JP4156878B2

JP4156878B2 - Electric power steering device

Info

Publication number: JP4156878B2
Application number: JP2002221519A
Authority: JP
Inventors: 泰堀内; 壽夫浅海
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2004064921A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置に関し、特に、自動車のステアリング装置において、モータの動力をステアリング系に付与して、運転者の操舵力負担を軽減する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、ハンドル操舵トルクを検出する操舵トルク検出部および、車速を検出する車速検出部等の出力する信号に基づき、モータ制御部により、モータを駆動制御し操舵力の軽減を行っている。そのモータにブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は知られているところである。また、操舵トルク検出部と車速検出部に加えて、舵角を検出する舵角センサの出力に基づき、モータ制御部により、モータを駆動制御し操舵力の軽減を行うものもある。
【０００３】
ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置は、ブラシとコミテータ間の電圧降下によるモータ出力の低下や変動がないため、安定した操舵補助力が得られる。また、モータの慣性モーメントが、ブラシ付きモータと比較して小さいため、高速直進時やハンドルの切り返し時に良好な操舵フィーリングが得られる。
【０００４】
しかしながら、モータにブラシレスモータを用いた場合には、ブラシとコミテータに代わり、モータの回転角に応じてモータ電流の通電量を制御することが必要となるため、モータの回転角（電気角）を検出するモータ回転角検出部および、モータ電流検出部を設け、モータ回転角検出部およびモータ電流検出部の出力信号に基づいて、ブラシレスモータをＰＷＭ駆動制御する。ここで電気角とは、ロータのマグネットの位置から得られる角度であり、ロータの周囲に回転方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に配列されるように４対のマグネットがある場合には、ロータの機械角９０°すなわちロータの１／４回転が電気角３６０°に対応する。モータ回転角検出部は、例えば、レゾルバとＲＤ変換部によって形成されている。レゾルバからの信号は、ＲＤ（レゾルバデジタル）変換部に連続的に供給される。ＲＤ変換部は、ブラシレスモータにおける回転子の固定子に対する角度（回転角）θを計算して、計算された角度θに対応する信号を出力する。また、ＲＤ変換部は、ブラシレスモータにおける回転子の固定子に対する回転角速度ωを計算して、計算された回転角速度ωに対応する信号を出力する。
【０００５】
図１５は、電動パワーステアリング装置のブロック構成図である。操舵トルク検出部３００と車速検出部３０１の出力がモータ制御部３０２に入力されるようになっている。また、モータ制御部３０２によって制御されるブラシレスモータ３０３には、ブラシレスモータ３０３の回転角を検出するためのレゾルバ３０４が取り付けられている。
【０００６】
また、図１６は、別の電動パワーステアリング装置のブロック構成図であり、この場合には、図１５で示した構成に加えて舵角センサ３０５の出力もモータ制御部３０２に入力される構成となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動パワーステアリング装置では、レゾルバからの出力に基づいてＲＤ変換部により舵角を検出することができる回転子の角度および回転角速度を出力するにもかかわらず、その舵角をモータ制御に用いないか、あるいは図１６で示したように、別に舵角センサを設けてその舵角センサからの舵角を検出してモータ制御に用いていた。また、その舵角センサの故障を検知する手段も設けられていなかった。そのため、舵角センサが故障したとき、その故障をしたことを判断することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、レゾルバからの出力信号に基づいて得られる回転子の回転角速度を利用して舵角を検出し、その舵角に基づいて舵角センサの故障を検出するようにし、また、レゾルバからの出力信号に基づいて得られる舵角に従ってブラシレスモータの制御を行う電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１２】
本発明に係る電動パワーステアリング装置（請求項１に対応）は、３相ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、ブラシレスモータの電気角を検知するレゾルバと、レゾルバの出力信号を積分し、その積分値を出力する積分手段と、積分手段から出力された積分値と中立時積分値との差と、右操舵の場合は右最大積分値または左操舵の場合は左最大積分値と中立時積分値との差の比により舵角を推定する舵角推定手段と、舵角推定手段により推定された舵角が所定値以上となって最大舵角近傍である場合には、３相ブラシレスモータに流す電流を低減させるモータ電流制御手段と、を備えることで特徴づけられる。
【００１３】
上記の電動パワーステアリング装置によれば、３相ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、レゾルバがブラシレスモータの電気角を検知し、積分手段がレゾルバの出力信号を積分し、その積分値を出力し、舵角推定手段が積分手段から出力された積分値と中立時積分値との差と、右操舵の場合は右最大積分値または左操舵の場合は左最大積分値と中立時積分値との差の比により舵角を推定し、モータ電流制御手段が舵角推定手段により推定された舵角が所定値以上となって最大舵角近傍である場合には、３相ブラシレスモータに流す電流を低減させるため、モータ制御部での発熱を抑えることができ、良好な電動パワーステアリング装置の制御を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図４を参照して本発明に係る電動パワーステアリング装置の全体的構成、機械的機構の要部構成、および電子回路ユニットのレイアウトを説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ１３が取り付けられている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。上記ステアリング軸１２に対し動力伝達機構１８を介してブラシレスモータ１９が設けられている。ブラシレスモータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ステアリング軸１２に与える。またステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる当該操舵トルクを検出する。また、２０ｂは舵角を検出する舵角センサであり、２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと舵角センサ２０ｄから出力される舵角信号と車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り入れ、操舵トルクに係る情報を舵角に係る情報と車速に係る情報に基づいて、ブラシレスモータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またブラシレスモータ１９には、レゾルバ等によって構成されるモータ回転角検出部２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角信号ＳＧ２は制御装置２２にフィードバックされている。上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボックス２４に収納されている。
