JP2004210289A

JP2004210289A - Electric power steering controller

Info

Publication number: JP2004210289A
Application number: JP2004124269A
Authority: JP
Inventors: Masaki Matsushita; 正樹松下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP3881346B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power steering controller capable of suppressing the occurrence of failure and reducing torque control error and transient vibration even when steering abruptly by using a brushless motor as a motor for generating steering assist force. <P>SOLUTION: In this electric power steering controller for controlling drive current of the brushless motor generating steering assist force based on steering torque acting on a steering shaft and vehicle speed, dq coordinate conversion is performed based on a detected current signal corresponding to three-phase alternate current inputted into the brushless motor and an electrical angle signal, then dq coordinate reverse conversion is performed based on a dq axis voltage command value and an electrical angle signal, and a three-phase voltage command value is computed to drive the brushless motor by PWM in order to perform motor control processing by a period of about 1/10 of dq axis current command value computation processing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

この発明は、モータによりハンドル操舵時のアシスト力を発生する自動車用の電動パワーステアリング制御装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering control device for an automobile that generates an assist force when steering a steering wheel by a motor.

自動車用パワーステアリング装置として、車速と、操舵軸に作用する操舵トルクとを検出し、この検出車速および検出トルクに応じて定めた駆動電流によりモータを駆動し、モータの回転力により操舵軸にアシスト力を付与し、運転者に快適な操舵感覚を提供する電動パワーステアリング装置が開発されている。 As a power steering device for automobiles, the vehicle speed and steering torque acting on the steering shaft are detected, the motor is driven by a drive current determined according to the detected vehicle speed and detected torque, and the steering shaft is assisted by the rotational force of the motor. Electric power steering devices have been developed that impart force and provide a comfortable steering feel to the driver.

従来、この種の電動パワーステアリング装置においては、操舵軸にアシスト力を付与するモータとして、主に整流子モータなどのブラシ付き直流電動機が用いられてきたが、ブラシが存在するためモータ自身に故障や異常が発生する可能性がある。 Conventionally, in this type of electric power steering apparatus, a DC motor with a brush such as a commutator motor has been mainly used as a motor for applying an assist force to the steering shaft. Or abnormalities may occur.

このため最近は、ブラシ付き直流電動機に代わりブラシレスモータを用いることも提案されているが、モータや制御装置が複雑高価となり、パワーステアリング装置に適した制御を実現するにはコスト面や性能面で克服すべき特有の問題が残されている。 For this reason, recently, it has been proposed to use a brushless motor instead of a DC motor with a brush. However, the motor and the control device become complicated and expensive, and in terms of cost and performance to realize control suitable for the power steering device. There are specific problems that need to be overcome.

電動パワーステアリング制御装置では、操舵アシスト用のモータが減速ギアを介してステアリングに結合されている。ステアリングを直接運転者が触っているためモータのトルク変動や振動が小さいことが要求される。また、モータの回転は、ステアリング操舵速度に追従しているため、操舵状況によっては急激にモータが回されたり停止したりする。 In the electric power steering control device, a steering assist motor is coupled to the steering via a reduction gear. Since the driver directly touches the steering, it is required that the torque fluctuation and vibration of the motor be small. Further, since the rotation of the motor follows the steering speed, the motor is suddenly turned or stopped depending on the steering situation.

ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング制御装置の制御系の構成について考えると、ブラシレスモータはモータ電流が交流であることから電流制御系の構成方法によっては操舵状況により電流制御性が悪化し、トルク制御誤差や過渡振動が大きくなり電動パワーステアリング制御装置の操舵アシスト性能が悪化する場合がある。 Considering the configuration of the control system of the electric power steering control device using a brushless motor, the motor control current of the brushless motor is AC, so the current controllability deteriorates depending on the steering situation depending on the configuration method of the current control system, and torque control In some cases, errors and transient vibrations increase, and the steering assist performance of the electric power steering control device deteriorates.

