WO2006129659A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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WO2006129659A1
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Inventor
Masahiko Sakamaki
Shigeki Nagase
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Jtekt Corporation
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    • 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
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • 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

Definitions

  • the present invention includes an electric power steering device that includes a torque detector that detects a steering torque applied to a steering member, and that assists steering by driving a brushless DC motor based on the steering torque detected by the torque detector. It is about.
  • An electric power steering device that reduces the burden on the driver while driving a motor to assist steering is provided by an input shaft connected to a steering member (steering wheel, steering wheel), a pion, a rack, and the like.
  • An output shaft connected to the steered wheel and a connecting shaft that connects the input shaft and the output shaft.
  • the torque sensor detects the steering torque value applied to the input shaft by the torsion angle generated on the connecting shaft, and the detected steering torque value Based on the above, the steering assist motor linked to the output shaft is driven and controlled.
  • a brushless DC motor In such an electric power steering apparatus, a brushless DC motor has recently been used.
  • the brushless DC motor uses PWM (Pulse Width Modulation) control to control the current flowing through the stator so that a rotating magnetic field is generated according to the position of the rotor.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • Patent Document 1 discloses means for detecting a short-circuit fault in a motor and means for turning off the connection when a short-circuit fault is detected.
  • Patent Document 2 discloses a short-circuit detection unit and a unit that cuts off the power supply to the drive circuit by the fail relay by the detection.
  • Patent Document 3 discloses means for detecting a short-circuit failure mode of a motor drive system.
  • Patent Document 4 discloses a motor drive system abnormality detection method.
  • Patent Document 1 JP 2004-106664 A
  • Patent Document 2 Japanese Utility Model Publication No. 6-42533
  • Patent Document 3 JP-A-6-233450 Patent Document 4: Japanese Patent Laid-Open No. 10-167086
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the first and second inventions detect a failure that cannot be detected only by a current detection circuit, such as an open or broken motor terminal.
  • An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of performing the above.
  • An electric power steering device for assisting steering by driving the motor according to the first invention is:
  • a rotor position detector for detecting a rotor position of a brushless DC motor for assisting steering; a current detector for detecting a current flowing through the motor;
  • a torque detector for detecting a steering torque applied to the steering member
  • a voltage determining means for determining a voltage to be applied to the motor based on a difference between a current command value determined by the current determining means and a current value detected by the current detection value; and the voltage determining means Driving means for driving the motor by applying a voltage to the motor;
  • a rotational angular velocity determining means for determining whether or not the rotational angular velocity calculated by the means is equal to or less than a predetermined rotational angular velocity
  • Voltage determining means for determining whether or not the voltage is out of a predetermined voltage range; and determining that the rotational angular velocity determining means is less than or equal to a predetermined rotational angular speed, and wherein the current command value determining means is less than or equal to a predetermined current command value.
  • Control means for determining that the motor is abnormal when the voltage determination means determines that the motor is out of a predetermined voltage range.
  • the electric power steering device for assisting steering by driving the motor according to the second invention is:
  • a rotor position detector for detecting a rotor position of a brushless DC motor for assisting steering; a current detector for detecting a current flowing through the motor;
  • a torque detector for detecting a steering torque applied to the steering member
  • a voltage determining means for determining a voltage to be applied to the motor based on a difference between a current command value determined by the current determining means and a current value detected by the current detection value; and the voltage determining means Driving means for driving the motor by applying a voltage to the motor;
  • a rotational angular velocity determining means for determining whether or not the rotational angular velocity calculated by the means is equal to or less than a predetermined rotational angular velocity
  • Current value determination means for determining whether or not the current value is equal to or less than a predetermined current value; voltage determination means for determining whether or not the voltage is out of a predetermined voltage range; and the rotational angular velocity determination means is predetermined. It is determined that the rotational angular velocity is equal to or less than the rotational angular velocity, and the current value is determined.
  • Control means for determining that the motor is abnormal when the determination means determines that the current is less than or equal to a predetermined current value, and the voltage determination means determines that the voltage is outside a predetermined voltage range;
  • the calculating means calculates the rotational angular velocity of the motor based on the rotor position detected by the rotor position detector, and the rotational angular velocity determining means calculates It is determined whether or not the rotational angular velocity is equal to or lower than a predetermined rotational angular velocity.
