WO2017094141A1 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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motor
failure
unit
current
assist command
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祐也 土本
勲 家造坊
俊介 中嶋
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三菱電機株式会社
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    • B62D5/0409Electric motor acting on the steering column

Definitions

  • the present invention quickly stops the driving of an electric power steering device, particularly when a failure occurs in a motor that generates torque that assists the driver in steering the vehicle or a control device that controls the motor.
  • the present invention relates to an electric power steering apparatus.
  • Patent Document 1 discloses an integrated electric power steering device in which a motor and a control device that controls the motor are integrally configured.
  • Patent Document 2 discloses that the switching device that controls the motor is continuously driven from the time when the control device detects the suspicion of the ground fault until the correctness of the ground fault is determined, and the switching from the power supply means.
  • An electric power steering apparatus is disclosed that limits the voltage supplied to the element.
  • Patent Document 3 calculates a resistance value specific to a motor while the electric power steering apparatus is in operation, so that the motor is rotated when the motor rotation speed is equal to or less than a predetermined value and the motor current is equal to or greater than a predetermined value.
  • an electric power steering apparatus capable of reducing and correcting a target current signal for driving with high accuracy.
  • Patent Document 4 discloses an angular frequency, an estimated current of a synchronous motor, and a current based on a current on a rotating biaxial coordinate (dq axis) and a voltage command on a rotating biaxial coordinate (dq axis).
  • An adaptive observer that calculates the estimated rotor magnetic flux and the estimated rotation speed, and an inverter that applies a voltage to the synchronous motor based on a voltage command, the application observer is configured on two rotating axes, and is synchronized at a high rotation speed.
  • a control apparatus for a synchronous motor that can control the electric motor is disclosed.
  • Patent Document 5 includes a power supply unit that supplies high-frequency power superimposed on a high-frequency component corresponding to an input high-frequency signal to an AC motor, and a rotational position estimation unit that estimates the rotational position of the AC motor.
  • the position estimation unit calculates the rotational position of the AC motor based on the phase difference between the output torque high-frequency signal and the high-frequency signal included in the output torque of the AC motor, thereby generating rotational speed and field axis saturation.
  • an electric power steering apparatus includes a motor that generates torque for assisting steering of a driver who drives a vehicle, and a control device that controls the motor. If an appropriate current cannot be supplied to the motor due to the occurrence of this, the motor will not be able to rotate, and it may be difficult to perform the steering intended by the driver. Therefore, as is well known, the electric power steering apparatus is required to take measures such as promptly stopping the driving of the motor when a failure occurs in the motor or the control apparatus.
  • the failure determination means should be configured so as to avoid the erroneous detection of the failure in consideration of the influence of the disturbance generated in the magnitude proportional to the motor current, but in this case, the failure actually occurred There is a problem that the accuracy of failure detection deteriorates, for example, it takes time to detect a failure.
  • the suspicion of failure is determined, and when it is determined that there is a suspicion of failure, the driving of the motor is limited.
  • the method for determining the suspected failure performed before limiting the motor drive and the method for determining the failure performed after limiting the motor drive are the same, the effect of the failure is suppressed, but the failure is determined.
  • the problem of taking time to complete has not been improved.
  • the failure determination method is configured to avoid erroneously detecting the occurrence of a failure due to disturbance or the like as described above, the determination method is the same as the failure determination method and the failure suspicion determination method for limiting the motor drive. In this case, since it takes time to limit the drive of the motor, there is a problem that the time during which the motor is locked becomes long.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems in the conventional electric power steering apparatus, and avoids that the motor is locked and difficult to steer when a failure occurs.
  • An object of the present invention is to obtain an electric power steering device that can quickly and appropriately detect a failure and stop driving of a motor.
  • properly detecting a failure means that if a failure occurs, the failure is reliably detected, and if the failure is not normal, a false detection of the failure does not occur. .
  • the electric power steering apparatus is A torque detector for detecting a steering torque of a vehicle driver; A motor for assisting the driver's steering; An assist command generation unit that generates an assist command according to the steering torque; A motor drive unit for driving the motor based on the assist command; A failure determination unit for determining a failure of the motor or the motor drive unit;
  • the assist command generation unit is configured to limit the assist command when a state where the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude thereof is equal to or greater than a predetermined threshold continues.
  • the failure determination unit A first failure determination unit that determines the failure regardless of the limitation of the assist command; A second failure determination unit that determines the failure when the assist command is limited; With When the second failure determination unit determines the failure, the motor is configured to stop driving. It is characterized by this.
  • an electric power steering apparatus capable of detecting a failure quickly and stopping the driving of the motor while avoiding that the motor becomes locked and difficult to steer. it can.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of an electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is a configuration diagram of a control device in an electric power steering device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an operation of a first failure determination unit in the electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 5 is a flowchart showing an operation of an assist command and a second failure determination unit in the electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • It is a block diagram of the control apparatus in the electric power steering apparatus by Embodiment 2 of this invention.
  • Embodiment 3 It is a block diagram of the control apparatus in the electric power steering apparatus by Embodiment 3 of this invention.
  • the response from the voltage vd, vq applied to the motor to the current id, iq is calculated from the resistance value R and inductance L of the motor as follows: [1 / (L ⁇ S + R)] is often considered.
  • [ ⁇ ⁇ L ⁇ id] and [ ⁇ ] are voltage disturbances for the q axis, and [ ⁇ ⁇ L ⁇ iq] becomes a voltage disturbance.
  • [ ⁇ ⁇ L ⁇ id] [ ⁇ ⁇ L ⁇ iq] is a disturbance proportional to the current, and the greater the current, the greater the influence of the voltage disturbance, so the control accuracy of the current controller decreases.
  • is an induced voltage constant.
  • the control accuracy of the current controller decreases, for example, the current deviation between the target current and the actual current increases.
  • the current deviation increases. Therefore, for example, when a failure determination is performed by a failure determination method or failure determination means that determines a failure when the current deviation is large, if the control accuracy decreases due to the influence of a voltage disturbance proportional to the motor current, In spite of the fact that no problem has occurred, there is a problem that it is erroneously determined as a failure, that is, a failure is erroneously detected, and the driving of the motor is stopped.
  • a failure determination method or failure determination means that avoids false detection, such as increasing the threshold value for determining failure detection in consideration of voltage disturbance, in order to distinguish between control accuracy degradation and failure It is generally done to adopt.
  • failure determination method or failure determination means is employed to avoid false detection of a failure by increasing the threshold for failure detection, etc.
  • the sensitivity to determine the failure when a failure actually occurs decreases.
  • Failure detection accuracy decreases, for example, it takes time to detect the failure. In other words, there is a problem that improvement in failure detectability and avoidance of false detection are in a trade-off relationship and are difficult to achieve at the same time.
  • a method of calculating an estimated value of a rotation angle of a motor rotor (hereinafter simply referred to as a motor rotation angle) and supplying electric power to the motor based on the estimated value.
  • the control performance decreases if the estimation accuracy decreases.
  • the estimation accuracy increases as the current increases.
  • the control performance of a motor falls and it falls.
  • the motor rotation speed and the rotation position are estimated using the induced voltage of the motor obtained from the motor voltage equation shown in the above equation (1). Methods are generally known. This method estimates the motor rotation angle using the fact that the induced voltage of the motor is proportional to the motor rotation speed, and is a method shown in the above-mentioned Patent Document 3, Patent Document 4, and the like.
  • the estimated value ⁇ est of the motor rotation angle can be obtained by integrating the estimated value ⁇ est of the motor rotation speed as shown in the following equation (2).
  • the resistance value R set as a parameter includes a parameter error ⁇ R between the true value and the set value. Since the motor rotation speed ⁇ est is calculated based on the resistance value R and the current iq set as parameters, the estimation error of the motor rotation angle increases in proportion to the parameter error ⁇ R and the current iq. In this way, especially when estimating the motor rotation angle based on the current, the smaller the current, the better the estimation accuracy of the rotation angle of the motor. It becomes easy to distinguish.
  • the motor or the control device is suspected of malfunctioning when the driver's steering torque is greater than or equal to a predetermined value. Since the motor assists the driver's steering force, the steering torque is usually below a predetermined value. However, if the torque detector that detects the steering torque fails, the correct steering torque value cannot be obtained, so the motor can properly assist the driver's steering force when the torque detector is normal. Limited to. However, if the motor or the ECU that is the motor control device fails, the motor cannot be properly energized, and the motor generates torque in the direction opposite to the direction of the driver's steering torque, and the motor is locked. Thus, there arises a problem that it becomes difficult for the driver to steer.
  • the value of the steering torque increases and the state where it exceeds the predetermined value continues. Accordingly, when the detected steering torque is normal and the state where the steering torque value is equal to or higher than the predetermined value continues even though the motor outputs the auxiliary torque, the motor or the motor control device It can be determined that a certain ECU (excluding the torque detection unit) is suspected of malfunctioning. In addition, when the motor is locked, the torque in the reverse direction of the motor can be reduced by limiting the motor current to be reduced, so that the locked state of the motor can be avoided.
  • the electric power steering apparatus has a configuration that solves the above-described problems and can detect a failure more quickly and appropriately.
  • an electric power steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment. In each embodiment, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an overall configuration of an electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • an electric power steering apparatus mounted on a vehicle includes a steering wheel 101, a steering shaft 103, a torque detection unit 102 provided on the steering shaft 103, a rack and pinion gear 105, wheels 104, A motor 1 for assisting the driver's steering, a control device (hereinafter referred to as an ECU) 106 for supplying electric power for driving the motor 1 and controlling the driving of the motor 1, and detecting the steering torque of the driver And a torque detector 102.
  • an ECU control device
  • the steering torque applied to the steering wheel 101 from a driver is a torsion bar provided in the torque detector 102 and the steering shaft.
  • the wheel 104 is transmitted to the rack in the rack and pinion gear 105 through 103, and the wheel 104 is steered.
  • the output torque generated by the motor 1 is transmitted to the steering shaft 103 to reduce the steering torque applied by the driver during steering.
  • the motor 1 for example, a generally well-known one such as a permanent magnet synchronous motor, a DC brush motor, an induction motor, or the like may be used.
  • the motor 1 is assumed to be a three-phase AC permanent magnet synchronous motor.
  • FIG. 2 is a block diagram of a control device in the electric power steering device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the ECU 106 generates an assist command generation unit 2 that generates and outputs a d-axis assist command id * and a q-axis assist command iq * corresponding to the steering torque ⁇ by the driver detected by the torque detection unit 102.
  • the motor drive unit 3 that drives the motor 1 based on the d-axis assist command id * and the q-axis assist command iq *, and the failure determination unit 4 that determines whether the motor 1 or the motor drive unit 3 has failed.
  • the motor drive unit 3 includes a power supply unit 5, a current detection unit 6, and a motor rotation angle detection unit 7.
  • the d-axis assist command id * and the q-axis assist command iq * may be collectively referred to simply as “assist command id *, iq *” or “assist command”.
  • the failure determination unit 4 receives the d-axis current id and the q-axis current iq of the motor from the power supply unit 5.
  • the failure determination unit 4 includes a first failure determination unit and a second failure determination unit which will be described later.
  • the motor rotation angle detection unit 7 detects the rotation angle ⁇ of the rotor of the motor 1 and inputs it to the power supply unit 5.
  • the motor rotation angle detection unit 7 is configured by, for example, a resolver, a rotary encoder, or the like.
  • the assist command generation unit 2 calculates the assist commands id * and iq * according to the steering torque ⁇ input from the torque detection unit 102 and inputs them to the power supply unit 5 and the failure determination unit 4.
  • the maximum value of the magnitudes of the assist commands id * and iq * output from the assist command generation unit 2 is, for example, the rated current of the motor 1.
  • the assist command generation unit 2 limits the assist command when the state where the steering torque ⁇ detected by the torque detection unit 102 is normal and the value thereof is equal to or greater than a predetermined threshold described later continues.
  • the limit of the assist command by the assist command generation unit 2 is smaller than the maximum value of the assist command, for example, the assist command iq * is set to 1/4 or less, 1/10 or less of the rated current of the motor 1, or zero. Limit to value.
  • the limit of the assist command may be reduced immediately so that the limit value of the assist command may be decreased or gradually decreased so as to gradually decrease with time.
  • the assist command is configured to be gradually reduced to 1 ⁇ 4 or less of the rated current of the motor 1 as a limitation of the assist command.
  • the condition that the steering torque ⁇ detected by the torque detector 102 is normal is not particularly limited.
  • the first torque threshold ⁇ 1 in which the magnitude of the steering torque ⁇ detected by the torque detector 102 is in a normal range. Indicates the following.
  • the detected steering torque ⁇ is normal and the state where the magnitude of the steering torque ⁇ is equal to or greater than the second torque threshold ⁇ 2 continues, it is determined that the motor 1 or the motor drive unit 3 is suspected of malfunctioning, and an assist command is issued. Restrict. However, ⁇ 2 ⁇ ⁇ 1. When the motor 1 or the motor drive unit 3 fails, the motor 1 cannot be supplied with an appropriate current, resulting in an increase in steering torque.
  • the second torque threshold ⁇ 2 may be any value that can determine that the driver's steering torque is large.
  • the magnitude of ⁇ 2 is 0.9 times ⁇ 1.
  • the assist command generation unit 2 turns on the assist command limit flag F0 and inputs it to the failure determination unit 4 while the assist commands id * and iq * are limited.
  • the motor drive unit 3 includes the power supply unit 5, the current detection unit 6, and the motor rotation angle detection unit 7 as described above. Based on the assist commands id *, iq * from the assist command generation unit 2 and the detected three-phase currents iu, iv, iw, the power supply unit 5 is an armature of the motor 1 that is a three-phase AC permanent magnet synchronous motor. Three-phase voltages vu, vv, and vw are applied to the coil. The current detection unit 6 detects the three-phase currents iu, iv, and iw that are energized by applying the three-phase voltages vu, vv, and vw to the motor 1 from the power supply unit 5.
  • the power supply unit 5 passes through a PI controller (not shown) and rotates on the d-axis and q-axis, which are two rotation axes.
  • the d-axis voltage vd * and the q-axis voltage vq * are calculated.
  • the current controller is PI control here, the current controller is not limited to PI control, and other control methods such as PID control may be used.
  • the power supply unit 5 calculates the d-axis voltage vd * and the q-axis voltage vq *, which are voltages on the d-axis and q-axis that are the two rotation axes, based on the motor rotation angle ⁇ detected by the motor rotation angle detection unit 7.
  • the coordinates are converted into phase voltages vu *, vv *, vw *, and the three-phase voltages vu, vv are applied to the motor 1 by an inverter (not shown) based on the three-phase voltages vu *, vv *, vw * that have been subjected to the coordinate conversion.
  • Vw are applied, and the motor 1 is energized with three-phase currents iu, iv, iw to drive the motor 1.
  • the failure determination unit 4 includes a first failure determination unit (not shown) and a second failure determination unit (not shown).
  • the failure determination unit 4 determines a failure in a portion related to a path through which the three-phase currents iu, iv, iw of the motor 1 flow, that is, in either the motor 1 or the motor drive unit 3.
  • the failure of the motor drive unit 3 means a failure of one of the power supply unit 5 and the current detection unit 6.
  • the first failure determination unit when the first abnormality determination state quantity based on the state of the motor drive unit 3 is larger than the first determination threshold value ⁇ 1, the first failure determination unit has failed in the motor 1 or the motor drive unit 3.
  • the second failure determination unit determines that the motor 1 or the motor drive unit 3 has failed when the first abnormality determination state quantity is greater than the second determination threshold value ⁇ 2.
  • the second determination threshold value ⁇ 2 is smaller than the first determination threshold value ⁇ 1, that is, ⁇ 2 ⁇ 1.
  • the first abnormality determination state amount determined by the failure determination unit 4 may be a state amount that can determine a failure in a portion related to a path through which the three-phase currents iu, iv, and iw of the motor 1 flow.
  • the motor 1 three-phase currents iu, iv, iw, the three-phase voltages correlated with the three-phase currents iu, iv, iw, vu, vv, vw, or values related thereto may be used.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the first failure determination unit in the electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the first failure determination unit performs the first failure determination in step S11.
  • the first failure determination performed in step S11 determines a failure regardless of the magnitude of the assist commands id * and iq *.
  • the first failure determination by the first failure determination unit is not particularly limited as long as it is possible to determine a failure in a portion related to a path through which the current of the motor 1 flows.
  • the first abnormality determination state quantity is defined as a q-axis current deviation ⁇ iq
  • a failure is determined when a state where the q-axis current deviation ⁇ iq is equal to or greater than the first determination threshold value ⁇ 1 continues.
  • the failure determination condition in the first failure determination unit is referred to as a first determination condition.
  • the first determination condition is indicated as follows. First determination condition: q-axis current deviation ⁇ iq> first determination threshold ⁇ 1
  • step S11 it is determined whether or not the first determination condition is satisfied. If the first determination condition is satisfied, it is determined that the motor 1 or the motor driving unit 3 is out of order.
  • step S12 if the first failure determination unit determines that the motor 1 or the motor drive unit 3 has failed and determines whether or not a failure has been detected, and if a failure has been detected ( (YES) Proceeding to step S13, the drive of the motor 1 by the motor drive unit 3 is stopped, and if no failure is detected (NO), returning to step S11, the first failure determination by the first failure determination unit is repeated.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the assist command and the second failure determination unit in the electric power steering apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • step S21 the state where the magnitude of the steering torque ⁇ detected by the torque detector 102 is equal to or less than the first torque threshold value ⁇ 1 within the normal range and is equal to or greater than the second torque threshold value ⁇ 2 is a predetermined time. It is determined whether or not the above has been continued, and if the determination result is affirmative (YES), the process proceeds to step S22, and it is assumed that the motor 1 or the motor drive unit 3 has a failure, and the assist commands id * and iq * are issued. Decrease and limit. If the result of the determination in step S21 is negative (NO), the process returns to step S21 and the above determination is repeated.
  • step S22 If the assist commands id * and iq * are gradually reduced and restricted in step S22, the process proceeds to step S23, and the second failure determination unit performs the second failure determination.
  • the second failure determination by the second failure determination unit is performed when the assist commands id * and iq * are gradually reduced as described above. For example, after the assist commands id * and iq * are gradually reduced and limited to 1/4 or less of the rated current of the motor 1, the second failure determination is performed.
  • the first abnormality determination state quantity determined by the second failure determination is the same q-axis current deviation ⁇ iq as in the case of the first failure determination by the first failure determination unit.
  • step S23 when the state where the q-axis current deviation ⁇ iq is equal to or greater than the second determination threshold value ⁇ 2 continues, the second failure determination unit determines that the motor 1 or the motor drive unit 3 has failed.
  • the second determination threshold value ⁇ 2 is set to a value smaller than the first determination threshold value ⁇ 1, that is, ⁇ 2 ⁇ 1, in order to make it easier to determine a failure than the first determination threshold value ⁇ 1.
  • the failure determination condition in the second failure determination unit is referred to as a second determination condition.
  • the second determination condition is indicated as follows. Second determination condition: q-axis current deviation ⁇ iq> second determination threshold ⁇ 2
  • the second failure determination in the second failure determination unit measures the time satisfying the second determination condition during the first predetermined time T1, and if the measured time is equal to or longer than the second predetermined time T2, the motor 1 or It determines with the motor drive part 3 having failed.
  • This time measurement is performed, for example, by sampling the value of the q-axis current deviation ⁇ iq at a constant time interval and counting the number of times that the second determination condition is satisfied.
  • the time that satisfies the second determination condition may not continue continuously.
  • the time that satisfies the second determination condition is integrated within the first predetermined time T1, and the integrated time is the second predetermined time.
  • T2 time that you may determine with the motor 1 or the motor drive part 3 having failed. Thereby, for example, even when the detected three-phase currents iu, iv, and iw contain detection noise and temporarily deviate from the second determination condition, a failure can be determined appropriately.
  • step S24 it is determined whether or not a failure is determined within the third predetermined time T3 by the second failure determination unit, and the failure is not determined within the third predetermined time T3 by the second failure determination unit ( NO), the process proceeds to step S25, the restriction of the assist command is released, and the process returns to step S21.
  • step S25 the restriction of the assist commands id * and iq * is released and the assist is returned.
  • the limit values of the assist commands id * and iq * are gradually increased with time, that is, gradually increased and returned to the rated value of the motor 1.
  • step S24 if the second failure determination unit determines that a failure has occurred within the third predetermined time T3 (YES), the process proceeds to step S26, and the driving of the motor 1 by the motor driving unit 3 is stopped.
  • the electric power steering apparatus includes a torque detector that detects the steering torque of the driver, a motor that assists the steering of the driver, and an assist that is in accordance with the steering torque.
  • An assist command generation unit that generates a command; a motor drive unit that drives the motor based on the assist command; and a failure determination unit that determines a failure of the motor or the motor drive unit. Restricts the assist command when a state in which the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude is equal to or greater than a threshold value continues, and the failure determination unit determines the failure regardless of the limitation of the assist command.
  • the failure determination unit determines that a failure has occurred, the drive of the motor is stopped.
  • the motor current can be reduced, so that the motor can be prevented from being locked.