【００１７】
上記において電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、舵角センサ２０ｄ、車速検出部２１、制御装置２２、ブラシレスモータ１９、動力伝達機構１８を付加することによって構成されている。
【００１８】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリング軸１２に付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また、舵角センサ２０ｄは、舵角を検出し舵角信号を制御装置２２へ出力する。さらに、車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔ、舵角信号および車速信号Ｖに基づいてブラシレスモータ１９を駆動するためのモータ電流を発生する。モータ電流によって駆動されるブラシレスモータ１９は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリング軸１２に作用させる。以上のごとくブラシレスモータ１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者による操舵力が軽減される。
【００１９】
図２は、電動パワーステアリング装置１０の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す。ラック軸１４の左端部および右端部の一部は断面で示されている。ラック軸１４は、車幅方向（図２中左右方向）に配置される筒状ハウジング３１の内部に軸方向へスライド可能に収容されている。ハウジング３１から突出したラック軸１４の両端にはボールジョイント３２がネジ結合され、これらのボールジョイント３２に左右のタイロッド１６が連結されている。ハウジング３１は、図示しない車体に取り付けるためのブラケット３３を備えると共に、両端部にストッパ３４を備えている。
【００２０】
図２において、３５はイグニションスイッチ、３６は車載バッテリ、３７は車両エンジンに付設された交流発電機（ＡＣＧ）である。交流発電機３７は車両エンジンの動作で発電を開始する。制御装置２２に対してバッテリ３６または交流発電機３７から必要な電力が供給される。制御装置２２はブラシレスモータ１９に付設されている。また３８はラック軸の移動時にストッパ３４に当たるラックエンド。３９はギヤボックスの内部を水、泥、埃等から保護するためのダストシール用ブーツである。
【００２１】
図３は図２中のＡ−Ａ線断面図である。図３では、ステアリング軸１２の支持構造、操舵トルク検出部２０、動力伝達機構１８、ラック・ピニオン機構１５の具体的構成と、ブラシレスモータ１９および制御装置２２のレイアウトとが明示される。
【００２２】
図３において、上記ギヤボックス２４を形成するハウジング２４ａにおいてステアリング軸１３は２つの軸受け部４１，４２によって回転自在に支持されている。ハウジング２４ａの内部にはラック・ピニオン機構１５と動力伝達機構１８が収納され、さらに上部には操舵トルク検出部２０が付設されている。ハウジング２４ａの上部開口はリッド４３で塞がれ、リッド４３はボルト４４で固定されている。ステアリング軸１３の下端部に設けられたピニオン１３は軸受け部４１，４２の間に位置している。ラック軸１４は、ラックガイド４５で案内され、かつ圧縮されたスプリング４６で付勢された当て部材４７でピニオン１３側へ押さえ付けられている。動力伝達機構１８は、ブラシレスモータ１９の出力軸に結合される伝動軸４８に固定されたウォームギヤ４９とステアリング軸１２に固定されたウォームホイール５０とによって形成される。操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸１２の周りに配置される操舵トルク検出センサ２０ａから出力される検出信号を電気的に処理する電子回路部２０ｂとから構成されている。操舵トルク検出センサ２０ａはリッド４３に取り付けられている。
【００２３】
図４は図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図４ではブラシレスモータ１９および制御装置２２の内部の具体的構成が明示される。
【００２４】
ブラシレスモータ１９は、回転軸５１に固定された永久磁石により成る回転子５２と、回転子５２の周囲に配置された固定子５４とを備える。固定子５４は固定子巻線５３を備える。回転軸５１は、２つの軸受け部５５，５６によって回転自在に支持される。回転軸５１の先部はブラシレスモータ１９の出力軸１９ａとなっている。ブラシレスモータ１９の出力軸１９ａは、トルクリミッタ５７を介して、回転動力が伝達されるように伝動軸４８に結合されている。伝動軸４８には前述の通りウォームギヤ４９が固定され、これに噛み合うウォームホイール５０が配置されている。回転軸５１の後端部には、ブラシレスモータ１９の回転子５２の回転角（回転位置）を検出する前述のモータ回転角検出部（位置検出部）２３が設けられる。モータ回転角検出部２３は、回転軸５１に固定された回転子２３ａと、この回転子２３ａの回転角を磁気的な作用を利用して検出する検出素子２３ｂとから構成される。モータ回転角検出部２３には例えばレゾルバが用いられる。固定子５４の固定子巻線５３にはモータ電流が供給される。以上のブラシレスモータ１９の構成要素は、モータケース５８の内部に配置される。
【００２５】
図５は、前述の制御装置２２のブロック構成図である。制御装置２２は、モータ制御部１００と積分部１０１と故障検出部１０２を備えている。また、故障検知部１０２には、故障表示部１０３が接続されている。モータ制御部１００は、基本的には、図１５，１６，１７において説明したものと同様である。そして、故障検知部１０２は、舵角センサの故障を判断したときは１を、故障を判断しないときはゼロを信号として出力するが、モータ制御部１００は、その故障検知部１０２からの信号がゼロのときには、そのままの状態を保ち、故障検知部１０２からの入力が１のときには、舵角センサ２０ｄの信号を遮断し、車速検出部２１からの入力信号と、操舵トルク検出部２０からの入力信号により制御がなされるように切り換えられる入力信号切換部１０４を備えている。
【００２６】
図５において、積分部１０１は、レゾルバ２３からＲＤ変換部２３ｄによって得られる回転角速度信号を積分し、その積分値を故障検知部１０２に入力する。この回転角速度を積分した積分値により回転子の回転角度を得ることができる。
【００２７】
