WO2017026262A1 - モータ制御装置、電動パワーステアリング装置及び車両 - Google Patents

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    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Definitions

  • the present invention relates to a motor control device that drives and controls a multiphase electric motor mounted on an electric power steering device.
  • a control device for a multiphase rotating machine described in Patent Document 1 As a motor control device for controlling an electric motor of an electric power steering device mounted on a vehicle, for example, a control device for a multiphase rotating machine described in Patent Document 1 is disclosed.
  • the rotor rotational position ⁇ is detected by a position sensor such as a resolver, and the U-phase which is a three-phase voltage command value based on the command voltages Vd1, Vq1 and the rotor rotational position ⁇ .
  • the command voltage Vuu * 1, the V-phase command voltage Vvu * 1, and the W-phase command voltage Vwu * 1 are calculated.
  • Patent Document 1 since the conventional example of Patent Document 1 does not consider the case where the position sensor that detects the rotor rotational position fails, it is difficult to accurately drive and control the multiphase rotating machine after the failure. Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and accurately controls the drive of the electric motor even when a failure occurs in the motor electrical angle detection unit that detects the motor electrical angle. It is an object of the present invention to provide a motor control device, an electric power steering device, and a vehicle that can be used.
  • the motor control device is a motor control device that detects a motor electrical angle of a multiphase electric motor that generates a steering assist force in an initial diagnosis after system restart.
  • the initial value of the motor electrical angle is estimated based on the response output of the multiphase electric motor according to the input of the motor drive signal to the multiphase electric motor.
  • a motor electrical angle for estimating the motor electrical angle based on a steering angle detected by a value estimation unit, a steering angle detection unit for detecting a steering angle of the steering, and the initial value estimated by the motor electrical angle initial value estimation unit When the estimation unit and the motor electrical angle detection unit are normal, the multiphase electric motor is driven and controlled based on the motor electrical angle detected by the motor electrical angle detection unit, and the initial diagnosis after the system is restarted In the time of diagnosis and the motor electrical angle detection unit is abnormal and a motor drive control unit for driving and controlling the multi-phase electric motor based on the motor electrical angle estimate value estimated by the motor electrical angle estimate unit.
  • An electric power steering apparatus includes the motor control apparatus according to the first aspect.
  • a vehicle according to a third aspect of the present invention includes the electric power steering device according to the second aspect.
  • the motor electrical angle detector when the motor electrical angle detector is diagnosed as abnormal in the initial diagnosis after the system is restarted, based on the response output of the multiphase electric motor according to the input of the motor drive signal to the multiphase electric motor. It is possible to estimate the initial value of the motor electrical angle. Then, it is possible to estimate the motor electrical angle based on the estimated initial value of the motor electrical angle and the steering angle of the steering, and to drive and control the multiphase electric motor based on the estimated motor electrical angle. As a result, even when an abnormality occurs in the motor electrical angle detection unit before or during the system stop, the multi-phase electric motor can be driven and controlled as if it is normal.
  • the electric power steering apparatus is configured including the motor control apparatus having the above-described effects, even if an abnormality occurs in the motor electric angle detection unit before or during the system stop, the multiphase electric motor is estimated as the motor electric angle estimated value. Therefore, it is possible to control the driving of the electric power steering apparatus and to continue the steering assist function. Furthermore, since the vehicle is configured to include the electric power steering device having the above-described effects, the steering assist function of the electric power steering device can be continued even when an abnormality occurs in the motor electrical angle detection unit. It becomes possible to improve.
  • FIG. 1 It is a figure showing an example of 1 composition of vehicles concerning a 1st embodiment of the present invention.
  • It is a schematic block diagram which shows the steering torque sensor which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • It is sectional drawing which shows the structure of the three-phase electric motor which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • It is a schematic diagram which shows the winding structure of the three-phase electric motor of FIG.
  • It is a characteristic diagram which shows the relationship between the steering torque at the time of normal, and a steering auxiliary current command value.
  • (A) is a waveform diagram which shows an example of the harmonic voltage applied to a three-phase electric motor
  • (b) is a waveform diagram which shows an example of the response current at the time of a harmonic voltage application and a magnetic saturation voltage application. is there.
  • It is a block diagram which shows the specific structure of the 3rd relative offset amount estimation part which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • It is a wave form diagram which shows an example of the pulse wave voltage applied to a three-phase electric motor.
  • It is a block diagram which shows the specific structure of the 4th relative offset amount estimation part which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
  • the drawings are schematic, and dimensional relationships and ratios may differ from actual ones.
  • the following first to third embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material of the component, The shape, structure, arrangement, etc. are not specified below.
  • the technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
  • the vehicle 1 includes front wheels 2FR and 2FL and rear wheels 2RR and 2RL which are left and right steered wheels.
  • the front wheels 2FR and 2FL are steered by the electric power steering device 3.
  • the electric power steering device 3 has a steering wheel 11, and a steering force applied to the steering wheel 11 from a driver is transmitted to the steering shaft 12.
  • the steering shaft 12 has an input shaft 12a and an output shaft 12b. One end of the input shaft 12a is connected to the steering wheel 11, and the other end is connected to one end of the output shaft 12b via the steering torque sensor 13.
  • the steering force transmitted to the output shaft 12b is transmitted to the lower shaft 15 via the universal joint 14, and further transmitted to the pinion shaft 17 via the universal joint 16.
  • the steering force transmitted to the pinion shaft 17 is transmitted to the tie rod 19 via the steering gear 18 to steer the front wheels 2FR and 2FL as steered wheels.
  • the steering gear 18 is configured in a rack and pinion type having a pinion 18a coupled to the pinion shaft 17 and a rack 18b meshing with the pinion 18a. Therefore, the steering gear 18 converts the rotational motion transmitted to the pinion 18a into the straight motion in the vehicle width direction by the rack 18b.
  • a steering assist mechanism 20 that transmits a steering assist force to the output shaft 12b is connected to the output shaft 12b of the steering shaft 12.
  • the steering assist mechanism 20 is a multiphase composed of, for example, a three-phase brushless motor that generates a steering assist force that is connected to the reduction gear 21 and a reduction gear 21 that is connected to the output shaft 12b. And a three-phase electric motor 22 as an electric motor.
  • the steering torque sensor 13 detects the steering torque applied to the steering wheel 11 and transmitted to the input shaft 12a. As shown in FIG.
  • the steering torque sensor 13 converts the steering torque into a torsional angular displacement of a torsion bar 13a (not shown) interposed between the input shaft 12a and the output shaft 12b, and converts the torsional angular displacement into the input shaft.
  • the input side rotation angle sensor 13b arranged on the 12a side and the output side rotation angle sensor 13c arranged on the output shaft 12b side are converted into an angle difference and detected.
  • the input side rotation angle sensor 13b and the output side rotation angle sensor 13c are sensors that detect relative rotation angles.
  • the three-phase electric motor 22 includes a stator 22S having teeth Te that are formed inwardly on the inner peripheral surface to form a slot SL, and an inner peripheral side of the stator 22S. And an 8-pole surface magnet type rotor 22R having a permanent magnet PM disposed on the surface thereof so as to be rotatably opposed to the teeth Te.
  • the first three-phase motor winding L1 and the second three-phase motor winding L1 which are the same phase with respect to the rotor magnet in the two systems shown in FIG. Two three-phase motor windings L2 are wound.
  • the first three-phase motor winding L1 is star-connected by connecting one end of each of U-phase coils U1a and U1b, V-phase coils V1a and V1b, and W-phase coils W1a and W1b.
  • U-phase coils U1a and U1b, the V-phase coils V1a and V1b, and the W-phase coils W1a and W1b are connected to the motor control device 25, and motor drive currents I1u, I1v, and I1w are individually supplied. .
  • the second three-phase motor winding L2 is star-connected by connecting one end of each of U-phase coils U2a and U2b, V-phase coils V2a and V2b, and W-phase coils W2a and W2b. Furthermore, the other ends of the U-phase coils U2a and U2b, the V-phase coils V2a and V2b, and the W-phase coils W2a and W2b are connected to the motor control device 25, and motor drive currents I2u, I2v, and I2w are individually supplied.
  • phase coil portions U1a, U1b, V1a, V1b and W1a, W1b of the first three-phase motor winding L1 and the phase coil portions U2a, U2b, V2a, V2b of the second three-phase motor winding L2 and W2a and W2b are wound around slots SL sandwiching the teeth Te so that the directions of the energization currents are the same.
  • phase coil portions U1a, U1b, V1a, V1b and W1a, W1b of the first three-phase motor winding L1 and the phase coil portions U2a, U2b, V2a, of the second three-phase motor winding L2, V2b and W2a and W2b are wound around 12 different teeth Te1 to Te12.
  • phase coils U1a, U1b, V1a, V1b and W1a, W1b, which are the first system are sequentially wound around the 12 teeth Te1 to Te12 in the same winding direction in the clockwise direction, and then the second system
  • the phase coils U2a, U2b, V2a, V2b and W2a, W2b are wound in the same winding direction in the clockwise direction.
  • the phase coils U1a, U1b, V1a, V1b and W1a, W1b which are the first system are wound in the same winding direction in the clockwise direction, and finally, the phase coils U2a, U2b, V2a which are the second system.
  • each coil part of the first three-phase motor winding L1 and each coil part of the second three-phase motor winding L2 constitute a magnetic circuit that minimizes mutual magnetic interference. .
  • the three-phase electric motor 22 includes a rotational position sensor 23a composed of a resolver that detects the rotational position of the rotor.
  • the detection value from the rotational position sensor 23a is supplied to the motor electrical angle detection circuit 23, and the motor electrical angle detection circuit 23 detects the motor electrical angle ⁇ m.
  • the rotational position sensor 23a may be referred to as “resolver 23a”.
  • the rotational position sensor 23a is not limited to the resolver, and may be composed of other sensors such as a rotary encoder.
  • the motor control device 25 receives the steering torque T detected by the steering torque sensor 13 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 26 and the motor electrical angle ⁇ m output from the motor electrical angle detection circuit 23. Is done.
  • a direct current is input to the motor control device 25 from a battery 27 as a direct current source.
  • the negative electrode of the battery 27 is grounded, and the positive electrode thereof is connected to the motor control device 25 via an ignition switch 28 (hereinafter sometimes referred to as “IGN switch 28”) for starting the engine, and IGN. It is directly connected to the motor control device 25 without going through the switch 28.
  • the motor control device 25 includes a control calculation device 31 for calculating a motor current command value, and first and second motor drive circuits 32A to which motor current command values output from the control calculation device 31 are individually input. And 32B, and the first and second three-phase motor windings L1 and L2 of the three-phase electric motor 22 and the first and second motor drive circuits 32A and 32B. 1 and second motor current cut-off circuits 33A and 33B.
  • the motor electrical angle ⁇ m output from the motor electrical angle detection circuit 23 is input. Further, the motor current I1m (output from the coils of the respective phases of the first three-phase motor winding L1 and the second three-phase motor winding L2 of the three-phase electric motor 22 output from the current detection circuits 34A and 34B ( I1mu, I1mv, I1mw) and I2m (I2mu, I2mv, I2mw) are input.
  • the detected value may be described as “motor current detected value Im (Imu, Imv, Imw)”.
  • the control arithmetic unit 31 includes a voltage provided between the first and second motor drive circuits 32A and 32B and the first and second motor current cutoff circuits 33A and 33B.
  • Motor phase voltages V1m (V1mu, V1mv, V1mw) and V2m (V2mu, V2mv, V2mw) detected by the detection circuits 40A and 40B are input.
  • the detected value may be described as “motor voltage detected value Vm (Vmu, Vmv, Vmw)”.
  • Vm motor voltage detected value
  • the first and second motor drive circuits 32A and 32B are normal, refer to the normal-time steering auxiliary current command value calculation map shown in FIG. 6 set in advance based on the steering torque T and the vehicle speed Vs. Then, steering assist current command values I1 * and I2 * are calculated. Further, in the control arithmetic unit 31, when the first and second motor drive circuits 32A or 32B are abnormal, the abnormal-time steering auxiliary current command value calculation map shown in FIG. 7 preset based on the steering torque T and the vehicle speed Vs is shown. , Steering assist current command values I1 * and I2 * are calculated.
  • the target d-axis current command value Id * and the target q-axis current command value in the dq coordinate system based on the calculated steering assist current command values I1 * and I2 * and the motor electrical angle ⁇ m. Iq * is calculated.
  • the control arithmetic unit 31 converts the calculated d-axis current command value Id * and q-axis current command value Iq * into dq-phase to three-phase to convert the U-phase current command value Iu * , the V-phase current command value Iv *, and W-phase current command value Iw * is calculated.
  • the control arithmetic unit 31 then calculates the U-phase current command value Iu * , the V-phase current command value Iv *, the W-phase current command value Iw *, and the current detection values detected by the current detection circuits 34A and 34B for each phase. Current deviations ⁇ Iu, ⁇ Iv, and ⁇ Iw from the added value are calculated. Still further, the control arithmetic unit 31 performs, for example, a PI control calculation or a PID control calculation on the calculated current deviations ⁇ Iu, ⁇ Iv, and ⁇ Iw, and performs a three-phase voltage command value V1 for the first and second motor drive circuits 32A and 32B. * And V2 * are calculated. Then, the calculated three-phase voltage command values V1 * and V2 * are output to the first and second motor drive circuits 32A and 32B.
  • control arithmetic device 31 is provided between the first and second motor current cutoff circuits 33A and 33B and the first and second three-phase motor windings L1 and L2 of the three-phase electric motor 22.
  • Motor current detection values I1mu, I1mv, I1mw and I2mu, I2mv, I2mw detected by the first and second abnormality detection circuits 35A and 35B are input.
  • the control arithmetic unit 31 compares the input motor current detection values I1mu to I1mw and I2mu to I2mw with the phase current command values Iu * , Iv * and Iw * calculated by itself.
  • an abnormality detection unit 31a for detecting open failures and short-circuit failures of field effect transistors (FETs) Q1 to Q6 as switching elements constituting first and second inverter circuits 42A and 42B described later is provided. I have.
  • the first and second motors that have detected an abnormality when detecting an open failure or a short failure of the field effect transistors (FETs) constituting the first and second inverter circuits 42A and 42B.
  • An abnormality detection signal SAa or SAb having a logical value “1” is output to the gate drive circuit 41A or 41B of the drive circuit 32A or 32B.