  • the second failure determination unit that determines failure while limiting the assist command can avoid erroneous detection due to the influence of voltage disturbance proportional to the current, and improve the detectability of the failure more quickly and appropriately.
  • the first failure determination unit and the second failure determination unit are configured to drive the motor or the motor when the first abnormality determination state quantity based on the state of the motor drive unit is larger than the first determination threshold and the second determination threshold, respectively. It is easier to determine that the second failure determination unit has a failure than the first failure determination unit by setting the second determination threshold value to be smaller than the first determination threshold value. , Failure can be detected more quickly and appropriately.
  • the assist command generation unit is configured to output the assist command when the assist command is limited and the first failure determination unit or the second failure determination unit does not determine that the failure is within the third predetermined time T3.
  • the motor driving unit includes a current detection unit that detects a current of the motor, and a power supply unit that supplies power to the motor based on the assist command and the detected current, and the failure determination unit includes: It is configured to determine a failure of the current detection unit or the power supply unit based on the current or voltage of the motor, and by reducing the assist command, voltage disturbance proportional to the current is reduced. A failure of the current detection unit or the power supply unit related to the path can be detected appropriately earlier.
  • the failure is determined after being limited to 1 ⁇ 4 or less of the rated current of the motor.
  • the assist command is gradually reduced until it becomes zero.
  • the failure determination may be started when the assist command is reduced to 1/4 or less of the rated current in the process of gradually decreasing the assist command. In that case, since the failure determination is started in the process of gradually decreasing the assist command, the failure determination can be performed earlier than limiting the assist command to zero. Further, when the motor is reverse-assisted due to a failure, the assist command is limited to zero, which is smaller than 1 ⁇ 4 or less of the rated current at which the failure can be easily determined. it can.
  • the failure determination condition is based on the current, but may be determined based on the voltage.
  • the determination may be made based on the q-axis voltage vq * instead of the q-axis current deviation ⁇ iq. Since the voltage has a correlation with the current, a failure can be determined as in the case of determining based on the current.
  • the assist command restriction is released. You may make it continue restriction
  • the limitation of the assist command is continued, the state in which the failure is easily determined by the second failure determination unit can be maintained, so that the drive of the motor can be stopped promptly when a failure occurs.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a control device in the electric power steering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the failure determination method in the failure determination unit is different from that in the first embodiment, but other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • a different part from the case of Embodiment 1 is demonstrated.
  • the first failure determination in the failure determination unit 4 shown in FIG. 5 is that the motor 1 or the motor drive unit 3 fails when the first abnormality determination state quantity based on the state of the motor drive unit 3 is larger than the first determination threshold value ⁇ 1.
  • the second failure determination unit determines that the motor or the motor drive unit is defective when the second abnormality determination state quantity based on the state of the motor drive unit is larger than the second determination threshold, and the first abnormality is determined.
  • the determination state quantity is different from the second abnormality determination state quantity.
  • the influence of the change amount ⁇ R2 of the resistance value is voltage disturbances [ ⁇ R2 ⁇ id] and [ ⁇ R2 ⁇ iq] proportional to the d-axis current id and the q-axis current iq. Can be considered. Therefore, on the q axis, when the assist command iq * is large, control is performed so as to cancel the influence of the voltage disturbance [ ⁇ R2 ⁇ iq], and thus the q axis voltage vq * increases. Therefore, it is desirable to determine a failure in a state where the assist command iq * is small. Therefore, the first failure determination unit and the second failure determination unit are configured as described below.
  • the first failure determination unit performs the first failure determination without being based on the magnitudes of the assist commands id * and iq *.
  • the first failure determination by the first failure determination unit is not particularly limited as long as it is possible to determine the failure of the portion related to the path through which the current of the motor 1 flows.
  • the first abnormality determination state quantity is set as the d-axis voltage vd *.
  • the failure determination condition of the first failure determination unit is referred to as a first determination condition and is shown below.
  • the second failure determination unit determines a failure while the d-axis assist command id * and the q-axis assist command iq * are limited.
  • the d-axis assist command id * and the q-axis assist command iq * are gradually decreased and limited to 1/4 or less of the rated current of the motor 1, and then the failure is determined.
  • the second abnormality determination state quantity is a q-axis voltage vq * that is an abnormality determination state quantity different from the d-axis voltage vd * as the first abnormality determination state quantity.
  • the q-axis assist command iq * increases to a value set as the maximum value (for example, the rated current of the motor 1)
  • the failure is determined with the assist command limited to, for example, 1/4 or less of the rating of the motor 1.
  • the failure determination condition of the second failure determination unit is referred to as a second determination condition and is shown below. Second determination condition: vq *> second determination threshold ⁇ 2 1
  • the first abnormality determination state amount and the second abnormality determination state amount are set as different abnormality determination state amounts, so that the range of conditions under which a failure can be detected can be expanded. It becomes easier to detect a failure than when a failure is determined by only one failure determination unit.
  • the electric power steering apparatus includes a torque detection unit that detects the steering torque of the driver, a motor that assists the steering of the driver, and an assist that is in accordance with the steering torque.
  • An assist command generation unit that generates a command; a motor drive unit that drives the motor based on the assist command; and a failure determination unit that determines a failure of the motor or the motor drive unit. Restricts the assist command when a state in which the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude is equal to or greater than a threshold value continues, and the failure determination unit determines the failure regardless of the limitation of the assist command.
  • the failure determination unit determines that a failure has occurred, the drive of the motor is stopped.
  • the motor current can be reduced, so that the motor can be prevented from being locked.
  • the second failure determination unit that determines failure while limiting the assist command can avoid erroneous detection due to the influence of voltage disturbance proportional to the current, and improve the detectability of the failure more quickly and appropriately.
  • the first failure determination unit determines that the motor or the motor drive unit is defective when the first abnormality determination state quantity based on the state of the motor drive unit is greater than a first determination threshold
  • the second failure determination The unit determines that the motor or the motor drive unit is out of order when the second abnormality determination state amount based on the state of the motor drive unit is greater than a second determination threshold, and the first abnormality determination state amount and the second abnormality Since the determination state quantity is a different abnormality determination state quantity, the second failure determination unit determines the failure under the determination condition different from that of the first failure determination unit, so that the range of conditions under which the failure can be detected can be expanded. This makes it easier to detect a failure than the first failure determination unit.
  • the assist command generation unit is configured to output the assist command when the assist command is limited and the first failure determination unit or the second failure determination unit does not determine that the failure is within the third predetermined time T3.
  • the motor driving unit includes a current detection unit that detects a current of the motor, and a power supply unit that supplies power to the motor based on the assist command and the detected current, and the failure determination unit includes: Since the disturbance of the current detection unit or the power supply unit is determined based on the current or voltage of the motor, and the assist command is reduced, the voltage disturbance proportional to the current is reduced. A failure of the current detection unit or the power supply unit can be appropriately detected earlier.
  • Embodiment 3 an electric power steering device according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
  • the configuration of the ECU as the control device is different from that in the first embodiment, and the other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • a description will be given mainly of parts different from those in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a control device in the electric power steering device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the ECU 106 as the control device generates a test command idh * and iqh * for determining a failure while limiting the assist commands id * and iq * as described above. 8 is provided.
  • the motor driving unit 3 is configured to drive the motor 1 based on an assist command obtained by adding test commands idh * and iqh * from the test command generating unit 8.
  • the second failure determination unit in the failure determination unit 4 determines that the motor 1 or the motor drive unit 3 has failed when the test commands idh * and iqh * are not reflected in the response of the motor 1.
  • the current detector 6 and the motor rotation angle detector 7 have the same configuration as in the first embodiment.
  • the assist command generator 2 is configured in the same manner as in the first embodiment, and calculates and outputs assist commands id * and iq * according to the steering torque ⁇ . That is, the assist command generator 2 calculates the assist commands id * and iq * according to the steering torque ⁇ input from the torque detector 102 and inputs the assist commands id * and iq * to the power supply unit 5.
  • the maximum value of the magnitudes of the assist commands id * and iq * output from the assist command generation unit 2 is, for example, the rated current of the motor 1.
  • the assist command generation unit 2 detects the assist command when the steering torque ⁇ detected by the torque detection unit 102 is normal and the value thereof is equal to or greater than a predetermined threshold described later.
  • Limit The limitation of the assist command by the assist command generation unit 2 is limited to a value smaller than the maximum value of the assist command, for example, the assist command iq * is set to 1/4 or less of the rated current of the motor 1 or 1/10 or less. To do. At this time, the limit of the assist command may be reduced immediately so that the limit value of the assist command may be decreased or gradually decreased so as to gradually decrease with time. In the third embodiment, the assist command is gradually reduced to zero as a limitation of the assist command.
  • the condition that the steering torque ⁇ detected by the torque detector 102 is normal is not particularly limited.
  • the first torque threshold ⁇ 1 in which the magnitude of the steering torque ⁇ detected by the torque detector 102 is in a normal range. Indicates the following.
  • the assist command is limited because the motor 1 or the motor drive unit 3 is suspected of malfunctioning.
  • the assist command generation unit 2 turns on the test command flag F and inputs it to the test command generation unit 8 and the failure determination unit 4 while the assist commands id * and iq * are limited.
  • the test command flag F is a flag for applying test commands idh * and iqh * for determining a failure.
  • the test command flag F is turned on after gradually decreasing the assist commands id * and iq * to zero, for example.
  • the test command generator 8 generates and outputs test commands idh * and iqh * when the test command flag F is on. That is, the test commands idh * and iqh * are generated while the assist commands id * and iq * are limited.
  • the test commands idh * and iqh * are signals corresponding to currents on a fixed coordinate axis whose main component is a frequency wh higher than the mechanical resonance frequency of the steering.
  • the test command at time t idh * and iqh * are given by the following equations (4) and (5).
  • idh * Ah ⁇ sin (wh ⁇ t)
  • iqh * Ah ⁇ cos (wh ⁇ t) (5)
  • the power supply unit 5 passes through a PI controller (not shown) and rotates on the d-axis and q-axis, which are two rotation axes.
  • the d-axis voltage vd * and the q-axis voltage vq * are calculated.
  • the current controller is PI control here, the current controller is not limited to PI control, and other control methods such as PID control may be used.
  • the power supply unit 5 calculates the d-axis voltage vd * and the q-axis voltage vq *, which are voltages on the d-axis and q-axis that are the two rotation axes, based on the motor rotation angle ⁇ detected by the motor rotation angle detection unit 7.
  • the coordinates are converted into phase voltages vu *, vv *, vw *, and the three-phase voltages vu, vv are applied to the motor 1 by an inverter (not shown) based on the three-phase voltages vu *, vv *, vw * that have been subjected to the coordinate conversion.
  • Vw are applied, and the motor 1 is energized with three-phase currents iu, iv, iw to drive the motor 1.
  • the failure determination unit 4 includes a first failure determination unit (not shown) and a second failure determination unit (not shown).
  • the failure determination unit 4 determines a failure in a portion related to a path through which the three-phase currents iu, iv, iw of the motor 1 flow, that is, in either the motor 1 or the motor drive unit 3.
  • the failure of the motor drive unit 3 means a failure of one of the power supply unit 5 and the current detection unit 6.
  • the first failure determination unit has the same configuration as the first failure determination unit in the first embodiment described above.
  • the second failure determination unit determines that the motor 1 or the motor drive unit 3 has failed when the test commands idh * and iqh * are not reflected in the response of the motor 1.
  • the second abnormality determination state quantity that is a value related to the response of the motor 1 is determined from the second determination threshold ⁇ . It means when the small state continues for a predetermined time.
  • the second abnormality determination state quantity is set to d-axis current id and q-axis current iq
  • the test commands idh * and iqh * are sine waves of 125 [Hz]
  • one cycle is 8 [ms].
  • the motor 1 or the motor drive unit 3 is in a normal state without failure, the magnitudes of the d-axis current id and the q-axis current iq that are responses of the motor 1 during 4 [ms] which is a half cycle. Is larger than the second determination threshold ⁇ .
  • the d-axis current id and q-axis current iq which are abnormality determination state quantities, may be used for failure determination after extracting high-frequency components by a filter process such as a band-pass filter. In that case, since the determination can be made without the influence of offset, noise, etc., the failure can be determined more appropriately.
  • the restriction on the assist commands id * and iq * is released.
  • the assist command is limited when a state where the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude is equal to or greater than the threshold value continues, and the failure determination unit determines the failure regardless of the limitation of the assist command.
  • the failure determination unit can quickly and appropriately detect the failure while avoiding erroneous detection due to the influence of voltage disturbance proportional to the current.
  • a test command generating unit configured to generate a test command for determining the failure while the assist command is limited; the motor driving unit drives the motor based on the test command; When the test command is not reflected in the response of the motor, the failure determination unit determines that the motor or the motor drive unit has failed, so that the second failure determination unit determines the failure using the test command. It becomes easier to determine a failure than the first failure determination unit. In addition, by making the assist command small, it becomes easy to extract a response by the test command, and it is difficult to make an erroneous determination.
  • the test command is mainly composed of a frequency higher than the mechanical resonance frequency of the steering, the influence on the steering can be suppressed as compared with a case where a frequency lower than that is applied.
  • the second failure determination unit determines that a failure occurs when the current of the motor is smaller than a predetermined value, so that the test command is reflected in the motor response when driven by the test command. It can be determined that there is no failure.
  • the assist command generation unit is configured to output the assist command when the assist command is limited and the first failure determination unit or the second failure determination unit does not determine a failure within the third predetermined time T3.
  • the motor drive unit includes a current detection unit that detects a current of the motor, and a power supply unit that supplies power to the motor based on the assist command and the detected current
  • the failure determination unit includes: Since the disturbance of the current detection unit or the power supply unit is determined based on the current or voltage of the motor to reduce the assist command, the voltage disturbance proportional to the current is reduced. A failure of the current detection unit or the power supply unit can be appropriately detected earlier.
  • the test commands idh * and iqh * are sine waves of 125 [Hz].
  • the signals are limited to sine waves as long as they are signals whose main component is higher than the mechanical resonance frequency of the steering. is not.
  • the frequency of the test commands idh * and iqh * is not limited to 125 “Hz” in which one cycle is 8 [ms], and may be a frequency higher than the mechanical resonance frequency of the steering. For example, it may be 62.5 [Hz] where one period is 16 [ms], or may be 250 [Hz] where one period is 4 [ms].
  • Embodiment 4 FIG. Next, an electric power steering apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described.
  • the fourth embodiment is different from the third embodiment in the configuration of the test command generation unit and the second failure determination unit, and the others are the same.
  • FIG. 7 is a block diagram of a control device in an electric power steering device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the test command generation unit 8 when the test command flag F is on, the test command generation unit 8 generates test commands iah * and ibh * using the motor rotation angle ⁇ detected by the motor rotation angle detection unit 7. That is, the test commands iah * and ibh * on the fixed coordinate axes shown in the following formulas (6) and (7) are converted into the d-axis which is the two rotation axes by the following formula (8) based on the detected motor rotation angle ⁇ and It is converted into values idh * and iqh * on the q-axis to be a test command.
  • iah * Ah ⁇ sin (wh ⁇ t) (6)
  • ibh * Ah ⁇ cos (wh ⁇ t) (7)
  • the second failure determination unit measures the time A when the three-phase currents iu, iv, iw within the first predetermined time T1 are equal to or greater than the positive threshold a and the time B when equal to or less than the negative threshold b.
  • the time B is equal to or shorter than the second predetermined time T2
  • the failure determination of the second failure determination unit determines that a failure has occurred if the test command is not reflected in the motor response when the magnitudes of the three-phase currents iu, iv, iw are smaller than a predetermined value. be able to.
  • the second abnormality determination state quantity is the three-phase currents iu, iv, iw
  • the current iu will be described as an example, the currents iv and iw can be similarly determined.
  • the second predetermined time T2 may be a value that can be determined that the positive time is short.
  • the failure determination at the first predetermined time T1 may be repeated N times, and if the failure is determined N2 times or more during the [first predetermined time T1 ⁇ N], the driving of the motor 1 may be stopped.
  • N2 is, for example, (N / 2) or (N / 3).
  • N and N2 are integers. If the failure is not determined within the third predetermined time T3, the restriction on the assist command is released as in the case of the first embodiment.
  • the third predetermined time T3 is, for example, T1 ⁇ N.
  • the assist command is limited when a state where the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude is equal to or greater than the threshold value continues, and the failure determination unit determines the failure regardless of the limitation of the assist command.
  • the failure determination unit can detect the failure more quickly and appropriately while avoiding erroneous detection due to the influence of voltage disturbance proportional to the current.
  • a test command generating unit configured to generate a test command for determining the failure while the assist command is limited; the motor driving unit drives the motor based on the test command; When the test command is not reflected in the response of the motor, the failure determination unit determines that the motor or the motor drive unit has failed, so that the second failure determination unit determines the failure using the test command. It becomes easier to determine a failure than the first failure determination unit. In addition, by making the assist command small, it becomes easy to extract a response by the test command, and it is difficult to make an erroneous determination.
  • the test command is mainly composed of a frequency higher than the mechanical resonance frequency of the steering, the influence on the steering can be suppressed as compared with a case where a frequency lower than that is applied.
  • the second failure determination unit determines that a failure occurs when the current of the motor is smaller than a predetermined value, so that the test command is reflected in the motor response when driven by the test command. It can be determined that there is no failure.
  • the second failure determination unit measures a time A when the current of each phase within the first predetermined time T1 is equal to or greater than the positive threshold a and a time B where the current is equal to or less than the negative threshold b. Since the configuration is such that the failure is determined when the time B is equal to or shorter than the second predetermined time T2, the time A when the response to the test command becomes equal to or greater than the threshold value a which is a positive value is shorter than the second predetermined time T2. For example, it can be determined that the current is not properly supplied in the positive direction. Similarly, the negative direction can also be determined, and it can be specified which of the positive direction and the negative direction has failed.
  • the assist command generation unit is configured to output the assist command when the assist command is limited and the first failure determination unit or the second failure determination unit does not determine a failure within the third predetermined time T3.
  • the motor driving unit includes a current detection unit that detects a current of the motor, and a power supply unit that supplies power to the motor based on the assist command and the detected current, and the failure determination unit includes: Since the disturbance of the current detection unit or the power supply unit is determined based on the current or voltage of the motor to reduce the assist command, the voltage disturbance proportional to the current is reduced. A failure of the current detection unit or the power supply unit can be appropriately detected earlier.
  • Embodiment 5 FIG. Next, an electric power steering device according to Embodiment 5 of the present invention will be described.
  • the configuration of the motor drive unit and the test command generation unit in the ECU that is the control device is different from the configuration of the fourth embodiment, and the others are the same.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a control device in the electric power steering device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • a motor rotation angle estimation unit 9 for calculating an estimated value of the rotation angle of the motor 1 is provided. Based on the calculated motor rotation angle estimated value ⁇ est, generation of test commands idh * and iqh * and motor 1 Supplying electric power to is different from that in the fourth embodiment.
  • the motor drive unit 3 includes a power supply unit 5, a current detection unit 6, and a motor rotation angle estimation unit 9.
  • the current detection unit 6 has the same configuration as the current detection unit in the fourth embodiment.
  • the motor drive unit 3 is not provided with a motor rotation angle detection unit, but instead includes a motor rotation angle estimation unit 9 that calculates a motor rotation angle estimated value ⁇ est.
  • the configuration of the motor rotation angle estimation unit 9 is not particularly limited. For example, as disclosed in Patent Document 4, the motor rotation angle is estimated based on the current.
  • the test command generation unit 8 When the test command flag F is on, the test command generation unit 8 outputs the test commands iah * and ibh * on the fixed coordinate axes shown in the above formulas (6) and (7) to the motor rotation of the above formula (8).
  • the coordinates are converted into values idh * and iqh * on the d-axis and q-axis that are the two rotation axes, and the test command This configuration is different from the configuration of the test command generation unit in the fourth embodiment described above.
  • the electric power supply unit 5 supplies electric power to the motor 1 based on the estimated motor rotation angle value ⁇ est estimated by the motor rotation angle estimation unit 9. That is, the power supply unit 5 uses the three-phase currents iu, iv, and iw detected by the current detection unit 6 based on the motor rotation angle estimation value ⁇ est estimated by the motor rotation angle estimation unit 9 to rotate from two phases to two axes. Are converted to d-axis and q-axis, and d-axis current id and q-axis current iq are calculated. Based on the currents id and iq, the voltages vd * and vq * are calculated as in the second embodiment.
