JP3897288B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレスモータによる電動機パワーをステアリング系に直接作用させてドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電動パワーステアリング装置は、電動機として直流ブラシ付きモータを用いている。しかしながら、直流ブラシ付きモータの場合には経年変化によるブラシの磨耗等の問題があるので、電動機としてブラシレスモータを用いた電動パワーステアリングも開発されている。ブラシレスモータには、アウタステータとして三相巻線が設けられるとともに、インナロータとして複数の永久磁石が設けられている。そして、ブラシレスモータでは、インナロータの回転位相に基づいて三相巻線が通電されると、インナロータが回転駆動する。したがって、ブラシレスモータは、ブラシを必要としないので、ブラシの磨耗に起因して操舵フィーリングを低下させることはない。また、ブラシレスモータは、インナロータを磁石により構成しているので、その慣性モーメントが小さく、慣性モーメントが大きいことに起因して操舵フィーリングを低下させることもない。
【0003】
ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータを駆動する電動機駆動回路を構成するFET[Field Effect Transistor]をPWM[Pulse Width Modulation]駆動あるいはオフするために、電動機制御信号を電動機駆動回路に出力している。そのために、電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータで発生させる補助操舵力(すなわち、ブラシレスモータに流す目標電流)を決定するために、操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号等に基づいて目標電流信号を設定するとともに、この目標電流信号にイナーシャ制御やダンパ制御による補正を行っている。さらに、電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータに目標電流を流すために、目標電流信号と電動機電流検出手段からの電動機電流信号(ブラシレスモータに実際に流れている電流)との偏差および電動機位相検出手段からの電動機位相信号(ブラシレスモータのインナロータの実際の回転位相)とに基づいてフィードバック制御により電動機制御信号を設定している。そして、電動パワーステアリング装置では、電動機駆動回路において電動機制御信号に基づいてFETがPWM駆動し、ブラシレスモータが正転駆動または逆転駆動している。
【0004】
しかし、電動機駆動回路では、FETによって数10アンペア程度の電流を流すので、FETにおいて熱を発生する。また、ブラシレスモータを駆動する場合、インナロータの実際の回転位相に基づいて正確に通電制御しなければならない。そこで、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は、比較的安価で簡易な2個のマイクロコンピュータ(以下、マイコンと記載する)で制御を分業する構成となっている。つまり、主として目標電流信号を設定するマイコンを有する制御装置は、電動機駆動回路から離間した位置に配設されているので、操舵トルク信号を整形するためのアナログ回路等が熱による影響を受けることなく、目標電流を高精度に設定できる。一方、主として電動機制御信号を設定するマイコンを有する駆動制御装置は、ブラシレスモータや電動機位相検出手段の近傍に配設されているので、電動機位相信号の伝達経路が短く、ノイズが少なく位相遅れのない電動機位相信号に基づいてブラシレスモータを正確に通電制御できる。そして、この制御装置(マイコン)と駆動制御装置(マイコン)とは、通信線で電気的に接続されており、相互に信号を送受信している。例えば、制御装置からは目標電流信号等を送信しており、一方、駆動制御装置からはダンパ制御に用いる電動機位相信号等を送信している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、2個のマイコンのうち一方のマイコンが故障した場合、電動パワーステアリング装置としての一連の制御を継続できなくなる。そのため、電動パワーステアリング装置では、ブラシレスモータの駆動を制御できなくなり、ステアリング系に補助操舵力を与えることができなくなる。また、制御装置(マイコン)と駆動制御装置(マイコン)との通信線の断線等によって制御装置(マイコン)で電動機位相信号を受信できなくなった場合、制御装置(マイコン)ではダンパ制御を行えなくなり、操舵フィーリングが低下してしまう。
【0006】
そこで、本発明の課題は、ブラシレスモータを分業で制御する2つの制御手段に関する異常が発生した場合でも、正常な場合の制御に相当する制御が可能な電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明の請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に補助操舵力を付与する電動機と、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、前記電動機の回転位相を検出し、電動機位相信号を出力する電動機位相検出手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差および前記電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定する駆動制御手段と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備え、前記電動機はブラシレスモータからなる電動パワーステアリング装置であって、前記駆動制御手段は、前記操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号を取り込み、前記目標電流設定手段が故障したときに前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定することを特徴とする。
【0008】
この電動パワーステアリング装置によれば、マイコン等で構成される目標電流設定手段が故障して制御ができなくなった場合でも、マイコン等で構成される駆動制御手段において操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する。そして、電動パワーステアリング装置では、駆動制御手段のみでブラシレスモータに対する制御を継続し、ステアリング系に補助操舵力を与えることができる。
【0009】
また、前記課題を解決した本発明の請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に補助操舵力を付与する電動機と、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、前記電動機の回転位相を検出し、電動機位相信号を出力する電動機位相検出手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差および前記電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定する駆動制御手段と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備え、前記電動機はブラシレスモータからなる電動パワーステアリング装置であって、前記目標電流設定手段は、前記電動機位相検出手段からの電動機位相信号を取り込み、前記駆動制御手段が故障したときに電動機制御信号を設定して前記電動機駆動手段に出力することを特徴とする。
【0010】
この電動パワーステアリング装置によれば、マイコン等で構成される駆動制御手段が故障して制御ができなくなった場合でも、マイコン等で構成される目標電流設定手段において目標電流信号および電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定して電動機駆動回路に出力する。そして、電動パワーステアリング装置では、目標電流設定手段のみでブラシレスモータに対する制御を継続し、ステアリング系に補助操舵力を与えることができる。
【0011】
また、前記課題を解決した本発明の請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリング系に補助操舵力を付与する電動機と、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、前記電動機の回転位相を検出し、電動機位相信号を出力する電動機位相検出手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差および前記電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定する駆動制御手段と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備え、前記電動機はブラシレスモータからなる電動パワーステアリング装置であって、前記目標電流設定手段は、前記電動機位相検出手段からの電動機位相信号を取り込み、前記電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行っており、前記駆動制御手段は、前記目標電流設定手段において前記電動機位相信号を正常に受信できないときに前記電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行うことを特徴とする。
【0012】
この電動パワーステアリング装置によれば、目標電流設定手段が電動機位相信号を正常に受信できなくなった場合でも、マイコン等で構成される駆動制御手段において電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行う。そして、電動パワーステアリング装置では、駆動制御手段において目標電流設定手段から送信された目標電流信号(ダンパ制御による補正無し)にダンパ制御による補正を行うので、良好な操舵フィーリングを維持することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態を説明する。
【0016】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータの駆動を制御する2つの制御手段(マイコン等)の一方が故障した場合でも一連の制御を継続するために、各制御手段に他方の制御手段の少なくとも基本的な機能を持たせるとともに、その基本的な制御に必要な信号を取り込む構成とする。また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、ダンパ制御に必要な電動機位相信号を目標電流設定手段に取り込めない場合でもダンパ制御を行うために、駆動制御手段にダンパ制御の機能を持たせる構成とする。
【0017】
本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置は、ブラシレスモータに供給する目標電流を設定するための制御装置と目標電流に基づいてブラシレスモータを駆動するための駆動装置とが離間して配設され、制御装置と駆動装置との間がワイヤハーネスによって接続されている。本実施の形態に係る制御装置は、各種演算を行うための1チップの制御用マイコンを備えており、ピニオン軸に沿って配設される。一方、本実施の形態に係る駆動装置は、各種演算を行うための1チップの駆動制御用マイコンおよび電動機駆動回路を備えており、ブラシレスモータに隣接して配設される。本実施の形態では、制御用マイコンの機能および駆動制御用マイコンの機能の異なる3つの実施の形態があり、第1の実施の形態では各マイコンが他方のマイコンの機能を有しており、第2の実施の形態では両方のマイコンがダンパ制御の機能を有しており、第3の実施の形態では駆動制御用マイコンのみがダンパ制御の機能を有している。
【0018】
まず、図1を参照して、電動パワーステアリング装置1の全体構成について説明する。図1は、電動パワーステアリング装置の全体構成図である。なお、本実施の形態では、前記したように3つの実施の形態があるが、電動パワーステアリング装置1の全体構成は共通である。
【0019】
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール3から操舵輪W,Wに至るステアリング系Sに備えられ、手動操舵力発生手段2による操舵力をアシストする。そのために、電動パワーステアリング装置1は、制御装置4からの目標電流信号IMSに基づいて駆動装置5で電動機電圧VMを発生し、この電動機電圧VMによってブラシレスモータ6を駆動して補助トルク(補助操舵力)を発生させ、手動操舵力発生手段2による手動操舵力を軽減する。
なお、本実施の形態では、ブラシレスモータ6が特許請求の範囲に記載の電動機に相当する。
【0020】
手動操舵力発生手段2は、ステアリングホイール3に一体に設けられたステアリング軸2aに連結軸2bを介してラック&ピニオン機構7のピニオン軸7aが連結されている。なお、連結軸2bは、その両端に自在継ぎ手2c,2dを備えている。ラック&ピニオン機構7は、ピニオン軸7aの先端のピニオン7bに噛み合うラック歯7dがラック軸7cに形成され、ピニオン7bとラック歯7dの噛み合いにより、ピニオン軸7aの回転運動をラック軸7cの横方向(車両幅方向)の往復運動とする機構である。さらに、ラック軸7cには、その両端にボールジョイント8,8およびタイロッド9,9を介して、操舵輪としての左右の前輪W,Wが連結されている。
【0021】
また、電動パワーステアリング装置1は、補助トルクを発生させるために、ブラシレスモータ6を備えている。ブラシレスモータ6は、補助トルクをトルクリミッタ10および歯車式減速機構11を介してピニオン軸7aに作用させる。
【0022】
つまり、電動パワーステアリング装置1は、ドライバがステアリングホイール3に加えた操舵トルクをピニオン軸7aに伝達するとともにその操舵トルクに応じたブラシレスモータ6で発生させた補助トルクをピニオン軸7aに伝達し、ラック&ピニオン機構7によって操舵輪W,Wを転舵させる装置である。
【0023】
電動パワーステアリング装置1では、車幅方向に延びるハウジング(図示せず)に、ラック軸7cが軸長手方向へスライド可能に収納されている。さらに、このハウジングには、ラック&ピニオン機構7やトルクリミッタ10、歯車式減速機構11が収納されている。また、このハウジングの上部開口部は、リッド(図示せず)によって塞がれ、このリッドの中央にピニオン軸7aが挿通され、内部に操舵トルクセンサTSが取り付けられている。さらに、リッドの外周面には、制御装置4を収納するための収納ケース(図示せず)が取り付けられ、制御装置4が配設されている。
【0024】
また、前記ハウジングの側部開口は、別のリッド(図示せず)によって塞がれ、このリッドのハウジングとの反対側にはモータケース(図示せず)が取り付けられている。モータケースには、ブラシレスモータ6が収納されるとともに、ブラシレスモータ6の一端側に電動機回転検出手段13が収納されている。また、モータケースの外周面には、駆動装置5を収納するための収納ケース(図示せず)が取り付けられている。したがって、駆動装置5は、ブラシレスモータ6および電動機回転検出手段13に隣接して配設されている。
【0025】
また、前記ハウジングの側部開口の内側には、トルクリミッタ10が収納されている。トルクリミッタ10は、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)にセレーション結合した雄テーパ状のインナ部材(図示せず)を歯車式減速機構11のウォーム軸(図示せず)にセレーション結合した雌テーパ状(カップ状)のアウタ部材(図示せず)に嵌合したトルク制限機構である。トルクリミッタ10に所定の摩擦力を上回る大きなトルクが作用すると、インナ部材の外周面とアウタ部材の内周面とがスリップする。そのため、ブラシレスモータ6から歯車式減速機構11へ伝達する補助トルクを制限し、オーバトルクをカットすることができる。したがって、ブラシレスモータ6に過大なトルクが発生することなく、トルクリミッタ10の下流側にも過大なトルクが伝わらない。
【0026】
さらに、前記ハウジングには、歯車式減速機構11が収納されている。歯車式減速機構11は、ブラシレスモータ6で発生した補助トルクをピニオン軸7aに伝達するトルク伝達手段であり、ウォームギア機構からなる。歯車式減速機構11は、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)にトルクリミッタ10を介して連結したウォーム軸(図示せず)、このウォーム軸に形成したウォームギア(図示せず)と、ピニオン軸7aに連結したウォームホイール(図示せず)から構成される。
【0027】
制御装置4は、車速センサVS、操舵トルクセンサTSの各検出信号V,Tが入力される。そして、制御装置4は、これらの検出信号V,Tに基づいてブラシレスモータ6に流す目標となる電流として目標電流信号IMSを演算し、この目標電流信号IMSを駆動装置5に出力する。制御装置4は、駆動装置5とワイヤハーネスWHによって電気的に接続されている。
なお、本実施の形態では、操舵トルクセンサTSが特許請求の範囲に記載の操舵トルク検出手段に相当する。
【0028】
駆動装置5は、電動機電流検出手段12、電動機回転検出手段13の各検出信号IMO,PMOが入力される。そして、駆動装置5は、駆動制御用マイコン50A,50B,50Cで目標電流信号IMSとこれらの検出信号IMO,PMOに基づいて電動機制御信号VOを生成し、電動機駆動回路51によって電動機制御信号VOに基づいてブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する(図2乃至図4参照)。また、駆動装置5は、バッテリBTにフューズFSを介して直接接続されるとともにフューズFS,FSおよびイグニッションスイッチIGを介して接続され、バッテリ電源(12V)が供給される。そして、駆動装置5は、バッテリ電源(12V)によって定電圧(5V)を発生させ、この定電圧を制御装置4にも供給している。
なお、本実施の形態では、電動機回転検出手段13が特許請求の範囲に記載する電動機位相検出手段に相当し、電動機駆動回路51が特許請求の範囲に記載する電動機駆動手段に相当する。
【0029】
車速センサVSは、車速を単位時間当たりのパルス数として検出するセンサであり、検出したパルス数に対応したパルス信号を車速信号Vとして制御装置4に送信している。なお、車速センサVSは、電動パワーステアリング装置1の専用センサであってもよいし、他のシステムの車速センサを利用してもよい。
【0030】
操舵トルクセンサTSは、ピニオン軸7aに作用したトルクに応じて生じる磁歪効果を電気コイルによって電気磁気的に検出する磁歪式トルクセンサであり、ドライバによる手動の操舵トルクの大きさおよび方向を検出している。そして、操舵トルクセンサTSは、検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号を操舵トルク信号Tとして制御装置4に送信している。なお、操舵トルク信号Tは、大きさを示す操舵トルクとトルクの向きを示すトルク方向の情報を含んでいる。
【0031】
電動機電流検出手段12は、ブラシレスモータ6に対して直列に接続された抵抗またはホール素子等を備え、ブラシレスモータ6に実際に流れる電動機電流IMを検出している。そして、電動機電流検出手段12は、電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOを駆動装置5にフィードバック(負帰還)している。なお、電動機電流信号IMOは、三相交流信号であり、ブラシレスモータ6の各相の巻線に実際に流れる電流の大きさを示す電動機電流値と、ブラシレスモータ6の三相巻線の中で電動機電流が流れている相の巻線の情報とを含んでいる。
【0032】
電動機回転検出手段13は、ブラシレスモータ6の一端側に配設され、ブラシレスモータ6のインナロータ(図示せず)の電動機回転角度PMを検出するためのレゾルバである。そのために、電動機回転検出手段13は、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)の一端に取り付けられた積層コアロータ(図示せず)と、その積層コアロータの回転角度を磁気的に検知する検知素子(励磁コイルと検出コイルの組合せ)(図示せず)を備えている。そして、電動機回転検出手段13は、電動機回転角度PMに対応した電動機回転信号PMOを駆動装置5に送信している。なお、電動機回転信号PMOは、ブラシレスモータ6のインナロータ(図示せず)の回転方向、回転角度等の情報を含み、2つの励磁信号、2つの余弦信号および2つの正弦信号からなる。
【0033】
図1および図2を参照して、第1の実施の形態について説明する。図2は、第1の実施の形態に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。ちなみに、電動パワーステアリング装置1では、ブラシレスモータ6を2つのマイコンで分業して制御しているため、2つのマイコンの一方のマイコンが故障しただけでも、ブラシレスモータ6を制御することができない。そこで、第1の実施の形態では、各マイコン40A,50Aに他方のマイコンの機能を組み込み、一方のマイコン40Aまたはマイコン50Aだけでもブラシレスモータ6を制御可能な構成としている。
【0034】
図2を参照して、第1の実施の形態に係る制御装置4Aの構成について説明する。
【0035】
制御装置4Aは、駆動装置5AとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。制御装置4Aは、1チップの制御用マイコン40A、この制御用マイコン40Aに含まれるトルクセンサI/F回路41と車速センサI/F回路42、各種信号の出力回路(図示せず)、制御用マイコン40Aで使用する各種データを記憶するためのEEPROM[Electrically Erasable Programmble Read Only Memory]等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
なお、第1の実施の形態では、制御用マイコン40Aが請求項1および請求項2に記載する目標電流設定手段に相当する。
【0036】
そして、制御装置4Aでは、車両から各種検出信号T,Vおよび駆動装置5Aから電動機回転速度信号SMOを取り込み、取り込んだ信号T,V,SMOに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。さらに、制御装置4Aでは、駆動装置5Aから電動機回転信号PMO(ディジタル信号)および電動機電流信号IMO(ディジタル信号)を取り込んでおり、駆動装置5Aの駆動制御用マイコン50Aが故障した場合に目標電流と取り込んだ信号PMO(ディジタル信号),IMO(ディジタル信号)に基づいてブラシレスモータ6の駆動を制御するための電動機制御信号VOを設定し、駆動装置5Aの電動機駆動回路51に出力する。
【0037】
また、制御装置4Aは、ウォッチドックタイマにより制御用マイコン40Aの動作を監視しており、その動作を自己監視をするとともに、ウォッチドックタイマにより制御用マイコン40Aの動作の異常(故障)を検出した場合には駆動装置5A(駆動制御用マイコン50A)に故障信号を送信する。さらに、制御装置4Aは、ウォッチドックパルスを駆動制御用マイコン50Aに送信し、そのパルスが駆動制御用マイコン50Aから返信されることを確認することによって、駆動制御用マイコン50Aの動作を相互監視している。
【0038】
制御用マイコン40Aの制御構成を説明する前に、トルクセンサI/F回路41および車速センサI/F回路42について説明しておく。
トルクセンサI/F回路41は、操舵トルクセンサTSからの操舵トルク信号T(アナログ信号)が入力され、目標電流設定部40aおよびイナーシャ制御部40dに操舵トルク信号T(ディジタル信号)を出力する。トルクセンサI/F回路41では、アナログ信号である操舵トルク信号Tをディジタル信号に変換する。また、車速センサI/F回路42は、車速センサVSからの車速信号V(パルス信号)が入力され、目標電流設定部40aおよびイナーシャ制御部40dに車速信号V(ディジタル信号)を出力する。車速センサI/F回路42では、パルス信号である車速信号Vをディジタル信号に変換する。なお、操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)は、第1の実施の形態では駆動制御用マイコン50Aに送信されるが、第2の実施の形態および第3の実施の形態では駆動制御用マイコン50B,50Cに送信されない(図3および図4参照)。
【0039】
制御用マイコン40Aの制御構成について説明する。
制御用マイコン40Aは、目標電流信号IMSを設定するために目標電流設定部40a、ダンパ制御部40b、ダンパ補正部40c、イナーシャ制御部40dおよびイナーシャ補正部40eを備え、駆動制御用マイコン50Aの故障を判定するために故障判定部40fを備え、駆動制御用マイコン50Aが故障した場合に駆動制御用マイコン50Aの機能を実現するために(電動機制御信号VOを設定するために)電流変換部40g、回転角変換部40h、トルク用偏差演算部40i、磁界用偏差演算部40j、トルク用PI[Proportional Integral]制御部40k、磁界用PI制御部40l、電圧変換部40m、PWM変換部40nを備えている。
【0040】
また、制御用マイコン40Aでは、クロックを発生しており、発生したクロックに基づいて処理を実行するとともに、このクロックに基づいて駆動制御用マイコン50Aとの間でクロック同期式の通信を行っている。そのために、制御用マイコン40Aでは、発生したクロックを駆動制御用マイコン50Aに送信している。
【0041】
そして、制御用マイコン40Aでは、駆動制御用マイコン50Aが正常の場合、目標電流信号IMSを設定するための各部40a〜40eおよび駆動制御用マイコン50Aの故障を判定するための故障判定部40fにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。また、制御用マイコン40Aでは、駆動制御用マイコン50Aが故障の場合、前記と同様に各部40a〜40eおよび故障判定部40fにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行するとともに、その処理の空き時間を利用して電動機制御信号VOを設定するための各部40g〜40nにおける処理を故障時処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。故障時処理時間(制御用)は基本処理時間(制御用)より長く、各部40g〜40nの単位時間当りの処理回数は、駆動制御用マイコン50Aで実行される処理回数より少ない。なお、駆動制御用マイコン50Aの故障時には、基本処理時間(制御用)を通常時より長く設定して、各部40g〜40nの処理時間を更に確保してもよい。