  • Each of the first and second motor drive circuits 32A and 32B includes a gate drive circuit 41A and 41B having an abnormal current control unit 41a, and first and second inverter circuits 42A and 42B.
  • the gate drive circuits 41A and 41B receive the three-phase voltage command values V1 * and V2 * output from the control arithmetic unit 31.
  • a gate signal is formed based on the input three-phase voltage command values V1 * and V2 * .
  • the first and second inverter circuits 42A and 42B receive the gate signals output from the gate drive circuits 41A and 41B. Then, a drive current is supplied to the three-phase electric motor 22 based on the input gate signal.
  • each of the gate drive circuits 41A and 41B performs a pulse based on the voltage command values V1 * and V2 * and the triangular carrier signal Sc.
  • Six gate signals that are width-modulated (PWM) are formed. These gate signals are output to the first and second inverter circuits 42A and 42B.
  • the gate drive circuit 41A has three gates with a high level relative to the first motor current cutoff circuit 33A. Output a signal.
  • two high-level gate signals are output to the first power cutoff circuit 44A.
  • the gate drive circuit 41A is configured to provide three low-level gates with respect to the first motor current cutoff circuit 33A by the abnormal current control unit 41a. Simultaneously outputs signals and cuts off motor current. In addition, two low-level gate signals are simultaneously output to the first power cut-off circuit 44A to cut off battery power.
  • the gate drive circuit 41B has three high levels with respect to the second motor current cutoff circuit 33B. Outputs a gate signal. In addition, two high-level gate signals are output to the second power cutoff circuit 44B. Further, when the abnormality detection signal SAb is a logical value “1” (abnormal), the gate drive circuit 41B has three low-level gates with respect to the second motor current cutoff circuit 33B in the abnormal current control unit 41a. Simultaneously outputs signals and cuts off motor current. In addition, two low-level gate signals are simultaneously output to the second power cutoff circuit 44B to cut off the battery power.
  • first and second inverter circuits 42A and 42B the battery current of the battery 27 is input via the noise filter 43 and the first and second power shut-off circuits 44A and 44B, and smoothing electrolysis is performed on the input side.
  • Capacitors CA and CB are connected.
  • These first and second inverter circuits 42A and 42B have field effect transistors (FETs) Q1 to Q6 as six switching elements, and three switching arms SAu in which two field effect transistors are connected in series. It has a configuration in which SAv and SAw are connected in parallel.
  • the gate signals output from the gate drive circuits 41A and 41B are input to the gates of the field effect transistors Q1 to Q6.
  • the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw pass through the first and second motor current cutoff circuits 33A and 33B from between the field effect transistors of the switching arms SAu, SAv, and SAw. It is output to the first and second three-phase motor windings L1 and L2 of the electric motor 22.
  • the voltage across the shunt resistor inserted between the switching arms SAu, SAv and SAw of the first and second inverter circuits 42A and 42B and the ground is input to the current detection circuits 34A and 34B.
  • the These current detection circuits 34A and 34B detect motor currents I1m (I1mu to I1mw) and I2m (I2mu to I2mw).
  • the first motor current cut-off circuit 33A has three current cut-off field effect transistors QA1, QA2, and QA3.
  • the source of the field effect transistor QA1 is connected to the connection point between the field effect transistors Q1 and Q2 of the switching arm SAu of the first inverter circuit 42A, and the drain is connected to the first three-phase motor winding via the first abnormality detection circuit 35A. It is connected to the U-phase coil L1u of the line L1.
  • the source of the field effect transistor QA2 is connected to the connection point of the field effect transistors Q3 and Q4 of the switching arm SAv of the first inverter circuit 42A, and the drain is connected to the first three-phase via the first abnormality detection circuit 35A. It is connected to the V-phase coil L1v of the motor winding L1.
  • the source of the field effect transistor QA3 is connected to the connection point of the field effect transistors Q5 and Q6 of the switching arm SAw of the first inverter circuit 42A, and the drain is connected to the first three-phase via the first abnormality detection circuit 35A. It is connected to the W-phase coil L1w of the motor winding L1.
  • the second motor current cut-off circuit 33B has three current cut-off field effect transistors QB1, QB2, and QB3.
  • the source of the field effect transistor QB1 is connected to the connection point between the field effect transistors Q1 and Q2 of the switching arm SBu of the second inverter circuit 42B, and the drain is connected to the second three-phase motor winding via the second abnormality detection circuit 35B. It is connected to the U-phase coil L2u of the line L2.
  • the source of the field effect transistor QB2 is connected to the connection point of the field effect transistors Q3 and Q4 of the switching arm SBv of the second inverter circuit 42B, and the drain is connected to the second three-phase via the second abnormality detection circuit 35B.
  • the source of the field effect transistor QB3 is connected to the connection point of the field effect transistors Q5 and Q6 of the switching arm SBw of the second inverter circuit 42B, and the drain is connected to the second three-phase via the second abnormality detection circuit 35B. It is connected to the W-phase coil L2w of the motor winding L2.
  • the field effect transistors QA1 to QA3 and QB1 to QB3 of the first and second motor current cut-off circuits 33A and 33B have the cathodes of the respective parasitic diodes D as the first and second inverter circuits 42A and 42B, respectively. Connected in the same direction.
  • Each of the first and second power cutoff circuits 44A and 44B has a series circuit configuration in which two field effect transistors (FETs) QC1, QC2 and QD1, QD2 connect the drains and the parasitic diodes are reversed.
  • FETs field effect transistors
  • the sources of the field effect transistors QC1 and QD1 are connected to each other and connected to the output side of the noise filter 43. Further, the sources of the field effect transistors QC2 and QD2 are connected to the sources of the field effect transistors Q1, Q2 and Q3 of the first and second inverter circuits 42A and 42B.
  • the motor electrical angle detection circuit 23 of the first embodiment includes a main motor electrical angle detection circuit 23b, a sub motor electrical angle detection circuit 23c, an electrical angle selection unit 23d, a RAM 50, and a ROM 51.
  • the main motor electrical angle detection circuit 23 b includes an angle calculation unit 60 and a resolver abnormality diagnosis unit 61.
  • the angle calculation unit 60 calculates the first motor electrical angle ⁇ m1 based on the sin signal and the cos signal corresponding to the rotation angle of the three-phase electric motor 22 output from the resolver 23a. Then, the calculated first motor electrical angle ⁇ m1 is output to the electrical angle selector 23d.
  • the resolver abnormality diagnosis unit 61 detects an abnormality of the resolver 23a and outputs an abnormality detection signal SAr.
  • the sub motor electrical angle detection circuit 23c outputs the output shaft rotation angle detection value ⁇ os output from the output side rotation angle sensor 13c and the current detection circuits 34A and 34B.
  • the current detection value Im is input. Further, an ignition signal IGN indicating ON / OFF of the IGN switch 28 output from the IGN switch 28, a first motor electrical angle ⁇ m1 from the angle calculation unit 60, and an abnormality detection signal SAr from the resolver abnormality diagnosis unit 61, Is entered.
  • the sub motor electrical angle detection circuit 23 c includes a relative offset amount estimation unit 62 and a motor electrical angle estimation unit 63.
  • the relative offset amount estimation unit 62 estimates the relative offset amount ⁇ off between the origin ⁇ md of the motor electrical angle ⁇ m (hereinafter sometimes referred to as “motor electrical angle origin ⁇ md”) and the reference value ⁇ osr of the output shaft rotation angle ⁇ os. To do. Then, the estimated relative offset amount ⁇ off is output to the motor electrical angle estimation unit 63.
  • the motor electrical angle estimator 63 reads from the ROM 51 the previously stored reduction ratio RGr of the reduction gear 21 and the pole pair number P of the rotor 22R of the three-phase electric motor 22. Then, based on the read reduction ratio RGr and pole pair number P, output shaft rotation angle detection value ⁇ os detected by the output side rotation angle sensor 13c, and relative offset amount ⁇ off estimated by the relative offset amount estimation unit 62, the motor electrical angle The estimated value ⁇ me is calculated. Further, the calculated motor electrical angle estimated value ⁇ me is output as the second motor electrical angle ⁇ m2 to the electrical angle selector 23d. Specifically, the motor electrical angle estimation unit 63 calculates the motor electrical angle estimated value ⁇ me according to the following equation (1).
  • the motor electrical angle estimated value ⁇ me is calculated by multiplying the output shaft rotation angle detection value ⁇ os by the reduction ratio RGr and the pole pair number P, and adding the relative offset amount ⁇ off to the multiplication result.
  • the electrical angle selection unit 23d is configured to detect the main motor electrical angle detection circuit 23b.
  • the first motor electrical angle ⁇ m1 output from is selected.
  • the selected first motor electrical angle ⁇ m1 is output as the motor electrical angle ⁇ m to the control arithmetic unit 31 described above.
  • the second motor electrical angle ⁇ m2 output from the sub motor electrical angle detection circuit 23c is selected.
  • the selected second motor electrical angle ⁇ m2 is output to the control arithmetic unit 31 as the motor electrical angle ⁇ m.
  • the relative offset amount estimation unit 62 of the first embodiment includes a first relative offset amount estimation unit 70, a second relative offset amount estimation unit 71, and a relative offset amount selection unit 72.
  • the first relative offset amount estimation unit 70 is detected by the output shaft rotation angle detection value ⁇ os detected by the output side rotation angle sensor 13c and the main motor electrical angle detection circuit 23b when the resolver 23a and the angle calculation unit 60 are normal.
  • the first relative offset amount ⁇ off1 is estimated based on the detected motor electrical angle detected value ⁇ m1. Then, the estimated first relative offset amount ⁇ off1 is stored in the RAM 50.
  • the origin ⁇ md of the motor electrical angle is known, so that the relative offset amount with respect to the reference value ⁇ osr of the output shaft rotation angle can be easily estimated.
  • the reference value ⁇ osr is obtained by multiplying the detected value of the output shaft rotation angle when the system is started (when the IGN switch 28 is turned from OFF) by the pole pair number P and the reduction ratio RGr.
  • the motor electrical angle origin ⁇ md (0 degrees) coincide with the reference value ⁇ osr of the output shaft rotation angle. For example, as shown in FIG.
  • the second relative offset amount estimation unit 71 receives the abnormality detection signal SAr in the initial diagnosis by the resolver abnormality diagnosis unit 61 after the system is restarted after the system stop when the ignition switch is turned off and the IGN switch 28 is turned on again. When the value indicates that there is an abnormality, the second relative offset amount ⁇ off2 is estimated. Then, the estimated second relative offset amount ⁇ off2 is stored in the RAM 50. Note that the resolver abnormality diagnosis unit 61 of the first embodiment performs diagnosis immediately after the IGN switch 28 is turned on and the system is started.
  • the second relative offset amount estimation unit 71 of the first embodiment includes a harmonic command output unit 110, an electrical angle initial value estimation unit 111, an electrical angle initial value correction unit 112, and a first A magnetic saturation command output unit 113 and an offset amount estimation processing unit 114 are provided.
  • the harmonic command output unit 110 outputs the first voltage output command Voi1 to the control arithmetic device 31 when the abnormality detection signal SAr becomes a value indicating that there is an abnormality in the initial diagnosis after system restart.
  • the first voltage output command Voi1 is an output command of a harmonic voltage command so that the rotor 22R of the three-phase electric motor 22 does not rotate and magnetic saturation does not occur in the stator 22S.
  • the control arithmetic device 31 of the first embodiment generates a voltage command for energizing with a harmonic voltage in response to the input of the first voltage output command Voi1, and outputs the generated voltage command to the gate drive circuits 41A and 41B.
  • the three-phase electric motor 22 is energized with the harmonic voltage via the first and second inverter circuits 42A and 42B.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 acquires the current detection value Im of the current flowing through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the harmonic voltage via the current detection circuits 34A and 34B, and the acquired current detection value Im A first current peak value Imp1 that is a peak value is detected.
  • a current depending on the motor electrical angle ⁇ m flows through the three-phase electric motor 22 in accordance with the application of the harmonic voltage.
  • the first current peak value Imp1 which is the peak value of this current, has information on the motor electrical angle.
  • a relationship between the first current peak value Im1 and the motor electrical angle ⁇ m information ⁇ mi (hereinafter sometimes referred to as “motor electrical angle information ⁇ mi”) is prepared in advance as a map.
  • a map (hereinafter sometimes referred to as “electrical angle information map”) is stored in the ROM 51.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 reads the motor electrical angle information ⁇ mi from the detected first current peak value Imp1 with reference to the electrical angle information map stored in the ROM 51, and the motor electrical angle information ⁇ mi is read based on the read motor electrical angle information ⁇ mi.
  • the angle initial value ⁇ ms is estimated.
  • the estimated motor electrical angle initial value ⁇ ms is output to the electrical angle initial value correction unit 112.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 receives a voltage command (hereinafter referred to as “first”) that does not rotate the rotor 22R of the three-phase electric motor 22 and causes magnetic saturation in the stator 22S. 1 ”is output to the first magnetic saturation command output unit 113.
  • the first magnetic saturation command output unit 113 outputs a first saturation voltage output command Vsi1 that is an output command of the first magnetic saturation voltage command to the control arithmetic device 31 in response to an output instruction from the electrical angle initial value correction unit 112. To do.
  • the control arithmetic device 31 of the first embodiment generates a first magnetic saturation voltage command in response to an input of the first saturation voltage output command Vsi1, and outputs the generated first magnetic saturation voltage command to the gate drive circuits 41A and 41B.
  • first magnetic saturation voltage the harmonic voltage (hereinafter referred to as “first magnetic saturation voltage”) that is large enough to cause magnetic saturation to the three-phase electric motor 22 via the first and second inverter circuits 42A and 42B may be described. ) Is energized.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 acquires the current detection value Im of the current flowing through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the first magnetic saturation voltage via the current detection circuits 34A and 34B, and acquires the acquired current detection value.
  • a second current peak value Imp2 that is a peak value of Im is detected.
  • This current vector has a characteristic that the magnitude of the current vector is larger when facing the N-pole direction than when facing the S-pole direction.
  • the second current peak value Imp of this current has information for determining the direction (N-pole direction and S-pole direction) in which the vector of the first current peak value Im1 faces, and based on this information, the motor electrical angle It is possible to correct the initial value ⁇ ms.
  • the relationship between the second current peak value Im2 and the correction information Cm of the motor electric angle initial value ⁇ ms (hereinafter sometimes referred to as “motor electric angle correction information Cm”) is used as a map in advance.
  • This map is prepared and stored in the ROM 51 (hereinafter sometimes referred to as “correction information map”).