例えば、図４に示すように操舵アシストモータとしてＰＭ（永久磁石）ブラシレスモータを用い、３相交流で電流制御を行うように電動パワーステアリング制御装置を構成した場合について考える。
図４において、ＰＭブラシレスモータ５はＰＷＭ駆動部１０１によってＰＷＭ駆動されるとともに、制御コンピュータ２００が車速センサ６により検出された車速、トルクセンサ３により検出された操舵トルク、位置センサ１０３により検出されたブラシレスモータ５の回転位置、電流センサ１０２ａ，１０２ｂにより検出された３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖに基づき、３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を演算し、この３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊、Ｖｗ^＊によってＰＷＭ駆動部１０１を制御する。 For example, as shown in FIG. 4, consider a case where a PM (permanent magnet) brushless motor is used as a steering assist motor and the electric power steering control device is configured to perform current control with three-phase AC.
In FIG. 4, the PM brushless motor 5 is PWM driven by the PWM drive unit 101, and the control computer 200 detects the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6, the steering torque detected by the torque sensor 3, and the position sensor 103. Based on the rotational position of the brushless motor 5 and the three-phase AC currents Iu and Iv detected by the current sensors 102a and 102b, three-phase voltage command values Vu ^* , Vv ^* and Vw ^* are calculated, and this three-phase voltage command value Vu ^The PWM drive unit 101 is controlled by ^* , Vv ^* , and Vw ^* .

制御コンピュータ２００は、操舵トルクと車速とに基づいて所定の特性に対応した操舵アシスト力を発生するためのｄ軸及びｑ軸電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊を演算するｄｑ軸電流指令部２００ａと、位置センサ１０３により検出されたブラシレスモータ５の回転位置に対応した電気角信号θを演算する電気角演算部２００ｂと、電気角信号θに基づきｄ軸及びｑ軸電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊のｄｑ座標逆変換を行って３相電流指令値Ｉｕ^＊，Ｉｖ^＊を演算するｄｑ座標逆変換部２００ｃと、３相電流指令値Ｉｕ^＊，Ｉｖ^＊とブラシレスモータ５に入力される３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖとの偏差値に応じて３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を演算する３相電圧指令部２００ｄとを含んでいる。 Control computer 200, the steering torque and the d-axis for generating a steering assisting force corresponding to the predetermined characteristics based on the vehicle speed and the q-axis current command value Id ^*, and the dq-axis current command unit 200a for calculating the Iq ^* , An electrical angle calculation unit 200b that calculates an electrical angle signal θ corresponding to the rotational position of the brushless motor 5 detected by the position sensor 103, and d-axis and q-axis current command values Id ^* and Iq ^* based on the electrical angle signal θ ^. The dq coordinate reverse conversion unit 200c for calculating the three-phase current command values Iu ^* and Iv ^* by performing the reverse dq coordinate conversion of the three-phase current, and the three-phase AC input to the brushless motor 5 and the three-phase current command values Iu ^* and Iv ^* And a three-phase voltage command unit 200d for calculating three-phase voltage command values Vu ^* , Vv ^* , Vw ^* according to deviation values from the currents Iu, Iv.

ＰＭブラシレスモータ５は、例えば図６に示すように電気角に応じて３相に正弦波電流を流すことによりトルクを発生する。モータ出力トルクは正弦波電流の振幅に比例するので、ＰＭブラシレスモータ５の出力トルクは電流振幅を制御することにより制御される。 For example, as shown in FIG. 6, the PM brushless motor 5 generates torque by flowing a sine wave current in three phases according to the electrical angle. Since the motor output torque is proportional to the amplitude of the sine wave current, the output torque of the PM brushless motor 5 is controlled by controlling the current amplitude.

ここで、電気角はＰＭブラシレスモータにおけるロータのＳ極-Ｎ極の一極対を３６０度とする角度である。例として、図５に８極モータの場合の電気角と機械角との関係を示す。 Here, the electrical angle is an angle in which one pole pair of the S pole and the N pole of the rotor in the PM brushless motor is 360 degrees. As an example, FIG. 5 shows a relationship between an electrical angle and a mechanical angle in the case of an 8-pole motor.

このような電動パワーステアリング制御装置において、保舵時は、ブラシレスモータ５を回転させずにトルクを発生させて操舵アシストを行う。例えば、このとき電気角が５０［ｄｅｇ］の位置にあったとする（図６の破線の位置）と、３相に流れる電流は図７に示すような直流となるため、電流制御特性の悪化はなく電流指令値と実電流は一致し、操舵アシスト特性が損なわれることはない。 In such an electric power steering control device, at the time of steering, steering assist is performed by generating torque without rotating the brushless motor 5. For example, if the electrical angle is at a position of 50 [deg] at this time (the position of the broken line in FIG. 6), the current flowing in the three phases becomes a direct current as shown in FIG. In other words, the current command value and the actual current match, and the steering assist characteristic is not impaired.