  • the current command value determining means determines whether or not the current command value is less than or equal to a predetermined current command value, and the voltage determining means determines whether or not the voltage to be applied is outside the predetermined voltage range.
  • the rotational angular velocity determining means determines that the rotational angular velocity is less than or equal to the predetermined rotational angular velocity
  • the current command value determining means determines that the rotational speed is not greater than the predetermined current command value
  • the voltage determining means determines that it is outside the predetermined voltage range, Is determined to be abnormal.
  • the calculating means calculates the rotational angular velocity of the motor based on the rotor position detected by the rotor position detector, and the rotational angular velocity determining means calculates It is determined whether or not the rotational angular velocity is equal to or lower than a predetermined rotational angular velocity.
  • the current value determining means determines whether or not the current value detected by the current detector is equal to or less than a predetermined current value, and the voltage determining means determines whether or not the voltage to be applied is outside the predetermined voltage range. .
  • the rotational angular velocity determining means determines that the rotational angular velocity is less than or equal to the predetermined rotational angular velocity
  • the current value determining means determines that the rotational current is less than the predetermined current value
  • the voltage determining means determines that the motor is out of the predetermined voltage range, the motor is abnormal It is determined that As a result, it is possible to realize an electric power steering device that can detect a failure that cannot be detected only by a current detector, such as an open or broken wire of a motor terminal.
  • the electric power steering apparatus of the third invention it is determined that the motor is abnormal. In this case, the steering assist by the motor is stopped, so even if a failure such as opening or disconnection of the motor terminal occurs, it is possible to operate the handle although it is heavy. It is possible to realize an electric power steering device that does not cause a serious failure.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a brushless DC motor, a motor drive circuit, and a motor current detection circuit.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation for detecting a motor abnormality of the electric power steering according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
  • a steering torque applied to a steering member (not shown) is detected by a torque sensor (torque detector) 10, and the detected steering torque value is given to a phase compensator 12.
  • the steering torque value phase-compensated by the phase compensator 12 is given to the torque-current table 16 of the ECU (controller) 25.
  • the vehicle speed value detected by the vehicle speed sensor 11 is also given to the torque-current table 16.
  • the target value of the motor current increases proportionally as the steering torque value increases, and when the steering torque value exceeds a predetermined value, the target value is reached.
  • a function that saturates the value is variably determined according to the vehicle speed value. The function is determined so that the ratio of the target value of the motor current to the steering torque value decreases as the vehicle speed value increases, and the saturation value of the target value decreases.
  • the current command value of the motor current determined by the torque-current table 16 is given to the subtracting means 21, the command current direction specifying unit 19 and the control unit 20.
  • the current command value of the motor current is a signed value indicating a target value in motor control, and its positive / negative indicates the direction of steering assist.
  • the command current direction designating unit 19 creates a rotation direction command signal indicating the steering assist direction based on the sign of the current command value of the given motor current, and provides it to the motor drive circuit 13.
  • a motor 18 which is a brushless DC motor for assisting steering includes a rotor position detector 14 for detecting the rotor position, and the rotor position signal output from the rotor position detector 14 includes a motor drive circuit 13 and This is given to the rotational angular velocity calculation unit 23 in the ECU 25.
  • the rotational angular velocity calculation unit 23 calculates the rotational angular velocity of the motor 18 based on the given change in the rotor position signal, and provides it to the control unit 20.
  • Motor current detection circuit (current detector) 17 force Detects the current value that is the sum of the currents flowing in the V-phase field coil, u-phase field coil, and w-phase field coil of motor 18, respectively. Give to subtraction means 21 in 5.
  • the subtracting means 21 calculates a deviation between the current command value and the current value detected by the motor current detection circuit 17, and gives the calculated deviation to the current PI control unit 22.
  • the current PI control unit 22 calculates a voltage value to be applied to the motor 18 for PI control based on the given deviation, and provides it to the control unit 20 and the PWM modulation unit 24.
  • the PWM modulation unit 24 performs pulse width modulation on the applied voltage value, and applies the pulse width modulated voltage value to the motor drive circuit 13 as a PWM value command signal.