図６は、故障検知部を示すブロック構成図である。故障検知部１０２は、入力部１０５、出力部１０６、ＣＰＵ１０７、記憶部１０８を備えている。この故障検知部１０２では、予め舵角が最大になるまでハンドルをきり、そのハンドルをきるときの各舵角での舵角センサ２０ｄからの舵角信号と、対応する各舵角での積分部１０１から得られる積分値を入力し、各舵角に対応する積分値を記憶部１０８に記憶させる。すなわち、記憶部１０８内の記憶領域１０９に、図７で示すような各積分値に対応する舵角のマップ１０９を作成する。図７で示すマップ１０９は、横軸が舵角、縦軸が積分値を示し、曲線Ｃ１０が各積分値に対応する舵角のマップ１０９である。このマップにより、積分値が得られれば、その積分値に対応する舵角を求めることができる。故障検知部１０２は、積分部からの回転角速度の積分値の入力から、マップ１０９に従ってその積分値に対応する舵角を求め、その舵角と、舵角センサからの入力を比較し、例えば、差をとり、その差が所定値より小さければ、正常であることを判断し、正常値信号、例えばゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０３に出力し、その差が所定値より大きければ、故障と判断し、故障信号、例えば１をモータ制御部１００と故障表示部１０３に出力する。ここでの所定値は、予め記憶部１０８の記憶領域１１０に記憶させてある。
【００２８】
故障表示部１０３は、舵角センサ２０ｄが故障かどうかを表示する装置であり、例えば、故障検知部１０２からの入力信号に基づいて点滅する発光ダイオードなどを設けたものである。その発光ダイオードは、故障検知部１０３からの信号がゼロのときには、点灯しない状態を保ち、故障検知部１０３からの入力が１のとき、点灯するようにすれば良い。それにより、発光ダイオードが点灯したとき、舵角センサが故障と判断することができる。
【００２９】
次に本実施形態の作用について図８のフローチャートを用いて説明する。レゾルバ２３からの出力をＲＤ変換器２３ｄにより変換し、回転角速度信号を積分部１０１に出力される（ステップＳＴ１０）。積分部１０１においては、ＲＤ変換部２３ｄの出力する回転角速度信号に基づき回転角速度の積分値が演算される（ステップＳＴ１１）。
【００３０】
その積分値から記憶部に記憶されたマップにより舵角を求め、故障検知部１０２の記憶部の記憶領域Ａに一時記憶され（ステップＳＴ１２）、舵角センサ２０ｄからの出力が記憶部の記憶領域Ｂに一時記憶される（ステップＳＴ１３）。記憶領域Ａと記憶領域Ｂの値からＣＰＵにより差が計算され（ステップＳＴ１４）、差が記憶領域Ｃに記憶される（ステップＳＴ１５）。その差と記憶部の記憶領域１１０に記憶された所定値とＣＰＵにより比較する（ステップＳＴ１６）。その結果、差が所定値より小さいときは、ゼロをモータ制御部１００と故障表示部１０３に出力する（ステップＳＴ１７）。そのとき、モータ制御部１００はその状態を保つ。また、故障表示部１０３は、発光ダイオードは点灯しない。そして、再び、ステップＳＴ１０に戻り、処理を行う。
【００３１】
また、ＣＰＵにより比較した結果、差が所定値以上のときには、信号１をモータ制御部１００と故障表示部１０３に出力する（ステップＳＴ１８）。そのとき、モータ制御部１００は入力信号切換部１０４が作動し、舵角センサ２０ｄからの信号を遮断し、それと同時に、操舵トルク検出部２０と車速検出部２１での値による制御に切り替わる（ステップＳＴ１９）。また、故障表示部１０３では、発光ダイオードが点灯する（ステップＳＴ２０）。
【００３２】
これにより、舵角センサ２０ｄが故障したときも正常な制御を行うことができ、また、舵角センサ２０ｄの故障を操作者に知らせることができる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置を説明する。第２の実施形態では、図１で示した電動パワーステアリング装置において、舵角センサ２０ｄを備えていない装置である。また、制御装置２２は、次に述べるように一部変更される。
【００３４】
図９で示すように制御装置２２は、モータ制御部２００と積分部２０１と舵角中立位置決定部２０２と舵角推定部２０３を備えており、モータ制御部２００は、基本的には、図１５，１６において説明したものと同様であるが、記憶部２０４と比較部２０５と電流制限指示部２０６を備えている。記憶部２０４には、電流制限領域指定舵角を記憶し、比較部２０５は、舵角推定部２０３からの舵角と電流制限領域指定舵角を比較し、舵角が指定舵角以上の時には、電流制限指示部２０６により、モータ電流を制限指示する信号が送られる。
【００３５】
図９において、積分部２０１は、レゾルバ２３からＲＤ変換部２３ｄによって得られる回転角速度信号を積分し、その積分値を舵角推定部２０３に入力する。この回転角速度を積分した積分値により回転子の回転角度を得ることができる。
【００３６】
舵角中立位置決定部２０２は、舵角中立位置を決定する。この決定部２０２には次の２つの具体例で示す２通りの方式がある。
【００３７】
まず、第１の具体例を図１０により説明する。舵角中立位置決定部２０２には、左前輪車輪速センサ２０７と右前輪車輪速センサ２０８からの信号が入力部２０９に入力される。入力された左右の前輪の車輪速信号は、比較部２１０により比較され、車速信号が異なるときは、出力部２１１から信号ゼロを出力し、車速信号が一致した場合には、１を出力する。
【００３８】
図１１は舵角推定部のブロック構成図である。舵角推定部２０３は、入力部２１２と出力部２１３とＣＰＵ２１４と記憶部２１５を備えている。舵角推定部２０３は、積分部２０１からの積分値と舵角中立位置決定部２０２からの値に基づいて、舵角を推定する。舵角推定部２０３には、舵角中立位置決定部２０２からの信号が１のときには、積分部２０１からの信号を記憶する中立時積分値記憶部２１６を有する。また、左の操舵したときに、最大のトルク値になるときの積分値を記憶する左最大積分値記憶部２１７と、左最大舵角を記憶した左最大舵角記憶部２１８を有する。また、右の操舵したときの、最大のトルク値になるときの積分値を記憶する右最大積分値記憶部２１９と、右最大舵角を記憶した右最大舵角記憶部２２０を有する。舵角推定は、積分部から入力された積分値と中立時積分値との差を求め、その差と最大積分値と中立時積分値の差との比により最大舵角に基づいて舵角を演算し、その値をモータ制御部に出力する。
【００３９】
次に本実施形態の作用について図１２のフローチャートにより説明する。レゾルバ２３からの出力をＲＤ変換器２３ｄにより変換し、角速度信号を積分部２０１に出力される（ステップＳＴ３０）。積分部２０１においては、ＲＤ変換部２３の出力する角速度信号に基づき角速度の積分値が演算される（ステップＳＴ３１）。
【００４０】
その積分値が舵角推定部２０３の記憶部２１５の記憶領域Ｆに一時記憶され（ステップＳＴ３２）、記憶部２１５の中立時積分値記憶部２１６に記憶された舵角中立位置での積分値との差を演算し、記憶される（ステップＳＴ３３）。その差と左最大積分値記憶部２１７あるいは右最大積分値記憶部２１９に記憶された最大積分値と舵角中立位置での積分値の差との比が計算され、それにより、舵角が推定される（ステップＳＴ３４）。舵角がモータ制御部２００の比較部で電流制限領域舵角（所定値）と比較し（ステップＳＴ３５）、その結果、舵角が所定値より小さいときは、電流制限指示部２０６は、そのままの状態を保つ。そのとき、モータ制御部２００はその状態を保つ。
【００４１】
また、比較部により比較した結果、舵角が所定値以上のときには、電流制限指示部２０６から電流制限指令が出力される（ステップＳＴ３６）。そのとき、モータ電流は制限される。
【００４２】
図１３に舵角の変化とそのときの目標電流の変化を示す。図１３（ａ）は、舵角の変化を示し、図１３（ｂ）は、その舵角に対応する目標電流の変化を示す。図１３（ｂ）において、目標電流は、舵角の増加に従って、曲線Ｃ２０で示す変化をする。そして、本実施形態の電動パワーステアリング装置では、舵角が大きくなったとき、図の範囲Ｒ１０と範囲Ｒ１１において、実線Ｃ２１，Ｃ２２で示されるような目標電流となり、モータ電流は制限される。点線Ｃ２３，Ｃ２４は、従来の電動パワーステアリング装置での目標電流の変化である。
【００４３】
このように、最大トルクの時の過大な電流が減少し、制御装置の発熱を抑えることができる。
