JP6180959B2 - 電動パワーステアリング装置、レゾルバ故障検出装置、レゾルバ故障検出方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載の電動パワーステアリング装置は、以下のように構成されている。すなわち、操舵補助の制御を行うマイクロコンピュータは、トルクセンサと車速センサとから信号を受けてブラシレスモータ(電動モータ)に供給する電流を演算して指令する目標電流演算手段と、電動機駆動回路を制御する駆動制御手段とを備えている。また、マイクロコンピュータは、レゾルバからの信号に基づいてブラシレスモータの回転電気角を演算する電気角演算手段と、電気角演算手段の出力と検出されたブラシレスモータの電流とに基づいてフィードバック電流値を演算するフィードバック電流演算手段と、フィードバック電流値と目標電流演算手段からの指令電流値との偏差ΔIを演算する偏差演算手段とを備えている。また、マイクロコンピュータは、偏差演算手段からの電流偏差ΔIにそれぞれ比例制御および積分制御を施した信号を加算処理してPI信号を出力する電流制御手段と、PI信号と電気角演算手段にて演算された回転電気角とによりブラシレスモータを駆動するためのPWM信号を生成し、電動機駆動回路に与える三相電圧指令演算手段とを備えている。
本発明は、簡易な構成のレゾルバからの信号に基づいて電動モータの駆動制御を適切に行うことができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。また、簡易な構成のレゾルバの故障を検出することができるレゾルバ故障検出装置、レゾルバ故障検出方法を提供することを目的とする。
請求項4〜8の発明によれば、簡易な構成のレゾルバの故障を検出することができる。
図1は、実施の形態に係る電動パワーステアリング装置100の概略構成を示す図である。
電動パワーステアリング装置100(以下、単に「ステアリング装置100」と称する場合もある。)は、車両の進行方向を任意に変えるためのかじ取り装置であり、本実施の形態においては車両の一例としての自動車に適用した構成を例示している。
図2は、制御装置10の概略構成図である。
制御装置10は、CPU、ROM、RAM、EEPROM(Electrically Erasable & Programmable Read Only Memory)等からなる算術論理演算回路である。
制御装置10には、上述したトルクセンサ109にて検出された操舵トルクTが出力信号に変換されたトルク信号Tdと、車速センサ170にて検出された車速Vcが出力信号に変換された車速信号v、レゾルバ120からの電動モータ110のモータ回転角度θに応じた出力信号である回転角度信号θs、などが入力される。
図3は、目標電流算出部20の概略構成図である。
目標電流算出部20は、目標電流Itを設定する上で基準となるベース電流Ibを算出するベース電流算出部21と、電動モータ110の慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Isを算出するイナーシャ補償電流算出部22と、モータの回転を制限するダンパー補償電流Idを算出するダンパー補償電流算出部23とを備えている。また、目標電流算出部20は、ベース電流算出部21、イナーシャ補償電流算出部22、ダンパー補償電流算出部23にて算出された値に基づいて目標電流Itを決定する目標電流決定部25を備えている。また、目標電流算出部20は、トルクセンサ109にて検出された操舵トルクTの位相を補償する位相補償部26を備えている。
なお、目標電流算出部20には、トルク信号Td、車速信号v、後述するモータ回転速度信号Nmsなどが入力される。
ベース電流算出部21は、位相補償部26にてトルク信号Tdが位相補償されたトルク信号Tsと、車速センサ170からの車速信号vとに基づいてベース電流Ibを算出する。言い換えれば、ベース電流算出部21は、位相補償部26にて位相補償された操舵トルクTと、車速Vcとに応じたベース電流Ibを算出する。なお、ベース電流算出部21は、例えば、予め経験則に基づいて作成しROMに記憶しておいた、位相補償された操舵トルクT(トルク信号Ts)および車速Vc(車速信号v)とベース電流Ibとの対応を示す図4に例示した制御マップに、操舵トルクTおよび車速Vcを代入することによりベース電流Ibを算出する。
また、目標電流決定部25は、レゾルバ故障検出部70から、後述するような、電動モータ110のU−V相に所定の直流電流を通電するための指示命令(コマンド)を取得した場合には、所定の直流電流を目標電流Itとして決定する。このように目標電流決定部25は、電動モータ110の特定の2相間に所定の直流電流を通電する通電手段の一例として機能する。
図5は、制御部30の概略構成図である。
制御部30は、図5に示すように、電動モータ110の作動を制御する制御手段の一例としてのモータ駆動制御部31と、電動モータ110を駆動させるモータ駆動部32と、電動モータ110に実際に流れる実電流Imを検出するモータ電流検出部33とを有している。また、制御部30は、電動モータ110のモータ回転角度θを算出する算出手段の一例としてのモータ回転角度算出部35と、モータ回転角度算出部35で算出されたモータ回転角度θを補正する補正手段の一例としての回転角度補正部36と、回転角度補正部36が補正した補正後の回転角度θcに基づいて電動モータ110のモータ回転速度Nmを算出するモータ回転速度算出部37と、を有している。また、制御部30は、モータ電流検出部33が検出した実電流Imと回転角度補正部36が補正した補正後の回転角度θcとに基づいてフィードバック電流Ifを算出するフィードバック電流算出部38を有している。