  • the electrical angle initial value correction unit 112 reads the motor electrical angle correction information Cm from the detected second current peak value Imp2 with reference to the correction information map stored in the ROM 51, and the motor based on the read motor electrical angle correction information Cm.
  • the electrical angle initial value ⁇ ms is corrected.
  • the corrected motor electrical angle initial value ⁇ msc is output to the offset amount estimation processing unit 114.
  • the offset amount estimation processing unit 114 estimates the motor electrical angle origin ⁇ md based on the corrected motor electrical angle initial value ⁇ msc, and sets the motor electrical angle origin ⁇ md and the reference value ⁇ osr of the output shaft rotation angle when the system is restarted. Based on this, the second relative offset amount ⁇ off2 is estimated. Then, the estimated second relative offset amount ⁇ off2 is stored in the RAM 50.
  • the relative offset amount selection unit 72 selects the first relative offset amount ⁇ off1 when the abnormality detection signal SAr becomes a value indicating that there is an abnormality during the system startup, and the abnormality detection signal is detected in the initial diagnosis after the system is restarted.
  • the second relative offset amount ⁇ off2 is selected. Then, the selected one of the first relative offset amount ⁇ off1 and the second relative offset amount ⁇ off2 is read from the RAM 50, and is output to the motor electrical angle estimator 63 as the relative offset amount ⁇ off.
  • the control arithmetic unit 31 and the motor electrical angle detection circuit 23 are activated, and various processes such as a motor electrical angle ⁇ m detection process and a steering assist control process are started.
  • various processes such as a motor electrical angle ⁇ m detection process and a steering assist control process are started.
  • the resolver 23a and the angle calculation unit 60 are normal.
  • the abnormality detection signal SAr becomes a value indicating that there is no abnormality, and the electrical angle selection unit 23d outputs the first motor electrical angle ⁇ m1 calculated by the angle calculation unit 60 to the control arithmetic unit 31 as the motor electrical angle ⁇ m.
  • the control arithmetic unit 31 calculates the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * based on the motor electrical angle ⁇ m. Then, based on the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * , three-phase voltage command values V1 * and V2 * for the first and second motor drive circuits 32A and 32B are calculated, and the calculated 3 The phase voltage command values V1 * and V2 * are output to the first and second motor drive circuits 32A and 32B.
  • the first and second inverter circuits 42A and 42B are driven and controlled by the first and second motor drive circuits 32A and 32B, and the three-phase electric motor 22 is driven (commutation controlled).
  • the relative offset amount estimation unit 62 of the sub motor electrical angle detection circuit 23c performs an estimation process of the first relative offset amount ⁇ off1. That is, based on the output shaft rotation angle detection value ⁇ os detected by the normal output side rotation angle sensor 13c and the motor electrical angle ⁇ m output from the main motor electrical angle detection circuit 23b, the first relative offset amount ⁇ off1 is calculated.
  • the estimated first relative offset amount ⁇ off1 is stored in the RAM 50.
  • the relative offset amount estimation unit 62 of the first embodiment uses the first relative offset amount ⁇ off1 stored in the RAM 50 as the relative offset amount ⁇ off when the resolver 23a and the angle calculation unit 60 are normal. Output to.
  • the motor electrical angle estimation unit 63 outputs the output shaft rotation angle detection value ⁇ os detected by the output side rotation angle sensor 13c, the first relative offset amount ⁇ off1, and the reduction ratio.
  • a motor electrical angle estimated value ⁇ me is calculated from RGr (for example, 20.5) and a magnetic pole pair (for example, 4). Then, the estimated motor electrical angle ⁇ me is output to the electrical angle selector 23d as the second motor electrical angle ⁇ m2.
  • the electrical angle selection unit 23d receives a signal from the sub motor electrical angle detection circuit 23c.
  • the input second motor electrical angle ⁇ m2 is output to the control arithmetic unit 31 as the motor electrical angle ⁇ m.
  • the three-phase electric motor 22 is driven and controlled (commutation control) based on the second motor electrical angle ⁇ m2 estimated by the sub motor electrical angle detection circuit 23c.
  • the IGN switch 28 is once turned off to stop the system, and then the IGN switch 28 is turned on again to restart the system.
  • the abnormality detection signal SAr becomes a value indicating that there is an abnormality by the initial diagnosis by the resolver abnormality diagnosis unit 61 after the system is restarted, and the relative offset amount estimation unit 62 performs the estimation process of the second relative offset amount ⁇ off2.
  • the relative offset amount estimation unit 62 first outputs the first voltage output command Voi1 to the control arithmetic device 31 in the harmonic command output unit 110, and the rotor 22R is connected to the three-phase electric motor 22. Harmonic voltages that do not rotate and do not cause magnetic saturation in the stator 22S are applied. For example, assume that a harmonic voltage having a waveform as shown in FIG.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 detects the first current peak value Imp1 from the current detection value Im of the current flowing through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the harmonic voltage. For example, assuming that a response current as indicated by the solid line L1 in FIG.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 obtains motor electrical angle information ⁇ mi from the detected first current peak value Imp1 with reference to the electrical angle information map stored in the ROM 51, and motor based on the obtained motor electrical angle information ⁇ mi.
  • the electrical angle initial value ⁇ ms is estimated.
  • the relative offset amount estimation unit 62 outputs the first saturation voltage output command Vsi1 to the control arithmetic device 31 at the first magnetic saturation command output unit 113, and the rotor 22R rotates relative to the three-phase electric motor 22.
  • a harmonic voltage first magnetic saturation voltage
  • the electrical angle initial value correction unit 112 detects the second current peak value Imp2 from the current detection value Im of the current flowing through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the first magnetic saturation voltage. For example, assuming that a response current as indicated by the alternate long and short dash line L2 in FIG. 12B flows, the peak value indicated by “ ⁇ ” in FIG.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 acquires the motor electrical angle correction information Cm from the detected second current peak value Imp2 with reference to the correction information map stored in the ROM 51, and based on the acquired motor electrical angle correction information Cm.
  • the motor electrical angle initial value ⁇ ms is corrected.
  • the relative offset amount estimation unit 62 estimates the motor electrical angle origin ⁇ md in the offset amount estimation processing unit 114 based on the corrected motor electrical angle initial value ⁇ msc, and the motor electrical angle origin ⁇ md and the system restart time. Based on the acquired reference value ⁇ osr of the output shaft rotation angle, the second relative offset amount ⁇ off2 is estimated. Then, the estimated second relative offset amount ⁇ off2 is stored in the RAM 50. Further, the relative offset amount estimation unit 62 causes the relative offset amount selection unit 72 to obtain the second relative offset amount from the RAM 50 because the abnormality detection signal SAr has a value indicating an abnormality due to the initial diagnosis after the system is restarted. ⁇ off2 is read, and the read second relative offset amount ⁇ off2 is output to the motor electrical angle estimation unit 63 as a relative offset amount ⁇ off.
  • the motor electrical angle estimation unit 63 outputs the output shaft rotation angle detection value ⁇ os detected by the output side rotation angle sensor 13c, the second relative offset amount ⁇ off2, and the reduction ratio RGr (for example, 20.5). Then, the motor electrical angle estimated value ⁇ me is calculated from the magnetic pole pair (for example, 4). Then, the calculated motor electrical angle estimated value ⁇ me is output to the electrical angle selector 23d as the second motor electrical angle ⁇ m2. Since the abnormality detection signal SAr has a value indicating that there is an abnormality, the electrical angle selection unit 23d sets the second motor electrical angle ⁇ m2 input from the sub motor electrical angle detection circuit 23c as the motor electrical angle ⁇ m to the control arithmetic device 31. Output. Thereby, in the control arithmetic unit 31, the three-phase electric motor 22 is driven and controlled (commutation control) based on the second motor electrical angle ⁇ m2 estimated by the sub motor electrical angle detection circuit 23c.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 corresponds to the motor electrical angle initial value estimation unit
  • the motor electrical angle estimation unit 63 corresponds to the motor electrical angle estimation unit
  • the control arithmetic device 31 and the motor electrical angle detection circuit 23 Corresponds to the motor drive controller.
  • the steering torque sensor 13 corresponds to the torque detection unit
  • the output side rotation angle sensor 13c corresponds to the steering rudder angle detection unit
  • the three-phase electric motor 22 corresponds to the multi-phase electric motor
  • Reference numeral 60 corresponds to a motor electrical angle detector.
  • the first and second inverter circuits 42A and 42B correspond to the motor drive circuit
  • the control arithmetic device 31 corresponds to the control arithmetic device
  • the resolver abnormality diagnosis unit 61 corresponds to the abnormality diagnosis unit.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 determines the motor electrical angle ⁇ m of the three-phase electric motor 22 that generates the steering assist force in the initial diagnosis after system restart.
  • a response output (response) of the three-phase electric motor 22 according to the input of the motor drive signal (harmonic voltage) to the three-phase electric motor 22 The motor electrical angle initial value ⁇ ms is estimated based on the current.
  • the motor electrical angle estimator 63 estimates the motor electrical angle ⁇ m based on the output shaft rotation angle ⁇ os and the motor electrical angle initial value ⁇ ms (the second relative offset amount ⁇ off2 estimated based on the motor electrical angle initial value ⁇ ms).
  • the control arithmetic unit 31 and the motor electrical angle detection circuit 23 drive-control the three-phase electric motor 22 based on the first motor electrical angle ⁇ m1 detected by the resolver 23a and the angle calculation unit 60 when they are normal.
  • the three-phase electric motor 22 is driven and controlled based on the second motor electrical angle ⁇ m2 estimated by the motor electrical angle estimation unit 63. To do.
  • the three-phase according to the input of the motor drive signal to the three-phase electric motor 22
  • the motor electrical angle initial value ⁇ ms can be estimated based on the response output of the electric motor 22, and the motor electrical angle ⁇ m can be estimated based on the estimated motor electrical angle initial value ⁇ ms and the output shaft rotation angle ⁇ os.
  • the steering torque sensor 13 detects the steering torque T transmitted to the steering mechanism.
  • the output side rotation angle sensor 13c detects the steering angle (output shaft rotation angle ⁇ os) of the steering.
  • a three-phase electric motor 22 generates a steering assist force.
  • the resolver 23 a and the angle calculation unit 60 detect the motor electrical angle ⁇ m of the three-phase electric motor 22.
  • the first and second inverter circuits 42 ⁇ / b> A and 42 ⁇ / b> B supply drive current to the three-phase electric motor 22.
  • the control arithmetic unit 31 drives and controls the first and second inverter circuits 42A and 42B based on the steering torque T detected by the steering torque sensor 13 and the motor electrical angle ⁇ m detected by the resolver 23a and the angle calculation unit 60.
  • the resolver abnormality diagnosis unit 61 diagnoses an abnormality in the resolver 23a and the angle calculation unit 60.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 determines that at least one of the resolver 23a that detects the motor electrical angle ⁇ m of the three-phase electric motor 22 that generates the steering assist force and the angle calculation unit 60 is abnormal.
  • the motor electrical angle initial value ⁇ ms is estimated based on the response output (response current) of the three-phase electric motor 22 according to the input of the motor drive signal (harmonic voltage) to the three-phase electric motor 22.
  • the motor electrical angle estimation unit 63 estimates the second relative angle estimated based on the output shaft rotation angle ⁇ os detected by the output side rotation angle sensor 13c and the motor electrical angle initial value ⁇ ms (estimated by the electrical angle initial value estimation unit 111).
  • the motor electrical angle ⁇ m is estimated based on the offset amount ⁇ off2).
  • the control arithmetic unit 31 diagnoses that at least one of the resolver 23a and the angle calculation unit 60 is abnormal in the initial diagnosis by the resolver abnormality diagnosis unit 61 after the system is restarted, the steering torque T detected by the steering torque sensor 13 and the motor Based on the estimated motor electrical angle value ⁇ me (second motor electrical angle ⁇ m2) estimated by the electrical angle estimator 63, the first and second inverter circuits 42A and 42B are driven and controlled.
  • the three-phase according to the input of the motor drive signal to the three-phase electric motor 22
  • the motor electrical angle initial value ⁇ ms can be estimated based on the response output of the electric motor 22, and the motor electrical angle ⁇ m can be estimated based on the estimated motor electrical angle initial value ⁇ ms and the output shaft rotation angle ⁇ os.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 is based on the current response when the harmonics are energized to the three-phase electric motor 22. Is estimated. With this configuration, it is possible to estimate the motor electrical angle initial value ⁇ ms based on the current response depending on the motor electrical angle of the three-phase electric motor 22 according to the energization of harmonics to the three-phase electric motor 22. . For example, the motor electrical angle initial value ⁇ ms can be estimated based on information on the motor electrical angle obtained from the peak value of the response current.
  • the motor electrical angle initial value ⁇ ms is corrected.
  • the motor electrical angle initial value ⁇ ms is determined based on the current response depending on the motor electrical angle of the three-phase electric motor 22 in response to energization of harmonics that causes magnetic saturation to the three-phase electric motor 22. It becomes possible to correct.
  • the motor electrical angle initial value ⁇ ms can be corrected based on information obtained from the peak value of the response current. As a result, a more accurate motor electrical angle initial value ⁇ ms can be obtained.
  • the electric power steering device 3 includes a motor control device 25.
  • a motor control device 25 With this configuration, the same operation and effect as the motor control device 25 described in the above (1) to (4) can be obtained, and the steering assist control can be continued even when the resolver 23a and the angle calculation unit 60 are out of order. Therefore, the reliability of the electric power steering device 3 can be improved.
  • the vehicle 1 according to the first embodiment includes the electric power steering device 3 including the motor control device 25.
  • the same operation and effect as the motor control device 25 described in the above (1) to (4) can be obtained, and the steering assist control can be continued even when the resolver 23a fails.
  • the reliability of the vehicle 1 can be improved.
  • the third relative offset amount estimation unit 73 of the second embodiment includes a pulse command output unit 115, an electrical angle initial value estimation unit 111, an electrical angle initial value correction unit 112, and a second magnetism.
  • a saturation command output unit 116 and an offset amount estimation processing unit 114 are provided.
  • the pulse command output unit 115 outputs the second voltage output command Voi2 to the control arithmetic unit 31 when the abnormality detection signal SAr becomes a value indicating that there is an abnormality in the initial diagnosis after the system is restarted.
  • the second voltage output command Voi2 is an output command of a voltage command of a pulse wave that does not rotate the rotor 22R of the three-phase electric motor 22 and does not cause magnetic saturation in the stator 22S.