【００４４】
次に、第２の具体例を図１４により説明する。舵角中立位置決定部２０２には、トルク判定部２２１と角速度判定部２２２があり、操舵トルク検出部２０からの信号とＲＤ変換部２３ｄからの角速度信号が入力部２２３に入力される。舵角中立位置決定部２０２は、右方向でロック状態、すなわち、入力された操舵トルクが右方向の最大トルクで角速度がゼロであるときには、出力部２２４から２ビットの信号１０を出力し、左方向でロック状態、すなわち、左方向の最大トルクで角速度がゼロであるときには、２ビット信号０１を出力し、操舵トルクが右方向最大トルクと左方向最大トルクよりも小さく、角速度がゼロではないときには、出力部２２４から００を出力する。
【００４５】
舵角推定部２０３は、図１１で示した第１の具体例と同様であり、積分部２０１からの積分値と舵角中立位置決定部２０２からの値に基づいて、舵角を推定する。舵角推定部２０３には、舵角中立位置決定部２０２からの信号が１０のときには、積分部からの信号を記憶する右最大積分値記憶部２１９と、舵角中立位置決定部２０２からの信号が０１のときには、積分部２０１からの信号を記憶する左最大積分値記憶部２１７を有する。また、予め記憶部２１５に右最大舵角と左最大舵角が記憶されている。さらに、右最大積分値と左最大積分値との平均値を中立時積分値として記憶する中立時積分値記憶部２１６を有する。舵角推定は、積分部２０１から入力された積分値と中立時積分値記憶部２１６に記憶された中立時積分値の差を求め、その差と右操舵の場合は右最大積分値あるいは、左操舵の場合は左最大積分値と中立時積分値の差との比により右最大舵角あるいは左最大舵角に基づいて舵角を演算し、その値をモータ制御部２００に出力する。
【００４６】
舵角推定後のモータ制御部での作用は、第１の具体例と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
なお、本実施形態では、レゾルバからの出力をＲＤ変換部により角速度を検出し、その角速度を積分することにより、回転角度を推定したが、ＲＤ変換部から出力される電気角により、回転子が一回転する毎に１パルス発生する構成とし、そのパルス数により、回転子の回転数を計数することにより回転角度を推定するようにしても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、次の効果を奏する。
【００４９】
３相ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、ブラシレスモータの電気角をレゾルバによって検知し、レゾルバの出力に基づいて舵角センサの故障を検知するため、確実に舵角センサの故障を判断することができる。
【００５０】
３相ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置において、ブラシレスモータの電気角をレゾルバによって検知し、レゾルバの出力に基づいて舵角を検出し、舵角が最大舵角近傍であることが推定された場合は、ブラシレスモータに流す電流を低減させるため、モータ制御部での発熱を抑えることができ、良好な電動パワーステアリング装置の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】制御装置のブロック構成図である。
【図６】故障検知部を示すブロック構成図である。
【図７】各積分値に対応する舵角のマップを示すグラフである。
【図８】本実施形態の作用を説明するフローチャートである。
【図９】制御装置のブロック構成図である。
【図１０】舵角中立位置決定部の第１の具体例を示す図である。
【図１１】舵角推定部のブロック構成図である。
【図１２】本実施形態の作用を説明するフローチャートである。
【図１３】舵角の変化とそのときの目標電流の変化を示すグラフである。
【図１４】舵角中立位置決定部の第２の具体例を示す図である。
【図１５】従来の電動パワーステアリング装置のブロック構成図である。
【図１６】従来の別の電動パワーステアリング装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１０電動パワーステアリング装置
１１ステアリングホイール
１２ステアリング軸
１８動力伝達機構
１９ブラシレスモータ
２０操舵トルク検出部
２０ｄ舵角センサ
２２制御装置
２３モータ回転角検出部（レゾルバ）
１００モータ制御部
１０１積分部
１０２故障検出部
１０３故障表示部
１０４入力信号切換部
２００モータ制御部
２０１積分部
２０２舵角中立位置決定部
２０３舵角推定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly, to an electric power steering apparatus that reduces the burden on a driver's steering force by applying motor power to a steering system in an automobile steering apparatus.
[0002]
[Prior art]
The electric power steering device performs driving control of the motor by the motor control unit to reduce the steering force based on signals output from the steering torque detection unit that detects the steering torque and the vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed. Yes. An electric power steering apparatus using a brushless motor as the motor is known. Further, in addition to the steering torque detection unit and the vehicle speed detection unit, there is a motor control unit that controls the motor to reduce the steering force based on the output of the steering angle sensor that detects the steering angle.
[0003]
Since the electric power steering apparatus using the brushless motor does not have a decrease or fluctuation in the motor output due to a voltage drop between the brush and the commutator, a stable steering assist force can be obtained. Further, since the moment of inertia of the motor is smaller than that of a motor with a brush, a good steering feeling can be obtained when the vehicle goes straight at a high speed or when the steering wheel is turned back.
