JP2016165997A

JP2016165997A - Motor control device and electric power steering device mounted with the same

Info

Publication number: JP2016165997A
Application number: JP2016042219A
Authority: JP
Inventors: 光義小暮; Mitsuyoshi Kogure; 嶋川　茂; Shigeru Shimakawa; 茂嶋川; 紳熊谷; Shin Kumagai; 鈴木　良一; Ryoichi Suzuki; 良一鈴木
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-09-15
Also published as: JP2016167971A; BR112018067788A2; BR112018067788B1; JP2016167970A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control device that can protect highly reliably a motor opening switch, and an electric power steering device mounted with the same.SOLUTION: A motor control device, which drives and controls a motor 20 and has a motor opening switch 140 constituted of FETs connected between an inverter 106 and the motor 20, detects assist states of sensors and the inverter, turns ON/OFF control of the inverter 106 and comprises: a control portion 120; a motor rotation speed detecting portion 132; an energy calculating portion 121; a determining portion 122 that compares energy with a safe operation area of the FET, and when the energy falls within the safe operation area, turns OFF or ON all FETs of the motor opening switch; and a state detecting portion 125 that detects presence and absence of abnormality. The device, when the state detecting portion 125 does not detect the abnormality, turns ON the control of the inverter 106 and when detecting the abnormality, turns OFF the control of the inverter 106.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、モータが外力によって回転したとき、モータ回転に伴う回生電力（逆起電圧と回生電流によって求まる）のエネルギー（電力）及び温度から、モータを駆動するインバータに接続された半導体スイッチング素子（例えばＦＥＴ）で成るモータ開放スイッチを、回生電力が安全動作領域内になったときにＯＦＦ又はＯＮして、半導体スイッチング素子を確実に保護するモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor switching element connected to an inverter that drives a motor from the energy (electric power) and temperature of regenerative electric power (determined by a counter electromotive voltage and a regenerative current) that accompanies the rotation of the motor when the motor rotates by an external force. For example, the present invention relates to a motor control device that reliably protects a semiconductor switching element by turning off or turning on a motor open switch formed of an FET) when regenerative power falls within a safe operation region, and an electric power steering device equipped with the motor control device.

電動パワーステアリング装置は、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与するものであり、半導体スイッチング素子のブリッジ回路で成るインバータによって駆動制御される。 The electric power steering device applies an assist force by a motor to a vehicle steering system based on a current command value calculated based on at least a steering torque, and is driven and controlled by an inverter formed of a bridge circuit of semiconductor switching elements. .

モータ制御装置を搭載した装置として電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）があり、電動パワーステアリング装置は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力（アシスト力）を付与するものであり、インバータから供給される電力で制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値（電流指令値）とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にＰＷＭ（パルス幅変調）制御のデューティの調整で行っている。 There is an electric power steering device (EPS) as a device equipped with a motor control device, and the electric power steering device gives a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of the vehicle by the rotational force of the motor. The driving force of the motor controlled by the supplied electric power is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small. The adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). This is done by adjusting the duty of modulation) control.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図１に示して説明すると、ハンドル１のコラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）２は減速ギア３、ユニバーサルジョイント４ａ及び４ｂ、ピニオンラック機構５、タイロッド６ａ，６ｂを経て、更にハブユニット７ａ，７ｂを介して操向車輪８Ｌ，８Ｒに連結されている。また、コラム軸２には、ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ１０及び操舵角θを検出する舵角センサ１４が設けられており、ハンドル１の操舵力を補助するモータ２０が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００には、バッテリ１３から電力が供給されると共に、イグニションキー１１を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット１００は、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈと車速センサ１２で検出された車速Ｖｅｌとに基づいてアシスト（操舵補助）指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Ｖｒｅｆによって、ＥＰＳ用モータ２０に供給する電流を制御する。 The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 6b is further connected to the steering wheels 8L and 8R via hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θ, and the motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is provided with the reduction gear 3. Are connected to the column shaft 2 via The control unit (ECU) 100 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11. The control unit 100 calculates a current command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.

なお、舵角センサ１４は必須のものではなく、配設されていなくても良く、また、モータ２０に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。 The steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle can be obtained from a rotation sensor such as a resolver connected to the motor 20.

コントロールユニット１００には、車両の各種情報を授受するＣＡＮ（Controller Area Network）４０が接続されており、車速ＶｅｌはＣＡＮ４０から受信することも可能である。また、コントロールユニット１００には、ＣＡＮ４０以外の通信、アナログ／ディジタル信号、電波等を授受する非ＣＡＮ４１も接続可能である。 The control unit 100 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that transmits and receives various types of vehicle information, and the vehicle speed Vel can also be received from the CAN 40. Further, the control unit 100 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communication, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.

コントロールユニット１００は主としてＣＰＵ（ＭＰＵやＭＣＵ等も含む）で構成されるが、そのＣＰＵ内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図２のようになる。 The control unit 100 is mainly composed of a CPU (including an MPU, MCU, etc.). FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the CPU.

図２を参照してコントロールユニット１００を説明すると、トルクセンサ１０で検出された操舵トルクＴｈ及び車速センサ１２で検出された（若しくはＣＡＮ４０からの）車速Ｖｅｌは、電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する電流指令値演算部１０１に入力される。電流指令値演算部１０１は、入力された操舵トルクＴｈ及び車速Ｖｅｌに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ２０に供給する電流の制御目標値である電流指令値Ｉｒｅｆ１を演算する。電流指令値Ｉｒｅｆ１は加算部１０２Ａを経て電流制限部１０３に入力され、最大電流を制限された電流指令値Ｉｒｅｆｍが減算部１０２Ｂにフィードバック入力され、モータ電流値Ｉｍとの偏差Ｉ（＝Ｉｒｅｆｍ−Ｉｍ）が演算され、その偏差Ｉが操舵動作の特性改善のためのＰＩ制御部１０４に入力される。ＰＩ制御部１０４で特性改善された電圧制御指令値ＶｒｅｆがＰＷＭ制御部１０５に入力され、更にインバータ１０６を介してモータ２０がＰＷＭ駆動される。モータ２０の電流値Ｉｍはモータ電流検出器１０７で検出され、減算部１０２Ｂにフィードバックされる。インバータ１０６は、半導体スイッチング素子としてのＦＥＴのブリッジ回路で構成されている。 The control unit 100 will be described with reference to FIG. 2. The steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are a current command for calculating a current command value Iref1. The value is input to the value calculation unit 101. The current command value calculation unit 101 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Th and vehicle speed Vel. The current command value Iref1 is input to the current limiting unit 103 via the adding unit 102A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is fed back to the subtracting unit 102B, and the deviation I (= Irefm−Im) from the motor current value Im. ) And the deviation I is input to the PI control unit 104 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics are improved by the PI control unit 104 is input to the PWM control unit 105, and the motor 20 is further PWM driven via the inverter 106. The current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 107 and fed back to the subtraction unit 102B. The inverter 106 is composed of an FET bridge circuit as a semiconductor switching element.

モータ２０にはレゾルバ等の回転センサ２１が連結されており、回転センサ２１からモータ回転角度θが出力され、更にモータ速度ωがモータ速度演算部２２で演算される。 A rotation sensor 21 such as a resolver is connected to the motor 20, a motor rotation angle θ is output from the rotation sensor 21, and a motor speed ω is calculated by a motor speed calculation unit 22.