ステアリング回転状態においては、ブラシレスモータ５が回転し３相電流は上述の通り正弦波とする必要があるが、高速走行時等の比較的緩やかに操舵する状況では電流制御系が追従でき、操舵アシスト特性が損なわれることはない。 In the steering rotation state, the brushless motor 5 rotates and the three-phase current needs to be a sine wave as described above. However, the current control system can follow in a relatively gentle steering situation such as when driving at high speed, and the steering assist The properties are not impaired.

しかしながら、ブラシレスモータ５が高速回転する場合、３相交流による制御は電流制御特性によっては、電流指令値と実電流の間に位相ずれが生じる場合がある。 However, when the brushless motor 5 rotates at a high speed, a phase shift may occur between the current command value and the actual current in the control by the three-phase AC depending on the current control characteristics.

すなわち、電動パワーステアリング制御装置ではステアリングの回転速度にブラシレスモータ５の回転速度が追従しているため、急操舵時にはモータの回転速度性能以上の速度にまで急激にモータが回される。モータは減速ギア（例えばギア比２８）を介してステアリングに接続されているので、モータに流れる正弦波電流の周波数はステアリング回転周波数のギア比倍（２８倍）×極対数倍（８極モータの場合４倍）＝１１２倍の周波数となる。従って、ブラシレスモータ５に通電する３相交流の周波数は急激に上がるため、図４のような３相交流で電流制御を行う装置では電流制御が追従できず、電流指令値と実電流の間に位相ずれが生じる。 That is, in the electric power steering control device, the rotational speed of the brushless motor 5 follows the rotational speed of the steering, so that the motor is suddenly rotated to a speed higher than the rotational speed performance of the motor at the time of sudden steering. Since the motor is connected to the steering via a reduction gear (for example, gear ratio 28), the frequency of the sine wave current flowing through the motor is the gear ratio times (28 times) times the steering rotation frequency × pole logarithm times (of the 8-pole motor). (4 times in case) = 112 times the frequency. Therefore, since the frequency of the three-phase alternating current energized to the brushless motor 5 rapidly increases, the current control cannot be followed by the device that performs the current control with the three-phase alternating current as shown in FIG. A phase shift occurs.

ＰＭブラシレスモータでは、位相ずれは無効電流の増加を意味し、理想的な電流位相に対する位相ずれをαとすると、出力トルクはＣＯＳαに比例する。すなわち、位相ずれが生じると操舵アシストモータの出力トルクが低下し、結果としてステアリング操舵が重くなる。 In the PM brushless motor, the phase shift means an increase in reactive current, and the output torque is proportional to COS α when the phase shift with respect to the ideal current phase is α. That is, when the phase shift occurs, the output torque of the steering assist motor decreases, and as a result, steering becomes heavy.

電動パワーステアリング制御装置では、緊急回避動作を想定して急操舵時にもステアリング操舵トルクが増加しないことが要求され、急操舵時にも操舵トルクが増加しないように電動パワーステアリング制御装置を構成することは重要である。 In the electric power steering control device, it is required that the steering steering torque does not increase even during sudden steering assuming an emergency avoidance operation, and the electric power steering control device is configured so that the steering torque does not increase even during sudden steering. is important.

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、操舵アシスト力を発生するモータとしてブラシレスモータを用い、急操舵時においてもトルク制御誤差や過渡振動が小さい電動パワーステアリング制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its object is to use a brushless motor as a motor that generates a steering assist force, and an electric power with small torque control error and transient vibration even during sudden steering. A steering control device is provided.