  • the control unit 20 detects an abnormality of the motor 18 based on the given rotation angular velocity, current command value, and voltage value applied to the motor 18, and when the abnormality is detected, the relay drive circuit 15 is turned off. Then, the relay contact 15a between the motor drive circuit 13 and the vehicle battery P is turned off.
  • the torque-current table 16, the subtracting means 21, the command current direction specifying unit 19, the control unit 20, the rotation angular velocity calculation unit 23, the current PI control unit 22, and the PWM modulation unit 24 of the ECU 25 described above are realized by a microcomputer.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the brushless DC motor 18, the motor drive circuit 13, and the motor current detection circuit 17.
  • the brushless DC motor 18 includes a stator 18a (stator) in which coils A, B, and C are connected in a star, a rotor 18b (rotor) that is rotated by a rotating magnetic field generated by the coils A, B, and C, and this rotor. Rotor position detection to detect 18b rotation position It is equipped with a container 14.
  • the power supply voltage of the in-vehicle battery P is connected to the positive terminal of the switching circuit 8a.
  • transistors Ql and Q2 connected in series between the positive terminal and the ground terminal and diodes Dl and D2 connected in series in the reverse direction are connected in parallel, and transistors Q3 and Q2 connected in series are connected in parallel.
  • Q4 and diodes D3 and D4 connected in series in the reverse direction are connected in parallel, and transistors Q5 and Q6 connected in series and diodes D5 and D6 connected in series in the reverse direction are connected in parallel.
  • the other terminal U of the star-connected coil A is connected to the common connection node of the transistors Ql and Q2 and the common connection node of the diodes Dl and D2, and the common connection node of the transistors Q3 and Q4.
  • the other terminal V of the star-connected coil B is connected to the common connection node of the diodes D3 and D4.
  • the common connection node of the transistors Q5 and Q6 and the common connection node of the diodes D5 and D6 are The other terminal W of the star-connected coil C is connected.
  • the rotational position of the rotor 18b detected by the rotor position detector 14 is notified to the gate control circuit 8b as a rotor position signal.
  • the gate control circuit 8b is supplied with a PWM value command signal from the PWM modulation unit 24 of the ECU 25 and a rotation direction command signal from the command current direction designating unit 19, respectively.
  • the gate control circuit 8b turns on and off the gates of the transistors Q1 to Q6 according to the rotation direction command signal and the rotor position signal, for example, UV, UW, VW, VU, WU, WV, U-V
  • the path of the current flowing through the stator 18a is switched to generate a rotating magnetic field.
  • the rotor 18b is a permanent magnet, and rotates by receiving a rotational force from a rotating magnetic field. Further, the gate control circuit 8b controls to increase / decrease the rotational torque of the brushless motor 18 by PWM (Pulse Width Modulation) control of ON / OFF of the transistors Q1 to Q6 according to the current command value.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the diodes D1 to D6 are freewheeling diodes that protect the transistors Q1 to Q6 and sustain the current flowing through the stator 18a.
  • the current value force detected by the motor current detection circuit 17 is the force to apply voltage to the motor 18 so that it becomes the current command value at that time. Actually no current flows. Therefore, only the voltage value applied to the motor becomes larger (smaller in some cases). Therefore, when the voltage value applied to the motor 18 deviates from the predetermined range, it is considered that the motor 18 is abnormal.
  • the control unit 20 of the ECU 25 first reads the rotation angular velocity Ra of the motor 18 from the rotation angular velocity calculation unit 23 (S2), and determines whether the read rotation angular velocity Ra is equal to or less than a predetermined rotation angular velocity Ras. However (S4), if it is not less than the predetermined rotational angular velocity Ras (S4NO), it returns.
  • the control unit 20 reads the current command value Ic of the motor current determined by the torque-current table 16 (S6), and reads the read current command value. It is determined whether Ic is equal to or less than a predetermined current value Ics (S8). If it is not less than the specified current value Ics (S8NO), the process returns.