また、加算部１０２Ａには補償信号生成部１１０からの補償信号ＣＭが加算されており、補償信号ＣＭの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部１１０は、セルフアライニングトルク（ＳＡＴ）１１３と慣性１１２を加算部１１４で加算し、その加算結果に更に収れん性１１１を加算部１１５で加算し、加算部１１５の加算結果を補償信号ＣＭとしている。 Further, the compensation signal CM from the compensation signal generation unit 110 is added to the addition unit 102A, and the compensation of the steering system system is performed by adding the compensation signal CM, thereby improving the convergence property, the inertia property, and the like. ing. Compensation signal generation section 110 adds self-aligning torque (SAT) 113 and inertia 112 by addition section 114, and further adds convergence 111 to the addition result by addition section 115, and compensates the addition result of addition section 115. The signal CM is used.

モータ２０が３相ブラシレスモータの場合、ＰＷＭ制御部１０５及びインバータ１０６の詳細は例えば図３に示すような構成となっており、ＰＷＭ制御部１０５は、電圧制御指令値Ｖｒｅｆを所定式に従って３相分のＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６を演算するデューティ演算部１０５Ａと、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６で駆動素子としてのＦＥＴのゲートを駆動すると共に、デッドタイムの補償をしてＯＮ／ＯＦＦするゲート駆動部１０５Ｂとで構成されている。インバータ１０６は半導体スイッチング素子としてのＦＥＴの３相ブリッジ（ＦＥＴ１〜ＦＥＴ６）で構成されており、ＰＷＭデューティ値Ｄ１〜Ｄ６でＯＮ／ＯＦＦされることによってモータ２０を駆動する。また、インバータ１０６とモータ２０との間の電力供給線には、電力供給を行い（ＯＮ）又は遮断（ＯＦＦ）するためのモータリレー２３が各相に接続されている。 When the motor 20 is a three-phase brushless motor, the details of the PWM control unit 105 and the inverter 106 are configured as shown in FIG. 3, for example, and the PWM control unit 105 sets the voltage control command value Vref to a three-phase according to a predetermined formula. Duty calculation unit 105A that calculates PWM duty values D1 to D6 for minutes, and a gate drive unit that drives the gates of FETs as drive elements with PWM duty values D1 to D6, and ON / OFF by compensating for dead time 105B. The inverter 106 is formed of a three-phase bridge (FET1 to FET6) of FETs as semiconductor switching elements, and drives the motor 20 by being turned ON / OFF by PWM duty values D1 to D6. In addition, a motor relay 23 for supplying power (ON) or shutting off (OFF) is connected to each phase of the power supply line between the inverter 106 and the motor 20.

このような電動パワーステアリング装置について、システム異常検出時（例えばトルクセンサの断線、モータ制御段ＦＥＴの短絡事故等）の予期しない事態に遭遇する場合がある。この場合の対応として、電動パワーステアリング装置のアシスト制御を即座に中止し、駆動制御系とモータとの接続を遮断することが最優先に行われる。 For such an electric power steering apparatus, an unexpected situation may be encountered when a system abnormality is detected (for example, disconnection of a torque sensor, a short circuit accident of a motor control stage FET, etc.). As a countermeasure in this case, the assist control of the electric power steering apparatus is immediately stopped, and the connection between the drive control system and the motor is cut off with the highest priority.

一般に、図３に示すように、モータ２０と、モータ２０に流れる電流を制御するインバータ１０６との間には、モータ電流を供給／遮断するためのモータリレー２３が介挿されている。モータリレー２３には安価な有接点のリレーが使用され、電磁的に有接点を開放してモータ２０に流れる電流をハード的に遮断するようになっている（例えば特開２００５−１９９７４６号公報（特許文献１））。 In general, as shown in FIG. 3, a motor relay 23 for supplying / cutting off the motor current is interposed between the motor 20 and an inverter 106 that controls a current flowing through the motor 20. An inexpensive contact relay is used as the motor relay 23, and the contact current is electromagnetically opened to cut off the current flowing through the motor 20 in a hardware manner (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-199746). Patent Document 1)).

しかし、近年では小型化や信頼性の向上、更にコストの低減化を図るべく、有接点の電磁的なモータリレーに代えて無接点の半導体スイッチング素子（アナログスイッチ）、例えばＦＥＴで成るモータ開放スイッチに置換されている。しかし、システム異常によりアシスト継続不可能になると、インバータを停止してもモータは回転している場合、そのモータ回転中にモータ開放スイッチをＯＦＦすると、モータの回生電力がモータ開放スイッチの安全動作領域を逸脱してしまい、モータ開放スイッチが破損したり、破壊されることがある。この問題は、モータ開放スイッチを再ＯＮするときにも同様に発生する。 However, in recent years, a contactless semiconductor switching element (analog switch), for example, a motor open switch composed of an FET, is used instead of a contacted electromagnetic motor relay in order to reduce the size, improve reliability, and reduce costs. Has been replaced. However, if it is impossible to continue the assist due to a system error, if the motor is rotating even if the inverter is stopped, the motor regenerative power will be within the safe operating area of the motor opening switch if the motor opening switch is turned off while the motor is rotating. The motor opening switch may be damaged or destroyed. This problem also occurs when the motor release switch is turned on again.

モータリレーに半導体スイッチング素子を使用した装置として、例えば特開２０１３−１８３４６２号公報（特許文献２）に開示されたものがある。特許文献２の装置では、電力変換器（インバータ）の故障が検出されるとインバータの駆動を停止し、第１電源リレーをＯＦＦし、第２電源リレーをＯＮする。そして、インバータの駆動が停止した状態で、モータが外力によって回転して回生電圧が発生すると、回生電圧はインバータからＯＮ状態の第２電源リレー及び第１電源リレーの寄生ダイオードを通って電源（バッテリ）に回生される。 As an apparatus using a semiconductor switching element for a motor relay, for example, there is one disclosed in JP2013-183462A (Patent Document 2). In the device of Patent Document 2, when a failure of the power converter (inverter) is detected, the drive of the inverter is stopped, the first power supply relay is turned off, and the second power supply relay is turned on. When the drive of the inverter is stopped and the motor is rotated by an external force and a regenerative voltage is generated, the regenerative voltage is supplied from the inverter through the second power supply relay in the ON state and the parasitic diode of the first power supply relay. ) Is regenerated.

電動パワーステアリング装置では、モータ回転に伴う逆起電圧の発生やモータ回生電流によるモータリレーをＯＦＦしたときのスイッチング損失による半導体素子の安全動作領域の逸脱による素子破壊に特に注意する必要があり、素子破壊対策はできるだけハード部品を追加することなく安価に、かつ確実に行うことが強く望まれる。 In the electric power steering device, it is necessary to pay particular attention to the element destruction due to the deviation of the safe operation area of the semiconductor element due to the generation of the back electromotive force accompanying the motor rotation and the switching loss when the motor relay is turned off by the motor regenerative current. It is strongly desired that countermeasures against destruction be carried out inexpensively and reliably without adding hard parts as much as possible.

また、特許第５１２００４１号公報（特許文献３）では、全ての相開放手段（モータリレー）が開作動し、かつ特定の１相についてのみ電圧が印加されている場合に、その特定相以外の相において電圧の印加に基づく端子電圧が検出される場合には、上記特定相に設けられた相開放手段に短絡故障が発生したと判定している。従って、特許文献３の装置は相開放手段自体の故障を検出するものであり、積極的に半導体スイッチング素子のデバイス保護を図るものではない。 In Japanese Patent No. 5120041 (Patent Document 3), when all the phase opening means (motor relays) are opened and a voltage is applied to only one specific phase, the phases other than the specific phase are disclosed. When a terminal voltage based on the application of voltage is detected, it is determined that a short circuit failure has occurred in the phase opening means provided in the specific phase. Therefore, the apparatus of Patent Document 3 detects a failure of the phase opening means itself and does not actively protect the device of the semiconductor switching element.

