JP5480115B2 - Power steering device - Google Patents
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Description
本発明はパワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a power steering apparatus.
運転者の操舵操作に応じて電動モータを駆動制御することで操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置においては、いわゆるセルフアライニングトルクに代表されるような外力によって操舵アシスト用の電動モータが回転することで発電状態となり、その電動モータの起電力が当該電動モータに接続された他の電気機器に悪影響を及ぼす虞がある。 In a power steering device that generates a steering assist force by driving and controlling an electric motor in accordance with a driver's steering operation, the steering assist electric motor is rotated by an external force typified by a so-called self-aligning torque. As a result, the power generation state occurs, and the electromotive force of the electric motor may adversely affect other electric devices connected to the electric motor.
そこで、パワーステアリング装置に関する技術ではないが、電動モータが発電状態となったときに弱め界磁制御を行い、電動モータの発生する起電力を低減することにより、その起電力から電動モータに接続された他の電気機器を保護するようにした技術が例えば特許文献1に記載されている。 Therefore, although it is not a technology related to the power steering device, the field weakening control is performed when the electric motor is in a power generation state, and the electromotive force generated by the electric motor is reduced, so that the electromotive force is connected to the electric motor. For example, Patent Document 1 discloses a technique for protecting the electrical apparatus.
ところで、いわゆるアイドルストップ機能を有する自動車においては、アイドルストップ中に車載の発電機による発電が停止することになる。そのため、アイドルストップ機能を有する自動車に搭載されるパワーステアリング装置に特許文献1に記載の技術を単に適用した場合、アイドルストップ中に上記弱め界磁制御のための電力が操舵アシスト用の電動モータに供給されることにより、バッテリ電圧が低下してエンジン再始動時のクランキングに遅れを生じる虞がある。 By the way, in an automobile having a so-called idle stop function, power generation by an in-vehicle generator is stopped during idle stop. Therefore, when the technique described in Patent Document 1 is simply applied to a power steering device mounted on an automobile having an idle stop function, electric power for the field weakening control is supplied to the steering assist electric motor during idle stop. As a result, the battery voltage may drop, and there is a risk of delaying cranking when the engine is restarted.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、電動モータが発電状態となったときに発生する起電力から電動モータに接続された他の電気機器を保護しつつも、アイドルストップ中における電力消費を抑制することができるパワーステアリング装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a problem, and is capable of idling stop while protecting other electric devices connected to the electric motor from electromotive force generated when the electric motor is in a power generation state. An object of the present invention is to provide a power steering device capable of suppressing power consumption inside.
本発明は、アイドルストップ中であるか否かを判定するアイドルストップ状態判定手段と、上記電動モータが外力によって回転する発電状態にあるか否かを判定する発電状態判定手段と、を備えていて、上記アイドルストップ状態判定手段がアイドルストップ中でないと判定している場合には、少なくとも上記電動モータが発電状態にあると上記発電状態判定手段が判定しているときに弱め界磁制御を行う一方、上記アイドルストップ状態判定手段がアイドルストップ中であると判定している場合には弱め界磁制御を行わないようになっていることを特徴としている。 The present invention includes an idle stop state determination unit that determines whether or not an idle stop is being performed, and a power generation state determination unit that determines whether or not the electric motor is in a power generation state that is rotated by an external force. When the idle stop state determination means determines that the idle stop is not being performed, at least when the power generation state determination means determines that the electric motor is in the power generation state, the field weakening control is performed. The field stop control is not performed when the idle stop state determination means determines that the idle stop is in progress.
本発明によれば、アイドルストップ中でない場合には電動モータが発電状態となったときに弱め界磁制御を行うことで電動モータに接続された他の電気機器を保護することができる一方、アイドルストップ中には弱め界磁制御を行わないため、電力消費を抑制することができる。 According to the present invention, when the electric motor is not in the idling stop, other electric devices connected to the electric motor can be protected by performing field-weakening control when the electric motor is in the power generation state, while the idling stop is in progress. Since no field weakening control is performed, power consumption can be suppressed.
図1以下の図面は本発明の好適な実施の形態を示す図であって、そのうち図1は、いわゆるアイドルストップ機能付きの自動車に搭載されたピニオンアシスト型の電動パワーステアリング装置を示す概略図である。 FIG. 1 and the following drawings show a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a schematic diagram showing a pinion assist type electric power steering device mounted on an automobile with a so-called idle stop function. is there.