【0042】
目標電流設定部40aについて説明する。
目標電流設定部40aは、トルクセンサI/F回路41からの操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速センサI/F回路42からの車速信号V(ディジタル信号)が入力され、ダンパ補正部40cに目標電流信号IMSを出力する。目標電流設定部40aでは、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルク信号Tおよび車速信号Vと目標電流信号IMSとの対応するマップに基づいて、操舵トルク信号Tおよび車速信号Vをアドレスとして対応する目標電流信号IMSを読み出す。この目標電流信号IMSは、ブラシレスモータ6に流す目標の電動機電流を設定する上で基準となる電流の情報を含む信号である。ちなみに、目標電流信号IMSは、車速信号Vに対して、路面反力の大きい低速の場合には大きい値が対応づけられ、走行時の安定性を確保するために高速の場合には小さい値が対応づけられている。また、目標電流信号IMSは、操舵トルク信号Tに対して、操舵トルク信号Tが0近傍では0に対応づけられ、所定の操舵トルク信号T以上になると操舵トルク信号Tの増加に従って増加する値に対応づけられている。なお、目標電流信号IMSは、ブラシレスモータ6に流すことができる最大電流が規定されているので、最大目標電流以下に設定される。
【0043】
ダンパ制御部40bについて説明する。
ダンパ制御部40bは、駆動制御用マイコン50Aから送信された電動機回転速度信号SMOまたは回転角変換部40hからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部40cにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部40bでは、予め実験値または設計値に基づいて設定した電動機回転速度信号SMOとダンパ制御信号との対応するデータに基づいて、電動機回転速度信号SMOをアドレスとして対応するダンパ制御信号を読み出す。ダンパ制御信号は、アシストの効き過ぎを減衰させて操舵フィーリングを向上させるために、電動機回転速度信号SMOに対して、電動機回転速度信号SMOが大きいほど大きな値が対応づけられる。なお、ダンパ制御部40bでは、車速センサI/F回路42からの車速信号V(ディジタル信号)を入力し、車速信号Vも加味してダンパ制御信号を設定してもよい。
【0044】
ダンパ補正部40cについて説明する。
ダンパ補正部40cは、目標電流設定部40aからの目標電流信号IMSおよびダンパ制御部40bからのダンパ制御信号が入力され、イナーシャ補正部40eに目標電流信号IMS(ダンパ補正後)を出力する。ちなみに、ダンパ制御部40bとダンパ補正部40cによるダンパ制御では、ブラシレスモータ6に大きな電動機電流IMが供給されたときのブラシレスモータ6の回転部分の慣性によるアシストの効き過ぎを減衰し、操舵フィーリングを向上させる。つまり、ブラシレスモータ6は、大きな電動機電流IMが供給されて回転速度が速くなると、その慣性によって直ぐには回転速度が低下しない。そこで、ダンパ制御では、ブラシレスモータ6の回転速度を抑制制御している。そのために、ダンパ制御は、目標電流信号IMSをダンパ制御信号分減衰させる。そこで、ダンパ補正部40cでは、目標電流信号IMSからダンパ制御信号を減算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後)を算出する。
【0045】
イナーシャ制御部40dについて説明する。
イナーシャ制御部40dは、トルクセンサI/F回路41からの操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速センサI/F回路42からの車速信号V(ディジタル信号)が入力され、イナーシャ補正部40eにイナーシャ制御信号を出力する。まず、イナーシャ制御部40dでは、操舵トルク信号Tを時間微分し、操舵トルクの時間微分値を算出する。そして、イナーシャ制御部40dでは、予め実験値または設計値に基づいて設定した操舵トルクの時間微分値および車速信号Vとイナーシャ制御信号との対応するデータに基づいて、操舵トルクの時間微分値および車速信号Vをアドレスとして対応するイナーシャ制御信号を読み出す。また、イナーシャ制御信号は、操舵トルクの時間微分値に対して、ドライバによるステアリング操舵に対しての応答性を向上させるために、この時間微分値が大きいほど大きな値が対応づけられる。
【0046】
イナーシャ補正部40eについて説明する。
イナーシャ補正部40eは、ダンパ補正部40cからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後)およびイナーシャ制御部40dからのイナーシャ制御信号が入力され、故障判定部40fに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。ちなみに、イナーシャ制御部40dとイナーシャ補正部40eによるイナーシャ制御では、ブラシレスモータ6の回転部分の慣性による応答性の低下を向上させ、操舵フィーリングを向上させる。つまり、ブラシレスモータ6は、正回転から逆回転または逆回転から正回転と回転方向を切り替える際、電動機電圧VMの印加する向きを変えても、その慣性によって直ぐには回転方向が切り替わらない。そこで、イナーシャ制御では、ブラシレスモータ6の回転方向の切り替わりがステアリングホイール3の回転方向の切り替わるタイミングに一致するように制御している。そのために、イナーシャ制御は、目標電流信号IMSを、ブラシレスモータ6の慣性を打ち消すためにイナーシャ制御信号分増加させる。そこで、イナーシャ補正部40eでは、目標電流信号IMS(ダンパ補正後)にイナーシャ制御信号を加算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を算出する。
【0047】
故障判定部40fについて説明する。
故障判定部40fは、イナーシャ補正部40eからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が入力され、その目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を駆動制御用マイコン50Aに送信あるいはトルク用偏差演算部40iに出力する。故障判定部40fでは、駆動制御用マイコン50Aが正常であると判定した場合には目標電流信号IMSを駆動制御用マイコン50Aに送信し、駆動制御用マイコン50Aが故障であると判定した場合には電動機制御信号VOを設定するための各部40g〜40nにおける処理を実行させるとともに目標電流信号IMSをトルク用偏差演算部40iに出力する。そのために、故障判定部40fでは、駆動装置5Aからの故障信号および駆動制御用マイコン50Aに送信しているウォッチドックパルスに対する返信に基づいて、駆動制御用マイコン50Aが正常かあるいは故障かを判定している。ちなみに、故障判定部40fでは、故障信号で駆動制御用マイコン50Aが故障と設定されている場合、あるいは、ウォッチドックパルスに対する返信がない場合またはその返信の内容が間違っている場合のいずれかの場合に駆動制御用マイコン50Aを故障と判定する。
【0048】
電流変換部40gについて説明する。
電流変換部40gは、駆動装置5Aから送信された電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および回転角変換部40hからの電動機回転位相信号が入力され、トルク用偏差演算部40iにトルク制御用電流信号および磁界用偏差演算部40jに磁界制御用電流信号を出力する。電流変換部40gでは、駆動制御用マイコン50Aの電流変換部50bと同様の処理を行う。
【0049】
回転角変換部40hについて説明する。
回転角変換部40hは、駆動装置5Aから送信された電動機回転信号PMO(ディジタル信号)が入力され、電流変換部40gおよび電圧変換部40mに電動機回転位相信号を出力するとともにダンパ制御部40bに電動機回転速度信号SMOを出力する。回転角変換部40hでは、駆動制御用マイコン50Aの回転角変換部部50cと同様の処理を行う。
【0050】
トルク用偏差演算部40iについて説明する。
トルク用偏差演算部40iは、故障判定部40fからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)および電流変換部40gからのトルク制御用電流信号が入力され、トルク用PI制御部40kにトルク制御用偏差信号を出力する。トルク用偏差演算部40iでは、駆動制御用マイコン50Aのトルク用偏差演算部50dと同様の処理を行う。
【0051】
磁界用偏差演算部40jについて説明する。
磁界用偏差演算部40jは、電流変換部40gからの磁界制御用電流信号が入力され、磁界用PI制御部40lに磁界制御用偏差信号を出力する。磁界用偏差演算部40jでは、駆動制御用マイコン50Aの磁界用偏差演算部50eと同様の処理を行う。
【0052】
トルク用PI制御部40kについて説明する。
トルク用PI制御部40kは、トルク用偏差演算部40iからのトルク制御用偏差信号が入力され、電圧変換部40mにトルク用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。トルク用PI制御部40kでは、駆動制御用マイコン50Aのトルク用PI制御部50fと同様の処理を行う。
【0053】
磁界用PI制御部40lについて説明する。
磁界用PI制御部40lは、磁界用偏差演算部40jからの磁界制御用偏差信号が入力され、電圧変換部40mに磁界用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。磁界用PI制御部40lでは、駆動制御用マイコン50Aの磁界用PI制御部50gと同様の処理を行う。
【0054】
電圧変換部40mについて説明する。
電圧変換部40mは、回転角変換部40hからの電動機回転位相信号、トルク用PI制御部40kからのトルク用PI制御信号(直流電圧成分)および磁界用PI制御部40lからの磁界用PI制御信号(直流電圧成分)が入力され、PWM変換部40nにPI制御信号(三相交流電圧成分)を出力する。電圧変換部40mでは、駆動制御用マイコン50Aの電圧変換部50hと同様の処理を行う。
【0055】
PWM変換部40nについて説明する。
PWM変換部40nは、電圧変換部40mからのPI制御信号(三相交流電圧成分)が入力され、駆動装置5Aの電動機駆動回路51に電動機制御信号VOを送信する。PWM変換部40nでは、駆動制御用マイコン50AのPWM変換部50iと同様の処理を行う。
【0056】
図2を参照して、第1の実施の形態に係る駆動装置5Aの構成について説明する。
【0057】
駆動装置5Aは、制御装置4AとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。駆動装置5Aは、1チップの駆動制御用マイコン50A、電動機駆動回路51、電動機電流I/F回路52、R/D変換回路53、各種信号の出力回路(図示せず)、駆動制御用マイコン50Aで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
なお、第1の実施の形態では、駆動制御用マイコン50Aが請求項1および請求項2に記載する駆動制御手段に相当する。
【0058】
そして、駆動装置5Aでは、車両から各種検出信号IMO,PMOおよび制御装置4Aから目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を取り込み、取り込んだ信号IMO,PMO,IMSに基づいて電動機制御信号VOを設定し、ブラシレスモータ6を駆動するために通電する。さらに、駆動装置5Aでは、制御装置4Aから操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)を取り込んでおり、制御装置4Aの制御用マイコン40Aが故障した場合に取り込んだ信号T(ディジタル信号),V(ディジタル信号)および電動機回転速度信号SMOに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。
【0059】
また、駆動装置5Aは、ウォッチドックタイマにより駆動制御用マイコン50Aの動作を監視しており、その動作を自己監視するとともに、ウォッチドックタイマにより駆動制御用マイコン50Aの動作の異常(故障)を検出した場合には制御装置4A(制御用マイコン40A)に故障信号を送信する。さらに、駆動装置5Aは、ウォッチドックパルスを制御用マイコン40Aに送信し、そのパルスが制御用マイコン40Aから返信されることを確認することによって、制御用マイコン40Aの動作を相互監視している。
【0060】
駆動制御用マイコン50Aを説明する前に、電動機電流I/F回路52およびR/D変換回路53について説明しておく。
電動機電流I/F回路52は、電動機電流検出手段12からの電動機電流信号IMO(アナログ信号)が入力され、駆動制御用マイコン50Aに電動機電流信号IMO(ディジタル信号)を出力する。電動機電流I/F回路52では、アナログ信号である電動機電流信号IMOをディジタル信号に変換する。また、R/D変換回路53は、電動機回転検出手段13からの電動機回転信号PMO(アナログ信号)が入力され、駆動制御用マイコン50Aに電動機回転信号PMO(ディジタル信号)を出力する。R/D変換回路53では、アナログ信号である電動機回転信号PMOから回転方向、回転角度を演算し、ディジタル信号である電動機回転信号PMOに変換する。なお、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)は、第1の実施の形態では制御用マイコン40Aに送信されるが、第2の実施の形態および第3の実施の形態では制御用マイコン40B,40Cに送信されない(図3および図4参照)。
【0061】
駆動制御用マイコン50Aについて説明する。
駆動制御用マイコン50Aは、制御用マイコン40Aの故障を判定するために故障判定部50aを備え、電動機制御信号VOを設定するために電流変換部50b、回転角変換部50c、トルク用偏差演算部50d、磁界用偏差演算部50e、トルク用PI制御部50f、磁界用PI制御部50g、電圧変換部50h、PWM変換部50iを備え、制御用マイコン40Aが故障した場合に制御用マイコン40Aの機能を実現するために(目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を設定するために)目標電流設定部50j、ダンパ制御部50k、ダンパ補正部50l、イナーシャ制御部50mおよびイナーシャ補正部50nを備えている。
【0062】
また、駆動制御用マイコン50Aでは、クロックを発生しており、このクロックに基づいて処理を実行する。なお、駆動制御用マイコン50Aは、制御用マイコン40Aから送信されたクロックに基づいて、制御用マイコン40Aとの間でクロック同期式の通信を行っている。
【0063】
そして、駆動制御用マイコン50Aでは、制御用マイコン40Aが正常の場合、電動機制御信号VOを設定するための各部50b〜50iおよび制御用マイコン40Aの故障を判定するための故障判定部50aにおける処理を基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。また、駆動制御用マイコン50Aでは、制御用マイコン40Aが故障の場合、前記と同様に各部50b〜50iおよび故障判定部50aにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行するとともに、その処理の空き時間を利用して目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を設定するための各部50j〜50nにおける処理を故障時処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。故障時処理時間(駆動制御用)は基本処理時間(駆動制御用)より長く、各部50j〜50nの単位時間当りの処理回数は、制御用マイコン40Aで実行される処理回数より少ない。なお、制御用マイコン40Aの故障時には、基本処理時間(駆動制御用)を通常時より長く設定して、各部50j〜50nの処理時間を更に確保してもよい。
【0064】
故障判定部50aについて説明する。
故障判定部50aは、制御用マイコン40Aから送信された目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)またはイナーシャ補正部50nからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が入力され、そのいずれかの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)をトルク用偏差演算部50dに出力する。故障判定部50aでは、制御用マイコン40Aが正常であると判定した場合には制御用マイコン40Aから送信された目標電流信号IMSを出力し、制御用マイコン40Aが故障であると判定した場合には目標電流信号IMSを設定するための各部50j〜50nにおける処理を実行させるとともにイナーシャ補正部50nからの目標電流信号IMSを出力する。そのために、故障判定部50aでは、制御装置4Aからの故障信号および制御用マイコン40Aに送信しているウォッチドックパルスに対する返信に基づいて、制御用マイコン40Aが正常か故障かを判定している。ちなみに、故障判定部50aでは、故障信号で制御用マイコン40Aが故障と設定されている場合、あるいは、ウォッチドックパルスに対する返信がない場合またはその返信の内容が間違っている場合のいずれかの場合に制御用マイコン40Aを故障と判定する。
【0065】
電流変換部50bについて説明する。
電流変換部50bは、電動機電流I/F回路52からの電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および回転角変換部50cからの電動機回転位相信号が入力され、トルク用偏差演算部50dにトルク制御用電流信号および磁界用偏差演算部50eに磁界制御用電流信号を出力する。電流変換部50bでは、三相交流である電動機電流信号IMOと電動機回転位相信号等に基づいて、電動機電流からブラシレスモータ6の回転トルクを発生させている電流成分を取り出してトルク制御用電流信号を設定するとともにブラシレスモータ6の磁界を発生させている電流成分を取り出して磁界制御用電流信号を設定する。
【0066】
回転角変換部50cについて説明する。
回転角変換部50cは、R/D変換回路53からの電動機回転信号PMO(ディジタル信号)が入力され、電流変換部50bおよび電圧変換部50hに電動機回転位相信号を出力するとともに、制御用マイコン40Aに電動機回転速度信号SMOを送信し、ダンパ制御部50kに電動機回転速度信号SMOを出力する。回転角変換部50cでは、電動機回転信号PMOの回転角や回転方向に基づいてブラシレスモータ6の回転速度を算出し、電動機回転速度信号SMOを設定する。また、回転角変換部50cでは、電動機回転信号PMOの回転角や回転方向および回転速度に基づいて進み角を加味した正確な回転位相を算出し、電動機回転位相信号を設定する。
【0067】
トルク用偏差演算部50dについて説明する。
トルク用偏差演算部50dは、故障判定部50aからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)および電流変換部50bからのトルク制御用電流信号が入力され、トルク用PI制御部50fにトルク制御用偏差信号を出力する。トルク用偏差演算部50dでは、目標電流信号IMSからトルク制御用電流信号を減算し、トルク制御用偏差信号を設定する。
【0068】
磁界用偏差演算部50eについて説明する。
磁界用偏差演算部50eは、電流変換部50bからの磁界制御用電流信号が入力され、磁界用PI制御部50gに磁界制御用偏差信号を出力する。磁界用偏差演算部50eでは、0から磁界制御用電流信号を減算し、磁界制御用偏差信号を設定する。
【0069】
トルク用PI制御部50fについて説明する。
トルク用PI制御部50fは、トルク用偏差演算部50dからのトルク制御用偏差信号が入力され、電圧変換部50hにトルク用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。トルク用PI制御部50fでは、トルク制御用偏差信号にP(比例)およびI(積分)制御を行い、そのトルク制御用偏差を0に近づけるためにブラシレスモータ6に印加する電動機電圧(直流成分)とブラシレスモータ6の回転方向を示すトルク用PI制御信号を設定する。
【0070】
磁界用PI制御部50gについて説明する。
磁界用PI制御部50gは、磁界用偏差演算部50eからの磁界制御用偏差信号が入力され、電圧変換部50hに磁界用PI制御信号(直流電圧成分)を出力する。磁界用PI制御部50gでは、磁界制御用偏差信号にP(比例)およびI(積分)制御を行い、その磁界制御用偏差を0に近づけるためにブラシレスモータ6に印加する電動機電圧(直流成分)とブラシレスモータ6の回転方向を示す磁界用PI制御信号を設定する。
【0071】
電圧変換部50hについて説明する。
電圧変換部50hは、回転角変換部50cからの電動機回転位相信号、トルク用PI制御部50fからのトルク用PI制御信号(直流電圧成分)および磁界用PI制御部50gからの磁界用PI制御信号(直流電圧成分)が入力され、PWM変換部50iにPI制御信号(三相交流電圧成分)を出力する。電圧変換部50hでは、電動機回転位相信号に基づいて、三相(U相、V相、W相)巻線のうちの電動機電圧を印加する相の巻線を決定する。そして、電圧変換部50hでは、トルク用PI制御信号および磁界用PI制御信号に基づいて、三相交流成分であるU相電圧、V相電圧、W相電圧からなるPI制御信号を設定する。
【0072】
PWM変換部50iについて説明する。
PWM変換部50iは、電圧変換部50hからのPI制御信号(三相交流電圧成分)が入力され、電動機駆動回路51に電動機制御信号VOを出力する。PWM変換部50iでは、PI制御信号に基づいてブラシレスモータ6に供給する電動機電流IMの電流値と各相(U相、V相、W相)に対応したPWM信号またはオフ信号を電動機駆動回路51のFET51a〜51fに対して各々生成する。つまり、PWM変換部50iでは、電圧を印加する相の巻線の情報を含むPI制御信号に基づいてPWM信号を生成する対象となるFET51a〜51fを判断し、PI制御信号のU相電圧、V相電圧、W相電圧の情報に基づいてPWM信号のデューティ比を設定する。
【0073】
ちなみに、ブラシレスモータ6は、U相、V相、W相の三相巻線で構成されており、電動機電圧VM(U相電圧VMU、V相電圧VMV、W相電圧VMW)が各相の端子U0,V0,W0に印加され、三相の巻線が位相順に三相交流として通電されることによってインナロータ(モータ軸)(図示せず)が回転する。また、ブラシレスモータ6は、U相→V相→W相→U相の位相順あるいはU相→W相→V相→U相の位相順に通電されることによって、正回転駆動あるいは逆回転駆動する。そこで、PI制御部50f,50gでは各偏差信号によってブラシレスモータ6を回転させる方向と各相の電圧を決定し、電圧変換部50hでは電動機回転位相信号に基づいて通電する相の巻線を決定している。
【0074】
目標電流設定部50jについて説明する。
目標電流設定部50jは、制御装置4Aから送信された操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)が入力され、ダンパ補正部50lに目標電流信号IMSを出力する。目標電流設定部50jでは、制御用マイコン40Aの目標電流設定部40aと同様の処理を行う。
【0075】
ダンパ制御部50kについて説明する。
ダンパ制御部50kは、回転角変換部50cからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部50lにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部50kでは、制御用マイコン40Aのダンパ制御部50bと同様の処理を行う。
【0076】
ダンパ補正部50lについて説明する。
ダンパ補正部50lは、目標電流設定部50jからの目標電流信号IMSおよびダンパ制御部50kからのダンパ制御信号が入力され、イナーシャ補正部50nに目標電流信号IMS(ダンパ補正後)を出力する。ダンパ補正部50lでは、制御用マイコン40Aのダンパ補正部40cと同様の処理を行う。
【0077】
イナーシャ制御部50mについて説明する。
イナーシャ制御部50mは、制御装置4Aから送信された操舵トルク信号T(ディジタル信号)および車速信号V(ディジタル信号)が入力され、イナーシャ補正部50nにイナーシャ制御信号を出力する。イナーシャ制御部50mでは、制御用マイコン40Aのイナーシャ制御部40dと同様の処理を行う。
【0078】
イナーシャ補正部50nについて説明する。
イナーシャ補正部50nは、ダンパ補正部50lからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後)およびイナーシャ制御部50mからのイナーシャ制御信号が入力され、故障判定部50aに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。イナーシャ補正部50nでは、制御用マイコン40Aのイナーシャ補正部40eと同様の処理を行う。
【0079】
電動機駆動回路51について説明する。
電動機駆動回路51は、駆動制御用マイコン50Aからの電動機制御信号VOが入力され(ただし、駆動制御用マイコン50Aが故障の場合には制御用マイコン40Aから送信された電動機制御信号VOが入力され)、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。そのために、電動機駆動回路51は、FET51a,51b,51c,51d,51e,51fでブリッジ回路が構成され、電源電圧51gから12Vの電圧が供給される。さらに、電動機駆動回路51は、ブラシレスモータ6のU0端子がFET51aのソースSaとFET51bのドレインDbとの接続端に接続され、ブラシレスモータ6のV0端子がFET51cのソースScとFET51dのドレインDdとの接続端に接続され、ブラシレスモータ6のW0端子がFET51eのソースSeとFET51fのドレインDfとの接続端に接続されている。FET51a〜51fは、各ゲートGa〜GfにPWM信号またはオフ信号が各々入力され、PWM信号が入力されて論理レベル1のときにオンする。なお、ブラシレスモータ6に印加される電動機電圧VMは、選択的にPWM駆動されるFETのPWM信号のデューティ比によって決定される。
