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JP4943383B2 - Brushless motor control device and electric steering device - Google Patents
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JP4943383B2 JP2008160124A JP2008160124A JP4943383B2 JP 4943383 B2 JP4943383 B2 JP 4943383B2 JP 2008160124 A JP2008160124 A JP 2008160124A JP 2008160124 A JP2008160124 A JP 2008160124A JP 4943383 B2 JP4943383 B2 JP 4943383B2
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Description

本発明は、ブラシレスモータの制御装置および電動ステアリング装置に関する。   The present invention relates to a brushless motor control device and an electric steering device.

従来、例えばブラシレスモータが回転している状態での回転角を推定する際に、誘起電圧の変動から回転角を推定する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
また、従来、例えばブラシレスモータが停止している状態での磁極位置つまり所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角を推定する際に、ロータの回転には寄与しない程度のパルス電圧をブラシレスモータに印加し、このときブラシレスモータに通電される電流および印加される電圧からフーリエ変換によって自己インダクタンスを求め、ロータの突極性によってロータの回転角に応じて自己インダクタンスが変化することを用いて、ロータ角度つまり所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角を推定する方法が知られている(例えば、非特許文献2参照)。
また、従来、例えばブラシレスモータの回転角を推定する2つの異なる推定演算処理、つまり、ブラシレスモータに高周波電圧(または高周波電流)を印加した際の応答電流(または応答電圧)に応じて回転角を推定する処理と、ブラシレスモータの誘起電圧および通電電流に応じて回転角を推定する処理と、により得られる2つの推定値の何れか一方を、車両の操舵トルク、速度、エンジン回転数、舵角などに応じて、切り替えて選択する電動パワーステアリング装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
新中、「永久磁石同期モータの最小D因子状態オブザーバとこれを用いたセンサレスベクトル制御法の提案」、IEEJ Trans.IA,Vol.123,No.12,2003,p1446−1460 山本、他1名、「パルス電圧を用いた表面磁石同期モータの初期磁極位置推定法」、IEEJ Trans.IA,Vol.125,No.3,2005,p253−258 特開2007−307940号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, when estimating a rotation angle in a state where a brushless motor is rotating, a method of estimating a rotation angle from fluctuations in induced voltage is known (for example, see Non-Patent Document 1).
Further, conventionally, for example, when estimating the rotation angle of the magnetic pole of the rotor from the predetermined reference rotation position when the brushless motor is stopped, a pulse voltage that does not contribute to the rotation of the rotor is applied. Applying to the motor, the self-inductance is obtained by Fourier transform from the current and voltage applied to the brushless motor at this time, and using the fact that the self-inductance changes according to the rotation angle of the rotor due to the saliency of the rotor, A method for estimating a rotor angle, that is, a rotation angle of a magnetic pole of a rotor from a predetermined reference rotation position is known (see, for example, Non-Patent Document 2).
Conventionally, for example, two different estimation calculation processes for estimating the rotation angle of a brushless motor, that is, the rotation angle is determined according to the response current (or response voltage) when a high frequency voltage (or high frequency current) is applied to the brushless motor. One of the two estimated values obtained by the estimation process and the process of estimating the rotation angle according to the induced voltage and energization current of the brushless motor is used as the vehicle steering torque, speed, engine speed, steering angle. There is known an electric power steering device that is switched and selected in accordance with, for example (see Patent Document 1).
Shinnaka, “Proposal of Minimum D-factor State Observer for Permanent Magnet Synchronous Motor and Sensorless Vector Control Method Using It”, IEEE Trans. IA, Vol. 123, no. 12, 2003, p1446-1460 Yamamoto, et al., “Initial magnetic pole position estimation method for surface magnet synchronous motor using pulse voltage”, IEEE Trans. IA, Vol. 125, no. 3,2005, p253-258 JP 2007-307940 A

ところで、上記従来技術の特許文献1に係る電動パワーステアリング装置のように、車両の運転状態に応じて、ブラシレスモータが回転している状態で好適な推定演算処理とブラシレスモータが停止している状態で好適な推定演算処理とを切り替える場合に、適切な切り替えが出来ずに回転角の推定精度が低下してしまうという問題が生じる虞がある。
例えば、車両走行中の小幅な車線変更をおこなうような場合には、操舵トルクが相対的に小さくてもブラシレスモータ(つまりステアリングハンドル)が回転しており、一方、一定曲率のカーブを一定速度で定常円旋回するような場合には、操舵トルクが相対的に大きくてもブラシレスモータ(つまりステアリングハンドル)が停止している。
操舵トルクが小さいときにブラシレスモータが停止していると判定して、回転しているにもかかわらず、停止している状態において好適な推定演算処理による回転角の推定値が採用されると、精度のよい回転角を得ることができずに的確なアシストトルクを付与することが困難になって操舵性能が低下してしまうという問題が生じる。
これは、停止している状態において好適な推定演算処理はブラシレスモータに高周波電圧(または高周波電流)を印加した際の応答電流(または応答電圧)に基づくものであるが、この応答にモータが回転することにより生じる誘起電圧の影響が加わって、精度のよい回転角を得ることができなくなるためである。
By the way, like the electric power steering device according to Patent Document 1 of the above-described prior art, a state in which the brushless motor is stopped in a state where the brushless motor is rotating according to the driving state of the vehicle. Therefore, when switching between suitable estimation calculation processes, there is a possibility that a problem that the switching angle cannot be properly switched and the estimation accuracy of the rotation angle is lowered may occur.
For example, when a small lane change is performed while the vehicle is running, the brushless motor (that is, the steering wheel) is rotating even if the steering torque is relatively small. In the case of steady circular turning, the brushless motor (that is, the steering handle) is stopped even if the steering torque is relatively large.
When it is determined that the brushless motor is stopped when the steering torque is small, and the rotation angle estimated value by a suitable estimation calculation process is employed in the stopped state despite the rotation, There is a problem in that it is difficult to obtain an accurate rotation angle without obtaining a precise rotation angle, and steering performance is deteriorated.
This is based on the response current (or response voltage) when a high-frequency voltage (or high-frequency current) is applied to the brushless motor in a state where it is stopped. The motor rotates in response to this response. This is because the influence of the induced voltage caused by the operation is added, so that a precise rotation angle cannot be obtained.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ブラシレスモータの回転角を迅速かつ精度良く推定しつつ、ブラシレスモータが脱調して過剰なトルク変動が生じたり、ブラシレスモータが停止してしまうことを防止することが可能なブラシレスモータの制御装置を提供すること、および、回転センサを用いないことで車両搭載性を向上させると共に信頼性が高く、所望の静粛性を確保しつつ運転者が操舵フィーリングに違和感を感じてしまうことを防止することが可能な電動ステアリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and while the rotation angle of the brushless motor is estimated quickly and accurately, the brushless motor steps out and excessive torque fluctuation occurs or the brushless motor stops. By providing a control device for a brushless motor capable of preventing the occurrence of the problem and by using a rotation sensor, the vehicle mountability is improved, the reliability is high, and the driver can steer while ensuring the desired quietness. An object of the present invention is to provide an electric steering device capable of preventing a feeling of discomfort from feeling.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係るブラシレスモータの制御装置は、ロータ(例えば、実施の形態の図3でのロータ63)および複数相のステータ巻線(例えば、実施の形態の図3でのステータ巻線64a)を有するステータ(例えば、実施の形態の図3でのステータ64)を具備するブラシレスモータ(例えば、実施の形態の図3でのモータ31)と、各相の前記ステータ巻線への通電を切換制御する通電切換手段(例えば、実施の形態の図4でのPWM信号生成部94およびFETブリッジ72)とを備えるブラシレスモータの制御装置であって、dq座標系に対して位相差を有するγδ座標系を設定し、γ軸に発生する誘起電圧成分およびδ軸に発生する誘起電圧成分を推定する誘起電圧推定手段と、前記誘起電圧推定手段によって推定された前記γ軸に発生する誘起電圧成分の二乗と前記δ軸に発生する誘起電圧成分の二乗との和が所定の値よりも大きいか否かに基づき、前記ブラシレスモータの回転および停止を判定する判定手段(例えば、実施の形態の図14での停止判定器163)とを備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a brushless motor control device according to a first aspect of the present invention includes a rotor (for example, the rotor 63 in FIG. 3 of the embodiment) and a multi-phase stator winding. Brushless motor (eg, in FIG. 3 of the embodiment) having a stator (eg, stator 64 in FIG. 3 of the embodiment) having a wire (eg, stator winding 64a in FIG. 3 of the embodiment) Control of brushless motor provided with motor 31) and energization switching means (for example, PWM signal generation unit 94 and FET bridge 72 in FIG. 4 of the embodiment) that switches and controls energization to the stator windings of each phase. an apparatus sets the γδ coordinate system having a phase difference with respect to the dq coordinate system, and the induced voltage estimation unit that estimates an induced voltage component generated on the induced voltage component and δ-axis generated γ-axis Based on whether the sum of the squares of the induced voltage component generated in the square and the δ-axis induced voltage component generated in the γ axis are estimated by the induced voltage estimation unit is larger than a predetermined value, the brushless Determination means for determining rotation and stop of the motor (for example, stop determination unit 163 in FIG. 14 of the embodiment).

さらに、本発明の第2態様に係るブラシレスモータの制御装置は、前記ブラシレスモータが回転している時の回転角を推定して推定回転角信号を出力する回転角推定手段(例えば、実施の形態の図4での回転時推定器96b)を有し、前記判定手段により前記ブラシレスモータが停止していると判定された場合には、前記回転角推定手段とは異なる処理により前記回転角を推定して前記ブラシレスモータを駆動制御する駆動制御手段(例えば、実施の形態の図4での停止時推定器96aおよび制御部73)を備える   Further, the brushless motor control device according to the second aspect of the present invention provides a rotation angle estimating means for estimating a rotation angle when the brushless motor is rotating and outputting an estimated rotation angle signal (for example, an embodiment). 4 when the brushless motor is determined to be stopped by the determination means, the rotation angle is estimated by a process different from the rotation angle estimation means. Drive control means (for example, the stop time estimator 96a and the control unit 73 in FIG. 4 of the embodiment) for driving and controlling the brushless motor.

また、本発明の第3態様に係るブラシレスモータの制御装置は、ロータ(例えば、実施の形態の図3でのロータ63)および複数相のステータ巻線(例えば、実施の形態の図3でのステータ巻線64a)を有するステータ(例えば、実施の形態の図3でのステータ64)を具備するブラシレスモータ(例えば、実施の形態の図3でのモータ31)と、各相の前記ステータ巻線への通電を切換制御する通電切換手段(例えば、実施の形態の図4でのPWM信号生成部94およびFETブリッジ72)とを備えるブラシレスモータの制御装置であって、dq座標系に対して位相差を有するγδ座標系を設定し、γ軸に発生する誘起電圧成分およびδ軸に発生する誘起電圧成分を推定する誘起電圧推定手段と、前記位相差をゼロに収束させる収束演算に基づき、前記ブラシレスモータの回転角を推定して推定回転角信号を出力する回転角推定手段(例えば、実施の形態の図4での回転時推定器96b)と、前記回転角推定手段から出力される前記推定回転角信号に基づき、前記γδ座標系を用いたベクトル制御により通電を制御する電流制御手段(例えば、実施の形態の図4での制御部73)と、前記誘起電圧推定手段によって推定された前記γ軸に発生する誘起電圧成分の二乗と前記δ軸に発生する誘起電圧成分の二乗との和が所定の値よりも大きいか否かに基づき、前記ブラシレスモータの回転および停止を判定する判定手段(例えば、実施の形態の図14での停止判定器163)とを備える。 The brushless motor control device according to the third aspect of the present invention includes a rotor (for example, the rotor 63 in FIG. 3 of the embodiment) and a multi-phase stator winding (for example, in FIG. 3 of the embodiment). A brushless motor (for example, the motor 31 in FIG. 3 of the embodiment) having a stator (for example, the stator 64 in FIG. 3 of the embodiment) having the stator winding 64a) and the stator windings of each phase 4 is a brushless motor control device comprising energization switching means (for example, the PWM signal generation unit 94 and the FET bridge 72 in FIG. 4 of the embodiment) for switching and controlling energization to the dq coordinate system. set the γδ coordinate system with phase difference, the induced voltage estimation unit that estimates an induced voltage component generated on the induced voltage component and δ-axis generated in the γ axis, convergence calculation for converging the phase difference to zero Based on the rotation angle estimation means (for example, the rotation time estimator 96b in FIG. 4 of the embodiment) that estimates the rotation angle of the brushless motor and outputs an estimated rotation angle signal, and is output from the rotation angle estimation means. Based on the estimated rotation angle signal, current control means for controlling energization by vector control using the γδ coordinate system (for example, the control unit 73 in FIG. 4 of the embodiment) and estimation by the induced voltage estimation means It has been based on whether the sum of the squares of the induced voltage component generated in the square and the δ-axis induced voltage component generated in the γ axis is larger than a predetermined value, determining the rotation and stop of the brushless motor Determination means (for example, stop determination unit 163 in FIG. 14 of the embodiment).

さらに、本発明の第4態様に係るブラシレスモータの制御装置は、前記判定手段により前記ブラシレスモータが停止していると判定された場合に、前記回転角推定手段とは異なる処理により前記回転角を推定して停止時推定回転角信号を出力する停止時回転角推定手段(例えば、実施の形態の図4での停止時推定器96a)を備える。   Further, the brushless motor control device according to the fourth aspect of the present invention provides the rotation angle by a process different from the rotation angle estimation means when the determination means determines that the brushless motor is stopped. A stop-time rotation angle estimation unit (for example, a stop-time estimator 96a in FIG. 4 of the embodiment) that estimates and outputs a stop-time estimated rotation angle signal is provided.

また、本発明の第5態様に係る電動ステアリング装置では、第4態様に記載のブラシレスモータの制御装置と、操舵トルクを検出して操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段(例えば、実施の形態の図1での操舵トルクセンサ40)と、前記操舵トルク検出手段から出力される前記操舵トルク信号と、前記制御装置から出力される前記推定回転角信号または前記停止時推定回転角信号とに応じて、前記ブラシレスモータを駆動制御し、前記操舵トルクを補助する補助トルクを前記ブラシレスモータから発生させる操舵制御手段(例えば、実施の形態の図4での制御部73)とを備える。 In addition, in the electric steering apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the brushless motor control apparatus according to the fourth aspect and steering torque detection means for detecting the steering torque and outputting a steering torque signal (for example, the embodiment) 1), the steering torque signal output from the steering torque detection means, and the estimated rotation angle signal or the stoppage estimated rotation angle signal output from the control device. Steering control means (for example, the control unit 73 in FIG. 4 of the embodiment) that drives and controls the brushless motor and generates auxiliary torque that assists the steering torque from the brushless motor.

本発明の第1態様に係るブラシレスモータの制御装置によれば、ブラシレスモータが発生する誘起電圧を精度よく検出することができ、この誘起電圧が所定値より小さい場合にはブラシレスモータが停止していると適切に判定することができる。   According to the brushless motor control device of the first aspect of the present invention, the induced voltage generated by the brushless motor can be accurately detected, and when the induced voltage is smaller than a predetermined value, the brushless motor is stopped. It can be determined appropriately.

詳細には、実際のブラシレスモータのq軸(トルク電流軸)に発生する誘起電圧の絶対値Eexにより、dq座標系に対して位相差θeを有するγδ座標系では、γ軸に発生する誘起電圧は(Eex×sinθe)であり、δ軸に発生する誘起電圧は(Eex×sinθe)である。
γ軸に発生する誘起電圧(Eex×sinθe)の二乗とδ軸に発生する誘起電圧(Eex×cosθe)の二乗との和を観測することにより、位相差θeに関わらずに、誘起電圧を精度よく検出することができ、ブラシレスモータの回転および停止を適切に判定することができる。そして、この判定結果に応じて、精度のよい回転角の推定値を得ることができる。
More specifically, in the γδ coordinate system having the phase difference θe with respect to the dq coordinate system, the induced voltage generated in the γ axis due to the absolute value Eex of the induced voltage generated in the q axis (torque current axis) of the actual brushless motor. Is (Eex × sin θe), and the induced voltage generated on the δ axis is (Eex × sin θe).
By observing the sum of the square of the induced voltage (Eex × sin θe) generated on the γ axis and the square of the induced voltage (Eex × cos θe) generated on the δ axis, the induced voltage can be accurately determined regardless of the phase difference θe. Therefore, it is possible to detect the rotation and stop of the brushless motor appropriately. Then, an accurate estimated value of the rotation angle can be obtained according to the determination result.

さらに、本発明の第2態様に係るブラシレスモータの制御装置によれば、ブラシレスモータが停止時している場合であっても、回転時している場合であっても、精度の良い回転角を推定することができ、ブラシレスモータを脱調させたり、トルク変動を生じさせたりすること無しに、滑らかに駆動制御することができる。   Furthermore, according to the control apparatus for a brushless motor according to the second aspect of the present invention, a precise rotation angle can be obtained regardless of whether the brushless motor is stopped or rotating. It can be estimated, and smooth drive control can be performed without stepping out the brushless motor or causing torque fluctuation.

本発明の第3態様に係るブラシレスモータの制御装置によれば、回転角の推定演算の実行途中で位相差がゼロに収束していない場合(特に、ブラシレスモータが発生する誘起電圧が小さく位相差がゼロに収束し難い場合など)であっても、ブラシレスモータが発生する誘起電圧を精度よく検出することができ、この誘起電圧が所定値より小さい場合にはブラシレスモータが停止していると適切に判定することができる。   According to the brushless motor control device of the third aspect of the present invention, when the phase difference does not converge to zero during the execution of the rotation angle estimation calculation (particularly, the induced voltage generated by the brushless motor is small and the phase difference is small). Even if it is difficult to converge to zero), it is possible to accurately detect the induced voltage generated by the brushless motor. If this induced voltage is smaller than the predetermined value, it is appropriate that the brushless motor is stopped. Can be determined.