特開２００５−１９９７４６号公報JP 2005-199746 A 特開２０１３−１８３４６２号公報JP 2013-183462 A 特許第５１２００４１号公報Japanese Patent No. 5120041 特開２０１１−２３９４８９号公報JP 2011-239489 A 特開２００８−１４１８６８号公報JP 2008-141868 A

半導体スイッチング素子を保護するモータ装置として、特開２０１１−２３９４８９号公報（特許文献４）や特開２００８−１４１８６８号公報（特許文献５）に示されるものが提案されている。特許文献１では、回路異常検出からＯＦＦ処理のＰＷＭ制御を、ある所定時間（アバランシェエネルギー放出の間）行うことでスイッチング素子を保護するようになっている。また、特許文献５では、異常検出からのＯＦＦ処理において、回路遮断条件にモータ回転数とモータ温度が低温側のときに相対的に閾値を高回転側に設定するようにしている。 As a motor device for protecting a semiconductor switching element, those shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-239489 (Patent Document 4) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-141868 (Patent Document 5) have been proposed. In Patent Document 1, the switching element is protected by performing PWM control of OFF processing from detection of a circuit abnormality for a predetermined time (during avalanche energy release). Further, in Patent Document 5, in the OFF process from abnormality detection, the threshold value is relatively set to the high rotation side when the motor rotation speed and the motor temperature are on the low temperature side in the circuit interruption condition.

しかしながら、特許文献４の装置では、インバータの各半導体スイッチング素子のＯＦＦ後に、所定時間が経過したときに、安全動作領域を考慮することなく一様にモータ開放スイッチの半導体スイッチング素子をＯＦＦしているので、素子保護の確実性に問題があると共に、半導体スイッチング素子を再ＯＮする場合の動作は全く開示していない。また、特許文献５のモータシステムは、高回転状態中に弱め界磁制御による交流モータの駆動制御を継続することにより、モータに誘起される過大な逆起電圧がインバータに印加されて機器損傷が発生することを防止しており、モータ開放スイッチの半導体スイッチング素子を保護することを開示していないし、半導体スイッチング素子の再ＯＮについての記載もない。 However, in the device of Patent Document 4, when a predetermined time has elapsed after turning off each semiconductor switching element of the inverter, the semiconductor switching element of the motor open switch is uniformly turned off without considering the safe operation area. Therefore, there is a problem in the reliability of element protection, and no operation is disclosed when the semiconductor switching element is turned on again. Further, in the motor system of Patent Document 5, excessive AC voltage induced in the motor is applied to the inverter by continuing the drive control of the AC motor by the field weakening control during the high rotation state, thereby causing equipment damage. Therefore, it does not disclose protecting the semiconductor switching element of the motor opening switch, and there is no description about re-ON of the semiconductor switching element.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、新たなデバイス部品を追加することなく、半導体スイッチング素子で小型に構成されたモータ開放スイッチの保護を、温度にも関連させて、特に再ＯＮに際して確実に信頼性高く行うことができるモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and the object of the present invention is to protect a motor open switch configured with a semiconductor switching element in a small size without adding new device parts, and to protect the temperature. A related object is to provide a motor control device and an electric power steering device equipped with the motor control device which can be reliably and reliably performed especially at the time of re-ON.

本発明は、トルクセンサから操舵トルクで演算された電流指令値に基づいてインバータによってモータを駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間にＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、ＭＣＵを含み、前記トルクセンサを含むセンサ類及びインバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出部と、前記回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーを演算するエネルギー演算部と、前記エネルギーを前記ＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内となったときに、前記モータ開放スイッチの全てのＦＥＴをＯＦＦ又はＯＮする判定部と、異常検出部と前記異常検出部からの情報に基づいて異常の有無を検出する状態検出部とを具備し、前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮにし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インバータの制御をＯＦＦすることにより達成される。 The present invention relates to a motor control device in which a motor is driven and controlled by an inverter based on a current command value calculated by a steering torque from a torque sensor, and a motor release switch composed of an FET is connected between the inverter and the motor. The above object of the present invention is to detect the assist state of the sensors and the inverter including the MCU, including the MCU, and turn on / off the control of the inverter based on the detection result and detect the presence or absence of abnormality. A control unit that detects the number of rotations of the motor, an energy calculation unit that calculates the energy of the motor back electromotive force and the regenerative current using a data table based on the number of rotations, and the energy When the energy falls within the safe operation area compared to the safe operation area of the FET A determination unit that turns off or on all the FETs of the motor open switch, an abnormality detection unit, and a state detection unit that detects the presence or absence of abnormality based on information from the abnormality detection unit, and the control unit includes This is achieved by turning on the control of the inverter when the state detection unit does not detect an abnormality, and turning off the control of the inverter when the state detection unit detects an abnormality.

本発明の上記目的は、前記ＦＥＴの温度若しくはその周辺の温度を検出する温度検出部が設けられ、前記制御部で、前記温度検出部で検出された検出温度に基づいて前記安全動作領域を演算することで、前記温度に応じてより正確な安全動作領域を演算することにより、或いは前記制御部は、異常検出時や前記ＭＣＵのリセット発生時に少なくとも発生日時の情報及び温度情報を記録する記録装置を具備し、前記リセット発生時に記録された前記発生日時及び前記温度情報と、リセット復帰時の復帰日時及び温度検出値の比較を行い、前記発生日時と前記復帰日時との差分、前記温度情報と前記温度検出値との差分がいずれも各所定範囲内にない場合には、前記モータの制御電流を制限するようになっていることにより、より効果的に達成される。 The object of the present invention is to provide a temperature detection unit for detecting the temperature of the FET or its surrounding temperature, and the control unit calculates the safe operation region based on the detected temperature detected by the temperature detection unit. Thus, by calculating a more accurate safe operation region according to the temperature, or when the control unit detects an abnormality or when the MCU is reset, a recording device that records at least the information on the date and time of occurrence and the temperature information Comparing the occurrence date and temperature information recorded at the time of the occurrence of reset, the return date and time and the temperature detection value at the time of reset recovery, and the difference between the occurrence date and time and the return date and time, the temperature information and When none of the difference from the temperature detection value is within each predetermined range, it is achieved more effectively by limiting the control current of the motor. That.

本発明に係るモータ制御装置によれば、モータ回転数が高い（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギー（回生電力）が安全動作領域以上）場合には、モータ開放スイッチＯＮを継続して回生電流を電源に戻す制御を行い、回転中のモータにブレーキ力を与え、このブレーキ力によりモータ回転数が徐々に低下し安全領域（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギー（回生電力）が安全動作領域未満）に入ったときにモータ開放スイッチの全ての半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）をＯＦＦする。その後、或いはＭＣＵリセットによりＯＦＦされた後、パワー基板上の温度検出素子の温度情報と、モータ回転数と、ＯＦＦ後の経過時間を監視しながら、逆起電圧と回生電流から算出される回生電力により生じるＯＮ時のスイッチング損失が、安全動作領域に収まるモータ回転数になった時点で、半導体スイッチング素子を再ＯＮするようにしている。このため、新たなデバイス部品を付加することなく、また、新たな保護回路を付加することなく安価な構成で、半導体スイッチング素子で成るモータ開放スイッチを一層確実に保護することができる。 According to the motor control device of the present invention, when the motor rotation number is high (the motor back electromotive force voltage and the energy of the regenerative current (regenerative power) are in the safe operation range or more), the motor open switch is continuously turned on to regenerate the current. Is controlled to return the power to the motor, and a braking force is applied to the rotating motor. This braking force gradually reduces the motor speed, and the safe region (motor back electromotive force voltage and regenerative current energy (regenerative power) is in the safe operating region). All of the semiconductor switching elements (FETs) of the motor release switch are turned off. After that, or after being turned off by MCU reset, the regenerative power calculated from the back electromotive force voltage and the regenerative current while monitoring the temperature information of the temperature detection element on the power board, the motor rotation speed, and the elapsed time after turning off. The semiconductor switching element is turned ON again when the ON switching loss caused by the motor rotation speed falls within the safe operation range. For this reason, it is possible to more reliably protect the motor opening switch formed of the semiconductor switching element with an inexpensive configuration without adding new device parts and without adding a new protection circuit.