【0080】
それでは、図1および図2を参照して、電動パワーステアリング装置1における第1の実施の形態に係る制御装置4Aおよび駆動装置5Aの動作について説明する。ここでは、制御用マイコン40Aと駆動制御用マイコン50Aが共に正常の場合、駆動制御用マイコン50Aが故障の場合、制御用マイコン40Aが故障の場合について説明する。
【0081】
制御用マイコン40Aと駆動制御用マイコン50Aが共に正常の場合について説明する。
【0082】
制御用マイコン40Aでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vおよび駆動制御用マイコン50Aからの電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
【0083】
また、制御用マイコン40Aでは、駆動装置5Aからの故障信号や駆動制御用マイコン50Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて駆動制御用マイコン50Aを正常と判定する。そして、制御用マイコン40Aでは、ダンパ補正およびイナーシャ補正を施した目標電流信号IMSを駆動装置5A(駆動制御用マイコン50A)に送信する。ちなみに、制御用マイコン40Aでは、各部40g〜40nにおける処理を実行していない。
【0084】
一方、駆動制御用マイコン50Aでは、制御装置4Aからの故障信号や制御用マイコン40Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて制御用マイコン40Aを正常と判定する。この場合、駆動制御用マイコン50Aでは、制御用マイコン40Aから送信された目標電流信号IMSを処理に用いる。ちなみに、駆動制御用マイコン50Aでは、各部50j〜50nにおける処理を実行していない。
【0085】
そして、駆動制御用マイコン50Aでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、目標電流信号IMS、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
【0086】
さらに、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOに対応してFET51a,51b,51c,51d,51e,51fが選択的にPWM駆動し、ブラシレスモータ6のU0端子、V0端子あるいはW0端子に電動機電圧VM(U相電圧VMU、V相電圧VMV、W相電圧VMW)を印加する。このとき、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOに応じてブラシレスモータ6を正回転方向(または逆回転方向)に駆動するために、選択的にPWM駆動するFET51a,51b,51c,51d,51e,51fを順次変え、印加する電動機電圧VMの電圧値も変化させている。
【0087】
そして、ブラシレスモータ6では、U相、V相、W相のいずれかの巻線に電動機電圧VM(U相電圧VMU、V相電圧VMV、W相電圧VMW)が印加され、電動機電流IM(U相電流IMU、V相電流IMV、W相電流IMW)が流れる。すると、ブラシレスモータ6では、インナロータ(図示せず)が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動され、モータ軸(図示せず)が正回転あるいは逆回転する。このとき、電動機電流検出手段12では、電動機電流IMを検出し、電動機電流信号IMOを駆動装置5Aに送信している。また、電動機回転検出手段13では、インナロータ(図示せず)の電動機回転角PMを検出し、電動機回転信号PMOを駆動装置5Aに送信している。
【0088】
そして、ブラシレスモータ6のモータ軸(図示せず)の回転駆動力は、トルクリミッタ10および歯車式減速機構11を介してピニオン軸7aに伝達される。すると、ピニオン軸7aでは、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
【0089】
駆動制御用マイコン50Aが故障の場合について説明する。
【0090】
制御用マイコン40Aでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vおよび駆動制御用マイコン50Aからの電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
【0091】
また、制御用マイコン40Aでは、駆動装置5Aからの故障信号や駆動制御用マイコン50Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて駆動制御用マイコン50Aを故障と判定し、駆動制御用マイコン50Aの機能を実現するための処理を実行する。つまり、制御用マイコン40Aでは、故障時処理時間(制御用)毎に、目標電流信号IMSおよび駆動装置5Aから送信された電動機電流信号IMO(ディジタル信号)と電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定し、駆動装置5Aの電動機駆動回路51に送信する。
【0092】
一方、駆動制御用マイコン50Aは、故障しているので、電動機制御信号VOを設定できない。そのため、駆動制御用マイコン50Aから電動機駆動回路51には電動機制御信号VOが出力されない。
【0093】
しかし、電動機駆動回路51では、制御用マイコン40Aから送信された電動機制御信号VOにより、前記と同様にブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
【0094】
制御用マイコン40Aが故障の場合について説明する。
【0095】
制御用マイコン40Aは、故障しているので、目標電流信号IMOを設定できない。そのため、制御用マイコン40Aから駆動制御用マイコン50Aには目標電流信号IMOが出力されない。
【0096】
しかし、駆動制御用マイコン50Aでは、制御装置4Aからの故障信号や制御用マイコン40Aからのウォッチドックパルスに対する返信に基づいて制御用マイコン40Aを故障と判定し、制御用マイコン40Aの機能を実現するための処理を実行する。つまり、駆動制御用マイコン50Aでは、故障時処理時間(駆動制御用)毎に、制御装置4Aから送信された操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに制御装置4Aから送信された操舵トルク信号T、車速信号Vおよび電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
【0097】
さらに、駆動制御用マイコン50Aでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、自ら設定した目標電流信号IMSおよび電動機電流信号IMO(ディジタル信号)と電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
【0098】
そして、電動機駆動回路51では、駆動制御用マイコン50Aで設定した電動機制御信号VOにより、前記と同様にブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
【0099】
第1の実施の形態によれば、駆動制御用マイコン50Aが故障した場合でも、制御用マイコン40Aがその故障を検出するとともに駆動制御用マイコン50Aの機能を代わりに行うので、ステアリング系Sに補助操舵力を継続して与えることができる。また、第1の実施の形態によれば、制御用マイコン40Aが故障した場合でも、駆動制御用マイコン50Aがその故障を検出するとともに制御用マイコン40Aの機能を代わりに行うので、ステアリング系Sに補助操舵力を継続して与えることができる。つまり、第1の実施の形態によれば、2つのマイコン40A,50Aの一方が故障した場合でも、ドライバの操舵トルク(操舵力)に対する補助操舵力によるアシストが停止しない。さらに、第1の実施の形態によれば、各マイコン40A,50Aにおける通常処理の空き時間を利用して故障時の代行処理を行うので、各マイコン40A,50Aの処理能力等において従来のマイコンより優れたものを使用する必要はない。
【0100】
図1および図3を参照して、第2の実施の形態について説明する。図3は、第2の実施の形態に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。ちなみに、制御装置4のマイコンでは、駆動装置5のマイコンから送信された信号に基づいてダンパ制御による補正を行っているので、駆動装置5のマイコンからの信号を受信できない場合にはダンパ制御による補正を行うことができない。ダンパ制御による補正が行わないと、ステアリングホイール3からの急操舵あるいは操舵輪W,Wからの振動や急激に変化する反力等をブラシレスモータ6の駆動に反映して補助操舵力に与えるため、操舵フィーリングが低下する。そこで、第2の実施の形態では、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信できない場合でも、駆動制御用マイコン50Bで目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を行うことが可能な構成としている。なお、第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0101】
図3を参照して、第2の実施の形態に係る制御装置4Bの構成について説明する。
【0102】
制御装置4Bは、駆動装置5BとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。制御装置4Bは、1チップの制御用マイコン40B、この制御用マイコン40Bに含まれるトルクセンサI/F回路41と車速センサI/F回路42、各種信号の出力回路(図示せず)、制御用マイコン40Bで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
なお、第2の実施の形態では、制御用マイコン40Bが請求項3に記載する目標電流設定手段に相当する。
【0103】
そして、制御装置4Bでは、車両から各種検出信号T,Vおよび駆動装置5Bから電動機回転速度信号SMOを取り込み、取り込んだ信号T,V,SMOに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。
【0104】
制御用マイコン40Bの制御構成について説明する。
制御用マイコン40Bは、目標電流信号IMSを設定するために目標電流設定部40a、ダンパ制御部40p、ダンパ補正部40c、イナーシャ制御部40dおよびイナーシャ補正部40eを備えている。
【0105】
また、制御用マイコン40Bでは、クロックを発生しており、発生したクロックに基づいて処理を実行するとともに、このクロックに基づいて駆動制御用マイコン50Bとの間でクロック同期式の通信を行っている。そのために、制御用マイコン40Bでは、発生したクロックを駆動制御用マイコン50Bに送信している。
【0106】
さらに、制御用マイコン40Bでは、駆動制御用マイコン50Bからの信号(特に、電動機回転速度信号SMO)を正常に受信しているか否かを、駆動制御用マイコン50Bから受信した信号に対するベリファイチャックやサムチェックにより判定するか、あるいは、予め設定した時間(規定の受信間隔より所定時間長い時間)内に駆動制御用マイコン50Bから信号を受信できるか否かにより判定している。そして、制御用マイコン40Bでは、駆動制御用マイコン50Bからの信号に対して受信正常か受信不良かを設定した受信状態信号を駆動制御用マイコン50Bに送信している。ちなみに、受信不良の原因としては、通信線の断線、通信線等へのノイズの影響、電動機回転速度信号SMO等の信号の発生回路の故障、電動機回転検出手段13等の検出手段の故障が考えられる。
【0107】
そして、制御用マイコン40Bでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合、目標電流信号IMSを設定するための各部40a,40c,40d,40e,40pにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。このとき、制御用マイコン40Bから駆動制御用マイコン50Bに送信される目標電流信号IMSは、ダンパ制御およびイナーシャ制御による補正が施されている。また、制御用マイコン40Bでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合、ダンパ制御による補正を行わないで、各部40a,40c,40d,40e,40pにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行する。このとき、制御用マイコン40Bから駆動制御用マイコン50Bに送信される目標電流信号IMSは、イナーシャ制御による補正のみが施されている。
【0108】
ダンパ制御部40pについて説明する。
ダンパ制御部40pは、駆動制御用マイコン50Bから送信された電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部40cにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部40pでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合、予め実験値または設計値に基づいて設定した電動機回転速度信号SMOとダンパ制御信号との対応するデータに基づいて、電動機回転速度信号SMOをアドレスとして対応するダンパ制御信号を読み出す。一方、ダンパ制御部40pでは、電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合、ダンパ制御信号に0を設定する。
【0109】
図3を参照して、第2の実施の形態に係る駆動装置5Bの構成について説明する。
【0110】
駆動装置5Bは、制御装置4BとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。駆動装置5Bは、1チップの駆動制御用マイコン50B、電動機駆動回路51、電動機電流I/F回路52、R/D変換回路53、各種信号の出力回路(図示せず)、駆動制御用マイコン50Bで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
なお、第2の実施の形態では、駆動制御用マイコン50Bが請求項3に記載する駆動制御手段に相当する。
【0111】
そして、駆動装置5Bでは、車両から各種検出信号IMO,PMOおよび制御装置4Bから目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を取り込み、取り込んだ信号IMO,PMO,IMSに基づいて電動機制御信号VOを設定し、ブラシレスモータ6を駆動するために通電する。さらに、駆動装置5Bでは、制御装置4Bの制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信できない場合に電動機回転速度信号SMOに基づいて目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施す。
【0112】
駆動制御用マイコン50Bについて説明する。
駆動制御用マイコン50Bは、電動機制御信号VOを設定するために電流変換部50b、回転角変換部50c、トルク用偏差演算部50d、磁界用偏差演算部50e、トルク用PI制御部50f、磁界用PI制御部50g、電圧変換部50h、PWM変換部50iを備え、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正が施されているかを判定するために補正判定部50pを備え、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施すためにダンパ制御部50q、ダンパ補正部50rを備えている。
【0113】
また、駆動制御用マイコン50Bでは、クロックを発生しており、このクロックに基づいて処理を実行する。なお、駆動制御用マイコン50Bは、制御用マイコン40Bから送信されたクロックに基づいて、制御用マイコン40Bとの間でクロック同期式の通信を行っている。
【0114】
そして、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bで電動機制御信号VOを正常に受信している場合、電動機制御信号VOを設定するための各部50b〜50iおよびダンパ制御による補正の有無を判定するための補正判定部50pにおける処理を基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。また、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合、前記と同様に各部50b〜50iおよび補正判定部50pにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行するとともに、その処理の空き時間を利用して目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施すための各部50q,50rにおける処理を補正時処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。補正時処理時間(駆動制御用)は基本処理時間(駆動制御用)より長く、各部50q,50rの単位時間当りの処理回数は、制御用マイコン40Bで実行される処理回数より少ない。なお、各部50q,50rによる処理負荷が少ない場合、各部50q,50rも基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行してもよい。
【0115】
トルク用偏差演算部50dについて説明する。
トルク用偏差演算部50dは、第1の実施の形態に係るトルク用偏差演算部50dと同様の構成であるが(図2参照)、第2の実施の形態では目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が補正判定部50pから入力される。
【0116】
補正判定部50pについて説明する。
補正判定部50pは、制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)あるいはダンパ補正部50rからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)が入力され、そのいずれかの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)をトルク用偏差演算部50dに出力する。補正判定部50pでは、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していると判定した場合(目標電流信号IMSにダンパ制御による補正が施されていると判定した場合)には制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMSを出力し、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していないと判定した場合(目標電流信号IMSにダンパ制御による補正が施されていないと判定した場合)には目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施すための各部50q,50rにおける処理を実行させるとともにダンパ補正部50rからの目標電流信号IMSを出力する。そのために、補正判定部50pでは、制御用マイコン40Bからの受信状態信号に基づいて、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信しているか否かを判定している。
【0117】
ダンパ制御部50qについて説明する。
ダンパ制御部50qは、回転角変換部50cからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部50rにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部50pでは第1の実施の形態に係るダンパ制御部40bと同様の処理を行うので(図2参照)、その説明を省略する。
【0118】
ダンパ補正部50rについて説明する。
ダンパ補正部50rは、制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)およびダンパ制御部50qからのダンパ制御信号が入力され、補正判定部50pに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。ダンパ補正部50rでは、目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)からダンパ制御信号を減算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を算出する。
【0119】
それでは、図1および図3を参照して、電動パワーステアリング装置1における第2の実施の形態に係る制御装置4Bおよび駆動装置5Bの動作について説明する。ここでは、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合について説明する。
【0120】
制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信している場合について説明する。
【0121】
制御用マイコン40Bでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vおよび駆動制御用マイコン50Bからの電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御およびイナーシャ制御による補正を施す。
【0122】
一方、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bからの受信状態信号に基づいて制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していると判定する。この場合、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)をトルク用偏差演算部50dに入力している。ちなみに、駆動制御用マイコン50Bでは、各部50q,50rにおける処理を実行していない。
【0123】
そして、駆動制御用マイコン50Bでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、制御用マイコン40Bからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
【0124】
続いて、第1の実施の形態と同様に、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOにより、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
【0125】
制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していない場合について説明する。
【0126】
制御用マイコン40Bでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vに基づいてイナーシャ制御による補正を施す。このとき、制御用マイコン40Bでは、駆動制御用マイコン50Bからの電動機回転速度信号SMOを正常に受信していないので、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施せない。
【0127】
しかし、駆動制御用マイコン50Bでは、制御用マイコン40Bからの受信状態信号に基づいて制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信していないと判定し、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施すために各部50q,50rにおける処理を実行する。つまり、駆動制御用マイコン50Bでは、補正時処理時間(駆動制御用)毎に、電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御信号を生成し、このダンパ制御信号により制御用マイコン40Bから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施す。
【0128】
そして、駆動制御用マイコン50Bでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、ダンパ補正部50rからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
【0129】
続いて、第1の実施の形態と同様に、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOにより、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
【0130】
第2の実施の形態によれば、制御用マイコン40Bで電動機回転速度信号SMOを正常に受信できない場合でも、駆動制御用マイコン50Bにおいて電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御による補正を行うことができるので、操舵フィーリングが低下しない。つまり、第2の実施の形態によれば、制御用マイコン40Bでダンパ制御による補正を行うことができない場合でも、駆動制御用マイコン50Bでダンパ制御による補正を継続して良好な操舵フィーリングを維持することができる。さらに、第2の実施の形態によれば、駆動制御用マイコン50Bにおける通常処理の空き時間を利用してダンパ制御処理を行うので、駆動制御用50Bの処理能力等において従来のマイコンより優れたものを使用する必要はない。
【0131】