詳細には、実際のブラシレスモータのq軸(トルク電流軸)に発生する誘起電圧の絶対値Eexにより、dq座標系に対して位相差θeを有するγδ座標系では、γ軸に発生する誘起電圧は(Eex×sinθe)であり、δ軸に発生する誘起電圧は(Eex×cosθe)である。
ブラシレスモータが回転している状態での回転角の推定処理では、γ軸に発生する誘起電圧(Eex×sinθe)と、δ軸に発生する誘起電圧(Eex×cosθe)とを推定し、これらの誘起電圧の成分の比((Eex×sinθe)/(Eex×cosθe))を求めることにより、(tanθe)を演算し、この逆演算により位相角θeを推定している。位相角θeは、例えば図23に示すように、(−180°)から(+180°)の間の適宜の初期値から、ゼロに収束するように推定演算がおこなわれる。したがって、γ軸もしくはδ軸に発生する誘起電圧成分を観測しても、位相角θeがゼロに収束していない場合には、精度のよい誘起電圧を検出することができないという問題が生じる。
More specifically, in the γδ coordinate system having the phase difference θe with respect to the dq coordinate system, the induced voltage generated in the γ axis due to the absolute value Eex of the induced voltage generated in the q axis (torque current axis) of the actual brushless motor. Is (Eex × sin θe), and the induced voltage generated on the δ-axis is (Eex × cos θe).
In the process of estimating the rotation angle when the brushless motor is rotating, the induced voltage (Eex × sin θe) generated on the γ-axis and the induced voltage (Eex × cos θe) generated on the δ-axis are estimated. By calculating the ratio of the components of the induced voltage ((Eex × sin θe) / (Eex × cos θe)), (tan θe) is calculated, and the phase angle θe is estimated by the inverse calculation. For example, as shown in FIG. 23, the phase angle θe is estimated so as to converge to zero from an appropriate initial value between (−180 °) and (+ 180 °). Therefore, even if the induced voltage component generated on the γ-axis or δ-axis is observed, if the phase angle θe does not converge to zero, there is a problem that an induced voltage with high accuracy cannot be detected.

また、ブラシレスモータが発生する誘起電圧が相対的に高い場合には、例えば図24に示すように、収束演算により十分な時間が経過すると位相差θeはゼロに収束するが、回転数が低い場合には十分な時間が経過しても位相差θeはゼロに収束しない場合があり、γ軸に発生する誘起電圧成分もしくはδ軸に発生する誘起電圧成分も収束していないことから、ブラシレスモータが停止しているのか否かの判定をすることができないという問題が生じる。   Further, when the induced voltage generated by the brushless motor is relatively high, for example, as shown in FIG. 24, when a sufficient time has elapsed by the convergence calculation, the phase difference θe converges to zero, but the rotation speed is low. In some cases, the phase difference θe may not converge to zero even after a sufficient time has elapsed, and the induced voltage component generated on the γ axis or the induced voltage component generated on the δ axis has not converged. There arises a problem that it cannot be determined whether or not the vehicle is stopped.

これらに対して、本発明の第3態様に係るブラシレスモータの制御装置によれば、γ軸に発生する誘起電圧(Eex×sinθe)の二乗とδ軸に発生する誘起電圧(Eex×cosθe)の二乗との和を観測することにより、位相差θeに関わらずに、誘起電圧を精度よく検出することができ、ブラシレスモータの回転および停止を適切に判定することができる。そして、この判定結果に応じて、精度のよい回転角の推定値を得ることができる。   On the other hand, according to the brushless motor control device of the third aspect of the present invention, the square of the induced voltage (Eex × sin θe) generated on the γ axis and the induced voltage (Eex × cos θe) generated on the δ axis. By observing the sum with the square, the induced voltage can be accurately detected regardless of the phase difference θe, and the rotation and stop of the brushless motor can be appropriately determined. Then, an accurate estimated value of the rotation angle can be obtained according to the determination result.

さらに、本発明の第4態様に係るブラシレスモータの制御装置によれば、ブラシレスモータの停止時及び回転時において、精度の良い回転角を推定することができ、ブラシレスモータを脱調させたり、トルク変動を生じさせたりすること無しに、滑らかに駆動制御することができる。   Furthermore, according to the brushless motor control device of the fourth aspect of the present invention, it is possible to estimate the rotation angle with high accuracy when the brushless motor is stopped and rotating, to step out the brushless motor, Smooth drive control can be performed without causing fluctuations.

また、本発明の第5態様に係る電動ステアリング装置によれば、例えばレゾルバ等の回転角度センサを備える必要無しに、装置構成の簡略化および装置の小型化を図ることができ、車両搭載性を向上させることができると共に、例えばブラシレスモータが脱調してトルク変動が生じ、操舵フィーリングが低下してしまうことや、例えばブラシレスモータが脱調して停止してしまうなどの不具合が生じることを防止し、運転者が操舵フィーリングに違和感を感じてしまうことを防止することができると共に、車両の走行挙動が不安定となることを抑制することができる。   In addition, according to the electric steering apparatus of the fifth aspect of the present invention, the apparatus configuration can be simplified and the apparatus can be reduced in size without the need for providing a rotation angle sensor such as a resolver. In addition to being able to improve, for example, the brushless motor will step out and torque fluctuation will occur, the steering feeling will be lowered, and the brushless motor will step out and stop, for example. It is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable with the steering feeling and to suppress the running behavior of the vehicle from becoming unstable.

以下、本発明のブラシレスモータの制御装置および電動ステアリング装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるブラシレスモータの制御装置70は、図1に示す車両用操舵装置としての電動ステアリング装置1のECU(Electronic Control Unit)50に搭載されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a brushless motor control device and an electric steering device of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The brushless motor control device 70 according to the present embodiment is mounted on an ECU (Electronic Control Unit) 50 of the electric steering device 1 as the vehicle steering device shown in FIG.

この電動ステアリング装置1は、例えば図1に示すように、車両のステアリングホイール2に連結されたステアリングシャフト3およびステアリングシャフト3に連結された自在軸継手4から操舵輪(車輪)5,5に至るステアリング系において、ステアリングギヤボックスを構成するハウジング6内に収容された操舵機構7と、この操舵機構7に操舵補助力を発生させる操舵補助機構8とを備えている。   As shown in FIG. 1, for example, the electric steering device 1 includes a steering shaft 3 connected to a steering wheel 2 of a vehicle and a universal shaft joint 4 connected to the steering shaft 3 to steering wheels (wheels) 5 and 5. The steering system includes a steering mechanism 7 housed in a housing 6 that constitutes a steering gear box, and a steering assist mechanism 8 that generates a steering assist force in the steering mechanism 7.

操舵機構7は、ラックアンドピニオン機構10を備え、このラックアンドピニオン機構10のピニオン軸11は自在軸継手4に連結されている。
そして、ピニオン軸11に具備されるピニオン12と、車幅方向に往復動可能なラック軸13に具備されるラック14とは、互いに噛み合わされている。
The steering mechanism 7 includes a rack and pinion mechanism 10, and a pinion shaft 11 of the rack and pinion mechanism 10 is connected to the universal joint 4.
The pinion 12 provided on the pinion shaft 11 and the rack 14 provided on the rack shaft 13 that can reciprocate in the vehicle width direction are meshed with each other.

ピニオン軸11は、例えば下部、中間部、上部を各軸受15a,15b,15cによって回転可能に支持されており、ピニオン12はピニオン軸11の下端部に設けられている。
ラック軸13は、ハウジング6の車幅方向に延びる略円筒状のラックハウジング6a内において、軸受16を介して軸長手方向に往復動可能に支持されている。
The pinion shaft 11 is rotatably supported at its lower, middle, and upper portions by bearings 15 a, 15 b, and 15 c, for example, and the pinion 12 is provided at the lower end of the pinion shaft 11.
The rack shaft 13 is supported in a substantially cylindrical rack housing 6 a extending in the vehicle width direction of the housing 6 through a bearing 16 so as to be capable of reciprocating in the longitudinal direction of the shaft.

ラックハウジング6aの両端は開口する開口部を備え、開口部からラック軸13の端部13aが突出している。
ラック軸13の各端部13aにはラック軸13よりも大きな外径のラックエンドプレート17が固定され、さらに、ラックエンドプレート17にはラックエンドヘッド18が固定されている。
ラックエンドヘッド18はボールジョイント19を備え、このボールジョイント19にタイロッド20が連結され、タイロッド20に操舵輪(前輪)5が連係されている。
Both ends of the rack housing 6a have openings that open, and the end 13a of the rack shaft 13 protrudes from the opening.
A rack end plate 17 having an outer diameter larger than that of the rack shaft 13 is fixed to each end portion 13 a of the rack shaft 13, and a rack end head 18 is fixed to the rack end plate 17.
The rack end head 18 includes a ball joint 19, a tie rod 20 is connected to the ball joint 19, and a steering wheel (front wheel) 5 is linked to the tie rod 20.

ラックハウジング6aの両端の開口部近傍の外周面上には、径方向内方に突出する円環凹溝6bが形成されている。
そして、ラックハウジング6aの円環凹溝6bにはラック軸13の軸長手方向に伸縮可能な蛇腹状のラックエンドカバー21の端部が装着され、ラック軸13の端部13aと、ラックエンドプレート17と、ラックエンドヘッド18と、ボールジョイント19とは、ラックエンドカバー21内に収容され、タイロッド20はラックエンドカバー21を貫通して外方に突出している。
On the outer peripheral surface near the opening at both ends of the rack housing 6a, an annular groove 6b protruding inward in the radial direction is formed.
An end of a bellows-shaped rack end cover 21 that can be expanded and contracted in the longitudinal direction of the rack shaft 13 is attached to the annular groove 6b of the rack housing 6a, and the end 13a of the rack shaft 13 and the rack end plate are mounted. 17, the rack end head 18, and the ball joint 19 are accommodated in a rack end cover 21, and the tie rod 20 penetrates the rack end cover 21 and protrudes outward.

操舵補助機構8は、ステアリングホイール2による操舵力を軽減するための操舵補助力を発生させるブラシレスモータからなるモータ31と、ウォームギヤ32と、ウォームホイールギヤ33とを備えて構成され、ウォームギヤ32およびウォームホイールギヤ33は、ステアリングギヤボックスを構成するハウジング6内に収容されている。
モータ31はハウジング6に軸支されたウォームギヤ32に連結され、このウォームギヤ32は、ピニオン軸11に一体的に設けられたウォームホイールギヤ33に噛合している。ウォームギヤ32およびウォームホイールギヤ33は減速機構を構成し、モータ31で発生したトルクは、ウォームギヤ32とウォームホイールギヤ33により倍力されてピニオン軸11に伝達される。
The steering assist mechanism 8 includes a motor 31 including a brushless motor that generates a steering assist force for reducing the steering force by the steering wheel 2, a worm gear 32, and a worm wheel gear 33. The wheel gear 33 is accommodated in the housing 6 constituting the steering gear box.
The motor 31 is connected to a worm gear 32 that is pivotally supported by the housing 6, and the worm gear 32 meshes with a worm wheel gear 33 that is provided integrally with the pinion shaft 11. The worm gear 32 and the worm wheel gear 33 constitute a reduction mechanism, and torque generated by the motor 31 is boosted by the worm gear 32 and the worm wheel gear 33 and transmitted to the pinion shaft 11.

また、ピニオン軸11において中間部の軸受15bと上部の軸受15cとの間には、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいて操舵トルク(操舵入力)を検出する磁歪式の操舵トルクセンサ40が配置されている。
操舵トルクセンサ40は、ピニオン軸11の外周面に軸方向所定間隔をおいて互いに逆方向の異方性となるように設けられた2つの磁歪膜(例えば、Ni−Feめっきなどの磁気異方性を有する磁歪膜)41,42と、各磁歪膜41,42に対向配置された2つの検出コイル43,44と、各検出コイル43,44に接続された検出回路45,46を備えている。各検出回路45,46は、各磁歪膜41,42に操舵トルクが作用したときに発生する逆磁歪特性に起因して生じる各検出コイル43,44のインダクタンスの変化を電圧変化に変換してECU(Electric Control Unit)50に出力する。ECU50は各検出回路45,46の出力に基づいてステアリングシャフト3に作用する操舵トルクを算出する。
A magnetostrictive steering torque sensor 40 that detects a steering torque (steering input) based on a change in magnetic characteristics caused by magnetostriction is provided between the intermediate bearing 15b and the upper bearing 15c in the pinion shaft 11. Has been placed.
The steering torque sensor 40 includes two magnetostrictive films (for example, magnetic anisotropic films such as Ni-Fe plating) provided on the outer peripheral surface of the pinion shaft 11 so as to have anisotropy in opposite directions at a predetermined interval in the axial direction. Magnetostrictive films) 41, 42, two detection coils 43, 44 disposed opposite to the magnetostrictive films 41, 42, and detection circuits 45, 46 connected to the respective detection coils 43, 44. . Each detection circuit 45, 46 converts the change in inductance of each detection coil 43, 44 caused by the inverse magnetostriction characteristic generated when the steering torque is applied to each magnetostrictive film 41, 42 into a voltage change, and then changes the ECU. (Electric Control Unit) 50. The ECU 50 calculates the steering torque that acts on the steering shaft 3 based on the outputs of the detection circuits 45 and 46.

そして、ECU50は、操舵トルクセンサ40で検出される操舵トルク(つまり運転者によってステアリングホイール2から入力される操舵トルク)の大きさに応じて、モータ31に供給すべき目標電流を決定し、モータ31に流れる電流が目標電流と一致するようにして、例えばPID制御等の制御を行うことにより、操舵トルクに応じた補助トルクをモータ31から発生させ、この補助トルクを減速機構を介してピニオン軸11に伝達する。これにより、運転者による操舵入力と同方向にモータ31による操舵補助力が作用し、運転者の操舵トルクにモータ31の補助トルクが加算された複合トルクによって、操舵輪5が操舵される。   Then, the ECU 50 determines a target current to be supplied to the motor 31 in accordance with the magnitude of the steering torque detected by the steering torque sensor 40 (that is, the steering torque input from the steering wheel 2 by the driver). For example, by performing control such as PID control so that the current flowing through the target 31 matches the target current, an auxiliary torque corresponding to the steering torque is generated from the motor 31 and this auxiliary torque is transmitted to the pinion shaft via the speed reduction mechanism. 11 is transmitted. Thereby, the steering assist force by the motor 31 acts in the same direction as the steering input by the driver, and the steered wheels 5 are steered by the combined torque obtained by adding the assist torque of the motor 31 to the driver's steering torque.

モータ31は、例えば図2に示すように、ハウジング6の側部にボルトによりハウジング6より突出して取付けられ、ハウジング6の側部開口を閉塞するリッド61と、リッド61にボルトにより取付けられた有底筒状のモータケース62と、回転軸O周りに回転可能に設けられ、永久磁石63aを有するロータ63と、ロータ63の外周部を覆うようにして径方向で対向配置され、ロータ63を回転させる回転磁界を発生する複数相のステータ巻線64aを有するステータ64とを備えて構成されている。
ステータ64は、例えばモータケース62内に圧入等により収容され、ロータ63の内周部には回転軸Oと同軸に配置された出力軸65が固定されている。
そして、モータ31のリッド61およびモータケース62は、出力軸65を2つの軸受66を介して回転可能に支持している。
For example, as shown in FIG. 2, the motor 31 is attached to the side portion of the housing 6 so as to protrude from the housing 6 with a bolt, and closes the side opening of the housing 6. The motor 31 is attached to the lid 61 with a bolt. A bottom cylindrical motor case 62, a rotor 63 provided around the rotation axis O, and having a permanent magnet 63 a, are arranged opposite to each other in the radial direction so as to cover the outer periphery of the rotor 63, and rotate the rotor 63. And a stator 64 having a plurality of stator windings 64a for generating a rotating magnetic field.
The stator 64 is accommodated in, for example, a motor case 62 by press fitting or the like, and an output shaft 65 disposed coaxially with the rotation shaft O is fixed to the inner peripheral portion of the rotor 63.
The lid 61 and the motor case 62 of the motor 31 support the output shaft 65 through two bearings 66 so as to be rotatable.

なお、モータ31のステータ64は、例えば図3に示すように、環状に配列された複数の分割コア64bと、絶縁性のボビン64cと、ボビン64cに多重に巻回されたステータ巻線64aとを備えて構成され、例えばプレス成型等により成型されたモータケース62内に圧入等によって収容されている。
分割コア64bは、例えば略T字型の複数の珪素鋼板が回転軸O方向に積層されて構成され、外周側のヨーク部64b1と内周側のティース部64b2とにより構成されている。ヨーク部64b1の周方向の両端面において、一方の端面上には周方向に突出する凸部が設けられ、他方の端面上には凸部が嵌合可能な凹部が設けられ、周方向で隣り合う分割コア64b,64bの一方のヨーク部64b1の凸部が他方のヨーク部64b1の凹部に嵌合することで円環状のヨークが形成されている。ティース部64b2は、ヨーク部64b1よりも小さな周方向幅を有し、ヨーク部64b1から径方向内方のロータ63に向かい突出している。そして、ティース部64b2には、例えば絶縁性樹脂材等からなるボビン64cが装着されている。
For example, as shown in FIG. 3, the stator 64 of the motor 31 includes a plurality of divided cores 64b arranged in an annular shape, an insulating bobbin 64c, and a stator winding 64a wound around the bobbin 64c in a multiple manner. And is accommodated by press-fitting or the like in a motor case 62 molded by press molding or the like.
The split core 64b is configured, for example, by laminating a plurality of substantially T-shaped silicon steel plates in the direction of the rotation axis O, and includes an outer yoke portion 64b1 and an inner teeth portion 64b2. On both end surfaces in the circumferential direction of the yoke portion 64b1, a convex portion protruding in the circumferential direction is provided on one end surface, and a concave portion in which the convex portion can be fitted is provided on the other end surface, and adjacent in the circumferential direction. An annular yoke is formed by fitting the convex portion of one yoke portion 64b1 of the divided cores 64b and 64b into the concave portion of the other yoke portion 64b1. The teeth portion 64b2 has a smaller circumferential width than the yoke portion 64b1, and protrudes from the yoke portion 64b1 toward the radially inward rotor 63. And the bobbin 64c which consists of insulating resin materials etc. is mounted | worn with the teeth part 64b2.

また、モータ31のロータ63は、例えば永久磁石63aと、磁石カバー63bと、バックヨーク63cと、出力軸65とを備えて構成されている。
略筒状のバックヨーク63cは、例えば略環状の複数の珪素鋼板が回転軸O方向に積層されて構成され、内周部に出力軸65が装着され、外周面上には周方向に所定間隔をおいて複数の永久磁石63aが配置されている。そして、磁石カバー63bは、複数の永久磁石63aの外周面を覆うようにして配置されている。
The rotor 63 of the motor 31 includes, for example, a permanent magnet 63a, a magnet cover 63b, a back yoke 63c, and an output shaft 65.
The substantially cylindrical back yoke 63c is configured, for example, by laminating a plurality of substantially annular silicon steel plates in the direction of the rotation axis O, the output shaft 65 is mounted on the inner peripheral portion, and a predetermined interval in the circumferential direction on the outer peripheral surface. A plurality of permanent magnets 63a are arranged. And the magnet cover 63b is arrange | positioned so that the outer peripheral surface of the some permanent magnet 63a may be covered.