図1に示すように、ステアリングホイールSWと一体に回転するステアリングシャフト1は、上部ユニバーサルジョイント2と中間シャフト3および下部ユニバーサルジョイント4を介してピニオンシャフト5に連結されている。ピニオンシャフト5は、当該ピニオンシャフト5と噛合するラックバー6とともにいわゆるラックアンドピニオン式のステアリングギヤ8を構成していて、ステアリングホイールSWをピニオンシャフト5とともに回転させると、ピニオンシャフト5の回転運動がラックバー6の軸心方向の直線運動に変換され、ラックバー6の左右両端にそれぞれ接続された左右の前輪7a,7bが転舵輪として転舵するようになっている。
As shown in FIG. 1, a steering shaft 1 that rotates integrally with a steering wheel SW is connected to a pinion shaft 5 via an upper
また、ピニオンシャフト5には、操舵アシスト用の電動モータMの駆動軸と噛み合うウォームホイール8と、ステアリングホイールSWから入力される操舵トルクを検出するトルクセンサTSと、が設けられている。
The pinion shaft 5 is provided with a
電動モータMは、三相交流電圧をもって駆動されるACブラシレスモータであって、電動パワーステアリングコントロールユニット9(以下、EPSコントロールユニット9と略称する。)によって後述するように駆動制御され、ウォームホイール8を介してピニオンシャフト5に操舵アシストトルクを付与することになる。また、電動モータMには、当該電動モータMのうち図示外の回転子の角度位置を検出する回転角センサ10が設けられている。回転角センサ10は、電動モータMのうち図示外の回転子の角度位置を示す回転子角度信号SθをEPSコントロールユニット9に送出する。なお、回転角センサ10としては周知のレゾルバを用いると良い。
The electric motor M is an AC brushless motor driven with a three-phase AC voltage, and is driven and controlled by an electric power steering control unit 9 (hereinafter abbreviated as EPS control unit 9) as will be described later. The steering assist torque is applied to the pinion shaft 5 via the. The electric motor M is provided with a
トルクセンサTSは、周知のように図示外のトーションバーの捩れをもって運転者による手動の操舵トルクを検出するものであって、検出した操舵トルクの大きさおよび方向を示す操舵トルク信号STをEPSコントロールユニット9に送出する。
Torque sensor TS is for detecting a manual steering torque by the driver with a twist of the torsion bar outside illustrated as is well known, the steering torque signal S T the EPS indicating the magnitude and direction of the detected steering torque Send to control
EPSコントロールユニット9は、電動モータMと回転角センサ10およびトルクセンサTSのほか、車載電源であるバッテリ11と、エンジン12の制御を司るエンジンコントロールユニット13と、エンジン12のアイドルストップ制御を司るアイドルストップコントロールユニット14と、にそれぞれ接続されている。
The
アイドルストップコントロールユニット14は、図示外の車速センサ、ブレーキセンサ、クラッチペダルセンサ、シフトポジションセンサ等の自動車の運転状態を検出する種々のセンサに接続され、それらの各センサの出力信号に基づいて予め定めた所定のアイドルストップ条件を満たすか否かを判定し、エンジン停止指令信号およびエンジン再始動指令信号をエンジンコントロールユニット13に出力する。具体的には、少なくとも車両の走行速度が予め定めた設定速度以下となり、停車状態または停車が予測される状態を検出したときにエンジンコントロールユニット13にエンジン停止指令信号を出力する一方、運転者による車両の発進操作を検出したときにエンジンコントロールユニット13にエンジン再始動指令信号を出力するように構成するとよい。
The idle
また、アイドルストップコントロールユニット14は、アイドルストップ中であるか否かを示すアイドルストップ状態信号SisをEPSコントロールユニット9に送出する。アイドルストップ状態信号Sisは、アイドルストップコントロールユニット14がエンジン停止指令信号を出力すると「1」にセットされ、アイドルストップコントロールユニット14がエンジン再始動指令信号を出力すると「0」にリセットされる。
Further, the idle
エンジンコントロールユニット13は、アイドルストップコントロールユニット14からのエンジン停止指令信号およびエンジン再始動指令信号に基づいてエンジン12の自動停止および自動再始動を行うとともに、エンジン12の回転速度を示すエンジン回転速度信号SrをEPSコントロールユニット9に送出する。
The
図2はEPSコントロールユニット9を示す機能ブロック図である。図2に示すように、EPSコントロールユニット9は、操舵トルク信号STとアイドルストップ状態信号Sisに基づいて電動モータMが出力すべき目標アシストトルクT*を演算する目標アシストトルク演算手段としての目標アシストトルク演算部15と、目標アシストトルクT*のほか後述する種々の信号に基づいて電動モータMに供給すべき目標供給電圧Vu*,Vv*,Vw*を演算する電流制御部16と、目標供給電圧Vu*,Vv*,Vw*に基づいて3相交流電圧Vu,Vv,Vwを電動モータMに供給するモータ駆動手段としてのインバータ17と、電動モータMに供給される電流を検出し、その3相の検出電流Iu,Iv,Iwを電流制御部16にフィードバックする電流検出部18と、を備えている。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the
目標アシストトルク演算部15は、操舵トルク信号STおよびアイドルストップ状態信号Sisを入力して図示外のマップを検索することにより、目標アシストトルクT*を演算する。目標アシストトルクT*は、アイドルストップ状態信号Sisが「0」にリセットされている場合、すなわちアイドルストップ中でない場合には、操舵トルク信号STが示す操舵トルクが大きくなるにしたがって増大するように設定される一方、アイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされている場合、すなわちアイドルストップ中である場合には零に設定される。
Target assist
電流制御部16は、ベクトル制御と称される周知の制御方式により、回転直交座標であるd−q座標上で電流のフィードバック制御を行うものであって、d軸目標電流演算手段としてのd軸目標電流演算部19dとq軸目標電流演算手段としてのq軸目標電流演算部19qとからなる目標電流演算部19を備えている。なお、d−q座標は、電動モータMのうち図示外の回転子に同期して回転する界磁方向をd軸とするとともに、このd軸と直交するトルク生成方向をq軸としたものである。
The
q軸目標電流演算部19qは、目標アシストトルクT*およびモータ回転速度ωMをそれぞれ入力し、図示外のマップを検索することにより、電動モータMに供給すべき電流のq軸方向成分(トルク生成方向成分)であるq軸目標電流Iq*を演算するとともに、そのq軸目標電流Iq*をPI制御部20に送出する。q軸目標電流Iq*は、電動モータMの出力トルクを制御するものであって、目標アシストトルクT*が増大するにしたがって大きくなるように設定される。
The q-axis target current calculation unit 19q receives the target assist torque T * and the motor rotation speed ω M and searches a map (not shown) to thereby obtain a q-axis direction component (torque) of the current to be supplied to the electric motor M. The q-axis target current Iq * which is a generation direction component) is calculated, and the q-axis target current Iq * is sent to the
d軸目標電流演算部19dは、目標アシストトルクT*、エンジン回転速度信号Sr、アイドルストップ状態信号Sis、モータ回転速度ωMをそれぞれ入力し、それらの各信号に基づいて電動モータMに供給すべき電流のd軸方向成分(界磁方向成分)であるd軸目標電流Id*を後述するように演算するとともに、そのd軸目標電流Id*をPI制御部20に送出する。d軸目標電流Id*は、電動モータMの界磁状態を制御するためのものであって、主としてモータ回転速度ωMに応じて設定される。そして、このd軸目標電流Id*を負の値(電動モータMの界磁を弱める方向)に設定することにより、電動モータMの界磁状態を全界磁よりも弱める弱め界磁制御が実行される。なお、弱め界磁制御を行わないときには、d軸目標電流Id*は零に設定される。