  • the control unit 20 reads the voltage value V applied to the motor 18 calculated by the current PI control unit 22 (S10), and reads it. It is determined whether or not the voltage value V is outside a predetermined voltage range (S12). If it is not outside the specified voltage range (S12NO), return. It should be noted that the determination target of whether or not the current value is equal to or less than the predetermined current value Ics may be the current value detected by the motor current detection circuit 17 instead of the current command value.
  • the control unit 20 detects that a motor abnormality has occurred (S14), turns off the relay drive circuit 15, turns off the relay contact 15a, and opens (opens). The current supply to the motor drive circuit 13 is stopped, the steering assist is stopped (S16), and the process returns.
  • an electric power steering apparatus that can detect a failure that cannot be detected only by a current detector, such as an open or broken motor terminal, can be realized.
  • a current detector such as an open or broken motor terminal

Abstract

  検出した操舵トルクに基づき、ブラシレスＤＣモータに流すべき電流指令値を定め、定めた電流指令値と検出したモータに流れる電流値との差に基づき、印加すべき電圧を定め、定めた電圧をモータに印加して操舵補助する電動パワーステアリング装置。検出したロータ位置に基づき、モータの回転角速度を演算し、回転角速度判定手段が、その演算した回転角速度は所定回転角速度以下であると判定し、電流指令値判定手段が、電流指令値は所定電流値以下であると判定し、電圧判定手段が、モータに印加すべく定められた電圧は所定電圧範囲外であると判定したときは、モータが異常であると判定する構成である。

Description

明 細 書
電動パワーステアリング装置
技術分野
[0001] 本発明は、操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出器を備え、トルク 検出器が検出した操舵トルクに基づき、ブラシレス DCモータを駆動して操舵補助す る電動パワーステアリング装置に関するものである。
背景技術
[0002] モータを駆動して操舵補助を行な ヽ、運転者の負担を軽減する電動パワーステアリ ング装置は、操舵部材 (ステアリングホイール、ハンドル）に繋がる入力軸と、ピ-オン 及びラック等により操向車輪に繋がる出力軸と、入力軸及び出力軸を連結する連結 軸とを備え、連結軸に生じる捩れ角度によって、トルクセンサが入力軸に加わる操舵 トルク値を検出し、検出した操舵トルク値に基づき、出力軸に連動する操舵補助用の モータを駆動制御するものである。
[0003] このような電動パワーステアリング装置では、最近、ブラシレス DCモータが使用され るようになっている。ブラシレス DCモータでは、ロータの回転する位置に応じて、回転 磁界が発生するように、ステータに流す電流を PWM (Pulse Width Modulation)制御 して 、るので、ロータ位置を検出する検出器を内蔵して 、る。
[0004] 特許文献 1には、モータの短絡故障を検出する手段と、短絡故障を検出した場合 に、接続をオフにする手段が開示されている。
特許文献 2には、短絡の検出手段と、その検出によりフェイルリレーにより駆動回路 への給電を絶つ手段とが開示されて 、る。
特許文献 3には、モータ駆動系の短絡故障モードを検出する手段が開示されてい る。
特許文献 4には、モータ駆動系の異常検出方法が開示されている。