  • the d-axis voltage vd * and the q-axis voltage vq * on the d-axis and q-axis that are the two rotation axes are coordinate-converted into three-phase voltages vu *, vv *, and vw *. .
  • the motor is energized to drive the motor.
  • the electric power steering apparatus includes a motor rotation angle estimation unit that calculates an estimated value of the rotation angle of the motor in the motor drive unit.
  • the influence of the voltage disturbance proportional to the current and the estimation error of the motor rotation angle can be reduced by adopting the configuration in which power is supplied based on the estimated motor rotation angle.
  • the second failure determination unit that determines a failure while limiting the assist command reduces the control accuracy due to the voltage disturbance proportional to the current and the estimation error of the motor rotation angle.
  • a failure of the motor or the motor drive unit can be determined by accurately distinguished. Therefore, the failure of the motor or the motor drive unit can be appropriately detected earlier and the drive of the motor can be stopped.
  • the motor rotation angle estimation unit is configured as shown in, for example, Patent Document 4, but as shown in Patent Document 5, for example, the output torque frequency and the high frequency included in the output torque of the motor.
  • Other configurations such as a configuration in which the rotational angle position of the motor is estimated based on the phase difference from the signal can provide the same effects as in the fifth embodiment.
  • the use of the motor rotation angle estimation unit according to the fifth embodiment provides a more remarkable effect. can get.
  • the motor drive unit includes a motor rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the motor, an angle detection failure determination unit that determines a failure of the motor rotation angle detection unit, and Is provided. Furthermore, when the motor rotation angle detection unit is normal, the motor drive unit and the test command generation unit perform coordinate conversion in the power supply unit based on the detected motor rotation angle, and the angle detection failure determination unit performs motor rotation. In the case where it is determined that the angle detection unit is out of order, the power supply unit and the test command are coordinate-converted based on the motor rotation angle estimated by the motor rotation angle estimation unit.
  • FIG. 5 other configurations are the same as those of the fifth embodiment. In the following description, description will be made with reference to FIG. 8 in the above-described fifth embodiment.
  • the power supply unit 5 uses the detected motor rotation angle based on ⁇ as the three-phase and two rotation axes d-axis and q, as in the case of the second embodiment. Coordinate conversion with the axis is performed to supply power to the motor.
  • the assist current is not limited based on the steering torque.
  • the failure determination unit 4 determines a failure of a portion related to a path through which the current of the motor 1 flows by the first failure determination unit of the first embodiment.
  • the motor rotation angle detection unit fails. Whether or not the motor rotation angle detection unit has failed is determined by an angle detection failure determination unit.
  • the condition for the determination is not particularly limited as long as the failure of the motor rotation angle detection unit can be detected appropriately.
  • the motor rotation angle is estimated by the same method as in the fifth embodiment, and if the absolute value of the deviation between the detected motor rotation angle and the estimated motor rotation angle is greater than or equal to a threshold value, a failure is determined.
  • the motor rotation angle estimation unit 9 calculates an estimated value of the motor rotation angle.
  • the estimation of the motor rotation angle is performed by the same method as in the fifth embodiment.
  • the power supply unit 5 converts the coordinate between the three phases and the two rotation axes d-axis and q-axis based on the estimated motor rotation angle, as in the case of the fifth embodiment. To supply power to the motor.
  • the test command generation unit 8 generates test commands iah * and ibh * on the fixed coordinate axes on the d-axis and q-axis that are two rotation axes based on the estimated motor rotation angle.
  • the coordinates are converted to test commands idh * and iqh *.
  • the assist command generation unit 2 limits the assist command when the motor rotation angle detection unit is out of order and the steering torque ⁇ detected by the torque detection unit 102 is normal and the magnitude is greater than or equal to the threshold value.
  • the failure determination unit 4 uses the first failure determination unit and the second failure determination unit in the second embodiment to determine a part related to a path through which the motor current flows, that is, a failure of the motor, the current detection unit, or the power supply unit. judge.
  • the motor driving unit detects a rotation angle of the motor and a failure of the motor rotation angle detection unit. And an angle detection failure determination unit that calculates an estimated value of the rotation angle of the motor, and when the motor rotation angle detection unit is normal, based on the detected motor rotation angle
  • the angle detection failure determination unit determines a failure
  • power is supplied based on the estimated motor rotation angle
  • the assist command generation unit is in failure of the motor rotation angle detection unit.
  • the assist command is limited.
  • the motor angle detector fails, it is possible to drive the motor by a motor rotational angle estimated by the motor angle estimator, can continue assisting by the motor.
  • the second failure determination unit determines the failure while limiting the assist command, as in the fifth embodiment.
  • Embodiment 7 FIG. Next, an electric power steering apparatus according to Embodiment 7 of the present invention will be described.
  • the seventh embodiment is different from the first embodiment in that the second failure determination unit includes a normal determination unit that determines that the second failure determination unit is in a normal state that is not in failure, and is otherwise the same as the first embodiment.
  • a configuration in which a normality determination unit that determines that the object whose failure is determined by the second failure determination unit is in a normal state is added to the second failure determination unit of the configuration of the first embodiment described above. And When the normality determination unit determines that the state is normal, the assist command restriction is released.
  • the normal determination threshold value ⁇ 3 is set to a value smaller than the second determination threshold value ⁇ 2, that is, ⁇ 3 ⁇ 2 as shown below.
  • the second failure determination unit is in a normal state in which the motor or the motor drive unit is not in failure while the assist command is limited.
  • a normality determination unit that determines whether the failure is not determined within a predetermined time by the first failure determination unit or the second failure determination unit after limiting the assist command; or When it is determined that the state is normal, the restriction of the assist command is canceled, so that the normal determination unit can return the assist more quickly when the failure is not caused.
  • Embodiment 7 although the normal determination part was provided in the structure of Embodiment 1, the same effect is acquired even if it provides a normal determination part in any other embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram of a control device in an electric power steering device according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the eighth embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the failure determination unit in the ECU, which is a control device, and is otherwise the same as the first embodiment.
  • failure determination unit 4 in the eighth embodiment determines failure of motor rotation angle detection unit 7.
  • the motor rotation angle detection unit 7 is, for example, a resolver that detects the rotation angle ⁇ of the motor from two types of AC voltages E1 and E2 having different phases as shown in the following formulas (9), (10), and (11). Composed.
  • E1 Ar ⁇ sin ⁇ (8)
  • E2 Ar ⁇ cos ⁇ (Equation 10)
  • arctan (E1 / E2) (11)
  • the failure determination unit 4 determines a failure of the motor rotation angle detection unit from the amplitudes of the AC voltages E1 and E2, for example.
  • the assist command is large, the electromagnetic noise generated by the motor current is large, so that the noise added to the signal of the motor rotation angle detector 7 becomes large. If the noise added to the signal of the motor rotation angle detection unit is large, there is a possibility that the motor rotation angle detection unit is erroneously determined to be faulty. Therefore, when the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the state in which the magnitude is equal to or greater than the threshold value continues, the assist command generation unit limits the assist command because there is a suspicion of failure of the motor rotation angle detection unit. .
  • the first failure determination unit determines that a failure has occurred when the first determination condition is continuously satisfied for a predetermined time using the first determination threshold Ath1 as described below.
  • the second failure determination unit determines that a failure occurs when the second determination threshold value Ath2 satisfies the second determination condition continuously for a predetermined period of time as described below while the assist command is limited. However, since the current supplied to the motor is reduced by restricting the assist command and the noise added to the signal of the motor rotation angle detection unit is reduced, the second determination threshold Ath2 is smaller than the first determination threshold Ath1. That is, Ath2 ⁇ Ath1. Second determination condition:
  • the torque detection unit that detects the steering torque of the driver, the motor that assists the steering of the driver, and the steering torque
  • An assist command generation unit that generates an assist command; a motor drive unit that drives the motor based on the assist command; and a failure determination unit that determines failure of the motor or the motor drive unit.
  • the unit restricts the assist command when a state in which the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude is equal to or greater than a threshold value continues, and the failure determination unit detects the failure during the limitation of the assist command.
  • the driving of the motor is configured to stop when it is determined malfunction.
  • the motor driving unit is based on a current detection unit that detects a current of the motor, a motor rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the motor, the assist command, a detected current, and a detected motor rotation angle.
  • a power supply unit that supplies power to the motor, and the failure determination unit determines a failure of the current detection unit, the power supply unit, or the motor rotation angle detection unit.
  • the second determination threshold value is smaller than the first determination threshold value.
  • the second determination threshold value may be larger than the first determination threshold value.
  • the threshold value is larger than the first determination threshold value.
  • the failure of the motor rotation angle detection unit is determined by the failure determination unit.
  • the current detection unit or power is based on the motor current or voltage.
  • a failure of the current detection unit, the power supply unit, or the motor rotation angle detection unit may be determined in combination with one that determines a failure of the supply unit. In that case, the failure of more parts can be determined.
  • the motor rotation angle is estimated as in the fifth embodiment, and the motor rotation angle detection unit is calculated from the difference between the detected motor rotation angle ⁇ and the estimated motor rotation angle estimated value ⁇ est.
  • the failure may be determined.
  • the second failure determination unit determines that a failure has occurred when the absolute value of the difference between the detected motor rotation angle ⁇ and the estimated motor rotation angle estimated value ⁇ est is greater than the second determination threshold Ath23. Second determination condition:
  • the first failure determination unit is configured such that the first abnormality determination state quantity based on the state of the motor drive unit is larger than the first determination threshold value.
  • the motor or the motor driving unit determines that the motor or the motor driving unit has failed
  • the second failure determining unit determines that the motor or the motor driving unit has failed when the second abnormality determination state quantity based on the state of the motor driving unit is greater than the second determination threshold value. Since the first abnormality determination state amount and the second abnormality determination state amount are different state amounts, the second failure determination unit determines the failure under different determination conditions from the first failure determination unit.
  • the range of conditions under which a failure can be detected can be expanded, and the failure can be detected more easily than the first failure determination unit.
  • Embodiment 9 FIG. Next, an electric power steering device according to Embodiment 9 of the present invention will be described.
  • the assist command generation unit 2 in the configuration of the fifth embodiment shown in FIG. 8 is the same as the steering torque ⁇ detected by the torque detection unit 102 and the magnitude is not less than a predetermined threshold value.
  • the configuration is changed so as to limit the assist command.
  • the rotation speed of the motor 1 is calculated by using the motor rotation speed estimated by the motor rotation angle estimation unit 9 or by differentiating the estimated motor rotation angle.
  • the threshold value of the rotation speed of the motor 1 is set to a value that is small enough to determine that the motor 1 is locked. As a small value that can be determined to be locked, a value of almost zero may be set, but considering that the estimated motor rotation speed has an error with respect to the actual motor rotation speed, for example, 30 [rpm] or less.
  • the assist command generator 2 has the steering torque ⁇ detected by the torque detector 102 normal and magnitude greater than or equal to a predetermined threshold, and the rotational speed of the motor 1 is a predetermined threshold. Since the assist command is limited when the following state continues, there is a possibility that the motor 1 is locked when the steering torque ⁇ is large and the motor rotation speed is close to zero. Therefore, the locked state of the motor 1 can be determined appropriately. The fact that the locked state of the motor 1 can be determined appropriately means that it is possible to avoid erroneously limiting the assist command when the locked state has not occurred.
  • the motor rotation angle is a motor rotation angle estimation value estimated by the motor rotation angle estimation unit 9, but may be a motor rotation angle detected by the motor rotation angle detection unit 7, for example, as in the configuration of the first embodiment. .
  • Embodiment 10 FIG. Next, an electric power steering device according to Embodiment 10 of the present invention will be described.
  • the configuration of the assist command generation unit is different from that in the fifth embodiment shown in FIG. 7, but the other configurations are the same as those in the fifth embodiment.
  • the assist command generator 2 determines that the change in the phase of the current is small based on the detected positive / negative of the three-phase currents iu, iv, iw, and the steering detected by the torque detector 102.
  • the assist commands id * and iq * are determined when it is determined that the torque ⁇ is normal and the magnitude is equal to or greater than a predetermined threshold value and the change in the phase of the detected three-phase currents iu, iv and iw is small. Limit.
  • a small change in the phase of the current means that there is a possibility that the motor 1 is not rotating.
  • the small change in the phase of the current based on the detected positive and negative of the three-phase currents iu, iv, iw means that the time Tip when the current during the predetermined time becomes positive and the time Tim when the current becomes negative are measured. And the ratio of Tim.
  • the current within the predetermined time is always positive, that is, when the time Tim is zero, it is determined that the current remains in a positive phase and the change in the detected current phase is small. That the current stays at a positive phase indicates that the rotation angle of the motor 1 remains at an angle at which the current becomes positive.
  • [Tip: Tim] is [1: 1], [1: 2], or [1: 3].
  • the negative time Tim is four times or more, it is determined that the change in the phase of the current is small.
  • the positive and negative relationship is reversed, it is determined that the change in the phase of the current is small.
  • the assist command generation unit determines that the change in the phase of the current is small based on the detected sign of each phase.
  • the motor is in a locked state. Since the detected motor speed has a detection error and the estimated motor speed has an estimation error, confirm that the change in the phase of the current of each phase is small. It can be determined whether or not.
  • the electric power steering apparatus embodies at least one of the following inventions.
  • a torque detector for detecting a steering torque of a vehicle driver;
  • a motor for assisting the driver's steering;
  • An assist command generation unit that generates an assist command according to the steering torque;
  • a motor drive unit for driving the motor based on the assist command;
  • a failure determination unit for determining a failure of the motor or the motor drive unit;
  • the assist command generation unit is configured to limit the assist command when a state where the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude thereof is equal to or greater than a predetermined threshold continues.
  • the failure determination unit A first failure determination unit that determines the failure regardless of the limitation of the assist command; A second failure determination unit that determines the failure when the assist command is limited; With When the second failure determination unit determines the failure, the motor is configured to stop driving. An electric power steering device. According to the present invention, the motor can be prevented from being locked by limiting the current. In addition, by providing a failure determination unit that is limited when the assist command is small, it is easy to eliminate erroneous detection due to the influence of a disturbance proportional to the current, and it is possible to easily detect a failure.
  • the first failure determination unit is configured to determine that the motor or the motor drive unit is failed when an abnormality determination state amount based on a state of the motor drive unit is larger than a first determination threshold.
  • the second failure determination unit is configured to determine that the motor or the motor drive unit is failed when an abnormality determination state quantity based on a state of the motor drive unit is larger than a second determination threshold value.
  • the second determination threshold is set to a value smaller than the first determination threshold.
  • the first failure determination unit is configured to determine that the motor or the motor drive unit is failed when a first abnormality determination state quantity based on a state of the motor drive unit is larger than a first determination threshold value.
  • the second failure determination unit is configured to determine that the motor or the motor drive unit is failed when a second abnormality determination state amount based on a state of the motor drive unit is larger than a second determination threshold value.
  • the first abnormality determination state quantity and the second abnormality determination state quantity are configured to be different state quantities.
  • a test command generation unit that generates a test command for determining the failure during the limitation of the assist command
  • the motor driving unit is configured to drive the motor in consideration of the test command
  • the second failure determination unit is configured to determine that the motor or the motor drive unit is failed when the test command is not reflected in the response of the motor.
  • the test command is configured such that a main component is a frequency higher than a mechanical resonance frequency of the steering of the vehicle.
  • the second failure determination unit is configured to determine the failure when the magnitude of the current of the motor is smaller than a predetermined value.
  • the second failure determination unit measures a time during which the current of each phase of the motor within the first predetermined time T1 is equal to or greater than a positive predetermined threshold and a time during which the current is equal to or smaller than a negative predetermined threshold. The failure is determined when the time that is equal to or greater than the positive predetermined threshold or the time that is equal to or less than the negative predetermined threshold is equal to or less than a second predetermined time T2.
  • the electric power steering device according to the above (4) or (5), wherein According to the present invention, if the time A when the response to the test command is equal to or greater than the threshold value a which is a positive value is shorter than the second predetermined time T2, it can be determined that the current is not properly energized in the positive direction. . Similarly, the negative direction can also be determined, and there is an effect that it is possible to specify which of the positive direction and the negative direction has failed.
  • the assist command generation unit is configured to release the limitation of the assist command when the second failure determination unit does not determine that the failure is within the third predetermined time T3 during the limitation of the assist command.
  • the assist can be returned when there is no failure, so that the force required for steering is reduced.
  • the second failure determination unit includes a normality determination unit that determines that the motor or the motor drive unit is in a normal state without a failure while the assist command is limited.
  • the assist command generation unit after limiting the assist command, when the second failure determination unit is not determined to be a failure within a third predetermined time T3, or when it is determined to be in a normal state, Configured to lift the assist command limit,
  • the electric power steering device according to any one of (1) to (7) above, wherein
  • the normality determining unit can quickly determine that the vehicle is normal when it is not a failure, and can return the assist more quickly.
  • the motor driving unit includes: A current detection unit that detects a current of the motor; and a power supply unit that supplies power to the motor based on the assist command and the detected current.
  • the failure determination unit It is configured to determine a failure of the current detection unit or the power supply unit based on the current or voltage of the motor.
  • the motor driving unit includes a motor rotation angle estimation unit that calculates an estimated value of the rotation angle of the motor, The motor driving unit is configured to supply power to the motor based on the estimated value of the rotation angle of the motor.
  • the electric power steering apparatus according to any one of (1) to (10) above, wherein According to the present invention, there is an effect that it is possible to distinguish and determine a control accuracy deterioration due to a disturbance proportional to a current and an error in an estimated angle and a failure.
  • the motor driving unit A motor rotation angle detection unit that detects the rotation angle of the motor, an angle detection failure determination unit that determines a failure of the motor rotation angle detection unit, and a motor rotation angle estimation unit that calculates an estimated value of the rotation angle of the motor.
  • the motor driving unit includes: When the motor rotation angle detection unit is normal, power is supplied to the motor based on the detected motor rotation angle, When the angle detection failure determination unit determines that the motor rotation angle detection unit has failed, it is configured to supply power to the motor based on the estimated value of the rotation angle of the motor, The assist command generation unit The assist command is limited when the motor rotation angle detection unit is out of order and the steering torque detected by the torque detection unit is normal and the magnitude thereof is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the assist command generation unit is in a state where the steering torque detected by the torque detection unit is normal, the magnitude thereof is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the rotational speed of the motor is equal to or lower than the predetermined threshold value.
  • the motor rotation speed is a value close to zero, it is highly possible that the motor is in the locked state, so that the motor locked state can be appropriately determined.
  • Appropriate determination of the locked state of the motor has the effect of avoiding erroneously limiting the assist command when the locked state has not occurred.
  • the assist command generation unit determines that the change in the phase of the current is small based on the detected sign of the current of each phase of the motor, and the steering torque detected by the torque detection unit is normal. And it is configured to limit the assist command when it is determined that the state in which the magnitude is equal to or greater than a predetermined threshold continues and the change in phase of the detected current is small.
  • the electric power steering device according to any one of (1) to (13) above, wherein according to this invention, since the detected motor speed has a detection error and the estimated motor speed has an estimation error, the motor is locked by confirming that the change in the phase of the current of each phase is small. There is an effect that it can be determined whether or not.
  • the motor driving unit includes a current detection unit that detects a current of the motor, a motor rotation angle detection unit that detects a rotation angle of the motor, the assist command, the detected current, and the detected motor rotation.
  • the failure determination unit is configured to determine at least one failure of the current detection unit, the power supply unit, and the motor rotation angle detection unit.
  • the present invention is not limited to the electric power steering apparatus according to each of the above-described embodiments, and the configurations of the respective embodiments are appropriately combined with or combined with the configurations without departing from the spirit of the present invention. It is possible to add partial deformation or to omit part of the configuration.
  • the present invention can be used in the field of electric power steering devices mounted on vehicles such as automobiles, and in the field of vehicles such as automobiles equipped with the electric power steering devices.