図1および図4を参照して、第3の実施の形態(参考例)について説明する。図4は、第3の実施の形態に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。ちなみに、制御装置4のマイコンで駆動装置5のマイコンから送信された信号に基づいてダンパ制御による補正を行うと、駆動装置5のマイコンからの信号を受信できない場合にはダンパ制御による補正を行うことができない。そこで、第3の実施の形態では、制御用マイコン40Cでダンパ制御による補正を行うのでなく、電動機回転速度信号SMOを生成している駆動制御用マイコン50Cでダンパ制御による補正を行う構成とする。なお、第3の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0132】
図4を参照して、第3の実施の形態に係る制御装置4Cの構成について説明する。
【0133】
制御装置4Cは、駆動装置5CとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。制御装置4Cは、1チップの制御用マイコン40C、この制御用マイコン40Cに含まれるトルクセンサI/F回路41と車速センサI/F回路42、各種信号の出力回路(図示せず)、制御用マイコン40Cで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
【0134】
そして、制御装置4Cでは、車両から各種検出信号T,Vを取り込み、取り込んだ信号T,Vに基づいてブラシレスモータ6に流す目標電流を設定する。
【0135】
制御用マイコン40Cの制御構成について説明する。
制御用マイコン40Cは、目標電流信号IMSを設定するために目標電流設定部40a、イナーシャ制御部40dおよびイナーシャ補正部40sを備えている。
【0136】
また、制御用マイコン40Cでは、クロックを発生しており、発生したクロックに基づいて処理を実行するとともに、このクロックに基づいて駆動制御用マイコン50Cとの間でクロック同期式の通信を行っている。そのために、制御用マイコン40Cは、発生したクロックを駆動制御用マイコン50Cに送信している。
【0137】
そして、制御用マイコン40Cでは、目標電流信号IMSを設定するための各部40a,40d,40sにおける処理を基本処理時間(制御用)毎に繰り返し実行している。このとき、制御用マイコン40Cから駆動制御用マイコン50Cに送信される目標電流信号IMSは、イナーシャ制御による補正のみが施されている。
【0138】
目標電流設定部40aについて説明する。
目標電流設定部40aは、第1の実施の形態に係る目標電流設定部40aと同様の構成であるが(図2参照)、第3の実施の形態では目標電流信号IMSをイナーシャ補正部40sに出力する。
【0139】
イナーシャ補正部40sについて説明する。
イナーシャ補正部40sは、目標電流設定部40aからの目標電流信号IMSおよびイナーシャ制御部40dからのイナーシャ制御信号が入力され、駆動制御用マイコン50Cに送信するための目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)を出力する。イナーシャ補正部40sでは、目標電流信号IMSにイナーシャ制御信号を加算し、目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)を算出する。
【0140】
図4を参照して、第3の実施の形態に係る駆動装置5Cの構成について説明する。
【0141】
駆動装置5Cは、制御装置4CとワイヤハーネスWHによって電気的に接続されており、ワイヤハーネスWHを介して各種信号を通信している(図1参照)。駆動装置5Cは、1チップの駆動制御用マイコン50C、電動機駆動回路51、電動機電流I/F回路52、R/D変換回路53、各種信号の出力回路(図示せず)、駆動制御用マイコン50Cで使用する各種データを記憶するためのEEPROM等の記憶装置(図示せず)およびウォッチドックタイマ(図示せず)等から構成されている。
【0142】
そして、駆動装置5Cでは、電動機回転速度信号SMOに基づいて目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)にダンパ制御による補正を施す。続いて、駆動装置5Cでは、車両から各種検出信号IMO,PMOを取り込み、取り込んだ信号IMO,PMOとダンパ制御による補正を施した目標電流信号IMSに基づいて電動機制御信号VOを設定し、ブラシレスモータ6を駆動するために通電する。
【0143】
駆動制御用マイコン50Cについて説明する。
駆動制御用マイコン50Cは、電動機制御信号VOを設定するために電流変換部50b、回転角変換部50c、トルク用偏差演算部50d、磁界用偏差演算部50e、トルク用PI制御部50f、磁界用PI制御部50g、電圧変換部50h、PWM変換部50iを備え、目標電流信号IMSにダンパ制御による補正を施すためにダンパ制御部50s、ダンパ補正部50tを備えている。
【0144】
また、駆動制御用マイコン50Cでは、クロックを発生しており、このクロックに基づいて処理を実行する。なお、駆動制御用マイコン50Cは、制御用マイコン40Cから送信されたクロックに基づいて、制御用マイコン40Cとの間でクロック同期式の通信を行っている。
【0145】
そして、駆動制御用マイコン50Cでは、電動機制御信号VOを設定するための各部50b〜50iおよびダンパ制御による補正を行うための50s,50tにおける処理を基本処理時間(駆動制御用)毎に繰り返し実行している。
【0146】
トルク用偏差演算部50dについて説明する。
トルク用偏差演算部50dは、第1の実施の形態に係るトルク用偏差演算部50dと同様の構成であるが(図2参照)、第3の実施の形態では目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)がダンパ補正部50tから入力される。
【0147】
ダンパ制御部50sについて説明する。
ダンパ制御部50sは、回転角変換部50cからの電動機回転速度信号SMOが入力され、ダンパ補正部50tにダンパ制御信号を出力する。ダンパ制御部50sでは第1の実施の形態に係るダンパ制御部40bと同様の処理を行うので(図2参照)、その説明を省略する。
【0148】
ダンパ補正部50tについて説明する。
ダンパ補正部50tは、制御用マイコン40Cから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)およびダンパ制御部50sからのダンパ制御信号が入力され、トルク用偏差演算部50dに目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を出力する。ダンパ補正部50tは、目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)からダンパ制御信号を減算し、目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を算出する。
【0149】
それでは、図1および図4を参照して、電動パワーステアリング装置1における第3の実施の形態に係る制御装置4Cおよび駆動装置5Cの動作について説明する。
【0150】
制御用マイコン40Cでは、基本処理時間(制御用)毎に、操舵トルク信号Tと車速信号Vに基づいて目標電流信号IMSを設定し、さらに、その目標電流信号IMSに操舵トルク信号T、車速信号Vに基づいてイナーシャ制御による補正を施す。
【0151】
一方、駆動制御用マイコン50Cでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、電動機回転速度信号SMOに基づいてダンパ制御信号を生成し、このダンパ制御信号と制御用マイコン40Cから送信された目標電流信号IMS(イナーシャ補正後)とに基づいてダンパ制御による補正を加味した目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)を設定する。そして、駆動制御用マイコン50Cでは、基本処理時間(駆動制御用)毎に、ダンパ補正部50tからの目標電流信号IMS(ダンパ補正後かつイナーシャ補正後)、電動機電流信号IMO(ディジタル信号)および電動機回転信号PMO(ディジタル信号)に基づいて電動機制御信号VOを設定する。
【0152】
続いて、第1の実施の形態と同様に、電動機駆動回路51では、電動機制御信号VOにより、ブラシレスモータ6に電動機電圧VMを印加する。すると、ブラシレスモータ6が正回転方向あるいは逆回転方向に駆動し、この回転駆動力が補助トルクとして作用し、ドライバによる操舵トルク(操舵力)をアシストする。その結果、ドライバによる操舵力が軽減される。
【0153】
第3の実施の形態によれば、駆動制御用マイコン50Cにおいてダンパ補正を行うので、電動機回転速度信号SMOを駆動制御用マイコン50Cから制御用マイコン40Cに送信する必要はない。つまり、第3の実施の形態によれば、制御用マイコン40Cでの駆動制御用マイコン50Cからの信号の受信不良に関係なくダンパ制御を行って、良好な操舵フィーリングを維持することができる。
【0154】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、前記の実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
例えば、第1の実施の形態では制御用マイコンおよび駆動制御用マイコンに他方のマイコンの機能を持たせる構成としたが、どちらかのマイコンの故障に対する信頼性が高い場合には一方のマイコンにのみ他方のマイコンの機能を持たせる構成としてもよい。あるいは、第1の実施の形態の構成に第2の実施の形態の構成または第3の実施の形態の構成を加味する構成としてもよい。
また、第1の実施の形態では一方のマイコンに他方のマイコンの主要な機能を持たせ、いずれか一方のマイコンが故障した場合に他方のマイコンでその故障したマイコンの機能を処理回数を減らして行う構成としたが、一方のマイコンに他方のマイコンの基本的な機能のみ持たせる構成としてもよく、この場合には処理回数を増やすことができる。例えば、制御用マイコンにフィードフォワード制御によって電動機制御信号を設定する機能を持たせる構成としたり、駆動制御用マイコンにイナーシャ制御やダンパ制御による補正の無い目標電流を設定する機能を持たせる構成とする。
また、第2の実施の形態では駆動制御用マイコンでは受信状態信号により目標電流信号にダンパ補正が加味されているか否かを判断する構成としたが、目標電流信号に補正フラグを付加し、制御用マイコンでその補正フラグにダンパ補正等の有無を設定して送信するようにしてもよい。
【0155】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係る電動パワーステアリング装置は、目標電流設定手段が故障して目標電流信号を設定できない場合でも、駆動制御手段において目標電流信号を設定できるので、駆動制御手段のみでブラシレスモータに対する制御を継続し、ステアリング系に補助操舵力を与えることができる。
【0156】
本発明の請求項2に係る電動パワーステアリング装置は、駆動制御手段が故障して電動機制御信号を設定できない場合でも、目標電流設定手段において電動機制御信号を設定できるので、目標電流設定手段のみでブラシレスモータに対する制御を継続し、ステアリング系に補助操舵力を与えることができる。
【0157】
本発明の請求項3に係る電動パワーステアリング装置は、目標電流設定手段が電動機位相信号を正常に受信できなくてダンパ制御を行えない場合でも、駆動制御手段においてダンパ制御を行うことができるので、操舵フィーリングが低下しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図2】第1の実施の形態に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。
【図3】第2の実施の形態に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。
【図4】 第3の実施の形態(参考例)に係る制御装置および駆動装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
1・・・電動パワーステアリング装置
4、4A,4B,4C・・・制御装置
5,5A,5B,5C・・・駆動装置
6・・・ブラシレスモータ(電動機)
13・・・電動機回転検出手段(電動機位相検出手段)
40A,40B,40C・・・制御用マイコン(目標電流設定手段)
50A,50B,50C・・・駆動制御用マイコン(駆動制御手段)
51・・・電動機駆動回路(電動機駆動手段)
S・・・ステアリング系
TS・・・操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device that reduces the steering force of a driver by directly applying electric motor power from a brushless motor to a steering system.
[0002]
[Prior art]
In general, the electric power steering apparatus uses a DC brush motor as an electric motor. However, in the case of a motor with a DC brush, there is a problem such as brush wear due to aging, and therefore, an electric power steering using a brushless motor as an electric motor has been developed. The brushless motor is provided with a three-phase winding as an outer stator and a plurality of permanent magnets as an inner rotor. In the brushless motor, when the three-phase winding is energized based on the rotational phase of the inner rotor, the inner rotor is rotationally driven. Therefore, since the brushless motor does not require a brush, the steering feeling is not reduced due to wear of the brush. In the brushless motor, since the inner rotor is composed of a magnet, the moment of inertia is small, and the steering feeling is not lowered due to the large moment of inertia.
[0003]
In an electric power steering apparatus using a brushless motor, an electric motor control signal is supplied to the electric motor drive circuit in order to drive or turn off the FET [Field Effect Transistor] constituting the electric motor drive circuit for driving the brushless motor by PWM [Pulse Width Modulation]. Output. Therefore, in the electric power steering apparatus, in order to determine the auxiliary steering force generated by the brushless motor (that is, the target current to be passed through the brushless motor), the target current signal is generated based on the steering torque signal from the steering torque detection means. In addition, the target current signal is corrected by inertia control or damper control. Further, in the electric power steering apparatus, in order to pass the target current to the brushless motor, the deviation between the target current signal and the motor current signal from the motor current detection means (current actually flowing to the brushless motor) and the motor phase detection means The motor control signal is set by feedback control based on the motor phase signal (the actual rotational phase of the inner rotor of the brushless motor). In the electric power steering apparatus, the FET is PWM-driven based on the electric motor control signal in the electric motor drive circuit, and the brushless motor is driven forward or reverse.
[0004]
However, in the electric motor drive circuit, a current of about several tens of amperes flows through the FET, so heat is generated in the FET. Further, when driving a brushless motor, it is necessary to accurately control energization based on the actual rotational phase of the inner rotor. Therefore, an electric power steering apparatus using a brushless motor has a configuration in which control is divided by two relatively inexpensive and simple microcomputers (hereinafter referred to as microcomputers). In other words, since the control device having a microcomputer that mainly sets the target current signal is disposed at a position separated from the motor drive circuit, the analog circuit for shaping the steering torque signal is not affected by heat. The target current can be set with high accuracy. On the other hand, the drive control device having a microcomputer that mainly sets the motor control signal is disposed in the vicinity of the brushless motor and the motor phase detection means, so the transmission phase of the motor phase signal is short, there is little noise, and there is no phase delay The energization control of the brushless motor can be accurately performed based on the motor phase signal. And this control apparatus (microcomputer) and the drive control apparatus (microcomputer) are electrically connected by the communication line, and are transmitting / receiving a signal mutually. For example, a target current signal or the like is transmitted from the control device, while an electric motor phase signal or the like used for damper control is transmitted from the drive control device.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when one of the two microcomputers fails, a series of controls as the electric power steering device cannot be continued. Therefore, in the electric power steering apparatus, it becomes impossible to control the drive of the brushless motor, and it becomes impossible to apply an auxiliary steering force to the steering system. In addition, if the control device (microcomputer) cannot receive the motor phase signal due to disconnection of the communication line between the control device (microcomputer) and the drive control device (microcomputer), the control device (microcomputer) cannot perform damper control. Steering feeling is reduced.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus capable of performing control corresponding to normal control even when an abnormality occurs in two control means for controlling a brushless motor by division of labor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering apparatus according to a first aspect of the present invention that solves the above-described problems is an electric motor that applies an auxiliary steering force to a steering system, and a steering torque that detects a steering torque acting on the steering system and outputs a steering torque signal. Detecting means; electric motor phase detecting means for detecting a rotational phase of the electric motor and outputting an electric motor phase signal; electric motor current detecting means for detecting an electric motor current flowing through the electric motor and outputting an electric motor current signal; and at least the steering Target current setting means for setting a target current signal based on a torque signal, drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the target current signal and the motor current signal and the motor phase signal, and the motor Electric motor drive means for driving the electric motor based on a control signal, the electric motor being a brushless motor The drive control unit takes in a steering torque signal from the steering torque detection unit, and outputs a target current signal based on the steering torque signal when the target current setting unit fails. It is characterized by setting.