特許文献 1：特開 2004- 106664号公報
特許文献 2：実開平 6-42533号公報
特許文献 3：特開平 6-233450号公報 特許文献 4:特開平 10- 167086号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 操舵補助用にブラシレス DCモータを用いた電動パワーステアリング装置では、モ ータ電流検出回路又はモータ駆動回路の故障が発生した場合、ハンドルロック等の 重大な故障に到る可能性がある。また、実際に過電流等の異常な電流が流れる場合 には、電流検出回路等により故障を検出することが可能であるが、モータ端子のォー プン又は断線等の故障は、実際には電流が流れない為、異常電流による検出という 手法では検出できな 、と 、う問題がある。
[0006] 本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第 1, 2発明では、モー タ端子のオープン又は断線等の、電流検出回路のみでは検出できない故障を検出 することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
第 3発明では、モータ端子のオープン又は断線等の故障が発生した場合に、ハンド ルロック等の重大な故障に到る虞がない電動パワーステアリング装置を提供すること を目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 第 1発明に係るモータを駆動することにより操舵補助する電動パワーステアリング装 置は、
操舵補助用のブラシレス DCモータのロータ位置を検出するロータ位置検出器と、 該モータに流れる電流を検出する電流検出器と、
操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出器と、
前記トルク検出器が検出した操舵トルクに基づき、前記モータに流すべき電流指令 値を定める電流決定手段と、
前記電流決定手段により定められた電流指令値と前記電流検出値が検出した電 流値との差に基づき、前記モータに印加すべき電圧を定める電圧決定手段と、 前記電圧決定手段により定められた電圧を前記モータに印カロしてモータを駆動す る駆動手段と、
前記ロータ位置検出器が検出したロータ位置に基づき、前記モータの回転角速度 を演算する演算手段と、
該手段が演算した回転角速度が所定回転角速度以下である力否かを判定する回 転角速度判定手段と、
前記電流指令値が所定電流指令値以下であるか否かを判定する電流指令値判定 手段と、
前記電圧が所定電圧範囲外であるカゝ否かを判定する電圧判定手段と、 前記回転角速度判定手段が所定回転角速度以下であると判定し、前記電流指令 値判定手段が所定電流指令値以下であると判定し、前記電圧判定手段が所定電圧 範囲外であると判定したときは、前記モータが異常であると判定する制御手段と、 を備えることを特徴とする。
第 2発明に係るモータを駆動することにより操舵補助する電動パワーステアリング装 置は、
操舵補助用のブラシレス DCモータのロータ位置を検出するロータ位置検出器と、 該モータに流れる電流を検出する電流検出器と、
操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出器と、
前記トルク検出器が検出した操舵トルクに基づき、前記モータに流すべき電流指令 値を定める電流決定手段と、
前記電流決定手段により定められた電流指令値と前記電流検出値が検出した電 流値との差に基づき、前記モータに印加すべき電圧を定める電圧決定手段と、 前記電圧決定手段により定められた電圧を前記モータに印カロしてモータを駆動す る駆動手段と、
前記ロータ位置検出器が検出したロータ位置に基づき、前記モータの回転角速度 を演算する手段と、
該手段が演算した回転角速度が所定回転角速度以下である力否かを判定する回 転角速度判定手段と、
前記電流値が所定電流値以下であるか否かを判定する電流値判定手段と、 前記電圧が所定電圧範囲外であるカゝ否かを判定する電圧判定手段と、 前記回転角速度判定手段が所定回転角速度以下であると判定し、前記電流値判 定手段が所定電流値以下であると判定し、前記電圧判定手段が所定電圧範囲外で あると判定したときは、前記モータが異常であると判定する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
[0009] 第 3発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記モータが異常であると判定し たときは、前記制御手段は前記モータによる操舵補助を停止するように構成してある 請求項 3記載の電動パワーステアリング装置。
発明の効果