[0004]
However, when a brushless motor is used as the motor, it is necessary to control the amount of motor current applied according to the rotation angle of the motor instead of the brush and the commutator. A motor rotation angle detection unit and a motor current detection unit for detection are provided, and PWM drive control of the brushless motor is performed based on output signals of the motor rotation angle detection unit and the motor current detection unit. Here, the electrical angle is an angle obtained from the position of the magnet of the rotor, and when there are four pairs of magnets around the rotor so that N poles and S poles are alternately arranged along the rotational direction. The mechanical angle of the rotor is 90 °, that is, a quarter rotation of the rotor corresponds to an electrical angle of 360 °. The motor rotation angle detection unit is formed by, for example, a resolver and an RD conversion unit. A signal from the resolver is continuously supplied to an RD (resolver digital) converter. The RD conversion unit calculates an angle (rotation angle) θ of the rotor with respect to the stator in the brushless motor, and outputs a signal corresponding to the calculated angle θ. Further, the RD conversion unit calculates a rotational angular velocity ω of the rotor of the brushless motor with respect to the stator, and outputs a signal corresponding to the calculated rotational angular velocity ω.
[0005]
FIG. 15 is a block diagram of the electric power steering apparatus. The outputs of the steering torque detector 300 and the vehicle speed detector 301 are input to the motor controller 302. A resolver 304 for detecting the rotation angle of the brushless motor 303 is attached to the brushless motor 303 controlled by the motor control unit 302.
[0006]
FIG. 16 is a block diagram of another electric power steering apparatus. In this case, in addition to the configuration shown in FIG. 15, the output of the steering angle sensor 305 is also input to the motor control unit 302. It has become.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electric power steering apparatus, although the rotor angle and the rotational angular velocity at which the steering angle can be detected by the RD converter based on the output from the resolver are output, the steering angle is controlled by the motor. Otherwise, as shown in FIG. 16, a steering angle sensor is provided separately, and the steering angle from the steering angle sensor is detected and used for motor control. Also, no means for detecting a failure of the rudder angle sensor has been provided. Therefore, there is a problem that when the rudder angle sensor fails, it cannot be determined that the failure has occurred.
[0008]
In order to solve the above problem, an object of the present invention is to detect the steering angle using the rotational angular velocity of the rotor obtained based on the output signal from the resolver, and to detect the failure of the steering angle sensor based on the steering angle. It is another object of the present invention to provide an electric power steering device that detects and controls a brushless motor according to a steering angle obtained based on an output signal from a resolver.
[0009]
[Means and Actions for Solving the Problems]
The electric power steering apparatus according to the present invention is configured as follows to achieve the above object.
[0012]
According to the present invention Electric power steering device (Claims) 1 Corresponds to the electric angle of the brushless motor in an electric power steering device using a three-phase brushless motor. Detect Resolver When , Resolver output Integration means that integrates the signal and outputs the integration value, the difference between the integration value output from the integration means and the integral value at neutral, and the right maximum integral value for right steering or the left maximum for left steering The rudder angle estimation means for estimating the rudder angle by the ratio of the difference between the integral value and the integral value at neutral, and the rudder angle estimation means Rudder angle It becomes more than predetermined value Near the maximum rudder angle Place Together In Is 3 phase Reduce the current flowing to the brushless motor Motor current control means It is characterized by that.
[0013]
the above According to the electric power steering apparatus, in the electric power steering apparatus using a three-phase brushless motor, Resolver Electric angle of brushless motor Inspect Know, Integration means Resolver output The signal is integrated and the integrated value is output.The difference between the integrated value output from the integrating means and the neutral value is calculated by the rudder angle estimating means, and in the case of right steering, the maximum right integrated value or in the case of left steering. Estimate the rudder angle by the ratio of the difference between the left maximum integral value and the neutral integral value And The motor current control means was estimated by the rudder angle estimation means Rudder angle It becomes more than predetermined value Near the maximum rudder angle Place Together In Is 3 phase Since the current flowing through the brushless motor is reduced, heat generation in the motor control unit can be suppressed, and good control of the electric power steering apparatus can be performed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
The overall configuration of the electric power steering apparatus according to the present invention, the main configuration of the mechanical mechanism, and the layout of the electronic circuit unit will be described with reference to FIGS.
[0016]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention. The electric power steering device 10 is configured to give auxiliary steering force (steering torque) to the steering shaft 12 and the like connected to the steering wheel 11. An upper end of the steering shaft 12 is connected to the steering wheel 11, and a pinion gear 13 is attached to the lower end. A rack shaft 14 provided with a rack gear 14a meshing with the pinion gear 13 is disposed. A rack and pinion mechanism 15 is formed by the pinion gear 13 and the rack gear 14a. Tie rods 16 are provided at both ends of the rack shaft 14, and front wheels 17 are attached to the outer ends of the tie rods 16. A brushless motor 19 is provided on the steering shaft 12 via a power transmission mechanism 18. The brushless motor 19 outputs a rotational force (torque) that assists the steering torque, and applies this rotational force to the steering shaft 12 via the power transmission mechanism 18. The steering shaft 12 is provided with a steering torque detector 20. The steering torque detector 20 detects the steering torque applied to the steering shaft 12 when the steering torque generated by the driver operating the steering wheel 11 is applied to the steering shaft 12. Reference numeral 20b denotes a rudder angle sensor that detects a rudder angle, 21 denotes a vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed of the vehicle, and 22 denotes a control device configured by a computer. The control device 22 takes in the steering torque signal T output from the steering torque detection unit 20, the steering angle signal output from the steering angle sensor 20d, and the vehicle speed signal V output from the vehicle speed detection unit 21, and information related to the steering torque. Based on the information related to the steering angle and the information related to the vehicle speed, a drive control signal SG1 for controlling the rotational operation of the brushless motor 19 is output. Further, the brushless motor 19 is provided with a motor rotation angle detector 23 constituted by a resolver or the like. The rotation angle signal SG2 of the motor rotation angle detector 23 is fed back to the control device 22. The rack and pinion mechanism 15 and the like are housed in a gear box 24 not shown in FIG.
[0017]
In the above, the electric power steering device 10 adds a steering torque detection unit 20, a steering angle sensor 20d, a vehicle speed detection unit 21, a control device 22, a brushless motor 19, and a power transmission mechanism 18 to a normal steering system configuration. Is made up of.