モータ31の出力軸65は、例えば図2に示すように、カップリング67を介してウォームギヤ32のウォーム軸32aに連結されている。
ウォーム軸32aは、モータ31の出力軸65と同軸に配置され、2つの軸受68を介してハウジング6に回転可能に支持されている。なお、ハウジング6内に装着された2つの軸受68のうち、モータ31側の一方の軸受68は止め輪69によって軸長手方向でのモータ31側への移動が規制されている。
The output shaft 65 of the motor 31 is connected to the worm shaft 32a of the worm gear 32 through a coupling 67, for example, as shown in FIG.
The worm shaft 32 a is arranged coaxially with the output shaft 65 of the motor 31 and is rotatably supported by the housing 6 via two bearings 68. Of the two bearings 68 mounted in the housing 6, one of the bearings 68 on the motor 31 side is restricted by the retaining ring 69 from moving toward the motor 31 in the longitudinal direction of the shaft.

本実施の形態による電動ステアリング装置1において、ブラシレスモータの制御装置70は、例えば図4に示すように、バッテリ71を直流電源とするFETブリッジ72と、制御部73とを備えて構成され、ECU50に具備されている。   In the electric steering device 1 according to the present embodiment, the brushless motor control device 70 includes, for example, an FET bridge 72 using a battery 71 as a DC power source and a control unit 73 as shown in FIG. It is equipped with.

このブラシレスモータの制御装置70において、モータ31の駆動は制御部73から出力される制御指令を受けてFETブリッジ72により行われる。
FETブリッジ72は、例えば図5に示すように、FET(例えば、MOSFET:Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor)を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備し、このブリッジ回路がパルス幅変調(PWM)された信号によって駆動される。
このブリッジ回路は、例えば各相毎に対をなすハイ側およびロー側U相トランジスタUH,ULと、ハイ側およびロー側V相トランジスタVH,VLと、ハイ側およびロー側W相トランジスタWH,WLとをブリッジ接続して構成され、各トランジスタUH,VH,WHはドレインがバッテリ71(+B)に接続されてハイサイドアームを構成し、各トランジスタUL,VL,WLはソースが接地されてローサイドアームを構成しており、各相毎にハイサイドアームの各トランジスタUH,VH,WHのソースとローサイドアームの各トランジスタUL,VL,WLのドレインとが接続されている。
In the brushless motor control device 70, the motor 31 is driven by the FET bridge 72 in response to a control command output from the control unit 73.
For example, as shown in FIG. 5, the FET bridge 72 includes a bridge circuit formed by bridge connection using a plurality of FETs (for example, MOSFETs: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), and the bridge circuit performs pulse width modulation. It is driven by the (PWM) signal.
The bridge circuit includes, for example, a high-side and low-side U-phase transistor UH, UL, a high-side and low-side V-phase transistor VH, VL, and a high-side and low-side W-phase transistor WH, WL that are paired for each phase. Each transistor UH, VH, WH has a drain connected to the battery 71 (+ B) to form a high side arm, and each transistor UL, VL, WL has a source grounded and a low side arm For each phase, the sources of the high-side arm transistors UH, VH, WH and the low-side arm transistors UL, VL, WL are connected to each other.

FETブリッジ72は、例えばモータ31の駆動時等において制御部73から出力されて各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLのゲートに入力されるスイッチング指令であるゲート信号(つまり、PWM信号)に基づき、各相毎に対をなす各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えることによって、バッテリ71から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、3相のステータ巻線64aへの通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線64aに交流のU相電流IuおよびV相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。   The FET bridge 72 is a gate signal (that is, a PWM signal) that is a switching command that is output from the control unit 73 and is input to the gates of the transistors UH, VH, WH, UL, VL, and WL when the motor 31 is driven, for example. ), The DC power supplied from the battery 71 is converted into the three-phase AC power by switching the on (off) / off (off) state of each transistor paired for each phase. By sequentially commutating the energization to the winding 64a, AC U-phase current Iu, V-phase current Iv and W-phase current Iw are energized to the stator winding 64a of each phase.

なお、昇圧回路74は、例えばコンデンサと、トランジスタからなるチャージポンプ回路とを備え、各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えるゲート信号(つまり、昇圧回路74の昇圧動作を指示する信号)が制御部73から入力されている。
そして、昇圧回路74は、FETブリッジ72のハイサイドアームを構成する各トランジスタUH,VH,WHのゲート電圧を昇圧する。
また、バッテリ71とFETブリッジ72および昇圧回路74との間、および、FETブリッジ72とモータ31の3相のうちの何れか2相(例えば、U相およびV相)のステータ巻線64a,64aとの間には、リレー駆動回路75aにより開閉駆動されるリレー75bが設けられている。そして、リレー駆動回路75aには、リレー75bの開閉動作を制御するためのリレー駆動信号が制御部73から入力されている。
Note that the booster circuit 74 includes, for example, a capacitor and a charge pump circuit composed of a transistor, and instructs a boost signal of the booster circuit 74 to switch the on (conductive) / off (shutoff) state of each transistor. Signal) is input from the control unit 73.
The booster circuit 74 boosts the gate voltages of the transistors UH, VH, and WH constituting the high side arm of the FET bridge 72.
Further, stator windings 64a and 64a between the battery 71 and the FET bridge 72 and the booster circuit 74, and any two phases (for example, U phase and V phase) of the FET bridge 72 and the motor 31 are used. Is provided with a relay 75b that is opened and closed by a relay drive circuit 75a. A relay drive signal for controlling the opening / closing operation of the relay 75b is input from the control unit 73 to the relay drive circuit 75a.

制御部73は、回転直交座標をなすγ−δ座標上で電流のフィードバック制御(ベクトル制御)を行うものであり、例えば運転者によってステアリングホイール2から入力される操舵トルクに応じて操舵トルクセンサ40が出力する信号(トルク検出信号Tq)および車速センサ78が出力する車速Vなどから目標γ軸電流Iγcおよび目標δ軸電流Iδcを演算し、目標γ軸電流Iγc及び目標δ軸電流Iδcに基づいて3相の各相出力電圧Vu,Vv,Vwを算出し、各相出力電圧Vu,Vv,Vwに応じてFETブリッジ72へゲート信号であるPWM信号を入力すると共に、実際にFETブリッジ72からモータ31に供給される各相電流Iu,Iv,Iwの検出値をγ−δ座標上に変換して得たγ軸電流Iγ及びδ軸電流Iδと、目標γ軸電流Iγc及び目標δ軸電流Iδcとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。γ−δ座標上での電流のフィードバック制御の詳細については後述する。   The control unit 73 performs current feedback control (vector control) on the γ-δ coordinates forming the rotation orthogonal coordinates. For example, the steering torque sensor 40 according to the steering torque input from the steering wheel 2 by the driver. The target γ-axis current Iγc and the target δ-axis current Iδc are calculated from the signal (torque detection signal Tq) output from the vehicle, the vehicle speed V output from the vehicle speed sensor 78, and the like, and based on the target γ-axis current Iγc and the target δ-axis current Iδc. The three-phase output voltages Vu, Vv, Vw are calculated, and a PWM signal as a gate signal is input to the FET bridge 72 according to the respective phase output voltages Vu, Vv, Vw. Γ-axis current Iγ and δ-axis current Iδ obtained by converting the detected values of the phase currents Iu, Iv, Iw supplied to 31 onto the γ-δ coordinates, and the target γ-axis current Control is performed so that each deviation between Iγc and target δ-axis current Iδc becomes zero. Details of feedback control of current on the γ-δ coordinates will be described later.

例えばモータ31の起動時に、制御部73は、正弦波状の電流を通電するために、各相出力電圧Vu,Vv,Vwと、三角波等のキャリア信号とを比較して、FETブリッジ72の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン/オフ駆動させるゲート信号(つまり、PWM信号)を生成する。そして、FETブリッジ72において3相の各相毎に対をなす各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えることによって、バッテリ71から供給される直流電力を3相交流電力に変換し、3相のモータ31の各ステータ巻線64aへの通電を順次転流させることで、各ステータ巻線64aに交流のU相電流IuおよびV相電流IvおよびW相電流Iwを通電する。
なお、各トランジスタUH,ULおよびVH,VLおよびWH,WLを、パルス幅変調(PWM)によりオン/オフ駆動させるためのPWM信号のデューティ、つまりオン/オフの比率のマップ(データ)は予め制御部73に記憶されている。
For example, when the motor 31 is started, the control unit 73 compares each phase output voltage Vu, Vv, Vw with a carrier signal such as a triangular wave in order to pass a sinusoidal current, and each transistor of the FET bridge 72. A gate signal (that is, a PWM signal) for driving on / off of UH, VH, WH, UL, VL, WL is generated. Then, the DC power supplied from the battery 71 is converted into the three-phase AC power by switching the on (off) / off (off) state of each pair of transistors in the FET bridge 72 for each of the three phases. By sequentially commutating energization to each stator winding 64a of the three-phase motor 31, alternating U phase current Iu, V phase current Iv and W phase current Iw are energized to each stator winding 64a.
Note that the duty ratio of the PWM signal for turning on / off the transistors UH, UL and VH, VL and WH, WL by pulse width modulation (PWM), that is, a map (data) of the on / off ratio is controlled in advance. Stored in the unit 73.

制御部73には、FETブリッジ72からモータ31の各相のステータ巻線64a毎に供給される各相電流Iu,Iv,Iwの少なくとも何れか2つ(例えば、U相電流Iu,W相電流Iw等)を検出する電流センサ76から出力される検出信号(例えば、U相検出電流Ius,W相検出電流Iws等)と、例えば座標変換の処理等において用いられるモータ31のロータ63の停止時の回転角θm(つまり、所定の基準回転位置からのロータ63の磁極の回転角度であって、モータ31の出力軸65の回転位置)を推定するために必要とされる各相電圧Vu,Vv,Vwの少なくとも何れか2つ(例えば、U相電圧Vu,V相電圧Vv等)およびモータ31の複数相のステータ巻線64aが接続される中点の電圧(中点電圧)Vnを検出する電圧センサ77から出力される検出信号(例えば、U相電圧Vu,V相電圧Vv,中点電圧Vn等)と、車両の速度(車速)Vを検出する車速センサ78から出力される検出信号とが入力されている。   The control unit 73 includes at least two of the phase currents Iu, Iv, and Iw supplied from the FET bridge 72 to each phase stator winding 64a of the motor 31 (for example, the U-phase current Iu and the W-phase current). Detection signal (for example, U-phase detection current Ius, W-phase detection current Iws, etc.) output from the current sensor 76 for detecting Iw, etc., and when the rotor 63 of the motor 31 used in, for example, coordinate conversion processing is stopped. Of each phase voltage Vu, Vv required to estimate the rotation angle θm (that is, the rotation angle of the magnetic pole of the rotor 63 from the predetermined reference rotation position and the rotation position of the output shaft 65 of the motor 31). , Vw (for example, U-phase voltage Vu, V-phase voltage Vv, etc.) and a midpoint voltage (midpoint voltage) Vn to which a plurality of stator windings 64a of motor 31 are connected are detected. Detection signals (for example, U-phase voltage Vu, V-phase voltage Vv, midpoint voltage Vn, etc.) output from voltage sensor 77, and detection signals output from vehicle speed sensor 78 that detects vehicle speed (vehicle speed) V Is entered.

この制御部73は、例えば、位相補正部81と、目標電流設定部82と、第1補正演算部83と、イナーシャ補正部84と、微分演算部85と、第2補正演算部86と、ダンパー補正部87と、界磁制御部88と、電流偏差算出部89と、電流制御部90と、非干渉制御器91と、電圧補正部92と、γδ−3相変換部93と、PWM信号生成部94と、第1及び第2相間電圧算出部95a,95bと、回転角推定器96と、切換部97と、3相−γδ変換部98とを備えて構成されている。   The control unit 73 includes, for example, a phase correction unit 81, a target current setting unit 82, a first correction calculation unit 83, an inertia correction unit 84, a differential calculation unit 85, a second correction calculation unit 86, and a damper. Correction unit 87, field control unit 88, current deviation calculation unit 89, current control unit 90, non-interference controller 91, voltage correction unit 92, γδ-3 phase conversion unit 93, and PWM signal generation unit 94 The first and second inter-phase voltage calculation units 95a and 95b, a rotation angle estimator 96, a switching unit 97, and a three-phase-γδ conversion unit 98.

位相補正部81は、操舵トルクセンサ40が出力するトルク検出信号Tqに対して、車速センサ78から出力される車速V毎に、位相補正の処理を行う。   The phase correction unit 81 performs phase correction processing on the torque detection signal Tq output from the steering torque sensor 40 for each vehicle speed V output from the vehicle speed sensor 78.

目標電流設定部82は、位相補正部81にて位相補正の処理が行われたトルク検出信号Tqと、車速センサ78から出力される車速Vとに基づき、FETブリッジ72からモータ31に供給される各相電流Iu,Iv,Iwを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのγ軸目標電流Iγc及びδ軸目標電流Iδcのうち、特に、δ軸目標電流Iδcである。   The target current setting unit 82 is supplied from the FET bridge 72 to the motor 31 based on the torque detection signal Tq subjected to the phase correction processing by the phase correction unit 81 and the vehicle speed V output from the vehicle speed sensor 78. A current command for designating each phase current Iu, Iv, Iw is calculated, and this current command is, among γ-axis target current Iγc and δ-axis target current Iδc on rotating orthogonal coordinates, in particular, δ This is the shaft target current Iδc.

なお、回転直交座標をなすγ−δ座標は、例えばロータ63の永久磁石による界磁極の磁束方向をγ軸(界磁軸)とし、このγ軸と直交する方向をδ軸(トルク軸)としており、ロータ63の回転位相に同期して回転している。これにより、FETブリッジ72からモータ31の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるγ軸目標電流Iγcおよびδ軸目標電流Iδcを与えるようになっている。   The γ-δ coordinates forming the rotation orthogonal coordinates are, for example, the field magnetic flux direction of the permanent magnet of the rotor 63 as the γ axis (field axis), and the direction orthogonal to the γ axis as the δ axis (torque axis). And rotating in synchronization with the rotational phase of the rotor 63. As a result, the γ-axis target current Iγc and the δ-axis target current Iδc, which are DC signals, are given as current commands for the AC signals supplied from the FET bridge 72 to each phase of the motor 31.

第1補正演算部83は、目標電流設定部82にて算出されたδ軸目標電流Iδcにイナーシャ補正部84から出力されるイナーシャ補正項を加算して得た値を、新たにδ軸目標電流Iδcとして出力する。
イナーシャ補正部84は、例えば操舵トルクセンサ40が出力するトルク検出信号Tqおよび車速センサ78から出力される車速Vおよび微分演算部85から出力される回転速度ωm(=dθm/dt)の時間微分値(=dωm/dt)に基づき、慣性モーメントに係るイナーシャ補正項を演算する。
なお、回転速度ωmとしては、後述する回転時推定器96bから出力される推定回転数ωrが採用される。
The first correction calculation unit 83 newly adds a value obtained by adding the inertia correction term output from the inertia correction unit 84 to the δ-axis target current Iδc calculated by the target current setting unit 82, and newly sets the δ-axis target current. Output as Iδc.
The inertia correction unit 84 is, for example, a time differential value of the torque detection signal Tq output from the steering torque sensor 40, the vehicle speed V output from the vehicle speed sensor 78, and the rotational speed ωm (= dθm / dt) output from the differential calculation unit 85. Based on (= dωm / dt), an inertia correction term related to the moment of inertia is calculated.
As the rotational speed ωm, an estimated rotational speed ωr output from a rotation time estimator 96b described later is employed.

第2補正演算部86は、第1補正演算部83にて補正されたδ軸目標電流Iδcからダンパー補正部87から出力されるダンパー補正項を減算して得た値を、新たにδ軸目標電流Iδcとして出力する。
ダンパー補正部87は、例えば操舵トルクセンサ40が出力するトルク検出信号Tqおよび車速センサ78から出力される車速Vおよび微分演算部85から出力される回転速度ωm(=dθm/dt)に基づき、ダンピング係数に係るダンパー補正項を演算する。
The second correction calculation unit 86 newly calculates a value obtained by subtracting the damper correction term output from the damper correction unit 87 from the δ-axis target current Iδc corrected by the first correction calculation unit 83. Output as current Iδc.
The damper correction unit 87 performs damping based on, for example, the torque detection signal Tq output from the steering torque sensor 40, the vehicle speed V output from the vehicle speed sensor 78, and the rotational speed ωm (= dθm / dt) output from the differential calculation unit 85. A damper correction term related to the coefficient is calculated.

界磁制御部88は、例えばモータ31の回転速度ωmの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するためにロータ63の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御の弱め界磁電流に対する目標値をγ軸補正電流とし、第2補正演算部86にて補正されたδ軸目標電流Iδcに基づき算出したγ軸目標電流Iγcを、さらに回転速度ωmに基づいて補正したγ軸補正電流を、新たにγ軸目標電流Iγcとして出力する。   The field control unit 88 is a field weakening of field weakening control that controls the current phase so as to weaken the field amount of the rotor 63 equivalently in order to suppress an increase in the counter electromotive voltage accompanying an increase in the rotational speed ωm of the motor 31, for example. The target value for the magnetic current is a γ-axis correction current, and the γ-axis target current Iγc calculated based on the δ-axis target current Iδc corrected by the second correction calculation unit 86 is further corrected based on the rotational speed ωm. The correction current is newly output as the γ-axis target current Iγc.

電流偏差算出部89は、γ軸目標電流Iγcとγ軸電流Iγとの偏差ΔIγを算出するγ軸電流偏差算出部89aと、δ軸目標電流Iδcとδ軸電流Iδとの偏差ΔIδを算出するδ軸電流偏差算出部89bとを備えて構成されている。
なお、γ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδは、各相電流Iu,Iv,Iwの検出値をγ−δ座標上に変換してγ軸電流Iγ及びδ軸電流Iδを演算する3相−γδ変換部98から出力される。
The current deviation calculation unit 89 calculates a deviation ΔIγ between the γ-axis target current Iγc and the γ-axis current Iγ, and calculates a deviation ΔIδ between the δ-axis target current Iδc and the δ-axis current Iδ. and a δ-axis current deviation calculation unit 89b.
The γ-axis current Iγ and the δ-axis current Iδ are three-phase-γδ that calculates the γ-axis current Iγ and the δ-axis current Iδ by converting the detected values of the phase currents Iu, Iv, and Iw onto γ-δ coordinates. Output from the converter 98.

