated by the CPU 60, and determines whether the CPU 60 has a calculation abnormality. That is, the normal / abnormal state of the CPU 60 is output as the determination information. And the arithmetic processing of CPU60 If it is determined that there is an abnormality in the relay unit 90, the determination information “1-1” indicating the abnormality of the CPU 60 is output to the relay control unit 90. As a result, the relay control circuit 91 of the relay control unit 90 stops outputting the control signal Rs for maintaining the relay RL in the ON state, and cuts off the power supply from the DC power supply Batt to the inverter 54. It is possible to prevent continuation of the control of the steering mechanism 20 by the CPU 60 that has fallen into such a state.
  • the trigger output circuit 71 can correspond to “trigger means” described in claims
  • the SZH circuit 72 can correspond to “hold means” described in claims.
  • the arithmetic circuit 73, the sign determination circuits 74, 75, 76, the multiplication circuit 77, and the sign comparison circuit 78 can correspond to “determination means” described in the claims.
  • the wiring 80 can correspond to the “acquiring means” described in the claims.
  • the trigger output circuit 71 is a logic circuit having a function of outputting a trigger signal trg based on the excitation signal of the motor resolver 42.
  • the trigger output circuit 71 receives the excitation signal output from the resolver excitation signal output unit 68 described above. Outputs the trigger signal trg at a predetermined timing.
  • the trigger signal can be output at the timing when the amplitude of the excitation signal becomes maximum (positive side).
  • the SZH circuit 72 converts at least two of the three-phase current signals that drive the assist motor 40 into U-phase, V-phase, and W-phase current signals and the cos-phase signal output from the motor resolver 42.
  • a logic circuit having a function of sampling and holding based on a trigger signal trg, and outputting the result as quantized data to an arithmetic circuit 73 and a sign determination circuit 76, and having a sampling function, a hold function, and a quantization function. Things.
  • U phase Samples V-phase current signal and cos-phase signal.
  • sampling / holding a series of information processing for sampling and holding is referred to as “sampling / holding”.
  • FIG. 5B shows the signal is sampled at the timing of the reference (black circle).
  • Fig. 5 (C) shows an example of sampling the sin phase signal at the same timing for reference.
  • Fig. 5 (D) shows the waveform of the cos phase signal after sampling and holding (after SZH) (solid line). And an example of a sin phase signal waveform (broken line).
  • SZH sin phase signal waveform
  • FIG. 6 (A) shows the case where the q-axis current command value Iq * is larger than 0 (zero)
  • FIG. 6 (B) shows the case where the q-axis current command value * is smaller than 0 (zero).
  • the arithmetic circuit 73 includes, among the quantized data output from the SZH circuit 72, the U-phase sample actual current value lu for the U-phase actual current value I u and the V-phase sample actual current value for the V-phase actual current value Iv This is a logic circuit having a function of receiving Iv ′ and performing predetermined arithmetic processing.
  • the U-phase sample actual current value lu is divided by 2 (Iu'Z2), and the V-phase sample actual current value Iv 'is added to the result (quotient) (Iu'Z2 + Iv') Calculation processing.
  • This calculation result is output to the sign determination circuit 74. The grounds for this operation (Iu'Z2 + Iv ') will be described later.
  • the sign determination circuit 75 inputs the q-axis current command value Iq * output from the assist control unit 62 via the wiring 80, and determines the positive / negative polarity sign sign2 of the q-axis current command value Iq *.
  • the polarity code sign2 thus obtained is output to the multiplication circuit 77.
  • the sign determination circuit 76 has a function of inputting cos ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ to the cos phase signal among the quantized data output from the SZH circuit 72 and obtaining a positive / negative polarity sign sign3 of the cos ⁇ .
  • the polarity code sign3 thus obtained is output to the multiplication circuit 77.
  • the multiplication circuit 77 multiplies the polarity sign sign2 of the q-axis current command value Iq * input from the sign determination circuit 75 by the polarity sign sign3 of cos ⁇ ⁇ input from the sign determination circuit 76 (sign2 X sign3).
  • the operation result sign4 is output to the sign comparison circuit 78.
  • the basis for this calculation process (sign2 X sign3) will be described later.
  • the sign comparison circuit 78 is a logic circuit having a function of comparing the polarity code signl input from the code determination circuit 74 with the polarity code sign4 input from the multiplication circuit 77. If the CPU60 is normal, "1" indicating that the CPU60 is normal, and if the polarity codes do not match (if they do not match), "1 1" indicating that the CPU60 is abnormal, respectively Is output as For the reason described later, the determination information is output only when the output prohibition information is not input from the monitoring permission gate 79 (or when the output permission information is input).
  • the reason why it is possible to determine whether or not these arithmetic processings are normally performed by the CPU 60 by determining whether the bipolar codes match or not match will be described.
  • the assist motor 40 is a brushless DC motor, and does not perform the field weakening control.
  • cos ⁇ is a cos phase signal of the motor resolver 42, and if sampling and holding is performed at a timing when the amplitude of the excitation signal sin ( ⁇ t) of the motor resolver 42 is maximum, the sampling data is obtained.
  • the operation can be performed, and the polarity sign (+) or (1) of the operation result can be obtained (sign (IuZ2 + Iv)).
  • FIG. 6 shows the U-phase actual current value Iu (thin solid line), the V-phase actual current value Iv (thin broken line), and the cos phase signal cos ⁇ at the timing of the reference (black circle) shown in FIG. 5 (A).
  • Figure 6 (Thick solid line) Sample waveforms when sampling and the result of calculation by the calculation circuit 73 (IuZ2 + Iv) (Bold dashed line) .
  • Figure 6 (A) shows the q-axis current command value Iq *. Is greater than 0 (zero), and Fig. 6 (B) shows that the q-axis current command value Iq * is 0 (zero). ).
  • both waveforms have a positive (+) polarity sign.
  • *> 0 and the polarity sign of the waveform (IuZ2 + Iv) (thick dashed line) corresponding to the left side of equation (6) is negative (1)
  • cos ⁇ The thick solid line
  • both waveforms are negative (1) when the motor rotation angle ⁇ m is more than 90 degrees and less than 270 degrees.
  • signl which is the polarity code on the left side of equation (6)
  • sign4 which is the polarity code on the right side of the equation
  • the q-axis current command value calculated by the CPU 60 by the sign comparison circuit 78 * Whether or not the direction of the q-axis actual current value is correct is determined based on the cos phase signal, q-axis current command value Iq *, U-phase actual current value Iu, and V-phase actual current value Iv based on equation (6) above. Based on the match or mismatch of the polarity codes derived from the relationship, it is determined whether the CPU 60 is normal or abnormal.If it is normal, it is set to "1". Output to 90.
  • the relay control circuit 91 of the relay control unit 90 when the judgment information “1” indicating that the CPU 60 is normal is input, the control signal Rs for maintaining the relay RL in the on state is output to the relay RL, and the DC is output.
  • the power supply from the power supply Batt to the inverter 54 is enabled, and when the judgment information “-1” indicating the abnormality of the CPU 60 is input, the output of the control signal Rs for maintaining the relay RL in the on state is stopped. Power supply from the DC power supply Batt to the inverter 54.
  • the drive control of the assist motor 40 by the CPU 60 can be stopped.
  • the assist control of the steered wheels when the output of the assist motor 40 is unreasonable due to an operation error by the CPU 60 or the like. Can be prevented, and the generation of a driving force acting in an inappropriate direction can be prevented.
  • the CPU 60 when the force constituting the relay control unit 90 as described above, for example, when the monitoring circuit 70 outputs the determination information “1 1” indicating the abnormality of the CPU 60, the CPU 60 Alternatively, a logic circuit for forcibly resetting (restarting) and restarting the basic control program (BIOS or the like) of the CPU 60 may be configured. Accordingly, if the abnormality of the CPU 60 is caused by software abnormality processing or the like (division by zero, memory access violation, program runaway, etc.), the abnormality can be resolved by restarting.
  • the relationship between the expressions (3) and (6) above assumes that the d-axis current command value Id * is OA (zero amperes). This is because, for example, the assist controller 6 If the d-axis current command value Id * output from 2 is not OA (zero amperes) or almost OA, this d-axis current command value Id * will be used to determine the cos ⁇ of the cos phase signal and the actual current of the U and V phases. A phase shift occurs between the values I u and Iv. Therefore, as shown in Fig. 6 (A) and Fig.
  • the d-axis current command value Id * is output by providing the monitoring permission gate 79 and detecting the d-axis current command value Id * input from the assist control unit 62. Therefore, monitor that the d-axis current command value Id * is OA (zero amperes) or almost OA, and compare the sign if the d-axis current command value Id * is not 0A or I ⁇ OA.
  • the monitoring circuit 70 can be configured without providing the monitoring permission gate 79.
  • the U-phase actual current value Iu and the V-phase actual current value Iv are represented by SZH
  • the force that was held by the circuit 72 by the circuit 72 For example, the actual U-phase current Iu and the actual W-phase current Iw Sampling and holding are performed by the circuit 72, and the arithmetic circuit 73, the sign determination circuits 74, 75, 76, the multiplication circuit 77, the sign comparison circuit 78, and the monitoring permission gate 79 determine whether the polarity codes match or mismatch as described above. Is also good. In this case, the following equation (7) is used in place of equation (6) to determine whether the polarity codes match or not.
  • the trigger output circuit 71 As described above, in the monitoring circuit 70 of the ECU 50 of the electric power steering apparatus according to the present embodiment, the trigger output circuit 71, the SZH circuit 72, the arithmetic circuit 73, the sign determination circuits 74, 75, and 76 , Multiplying circuit 77, sign comparison circuit 78, monitoring permission gate 79, etc. It is composed of a logic circuit that is functionally independent of the controlling CPU 60 and monitors the CPU 60. That is, the trigger output circuit 71 outputs a trigger signal trg based on the excitation signal of the motor resolver 42, and based on the trigger signal trg, the S / H circuit 72 drives the assist motor 40 in the U, V, and W phases.
  • At least two-phase current signals of the three-phase actual current values Iu, Iv, Iw for example, U-phase actual current value Iu, V-phase actual current value Iv, and cos-phase signal output from motor resolver 42 Sampling 'hold.
  • the q-axis current command value Iq * of the d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * is obtained via the wiring 80, and the arithmetic circuit 73, the sign determination circuits 74, 75, 76, the multiplication circuit 77 and For example, if the two-phase current signal is the U-phase and V-phase actual current values Iu and Iv, the sign comparison circuit 78 indicates that the cos-phase signal, the q-axis current command value Iq * and the U-phase Based on the match or mismatch of the polarity sign derived from the relationship between the actual current value Iu and the V-phase actual current value Iv, determine if the CPU60 is normal or abnormal, and if it is normal, set 1 or abnormal. If so, it is output as the "1 1" determination information.
  • the trigger output circuit 71, the S / H circuit 72, the arithmetic circuit 73, the sign determination circuits 74, 75, 76, the multiplication circuit 77, and the sign comparison circuit 7 8 without providing an external CPU separate from the CPU 60 are provided.
  • the monitoring permission gate 79 and the like are configured by a logic circuit that is functionally independent of the CPU 60 that controls the assist motor 40, and whether the CPU 60 is normal or abnormal is determined by the determination information output from the sign comparison circuit 78. You can judge. Therefore, it is possible to determine the normality / abnormality of the CPU 60 with an inexpensive configuration as compared with the case where a separate external CPU is provided and the normality / abnormality of the CPU 60 is determined thereby. In addition, this makes it possible to judge that the output of the assist motor 40 is legitimate or improper with an inexpensive configuration.