Abstract

運転者の操舵トルクに応じたアシスト指令を生成するアシスト指令生成部は、トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したときアシスト指令を制限し、故障判定部は、アシスト指令の制限に依らず故障を判定する第1故障判定部と、アシスト指令が制限されているときに故障を判定する第2故障判定部を備え、第2故障判定部で故障と判定した場合にモータの駆動を停止する。

Description

電動パワーステアリング装置
 この発明は、電動パワーステアリング装置、特に、運転者による車両の操舵をアシストするトルクを発生するモータ、若しくはそのモータを制御する制御装置に故障が発生した場合に、速やかにモータの駆動を停止させるようにした電動パワーステアリング装置に関するものである。
 従来、電動パワーステアリング装置について様々な技術が提案されている。例えば特許文献1には、モータと、このモータを制御する制御装置とを一体に構成した一体型電動パワーステアリング装置が開示されている。又、特許文献2には、制御装置が地絡の疑義を検出してから地絡の正誤が確定するまでの間、モータを制御するスイッチング素子の駆動を継続すると共に、電力供給手段からそのスイッチング素子に供給する電圧を制限するようにした電動パワーステアリング装置が開示されている。
 又、特許文献3には、モータに固有の抵抗値を電動パワーステアリング装置の稼働中に算出することで、モータの回転速度が所定値以下で且つモータ電流が所定値以上のときに、モータを駆動するための目標電流信号を高精度に減少補正することができるようにした電動パワーステアリング装置が開示されている。更に、特許文献4には、回転二軸座標(d-q軸)上の電流と回転二軸座標(d-q軸)上の電圧指令とに基づいて、角周波数と同期電動機の推定電流と推定回転子磁束と推定回転速度とを演算する適応オブザーバと、電圧指令に基づいて前記同期電動機に電圧を印加するインバータとを備え、適用オブザーバを回転二軸上で構成し、高い回転速度で同期電動機を制御することができる同期電動機の制御装置が開示されている。
 又、特許文献5には、入力される高周波信号に対応した高周波成分を重畳した高周波電力を交流モータに供給する電力供給部と、交流モータの回転位置を推定する回転位置推定部を備え、回転位置推定部により、交流モータの出力トルクに含まれている出力トルク高周波と高周波信号との位相差に基づいて交流モータの回転位置を演算することで、回転速度や、界磁の軸飽和の発生等に制約されることなく交流モータの回転位置を精度よく推定し、高精度に交流モータの制御を行い得るようにした電動パワーステアリング装置が開示されている。
 このように、従来、様々な観点から技術開発が推進され、小型、軽量で、且つ高精度に制御可能な電動パワーステアリング装置が提案されている。
特許第5621598号公報 特開2005-212579号公報 特許第3104865号公報 特許第4672236号公報 国際公開番号WO2014/080497公報
 ところで、周知のように電動パワーステアリング装置は、車両を運転する運転者の操舵をアシストするトルクを発生するモータと、このモータを制御する制御装置とを備えているが、モータ若しくは制御装置に故障が発生してモータに適切な電流を通電することができなくなると、モータが回転しなくなるロック状態となり、運転者が意図した操舵を行なうことが困難になる場合がある。そのため、電動パワーステアリング装置には、周知のように、モータ又は制御装置に故障が発生した場合には、速やかにモータの駆動を停止させる等の対策を講じることが要求されている。
 一方、モータ又は制御装置に故障が発生したときに速やかにモータの駆動を停止させる対策を講じた場合、モータの電流に比例した大きさで発生する外乱等の影響により、故障が発生していないにもかかわらず誤って故障が発生したことを検知する、いわゆる故障の誤検知が発生する可能性があり、このような故障の誤検知によりモータの駆動が停止してしまい、運転者はモータによる操舵力の補助を得られなくなるという課題がある。従って、モータの電流に比例した大きさで発生する外乱等の影響を考慮して、故障の誤検知を避けるように故障判定手段を構成すべきであるが、この場合、実際に故障が発生したときに故障を検知するまでに時間がかかる等、故障検知の精度が悪化する等の課題がある。
 特許文献2に開示された従来の電動パワーステアリング装置によれば、故障の疑義を判定し、故障の疑いがあると判定した場合はモータの駆動を制限するようにしている。しかし、モータの駆動を制限する前に行われる故障の疑義の判定方法と、モータの駆動を制限した後に行う故障の判定方法が同じであると、故障による影響は抑えられるものの、故障を判定するまでに時間を要するという課題は改善されてない。前述のように外乱等による故障の発生を誤検知することを避けるように故障判定方法を構成した場合、故障の判定方法とモータの駆動を制限するための故障の疑義の判定方法が同じ判定方法である場合は、モータの駆動を制限するまでに時間を要するため、モータがロック状態となる時間が長くなるという課題がある。
 この発明は、従来の電動パワーステアリング装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたものであり、故障が発生した場合に、モータがロックして操舵し難くなることを回避しつつ、迅速に適切に故障を検知してモータの駆動を停止することができる電動パワーステアリング装置を得ることを目的としている。ここで、適切に故障を検知するとは、故障が発生した場合には確実にその故障を検知し、故障が発生していない正常な場合には故障の誤検知を生じないことを意味している。
 この発明に係る電動パワーステアリング装置は、
 車両の運転者の操舵トルクを検出するトルク検出部と、
 前記運転者の操舵を補助するモータと、
 前記操舵トルクに応じたアシスト指令を生成するアシスト指令生成部と、
 前記アシスト指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動部と、
 前記モータ又は前記モータ駆動部の故障を判定する故障判定部と、
を備え、
 前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部により検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限するように構成され、
 前記故障判定部は、
 前記アシスト指令の前記制限に依らず前記故障を判定する第1故障判定部と、
 前記アシスト指令が前記制限されているときに前記故障を判定する第2故障判定部と、
を備え、
 前記第2故障判定部により前記故障と判定した場合に、前記モータの駆動を停止するように構成されている、
ことを特徴とするものである。
 この発明によれば、モータがロック状態となって操舵し難くなることを回避しつつ、より早く適切に故障を検知してモータの駆動を停止することができる電動パワーステアリング装置を提供することができる。
この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置の全体構成を示す概念図である。 この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置に於ける、第1故障判定部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置に於ける、アシスト指令及び第2故障判定部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態2による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態3による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態4による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態5による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態8による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。
 先ず、電動パワーステアリング装置に於いて、モータの電流が小さい状態でモータ若しくは制御装置の故障を判定した方が、故障をより早く適切に検知できる理由について詳細を説明する。ここで、適切に故障を検知するとは、前述したように、故障が発生した場合には確実にその故障を検知し、故障が発生していない正常な場合には故障の誤検知を生じないことを意味している。
 モータの回転二軸であるd軸及びq軸上の電圧方程式は、次式(1)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 
 通常、モータの電流を制御する電流制御器を設計する際、モータに印加する電圧vd、vqから電流id、iqまでの応答は、モータの抵抗値RとインダクタンスLから、算式[1/(L・s+R)]に基づいて検討されることが多い。このとき、式(1)のモータの電圧方程式のうち、q軸に対しては、[ω・L・id]、[ωφ]が電圧外乱となり、d軸に対しては、[ω・L・iq]が電圧外乱となる。このうち、 [ω・L・id]、
[ω・L・iq]は電流に比例する外乱であり、電流が大きいほど電圧外乱の影響が大きくなるので、電流制御器の制御精度が低下する。尚、φは誘起電圧定数である。
 電流制御器の制御精度が低下すると、例えば、目標電流と実際の電流との間の電流偏差が大きくなる。又、モータ若しくは制御装置に故障が発生し、モータに適切な電流が通電できなくなった場合にも、電流偏差が大きくなる。そのため、例えば、電流偏差が大きい場合に故障と判定するようにした故障判定方法若しくは故障判定手段により故障判定を行った場合、モータの電流に比例した電圧外乱の影響により制御精度が低下すると、故障が発生していないにも関わらず、誤って故障であると判定、つまり故障の誤検知を行ない、モータの駆動を停止してしまうという課題がある。
 故障の誤検知によりモータの駆動が停止すると、モータによる操舵力の補助が得られなくなり、運転者は大きな操舵力で操舵する必要があり操舵が困難となる。前述のように、電流に比例した電圧外乱の影響により制御精度が低下すると、制御精度の低下と故障とを区別して判定することが困難となる。従って、制御精度の低下と故障とを区別して判定するために、電圧外乱を考慮して故障検知と判断するための閾値を大きくする等、誤検知を回避するような故障判定方法若しくは故障判定手段を採用することが一般的に行われている。
 しかしながら、故障検知のための閾値を大きくする等により、故障の誤検知を回避するように故障判定方法若しくは故障判定手段を採用すると、実際に故障が発生した場合に故障を判定する感度が低下し、故障を検知するまでに時間がかかる等、故障の検知精度が低下する。つまり、故障の検知性の向上と誤検知の回避とは、トレードオフの関係があり、両立が難しいという課題がある。
 一方、モータの電流が小さい場合には、電流に比例した電圧外乱の影響が小さく故障検知の精度が良くなるため、故障を誤検知する可能性は極めて低くなり、故障を正確に判定することができる判定条件を設定することができ、故障をより早く適切に検知することができる。
 又、モータの回転子の回転角度(以下、単に、モータ回転角度、と称する)の推定値を演算し、その推定値に基づいてモータに電力を供給する方式が一般的に知られているが、推定したモータ回転角度に基づいてモータに電力を供給する場合、当然のことながらモータ回転角度の推定精度が低下すると、モータの制御性能が低下する。そのため、推定したモータ回転角度に基づいてモータに電力を供給する場合には、モータ回転角度の推定精度の低下によるモータの制御性能の低下と故障によるモータの制御性能の低下とを判別することが、より一層難しくなるという課題が存在する。
 更に、どのようなモータ回転角度の推定方法であっても、推定精度が低下すれば制御性能が低下するが、特に、電流に基づいてモータ回転角度を推定する場合、電流が大きいほど推定精度が低下してモータの制御性能が低下するという課題がある。電流に基づいてモータ回転角度を推定する方法としては、例えば、前述の式(1)に示されるモータの電圧方程式から求められるモータの誘起電圧を利用してモータの回転速度や回転位置を推定する方法が一般的に知られている。この方法は、モータの誘起電圧がモータ回転速度に比例することを利用してモータ回転角度を推定するもので、前述の特許文献3や、特許文献4等に示されている方法である。
 ここでは、説明を簡単にするため、下記の式(2)、(3)に基づいてモータ回転角度を推定する場合を例に説明する。モータ回転角度の推定値θestは、下記の式(2)に示すように、モータ回転速度の推定値ωestを積分することで得られる。モータ回転速度の推定値ωestは、電圧vqと、パラメータとして設定する抵抗値R及び誘起電圧定数φと、電流iqから、下記の式(3)に基づいて推定する。
 
 θest=∫ ωest dt ・・・・・・・・式(2)
 ωest=(vq-R・iq)/φ ・・・・・式(3)
 