The d-axis target current calculation unit 19d inputs a target assist torque T *, an engine rotation speed signal S r , an idle stop state signal S is , and a motor rotation speed ω M, and inputs the electric motor M based on these signals. The d-axis target current Id *, which is the d-axis direction component (field direction component) of the current to be supplied, is calculated as described later, and the d-axis target current Id * is sent to the
一方、回転角検出センサ10からの回転子角度信号Sθは、電流制御部16のうちモータ回転角度検出手段である回転子角度・モータ回転速度演算部22に入力される。回転子角度・モータ回転速度演算部22は、電動モータMの図示外の回転子の角度位置である回転子角度θMとその回転子の角速度であるモータ回転速度ωM,およびモータ電気角速度ωeを演算する。
On the other hand, the rotor angle signals S theta from the rotation
また、電流検出部18によって検出された3相の検出電流Iu,Iv,Iwは電流制御部16の3相−2相変換部23に入力される。3相−2相変換部23は、回転子角度θMに基づいて検出電流Iu,Iv,Iwの座標変換を行い、検出電流Iu,Iv,Iwのq軸方向成分であるq軸検出電流Iqとd軸方向成分であるd軸検出電流Idとを演算し、PI制御部20および非干渉制御部21に送出する。
Further, the three-phase detection currents Iu, Iv, and Iw detected by the
PI制御部20は、q軸電流検出値Iq、d軸電流検出値Id、d軸目標電流値Id*、q軸目標電流値Iq*をそれぞれ入力し、周知のPI制御(比例積分制御)により、基本d軸目標電圧Vd*と基本q軸目標電圧Vq*とを演算する。そして、PI制御部20は、基本d軸目標電圧Vd*をd軸目標電圧演算部24dに、基本q軸目標電圧Vq*をq軸目標電圧演算部24qにそれぞれ送出する。
The
非干渉制御部21は、d軸検出電流Id、q軸検出電流Iq、モータ回転速度ωM、アイドルストップ状態信号Sisをそれぞれ入力し、q軸方向の電流とd軸方向の電流との相互干渉を除去するためのd軸非干渉補正値Vd*aおよびq軸非干渉補正値Vq*aを演算する。d軸非干渉補正値Vd*aおよびq軸非干渉補正値Vq*aの演算方法についての詳細は後述する。そして、非干渉制御部21は、d軸非干渉補正値Vd*aをd軸目標電圧演算部24dに、q軸非干渉補正値Vq*aをq軸目標電圧演算部24qにそれぞれ送出する。
The
d軸目標電圧演算部24dは、基本d軸目標電圧vd*にd軸非干渉補正値Vd*aを加算し、d軸目標電圧vd**を算出する。一方、q軸目標電圧演算部24qは、基本q軸目標電圧Vq*にq軸非干渉補正値Vq*aを加算し、q軸目標電圧Vq**を算出する。そして、d軸目標電圧Vd**およびq軸目標電圧Vq**は、2相−3相変換部25に送出される。
The d-axis
2相−3相変換部25は、回転子角度θMに基づいてd軸目標電圧Vd**およびq軸目標電圧Vq**を座標変換して3相の目標電圧Vu*,Vv*,Vw*を演算し、インバータ17に送出する。
The two-phase / three-
インバータ17は、3相の目標電圧Vu*,Vv*,Vw*に基づいて周知のパルス幅変調(PWM)信号を生成し、図示外のスイッチング素子をスイッチング動作させることにより、バッテリ11の直流電圧を3相の交流電圧Vu,Vv,Vwに変換して電動モータMに供給する。これにより、電動モータMが回転駆動され、当該電動モータMの発生したトルクが操舵アシストトルクとしてピニオンシャフト5に付与されることになる。
The
ここで、アイドルストップ中においては、オルタネータに代表されるような図示外の車載発電機による発電が停止されることになるため、電動パワーステアリング装置の電動モータMを含む車載の電気機器にはバッテリ11のみから電力が供給されることになる。したがって、アイドルストップ中に車載の電気機器が過度に電力を消費してしまうと、バッテリ11の電圧が過度に低下し、図示外のスターターモータによるエンジン再始動時のクランキングに遅れを生じたり、最悪の場合にはエンジン再始動時にエンジンをクランキングできなくなってしまう虞がある。そのため、本実施の形態のように、アイドルストップ中に目標アシストトルクT*を零に設定して操舵アシストを停止し、電動モータMへのq軸成分の電流(トルク生成電流)の供給を停止することにより、アイドルストップ中における電力消費を抑制することが従来から行われている。
Here, during idle stop, power generation by an on-vehicle generator (not shown) as represented by an alternator is stopped, so a battery is included in an on-vehicle electric device including the electric motor M of the electric power steering device. The power is supplied from 11 only. Therefore, if the in-vehicle electric device consumes excessive power during the idle stop, the voltage of the
しかしながら、このような従来のパワーステアリング装置に対し、電動モータが発電状態となったときの起電力からEPSコントロールユニットを保護すべく、上述した特許文献1に記載の技術を単に適用した場合、アイドルストップ中に操舵アシストを停止しても、アイドルストップ中に電動モータが外力によって回転した場合に弱め界磁制御のための電力が電動モータに供給されてしまう虞がある。アイドルストップ中に電動モータMが回転するケースとしては、例えばステアリングホイールSWを運転者が回転操作した場合や、坂道で停車中にブレーキリリースし、いわゆるセルフアライニングトルクによって前輪7a,7bが転向した場合が想定される。
However, when the technique described in Patent Document 1 described above is simply applied to such a conventional power steering apparatus to protect the EPS control unit from the electromotive force when the electric motor is in a power generation state, Even if the steering assist is stopped during the stop, there is a possibility that electric power for field weakening control may be supplied to the electric motor when the electric motor is rotated by an external force during the idle stop. As a case where the electric motor M rotates during idle stop, for example, when the driver rotates the steering wheel SW or when the brake is released while the vehicle is stopped on a slope, the
ところが、アイドルストップ中の自動車は停車または走行速度が極めて低い状態にあり、操舵負荷が大きくなるため、アイドルストップ中に電動モータが外力によって回転することはあっても、その電動モータの回転によってEPSコントロールユニットに悪影響が及ぶ程度に大きい起電力が発生するリスクは極めて小さい。 However, an automobile during idle stop is in a state where the vehicle is stopped or traveling speed is extremely low, and the steering load becomes large. Therefore, even if the electric motor is rotated by an external force during idle stop, the EPS is generated by the rotation of the electric motor. The risk of generating an electromotive force large enough to adversely affect the control unit is extremely small.