  • the judgment information by the sign comparison circuit 78 includes the d-axis and q-axis current command values Id * and Iq * Since this is output when the shaft current command value Id * is almost 0 (zero) or 0 (zero), for example, a current is applied to the stator coil of the assist motor 40 to cancel the magnetic force generated by the permanent magnet of the rotor.
  • ⁇ field-weakening control, '' which lowers the induced electromotive force, may be affected by this d-axis current command value Id * (for example, the phase between signal waveforms whose polarity code is to be determined).
  • the CPU 60 can be correctly determined whether the CPU 60 is normal or abnormal based on the judgment information output from the sign comparison circuit 78 without receiving the error. . Therefore, even in the case where such “field-weakening control” is performed, the normality / abnormality of the CPU 60 can be accurately determined with an inexpensive configuration. In addition, this makes it possible to judge that the output of the assist motor 40 is valid or invalid with an inexpensive configuration.
  • the two-phase current signal includes the "U-phase actual current” of the three-phase actual current values Iu, Iv, and Iw.
  • Value Iu and V-phase actual current value Iv for example, even if there is a restriction that the W-phase actual current value Iw cannot be used due to the hardware configuration, the normal Can be determined.
  • the actual W-phase current value Iw is not required, it is possible to simplify the routing of the harness and the like.
  • the monitoring circuit 70 is configured in an ASIC including the CPU 60.
  • the present invention is not limited to this. It is good if it is configured by a circuit.For example, it is physically separated from the CPU 60 and monitored by a gate array or PLD (Programmable Logic Device) provided in the ECU 50.
  • the circuit 70 may be configured.
  • an application example of the motor control device has been described as an embodiment of the vehicle steering device by taking an example of the electric power steering device for the vehicle, but the present invention is not limited thereto.
  • the steering device is a vehicle steering system
  • the following method may be used: ⁇ Based on the operating state of the steering wheel, determine the target steering angle of the steering wheel, and control the steering wheel to the determined target steering angle. Steering based on the operating state of the steering wheel without providing a link mechanism that mechanically connects the steering wheel and the steering mechanism of the steered wheel, which is conceptualized as ⁇ a vehicle steering system with a control system ''.
  • the so-called steer-by-wire system which determines the target steering angle of the wheels and controls the steered wheels to the determined target steer angle, is known as an "electrically driven steering system that connects the steering wheel and the steered wheels.
  • Motor The motor control device of the present invention is also applied to any VGRS (Variable Gear Ratio System; registered trademark), which is conceptualized as a "vehicle steering device having a transmission ratio variable means that changes the transmission ratio by movement.” Can be.
  • VGRS Vehicle Gear Ratio System
  • the motor control device of the present invention is applied to such an SBW or VGRS (registered trademark), it is the same as when the monitoring circuit 70 is applied to the ECU 50 of the electric power steering device for a vehicle described above. The effect can be obtained.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an electric configuration of an ECU of the electric power steering device.
  • FIG. 3 (A) is an explanatory diagram showing a configuration of a resolver used in the present electric power steering device
  • FIG. 3 (B) is a circuit diagram of the resolver.
  • FIG. 4 is a functional block diagram relating to a motor PI control system and a motor control CPU monitoring system according to the present embodiment.
  • Figure 5 (B) shows an example of sampling the cos phase signal of the motor resolver at the timing of the reference (black circle) shown in Figure 5 (A)
  • Figure 5 (C) shows the sin phase signal of the motor resolver.
  • Fig. 5 (A) shows an example of sampling at the timing of the reference (black circle) shown in Fig. 5 (A).
  • Fig. 5 (D) shows an example of the cos phase signal waveform (solid line) and sin phase signal waveform (dashed line) after sampling and holding. It is explanatory drawing which respectively shows.
  • Figure 6 shows waveform examples when the U-phase and V-phase actual current values and the cos-phase signal of the motor resolver are sampled at the timing of the reference (black circle) shown in Fig. 5 (A). The case where the q-axis current command value Iq * is larger than 0 (zero), and FIG. 6B shows the case where the q-axis current command value Iq * is smaller than 0 (zero).
  • Fig. 7 shows waveform examples when the U-phase and W-phase actual current values and the cos-phase signal of the motor resolver are sampled at the timing of the reference (black circle) shown in Fig. 5 (A).
  • FIG. 7B shows the case where the q-axis current command value Iq * is smaller than 0 (zero).
  • FIG. 8 is a functional block diagram related to a motor PI control system and a motor control CPU monitoring system according to a conventional example. Explanation of symbols
  • Trigger output circuit (trigger means)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

　モータ制御ＣＰＵの正常・異常を安価な構成で判定し得るモータ制御装置および車両用操舵装置を提供する。ＥＣＵ５０の監視回路７０では、トリガ出力回路７１によりモータレゾルバ４２の励磁信号に基づいてトリガ信号trg を出力し、トリガ信号trg に基づいてＳ／Ｈ回路７２によりＵ相実電流値Ｉｕ、Ｖ相実電流値Ｉｖおよびモータレゾルバ４２から出力される cos相信号をサンプリング・ホールドし、ｑ軸電流指令値Ｉq＊を配線８０により取得し、演算回路７３、符号判定回路７４、７５、７６、乗算回路７７および符号比較回路７８により、所定式に基づく cos相信号、ｑ軸電流指令値Ｉq＊、Ｕ相実電流値ＩｕおよびＶ相実電流値Ｉｖの関係から導き出される極性符号の一致または不一致に基づいてＣＰＵ６０の正常か異常かを判定し、正常であれば「１」を、また異常であれば「−１」の判定情報として出力する。

Description

モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置
技術分野