[0008]
According to this electric power steering apparatus, even if the target current setting means constituted by a microcomputer or the like fails and cannot be controlled, the target current signal is generated based on the steering torque signal in the drive control means constituted by the microcomputer or the like. Set. And in an electric power steering device, control with respect to a brushless motor can be continued only with a drive control means, and an auxiliary steering force can be given to a steering system.
[0009]
An electric power steering apparatus according to a second aspect of the present invention that solves the above problems detects an electric motor that applies an auxiliary steering force to the steering system, and a steering torque that acts on the steering system, and outputs a steering torque signal. Steering torque detection means; motor phase detection means for detecting the rotation phase of the motor and outputting a motor phase signal; motor current detection means for detecting a motor current flowing through the motor and outputting a motor current signal; Target current setting means for setting a target current signal based on the steering torque signal; drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the target current signal and the motor current signal and the motor phase signal; Electric motor drive means for driving the electric motor based on the electric motor control signal, and the electric motor is brushless The target current setting means takes in the motor phase signal from the motor phase detection means, sets the motor control signal when the drive control means fails, and sets the motor control signal. It outputs to a drive means, It is characterized by the above-mentioned.
[0010]
According to this electric power steering apparatus, even if the drive control means constituted by a microcomputer or the like fails and cannot be controlled, the target current setting means constituted by the microcomputer or the like is based on the target current signal and the motor phase signal. The motor control signal is set and output to the motor drive circuit. In the electric power steering apparatus, control of the brushless motor can be continued only with the target current setting means, and an auxiliary steering force can be applied to the steering system.
[0011]
An electric power steering apparatus according to a third aspect of the present invention that solves the above problem detects an electric motor that applies an auxiliary steering force to the steering system, and a steering torque that acts on the steering system, and outputs a steering torque signal. Steering torque detection means; motor phase detection means for detecting the rotation phase of the motor and outputting a motor phase signal; motor current detection means for detecting a motor current flowing through the motor and outputting a motor current signal; Target current setting means for setting a target current signal based on the steering torque signal; drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the target current signal and the motor current signal and the motor phase signal; Electric motor drive means for driving the electric motor based on the electric motor control signal, and the electric motor is brushless The target current setting means takes in the motor phase signal from the motor phase detection means and performs damper control based on the motor phase signal, and the drive control means Is characterized in that damper control is performed based on the motor phase signal when the target current setting means cannot normally receive the motor phase signal.
[0012]
According to this electric power steering apparatus, even when the target current setting unit cannot receive the motor phase signal normally, the drive control unit configured by a microcomputer or the like performs damper control based on the motor phase signal. In the electric power steering apparatus, the drive control means performs correction by the damper control on the target current signal (without correction by the damper control) transmitted from the target current setting means, so that a good steering feeling can be maintained. .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an electric power steering apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
In the electric power steering apparatus according to the present invention, in order to continue a series of control even when one of the two control means (such as a microcomputer) that controls the driving of the brushless motor fails, each control means is provided with the other control means. At least a basic function is provided, and a signal necessary for the basic control is captured. Further, the electric power steering apparatus according to the present invention has a configuration in which the drive control means has a function of damper control in order to perform damper control even when the motor phase signal necessary for damper control cannot be taken into the target current setting means. To do.
[0017]
In the electric power steering device according to the present embodiment, a control device for setting a target current to be supplied to the brushless motor and a drive device for driving the brushless motor based on the target current are disposed apart from each other. The control device and the drive device are connected by a wire harness. The control device according to the present embodiment includes a one-chip control microcomputer for performing various calculations, and is arranged along the pinion axis. On the other hand, the drive device according to the present embodiment includes a one-chip drive control microcomputer and an electric motor drive circuit for performing various calculations, and is disposed adjacent to the brushless motor. In the present embodiment, there are three embodiments in which the function of the control microcomputer and the function of the drive control microcomputer are different. In the first embodiment, each microcomputer has the function of the other microcomputer. In the second embodiment, both microcomputers have a damper control function. In the third embodiment, only the drive control microcomputer has a damper control function.
[0018]
First, the overall configuration of the electric power steering apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus. In the present embodiment, there are three embodiments as described above, but the overall configuration of the electric power steering apparatus 1 is common.
[0019]
The electric power steering device 1 is provided in a steering system S from the steering wheel 3 to the steering wheels W and W, and assists the steering force by the manual steering force generation means 2. For this purpose, the electric power steering device 1 generates a motor voltage VM by the drive device 5 based on the target current signal IMS from the control device 4, and drives the brushless motor 6 by this motor voltage VM to assist torque (auxiliary steering). Force) and the manual steering force by the manual steering force generation means 2 is reduced.
In the present embodiment, the brushless motor 6 corresponds to the electric motor described in the claims.
[0020]
In the manual steering force generating means 2, a pinion shaft 7a of a rack and pinion mechanism 7 is connected to a steering shaft 2a provided integrally with the steering wheel 3 via a connecting shaft 2b. The connecting shaft 2b includes universal joints 2c and 2d at both ends thereof. In the rack and pinion mechanism 7, rack teeth 7d that mesh with the pinion 7b at the tip of the pinion shaft 7a are formed on the rack shaft 7c. This is a mechanism for reciprocating in the direction (vehicle width direction). Furthermore, left and right front wheels W, W as steering wheels are connected to the rack shaft 7c via ball joints 8, 8 and tie rods 9, 9 at both ends thereof.
[0021]
Further, the electric power steering apparatus 1 includes a brushless motor 6 in order to generate auxiliary torque. The brushless motor 6 causes the auxiliary torque to act on the pinion shaft 7a via the torque limiter 10 and the gear type reduction mechanism 11.
[0022]
That is, the electric power steering device 1 transmits the steering torque applied by the driver to the steering wheel 3 to the pinion shaft 7a and transmits the auxiliary torque generated by the brushless motor 6 according to the steering torque to the pinion shaft 7a. This is a device for turning the steered wheels W, W by the rack and pinion mechanism 7.
[0023]
In the electric power steering apparatus 1, a rack shaft 7c is housed in a housing (not shown) extending in the vehicle width direction so as to be slidable in the longitudinal direction of the shaft. Further, the housing contains a rack and pinion mechanism 7, a torque limiter 10, and a gear type reduction mechanism 11. The upper opening of the housing is closed by a lid (not shown), the pinion shaft 7a is inserted through the center of the lid, and the steering torque sensor TS is attached inside. Further, a storage case (not shown) for storing the control device 4 is attached to the outer peripheral surface of the lid, and the control device 4 is disposed.
[0024]
The side opening of the housing is closed by another lid (not shown), and a motor case (not shown) is attached to the opposite side of the lid from the housing. A brushless motor 6 is accommodated in the motor case, and an electric motor rotation detecting means 13 is accommodated on one end side of the brushless motor 6. A storage case (not shown) for storing the drive device 5 is attached to the outer peripheral surface of the motor case. Therefore, the drive device 5 is disposed adjacent to the brushless motor 6 and the motor rotation detection means 13.
[0025]
A torque limiter 10 is housed inside the side opening of the housing. The torque limiter 10 is a female in which a male tapered inner member (not shown) serrated to a motor shaft (not shown) of the brushless motor 6 is serrated to a worm shaft (not shown) of the gear type reduction mechanism 11. This is a torque limiting mechanism fitted to a tapered (cup-shaped) outer member (not shown). When a large torque exceeding a predetermined friction force acts on the torque limiter 10, the outer peripheral surface of the inner member and the inner peripheral surface of the outer member slip. Therefore, the auxiliary torque transmitted from the brushless motor 6 to the gear-type reduction mechanism 11 can be limited, and the over torque can be cut. Accordingly, excessive torque is not generated in the brushless motor 6 and excessive torque is not transmitted to the downstream side of the torque limiter 10.
[0026]
Further, a gear type reduction mechanism 11 is accommodated in the housing. The gear-type reduction mechanism 11 is a torque transmission unit that transmits auxiliary torque generated by the brushless motor 6 to the pinion shaft 7a, and includes a worm gear mechanism. A gear reduction mechanism 11 includes a worm shaft (not shown) connected to a motor shaft (not shown) of the brushless motor 6 via a torque limiter 10, a worm gear (not shown) formed on the worm shaft, and a pinion It comprises a worm wheel (not shown) connected to the shaft 7a.
[0027]
The control device 4 receives the detection signals V and T from the vehicle speed sensor VS and the steering torque sensor TS. The control device 4 calculates the target current signal IMS as a target current to be passed through the brushless motor 6 based on these detection signals V and T, and outputs the target current signal IMS to the drive device 5. The control device 4 is electrically connected to the drive device 5 by a wire harness WH.
In the present embodiment, the steering torque sensor TS corresponds to the steering torque detection means described in the claims.
[0028]
The drive device 5 receives the detection signals IMO and PMO of the motor current detection means 12 and the motor rotation detection means 13. The drive unit 5 generates the motor control signal VO based on the target current signal IMS and the detection signals IMO and PMO by the drive control microcomputers 50A, 50B, and 50C, and the motor drive circuit 51 generates the motor control signal VO. Based on this, the motor voltage VM is applied to the brushless motor 6 (see FIGS. 2 to 4). The driving device 5 is directly connected to the battery BT via the fuse FS and is connected via the fuses FS and FS and the ignition switch IG, and is supplied with battery power (12 V). The driving device 5 generates a constant voltage (5 V) by the battery power source (12 V) and supplies the constant voltage to the control device 4.
In the present embodiment, the motor rotation detection means 13 corresponds to the motor phase detection means described in the claims, and the motor drive circuit 51 corresponds to the motor drive means described in the claims.
[0029]
The vehicle speed sensor VS is a sensor that detects the vehicle speed as the number of pulses per unit time, and transmits a pulse signal corresponding to the detected number of pulses to the control device 4 as the vehicle speed signal V. The vehicle speed sensor VS may be a dedicated sensor for the electric power steering device 1 or may use a vehicle speed sensor of another system.
[0030]
The steering torque sensor TS is a magnetostrictive torque sensor that electromagnetically detects the magnetostriction effect generated according to the torque acting on the pinion shaft 7a by an electric coil, and detects the magnitude and direction of the manual steering torque by the driver. ing. The steering torque sensor TS transmits an analog electric signal corresponding to the detected steering torque to the control device 4 as a steering torque signal T. The steering torque signal T includes information on the steering torque indicating the magnitude and the torque direction indicating the direction of the torque.
[0031]
The motor current detection means 12 includes a resistor or a Hall element connected in series with the brushless motor 6 and detects the motor current IM that actually flows through the brushless motor 6. The motor current detection means 12 feeds back (negative feedback) the motor current signal IMO corresponding to the motor current IM to the drive device 5. The motor current signal IMO is a three-phase AC signal, and the motor current value indicating the magnitude of the current that actually flows through the winding of each phase of the brushless motor 6 and the three-phase winding of the brushless motor 6 Information on the windings of the phase in which the motor current is flowing.
[0032]
The motor rotation detection means 13 is a resolver that is disposed on one end side of the brushless motor 6 and detects the motor rotation angle PM of an inner rotor (not shown) of the brushless motor 6. For this purpose, the motor rotation detection means 13 includes a laminated core rotor (not shown) attached to one end of a motor shaft (not shown) of the brushless motor 6 and a detection element that magnetically detects the rotation angle of the laminated core rotor. (Combination of excitation coil and detection coil) (not shown). The motor rotation detection means 13 transmits a motor rotation signal PMO corresponding to the motor rotation angle PM to the drive device 5. The motor rotation signal PMO includes information such as a rotation direction and a rotation angle of an inner rotor (not shown) of the brushless motor 6, and includes two excitation signals, two cosine signals, and two sine signals.
[0033]
The first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 2 is a block configuration diagram of the control device and the drive device according to the first embodiment. Incidentally, in the electric power steering apparatus 1, since the brushless motor 6 is divided and controlled by two microcomputers, the brushless motor 6 cannot be controlled even if one of the two microcomputers breaks down. Therefore, in the first embodiment, the function of the other microcomputer is incorporated in each of the microcomputers 40A and 50A, and the brushless motor 6 can be controlled only by the one microcomputer 40A or the microcomputer 50A.
[0034]
With reference to FIG. 2, the structure of 4 A of control apparatuses which concern on 1st Embodiment is demonstrated.
[0035]
The control device 4A is electrically connected to the drive device 5A via a wire harness WH, and communicates various signals via the wire harness WH (see FIG. 1). The control device 4A includes a one-chip control microcomputer 40A, a torque sensor I / F circuit 41 and a vehicle speed sensor I / F circuit 42 included in the control microcomputer 40A, various signal output circuits (not shown), and control It comprises a storage device (not shown) such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) for storing various data used in the microcomputer 40A, a watchdog timer (not shown), and the like.
In the first embodiment, the control microcomputer 40A corresponds to the target current setting means described in claims 1 and 2.
[0036]
In the control device 4A, the various detection signals T and V from the vehicle and the motor rotation speed signal SMO from the drive device 5A are acquired, and a target current to be supplied to the brushless motor 6 is set based on the acquired signals T, V, and SMO. Further, the control device 4A takes in the motor rotation signal PMO (digital signal) and the motor current signal IMO (digital signal) from the drive device 5A. When the drive control microcomputer 50A of the drive device 5A fails, Based on the captured signals PMO (digital signal) and IMO (digital signal), a motor control signal VO for controlling the driving of the brushless motor 6 is set and output to the motor drive circuit 51 of the drive unit 5A.
[0037]
In addition, the control device 4A monitors the operation of the control microcomputer 40A by the watchdog timer, self-monitors the operation, and detects an abnormal operation (failure) of the control microcomputer 40A by the watchdog timer. In this case, a failure signal is transmitted to the drive device 5A (drive control microcomputer 50A). Further, the control device 4A transmits a watchdog pulse to the drive control microcomputer 50A and confirms that the pulse is returned from the drive control microcomputer 50A, thereby mutually monitoring the operation of the drive control microcomputer 50A. ing.
[0038]
Before describing the control configuration of the control microcomputer 40A, the torque sensor I / F circuit 41 and the vehicle speed sensor I / F circuit 42 will be described.
The torque sensor I / F circuit 41 receives the steering torque signal T (analog signal) from the steering torque sensor TS, and outputs the steering torque signal T (digital signal) to the target current setting unit 40a and the inertia control unit 40d. The torque sensor I / F circuit 41 converts the steering torque signal T, which is an analog signal, into a digital signal. The vehicle speed sensor I / F circuit 42 receives the vehicle speed signal V (pulse signal) from the vehicle speed sensor VS and outputs the vehicle speed signal V (digital signal) to the target current setting unit 40a and the inertia control unit 40d. The vehicle speed sensor I / F circuit 42 converts the vehicle speed signal V, which is a pulse signal, into a digital signal. The steering torque signal T (digital signal) and the vehicle speed signal V (digital signal) are transmitted to the drive control microcomputer 50A in the first embodiment, but the second embodiment and the third embodiment. In the form, it is not transmitted to the drive control microcomputers 50B and 50C (see FIGS. 3 and 4).
[0039]
A control configuration of the control microcomputer 40A will be described.
The control microcomputer 40A includes a target current setting unit 40a, a damper control unit 40b, a damper correction unit 40c, an inertia control unit 40d, and an inertia correction unit 40e in order to set the target current signal IMS, and a failure of the drive control microcomputer 50A. In order to determine the function of the drive control microcomputer 50A when the drive control microcomputer 50A fails (in order to set the motor control signal VO), a current conversion unit 40g, A rotation angle conversion unit 40h, a torque deviation calculation unit 40i, a magnetic field deviation calculation unit 40j, a torque PI [Proportional Integral] control unit 40k, a magnetic field PI control unit 40l, a voltage conversion unit 40m, and a PWM conversion unit 40n. Yes.
[0040]
The control microcomputer 40A generates a clock, performs processing based on the generated clock, and performs clock-synchronized communication with the drive control microcomputer 50A based on the clock. . For this purpose, the control microcomputer 40A transmits the generated clock to the drive control microcomputer 50A.
[0041]
In the control microcomputer 40A, when the drive control microcomputer 50A is normal, the processes in the units 40a to 40e for setting the target current signal IMS and the failure determination unit 40f for determining the failure of the drive control microcomputer 50A Is repeatedly executed every basic processing time (for control). Further, in the control microcomputer 40A, when the drive control microcomputer 50A is in failure, the processing in each of the units 40a to 40e and the failure determination unit 40f is repeatedly executed every basic processing time (for control) as described above. The processes in the respective units 40g to 40n for setting the motor control signal VO using the idle time are repeatedly executed for each failure processing time (for control). The processing time at the time of failure (for control) is longer than the basic processing time (for control), and the number of processes per unit time of each unit 40g to 40n is less than the number of processes executed by the drive control microcomputer 50A. Note that when the drive control microcomputer 50A fails, the basic processing time (for control) may be set longer than the normal time to further secure the processing time of the respective units 40g to 40n.
[0042]
The target current setting unit 40a will be described.
The target current setting unit 40a receives the steering torque signal T (digital signal) from the torque sensor I / F circuit 41 and the vehicle speed signal V (digital signal) from the vehicle speed sensor I / F circuit 42, and enters the damper correction unit 40c. A target current signal IMS is output. The target current setting unit 40a addresses the steering torque signal T and the vehicle speed signal V based on a map corresponding to the steering torque signal T, the vehicle speed signal V, and the target current signal IMS set in advance based on experimental values or design values. The corresponding target current signal IMS is read. The target current signal IMS is a signal including information on a current serving as a reference in setting a target motor current to be supplied to the brushless motor 6. Incidentally, the target current signal IMS is associated with the vehicle speed signal V with a large value at a low speed with a large road reaction force, and a small value at a high speed to ensure stability during traveling. It is associated. Further, the target current signal IMS is associated with the steering torque signal T to 0 when the steering torque signal T is near 0, and increases as the steering torque signal T increases when the steering torque signal T becomes equal to or greater than the predetermined steering torque signal T. It is associated. The target current signal IMS is set to be equal to or less than the maximum target current because the maximum current that can be passed through the brushless motor 6 is defined.
[0043]
The damper control unit 40b will be described.
The damper control unit 40b receives the motor rotation speed signal SMO transmitted from the drive control microcomputer 50A or the motor rotation speed signal SMO from the rotation angle conversion unit 40h, and outputs a damper control signal to the damper correction unit 40c. The damper control unit 40b reads out a corresponding damper control signal using the motor rotation speed signal SMO as an address based on data corresponding to the motor rotation speed signal SMO and the damper control signal set in advance based on experimental values or design values. . The damper control signal is associated with a larger value as the motor rotation speed signal SMO is larger with respect to the motor rotation speed signal SMO in order to attenuate the effectiveness of the assist and improve the steering feeling. Note that the damper control unit 40b may input the vehicle speed signal V (digital signal) from the vehicle speed sensor I / F circuit 42 and set the damper control signal in consideration of the vehicle speed signal V.