そこで、本実施の形態におけるd軸目標電流演算部19dは、アイドルストップ中にd軸目標電流Id*を零に設定することにより、アイドルストップ中における弱め界磁制御を停止して電力消費を低減するようにしている。 Therefore, the d-axis target current calculation unit 19d in the present embodiment sets the d-axis target current Id * to zero during idle stop so as to stop the field weakening control during idle stop and reduce power consumption. I have to.
図3は、d軸目標電流演算部19dにおけるd軸目標電流Id*の演算処理内容を示すフローチャートである。図3に示すように、d軸目標電流演算部19dは、まず目標アシストトルクT*およびモータ回転速度ωMに基づいて図4に示すモータ駆動用d軸目標電流マップを検索し、モータ駆動用d軸目標電流Id1を設定する(ステップS101)。 FIG. 3 is a flowchart showing the calculation processing content of the d-axis target current Id * in the d-axis target current calculation unit 19d. As shown in FIG. 3, the d-axis target current calculation unit 19d first searches the d-axis target current map for motor driving shown in FIG. 4 based on the target assist torque T * and the motor rotational speed ω M to obtain the motor driving A d-axis target current Id1 is set (step S101).
モータ駆動用d軸目標電流Id1は、周知のように電動モータMの駆動時における逆起電力を低減して当該電動モータMの回転速度を高めるためのものであって、図4に示すように、モータ回転速度ωMが予め定めた所定の弱め界磁開始回転速度ωa以下である場合には零に設定される一方、モータ回転速度ωMが弱め界磁開始回転速度ωaを超える場合には、モータ回転速度ωMの上昇に伴って漸次減少するように設定される。つまり、モータ回転速度ωMが弱め界磁開始回転速度ωaを超える場合、モータ駆動用d軸目標電流Id1の絶対値をモータ回転速度ωMの上昇に伴って漸次増加させることにより、モータ回転速度ωMの上昇に応じて増加することになる逆起電力を効果的に低減するようになっている。また、弱め界磁開始回転速度ωaは、目標アシストトルクT*に応じて設定されるものであって、目標アシストトルクT*の増大に伴って小さくなるように設定される。 As is well known, the motor drive d-axis target current Id1 is for reducing the back electromotive force when the electric motor M is driven and increasing the rotational speed of the electric motor M, as shown in FIG. When the motor rotation speed ω M is equal to or less than a predetermined predetermined field weakening start rotation speed ω a , the motor rotation speed ω M is set to zero, while the motor rotation speed ω M exceeds the field weakening start rotation speed ω a Is set to gradually decrease as the motor rotation speed ω M increases. In other words, when the motor rotation speed ω M exceeds the field weakening start rotation speed ω a , the absolute value of the motor drive d-axis target current Id1 is gradually increased as the motor rotation speed ω M increases, so that the motor rotation The counter electromotive force that increases as the speed ω M increases is effectively reduced. Further, the field-weakening starting rotational speed ω a is set according to the target assist torque T * and is set to decrease as the target assist torque T * increases.
次いで、d軸目標電流演算部19dは、電動モータMが外力によって回転する発電状態にあるか否かを判定する(ステップS102)。このステップS102は、本発明の発電状態判定手段に相当しており、目標アシストトルクT*が予め定めた目標アシストトルク閾値Cids以下であって且つモータ回転速度ωMが予め定めたモータ回転速度閾値Cds以上の条件を満たすか否かを判定する。その結果、ステップS102の条件を満たす場合には電動モータMが発電状態にあるものと判定してステップS104に進む一方、上記条件を満たさない場合には電動モータMが発電状態にない、すなわち通常アシスト状態であるものと判定してステップS103に進み、d軸目標電流Id*を演算するための基礎となる基本d軸目標電流Ids*としてモータ駆動用d軸目標電流Id1を採用する。 Next, the d-axis target current calculation unit 19d determines whether or not the electric motor M is in a power generation state that is rotated by an external force (step S102). This step S102 corresponds to the power generation state determination means of the present invention, where the target assist torque T * is equal to or less than a predetermined target assist torque threshold Cids and the motor rotation speed ω M is a predetermined motor rotation speed threshold. It is determined whether or not a condition equal to or greater than Cds is satisfied. As a result, when the condition of step S102 is satisfied, it is determined that the electric motor M is in the power generation state and the process proceeds to step S104. On the other hand, when the above condition is not satisfied, the electric motor M is not in the power generation state. It determines with it being in an assist state, progresses to step S103, and adopts d-axis target current Id1 for motor drive as basic d-axis target current Ids * which becomes a basis for calculating d-axis target current Id *.
ステップS104では、モータ回転速度ωMに基づいて図5に示す起電力保護用d軸目標電流マップを検索し、起電力保護用d軸目標電流Id2を設定する。その上でステップS105に進み、基本d軸目標電流Ids*として起電力保護用d軸目標電流Id2を採用する。 In step S104, the electromotive force protection d-axis target current map shown in FIG. 5 is searched based on the motor rotational speed ω M to set the electromotive force protection d-axis target current Id2. Then, the process proceeds to step S105, and the electromotive force protection d-axis target current Id2 is adopted as the basic d-axis target current Ids *.
