JP2017038498A5 - - Google Patents
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Description
次に、図面に基づき、本発明の第1〜第3実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、寸法の関係や比率等は現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。
また、以下に示す第1〜第3実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
また、以下に示す第1〜第3実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
そして、ステータ22SのスロットSLに、図4に示す2系統で、その各々の同相の磁極がロータ磁石に対し同位相となる多相モータ巻線となる第1の3相モータ巻線L1と第2の3相モータ巻線L2とが巻装されている。第1の3相モータ巻線L1は、U相コイルU1a,U1b、V相コイルV1a,V1b及びW相コイルW1a,W1bの各一端が互いに接続されてスター結線とされている。さらに、U相コイルU1a,U1b、V相コイルV1a,V1b及びW相コイルW1a,W1bの各他端がモータ制御装置25に接続されて個別にモータ駆動電流I1u、I1v及びI1wが供給されている。
また、第2の3相モータ巻線L2は、U相コイルU2a,U2b、V相コイルV2a,V2b及びW相コイルW2a,W2bの各一端が互いに接続されてスター結線とされている。さらに、U相コイルU2a,U2b、V相コイルV2a,V2b及びW相コイルW2a,W2bの他端がモータ制御装置25に接続されて個別にモータ駆動電流I2u、I2v及びI2wが供給されている。
そして、第1の3相モータ巻線L1の各相コイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1b並びに第2の3相モータ巻線L2の各相コイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bは各ティースTeを挟むスロットSLに通電電流の方向が同一方向となるように巻回されている。
このように第1の3相モータ巻線L1の各相コイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bと、第2の3相モータ巻線L2の各相コイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bと、が互いに異なる12本のティースTe1〜Te12に巻装されている。すなわち、12本のティースTe1〜Te12に、順次第1系統となる相コイルU1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、次いで、第2系統となる相コイルU2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。さらに、第1系統となる相コイルU1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、最後に、第2系統となる相コイルU2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。このため、第1の3相モータ巻線L1及び第2の3相モータ巻線L2の同相のコイル部がロータ22Rの各磁極の永久磁石PMで形成される同一の磁束に同時に鎖交することがないように巻装されている。したがって、第1の3相モータ巻線L1の各コイル部と第2の3相モータ巻線L2の各コイル部とで互いの磁気的な干渉を最小限に抑制する磁気回路を構成している。
このように第1の3相モータ巻線L1の各相コイル部U1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bと、第2の3相モータ巻線L2の各相コイル部U2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bと、が互いに異なる12本のティースTe1〜Te12に巻装されている。すなわち、12本のティースTe1〜Te12に、順次第1系統となる相コイルU1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、次いで、第2系統となる相コイルU2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。さらに、第1系統となる相コイルU1a,U1b、V1a,V1b及びW1a,W1bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装し、最後に、第2系統となる相コイルU2a,U2b、V2a,V2b及びW2a,W2bを反時計方向に順に同一の巻回方向で巻装している。このため、第1の3相モータ巻線L1及び第2の3相モータ巻線L2の同相のコイル部がロータ22Rの各磁極の永久磁石PMで形成される同一の磁束に同時に鎖交することがないように巻装されている。したがって、第1の3相モータ巻線L1の各コイル部と第2の3相モータ巻線L2の各コイル部とで互いの磁気的な干渉を最小限に抑制する磁気回路を構成している。
角度演算部60は、レゾルバ23aから出力される3相電動モータ22の回転角に応じたsin信号及びcos信号に基づいて第1のモータ電気角θm1を演算する。そして、演算した第1のモータ電気角θm1を電気角選択部23dに出力する。
レゾルバ異常診断部61は、レゾルバ23aの異常を検出し、異常検出信号SArを出力する。
レゾルバ異常診断部61は、レゾルバ23aの異常を検出し、異常検出信号SArを出力する。
このサブモータ電気角検出回路23cは、相対オフセット量推定部62と、モータ電気角推定部63とを備えている。
相対オフセット量推定部62は、モータ電気角θmの原点θmd(以下、「モータ電気角原点θmd」と記載する場合がある)と出力軸回転角検出値θosの基準値θosrとの相対オフセット量θoffを推定する。そして、推定した相対オフセット量θoffをモータ電気角推定部63に出力する。
相対オフセット量推定部62は、モータ電気角θmの原点θmd(以下、「モータ電気角原点θmd」と記載する場合がある)と出力軸回転角検出値θosの基準値θosrとの相対オフセット量θoffを推定する。そして、推定した相対オフセット量θoffをモータ電気角推定部63に出力する。
ここで、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時は、モータ電気角の原点θmdが解るので、出力軸回転角検出値の基準値θosrとの相対オフセット量を容易に推定することが可能である。