この発明は、操舵軸に作用する操舵トルクと車速に基づいて操舵アシスト力を発生するブラシレスモータの駆動電流を制御するようにした電動パワーステアリング制御装置において、前記操舵トルクと前記車速とに基づいて所定の特性に対応した操舵アシスト力を発生するためのｄ軸及びｑ軸電流指令値を演算する第１の装置と、前記ブラシレスモータの回転位置信号に基づいて電気角信号を演算する電気角演算部と、前記ブラシレスモータに入力される３相交流電流に対応した検出電流信号と前記電気角信号とに基づきｄｑ座標変換を行い、ｄ軸及びｑ軸検出電流値を得る第２の装置と、前記ｄ軸及びｑ軸電流指令値と前記ｄ軸及びｑ軸検出電流値との電流偏差値に応じてｄ軸及びｑ軸電圧指令値を演算する第３の装置と、前記ｄ軸及びｑ軸電圧指令値と前記電気角信号とに基づきｄｑ座標逆変換を行い、３相電圧指令値を演算する第４の装置と、前記３相電圧指令値に応じて前記ブラシレスモータをＰＷＭ駆動する第５の装置とを含み、前記第２ないし第５の装置によるモータ制御処理を、前記第１の装置によるｄｑ軸電流指令値演算処理の約１／１０の周期で実行する。 The present invention relates to an electric power steering control device that controls a drive current of a brushless motor that generates a steering assist force based on a steering torque acting on a steering shaft and a vehicle speed, and based on the steering torque and the vehicle speed. A first device for calculating d-axis and q-axis current command values for generating a steering assist force corresponding to a predetermined characteristic, and an electric angle calculation for calculating an electric angle signal based on the rotational position signal of the brushless motor And a second device that performs dq coordinate conversion based on the detected current signal corresponding to the three-phase alternating current input to the brushless motor and the electrical angle signal, and obtains d-axis and q-axis detected current values, A third device for calculating a d-axis and q-axis voltage command value according to a current deviation value between the d-axis and q-axis current command value and the d-axis and q-axis detected current value; and the d-axis and q-axis A fourth device that performs dq coordinate inverse transformation based on the voltage command value and the electrical angle signal to calculate a three-phase voltage command value, and a fifth device that PWM-drives the brushless motor in accordance with the three-phase voltage command value. The motor control processing by the second to fifth devices is executed at a period of about 1/10 of the dq-axis current command value calculation processing by the first device.

この発明の電動パワーステアリング制御装置によれば、急操舵時においてもトルク制御誤差および過渡振動が小さく、信頼性の高い電動パワーステアリング制御装置を得ることができると共に、モータ制御をより精密に行い、トルク変動やトルクリップルの発生を少なくできる。 According to the electric power steering control device of the present invention, a torque control error and transient vibration are small even during sudden steering, and a highly reliable electric power steering control device can be obtained, and motor control is performed more precisely. Generation of torque fluctuation and torque ripple can be reduced.

実施の形態１．
この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置について、図面を参照しながら説明する。 Embodiment 1 FIG.
An electric power steering control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の構成図である。操舵アシストトルクを発生するＰＭブラシレスモータ５は減速ギア４を介してステアリングシャフト２の一端に結合されており、ステアリングシャフト２の他端にはステアリングホイール１が接続されている。また、ステアリングシャフト２にはステアリングホイール１の操舵トルクを検出するトルクセンサ３が設けられている。 FIG. 1 is a configuration diagram of the electric power steering control device according to the first embodiment. A PM brushless motor 5 that generates steering assist torque is coupled to one end of a steering shaft 2 via a reduction gear 4, and a steering wheel 1 is connected to the other end of the steering shaft 2. The steering shaft 2 is provided with a torque sensor 3 that detects the steering torque of the steering wheel 1.

コントローラ１０はトルクセンサ３によって検出された操舵トルク値と車速センサ６によって検出された車速値とに基づいて操舵アシストトルクを決定し、ブラシレスモータ５をＰＷＭ駆動することによりステアリングホイール１の操舵をアシストする。
なお、コントローラ１０には、バッテリ７、イグニッションキースイッチ８などが接続されている。 The controller 10 determines the steering assist torque based on the steering torque value detected by the torque sensor 3 and the vehicle speed value detected by the vehicle speed sensor 6, and assists the steering of the steering wheel 1 by PWM driving the brushless motor 5. To do.
The controller 10 is connected to a battery 7, an ignition key switch 8, and the like.

図２は実施の形態１に係る電動パワーステアリング制御装置の機能ブロック図であり、コントローラ１０内の制御コンピュータ１００は、ｑ軸電流演算部１００ａと、ｄ軸電流設定部１００ｂと、電気角演算部１００ｃと、ｄｑ座標変換部１００ｄと、ｄｑ軸電圧指令部１００ｅと、ｄｑ座標逆変換部１００ｆとを含んでいる。 FIG. 2 is a functional block diagram of the electric power steering control apparatus according to the first embodiment. The control computer 100 in the controller 10 includes a q-axis current calculation unit 100a, a d-axis current setting unit 100b, and an electrical angle calculation unit. 100c, dq coordinate conversion unit 100d, dq axis voltage command unit 100e, and dq coordinate reverse conversion unit 100f.

ｑ軸電流演算部１００ａは、トルクセンサ３のトルク検出信号及び車速センサ６の車速検出信号とに基づき所定の特性に従う演算を行って、ブラシレスモータ５を駆動するための電流指令値Ｉｑ^＊を決定し、決定した電流指令値をｄｑ軸電圧指令部１００ｅに供給する。 The q-axis current calculation unit 100a performs a calculation according to predetermined characteristics based on the torque detection signal of the torque sensor 3 and the vehicle speed detection signal of the vehicle speed sensor 6, and determines a current command value Iq ^* for driving the brushless motor 5. Then, the determined current command value is supplied to the dq axis voltage command unit 100e.