起電力保護用d軸目標電流Id2は、図5に示すように、モータ回転速度ωMの増加に伴って零から漸次減少するように設定される。つまり、モータ回転速度ωMの増加に伴って起電力保護用d軸目標電流Id2の絶対値を漸次増大させ、発電状態にある電動モータMの起電力よりもインバータ17の消費電力を大きくすることにより、電動モータMの起電力がインバータ17へ逆流することを防止するようになっている。
As shown in FIG. 5, the electromotive force protection d-axis target current Id2 is set so as to gradually decrease from zero as the motor rotation speed ω M increases. That is, the absolute value of the electromotive force protection d-axis target current Id2 is gradually increased as the motor rotational speed ω M increases, and the power consumption of the
ステップS103またはS105にて基本d軸目標電流Ids*を演算したならば、ステップS106にてアイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされているか否かを判定し、アイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされている場合には、ステップS107でエンジン回転速度が零であるか否かをさらに判定する。そして、ステップS107でエンジン回転速度が零である場合にはステップS108で基本d軸目標電流Ids*に零を代入し、ステップS109に進む。つまり、ステップS106,107が本発明のアイドルストップ判定手段に相当していて、ステップS106,107でアイドルストップ中であると判定した場合に、基本d軸目標電流Ids*を零に設定して弱め界磁制御の実行を禁止することになる。他方、ステップS106でアイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされていない場合、またはステップS107でエンジン回転速度が零でない場合には、アイドルストップ中でないものと判定し、ステップS109に進む。 Once calculates the basic d axis target current Ids * at step S103 or S105, determines whether or not at step S106 an idling stop state signal S IS is set to "1", the idle stop state signal S IS Is set to “1”, it is further determined in step S107 whether or not the engine speed is zero. If the engine speed is zero in step S107, zero is substituted for the basic d-axis target current Ids * in step S108, and the process proceeds to step S109. That is, when steps S106 and 107 correspond to the idle stop determination means of the present invention and it is determined that the idle stop is being performed in steps S106 and 107, the basic d-axis target current Ids * is set to zero and weakened. Execution of field control is prohibited. On the other hand, if the idle stop state signal S is not set to “1” in step S106, or if the engine speed is not zero in step S107, it is determined that the engine is not idling stop, and the process proceeds to step S109.
ステップS109では、d軸目標電流Id*の急変を避けるべく漸減/漸増処理を行い、d軸目標電流Id*の演算処理を終了する。この漸減/漸増処理の処理内容を図6に示す。 In step S109, a gradual decrease / gradual increase process is performed to avoid a sudden change in the d-axis target current Id *, and the calculation process of the d-axis target current Id * is terminated. The contents of the gradual decrease / gradual increase process are shown in FIG.
図6に示す漸減/漸増処理は、まず、アイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされているか否かを判定し(ステップS201)、アイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされている場合には、ステップS202でエンジン回転速度が零であるか否かをさらに判定する。そして、ステップS202でエンジン回転速度が零である場合には、アイドルストップ中であると判定し、ステップS203〜205でd軸目標電流Id*を基本d軸目標電流Ids*、すなわち零までの範囲で時間の経過に伴って漸次増大させる漸増処理を行う。なお、この漸増処理においては、負の値に設定されたd軸目標電流Id*が漸増するため、d軸目標電流Id*の絶対値、すなわち大きさは漸減することになる。 Decreasing / increasing processing shown in FIG. 6, first, the idle stop state signal S IS is determined whether or not it is set to "1" (step S201), the idle stop state signal S IS is set to "1" If so, it is further determined in step S202 whether or not the engine speed is zero. If the engine speed is zero in step S202, it is determined that the engine is idling. In steps S203 to 205, the d-axis target current Id * is changed to the basic d-axis target current Ids *, that is, a range up to zero. Then, a gradual increase process of increasing gradually with the passage of time is performed. In this gradual increase process, since the d-axis target current Id * set to a negative value gradually increases, the absolute value, that is, the magnitude of the d-axis target current Id * gradually decreases.
ステップS203では、予め定めた漸増変化量ΔIDuをd軸目標電流の前回値Id*_1に加算してd軸目標電流Id*を算出するとともに、後述する漸減処理で用いられる漸減処理タイマカウント値Tdcを零にリセットし、ステップS204に進む。 In step S203, a predetermined incremental change ΔIDu is added to the previous value Id * _1 of the d-axis target current to calculate the d-axis target current Id *, and a gradual decrease process timer count value Tdc used in a gradual decrease process described later. Is reset to zero, and the process proceeds to step S204.
ステップS204では、d軸目標電流Id*が基本d軸目標電流Ids*以上、すなわち零以上であるか否かを判定し、d軸目標電流Id*が基本d軸目標電流Ids*基本d軸目標電流Ids*以上である場合には、ステップS205でリミッタ処理としてd軸目標電流Id*に基本d軸目標電流Ids*、すなわち零をセットし、ステップS212に進む。なお、ステップS204でd軸目標電流Id*が基本d軸目標電流Ids*、すなわち零よりも小さい場合には、ステップS205を経ることなくステップS212に進む。この漸増処理により、エンジン12の自動停止時、すなわちアイドルストップ開始時にd軸目標電流Id*が急激に変化することを防止している。
In step S204, it is determined whether the d-axis target current Id * is greater than or equal to the basic d-axis target current Ids *, that is, greater than or equal to zero, and the d-axis target current Id * is equal to the basic d-axis target current Ids * basic d-axis target. If it is equal to or greater than the current Ids *, the basic d-axis target current Ids *, that is, zero is set to the d-axis target current Id * as a limiter process in step S205, and the process proceeds to step S212. When the d-axis target current Id * is smaller than the basic d-axis target current Ids *, that is, zero in step S204, the process proceeds to step S212 without passing through step S205. This gradual increase process prevents the d-axis target current Id * from changing suddenly when the
他方、ステップS201でアイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされていない場合、またはステップS202でエンジン回転速度が零でない場合には、アイドルストップ中でないものと判定し、ステップS206〜211においてd軸目標電流Id*の漸減処理を行う。 On the other hand, if the idle stop state signal S is not set to “1” in step S201, or if the engine speed is not zero in step S202, it is determined that the engine is not idling stop, and in steps S206 to 211. The d-axis target current Id * is gradually reduced.