 パラメータとして設定した抵抗値Rには、真値と設定した値とのパラメータ誤差ΔRが含まれる。モータ回転速度ωestは、パラメータとして設定する抵抗値Rと電流iqに基づいて演算するため、パラメータ誤差ΔRと電流iqに比例して、モータ回転角度の推定誤差が大きくなる。このように、特に、電流に基づいてモータ回転角度を推定する場合、電流が小さい方が、よりモータの回転角度の推定精度が向上するので、推定精度の低下による制御性能の低下と故障との区別がし易くなる。
 次に、運転者の操舵トルクが所定の値以上の場合には、モータ若しくは制御装置に故障の疑いがあることについて説明する。モータが運転者の操舵力を補助しているため、通常、操舵トルクは所定の値以下となる。但し、操舵トルクを検出するトルク検出部が故障した場合には正しい操舵トルクの値が得られないため、モータが運転者の操舵力を適正に補助できるのは、トルク検出部が正常である場合に限る。しかしながら、モータ若しくはモータの制御装置であるECUが故障した場合には、モータに適切に電流を通電できなくなり、モータが運転者の操舵トルクの方向と逆方向のトルクを発生してモータがロック状態となり、運転者が操舵し難くなるという課題が発生する。
 モータがロック状態になると、操舵トルクの値が増大し所定の値以上となる状態が継続する。従って、モータが補助トルクを出力しているにも関わらず、検出した操舵トルクが正常で、かつ、操舵トルクの値が所定の値以上となる状態が継続したとき、モータ若しくはモータの制御装置であるECU(但し、トルク検出部を除く)が故障している疑いがあると判断することができる。又、モータがロック状態となった場合には、モータの電流を小さくする制限することでモータの逆方向のトルクを小さくすることができるので、モータのロック状態を回避することができる。
 以上、モータの電流が小さい状態でモータ若しくは制御装置の故障を判定した方が、故障をより早く適切に検知できる理由について説明した。
 この発明による電動パワーステアリング装置は、前述の課題を解決し、故障をより早く適切に検知できる構成を備えている。以下、この発明による電動パワーステアリング装置を、各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態に於いて、同一若しくは相当部分は同一符号で示している。
実施の形態1.
 図1は、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置の全体構成を示す概念図である。図1に於いて、車両に搭載された電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイール101と、ステアリングシャフト103と、ステアリングシャフト103に設けられたトルク検出部102と、ラック・ピニオンギヤ105と、車輪104と、運転者の操舵を補助するモータ1と、モータ1を駆動する電力を供給するとともにモータ1の駆動を制御するための制御装置(以下、ECU、と称する)106と、運転者の操舵トルクを検出するトルク検出部102とを含んでいる。
 図1に示すように構成された電動パワーステアリング装置に於いて、図示していない運転者からステアリングホイール101に加えられた操舵トルクは、トルク検出部102に設けられているトーションバー、及びステアリングシャフト103を介して、ラック・ピニオンギヤ105に於けるラックに伝達され、車輪104を転舵させる。
 モータ1が発生する出力トルクは、ステアリングシャフト103に伝達され、操舵時に運転者が加える操舵トルクを軽減する。モータ1は、例えば、永久磁石同期電動機、DCブラシ付き電動機、誘導電動機等、一般に良く知られたものを用いればよい。実施の形態1では、モータ1は三相交流永久磁石同期電動機であるものとする。
 図2は、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。図2に於いて、ECU106は、トルク検出部102が検出した運転者による操舵トルクτに応じたd軸アシスト指令id*、q軸アシスト指令iq*を生成して出力するアシスト指令生成部2と、d軸アシスト指令id*、q軸アシスト指令iq*に基づきモータ1を駆動するモータ駆動部3と、モータ1又はモータ駆動部3の故障を判定する故障判定部4を備える。モータ駆動部3は、電力供給部5と、電流検出部6と、モータ回転角度検出部7により構成される。尚、以下の説明では、d軸アシスト指令id*及びq軸アシスト指令iq*を総合して、単に、「アシスト指令id*、iq*」、若しくは「アシスト指令」と称することもある。
 故障判定部4は、電力供給部5からモータのd軸電流id、q軸電流iqが入力される。この故障判定部4は、後述する第1故障判定部と第2故障判定部から成る。モータ回転角度検出部7は、モータ1の回転子の回転角度θを検出して電力供給部5に入力する。モータ回転角度検出部7は、例えば、レゾルバやロータリエンコーダ等により構成される。
 アシスト指令生成部2は、トルク検出部102から入力された操舵トルクτに応じて、アシスト指令id*、iq*を演算し、電力供給部5と故障判定部4に入力する。アシスト指令id*、iq*の演算方法は特に限定されないが、例えば、[id*=0]とし、操舵トルクτに比例ゲインKaを乗算してアシスト指令iq*を演算する。アシスト指令生成部2が出力するアシスト指令id*、iq*の大きさの最大値は、例えば、モータ1の定格電流とする。
 アシスト指令生成部2は、トルク検出部102で検出した操舵トルクτが正常で且つその値が後述の所定の閾値以上となる状態が継続したとき、アシスト指令を制限する。アシスト指令生成部2によるアシスト指令の制限は、例えば、アシスト指令であるiq*をモータ1の定格電流の1/4以下や1/10以下や、零とする等、アシスト指令の最大値より小さい値に制限する。このとき、アシスト指令の制限は、アシスト指令の制限値を即時に小さくしてもよいし、時間と共に徐々に小さくなるように漸減してもよい。この実施の形態1では、アシスト指令の制限として、アシスト指令をモータ1の定格電流の1/4以下まで漸減するように構成されている。
 トルク検出部102が検出した操舵トルクτが正常であるとは、条件を特に限定しないが、例えば、トルク検出部102により検出した操舵トルクτの大きさが正常な範囲となる第1トルク閾値β1以下であることを指す。検出した操舵トルクτが正常で、且つ、操舵トルクτの大きさが第2トルク閾値β2以上となる状態が継続したとき、モータ1又はモータ駆動部3に故障の疑いがあるとして、アシスト指令を制限する。ただし、β2≦β1である。モータ1又はモータ駆動部3に故障した場合にはモータ1に適切な電流を通電できないため、結果として操舵トルクが大きくなる。そのため、第2トルク閾値β2は、運転者の操舵トルクが大きい事を判定できる値であればよく、例えば、β2の大きさをβ1の0.9倍とする。更に、アシスト指令生成部2は、アシスト指令id*、iq*の制限中にアシスト指令制限フラグF0をオンにして故障判定部4に入力する。
 次に、モータ駆動部3について説明する。モータ駆動部3は、前述のように電力供給部5と、電流検出部6と、モータ回転角度検出部7により構成される。電力供給部5は、アシスト指令生成部2からのアシスト指令id*、iq*と検出した三相電流iu、iv、iwとに基づいて、三相交流永久磁石同期電動機であるモータ1の電機子コイルに、三相電圧vu、vv、vwを印加する。電流検出部6は、電力供給部5からモータ1に三相電圧vu、vv、vwを印加したことによって通電された三相電流iu、iv、iwを検出する。
 即ち、電力供給部5は、電流検出部6により検出した三相電流iu、iv、iwを、モータ回転角度検出部7が検出したモータ回転角度θに基づいて、三相から回転二軸であるd軸及びq軸上の電流であるd軸電流id及びq軸電流iqへと座標変換し、アシスト指令id*、iq*と座標変換したd軸電流id、q軸電流iqとから、d軸電流偏差Δid(=id*-id)と、q軸電流偏差Δiq(=iq*-iq)を演算する。更に電力供給部5は、d軸電流偏差Δidとq軸電流偏差Δiqとを小さくするよう制御するために、PI制御器(図示せず)を通して、回転二軸であるd軸及びq軸上のd軸電圧vd*、q軸電圧vq*を演算する。尚、ここでは電流制御器をPI制御としたが、PI制御に限定されるものではなく、PID制御等の他の制御方法であってもよい。
 電力供給部5は、モータ回転角度検出部7により検出したモータ回転角度θにより、回転二軸であるd軸及びq軸上の電圧であるd軸電圧vd*及びq軸電圧vq*を、三相電圧vu*、vv*、vw*に座標変換し、この座標変換した三相電圧vu*、vv*、vw*に基づいて、インバータ(図示せず)によりモータ1に三相電圧vu、vv、vwを印加することで、モータ1に三相電流iu、iv、iwを通電し、モータ1を駆動する。
 故障判定部4は、第1故障判定部(図示せず)と第2故障判定部(図示せず)で構成される。故障判定部4は、モータ1の三相電流iu、iv、iwが流れる経路に関わる部分、つまり、モータ1とモータ駆動部3の何れかの故障を判定する。ここで、モータ駆動部3の故障とは、電力供給部5と電流検出部6のうちの何れかの故障を意味する。故障判定部4により、モータ1の三相電流iu、iv、iwが流れる経路に関わる部分が故障した状態であると判定された場合、モータ駆動部3によるモータ1の駆動は停止される。
 この実施の形態1では、第1故障判定部は、モータ駆動部3の状態に基づく第1異常判定状態量が第1判定閾値α1より大きい場合に、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定し、第2故障判定部は、第1異常判定状態量が第2判定閾値α2より大きい場合に、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。ここで、第2判定閾値α2は、第1判定閾値α1よりも小さい値、即ち、α2<α1とする。故障判定部4により判定される第1異常判定状態量は、モータ1の三相の電流iu、iv、iwが流れる経路に関わる部分の故障が判定できる状態量であればよい。例えば、モータ1三相の電流iu、iv、iwや、この三相電流iu、iv、iwに相関関係にある三相電圧、vu、vv、vw、又はそれらに関係する値であればよい。
 図3は、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置に於ける、第1故障判定部の動作を示すフローチャートである。図3に於いて、第1故障判定部は、ステップS11にて第1故障判定を行う。ステップS11で行われる第1故障判定は、アシスト指令id*、iq*の大きさに依らずに故障を判定する。第1故障判定部による第1故障判定は、モータ1の電流が流れる経路に関わる部分の故障が判定できればよく、故障判定条件は特に限定されない。例えば、第1異常判定状態量をq軸電流偏差Δiqとし、q軸電流偏差Δiqが第1判定閾値α1以上となる状態が継続したときに故障と判定する。ここで、第1故障判定部に於ける故障判定条件を第1判定条件と称する。第1判定条件は、下記のように示される。
 
   第1判定条件:q軸電流偏差Δiq>第1判定閾値α1
 
 ステップS11に於いて、第1判定条件が満たされたか否かの判定を行い、第1判定条件が満たされていればモータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。次にステップS12に進んで、第1故障判定部がモータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定して故障を検知しているか否かを判定し、故障を検知していれば(YES)ステップS13に進んでモータ駆動部3によるモータ1の駆動を停止し、故障が検知されていなければ(NO)ステップS11に戻り、第1故障判定部による第1故障判定を繰り返す。
 次に、第2故障判定部の動作について説明する。図4は、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置に於ける、アシスト指令及び第2故障判定部の動作を示すフローチャートである。図4に於いて、ステップS21では、トルク検出部102により検出した操舵トルクτの大きさが正常な範囲となる第1トルク閾値β1以下であり、且つ第2トルク閾値β2以上の状態が所定時間以上継続したか否かを判定し、その判定結果が肯定であれば(YES)、ステップS22に進み、モータ1又はモータ駆動部3に故障の疑いがあるとして、アシスト指令id*、iq*を漸減して制限する。ステップS21での判定の結果が否定(NO)であれば、ステップS21に戻り、上記の判定を繰り返す。
 ステップS22に於いてアシスト指令id*、iq*を漸減して制限すれば、ステップS23に進み、第2故障判定部による第2故障判定を行う。第2故障判定部による第2故障判定は、前述のようにアシスト指令id*、iq*を漸減して制限中であるときに行われる。例えば、アシスト指令id*、iq*を漸減し、モータ1の定格電流の1/4以下まで制限した後に第2故障判定を行う。この第2故障判定により判定される第1異常判定状態量は、第1故障判定部による第1故障判定の場合と同じq軸電流偏差Δiqとする。
 ステップS23に於いて、q軸電流偏差Δiqが第2判定閾値α2以上となる状態が継続したとき、第2故障判定部は、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。第2判定閾値α2は、第1判定閾値α1よりも故障を判定し易い値とするために、第1判定閾値α1より小さい値、つまり、α2<α1とする。ここで、第2故障判定部に於ける故障判定条件を第2判定条件と称する。第2判定条件は、下記のように示される。
 
   第2判定条件:q軸電流偏差Δiq>第2判定閾値α2
 
 第2故障判定部に於ける第2故障判定は、第1所定時間T1の間に第2判定条件を満たす時間を計測し、その計測した時間が第2所定時間T2以上であればモータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。この時間の計測は、例えば、q軸電流偏差Δiqの値を一定の時間間隔でサンプリングし、第2判定条件を満たした回数をカウントすることで行う。
 又、第2判定条件を満たす時間は連続して継続していなくてもよく、例えば、第1所定時間T1内に第2判定条件を満たした時間を積算し、この積算した時間が第2所定時間T2以上である場合に、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定してもよい。これにより、例えば、検出した三相電流iu、iv、iwに検出ノイズが入って一時的に第2判定条件を逸脱した場合にも、適切に故障を判定することができる。
 次に、ステップS24では、第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されたか否かを判定し、第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合(NO)に、ステップS25に進んでアシスト指令の制限を解除し、ステップS21に戻る。尚、前述の第3所定時間T3は、例えば、[T3=T1]に設定される。
 ステップS25に進むと、アシスト指令id*、iq*の制限を解除しアシスト復帰を行なう。アシスト指令id*、iq*の制限の解除は、アシスト指令id*、iq*の制限値を時間と共に徐々に大きくし、つまり漸増し、モータ1の定格値に戻す。アシスト指令の制限の解除により、運転者が操舵するために必要な操舵トルクが軽くなる。
 尚、アシスト指令id*、iq*の制限の解除は、第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合に、即時に、アシスト指令id*、iq*を、制限値からモータ1の定格値に戻すようにしてもよい。その場合、迅速にモータ1による操舵トルクの補助が得られるので、運転者が操舵するために必要な操舵トルクが軽くなる利点がある。
 ステップS24に於いて、第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定された場合(YES)には、ステップS26に進んでモータ駆動部3によるモータ1の駆動を停止する。
 以上述べたように、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを検出するトルク検出部と、運転者の操舵を補助するモータと、前記操舵トルクに応じたアシスト指令を生成するアシスト指令生成部と、前記アシスト指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータ、または前記モータ駆動部の故障を判定する故障判定部とを備え、前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限し、前記故障判定部は、前記アシスト指令の前記制限に依らず前記故障を判定する第1故障判定部と、前記アシスト指令が前記制限されているときに前記故障を判定する第2故障判定部と、を備え、前記第2故障判定部で故障と判定した場合に前記モータの駆動を停止する構成としたことで、アシスト指令を制限することでモータの電流を小さくできるので、モータがロック状態になることを回避できると共に、アシスト指令の制限中に故障を判定する第2故障判定部によって、電流に比例した電圧外乱の影響による誤検知を回避し、故障をより早く適切に検知性を向上できる。
 又、前記第1故障判定部、前記第2故障判定部は、モータ駆動部の状態に基づく第1異常判定状態量がそれぞれ第1判定閾値、第2判定閾値より大きい場合に、モータまたはモータ駆動部が故障と判定し、第2判定閾値は、第1判定閾値よりも小さい値とすることで、第1故障判定部よりも第2故障判定部の方が故障であることを判定しやすくなり、故障をより早く適切に検知することができる。
 更に、前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令を制限中に、前記第1故障判定部、または前記第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合に、前記アシスト指令の制限を解除することで、故障でなかった場合に、アシスト指令の制限を解除してモータによる操舵力の補助を復帰できるので、操舵に必要な力が軽くなる利点を有する。
 又、前記モータ駆動部は、前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記アシスト指令と検出した電流に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部とを備え、前記故障判定部は、前記モータの電流または電圧に基づいて前記電流検出部又は前記電力供給部の故障を判定するように構成され、アシスト指令を小さくすることで、電流に比例する電圧外乱が小さくなるので、電流の通電経路に関する電流検出部または電力供給部の故障をより早く適切に検知することができる。
 この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置では、モータの定格電流の1/4以下まで制限した後に故障を判定するようにしたが、アシスト指令を漸減して零となるまで制限し、そのアシスト指令を漸減している過程で定格電流の1/4以下まで制限したとき故障の判定を開始するようにしてもよい。その場合、アシスト指令を漸減している過程で故障の判定を開始するため、アシスト指令を零まで制限するよりも早く故障の判定を行うことができる。更に、モータが故障により逆アシストした場合には、アシスト指令を故障の判定を行いやすい定格電流の1/4以下よりも小さい零に制限したので、逆アシストによるモータのロック状態が回避することができる。
 尚、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置では、故障判定条件は電流に基づくものとしたが、電圧に基づいて判定してもよい。例えば、q軸電流偏差Δiqの代わりに、q軸電圧vq*に基づいて判定してもよい。電圧は電流と相関があるため、電流に基づいて判定する場合と同様に、故障を判定することができる。
 又、この発明の実施の形態1による電動パワーステアリング装置では、第2故障判定部で第3所定時間内に故障と判定されない場合に、アシスト指令の制限を解除するようにしたが、アシスト指令を解除せずにアシスト指令の制限を継続させるようにしてもよい。アシスト指令の制限を継続させた場合、第2故障判定部により故障を判定しやすい状態を維持できるので、故障した場合に速やかにモータの駆動を停止できる。
実施の形態2.
 次にこの発明の実施の形態2による電動パワーステアリング装置について説明する。図5は、この発明の実施の形態2による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。実施の形態2では、故障判定部に於ける故障判定の方法が実施の形態1の場合と異なるが、その他の構成は実施の形態1の場合と同様である。以下、実施の形態1の場合とは異なる部分について説明する。
 図5に示す故障判定部4に於ける第1故障判定は、モータ駆動部3の状態に基づく第1異常判定状態量が第1判定閾値α1より大きい場合にモータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定し、第2故障判定部は、モータ駆動部の状態に基づく第2異常判定状態量が第2判定閾値より大きい場合にモータまたはモータ駆動部が故障と判定し、第1異常判定状態量と第2異常判定状態量は異なる状態量とする。
 温度変化に伴いモータ1の抵抗値が変化した場合、抵抗値の変化量ΔR2による影響は、d軸電流id及びq軸電流iqに比例する電圧外乱[ΔR2・id]、[ΔR2・iq]とみなすことができる。従って、q軸では、アシスト指令iq*が大きいと、電圧外乱[ΔR2・iq]の影響を打ち消すように制御するため、q軸電圧vq*が大きくなる。そのため、アシスト指令iq*が小さい状態で故障を判定することが望ましい。従って、第1故障判定部、及び第2故障判定部を以下に述べる構成とする。
 即ち、第1故障判定部は、アシスト指令id*、iq*の大きさに基づくことなく第1故障判定を行う。第1故障判定部による第1故障判定は、モータ1の電流が流れる経路に関わる部分の故障が判定できればよく、故障判定条件は特に限定しない。例えば、第1異常判定状態量をd軸電圧vd*とする。そしてこの第1異常判定状態量であるd軸電圧vd*が第1判定閾値α1以上となる状態が継続したとき、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。ここで、第1故障判定部の故障判定条件を第1判定条件と称し、下記に示される。
 