電流制御部90は、例えばPID(比例積分微分)動作により、偏差ΔIγを制御増幅してγ軸電圧指令値ΔVγを算出するγ軸電流PI制御器90aと、偏差ΔIδを制御増幅してδ軸電圧指令値ΔVδを算出するδ軸電流PI制御器90bとを備えて構成されている。   The current control unit 90 controls and amplifies the deviation ΔIγ to calculate the γ-axis voltage command value ΔVγ by, for example, PID (proportional integral differentiation) operation, and controls and amplifies the deviation ΔIδ to control the δ-axis. And a δ-axis current PI controller 90b for calculating the voltage command value ΔVδ.

また、非干渉制御器91は、例えばγ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδと、予め記憶されているγ軸インダクタンスLγ(後述するd軸インダクタンスLdで代用してもよい)およびδ軸インダクタンスLδ(後述するq軸インダクタンスLqで代用してもよい)と、後述する回転角推定器96の回転時推定器96bから出力される回転速度ωm(推定回転数ωrと同等)とに基づき、γ軸とδ軸との間で干渉し合う速度起電力成分を相殺してγ軸及びδ軸を独立して制御するために、γ軸及びδ軸に対する各干渉成分を相殺するγ軸補償項Vγc(=ωr・Lq・Iδ)及びδ軸補償項Vδc(=ωr・Lq・Iγ)を算出する。   Further, the non-interference controller 91, for example, a γ-axis current Iγ and a δ-axis current Iδ, a γ-axis inductance Lγ stored in advance (a d-axis inductance Ld described later may be substituted), and a δ-axis inductance Lδ ( Based on the rotation speed ωm (equivalent to the estimated rotational speed ωr) output from the rotation time estimator 96b of the rotation angle estimator 96 to be described later). In order to cancel the velocity electromotive force component that interferes with the δ axis and control the γ axis and the δ axis independently, the γ axis compensation term Vγc (= ωr · Lq · Iδ) and δ-axis compensation term Vδc (= ωr · Lq · Iγ) are calculated.

電圧補正部92は、γ軸電圧指令値ΔVγにγ軸補償項Vγcを加算して得た値をγ軸電圧指令値Vγとするγ軸電圧演算部92aと、δ軸電圧指令値ΔVδにδ軸補償項Vδcを加算して得た値をδ軸電圧指令値Vδとするδ軸電圧演算部92bとを備えて構成されている。   The voltage correction unit 92 includes a γ-axis voltage calculation unit 92a that sets a value obtained by adding the γ-axis compensation term Vγc to the γ-axis voltage command value ΔVγ, and a δ-axis voltage command value ΔVδ to δ. And a δ-axis voltage calculation unit 92b that uses a value obtained by adding the axis compensation term Vδc as a δ-axis voltage command value Vδ.

γδ−3相変換部93は、切換部97から出力されるモータ31の回転位置に相当する回転角θmにより、γ−δ座標上でのγ軸電圧指令値Vγおよびδ軸電圧指令値Vδを、静止座標である3相交流座標上での電圧指令値であるU相出力電圧VuおよびV相出力電圧VvおよびW相出力電圧Vwに変換する。   The γδ-3 phase conversion unit 93 generates the γ-axis voltage command value Vγ and the δ-axis voltage command value Vδ on the γ-δ coordinates based on the rotation angle θm corresponding to the rotation position of the motor 31 output from the switching unit 97. Then, it is converted into a U-phase output voltage Vu, a V-phase output voltage Vv, and a W-phase output voltage Vw, which are voltage command values on a three-phase AC coordinate that is a stationary coordinate.

PWM信号生成部94は、例えばモータ31の駆動時に、正弦波状の電流を通電するために、各相出力電圧Vu,Vv,Vwと、三角波等のキャリア信号とを比較して、FETブリッジ72の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン/オフ駆動させるゲート信号(つまり、PWM信号)を生成する。   For example, when the motor 31 is driven, the PWM signal generation unit 94 compares each phase output voltage Vu, Vv, Vw with a carrier signal such as a triangular wave in order to pass a sine wave current, and the FET bridge 72 A gate signal (that is, a PWM signal) for driving each transistor UH, VH, WH, UL, VL, WL on / off is generated.

また、PWM信号生成部94は、例えばモータ31の停止状態での回転角推定時において、後述する回転角推定器96の停止時推定器96aから出力される指令信号Vsaに応じて、FETブリッジ72の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン/オフ駆動させる各パルスからなる所定のゲート信号を出力する。この所定のゲート信号は、モータ31の相端子間(例えば、U相−V相端子間等)に、図6(a)および(b)に示すような通電パターンで所定矩形波、例えば可聴周波数外の周波数として、モータ31の駆動時のPWM周波数(例えば、20kHz等)の2倍の周波数(例えば、40kHz等)を有する所定電圧値(例えば、12V等)の矩形波の交流電圧や、パルス状(例えば、10μsec程度)の矩形波の交流電圧(例えば、12Vなど)を印加することをFETブリッジ72に指示する。   Further, the PWM signal generation unit 94, for example, at the time of estimating the rotation angle when the motor 31 is stopped, the FET bridge 72 according to a command signal Vsa output from a stop time estimator 96a of the rotation angle estimator 96 described later. Each of the transistors UH, VH, WH, UL, VL, WL is output a predetermined gate signal composed of pulses for driving on / off. This predetermined gate signal is generated between the phase terminals of the motor 31 (for example, between the U-phase and V-phase terminals, etc.) with a predetermined rectangular wave, for example, an audible frequency, with an energization pattern as shown in FIGS. As an external frequency, a rectangular wave AC voltage or a pulse having a predetermined voltage value (for example, 12 V) having a frequency (for example, 40 kHz) twice as high as a PWM frequency (for example, 20 kHz) at the time of driving the motor 31 is used. The FET bridge 72 is instructed to apply a rectangular wave AC voltage (for example, 12 V or the like) having a shape (for example, about 10 μsec).

また、PWM信号生成部94は、例えばモータ31の停止状態での回転角推定時において、後述のように、回転角θmの複数の候補から単一の推定値を選択する際にも、後述する回転角推定器96の停止時推定器96aから出力される指令信号Vsbの入力があった際には、操舵トルクに応じて生成された各相出力電圧Vu,Vv,Vwに応じて、FETブリッジ72の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLをオン/オフ駆動させる各パルスからなる所定のゲート信号を出力する。
詳細には、この所定のゲート信号は、後述する回転角θmの複数の候補から、単一の推定値θmを仮推定値とし、この仮推定値を用いて、アシスト不感帯内において所定微小電流を通電してモータ31を駆動することをFETブリッジ72に指示し、運転者による操舵入力と同方向にモータ31による操舵補助力が作用するか否かによって、仮推定値が正しいか否かを決定する。仮推定値が正しい場合には、操舵トルクがアシスト不感帯内の範囲を超えた時点より、この推定値を用いてモータを駆動制御しアシストを行う。正しくない場合には、もう一方の推定値を用いてモータを駆動制御しアシストを行う。詳細は後述する。
The PWM signal generation unit 94 will also be described later when selecting a single estimated value from a plurality of candidates for the rotation angle θm, as will be described later, for example, when the rotation angle is estimated when the motor 31 is stopped. When the command signal Vsb output from the stop time estimator 96a of the rotation angle estimator 96 is input, an FET bridge is generated according to each phase output voltage Vu, Vv, Vw generated according to the steering torque. 72 outputs a predetermined gate signal composed of pulses for turning on / off the transistors UH, VH, WH, UL, VL, WL.
More specifically, the predetermined gate signal uses a single estimated value θm as a temporary estimated value from a plurality of candidates for a rotation angle θm, which will be described later, and uses this temporary estimated value to generate a predetermined minute current within the assist dead zone. The FET bridge 72 is instructed to energize and drive the motor 31, and whether or not the temporary estimated value is correct is determined by whether or not the steering assist force by the motor 31 acts in the same direction as the steering input by the driver. To do. If the provisional estimated value is correct, the motor is driven and controlled using this estimated value from the time when the steering torque exceeds the range within the assist dead zone. If it is not correct, the motor is driven and assisted using the other estimated value. Details will be described later.

また、PWM信号生成部94は、昇圧回路74の昇圧動作を指示する信号(例えば、昇圧回路74に具備されるチャージポンプ回路の各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を切り替えるゲート信号など)を出力する。   Further, the PWM signal generation unit 94 is a signal for instructing the boosting operation of the booster circuit 74 (for example, a gate signal for switching the on (conductive) / off (shutoff) state of each transistor of the charge pump circuit included in the booster circuit 74. Etc.) is output.

第1及び第2相間電圧算出部95a,95bは作動アンプを備え、各電圧センサ77により検出された各相電圧Vu,Vvおよび中点電圧Vnにより、第1相間電圧算出部95aはU相間電圧Vun(=Vu−Vn)を算出し、第2相間電圧算出部95bはV相間電圧Vvn(=Vv−Vn)を算出する。   The first and second inter-phase voltage calculation units 95a and 95b include operation amplifiers, and the first inter-phase voltage calculation unit 95a uses the U-phase voltage based on the phase voltages Vu and Vv and the midpoint voltage Vn detected by the voltage sensors 77. Vun (= Vu−Vn) is calculated, and the second interphase voltage calculation unit 95b calculates the V phase voltage Vvn (= Vv−Vn).

回転角推定器96は、停止時推定器96aおよび回転時推定器96bを備えている。
そして、切換部97は、モータ31の状態に応じて、停止時推定器96aまたは回転時推定器96bを選択し、停止時推定器96aから出力される停止時回転角θsまたは回転時推定器96bから出力される回転時推定回転角θrを、回転角θmとして出力する。
例えば、切換部97は、モータ31の停止時には停止時推定器96aを選択し、モータ31の回転時には回転時推定器96bを選択する。
The rotation angle estimator 96 includes a stop time estimator 96a and a rotation time estimator 96b.
Then, the switching unit 97 selects the stop time estimator 96a or the rotation time estimator 96b according to the state of the motor 31, and the stop time rotation angle θs or the rotation time estimator 96b output from the stop time estimator 96a. Is output as the rotation angle θm.
For example, the switching unit 97 selects the stop time estimator 96a when the motor 31 is stopped, and selects the rotation time estimator 96b when the motor 31 rotates.

切換部97は、回転時推定器96b内にある後述する図15中の停止判定器163が出力する切換信号に基づいて、停止時推定器96aからの出力と回転時推定器96bからの出力を切り換える。詳しくは、図15中に示す起電圧の大きさ(δ軸誘起電圧Eex・cosθeの二乗とγ軸誘起電圧Eex・sinθeの二乗との和(Eex・cosθe+Eex・sinθe))が所定の値よりも小さいときには、モータ31が停止していると判断して停止時推定器96aを選択する信号を発生し、前述の起電圧の大きさ(δ軸誘起電圧Eex・cosθeの二乗とγ軸誘起電圧Eex・sinθeの二乗との和(Eex・cosθe+Eex・sinθe))が所定の値よりも大きいときには、モータ31が回転していると判断して回転時推定器96bを選択する信号を発生する。 The switching unit 97 outputs the output from the stop time estimator 96a and the output from the rotation time estimator 96b based on a switching signal output from a stop determination unit 163 in FIG. 15 described later in the rotation time estimator 96b. Switch. Specifically, the magnitude of the electromotive voltage shown in FIG. 15 (the sum of the square of the δ-axis induced voltage Eex · cos θe and the square of the γ-axis induced voltage Eex · sin θe (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe)) Is smaller than a predetermined value, it is determined that the motor 31 is stopped and a signal for selecting the stop time estimator 96a is generated, and the magnitude of the electromotive voltage (the square of the δ-axis induced voltage Eex · cos θe) is generated. And the sum of the squares of the γ-axis induced voltage Eex · sin θe (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe)) are larger than a predetermined value, it is determined that the motor 31 is rotating and is estimated at the time of rotation. A signal for selecting the device 96b is generated.

回転角推定器96の停止時推定器96aは、モータ31の停止時に、モータ31のインダクタンスが回転角θmによって変化することを利用して、停止時回転角θsを推定する。
また、回転角推定器96の回転時推定器96bは、モータ31の回転時にはモータ31が発生する誘起電圧が回転速度ωmによって変化することを利用して、回転時推定回転角θrを推定する。
The stop-time estimator 96a of the rotation angle estimator 96 estimates the stop-time rotation angle θs by using the fact that the inductance of the motor 31 varies with the rotation angle θm when the motor 31 is stopped.
Further, the rotation time estimator 96b of the rotation angle estimator 96 estimates the rotation-time estimated rotation angle θr by utilizing the fact that the induced voltage generated by the motor 31 varies with the rotation speed ωm when the motor 31 rotates.

詳細には、回転角推定器96の停止時推定器96aは、第1及び第2相間電圧算出部95a,95bから出力される各相間電圧Vun,Vvnにより、停止時回転角θsの複数の候補を選定する。この複数の候補から単一の推定値を仮推定値とし、この仮推定値を用いて、アシスト不感帯内において所定微小電流を通電してモータ31を駆動することをFETブリッジ72に指示し、このとき操舵トルクセンサ40から出力されるトルク検出信号Tqから、運転者による操舵入力と同方向にモータ31による操舵補助力が作用するか否かによって、仮推定値が正しいか否かを決定する。仮推定値が正しい場合には、この値を停止時回転角θsの推定値として出力し、操舵トルクがアシスト不感帯内の範囲を超えた時点より、この推定値を用いてモータ31を駆動制御しアシストを行う。正しくない場合には、もう一方の推定値を出力し、操舵トルクがアシスト不感帯内の範囲を超えた時点より、この推定値を用いてモータ31を駆動制御しアシストを行う。   Specifically, the stop-time estimator 96a of the rotation angle estimator 96 includes a plurality of candidates for the stop-time rotation angle θs based on the interphase voltages Vun and Vvn output from the first and second interphase voltage calculators 95a and 95b. Is selected. A single estimated value from the plurality of candidates is used as a temporary estimated value, and the temporary bridge is used to instruct the FET bridge 72 to drive the motor 31 by energizing a predetermined minute current within the assist dead zone. From the torque detection signal Tq output from the steering torque sensor 40, whether or not the temporary estimated value is correct is determined depending on whether or not the steering assist force by the motor 31 acts in the same direction as the steering input by the driver. When the temporary estimated value is correct, this value is output as an estimated value of the rotation angle θs at the time of stop, and the motor 31 is driven and controlled using this estimated value from the time when the steering torque exceeds the range in the assist dead zone. Assist. If it is not correct, the other estimated value is output, and the motor 31 is driven and controlled using this estimated value from the time when the steering torque exceeds the range within the assist dead zone.

詳細には、回転時推定器96b内にある後述する図15中のδ軸誘起電圧推定部151が出力するδ軸誘起電圧Eex・cosθeの二乗とγ軸誘起電圧推定部150が出力するγ軸誘起電圧Eex・sinθeの二乗との和(Eex・cosθe+Eex・sinθe)による起電圧の大きさに基づいて、モータ31が回転することによって生じる誘起電圧の値が所定値よりも小さいときには、図15中の停止判定器163はモータ31が停止していると推定し、切換信号を出力する。
そして、切換部97は停止時推定器96aによる回転角推定を選択する。
Specifically, the square of the δ-axis induced voltage Eex · cos θe output from a δ-axis induced voltage estimation unit 151 in FIG. 15 described later in the rotation time estimator 96b and the γ-axis output from the γ-axis induced voltage estimation unit 150 Based on the magnitude of the electromotive voltage by the sum of the square of the induced voltage Eex · sin θe (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe), the value of the induced voltage caused by the rotation of the motor 31 is greater than a predetermined value. When the time is smaller, the stop determination unit 163 in FIG. 15 estimates that the motor 31 is stopped and outputs a switching signal.
Then, the switching unit 97 selects the rotation angle estimation by the stop time estimator 96a.

例えばモータ31の停止状態での回転角推定時において、FETブリッジ72の各トランジスタUH,VH,WH,UL,VL,WLを、例えば図6(a)に示すように、ハイ側U相トランジスタUHおよびロー側V相トランジスタVLをオン、かつ、他のトランジスタVH,WH,UL,WLをオフとする状態と、例えば図6(b)に示すように、ハイ側U相トランジスタUHをオン、かつ、他のトランジスタVH,WH,UL,VL,WLをオフとする状態との2つの状態を繰り返して、駆動させることでモータ31のU相−V相端子間に所定矩形波(例えば、40kHzかつ12V)の交流電圧を印加することを指示する指令信号Vsaを出力する。
もしくは、図6(a)に示す通電パターンの状態を1回行った後に、図6(b)に示す通電パターンの状態を1回行うことにより、パルス状(例えば、10μsec程度)の矩形波の交流電圧(例えば、12Vなど)を印加することを指示する指令信号Vsaを出力する。
For example, when estimating the rotation angle when the motor 31 is stopped, the transistors UH, VH, WH, UL, VL, WL of the FET bridge 72 are connected to the high-side U-phase transistor UH as shown in FIG. And a state in which the low-side V-phase transistor VL is turned on and the other transistors VH, WH, UL, WL are turned off; for example, as shown in FIG. 6B, the high-side U-phase transistor UH is turned on; By repeating and driving two states of turning off the other transistors VH, WH, UL, VL, WL, a predetermined rectangular wave (for example, 40 kHz and between the U phase and V phase terminals of the motor 31 is driven. A command signal Vsa that instructs application of an AC voltage of 12 V) is output.
Alternatively, after the energization pattern shown in FIG. 6 (a) is performed once, the energization pattern shown in FIG. 6 (b) is performed once so that a pulse-like (for example, about 10 μsec) rectangular wave is generated. A command signal Vsa instructing application of an alternating voltage (for example, 12 V) is output.