[0001] 本発明は、 1相励磁 2相出力型のレゾルバにより検出されたモータ回転角に基づい てモータ制御 CPUにより DCブラシレスモータをベクトル制御するモータ制御装置お よびそれを用いた車両用操舵装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、 DCブラシレスモータのベクトル制御においてトルク指令電流値（q軸電流 指令値）に対して当該モータに実際に流れる電流（以下「実トルク電流」という。）の方 向が正しいか否かを監視するものとして、例えば、下記特許文献 1に開示されている 「モータ制御装置」がある。この「モータ制御装置」では、フィードバック変換部から送 られたトルク電流検知値とモータ制御 CPUのトルク指令値演算部にて演算されたト ルク指令値とを所定のマップを参照して比較しモータの出力トルクの方向を監視する トルク方向監視部を、当該モータ制御 CPU以外の CPUである車両制御 CPUに設け ている。これにより、当該モータ制御 CPU内の演算異常によるモータの反対方向へ の出力やモータの異常出力を簡易に判定できるとして 、る。
特許文献 1 :特開 2000— 23499号公報 (第 2頁一第 4頁、図 1、 2)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、上記特許文献 1に開示される「モータ制御装置」によると、モータ制御 CPUとは別個の外部 CPUである車両制御 CPUによって独自に実トルク電流を求め てトルク指令電流を比較している。また両者の比較にはマップを参照している。その ため、当該車両制御 CPUでは、実トルク電流を独自に演算することによる処理負荷 の増大等を余儀なくされていることから、当該車両制御 CPU全体の演算処理に対す るスループットの低下を招くという課題がある。このような課題はパフォーマンスが高く 演算処理がより高速な CPUを用いることによつても解決し得る力 パフォーマンスの 高 、CPUは一般に価格も高 、ため、製品コストの上昇に直結し得ると!、う新たな課 題を招来してしまう。
[0004] 例えば、図 8に示すような電気式動力舵取装置の操舵機構 100に内蔵されるァシ ストモータ Mを PI制御するモータ制御装置として、位相補償処理 111、アシスト制御 処理 112、 PI制御処理 113、 114、 2相 3相変換処理 115、 PWM変換処理 116、 3 相 2相変換処理 118、モータ回転角演算処理 119等を実行可能なモータ制御 CPU 110力ある。このようなモータ制御 CPU110では、インバータ 105から出力されてァ シストモータ Mを駆動する U相、 V相、 W相力もなる 3相実電流値 Iu,Iv,Iwを 3相 2相 変換処理 118により変換して d軸実電流値 Idおよび q軸実電流値 Iqを求め、この d軸 , q軸実電流値 Id,Iqとアシスト制御処理 112から出力される d軸， q軸電流指令値 Id * ,Iq*との偏差を PI制御ループにフィードバックさせる。これにより、 PI制御処理 113 、 114からは当該フィードバック制御された d軸， q軸それぞれの電圧指令値 Vd* ,Vq *が出力されるので、これを 2相 3相変換処理 115により 3相の電圧指令値 Vu*,Vv*， Vw*に変換して PWM変換処理 116を介してインバータ 105に PWM信号 PWMu*, PWMv*,PWMw*を出力することで、当該アシストモータ Mの PWM制御を可能にし ている。
[0005] このようなモータ制御 CPU110による q軸電流指令値 Iqに対する実トルク電流の方 向が正しいか否かを監視するものとして、前述の「モータ制御装置」のように、モータ 制御 CPU110とは別個の外部 CPUにより監視する構成を採ると、例えば、 3相 2相 変換処理 121、モータ回転角演算処理 122、トルク出力方向監視処理 123等を実行 可能な監視 CPU120を設ける必要がある。即ち、モータ制御 CPU110で d軸， q軸 実電流値 Id,Iqを求めたように、監視 CPU120においてもアシストモータ Mに流れる 3相実電流値 Iu,Iv,Iwから q軸実電流値 Iq'を 3相 2相変換処理 121により求め、この q軸実電流値 Iq 'とモータ制御 CPU 110で求められた q軸電流指令値 Iq*とから所定 のマップ等を参照してアシストモータ Mの出力トルクの方向が正常か異常かをトルク 出力方向監視処理 123によって監視し判定する。
[0006] なお、図 8に示すようなアシストモータ Mのモータ制御装置の構成例と上記特許文 献 1に開示される前述の「モータ制御装置」の構成とを対比すると、図 8に示すアシス ト制御処理 112は特許文献 1の「モータ制御装置」のトルク指令値演算部 (18)および 電流値演算部 (22)に相当する（括弧内の数字は上記特許文献 1に記載されている符 号に対応、以下同じ。 ) o以下同様に、 PI制御処理 113、 114、 2相 3相変換処理 11 5および PWM変換処理 116は特許文献 1の「モータ制御装置」の比較調整部 (28)に 相当し、また 3相 2相変換処理 118、 121は特許文献 1の「モータ制御装置」のフィー ドバック変換部 (34)に相当し、さらにトルク出力方向監視処理 123は特許文献 1の「モ ータ制御装置」のトルク方向監視部 (42)に相当する。
[0007] 図 8に示したように、上述したような従来の構成を採用すると、モータ制御 CPU110 とは別個に監視 CPU120を設けることから、監視 CPU120を新たに追加すればその 周辺回路や制御プログラム等も必要となる。そのため、ハードウェアおよびソフトゥェ ァの双方ともに構成 '制御が複雑ィ匕するうえに、製品コストの上昇にもつながるという 課題が発生する。また、当該監視 CPU120の役割を既存の他の CPUに担わせたと しても、前述したように、演算処理のスループット低下や製品コストの上昇を招き得る という課題が発生する。
[0008] 本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするとこ ろは、モータ制御 CPUの正常 ·異常を安価な構成で判定し得るモータ制御装置を提 供することにある。また、本発明の別の目的は、 DCブラシレスモータの出力が正当ま たは不当であることを安価な構成で判定し得るモータ制御装置を提供することにある さらに、本発明の別の目的は、不当な方向に作用する駆動力の発生を防止し得る車 両用操舵装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項 1記載の手段を採用 する。この手段によると、トリガ手段、ホールド手段、取得手段および判定手段をモー タ制御 CPUとは機能的に独立した論理回路によって構成し、トリガ手段によりレゾル バの励磁信号に基づいてトリガ信号を出力し、このトリガ信号に基づいてホールド手 段により DCブラシレスモータを駆動する U相、 V相、 W相力 なる 3相電流信号のう ちの少なくとも 2相の電流信号およびレゾルバから出力される cos相信号をホールド する。そして、取得手段により 3相電流信号に変換される d軸， q軸電流指令値のうち q軸電流指令値を取得し、判定手段により、所定式に基づく cos相信号、 q軸電流指 令値および 2相の電流信号の関係力 導き出される極性符号の一致または不一致に 基づいてモータ制御 CPUの正常か異常かを判定し当該判定結果を判定情報として 出力する。これにより、モータ制御 CPUとは別個の外部 CPUを設けることなぐ判定 手段から出力される判定情報によってモータ制御 CPUが正常であるか異常であるか を判断することができる。
[0010] なお「モータ制御 CPUとは機能的に独立」とは、たとえモータ制御 CPUの制御プロ グラムが暴走等を起こしてモータ制御 CPU自体が制御不能な状態になったとしても 、モータ制御 CPUの機能状態に影響を受けることなぐ論理回路として正常な機能を 独自に発揮し得ることを意味する（特許請求の範囲においても同様)。
[0011] また、当該所定式は、例えば、 2相の電流信号が U相電流信号および V相電流信 号である場合、 cos相信号を cos Θ、 q軸電流指令値を Iq*、 U相電流信号の実電流 値を Iu、 V相電流信号の実電流値を Ivとすると、 sign (lu/2 + Iv) =sign (lq* X cos 0 )で表される。 sign ()は、括弧内の演算結果より正負の極性符号を得る関数である (以下同じ)。この場合、当該式が成立すればモータ制御 CPUは正常であると判定さ れ、成立しなければ異常であると判定される。また、例えば、 2相の電流信号が U相 電流信号および W相電流信号である場合、 cos相信号を cos Θ、 q軸電流指令値を I U相電流信号の実電流値を Iu、 W相電流信号の実電流値を Iwとすると、 sign (lu Z 2 + Iw)≠ sign (Iq X cos Θ ) 3;た ίま sign (IuZ 2 + Iw = sign (— Iq X cos Θ )で表 される。この場合、当該式が成立すればモータ制御 CPUは正常であると判定され、 成立しなければ異常であると判定される。
[0012] 特許請求の範囲に記載の請求項 2記載の手段を採用することによって、判定情報 は、 d軸， q軸電流指令値のうちの d軸電流指令値がほぼゼロまたはゼロである場合 に出力されることから、例えば、 DCブラシレスモータの固定子のコイルに回転子の永 久磁石による磁力を打ち消す電流を流して誘導起電圧を下げる「弱め界磁制御」が 行われる場合を有するものであっても、この d軸電流指令値の影響を受けることなぐ 判定手段から出力される判定情報によってモータ制御 CPUが正常であるか異常で あるかを正確に判断することができる。 [0013] 特許請求の範囲に記載の請求項 3記載の手段を採用することによって、トリガ手段 は、励磁信号が sin( ω t) = 1または sin( ω t) =— 1である場合にトリガ信号を出力するこ とから、励磁信号の振幅が最大になるタイミングでトリガ信号を出力することできる。そ のため、ホールド手段によりホールドされる cos相信号の振幅も最大にすることができ 、判定手段による極性符号の一致 '不一致をより確実に行うことができる。
[0014] 特許請求の範囲に記載の請求項 4記載の手段を採用することによって、 2相の電流 信号は、 3相電流信号のうち、「U相電流信号および V相電流信号」または「U相電流 信号および W相電流信号」であることから、 U相電流信号を中心に V相または W相の いずれか 1相の電流信号を検出する場合に好適に構成することができる。なお、 2相 の電流信号は、 3相電流信号のうち、「U相電流信号および V相電流信号」または「V 相電流信号および W相電流信号」としても良い。これにより、 V相電流信号を中心に U相または W相のいずれか 1相の電流信号を検出する場合に好適に構成することが できる。
[0015] 特許請求の範囲に記載の請求項 5記載の手段を採用することによって、判定手段 によりモータ制御 CPUが異常である旨の判定情報が出力された場合には、モータ制 御 CPUによるアシストモータの駆動制御が中止される。これにより、例えば、アシスト モータの出力が不当なときの操舵輪のアシスト制御を防止することができる。
発明の効果
[0016] 請求項 1の発明では、モータ制御 CPUとは別個の外部 CPUを設けることなぐトリ ガ手段、ホールド手段、取得手段および判定手段をモータ制御 CPUとは機能的に 独立した論理回路によって構成し、判定手段から出力される判定情報によってモー タ制御 CPUが正常であるか異常であるかを判断することができる。したがって、別個 の外部 CPUを設けた場合に比べモータ制御 CPUの正常 ·異常を安価な構成で判 定することができる。またこれにより、 DCブラシレスモータの出力が正当または不当 であることを安価な構成で判定することができる。
[0017] 請求項 2の発明では、例えば、 DCブラシレスモータの固定子のコイルに回転子の 永久磁石による磁力を打ち消す電流を流して誘導起電圧を下げる「弱め界磁制御」 が行われる場合を有するものであっても、この d軸電流指令値の影響を受けることなく 、判定手段力 出力される判定情報によってモータ制御 CPUが正常であるか異常で あるかを正確に判断することができる。したがって、このような「弱め界磁制御」が行わ れる場合を有するものであっても、モータ制御 CPUの正常 ·異常を安価な構成で正 確に判定することができる。またこれにより、 DCブラシレスモータの出力が正当また は不当であることを安価な構成で判定することができる。
[0018] 請求項 3の発明では、励磁信号の振幅が最大になるタイミングでトリガ信号を出力 することできるため、ホールド手段によりホールドされる cos相信号の振幅も最大にす ることができ、判定手段による極性符号の一致 '不一致をより確実に行うことができる 。したがって、モータ制御 CPUの正常 ·異常を安価な構成で確実に判定することが できる。またこれにより、 DCブラシレスモータの出力が正当または不当であることを安 価な構成で確実に判定することができる。
[0019] 請求項 4の発明では、 U相電流信号を中心に V相または W相のいずれか 1相の電 流信号を検出する場合に好適に構成することができるので、前述の効果に加えて、 ハードウェアの構成上、例えば、 W相や V相の電流信号を利用できないといった制限 がある場合にぉ 、てもモータ制御 CPUの正常 ·異常を安価な構成で判定することが できる。また、 V相電流信号を中心に U相または W相のいずれか 1相の電流信号を検 出する場合も、前述の効果に加えて、同様にハードウェア構成上、例えば、 U相や W 相の電流信号を利用できな 、と 、つた制限に対応することができる。
[0020] 請求項 5の発明では、判定手段によりモータ制御 CPUが異常である旨の判定情報 が出力された場合には、モータ制御 CPUによるアシストモータの駆動制御が中止さ れるので、例えば、アシストモータの出力が不当なときの操舵輪のアシスト制御を防 止することができる。したがって、不当な方向に作用する駆動力の発生を防止するこ とがでさる。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明のモータ制御装置を適用した車両用の電気式動力舵取装置の実施 形態について図を参照して説明する。