また、安全動作領域の演算に、保護対象となるモータ開放スイッチの温度若しくはその周辺温度を加味しているので、モータ開放スイッチの温度特性に合致したＯＮ／ＯＦＦ制御の保護を実現することができる。 In addition, since the temperature of the motor open switch to be protected or its surrounding temperature is taken into account in the calculation of the safe operation area, it is possible to realize ON / OFF control protection that matches the temperature characteristics of the motor open switch. .

本発明に係るモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置によれば、モータとインバータとの間に介挿されたモータ開放スイッチの半導体スイッチング素子の保護を、ＯＦＦ時及び再ＯＮ時に確実かつ容易に図ることができ、操舵の安全性及び信頼性を一層向上することができる。 According to the electric power steering device equipped with the motor control device according to the present invention, the semiconductor switching element of the motor open switch inserted between the motor and the inverter can be reliably and easily protected at the time of OFF and re-ON. Therefore, the safety and reliability of steering can be further improved.

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing an outline of an electric power steering device. 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット（ＥＣＵ）の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control unit (ECU) of an electric power steering apparatus. 電動パワーステアリング装置のモータ制御部の構成例を示す線図である。It is a diagram which shows the structural example of the motor control part of an electric power steering apparatus. ＦＥＴのドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄの特性例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic example of the drain-source voltage Vds of FET, and the drain current Id. ＦＥＴの許容損失Ｐｄの温度特性の例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of the temperature characteristic of the allowable loss Pd of FET. 本発明の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of this invention. データテーブルの特性例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of a characteristic of a data table. 本発明の原理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the principle of this invention. 本発明の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of this invention.

本発明は、ＥＰＳなどに使用されるモータ開放スイッチの半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）について、ＭＣＵのリセット等による強制ＯＦＦ状態から復帰して再ＯＮするときに、モータの回転によって発生する回生電力（逆起電圧と回生電流によるエネルギー）から、半導体スイッチング素子を安全かつ確実に保護するためのものである。 The present invention relates to a regenerative electric power (reverse power generated by rotation of a motor) when a semiconductor switching element (FET) of a motor opening switch used for EPS or the like is returned from a forced OFF state due to MCU reset or the like and turned ON again. This is to protect the semiconductor switching element safely and reliably from the energy generated by the electromotive voltage and the regenerative current.

本発明では、モータ開放スイッチ（モータリレー）の小型化、信頼性の向上、コストの低減化のために、モータ開放スイッチを半導体スイッチング素子（例えばＦＥＴ）で構成する。そして、トルクセンサなどのセンサ類やインバータ等の異常（故障を含む）発生によってアシスト継続不可能となったとき（モータ回転中にイグニションキーをＯＦＦとした場合も含む）にＭＣＵをリセットし、外力によるモータの回転時に発生するモータ回生電力（逆起電圧と回生電流から算出される）によってモータ開放スイッチのデバイス破壊を保護するために、モータ回転数からデータテーブル等に基づいて、モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーを演算すると共に、モータ開放スイッチの温度若しくは周辺の温度に基づいてモータ開放スイッチの安全動作領域を演算し、モータ回転数が高い（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーが安全動作領域以上）場合には、モータ開放スイッチのＯＮを継続して、回生電流を電源に戻す制御を行う。回生電流の電源への戻し制御によって回転中のモータにブレーキ力を与え、モータ回転数が徐々に低下し、安全動作領域（モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーが安全動作領域未満）に入ったときに、モータ開放スイッチの全ての半導体スイッチング素子をＯＦＦする。その後、或いはＭＣＵリセットによってＯＦＦした後、アシスト制御停止に必要な処理を行うと共に、エネルギー（回生電力）と安全動作領域を比較し、エネルギーが安全動作領域外となってデバイス破壊を起こすと判断された時はＦＥＴをＯＦＦ状態のままとし、エネルギーが安全動作領域内に入り、デバイス破壊の可能性がなくなった以降にモータ開放スイッチのＦＥＴを再ＯＮする。 In the present invention, in order to reduce the size of the motor open switch (motor relay), improve the reliability, and reduce the cost, the motor open switch is constituted by a semiconductor switching element (eg, FET). The MCU is reset when the assist cannot be continued due to abnormalities (including failures) of sensors such as torque sensors and inverters (including when the ignition key is turned OFF during motor rotation), and external force In order to protect the device breakdown of the motor release switch by the motor regenerative power (calculated from the back electromotive force and the regenerative current) generated when the motor rotates due to the motor back electromotive force voltage based on the data table etc. from the motor speed In addition to calculating the energy of the regenerative current and calculating the safe operating area of the motor open switch based on the temperature of the motor open switch or the surrounding temperature, the motor speed is high (the motor back electromotive force voltage and the regenerative current energy are safe) If the operation range is exceeded), keep the motor open switch ON and use the regenerative current as a power source. The controls do. Brake force was applied to the rotating motor by the return control of the regenerative current to the power supply, the motor rotation speed gradually decreased, and the motor entered the safe operating range (the motor back electromotive force voltage and the energy of the regenerative current were less than the safe operating range). Sometimes all the semiconductor switching elements of the motor release switch are turned off. After that, or after turning off due to MCU reset, it performs processing necessary to stop assist control, compares energy (regenerative power) with safe operation area, and determines that energy is out of safe operation area and causes device destruction. The FET remains in the OFF state, and after the energy enters the safe operation region and the possibility of device destruction is lost, the FET of the motor release switch is turned ON again.

このように温度情報及びモータ回転数を監視しながら、逆起電圧と回生電流から算出されるエネルギー（回生電力）により生じるＦＥＴ遮断時のスイッチング損失が安全動作領域内に入るモータ回転数になったときに、モータ開放スイッチの半導体スイッチング素子を全てＯＦＦする。その後、或いは異常発生以外の理由でＭＣＵがリセットされた後に復帰する時にも、エネルギーが安全動作領域内に入り、デバイス破壊の可能性がなくなった以降に半導体スイッチング素子を全て再ＯＮようにしている。このため、半導体スイッチング素子のＯＦＦ時及びＯＮ時のエネルギーによる安全動作領域逸脱による破損や破壊もなく、半導体スイッチング素子を確実に保護することができ、信頼性の高いモータ制御装置及び電動パワーステアリング装置を提供することができる。 Thus, while monitoring the temperature information and the motor rotation speed, the switching loss at the time of FET interruption caused by the energy (regenerative power) calculated from the back electromotive voltage and the regenerative current became the motor rotation speed falling within the safe operation area. Sometimes, all the semiconductor switching elements of the motor release switch are turned off. After that, or when returning after the MCU is reset for reasons other than the occurrence of an abnormality, the semiconductor switching elements are all turned on again after the energy enters the safe operation area and the possibility of device destruction is lost. . For this reason, the semiconductor switching element can be reliably protected without being damaged or destroyed due to a deviation from the safe operation area due to the energy when the semiconductor switching element is OFF and ON, and the motor control device and the electric power steering device with high reliability can be protected. Can be provided.