[0010] 第 1発明に係る電動パワーステアリング装置では、演算する手段が、ロータ位置検 出器が検出したロータ位置に基づき、モータの回転角速度を演算し、回転角速度判 定手段が、その演算した回転角速度が所定回転角速度以下であるか否かを判定す る。電流指令値判定手段が、電流指令値が所定電流指令値以下であるか否かを判 定し、電圧判定手段が、印加すべき電圧が所定電圧範囲外であるか否かを判定する 。回転角速度判定手段が所定回転角速度以下であると判定し、電流指令値判定手 段が所定電流指令値以下であると判定し、電圧判定手段が所定電圧範囲外である と判定したときは、モータが異常であると判定する。これにより、モータ端子のオーブ ン又は断線等の、電流検出器のみでは検出できない故障を検出することができる電 動パワーステアリング装置を実現することができる。
[0011] 第 2発明に係る電動パワーステアリング装置では、演算する手段が、ロータ位置検 出器が検出したロータ位置に基づき、モータの回転角速度を演算し、回転角速度判 定手段が、その演算した回転角速度が所定回転角速度以下であるか否かを判定す る。電流値判定手段が、電流検出器が検出した電流値が所定電流値以下であるか 否かを判定し、電圧判定手段が、印加すべき電圧が所定電圧範囲外であるか否かを 判定する。回転角速度判定手段が所定回転角速度以下であると判定し、電流値判 定手段が所定電流値以下であると判定し、電圧判定手段が所定電圧範囲外である と判定したときは、モータが異常であると判定する。これにより、モータ端子のオーブ ン又は断線等の、電流検出器のみでは検出できない故障を検出することができる電 動パワーステアリング装置を実現することができる。
[0012] 第 3発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、モータが異常であると判定し たときは、モータによる操舵補助を停止するので、モータ端子のオープン又は断線等 の故障が発生した場合でも、重くはあるがハンドルを操作することは可能であり、異常 電流によるハンドルロック等の重大な故障に到る虞がない電動パワーステアリング装 置を実現することができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示すブロック 図である。
[図 2]ブラシレス DCモータ、モータ駆動回路及びモータ電流検出回路の構成例を示 すブロック図である。
[図 3]本発明に係る電動パワーステアリングのモータ異常を検出する動作を示すフロ 一チャートである。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図 1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の構成を示すプロ ック図である。この電動パワーステアリング装置は、図示しない操舵部材に加えられ た操舵トルクが、トルクセンサ（トルク検出器） 10により検出され、検出された操舵トル ク値は、位相補償器 12に与えられる。位相補償器 12で位相補償された操舵トルク値 は、 ECU (コントローラ） 25のトルク-電流テーブル 16に与えられる。また、車速セン サ 11が検出した車速値も、トルク-電流テーブル 16に与えられる。
[0015] トルク-電流テーブル 16では、操舵トルク値が所定の不感帯を超えると、操舵トルク 値の増加に従ってモータ電流の目標値が比例的に増加し、さらに操舵トルク値が所 定値以上になると目標値が飽和するような関数が、車速値に応じて可変的に定めら れて 、る。前記関数は車速値が大となるに従って操舵トルク値に対するモータ電流 の目標値の比が小となると共に、目標値の飽和値が小となるように定められている。ト ルク-電流テーブル 16が定めたモータ電流の電流指令値は、減算手段 21、指令電 流方向指定部 19及び制御部 20へ与えられる。
[0016] モータ電流の電流指令値は、モータ制御における目標値を示す符号付きの値であ り、その正負は、操舵補助の方向を示している。 指令電流方向指定部 19は、与えられたモータ電流の電流指令値の正負符号に基 づき、操舵補助の方向を示す回転方向指令信号を作成し、モータ駆動回路 13に与 える。
[0017] 操舵補助を行うブラシレス DCモータであるモータ 18には、そのロータ位置を検出 するロータ位置検出器 14が内蔵され、ロータ位置検出器 14が出力したロータ位置 信号は、モータ駆動回路 13及び ECU25内の回転角速度演算部 23に与えられる。 回転角速度演算部 23は、与えられたロータ位置信号の変化によりモータ 18の回転 角速度を演算し、制御部 20に与える。
[0018] モータ電流検出回路（電流検出器） 17力 モータ 18の V相界磁コイル、 u相界磁コ ィル及び w相界磁コイルにそれぞれ流れる電流を合計した電流値を検出し、 ECU2 5内の減算手段 21に与える。
減算手段 21は、電流指令値とモータ電流検出回路 17が検出した電流値との偏差 を演算し、演算した偏差を電流 PI制御部 22へ与える。電流 PI制御部 22は、与えら れた偏差に基づき、 PI制御の為にモータ 18に印加する電圧値を演算して、制御部 2 0及び PWM変調部 24へ与える。