PWM信号生成部60は、フィードバック制御部40からの出力値と回転角度補正部36が補正した補正後の回転角度θcとに基づいて電動モータ110をPWM(パルス幅変調)駆動するためのPWM信号を生成し、生成したPWM信号を出力する。
モータ電流検出部33は、モータ駆動部32に接続されたシャント抵抗の両端に生じる電圧から電動モータ110に流れる実電流Imの値を検出する。
フィードバック電流算出部38は、予めROMに記憶しておいた演算式、モータ電流検出部33が検出した実電流Im、および回転角度補正部36が補正した補正後の回転角度θcに基づいてフィードバック電流Ifを算出する。
レゾルバ故障検出部70は、レゾルバ120からの出力信号に基づいて算出したモータ回転角度θ(以下、「検出回転角度θd」と称す。)と実際のモータ回転角度θ(以下、「実回転角度θa」と称す。)との差の絶対値が予め定められた基準角度θbよりも大きい場合にレゾルバ120に故障が生じていると判断する。
また、レゾルバ故障検出部70は、検出回転角度θdと実回転角度θaとの差の絶対値が基準角度θb以下の場合には、検出回転角度θdと実回転角度θaとの差をEEPROMに記憶する。
図6は、レゾルバ故障検出部70が行う故障検出処理の手順を示すフローチャートである。レゾルバ故障検出部70は、この故障検出処理を予め定めた期間毎(例えば、1ミリ秒毎)に繰り返し実行する。
その後、電動モータ110のU−V相に所定の直流電流が予め定められた時間通電されたか否かを判別する(S103)。そして、所定の直流電流が所定時間通電された場合(S103でYes)、レゾルバ120からの出力信号に基づいて算出された検出回転角度θdを読み込むと共に、読み込んだ検出回転角度θdと実回転角度θa(零(deg))との角度差Δθを算出する(S104)。他方、所定の直流電流が所定時間通電されていない場合(S103でNo)、S102以降の処理を再度行う。
回転角度補正部36は、レゾルバ120からの出力信号に基づいて算出したモータ回転角度θを、レゾルバ故障検出部70にて算出され、EEPROMに記憶された角度差Δθの分、補正する。つまり、検出回転角度θdが実回転角度θaよりも進角している場合には、回転角度補正部36は、検出回転角度θdから角度差Δθの絶対値を減算した値を補正後の回転角度θcとして出力する。他方、検出回転角度θdが実回転角度θaよりも遅角している場合には、回転角度補正部36は、検出回転角度θdに角度差Δθの絶対値を加算した値を補正後の回転角度θcとして出力する。
また、検出された操舵トルクTの絶対値が基準操舵トルクTb以下である場合には、所定の直流電流が電動モータ110のU−V相に通電されるので、自動車が直進しているときにはステアリングホイール101が中立状態に保持され易くなる。したがって、ステアリングホイール101の中立位置が明確となり、直進走行時のセンタ感が向上する。
Claims (5)
- レゾルバを有する3相ブラシレスの電動モータと、
前記レゾルバからの出力値に基づいて前記電動モータの回転角度を算出する算出手段と、
ステアリングホイールの操舵トルクを検出するトルクセンサと、
前記電動モータの特定の2相間に所定の直流電流を通電する通電手段と、
前記通電手段が前記所定の直流電流を通電した際に前記算出手段が算出した回転角度と予め定められた角度との差に基づいて当該算出手段が算出した回転角度を補正する補正手段と、
前記補正手段が補正した補正後の回転角度に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御手段と、
を備え、
前記通電手段は、前記トルクセンサが検出した前記操舵トルクが予め定められた操舵トルク以下である場合に前記所定の直流電流を通電する
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記電動モータは、前記特定の2相間に前記所定の直流電流を通電した場合に前記予め定められた角度となるように設定されている
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相ブラシレスの電動モータに設けられたレゾルバの故障を検出するレゾルバ故障検出装置であって、
前記レゾルバからの出力値に基づいて前記電動モータの回転角度を算出する算出手段と、
前記電動モータの特定の2相間に所定の直流電流を通電する通電手段と、
前記通電手段が前記所定の直流電流を通電した際に前記算出手段が算出した回転角度と予め定められた角度との差に基づいて前記レゾルバの故障を検出する検出手段と、
を備え、
前記通電手段は、トルクセンサが検出したステアリングホイールの操舵トルクが予め定められた操舵トルク以下である場合に前記所定の直流電流を通電する
ことを特徴とするレゾルバ故障検出装置。 - 前記検出手段は、前記算出手段が算出した回転角度と予め定められた角度との差が基準角度より大きい場合に前記レゾルバの故障と判定する
ことを特徴とする請求項3に記載のレゾルバ故障検出装置。 - 3相ブラシレスの電動モータに設けられたレゾルバの故障を検出するレゾルバ故障検出方法であって、
トルクセンサが検出したステアリングホイールの操舵トルクが予め定められた操舵トルク以下である場合に前記電動モータの特定の2相間に所定の直流電流を通電し、前記所定の直流電流を通電した際に前記レゾルバからの出力値に基づいて算出した当該電動モータの回転角度と予め定められた角度との差が基準角度より大きい場合に当該レゾルバの故障と判定する
ことを特徴とするレゾルバ故障検出方法。
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