  • the control arithmetic unit 31 of the second embodiment generates a voltage command for energizing with a pulse wave voltage in response to the input of the second voltage output command Voi2, and outputs the generated voltage command to the gate drive circuits 41A and 41B.
  • the three-phase electric motor 22 is energized by the pulse wave voltage shown in FIG. 14 via the first and second inverter circuits 42A and 42B.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 of the second embodiment acquires the current detection value Im of the current flowing through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the pulse wave voltage via the current detection circuits 34A and 34B.
  • a third current peak value Imp3 that is a peak value of the current detection value Im is detected.
  • a current depending on the motor electrical angle ⁇ m flows through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the pulse wave voltage.
  • the third current peak value Imp3 which is the peak value of this current, has information on the motor electrical angle.
  • the relationship between the third current peak value Im3 and the motor electrical angle information ⁇ mi is prepared in advance as an electrical angle information map, and this electrical angle information map is stored in the ROM 51. I remember it.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 reads motor electrical angle information ⁇ mi from the detected third current peak value Imp3 with reference to the electrical angle information map stored in the ROM 51, and motor electrical angle information ⁇ mi is read based on the read motor electrical angle information ⁇ mi.
  • the angle initial value ⁇ ms is estimated. Then, the estimated motor electrical angle initial value ⁇ ms is output to the electrical angle initial value correction unit 112.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 of the second embodiment has a pulse wave that is so large that the rotor 22R of the three-phase electric motor 22 does not rotate and magnetic saturation occurs in the stator 22S in response to the input of the motor electrical angle initial value ⁇ ms. Is output to the second magnetic saturation command output unit 116. The output instruction is output to the second magnetic saturation command output unit 116. The second magnetic saturation command output unit 116 outputs a second saturation voltage output command Vsi2 that is an output command of the second magnetic saturation voltage command to the control arithmetic device 31 in response to an output instruction from the electrical angle initial value correction unit 112. To do.
  • the control arithmetic unit 31 of the second embodiment generates a second magnetic saturation voltage command in response to the input of the second saturation voltage output command Vsi2, and outputs the generated second magnetic saturation voltage command to the gate drive circuits 41A and 41B.
  • a pulse wave voltage hereinafter referred to as “second magnetic saturation voltage”
  • second magnetic saturation voltage a pulse wave voltage that is large enough to cause magnetic saturation to the three-phase electric motor 22 via the first and second inverter circuits 42A and 42B may be described.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 acquires the current detection value Im of the current flowing through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the second magnetic saturation voltage via the current detection circuits 34A and 34B, and acquires the acquired current detection value.
  • a fourth current peak value Imp4 which is a peak value of Im is detected.
  • a current depending on the motor electrical angle ⁇ m flows through the three-phase electric motor 22. That is, a current having the same characteristics as when the first magnetic saturation voltage of the first embodiment is applied flows.
  • the relationship between the fourth current peak value Im4 and the motor electrical angle correction information Cm is prepared in advance as a correction information map, and this correction information map is stored in the ROM 51.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 reads the motor electrical angle correction information Cm from the detected fourth current peak value Imp4 with reference to the correction information map stored in the ROM 51, and the motor based on the read motor electrical angle correction information Cm.
  • the electrical angle initial value ⁇ ms is corrected.
  • the corrected motor electrical angle initial value ⁇ msc is output to the offset amount estimation processing unit 114.
  • the offset amount estimation processing unit 114 estimates the motor electrical angle origin ⁇ md based on the corrected motor electrical angle initial value ⁇ msc from the electrical angle initial value correction unit 112, and the motor electrical angle origin ⁇ md and the system restart time Based on the reference value ⁇ osr of the output shaft rotation angle, the second relative offset amount ⁇ off2 is estimated. Then, the estimated second relative offset amount ⁇ off2 is stored in the RAM 50.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 corresponds to the motor electrical angle initial value estimation unit
  • the motor electrical angle estimation unit 63 corresponds to the motor electrical angle estimation unit
  • the control arithmetic device 31 and the motor electrical angle detection circuit 23 Corresponds to the motor drive controller.
  • the steering torque sensor 13 corresponds to the torque detection unit
  • the output side rotation angle sensor 13c corresponds to the steering rudder angle detection unit
  • the three-phase electric motor 22 corresponds to the multi-phase electric motor
  • Reference numeral 60 corresponds to a motor electrical angle detector.
  • the first and second inverter circuits 42A and 42B correspond to the motor drive circuit
  • the control arithmetic device 31 corresponds to the control arithmetic device
  • the resolver abnormality diagnosis unit 61 corresponds to the abnormality diagnosis unit.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 is based on the current response when the pulse wave is energized to the three-phase electric motor 22. Is estimated. With this configuration, it is possible to estimate the motor electrical angle initial value ⁇ ms based on the current response depending on the motor electrical angle of the three-phase electric motor 22 according to the energization of harmonics to the three-phase electric motor 22. . For example, the motor electrical angle initial value ⁇ ms can be estimated based on information on the motor electrical angle obtained from the peak value of the response current.
  • the motor electrical angle capable of commutation control of the three-phase electric motor 22 is the same as when normal Can be estimated.
  • the motor control device 25 has a current response when the electrical angle initial value correction unit 112 energizes the three-phase electric motor 22 with a pulse wave that causes magnetic saturation. Based on the above, the motor electrical angle initial value ⁇ ms is corrected. With this configuration, the motor electrical angle initial value ⁇ ms is determined based on the current response depending on the motor electrical angle of the three-phase electric motor 22 in response to energization of harmonics that causes magnetic saturation to the three-phase electric motor 22. It becomes possible to correct. For example, the motor electrical angle initial value ⁇ ms can be corrected based on information obtained from the peak value of the response current. As a result, a more accurate motor electrical angle initial value ⁇ ms can be obtained.
  • the third embodiment is different in that a fourth relative offset amount estimating unit 74 is provided in place of the second relative offset amount estimating unit 71 in the relative offset amount estimating unit 62 of the first embodiment, and the rest is the above. This is the same as in the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted as appropriate, and different portions will be described in detail.
  • the fourth relative offset amount estimation unit 74 of the third embodiment includes a harmonic command output unit 110, an electrical angle initial value estimation unit 111, an electrical angle initial value correction unit 112, and a step command.
  • An output unit 117 and an offset amount estimation processing unit 114 are provided.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 according to the third embodiment is configured to accept a step wave voltage command (hereinafter referred to as “step voltage”) that does not rotate the rotor 22R of the three-phase electric motor 22 according to the input of the motor electrical angle initial value ⁇ ms. Command ”may be written to the step command output unit 117.
  • the step command output unit 117 outputs a step voltage output command Vsi3, which is an output command of the step voltage command, to the control arithmetic device 31 in response to an output instruction from the electrical angle initial value correction unit 112.
  • the control arithmetic device 31 of the third embodiment generates a step voltage command in response to the input of the step voltage output command Vsi3, and outputs the generated step voltage command to the gate drive circuits 41A and 41B.
  • the three-phase electric motor 22 is energized with a step wave voltage (hereinafter sometimes referred to as “step wave voltage”) via the first and second inverter circuits 42A and 42B.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 acquires the current detection value Im of the current flowing through the three-phase electric motor 22 in response to the application of the step wave voltage as illustrated in FIG. 16 via the current detection circuits 34A and 34B.
  • the fifth current peak value Imp5 which is the peak value of the acquired current detection value Im, is detected.
  • the relationship between the fifth current peak value Im5 and the motor electrical angle correction information Cm is prepared in advance as a correction information map, and this correction information map is stored in the ROM 51.
  • the electrical angle initial value correction unit 112 reads the motor electrical angle correction information Cm from the detected fifth current peak value Imp5 with reference to the correction information map stored in the ROM 51, and the motor based on the read motor electrical angle correction information Cm. The electrical angle initial value ⁇ ms is corrected. Then, the corrected motor electrical angle initial value ⁇ msc is output to the offset amount estimation processing unit 114.
  • the offset amount estimation processing unit 114 estimates the motor electrical angle origin ⁇ md based on the corrected motor electrical angle initial value ⁇ msc from the electrical angle initial value correction unit 112. Further, the second relative offset amount ⁇ off2 is estimated based on the motor electrical angle origin ⁇ md and the reference value ⁇ osr of the output shaft rotation angle when the system is restarted. Then, the estimated second relative offset amount ⁇ off2 is stored in the RAM 50.
  • the electrical angle initial value estimation unit 111 corresponds to the motor electrical angle initial value estimation unit
  • the motor electrical angle estimation unit 63 corresponds to the motor electrical angle estimation unit
  • the control arithmetic device 31 and the motor electrical angle detection circuit 23 Corresponds to the motor drive controller.
  • the steering torque sensor 13 corresponds to the torque detection unit
  • the output side rotation angle sensor 13c corresponds to the steering rudder angle detection unit
  • the three-phase electric motor 22 corresponds to the multi-phase electric motor
  • Reference numeral 60 corresponds to a motor electrical angle detector.
  • the first and second inverter circuits 42A and 42B correspond to the motor drive circuit
  • the control arithmetic device 31 corresponds to the control arithmetic device
  • the resolver abnormality diagnosis unit 61 corresponds to the abnormality diagnosis unit.
  • the third embodiment has the following effects in addition to the effects of the first and second embodiments.
  • the motor control device 25 according to the third embodiment corrects the motor electrical angle initial value ⁇ ms based on the current response when the three-phase electric motor 22 is energized with a stepped wave. With this configuration, it is possible to correct the motor electrical angle initial value ⁇ ms based on the current response depending on the motor electrical angle of the three-phase electric motor 22 according to the energization of the stepped wave to the three-phase electric motor 22. Become. For example, the motor electrical angle initial value ⁇ ms can be corrected based on information obtained from the peak value of the response current. As a result, a more accurate motor electrical angle initial value ⁇ ms can be obtained.
  • the motor electrical angle is estimated based on the output shaft rotation angle ⁇ os detected by the output-side rotation angle sensor 13c constituting the steering torque sensor 13, but the present invention is not limited to this configuration.
  • other sensors can be used as long as they detect the rotation angle of the shaft that rotates in accordance with the operation of the steering wheel 11, such as estimating the motor electrical angle based on the input shaft rotation angle ⁇ is detected by the input side rotation angle sensor 13b.
  • the motor electrical angle may be estimated on the basis of the rotation angle detected in (1).
  • the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * are calculated based on the steering assist current command value, and these are dq Phase-to-phase conversion is performed to calculate a U-phase current command value Iu * , a V-phase current command value Iv *, and a W-phase current command value Iw * , and a current deviation ⁇ Iu between these and an added value for each phase of the current detection value , ⁇ Iv and ⁇ Iw have been described.
  • the present invention is not limited to the above configuration, and the addition value for each phase of the current detection value is converted to dq axis, and the deviation between these values and the d axis current command value Id * and q axis current command value Iq *. ⁇ Id and ⁇ Iq may be calculated, and the deviations ⁇ Id and ⁇ Iq may be converted into dq phase to three phase.
  • SYMBOLS 1 ... Vehicle, 3 ... Electric power steering apparatus, 11 ... Steering wheel, 12 ... Steering shaft, 12b ... Output shaft, 13 ... Steering torque sensor, 13c ... Output side rotation angle sensor, 18 ... Steering gear, 20 ... Steering assist mechanism 22 ... three-phase electric motor, 23 ... motor electrical angle detection circuit, 23a ... resolver, 23b ... main motor electrical angle detection circuit, 23c ... sub motor electrical angle detection circuit, 23d ... electrical angle selection unit, 25 ... motor control device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 26 ... Vehicle speed sensor, 27 ... Battery, 28 ... IGN switch, 31 ... Control arithmetic unit, 32A ...