[0019] PWM変調部 24は、与えられた電圧値をパルス幅変調し、パルス幅変調した電圧 値を PWM値指令信号としてモータ駆動回路 13へ与える。
制御部 20は、与えられた回転角速度、電流指令値、及びモータ 18に印加する電 圧値に基づき、モータ 18の異常を検出し、異常を検出したときは、リレー駆動回路 1 5をオフにして、モータ駆動回路 13と車載バッテリ Pとのリレー接点 15aをオフ (ォー プン）にする。
尚、上述した ECU25のトルク-電流テーブル 16、減算手段 21、指令電流方向指定 部 19、制御部 20、回転角速度演算部 23、電流 PI制御部 22、 PWM変調部 24は、 マイクロコンピュータにより実現されて 、る。
[0020] 図 2は、ブラシレス DCモータ 18、モータ駆動回路 13及びモータ電流検出回路 17 の構成例を示すブロック図である。ブラシレス DCモータ 18は、コイル A, B, Cがスタ 一結線されたステータ 18a (固定子）と、コイル A, B, Cが発生させる回転磁界により 回転するロータ 18b (回転子）と、このロータ 18bの回転位置を検出するロータ位置検 出器 14とを備えている。
[0021] モータ駆動回路 13は、車載バッテリ Pの電源電圧がスイッチング回路 8aの正極側 端子に接続されている。スイッチング回路 8aは、正極側端子と接地端子との間に直 列接続されたトランジスタ Ql, Q2と、逆方向に直列接続されたダイオード Dl, D2と が並列接続され、直列接続されたトランジスタ Q3, Q4と、逆方向に直列接続された ダイオード D3, D4とが並列接続され、直列接続されたトランジスタ Q5, Q6と、逆方 向に直列接続されたダイオード D5, D6とが並列接続されて 、る。
[0022] トランジスタ Ql, Q2の共通接続節点と、ダイオード Dl, D2の共通接続節点とには 、スター結線されたコイル Aの他方の端子 Uが接続され、トランジスタ Q3, Q4の共通 接続節点と、ダイオード D3, D4の共通接続節点とには、スター結線されたコイル Bの 他方の端子 Vが接続され、トランジスタ Q5, Q6の共通接続節点と、ダイオード D5, D 6の共通接続節点とには、スター結線されたコイル Cの他方の端子 Wが接続されて ヽ る。
[0023] ロータ位置検出器 14が検出した、ロータ 18bの回転位置は、ロータ位置信号として ゲート制御回路 8bに通知される。ゲート制御回路 8bには、 ECU25の PWM変調部 2 4から PWM値指令信号が、指令電流方向指定部 19から回転方向指令信号がそれ ぞれ与えられる。ゲート制御回路 8bは、回転方向指令信号とロータ位置信号とに応 じて、トランジスタ Q1〜Q6の各ゲートをオン Zオフし、例えば、 U-V, U-W, V-W, V-U, W-U, W-V, U- Vのように、ステータ 18aに流れる電流の経路を切り換え、回 転磁界を発生させる。
[0024] 回転子 18bは、永久磁石であり、回転磁界から回転力を受け回転する。ゲート制御 回路 8bは、また、電流指令値に従って、トランジスタ Q1〜Q6のオン Zオフを PWM ( Pulse Width Modulation)制御することにより、ブラシレスモータ 18の回転トルクを増 減制御する。
ダイオード D1〜D6は、トランジスタ Q1〜Q6を保護し、固定子 18aに流れる電流を 持続させるフリーホイールダイオードである。
[0025] 以下に、このような構成の電動パワーステアリングのモータ異常を検出する動作を、 それを示す図 3のフローチャートを参照しながら説明する。 モータ端子のオープン故障又は断線故障が発生した場合、制御上では、モータ電 流検出回路 17が検出した電流値力 そのときの電流指令値になるように、モータ 18 に電圧を印加しょうとする力 実際には電流は流れない。その為、モータに印加する 電圧値のみが大きく（場合によっては小さく）なって行く。そこで、モータ 18に印加す る電圧値が所定範囲から外れた場合を、モータ 18の異常発生と見なす。
但し、正常状態時の誤検出を回避する為に、モータ 18の回転速度（回転角速度） が低ぐ電流指令値も小さいという条件を加える。
[0026] ECU25の制御部 20は、先ず、回転角速度演算部 23からモータ 18の回転角速度 Raを読み込み（S2)、読み込んだ回転角速度 Raが所定の回転角速度 Ras以下であ る力否かを判定し (S4)、所定の回転角速度 Ras以下でなければ (S4NO)リターンす る。
制御部 20は、回転角速度 Raが所定の回転角速度 Ras以下であれば (S4YES)、ト ルク-電流テーブル 16が定めたモータ電流の電流指令値 Icを読み込み（S6)、読み 込んだ電流指令値 Icが所定電流値 Ics以下であるか否かを判定する（S8)。所定電 流値 Ics以下でなければ（S8NO)リターンする。