[0044]
The damper correction unit 40c will be described.
The damper correction unit 40c receives the target current signal IMS from the target current setting unit 40a and the damper control signal from the damper control unit 40b, and outputs the target current signal IMS (after damper correction) to the inertia correction unit 40e. Incidentally, the damper control by the damper control unit 40b and the damper correction unit 40c attenuates the excessive assist effect due to the inertia of the rotating part of the brushless motor 6 when a large motor current IM is supplied to the brushless motor 6, and the steering feeling. To improve. That is, the brushless motor 6 does not immediately decrease in rotational speed due to its inertia when the large motor current IM is supplied to increase the rotational speed. Therefore, in the damper control, the rotational speed of the brushless motor 6 is controlled to be suppressed. Therefore, the damper control attenuates the target current signal IMS by the damper control signal. Therefore, the damper correction unit 40c calculates the target current signal IMS (after damper correction) by subtracting the damper control signal from the target current signal IMS.
[0045]
The inertia control unit 40d will be described.
The inertia control unit 40d receives the steering torque signal T (digital signal) from the torque sensor I / F circuit 41 and the vehicle speed signal V (digital signal) from the vehicle speed sensor I / F circuit 42, and the inertia correction unit 40e receives the inertia. Output a control signal. First, in the inertia control unit 40d, the steering torque signal T is time-differentiated to calculate a time differential value of the steering torque. In the inertia control unit 40d, the time differential value of the steering torque and the vehicle speed are determined based on the time differential value of the steering torque set in advance based on the experimental value or the design value and the corresponding data of the vehicle speed signal V and the inertia control signal. The corresponding inertia control signal is read using the signal V as an address. Further, the inertia control signal is associated with a time differential value of the steering torque so that the larger the time differential value is, the better the response to the steering by the driver is.
[0046]
The inertia correction unit 40e will be described.
The inertia correction unit 40e receives the target current signal IMS (after the damper correction) from the damper correction unit 40c and the inertia control signal from the inertia control unit 40d, and receives the target current signal IMS (after the damper correction and inertia) from the failure determination unit 40f. (After correction) is output. Incidentally, the inertia control by the inertia control unit 40d and the inertia correction unit 40e improves the responsiveness due to the inertia of the rotating part of the brushless motor 6 and improves the steering feeling. That is, when the brushless motor 6 switches the rotation direction from the normal rotation to the reverse rotation or from the reverse rotation to the normal rotation, even if the direction in which the motor voltage VM is applied is changed, the rotation direction is not immediately switched due to the inertia. Therefore, in inertia control, control is performed such that the switching of the rotation direction of the brushless motor 6 coincides with the timing of switching of the rotation direction of the steering wheel 3. Therefore, the inertia control increases the target current signal IMS by the inertia control signal in order to cancel the inertia of the brushless motor 6. Therefore, the inertia correction unit 40e adds the inertia control signal to the target current signal IMS (after the damper correction), and calculates the target current signal IMS (after the damper correction and after the inertia correction).
[0047]
The failure determination unit 40f will be described.
The failure determination unit 40f receives the target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction) from the inertia correction unit 40e, and inputs the target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction) to the drive control microcomputer 50A. Transmission or output to the torque deviation calculator 40i. The failure determination unit 40f transmits the target current signal IMS to the drive control microcomputer 50A when it is determined that the drive control microcomputer 50A is normal, and when it is determined that the drive control microcomputer 50A is defective. The process in each part 40g-40n for setting the motor control signal VO is executed, and the target current signal IMS is output to the torque deviation calculating part 40i. Therefore, the failure determination unit 40f determines whether the drive control microcomputer 50A is normal or has failed based on a failure signal from the drive device 5A and a response to the watchdog pulse transmitted to the drive control microcomputer 50A. ing. Incidentally, in the failure determination unit 40f, either the case where the drive control microcomputer 50A is set as a failure by the failure signal, or the case where there is no reply to the watchdog pulse or the content of the reply is wrong. The drive control microcomputer 50A is determined to be faulty.
[0048]
The current converter 40g will be described.
The current conversion unit 40g receives the motor current signal IMO (digital signal) transmitted from the driving device 5A and the motor rotation phase signal from the rotation angle conversion unit 40h, and outputs a torque control current signal and torque control to the torque deviation calculation unit 40i. A magnetic field control current signal is output to the magnetic field deviation calculation unit 40j. The current converter 40g performs the same processing as the current converter 50b of the drive control microcomputer 50A.
[0049]
The rotation angle conversion unit 40h will be described.
The rotation angle conversion unit 40h receives the motor rotation signal PMO (digital signal) transmitted from the driving device 5A, outputs the motor rotation phase signal to the current conversion unit 40g and the voltage conversion unit 40m, and supplies the motor to the damper control unit 40b. The rotational speed signal SMO is output. The rotation angle conversion unit 40h performs the same processing as the rotation angle conversion unit 50c of the drive control microcomputer 50A.
[0050]
The torque deviation calculator 40i will be described.
The torque deviation calculation unit 40i receives the target current signal IMS (after the damper correction and inertia correction) from the failure determination unit 40f and the torque control current signal from the current conversion unit 40g, and inputs the torque PI control unit 40k. Outputs a torque control deviation signal. The torque deviation calculation unit 40i performs the same processing as the torque deviation calculation unit 50d of the drive control microcomputer 50A.
[0051]
The magnetic field deviation calculator 40j will be described.
The magnetic field deviation calculation unit 40j receives the magnetic field control current signal from the current conversion unit 40g and outputs the magnetic field control deviation signal to the magnetic field PI control unit 40l. The magnetic field deviation calculator 40j performs the same processing as the magnetic field deviation calculator 50e of the drive control microcomputer 50A.
[0052]
The torque PI control unit 40k will be described.
The torque PI control unit 40k receives the torque control deviation signal from the torque deviation calculation unit 40i, and outputs a torque PI control signal (DC voltage component) to the voltage conversion unit 40m. The torque PI control unit 40k performs the same processing as the torque PI control unit 50f of the drive control microcomputer 50A.
[0053]
The magnetic field PI controller 40l will be described.
The magnetic field PI control unit 40l receives the magnetic field control deviation signal from the magnetic field deviation calculation unit 40j and outputs the magnetic field PI control signal (DC voltage component) to the voltage conversion unit 40m. The magnetic field PI control unit 40l performs the same processing as the magnetic field PI control unit 50g of the drive control microcomputer 50A.
[0054]
The voltage conversion unit 40m will be described.
The voltage conversion unit 40m is a motor rotation phase signal from the rotation angle conversion unit 40h, a torque PI control signal (DC voltage component) from the torque PI control unit 40k, and a magnetic field PI control signal from the magnetic field PI control unit 40l. (DC voltage component) is input, and a PI control signal (three-phase AC voltage component) is output to the PWM converter 40n. The voltage converter 40m performs the same processing as the voltage converter 50h of the drive control microcomputer 50A.
[0055]
The PWM converter 40n will be described.
The PWM conversion unit 40n receives the PI control signal (three-phase AC voltage component) from the voltage conversion unit 40m, and transmits the motor control signal VO to the motor drive circuit 51 of the drive device 5A. The PWM converter 40n performs the same processing as the PWM converter 50i of the drive control microcomputer 50A.
[0056]
With reference to FIG. 2, the structure of 5 A of drive devices which concern on 1st Embodiment is demonstrated.
[0057]
The drive device 5A is electrically connected to the control device 4A and a wire harness WH, and communicates various signals via the wire harness WH (see FIG. 1). The drive device 5A includes a one-chip drive control microcomputer 50A, an electric motor drive circuit 51, an electric motor current I / F circuit 52, an R / D conversion circuit 53, an output circuit (not shown) for various signals, and a drive control microcomputer 50A. It comprises a storage device (not shown) such as an EEPROM for storing various data used in, and a watchdog timer (not shown).
In the first embodiment, the drive control microcomputer 50A corresponds to the drive control means described in claims 1 and 2.
[0058]
Then, in drive device 5A, various detection signals IMO and PMO from the vehicle and target current signal IMS (after damper correction and inertia correction) are acquired from control device 4A, and the motor control signal is based on the acquired signals IMO, PMO and IMS. VO is set and energized to drive the brushless motor 6. Further, the drive device 5A takes in the steering torque signal T (digital signal) and the vehicle speed signal V (digital signal) from the control device 4A, and takes in the signal T (when the control microcomputer 40A of the control device 4A fails. A target current to be supplied to the brushless motor 6 is set based on the digital signal), V (digital signal) and the motor rotation speed signal SMO.
[0059]
The drive device 5A monitors the operation of the drive control microcomputer 50A by a watchdog timer, and self-monitors the operation, and detects an abnormality (failure) in the operation of the drive control microcomputer 50A by the watchdog timer. In such a case, a failure signal is transmitted to the control device 4A (control microcomputer 40A). Furthermore, the driving device 5A mutually monitors the operation of the control microcomputer 40A by transmitting a watchdog pulse to the control microcomputer 40A and confirming that the pulse is returned from the control microcomputer 40A.
[0060]
Before describing the drive control microcomputer 50A, the motor current I / F circuit 52 and the R / D conversion circuit 53 will be described.
The motor current I / F circuit 52 receives the motor current signal IMO (analog signal) from the motor current detection means 12 and outputs the motor current signal IMO (digital signal) to the drive control microcomputer 50A. The motor current I / F circuit 52 converts the motor current signal IMO, which is an analog signal, into a digital signal. Further, the R / D conversion circuit 53 receives the motor rotation signal PMO (analog signal) from the motor rotation detection means 13, and outputs the motor rotation signal PMO (digital signal) to the drive control microcomputer 50A. The R / D conversion circuit 53 calculates the rotation direction and the rotation angle from the motor rotation signal PMO that is an analog signal, and converts it into a motor rotation signal PMO that is a digital signal. The motor current signal IMO (digital signal) and the motor rotation signal PMO (digital signal) are transmitted to the control microcomputer 40A in the first embodiment, but the second embodiment and the third embodiment. In the form, it is not transmitted to the control microcomputers 40B and 40C (see FIGS. 3 and 4).
[0061]
The drive control microcomputer 50A will be described.
The drive control microcomputer 50A includes a failure determination unit 50a for determining a failure of the control microcomputer 40A, and a current conversion unit 50b, a rotation angle conversion unit 50c, and a torque deviation calculation unit for setting the motor control signal VO. 50d, magnetic field deviation calculation unit 50e, torque PI control unit 50f, magnetic field PI control unit 50g, voltage conversion unit 50h, PWM conversion unit 50i, and function of control microcomputer 40A when control microcomputer 40A fails (For setting the target current signal IMS (after damper correction and inertia correction)) target current setting unit 50j, damper control unit 50k, damper correction unit 50l, inertia control unit 50m and inertia correction unit 50n It has.
[0062]
Further, the drive control microcomputer 50A generates a clock, and executes processing based on this clock. Note that the drive control microcomputer 50A performs clock-synchronized communication with the control microcomputer 40A based on the clock transmitted from the control microcomputer 40A.
[0063]
Then, in the drive control microcomputer 50A, when the control microcomputer 40A is normal, the processes in the units 50b to 50i for setting the motor control signal VO and the failure determination unit 50a for determining the failure of the control microcomputer 40A are performed. It is repeatedly executed every basic processing time (for drive control). Further, in the drive control microcomputer 50A, when the control microcomputer 40A has a failure, the processes in the units 50b to 50i and the failure determination unit 50a are repeatedly executed every basic processing time (for control) in the same manner as described above. The processing in each of the units 50j to 50n for setting the target current signal IMS (after the damper correction and after the inertia correction) is repeatedly executed every failure time (for driving control). The processing time at failure (for drive control) is longer than the basic processing time (for drive control), and the number of processes per unit time of each unit 50j to 50n is less than the number of processes executed by the control microcomputer 40A. Note that when the control microcomputer 40A fails, the basic processing time (for driving control) may be set longer than the normal time to further secure the processing time of the units 50j to 50n.
[0064]
The failure determination unit 50a will be described.
The failure determination unit 50a receives the target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction) transmitted from the control microcomputer 40A or the target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction) from the inertia correction unit 50n. Any one of the target current signals IMS (after the damper correction and the inertia correction) is output to the torque deviation calculation unit 50d. The failure determination unit 50a outputs the target current signal IMS transmitted from the control microcomputer 40A when it is determined that the control microcomputer 40A is normal, and when it is determined that the control microcomputer 40A is defective. The processing in each of the units 50j to 50n for setting the target current signal IMS is executed and the target current signal IMS from the inertia correction unit 50n is output. Therefore, the failure determination unit 50a determines whether the control microcomputer 40A is normal or failure based on a failure signal from the control device 4A and a reply to the watchdog pulse transmitted to the control microcomputer 40A. By the way, in the failure determination unit 50a, when the control microcomputer 40A is set as a failure by a failure signal, or when there is no response to the watchdog pulse or when the content of the response is incorrect. The control microcomputer 40A is determined to be faulty.
[0065]
The current converter 50b will be described.
The current converter 50b receives the motor current signal IMO (digital signal) from the motor current I / F circuit 52 and the motor rotation phase signal from the rotation angle converter 50c, and the torque deviation calculation unit 50d receives the torque control current. A magnetic field control current signal is output to the signal and magnetic field deviation calculation unit 50e. In the current converter 50b, based on the motor current signal IMO that is a three-phase alternating current and the motor rotation phase signal, the current component that generates the rotational torque of the brushless motor 6 is extracted from the motor current, and the current signal for torque control is obtained. At the same time, the current component that generates the magnetic field of the brushless motor 6 is taken out and a magnetic field control current signal is set.
[0066]
The rotation angle conversion unit 50c will be described.
The rotation angle conversion unit 50c receives the motor rotation signal PMO (digital signal) from the R / D conversion circuit 53, outputs the motor rotation phase signal to the current conversion unit 50b and the voltage conversion unit 50h, and controls the control microcomputer 40A. The motor rotation speed signal SMO is transmitted to the damper control unit 50k, and the motor rotation speed signal SMO is output to the damper controller 50k. The rotation angle conversion unit 50c calculates the rotation speed of the brushless motor 6 based on the rotation angle and rotation direction of the motor rotation signal PMO, and sets the motor rotation speed signal SMO. Further, the rotation angle conversion unit 50c calculates an accurate rotation phase taking into account the advance angle based on the rotation angle, rotation direction, and rotation speed of the motor rotation signal PMO, and sets the motor rotation phase signal.
[0067]
The torque deviation calculator 50d will be described.
The torque deviation calculation unit 50d receives the target current signal IMS (after damper correction and inertia correction) from the failure determination unit 50a and the torque control current signal from the current conversion unit 50b, and is input to the torque PI control unit 50f. Outputs a torque control deviation signal. The torque deviation calculation unit 50d subtracts the torque control current signal from the target current signal IMS to set a torque control deviation signal.
[0068]
The magnetic field deviation calculator 50e will be described.
The magnetic field deviation calculation unit 50e receives the magnetic field control current signal from the current conversion unit 50b and outputs the magnetic field control deviation signal to the magnetic field PI control unit 50g. In the magnetic field deviation calculating unit 50e, the magnetic field control current signal is subtracted from 0 to set the magnetic field control deviation signal.
[0069]
The torque PI control unit 50f will be described.
The torque PI control unit 50f receives the torque control deviation signal from the torque deviation calculation unit 50d, and outputs a torque PI control signal (DC voltage component) to the voltage conversion unit 50h. The torque PI control unit 50f performs P (proportional) and I (integral) control on the torque control deviation signal, and an electric motor voltage (DC component) applied to the brushless motor 6 to bring the torque control deviation close to zero. And a torque PI control signal indicating the rotation direction of the brushless motor 6 is set.
[0070]
The magnetic field PI controller 50g will be described.
The magnetic field PI control unit 50g receives the magnetic field control deviation signal from the magnetic field deviation calculation unit 50e, and outputs the magnetic field PI control signal (DC voltage component) to the voltage conversion unit 50h. In the magnetic field PI control unit 50g, P (proportional) and I (integral) control is performed on the magnetic field control deviation signal, and the motor voltage (DC component) applied to the brushless motor 6 to bring the magnetic field control deviation close to zero. And a magnetic field PI control signal indicating the rotation direction of the brushless motor 6 is set.
[0071]
The voltage conversion unit 50h will be described.
The voltage conversion unit 50h is a motor rotation phase signal from the rotation angle conversion unit 50c, a torque PI control signal (DC voltage component) from the torque PI control unit 50f, and a magnetic field PI control signal from the magnetic field PI control unit 50g. (DC voltage component) is input, and a PI control signal (three-phase AC voltage component) is output to the PWM converter 50i. In the voltage conversion unit 50h, the winding of the phase to which the motor voltage is applied among the three-phase (U phase, V phase, W phase) windings is determined based on the motor rotation phase signal. The voltage conversion unit 50h sets a PI control signal composed of a U-phase voltage, a V-phase voltage, and a W-phase voltage, which are three-phase AC components, based on the torque PI control signal and the magnetic field PI control signal.
[0072]
The PWM converter 50i will be described.
The PWM converter 50 i receives the PI control signal (three-phase AC voltage component) from the voltage converter 50 h and outputs an electric motor control signal VO to the electric motor drive circuit 51. In the PWM converter 50i, the motor drive circuit 51 outputs a current value of the motor current IM supplied to the brushless motor 6 based on the PI control signal and a PWM signal or an off signal corresponding to each phase (U phase, V phase, W phase). Each of the FETs 51a to 51f is generated. That is, the PWM conversion unit 50i determines the FETs 51a to 51f that are to generate the PWM signal based on the PI control signal including information on the winding of the phase to which the voltage is applied, and determines the U-phase voltage, V of the PI control signal. The duty ratio of the PWM signal is set based on the phase voltage and W phase voltage information.
[0073]
Incidentally, the brushless motor 6 is composed of U-phase, V-phase, and W-phase three-phase windings, and the motor voltage VM (U-phase voltage VMU, V-phase voltage VMV, W-phase voltage VMW) is a terminal of each phase. U0, V0, W0The inner rotor (motor shaft) (not shown) rotates when the three-phase windings are energized as a three-phase alternating current in order of phase. The brushless motor 6 is driven to rotate forward or reversely by being energized in the order of phase U phase → V phase → W phase → U phase or U phase → W phase → V phase → U phase. . Therefore, the PI control units 50f and 50g determine the direction of rotation of the brushless motor 6 and the voltage of each phase based on each deviation signal, and the voltage conversion unit 50h determines the winding of the phase to be energized based on the motor rotation phase signal. ing.