そして、モータ31のU相−V相端子間に所定矩形波が印加されている際のU相間電圧VunとV相間電圧Vvnとの比(相間電圧比)Vun/Vvnに基づき、例えば予め設定された所定の第1マップに対するマップ検索により、停止時回転角θsを取得する。
なお、この第1マップは、例えば相間電圧比Vun/Vvnと、停止時回転角θsとの所定の対応関係を示すマップであって、例えば図7に示すように、電気角(edeg)での0°から360°の範囲内において、相間電圧比Vun/Vvnの適宜の単一の値に対して、停止時回転角θsの4つの値θ1,…,θ4が対応するようになっている。つまり、相間電圧比Vun/Vvnの2周期が電気角(edeg)での360°となっている。例えば相間電圧比Vun/Vvn=1.5の場合、停止時回転角θs=θ1(=100°),θ2(=150°),θ3(=280°),θ4(=330°)が対応している。
And based on the ratio (interphase voltage ratio) Vun / Vvn between the U-phase voltage Vun and the V-phase voltage Vvn when a predetermined rectangular wave is applied between the U-phase and V-phase terminals of the motor 31, for example, is set in advance. The rotation angle θs at the time of stop is acquired by map search with respect to the predetermined first map.
The first map is a map showing a predetermined correspondence between the phase voltage ratio Vun / Vvn and the rotation angle θs at the time of stop, for example, as shown in FIG. 7, for example, in electrical angle (edeg). Within the range of 0 ° to 360 °, the four values θ1,..., Θ4 of the stop rotation angle θs correspond to an appropriate single value of the interphase voltage ratio Vun / Vvn. That is, two cycles of the interphase voltage ratio Vun / Vvn are 360 ° in electrical angle (edeg). For example, when the phase voltage ratio Vun / Vvn = 1.5, the rotation angle θs = θ1 (= 100 °), θ2 (= 150 °), θ3 (= 280 °), θ4 (= 330 °) corresponds to ing.

そして、停止時推定器96aは、モータ31のU相−V相端子間に所定矩形波が印加されている際のV相間電圧Vvnに基づき、例えば予め設定された所定の第2マップに対するマップ検索により、第1マップにより検索された停止時回転角θsの4つの値θ1,…,θ4のうちの何れか2つを選択する。
この第2マップは、例えばV相間電圧Vvnと、停止時回転角θsとの所定の対応関係を示すマップであって、例えば図8に示すように、電気角(edeg)での0°から360°の範囲内において、V相間電圧Vvnの適宜の単一の値に対して、停止時回転角θsの4つの値φ1,…,φ4が対応するようになっている。つまり、各相間電圧Vvnの2周期が電気角(edeg)での360°となっている。
Then, the stop time estimator 96a searches for a map with respect to a predetermined second map set in advance, for example, based on the V-phase voltage Vvn when a predetermined rectangular wave is applied between the U-phase and V-phase terminals of the motor 31. Thus, any two of the four values θ1,..., Θ4 of the stop rotation angle θs searched by the first map are selected.
This second map is a map showing a predetermined correspondence between, for example, the V-phase voltage Vvn and the stop rotation angle θs. For example, as shown in FIG. 8, the second map is 0 ° to 360 ° in electrical angle (edeg). Within the range of °, the four values φ1,..., Φ4 of the stop rotation angle θs correspond to an appropriate single value of the V-phase voltage Vvn. That is, two cycles of the interphase voltage Vvn are 360 ° in electrical angle (edeg).

なお、バッテリ電圧(つまり、FETブリッジ72の電源電圧)が変動しても正確な停止時回転角θsを得るために、バッテリ電圧Vbを検出して、この値を用いて検出したV相間電圧Vvnを補正し、補正後のV相間電圧Vvnを用いて第2マップを検索し、停止時回転角θsの4つの値φ1,…,φ4を得ている。このため、停止時推定器96aとバッテリ71(+B)との間には、例えば図4に示すように、作動アンプを備えるボルテージフォロア回路71aが設けられ、このボルテージフォロア回路71aの出力が停止時推定器96aに入力されている。
例えば相間電圧比Vun/Vvn=1.5が得られるときのV相間電圧VvnがVvn=2.3(V)であったとすると、これを満たす回転角は、停止時回転角θs=φ1(=100°),φ2(=175°),φ3(=280°),φ4(=355°)が対応している。
このため、停止時回転角θsの4つの値θ1(=100°),θ2(=150°),θ3(=280°),θ4(=330°)が第1マップにより検索された場合に、第2マップの検索結果と等しくなる値θ1(=100°),θ3(=280°)の2つが停止時回転角θsの推定値候補として選択される。
In order to obtain an accurate stop rotation angle θs even if the battery voltage (that is, the power supply voltage of the FET bridge 72) fluctuates, the battery voltage Vb is detected and the V-phase voltage Vvn detected using this value is detected. , And the second map is searched using the corrected V-phase voltage Vvn to obtain four values φ1,..., Φ4 of the rotation angle θs at the time of stop. Therefore, a voltage follower circuit 71a having an operational amplifier is provided between the stop time estimator 96a and the battery 71 (+ B), for example, as shown in FIG. 4, and the output of the voltage follower circuit 71a is stopped. It is input to the estimator 96a.
For example, if the V-phase voltage Vvn when the inter-phase voltage ratio Vun / Vvn = 1.5 is Vvn = 2.3 (V), the rotation angle that satisfies this is the rotation angle θs = φ1 (= 100 °), φ2 (= 175 °), φ3 (= 280 °), and φ4 (= 355 °).
For this reason, when the four values θ1 (= 100 °), θ2 (= 150 °), θ3 (= 280 °), and θ4 (= 330 °) of the rotation angle θs at the time of stop are retrieved by the first map, Two values θ1 (= 100 °) and θ3 (= 280 °) that are equal to the search result of the second map are selected as estimated value candidates for the stop rotation angle θs.

なお、FETブリッジ72による通電切換において、例えば図6(a),(b)に示すようにU相およびV相の各ステータ巻線64aに通電される場合には、U相およびV相の各ステータ巻線64aに流れる電流の大きさは等しくなることから、相間電圧比Vun/Vvnは、下記数式(1)に示すように、インピーダンス比Zun/Zvnに等しくなる。そして、各インピーダンスZun(=Run+j・ω・Lun),Zvn(=Rvn+j・ω・Lvn)において、角周波数ω(ω=2πf、f=40kHz)が高く、角周波数ωが十分に大きいため、各巻線抵抗Run,Rvnが各リアクタンス(ω・Lun),(ω・Lvn)に比べて十分に小さいので、相間電圧比Vun/Vvnは、相間インダクタンス比Lun/Lvnにほぼ等しくなる。
もしくは、パルス幅Δtが短いので(10μsec)、電流の変化率(ΔI/Δt)が大きく、各巻線抵抗Run,Rvnにおける電圧降下が、各インダクタンスLun,Lvnにおける電圧降下に比べて十分に小さいので、相間電圧比Vun/Vvnは、下記数式(2)に示すように相間インダクタンス比Lun/Lvnにほぼ等しくなる。
In the energization switching by the FET bridge 72, for example, when the U-phase and V-phase stator windings 64a are energized as shown in FIGS. Since the magnitudes of the currents flowing through the stator windings 64a are equal, the interphase voltage ratio Vun / Vvn is equal to the impedance ratio Zun / Zvn as shown in the following formula (1). In each impedance Zun (= Run + j · ω · Lun) and Zvn (= Rvn + j · ω · Lvn), the angular frequency ω (ω = 2πf, f = 40 kHz) is high, and the angular frequency ω is sufficiently high. Since the winding resistances Run and Rvn are sufficiently small compared to the reactances (ω · Lun) and (ω · Lvn), the interphase voltage ratio Vun / Vvn is substantially equal to the interphase inductance ratio Lun / Lvn.
Alternatively, since the pulse width Δt is short (10 μsec), the rate of change of current (ΔI / Δt) is large, and the voltage drop at each winding resistance Run, Rvn is sufficiently smaller than the voltage drop at each inductance Lun, Lvn. The interphase voltage ratio Vun / Vvn is substantially equal to the interphase inductance ratio Lun / Lvn as shown in the following formula (2).

Figure 0004943383
Figure 0004943383

Figure 0004943383
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各相間インダクタンスLun,Lvn,Lwnは、モータ31の突極性に起因して、例えば図9に示すように、電気角(edeg)で120°の位相差を有しつつ、停止時回転角θsに応じて変化し、この変化の2周期が電気角(edeg)での360°となっている。
モータ31のインダクタンス変化を示す図9において、例えば、各相間インダクタンスLun,Lvn,Lwnの平均値は約72μHであり、各相間インダクタンスLun,Lvn,Lwnは、最小値(例えば、58μH)と最大値(例えば、86μH)との間で変動している。
したがって、相間インダクタンス比Lun/Lvnに近似される相間電圧比Vun/Vvnから停止時回転角θsを検知することができる。
The interphase inductances Lun, Lvn, and Lwn have a phase difference of 120 ° in electrical angle (edeg) due to the saliency of the motor 31, for example, as shown in FIG. Accordingly, two cycles of this change are 360 ° in electrical angle (edeg).
In FIG. 9 showing the inductance change of the motor 31, for example, the average value of the interphase inductances Lun, Lvn, and Lwn is about 72 μH, and the interphase inductances Lun, Lvn, and Lwn are the minimum value (for example, 58 μH) and the maximum value. (For example, 86 μH).
Therefore, the rotation angle θs at the time of stopping can be detected from the phase voltage ratio Vun / Vvn approximated to the phase inductance ratio Lun / Lvn.

例えば、モータ31の巻線抵抗Run(例えば、10mΩ)と、角周波数ω(例えば、2π×40×10rad/sec)とに対して、巻線抵抗Run(=10×10−3Ω)<<インピーダンスω・Lun(=18100×10−3Ω)となり、上記数式(1)に示すように、巻線抵抗Runを無視することができる。
また、バッテリ71の電圧に対して、各インピーダンスZun,Zvnが相対的に高いことから、U相およびV相の各ステータ巻線64aに流れる電流の大きさ(例えば、0.1A程度)は相対的に小さくなり、回転角推定時においてモータ31の相端子間に印加される矩形波の通電によりモータ31に不必要なトルクが発生することは防止されている。
For example, with respect to the winding resistance Run (for example, 10 mΩ) of the motor 31 and the angular frequency ω (for example, 2π × 40 × 10 3 rad / sec), the winding resistance Run (= 10 × 10 −3 Ω). << impedance ω · Lun (= 18100 × 10 −3 Ω), and the winding resistance Run can be ignored as shown in the above formula (1).
Further, since the impedances Zun and Zvn are relatively high with respect to the voltage of the battery 71, the magnitude of the current flowing through the U-phase and V-phase stator windings 64a (for example, about 0.1 A) is relative. It is possible to prevent unnecessary torque from being generated in the motor 31 due to energization of a rectangular wave applied between the phase terminals of the motor 31 when the rotation angle is estimated.

さらに、停止時推定器96aは、操舵トルクセンサ40から出力される操舵トルクTqにより、例えば図7に示す第1マップおよび例えば図8に示す第2マップに基づき選択された停止時回転角θsの2つの値(例えば、θ1,θ3)のうちの何れか1つを仮推定値として選択する。
選択された停止時回転角θsの2つの推定値候補(例えば、θ1,θ3)は、電気角(edeg)で180°の位相差を有することから、各値(例えば、θ1,θ3)に対応するロータ63の界磁方向つまり磁極の向きは互いに逆方向となる。
このため、2つの各推定値候補(例えば、θ1,θ3)においてモータ31に同一の通電を行うと、一方では運転者の操舵トルクを補助するようにして、運転者の操舵方向と同一の方向にモータ31による補助トルクが発生し、他方では運転者の操舵トルクを増加させるようにして、運転者の操舵方向の反対方向にモータ31による補助トルクが発生するからである。これにより、操舵トルクを観察することによって推定値候補が適正か否かを判定することができる。
Further, the stop-time estimator 96a uses the steering torque Tq output from the steering torque sensor 40 to calculate the stop-time rotation angle θs selected based on, for example, the first map shown in FIG. 7 and the second map shown in FIG. One of the two values (for example, θ1, θ3) is selected as the temporary estimated value.
The two estimated value candidates (for example, θ1, θ3) of the selected rotation angle θs at the time of stop correspond to each value (for example, θ1, θ3) because the electrical angle (edeg) has a phase difference of 180 °. The field direction of the rotor 63, that is, the direction of the magnetic poles, is opposite to each other.
Therefore, when the same energization is performed on the motor 31 in each of the two estimated value candidates (for example, θ1 and θ3), on the other hand, the steering torque of the driver is assisted to be the same direction as the driver's steering direction. This is because an auxiliary torque is generated by the motor 31 and, on the other hand, the steering torque of the driver is increased, and the auxiliary torque is generated by the motor 31 in the direction opposite to the steering direction of the driver. Thereby, it is possible to determine whether or not the estimated value candidate is appropriate by observing the steering torque.

例えば、図10または図11のタイムチャートに示すように、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルク(トルク検出信号)Tqがゼロである期間(つまり、時刻t1以前の期間)において、モータ31は停止状態であって、停止時推定器96aは第1マップおよび第2マップに基づき停止時回転角θsとして2つの推定値候補(例えば、θ1,θ3)を取得している。ここで、停止時推定器96aは、停止時回転角θsの2つの推定値候補(例えば、θ1,θ3)のうち何れか一方(例えば、θ1)を、いわば一時的な停止時回転角θsの推定値(仮推定値)として選択する。なお、図10または図11に示す例では、検出される操舵トルク(トルク検出信号)Tqがゼロである期間においてモータ31は停止状態であったが、微小なトルクが生じている場合において、モータ31が停止している場合も同様である。   For example, as shown in the time chart of FIG. 10 or FIG. 11, in a period in which the steering torque (torque detection signal) Tq detected by the steering torque sensor 40 is zero (that is, a period before time t1), the motor 31 In the stop state, the stop-time estimator 96a acquires two estimated value candidates (for example, θ1, θ3) as the stop-time rotation angle θs based on the first map and the second map. Here, the stop-time estimator 96a selects one of the two estimated value candidates (for example, θ1 and θ3) (for example, θ1) of the stop-time rotation angle θs, that is, the temporary stop-time rotation angle θs. Select as estimated value (provisional estimated value). In the example shown in FIG. 10 or FIG. 11, the motor 31 is in a stopped state during a period in which the detected steering torque (torque detection signal) Tq is zero. The same applies when 31 is stopped.

そして、例えば図10または図11に示す時刻t1以降のように、運転者の操舵入力に応じて操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルク(トルク検出信号)Tqがゼロから増大傾向に変化を開始すると、停止時推定器96aは、停止時回転角θsの仮推定値に応じて運転者による操舵入力と同方向にモータ31による操舵補助力が作用するようにして、FETブリッジ72を介してモータ31に所定微小電流を一時的(時刻t2〜時刻t3の期間)に通電することを指示する指令信号VsbをPWM信号生成部94に出力する。
なお、この所定微小電流の通電は、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルク(トルク検出信号)Tqが所定の補助下限トルク(アシスト不感帯)以下である状態(例えば、図10または図11に示す時刻t1から時刻t4に亘る期間)で実行される。
Then, for example, after time t1 shown in FIG. 10 or FIG. 11, the steering torque (torque detection signal) Tq detected by the steering torque sensor 40 in response to the driver's steering input starts to change from zero. Then, the stop-time estimator 96a causes the steering assist force by the motor 31 to act in the same direction as the steering input by the driver according to the temporary estimated value of the stop-time rotation angle θs, and the motor via the FET bridge 72. A command signal Vsb instructing to energize 31 a predetermined minute current temporarily (period of time t2 to time t3) is output to the PWM signal generation unit 94.
Note that the energization of the predetermined minute current is a state where the steering torque (torque detection signal) Tq detected by the steering torque sensor 40 is equal to or less than a predetermined auxiliary lower limit torque (assist dead band) (for example, as shown in FIG. 10 or FIG. 11). (Period from time t1 to time t4).

そして、停止時推定器96aは、例えば図10または図11に示す時刻t2から時刻t3に亘る期間のように、モータ31に所定微小電流(モータ電流)が通電されたことに起因して、例えば図10に示すように、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルク(トルク検出信号)Tqの増大速度が低下あるいは操舵トルク(トルク検出信号)Tqが減少した場合には、運転者の操舵方向と同一の方向にモータ31による補助トルクが発生しており、停止時回転角θsの仮推定値(例えば、θ1)の設定が適正であると判断し、この仮推定値(例えば、θ1)を、所定微小電流の通電前のモータ31の停止状態での停止時回転角θsの推定値として設定する。   The stop time estimator 96a is caused by, for example, a predetermined minute current (motor current) being applied to the motor 31 during a period from time t2 to time t3 shown in FIG. 10 or FIG. As shown in FIG. 10, when the increase speed of the steering torque (torque detection signal) Tq detected by the steering torque sensor 40 decreases or the steering torque (torque detection signal) Tq decreases, the steering direction of the driver is changed. Auxiliary torque is generated by the motor 31 in the same direction, and it is determined that the temporary estimated value (for example, θ1) of the rotation angle θs at the time of stop is appropriate, and this temporary estimated value (for example, θ1) is It is set as an estimated value of the rotation angle θs at the time of stopping when the motor 31 is stopped before energization with a predetermined minute current.

一方、例えば図11に示すように、モータ31に所定微小電流(モータ電流)が通電されたことに起因して、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルク(トルク検出信号)Tqの増大速度が増大した場合には、運転者の操舵方向と異なる(つまり反対)の方向にモータ31による補助トルクが発生しており、停止時回転角θsの仮推定値(例えば、θ1)の設定が適正ではないと判断し、この仮推定値(例えば、θ1)以外、つまり停止時回転角θsの2つの値(例えば、θ1,θ3)のうち何れか他方(例えば、θ3)を停止時回転角θsの推定値として設定することが適正であると判断し、例えば図11に示す時刻t3以降のように、モータ31の駆動方向を反転させることを指示する駆動方向反転フラグのフラグ値に「1」を設定し、停止時回転角θsの2つの値(例えば、θ1,θ3)のうち何れか他方(例えば、θ3)を、所定微小電流の通電前のモータ31の停止状態での停止時回転角θsの推定値として設定する。   On the other hand, for example, as shown in FIG. 11, the increasing speed of the steering torque (torque detection signal) Tq detected by the steering torque sensor 40 due to the application of a predetermined minute current (motor current) to the motor 31. If it increases, an auxiliary torque is generated by the motor 31 in a direction different from the steering direction of the driver (that is, opposite), and the provisional estimated value (for example, θ1) of the rotation angle θs at the time of stop is not appropriate. In other words, the other of the two values (for example, θ3) of the stop rotation angle θs other than the temporary estimated value (for example, θ1), that is, the two values (for example, θ1, θ3) of the stop rotation angle θs. It is determined that it is appropriate to set the estimated value, and, for example, after the time t3 shown in FIG. 11, “1” is set to the flag value of the driving direction inversion flag that instructs to reverse the driving direction of the motor 31. Set Further, one of the two values (for example, θ3, θ3) of the rotation angle θs at the time of stop is used to estimate the rotation angle θs at the time of stop when the motor 31 is stopped before energizing a predetermined minute current. Set as a value.