Abstract

モータ電気角を検出するモータ電気角検出部に故障が生じた場合でも電動モータを的確に駆動制御することが可能なモータ制御装置、電動パワーステアリング装置及び車両を提供する。システム再起動後の初期診断において、レゾルバ(23a)及び角度演算部(60)の少なくとも一方が異常と診断されると、3相電動モータ(22)へのモータ駆動信号の入力に応じた3相電動モータ(22)の応答出力に基づきモータ電気角初期値(θms)を推定し、出力側回転角センサ(13c)で検出される出力軸回転角(θos)と、推定したモータ電気角初期値(θms)に基づき推定された相対オフセット量(θoff)とに基づきモータ電気角推定値(θme)を算出し、算出したモータ電気角推定値(θme)に基づき3相電動モータを駆動制御する。

Description

モータ制御装置、電動パワーステアリング装置及び車両
 本発明は、電動パワーステアリング装置に搭載された多相電動モータを駆動制御するモータ制御装置に関する。
 車両に搭載する電動パワーステアリング装置の電動モータを制御するモータ制御装置として、例えば、特許文献1に記載の多相回転機の制御装置が開示されている。
 特許文献1に記載された従来例にあっては、レゾルバ等の位置センサによってロータ回転位置θを検出し、指令電圧Vd1、Vq1及びロータ回転位置θに基づき、三相電圧指令値であるU相指令電圧Vuu*1、V相指令電圧Vvu*1、及び、W相指令電圧Vwu*1を算出する。
特許第4998836号公報
 しかしながら、上記特許文献1の従来例では、ロータ回転位置を検出する位置センサが故障した場合を考慮していないため、故障後は多相回転機を的確に駆動制御することが困難となる。
 そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、モータ電気角を検出するモータ電気角検出部に故障が生じた場合でも電動モータを的確に駆動制御することが可能なモータ制御装置、電動パワーステアリング装置及び車両を提供することを目的としている。
 上記目的を解決するために、本発明の第1の態様に係るモータ制御装置は、システム再起動後の初期診断において、操舵補助力を発生する多相電動モータのモータ電気角を検出するモータ電気角検出部が異常と診断されると、前記多相電動モータへのモータ駆動信号の入力に応じた前記多相電動モータの応答出力に基づき前記モータ電気角の初期値を推定するモータ電気角初期値推定部と、ステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出部で検出した舵角と前記モータ電気角初期値推定部で推定した前記初期値とに基づき前記モータ電気角を推定するモータ電気角推定部と、前記モータ電気角検出部が正常時は前記モータ電気角検出部で検出したモータ電気角に基づき前記多相電動モータを駆動制御し、前記システム再起動後の初期診断で前記モータ電気角検出部が異常と診断時は前記モータ電気角推定部で推定したモータ電気角推定値に基づき前記多相電動モータを駆動制御するモータ駆動制御部と、を備える。
 また、本発明の第2の態様に係る電動パワーステアリング装置は、上記第1の態様に係るモータ制御装置を備える。
 さらに、本発明の第3の態様に係る車両は、上記第2の態様に係る電動パワーステアリング装置を備える。
 本発明によれば、システム再起動後の初期診断においてモータ電気角検出部が異常と診断されると、多相電動モータへのモータ駆動信号の入力に応じた多相電動モータの応答出力に基づきモータ電気角の初期値を推定することが可能である。そして、この推定したモータ電気角の初期値とステアリングの舵角とに基づきモータ電気角を推定し、このモータ電気角推定値に基づき多相電動モータを駆動制御することが可能である。これにより、システム停止前又は停止中にモータ電気角検出部に異常が発生した場合でも多相電動モータを正常時と遜色なく駆動制御することが可能となる。
 また、上記効果を有するモータ制御装置を含んで電動パワーステアリング装置を構成するので、システム停止前又は停止中にモータ電気角検出部に異常が発生した場合でも多相電動モータをモータ電気角推定値により駆動制御することができ電動パワーステアリング装置の操舵補助機能の継続が可能となる。
 さらに、上記効果を有する電動パワーステアリング装置を含んで車両を構成するので、モータ電気角検出部に異常が発生した場合でも電動パワーステアリング装置の操舵補助機能の継続が可能となるので、信頼性を向上させることが可能となる。
本発明の第1実施形態に係る車両の一構成例を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る操舵トルクセンサを示す概略構成図である。 本発明の第1実施形態に係る3相電動モータの構成を示す断面図である。 図3の3相電動モータの巻線構造を示す模式図である。 本発明の第1実施形態に係るモータ制御装置の具体的構成を示す回路図である。 正常時の操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係を示す特性線図である。 異常時の操舵トルクと操舵補助電流指令値との関係を示す特性線図である。 本発明の第1実施形態に係るモータ電気角検出回路の具体的構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る相対オフセット量推定部の具体的構成を示すブロック図である。 モータ電気角の原点と出力軸回転角の基準値との関係を説明する波形図である。 本発明の第1実施形態に係る第2相対オフセット量推定部の具体的構成を示すブロック図である。 (a)は、3相電動モータに印加する高調波電圧の一例を示す波形図であり、(b)は、高調波電圧印加時と磁気飽和電圧印加時の応答電流の一例を示す波形図である。 本発明の第2実施形態に係る第3相対オフセット量推定部の具体的構成を示すブロック図である。 3相電動モータに印加するパルス波電圧の一例を示す波形図である。 本発明の第3実施形態に係る第4相対オフセット量推定部の具体的構成を示すブロック図である。 3相電動モータに印加するステップ波電圧の一例を示す波形図である。
 次に、図面に基づき、本発明の第1~第3実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、寸法の関係や比率等は現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。
 また、以下に示す第1~第3実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
(第1実施形態)
(構成)
 本発明の実施形態に係る車両1は、図1に示すように、左右の転舵輪となる前輪2FR及び2FLと後輪2RR及び2RLを備えている。前輪2FR及び2FLは、電動パワーステアリング装置3によって転舵される。
 電動パワーステアリング装置3は、ステアリングホイール11を有し、このステアリングホイール11に運転者から作用される操舵力がステアリングシャフト12に伝達される。このステアリングシャフト12は、入力軸12aと出力軸12bとを有する。入力軸12aの一端はステアリングホイール11に連結され、他端は操舵トルクセンサ13を介して出力軸12bの一端に連結されている。
 そして、出力軸12bに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント14を介してロアシャフト15に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント16を介してピニオンシャフト17に伝達される。このピニオンシャフト17に伝達された操舵力はステアリングギヤ18を介してタイロッド19に伝達され、転舵輪としての前輪2FR及び2FLを転舵させる。ここで、ステアリングギヤ18は、ピニオンシャフト17に連結されたピニオン18aとこのピニオン18aに噛合するラック18bとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。したがって、ステアリングギヤ18は、ピニオン18aに伝達された回転運動をラック18bで車幅方向の直進運動に変換している。
 ステアリングシャフト12の出力軸12bには、操舵補助力を出力軸12bに伝達する操舵補助機構20が連結されている。この操舵補助機構20は、出力軸12bに連結した例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ21と、この減速ギヤ21に連結された操舵補助力を発生する例えば3相ブラシレスモータで構成される多相電動モータとしての3相電動モータ22とを備えている。
 操舵トルクセンサ13は、ステアリングホイール11に付与されて入力軸12aに伝達された操舵トルクを検出する。この操舵トルクセンサ13は、図2に示すように、操舵トルクを、入力軸12a及び出力軸12b間に介挿した図示しないトーションバー13aの捩れ角変位に変換し、この捩れ角変位を入力軸12a側に配置した入力側回転角センサ13bと出力軸12b側に配置した出力側回転角センサ13cとの角度差に変換して検出するように構成されている。
 なお、第1実施形態において、入力側回転角センサ13b及び出力側回転角センサ13cは相対的な回転角を検出するセンサである。
 また、3相電動モータ22は、図3に示すように、内周面に内方に突出形成されてスロットSLを形成する磁極となるティースTeを有するステータ22Sと、このステータ22Sの内周側にティースTeと対向して回転自在に配置された永久磁石PMを表面に配置した8極の表面磁石型のロータ22Rとを有するSPMモータの構成を有する。ここで、ステータ22SのティースTeの数を相数×2n(nは2以上の整数)で例えばn=2に設定して8極、12スロットの構成としている。
 そして、ステータ22SのスロットSLに、図4に示す2系統で、その各々の同相の磁極がロータ磁石に対し同位相となる多相モータ巻線となる第1の3相モータ巻線L1と第2の3相モータ巻線L2とが巻装されている。第1の3相モータ巻線L1は、U相コイルU1a,U1b、V相コイルV1a,V1b及びW相コイルW1a,W1bの各一端が互いに接続されてスター結線とされている。さらに、U相コイルU1a,U1b、V相コイルV1a,V1b及びW相コイルW1a,W1bの各他端がモータ制御装置25に接続されて個別にモータ駆動電流I1u、I1v及びI1wが供給されている。
 また、第2の3相モータ巻線L2は、U相コイルU2a,U2b、V相コイルV2a,V2b及びW相コイルW2a,W2bの各一端が互いに接続されてスター結線とされている。さらに、U相コイルU2a,U2b、V相コイルV2a,V2b及びW相コイルW2a,W2bの他端がモータ制御装置25に接続されて個別にモータ駆動電流I2u、I2v及びI2wが供給されている。
 そして、第1の3相モータ巻線L1の各相コイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1b並びに第2の3相モータ巻線L2の各相コイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bは各ティースTeを挟むスロットSLに通電電流の方向が同一方向となるように巻回されている。
 このように第1の3相モータ巻線L1の各相コイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bと、第2の3相モータ巻線L2の各相コイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bと、が互いに異なる12本のティースTe1~Te12に巻装されている。すなわち、12本のティースTe1~Te12に、順次第1系統となる相コイルU1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bを時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、次いで、第2系統となる相コイルU2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bを時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。さらに、第1系統となる相コイルU1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bを時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、最後に、第2系統となる相コイルU2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bを時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。このため、第1の3相モータ巻線L1及び第2の3相モータ巻線L2の同相のコイル部がロータ22Rの各磁極の永久磁石PMで形成される同一の磁束に同時に鎖交することがないように巻装されている。したがって、第1の3相モータ巻線L1の各コイル部と第2の3相モータ巻線L2の各コイル部とで互いの磁気的な干渉を最小限に抑制する磁気回路を構成している。
 さらに、3相電動モータ22は、図5に示すように、ロータの回転位置を検出するレゾルバから構成された回転位置センサ23aを備えている。この回転位置センサ23aからの検出値がモータ電気角検出回路23に供給されてこのモータ電気角検出回路23でモータ電気角θmを検出する。以下、回転位置センサ23aを、「レゾルバ23a」と記載する場合がある。なお、回転位置センサ23aは、レゾルバに限らず、例えば、ロータリーエンコーダ等の他のセンサから構成してもよい。
 モータ制御装置25には、操舵トルクセンサ13で検出された操舵トルクT及び車速センサ26で検出された車速Vsが入力されるとともに、モータ電気角検出回路23から出力されるモータ電気角θmが入力される。
 また、モータ制御装置25には、直流電流源としてのバッテリー27から直流電流が入力されている。ここで、バッテリー27の負極は接地され、その正極はエンジン始動を行うイグニッションスイッチ28(以下、「IGNスイッチ28」と記載する場合がある)を介してモータ制御装置25に接続されると共に、IGNスイッチ28を介さず直接、モータ制御装置25に接続されている。
 モータ制御装置25の具体的構成は、図5に示すように構成されている。すなわち、モータ制御装置25は、モータ電流指令値を演算する制御演算装置31と、この制御演算装置31から出力されるモータ電流指令値が個別に入力される第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bと、これら第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bの出力側と3相電動モータ22の第1及び第2の3相モータ巻線L1及びL2との間に介挿された第1及び第2のモータ電流遮断回路33A及び33Bとを備えている。
 制御演算装置31には、図5には図示を省略しているが、図1に示す操舵トルクセンサ13で検出した操舵トルクT及び車速センサ26で検出した車速Vsが入力されているとともに、図5に示すように、モータ電気角検出回路23から出力されるモータ電気角θmとが入力されている。さらに、電流検出回路34A及び34Bから出力される3相電動モータ22の第1の3相モータ巻線L1及び第2の3相モータ巻線L2の各相のコイルから出力されるモータ電流I1m(I1mu、I1mv、I1mw)及びI2m(I2mu、I2mv、I2mw)が入力されている。
 以下、モータ電流I1m及びI2mを区別する必要が無い場合に、その検出値を「モータ電流検出値Im(Imu、Imv、Imw)」と記載する場合がある。
 また、制御演算装置31には、図5に示すように、第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bと第1及び第2のモータ電流遮断回路33A及び33Bとの間に設けられた電圧検出回路40A及び40Bで検出したモータ相電圧V1m(V1mu、V1mv、V1mw)及びV2m(V2mu、V2mv、V2mw)が入力されている。
 以下、モータ相電圧V1m及びV2mを区別する必要が無い場合に、その検出値を「モータ電圧検出値Vm(Vmu、Vmv、Vmw)」と記載する場合がある。
 制御演算装置31では、第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bの正常時には操舵トルクT及び車速Vsをもとに予め設定された図6に示す正常時操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値I1及びI2を算出する。また、制御演算装置31では、第1及び第2のモータ駆動回路32A又は32Bの異常時には操舵トルクT及び車速Vsをもとに予め設定された図7に示す異常時操舵補助電流指令値算出マップを参照して操舵補助電流指令値I1及びI2を算出する。
 また、制御演算装置31では、算出した操舵補助電流指令値I1及びI2とモータ電気角θmとに基づいてd-q座標系の目標d軸電流指令値Id及び目標q軸電流指令値Iqを算出する。また、制御演算装置31は、算出したd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqをdq相-3相変換してU相電流指令値Iu、V相電流指令値Iv及びW相電流指令値Iwを算出する。そして、制御演算装置31は、算出したU相電流指令値Iu、V相電流指令値Iv及びW相電流指令値Iwと電流検出回路34A及び34Bで検出した電流検出値の相毎の加算値との電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwを算出する。なおさらに、制御演算装置31は、算出した電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwについて例えばPI制御演算又はPID制御演算を行って第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bに対する3相の電圧指令値V1及びV2を算出する。そして、算出した3相の電圧指令値V1及びV2を第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bに出力する。
 また、制御演算装置31には、第1及び第2のモータ電流遮断回路33A及び33Bと3相電動モータ22の第1及び第2の3相モータ巻線L1及びL2との間に設けられた第1及び第2の異常検出回路35A及び35Bで検出したモータ電流検出値I1mu、I1mv、I1mw及びI2mu、I2mv、I2mwが入力されている。
 制御演算装置31は、入力されるモータ電流検出値I1mu~I1mw及びI2mu~I2mwと自身が算出した各相電流指令値Iu、Iv及びIwとを比較する。そして、この比較結果に基づき後述する第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを構成するスイッチング素子としての電界効果トランジスタ(FET)Q1~Q6のオープン故障及びショート故障を検出する異常検出部31aを備えている。