   第1判定条件 : vd*> 第1判定閾値α1
 
 第2故障判定部は、実施の形態1の場合と同様に、d軸アシスト指令id*、q軸アシスト指令iq*の制限中に故障を判定する。例えば、d軸アシスト指令id*、q軸アシスト指令iq*を漸減し、モータ1の定格電流の1/4以下まで制限した後に故障を判定する。第2異常判定状態量は、第1異常判定状態量としてのd軸電圧vd*とは異なる異常判定状態量であるq軸電圧vq*とする。d軸は、アシスト指令[id*=0]で常に小さく、q軸に対して独立していると考えて、アシスト指令id*、iq*の大きさに依らず故障を判定する。しかし、q軸アシスト指令iq*は、最大値として設定した値(例えばモータ1の定格電流)まで大きくなるため、アシスト指令を例えばモータ1の定格の1/4以下まで制限した状態で故障を判定する。q軸電圧vq*が第2判定閾値α2以上となる状態が継続したとき、故障していると判定する。ここで第2故障判定部の故障判定条件を第2判定条件と称し、下記に示される。
 
   第2判定条件:vq*>第2判定閾値α2
 
 以上述べたように、第1異常判定状態量と第2異常判定状態量とは、互いに異なる異常判定状態量と設定されていることで、故障を検知できる条件の範囲を広げることができ、第1故障判定部だけで故障を判定した場合よりも故障を検知し易くなる。
 以上述べたように、この発明の実施の形態2による電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵トルクを検出するトルク検出部と、運転者の操舵を補助するモータと、前記操舵トルクに応じたアシスト指令を生成するアシスト指令生成部と、前記アシスト指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータ、または前記モータ駆動部の故障を判定する故障判定部とを備え、前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限し、前記故障判定部は、前記アシスト指令の前記制限に依らず前記故障を判定する第1故障判定部と、前記アシスト指令が前記制限されているときに前記故障を判定する第2故障判定部と、を備え、前記第2故障判定部で故障と判定した場合に前記モータの駆動を停止する構成としたことで、アシスト指令を制限することでモータの電流を小さくできるので、モータがロック状態になることを回避できると共に、アシスト指令の制限中に故障を判定する第2故障判定部によって、電流に比例した電圧外乱の影響による誤検知を回避し、故障をより早く適切に検知性を向上できる。
 又、第1故障判定部は、モータ駆動部の状態に基づく第1異常判定状態量が第1判定閾値より大きい場合に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定し、前記第2故障判定部は、モータ駆動部の状態に基づく第2の異常判定状態量が第2判定閾値より大きい場合に、前記モータまたは前記モータ駆動部が故障と判定し、第1異常判定状態量と第2異常判定状態量は異なる異常判定状態量である構成としたことで、第2故障判定部を第1故障判定部と異なる判定条件で故障を判定するため、故障を検知できる条件の範囲を広げることができ、第1故障判定部よりも故障を検知しやすくなる。
 更に、前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令を制限中に、前記第1故障判定部、又は前記第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合に、前記アシスト指令の制限を解除することで、故障でなかった場合に、アシスト指令の制限を解除してモータによる操舵力の補助を復帰できるので、操舵に必要な力が軽くなる。
 又、前記モータ駆動部は、前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記アシスト指令と検出した電流に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部とを備え、前記故障判定部は、前記モータの電流又は電圧に基づいて前記電流検出部又は前記電力供給部の故障を判定することで、アシスト指令を小さくしたことにより、電流に比例する電圧外乱が小さくなるので、電流の通電経路に関する電流検出部または電力供給部の故障をより早く適切に検知できる。
実施の形態3.
 次に、この発明の実施の形態3による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態3では、実施の形態1に対して制御装置としてのECUの構成が異なり、その他の構成は実施の形態1の場合と同様である。以下、実施の形態1の場合とは異なる部分を主体に説明する。
 図6は、この発明の実施の形態3による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。図6に於いて、制御装置であるECU106は、前述のようにしてアシスト指令id*、iq*を制限中に、故障を判定するためのテスト指令idh*、iqh*を生成するテスト指令生成部8を備えている。モータ駆動部3は、後述するようにテスト指令生成部8からのテスト指令idh*、iqh*を加算したアシスト指令に基づいてモータ1を駆動することができるように構成されている。故障判定部4に於ける第2故障判定部は、モータ1の応答にテスト指令idh*、iqh*が反映されないときに、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。
 電流検出部6とモータ回転角度検出部7は、実施の形態1の場合と同様の構成とする。アシスト指令生成部2は、実施の形態1の場合と同様に構成され、操舵トルクτに応じたアシスト指令id*、iq*を演算し、出力する。即ち、アシスト指令生成部2は、トルク検出部102から入力された操舵トルクτに応じて、アシスト指令id*、iq*を演算し、電力供給部5に入力する。アシスト指令id*、iq*の演算方法は特に限定されないが、例えば、[id*=0]とし、操舵トルクτに比例ゲインKaを乗算してアシスト指令iq*を演算する。アシスト指令生成部2が出力するアシスト指令id*、iq*の大きさの最大値は、例えば、モータ1の定格電流とする。
 アシスト指令生成部2は、実施の形態1の場合と同様に、トルク検出部102で検出した操舵トルクτが正常で且つその値が後述の所定の閾値以上となる状態が継続したとき、アシスト指令を制限する。アシスト指令生成部2によるアシスト指令の制限は、例えば、アシスト指令であるiq*をモータ1の定格電流の1/4以下や1/10以下とする等、アシスト指令の最大値より小さい値に制限する。このとき、アシスト指令の制限は、アシスト指令の制限値を即時に小さくしてもよいし、時間と共に徐々に小さくなるように漸減してもよい。この実施の形態3では、アシスト指令の制限として、アシスト指令を零に漸減するように構成されている。
 トルク検出部102が検出した操舵トルクτが正常であるとは、条件を特に限定しないが、例えば、トルク検出部102により検出した操舵トルクτの大きさが正常な範囲となる第1トルク閾値β1以下であることを指す。検出した操舵トルクτが正常で、且つ、操舵トルクτの大きさが第2トルク閾値β2が継続したとき、モータ1又はモータ駆動部3に故障の疑いがあるとして、アシスト指令を制限する。ただし、β2≦β1である。
 更に、アシスト指令生成部2は、アシスト指令id*、iq*の制限中にテスト指令フラグFをオンにしてテスト指令生成部8及び故障判定部4に入力する。テスト指令フラグFは、故障を判定するためのテスト指令idh*、iqh*を印加するためのフラグである。テスト指令フラグFは、例えば、アシスト指令id*、iq*を漸減して零に制限してからオンにされる。
 テスト指令生成部8は、テスト指令フラグFがオンのとき、テスト指令idh*、iqh*を生成し、出力する。つまり、アシスト指令id*、iq*を制限中にテスト指令idh*、iqh*を生成する。テスト指令idh*、iqh*は、ステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数whを主成分とする固定座標軸上の電流に相当する信号である。例えば、機械的共振周波数が10[Hz]であるステアリングに対して、テスト指令idh*、iqh*を周波数[wh=125Hz]を有する振幅Ahの正弦波であるとしたとき、時刻tのテスト指令idh*、iqh*は、下記の式(4)、(5)で与えられる。
 
   idh*=Ah×sin(wh×t)  ・・・・・式(4)
   iqh*=Ah×cos(wh×t)  ・・・・・式(5)
 
 テスト指令idh*、iqh*をアシスト指令id*、iq*に加算器で加算し、[id2*(=id*+idh*)]、[iq2*(=iq*+iqh*)]として電力供給部5に入力する。電力供給部5は、テスト指令が加算されたアシスト指令[id2*(=id*+idh*)]、[iq2*(=iq*+iqh*)]に基づいてモータ1を駆動する。
 電力供給部5は、電流検出部6により検出した三相電流iu、iv、iwを、モータ回転角度検出部7が検出したモータ回転角度θに基づいて、三相から回転二軸であるd軸及びq軸上の電流であるd軸電流id及びq軸電流iqへと座標変換し、アシスト指令id*、iq*と座標変換したd軸電流id、q軸電流iqとから、d軸電流偏差Δid(=id*-id)と、q軸電流偏差Δiq(=iq*-iq)を演算する。更に電力供給部5は、d軸電流偏差Δidとq軸電流偏差Δiqとを小さくするよう制御するために、PI制御器(図示せず)を通して、回転二軸であるd軸及びq軸上のd軸電圧vd*、q軸電圧vq*を演算する。尚、ここでは電流制御器をPI制御としたが、PI制御に限定されるものではなく、PID制御等の他の制御方法であってもよい。
 電力供給部5は、モータ回転角度検出部7により検出したモータ回転角度θにより、回転二軸であるd軸及びq軸上の電圧であるd軸電圧vd*及びq軸電圧vq*を、三相電圧vu*、vv*、vw*に座標変換し、この座標変換した三相電圧vu*、vv*、vw*に基づいて、インバータ(図示せず)によりモータ1に三相電圧vu、vv、vwを印加することで、モータ1に三相電流iu、iv、iwを通電し、モータ1を駆動する。
 故障判定部4は、第1故障判定部(図示せず)と第2故障判定部(図示せず)で構成される。故障判定部4は、モータ1の三相電流iu、iv、iwが流れる経路に関わる部分、つまり、モータ1とモータ駆動部3の何れかの故障を判定する。ここで、モータ駆動部3の故障とは、電力供給部5と電流検出部6のうちの何れかの故障を意味する。故障判定部4により、モータ1の三相電流iu、iv、iwが流れる経路に関わる部分が故障した状態であると判定された場合、モータ駆動部3によるモータ1の駆動は停止される。
 第1故障判定部は、前述の実施の形態1に於ける第1故障判定部と同様の構成とする。第2故障判定部は、モータ1の応答にテスト指令idh*、iqh*が反映されないとき、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。この実施の形態3では、モータ1の応答にテスト指令idh*、iqh*が反映されないときとは、モータ1の応答に関連する値である第2異常判定状態量が、第2判定閾値γより小さい状態が所定時間継続するときを意味する。
 例えば、第2異常判定状態量をd軸電流id、及びq軸電流iqとし、第2判定閾値γを、テスト指令の振幅Ahより小さい値として、[γ=Ah/2]に設定する。テスト指令idh*、iqh*が125[Hz]の正弦波である場合、1周期が8[ms]である。そのため、モータ1又はモータ駆動部3が故障していない正常な状態であれば、半周期である4[ms]中にモータ1の応答であるd軸電流id、及びq軸電流iqの大きさが第2判定閾値γよりも大きい値となる。つまり、第1所定時間T1内のd軸電流id、q軸電流iqが第2判定閾値γよりも小さい状態が第2所定時間T2以上継続した場合に、モータ1の応答にテスト指令idh*、iqh*が反映されないとして、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。
 異常判定状態量であるd軸電流id、q軸電流iqは、バンドパスフィルタ等のフィルタ処理によって、高周波成分を抽出してから故障の判定に用いてもよい。その場合、オフセットやノイズ等の影響を除外して判定できるので、より適切に故障の判定を行うことができる。
 実施の形態1と同様に、第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されなかった場合に、アシスト指令id*、iq*の制限を解除する。アシスト指令id*、iq*の制限の解除により、運転者が操舵するために必要な操舵トルクが軽くなるという効果が得られる。
 以上述べたこの発明の実施の形態3による電動パワーステアリングの構成により、下記の効果が得られる。即ち、トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限し、前記故障判定部は、前記アシスト指令の前記制限に依らず前記故障を判定する第1故障判定部と、前記アシスト指令が前記制限されているときに前記故障を判定する第2故障判定部と、を備え、前記第2故障判定部で故障と判定した場合に前記モータの駆動を停止する構成としたことで、アシスト指令を制限することでモータの電流を小さくできるので、モータがロック状態になることを回避しつつ、アシスト指令の制限中に故障を判定する第2故障判定部によって、電流に比例した電圧外乱の影響による誤検知を回避しつつ、故障をより早く適切に検知できる。
 又、前記アシスト指令の制限中に、前記故障を判定するためのテスト指令を生成するテスト指令生成部を備え、前記モータ駆動部は、前記テスト指令に基づいて前記モータを駆動し、前記第2故障判定部は、前記モータの応答に前記テスト指令が反映されないとき、前記モータまたは前記モータ駆動部が故障と判定することで、テスト指令を用いて故障を判定する第2故障判定部の方が、第1故障判定部よりも故障を判定しやすくなる。又、アシスト指令を小さくしたことで、テスト指令による応答が抽出しやすくなり、誤判定しにくくなる。
 更に、前記テスト指令は、ステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数を主成分とすることで、それよりも低い周波数を印加した場合に比べて、操舵への影響を抑えられる。
 又、前記第2故障判定部は、モータの電流の大きさが所定の値より小さい場合に故障と判定することで、テスト指令により駆動している時に、モータの応答にテスト指令が反映されていないとして、故障と判定することができる。
 又、前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令を制限中に、前記第1故障判定部、又は前記第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合に、前記アシスト指令の制限を解除することで、故障でなかった場合に、アシスト指令の制限を解除してモータによる操舵力の補助を復帰できるので、操舵に必要な力が軽くなる。
 更に、前記モータ駆動部は、前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記アシスト指令と検出した電流に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部とを備え、前記故障判定部は、前記モータの電流または電圧に基づいて前記電流検出部または前記電力供給部の故障を判定することで、アシスト指令を小さくしたことにより、電流に比例する電圧外乱が小さくなるので、電流の通電経路に関する電流検出部または電力供給部の故障をより早く適切に検知できる。
 尚、前述ではテスト指令idh*、iqh*を、125[Hz]の正弦波としたが、ステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数を主成分とする信号であれば、正弦波に限られるものではない。例えば、テスト指令idh*、iqh*をのこぎり波、三角波、矩形波、パルス波等で構成しても、同様に故障を判定することができる。又、テスト指令idh*、iqh*の周波数も1周期が8[ms]となる125「Hz」に限定されるものではなく、ステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数であればよい。例えば、1周期が16[ms]となる62.5[Hz]としてもよいし、1周期が4[ms]となる250[Hz]としてもよい。
実施の形態4.
 次にこの発明の実施の形態4による電動パワーステアリング装置について説明する。この実施の形態4では、実施の形態3に対して、テスト指令生成部と第2故障判定部の構成が異なり、他は同様である。
 図7は、この発明の実施の形態4による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。図7に於いて、テスト指令生成部8は、テスト指令フラグFがオンのとき、モータ回転角度検出部7が検出したモータ回転角度θを用いてテスト指令iah*、ibh*を生成する。即ち、下記の式(6)、(7)に示す固定座標軸上のテスト指令iah*、ibh*を、検出したモータ回転角度θに基づき下記の式(8)によって回転二軸であるd軸及びq軸上の値idh*、iqh*に変換してテスト指令とする。
 