なお、基準値θosrは、システム起動時(IGNスイッチ28がOFFからONになった時)の出力軸回転角検出値に極対数Pと減速比RGrとを乗算したものである。
なお、基準値θosrは、システム起動時(IGNスイッチ28がOFFからONになった時)の出力軸回転角検出値に極対数Pと減速比RGrとを乗算したものである。
また、モータ電気角θmを出力軸回転角検出値θos・極対数P・減速比RGrで補うためには、モータ電気角の原点θmd(0度)と出力軸回転角検出値の基準値θosrとを一致させる必要がある。例えば、図10中に示すように、基準値θosrと原点θmdとが一致していない場合、同図中の一点鎖線に示すように、同図中の実線に示すモータ電気角θmに対して出力軸回転角検出値θos・極対数P・減速比RGr(基準値θosrからの変位量)に角度誤差が生じる。そのため、実際のモータ電気角θmに対して大きなずれが生じることになる。
そのため、モータ電気角の原点θmdに対して、出力軸回転角検出値の基準値θosrがどれだけずれているかを相対オフセット量として求めておき、モータ電気角を推定時は相対オフセット量を加える(相対オフセット量で補正する)必要がある。
第2相対オフセット量推定部71は、イグニッションスイッチがOFF状態となるシステム停止後からIGNスイッチ28が再びON状態となるシステム再起動後のレゾルバ異常診断部61による初期診断にて異常検出信号SArが異常ありを示す値であったときに、第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。なお、第1実施形態のレゾルバ異常診断部61は、IGNスイッチ28がON状態となってシステムが起動した直後に診断を行うようになっている。
第2相対オフセット量推定部71は、イグニッションスイッチがOFF状態となるシステム停止後からIGNスイッチ28が再びON状態となるシステム再起動後のレゾルバ異常診断部61による初期診断にて異常検出信号SArが異常ありを示す値であったときに、第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。なお、第1実施形態のレゾルバ異常診断部61は、IGNスイッチ28がON状態となってシステムが起動した直後に診断を行うようになっている。
オフセット量推定処理部114は、補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定し、このモータ電気角原点θmdとシステム再起動時の出力軸回転角検出値の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。
相対オフセット量選択部72は、システム起動中に異常検出信号SArが異常ありを示す値となった場合に、第1の相対オフセット量θoff1を選択し、システム再起動後の初期診断で異常検出信号SArが異常ありを示す値となった場合に、第2の相対オフセット量θoff2を選択する。そして、第1の相対オフセット量θoff1及び第2の相対オフセット量θoff2のうち選択した方をRAM50から読み出し、相対オフセット量θoffとしてモータ電気角推定部63に出力する。
相対オフセット量選択部72は、システム起動中に異常検出信号SArが異常ありを示す値となった場合に、第1の相対オフセット量θoff1を選択し、システム再起動後の初期診断で異常検出信号SArが異常ありを示す値となった場合に、第2の相対オフセット量θoff2を選択する。そして、第1の相対オフセット量θoff1及び第2の相対オフセット量θoff2のうち選択した方をRAM50から読み出し、相対オフセット量θoffとしてモータ電気角推定部63に出力する。
引き続き、相対オフセット量推定部62は、オフセット量推定処理部114において、補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定し、このモータ電気角原点θmdと、システム再起動時に取得した出力軸回転角検出値の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2を、RAM50に記憶する。
(第1実施形態の効果)
(1)第1実施形態に係るモータ制御装置25は、電気角初期値推定部111が、システム再起動後の初期診断において、操舵補助力を発生する3相電動モータ22のモータ電気角θmを検出するレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されると、3相電動モータ22へのモータ駆動信号(高調波電圧)の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力(応答電流)に基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。モータ電気角推定部63が、出力軸回転角検出値θosと、モータ電気角初期値θms(に基づき推定した第2の相対オフセット量θoff2)とに基づきモータ電気角θmを推定する。制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23が、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時はこれらで検出した第1のモータ電気角θm1に基づき3相電動モータ22を駆動制御する。一方、システム再起動後の初期診断においてレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常時はモータ電気角推定部63で推定した第2のモータ電気角θm2に基づき3相電動モータ22を駆動制御する。
(1)第1実施形態に係るモータ制御装置25は、電気角初期値推定部111が、システム再起動後の初期診断において、操舵補助力を発生する3相電動モータ22のモータ電気角θmを検出するレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されると、3相電動モータ22へのモータ駆動信号(高調波電圧)の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力(応答電流)に基づきモータ電気角初期値θmsを推定する。モータ電気角推定部63が、出力軸回転角検出値θosと、モータ電気角初期値θms(に基づき推定した第2の相対オフセット量θoff2)とに基づきモータ電気角θmを推定する。制御演算装置31及びモータ電気角検出回路23が、レゾルバ23a及び角度演算部60が正常時はこれらで検出した第1のモータ電気角θm1に基づき3相電動モータ22を駆動制御する。一方、システム再起動後の初期診断においてレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常時はモータ電気角推定部63で推定した第2のモータ電気角θm2に基づき3相電動モータ22を駆動制御する。