 この異常検出部31aでは、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを構成する電界効果トランジスタ(FET)のオープン故障又はショート故障を検出したときに、異常を検出した第1及び第2のモータ駆動回路32A又は32Bのゲート駆動回路41A又は41Bに対して論理値"1"の異常検出信号SAa又はSAbを出力する。
 第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bのそれぞれは、異常時電流制御部41aを有するゲート駆動回路41A及び41Bと、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bとを備えている。
 ゲート駆動回路41A及び41Bは、制御演算装置31から出力される3相の電圧指令値V1及びV2が入力される。そして、入力された3相の電圧指令値V1及びV2に基づきゲート信号を形成する。
 第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bは、ゲート駆動回路41A及び41Bから出力されるゲート信号が入力される。そして、入力されたゲート信号に基づき3相電動モータ22に駆動電流を供給する。
 ゲート駆動回路41A及び41Bのそれぞれは、制御演算装置31から電圧指令値V1及びV2が入力されると、これら電圧指令値V1及びV2と三角波のキャリア信号Scとをもとにパルス幅変調(PWM)した6つのゲート信号を形成する。そして、これらゲート信号を第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bに出力する。
 また、ゲート駆動回路41Aは、制御演算装置31から入力される異常検出信号SAaが論理値"0"(正常)であるときには、第1のモータ電流遮断回路33Aに対してハイレベルの3つのゲート信号を出力する。加えて、第1の電源遮断回路44Aに対してハイレベルの2つのゲート信号を出力する。さらに、ゲート駆動回路41Aは、異常検出信号SAaが論理値"1"(異常)であるときには、異常時電流制御部41aで、第1のモータ電流遮断回路33Aに対してローレベルの3つのゲート信号を同時に出力し、モータ電流を遮断する。加えて、第1の電源遮断回路44Aに対してローレベルの2つのゲート信号を同時に出力し、バッテリー電力を遮断する。
 同様に、ゲート駆動回路41Bは、制御演算装置31から入力される異常検出信号SAbが論理値"0"(正常)であるときには、第2のモータ電流遮断回路33Bに対してハイレベルの3つのゲート信号を出力する。加えて、第2の電源遮断回路44Bに対してハイレベルの2つのゲート信号を出力する。さらに、ゲート駆動回路41Bは、異常検出信号SAbが論理値"1"(異常)であるときには、異常時電流制御部41aで、第2のモータ電流遮断回路33Bに対してローレベルの3つのゲート信号を同時に出力し、モータ電流を遮断する。加えて、第2の電源遮断回路44Bに対してローレベルの2つのゲート信号を同時に出力し、バッテリー電力を遮断する。
 第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bのそれぞれは、ノイズフィルタ43、第1及び第2の電源遮断回路44A及び44Bを介してバッテリー27のバッテリー電流が入力され、入力側に平滑用の電解コンデンサCA及びCBが接続されている。
 これら第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bは、6個のスイッチング素子としての電界効果トランジスタ(FET)Q1~Q6を有し、2つの電界効果トランジスタを直列に接続した3つのスイッチングアームSAu、SAv及びSAwを並列に接続した構成を有する。そして、各電界効果トランジスタQ1~Q6のゲートにゲート駆動回路41A及び41Bから出力されるゲート信号が入力される。これにより、各スイッチングアームSAu、SAv及びSAwの電界効果トランジスタ間からU相電流Iu、V相電流Iv及びW相電流Iwが第1及び第2のモータ電流遮断回路33A及び33Bを介して3相電動モータ22の第1及び第2の3相モータ巻線L1及びL2に出力される。
 また、図示しないが第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bの各スイッチングアームSAu、SAv及びSAwと接地との間に介挿されたシャント抵抗の両端電圧が電流検出回路34A及び34Bに入力される。そして、これら電流検出回路34A及び34Bでモータ電流I1m(I1mu~I1mw)及びI2m(I2mu~I2mw)が検出される。
 また、第1のモータ電流遮断回路33Aは、3つの電流遮断用の電界効果トランジスタQA1、QA2及びQA3を有する。電界効果トランジスタQA1のソースが第1のインバータ回路42AのスイッチングアームSAuの電界効果トランジスタQ1及びQ2の接続点に接続され、ドレインが第1の異常検出回路35Aを介して第1の3相モータ巻線L1のU相コイルL1uに接続されている。また、電界効果トランジスタQA2のソースが第1のインバータ回路42AのスイッチングアームSAvの電界効果トランジスタQ3及びQ4の接続点に接続され、ドレインが第1の異常検出回路35Aを介して第1の3相モータ巻線L1のV相コイルL1vに接続されている。さらに、電界効果トランジスタQA3のソースが第1のインバータ回路42AのスイッチングアームSAwの電界効果トランジスタQ5及びQ6の接続点に接続され、ドレインが第1の異常検出回路35Aを介して第1の3相モータ巻線L1のW相コイルL1wに接続されている。
 また、第2のモータ電流遮断回路33Bは、3つの電流遮断用の電界効果トランジスタQB1、QB2及びQB3を有する。電界効果トランジスタQB1のソースが第2のインバータ回路42BのスイッチングアームSBuの電界効果トランジスタQ1及びQ2の接続点に接続され、ドレインが第2の異常検出回路35Bを介して第2の3相モータ巻線L2のU相コイルL2uに接続されている。また、電界効果トランジスタQB2のソースが第2のインバータ回路42BのスイッチングアームSBvの電界効果トランジスタQ3及びQ4の接続点に接続され、ドレインが第2の異常検出回路35Bを介して第2の3相モータ巻線L2のV相コイルL2vに接続されている。さらに、電界効果トランジスタQB3のソースが第2のインバータ回路42BのスイッチングアームSBwの電界効果トランジスタQ5及びQ6の接続点に接続され、ドレインが第2の異常検出回路35Bを介して第2の3相モータ巻線L2のW相コイルL2wに接続されている。
 そして、第1及び第2のモータ電流遮断回路33A及び33Bの電界効果トランジスタQA1~QA3及びQB1~QB3がそれぞれの寄生ダイオードDのカソードを第1及び第2のインバータ回路42A及び42B側として各々が同一向きに接続されている。
 また、第1及び第2の電源遮断回路44A及び44Bのそれぞれは、2つの電界効果トランジスタ(FET)QC1,QC2及びQD1,QD2がドレイン同士を接続して寄生ダイオードが逆向きとなる直列回路構成を有する。そして、電界効果トランジスタQC1及びQD1のソースが互いに接続されてノイズフィルタ43の出力側に接続されている。さらに、電界効果トランジスタQC2及びQD2のソースが第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bの各電界効果トランジスタQ1,Q2及びQ3のソースに接続されている。
(モータ電気角検出回路23)
 次に、第1実施形態に係るモータ電気角検出回路23の具体的な構成を説明する。
 第1実施形態のモータ電気角検出回路23は、図8に示すように、メインモータ電気角検出回路23bと、サブモータ電気角検出回路23cと、電気角選択部23dと、RAM50と、ROM51とを備えている。
 メインモータ電気角検出回路23bは、角度演算部60と、レゾルバ異常診断部61とを備えている。
 角度演算部60は、レゾルバ23aから出力される3相電動モータ22の回転角に応じたsin信号及びcos信号に基づいて第1のモータ電気角θm1を演算する。そして、演算した第1のモータ電気角θm1を電気角選択部23dに出力する。
 レゾルバ異常診断部61は、レゾルバ23aの異常を検出し、異常検出信号SArを出力する。
 また、サブモータ電気角検出回路23cには、図5では図示省略しているが、出力側回転角センサ13cから出力される出力軸回転角検出値θosと、電流検出回路34A及び34Bから出力される電流検出値Imとが入力されている。さらに、IGNスイッチ28から出力されるIGNスイッチ28のON/OFFを示すイグニッション信号IGNと、角度演算部60からの第1のモータ電気角θm1と、レゾルバ異常診断部61からの異常検出信号SArとが入力されている。
 このサブモータ電気角検出回路23cは、相対オフセット量推定部62と、モータ電気角推定部63とを備えている。
 相対オフセット量推定部62は、モータ電気角θmの原点θmd(以下、「モータ電気角原点θmd」と記載する場合がある)と出力軸回転角θosの基準値θosrとの相対オフセット量θoffを推定する。そして、推定した相対オフセット量θoffをモータ電気角推定部63に出力する。
 モータ電気角推定部63は、ROM51から、予め記憶されている減速ギヤ21の減速比RGr、および3相電動モータ22のロータ22Rの極対数Pを読み出す。そして、読み出した減速比RGrおよび極対数Pと、出力側回転角センサ13cの検出した出力軸回転角検出値θosと、相対オフセット量推定部62で推定した相対オフセット量θoffとに基づきモータ電気角推定値θmeを算出する。さらに、算出したモータ電気角推定値θmeを第2のモータ電気角θm2として電気角選択部23dに出力する。
 具体的に、モータ電気角推定部63は、下式(1)にしたがって、モータ電気角推定値θmeを算出する。
 θme=θos×RGr×P+θoff   ・・・(1)
 即ち、出力軸回転角検出値θosに対して減速比RGr及び極対数Pを乗算し、この乗算結果に対して相対オフセット量θoffを加算することでモータ電気角推定値θmeを算出する。
 電気角選択部23dは、メインモータ電気角検出回路23bのレゾルバ異常診断部61から出力される異常検出信号SArが異常なしを表す論理値"0"であるときに、メインモータ電気角検出回路23bから出力される第1のモータ電気角θm1を選択する。そして、選択した第1のモータ電気角θm1を、モータ電気角θmとして前述した制御演算装置31に出力する。一方、異常検出信号SArが異常ありを表す論理値"1"であるときに、サブモータ電気角検出回路23cから出力される第2のモータ電気角θm2を選択する。そして、選択した第2のモータ電気角θm2を、モータ電気角θmとして制御演算装置31に出力する。
(相対オフセット量推定部62)
 次に、第1実施形態に係る相対オフセット量推定部62の具体的な構成について説明する。
 第1実施形態の相対オフセット量推定部62は、図9に示すように、第1相対オフセット量推定部70と、第2相対オフセット量推定部71と、相対オフセット量選択部72とを備えている。
 第1相対オフセット量推定部70は、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時に、出力側回転角センサ13cで検出される出力軸回転角検出値θosと、メインモータ電気角検出回路23bで検出されるモータ電気角検出値θm1とに基づき第1の相対オフセット量θoff1を推定する。そして、推定した第1の相対オフセット量θoff1をRAM50に記憶する。
 ここで、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時は、モータ電気角の原点θmdが解るので、出力軸回転角の基準値θosrとの相対オフセット量を容易に推定することが可能である。
 なお、基準値θosrは、システム起動時(IGNスイッチ28がOFFからONになった時)の出力軸回転角検出値に極対数Pと減速比RGrとを乗算したものである。
 また、モータ電気角θmを出力軸回転角θos・P・RGrで補うためには、モータ電気角の原点θmd(0度)と出力軸回転角の基準値θosrとを一致させる必要がある。例えば、図10中に示すように、基準値θosrと原点θmdとが一致していない場合、同図中の一点鎖線に示すように、同図中の実線に示すモータ電気角θmに対して出力軸回転角θos・P・RGr(基準値θosrからの変位量)に角度誤差が生じる。そのため、実際のモータ電気角θmに対して大きなずれが生じることになる。
 したがって、モータ電気角の原点θmdに対して、出力軸回転角の基準値θosrがどれだけずれているかを相対オフセット量として求めておき、モータ電気角を推定時は相対オフセット量を加える(相対オフセット量で補正する)必要がある。
 第2相対オフセット量推定部71は、イグニッションスイッチがOFF状態となるシステム停止後からIGNスイッチ28が再びON状態となるシステム再起動後のレゾルバ異常診断部61による初期診断にて異常検出信号SArが異常ありを示す値であったときに、第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。なお、第1実施形態のレゾルバ異常診断部61は、IGNスイッチ28がON状態となってシステムが起動した直後に診断を行うようになっている。
 ここで、前回のシステム起動中に例えばレゾルバ23aが故障していた場合、又はシステム停止中に例えばレゾルバ23aに故障が生じていた場合、今回のシステム起動後の初期診断にて異常と診断される。この場合、前回のシステム起動中に得た角度データ等が全て失われてしまう。また、システム停止中に、ドライバがステアリングホイール11を操作する場合もある。
 したがって、システム再起動後の初期診断で異常と診断された場合は、モータ電気角原点θmdを推定すると共に、推定したモータ電気角原点θmdに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する必要がある。
(第2相対オフセット量推定部71)
 次に、第1実施形態に係る第2相対オフセット量推定部71の具体的な構成について説明する。
 第1実施形態の第2相対オフセット量推定部71は、図11に示すように、高調波指令出力部110と、電気角初期値推定部111と、電気角初期値補正部112と、第1磁気飽和指令出力部113と、オフセット量推定処理部114とを備えている。
 高調波指令出力部110は、システム再起動後の初期診断において異常検出信号SArが異常ありを示す値となったときに、第1電圧出力指令Voi1を制御演算装置31に出力する。ここで、第1電圧出力指令Voi1は、3相電動モータ22のロータ22Rが回転せずかつステータ22Sに磁気飽和が生じない程度の高調波の電圧指令の出力指令である。
 第1実施形態の制御演算装置31は、第1電圧出力指令Voi1の入力に応じて高調波電圧による通電を行う電圧指令を生成し、生成した電圧指令をゲート駆動回路41A及び41Bに出力する。これにより、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを介して、3相電動モータ22への高調波電圧による通電が行われる。
 電気角初期値推定部111は、高調波電圧の印加に応じて3相電動モータ22に流れる電流の電流検出値Imを電流検出回路34A及び34Bを介して取得し、取得した電流検出値Imのピーク値である第1電流ピーク値Imp1を検出する。
 ここで、高調波電圧の印加に応じて3相電動モータ22にはモータ電気角θmに依存した電流が流れる。具体的に、この電流のピーク値である第1電流ピーク値Imp1はモータ電気角の情報を有している。
 そこで、第1実施形態では、第1電流ピーク値Im1とモータ電気角θmの情報θmi(以下、「モータ電気角情報θmi」と記載する場合がある)との関係を予めマップとして用意し、このマップ(以下、「電気角情報マップ」と記載する場合がある)をROM51に記憶している。
 電気角初期値推定部111は、検出した第1電流ピーク値Imp1からROM51に記憶された電気角情報マップを参照してモータ電気角情報θmiを読み出し、読み出したモータ電気角情報θmiに基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。そして、推定したモータ電気角初期値θmsを電気角初期値補正部112に出力する。
 電気角初期値補正部112は、モータ電気角初期値θmsの入力に応じて、3相電動モータ22のロータ22Rが回転せずかつステータ22Sに磁気飽和が生じるほど大きい電圧指令(以下、「第1磁気飽和電圧指令」と記載する場合がある)の出力指示を第1磁気飽和指令出力部113に出力する。
 第1磁気飽和指令出力部113は、電気角初期値補正部112からの出力指示に応じて、第1磁気飽和電圧指令の出力指令である第1飽和電圧出力指令Vsi1を制御演算装置31に出力する。
 第1実施形態の制御演算装置31は、第1飽和電圧出力指令Vsi1の入力に応じて第1磁気飽和電圧指令を生成し、生成した第1磁気飽和電圧指令をゲート駆動回路41A及び41Bに出力する。これにより、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを介して、3相電動モータ22への磁気飽和が生じるほど大きい高調波電圧(以下、「第1磁気飽和電圧」と記載する場合がある)による通電が行われる。
 電気角初期値補正部112は、第1磁気飽和電圧の印加に応じて3相電動モータ22に流れる電流の電流検出値Imを電流検出回路34A及び34Bを介して取得し、取得した電流検出値Imのピーク値である第2電流ピーク値Imp2を検出する。
 ここで、第1磁気飽和電圧を印加した場合も3相電動モータ22にモータ電気角θmに依存した電流が流れる。この電流のベクトルの大きさはN極方向を向くときの方がS極方向を向くときよりも大きくなる特性を有している。即ち、この電流の第2電流ピーク値Impは、第1電流ピーク値Im1のベクトルの向く方向(N極方向及びS極方向)を判別する情報を有しており、この情報に基づきモータ電気角初期値θmsを補正することが可能である。
 そこで、第1実施形態では、第2電流ピーク値Im2とモータ電気角初期値θmsの補正情報Cm(以下、「モータ電気角補正情報Cm」と記載する場合がある)との関係を予めマップとして用意し、このマップ(以下、「補正情報マップ」と記載する場合がある)をROM51に記憶している。
 電気角初期値補正部112は、検出した第2電流ピーク値Imp2からROM51に記憶された補正情報マップを参照してモータ電気角補正情報Cmを読み出し、読み出したモータ電気角補正情報Cmに基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。そして、補正後のモータ電気角初期値θmscをオフセット量推定処理部114に出力する。