一般に、動作中のＦＥＴの安全動作領域（ＡＯＳ：Area Of Safety operation）は、図４に示すようなドレイン電流Ｉｄとドレイン−ソース間電圧Ｖｄｓの関係と、図５に示すような最大許容損失Ｐｄの温度特性によって決まる。しかし、実際に使用される動作条件（ＦＥＴケース温度Ｔｃ、動作周波数ｆ、オン幅ｔなど）で変化する。特に最大許容損失Ｐｄは、ケース温度が上がると低下するため、正確な安全動作領域を求めるには温度情報は重要であり、パワー基板上の温度検出素子による温度を知ることができれば、ＦＥＴのケース温度Ｔｃが推定できるので、温度に対応した最大許容電力Ｐｄを算出することができる。 In general, the safe operation region (AOS: Area Of Safety operation) of the FET in operation is the relationship between the drain current Id and the drain-source voltage Vds as shown in FIG. 4 and the maximum allowable loss Pd as shown in FIG. It depends on the temperature characteristics. However, it varies depending on operating conditions actually used (FET case temperature Tc, operating frequency f, ON width t, etc.). In particular, the maximum allowable loss Pd decreases as the case temperature rises. Therefore, temperature information is important for obtaining an accurate safe operation region. If the temperature by the temperature detection element on the power board can be known, the case of the FET can be obtained. Since the temperature Tc can be estimated, the maximum allowable power Pd corresponding to the temperature can be calculated.

よって、本発明ではモータ回転数による（回生電力）判断だけでなく、（パワー基板上の）半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）の温度若しくはその周辺の温度情報を判断条件に加味することにより、更に日時情報（タイムスタンプ）を考慮して正確な安全動作領域の内外を判断しているので、モータ単体の回転数による判定よりも、より安全かつ確実に半導体スイッチング素子（ＦＥＴ）をスイッチＯＦＦ及びスイッチＯＮすることができる。 Therefore, according to the present invention, not only the (regenerative power) determination based on the motor rotation speed but also the temperature information of the semiconductor switching element (FET) on the power substrate or the temperature information around the semiconductor switching element (FET) is added to the determination condition, thereby further providing the date / time information. (Time stamp) is taken into account to accurately determine the inside and outside of the safe operation area, so that the semiconductor switching element (FET) is switched off and on more safely and reliably than the determination based on the rotation speed of the motor alone. be able to.

なお、緊急のアシストＯＦＦ時にはモータはフリーランとなる。また、アシストＯＦＦの要因には、インバータの異常、イグニションキーのＯＦＦ、ソフト・ハードの異常検出、センサ類の異常等がある。 Note that the motor is free-running when the emergency assist is OFF. Assist OFF factors include an inverter abnormality, ignition key OFF, software / hardware abnormality detection, sensor abnormality, and the like.

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図６は本発明の構成例を図３に対応させて示しており、本発明では制御部１２０に、エネルギー演算部１２１、判定部１２２、データテーブル１２３、電流制御部１２４、状態検出部１２５、安全動作領域演算部１２６、記録装置１２７、各部全体の制御を行うＭＣＵ１２８を設けており、制御部１２０には日時データ（タイムスタンプ）も入力されている。 FIG. 6 shows a configuration example of the present invention corresponding to FIG. 3. In the present invention, the control unit 120 includes an energy calculation unit 121, a determination unit 122, a data table 123, a current control unit 124, a state detection unit 125, A safe operation area calculation unit 126, a recording device 127, and an MCU 128 that controls the entire unit are provided.

データテーブル１２３はモータ回転数ｒｐｍに対応したエネルギーＷ、つまりモータ回転数ｒｐｍに対するモータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーＷを予め求めてテーブル化しており、例えば図７に示すような特性を有している。従って、モータ回転数ｒｐｍを検出することによって、モータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーＷを演算することができる。図７では、例えばモータ回転数ｒｐｍがω１のとき、エネルギーＷはＷ１と演算される。なお、データテーブル１２３として、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに格納するようにしても良い。 The data table 123 is preliminarily obtained as a table by calculating the energy W corresponding to the motor rotational speed rpm, that is, the energy W of the motor back electromotive force voltage and the regenerative current with respect to the motor rotational speed rpm, and has a characteristic as shown in FIG. ing. Therefore, the motor back electromotive force voltage and the energy W of the regenerative current can be calculated by detecting the motor rotation speed rpm. In FIG. 7, for example, when the motor rotation speed rpm is ω1, the energy W is calculated as W1. The data table 123 may be stored in a nonvolatile memory such as an EEPROM.

また、トルクセンサ等のセンサ類の異常（故障を含む）を検出するセンサ異常検出部１３１と、インバータ１０６の異常（故障を含む）を検出するインバータ異常検出部１３５と、センサ異常検出部１３１及びインバータ異常検出部１３５などに基づいて異常その他の状態を検出し、必要な処理を行う状態検出部１２５とが設けられている。状態検出部１２５はアシストＯＦＦ指令を入力し、アシストＯＦＦ動作の全てを対象にして検出しており、例えばモータ回転中にイグニションキーがＯＦＦされたような状態も検出する。 Further, a sensor abnormality detection unit 131 that detects abnormality (including failure) of sensors such as a torque sensor, an inverter abnormality detection unit 135 that detects abnormality (including failure) of the inverter 106, a sensor abnormality detection unit 131, and A state detection unit 125 that detects an abnormality and other states based on the inverter abnormality detection unit 135 and performs necessary processing is provided. The state detection unit 125 receives an assist OFF command and detects all of the assist OFF operations. For example, the state detection unit 125 also detects a state in which the ignition key is turned OFF during motor rotation.

記録装置１２７は、異常検出時やＭＣＵ１２８のリセット発生時に、少なくとも温度情報Ｔｐ及び発生日時の情報（タイムスタンプ）を記録し、判定部１２２は、ＭＣＵ１２８のリセット時に記録された温度情報及び発生日時と、リセット復帰時の温度検出値及び復帰日時の比較を行い、発生日時と復帰日時との差分、温度情報と温度検出値との差分がいずれも各所定範囲内にあるか否かを判定するようになっている
更に、制御部１２０内の電流制御部１２４で制御されるインバータ１０６とモータ２０との間の電力供給線（Ｕ相，Ｖ相、Ｗ相）に、半導体スイッチング素子としてのＦＥＴで成るモータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ、１４０Ｖ、１４０Ｗ）が介挿され、モータ開放スイッチ１４０は制御部１２０で制御されるモータ開放スイッチ制御部１３３でＯＮ／ＯＦＦされる。また、モータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ、１４０Ｖ、１４０Ｗ）の温度若しくはその周辺温度を検出するための温度検出部の温度センサとしてサーミスタ１４１が配設されており、電気的に検出された温度情報Ｔｐは制御部１２０に入力される。サーミスタ１４１の配設は、モータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ、１４０Ｖ、１４０Ｗ）が装着されているパワー基板上であっても良い。インバータ１０６のＦＥＴ１〜ＦＥＴ６と、モータ開放スイッチ１４０のＦＥＴ（１４０Ｕ〜１４０Ｗ）とは、同一基板に装着されている。 The recording device 127 records at least temperature information Tp and occurrence date / time information (time stamp) when an abnormality is detected or when the MCU 128 is reset, and the determination unit 122 records the temperature information and occurrence date / time recorded when the MCU 128 is reset. The temperature detection value at the time of reset return and the return date / time are compared, and it is determined whether or not the difference between the occurrence date / time and the return date / time and the difference between the temperature information and the temperature detection value are within the predetermined ranges. Furthermore, an FET as a semiconductor switching element is connected to a power supply line (U phase, V phase, W phase) between the inverter 106 controlled by the current control unit 124 in the control unit 120 and the motor 20. The motor opening switch 140 (140U, 140V, 140W) is inserted, and the motor opening switch 140 is controlled by the control unit 120. It is turned ON / OFF by the switch control unit 133. Further, a thermistor 141 is provided as a temperature sensor of a temperature detecting unit for detecting the temperature of the motor opening switch 140 (140U, 140V, 140W) or its surrounding temperature, and the temperature information Tp detected electrically is Input to the controller 120. The thermistor 141 may be disposed on the power board on which the motor release switch 140 (140U, 140V, 140W) is mounted. The FET1 to FET6 of the inverter 106 and the FET (140U to 140W) of the motor opening switch 140 are mounted on the same substrate.