[0074]
The target current setting unit 50j will be described.
The target current setting unit 50j receives the steering torque signal T (digital signal) and the vehicle speed signal V (digital signal) transmitted from the control device 4A, and outputs the target current signal IMS to the damper correction unit 50l. The target current setting unit 50j performs the same processing as the target current setting unit 40a of the control microcomputer 40A.
[0075]
The damper control unit 50k will be described.
The damper controller 50k receives the motor rotation speed signal SMO from the rotation angle converter 50c, and outputs a damper control signal to the damper corrector 50l. The damper control unit 50k performs the same process as the damper control unit 50b of the control microcomputer 40A.
[0076]
The damper correction unit 50l will be described.
The damper correction unit 50l receives the target current signal IMS from the target current setting unit 50j and the damper control signal from the damper control unit 50k, and outputs the target current signal IMS (after damper correction) to the inertia correction unit 50n. The damper correction unit 50l performs the same process as the damper correction unit 40c of the control microcomputer 40A.
[0077]
The inertia control unit 50m will be described.
The inertia control unit 50m receives the steering torque signal T (digital signal) and the vehicle speed signal V (digital signal) transmitted from the control device 4A, and outputs an inertia control signal to the inertia correction unit 50n. The inertia control unit 50m performs the same process as the inertia control unit 40d of the control microcomputer 40A.
[0078]
The inertia correction unit 50n will be described.
The inertia correction unit 50n receives the target current signal IMS (after damper correction) from the damper correction unit 50l and the inertia control signal from the inertia control unit 50m, and inputs the target current signal IMS (after damper correction and inertia) to the failure determination unit 50a. (After correction) is output. The inertia correction unit 50n performs the same processing as the inertia correction unit 40e of the control microcomputer 40A.
[0079]
The motor drive circuit 51 will be described.
The motor drive circuit 51 receives the motor control signal VO from the drive control microcomputer 50A (however, if the drive control microcomputer 50A fails, the motor control signal VO transmitted from the control microcomputer 40A is input). Then, the motor voltage VM is applied to the brushless motor 6. For this purpose, the motor drive circuit 51 has a bridge circuit composed of FETs 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, and a voltage of 12V is supplied from the power supply voltage 51g. Further, the electric motor drive circuit 51 is connected to the U of the brushless motor 6.0The terminal is connected to the connection end between the source Sa of the FET 51a and the drain Db of the FET 51b, and the V of the brushless motor 6 is connected.0The terminal is connected to the connection end of the source Sc of the FET 51c and the drain Dd of the FET 51d, and the W of the brushless motor 6 is connected.0The terminal is connected to the connection end of the source Se of the FET 51e and the drain Df of the FET 51f. The FETs 51a to 51f are turned on when a PWM signal or an OFF signal is input to each of the gates Ga to Gf and the PWM signal is input and the logic level is 1. The motor voltage VM applied to the brushless motor 6 is determined by the duty ratio of the PWM signal of the FET that is selectively PWM driven.
[0080]
The operation of the control device 4A and the drive device 5A according to the first embodiment in the electric power steering device 1 will now be described with reference to FIGS. Here, a case where both the control microcomputer 40A and the drive control microcomputer 50A are normal, a case where the drive control microcomputer 50A is faulty, and a case where the control microcomputer 40A is faulty will be described.
[0081]
A case where both the control microcomputer 40A and the drive control microcomputer 50A are normal will be described.
[0082]
In the control microcomputer 40A, the target current signal IMS is set based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V every basic processing time (for control), and further, the steering torque signal T and the vehicle speed signal are added to the target current signal IMS. Correction by damper control and inertia control is performed based on V and the motor rotation speed signal SMO from the drive control microcomputer 50A.
[0083]
Further, the control microcomputer 40A determines that the drive control microcomputer 50A is normal based on a failure signal from the drive device 5A and a response to the watchdog pulse from the drive control microcomputer 50A. Then, the control microcomputer 40A transmits the target current signal IMS subjected to the damper correction and the inertia correction to the drive device 5A (drive control microcomputer 50A). Incidentally, the control microcomputer 40A does not execute processing in each of the units 40g to 40n.
[0084]
On the other hand, the drive control microcomputer 50A determines that the control microcomputer 40A is normal based on a failure signal from the control device 4A and a response to the watchdog pulse from the control microcomputer 40A. In this case, the drive control microcomputer 50A uses the target current signal IMS transmitted from the control microcomputer 40A for processing. Incidentally, the drive control microcomputer 50A does not execute processing in each of the units 50j to 50n.
[0085]
Then, the drive control microcomputer 50A generates the motor control signal VO based on the target current signal IMS, the motor current signal IMO (digital signal), and the motor rotation signal PMO (digital signal) every basic processing time (for drive control). Set.
[0086]
Further, in the motor drive circuit 51, the FETs 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f are selectively PWM-driven in response to the motor control signal VO, so that the U of the brushless motor 6 is increased.0Terminal, V0Terminal or W0The motor voltage VM (U phase voltage VMU, V phase voltage VMV, W phase voltage VMW) is applied to the terminal. At this time, in the motor drive circuit 51, FETs 51a, 51b, 51c, 51d, and 51e that selectively perform PWM drive in order to drive the brushless motor 6 in the forward rotation direction (or the reverse rotation direction) according to the motor control signal VO. , 51f are sequentially changed, and the voltage value of the applied motor voltage VM is also changed.
[0087]
In the brushless motor 6, the motor voltage VM (U-phase voltage VMU, V-phase voltage VMV, W-phase voltage VMW) is applied to any of the U-phase, V-phase, and W-phase windings, and the motor current IM (U Phase current IMU, V phase current IMV, W phase current IMW) flows. Then, in the brushless motor 6, the inner rotor (not shown) is driven in the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and the motor shaft (not shown) rotates forward or backward. At this time, the motor current detection means 12 detects the motor current IM and transmits the motor current signal IMO to the drive device 5A. Further, the motor rotation detecting means 13 detects the motor rotation angle PM of the inner rotor (not shown) and transmits the motor rotation signal PMO to the drive device 5A.
[0088]
The rotational driving force of the motor shaft (not shown) of the brushless motor 6 is transmitted to the pinion shaft 7a via the torque limiter 10 and the gear type reduction mechanism 11. Then, in the pinion shaft 7a, this rotational driving force acts as an auxiliary torque, and assists the steering torque (steering force) by the driver. As a result, the steering force by the driver is reduced.
[0089]
A case where the drive control microcomputer 50A fails will be described.
[0090]
In the control microcomputer 40A, the target current signal IMS is set based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V every basic processing time (for control), and further, the steering torque signal T and the vehicle speed signal are added to the target current signal IMS. Correction by damper control and inertia control is performed based on V and the motor rotation speed signal SMO from the drive control microcomputer 50A.
[0091]
Further, the control microcomputer 40A determines that the drive control microcomputer 50A is defective based on a failure signal from the drive device 5A and a response to the watchdog pulse from the drive control microcomputer 50A, and the function of the drive control microcomputer 50A is determined. The process for realizing is executed. In other words, the control microcomputer 40A is based on the target current signal IMS and the motor current signal IMO (digital signal) and the motor rotation signal PMO (digital signal) transmitted from the drive device 5A at each failure processing time (for control). The motor control signal VO is set and transmitted to the motor drive circuit 51 of the drive device 5A.
[0092]
On the other hand, since the drive control microcomputer 50A is out of order, the motor control signal VO cannot be set. Therefore, the motor control signal VO is not output from the drive control microcomputer 50A to the motor drive circuit 51.
[0093]
However, in the motor drive circuit 51, the motor voltage VM is applied to the brushless motor 6 in the same manner as described above by the motor control signal VO transmitted from the control microcomputer 40A. Then, the brushless motor 6 is driven in the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and this rotational driving force acts as an auxiliary torque to assist the steering torque (steering force) by the driver. As a result, the steering force by the driver is reduced.
[0094]
A case where the control microcomputer 40A has a failure will be described.
[0095]
Since the control microcomputer 40A is out of order, the target current signal IMO cannot be set. Therefore, the target current signal IMO is not output from the control microcomputer 40A to the drive control microcomputer 50A.
[0096]
However, the drive control microcomputer 50A determines that the control microcomputer 40A is defective based on a failure signal from the control device 4A and a response to the watchdog pulse from the control microcomputer 40A, thereby realizing the function of the control microcomputer 40A. Execute the process for That is, the drive control microcomputer 50A sets the target current signal IMS based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V transmitted from the control device 4A for each failure processing time (for drive control). The target current signal IMS is corrected by damper control and inertia control based on the steering torque signal T, the vehicle speed signal V and the motor rotation speed signal SMO transmitted from the control device 4A.
[0097]
Further, the drive control microcomputer 50A controls the motor based on the target current signal IMS, the motor current signal IMO (digital signal), and the motor rotation signal PMO (digital signal) set for each basic processing time (for drive control). Set the signal VO.
[0098]
In the motor drive circuit 51, the motor voltage VM is applied to the brushless motor 6 in the same manner as described above by the motor control signal VO set by the drive control microcomputer 50A. Then, the brushless motor 6 is driven in the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and this rotational driving force acts as an auxiliary torque to assist the steering torque (steering force) by the driver. As a result, the steering force by the driver is reduced.
[0099]
According to the first embodiment, even if the drive control microcomputer 50A fails, the control microcomputer 40A detects the failure and performs the function of the drive control microcomputer 50A instead. Steering force can be continuously applied. Further, according to the first embodiment, even when the control microcomputer 40A fails, the drive control microcomputer 50A detects the failure and performs the function of the control microcomputer 40A instead. The auxiliary steering force can be continuously applied. That is, according to the first embodiment, even when one of the two microcomputers 40A and 50A fails, the assist by the auxiliary steering force with respect to the steering torque (steering force) of the driver does not stop. Furthermore, according to the first embodiment, since the substitute processing at the time of failure is performed using the free time of the normal processing in each of the microcomputers 40A and 50A, the processing capability of each of the microcomputers 40A and 50A is higher than that of the conventional microcomputer. There is no need to use a good one.
[0100]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. 3 is a block configuration diagram of a control device and a drive device according to the second embodiment. Incidentally, since the microcomputer of the control device 4 performs the correction by the damper control based on the signal transmitted from the microcomputer of the drive device 5, the correction by the damper control is performed when the signal from the microcomputer of the drive device 5 cannot be received. Can not do. Without correction by damper control, sudden steering from the steering wheel 3 or vibrations from the steering wheels W, W, reaction force that changes rapidly, etc. are reflected in the drive of the brushless motor 6 and given to the auxiliary steering force. Steering feeling is reduced. Therefore, in the second embodiment, even when the control microcomputer 40B cannot normally receive the motor rotation speed signal SMO, the drive control microcomputer 50B can correct the target current signal IMS by damper control. It is said. Note that in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0101]
With reference to FIG. 3, the configuration of a control device 4B according to the second embodiment will be described.
[0102]
The control device 4B is electrically connected to the drive device 5B via a wire harness WH, and communicates various signals via the wire harness WH (see FIG. 1). The control device 4B includes a one-chip control microcomputer 40B, a torque sensor I / F circuit 41 and a vehicle speed sensor I / F circuit 42 included in the control microcomputer 40B, various signal output circuits (not shown), and a control device. It comprises a storage device (not shown) such as an EEPROM for storing various data used in the microcomputer 40B, a watchdog timer (not shown), and the like.
In the second embodiment, the control microcomputer 40B corresponds to the target current setting means described in claim 3.
[0103]
Then, the control device 4B takes in various detection signals T and V from the vehicle and the motor rotation speed signal SMO from the drive device 5B, and sets a target current to flow to the brushless motor 6 based on the taken signals T, V and SMO.
[0104]
A control configuration of the control microcomputer 40B will be described.
The control microcomputer 40B includes a target current setting unit 40a, a damper control unit 40p, a damper correction unit 40c, an inertia control unit 40d, and an inertia correction unit 40e in order to set the target current signal IMS.
[0105]
The control microcomputer 40B generates a clock, performs processing based on the generated clock, and performs clock-synchronized communication with the drive control microcomputer 50B based on the clock. . For this purpose, the control microcomputer 40B transmits the generated clock to the drive control microcomputer 50B.
[0106]
Further, the control microcomputer 40B determines whether or not the signal (particularly, the motor rotation speed signal SMO) from the drive control microcomputer 50B has been normally received. The determination is made by checking or whether the signal can be received from the drive control microcomputer 50B within a preset time (a predetermined time longer than a predetermined reception interval). The control microcomputer 40B transmits to the drive control microcomputer 50B a reception state signal that sets whether reception is normal or defective with respect to the signal from the drive control microcomputer 50B. Incidentally, the cause of the reception failure is considered to be the disconnection of the communication line, the influence of noise on the communication line, the failure of the signal generation circuit such as the motor rotation speed signal SMO, the failure of the detection means such as the motor rotation detection means 13 and the like. It is done.
[0107]
In the control microcomputer 40B, when the motor rotation speed signal SMO is normally received, the processing in each unit 40a, 40c, 40d, 40e, and 40p for setting the target current signal IMS is performed in the basic processing time (control ) Repeatedly executed every time. At this time, the target current signal IMS transmitted from the control microcomputer 40B to the drive control microcomputer 50B is corrected by damper control and inertia control. Further, in the control microcomputer 40B, when the motor rotation speed signal SMO is not normally received, the processing in each of the units 40a, 40c, 40d, 40e, and 40p is performed as the basic processing time (for control) without performing the correction by the damper control. ) Repeat every time. At this time, the target current signal IMS transmitted from the control microcomputer 40B to the drive control microcomputer 50B is corrected only by inertia control.
[0108]
The damper control unit 40p will be described.
The damper control unit 40p receives the motor rotation speed signal SMO transmitted from the drive control microcomputer 50B, and outputs a damper control signal to the damper correction unit 40c. In the damper control unit 40p, when the motor rotational speed signal SMO is normally received, the electric motor rotational speed signal SMO is set based on the data corresponding to the motor rotational speed signal SMO and the damper control signal set in advance based on experimental values or design values. The corresponding damper control signal is read using the rotation speed signal SMO as an address. On the other hand, the damper control unit 40p sets 0 to the damper control signal when the motor rotation speed signal SMO is not normally received.
[0109]
With reference to FIG. 3, the structure of the drive device 5B which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated.
[0110]
The drive device 5B is electrically connected to the control device 4B via a wire harness WH, and communicates various signals via the wire harness WH (see FIG. 1). The drive device 5B includes a one-chip drive control microcomputer 50B, an electric motor drive circuit 51, an electric motor current I / F circuit 52, an R / D conversion circuit 53, an output circuit (not shown) for various signals, and a drive control microcomputer 50B. It comprises a storage device (not shown) such as an EEPROM for storing various data used in, and a watchdog timer (not shown).
In the second embodiment, the drive control microcomputer 50B corresponds to the drive control means described in claim 3.
[0111]
The drive device 5B takes in various detection signals IMO, PMO from the vehicle and a target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction) from the control device 4B, and motor control signals based on the taken signals IMO, PMO, IMS. VO is set and energized to drive the brushless motor 6. Furthermore, in the driving device 5B, when the control microcomputer 40B of the control device 4B cannot normally receive the motor rotation speed signal SMO, the target current signal IMS (after inertia correction) is corrected by damper control based on the motor rotation speed signal SMO. Apply.
[0112]
The drive control microcomputer 50B will be described.
The drive control microcomputer 50B sets the electric motor control signal VO by using a current converter 50b, a rotation angle converter 50c, a torque deviation calculator 50d, a magnetic field deviation calculator 50e, a torque PI controller 50f, and a magnetic field controller. A PI control unit 50g, a voltage conversion unit 50h, and a PWM conversion unit 50i are provided. A correction determination unit 50p is provided to determine whether the target current signal IMS is corrected by the damper control, and the target current signal IMS is controlled by the damper. A damper control unit 50q and a damper correction unit 50r are provided in order to perform correction according to the above.
[0113]
Further, the drive control microcomputer 50B generates a clock, and executes processing based on this clock. The drive control microcomputer 50B performs clock synchronous communication with the control microcomputer 40B based on the clock transmitted from the control microcomputer 40B.
[0114]
In the drive control microcomputer 50B, when the control microcomputer 40B normally receives the motor control signal VO, each drive unit 50b to 50i for setting the motor control signal VO and the presence or absence of correction by the damper control are determined. Therefore, the processing in the correction determination unit 50p is repeatedly executed every basic processing time (for drive control). In the drive control microcomputer 50B, when the control microcomputer 40B does not normally receive the motor rotation speed signal SMO, the processes in the units 50b to 50i and the correction determination unit 50p are performed in the basic processing time (control ) Are repeatedly executed each time, and the processing in each of the units 50q and 50r for correcting the target current signal IMS (after inertia correction) by damper control using the processing idle time is performed during correction processing time (for drive control) ) Repeatedly executed every time. The correction processing time (for drive control) is longer than the basic processing time (for drive control), and the number of processes per unit time of each unit 50q, 50r is less than the number of processes executed by the control microcomputer 40B. In addition, when the processing load by each part 50q and 50r is small, you may repeat each part 50q and 50r for every basic processing time (for drive control).
[0115]
The torque deviation calculator 50d will be described.
The torque deviation calculation unit 50d has the same configuration as the torque deviation calculation unit 50d according to the first embodiment (see FIG. 2). However, in the second embodiment, the target current signal IMS (after damper correction) And after inertia correction) is input from the correction determination unit 50p.
[0116]
The correction determination unit 50p will be described.
The correction determination unit 50p receives the target current signal IMS (after damper correction and inertia correction) transmitted from the control microcomputer 40B or the target current signal IMS (after damper correction and inertia correction) from the damper correction unit 50r. Any one of the target current signals IMS (after the damper correction and the inertia correction) is output to the torque deviation calculation unit 50d. In the correction determination unit 50p, when the control microcomputer 40B determines that the motor rotation speed signal SMO is normally received (when it is determined that the target current signal IMS is corrected by the damper control), the control is performed. The target current signal IMS transmitted from the microcomputer 40B is output, and the control microcomputer 40B determines that the motor rotation speed signal SMO is not normally received (the target current signal IMS is corrected by damper control). If it is determined that the target current signal IMS (after inertia correction) has been performed, the processing in each of the units 50q and 50r for performing correction by damper control is executed, and the target current signal IMS from the damper correction unit 50r is output. Therefore, the correction determination unit 50p determines whether or not the motor rotation speed signal SMO is normally received by the control microcomputer 40B based on the reception state signal from the control microcomputer 40B.
[0117]
The damper control unit 50q will be described.