[0022] 図 1および図 2に示すように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置（以下、「本 電気式動力舵取装置」という。 )は、主に、ステアリングホイール 21、ステアリング軸 22 、ピニオン軸 23、ラック軸 24、トルクセンサ 30、アシストモータ 40、モータレゾルバ 42 、ボールねじ機構 44等を備える操舵機構 20と、この操舵機構 20のアシストモータ 40 を駆動制御するモータ制御装置としての ECU (Electronic Control Unit ) 50と力ら構 成されている。本電気式動力舵取装置は、トルクセンサ 30により検出された操舵状 態に基づ 、て、アシストモータ 40を駆動して運転者による操舵をアシストするもので、 特許請求の範囲に記載の「車両用操舵装置」に相当し得るものである。なお、ラック 軸 24の両側には、それぞれタイロッド等を介して図略の操舵輪が連結されている。
[0023] 図 1に示すように、ステアリングホイール 21には、ステアリング軸 22の一端側が連結 され、このステアリング軸 22の他端側には、ピ-オンノヽウジング 25内に収容されたト ルクセンサ 30の入力軸 23aおよび図略のトーシヨンバーが連結されて!、る。またこの トーシヨンバーの他端側には、ピ-オン軸 23の出力軸 23bがスプライン結合により連 結されている。なお、ピ-オン軸 23の出力軸 23bの端部にはピ-オンギヤが形成さ れている。
[0024] トルクセンサ 30は、入力軸 23aとピ-オンハウジング 25との間に介在する第 1レゾ ルバ 35と、出力軸 23bとピ-オンハウジング 25との間に介在する第 2レゾルバ 37とに よって構成されている。このトルクセンサ 30は、ステアリングホイール 21による操舵状 態 (操舵トルクや操舵角）を検出する機能を有するもので、 ECU50に電気的に接続 されている（図 2参照)。これにより、後述するように、トルクセンサ 30は、第 1レゾルバ 35により検出される第 1操舵角と第 2レゾルバ 37により検出される第 2操舵角との角 度差や角度比等カゝら得られるトーシヨンバーの捻れ角相当のトルク信号 Tsを ECU5 0に出力している。
[0025] ラック軸 24は、ラックハウジング 26およびモータハウジング 27内に収容されており、 ピ-オン軸 23のピ-オンギヤに嚙合可能な図略のラック溝を備えている。これにより 、ピ-オン軸 23とともにラックアンドピ-オン機構を構成している。またラック軸 24の中 間部には、螺旋状にボールねじ溝 24aが形成されて 、る。
[0026] アシストモータ 40は、ラック軸 24と同軸に回転可能にベアリング 29により軸受される 円筒形状のモータ軸 43、このモータ軸 43の外周に設けられた図略の永久磁石、図 略のステータゃ励磁コイル等により構成されている電動機で、特許請求の範囲に記 載の「DCブラシレスモータ」に相当し得るものである。
[0027] 即ち、このアシストモータ 40は、ステータに卷回された例えば 3相（U相、 V相、 W相 )分の励磁コイルにより発生する界磁が、回転子に相当するモータ軸 43の永久磁石 に作用することよって、モータ軸 43が回転し得るように構成されている。なお、この励 磁コイルに印加される電圧を検出し得る図略の電圧センサおよび励磁コイルに流れ る電流 (U相実電流値 Iu、 V相実電流値 Iv、 W相実電流値 Iw)を検出し得る電流セン サ 47力 それぞれ U相、 V相、 W相ごとにアシストモータ 40または ECU50に設けら れている。
[0028] モータレゾルバ 42は、アシストモータ 40が収容されているモータハウジング 27とモ ータ軸 43との間に設けられており、モータ軸 43の回転角（以下「モータ回転角」という 。） Θ mを検出する機能を有するように構成されている。このモータレゾルバ 42も、ト ルクセンサ 30と同様、 ECU50に電気的に接続され（図 2参照）、モータ回転角 Θ m に対応する信号を ECU50に出力している。なお、このモータレゾルバ 42は、後述す るように、特許請求の範囲に記載の「1相励磁 2相出力型のレゾルバ」に相当し得るも のである。
[0029] ボールねじ機構 44は、ラック軸 24とモータ軸 43との間に介在して、モータ軸 43の 正逆回転の回転トルクをラック軸 24の軸線方向における往復動に変換する機能を有 するものである。これにより、この往復動は、ラック軸 24とともにラックアンドピ-オン機 構を構成するピ-オン軸 23を介してステアリングホイール 21の操舵力を軽減するァ シスト力にすることができる。
[0030] このように操舵機構 20を構成することにより、ステアリングホイール 21による操舵状 態をトルクセンサ 30から出力されるトルク信号 Tsにより検出することができ、またモー タレゾルバ 42から出力されるモータ回転角 Θ mの信号や電流センサ 47から出力され る 3相実電流値 Iu,Iv,Iwによってアシストモータ 40の動作状態を検出することができ る。
[0031] 次に、このような操舵機構 20を構成するアシストモータ 40の駆動制御を担う ECU5 0の電気的構成を図 2に基づいて説明する。図 2に示すように、 ECU50は、主に、ィ ンターフェイス 52、インバータ 54、入出力バッファ 56、 CPU60、監視回路 70、リレー 制御部 90等により構成されており、 CPU60を中心に入出力バスを介してインターフ ェイス 52、インバータ 54や入出力バッファ 56が接続されて!、る。
[0032] CPU60は、例えば、マイコン、半導体メモリ装置（ROM、 RAM, EEPROM等）等 力 構成されており、上述したような本電気式動力舵取装置の基本的なモータ制御 を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。即ち、 CPU 60は、モータレゾルバ 42により検出されたモータ回転角 Θ mに基づいてアシストモ ータ 40をベクトル制御する。なお、この CPU60は、特許請求の範囲に記載の「モー タ制御 CPU」に相当し得るものである。
[0033] インターフェイス 52は、前述したトルクセンサ 30やモータレゾルバ 42あるいは電流 センサ 47等力も入力される各種センサ信号を、 AZD変 等を介して CPU60の 所定ポートに入力したり、また CPU60から出力されるレゾルバ励磁信号を AZD変 ^^等を介してモータレゾルバ 42やトルクセンサ 30 (第 1レゾルバ 35、第 2レゾルバ 37)に出力したりする機能を有するものである。なお、図 2では、 CPU60からレゾル バに出力されるレゾルバ励磁信号ゃレゾルバから CPU60に入力される sin相信号や cos相信号は、便宜上、入出力バッファ 56を介して入出力されているように図示され て！、るが、この入出力バッファ 56はインターフェイス 52の概念に含まれるものである。
[0034] インバータ 54は、直流電源 Battからリレー RLを介して供給される電力を制御可能な 3相交流電力に変換する機能を有するもので（図 4参照）、 PWM回路とスイッチング 回路等力も構成されている。なお、リレー RLは、通電 (オン)時に接点が導通状態に なり、非通電 (オフ）時に接点が非導通状態になるメーク接点型のもので、リレー制御 部 90によりオンオフ制御されている。
[0035] リレー制御部 90は、リレー RLを駆動制御するリレー制御回路 91をはじめ、図略の 他のリレーを駆動制御するリレー制御回路等を備えたもので、例えば、リレー制御回 路 91は、監視回路 70から入力される判定情報に基づいてリレー RLをオンオフ制御 している。本実施形態の場合、後述するように、 CPU60の正常時には監視回路 70 力も CPU60の正常を示す判定情報「1」が入力されるので、リレー制御回路 91ではリ レー RLをオン状態に維持する制御信号 Rsをリレー RLに出力することによって直流電 源 Battからインバータ 54への電力供給を可能にする。一方、 CPU60の異常時には 監視回路 70から CPU60の異常を示す判定情報「一 1」が入力されるので、リレー制 御回路 91ではリレー RLをオン状態に維持する制御信号 Rsの出力を中止することに よって直流電源 Battからインバータ 54への電力供給を不能にする。なお、監視回路 70の構成等は、後で詳述する。
[0036] ここで、モータレゾルバ 42の構成を図 3(A)に基づいて説明する。なお、トルクセン サ 30を構成する第 1レゾルバ 35および第 2レゾルバ 37は、モータレゾルバ 42と構成 がほぼ同様であるので、これらについては説明を省略する。図 3(A)に示すように、モ 一タレゾルバ 42は、第 1ヨーク YK1、第 2ヨーク YK2、第 3ヨーク YK3および第 4ョー ク YK4と、第 1コィノレ CL1、第 2コィノレ CL2、第 3コィノレ CL3、第 4コィノレ CL4および 第 5コイル CL5と力も構成される、対極数 7 (いわゆる 7X)のレゾルバである。
[0037] 第 1ヨーク YK1は、モータハウジング 27の内周に沿って円環状に形成されており、 当該モータハウジング 27に固定されている。また、第 1ヨーク YK1の内周には、第 1コ ィル CL1が卷回されている。一方、第 2ヨーク YK2は、第 1ヨーク YK1と同様、円環状 に形成されており、第 1ヨーク YK1と対向するようにモータ軸 43の外周に固定されて 、第 2コイル CL2が卷回されている。これにより、第 2ヨーク YK2はモータ軸 43と一体 に回転できる。
[0038] 第 3ヨーク YK3は、第 2ヨーク YK2とモータ軸 43の軸方向にずれて、モータ軸 43の 外周上に固定されており、モータ軸 43と一体に回転可能に構成されている。この第 3 ヨーク YK3には、第 3コイル CL3が卷回されており、この第 3コイル CL3は、第 2ヨーク YK2の第 2コイル CL2に電気的に並列接続されている。一方、第 4ヨーク YK4は、第 1ヨーク YK1と同様、モータハウジング 27の内周に沿って円環状に形成されており、 第 4コイル CL4および第 5コイル CL5が卷回されて当該モータハウジング 27に固定 されている。なお、第 5コイル CL5は、第 4コイル CL4に対 Lf立相を 90度ずらして卷 回されている。
[0039] 次に、モータレゾルバ 42の電気的特性を図 3(B)に基づいて説明する。なお、第 1 レゾルバ 35および第 2レゾルバ 37は、モータレゾルバ 42と電気的特性がほぼ同様で あるので、これらについては説明を省略する。
[0040] モータレゾルバ 42は、前述したように、第 1コイル CL1一第 5コイル CL5により構成 され、これらの各コイルは図 3(B)に示すような回路図による接続関係を持つ、いわゆ る 1相励磁 2相出力（電圧検出）型のレゾルバである。そのため、 ECU50を構成する CPU60から出力される励磁信号 E1を、 ECU50の入出力バッファ 56を介して、回転 トランスである第 1コイル CL1および第 2コイル CL2に与え、さらに 1相の励磁コイル である第 3コイル CL3に与えることにより、 2相の出力コイルである第 4コイル CL4およ び第 5コイル CL5から検出角度 Θ (電気角）に応じたレゾルバ出力信号 E2、 E3を得 ることができる。そして、このようなモータレゾルバ 42から出力されるレゾルバ出力信 号は、 sin相信号および cos相信号により構成されるアナログ信号であるため、 ECU 50の入出力バッファ 56を介して CPU60に内蔵される AZD変^^に入力されること により、 CPU60により処理可能なディジタル信号に変換される。
[0041] なお、モータレゾルバ 42から得られる電気角 θ Mは、モータ軸 43の 1回転（360度 )にっき、 7つのピーク点を有する。これは、前述したように、モータレゾルバ 42が対 極数 7のレゾルバであり、電気的には 7組の N極、 S極を有することから、機械角 360 ° に対して 360° X 7 = 2520° に相当する電気角を出力し得るためである。つまり 、当該モータレゾルバ 42は電気角 360° のレゾルバより 7倍の分解能を有する。
[0042] 続いて、モータレゾルバ 42から出力されるレゾルバ信号に基づいたモータ回転角
Θ mの検出方法について説明する。まず、モータ軸 43がある回転角で回転した場合 において、モータレゾルノ 2の第 1コイル CL1に交流電圧 E1が印加されると、その 印加電圧に応じて第 1ヨーク YK1に磁束が発生し、その磁束が第 2ヨーク YK2に伝 えられる。すると、この磁束が第 2コイル CL2を鎖交することにより交流電圧が誘起さ れるので、第 2コイル CL2に接続された第 3コイル CL3にも交流電圧が発生する。そ して、この第 3コイル CL3に発生した交流電圧により、第 4コイル CL4および第 5コィ ル CL5には交流電圧が誘起されて、交流電圧 E2、 E3が出力される。
[0043] このような印加された交流電圧 E1および出力された交流電圧 E2、 E3は、次の式 (1) および式 (2)の関係を満たす。なお式 (1)および式 (2)において、 Kは変圧比を示す
[0044] E2 = K-E1 X cos Θ - --(1)