[0018]
In the above configuration, when the driver operates the steering wheel 11 to steer in the traveling direction during the traveling operation of the automobile, the rotational force based on the steering torque applied to the steering shaft 12 is transmitted via the rack and pinion mechanism 15. It is converted into a linear motion in the axial direction of the rack shaft 14, and further, the traveling direction of the front wheel 17 is changed via the tie rod 16. At this time, at the same time, the steering torque detector 20 attached to the steering shaft 12 detects the steering torque corresponding to the steering by the driver at the steering wheel 11 and converts it into an electrical steering torque signal T. A steering torque signal T is output to the control device 22. The steering angle sensor 20 d detects the steering angle and outputs a steering angle signal to the control device 22. Further, the vehicle speed detection unit 21 detects the vehicle speed of the vehicle, converts it into a vehicle speed signal V, and outputs this vehicle speed signal V to the control device 22. The control device 22 generates a motor current for driving the brushless motor 19 based on the steering torque signal T, the steering angle signal, and the vehicle speed signal V. The brushless motor 19 driven by the motor current causes an auxiliary steering force to act on the steering shaft 12 via the power transmission mechanism 18. By driving the brushless motor 19 as described above, the steering force applied by the driver to the steering wheel 11 is reduced.
[0019]
FIG. 2 shows a specific configuration of the main part of the mechanical mechanism of the electric power steering apparatus 10 and the electric system. A part of the left end portion and the right end portion of the rack shaft 14 is shown in cross section. The rack shaft 14 is housed in a cylindrical housing 31 arranged in the vehicle width direction (left-right direction in FIG. 2) so as to be slidable in the axial direction. Ball joints 32 are screwed to both ends of the rack shaft 14 protruding from the housing 31, and left and right tie rods 16 are connected to these ball joints 32. The housing 31 includes a bracket 33 for attaching to a vehicle body (not shown), and includes stoppers 34 at both ends.
[0020]
In FIG. 2, 35 is an ignition switch, 36 is an in-vehicle battery, and 37 is an AC generator (ACG) attached to the vehicle engine. The AC generator 37 starts power generation by the operation of the vehicle engine. Necessary electric power is supplied from the battery 36 or the AC generator 37 to the control device 22. The control device 22 is attached to the brushless motor 19. Reference numeral 38 denotes a rack end that hits the stopper 34 when the rack shaft is moved. Reference numeral 39 denotes a dust seal boot for protecting the inside of the gear box from water, mud, dust and the like.
[0021]
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In FIG. 3, the specific structure of the support structure of the steering shaft 12, the steering torque detector 20, the power transmission mechanism 18, the rack and pinion mechanism 15, and the layout of the brushless motor 19 and the control device 22 are clearly shown.
[0022]
In FIG. 3, the steering shaft 13 is rotatably supported by two bearing portions 41 and 42 in a housing 24 a forming the gear box 24. A rack and pinion mechanism 15 and a power transmission mechanism 18 are housed inside the housing 24a, and a steering torque detector 20 is additionally provided at the top. The upper opening of the housing 24 a is closed with a lid 43, and the lid 43 is fixed with bolts 44. The pinion 13 provided at the lower end portion of the steering shaft 13 is located between the bearing portions 41 and 42. The rack shaft 14 is pressed against the pinion 13 side by a contact member 47 guided by a rack guide 45 and biased by a compressed spring 46. The power transmission mechanism 18 is formed by a worm gear 49 fixed to a transmission shaft 48 coupled to an output shaft of the brushless motor 19 and a worm wheel 50 fixed to the steering shaft 12. The steering torque detection unit 20 includes an electronic circuit unit 20b that electrically processes a detection signal output from a steering torque detection sensor 20a disposed around the steering shaft 12. The steering torque detection sensor 20 a is attached to the lid 43.
[0023]
4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In FIG. 4, specific configurations of the brushless motor 19 and the control device 22 are clearly shown.
[0024]
The brushless motor 19 includes a rotor 52 made of a permanent magnet fixed to the rotation shaft 51 and a stator 54 disposed around the rotor 52. The stator 54 includes a stator winding 53. The rotating shaft 51 is rotatably supported by the two bearing portions 55 and 56. The tip of the rotating shaft 51 is an output shaft 19 a of the brushless motor 19. The output shaft 19a of the brushless motor 19 is coupled to the transmission shaft 48 through the torque limiter 57 so that rotational power is transmitted. As described above, the worm gear 49 is fixed to the transmission shaft 48, and the worm wheel 50 meshing with the worm gear 49 is disposed. At the rear end portion of the rotation shaft 51, the above-described motor rotation angle detection unit (position detection unit) 23 that detects the rotation angle (rotation position) of the rotor 52 of the brushless motor 19 is provided. The motor rotation angle detection unit 23 includes a rotor 23a fixed to the rotation shaft 51 and a detection element 23b that detects the rotation angle of the rotor 23a using a magnetic action. For example, a resolver is used for the motor rotation angle detector 23. A motor current is supplied to the stator winding 53 of the stator 54. The above components of the brushless motor 19 are arranged inside the motor case 58.
[0025]
FIG. 5 is a block diagram of the control device 22 described above. The control device 22 includes a motor control unit 100, an integration unit 101, and a failure detection unit 102. In addition, a failure display unit 103 is connected to the failure detection unit 102. The motor control unit 100 is basically the same as that described with reference to FIGS. The failure detection unit 102 outputs 1 as a signal when the failure of the steering angle sensor is determined, and zero as a signal when the failure is not determined, but the motor control unit 100 outputs a signal from the failure detection unit 102. When zero, the state is kept as it is, and when the input from the failure detection unit 102 is 1, the signal of the steering angle sensor 20d is cut off, the input signal from the vehicle speed detection unit 21 and the input from the steering torque detection unit 20 An input signal switching unit 104 that is switched so as to be controlled by a signal is provided.
[0026]
In FIG. 5, the integrating unit 101 integrates the rotational angular velocity signal obtained from the resolver 23 by the RD converting unit 23 d and inputs the integrated value to the failure detecting unit 102. The rotation angle of the rotor can be obtained by an integration value obtained by integrating the rotation angular velocities.