この漸減処理は、エンジン12を自動再始動してから後述する所定の設定時間が経過するまでの間、d軸目標電流Id*を基本d軸目標電流Ids*までの範囲で時間の経過に伴って漸次減少させるものである。また、この漸減処理においては、d軸目標電流Id*が零から漸減することになるため、d軸目標電流Id*の絶対値、すなわち大きさは漸増することになる。
This gradual reduction process is performed as time elapses in a range from the d-axis target current Id * to the basic d-axis target current Ids * until a predetermined set time, which will be described later, elapses after the
ステップS206では、漸減処理タイムカウント値の前回値Tdc_1に1を加算して漸減処理タイムカウント値Tdcを算出し、ステップS207に進む。ステップS207では、漸減処理タイムカウント値Tdcが予め定めたタイムカウント閾値Ctdc以上であるか否かを判定する。 In step S206, 1 is added to the previous value Tdc_1 of the gradual decrease process time count value to calculate the gradual decrease process time count value Tdc, and the process proceeds to step S207. In step S207, it is determined whether or not the gradual decrease processing time count value Tdc is equal to or greater than a predetermined time count threshold value Ctdc.
ステップS207で漸減処理タイムカウント値Tdcが予め定めたタイムカウント閾値Ctdc以上でない場合、すなわち、エンジン12を自動再始動してから所定の設定時間が経過していない場合には、ステップS208でd軸目標電流の前回値Id*_1から予め定めた漸減変化量ΔIDdを減じてd軸目標電流Id*を算出し、ステップS209に進む。
If the gradual decrease processing time count value Tdc is not greater than or equal to the predetermined time count threshold value Ctdc in step S207, that is, if a predetermined set time has not elapsed since the
ステップS209では、d軸目標電流Id*が基本d軸目標電流Ids*以下であるか否かを判定し、d軸目標電流Id*が基本d軸目標電流Ids*以下である場合にはステップS210に進む。 In step S209, it is determined whether or not the d-axis target current Id * is equal to or less than the basic d-axis target current Ids *. If the d-axis target current Id * is equal to or less than the basic d-axis target current Ids *, step S210 is performed. Proceed to
ステップS210では、d軸目標電流Id*に基本d軸目標電流Ids*を、漸減処理タイムカウント値Tdcにタイムカウント閾値Ctdcをそれぞれ代入し、ステップS212に進む。なお、ステップS209でd軸目標電流Id*が基本d軸目標電流Ids*よりも大きい場合には、ステップS210を経ることなくステップS212に進む。 In step S210, the basic d-axis target current Ids * is substituted for the d-axis target current Id *, and the time count threshold Ctdc is substituted for the gradual decrease processing time count value Tdc, and the process proceeds to step S212. When the d-axis target current Id * is larger than the basic d-axis target current Ids * in step S209, the process proceeds to step S212 without passing through step S210.
また、ステップS207で漸減処理タイムカウント値Tdcが予め定めたタイムカウント閾値Ctdc以上である場合、すなわち、エンジンを自動再始動してから所定の設定時間が経過している場合には、d軸目標電流Id*に基本d軸目標電流Ids*を、漸減処理タイムカウント値Tdcにタイムカウント閾値Ctdcをそれぞれ代入し、ステップS212に進む。この漸増処理により、エンジン12の自動再始動時、すなわちアイドルストップ終了時にd軸目標電流Id*が急激に変化することを防止している。
Further, when the gradual decrease processing time count value Tdc is greater than or equal to the predetermined time count threshold value Ctdc in step S207, that is, when a predetermined set time has elapsed since the engine was automatically restarted, the d-axis target The basic d-axis target current Ids * is substituted for the current Id *, and the time count threshold Ctdc is substituted for the gradual reduction processing time count value Tdc, and the process proceeds to step S212. This gradual increase process prevents the d-axis target current Id * from changing suddenly when the
そして、ステップS212では、前回値処理として、d軸目標電流値の前回値Id*_1にd軸目標電流値Id*を、漸減処理タイムカウント値の前回値Tdc_1として漸減処理タイムカウント値Tdcをそれぞれ代入し、図6に示すサブルーチンを抜ける。 In step S212, as the previous value processing, the d-axis target current value Id * is set to the previous value Id * _1 of the d-axis target current value, and the gradual decrease processing time count value Tdc is set to the previous value Tdc_1 of the gradual decrease processing time count value. Substitute and exit the subroutine shown in FIG.
次いで、非干渉制御部21におけるd軸非干渉補正電圧Vd*aおよびq軸非干渉補正電圧Vq*aの演算処理内容を図7を参照しつつ説明する。図7に示すように、非干渉制御部21は、まずステップS301にてアイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされているか否かを判定し、アイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされている場合には、ステップS302でエンジン回転速度が零であるか否かをさらに判定する。そして、ステップS302でエンジン回転速度が零である場合にはステップS303でd軸非干渉補正電圧Vd*aおよびq軸非干渉補正電圧Vq*aを演算し、処理を終了する。他方、ステップS301でアイドルストップ状態信号Sisが「1」にセットされていない場合、またはステップS302でエンジン回転速度が零でない場合には、ステップS304でd軸非干渉補正電圧Vd*aおよびq軸非干渉補正電圧Vq*aを演算し、処理を終了する。
Next, the calculation processing contents of the d-axis non-interference correction voltage Vd * a and the q-axis non-interference correction voltage Vq * a in the
ステップS304では、下記の(1),(2)式によってd軸非干渉補正電圧Vd*aおよびq軸非干渉補正電圧Vq*aを演算する。 In step S304, the d-axis non-interference correction voltage Vd * a and the q-axis non-interference correction voltage Vq * a are calculated by the following equations (1) and (2).