[0045] E3 = K-E1 X sin Θ - --(2) [0046] このため、当該交流電圧 El、 E2、 E3を電圧センサ等により検出することで、上式 (1)および式 (2)に基づいてモータ回転角 Θ mを算出することができるので、その演 算結果力もアシストモータ 40のモータ回転角 Θ mを検出することができる。そしてこ のように検出されたモータ回転角 Θ mは、次に述べるように ECU50において当該ァ シストモータ 40の PI制御に用いられる。また、トルクセンサ 30を構成する第 1レゾル ノ 35、第 2レゾルバ 37によるそれぞれの回転角についてもモータレゾルバ 42と同様 に求めることができる。そのため、ピ-オン軸 23の入力軸 23aと出力軸 23b、そしてこ れらの間に介在するトーションバーのばね係数との関係力 ステアリングホイール 21 による操舵トルク Tsを算出することができる。この操舵トルク Tsも ECU50によるアシス トモータ 40の制御に用いられる。
[0047] これにより、図 2に示す ECU50では、次述する PI制御により、トルクセンサ 30のトル ク信号 Tsやモータレゾルバ 42のモータ回転角 Θ mあるいは電流センサ 47の 3相実 電流値 Iu,Iv,Iwに基づ!/、て、操舵状態に適したアシストトルクをアシストモータ 40に 発生させ得るため、本電気式動力舵取装置の操舵機構 20では、ステアリングホイ一 ル 21により操舵する運転者の操舵を補助可能にして 、る。
[0048] 次に、 ECU50によるアシストモータ 40に対する PI制御系の演算処理を図 4に基づ いて説明する。なおこの演算処理は、 ECU50の CPU60により、所定周期（例えば 1 ミリ秒)ごとに実行される、例えばタイマ割り込み処理によって行われている。
[0049] 図 4に示すように、トルクセンサ 30から CPU60に入力されるトルク信号 Tsは、図略 のフィルタ回路によりノイズ成分が除去された後、位相補償部 61に入力される。位相 補償部 61では、トルクセンサ 30の出力に対する応答性を速くするため位相を進める 処理を行った後、位相補償されたトルク信号 Tsをアシスト制御部 62に出力する。
[0050] アシスト制御部 62では、位相補償部 61から入力されたトルク信号 Tsによる検出トル クに基づ 、て操舵力を補助するため、アシストモータ 40に発生させる二次磁束に対 する電流値、つまり界磁電流値 (d軸電流指令値 Id*)と、アシストトルクに対応する電 流値、つまりトルク指令電流値 (q軸電流指令値 *)とを設定する処理を行う。例えば 、 d軸電流指令値 Id*は弱め界磁制御による設定が行われ、 q軸電流指令値 *は検 出トルクに基づ 、て所定のマップや演算式による設定が行われる。このように設定さ れた d軸電流指令値 Id*および q軸電流指令値 Iq*は、それぞれ PI制御部 64、 63の 前段に位置する加算部に出力される。
[0051] PI制御部 64、 63の前段に位置する加算部では、アシスト制御部 62から出力される 電流指令値 Id* , Iq*と、後述する 3相 2相変換部 67から帰還されるインバータ 54の d 軸， q軸実電流値 Id,Iqとの偏差を求める加算処理を行う。これにより、 q軸電流指令 値 *と q軸実電流値 Iqとの偏差および d軸電流指令値 Id*と d軸実電流値 Idとの偏 差力 それぞれ算出されて PI制御部 64、 63に出力される。
[0052] PI制御部 63、 64では、比例積分制御が行われる。即ち、 PI制御部 63では、前段 の加算部力 出力された、 q軸電流指令値 *と q軸実電流値 Iqとの偏差に基づいて 比例積分演算を行 \目標値に達するまで積分値の訂正動作として q軸の電圧指令 値 Vq*を 2相 3相変換部 65に出力する処理を行う。つまり、 PI制御部 63は、加算部と ともにフィードバック演算処理を行う。また PI制御部 64も同様に、 d軸電流指令値 Id* と d軸実電流値 Idとの偏差に基づ ヽて比例積分演算を行 ヽ、目標値に達するまで積 分値の訂正動作として d軸の電圧指令値 Vd*を 2相 3相変換部 65に出力する処理を 行う。
[0053] 2相 3相変換部 65は、 PI制御部 63、 64から、それぞれ入力された q軸電圧指令値 Vq*および d軸の電圧指令値 Vd*を dq逆変換 (3相変換)して、各相の電圧指令値 V u* ,VV*,Vw*を演算する処理を行う。 2相 3相変換部 65により逆変換された電圧指令 値は、 U相電圧指令値 Vu*、 V相電圧指令値 Vv*、 W相電圧指令値 Vw*として PW M変換部 66に出力される。 PWM変換部 66では、各相の電圧指令値 Vu*,Vv*,Vw *を各相ごとの PWM指令値 PWMu* ,PWMv* ,PWMw*に変換する処理を行う。
[0054] インバータ 54では、 PWM変換部 66から出力される各相の PWM信号 PWMu*, P WMv*,PWMw*に基づいて、 U相、 V相、 W相ごとに図略のスイッチング回路をオン オフする。これにより、インバータ 54は、直流電源 Batt力も供給される直流電力を 3相 交流電力に変換してアシストモータ 40に駆動電力を供給するので、トルクセンサ 30 により検出された操舵状態に適したアシストトルクをアシストモータ 40に発生させるこ とができる。そして、インバータ 54から出力される出力電流は、各相ごとに電流センサ 47に検出され、それぞれ U相実電流値 Iu、 V相実電流値 Iv、 W相実電流値 Iwとして 3相 2相変換部 67に出力される。また、これらのうち U相実電流値 Iu、 V相実電流値 I Vは、後述する監視回路 70にも出力される。
[0055] 3相 2相変換部 67は、電流センサ 47から、それぞれ入力された各相の実電流値 Iu, Iv,Iwを dq変換 (2相変換)して、 d軸実電流値 Idと q軸実電流値 Iqとを演算する処理 を行う。なおこの 3相 2相変換部 67には、モータ回転角演算部 69からモータ回転角 Θ mも入力される。 3相 2相変換部 67により変換されたインバータ 54の出力電流値は 、 d軸， q軸実電流値 Id,Iqとして前述の PI制御部 64、 63の前段に位置する加算部 にそれぞれフィードバック入力される。これにより、前述したように PI制御部 63、 64に よるフィードバック演算処理が可能となる。
[0056] モータ回転角演算部 69は、モータレゾルバ 42から入力される 2相出力信号（ sin相 信号、 cos相信号）に基づいて前掲の式 (1)ズ2)によりモータ回転角 0 mを演算する 処理を行う。これにより算出されたモータ回転角 Θ mは、 3相 2相変換部 67に出力さ れる。なお、モータレゾルバ 42には、レゾルバ励磁信号出力部 68から出力される励 磁信号 (図 2参照）が入力されている。
[0057] このようなアシストモータ 40のベクトル制御を CPU60により行うことによって、本電 気式動力舵取装置の基本的な制御が可能となる。ここで、上述したような CPU60に よるトルク指令電流値 (q軸電流指令値 *)に対する実トルク電流 (q軸実電流値)の 方向が正しいか否かを監視する監視回路 70の構成や動作例を図 4一図 7に基づい て説明する。
[0058] 図 4に示すように、監視回路 70は、トリガ出力回路 71、 SZH回路 72、演算回路 73 、符号判定回路 74、 75、 76、乗算回路 77、符号比較回路 78、監視許可ゲート 79、 配線 80等を CPU60とは機能的に独立したロジック回路 (論理回路）により構成したも ので、機能概要は次のとおりである。なお、本実施形態の場合、監視回路 70は、例 えば、 CPU60やリレー制御部 90を含んで構成される ASIC (Application Specific Integrated Circuit )のゲート回路群によって実現されている。
[0059] 即ち、監視回路 70では、 CPU60により演算された q軸電流指令値 Iq*に対し q軸実 電流値の方向が正しいか否かを監視し、 CPU60が演算異常を起こしているか否力、 つまり CPU60の正常 ·異常を判定情報として出力する。そして、 CPU60の演算処理 に異常があると判断された場合には、 CPU60の異常を示す判定情報「一 1」をリレー 制御部 90に出力する。これにより、リレー制御部 90のリレー制御回路 91ではリレー RLをオン状態に維持する制御信号 Rsの出力を中止し、直流電源 Battからインバータ 54に供給されていた電力供給を遮断するので、演算異常等の状態に陥った CPU6 0による操舵機構 20の制御の継続を防止することが可能となる。
[0060] なお、トリガ出力回路 71は特許請求の範囲に記載の「トリガ手段」に相当し得るもの 、 SZH回路 72は特許請求の範囲に記載の「ホールド手段」に相当し得るものである 。また、演算回路 73、符号判定回路 74、 75、 76、乗算回路 77および符号比較回路 78は、特許請求の範囲に記載の「判定手段」に相当し得るものである。さらに、配線 80は特許請求の範囲に記載の「取得手段」に相当し得るものである。
[0061] トリガ出力回路 71は、モータレゾルバ 42の励磁信号に基づいてトリガ信号 trgを出 力する機能を有するロジック回路で、前述したレゾルバ励磁信号出力部 68から出力 される励磁信号を入力することにより所定のタイミングでトリガ信号 trgを出力している 。この「所定のタイミング」とは、例えば、図 5(A)に示すように、レゾルバ励磁信号出力 部 68から入力される励磁信号が sin( ω t) = 1 (同図に示す參（黒丸)）となるタイミング をいう。これにより、励磁信号の振幅が最大 (プラス側）になるタイミングでトリガ信号を 出力することができる。そのため、励磁信号の振幅がマイナス側に最大になる sin( co t) =— 1 (同図に示す〇（白丸)）となるタイミングであっても良 、。このように励磁信号の 振幅が最大になるタイミングでトリガ出力回路 71からトリガ信号が出力されるので、次 に説明する SZH回路 72によりホールドされる cos相信号の振幅も最大にすることが できる。
[0062] SZH回路 72は、アシストモータ 40を駆動する U相、 V相、 W相力もなる 3相電流信 号のうちの少なくとも 2相の電流信号およびモータレゾルバ 42から出力される cos相 信号を、トリガ信号 trgに基づいてサンプリングしてホールドした後、演算回路 73ゃ符 号判定回路 76に量子化データとして出力する機能を有するロジック回路で、サンプリ ング機能、ホールド機能および量子化機能を兼ね備えたものである。本実施形態の 場合、トリガ出力回路 71により SZH回路 72に入力されるトリガ信号 trgは、励磁信号 力 n( co t) = 1となるタイミングをとることから、 S/H回路 72はこのタイミングで、 U相、 V相の電流信号および cos相信号をサンプリングする。なお、以下、サンプリングして ホールドする一連の情報処理を「サンプリング ·ホールド」と記す。
[0063] これにより、例えば、 cos相信号であれば図 5(B)に示すように、參（黒丸）のタイミン グにおいてサンプリングされる。なお、図 5(C)は、参考に同様のタイミングにおいて sin相信号をサンプリングした例を示し、図 5(D)は、サンプリング ·ホールドした後（S ZH後）の cos相信号波形 (実線)および sin相信号波形 (破線)の例を示す。また、 U 相、 V相の電流信号であれば、図 5(A)に示すタイミングでサンプリングされて、図 6 (A)、 (B)に示すような電流波形 (U相は細実線、 V相は細破線）が得られる。なお、 図 6(A)は q軸電流指令値 Iq*が 0 (ゼロ）より大きい場合、図 6(B)は q軸電流指令値 *が 0 (ゼロ）より小さ 、場合である。
[0064] 演算回路 73は、 SZH回路 72から出力された量子化データのうち、 U相実電流値 I uに対する U相サンプル実電流値 luと V相実電流値 Ivに対する V相サンプル実電流 値 Iv'を入力して所定の演算処理を行う機能を有するロジック回路である。本実施形 態の場合、 U相サンプル実電流値 luを 2で除算 (Iu'Z2)し、その結果 (商）に V相サ ンプル実電流値 Iv'を加算 (Iu'Z2 + Iv')する演算処理を可能にしている。この演算 結果は、符号判定回路 74に出力される。なお、この演算処理 (Iu'Z2+Iv')の根拠 は後述する。
[0065] 符号判定回路 74は、演算回路 73による演算結果から得られる正負の極性符号 signlを得る機能を有するロジック回路で、前述した括弧内の演算結果より正負の極 性符号を得る関数演算処理 (signl =sign (Iu'Z2+Iv') )を可能にしたものである。こ れにより得られた極性符号 signlは、符号比較回路 78に出力される。
[0066] 符号判定回路 75は、前述のアシスト制御部 62から出力される q軸電流指令値 Iq* を配線 80を介して入力し、当該 q軸電流指令値 Iq*の正負の極性符号 sign2を得る 機能を有するロジック回路で、前述の符号判定回路 74とほぼ同様に構成され、具体 的には関数演算処理 (sign2 =sign (Iq*) )を可能に構成されている。これにより得ら れた極性符号 sign2は、乗算回路 77に出力される。
[0067] 符号判定回路 76は、 SZH回路 72から出力された量子化データのうち、 cos相信 号に対する cos Θを入力して当該 cos Θの正負の極性符号 sign3を得る機能を有す るロジック回路で、前述の符号判定回路 74とほぼ同様に構成され、具体的には関数 演算処理 (sign3 =sign ( cos 0 ) )を可能に構成されている。これにより得られた極性 符号 sign3は、乗算回路 77に出力される。
[0068] 乗算回路 77は、符号判定回路 75から入力される q軸電流指令値 Iq*の極性符号 sign2と符号判定回路 76から入力される cos Θの極性符号 sign3とを乗算（sign2 X sign3 )する演算処理を行う機能を有するロジック回路で、この演算結果 sign4は符号 比較回路 78に出力される。この乗算回路 77による演算処理 (sign2 X sign3 =sign4 )は、 (+) X (+) = (+)ゝ (+) X (—) = (—)、 (—) X (+) = (—)、 (一 ) X (—) = (+)に従って行 われる。なお、この演算処理 (sign2 X sign3 )の根拠は後述する。