安全動作領域演算部１２６は、サーミスタ１４１からの温度情報Ｔｐに基づいて安全動作領域を演算する。演算された安全動作領域は判定部１２２に入力される。 The safe operation area calculation unit 126 calculates the safe operation area based on the temperature information Tp from the thermistor 141. The calculated safe operation area is input to the determination unit 122.

更に、回転センサ２１からの回転角度θに基づいてモータ回転数ｒｐｍを検出するモータ回転数検出部１３２が設けられている。 Further, a motor rotation number detection unit 132 that detects the motor rotation number rpm based on the rotation angle θ from the rotation sensor 21 is provided.

クランキング等による予期せぬＭＣＵリセットの発生要因としては、（１）信号停止等によるアイドリングストップからのエンジン再スタート時、（２）長い下り坂走行検出によるエンジン停止（燃費改善のため）からのエンジン再スタート時、（３）所定速度（例えば１４ｋｍ／ｈ程度）以下の走行検出によるエンジン停止（燃費改善のため）からのトルク要求によるエンジン再スタート時、（４）ノイズやデバイスのラッチアップ等の影響、などが考えられる。このうち、要因（１）〜（３）については、バッテリの劣化が重なった時に、ＭＣＵリセットが発生することがある。 Causes of unexpected MCU reset due to cranking, etc. are as follows: (1) When the engine is restarted from idling stop due to signal stop, etc., (2) From the engine stop due to long downhill detection (to improve fuel efficiency) When the engine is restarted, (3) When the engine is restarted due to a torque request from the engine stop (for fuel efficiency improvement) by detecting the traveling speed below a predetermined speed (for example, about 14 km / h), (4) Noise, device latch-up, etc. The influence of, etc. can be considered. Among these factors, as for factors (1) to (3), MCU reset may occur when battery deterioration overlaps.

ＭＣＵ１２８の瞬停リセット時の割込み処理では、温度検出部のサーミスタ１４１からの温度情報とモータ推定温度情報、及びタイムスタンプ情報（△年△月△日、○時○分○秒）を記録装置１２７に記録する。 In the interruption process at the momentary power reset of the MCU 128, the temperature information from the thermistor 141 of the temperature detection unit, the estimated motor temperature information, and the time stamp information (△ year △ month △ day, ○ hour ○ minute ○ second) are recorded in the recording device 127 To record.

また、モータ開放スイッチのＦＥＴ再ＯＮの条件は、以下の通りである。 The conditions for re-ONing the FET of the motor release switch are as follows.

ＭＣＵ１２８の再スタート（リセット解除）後、モータ２０の回転数ｒｐｍからエネルギーを、サーミスタ１４１の温度情報Ｔｐから最大許容損失を演算してより正確にエネルギーを算出し、エネルギーが安全動作領域内となった以降にモータ開放スイッチ１４０のＦＥＴＵ〜ＦＥＴＷを再ＯＮすることで、安全に保護することが可能である。更に、ＭＣＵ１２８の瞬停リセットに伴い、モータ推定温度は一旦リセットされるが、万が一温度が一定温度以上に上昇していた場合、そのまま電流を通電すると、モータコイル焼損などの異常が発生する恐れがある。そこで、本発明では、モータ開放スイッチのＦＥＴ再ＯＮ後、タイムスタンプ情報（日時情報）を読み込み、以下の処理を行う。ただし、サーミスタ１４１の温度情報Ｔｐがあまり変化しない任意の時間をＴａとする。
（数１）
現在のタイムスタンプ−記録したタイムスタンプ＜Ｔａ

のときは、温度変化は殆どないと判断して、記録したモータ推定温度情報を用いて制御を継続する。
（数２）
現在のタイムスタンプ−記録したタイムスタンプ ≧ Ｔａ

のときで、「現在の温度情報≒記録した温度情報」の場合には温度変化は殆どないと判断して、記録したモータ推定温度情報を用いて制御を継続し、「現在の温度情報≠記録した温度情報」の場合にはモータの温度情報不確定と判断して、トルク制限（電流制限）を行い、温度上昇を抑える制御を実行する。
図８（Ｄ）に示すように時点ｔ１にＭＣＵ１２８がリセットされると、図８（Ｂ）に示すようにインバータ停止（ＯＦＦ）となると共に、図８（Ｃ）に示すようにモータ開放スイッチ１４０の駆動信号がＯＦＦされる。このようにＭＣＵ１２８のリセットにより、インバータ１０６及びモータ開放スイッチ１４０は一旦停止（ＯＦＦ）するが、図８（Ｄ）に示すようにＭＣＵ１２８のリセット復帰後（時点ｔ２以降）、特に異常がなければ再起動する必要がある。その際、モータ開放スイッチ１４０を再ＯＮするときに、図８（Ａ）に示すように外力などでモータ２０が回転し、その時の回生電力（逆起電圧と回生電流）がＦＥＴの安全動作領域を超えていた場合、ＯＦＦ時と同様にデバイス破壊の恐れがある。 After the MCU 128 is restarted (reset is released), the energy is calculated more accurately by calculating the energy from the rotation speed rpm of the motor 20 and the maximum allowable loss from the temperature information Tp of the thermistor 141, and the energy falls within the safe operating range. Thereafter, the FETU to FETW of the motor release switch 140 are turned ON again, so that it can be safely protected. Furthermore, the estimated motor temperature is reset once with the MCU 128 instantaneous power failure reset. However, if the temperature has risen above a certain temperature, there is a risk that abnormalities such as motor coil burnout may occur if the current is supplied as it is. is there. Therefore, in the present invention, after the FET of the motor opening switch is turned on again, time stamp information (date information) is read and the following processing is performed. However, an arbitrary time during which the temperature information Tp of the thermistor 141 does not change so much is assumed to be Ta.
(Equation 1)
Current timestamp-Recorded timestamp <Ta

In this case, it is determined that there is almost no temperature change, and control is continued using the recorded estimated motor temperature information.
(Equation 2)
Current timestamp-recorded timestamp ≥ Ta

In the case of “current temperature information≈recorded temperature information”, it is determined that there is almost no temperature change, and control is continued using the recorded motor estimated temperature information, and “current temperature information ≠ recording”. In the case of the “temperature information”, it is determined that the temperature information of the motor is indeterminate, torque limitation (current limitation) is performed, and control for suppressing temperature rise is executed.
When the MCU 128 is reset at time t1 as shown in FIG. 8D, the inverter is stopped (OFF) as shown in FIG. 8B, and the motor release switch 140 is shown in FIG. 8C. The drive signal is turned off. As described above, the reset of the MCU 128 causes the inverter 106 and the motor release switch 140 to temporarily stop (OFF). However, after the MCU 128 is reset (after time t2) as shown in FIG. Must be started. At that time, when the motor release switch 140 is turned ON again, the motor 20 is rotated by an external force or the like as shown in FIG. 8A, and the regenerative power (back electromotive voltage and regenerative current) at that time is the safe operation region of the FET. Otherwise, there is a risk of device destruction as in the case of OFF.