[0027]
FIG. 6 is a block configuration diagram illustrating the failure detection unit. The failure detection unit 102 includes an input unit 105, an output unit 106, a CPU 107, and a storage unit 108. In this failure detection unit 102, the steering wheel is opened in advance until the steering angle becomes maximum, the steering angle signal from the steering angle sensor 20d at each steering angle when the steering wheel is turned, and the integration unit at each corresponding steering angle. The integral value obtained from 101 is input, and the integral value corresponding to each steering angle is stored in the storage unit 108. That is, a steering angle map 109 corresponding to each integral value as shown in FIG. 7 is created in the storage area 109 in the storage unit 108. In the map 109 shown in FIG. 7, the horizontal axis represents the steering angle, the vertical axis represents the integral value, and the curve C10 is a steering angle map 109 corresponding to each integral value. If an integral value is obtained from this map, the steering angle corresponding to the integral value can be obtained. The failure detection unit 102 obtains the steering angle corresponding to the integral value according to the map 109 from the input of the integral value of the rotational angular velocity from the integration unit, compares the steering angle with the input from the steering angle sensor, for example, If the difference is smaller than a predetermined value, it is determined that the difference is normal, and a normal value signal, for example, zero is output to the motor control unit 100 and the failure display unit 103, and if the difference is larger than the predetermined value, It is determined that there is a failure, and a failure signal, for example, 1 is output to the motor control unit 100 and the failure display unit 103. The predetermined value here is stored in advance in the storage area 110 of the storage unit 108.
[0028]
The failure display unit 103 is a device that displays whether or not the rudder angle sensor 20d is in failure. For example, the failure display unit 103 is provided with a light emitting diode that blinks based on an input signal from the failure detection unit 102. The light-emitting diode may be kept off when the signal from the failure detection unit 103 is zero, and lit up when the input from the failure detection unit 103 is 1. Thereby, when the light emitting diode is turned on, it can be determined that the steering angle sensor is out of order.
[0029]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The output from the resolver 23 is converted by the RD converter 23d, and the rotational angular velocity signal is output to the integrating unit 101 (step ST10). In the integration unit 101, an integral value of the rotation angular velocity is calculated based on the rotation angular velocity signal output from the RD conversion unit 23d (step ST11).
[0030]
The steering angle is obtained from the integral value based on the map stored in the storage unit, temporarily stored in the storage area A of the storage unit of the failure detection unit 102 (step ST12), and the output from the steering angle sensor 20d is stored in the storage area of the storage unit. Temporarily stored in B (step ST13). The CPU calculates a difference from the values in the storage areas A and B (step ST14), and stores the difference in the storage area C (step ST15). The CPU compares the difference with a predetermined value stored in the storage area 110 of the storage unit (step ST16). As a result, when the difference is smaller than the predetermined value, zero is output to the motor control unit 100 and the failure display unit 103 (step ST17). At that time, the motor control unit 100 maintains that state. Moreover, the failure display part 103 does not light a light emitting diode. And it returns to step ST10 again and processes.
[0031]
If the difference is equal to or greater than a predetermined value as a result of comparison by the CPU, signal 1 is output to motor control unit 100 and failure display unit 103 (step ST18). At that time, in the motor control unit 100, the input signal switching unit 104 is operated to cut off the signal from the steering angle sensor 20d, and at the same time, the control is switched to the control by the values in the steering torque detection unit 20 and the vehicle speed detection unit 21 (step). ST19). Moreover, in the failure display part 103, a light emitting diode lights (step ST20).
[0032]
Thereby, normal control can be performed even when the steering angle sensor 20d fails, and the operator can be notified of the failure of the steering angle sensor 20d.
[0033]
Next, an electric power steering apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the electric power steering apparatus shown in FIG. 1 does not include the steering angle sensor 20d. Further, the control device 22 is partially changed as described below.
[0034]
As shown in FIG. 9, the control device 22 includes a motor control unit 200, an integration unit 201, a steering angle neutral position determination unit 202, and a steering angle estimation unit 203. 15 and 16, but includes a storage unit 204, a comparison unit 205, and a current limit instruction unit 206. The storage unit 204 stores the current limit region designated steering angle, and the comparison unit 205 compares the steering angle from the steering angle estimation unit 203 with the current limit region designated steering angle, and when the steering angle is equal to or greater than the designated steering angle. The current limit instruction unit 206 sends a signal for instructing to limit the motor current.
[0035]
In FIG. 9, the integration unit 201 integrates the rotational angular velocity signal obtained from the resolver 23 by the RD conversion unit 23 d and inputs the integrated value to the steering angle estimation unit 203. The rotation angle of the rotor can be obtained by an integration value obtained by integrating the rotation angular velocities.
[0036]
The rudder angle neutral position determination unit 202 determines a rudder angle neutral position. The determination unit 202 has two methods shown in the following two specific examples.
[0037]
First, a first specific example will be described with reference to FIG. The steering angle neutral position determination unit 202 receives signals from the left front wheel speed sensor 207 and the right front wheel speed sensor 208 as input to the input unit 209. The input wheel speed signals of the left and right front wheels are compared by the comparison unit 210. When the vehicle speed signals are different, a signal zero is output from the output unit 211, and when the vehicle speed signals match, 1 is output.
[0038]
FIG. 11 is a block diagram of the rudder angle estimation unit. The steering angle estimation unit 203 includes an input unit 212, an output unit 213, a CPU 214, and a storage unit 215. The rudder angle estimating unit 203 estimates the rudder angle based on the integrated value from the integrating unit 201 and the value from the rudder angle neutral position determining unit 202. The steering angle estimation unit 203 includes a neutral integration value storage unit 216 that stores a signal from the integration unit 201 when the signal from the steering angle neutral position determination unit 202 is 1. In addition, there is a left maximum integrated value storage unit 217 that stores an integral value when the maximum torque value is obtained when left steering is performed, and a left maximum steering angle storage unit 218 that stores a left maximum steering angle. Do . In addition, it has a right maximum integrated value storage unit 219 that stores an integral value when the maximum torque value is obtained when steering right, and a right maximum steering angle storage unit 220 that stores a right maximum steering angle. In the steering angle estimation, the difference between the integral value input from the integration unit and the integral value at neutral is obtained, and the steering angle is calculated based on the maximum steering angle by the ratio between the difference and the difference between the maximum integral value and the neutral integral value. Calculate and output the value to the motor controller.
[0039]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The output from the resolver 23 is converted by the RD converter 23d, and the angular velocity signal is output to the integrating unit 201 (step ST30). In the integration unit 201, the integral value of the angular velocity is calculated based on the angular velocity signal output from the RD conversion unit 23 (step ST31).