[0069] 符号比較回路 78は、符号判定回路 74から入力される極性符号 signlと乗算回路 7 7から入力される極性符号 sign4とを比較する機能を有するロジック回路で、例えば、 両極性符号が一致する場合には CPU60が正常である旨の「1」を、また両極性符号 がー致しない場合 (不一致の場合）には CPU60が異常である旨の「一 1」を、それぞ れ判定情報として出力する。なお、後述する理由により、監視許可ゲート 79から出力 禁止情報が入力されていない場合 (または出力許可情報が入力されている場合）に 限り、当該判定情報が出力される。
[0070] 即ち、符号比較回路 78では、演算回路 73により処理された演算結果 (Iu'Z2+Iv' )の極性符号と、乗算回路 77により処理された演算結果 (sign4 =sign2 X sign3 = sign (lq* X cos 0 ) )の極性符号とを比較してその一致'不一致を判断することによつ て、前述した CPU60によるアシスト制御処理 (アシスト制御部 62)、特に q軸電流指 令値 *の演算処理が正常に行われている力否力 また CPU60による PWM変換処 理 (PWM変換部 66)が正常に行われている力否力、を判定し監視している。ここで、 これら両極性符号の一致'不一致を判断することによって、 CPU60〖こよるこれらの演 算処理が正常に行われている力否かを判定できる理由を説明する。
[0071] まず、 q軸電流指令値 *、モータ回転角 Θ m、 U相実電流値 Iu、 V相実電流値 Iv の関係において、アシストモータ 40がブラシレス DCモータであり、弱め界磁制御を 行わない場合には、 d軸電流指令値 Id*は OA (ゼロアンペア）とすることができるので 、次式 (3)、 (4)が成立する。 [0072] Iu = -^(2/3) XIq*X sin θ ·'·(3)
[0073] Iv = - (2/3) X Iq* X sin( Θ -120° ) "-(4)
[0074] ここで式 (4)は、その右辺を次式 (5)のように変形できるので、 U相、 V相の実電流値 の関係として、次式 (6)を導くことができる。
式 (4) = -1/2 X {- (2/3) X Iq* X sin Θ }+Iq*X cos Θ / 2---{ ) Iu/2 + Ιν = Iq* X cos Θ ·'·(6)
[0075] この式 (6)において、 cos Θは、モータレゾルバ 42の cos相信号で、モータレゾルバ 42の励磁信号 sin( ω t)の振幅が最大であるタイミングでサンプリング ·ホールドすれば そのサンプリングデータそのものが当該 cos Θと等しい値となる。そのため、 sin(cot) =1のタイミングで cos相信号をサンプリング 'ホールドすると同時に、 U相、 V相の実 電流値をサンプリング ·ホールドすることにより、式 (6)の左辺 (IuZ2 + Iv)を演算する ことができ、演算結果の極性符号 (+)、（一)を求めることが可能となる（sign(IuZ2+Iv ))。これが前述した演算回路 73における演算処理 (Iu'Z2+Iv')の根拠で、また符 号判定回路 74により関数演算処理 (signl =sign(Iu'Z2+Iv'))を行う理由である。
[0076] 一方、 sin(cot) = 1のタイミングでサンプリング 'ホールドした cos相信号（= cos Θ )の 極性符号と CPU60から取得した q軸電流指令値 Iq*の極性符号を乗算することによ つて、式 (6)の右辺 (Iq* X cos θ Ζ 2)を演算することができ、演算結果の極性符号 (+)、（一)を求めることが可能となる。なお極性符号を得るためには（sign (Iq*) Xsign( cos θ ))を演算すれば良い。これが、前述した符号判定回路 75による関数演算処理 (sign(Iq*))の結果 sign2と、符号判定回路 76による関数演算処理 (sign ( cos 0 ))の 結果 sign3とを、乗算回路 77によって乗算演算（sign4 =sign2 Xsign3 )する根拠で ある。
[0077] また、このような式 (6)の左辺および右辺の極性符号の関係は、図 6(A)および図 6 (B)に示す波形例からも視覚的に理解することができる。なお、図 6は、図 5(A)に示 す參（黒丸）のタイミングで U相実電流値 Iu (細実線）、 V相実電流値 Iv (細破線)およ び cos相信号 cos Θ (太実線)をサンプリングしたときのそれぞれの波形例と演算回 路 73による演算結果 (IuZ2 + Iv) (太一点鎖線)の波形例で、図 6(A)は、 q軸電流 指令値 Iq*が 0(ゼロ)より大きい場合のもの、図 6(B)は、 q軸電流指令値 Iq*が 0(ゼロ )より小さい場合のものである。
[0078] 即ち、図 6(A)に示すように、 q軸電流指令値 *が 0 (ゼロ）より大きい場合 ( * >0) には、式 (6)の右辺の Iq*の極性符号は正 (+)であるから、式 (6)の左辺に相当する（I uZ2 + Iv)の波形 (太一点鎖線）の極性符号が正 (+)のときには、同式右辺の cos Θ (太実線)も正 (+)の極性符号をとるはずである。そこで、図 6(A)に表されている（Iu Z2 + Iv)の波形 (太一点鎖線)の極性符号と cos Θ (太実線)の波形の極性符号との 関係に着目すると、モータ回転角 Θ mが「0度以上 90度未満および 270度を超えて 3 60度以下の範囲」においては、両波形とも正 (+)の極性符号をとつていることがわか る。一方、同様に * >0の場合で、式 (6)の左辺に相当する（IuZ2+Iv)の波形 (太 一点鎖線)の極性符号が負 (一)のときには、同式右辺の cos Θ (太実線）は負 (一)の極 性符号をとるはずである。この場合も、先と同様に、両波形の極性符号との関係に着 目すると、モータ回転角 Θ mが「90度を超えて 270度未満の範囲」においては、両波 形とも負 (一)の極性符号をとつて 、ることがわ力る。
[0079] また同様に、図 6(B)に示すように、 q軸電流指令値 *が 0 (ゼロ）より小さ 、場合 (Iq * < 0)には、式 (6)の右辺の Iq*の極性符号は負 (一)であるから、式 (6)の左辺に相当 する（IuZ2 + Iv)の波形 (太一点鎖線)の極性符号が負 (一)のときには、同式右辺の cos Θ (太実線）は正 (+)の極性符号をとるはずで、モータ回転角 Θ mが「0度以上 90 度未満および 270度を超えて 360度以下の範囲」において cos Θ (太実線）は正 (+) の極性符号をとつている。一方、同様に Iq*く 0の場合で、式 (6)の左辺に相当する（I uZ2 + Iv)の波形 (太一点鎖線)の極性符号が正 (+)のときには、式 (6)の右辺の cos Θ (太実線）は負 (一)の極性符号をとるはずで、モータ回転角 Θ mが「90度を超え て 270度未満の範囲」において、 cos 0 (太実線）は負 (一)の極性符号をとっているこ とがわかる。
[0080] このように図 6(A)および図 6(B)力らも、アシストモータ 40 (DCブラシレスモータ）の ベクトル制御にぉ 、てトルク指令電流値 (q軸電流指令値 *)に対して実トルク電流（ U相、 V相の実電流値 Iu、 Iv)の方向が正しいか否かを監視することを目的として上 記式 (6)が成立するカゝ否かを判断する場合には、同式左辺の極性符号と右辺の極性 符号とを比較すれば良いことがわかる。したがって、前述したように符号比較回路 78 では、式 (6)の左辺の極性符号である signlと、同式右辺の極性符号である sign4とを 比較して、例えば、両極性符号が一致 (signl =sign4 )する場合には CPU60が正常 である旨の「1」を判定情報として出力し、両極性符号が不一致 (signl≠sign4 )の場 合には CPU60が異常である旨の「一 1」を判定情報として出力し得るように構成して いる。
[0081] 以上説明したように本電気式動力舵取装置およびその ECU50を構成することによ り、 ECU50の監視回路 70では、符号比較回路 78によって、 CPU60により演算され た q軸電流指令値 *に対し q軸実電流値の方向が正しいか否かを、前掲の式 (6)に 基づく cos相信号、 q軸電流指令値 Iq*、 U相実電流値 Iuおよび V相実電流値 Ivの関 係から導き出される極性符号の一致または不一致に基づいて CPU60の正常か異常 かを判定し、正常であれば「1」を、また異常であれば「一 1」の判定情報としてリレー制 御部 90に出力する。これにより、リレー制御部 90のリレー制御回路 91では、 CPU60 の正常を示す判定情報「1」が入力された場合には、リレー RLをオン状態に維持する 制御信号 Rsをリレー RLに出力し直流電源 Battからインバータ 54への電力供給を可 能にし、 CPU60の異常を示す判定情報「-1」が入力された場合には、リレー RLをォ ン状態に維持する制御信号 Rsの出力を中止して直流電源 Battからインバータ 54へ の電力供給を不能にする。したがって、 CPU60が異常の場合には、 CPU60による アシストモータ 40の駆動制御を中止することができるので、例えば、 CPU60による演 算異常等によりアシストモータ 40の出力が不当なときの操舵輪のアシスト制御を防止 することができ、不当な方向に作用する駆動力の発生を防止することができる。
[0082] なお、本実施形態では上述したようなリレー制御部 90を構成した力 例えば、監視 回路 70から CPU60の異常を示す判定情報「一 1」が出力された場合、当該 CPU60 をハードウェア的に強制リセット（再起動）して CPU60の基本制御プログラム（BIOS 等）を再スタートさせるロジック回路を構成しても良い。これにより、当該 CPU60の異 常がソフトウェア的な異常処理等 (ゼロ除算、メモリアクセス違反、プログラム暴走等） によるものである場合には、再スタートにより当該異常を解消することができる。
[0083] ところで、前掲の式 (3)— (6)の関係は、 d軸電流指令値 Id*が OA (ゼロアンペア)で あることを前提としている。これは、例えば、弱め界磁制御等により、アシスト制御部 6 2から出力される d軸電流指令値 Id*が OA (ゼロアンペア）またはほぼ OAでない場合 には、この d軸電流指令値 Id*によって cos相信号の cos Θと U相、 V相の実電流値 I u、 Ivとの間において位相のズレが発生する。そのため、図 6(A)や図 6(B)で示したよ うに、式 (6)の左辺に相当する（IuZ2+Iv)の波形 (太一点鎖線）がゼロクロスするモ ータ回転角 Θ mと、式 (6)の右辺の cos Θ (太実線）の波形がゼロクロスするモータ回 転角 Θ mとが一致し難くなり、式 (6)を根拠とする極性符号の一致 *不一致の判断を 困難にするからである。
[0084] したがって、本実施形態では、監視許可ゲート 79を設けて、アシスト制御部 62から 入力される d軸電流指令値 Id*を検出することによって、 d軸電流指令値 Id*が出力さ れて 、な 、こと、つまり d軸電流指令値 Id*が OA (ゼロアンペア）またはほぼ OAである ことを監視し、 d軸電流指令値 Id* =0Aまたは I^ ^OAでない場合には符号比較回 路 78による判定情報の出力を禁止する出力禁止情報 (または d軸電流指令値 Id* = OAまたは Ic ^OAである場合には符号比較回路 78による判定情報の出力を許可 する出力許可情報)を符号比較回路 78に出力し得るように構成している。
[0085] なお、アシスト制御部 62から d軸電流指令値 Id*が出力されない構成である場合に は、 d軸電流指令値 Id*の出力有無の監視を要しないので、当該監視許可ゲート 79 を設ける必要はない。また、 d軸電流指令値 Id* = OAまたは Id* OAでなぐ監視許 可ゲート 79を設けな 、場合であって、前述した位相のズレカも生じる極性符号の一 致.不一致の判断を困難にする範囲が既知であるときには、例えば、 COS 0 (太実線) の波形がゼロクロスするモータ回転角 0 m(0)を中心にその前後所定角度範囲（± 5 度)を判定禁止範囲に設定して当該範囲内にあれば、符号比較回路 78による判定 情報の出力を中止し、当該範囲外であれば符号比較回路 78による判定情報の出力 を行うように符号比較回路 78をロジック回路により構成しても良い。これにより、弱め 界磁制御等を行っている場合であっても、監視許可ゲート 79を設けることなく監視回 路 70を構成することができる。
[0086] また、図 6を参照して説明した監視回路 70の構成例は、 3相実電流値 Iu,Iv,Iwのう ち、 U相実電流値 Iuおよび V相実電流値 Ivを SZH回路 72によりサンプリング 'ホー ルドするものであった力 例えば、 U相実電流値 Iuおよび W相実電流値 Iwを SZH 回路 72によりサンプリング.ホールドして、演算回路 73、符号判定回路 74、 75、 76、 乗算回路 77、符号比較回路 78、監視許可ゲート 79により上述と同様に極性符号の 一致 ·不一致を判断しても良い。この場合、前掲の式 (6)に代えて次式 (7)を用いて、 極性符号の一致'不一致を判断する。
[0087] Iu/2 + Iw = -Iq* X cos Θ … ）