また、例えば図10または図11に示す時刻t4以降のように、操舵トルク(トルク検出信号)Tqが補助下限トルクを超えた場合には、設定した停止時回転角θsを用いてモータ31を起動する。   Further, when the steering torque (torque detection signal) Tq exceeds the auxiliary lower limit torque, for example, after time t4 shown in FIG. 10 or FIG. 11, the motor 31 is started using the set stop rotation angle θs. To do.

モータ31の回転速度ωmが所定速度以上となる駆動状態では、U相間電圧VunまたはV相間電圧Vvnは、モータ31が回転することによる誘起電圧により、停止中の所定値より増大するので、モータ31の回転角θmによって変化するインダクタンスを、モータ31の線間に交流電圧を印加したときの相間電圧比を用いて検出する方法では誤差が生じ、推定が困難になる。従って、この場合には、回転角推定器96の回転時推定器96bは、モータ31が回転していると推定し、切換部97が停止時推定器96aによる回転角推定を選択する。そして回転時推定器96bはロータ63の磁極位置に応じて変動する誘起電圧に基づいて回転時推定回転角θrを推定する。   In a driving state in which the rotational speed ωm of the motor 31 is equal to or higher than a predetermined speed, the U-phase voltage Vun or the V-phase voltage Vvn increases from a predetermined value during the stop due to an induced voltage caused by the rotation of the motor 31. An error occurs in the method of detecting the inductance that changes depending on the rotation angle θm using the phase-to-phase voltage ratio when an AC voltage is applied between the lines of the motor 31, making estimation difficult. Therefore, in this case, the rotation time estimator 96b of the rotation angle estimator 96 estimates that the motor 31 is rotating, and the switching unit 97 selects rotation angle estimation by the stop time estimator 96a. Then, the rotation time estimator 96b estimates the rotation time estimated rotation angle θr based on the induced voltage that varies according to the magnetic pole position of the rotor 63.

この推定原理は例えば図12に示す回転センサ(レゾルバ)201を用いた従来のd−q軸を用いたベクトル制御ブロック200において、実際のモータ31が有するd−q軸に対して、例えば図13および下記数式(3)に示すような位相差θe(=実回転角θ−回転時推定回転角θr)および回転速度ωeを有するγ−δ軸を設定する。
そして、d軸およびq軸とは位相差θeの位相角を有する、γ軸およびδ軸に発生する誘起電圧を図15に示すように推定し、推定したγ軸およびδ軸に発生する誘起電圧より位相差θeを図15のように求め、この位相差θeがゼロに収束するようにして図14のように、実際の回転角(実回転角)θと回転時推定回転角θrとが等しくなるように制御をおこなう。
For example, in the vector control block 200 using a conventional dq axis using the rotation sensor (resolver) 201 shown in FIG. Further, a γ-δ axis having a phase difference θe (= actual rotation angle θ−rotation estimated rotation angle θr) and rotation speed ωe as shown in the following mathematical formula (3) is set.
Then, the induced voltage generated on the γ-axis and the δ-axis having a phase angle of the phase difference θe with respect to the d-axis and the q-axis is estimated as shown in FIG. 15, and the induced voltage generated on the estimated γ-axis and δ-axis is estimated. Further, the phase difference θe is obtained as shown in FIG. 15, and the actual rotation angle (actual rotation angle) θ and the estimated rotation angle θr during rotation are equal as shown in FIG. 14 so that the phase difference θe converges to zero. Control is performed as follows.

Figure 0004943383
Figure 0004943383

また、d−q軸上の電流(d軸電流Idおよびq軸電流Iq)および電圧(d軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vq)と、γ−δ軸上の電流(γ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδ)および電圧(γ軸電圧Vγおよびδ軸電圧Vδ)とは、下記数式(4),(5)に示すように記述される。   Further, the current (d-axis current Id and q-axis current Iq) and voltage (d-axis voltage command value Vd and q-axis voltage command value Vq) on the dq axis, and the current on the γ-δ axis (γ-axis current) Iγ and δ-axis current Iδ) and voltage (γ-axis voltage Vγ and δ-axis voltage Vδ) are described as shown in the following equations (4) and (5).

Figure 0004943383
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Figure 0004943383
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モータ31の回転時に回転角(回転時推定回転角)θrを推定し、この回転時推定回転角θrを用いてモータ31をベクトル制御するための制御ブロックを図14に示す。これは図4に示す制御部73内のベクトル制御部の詳細である。
回転時推定器96bは、γ軸誘起電圧推定器150と、δ軸誘起電圧推定部151と、tanθe演算部152と、θe演算部153と、偏差演算部154と、PI制御器155と、微分器156と、Ld乗算部157と、回転数演算部158と、積分器159と、乗算器160および161と、加算器162と、停止判定器163と、二乗和演算器164とからなる。
FIG. 14 shows a control block for estimating a rotation angle (estimated rotation angle) θr during rotation of the motor 31 and vector-controlling the motor 31 using the estimated rotation angle θr during rotation. This is a detail of the vector control unit in the control unit 73 shown in FIG.
The rotation time estimator 96b includes a γ-axis induced voltage estimator 150, a δ-axis induced voltage estimator 151, a tan θe calculator 152, a θe calculator 153, a deviation calculator 154, a PI controller 155, a differential It comprises a calculator 156, an Ld multiplier 157, a rotation speed calculator 158, an integrator 159, multipliers 160 and 161, an adder 162, a stop determiner 163, and a square sum calculator 164.

γ軸誘起電圧推定器150とδ軸誘起電圧推定部151は、γ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδと、γ軸電圧Vγおよびδ軸電圧Vδと、値(−ωe・Ld・Iγ)および値(ωe・Ld・Iδ)より図15に示すブロック図のように、γ軸に現れる誘起電圧であるγ軸誘起電圧Eex・sinθeとδ軸に現れる誘起電圧であるδ軸誘起電圧Eex・cosθeを演算し出力する。
tanθe演算部152は得られたγ軸誘起電圧Eex・sinθeとδ軸誘起電圧Eex・cosθeの比である比tanθeを演算し出力する。
θe演算部153は比tanθeの値の逆正接値tan−1を求める事により位相差θeを演算し出力する。
The γ-axis induced voltage estimator 150 and the δ-axis induced voltage estimation unit 151 include a γ-axis current Iγ and a δ-axis current Iδ, a γ-axis voltage Vγ and a δ-axis voltage Vδ, a value (−ωe · Ld · Iγ), and a value. From (ωe · Ld · Iδ), the γ-axis induced voltage Eex · sinθe that is the induced voltage appearing on the γ-axis and the δ-axis induced voltage Eex · cosθe that is the induced voltage appearing on the δ-axis are obtained as shown in the block diagram of FIG. Calculate and output.
The tan θe calculator 152 calculates and outputs a ratio tan θe that is a ratio of the obtained γ-axis induced voltage Eex · sin θe and δ-axis induced voltage Eex · cos θe.
The θe calculator 153 calculates and outputs the phase difference θe by obtaining an arctangent value tan −1 of the value of the ratio tan θe.

偏差演算部154は、このようにして演算した位相差θeと、位相差θeの収束目標値である位相差θe=0の偏差を演算し、この偏差がゼロになるようにPI制御部155でPI制御を行い、制御量Δθを出力する。
また、微分器156は、このようにして演算した位相差θeを微分して回転速度ωeを演算して出力する。
さらに、Ld乗算部157は、回転速度ωeとd軸インダクタンスLdを乗算して出力する。
The deviation calculation unit 154 calculates the deviation between the phase difference θe calculated in this way and the phase difference θe = 0, which is a convergence target value of the phase difference θe, and the PI control unit 155 controls the deviation to be zero. PI control is performed and a control amount Δθ is output.
Further, the differentiator 156 differentiates the phase difference θe calculated in this way to calculate and output the rotational speed ωe.
Further, the Ld multiplier 157 multiplies the rotational speed ωe and the d-axis inductance Ld and outputs the result.

一方、二乗和演算器164は、δ軸誘起電圧推定部151が出力するδ軸誘起電圧Eex・cosθeの二乗とγ軸誘起電圧推定部150が出力するγ軸誘起電圧Eex・sinθeの二乗との和(Eex・cosθe+Eex・sinθe)を演算して出力する。
回転数演算部158は、二乗和演算器164から出力される値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)の平方根(√(Eex・cosθe+Eex・sinθe)=Eex)、つまり誘起電圧の値を予め記憶してある誘起電圧定数keで割る事により、推定回転数ωrを演算して出力する。
さらに、積分器159は、停止時推定器96aから出力される初期回転角θ0に基づき、推定回転数ωrを積分して回転角(実回転角)θを演算して出力する。
また、乗算器160は、回転速度ωeとd軸インダクタンスLdとの乗算値(ωe・Ld)とδ軸電流Iδとを乗算して得た値(ωe・Ld・Iδ)出力する。
On the other hand, the square sum calculator 164 calculates the square of the δ-axis induced voltage Eex · cos θe output from the δ-axis induced voltage estimation unit 151 and the square of the γ-axis induced voltage Eex · sin θe output from the γ-axis induced voltage estimation unit 150. The sum (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) is calculated and output.
The number-of-rotations calculator 158 is a square root (√ (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) = Eex) of the value (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) output from the square sum calculator 164. That is, by dividing the value of the induced voltage by the previously stored induced voltage constant ke, the estimated rotational speed ωr is calculated and output.
Further, the integrator 159 integrates the estimated rotational speed ωr based on the initial rotational angle θ0 output from the stop time estimator 96a, and calculates and outputs the rotational angle (actual rotational angle) θ.
The multiplier 160 outputs a value (ωe · Ld · Iδ) obtained by multiplying the multiplication value (ωe · Ld) of the rotational speed ωe and the d-axis inductance Ld and the δ-axis current Iδ.

乗算器161は、回転速度ωeとd軸インダクタンスLdとの乗算値(ωe・Ld)とγ軸電流Iγとを乗算して得た値(−ωe・Ld・Iγ)を出力する。
加算器162は、制御量Δθと回転角θを加算し、これを回転時推定回転角θrとして出力する。
以降、回転時推定回転角θrおよび推定回転数ωrを用いて、位相差θeがゼロに収束するように図14に示すブロック図のベクトル制御を行う。
The multiplier 161 outputs a value (−ωe · Ld · Iγ) obtained by multiplying the multiplication value (ωe · Ld) of the rotational speed ωe and the d-axis inductance Ld and the γ-axis current Iγ.
The adder 162 adds the control amount Δθ and the rotation angle θ, and outputs this as the rotation estimated rotation angle θr.
Thereafter, the vector control of the block diagram shown in FIG. 14 is performed using the estimated rotation angle θr and the estimated rotation speed ωr so that the phase difference θe converges to zero.

図14および図15においては、制御量Δθを回転角θに加算し、これを回転時推定回転角θrとして出力してベクトル制御を行うことにより、位相差θeをゼロに収束させる例を示したが、これに限定されず例えば図25に示す様に、制御量Δθを用いてγ軸誘起電圧推定器150およびδ軸誘起電圧推定器151の特性を変更することにより、位相差θeをゼロに収束させてもよい。   14 and 15 show an example in which the control amount Δθ is added to the rotation angle θ, and this is output as the estimated rotation angle θr at the time of rotation to perform vector control to converge the phase difference θe to zero. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 25, the phase difference θe is reduced to zero by changing the characteristics of the γ-axis induced voltage estimator 150 and the δ-axis induced voltage estimator 151 using the control amount Δθ. It may be converged.

たとえば図26に示す様に、γ軸誘起電圧推定器150と、δ軸誘起電圧推定部151中の抵抗値Rとd軸インダクタンスLdの一方もしくは双方を、制御量Δθによって変更する。具体的には、制御量Δθに対する抵抗値Rおよびd軸インダクタンスLdのマップを予め準備し、このマップを検索することにより抵抗値Rおよびd軸インダクタンスLdを変更する。   For example, as shown in FIG. 26, one or both of the resistance value R and the d-axis inductance Ld in the γ-axis induced voltage estimator 150 and the δ-axis induced voltage estimator 151 is changed by the control amount Δθ. Specifically, a map of the resistance value R and the d-axis inductance Ld with respect to the control amount Δθ is prepared in advance, and the resistance value R and the d-axis inductance Ld are changed by searching this map.

なお、図14および図15中、さらに図25および図26中の値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)、つまりδ軸誘起電圧Eex・cosθeの二乗とγ軸誘起電圧Eex・sinθeの二乗との和は、(sinθe+cosθe=1)であることから、例えば図16に示すように、位相角θeに関わらずにモータ31の誘起電圧Eexの二乗値を示す。
停止判定器163は、例えば図17(a)に示すように、値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)と予め記憶している所定値C1とを比較し、値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)が所定値C1未満である場合には、モータ31が停止していると判定する。
また、停止判定器163は、例えば図17(b)に示すように、値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)の平方根と予め記憶している所定値C2とを比較し、値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)の平方根が所定値C2未満である場合には、モータ31が停止していると判定する。
停止判定器163は、モータ31が停止していると判定した場合には、切換部97に切換信号Vcを出力する。
14 and 15, and the values (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) in FIGS. 25 and 26, that is, the square of the δ-axis induced voltage Eex · cos θe and the γ-axis induced voltage Eex · sin θe. Since the sum of the square of (sin 2 θe + cos 2 θe = 1), for example, as shown in FIG. 16, the square value of the induced voltage Eex of the motor 31 is shown regardless of the phase angle θe.
For example, as shown in FIG. 17A, the stop determination unit 163 compares the value (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) with a predetermined value C1 stored in advance, and compares the value (Eex 2 · When cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) is less than the predetermined value C1, it is determined that the motor 31 is stopped.
Further, as shown in FIG. 17B, for example, the stop determination unit 163 compares the square root of the value (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) with a predetermined value C2 that is stored in advance. When the square root of (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) is less than the predetermined value C2, it is determined that the motor 31 is stopped.
When the stop determination unit 163 determines that the motor 31 is stopped, the stop determination unit 163 outputs a switching signal Vc to the switching unit 97.

この実施の形態による電動ステアリング装置1は上記構成を備えており、次に、この電動ステアリング装置1の動作、特に、回転角推定器96および切換部97の動作について説明する。
先ず、例えば図18に示すステップS01においては、車両のイグニッションスイッチがオン(IG ON)とされているか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS02に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、処理は進行しない。
The electric steering device 1 according to this embodiment has the above-described configuration. Next, operations of the electric steering device 1, particularly operations of the rotation angle estimator 96 and the switching unit 97 will be described.
First, for example, in step S01 shown in FIG. 18, it is determined whether or not the ignition switch of the vehicle is turned on (IG ON).
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 02.
On the other hand, when the determination result is “NO”, the process does not proceed.

そして、ステップS02においては、各検出電流(つまり、γ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδ)、および各電圧指令値(つまり、γ軸電圧Vγおよびδ軸電圧Vδ)を取得する。
そして、ステップS03においては、取得したγ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδおよびγ軸電圧Vγおよびδ軸電圧Vδより、γ軸誘起電圧Eex・sinθeとδ軸誘起電圧Eex・cosθeを演算する。
そして、ステップS04においては、δ軸誘起電圧Eex・cosθeの二乗とγ軸誘起電圧Eex・sinθeの二乗との和(Eex・cosθe+Eex・sinθe)を演算し、この値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)に基づいて、モータ31が停止状態であるか否かを判定する。
これは例えば図17(a),(b)に示すように、値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)が所定値C1(=(C2))よりも小さい時には、モータ31が回転することによる誘起電圧が発生しておらず、モータ31が停止していると判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS24に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS05に進む。
そして、ステップS05においては、モータ31の相端子間(例えば、U相−V相端子間等)に所定矩形波の交流電圧の印加を開始し、停止時回転角θsの推定処理を開始する。
そして、ステップS06においては、各電圧センサ77により検出された各相電圧Vu,Vvおよび中点電圧Vnに基づき算出されるU相間電圧Vun(=Vu−Vn)およびV相間電圧Vvn(=Vv−Vn)を取得する。
In step S02, each detected current (that is, γ-axis current Iγ and δ-axis current Iδ) and each voltage command value (that is, γ-axis voltage Vγ and δ-axis voltage Vδ) are acquired.
In step S03, the γ-axis induced voltage Eex · sin θe and the δ-axis induced voltage Eex · cos θe are calculated from the acquired γ-axis current Iγ, δ-axis current Iδ, γ-axis voltage Vγ, and δ-axis voltage Vδ.
In step S04, the sum of the square of the δ-axis induced voltage Eex · cos θe and the square of the γ-axis induced voltage Eex · sin θe (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) is calculated, and this value (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe), it is determined whether or not the motor 31 is in a stopped state.
For example, as shown in FIGS. 17A and 17B, when the value (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) is smaller than a predetermined value C1 (= (C2) 2 ), the motor 31 It is determined that no induced voltage is generated due to rotation and the motor 31 is stopped.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 24 described later.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 05.
In step S05, application of a predetermined rectangular wave AC voltage is started between the phase terminals of the motor 31 (for example, between the U-phase and V-phase terminals, etc.), and the process of estimating the rotation angle θs at the stop is started.
In step S06, the U-phase voltage Vun (= Vu−Vn) and the V-phase voltage Vvn (= Vv−) calculated based on the phase voltages Vu, Vv and the midpoint voltage Vn detected by the voltage sensors 77. Vn) is obtained.

そして、ステップS07においては、相間電圧比Vun/Vvnを算出する。
そして、ステップS08においては、相間電圧比Vun/Vvnに基づく第1マップに対するマップ検索により、停止時回転角θsの4つの値θ1,…,θ4を取得する。
そして、ステップS09においては、V相間電圧Vvnに基づく第2マップに対するマップ検索により、停止時回転角θsの4つの値φ1,…,φ4を取得する。
そして、ステップS10においては、4つの値θ1,…,θ4のうちから、4つの値φ1,…,φ4の何れかと同等の2つの値を推定値候補として選択する。
In step S07, an interphase voltage ratio Vun / Vvn is calculated.
In step S08, four values θ1,..., Θ4 of the stop rotation angle θs are acquired by map search for the first map based on the interphase voltage ratio Vun / Vvn.
In step S09, four values φ1,..., Φ4 of the rotation angle θs at the time of stop are acquired by map search for the second map based on the V-phase voltage Vvn.
In step S10, two values equivalent to any one of the four values φ1,..., Φ4 are selected from the four values θ1,.