そのため、本発明では、回生電力（エネルギー）と安全動作領域を比較し、回生電力が安全動作領域外となってデバイス破壊を起こすと判断された場合は、図８（Ｃ）に示すようにＦＥＴをＯＦＦ状態のままとし（時点ｔ３近辺）、回生電力が安全動作領域内に入り、デバイス破壊の可能性がなくなった以降（時点ｔ４）にモータ開放スイッチ１４０のＦＥＴを再ＯＮする。 Therefore, in the present invention, the regenerative power (energy) is compared with the safe operation region, and if it is determined that the regenerative power is outside the safe operation region and causes device destruction, the FET as shown in FIG. Is kept in the OFF state (near time t3), and the regenerative power enters the safe operation region, and after the possibility of device destruction disappears (time t4), the FET of the motor release switch 140 is turned ON again.

更に、インバータ１０６を再駆動する際には、下記の条件（ａ）〜（ｃ）が必要となる。 Furthermore, when the inverter 106 is redriven, the following conditions (a) to (c) are required.

（ａ）サーミスタ１４１の温度を正常に測定できること。 (A) The temperature of the thermistor 141 can be measured normally.

（ｂ）リセット期間が所定の時間内であること。 (B) The reset period is within a predetermined time.

（ｃ）リセット発生時に記録した温度情報とリセット解除後に取得した温度情報が所定の温度差内であること。

もし上記条件（ａ）〜（ｃ）が整わない場合は、モータ２０のトルク制限を設定後（記録した温度情報と検出した温度情報の差に応じて制限は可変とする）、インバータ１０６を駆動する。トルク制限する理由は、動作時のモータ温度はＥＣＵ内部の温度情報とモータ制御電流の積算値などから推定するのが一般的であるが、ＭＣＵリセットなどにより積算情報がクリアされると、温度推定が正確にできなくなり、推定温度が実モータ温度より低いまま通常の制御を行った場合、モータのコイル損傷が発生する恐れがあるため電流制限を行い、モータを保護する必要があるからである。 (C) The temperature information recorded when the reset occurs and the temperature information acquired after the reset is released are within a predetermined temperature difference.

If the conditions (a) to (c) are not satisfied, the torque limit of the motor 20 is set (the limit is variable according to the difference between the recorded temperature information and the detected temperature information), and the inverter 106 is driven. To do. The reason for torque limitation is that the motor temperature during operation is generally estimated from the temperature information inside the ECU and the integrated value of the motor control current. However, if the integrated information is cleared by MCU reset or the like, the temperature is estimated. This is because when the normal control is performed while the estimated temperature is lower than the actual motor temperature, the motor coil may be damaged, so that the current must be limited to protect the motor.

このような構成において、その動作例を図９のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an example of the operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

アシスト制御が実施されている段階（モータ開放スイッチ１４０（１４０Ｕ，１４０Ｖ，１４０Ｗ）はＯＮ）でＭＣＵ１２８をリセットする要因が検出されると（ステップＳ１）、ＭＣＵ１２８がリセットされると共に（ステップＳ２）、インバータ制御及びモータ開放スイッチ１４０がＯＦＦされる（ステップＳ３）。リセット時に、日時情報（タイムスタンプ）とサーミスタ１４１からの温度情報が記録装置１２７に記録される。そして、ＭＣＵ１２８のリセットが解除されるまで（ステップＳ４）、リセット状態が継続される（ステップＳ５）。 When a factor for resetting the MCU 128 is detected at the stage where the assist control is being performed (the motor opening switch 140 (140U, 140V, 140W) is ON) (step S1), the MCU 128 is reset (step S2). The inverter control and motor release switch 140 is turned off (step S3). At the time of resetting, date information (time stamp) and temperature information from the thermistor 141 are recorded in the recording device 127. Then, the reset state is continued (step S5) until the reset of the MCU 128 is released (step S4).

上記ステップＳ４でリセット解除となると復帰制御となり、モータ回転数検出部１３２はモータ２０のモータ回転数ｒｐｍを検出し（ステップＳ１０）、制御部１２０内のエネルギー演算部１２１はモータ回転数ｒｐｍに基づいて、モータ逆起電圧Ｅ及び回生電流のエネルギーＷを、データテーブル１２３を用いて演算する（ステップＳ１１）。モータ逆起電圧Ｅは下記数３に従って求められ、回生電流の計測と共に予め実測してテーブル化してある。
（数３）
Ｅ＝ｋ・単位時間当たりモータ回転数
ただし、ｋは、モータ２０の磁束密度やロータ径等によって定まるモータ定数である。

サーミスタ１４１によりモータ開放スイッチ１４０の温度（若しくはその周辺温度）Ｔｐが検出され（ステップＳ１２）、更に最大許容損失Ｐｄが演算され（ステップＳ１３）、制御部１２０に入力される。制御部１２０内の安全動作領域演算部１２６は、温度Ｔｐ及び最大許容損失Ｐｄに基づいてモータ開放スイッチ１４０の安全動作領域を演算する（ステップＳ１４）。 When the reset is released in step S4, the return control is performed. The motor rotation number detection unit 132 detects the motor rotation number rpm of the motor 20 (step S10), and the energy calculation unit 121 in the control unit 120 is based on the motor rotation number rpm. Then, the motor back electromotive voltage E and the energy W of the regenerative current are calculated using the data table 123 (step S11). The motor back electromotive force E is obtained according to the following equation (3), and is actually measured and tabulated together with the measurement of the regenerative current.
(Equation 3)
E = k. Motor rotation speed per unit time. However, k is a motor constant determined by the magnetic flux density of the motor 20, the rotor diameter, and the like.

The thermistor 141 detects the temperature (or ambient temperature) Tp of the motor release switch 140 (step S12), and further calculates the maximum allowable loss Pd (step S13) and inputs it to the control unit 120. The safe operation area calculation unit 126 in the control unit 120 calculates the safe operation area of the motor opening switch 140 based on the temperature Tp and the maximum allowable loss Pd (step S14).

演算された安全動作領域は判定部１２２に入力され、判定部１２２は演算されたエネルギーＷがモータ開放スイッチ１４０を構成するＦＥＴの安全動作領域を逸脱しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。つまり、“エネルギー演算結果＞安全動作領域”であるか否かを判定し、演算されたエネルギーＷが、演算された安全動作領域を逸脱している場合、つまりモータ回転数ｒｐｍが高い場合は回生電力がＦＥＴ破壊を起こす危険領域であり、モータ開放スイッチ１４０のＯＦＦ動作を継続する。これにより回生電流を電源に戻す制御が行われ、回転中のモータにブレーキ力を与える。 The calculated safe operation region is input to the determination unit 122, and the determination unit 122 determines whether or not the calculated energy W deviates from the safe operation region of the FET constituting the motor release switch 140 (step S20). . That is, it is determined whether or not “energy calculation result> safe operation range”, and when the calculated energy W deviates from the calculated safe operation range, that is, when the motor rotation speed rpm is high, regeneration is performed. This is a danger area where the electric power causes the FET destruction, and the motor open switch 140 continues to be turned off. Thus, control for returning the regenerative current to the power source is performed, and a braking force is applied to the rotating motor.