[0088] これにより、図 7(A)に示すように、 q軸電流指令値 *が 0 (ゼロ）より大きい場合 (Iq * >0)には、式 (7)の右辺の Iq*の極性符号は正 (+)であるから、式 (7)の左辺に相当 する（IuZ2 + Iw)の波形 (太一点鎖線)の極性符号が負 (一)のときには、同式右辺の cos Θ (太実線）は正 (+)の極性符号をとるはずで、モータ回転角 Θ mが「0度以上 90 度未満および 270度を超えて 360度以下の範囲」においては cos Θ (太実線）は正（ +)の極性符号をとつている。一方、同様に * >0の場合で、式 (7)の左辺に相当す る（IuZ2+Iw)の波形 (太一点鎖線)の極性符号が正 (+)のときには、同式右辺の cos Θ (太実線）は負 (一)の極性符号をとるはずで、モータ回転角 Θ mが「90度を超え て 270度未満の範囲」において cos Θ (太実線）は負 (一)の極性符号をとつている。
[0089] また同様に、図 7(B)に示すように、 q軸電流指令値 *が 0 (ゼロ）より小さい場合 (Iq * < 0)には、式 (7)の右辺の の極性符号は負 (一)であるから、式 (7)の左辺に相当 する（IuZ2 + Iw)の波形 (太一点鎖線)の極性符号が正 (+)のときには、同式右辺の cos Θ (太実線)も正 (+)の極性符号をとるはずで、モータ回転角 Θ mが「0度以上 90 度未満および 270度を超えて 360度以下の範囲」においては両波形とも正 (+)の極 性符号をとつている。一方、同様に *く 0の場合で、式 (7)の左辺に相当する (IuZ 2+Iw)の波形 (太一点鎖線)の極性符号が負 (一)のときには、同式右辺の cos 0 (太 実線)も負 (一)の極性符号をとるはずで、モータ回転角 Θ mが「90度を超えて 270度 未満の範囲」においては、両波形とも負 (一)の極性符号をとつていることがわかる。し たがって、 U相実電流値 Iuおよび W相実電流値 Iwをサンプリング ·ホールドするよう な構成にしても、上述した監視回路 70と同様の作用 ·効果を得ることができる。
[0090] 以上説明したように、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の ECU50の監視回 路 70では、トリガ出力回路 71、 SZH回路 72、演算回路 73、符号判定回路 74、 75 、 76、乗算回路 77、符号比較回路 78、監視許可ゲート 79等を、アシストモータ 40を 制御する CPU60とは機能的に独立したロジック回路によって構成し当該 CPU60を 監視している。即ち、トリガ出力回路 71によりモータレゾルバ 42の励磁信号に基づい てトリガ信号 trgを出力し、このトリガ信号 trgに基づいて S/H回路 72によりアシスト モータ 40を駆動する U相、 V相、 W相力 なる 3相実電流値 Iu,Iv,Iwのうちの少なくと も 2相の電流信号、例えば U相実電流値 Iu、 V相実電流値 Ivおよびモータレゾルバ 4 2から出力される cos相信号をサンプリング 'ホールドする。そして、 d軸， q軸電流指 令値 Id* , Iq*のうち q軸電流指令値 Iq*を配線 80により取得し、演算回路 73、符号判 定回路 74、 75、 76、乗算回路 77および符号比較回路 78により、例えば 2相の電流 信号が U相、 V相実電流値 Iu, Ivの場合、前掲の式 (6)に基づく cos相信号、 q軸電 流指令値 Iq*、 U相実電流値 Iuおよび V相実電流値 Ivの関係から導き出される極性 符号の一致または不一致に基づ!/、て CPU60の正常か異常かを判定し、正常であれ ば「1」を、また異常であれば「一 1」の判定情報として出力する。
[0091] これにより、 CPU60とは別個の外部 CPUを設けることなぐトリガ出力回路 71、 S/ H回路 72、演算回路 73、符号判定回路 74、 75、 76、乗算回路 77、符号比較回路 7 8、監視許可ゲート 79等を、アシストモータ 40を制御する CPU60とは機能的に独立 したロジック回路によって構成し、符号比較回路 78から出力される判定情報によって CPU60が正常であるか異常であるかを判断することができる。したがって、別個の外 部 CPUを設けてそれにより CPU60の正常'異常を判定する場合に比べ、当該 CPU 60の正常 ·異常を安価な構成で判定することができる。また、これにより、アシストモ ータ 40の出力が正当または不当であることを安価な構成で判定できる。
[0092] また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の ECU50の監視回路 70では、符 号比較回路 78による判定情報は、 d軸， q軸電流指令値 Id*, Iq*のうち d軸電流指令 値 Id*がほぼ 0 (ゼロ）または 0 (ゼロ）である場合に出力されることから、例えば、アシス トモータ 40の固定子のコイルに回転子の永久磁石による磁力を打ち消す電流を流し て誘導起電圧を下げる「弱め界磁制御」が行われる場合を有するものであっても、こ の d軸電流指令値 Id*の影響 (例えば、極性符号の判断対象となる信号波形間にお いて位相のズレが発生する等)を受けることなぐ符号比較回路 78から出力される判 定情報によって CPU60が正常であるか異常であるかを正確に判断することができる 。したがって、このような「弱め界磁制御」が行われる場合を有するものであっても、 C PU60の正常 ·異常を安価な構成で正確に判定することができる。またこれにより、ァ シストモータ 40の出力が正当または不当であることを安価な構成で判定できる。
[0093] さらに、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の ECU50の監視回路 70では、ト リガ出力回路 71は、励磁信号が sin( ω t) = 1または sin( ω t) =— 1である場合にトリガ信 号を出力することから（図 5(A)参照）、励磁信号の振幅が最大になるタイミングでトリ ガ信号 trgを出力することできる。そのため、 SZH回路 72によりサンプリング 'ホール ドされる cos相信号の振幅も最大にすることができ、演算回路 73、符号判定回路 74 、 75、 76、乗算回路 77および符号比較回路 78による極性符号の一致 *不一致をよ り確実に行うことができる。したがって、 CPU60の正常'異常を安価な構成で確実に 判定することができる。またこれにより、アシストモータ 40の出力が正当または不当で あることを安価な構成で確実に判定することができる。
[0094] さらにまた、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の ECU50の監視回路 70では 、 2相の電流信号は、 3相実電流値 Iu,Iv,Iwのうち、「U相実電流値 Iuおよび V相実 電流値 Iv」であることから、例えば、ハードウェアの構成上、 W相実電流値 Iwを利用 できないような制限がある場合においても、 CPU60の正常'異常を安価な構成で判 定することができる。また、 W相実電流値 Iwを必要としない分、ハーネス等の引き回 しを簡素化することができる。なお、 3相実電流値 Iu,Iv,Iwのうち、「U相実電流値 Iu および W相実電流値 Iw」または「V相実電流値 Ivおよび W相実電流値 Iw」を選択し ても、「U相実電流値 Iuおよび V相実電流値 Iv」を選択した場合と同様にハードゥエ ァ構成上の制限に対応することができ、またノヽーネス等の引き回しを簡素化できる。「 V相実電流値 Ivおよび W相実電流値 Iw」を選択した場合には、前掲の式 (6)に代え て次式 (8)を用いて、極性符号の一致'不一致を判断する。
[0095] Ιν/2 + Iw = Iq* X cos( θ -120° )/ 2 · '·(8)
[0096] なお、本実施形態では、監視回路 70を、 CPU60を含めて構成される ASIC内に構 成したが、本発明はこれに限られることはなぐ CPU60とは機能的に独立したロジッ ク回路によって構成されるものであれば良ぐ例えば、 CPU60と物理的に分離して E CU50内に設けられるゲートアレイや PLD (Programmable Logic Device )により監視 回路 70を構成しても良い。
[0097] また、本実施形態では、車両用操舵装置の一実施態様として車両用の電気式動力 舵取装置の例を挙げてモータ制御装置の適用例を説明したが、本発明はこれに限ら れることはなく車両用操舵装置であれば、例えば、「ステアリングホイールの操作状態 に基づ!、て操舵輪の目標舵角を決定し、この決定された目標舵角に操舵輪を制御 する操舵制御系を備えた車両用操舵装置」として概念される、ステアリングホイールと 操舵輪の操舵機構とを機械的に接続するリンク機構を設けることなくステアリングホイ ールの操作状態に基づ!、て操舵輪の目標舵角を決定しこの決定された目標舵角に 操舵輪を制御する、いわゆるステアバイワイヤシステム（SBW)や、「ステアリングホイ ールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に電動モータの駆動により伝達比を可 変する伝達比可変手段を備えた車両用操舵装置」として概念される ヽゎゆる VGRS (Variable Gear Ratio System;登録商標）にも、本発明のモータ制御装置を適用する ことができる。そして、このような SBWや VGRS (登録商標）に本発明のモータ制御装 置を適用した場合にも、上述した車両用の電気式動力舵取装置の ECU50に監視 回路 70を適用したのと同様の作用'効果を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0098] [図 1]本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を示す構成図である。
[図 2]本電気式動力舵取装置の ECUの電気的構成を示すブロック図である。
[図 3]図 3(A)は本電気式動力舵取装置に用いられるレゾルバの構成を示す説明図 で、図 3(B)は同レゾルバの回路図である。
[図 4]本実施形態によるモータの PI制御系およびモータ制御 CPUの監視系に関する 機能ブロック図である。
[図 5]図 5(A)はモータレゾルバの励磁信号が sin( cot) = 1となるタイミングを參（黒丸） で、また同励磁信号が sin(cot)=— 1となるタイミングを〇（白丸)で表した例、図 5(B) はモータレゾルバの cos相信号を図 5(A)に示す參（黒丸）のタイミングでサンプリング した例、図 5(C)はモータレゾルバの sin相信号を図 5(A)に示す參（黒丸）のタイミン グでサンプリングした例、図 5(D)はサンプリング ·ホールドした後の cos相信号波形（ 実線)および sin相信号波形 (破線)の例、をそれぞれ示す説明図である。 [図 6]図 5(A)に示す參（黒丸）のタイミングで U相、 V相実電流値およびモータレゾル バの cos相信号をサンプリングしたときの波形例等で、図 6(A)は、 q軸電流指令値 Iq *が 0 (ゼロ)より大きい場合のもの、図 6(B)は、 q軸電流指令値 Iq*が 0 (ゼロ）より小さ い場合のものである。
[図 7]図 5(A)に示す參（黒丸）のタイミングで U相、 W相実電流値およびモータレゾル バの cos相信号をサンプリングしたときの波形例等で、図 7(A)は、 q軸電流指令値 Iq *が 0 (ゼロ)より大きい場合のもの、図 7(B)は、 q軸電流指令値 Iq*が 0 (ゼロ）より小さ い場合のものである。
[図 8]従来例によるモータの PI制御系およびモータ制御 CPUの監視系に関する機能 ブロック図である。 符号の説明
20· 操舵機構 (車両用操舵装置）
21· · ·ステアリングホイール
40· ' ·アシストモータ（DCブラシレスモータ)
42· ' ·モータレゾノレバ（レゾノレバ）
50· '•ECU (モータ制御装置）
54· ' ·インパータ
60· '•CPU (モータ制御 CPU)
70· ··監視回路 (論理回路）
71· ' '·トリガ出力回路（トリガ手段）
72· '•SZH回路 (ホールド手段）
73· ··演算回路 (判定手段）
74、 75、 76· ··符号判定回路 (判定手段）
77· ' ··乗算回路 (判定手段）
78· ··符号比較回路 (判定手段）
79· ··監視許可ゲート
80· '·配線 (取得手段）
90· '·リレー制御部 100…操舵機構
105· ··インバータ
110…モータ制御 CPU
120· ··監視 CPU
0 m…モータ回転角
trg…トリガ信号
Iu- · ·υ相実電流値（3相電流信号、 U相電流信号）
Iv · · V相実電流値（3相電流信号、 V相電流信号）
Iw · *W相実電流値（3相電流信号、 W相電流信号)
Iu' · · ·υ相サンプル実電流値
Iv'—V相サンプル実電流値
Iw' · · 'W相サンプル実電流値
Id*…(！軸電流指令値
Iq* q軸電流指令値
Id〜d軸実電流値
Iq〜q軸実電流値

Claims

請求の範囲
[1] 1相励磁 2相出力型のレゾルバにより検出されたモータ回転角に基づいてモータ制 御 CPUにより DCブラシレスモータをベクトル制御するモータ制御装置であって、 前記レゾルバの励磁信号に基づいてトリガ信号を出力するトリガ手段と、 前記 DCブラシレスモータを駆動する U相、 V相、 W相力 なる 3相電流信号のうち の少なくとも 2相の電流信号および前記レゾルバから出力される cos相信号を、前記 トリガ信号に基づいてホールドするホールド手段と、
前記 3相電流信号に変換される d軸， q軸電流指令値のうち q軸電流指令値を取得 する取得手段と、
所定式に基づく前記 cos相信号、前記 q軸電流指令値および前記 2相の電流信号 の関係力 導き出される極性符号の一致または不一致に基づいて前記モータ制御 C PUの正常か異常かを判定し、当該判定結果を判定情報として出力する判定手段と を備え、前記トリガ手段、前記ホールド手段、前記取得手段および前記判定手段は 、前記モータ制御 CPUとは機能的に独立した論理回路によって構成されていること を特徴とするモータ制御装置。