 オフセット量推定処理部114は、補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定し、このモータ電気角原点θmdとシステム再起動時の出力軸回転角の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。
 相対オフセット量選択部72は、システム起動中に異常検出信号SArが異常ありを示す値となった場合に、第1の相対オフセット量θoff1を選択し、システム再起動後の初期診断で異常検出信号SArが異常ありを示す値となった場合に、第2の相対オフセット量θoff2を選択する。そして、第1の相対オフセット量θoff1及び第2の相対オフセット量θoff2のうち選択した方をRAM50から読み出し、相対オフセット量θoffとしてモータ電気角推定部63に出力する。
(動作)
 次に、上記第1実施形態の動作を説明する。
 IGNスイッチ28がオフ状態であって車両1が停止していると共に、操舵補助制御処理も停止している作動停止状態であるときには、モータ制御装置25の制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23が非作動状態となっている。
 このため、制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23で実行される各種処理は停止されている。この状態では、3相電動モータ22は作動を停止しており、ステアリング機構への操舵補助力の出力を停止している。
 この作動停止状態からIGNスイッチ28をオン状態とすると、制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23が作動状態となり、モータ電気角θmの検出処理、操舵補助制御処理等の各種処理を開始する。このとき、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常であるものとする。
 このときには、異常検出信号SArが異常なしを表す値となり、電気角選択部23dは、角度演算部60で演算した第1のモータ電気角θm1をモータ電気角θmとして制御演算装置31に出力する。
 制御演算装置31では、このモータ電気角θmに基づいてd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqを算出する。そして、d軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqに基づき第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bに対する3相の電圧指令値V1及びV2を算出し、算出した3相の電圧指令値V1及びV2を第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bに出力する。これにより、第1及び第2のモータ駆動回路32A及び32Bによって第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bが駆動制御され3相電動モータ22が駆動制御(転流制御)される。
 一方、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時は、サブモータ電気角検出回路23cの相対オフセット量推定部62において、第1の相対オフセット量θoff1の推定処理が行われる。即ち、正常時の出力側回転角センサ13cで検出される出力軸回転角検出値θosと、メインモータ電気角検出回路23bから出力されるモータ電気角θmとに基づき第1の相対オフセット量θoff1を推定し、推定した第1の相対オフセット量θoff1をRAM50に記憶する。
 そして、第1実施形態の相対オフセット量推定部62は、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時に、RAM50に記憶された第1の相対オフセット量θoff1を相対オフセット量θoffとしてモータ電気角推定部63に出力する。
 モータ電気角推定部63は、レゾルバ23a及び角度演算部60の正常時において、出力側回転角センサ13cで検出される出力軸回転角検出値θosと、第1の相対オフセット量θoff1と、減速比RGr(例えば、20.5)と、磁極対(例えば、4)とからモータ電気角推定値θmeを算出する。そして、モータ電気角推定値θmeを第2のモータ電気角θm2として電気角選択部23dに出力する。
 その後、システム起動中にレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方に故障が発生して、異常検出信号SArが異常ありを表す値になると、電気角選択部23dは、サブモータ電気角検出回路23cから入力される第2のモータ電気角θm2をモータ電気角θmとして制御演算装置31に出力する。
 これにより、制御演算装置31では、サブモータ電気角検出回路23cで推定した第2のモータ電気角θm2に基づき3相電動モータ22を駆動制御(転流制御)する。
 引き続き、IGNスイッチ28が一旦OFF状態となってシステムが停止し、その後、再びIGNスイッチ28がON状態となってシステムが再起動したとする。
 この場合、システム再起動後のレゾルバ異常診断部61による初期診断によって異常検出信号SArが異常ありを表す値となり、相対オフセット量推定部62において、第2の相対オフセット量θoff2の推定処理が実施される。
 具体的に、相対オフセット量推定部62は、まず、高調波指令出力部110において、第1電圧出力指令Voi1を制御演算装置31に出力して、3相電動モータ22に対して、ロータ22Rが回転せずかつステータ22Sに磁気飽和が生じない程度の高調波電圧を印加させる。例えば、図12(a)に示すような波形の高調波電圧を印加したとする。次に、電気角初期値推定部111において、高調波電圧の印加に応じて3相電動モータ22に流れる電流の電流検出値Imから第1電流ピーク値Imp1を検出する。例えば、図12(b)の実線L1に示すような応答電流が流れたとして、同図中の「○」で示すピーク値を第1電流ピーク値Imp1として検出する。電気角初期値推定部111は、検出した第1電流ピーク値Imp1からROM51に記憶された電気角情報マップを参照してモータ電気角情報θmiを取得し、取得したモータ電気角情報θmiに基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。
 引き続き、相対オフセット量推定部62は、第1磁気飽和指令出力部113において、第1飽和電圧出力指令Vsi1を制御演算装置31に出力して、3相電動モータ22に対して、ロータ22Rが回転せずかつステータ22Sの磁気飽和が生じる程度の高調波電圧(第1磁気飽和電圧)を印加させる。そして、電気角初期値補正部112において、第1磁気飽和電圧の印加に応じて3相電動モータ22に流れる電流の電流検出値Imから第2電流ピーク値Imp2を検出する。例えば、図12(b)の一点鎖線L2に示すような応答電流が流れたとして、同図中の「◇」で示すピーク値を第2電流ピーク値Imp2として検出する。電気角初期値補正部112は、検出した第2電流ピーク値Imp2からROM51に記憶された補正情報マップを参照してモータ電気角補正情報Cmを取得し、取得したモータ電気角補正情報Cmに基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。
 引き続き、相対オフセット量推定部62は、オフセット量推定処理部114において、補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定し、このモータ電気角原点θmdと、システム再起動時に取得した出力軸回転角の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2を、RAM50に記憶する。
 さらに、相対オフセット量推定部62は、相対オフセット量選択部72において、システム再起動後の初期診断によって異常検出信号SArが異常ありを表す値となったことから、RAM50から第2の相対オフセット量θoff2を読み出し、読み出した第2の相対オフセット量θoff2を相対オフセット量θoffとしてモータ電気角推定部63に出力する。
 これにより、モータ電気角推定部63は、出力側回転角センサ13cで検出される出力軸回転角検出値θosと、第2の相対オフセット量θoff2と、減速比RGr(例えば、20.5)と、磁極対(例えば、4)とからモータ電気角推定値θmeを算出する。そして、算出したモータ電気角推定値θmeを第2のモータ電気角θm2として電気角選択部23dに出力する。
 電気角選択部23dは、異常検出信号SArが異常ありを表す値であることから、サブモータ電気角検出回路23cから入力される第2のモータ電気角θm2をモータ電気角θmとして制御演算装置31に出力する。
 これにより、制御演算装置31では、サブモータ電気角検出回路23cで推定した第2のモータ電気角θm2に基づき3相電動モータ22を駆動制御(転流制御)する。
 ここで、電気角初期値推定部111がモータ電気角初期値推定部に対応し、モータ電気角推定部63がモータ電気角推定部に対応し、制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23がモータ駆動制御部に対応する。
 また、操舵トルクセンサ13がトルク検出部に対応し、出力側回転角センサ13cがステアリング舵角検出部に対応し、3相電動モータ22が多相電動モータに対応し、レゾルバ23a及び角度演算部60がモータ電気角検出部に対応する。
 また、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bがモータ駆動回路に対応し、制御演算装置31が制御演算装置に対応し、レゾルバ異常診断部61が、異常診断部に対応する。
(第1実施形態の効果)
(1)第1実施形態に係るモータ制御装置25は、電気角初期値推定部111が、システム再起動後の初期診断において、操舵補助力を発生する3相電動モータ22のモータ電気角θmを検出するレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されると、3相電動モータ22へのモータ駆動信号(高調波電圧)の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力(応答電流)に基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。モータ電気角推定部63が、出力軸回転角θosと、モータ電気角初期値θms(に基づき推定した第2の相対オフセット量θoff2)とに基づきモータ電気角θmを推定する。制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23が、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時はこれらで検出した第1のモータ電気角θm1に基づき3相電動モータ22を駆動制御する。一方、システム再起動後の初期診断においてレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常時はモータ電気角推定部63で推定した第2のモータ電気角θm2に基づき3相電動モータ22を駆動制御する。
 この構成であれば、システム再起動後の初期診断でレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断された場合に、3相電動モータ22へのモータ駆動信号の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力に基づきモータ電気角初期値θmsを推定し、推定したモータ電気角初期値θmsと出力軸回転角θosとに基づきモータ電気角θmを推定することが可能である。
 これにより、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されてから一旦システムが停止した後にシステムが再起動した場合や、システム停止中に異常が発生した場合などでもシステム再起動後に3相電動モータ22を正常時と遜色なく駆動することが可能となる。
(2)第1実施形態に係るモータ制御装置25は、操舵トルクセンサ13がステアリング機構に伝達される操舵トルクTを検出する。出力側回転角センサ13cがステアリングの舵角(出力軸回転角θos)を検出する。3相電動モータ22が操舵補助力を発生する。レゾルバ23a及び角度演算部60が3相電動モータ22のモータ電気角θmを検出する。第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bが、3相電動モータ22に駆動電流を供給する。制御演算装置31が、操舵トルクセンサ13で検出した操舵トルクTとレゾルバ23a及び角度演算部60で検出したモータ電気角θmとに基づき第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを駆動制御する。
 加えて、レゾルバ異常診断部61が、レゾルバ23a及び角度演算部60の異常を診断する。電気角初期値推定部111が、システム再起動後の初期診断において、操舵補助力を発生する3相電動モータ22のモータ電気角θmを検出するレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されると、3相電動モータ22へのモータ駆動信号(高調波電圧)の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力(応答電流)に基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。
 さらに、モータ電気角推定部63が、出力側回転角センサ13cで検出した出力軸回転角θosと電気角初期値推定部111で推定したモータ電気角初期値θms(に基づき推定した第2の相対オフセット量θoff2)とに基づきモータ電気角θmを推定する。制御演算装置31が、システム再起動後のレゾルバ異常診断部61による初期診断でレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されると、操舵トルクセンサ13で検出した操舵トルクTとモータ電気角推定部63で推定したモータ電気角推定値θme(第2のモータ電気角θm2)とに基づき第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを駆動制御する。
 この構成であれば、システム再起動後の初期診断でレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断された場合に、3相電動モータ22へのモータ駆動信号の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力に基づきモータ電気角初期値θmsを推定し、推定したモータ電気角初期値θmsと出力軸回転角θosとに基づきモータ電気角θmを推定することが可能である。
 これにより、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されてから一旦システムが停止した後にシステムが再起動した場合や、システム停止中に異常が発生した場合などでもシステム再起動後に3相電動モータ22を正常時と遜色なく駆動することが可能となる。
(3)第1実施形態に係るモータ制御装置25は、電気角初期値推定部111が、3相電動モータ22への高調波の通電を行った際の電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。
 この構成であれば、3相電動モータ22への高調波の通電に応じた3相電動モータ22のモータ電気角に依存した電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを推定することが可能となる。例えば、応答電流のピーク値等から得られるモータ電気角の情報に基づきモータ電気角初期値θmsを推定することが可能となる。
 これにより、システムが再起動後の初期診断で、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されても、3相電動モータ22を正確に転流制御可能なモータ電気角を推定することが可能となる。
(4)第1実施形態に係るモータ制御装置25は、電気角初期値補正部112が、3相電動モータ22に対して磁気飽和が発生する程度の高調波の通電を行った際の電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。
 この構成であれば、3相電動モータ22への磁気飽和が発生する程度の高調波の通電に応じた3相電動モータ22のモータ電気角に依存した電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを補正することが可能となる。例えば、応答電流のピーク値等から得られる情報に基づきモータ電気角初期値θmsを補正することが可能となる。
 これにより、より正確なモータ電気角初期値θmsを得ることが可能となる。
(5)第1実施形態に係る電動パワーステアリング装置3は、モータ制御装置25を備える。
 この構成であれば、上記(1)~(4)に記載のモータ制御装置25と同等の作用及び効果が得られると共に、レゾルバ23a及び角度演算部60の故障時も操舵補助制御を継続することが可能となるので電動パワーステアリング装置3の信頼性を向上することが可能となる。
(6)第1実施形態に係る車両1は、モータ制御装置25を備えた電動パワーステアリング装置3を備える。
 この構成であれば、上記(1)~(4)に記載のモータ制御装置25と同等の作用及び効果が得られると共に、レゾルバ23aの故障時も操舵補助制御を継続することが可能となるので車両1の信頼性を向上することが可能となる。
(第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態を説明する。
(構成)
 この第2実施形態は、上記第1実施形態の相対オフセット量推定部62における第2相対オフセット量推定部71に代えて第3相対オフセット量推定部73を備える点で相違し、それ以外は上記第1実施形態と同様となる。
 以下、上記第1実施形態と同じ構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分を詳細に説明する。
(第3相対オフセット量推定部73)
 第2実施形態の第3相対オフセット量推定部73は、図13に示すように、パルス指令出力部115と、電気角初期値推定部111と、電気角初期値補正部112と、第2磁気飽和指令出力部116と、オフセット量推定処理部114とを備えている。
 パルス指令出力部115は、システム再起動後の初期診断において異常検出信号SArが異常ありを示す値となったときに、第2電圧出力指令Voi2を制御演算装置31に出力する。ここで、第2電圧出力指令Voi2は、3相電動モータ22のロータ22Rが回転せずかつステータ22Sに磁気飽和が生じない程度のパルス波の電圧指令の出力指令である。