ｄ軸電流設定部１００ｂは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＝０（ゼロ）をｄｑ軸電圧指令部１００ｅに供給する。 The d-axis current setting unit 100b supplies the d-axis current command value Id ^* = 0 (zero) to the dq-axis voltage command unit 100e.

電気角演算部１００ｃは、ブラシレスモータ５に取り付けられた位置センサ１０３により検出した回転位置信号に基づいて電気角を演算し、演算した電気角信号θをｄｑ座標変換部１００ｄおよびｄｑ座標逆変換部１００ｆに供給する。 The electrical angle calculation unit 100c calculates an electrical angle based on the rotational position signal detected by the position sensor 103 attached to the brushless motor 5, and the calculated electrical angle signal θ is converted into a dq coordinate conversion unit 100d and a dq coordinate reverse conversion unit. 100f.

ｄｑ座標変換部１００ｄは、電流センサ１０２ａ，１０２ｂにより検出された検出電流信号ＩＵ，ＩＶと電気角信号θとに基づきｄｑ座標変換を行う演算式を記憶しており、検出電流信号ＩＵ，ＩＶと電気角信号θとに基いてｄｑ座標変換を行い、変換後のｄ軸及びｑ軸検出電流値Ｉｄ，Ｉｑをｄｑ軸電圧指令部１００ｅに供給する。 The dq coordinate converter 100d stores an arithmetic expression for performing dq coordinate conversion based on the detected current signals IU and IV detected by the current sensors 102a and 102b and the electrical angle signal θ, and the detected current signals IU and IV The dq coordinate conversion is performed based on the electrical angle signal θ, and the converted d-axis and q-axis detection current values Id and Iq are supplied to the dq-axis voltage command unit 100e.

ｄｑ座標変換は、３相交流座標系から二軸直流座標系に座標変換するもので、図８に示すように、ｄｑ座標変換により３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖは二軸直流電流Ｉｄ，Ｉｑに変換される。 The dq coordinate conversion is a coordinate conversion from the three-phase AC coordinate system to the biaxial DC coordinate system. As shown in FIG. 8, the three-phase AC currents Iu and Iv are converted into the biaxial DC currents Id and Iq by the dq coordinate conversion. Converted.

ｄｑ軸電圧指令部１００ｅは、ｄ軸及びｑ軸電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊と変換後のｄ軸及びｑ軸検出電流値Ｉｄ，Ｉｑとの電流偏差値を演算し、演算した偏差値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することによりｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊を求め、ｄｑ座標逆変換部１００ｆに供給する。 dq-axis voltage command unit 100e is, d-axis and q-axis current command value ^Id *, Iq ^* and the d-axis after transformation and q-axis detected current value Id, then calculates a current deviation between Iq, on the calculated deviation The dq axis voltage command values Vd ^* and Vq ^* are obtained by adding the signals subjected to proportional control and integral control, respectively, and supplied to the dq coordinate inverse transform unit 100f.

ｄｑ座標逆変換部１００ｆは、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊と電気角信号θとに基づきｄｑ座標逆変換を行う演算式を記憶しており、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊と電気角信号θとに基いてｄｑ座標逆変換を行い、３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を生成する。 The dq coordinate reverse conversion unit 100f stores an arithmetic expression for performing dq coordinate reverse conversion based on the dq axis voltage command values Vd ^* and Vq ^* and the electrical angle signal θ, and the dq axis voltage command values Vd ^* and Vq ^*. and performs dq coordinate inverse transformation on the basis of the electrical angle signals theta, 3-phase voltage command values ^Vu ^*, Vv *, to generate a Vw ^*.

そして、ＰＷＭ駆動部１０１は制御コンピュータ１００からの３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に応じてブラシレスモータ５の駆動制御を行い、操舵アシスト力を発生させる。 Then, PWM driver 101 is a three-phase voltage command value from the control computer 100 ^Vu ^*, Vv ^*, performs drive control of the brushless motor 5 in response to Vw ^*, to generate a steering assist force.