[2] 前記判定情報は、前記 d軸， q軸電流指令値のうちの d軸電流指令値がほぼゼロま たはゼロである場合に出力されることを特徴とする請求項 1記載のモータ制御装置。
[3] 前記トリガ手段は、前記励磁信号が sin(cot)= lまたは Sin(cot)=-lである場合に前 記トリガ信号を出力することを特徴とする請求項 1または 2記載のモータ制御装置。
[4] 前記 2相の電流信号は、前記 3相電流信号のうち、「U相電流信号および V相電流 信号」または「U相電流信号および W相電流信号」であることを特徴とする請求項 1一 3の 、ずれか一項に記載のモータ制御装置。
[5] ステアリングホイールによる操舵状態に基づいてアシストモータを駆動制御し、当該 アシストモータの駆動力によりまたは当該駆動力を補って操舵輪の舵角を制御する 車両用操舵装置において、前記アシストモータは、請求項 1一 4のいずれか一項に 記載のモータ制御装置のモータ制御 CPUによって制御され、当該モータ制御 CPU は、前記判定手段による判定の対象となる車両用操舵装置であって、 前記判定手段により、前記モータ制御 CPUが異常である旨の判定情報が出力され た場合には、前記モータ制御 CPUによる前記アシストモータの駆動制御を中止する ことを特徴とする車両用操舵装置。
PCT/JP2004/017075 2003-12-10 2004-11-17 モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置 WO2005057774A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04820105A EP1693951A4 (en) 2003-12-10 2004-11-17 ENGINE REGULATING DEVICE AND VEHICLE STEERING DEVICE THEREWITH
US10/582,088 US7321216B2 (en) 2003-12-10 2004-11-17 Motor control apparatus and vehicle steering apparatus using the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-411757 2003-12-10
JP2003411757A JP2005176477A (ja) 2003-12-10 2003-12-10 モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005057774A1 true WO2005057774A1 (ja) 2005-06-23

Family

ID=34675006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/017075 WO2005057774A1 (ja) 2003-12-10 2004-11-17 モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7321216B2 (ja)
JP (1) JP2005176477A (ja)
WO (1) WO2005057774A1 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008211909A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Jtekt Corp モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP2008211910A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Jtekt Corp モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP5168448B2 (ja) * 2007-02-26 2013-03-21 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP5056175B2 (ja) 2007-06-01 2012-10-24 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP5233178B2 (ja) * 2007-06-14 2013-07-10 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
JP5082719B2 (ja) * 2007-09-26 2012-11-28 株式会社ジェイテクト モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
DE102007048061A1 (de) * 2007-10-05 2009-04-09 Zf Friedrichshafen Ag Lenkaktuator für ein Steer-by-wire Schiffsteuersystem und Verfahren zum Betreiben des Lenkaktuators
JP5105266B2 (ja) * 2010-06-02 2012-12-26 株式会社デンソー 回転角度検出装置
JP5569273B2 (ja) * 2010-09-07 2014-08-13 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
CN102582678B (zh) * 2011-01-11 2013-11-06 联创汽车电子有限公司 一种具有软件集成监控功能的电动助力转向系统
JP5616281B2 (ja) * 2011-04-15 2014-10-29 日立オートモティブシステムズステアリング株式会社 トルクセンサおよびパワーステアリング装置
JP5924671B2 (ja) * 2012-04-04 2016-05-25 三菱電機株式会社 モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置
US20150175010A1 (en) * 2013-07-23 2015-06-25 Atieva, Inc. All-wheel drive electric vehicle motor torque safety monitor
US10447195B2 (en) * 2013-07-23 2019-10-15 Atieva, Inc. Electric vehicle motor torque safety monitor
EP3056867B1 (en) * 2015-02-16 2017-06-21 Visedo Oy A device for producing a rotational position signal and a method for producing rotational position signals
CN105045296A (zh) * 2015-07-20 2015-11-11 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 极大望远镜多相电机位置跟踪控制方法及其控制系统
CN109753404B (zh) * 2017-11-07 2021-10-22 比亚迪股份有限公司 控制系统状态监测电路、方法及控制系统中央处理器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11341897A (ja) * 1998-05-26 1999-12-10 Toyota Motor Corp モータシステム異常検出方法、異常検出装置、および、その異常検出機能を備えたモータシステム
JP2000023499A (ja) * 1998-07-06 2000-01-21 Toyota Motor Corp モータ制御装置
JP2003231476A (ja) * 2001-12-06 2003-08-19 Honda Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1198059A3 (en) * 2000-10-11 2004-03-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for position-sensorless motor control
JP4830212B2 (ja) * 2001-05-16 2011-12-07 株式会社デンソー 回転角センサの監視システム
JP3644922B2 (ja) * 2001-12-06 2005-05-11 本田技研工業株式会社 電動パワーステアリング装置
US6885927B2 (en) * 2002-04-17 2005-04-26 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling an electric power steering system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11341897A (ja) * 1998-05-26 1999-12-10 Toyota Motor Corp モータシステム異常検出方法、異常検出装置、および、その異常検出機能を備えたモータシステム
JP2000023499A (ja) * 1998-07-06 2000-01-21 Toyota Motor Corp モータ制御装置
JP2003231476A (ja) * 2001-12-06 2003-08-19 Honda Motor Co Ltd 電動パワーステアリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005176477A (ja) 2005-06-30
US7321216B2 (en) 2008-01-22
US20070126392A1 (en) 2007-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2009782B1 (en) Electric motor control apparatus
US8710775B2 (en) Electric power steering apparatus
US8680798B2 (en) Motor control device and electric power steering device
WO2005057774A1 (ja) モータ制御装置およびそれを用いた車両用操舵装置
US9385648B2 (en) Electric power steering apparatus
KR101011912B1 (ko) 스티어링 제어 장치
EP3171507B1 (en) Motor control device, electric power steering device mounted with same, and vehicle
WO2016035783A1 (ja) モータ制御装置、故障検出方法並びにそれらを搭載した電動パワーステアリング装置及び車両
US7383110B2 (en) Motor control device and electric power steering device
US20140207335A1 (en) Electric power steering system
EP3232563B1 (en) Motor control device, electric power steering device, and vehicle
CN107922000B (zh) 马达控制装置、电动助力转向装置及车辆
US7913805B2 (en) Electric power steering apparatus
US8996252B2 (en) Electric power steering apparatus
WO2006132268A1 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2003072576A (ja) 電動パワーステアリング制御装置及び制御方法
JP2007274849A (ja) 電動式パワーステアリング装置
JP2009171726A (ja) モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
US8983730B2 (en) Electric power steering apparatus
US8981690B2 (en) Electric power steering system
JP2003337006A (ja) レゾルバを用いた回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置
JP2010137627A (ja) 電動パワーステアリング装置
EP1693951A1 (en) Motor control apparatus and vehicle steering apparatus using the same
JP2005160221A (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP5131435B2 (ja) 電動パワーステアリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004820105

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007126392

Country of ref document: US

Ref document number: 10582088

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004820105

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10582088

Country of ref document: US