そして、ブレーキ力によってモータ回転数ｒｐｍが徐々に低下し、モータ開放スイッチ１４０の安全遮断領域、つまりエネルギーＷが、回生電流によるスイッチング損失が安全動作領域の領域内に入ったとき（図８の時点ｔ４）に、モータ開放スイッチ１４０をＯＮする（ステップＳ２１）。その後、上述した数１若しくは数２の成立を判断し（ステップＳ２２）、数２が成立する場合には温度変化の可能性があり、更に「現在の温度≒記録した温度」であるか否かを判断し（ステップＳ２３）、「現在の温度≒記録した温度」ではない場合は、温度変化が大きい可能性があるのでモータ電流を制限する設定を行い（ステップＳ２４）、インバータ制御をＯＮして制限された電流でアシストする（ステップＳ２５）。 Then, the motor rotation speed rpm is gradually reduced by the braking force, and when the motor open switch 140 is in the safe shut-off region, that is, the energy W is within the safe operating region region due to the switching loss due to the regenerative current (time point in FIG. 8). At t4), the motor release switch 140 is turned on (step S21). Thereafter, it is determined whether the above-described equation 1 or 2 is established (step S22). If equation 2 is established, there is a possibility of temperature change, and whether or not “current temperature≈recorded temperature” is satisfied. (Step S23), if “current temperature ≈ recorded temperature” is not satisfied, the temperature change may be large, so the motor current is set to be limited (Step S24), and the inverter control is turned on. Assist with the limited current (step S25).

上記ステップＳ２２において数１が成立する場合は温度変化が小さく、上記ステップＳ２３において「現在の温度≒記録した温度」の場合も温度変化は僅かであり、いずれの場合もインバータ制御をＯＮしてアシストする（ステップＳ２５）。 If Equation 1 is satisfied in Step S22, the temperature change is small. In Step S23, the temperature change is slight even in the case of “current temperature≈recorded temperature”. In either case, the inverter control is turned on to assist. (Step S25).

なお、判定部１２２が判定する耐電圧データや安全動作領域等の数値は、耐電圧データや安全動作領域等と比較してモータ開放スイッチをＯＦＦするモータ回転数は、使用するモータの種類やＦＥＴ、配線抵抗などで大きく変動するので、実機での計測等によって導き出す。 Note that the numerical values such as withstand voltage data and safe operation area determined by the determination unit 122 are compared with the withstand voltage data and safe operation area, etc. Since it fluctuates greatly due to wiring resistance, etc., it is derived by measurement with an actual machine.

なお、上述の実施形態では回転センサ（レゾルバ）に基づいてモータ回転数を検出しているが、モータ端子電圧、シャント抵抗による電流検出によってもモータ回転数を推定することができる。また、上述の実施形態では温度センサとしてサーミスタを例に挙げているが、測温抵抗体、熱電対、トランジスタの温度特性を利用したＩＣ化温度センサ、水晶のＹカットを利用した水晶温度計等を利用することも可能である。 In the above-described embodiment, the motor rotation speed is detected based on the rotation sensor (resolver). However, the motor rotation speed can also be estimated by detecting the current using the motor terminal voltage and the shunt resistance. In the above-described embodiment, the thermistor is taken as an example of the temperature sensor. However, a temperature measuring resistor, a thermocouple, an IC temperature sensor using the temperature characteristics of the transistor, a crystal thermometer using the Y-cut of the crystal, It is also possible to use.

１ハンドル
２コラム軸（ステアリングシャフト、ハンドル軸）
１０トルクセンサ
１２車速センサ
２０モータ
１００コントロールユニット（ＥＣＵ）
１０１電流指令値演算部
１０４ＰＩ制御部
１０５ＰＷＭ制御部
１０６インバータ
１１０補償信号生成部
１２０制御部
１２１エネルギー演算部
１２２判定部
１２３データテーブル
１２５状態検出部
１２６安全動作領域演算部
１２７記録装置
１２８ＭＣＵ
１３１センサ異常検出部
１３２モータ回転数検出部
１３３モータ開放スイッチ制御部
１４０モータ開放スイッチ
１４１サーミスタ
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 20 Motor 100 Control unit (ECU)
101 Current command value calculation unit 104 PI control unit 105 PWM control unit 106 Inverter 110 Compensation signal generation unit 120 Control unit 121 Energy calculation unit 122 Determination unit 123 Data table 125 State detection unit 126 Safe operation area calculation unit 127 Recording device 128 MCU
131 Sensor Abnormality Detection Unit 132 Motor Rotation Number Detection Unit 133 Motor Opening Switch Control Unit 140 Motor Opening Switch 141 Thermistor

Claims

トルクセンサから操舵トルクで演算された電流指令値に基づいてインバータによってモータを駆動制御し、前記インバータと前記モータとの間にＦＥＴで成るモータ開放スイッチが接続されているモータ制御装置において、
ＭＣＵを含み、前記トルクセンサを含むセンサ類及びインバータのアシスト状態を検出し、検出結果に基づいて前記インバータの制御をＯＮ／ＯＦＦすると共に、異常の有無を検出する制御部と、
前記モータの回転数を検出するモータ回転数検出部と、
前記回転数に基づいて、データテーブルによりモータ逆起電圧及び回生電流のエネルギーを演算するエネルギー演算部と、
前記エネルギーを前記ＦＥＴの安全動作領域と比較し、前記エネルギーが前記安全動作領域の領域内となったときに、前記モータ開放スイッチの全てのＦＥＴをＯＦＦ又はＯＮする判定部と、
異常検出部と前記異常検出部からの情報に基づいて異常の有無を検出する状態検出部と、
を具備し、
前記制御部は、前記状態検出部が異常を検出していないときに前記インバータの制御をＯＮにし、前記状態検出部が異常を検出したときに前記インバータの制御をＯＦＦすることを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device in which a motor is driven and controlled by an inverter based on a current command value calculated by a steering torque from a torque sensor, and a motor release switch composed of an FET is connected between the inverter and the motor.
A control unit that includes an MCU, detects the assist state of the sensors including the torque sensor and the inverter, turns on / off the control of the inverter based on the detection result, and detects whether there is an abnormality;
A motor rotation number detection unit for detecting the rotation number of the motor;
Based on the number of revolutions, an energy calculation unit that calculates the energy of the motor back electromotive force voltage and the regenerative current from a data table;
The energy is compared with the safe operation area of the FET, and when the energy falls within the safe operation area, the determination unit turns off or on all the FETs of the motor release switch;
A state detection unit that detects the presence or absence of an abnormality based on information from the abnormality detection unit and the abnormality detection unit;
Comprising
The control unit turns on the control of the inverter when the state detection unit does not detect abnormality, and turns off the control of the inverter when the state detection unit detects abnormality. Control device.

前記ＦＥＴの温度若しくはその周辺の温度を検出する温度検出部が設けられ、前記制御部で、前記温度検出部で検出された温度検出値に基づいて前記安全動作領域を演算することで、前記温度に応じてより正確な安全動作領域を演算する請求項１に記載のモータ制御装置。 A temperature detection unit that detects the temperature of the FET or the surrounding temperature is provided, and the control unit calculates the safe operation region based on the temperature detection value detected by the temperature detection unit, thereby the temperature The motor control device according to claim 1, wherein a more accurate safe operation area is calculated according to the operation.

前記制御部は、異常検出時や前記ＭＣＵのリセット発生時に少なくとも発生日時の情報及び温度情報を記録する記録装置を具備し、前記リセット発生時に記録された前記発生日時及び前記温度情報と、リセット復帰時の復帰日時及び温度検出値の比較を行い、前記発生日時と前記復帰日時との差分、前記温度情報と前記温度検出値との差分がいずれも各所定範囲内にない場合には、前記モータの制御電流を制限するようになっている請求項２に記載のモータ制御装置。 The control unit includes a recording device that records at least occurrence date information and temperature information at the time of abnormality detection or occurrence of reset of the MCU, and the occurrence date and time information and temperature information recorded at the occurrence of the reset, and reset recovery If the difference between the occurrence date and time and the return date and time, and the difference between the temperature information and the temperature detection value are not within the predetermined ranges, the motor is restored. The motor control device according to claim 2, wherein the control current is limited.

請求項１乃至３のいずれかのモータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric power steering apparatus comprising the motor control apparatus according to claim 1.