この構成であれば、システム再起動後の初期診断でレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断された場合に、3相電動モータ22へのモータ駆動信号の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力に基づきモータ電気角初期値θmsを推定し、推定したモータ電気角初期値θmsと出力軸回転角検出値θosとに基づきモータ電気角θmを推定することが可能である。
これにより、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されてから一旦システムが停止した後にシステムが再起動した場合や、システム停止中に異常が発生した場合などでもシステム再起動後に3相電動モータ22を正常時と遜色なく駆動することが可能となる。
これにより、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されてから一旦システムが停止した後にシステムが再起動した場合や、システム停止中に異常が発生した場合などでもシステム再起動後に3相電動モータ22を正常時と遜色なく駆動することが可能となる。
(2)第1実施形態に係るモータ制御装置25は、操舵トルクセンサ13がステアリング機構に伝達される操舵トルクTを検出する。出力側回転角センサ13cがステアリングの舵角(出力軸回転角検出値θos)を検出する。3相電動モータ22が操舵補助力を発生する。レゾルバ23a及び角度演算部60が3相電動モータ22のモータ電気角θmを検出する。第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bが、3相電動モータ22に駆動電流を供給する。制御演算装置31が、操舵トルクセンサ13で検出した操舵トルクTとレゾルバ23a及び角度演算部60で検出したモータ電気角θmとに基づき第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを駆動制御する。
さらに、モータ電気角推定部63が、出力側回転角センサ13cで検出した出力軸回転角検出値θosと電気角初期値推定部111で推定したモータ電気角初期値θms(に基づき推定した第2の相対オフセット量θoff2)とに基づきモータ電気角θmを推定する。制御演算装置31が、システム再起動後のレゾルバ異常診断部61による初期診断でレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されると、操舵トルクセンサ13で検出した操舵トルクTとモータ電気角推定部63で推定したモータ電気角推定値θme(第2のモータ電気角θm2)とに基づき第1及び第2のインバータ回路42A及び42Bを駆動制御する。
この構成であれば、システム再起動後の初期診断でレゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断された場合に、3相電動モータ22へのモータ駆動信号の入力に応じた3相電動モータ22の応答出力に基づきモータ電気角初期値θmsを推定し、推定したモータ電気角初期値θmsと出力軸回転角検出値θosとに基づきモータ電気角θmを推定することが可能である。
これにより、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されてから一旦システムが停止した後にシステムが再起動した場合や、システム停止中に異常が発生した場合などでもシステム再起動後に3相電動モータ22を正常時と遜色なく駆動することが可能となる。
これにより、レゾルバ23a及び角度演算部60の少なくとも一方が異常と診断されてから一旦システムが停止した後にシステムが再起動した場合や、システム停止中に異常が発生した場合などでもシステム再起動後に3相電動モータ22を正常時と遜色なく駆動することが可能となる。
オフセット量推定処理部114は、電気角初期値補正部112からの補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定し、このモータ電気角原点θmdと、システム再起動時の出力軸回転角検出値の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。
電気角初期値補正部112は、検出した第5電流ピーク値Imp5からROM51に記憶された補正情報マップを参照してモータ電気角補正情報Cmを読み出し、読み出したモータ電気角補正情報Cmに基づきモータ電気角初期値θmsを補正する。そして、補正後のモータ電気角初期値θmscをオフセット量推定処理部114に出力する。
オフセット量推定処理部114は、電気角初期値補正部112からの補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定する。さらに、このモータ電気角原点θmdと、システム再起動時の出力軸回転角検出値の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。
オフセット量推定処理部114は、電気角初期値補正部112からの補正後のモータ電気角初期値θmscに基づきモータ電気角原点θmdを推定する。さらに、このモータ電気角原点θmdと、システム再起動時の出力軸回転角検出値の基準値θosrとに基づき第2の相対オフセット量θoff2を推定する。そして、推定した第2の相対オフセット量θoff2をRAM50に記憶する。
(変形例)
(1)上記実施形態においては、操舵トルクセンサ13を構成する出力側回転角センサ13cで検出した出力軸回転角検出値θosに基づきモータ電気角を推定する構成としたが、この構成に限らない。例えば、入力側回転角センサ13bで検出した入力軸回転角θisに基づきモータ電気角を推定するなど、ステアリングホイール11の操作に伴って回転する軸の回転角を検出するセンサであれば他のセンサで検出した回転角に基づきモータ電気角を推定してもよい。
(1)上記実施形態においては、操舵トルクセンサ13を構成する出力側回転角センサ13cで検出した出力軸回転角検出値θosに基づきモータ電気角を推定する構成としたが、この構成に限らない。例えば、入力側回転角センサ13bで検出した入力軸回転角θisに基づきモータ電気角を推定するなど、ステアリングホイール11の操作に伴って回転する軸の回転角を検出するセンサであれば他のセンサで検出した回転角に基づきモータ電気角を推定してもよい。
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