The damper control unit 50q receives the motor rotation speed signal SMO from the rotation angle conversion unit 50c, and outputs a damper control signal to the damper correction unit 50r. Since the damper control unit 50p performs the same processing as the damper control unit 40b according to the first embodiment (see FIG. 2), the description thereof is omitted.
[0118]
The damper correction unit 50r will be described.
The damper correction unit 50r receives the target current signal IMS (after inertia correction) transmitted from the control microcomputer 40B and the damper control signal from the damper control unit 50q, and inputs the target current signal IMS (after damper correction) to the correction determination unit 50p. And after inertia correction) is output. The damper correction unit 50r subtracts the damper control signal from the target current signal IMS (after inertia correction) to calculate the target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction).
[0119]
The operation of the control device 4B and the drive device 5B according to the second embodiment in the electric power steering device 1 will now be described with reference to FIGS. Here, a case will be described in which the control microcomputer 40B normally receives the motor rotation speed signal SMO, and the control microcomputer 40B does not normally receive the motor rotation speed signal SMO.
[0120]
A case where the control microcomputer 40B normally receives the motor rotation speed signal SMO will be described.
[0121]
In the control microcomputer 40B, the target current signal IMS is set based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V every basic processing time (for control), and further, the steering torque signal T and the vehicle speed signal are added to the target current signal IMS. Correction by damper control and inertia control is performed based on V and the motor rotation speed signal SMO from the drive control microcomputer 50B.
[0122]
On the other hand, the drive control microcomputer 50B determines that the motor rotation speed signal SMO is normally received by the control microcomputer 40B based on the reception state signal from the control microcomputer 40B. In this case, the drive control microcomputer 50B inputs the target current signal IMS (after the damper correction and the inertia correction) transmitted from the control microcomputer 40B to the torque deviation calculation unit 50d. Incidentally, the drive control microcomputer 50B does not execute the processes in the units 50q and 50r.
[0123]
In the drive control microcomputer 50B, the target current signal IMS (after the damper correction and the inertia correction), the motor current signal IMO (digital signal), and the motor are supplied from the control microcomputer 40B every basic processing time (for drive control). The motor control signal VO is set based on the rotation signal PMO (digital signal).
[0124]
Subsequently, similarly to the first embodiment, the motor drive circuit 51 applies the motor voltage VM to the brushless motor 6 by the motor control signal VO. Then, the brushless motor 6 is driven in the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and this rotational driving force acts as an auxiliary torque to assist the steering torque (steering force) by the driver. As a result, the steering force by the driver is reduced.
[0125]
A case will be described in which the control microcomputer 40B does not normally receive the motor rotation speed signal SMO.
[0126]
In the control microcomputer 40B, the target current signal IMS is set based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V every basic processing time (for control), and further, the steering torque signal T and the vehicle speed signal are added to the target current signal IMS. Based on V, correction by inertia control is performed. At this time, the control microcomputer 40B does not normally receive the motor rotation speed signal SMO from the drive control microcomputer 50B, and therefore cannot correct the target current signal IMS by damper control.
[0127]
However, the drive control microcomputer 50B determines that the motor rotation speed signal SMO is not normally received by the control microcomputer 40B based on the reception state signal from the control microcomputer 40B, and the target current signal IMS is subjected to damper control. In order to perform correction, processing in each of the units 50q and 50r is executed. In other words, the drive control microcomputer 50B generates a damper control signal based on the motor rotation speed signal SMO for each correction processing time (for drive control), and the target transmitted from the control microcomputer 40B by this damper control signal. The current signal IMS (after inertia correction) is corrected by damper control.
[0128]
In the drive control microcomputer 50B, the target current signal IMS (after the damper correction and the inertia correction), the motor current signal IMO (digital signal), and the motor are supplied from the damper correction unit 50r every basic processing time (for drive control). The motor control signal VO is set based on the rotation signal PMO (digital signal).
[0129]
Subsequently, similarly to the first embodiment, the motor drive circuit 51 applies the motor voltage VM to the brushless motor 6 by the motor control signal VO. Then, the brushless motor 6 is driven in the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and this rotational driving force acts as an auxiliary torque to assist the steering torque (steering force) by the driver. As a result, the steering force by the driver is reduced.
[0130]
According to the second embodiment, even when the control microcomputer 40B cannot normally receive the motor rotation speed signal SMO, the drive control microcomputer 50B can perform correction by damper control based on the motor rotation speed signal SMO. Because it can, steering feeling does not decrease. In other words, according to the second embodiment, even when the control microcomputer 40B cannot perform the correction by the damper control, the drive control microcomputer 50B continues the correction by the damper control to maintain a good steering feeling. can do. Furthermore, according to the second embodiment, the damper control process is performed using the idle time of the normal process in the drive control microcomputer 50B, so that the processing capability of the drive control 50B is superior to the conventional microcomputer. There is no need to use.
[0131]
  Referring to FIGS. 1 and 4, the third embodiment(Reference example)Will be described. FIG. 4 is a block configuration diagram of a control device and a drive device according to the third embodiment. Incidentally, if correction by damper control is performed by the microcomputer of the control device 4 based on the signal transmitted from the microcomputer of the drive device 5, correction by the damper control is performed when the signal from the microcomputer of the drive device 5 cannot be received. I can't. Therefore, in the third embodiment, the control microcomputer 40C does not perform correction by damper control, but the drive control microcomputer 50C that generates the motor rotation speed signal SMO performs correction by damper control. Note that in the third embodiment, identical symbols are assigned to configurations similar to those in the first embodiment and descriptions thereof are omitted.
[0132]
With reference to FIG. 4, a configuration of a control device 4C according to the third embodiment will be described.
[0133]
  The control device 4C is electrically connected to the drive device 5C by a wire harness WH, and communicates various signals via the wire harness WH (see FIG. 1). The control device 4C includes a one-chip control microcomputer 40C, a torque sensor I / F circuit 41 and a vehicle speed sensor I / F circuit 42 included in the control microcomputer 40C, output circuits (not shown) for various signals, and control It consists of a storage device (not shown) such as an EEPROM for storing various data used by the microcomputer 40C, a watchdog timer (not shown), and the like.The
[0134]
Then, in the control device 4C, various detection signals T and V are acquired from the vehicle, and a target current to be supplied to the brushless motor 6 is set based on the acquired signals T and V.
[0135]
A control configuration of the control microcomputer 40C will be described.
The control microcomputer 40C includes a target current setting unit 40a, an inertia control unit 40d, and an inertia correction unit 40s in order to set the target current signal IMS.
[0136]
The control microcomputer 40C generates a clock, performs processing based on the generated clock, and performs clock-synchronized communication with the drive control microcomputer 50C based on the clock. . For this purpose, the control microcomputer 40C transmits the generated clock to the drive control microcomputer 50C.
[0137]
In the control microcomputer 40C, the processes in the units 40a, 40d, and 40s for setting the target current signal IMS are repeatedly executed every basic processing time (for control). At this time, the target current signal IMS transmitted from the control microcomputer 40C to the drive control microcomputer 50C is corrected only by inertia control.
[0138]
The target current setting unit 40a will be described.
The target current setting unit 40a has the same configuration as the target current setting unit 40a according to the first embodiment (see FIG. 2), but in the third embodiment, the target current signal IMS is sent to the inertia correction unit 40s. Output.
[0139]
The inertia correction unit 40s will be described.
The inertia correction unit 40s receives the target current signal IMS from the target current setting unit 40a and the inertia control signal from the inertia control unit 40d, and transmits the target current signal IMS (after inertia correction) to the drive control microcomputer 50C. Is output. The inertia correction unit 40s adds the inertia control signal to the target current signal IMS to calculate the target current signal IMS (after inertia correction).
[0140]
With reference to FIG. 4, the structure of the drive device 5C which concerns on 3rd Embodiment is demonstrated.
[0141]
  The drive device 5C is electrically connected to the control device 4C via a wire harness WH, and communicates various signals via the wire harness WH (see FIG. 1). The drive device 5C includes a one-chip drive control microcomputer 50C, an electric motor drive circuit 51, an electric motor current I / F circuit 52, an R / D conversion circuit 53, an output circuit (not shown) for various signals, and a drive control microcomputer 50C. It consists of a storage device (not shown) such as an EEPROM for storing various data used in the system and a watchdog timer (not shown).The
[0142]
In the driving device 5C, the target current signal IMS (after inertia correction) is corrected by damper control based on the motor rotation speed signal SMO. Subsequently, in the drive device 5C, various detection signals IMO and PMO are taken from the vehicle, the motor control signal VO is set based on the taken signals IMO and PMO and the target current signal IMS corrected by the damper control, and the brushless motor Energize to drive 6.
[0143]
The drive control microcomputer 50C will be described.
The drive control microcomputer 50C sets the electric motor control signal VO by using a current converter 50b, a rotation angle converter 50c, a torque deviation calculator 50d, a magnetic field deviation calculator 50e, a torque PI controller 50f, and a magnetic field controller. A PI control unit 50g, a voltage conversion unit 50h, and a PWM conversion unit 50i are provided, and a damper control unit 50s and a damper correction unit 50t are provided to correct the target current signal IMS by damper control.
[0144]
Further, the drive control microcomputer 50C generates a clock, and executes processing based on this clock. The drive control microcomputer 50C performs clock-synchronized communication with the control microcomputer 40C based on the clock transmitted from the control microcomputer 40C.
[0145]
Then, in the drive control microcomputer 50C, the processes at 50s and 50t for performing the correction by the damper control and the units 50b to 50i for setting the motor control signal VO are repeatedly executed every basic processing time (for drive control). ing.
[0146]
The torque deviation calculator 50d will be described.
The torque deviation calculation unit 50d has the same configuration as the torque deviation calculation unit 50d according to the first embodiment (see FIG. 2), but in the third embodiment, the target current signal IMS (after damper correction) And after inertia correction) is input from the damper correction unit 50t.
[0147]
The damper control unit 50s will be described.
The damper control unit 50s receives the motor rotation speed signal SMO from the rotation angle conversion unit 50c, and outputs a damper control signal to the damper correction unit 50t. Since the damper control unit 50s performs the same processing as the damper control unit 40b according to the first embodiment (see FIG. 2), the description thereof is omitted.
[0148]
The damper correction unit 50t will be described.
The damper correction unit 50t receives the target current signal IMS (after inertia correction) transmitted from the control microcomputer 40C and the damper control signal from the damper control unit 50s, and inputs the target current signal IMS (damper) to the torque deviation calculation unit 50d. After correction and after inertia correction) is output. The damper correction unit 50t subtracts the damper control signal from the target current signal IMS (after inertia correction), and calculates the target current signal IMS (after damper correction and after inertia correction).
[0149]
The operation of the control device 4C and the drive device 5C according to the third embodiment in the electric power steering device 1 will now be described with reference to FIGS.
[0150]
In the control microcomputer 40C, the target current signal IMS is set based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V every basic processing time (for control), and further, the steering torque signal T and the vehicle speed signal are added to the target current signal IMS. Based on V, correction by inertia control is performed.
[0151]
On the other hand, the drive control microcomputer 50C generates a damper control signal based on the motor rotation speed signal SMO every basic processing time (for drive control), and the target current transmitted from the damper control signal and the control microcomputer 40C. Based on the signal IMS (after inertia correction), a target current signal IMS (after the damper correction and after the inertia correction) is set in consideration of the correction by the damper control. In the drive control microcomputer 50C, the target current signal IMS (after the damper correction and after the inertia correction), the motor current signal IMO (digital signal) and the motor are supplied from the damper correction unit 50t every basic processing time (for drive control). The motor control signal VO is set based on the rotation signal PMO (digital signal).
[0152]
Subsequently, similarly to the first embodiment, the motor drive circuit 51 applies the motor voltage VM to the brushless motor 6 by the motor control signal VO. Then, the brushless motor 6 is driven in the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and this rotational driving force acts as an auxiliary torque to assist the steering torque (steering force) by the driver. As a result, the steering force by the driver is reduced.
[0153]
According to the third embodiment, since the damper correction is performed in the drive control microcomputer 50C, it is not necessary to transmit the motor rotation speed signal SMO from the drive control microcomputer 50C to the control microcomputer 40C. That is, according to the third embodiment, the damper control can be performed regardless of the reception failure of the signal from the drive control microcomputer 50C in the control microcomputer 40C, and a good steering feeling can be maintained.
[0154]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
For example, in the first embodiment, the control microcomputer and the drive control microcomputer are configured to have the function of the other microcomputer. However, if one of the microcomputers is highly reliable against a failure, only the one microcomputer It is good also as a structure which has the function of the other microcomputer. Or it is good also as a structure which adds the structure of 2nd Embodiment or the structure of 3rd Embodiment to the structure of 1st Embodiment.
In the first embodiment, one microcomputer has the main function of the other microcomputer, and when one of the microcomputers fails, the other microcomputer reduces the function of the failed microcomputer. However, in this case, the number of processes can be increased. For example, the control microcomputer is configured to have a function of setting an electric motor control signal by feedforward control, or the drive control microcomputer is configured to have a function of setting a target current that is not corrected by inertia control or damper control. .
Further, in the second embodiment, the drive control microcomputer is configured to determine whether or not the target current signal is added with the damper correction based on the reception state signal. However, the correction flag is added to the target current signal and the control is performed. The microcomputer may set the presence or absence of damper correction in the correction flag and transmit it.
[0155]
【The invention's effect】
In the electric power steering apparatus according to the first aspect of the present invention, even when the target current setting means fails and the target current signal cannot be set, the drive control means can set the target current signal. It is possible to continue the control on the steering wheel and to apply an auxiliary steering force to the steering system.
[0156]
The electric power steering apparatus according to claim 2 of the present invention can set the motor control signal in the target current setting means even when the drive control means fails and the motor control signal cannot be set. Control for the motor can be continued, and an auxiliary steering force can be applied to the steering system.
[0157]
The electric power steering apparatus according to claim 3 of the present invention can perform the damper control in the drive control means even when the target current setting means cannot receive the motor phase signal normally and cannot perform the damper control. Steering feeling does not decrease.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a block configuration diagram of a control device and a drive device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a block configuration diagram of a control device and a drive device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a third embodiment.(Reference example)It is a block block diagram of the control apparatus and drive device which concern on.
[Explanation of symbols]
1 ... Electric power steering device
4, 4A, 4B, 4C ... control device
5, 5A, 5B, 5C ... drive device
6 ... Brushless motor (electric motor)
13. Motor rotation detection means (motor phase detection means)
40A, 40B, 40C ... control microcomputer (target current setting means)
50A, 50B, 50C... Drive control microcomputer (drive control means)
51 ... Electric motor drive circuit (motor drive means)
S ... Steering system
TS: Steering torque sensor (steering torque detection means)

Claims (3)

ステアリング系に補助操舵力を付与する電動機と、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、前記電動機の回転位相を検出し、電動機位相信号を出力する電動機位相検出手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差および前記電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定する駆動制御手段と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備え、前記電動機はブラシレスモータからなる電動パワーステアリング装置であって、
前記駆動制御手段は、前記操舵トルク検出手段からの操舵トルク信号を取り込み、前記目標電流設定手段が故障したときに前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric motor for applying an auxiliary steering force to the steering system, a steering torque detecting means for detecting a steering torque acting on the steering system and outputting a steering torque signal, a rotational phase of the electric motor, and an electric motor phase signal being output Motor phase detection means; motor current detection means for detecting a motor current flowing through the motor and outputting a motor current signal; target current setting means for setting a target current signal based on at least the steering torque signal; and the target Drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the current signal and the motor current signal and the motor phase signal; and motor drive means for driving the motor based on the motor control signal, The electric motor is an electric power steering device composed of a brushless motor,
The drive control means takes in a steering torque signal from the steering torque detection means, and sets the target current signal based on the steering torque signal when the target current setting means fails. apparatus.
ステアリング系に補助操舵力を付与する電動機と、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、前記電動機の回転位相を検出し、電動機位相信号を出力する電動機位相検出手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差および前記電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定する駆動制御手段と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備え、前記電動機はブラシレスモータからなる電動パワーステアリング装置であって、
前記目標電流設定手段は、前記電動機位相検出手段からの電動機位相信号を取り込み、前記駆動制御手段が故障したときに電動機制御信号を設定して前記電動機駆動手段に出力することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric motor for applying an auxiliary steering force to the steering system, a steering torque detecting means for detecting a steering torque acting on the steering system and outputting a steering torque signal, a rotational phase of the electric motor, and an electric motor phase signal being output Motor phase detection means; motor current detection means for detecting a motor current flowing through the motor and outputting a motor current signal; target current setting means for setting a target current signal based on at least the steering torque signal; and the target Drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the current signal and the motor current signal and the motor phase signal; and motor drive means for driving the motor based on the motor control signal, The electric motor is an electric power steering device composed of a brushless motor,
The target current setting means takes in an electric motor phase signal from the electric motor phase detection means, sets an electric motor control signal when the drive control means fails, and outputs the electric motor control signal to the electric motor driving means Steering device.
ステアリング系に補助操舵力を付与する電動機と、ステアリング系に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、前記電動機の回転位相を検出し、電動機位相信号を出力する電動機位相検出手段と、前記電動機に流れる電動機電流を検出し、電動機電流信号を出力する電動機電流検出手段と、少なくとも前記操舵トルク信号に基づいて目標電流信号を設定する目標電流設定手段と、前記目標電流信号と前記電動機電流信号との偏差および前記電動機位相信号に基づいて電動機制御信号を設定する駆動制御手段と、前記電動機制御信号に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備え、前記電動機はブラシレスモータからなる電動パワーステアリング装置であって、
前記目標電流設定手段は、前記電動機位相検出手段からの電動機位相信号を取り込み、前記電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行っており、
前記駆動制御手段は、前記目標電流設定手段において前記電動機位相信号を正常に受信できないときに前記電動機位相信号に基づいてダンパ制御を行うことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric motor for applying an auxiliary steering force to the steering system, a steering torque detecting means for detecting a steering torque acting on the steering system and outputting a steering torque signal, a rotational phase of the electric motor, and an electric motor phase signal being output Motor phase detection means; motor current detection means for detecting a motor current flowing through the motor and outputting a motor current signal; target current setting means for setting a target current signal based on at least the steering torque signal; and the target Drive control means for setting a motor control signal based on a deviation between the current signal and the motor current signal and the motor phase signal; and motor drive means for driving the motor based on the motor control signal, The electric motor is an electric power steering device composed of a brushless motor,
The target current setting means takes in the motor phase signal from the motor phase detection means, and performs damper control based on the motor phase signal,
The electric power steering apparatus, wherein the drive control means performs damper control based on the motor phase signal when the target current setting means cannot normally receive the motor phase signal.
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