ここで、Lqはq軸モータインダクタンス、Ldはd軸モータインダクタンス、φはdq軸鎖交磁束数である。 Here, Lq is a q-axis motor inductance, Ld is a d-axis motor inductance, and φ is a dq-axis linkage flux number.
一方、ステップS303では、下記の(3),(4)式によってd軸非干渉補正電圧Vd*aおよびq軸非干渉補正電圧Vq*aを演算する。 On the other hand, in step S303, the d-axis non-interference correction voltage Vd * a and the q-axis non-interference correction voltage Vq * a are calculated by the following equations (3) and (4).
つまり、(2)式によってq軸非干渉補正電圧Vq*aを演算する場合、逆起補正項ωe×φが存在するため、d軸検出電流Idが零であっても、電動モータMが回転していればq軸非干渉補正電圧Vq*aが発生することになる。そのため、アイドルストップ中には逆起補正項ωe×φのない(4)式によってq軸非干渉補正電圧Vq*aを演算することにより、q軸非干渉補正電圧Vq*aの発生による電力の消費を防止している。なお、ステップS303において、d軸非干渉補正電圧Vd*aおよびq軸非干渉補正電圧Vq*aを単に零に設定することも可能である。換言すれば、ステップS301,302が本発明のアイドルストップ判定手段に相当していて、ステップS301,302でアイドルストップ中であると判定した場合に非干渉制御を行わないようにしている。なお、非干渉制御を行わないとは、d軸非干渉補正電圧Vd*aおよびq軸非干渉補正電圧Vq*aをそれぞれ零に設定することを意味している。 That is, when the q-axis non-interference correction voltage Vq * a is calculated by the equation (2), since the back electromotive correction term ω e × φ exists, even if the d-axis detection current Id is zero, the electric motor M If rotating, the q-axis non-interference correction voltage Vq * a is generated. Therefore, by calculating the q-axis non-interference correction voltage Vq * a by the equation (4) without the back electromotive correction term ω e × φ during the idle stop, the power generated by the generation of the q-axis non-interference correction voltage Vq * a is calculated. To prevent consumption. In step S303, the d-axis non-interference correction voltage Vd * a and the q-axis non-interference correction voltage Vq * a can be simply set to zero. In other words, steps S301 and 302 correspond to the idle stop determination means of the present invention, and the non-interference control is not performed when it is determined in steps S301 and 302 that the idle stop is being performed. Not performing non-interference control means that the d-axis non-interference correction voltage Vd * a and the q-axis non-interference correction voltage Vq * a are set to zero.
したがって、本実施の形態によれば、アイドルストップ中において、目標アシストトルクT*を零に設定して操舵アシストを停止することは勿論のこと、d軸目標電流Id*を零に設定して弱め界磁制御をも停止し、さらに、q軸非干渉補正電圧Vq*aも零に設定するようになっていることから、アイドルストップ中における電動パワーステアリング装置の電力消費を効果的に抑制してバッテリ11の電圧低下を防止することができる。その結果、エンジン12の自動再始動時におけるクランキングをより確実かつ円滑に行えるようになる。
Therefore, according to the present embodiment, during the idle stop, the target assist torque T * is set to zero to stop the steering assist, and the d-axis target current Id * is set to zero to weaken the steering assist. Since the field control is also stopped and the q-axis non-interference correction voltage Vq * a is also set to zero, the power consumption of the electric power steering device during the idle stop is effectively suppressed, and the
その上、d軸目標電流演算部19dは、エンジン12の自動停止時および自動再始動時にd軸目標電流Id*の漸増処理および漸減処理を行い、そのd軸目標電流Id*を急変させることなく時間の経過に伴って漸次変化させるようになっているため、制御量のハンチングによる操舵フィーリングの悪化を防止することができる。
In addition, the d-axis target current calculation unit 19d performs a gradual increase process and a gradual decrease process of the d-axis target current Id * when the
なお、エンジン12の自動停止時および自動再始動時にq軸非干渉補正電圧Vq*aも同様に漸増処理および漸減処理による漸次変化をさせてもよく、この場合には制御量のハンチングによる操舵フィーリングの悪化をより効果的に防止することができるようになる。
It should be noted that the q-axis non-interference correction voltage Vq * a may be gradually changed by the gradual increase process and the gradual decrease process when the
ここで、上述した実施の形態から把握される技術的思想であって、特許請求の範囲に記載していないものについて、その効果とともに以下に記載する。 Here, the technical idea grasped from the above-described embodiment and not described in the claims will be described below together with the effects thereof.
(1)上記電動モータの回転速度を検出または推定するモータ回転速度検出手段と、
ステアリングホイールの操作状態に基づき、上記q軸目標電流演算の基礎となる目標アシストトルクを演算する目標アシストトルク演算手段と、
を備えていて、
上記発電状態判定手段は、上記目標アシストトルクが予め定めた目標アシストトルク閾値以下であって、且つモータ回転速度が予め定めたモータ回転速度閾値以上である場合に、上記電動モータが発電状態にあるものと判定するようになっていることを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。
(1) motor rotation speed detection means for detecting or estimating the rotation speed of the electric motor;
Target assist torque calculating means for calculating a target assist torque that is a basis of the q-axis target current calculation based on an operation state of the steering wheel;
With
The power generation state determination means is configured such that the electric motor is in a power generation state when the target assist torque is equal to or less than a predetermined target assist torque threshold and the motor rotation speed is equal to or greater than a predetermined motor rotation speed threshold. The power steering apparatus according to claim 1, wherein the power steering apparatus is determined to be a thing.
(1)に記載の技術的思想によれば、上記電動モータが発電状態にあるか否かを容易に判定することができるようになるため、制御構造を簡素化することができる。 According to the technical idea described in (1), since it becomes possible to easily determine whether or not the electric motor is in a power generation state, the control structure can be simplified.