図３は、制御コンピュータ１００の動作を説明するためのフローチャートであり、同図（ａ）はｄｑ軸電流指令演算処理フローを示し、同図（ｂ）はモータ制御処理フローを示している。ｄｑ軸電流指令演算処理、モータ制御処理とも一定周期の割り込み動作として実行されるが、モータ制御処理はｄｑ軸電流指令演算処理の割り込み周期の１／１０倍程度の短周期で行われる。 FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the control computer 100. FIG. 3A shows a dq-axis current command calculation processing flow, and FIG. 3B shows a motor control processing flow. Both the dq-axis current command calculation process and the motor control process are executed as interrupt operations with a constant cycle. However, the motor control process is performed with a short cycle of about 1/10 times the interrupt cycle of the dq-axis current command calculation process.

図３（ａ）のｄｑ軸電流指令演算処理フローにおいて、ｄｑ軸電流指令演算処理開始指令が出されると、ステップＳ１でトルクセンサ３によって検出された操舵トルクデータを取込み、ステップＳ２において車速センサ６によって検出された車速データを取込む。 In the dq-axis current command calculation process flow of FIG. 3A, when a dq-axis current command calculation process start command is issued, the steering torque data detected by the torque sensor 3 is taken in step S1, and the vehicle speed sensor 6 is read in step S2. The vehicle speed data detected by is taken in.

次にステップＳ３において取込まれた操舵トルクと車速に基づき、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を演算する。最後にステップＳ４において、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊をゼロに設定して、ｄｑ軸電流指令演算処理を終了する。 Next, a q-axis current command value Iq ^* is calculated based on the steering torque and the vehicle speed taken in step S3. Finally, in step S4, the d-axis current command value Id ^* is set to zero, and the dq-axis current command calculation process is terminated.

図３（ｂ）のモータ制御処理フローにおいて、モータ制御処理開始指令が出されると、
まずステップＳ１１でｄｑ軸電流指令演算処理において得られたｄ軸及びｑ軸電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊を取込む。 In the motor control process flow of FIG. 3B, when a motor control process start command is issued,
First, in step S11, the d-axis and q-axis current command values Id ^* and Iq ^* obtained in the dq-axis current command calculation process are taken.

次にステップＳ１２において、位置センサ１０３から位置センサデータを取込み、ステップＳ１３でその位置センサデータに基づき電気角θを演算する。ステップＳ１４において、電流センサ１０２ａ，１０２ｂからのＵ相，Ｖ相検出電流Ｉｕ，Ｉｖデータを取込み、ステップＳ１５において電気角θ，Ｕ相，Ｖ相検出電流Ｉｕ，Ｉｖに基づきｄｑ座標変換を行い、ｄ軸及びｑ軸検出電流値Ｉｄ，Ｉｑを求める。 Next, in step S12, the position sensor data is taken from the position sensor 103, and in step S13, the electrical angle θ is calculated based on the position sensor data. In step S14, U-phase and V-phase detection currents Iu and Iv data are taken from the current sensors 102a and 102b. In step S15, dq coordinate conversion is performed based on the electrical angles θ, U-phase, and V-phase detection currents Iu and Iv. The d-axis and q-axis detection current values Id and Iq are obtained.

さらに、ステップＳ１６，１７において、それぞれｄ軸及びｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊を演算し、ステップＳ１８において電気角θとｄ軸及びｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊とに基づきｄｑ座標逆変換を行い、３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を得る。 Further, in steps S16 and 17, d-axis and q-axis voltage command values Vd ^* and Vq ^* are calculated, respectively, and in step S18, dq is based on the electrical angle θ and the d-axis and q-axis voltage command values Vd ^* and Vq ^*. Inverse coordinate transformation is performed to obtain three-phase voltage command values Vu ^* , Vv ^* , Vw ^* .

最後にステップＳ１９においてそれらを３相ＰＷＭ電圧指令値としてＰＷＭ駆動部１０１に出力して、モータ制御処理を終了する。 Finally, in step S19, they are output to the PWM drive unit 101 as three-phase PWM voltage command values, and the motor control process is terminated.

このモータ制御処理の割り込み周期はｄｑ軸電流指令演算処理の割り込み周期が例えば１ｍｓであれば、その約１０倍程度、１００μｓの短周期で行うことにより、モータ制御をより精密に行い、トルク変動やトルクリップルの発生を少なくできる。 If the interrupt period of the dq axis current command calculation process is 1 ms, for example, the motor control process interrupt period is about 10 times as short as 100 μs, so that the motor control is performed more precisely, and torque fluctuation and Generation of torque ripple can be reduced.

なお、ｄｑ座標変換の演算式は、３相電流検出Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの場合には次の数式３で示される。

The calculation formula for dq coordinate conversion is expressed by the following formula 3 in the case of three-phase current detection Iu, Iv, Iw.