   iah*=Ah×sin(wh×t)  ・・・・・・式(6)
   ibh*=Ah×cos(wh×t)  ・・・・・・式(7)
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 
 テスト指令を上記のように固定座標軸の電流iah*、ibh*を座標変換したidh*、iqh*として与えることで、各相の電流に指定の周波数whの正弦波の信号を与えることができ、各相の電流から故障を判定することができる。
 第2故障判定部は、第1所定時間T1内の三相電流iu、iv、iwが、正の閾値a以上となる時間Aと、負の閾値b以下となる時間Bを計測し、時間A又は時間Bが第2所定時間T2以下である場合に、モータの応答にテスト指令が反映されていないとして、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定する。これにより、第2故障判定部の故障判定は、三相電流iu、iv、iwの大きさが所定の値より小さい場合に、モータの応答にテスト指令が反映されていないとして、故障と判定することができる。更に、三相電流iu、iv、iwについて、正側と負側のどちらに関係する故障が発生しているかを判別することができる。
 第2異常判定状態量を三相電流iu、iv、iwとし、第2判定閾値γを、テスト指令の振幅Ahより小さい値として、例えば、[γ=Ah/2]とする。三相電流iu、iv、iwの大きさが、第2判定閾値γ以下であれば、モータの応答にテスト指令が反映されていないとして、モータ1又はモータ駆動部3が故障していると判定することができる。
 更に、次に述べるようにすることで、正負を区別して故障の判定ができる。即ち、例えば、テスト指令iah*、ibh*が125[Hz]の正弦波の場合、1周期が8[ms]であるので、第1所定時間T1を、[T1=8ms]として設定する。以下、電流iuを例に説明するが、電流iv、iwも同様に判定することができる。電流iuが正の閾値[a=Ah/2]として、正の閾値a以上の場合の時間Aを計測する。第2所定時間T2は、正となる時間が短いと判定できる値であればよい。例えば、テスト指令iah*、ibh*が1周期8[ms]の正弦波であるとした場合、1周期でAh/2以上となる時間は、8/3[ms]となる。そのため、第2所定時間T2を、8/3[ms]以下の2[ms]とし、正となる時間が2[ms]以下の場合に、正となる時間が短いとして、電流iuの正側の電流の通電経路に関する故障と判定する。負の場合も同様に、負の閾値[b=-Ah/2]以下となる時間Bを計測して故障を判定する。第2故障判定部で故障と判定すれば、モータ1の駆動を停止する。
 又、第1所定時間T1での故障の判定をN回繰り返し、[第1所定時間T1×N]の間にN2回以上、故障と判定すればモータ1の駆動を停止するとしてもよい。ここで、N2は、例えば、(N/2)や(N/3)等とする。ただし、N、N2は整数である。第3所定時間T3内に故障と判定されない場合には、実施の形態1の場合と同様に、アシスト指令の制限を解除する。第3所定時間T3は、例えば、T1×Nとする。
 以上述べたこの発明の実施の形態4による電動パワーステアリング装置は、前述のように構成されているので、次に述べる効果が得られる。即ち、トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限し、前記故障判定部は、前記アシスト指令の前記制限に依らず前記故障を判定する第1故障判定部と、前記アシスト指令が前記制限されているときに前記故障を判定する第2故障判定部と、を備え、前記第2故障判定部で故障と判定した場合に前記モータの駆動を停止する構成としたことで、アシスト指令を制限することでモータの電流を小さくできるので、モータがロック状態になることを回避しつつ、アシスト指令の制限中に故障を判定する第2故障判定部によって、電流に比例した電圧外乱の影響による誤検知を回避しつつ、故障をより早く適切に検知することができる。
 又、前記アシスト指令の制限中に、前記故障を判定するためのテスト指令を生成するテスト指令生成部を備え、前記モータ駆動部は、前記テスト指令に基づいて前記モータを駆動し、前記第2故障判定部は、前記モータの応答に前記テスト指令が反映されないとき、前記モータまたは前記モータ駆動部が故障と判定することで、テスト指令を用いて故障を判定する第2故障判定部の方が、第1故障判定部よりも故障を判定しやすくなる。又、アシスト指令を小さくしたことで、テスト指令による応答が抽出しやすくなり、誤判定しにくくなる。
 更に、前記テスト指令は、ステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数を主成分とすることで、それよりも低い周波数を印加した場合に比べて、操舵への影響を抑えることができる。
 又、前記第2故障判定部は、モータの電流の大きさが所定の値より小さい場合に故障と判定することで、テスト指令により駆動している時に、モータの応答にテスト指令が反映されていないとして、故障と判定することができる。
 更に、前記第2故障判定部は、第1所定時間T1内の各相の電流が、正の閾値a以上となる時間Aと、負の閾値b以下となる時間Bを計測し、時間Aまたは時間Bが第2所定時間T2以下である場合に故障と判定する構成としたことで、テスト指令の応答が、正の値である閾値a以上となった時間Aが第2所定時間T2より短ければ、電流が正方向に適切に通電できていない故障と判定できる。同様に、負方向も判定でき、正方向と負方向のどちらが故障しているか特定することができる。
 又、前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令を制限中に、前記第1故障判定部、または前記第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合に、前記アシスト指令の制限を解除することで、故障でなかった場合に、アシスト指令の制限を解除してモータによる操舵力の補助を復帰できるので、操舵に必要な力が軽くなる。
 又、前記モータ駆動部は、前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記アシスト指令と検出した電流に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部とを備え、前記故障判定部は、前記モータの電流または電圧に基づいて前記電流検出部または前記電力供給部の故障を判定することで、アシスト指令を小さくしたことにより、電流に比例する電圧外乱が小さくなるので、電流の通電経路に関する電流検出部または電力供給部の故障をより早く適切に検知することができる。
実施の形態5.
 次に、この発明の実施の形態5による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態5では、実施の形態4の構成に対して、制御装置であるECU内のモータ駆動部及びテスト指令生成部の構成が異なり、他は同様である。
 図8は、この発明の実施の形態5による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。図8に於いて、モータ1の回転角度の推定値を演算するモータ回転角度推定部9を備え、演算したモータ回転角度推定値θestに基づいて、テスト指令idh*、iqh*の生成とモータ1への電力の供給を行うことが、前述の実施の形態4の場合と異なる。
 モータ駆動部3は、電力供給部5と、電流検出部6と、モータ回転角度推定部9とを備える。電流検出部6は、前述の実施の形態4に於ける電流検出部と同様の構成とする。この実施の形態5では、モータ駆動部3にはモータ回転角度検出部が設けられておらず、それに代えて、モータ回転角度推定値θestを演算するモータ回転角度推定部9を備えている。モータ回転角度推定部9の構成は特に限定されないが、例えば、特許文献4に開示されているように、電流に基づいてモータ回転角度を推定する。
 テスト指令生成部8は、テスト指令フラグFがオンのとき、前述の式(6)、(7)に示す固定座標軸上のテスト指令iah*、ibh*を、前述の式(8)のモータ回転角度θの代わりにモータ回転角度推定部9が演算したモータ回転角度推定値θestを用いて、回転二軸であるd軸及びq軸上の値idh*、iqh*に座標変換してテスト指令とするものであり、この構成が前述の実施の形態4に於けるテスト指令生成部の構成とは異なる。
 電力供給部5は、モータ回転角度推定部9により推定したモータ回転角度推定値θestに基づいてモータ1に電力を供給する。即ち、電力供給部5は、電流検出部6が検出した三相電流iu、iv、iwを、モータ回転角度推定部9が推定したモータ回転角度推定値θestに基づいて、三相から回転二軸であるd軸及びq軸へと座標変換し、d軸電流id及びq軸電流iqを演算する。電流id、iqに基づき、実施の形態2と同様に、電圧vd*, vq*を演算する。推定したモータ回転角度推定値θestにより、回転二軸であるd軸及びq軸上のd軸電圧vd*及びq軸電圧vq*を、三相電圧vu*、vv*、vw*に座標変換する。個の座標変換した三相電圧vu*、vv*、vw*から、インバータによりモータ1に電圧を印加することで、モータに電流を通電し、モータを駆動する。
 前述のように、モータ回転角度を推定し、推定したモータ回転角度によりモータを駆動する場合には、電流に比例した電圧外乱により制御精度が低下するだけでなく、電流に比例した推定誤差が発生して制御精度が低下するという課題があるが、この発明の実施の形態5による電動パワーステアリング装置は、モータの回転角度の推定値を演算するモータ回転角度推定部をモータ駆動部に備えており、推定したモータ回転角度に基づいて電力を供給する構成としたことで、実施の形態4と同様の効果に加えて、電流に比例した電圧外乱およびモータ回転角度の推定誤差の影響を小さくでき、アシスト指令の制限中に故障を判定する第2故障判定部によって、電流に比例した電圧外乱およびモータ回転角度の推定誤差による制御精度の低下と、モータまたはモータ駆動部の故障とを精度良く区別して判定できる。そのため、モータまたはモータ駆動部の故障を、より早く適切に検知して、モータの駆動を停止することができる。
 尚、前述の構成では、モータ回転角度推定部を例えば特許文献4に示されている構成としたが、例えば特許文献5に示されているようにモータの出力トルクに含まれる出力トルク周波数と高周波信号との位相差に基づいてモータの回転角度位置を推定する構成とする等、他の構成でも実施の形態5と同様の効果が得られる。特に、特許文献4に示されたモータの回転角度推定装置のように電流に比例して推定誤差が生じるような場合に、実施の形態5によるモータ回転角度推定部を用いればより顕著な効果が得られる。
実施の形態6.
 次に、この発明の実施の形態6による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態6では、実施の形態5の構成に加え、モータ駆動部は、モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出部と、モータ回転角度検出部の故障を判定する角度検出故障判定部とを備える。更に、モータ駆動部及びテスト指令生成部は、モータ回転角度検出部が正常な場合には、検出したモータ回転角度に基づいて電力供給部での座標変換を行い、角度検出故障判定部によりモータ回転角度検出部が故障であると判定した場合には、モータ回転角度推定部により推定したモータ回転角度に基づいて電力供給部及びテスト指令の座標変換をするようにした点が、前述の実施の形態5と異なるが、他の構成は実施の形態5と同様である。以下の説明では、前述の実施の形態5に於ける図8を援用して説明する。
 ここで、先ず、モータ回転角度検出部が正常な場合について説明する。電力供給部5は、モータ回転角度検出部が正常な場合には、実施の形態2の場合と同様に、検出したモータ回転角度にθに基づいて三相と回転二軸であるd軸及びq軸との座標変換を行い、モータに電力を供給する。モータ回転角度検出部が正常な場合には、操舵トルクに基づくアシスト電流の制限は実施しない。故障判定部4は、実施の形態1の第1故障判定部により、モータ1の電流が流れる経路に関わる部分の故障を判定する。
 次に、モータ回転角度検出部が故障した場合について説明する。モータ回転角度検出部が故障しているか否かは、角度検出故障判定部により判定する。その判定する条件は特に限定されず、モータ回転角度検出部の故障が適切に検知できればよい。例えば、実施の形態5と同様の方法でモータ回転角度を推定し、検出したモータ回転角度と推定したモータ回転角度の偏差の絶対値が閾値以上ならば故障と判定する。
 角度検出故障判定部によりモータ回転角度検出部が故障と判定されれば、モータ回転角度推定部9によりモータ回転角度の推定値を演算する。モータ回転角度の推定は、実施の形態5と同様の方法で行う。電力供給部5は、検出したモータ回転角度の代わりに、実施の形態5の場合と同様に、推定したモータ回転角度に基づいて三相と回転二軸であるd軸及びq軸との座標変換を行い、モータに電力を供給する。
 テスト指令生成部8は、実施の形態5の場合と同様に、固定座標軸上のテスト指令iah*、ibh*を、推定したモータ回転角度に基づいて、回転二軸であるd軸及びq軸上のテスト指令idh*、iqh*に座標変換する。
 アシスト指令生成部2は、モータ回転角度検出部が故障中で、かつ、トルク検出部102により検出した操舵トルクτが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したときアシスト指令を制限する。
 故障判定部4は、実施の形態2に於ける第1故障判定部、第2故障判定部により、モータの電流が流れる経路に関わる部分、つまり、モータまたは電流検出部または電力供給部の故障を判定する。
 以上述べたように、この発明の実施の形態6による電動パワーステアリング装置によれば、モータ駆動部は、前記モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出部と、前記モータ回転角度検出部の故障を判定する角度検出故障判定部と、前記モータの回転角度の推定値を演算するモータ回転角度推定部を備え、前記モータ回転角度検出部が正常な場合には、検出したモータ回転角度に基づいて電力を供給し、前記角度検出故障判定部が故障を判定した場合には、推定したモータ回転角度に基づいて電力を供給し、前記アシスト指令生成部は、前記モータ回転角度検出部が故障中で、かつ、前記トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限するように構成されているので、実施の形態5の効果に加えて、モータ角度検出部が故障してもバックアップ制御として、モータ角度推定部で推定したモータ回転角度によりモータを駆動できるので、モータによる補助を継続できる。
 更に、モータ角度検出部が故障し、推定したモータ回転角度によりモータを駆動する場合には、実施の形態5と同様に、第2故障判定部によって、アシスト指令の制限中に故障を判定することで、バックアップ制御となってから推定角度の誤差によって生じる制御精度の低下と、故障とを区別することができるので、故障を適切に判定できる。したがって、モータまたは電流検出部または電力供給部の故障を判定しやすくなり、故障が生じた場合に、より早く故障を検知してモータの駆動を停止するとともに、故障が生じていない場合に、誤って故障と判定することを回避することができる。
実施の形態7.
 次にこの発明の実施の形態7による電動パワーステアリング装置について説明する。実施の形態7は、第2故障判定部に故障でない正常な状態であることを判定する正常判定部を備える点が実施の形態1と異なり、他は実施の形態1と同様である。実施の形態7では、前述の実施の形態1の構成の第2故障判定部に、第2故障判定部で故障を判定する対象が正常な状態であることを判定する正常判定部を加えた構成とする。正常判定部で正常な状態であると判定された場合に、アシスト指令の制限を解除する。例えば、q軸電流偏差Δiqが正常判定閾値α3よりも小さいことを正常判定条件として、正常判定条件を第4所定時間T4以上満たした場合に、正常と判定する。ここで、正常判定閾値α3は、下記に示すように第2判定閾値α2より小さい値、つまり、α3<α2とする。
 
   正常判定条件 : q軸電流偏差Δiq < 正常判定閾値α3
 
 第4所定時間T4を第3所定時間T3より短い時間に設定し、正常判定部で正常と判定してアシスト指令の制限を解除することで、さらに早くモータによるトルクの補助が得られるので、運転者が操舵するために必要な操舵トルクが軽くなる利点がある。
 以上述べたように、この発明の実施の形態7による電動パワーステアリング装置によれば、第2故障判定部は、前記アシスト指令の制限中にモータまたはモータ駆動部が故障でない正常な状態であることを判定する正常判定部を備え、前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令を制限した後、前記第1故障判定部、または前記第2故障判定部で所定時間内に故障と判定されない場合、または、正常な状態であると判定された場合に、前記アシスト指令の制限を解除する構成としたことで、正常判定部により、故障でなかった場合にアシストをより早く復帰できるという効果が得られる。
 尚、実施の形態7では、実施の形態1の構成に正常判定部を備えたが、他の何れの実施の形態に正常判定部を備えても、同様の効果が得られる。
実施の形態8.
 次に、この発明の実施の形態8による電動パワーステアリング装置について説明する。図9は、この発明の実施の形態8による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置の構成図である。実施の形態8は、制御装置であるECU内の故障判定部の構成が実施の形態1と異なり、他は実施の形態1と同様である。
 図9に於いて、実施の形態8に於ける故障判定部4は、モータ回転角度検出部7の故障を判定する。モータ回転角度検出部7は、例えば、下記の式(9)、(10)、(11)に示される、位相の異なる2種類の交流電圧E1、E2からモータの回転角度θを検出するレゾルバにより構成される。
 
   E1=Ar×sinθ   ・・・・・・・・式(9)
   E2=Ar×cosθ   ・・・・・・・・式(10)
   θ=arctan(E1/E2) ・・・・・式(11)
 
 故障判定部4は、例えば、交流電圧E1、E2の振幅から、モータ回転角度検出部の故障を判定する。但し、アシスト指令が大きい場合には、モータの電流によって生じる電磁ノイズが大きいため、モータ回転角度検出部7の信号に加わるノイズが大きくなる。モータ回転角度検出部の信号に加わるノイズが大きいと、誤ってモータ回転角度検出部が故障であると判定する可能性がある。そこで、アシスト指令生成部は、トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したとき、モータ回転角度検出部の故障の疑いがあるとして、アシスト指令を制限する。
 第1故障判定部は、下記のように、第1判定閾値Ath1により、第1判定条件を所定時間継続して満たす場合、故障と判定する。
 
   第1判定条件:|E1+E2|>Ath1
 
 第2故障判定部は、アシスト指令の制限中に、第2判定閾値Ath2により、下記に示すように、第2判定条件を所定時間継続して満たす場合、故障と判定する。ただし、アシスト指令を制限したことにより、モータに通電される電流が小さくなりモータ回転角度検出部の信号に加わるノイズが小さくなるため、第2判定閾値Ath2は、第1判定閾値Ath1よりも小さい値、つまり、Ath2<Ath1とする。
 
   第2判定条件 : |E1^2+E2^2|>Ath2
 
 以上述べたように、この発明の実施の形態8による電動パワーステアリング装置によれば、運転者の操舵トルクを検出するトルク検出部と、運転者の操舵を補助するモータと、前記操舵トルクに応じたアシスト指令を生成するアシスト指令生成部と、前記アシスト指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動部と、前記モータ、または前記モータ駆動部の故障を判定する故障判定部を備え、前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限し、前記故障判定部は、前記アシスト指令の制限中に前記故障を判定する第1故障判定部と、前記アシスト指令の大きさが小さい時に前記故障を判定する第2故障判定部を備え、前記第2故障判定部で故障と判定した場合に前記モータの駆動を停止するように構成されている。
 更に、前記モータ駆動部は、前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出部と、前記アシスト指令と検出した電流と検出したモータ回転角度に基づいて前記モータに電力を供給する電力供給部を備え、前記故障判定部は、前記電流検出部、前記電力供給部、または、前記モータ回転角度検出部の故障を判定する構成とした。この構成により、アシスト指令を制限したことで、故障によって逆アシストが生じた場合に、モータのロック状態を回避できる。また、アシスト指令を制限したことで、モータ角度検出部への電磁ノイズの影響が低減できるので、第2故障判定部の判定閾値を第1判定閾値よりも小さい値にでき、故障を判定し易くすることができる。
 尚、この実施の形態8では、第2判定閾値は、第1判定閾値よりも小さい値としたが、故障判定条件によっては、第2判定閾値は、第1判定閾値よりも大きい値としてもよい。例えば、以下の第1、第2判定条件により故障を判定する場合には、交流電圧E1、E2の振幅で故障を判定しているが、振幅が小さいことで故障を判定するため、第2判定閾値は、第1判定閾値よりも大きい値となる。この場合も同様に、アシスト指令を制限して第2故障判定部により故障を判定することで、誤って故障を判定することなく、故障したことをより早く判定することができる。
 
   第1判定条件:|E1+E2|<Ath12
   第2判定条件:|E1+E2|<Ath22
 
 尚、上記では、故障判定部によりモータ回転角度検出部の故障を判定するとしたが、実施の形態1等の他の実施の形態のように、モータの電流または電圧に基づいて電流検出部又は電力供給部の故障を判定するものと組み合わせて、電流検出部、電力供給部、又は、モータ回転角度検出部の故障を判定するとしてもよい。その場合、より多くの部分の故障を判定することができる。
 又、第2故障判定部に於いて、実施の形態5のようにモータ回転角度を推定し、検出したモータ回転角度θと推定したモータ回転角度推定値θestとの差から、モータ回転角度検出部の故障を判定してもよい。例えば、第2故障判定部では、検出したモータ回転角度θと推定したモータ回転角度推定値θestとの差の絶対値が第2判定閾値Ath23より大きい場合、故障と判定する。
 