そして、ステップS11においては、所定矩形波の交流電圧の印加を終了する。
そして、図19に示すステップS12においては、停止時回転角θsの2つの推定値候補のうち何れか一方を仮推定値として選択する。
そして、ステップS13においては、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルクTqがゼロよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、このステップS13の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「YES」の場合、つまり運転者の操舵入力が開始された場合には、ステップS14に進む。
In step S11, application of the predetermined rectangular wave AC voltage is terminated.
Then, in step S12 shown in FIG. 19, one of the two estimated value candidates of the stop rotation angle θs is selected as a temporary estimated value.
In step S13, it is determined whether the steering torque Tq detected by the steering torque sensor 40 is greater than zero.
When the determination result is “NO”, the determination process of step S13 is repeatedly executed.
On the other hand, if the determination result is “YES”, that is, if the driver's steering input is started, the process proceeds to step S14.

そして、ステップS14においては、操舵トルクTqが、補助下限トルクよりも小さい所定の設定トルク(<補助下限トルク)であるか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS15に進む。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、このステップS14の判定処理を繰り返し実行する。
そして、ステップS15においては、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルクTqおよび停止時回転角θsの仮推定値に応じて、運転者による操舵入力と同方向にモータ31による操舵補助力が作用するようにして、FETブリッジ72を介してモータ31を所定微小電流により駆動制御する。
In step S14, it is determined whether or not the steering torque Tq is a predetermined set torque (<auxiliary lower limit torque) smaller than the auxiliary lower limit torque.
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S15.
On the other hand, when the determination result is “NO”, the determination process of step S14 is repeatedly executed.
In step S15, the steering assist force by the motor 31 acts in the same direction as the steering input by the driver in accordance with the steering torque Tq detected by the steering torque sensor 40 and the temporary estimated value of the rotation angle θs at the time of stop. In this manner, the motor 31 is driven and controlled with a predetermined minute current via the FET bridge 72.

そして、ステップS16においては、モータ31に所定微小電流が通電されたことに起因して、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルクTqの増大速度が低下したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS18に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、停止時回転角θsの仮推定値の設定が適正であると判断してステップS17に進み、このステップS17においては、停止時回転角θsの仮推定値を、所定微小電流の通電前のモータ31の停止状態での停止時回転角θsの推定値として設定し、後述するステップS20に進む。
In step S <b> 16, it is determined whether or not the increasing speed of the steering torque Tq detected by the steering torque sensor 40 has decreased due to the application of a predetermined minute current to the motor 31.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 18 described later.
On the other hand, if the determination result is “YES”, it is determined that the provisional estimated value of the stop rotation angle θs is appropriate, and the process proceeds to step S17. In step S17, the stop rotation angle θs is set. The temporary estimated value is set as an estimated value of the rotation angle θs at the time of stopping when the motor 31 is stopped before the predetermined minute current is applied, and the process proceeds to step S20 described later.

また、ステップS18においては、モータ31に所定微小電流が通電されたことに起因して、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルクTqの増大速度が増大したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、上述したステップS16に戻る。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、停止時回転角θsの仮推定値の設定が適正ではないと判断してステップS19に進み、このステップS19においては、2つの推定値候補のうち何れか他方を、所定微小電流の通電前のモータ31の停止状態での停止時回転角θsの推定値として設定する。これは、前述の駆動方向反転フラグに相当する。
そして、ステップS20においては、所定微小電流によるモータ13の駆動制御の実行を終了し、停止時回転角θsの推定値を回転角θmとして設定し、停止時回転角θsの推定処理を終了する。
In step S18, it is determined whether or not the increasing speed of the steering torque Tq detected by the steering torque sensor 40 has increased due to the application of a predetermined minute current to the motor 31.
If this determination is “NO”, the flow returns to step S 16 described above.
On the other hand, if the determination result is “YES”, it is determined that the temporary estimated value of the rotation angle θs at the time of stop is not appropriate, and the process proceeds to step S19. In this step S19, two estimated value candidate candidates are determined. Any one of them is set as an estimated value of the rotation angle θs at the time of stop in the stop state of the motor 31 before energization with a predetermined minute current. This corresponds to the aforementioned driving direction inversion flag.
In step S20, the execution of the drive control of the motor 13 with a predetermined minute current is finished, the estimated value of the stop rotation angle θs is set as the rotation angle θm, and the stop rotation angle θs estimation process is finished.

そして、図20に示すステップS21においては、再び各検出電流(つまり、γ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδ)、および各電圧指令値(つまり、γ軸電圧Vγおよびδ軸電圧Vδ)を取得する。
そして、ステップS22においては、取得した取得したγ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδおよびγ軸電圧Vγおよびδ軸電圧Vδ、予め既知とされる、モータ抵抗Rと、d軸インダクタンスLd、および後述の位相差速度(回転速度)ωeより、γ軸誘起電圧Eex・sinθeとδ軸誘起電圧Eex・cosθeを演算する。
そして、ステップS23においては、δ軸誘起電圧Eex・cosθeの二乗とγ軸誘起電圧Eex・sinθeの二乗との和(Eex・cosθe+Eex・sinθe)を演算し、この値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)に基づいて、モータ31の回転状態であるか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、エンドに進み、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS24に進む。
In step S21 shown in FIG. 20, each detected current (that is, γ-axis current Iγ and δ-axis current Iδ) and each voltage command value (that is, γ-axis voltage Vγ and δ-axis voltage Vδ) are acquired again. .
In step S22, the acquired γ-axis current Iγ and δ-axis current Iδ and γ-axis voltage Vγ and δ-axis voltage Vδ, motor resistance R, d-axis inductance Ld, which will be described in advance, From the phase difference speed (rotational speed) ωe, the γ-axis induced voltage Eex · sin θe and the δ-axis induced voltage Eex · cos θe are calculated.
In step S23, the sum of the square of the δ-axis induced voltage Eex · cos θe and the square of the γ-axis induced voltage Eex · sin θe (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) is calculated, and this value (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe), it is determined whether or not the motor 31 is in a rotating state.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to the end, and the series of processing is ended.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S24.

そして、ステップS24においては、得られたγ軸誘起電圧Eex・sinθeとδ軸誘起電圧Eex・cosθeの比(tanθe)を求めて、この結果の比(tanθe)の値の逆正接値tan−1を求める事により位相差θeを演算し、さらに位相差θeを微分して位相差速度(回転速度)ωeを演算する。
そして、ステップS25においては、位相差θeと位相差θeの収束目標であるゼロの偏差を演算し、PI制御器155を介して、制御量Δθを演算する。
そして、ステップS26においては、δ軸誘起電圧Eex・cosθeを予め既知の誘起電圧定数keで割る事によって推定回転数ωrを演算し、さらに、この推定回転数ωrを積分して回転角(実回転角)θを求める。
ステップS27においては、前述の回転角θと制御量Δθを加算して、回転時推定回転角θrを演算する。そして、この回転時推定回転角θrを用いて、位相差θeがゼロになるようにブラシレスモータ駆動制御を行う。
In step S24, a ratio (tan θe) between the obtained γ-axis induced voltage Eex · sin θe and δ-axis induced voltage Eex · cos θe is obtained, and an arctangent value tan −1 of the resulting ratio (tan θe) is obtained. Is calculated to obtain the phase difference θe, and the phase difference θe is differentiated to calculate the phase difference speed (rotational speed) ωe.
In step S25, the deviation of zero, which is the convergence target of the phase difference θe and the phase difference θe, is calculated, and the control amount Δθ is calculated via the PI controller 155.
In step S26, the estimated rotational speed ωr is calculated by dividing the δ-axis induced voltage Eex · cos θe in advance by a known induced voltage constant ke, and the estimated rotational speed ωr is integrated to obtain a rotation angle (actual rotation). Angle) θ is obtained.
In step S27, the rotation angle θ and the control amount Δθ are added to calculate the rotation estimated rotation angle θr. Then, brushless motor drive control is performed using the estimated rotation angle θr during rotation so that the phase difference θe becomes zero.

そして、ステップS28においては、モータ31の起動直後か否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、後述するステップS30に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS29に進む。
そして、ステップS29においては、停止時回転角θsと回転時推定回転角θrとの間に所定値を超える差が存在するか否かを判定することによって、停止時回転角θsと回転時推定回転角θrとがほぼ等しいか否かを判定する。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS30に進み、このステップS30においては、通常時制御として、回転時推定回転角θrに基づくモータ31の駆動制御を実行し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS31に進み、このステップS31においては、所定の異常時制御として、例えば回転駆動されるモータ31の停止を指示力したり、例えば回転時推定回転角θrの推定値を回転角θmとして出力することを禁止するとともに、電流センサ76から出力される検出信号(例えば、U相検出電流Ius,W相検出電流Iws等)には拘らずに電圧センサ77から出力される検出信号に基づき回転角θmを推定する他の公知の推定処理の実行を指示して、一連の処理を終了する。
モータ31をベクトル制御する制御ループのなかで、ステップS01〜ステップS31の一連の処理を繰り返してモータ31の回転角θmを推定し、モータ31の制御を行う。
In step S28, it is determined whether or not the motor 31 has just been started.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 30 described later.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S29.
In step S29, it is determined whether or not there is a difference exceeding a predetermined value between the rotation angle θs at the stop and the estimated rotation angle θr at the rotation, thereby determining the rotation angle θs at the stop and the estimated rotation at the rotation. It is determined whether or not the angle θr is substantially equal.
When the determination result is “YES”, the process proceeds to step S30, and in this step S30, drive control of the motor 31 based on the estimated rotation angle θr is executed as normal time control, and a series of processes is ended. To do.
On the other hand, when the determination result is “NO”, the process proceeds to step S31. In step S31, for example, a command for stopping the motor 31 that is rotationally driven is given as the predetermined abnormality time control, for example, during rotation. It is prohibited to output the estimated value of the estimated rotation angle θr as the rotation angle θm, and regardless of detection signals (for example, U-phase detection current Ius, W-phase detection current Iws, etc.) output from the current sensor 76. The execution of another known estimation process for estimating the rotation angle θm based on the detection signal output from the voltage sensor 77 is instructed, and the series of processes ends.
In the control loop in which the motor 31 is vector-controlled, the series of processing in steps S01 to S31 is repeated to estimate the rotation angle θm of the motor 31, and the motor 31 is controlled.

上述したように、本実施の形態によるブラシレスモータの制御装置70によれば、回転角θmの推定演算の実行途中で位相差θeがゼロに収束していない場合(特に、モータ31が発生する誘起電圧が小さく位相差θeがゼロに収束し難い場合など)であっても、モータ31が発生する誘起電圧を位相差θeに関わらずに精度よく検出することができ、この誘起電圧が所定値より小さい場合にはモータ31が停止していると適切に判定することができる。   As described above, according to the brushless motor control device 70 according to the present embodiment, when the phase difference θe does not converge to zero during the execution of the estimation calculation of the rotation angle θm (particularly, induction induced by the motor 31). Even when the voltage is small and the phase difference θe is difficult to converge to zero, the induced voltage generated by the motor 31 can be detected accurately regardless of the phase difference θe. If it is smaller, it can be properly determined that the motor 31 is stopped.

詳細には、γ軸に発生する誘起電圧(Eex×sinθe)の二乗とδ軸に発生する誘起電圧(Eex×cosθe)の二乗との和を観測することにより、位相差θeに関わらずに、誘起電圧を精度よく検出することができ、モータ31の回転および停止を適切に判定することができる。そして、この判定結果に応じて、精度のよい回転角θmの推定値を得ることができ、モータ31を脱調させたり、トルク変動を生じさせたりすること無しに、滑らかに駆動制御することができる。   Specifically, by observing the sum of the square of the induced voltage (Eex × sin θe) generated on the γ-axis and the square of the induced voltage (Eex × cos θe) generated on the δ-axis, regardless of the phase difference θe, The induced voltage can be detected with high accuracy, and the rotation and stop of the motor 31 can be appropriately determined. According to the determination result, an accurate estimated value of the rotation angle θm can be obtained, and smooth drive control can be performed without causing the motor 31 to step out or cause torque fluctuation. it can.

また、本実施の形態による電動ステアリング装置1によれば、例えばレゾルバ等の回転角度センサを備える必要無しに、装置構成の簡略化および装置の小型化を図ることができ、車両搭載性を向上させることができると共に、例えばモータ31が脱調してトルク変動が生じ、操舵フィーリングが低下してしまうことや、例えばモータ31が脱調して停止してしまうなどの不具合が生じることを防止し、運転者が操舵フィーリングに違和感を感じてしまうことを防止することができると共に、車両の走行挙動が不安定となることを抑制することができる。   In addition, according to the electric steering device 1 according to the present embodiment, it is possible to simplify the device configuration and reduce the size of the device without the need of providing a rotation angle sensor such as a resolver, for example, and improve the vehicle mountability. It is possible to prevent the motor 31 from stepping out, causing torque fluctuations and lowering the steering feeling, and preventing the motor 31 from stepping out and stopping, for example. In addition to preventing the driver from feeling uncomfortable with the steering feeling, the driving behavior of the vehicle can be prevented from becoming unstable.

なお、上述した実施の形態では、回転時推定器96bは、γ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδおよびγ軸電圧指令値Vγおよびδ軸電圧指令値Vδと、予め既知とされる、モータ抵抗Rと、d軸インダクタンスLdと、q軸インダクタンスLqと、に基づき、位相差θeを算出し、位相差θeがゼロとなるように収束制御を実行して、回転時推定回転角θrを推定するとしたが、これに限定されず、例えば図21に示す第1変形例に係る電動ステアリング装置1のブラシレスモータの制御装置70ように、作動アンプを具備する第1相間電圧算出部95aにより算出されるU−N相線間電圧Vun(=Vu−Vn)と、電流センサ76から出力されるU相検出電流Iusと、予め既知とされるU−N相インダクタンスLun、および抵抗Runとに基づき、下記数式(6)により、誘起電圧Veを算出し、誘起電圧Veがモータ31の回転速度に比例することを利用して、誘起電圧Veより回転速度ωrを推定し、これを時間積分して得た値を、回転時推定回転角θrの推定値としてもよい。そして、推定した回転時推定回転角θrを用いて図21に示すようにd−q軸での制御を行う。   In the above-described embodiment, the rotation time estimator 96b is configured such that the γ-axis current Iγ, the δ-axis current Iδ, the γ-axis voltage command value Vγ, and the δ-axis voltage command value Vδ are known in advance. The phase difference θe is calculated based on the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq, and the convergence control is executed so that the phase difference θe becomes zero, so that the estimated rotation angle θr during rotation is estimated. However, the present invention is not limited to this. For example, U is calculated by a first interphase voltage calculation unit 95a including an operation amplifier, such as the brushless motor control device 70 of the electric steering device 1 according to the first modification shown in FIG. Based on -N-phase line voltage Vun (= Vu-Vn), U-phase detection current Ius output from current sensor 76, U-N-phase inductance Lun, and resistance Run that are known in advance. Then, the induced voltage Ve is calculated by the following formula (6), and the rotational speed ωr is estimated from the induced voltage Ve by utilizing the fact that the induced voltage Ve is proportional to the rotational speed of the motor 31, and this is integrated over time. The value obtained in this way may be the estimated value of the estimated rotation angle θr during rotation. Then, control on the dq axis is performed as shown in FIG. 21 using the estimated rotation angle θr during rotation.

Figure 0004943383
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この第1変形例において、上述した実施の形態と異なる主要な点として、目標電流設定部82はq軸目標電流Iqcを出力する。そして、電流制御部90は、偏差ΔIdを制御増幅してd軸電圧指令値ΔVdを算出するd軸電流PI制御器90cと、偏差ΔIqを制御増幅してq軸電圧指令値ΔVqを算出するq軸電流PI制御器90eとを備えている。そして、γδ−3相変換部93に換わるdq−3相変換部93Aは、d−q座標上でのd軸電圧指令値Vdおよびq軸電圧指令値Vqを、静止座標である3相交流座標上での電圧指令値であるU相出力電圧VuおよびV相出力電圧VvおよびW相出力電圧Vwに変換して出力する。また、3相−γδ変換部98に換わる3相−γδ変換部98Aは、各相電流Iu,Iv,Iwの検出値をd−q座標上に変換してd軸電流Id及びq軸電流Iqを演算して出力する。また、回転時推定器96bに換わる回転時推定器96cは、例えば、第1相間電圧算出部95aから出力されるU相間電圧Vun(=Vu−Vn)と電流センサ76から出力されるU相検出電流Iusに基づき、推定回転数ωrおよび回転時推定回転角θrを演算して出力する。   In the first modification, as a main point different from the above-described embodiment, the target current setting unit 82 outputs a q-axis target current Iqc. The current control unit 90 controls and amplifies the deviation ΔId to calculate the d-axis voltage command value ΔVd, and the current control unit 90 controls and amplifies the deviation ΔIq to calculate the q-axis voltage command value ΔVq. And a shaft current PI controller 90e. Then, the dq-3 phase conversion unit 93A, which replaces the γδ-3 phase conversion unit 93, converts the d-axis voltage command value Vd and the q-axis voltage command value Vq on the dq coordinate into three-phase AC coordinates that are stationary coordinates. The U-phase output voltage Vu, the V-phase output voltage Vv, and the W-phase output voltage Vw, which are the above voltage command values, are converted and output. Further, a three-phase-γδ conversion unit 98A replacing the three-phase-γδ conversion unit 98 converts the detected values of the respective phase currents Iu, Iv, Iw onto dq coordinates, and d-axis current Id and q-axis current Iq. Is calculated and output. The rotation time estimator 96c instead of the rotation time estimator 96b includes, for example, a U-phase voltage Vun (= Vu−Vn) output from the first interphase voltage calculation unit 95a and a U-phase detection output from the current sensor 76. Based on the current Ius, the estimated rotational speed ωr and the estimated rotational angle θr during rotation are calculated and output.

なお、上述した実施の形態では、停止時推定器96aは、相間電圧比Vun/Vvnに基づき停止時回転角θsの2つの推定値候補(例えば、θ1,θ3)を推定するとしたが、これに限定されず、例えば線間電圧比Vuv/Vwuに基づき停止時回転角θsの2つの推定値候補(例えば、θ1,θ3)を推定してもよい。
この第2変形例に係るブラシレスモータの制御装置70では、例えば図22に示すように、停止時推定器96aには、各相電圧Vu,Vv,Vwを検出する電圧センサ77から出力される検出信号が入力されている。
In the above-described embodiment, the stop-time estimator 96a estimates two estimated value candidates (for example, θ1, θ3) of the stop-time rotation angle θs based on the interphase voltage ratio Vun / Vvn. Without limitation, for example, two estimated value candidates (for example, θ1, θ3) of the rotation angle θs at the time of stop may be estimated based on the line voltage ratio Vuv / Vwu.
In the brushless motor control apparatus 70 according to the second modified example, as shown in FIG. 22, for example, the stop time estimator 96a has a detection output from a voltage sensor 77 for detecting each phase voltage Vu, Vv, Vw. A signal is being input.