また、２相電流検出Ｉｕ，Ｉｖの場合には、数式４または５で示される。

Further, in the case of the two-phase current detection Iu, Iv, it is expressed by

Expression

4 or 5.

これらの数式３，４，５において、数式３，４はｓｉｎテーブルとｃｏｓテーブルが必要であるが、数式５の場合はｓｉｎテーブルのみで済み、演算負荷が小さい。 In these formulas 3, 4, and 5, the formulas 3 and 4 require a sin table and a cos table. However, in the case of formula 5, only the sin table is required, and the calculation load is small.

また、ｄｑ座標逆変換の演算式は、次の数式６または７で示される。

An arithmetic expression for dq coordinate inverse transformation is expressed by the following Expression 6 or 7.

この場合も、数式６がｓｉｎテーブルとｃｏｓテーブルを必要とするのに対し、数式７はｓｉｎテーブルのみで済むので、演算負荷が小さい利点がある。 Also in this case, Equation 6 requires a sin table and a cos table, whereas Equation 7 has only the sin table, so that there is an advantage that the calculation load is small.

以上のように、実施形態１における電動パワーステアリング制御装置では、操舵アシスト力を発生するモータとしてブラシレスモータを用いているので、従来のブラシ付き直流モータを用いるものに比べて格段に故障が少なくなる上、モータ回転時も直流量で電流を取り扱うことができるｄｑ座標軸上で電流制御を行うように構成したので、３相交流による電流制御に比べ、特に急操舵時におけるトルク制御誤差および過渡振動の増加を抑えることができる。 As described above, in the electric power steering control device according to the first embodiment, since the brushless motor is used as the motor that generates the steering assist force, the failure is remarkably reduced as compared with the conventional one using the brushed DC motor. In addition, since the current control is performed on the dq coordinate axis that can handle the current with the DC amount even when the motor is rotating, the torque control error and the transient vibration are particularly reduced during the sudden steering as compared with the current control by the three-phase AC. The increase can be suppressed.

この発明の実施の形態１を示す構成図である。It is a block diagram which shows Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows Embodiment 1 of this invention. 実施の形態１における要部の動作を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an operation of a main part in the first embodiment. ３相交流で電流制御を行う場合の一例を示す概略機能ブロック図である。It is a schematic functional block diagram which shows an example in the case of performing current control by 3-phase alternating current. ブラシレスモータの機械角と電気角との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the mechanical angle of a brushless motor, and an electrical angle. ３相交流による電流制御の場合の動作を説明するための電流波形図である。It is a current waveform diagram for demonstrating operation | movement in the case of the current control by 3-phase alternating current. ３相交流による電流制御の場合の動作を説明するための電流波形図である。It is a current waveform diagram for demonstrating operation | movement in the case of the current control by 3-phase alternating current. ｄｑ座標変換の動作を説明するための電流波形図である。It is a current waveform diagram for demonstrating the operation | movement of dq coordinate transformation.

符号の説明Explanation of symbols

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３トルクセンサ
４減速ギア
５ＰＭブラシレスモータ
６車速センサ
１０コントローラ
１００制御コンピュータ
１００ａｑ軸電流指令部
１００ｂｄ軸電流設定部
１００ｃ電気角演算部
１００ｄｄｑ座標変換部
１００ｅｄｑ軸電圧指令部
１００ｆｄｑ座標逆変換部
１０１ＰＷＭ駆動部
１０２ａ，１０２ｂ電流センサ
１０３位置センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering shaft 3 Torque sensor 4 Reduction gear 5 PM brushless motor 6 Vehicle speed sensor 10 Controller 100 Control computer 100a q-axis current command part 100b d-axis current setting part 100c Electrical angle calculation part 100d dq coordinate conversion part 100e dq-axis voltage Command unit 100f dq coordinate reverse conversion unit 101 PWM drive unit 102a, 102b Current sensor 103 Position sensor