   第2判定条件 : |θ-θest|>Ath23
 
 以上述べたように、この発明の実施の形態8による電動パワーステアリング装置によれば、第1故障判定部は、モータ駆動部の状態に基づく第1異常判定状態量が第1判定閾値より大きい場合にモータまたはモータ駆動部が故障と判定し、第2故障判定部は、モータ駆動部の状態に基づく第2の異常判定状態量が第2判定閾値より大きい場合にモータまたはモータ駆動部が故障と判定し、第1異常判定状態量と第2異常判定状態量は異なる状態量である構成としたので、第2故障判定部を第1故障判定部と異なる判定条件で故障を判定することで、故障を検知できる条件の範囲を広げることができ、第1故障判定部よりも故障を検知し易くすることができる。
実施の形態9.
 次にこの発明の実施の形態9による電動パワーステアリング装置について説明する。この実施の形態9では、図8に示す前述の実施の形態5の構成に於けるアシスト指令生成部2を、トルク検出部102で検出した操舵トルクτが正常且つ大きさが所定の閾値以上であり、且つ、モータ1の回転速度が所定の閾値以下となる状態が継続したとき、アシスト指令を制限するように、構成を変更したものである。
 モータ1の回転速度は、モータ回転角度推定部9で推定したモータ回転速度を用いる、又は、モータ回転角度推定値を微分して演算する。モータ1の回転速度の閾値は、モータ1がロックしていると判定できる程度の小さい値とする。ロックしていると判定できる程度の小さい値としては、ほぼ零の値を設定すれば良いが、推定したモータ回転速度は実際のモータ回転速度に対して誤差を有することを考慮して、例えば、30[rpm]以下とする。
 この実施の形態9の構成により、アシスト指令生成部2は、トルク検出部102で検出した操舵トルクτが正常かつ大きさが所定の閾値以上であり、且つ、モータ1の回転速度が所定の閾値以下となる状態が継続したときアシスト指令を制限する構成としたことで、操舵トルクτが大きく、且つ、モータ回転速度が零に近い値である時、モータ1がロック状態である可能性が非常に高いので、モータ1のロック状態を適切に判定できる。モータ1のロック状態を適切に判定できるということは、つまり、ロック状態が発生していない場合に誤ってアシスト指令を制限してしまうことを回避することができることになる。
 尚、モータ回転角度はモータ回転角度推定部9により推定したモータ回転角度推定値としたが、例えば実施の形態1の構成のように、モータ回転角度検出部7により検出したモータ回転角度としてもよい。
実施の形態10.
 次にこの発明の実施の形態10による電動パワーステアリング装置について説明する。この実施の形態10では、アシスト指令生成部の構成が図7に示す実施の形態5の場合と異なるが、他の構成は実施の形態5と同様である。
 実施の形態10に於いて、アシスト指令生成部2は、検出した三相電流iu、iv、iwの正負に基づいて電流の位相の変化が小さいことを判定し、トルク検出部102で検出した操舵トルクτが正常かつ大きさが所定の閾値以上となる状態が継続し、且つ、検出した三相電流iu、iv、iwの位相の変化が小さいと判定した場合に、アシスト指令id*、iq*を制限する。電流の位相の変化が小さいことは、即ち、モータ1が回転していないロック状態の可能性があるということを意味する。
 検出した三相電流iu、iv、iwの正負に基づいて電流の位相の変化が小さいことは、所定時間中の電流が正となる時間Tipと、電流が負となる時間Timを測定し、TipとTimの割合で判定する。所定時間内の電流が常に正、つまり、時間Timが零である場合、電流が正となる位相で留まっており、検出した電流の位相の変化が小さいと判定する。電流が正となる位相で留まっていることは、即ち、モータ1の回転角度が、電流が正となる角度で留まっていることを示している。
 又、モータ1が回転している場合、[Tip:Tim]は、[1:1]、[1:2]、又は[1:3]となるため、電流が正となる時間Tipが電流が負となる時間Timの4倍以上となる場合も、電流の位相の変化が小さいと判定する。これと正と負の関係が逆の場合も同様に、電流の位相の変化が小さいと判定する。
 以上述べたように、この発明の実施の形態10による電動パワーステアリング装置によれば、アシスト指令生成部は、検出した各相の電流の正負に基づいて電流の位相の変化が小さいことを判定し、前記トルク検出部で検出した操舵トルクが正常かつ大きさが閾値以上となる状態が継続し、且つ、検出した電流の位相の変化が小さいと判定した場合に、前記アシスト指令を制限する構成としたことで、モータがロック状態であるか否かを適切に判定することができる。検出したモータ速度には検出誤差があり、推定したモータ速度には推定誤差があるため、各相の電流の位相の変化が小さいことを確認することによって、より適切にモータがロック状態であるか否かを判定することができる。
 以上述べたこの発明の各実施の形態による電動パワーステアリング装置は、下記の発明のうち少なくとも一つを具体化したものである。
(1)車両の運転者の操舵トルクを検出するトルク検出部と、
 前記運転者の操舵を補助するモータと、
 前記操舵トルクに応じたアシスト指令を生成するアシスト指令生成部と、
 前記アシスト指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動部と、
 前記モータ又は前記モータ駆動部の故障を判定する故障判定部と、
を備え、
 前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部により検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限するように構成され、
 前記故障判定部は、
 前記アシスト指令の前記制限に依らず前記故障を判定する第1故障判定部と、
 前記アシスト指令が前記制限されているときに前記故障を判定する第2故障判定部と、
を備え、
 前記第2故障判定部により前記故障と判定した場合に、前記モータの駆動を停止するように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、電流を制限することでモータがロック状態になることを回避できる。又、アシスト指令が小さいときに限定した故障判定部を備えることで、電流に比例した外乱の影響による誤検知を排除し易くなるとともに、故障を検知しやすくできる。
(2)前記第1故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく異常判定状態量が第1判定閾値より大きい場合に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
 前記第2故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく異常判定状態量が第2判定閾値より大きい場合に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
 前記第2判定閾値は、前記第1判定閾値よりも小さい値に設定されている、
ことを特徴とする上記(1)に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、第2故障判定部の閾値を第1故障判定部よりも小さい値とすることで、第1故障判定部よりも故障であることを判定しやすくなる効果がある。
(3)前記第1故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく第1異常判定状態量が第1判定閾値より大きい場合に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
 前記第2故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく第2の異常判定状態量が第2判定閾値より大きい場合に、前記モータまたは前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
 前記第1異常判定状態量と前記第2異常判定状態量は、互いに異なる状態量であるように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、第2故障判定部を第1故障判定部と異なる判定条件で故障を判定することで、故障を検知できる条件の範囲を広げることができ、第1故障判定部よりも故障を検知し易くなる効果がある。
(4)前記アシスト指令の制限中に、前記故障を判定するためのテスト指令を生成するテスト指令生成部を備え、
 前記モータ駆動部は、前記テスト指令を加味して前記モータを駆動するように構成され、
 前記第2故障判定部は、前記モータの応答に前記テスト指令が反映されないとき、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(3)のうちの何れか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、テスト指令を用いて故障を判定する第2故障判定部の方が、第1故障判定部よりも故障を判定し易くなる。又、アシスト指令を小さくしたことで、テスト指令による応答が抽出しやすくなり、誤判定しにくくなる効果がある。
(5)前記テスト指令は、前記車両のステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数を主成分とするように構成されている、
ことを特徴とする上記(4)に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、ステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数を主成分とすることで、ステアリングの機械的共振周波数よりも低い周波数を印加した場合に比べて、操舵への影響を抑えられる効果がある。
(6)前記第2故障判定部は、前記モータの電流の大きさが所定の値より小さい場合に、前記故障と判定するように構成されている、
ことを特徴とする上記(4)又は(5)に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、テスト指令により駆動している時に、モータの応答にテスト指令が反映されていないとして、故障と判定することができる。
(7)前記第2故障判定部は、第1所定時間T1内の前記モータの各相の電流が、正の所定の閾値以上となる時間と、負の所定の閾値以下となる時間を計測し、前記正の所定の閾値以上となる時間又は前記負の所定の閾値以下となる時間が、第2所定時間T2以下である場合に前記故障と判定するように構成されている、
ことを特徴とする上記(4)又は(5)に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、テスト指令の応答が、正の値である閾値a以上となった時間Aが第2所定時間T2より短ければ、電流が正方向に適切に通電できていない故障と判定できる。同様に、負方向も判定でき、正方向と負方向のどちらが故障しているか特定できる効果がある。
(8)前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令の制限中に、前記第2故障判定部により第3所定時間T3内に故障と判定されない場合に、前記アシスト指令の制限を解除するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(7)のうちの何れか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、故障でなかった場合に、アシストを復帰できるので、操舵に必要な力が軽くなる効果がある。
(9)前記第2故障判定部は、前記アシスト指令の制限中に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障でない正常な状態であることを判定する正常判定部を備え、
 前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令を制限した後、前記第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合、又は、正常な状態であると判定された場合に、前記アシスト指令の制限を解除するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(7)のうちの何れか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、正常判定部により、故障でなかった場合に正常であることを早く判定でき、アシストをより早く復帰できる効果がある。
(10)前記モータ駆動部は、
 前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記アシスト指令と前記検出した電流に基づいて、前記モータに電力を供給する電力供給部とを備え、
 前記故障判定部は、
 前記モータの電流又は電圧に基づいて前記電流検出部又は前記電力供給部の故障を判定するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(9)のうちの何れか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、アシスト指令を小さくしたことで、電流に比例する電圧外乱が小さくなるので、電流の通電経路に関する故障の誤判定をし難くなる効果がある。
(11)前記モータ駆動部は、前記モータの回転角度の推定値を演算するモータ回転角度推定部を備え、
 前記モータ駆動部は、前記モータの回転角度の前記推定値に基づいて前記モータに電力を供給するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(10)のうちの何れか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、電流に比例した外乱および推定角度の誤差による制御精度の低下と、故障とを区別して判定できる効果がある。
(12)前記モータ駆動部は、
 前記モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出部と、前記モータ回転角度検出部の故障を判定する角度検出故障判定部と、前記モータの回転角度の推定値を演算するモータ回転角度推定部を備え、
 前記前記モータ駆動部は、
 前記モータ回転角度検出部が正常な場合には、前記検出したモータ回転角度に基づいて前記モータに電力を供給し、
 前記角度検出故障判定部が前記モータ回転角度検出部の故障を判定した場合には、前記モータの回転角度の前記推定値に基づいて前記モータに電力を供給するように構成され、
 前記アシスト指令生成部は、
 前記モータ回転角度検出部が故障中で、且つ、前記トルク検出部で検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(10)のうちの何れか一つに記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、モータ角度検出部が故障してもバックアップ制御としてモータ角度推定部により動作でき、アシストを継続でき、又、バックアップ制御となってから推定角度の誤差によって生じる制御精度の低下と、故障とを区別して判定できる効果がある。
(13)前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部により検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上であり、且つ、前記モータの回転速度が所定の閾値以下となる状態が継続したときに前記アシスト指令を制限するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(12)のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、操舵トルクが大きく、かつ、モータ回転速度が零に近い値である時、モータがロック状態である可能性が高いので、モータのロック状態を適切に判定できる。モータのロック状態を適切に判定できるということは、つまり、ロック状態が発生していない場合に誤ってアシスト指令を制限してしまうことを回避することができる効果がある。
(14)前記アシスト指令生成部は、検出した前記モータの各相の電流の正負に基づいて前記電流の位相の変化が小さいことを判定し、前記トルク検出部により検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上となる状態が継続し、且つ、前記検出した電流の位相の変化が小さいと判定した場合に、前記アシスト指令を制限するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(13)のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、検出したモータ速度には検出誤差があり、推定したモータ速度には推定誤差があるため、各相の電流の位相の変化が小さいことを確認することによって、モータがロック状態であるか否かを判定することができる効果がある。
(15)前記モータ駆動部は、 前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出部と、前記アシスト指令と前記検出した電流と前記検出したモータ回転角度に基づいて、前記モータに電力を供給する電力供給部を備え、
 前記故障判定部は、前記電流検出部と前記電力供給部と前記モータ回転角度検出部とのうちの少なくとも一つの故障を判定するように構成されている、
ことを特徴とする上記(1)から(9)のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
 この発明によれば、アシスト指令を小さくしたことで、モータに通電する電流が小さくなるので、電流がつくる電磁波の影響による回転角検出部のノイズが小さくなり、誤判定し難くなる効果がある。
 尚、この発明は、前述の各実施の形態による電動パワーステアリング装置に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。
 この発明は、自動車等の車両に搭載される電動パワーステアリング装置の分野、ひいては、その電動パワーステアリング装置を搭載する自動車等の車両の分野に利用することができる。
1 モータ、2 アシスト指令生成部、3 モータ駆動部、4 故障判定部、5 電力供給部、6 電流検出部、7 モータ回転角度検出部、8 テスト指令生成部、9 モータ回転角度推定部、101 ステアリングホイール、102 トルク検出部、103 ステアリングシャフト、104 車輪、105 ラック・ピニオンギヤ、106 制御装置(ECU)、id* d軸アシスト指令、iq* q軸アシスト指令、id d軸電流、iq q軸電流、vd* d軸電圧、vq* q軸電圧、vu*、vv*、vw* 座標変換した三相電圧、τ 操舵トルク、Ka 比例ゲイン、iu、iv、iw 三相電流、vu、vv、vw 三相電圧、Δid d軸電流偏差、Δiq q軸電流偏差vu*、vv*、vw* 座標変換した三相電圧、α1、Ath1 第1判定閾値、α2、γ、Ath2 第2判定閾値、α3 正常判定閾値、β1 第1トルク閾値、β2 第2トルク閾値、T 第1所定時間、T2 第2所定時間、T3 第3所定時間、T4 第4所定時間、ΔR2 抵抗値の変化量、iah*、ibh*、idh*、iqh* テスト指令、F テスト指令フラグ、F0 アシスト指令制限フラグ、θest モータ回転角度推定値、E1、E2 交流電圧

Claims (15)

  1.  車両の運転者の操舵トルクを検出するトルク検出部と、
     前記運転者の操舵を補助するモータと、
     前記操舵トルクに応じたアシスト指令を生成するアシスト指令生成部と、
     前記アシスト指令に基づき前記モータを駆動するモータ駆動部と、
     前記モータ又は前記モータ駆動部の故障を判定する故障判定部と、
    を備え、
     前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部により検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限するように構成され、
     前記故障判定部は、
     前記アシスト指令の前記制限に依らず前記故障を判定する第1故障判定部と、
     前記アシスト指令が前記制限されているときに前記故障を判定する第2故障判定部と、
    を備え、
     前記第2故障判定部により前記故障と判定した場合に、前記モータの駆動を停止するように構成されている、
    ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
  2.  前記第1故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく異常判定状態量が第1判定閾値より大きい場合に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
     前記第2故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく異常判定状態量が第2判定閾値より大きい場合に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
     前記第2判定閾値は、前記第1判定閾値よりも小さい値に設定されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
  3.  前記第1故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく第1異常判定状態量が第1判定閾値より大きい場合に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
     前記第2故障判定部は、前記モータ駆動部の状態に基づく第2の異常判定状態量が第2判定閾値より大きい場合に、前記モータまたは前記モータ駆動部が故障と判定するように構成され、
     前記第1異常判定状態量と前記第2異常判定状態量は、互いに異なる状態量であるように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
  4.  前記アシスト指令の制限中に、前記故障を判定するためのテスト指令を生成するテスト指令生成部を備え、
     前記モータ駆動部は、前記テスト指令を加味して前記モータを駆動するように構成され、
     前記第2故障判定部は、前記モータの応答に前記テスト指令が反映されないとき、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障と判定するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から3のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  5.  前記テスト指令は、前記車両のステアリングの機械的共振周波数よりも高い周波数を主成分とするように構成されている、
    ことを特徴とする請求項4に記載の電動パワーステアリング装置。
  6.  前記第2故障判定部は、前記モータの電流の大きさが所定の値より小さい場合に、前記故障と判定するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項4又は5に記載の電動パワーステアリング装置。
  7.  前記第2故障判定部は、第1所定時間T1内の前記モータの各相の電流が、正の所定の閾値以上となる時間と、負の所定の閾値以下となる時間を計測し、前記正の所定の閾値以上となる時間又は前記負の所定の閾値以下となる時間が、第2所定時間T2以下である場合に前記故障と判定するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項4又は5に記載の電動パワーステアリング装置。
  8.  前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令の制限中に、前記第2故障判定部により第3所定時間T3内に故障と判定されない場合に、前記アシスト指令の制限を解除するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から7のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  9.  前記第2故障判定部は、前記アシスト指令の制限中に、前記モータ又は前記モータ駆動部が故障でない正常な状態であることを判定する正常判定部を備え、
     前記アシスト指令生成部は、前記アシスト指令を制限した後、前記第2故障判定部で第3所定時間T3内に故障と判定されない場合、又は、正常な状態であると判定された場合に、前記アシスト指令の制限を解除するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から7のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  10.  前記モータ駆動部は、
     前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記アシスト指令と前記検出した電流に基づいて、前記モータに電力を供給する電力供給部とを備え、
     前記故障判定部は、
     前記モータの電流又は電圧に基づいて前記電流検出部又は前記電力供給部の故障を判定するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から9のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  11.  前記モータ駆動部は、前記モータの回転角度の推定値を演算するモータ回転角度推定部を備え、
     前記モータ駆動部は、前記モータの回転角度の前記推定値に基づいて前記モータに電力を供給するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から10のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  12.  前記モータ駆動部は、
     前記モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出部と、前記モータ回転角度検出部の故障を判定する角度検出故障判定部と、前記モータの回転角度の推定値を演算するモータ回転角度推定部を備え、
     前記モータ駆動部は、
     前記モータ回転角度検出部が正常な場合には、前記検出したモータ回転角度に基づいて前記モータに電力を供給し、
     前記角度検出故障判定部が前記モータ回転角度検出部の故障を判定した場合には、前記モータの回転角度の前記推定値に基づいて前記モータに電力を供給するように構成され、
     前記アシスト指令生成部は、
     前記モータ回転角度検出部が故障中で、且つ、前記トルク検出部で検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上となる状態が継続したとき前記アシスト指令を制限するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から10のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  13.  前記アシスト指令生成部は、前記トルク検出部により検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上であり、且つ、前記モータの回転速度が所定の閾値以下となる状態が継続したときに前記アシスト指令を制限するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から12のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  14.  前記アシスト指令生成部は、検出した前記モータの各相の電流の正負に基づいて前記電流の位相の変化が小さいことを判定し、前記トルク検出部により検出した操舵トルクが正常であり且つその大きさが所定の閾値以上となる状態が継続し、且つ、前記検出した電流の位相の変化が小さいと判定した場合に、前記アシスト指令を制限するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から13のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
  15.  前記モータ駆動部は、 前記モータの電流を検出する電流検出部と、前記モータの回転角度を検出するモータ回転角度検出部と、前記アシスト指令と前記検出した電流と前記検出したモータの回転角度に基づいて、前記モータに電力を供給する電力供給部を備え、
     前記故障判定部は、前記電流検出部と前記電力供給部と前記モータ回転角度検出部とのうちの少なくとも一つの故障を判定するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1から9のうちの何れか一項に記載の電動パワーステアリング装置。
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