[0027] 制御部 20は、電流指令値 Icが所定電流値 Ics以下であれば (S8YES)、電流 PI制 御部 22が演算したモータ 18に印加する電圧値 Vを読み込み（S10)、読み込んだ電 圧値 Vが、所定電圧範囲外であるか否かを判定する（S 12)。所定電圧範囲外でなけ れば (S12NO)リターンする。尚、所定電流値 Ics以下であるか否かの判定対象を、 電流指令値に代えて、モータ電流検出回路 17が検出した電流値としても良い。 制御部 20は、電圧値 Vが所定電圧範囲外であれば (S12YES)、モータ異常を検 出したとして（S14)、リレー駆動回路 15をオフにし、リレー接点 15aをオフ (オープン )にして、モータ駆動回路 13への電流供給を停止し、操舵補助を停止して（S16)リタ ーンする。
[0028] これにより、モータ端子のオープン又は断線等の、電流検出器のみでは検出できな い故障を検出することができる電動パワーステアリング装置を実現することができる。 また、重くはあるがハンドルを操作することは可能であり、異常電流によるハンドルロッ ク等の重大な故障に到る虞がない電動パワーステアリング装置を実現することができ
£LL0U/900Zdr/∑Jd 6 6S96ZT/900Z OAV

Claims

請求の範囲
[1] モータを駆動することにより操舵補助する電動パワーステアリング装置において、 操舵補助用のブラシレス DCモータのロータ位置を検出するロータ位置検出器と、 該モータに流れる電流を検出する電流検出器と、
操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出器と、
前記トルク検出器が検出した操舵トルクに基づき、前記モータに流すべき電流指令 値を定める電流決定手段と、
前記電流決定手段により定められた電流指令値と前記電流検出値が検出した電 流値との差に基づき、前記モータに印加すべき電圧を定める電圧決定手段と、 前記電圧決定手段により定められた電圧を前記モータに印カロしてモータを駆動す る駆動手段と、
前記ロータ位置検出器が検出したロータ位置に基づき、前記モータの回転角速度 を演算する演算手段と、
該手段が演算した回転角速度が所定回転角速度以下である力否かを判定する回 転角速度判定手段と、
前記電流指令値が所定電流指令値以下であるか否かを判定する電流指令値判定 手段と、
前記電圧が所定電圧範囲外であるカゝ否かを判定する電圧判定手段と、 前記回転角速度判定手段が所定回転角速度以下であると判定し、前記電流指令 値判定手段が所定電流指令値以下であると判定し、前記電圧判定手段が所定電圧 範囲外であると判定したときは、前記モータが異常であると判定する制御手段と、 を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
[2] 前記モータが異常であると判定したときは、前記制御手段は前記モータによる操舵 補助を停止するように構成してある請求項 1記載の電動パワーステアリング装置。
[3] モータを駆動することにより操舵補助する電動パワーステアリング装置において、 操舵補助用のブラシレス DCモータのロータ位置を検出するロータ位置検出器と、 該モータに流れる電流を検出する電流検出器と、
操舵部材に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出器と、 前記トルク検出器が検出した操舵トルクに基づき、前記モータに流すべき電流指令 値を定める電流決定手段と、
前記電流決定手段により定められた電流指令値と前記電流検出値が検出した電 流値との差に基づき、前記モータに印加すべき電圧を定める電圧決定手段と、 前記電圧決定手段により定められた電圧を前記モータに印カロしてモータを駆動す る駆動手段と、
前記ロータ位置検出器が検出したロータ位置に基づき、前記モータの回転角速度 を演算する手段と、
該手段が演算した回転角速度が所定回転角速度以下である力否かを判定する回 転角速度判定手段と、
前記電流値が所定電流値以下であるか否かを判定する電流値判定手段と、 前記電圧が所定電圧範囲外であるカゝ否かを判定する電圧判定手段と、 前記回転角速度判定手段が所定回転角速度以下であると判定し、前記電流値判 定手段が所定電流値以下であると判定し、前記電圧判定手段が所定電圧範囲外で あると判定したときは、前記モータが異常であると判定する制御手段と、
を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
前記モータが異常であると判定したときは、前記制御手段は前記モータによる操舵 補助を停止するように構成してある請求項 3記載の電動パワーステアリング装置。
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