そして、停止時推定器96aは、各線間電圧Vuv(=Vu−Vv),Vwu(=Vw−Vu)を算出すると共に、線間電圧比Vuv/Vwuは線間インダクタンス比Luv/Lwuにほぼ等しくなることを利用して、線間電圧比Vuv/Vwuと、停止時回転角θsとの所定の対応関係を示す第3マップに対するマップ検索により停止時回転角θsを取得する。
なお、この第3マップは、例えば線間電圧比Vuv/Vwuと、停止時回転角θsとの所定の対応関係を示すマップであって、電気角(edeg)での0°から360°の範囲内において、線間電圧比Vuv/Vwuの適宜の単一の値に対して、停止時回転角θsの4つの値α1,…,α4が対応するようになっている。つまり、線間電圧比Vuv/Vwuの2周期が電気角(edeg)での360°となっている。
そして、停止時推定器96aは、第3マップにより検索された停止時回転角θsの4つの値α1,…,α4のうちの何れか2つを選択するために、線間電圧Vwuと、停止時回転角θsとの所定の対応関係を示す第4マップに対するマップ検索により停止時回転角θsを取得する。
この第4マップは、例えば線間電圧Vwuと、停止時回転角θsとの所定の対応関係を示すマップであって、電気角(edeg)での0°から360°の範囲内において、線間電圧Vwuの適宜の単一の値に対して、停止時回転角θsの4つの値β1,…,β4が対応するようになっている。つまり、各線間電圧Vuv,Vwuの2周期が電気角(edeg)での360°となっている。
そして、第3マップにより検索された停止時回転角θsの4つの値α1,…,α4のうち、線間電圧Vwuに対応する停止時回転角θsの4つの値β1,…,β4の何れか2つと同等の2つの値を停止時回転角θsの推定値候補として選択する。
なお、バッテリ電圧(つまりFETブリッジ72の電源電圧)が変動しても正確な停止時回転角θsを得るために、バッテリ電圧Vbを検出して、この値を用いて検出した線間電圧Vwuを補正し、補正後の線間電圧Vwuを用いて第4マップを検索し、停止時回転角θsの4つの値β1,…,β4を得ている。このため、停止時推定器96aとバッテリ71(+B)との間には、例えば図22に示すように、作動アンプを備えるボルテージフォロア回路71aが設けられ、このボルテージフォロア回路71aの出力が停止時推定器96aに入力されている。
The stop time estimator 96a calculates the line voltages Vuv (= Vu−Vv) and Vwu (= Vw−Vu), and the line voltage ratio Vuv / Vwu is substantially equal to the line inductance ratio Luv / Lwu. By utilizing this, the rotation angle θs at the time of stop is obtained by map search with respect to the third map showing a predetermined correspondence relationship between the line voltage ratio Vuv / Vwu and the rotation angle θs at the time of stop.
In addition, this 3rd map is a map which shows the predetermined | prescribed correspondence of line voltage ratio Vuv / Vwu, for example, and rotation angle (theta) s at a time of stop, Comprising: The range of 0 degree to 360 degrees in an electrical angle (edeg) The four values α1,..., Α4 of the rotation angle θs at the time of stop correspond to an appropriate single value of the line voltage ratio Vuv / Vwu. That is, two cycles of the line voltage ratio Vuv / Vwu are 360 ° in electrical angle (edeg).
Then, the stop-time estimator 96a selects the line voltage Vwu and the stop voltage in order to select any two of the four values α1,..., Α4 of the stop-time rotation angle θs searched by the third map. The stop rotation angle θs is obtained by map search for the fourth map showing a predetermined correspondence relationship with the hour rotation angle θs.
This fourth map is a map showing a predetermined correspondence between, for example, the line voltage Vwu and the rotation angle θs at the time of stop, and the line-to-line is within the range of 0 ° to 360 ° in electrical angle (edeg). Four values β1,..., Β4 of the rotation angle θs at the stop correspond to an appropriate single value of the voltage Vwu. That is, two cycles of the line voltages Vuv and Vwu are 360 ° in electrical angle (edeg).
Among the four values α1,..., Α4 of the stop rotation angle θs searched by the third map, any one of the four values β1,..., Β4 of the stop rotation angle θs corresponding to the line voltage Vwu. Two values equivalent to two are selected as estimated value candidates of the rotation angle θs at the time of stop.
In order to obtain an accurate stop rotation angle θs even if the battery voltage (that is, the power supply voltage of the FET bridge 72) fluctuates, the battery voltage Vb is detected, and the line voltage Vwu detected using this value is detected. The fourth map is searched using the corrected line voltage Vwu, and four values β1,..., Β4 of the rotation angle θs at the time of stop are obtained. For this reason, a voltage follower circuit 71a having an operational amplifier is provided between the stop time estimator 96a and the battery 71 (+ B), for example, as shown in FIG. 22, and the output of the voltage follower circuit 71a is stopped. It is input to the estimator 96a.

なお、この第2変形例に係る各線間電圧Vuv(=Vu−Vv),Vvw(=Vv−Vw),Vwu(=Vw−Vu)は、例えば下記数式(7)に示すように、上述した実施の形態での各相間電圧Vun,Vvn,Vwnに対して、大きさが√3倍されて、位相が(π/6)だけ遅れる。   Note that the line voltages Vuv (= Vu−Vv), Vvw (= Vv−Vw), and Vwu (= Vw−Vu) according to the second modification are as described above, for example, as shown in the following formula (7). The magnitude is multiplied by √3 with respect to each interphase voltage Vun, Vvn, Vwn in the embodiment, and the phase is delayed by (π / 6).

Figure 0004943383
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なお、上述した実施の形態において、停止時推定器96aはモータ31に所定微小電流が通電された際に停止時回転角θsの仮推定値(例えば、θ1)の設定が適正ではないと判断したときに、駆動方向反転フラグのフラグ値に「1」を設定し、第2マップに基づき選択された停止時回転角θsの2つの推定値候補(例えば、θ1,θ3)のうち何れか他方(例えば、θ3)を、所定微小電流の通電前のモータ31の停止状態での停止時回転角θsの推定値として設定するとしたが、これに限定されず、例えば停止時回転角θsの仮推定値(例えば、θ1)の設定が適正ではないと判断した場合であっても、この仮推定値を所定微小電流の通電前のモータ31の停止状態での停止時回転角θsの推定値として設定し、図10および図11に示すように駆動方向反転フラグのフラグ値に「1」を設定し、操舵トルクセンサ40により検出される操舵トルクTqが所定の補助下限トルク以上となった時刻以降において操舵トルクTqに応じてモータ31から補助トルクを発生させる際に、補助トルクの大きさは変更せずに補助トルクの発生方向のみを反転させてもよい。   In the above-described embodiment, the stop-time estimator 96a determines that the provisional estimated value (for example, θ1) of the stop-time rotation angle θs is not appropriate when a predetermined minute current is applied to the motor 31. When the flag value of the driving direction reversal flag is set to “1”, one of the two estimated value candidates (for example, θ1, θ3) of the rotation angle θs at the time of stop selected based on the second map (for example, θ1, θ3) For example, θ3) is set as an estimated value of the rotation angle θs at the time of stopping the motor 31 in a stopped state before energization with a predetermined minute current. However, the present invention is not limited to this. Even if it is determined that the setting of (for example, θ1) is not appropriate, this temporary estimated value is set as an estimated value of the rotation angle θs at the time of stopping in a stopped state of the motor 31 before energization with a predetermined minute current. As shown in FIGS. 10 and 11 When the flag value of the driving direction reversal flag is set to “1” and the steering torque Tq detected by the steering torque sensor 40 becomes equal to or higher than a predetermined auxiliary lower limit torque, the auxiliary torque is supplied from the motor 31 according to the steering torque Tq. When generating the auxiliary torque, only the direction of generation of the auxiliary torque may be reversed without changing the magnitude of the auxiliary torque.

本発明の一実施形態に係る電動ステアリング装置の構成図である。It is a lineblock diagram of the electric steering device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電動ステアリング装置の操舵補助機構の構成図である。It is a lineblock diagram of the steering auxiliary mechanism of the electric steering device concerning one embodiment of the present invention. 図2に示すA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line shown in FIG. 本発明の一実施形態に係るブラシレスモータの制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the brushless motor which concerns on one Embodiment of this invention. 図4に示すFETブリッジの構成図である。It is a block diagram of FET bridge | bridging shown in FIG. 図4に示すFETブリッジの各トランジスタのオン(導通)/オフ(遮断)状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an on (conduction) / off (cutoff) state of each transistor of the FET bridge illustrated in FIG. 4. 本発明の一実施形態に係る相間電圧比Vun/Vvnと回転角θmとの対応関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the correspondence of the voltage ratio Vun / Vvn and rotation angle (theta) m which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る相間電圧Vvnと回転角θmとの対応関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the correspondence of the interphase voltage Vvn and rotation angle (theta) m which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る各相間インダクタンスLun,Lvn,Lwnと回転角θmとの対応関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the correspondence of each phase inductance Lun, Lvn, Lwn and rotation angle (theta) m which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る操舵トルクTqとモータ電流と駆動方向反転フラグのフラグ値との変化の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the change of the steering torque Tq which concerns on one Embodiment of this invention, a motor current, and the flag value of a drive direction inversion flag. 本発明の一実施形態に係る操舵トルクTqとモータ電流と駆動方向反転フラグのフラグ値との変化の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the change of the steering torque Tq which concerns on one Embodiment of this invention, a motor current, and the flag value of a drive direction inversion flag. 本発明の実施形態に対する比較例として従来技術の一例に係るモータ制御ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control block which concerns on an example of a prior art as a comparative example with respect to embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るd−q軸とγ−δ軸との対応関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correspondence of the dq axis | shaft and (gamma) -delta axis which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るモータ制御ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control block which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る回転時推定器のブロック構成図である。It is a block block diagram of the rotation time estimator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るδ軸誘起電圧Eex・cosθeとγ軸誘起電圧Eex・sinθeとの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of (delta) axis induced voltage Eex * cos (theta) e and (gamma) axis induced voltage Eex * sin (theta) e which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るモータ回転数(回転速度)と、二乗和演算器から出力される値(Eex・cosθe+Eex・sinθe)および平方根(√(Eex・cosθe+Eex・sinθe)=Eex)との対応関係の一例を示すグラフ図である。The motor rotation speed (rotation speed), the value (Eex 2 · cos 2 θe + Eex 2 · sin 2 θe) and the square root (√ (Eex 2 · cos 2 θe + Eex) output from the sum of squares calculator according to one embodiment of the present invention is a graph showing one example of a correspondence relationship between 2 · sin 2 θe) = Eex ). 本発明の一実施形態に係る電動ステアリング装置の動作、特に、回転角推定器および切換部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the electric steering apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, especially operation | movement of a rotation angle estimator and a switching part. 本発明の一実施形態に係る電動ステアリング装置の動作、特に、回転角推定器および切換部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the electric steering apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, especially operation | movement of a rotation angle estimator and a switching part. 本発明の一実施形態に係る電動ステアリング装置の動作、特に、回転角推定器および切換部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the electric steering apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, especially operation | movement of a rotation angle estimator and a switching part. 本発明の一実施形態の第1変形例に係るブラシレスモータの制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the brushless motor which concerns on the 1st modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の第2変形例に係るブラシレスモータの制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the brushless motor which concerns on the 2nd modification of one Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る位相差θeおよびδ軸誘起電圧Eex・cosθeの収束状態の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the convergence state of phase difference (theta) e and (delta) axis induced voltage Eex * cos (theta) e which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るモータ回転数(回転速度)と位相差θeとの対応関係の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the correspondence of motor rotation speed (rotation speed) and phase difference (theta) e which concerns on embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に係るモータ制御ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the motor control block which concerns on the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に係る回転時推定器のブロック構成図である。It is a block block diagram of the rotation time estimator which concerns on the modification of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電動ステアリング装置
31 モータ
40 操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)
63 ロータ
64 ステータ
64a ステータ巻線
70 ブラシレスモータの制御装置
72 FETブリッジ(通電切換手段)
73 制御部(電流制御手段、操舵制御手段、駆動制御手段)
76 電流センサ
77 電圧センサ
94 PWM信号生成部(通電切換手段)
96a 停止時推定器(停止時回転角推定手段、駆動制御手段)
96b 回転時推定器(回転角推定手段)
163 停止判定器(判定手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric steering apparatus 31 Motor 40 Steering torque sensor (steering torque detection means)
63 Rotor 64 Stator 64a Stator winding 70 Brushless motor control device 72 FET bridge (energization switching means)
73 Control unit (current control means, steering control means, drive control means)
76 Current sensor 77 Voltage sensor 94 PWM signal generator (energization switching means)
96a Stop time estimator (stop rotation angle estimation means, drive control means)
96b Rotation estimator (rotation angle estimation means)
163 Stop determiner (determination means)

Claims (5)

ロータおよび複数相のステータ巻線を有するステータを具備するブラシレスモータと、各相の前記ステータ巻線への通電を切換制御する通電切換手段とを備えるブラシレスモータの制御装置であって、
dq座標系に対して位相差を有するγδ座標系を設定し、γ軸に発生する誘起電圧成分およびδ軸に発生する誘起電圧成分を推定する誘起電圧推定手段と、
前記誘起電圧推定手段によって推定された前記γ軸に発生する誘起電圧成分の二乗と前記δ軸に発生する誘起電圧成分の二乗との和が所定の値よりも大きいか否かに基づき、前記ブラシレスモータの回転および停止を判定する判定手段
を備えることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
A brushless motor control device comprising: a brushless motor including a rotor and a stator having a plurality of phases of stator windings; and energization switching means for switching and controlling energization of the stator windings of each phase,
an induced voltage estimating means for setting a γδ coordinate system having a phase difference with respect to the dq coordinate system and estimating an induced voltage component generated on the γ axis and an induced voltage component generated on the δ axis;
Based on whether the sum of the squares of the induced voltage component generated in the square and the δ-axis induced voltage component generated in the γ axis are estimated by the induced voltage estimation unit is larger than a predetermined value, the brushless control device for a brushless motor, characterized in that it comprises a a <br/> determining means for determining the rotation and stopping of the motor.
前記ブラシレスモータが回転している時の回転角を推定して推定回転角信号を出力する回転角推定手段を有し、
前記判定手段により前記ブラシレスモータが停止していると判定された場合には、前記回転角推定手段とは異なる処理により前記回転角を推定して前記ブラシレスモータを駆動制御する駆動制御手段
を備えることを特徴とする請求項1に記載のブラシレスモータの制御装置。
A rotation angle estimating means for estimating a rotation angle when the brushless motor is rotating and outputting an estimated rotation angle signal;
A drive control unit configured to estimate the rotation angle by a process different from the rotation angle estimation unit and to drive and control the brushless motor when the determination unit determines that the brushless motor is stopped; The brushless motor control device according to claim 1.
ロータおよび複数相のステータ巻線を有するステータを具備するブラシレスモータと、各相の前記ステータ巻線への通電を切換制御する通電切換手段とを備えるブラシレスモータの制御装置であって、
dq座標系に対して位相差を有するγδ座標系を設定し、γ軸に発生する誘起電圧成分およびδ軸に発生する誘起電圧成分を推定する誘起電圧推定手段と、
前記位相差をゼロに収束させる収束演算に基づき、前記ブラシレスモータの回転角を推定して推定回転角信号を出力する回転角推定手段と、
前記回転角推定手段から出力される前記推定回転角信号に基づき、前記γδ座標系を用いたベクトル制御により通電を制御する電流制御手段と、
前記誘起電圧推定手段によって推定された前記γ軸に発生する誘起電圧成分の二乗と前記δ軸に発生する誘起電圧成分の二乗との和が所定の値よりも大きいか否かに基づき、前記ブラシレスモータの回転および停止を判定する判定手段と
を備えることを特徴とするブラシレスモータの制御装置。
A brushless motor control device comprising: a brushless motor including a rotor and a stator having a plurality of phases of stator windings; and energization switching means for switching and controlling energization of the stator windings of each phase,
an induced voltage estimating means for setting a γδ coordinate system having a phase difference with respect to the dq coordinate system and estimating an induced voltage component generated on the γ axis and an induced voltage component generated on the δ axis;
A rotation angle estimating means for estimating a rotation angle of the brushless motor and outputting an estimated rotation angle signal based on a convergence calculation for converging the phase difference to zero;
Current control means for controlling energization by vector control using the γδ coordinate system based on the estimated rotation angle signal output from the rotation angle estimation means;
Based on whether the sum of the squares of the induced voltage component generated in the square and the δ-axis induced voltage component generated in the γ axis are estimated by the induced voltage estimation unit is larger than a predetermined value, the brushless A control device for a brushless motor, comprising: determination means for determining rotation and stop of the motor.
前記判定手段により前記ブラシレスモータが停止していると判定された場合に、前記回転角推定手段とは異なる処理により前記回転角を推定して停止時推定回転角信号を出力する停止時回転角推定手段を備えることを特徴とする請求項3に記載のブラシレスモータの制御装置。 When the determination means determines that the brushless motor is stopped, the rotation angle estimation at stop is performed by estimating the rotation angle by a process different from the rotation angle estimation means and outputting an estimated rotation angle signal at stop. 4. The brushless motor control apparatus according to claim 3, further comprising means. 請求項4に記載のブラシレスモータの制御装置と、
操舵トルクを検出して操舵トルク信号を出力する操舵トルク検出手段と、
前記操舵トルク検出手段から出力される前記操舵トルク信号と、前記制御装置から出力される前記推定回転角信号または前記停止時推定回転角信号とに応じて、前記ブラシレスモータを駆動制御し、前記操舵トルクを補助する補助トルクを前記ブラシレスモータから発生させる操舵制御手段とを備えることを特徴とする電動ステアリング装置。
The brushless motor control device according to claim 4 ;
Steering torque detection means for detecting steering torque and outputting a steering torque signal;
The brushless motor is driven and controlled according to the steering torque signal output from the steering torque detection means and the estimated rotation angle signal or the estimated rotation angle signal at the time of stop output from the control device, and the steering An electric steering apparatus comprising: a steering control means for generating auxiliary torque for assisting torque from the brushless motor.
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