(2)上記d軸目標電流演算手段は、上記弱め界磁制御の実行時において、モータ回転速度に基づいてd軸目標電流を演算するようになっていることを特徴とする請求項(1)に記載のパワーステアリング装置。 (2) The d-axis target current calculation means calculates a d-axis target current based on a motor rotation speed when the field-weakening control is executed. Power steering device.
(2)に記載の技術的思想によれば、電動モータの起電力がモータ回転速度に応じて変化することになるため、そのモータ回転速度に応じてd軸目標電流を演算することにより、上記弱め界磁制御を電動モータの起電力に応じて適切に行うことができるようになり、発電状態にある電動モータの起電力から上記モータ駆動手段をより確実に保護することができる。 According to the technical idea described in (2), since the electromotive force of the electric motor changes according to the motor rotation speed, the d-axis target current is calculated according to the motor rotation speed. The field weakening control can be appropriately performed according to the electromotive force of the electric motor, and the motor driving means can be more reliably protected from the electromotive force of the electric motor in the power generation state.
(3)上記d軸目標電流演算手段は、上記弱め界磁制御の実行時において、発電状態にある電動モータの起電力よりも上記モータ駆動手段の消費電力を大きくするようにd軸目標電流を設定することを特徴とする請求項1,(1),(2)のいずれかに記載のパワーステアリング装置。 (3) The d-axis target current calculation means sets the d-axis target current so that the power consumption of the motor driving means is larger than the electromotive force of the electric motor in a power generation state when the field weakening control is executed. The power steering device according to any one of claims 1, (1) and (2).
(3)に記載の技術的思想によれば、発電状態にある電動モータの起電力から上記モータ駆動手段をさらに確実に保護することができるようになる。 According to the technical idea described in (3), the motor driving means can be more reliably protected from the electromotive force of the electric motor in the power generation state.
SW…ステアリングホイール
M…電動モータ
17…インバータ(モータ駆動手段)
19d…d軸目標電流演算部(d軸目標電流演算手段)
19q…q軸目標電流演算部(q軸目標電流演算手段)
SW ... Steering wheel M ... Electric motor 17 ... Inverter (motor drive means)
19d ... d-axis target current calculation unit (d-axis target current calculation means)
19q ... q-axis target current calculation unit (q-axis target current calculation means)
Claims (5)
上記電動モータに供給すべき電流の界磁方向成分であるd軸目標電流を上記電動モータの動作状態に基づいて演算するd軸目標電流演算手段と、
上記電動モータに供給すべき電流のトルク生成方向成分であるq軸目標電流をステアリングホイールの操作状態に基づいて演算するq軸目標電流演算手段と、
d軸目標電流およびq軸目標電流に基づいて上記電動モータに電力を供給するモータ駆動手段と、
上記電動モータの回転速度を検出または推定するモータ回転速度検出手段と、
ステアリングホイールの操作状態に基づき、上記q軸目標電流演算の基礎となる目標アシストトルクを演算する目標アシストトルク演算手段と、
エンジンが自動停止中であるか否かを判定するアイドルストップ状態判定手段と、
上記電動モータが外力によって回転する発電状態にあるか否かを判定する発電状態判定手段と、
を備えていて、
上記発電状態判定手段は、上記目標アシストトルクが予め定めた目標アシストトルク閾値以下であって、且つモータ回転速度が予め定めたモータ回転速度閾値以上である場合に、上記電動モータが発電状態にあるものと判定するように構成されると共に、
上記d軸目標電流演算手段は、上記アイドルストップ状態判定手段がエンジンの自動停止中でないと判定している場合、少なくとも上記電動モータが発電状態にあると上記発電状態判定手段が判定しているときに上記電動モータの界磁が全界磁よりも弱まるようにd軸目標電流を設定する弱め界磁制御を行う一方、上記アイドルストップ状態判定手段がエンジンの自動停止中であると判定している場合には上記弱め界磁制御を行わないように構成されていることを特徴とするパワーステアリング装置。 Power to perform steering assist by driving and controlling the electric motor based on the steering wheel operation state, which is installed in an automobile having an idle stop function that automatically stops and restarts the engine based on a predetermined idle stop condition. In the steering device,
D-axis target current calculating means for calculating a d-axis target current, which is a field direction component of the current to be supplied to the electric motor, based on an operating state of the electric motor;
Q-axis target current calculation means for calculating a q-axis target current, which is a torque generation direction component of the current to be supplied to the electric motor, based on an operation state of the steering wheel;
motor driving means for supplying electric power to the electric motor based on the d-axis target current and the q-axis target current;
Motor rotation speed detecting means for detecting or estimating the rotation speed of the electric motor;
Target assist torque calculating means for calculating a target assist torque that is a basis of the q-axis target current calculation based on an operation state of the steering wheel;
Idle stop state determination means for determining whether or not the engine is automatically stopped;
Power generation state determination means for determining whether or not the electric motor is in a power generation state rotated by an external force;
With
The power generation state determination means is configured such that the electric motor is in a power generation state when the target assist torque is equal to or less than a predetermined target assist torque threshold and the motor rotation speed is equal to or greater than a predetermined motor rotation speed threshold. Configured to determine that the
The d-axis target current calculation means is when the power generation state determination means determines that at least the electric motor is in a power generation state when the idle stop state determination means determines that the engine is not automatically stopped. When the field stop of the electric motor is set so that the d-axis target current is set so that the field of the electric motor is weaker than the whole field, the idle stop state determination means determines that the engine is automatically stopped. Is configured so as not to perform the field weakening control.
上記非干渉制御部は、上記アイドルストップ状態判定手段がエンジンの自動停止中であると判定している場合に、上記非干渉制御を行わないようになっていることを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。 A non-interference control unit that performs non-interference control for removing the mutual interference between the current of the torque generation direction component and the current of the field direction component in the electric motor;
2. The non-interference control unit according to claim 1, wherein the non-interference control unit is configured not to perform the non-interference control when the idle stop state determination unit determines that the engine is automatically stopped. The power steering apparatus described.
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