Claims

操舵軸に作用する操舵トルクと車速に基づいて操舵アシスト力を発生するブラシレスモータの駆動電流を制御するようにした電動パワーステアリング制御装置において、
前記操舵トルクと前記車速とに基づいて所定の特性に対応した操舵アシスト力を発生するためのｄ軸及びｑ軸電流指令値を演算する第１の装置と、
前記ブラシレスモータの回転位置信号に基づいて電気角信号を演算する電気角演算部と、前記ブラシレスモータに入力される３相交流電流に対応した検出電流信号と前記電気角信号とに基づきｄｑ座標変換を行い、ｄ軸及びｑ軸検出電流値を得る第２の装置と、
前記ｄ軸及びｑ軸電流指令値と前記ｄ軸及びｑ軸検出電流値との電流偏差値に応じてｄ軸及びｑ軸電圧指令値を演算する第３の装置と、
前記ｄ軸及びｑ軸電圧指令値と前記電気角信号とに基づきｄｑ座標逆変換を行い、３相電圧指令値を演算する第４の装置と、
前記３相電圧指令値に応じて前記ブラシレスモータをＰＷＭ駆動する第５の装置とを含み、
前記第２ないし第５の装置によるモータ制御処理を、前記第１の装置によるｄｑ軸電流指令値演算処理の約１／１０の周期で実行する
ことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 In the electric power steering control device configured to control the drive current of the brushless motor that generates the steering assist force based on the steering torque acting on the steering shaft and the vehicle speed,
A first device for calculating d-axis and q-axis current command values for generating a steering assist force corresponding to a predetermined characteristic based on the steering torque and the vehicle speed;
Dq coordinate conversion based on an electrical angle calculation unit that calculates an electrical angle signal based on a rotational position signal of the brushless motor, a detection current signal corresponding to a three-phase alternating current input to the brushless motor, and the electrical angle signal A second device for obtaining d-axis and q-axis detection current values;
A third device for calculating a d-axis and q-axis voltage command value according to a current deviation value between the d-axis and q-axis current command value and the d-axis and q-axis detection current value;
A fourth device that performs dq coordinate inverse transformation based on the d-axis and q-axis voltage command values and the electrical angle signal, and calculates a three-phase voltage command value;
A fifth device that PWM drives the brushless motor according to the three-phase voltage command value,
The electric power steering control device, wherein the motor control processing by the second to fifth devices is executed at a period of about 1/10 of the dq-axis current command value calculation processing by the first device.

前記第１の装置は、前記操舵トルクと前記車速とに基づいて所定の特性に対応した操舵アシスト力を発生するためのｑ軸電流指令値を演算すると共に、ｄ軸電流指令値としてゼロを設定することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。 The first device calculates a q-axis current command value for generating a steering assist force corresponding to a predetermined characteristic based on the steering torque and the vehicle speed, and sets zero as a d-axis current command value. The electric power steering control device according to claim 1.

前記第２の装置は、予め記憶された演算式に従って前記検出電流信号と前記電気角信号とに基づくｄｑ座標変換を行うことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。 2. The electric power steering control device according to claim 1, wherein the second device performs dq coordinate transformation based on the detected current signal and the electrical angle signal in accordance with an arithmetic expression stored in advance.

前記演算式として次の数式を用いることを特徴とする請求項３記載の電動パワーステアリング制御装置。

但し、Ｉｄ，Ｉｑ：ｄ軸及びｑ軸検出電流値
Ｉｕ，Ｉｖ：ブラシレスモータに入力されるＵ相及びＶ相検出電流値
θ：ブラシレスモータの回転位置に対応した電気角 The electric power steering control device according to claim 3, wherein the following mathematical expression is used as the arithmetic expression.

Where Id, Iq: d-axis and q-axis detected current values Iu, Iv: U-phase and V-phase detected current values input to the brushless motor θ: electrical angle corresponding to the rotational position of the brushless motor

前記第３の装置は、前記電流偏差値に比例制御及び積分制御を施した信号を加算処理することを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。 The electric power steering control device according to claim 1, wherein the third device performs addition processing on a signal obtained by performing proportional control and integral control on the current deviation value.

前記第４の装置は、予め記憶された演算式に従って前記ｄ軸及びｑ軸目標電圧と前記電気角信号とに基づくｄｑ座標逆変換を行うことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング制御装置。 2. The electric power steering control according to claim 1, wherein the fourth device performs dq coordinate inverse transformation based on the d-axis and q-axis target voltages and the electrical angle signal in accordance with an arithmetic expression stored in advance. apparatus.

前記演算式として次の数式を用いることを特徴とする請求項６記載の電動パワーステアリング制御装置。

但し、Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊：Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相電圧指令値
Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊：ｄ軸及びｑ軸電圧指令値
θ：ブラシレスモータの回転位置に対応した電気角 The electric power steering control device according to claim 6, wherein the following mathematical expression is used as the arithmetic expression.

Vu ^* , Vv ^* , Vw ^* : U-phase, V-phase, W-phase voltage command values Vd ^* , Vq ^* : d-axis and q-axis voltage command values θ: electrical angle corresponding to the rotational position of the brushless motor