[0040]
The integral value is temporarily stored in the storage area F of the storage unit 215 of the steering angle estimation unit 203 (step ST32), and the integral value at the steering angle neutral position stored in the neutral integration value storage unit 216 of the storage unit 215 Is calculated and stored (step ST33). The ratio between the difference and the difference between the maximum integrated value stored in the left maximum integrated value storage unit 217 or the right maximum integrated value storage unit 219 and the integrated value at the steering angle neutral position is calculated, thereby estimating the steering angle. (Step ST34). The steering angle is compared with the current limit region steering angle (predetermined value) by the comparison unit of the motor control unit 200 (step ST35). As a result, when the steering angle is smaller than the predetermined value, the current limit instruction unit 206 remains unchanged. Keep state. At that time, the motor control unit 200 maintains that state.
[0041]
Further, as a result of comparison by the comparison unit, when the steering angle is equal to or greater than a predetermined value, a current limit command is output from the current limit instruction unit 206 (step ST36). At that time, the motor current is limited.
[0042]
FIG. 13 shows the change in the steering angle and the change in the target current at that time. Fig.13 (a) shows the change of a steering angle, FIG.13 (b) shows the change of the target electric current corresponding to the steering angle. In FIG. 13B, the target current changes as indicated by a curve C20 as the steering angle increases. In the electric power steering apparatus of the present embodiment, when the steering angle is increased, the target currents as indicated by the solid lines C21 and C22 are obtained in the range R10 and the range R11 in the figure, and the motor current is limited. Dotted lines C23 and C24 are changes in the target current in the conventional electric power steering apparatus.
[0043]
Thus, an excessive current at the time of maximum torque is reduced, and heat generation of the control device can be suppressed.
[0044]
Next, a second specific example will be described with reference to FIG. The steering angle neutral position determination unit 202 includes a torque determination unit 221 and an angular velocity determination unit 222, and a signal from the steering torque detection unit 20 and an angular velocity signal from the RD conversion unit 23d are input to the input unit 223. When the steering angle neutral position determination unit 202 is locked in the right direction, that is, when the input steering torque is the maximum torque in the right direction and the angular velocity is zero, the output unit 224 outputs the 2-bit signal 10 and the left When the angular velocity is zero with the maximum torque in the left direction, the 2-bit signal 01 is output, and when the steering torque is smaller than the maximum right torque and the maximum left torque and the angular velocity is not zero. , 00 from the output unit 224 is output.
[0045]
The steering angle estimation unit 203 is similar to the first specific example shown in FIG. 11, and estimates the steering angle based on the integrated value from the integration unit 201 and the value from the steering angle neutral position determination unit 202. When the signal from the steering angle neutral position determination unit 202 is 10, the steering angle estimation unit 203 has a right maximum integrated value storage unit 219 that stores a signal from the integration unit and a signal from the steering angle neutral position determination unit 202. Is 01, the left maximum integrated value storage unit 217 for storing the signal from the integration unit 201 is provided. The storage unit 215 stores a right maximum steering angle and a left maximum steering angle in advance. Furthermore, it has a neutral time integral value storage unit 216 that stores an average value of the right maximum integral value and the left maximum integral value as a neutral time integral value. In the steering angle estimation, the difference between the integral value input from the integration unit 201 and the neutral time integral value stored in the neutral time integral value storage unit 216 is obtained, and in the case of right steering, the right maximum integral value or the left In the case of steering, the steering angle is calculated based on the right maximum steering angle or the left maximum steering angle based on the ratio of the difference between the left maximum integral value and the neutral integral value, and the value is output to the motor control unit 200.
[0046]
Since the operation of the motor control unit after estimating the rudder angle is the same as that of the first specific example, the description thereof is omitted.
[0047]
In this embodiment, the rotation angle is estimated by detecting the angular velocity of the output from the resolver by the RD conversion unit and integrating the angular velocity, but the rotor is driven by the electrical angle output from the RD conversion unit. A configuration may be adopted in which one pulse is generated for each rotation, and the rotation angle is estimated by counting the number of rotations of the rotor based on the number of pulses.
[0048]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
[0049]
In an electric power steering apparatus using a three-phase brushless motor, the electrical angle of the brushless motor is detected by a resolver, and the failure of the steering angle sensor is detected based on the output of the resolver. be able to.
[0050]
In an electric power steering apparatus using a three-phase brushless motor, the electrical angle of the brushless motor is detected by a resolver, the rudder angle is detected based on the output of the resolver, and the rudder angle is estimated to be near the maximum rudder angle. In this case, since the current flowing through the brushless motor is reduced, heat generation in the motor control unit can be suppressed, and the electric power steering apparatus can be controlled satisfactorily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a main part and an electric system of a mechanical mechanism of the electric power steering apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a block configuration diagram of a control device.
FIG. 6 is a block configuration diagram showing a failure detection unit.
FIG. 7 is a graph showing a steering angle map corresponding to each integral value.
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the present embodiment.
FIG. 9 is a block configuration diagram of a control device.
FIG. 10 is a diagram illustrating a first specific example of a rudder angle neutral position determination unit.
FIG. 11 is a block configuration diagram of a rudder angle estimation unit.
FIG. 12 is a flowchart illustrating the operation of the present embodiment.
FIG. 13 is a graph showing a change in steering angle and a change in target current at that time.
FIG. 14 is a diagram illustrating a second specific example of the rudder angle neutral position determination unit.
FIG. 15 is a block diagram of a conventional electric power steering apparatus.
FIG. 16 is a block diagram of another conventional electric power steering apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Electric power steering device
11 Steering wheel
12 Steering shaft
18 Power transmission mechanism
19 Brushless motor
20 Steering torque detector
20d Rudder angle sensor
22 Control device
23 Motor rotation angle detector (resolver)
100 Motor controller
101 Integration part
102 Failure detection unit
103 Failure indicator
104 Input signal switching section
200 Motor controller
201 Integration part
202 Rudder angle neutral position determination unit
203 Rudder angle estimation unit

Claims

In an electric power steering device using a three-phase brushless motor,
A resolver for detecting the electrical angle of the brushless motor,
Integrating means for integrating the output signal of the resolver and outputting the integrated value;
The difference between the integral value output from the integrating means and the integral value at neutral time, and the ratio of the difference between the right maximum integral value in the case of right steering or the left maximum integral value in the case of left steering and the neutral time integral value Rudder angle estimating means for estimating the rudder angle by:
Wherein the steering angle estimated the steering angle is Ru maximum steering angle vicinity der equal to or larger than a predetermined value if the estimating means, and the motor current control means for reducing the current flowing in the three-phase brushless motor,
An electric power steering apparatus comprising: a.