 第2実施形態の制御演算装置31は、第2電圧出力指令Voi2の入力に応じてパルス波電圧による通電を行う電圧指令を生成し、生成した電圧指令をゲート駆動回路41A及び41Bに出力する。これにより、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを介して、例えば、図14に示すパルス波電圧による3相電動モータ22への通電が行われる。
 第2実施形態の電気角初期値推定部111は、パルス波電圧の印加に応じて3相電動モータ22に流れる電流の電流検出値Imを電流検出回路34A及び34Bを介して取得し、取得した電流検出値Imのピーク値である第3電流ピーク値Imp3を検出する。
 ここで、上記第1実施形態の高調波電圧と同様にパルス波電圧の印加に応じて3相電動モータ22にはモータ電気角θmに依存した電流が流れる。具体的に、この電流のピーク値である第3電流ピーク値Imp3はモータ電気角の情報を有している。
 そこで、第2実施形態では、上記第1実施形態と同様に、第3電流ピーク値Im3とモータ電気角情報θmiとの関係を予め電気角情報マップとして用意し、この電気角情報マップをROM51に記憶している。
 電気角初期値推定部111は、検出した第3電流ピーク値Imp3からROM51に記憶された電気角情報マップを参照してモータ電気角情報θmiを読み出し、読み出したモータ電気角情報θmiに基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。そして、推定したモータ電気角初期値θmsを電気角初期値補正部112に出力する。
 第2実施形態の電気角初期値補正部112は、モータ電気角初期値θmsの入力に応じて、3相電動モータ22のロータ22Rが回転せずかつステータ22Sに磁気飽和が生じるほど大きいパルス波の電圧指令(以下、「第2磁気飽和電圧指令」と記載する場合がある)の出力指示を第2磁気飽和指令出力部116に出力する。
 第2磁気飽和指令出力部116は、電気角初期値補正部112からの出力指示に応じて、第2磁気飽和電圧指令の出力指令である第2飽和電圧出力指令Vsi2を制御演算装置31に出力する。
 第2実施形態の制御演算装置31は、第2飽和電圧出力指令Vsi2の入力に応じて第2磁気飽和電圧指令を生成し、生成した第2磁気飽和電圧指令をゲート駆動回路41A及び41Bに出力する。これにより、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを介して、3相電動モータ22への磁気飽和が生じるほど大きいパルス波電圧(以下、「第2磁気飽和電圧」と記載する場合がある)による通電が行われる。
 電気角初期値補正部112は、第2磁気飽和電圧の印加に応じて3相電動モータ22に流れる電流の電流検出値Imを電流検出回路34A及び34Bを介して取得し、取得した電流検出値Imのピーク値である第4電流ピーク値Imp4を検出する。
 ここで、第2磁気飽和電圧を印加した場合も3相電動モータ22にモータ電気角θmに依存した電流が流れる。即ち、上記第1実施形態の第1磁気飽和電圧を印加した場合と同様の特性を有する電流が流れる。
 そこで、第2実施形態では、第4電流ピーク値Im4とモータ電気角補正情報Cmとの関係を予め補正情報マップとして用意し、この補正情報マップをROM51に記憶している。
 電気角初期値補正部112は、検出した第4電流ピーク値Imp4からROM51に記憶された補正情報マップを参照してモータ電気角補正情報Cmを読み出し、読み出したモータ電気角補正情報Cmに基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。そして、補正後のモータ電気角初期値θmscをオフセット量推定処理部114に出力する。
 オフセット量推定処理部114は、電気角初期値補正部112からの補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定し、このモータ電気角原点θmdと、システム再起動時の出力軸回転角の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。
 ここで、電気角初期値推定部111がモータ電気角初期値推定部に対応し、モータ電気角推定部63がモータ電気角推定部に対応し、制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23がモータ駆動制御部に対応する。
 また、操舵トルクセンサ13がトルク検出部に対応し、出力側回転角センサ13cがステアリング舵角検出部に対応し、3相電動モータ22が多相電動モータに対応し、レゾルバ23a及び角度演算部60がモータ電気角検出部に対応する。
 また、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bがモータ駆動回路に対応し、制御演算装置31が制御演算装置に対応し、レゾルバ異常診断部61が、異常診断部に対応する。
(第2実施形態の効果)
 第2実施形態は、上記第1実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。
(1)第2実施形態に係るモータ制御装置25は、電気角初期値推定部111が、3相電動モータ22へのパルス波の通電を行った際の電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。
 この構成であれば、3相電動モータ22への高調波の通電に応じた3相電動モータ22のモータ電気角に依存した電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを推定することが可能となる。例えば、応答電流のピーク値等から得られるモータ電気角の情報に基づきモータ電気角初期値θmsを推定することが可能となる。
 これにより、システムが再起動後の初期診断で、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されても、3相電動モータ22を正常時と遜色なく転流制御可能なモータ電気角を推定することが可能となる。
(2)第2実施形態に係るモータ制御装置25は、電気角初期値補正部112が、3相電動モータ22に対して磁気飽和が発生する程度のパルス波の通電を行った際の電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。
 この構成であれば、3相電動モータ22への磁気飽和が発生する程度の高調波の通電に応じた3相電動モータ22のモータ電気角に依存した電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを補正することが可能となる。例えば、応答電流のピーク値等から得られる情報に基づきモータ電気角初期値θmsを補正することが可能となる。
 これにより、より正確なモータ電気角初期値θmsを得ることが可能となる。
(第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態を説明する。
(構成)
 この第3実施形態は、上記第1実施形態の相対オフセット量推定部62における第2相対オフセット量推定部71に代えて第4相対オフセット量推定部74を備える点で相違し、それ以外は上記第1実施形態と同様となる。
 以下、上記第1実施形態と同じ構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分を詳細に説明する。
(第4相対オフセット量推定部74)
 第3実施形態の第4相対オフセット量推定部74は、図15に示すように、高調波指令出力部110と、電気角初期値推定部111と、電気角初期値補正部112と、ステップ指令出力部117と、オフセット量推定処理部114とを備えている。
 第3実施形態の電気角初期値補正部112は、モータ電気角初期値θmsの入力に応じて、3相電動モータ22のロータ22Rが回転しない程度のステップ波の電圧指令(以下、「ステップ電圧指令」と記載する場合がある)の出力指示をステップ指令出力部117に出力する。
 ステップ指令出力部117は、電気角初期値補正部112からの出力指示に応じて、ステップ電圧指令の出力指令であるステップ電圧出力指令Vsi3を制御演算装置31に出力する。
 第3実施形態の制御演算装置31は、ステップ電圧出力指令Vsi3の入力に応じてステップ電圧指令を生成し、生成したステップ電圧指令をゲート駆動回路41A及び41Bに出力する。これにより、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを介して、3相電動モータ22へのステップ波電圧(以下、「ステップ波電圧」と記載する場合がある)による通電が行われる。
 電気角初期値補正部112は、例えば、図16に示すようなステップ波電圧の印加に応じて3相電動モータ22に流れる電流の電流検出値Imを電流検出回路34A及び34Bを介して取得し、取得した電流検出値Imのピーク値である第5電流ピーク値Imp5を検出する。
 ここで、ステップ波電圧を印加した場合も3相電動モータ22にモータ電気角θmに依存した電流が流れる。そこで、第2実施形態では、第5電流ピーク値Im5とモータ電気角補正情報Cmとの関係を予め補正情報マップとして用意し、この補正情報マップをROM51に記憶している。
 電気角初期値補正部112は、検出した第5電流ピーク値Imp5からROM51に記憶された補正情報マップを参照してモータ電気角補正情報Cmを読み出し、読み出したモータ電気角補正情報Cmに基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。そして、補正後のモータ電気角初期値θmscをオフセット量推定処理部114に出力する。
 オフセット量推定処理部114は、電気角初期値補正部112からの補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定する。さらに、このモータ電気角原点θmdと、システム再起動時の出力軸回転角の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。
 ここで、電気角初期値推定部111がモータ電気角初期値推定部に対応し、モータ電気角推定部63がモータ電気角推定部に対応し、制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23がモータ駆動制御部に対応する。
 また、操舵トルクセンサ13がトルク検出部に対応し、出力側回転角センサ13cがステアリング舵角検出部に対応し、3相電動モータ22が多相電動モータに対応し、レゾルバ23a及び角度演算部60がモータ電気角検出部に対応する。
 また、第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bがモータ駆動回路に対応し、制御演算装置31が制御演算装置に対応し、レゾルバ異常診断部61が、異常診断部に対応する。
(第3実施形態の効果)
 第3実施形態は、上記第1及び第2実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。
(1)第3実施形態に係るモータ制御装置25は、3相電動モータ22に対してステップ状波の通電を行った際の電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。
 この構成であれば、3相電動モータ22へのステップ状波の通電に応じた3相電動モータ22のモータ電気角に依存した電流応答に基づきモータ電気角初期値θmsを補正することが可能となる。例えば、応答電流のピーク値等から得られる情報に基づきモータ電気角初期値θmsを補正することが可能となる。
 これにより、より正確なモータ電気角初期値θmsを得ることが可能となる。
(変形例)
(1)上記実施形態においては、操舵トルクセンサ13を構成する出力側回転角センサ13cで検出した出力軸回転角θosに基づきモータ電気角を推定する構成としたが、この構成に限らない。例えば、入力側回転角センサ13bで検出した入力軸回転角θisに基づきモータ電気角を推定するなど、ステアリングホイール11の操作に伴って回転する軸の回転角を検出するセンサであれば他のセンサで検出した回転角に基づきモータ電気角を推定してもよい。
(2)上記実施形態においては、制御演算装置31の操舵補助制御処理で、操舵補助電流指令値に基づいてd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqを算出し、これらをdq相-3相変換してU相電流指令値Iu、V相電流指令値Iv及びW相電流指令値Iwを算出し、これらと電流検出値の相毎の加算値との電流偏差ΔIu、ΔIv及びΔIwを算出する場合について説明した。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、電流検出値の相毎の加算値をdq軸変換し、これらとd軸電流指令値Id及びq軸電流指令値Iqとの偏差ΔId及びΔIqを算出し、偏差ΔId及びΔIqをdq相-3相変換するようにしてもよい。
(3)上記実施形態においては、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した例を説明したが、この構成に限らず、例えば、ラックアシスト式又はピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用する構成としてもよい。
 以上、本願が優先権を主張する日本国特許出願P2015-159584(2015年8月12日出願)の全内容は、ここに引用例として包含される。
 ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明のことである。
 1…車両、3…電動パワーステアリング装置、11…ステアリングホイール、12…ステアリングシャフト、12b…出力軸、13…操舵トルクセンサ、13c…出力側回転角センサ、18…ステアリングギヤ、20…操舵補助機構、22…3相電動モータ、23…モータ電気角検出回路、23a…レゾルバ、23b…メインモータ電気角検出回路、23c…サブモータ電気角検出回路、23d…電気角選択部、25…モータ制御装置、26…車速センサ、27…バッテリー、28…IGNスイッチ、31…制御演算装置、32A…第1のモータ駆動回路、32B…第2のモータ駆動回路、33A…第1のモータ電流遮断回路、33B…第2のモータ電流遮断回路、34A,34B…電流検出回路、35A…第1の異常検出回路、35B…第2の異常検出回路、41A,41B…ゲート駆動回路、42A…第1のインバータ回路、42B…第2のインバータ回路、43…ノイズフィルタ、44A…第1の電源遮断回路、44B…第2の電源遮断回路、60…角度演算部、61…レゾルバ異常診断部、62…相対オフセット量推定部、63…モータ電気角推定部、70…第1相対オフセット量推定部、71,73,74…第2,第3,第4相対オフセット量推定部、72…相対オフセット量選択部、110…高調波指令出力部、111…電気角初期値推定部、112…電気角初期値補正部、113,116…第1,第2磁気飽和指令出力部、114…オフセット量推定処理部、115…パルス指令出力部、117…ステップ指令出力部

Claims (8)

  1.  システム再起動後の初期診断において、操舵補助力を発生する多相電動モータのモータ電気角を検出するモータ電気角検出部が異常と診断されると、前記多相電動モータへのモータ駆動信号の入力に応じた前記多相電動モータの応答出力に基づき前記モータ電気角の初期値を推定するモータ電気角初期値推定部と、
     ステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出部で検出した舵角と前記モータ電気角初期値推定部で推定した前記初期値とに基づき前記モータ電気角を推定するモータ電気角推定部と、
     前記モータ電気角検出部が正常時は前記モータ電気角検出部で検出したモータ電気角に基づき前記多相電動モータを駆動制御し、前記システム再起動後の初期診断で前記モータ電気角検出部が異常と診断時は前記モータ電気角推定部で推定したモータ電気角推定値に基づき前記多相電動モータを駆動制御するモータ駆動制御部と、を備えるモータ制御装置。
  2.  ステアリング機構に伝達されるトルクを検出するトルク検出部と、
     ステアリングの舵角を検出するステアリング舵角検出部と、
     操舵補助力を発生する多相電動モータと、
     前記多相電動モータのモータ電気角を検出するモータ電気角検出部と、
     前記多相電動モータに駆動電流を供給するモータ駆動回路と、
     前記トルク検出部で検出したトルクと前記モータ電気角検出部で検出したモータ電気角とに基づき前記モータ駆動回路を駆動制御する制御演算装置と、
     前記モータ電気角検出部の異常を診断する異常診断部と、
     システム再起動後の前記異常診断部による初期診断において、前記モータ電気角検出部が異常と診断されると、前記多相電動モータへのモータ駆動信号の入力に応じた前記多相電動モータの応答出力に基づき前記モータ電気角の初期値を推定するモータ電気角初期値推定部と、
     前記ステアリング舵角検出部で検出した舵角と前記モータ電気角初期値推定部で推定したモータ電気角初期値とに基づき前記モータ電気角を推定するモータ電気角推定部と、を備え、
     前記制御演算装置は、システム再起動後の前記異常診断部による初期診断で前記モータ電気角検出部が異常と診断されると、前記トルク検出部で検出したトルクと前記モータ電気角推定部で推定したモータ電気角推定値とに基づき前記モータ駆動回路を駆動制御するモータ制御装置。
  3.  前記モータ電気角初期値推定部は、前記多相電動モータへの高調波又はパルス波の通電を行った際の電流応答に基づき前記モータ電気角の初期値を推定する請求項1又は2に記載のモータ制御装置。
  4.  前記多相電動モータに対して磁気飽和が発生する程度の高調波又はパルス波の通電を行った際の電流応答に基づき前記モータ電気角の初期値を補正するモータ電気角初期値補正部を備える請求項3に記載のモータ制御装置。
  5.  前記多相電動モータに対してステップ状波の通電を行った際の電流応答に基づき前記モータ電気角の初期値を補正するモータ電気角初期値補正部を備える請求項3に記載のモータ制御装置。
  6.  前記多相電動モータは、2系統のモータ巻線を備える請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
  7.  請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ制御装置を備える電動パワーステアリング装置。
  8.  請求項7に記載の電動パワーステアリング装置を備える車両。
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