JP2012083279A - Torque detector - Google Patents
Torque detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012083279A JP2012083279A JP2010231118A JP2010231118A JP2012083279A JP 2012083279 A JP2012083279 A JP 2012083279A JP 2010231118 A JP2010231118 A JP 2010231118A JP 2010231118 A JP2010231118 A JP 2010231118A JP 2012083279 A JP2012083279 A JP 2012083279A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resolver
- amplitude
- rotation angle
- coil
- detection signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
【課題】 2相のうち一方の検出コイルが断線している場合であっても、レゾルバの周囲温度に影響されない精度の良い回転角を検出してトルク検出精度を向上させる。
【解決手段】 異常が発生してない第2レゾルバのsin相とcos相の振幅の二乗和の平方根をレゾルバ振幅K2・E2として計算し(S31)、そのレゾルバ振幅K2・E2に振幅比r12を乗じて、異常が発生している第1レゾルバのレゾルバ振幅K1・E1を算出する(S32)。続いて、異常が発生している検出コイルと対をなす検出コイル(正常側の検出コイル)の振幅Ac1をレゾルバ振幅K1・E1で除算した値のアークコサインを計算し、この演算値を軸倍角Nで除算して第1回転角θ1を算出する。
【選択図】 図7PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a torque detection accuracy by detecting a rotation angle with high accuracy that is not influenced by an ambient temperature of a resolver even when one detection coil of two phases is disconnected.
A abnormality calculates the square root of the sum of the squares of the amplitudes of the sin phase and cos phase of the second resolver does not occur as a resolver amplitude K 2 · E 2 (S31) , to the resolver amplitude K 2 · E 2 The resolver amplitude K 1 · E 1 of the first resolver in which the abnormality has occurred is calculated by multiplying by the amplitude ratio r 12 (S32). Subsequently, the arc cosine of the value obtained by dividing the amplitude Ac1 of the detection coil (normal detection coil) paired with the detection coil where the abnormality has occurred by the resolver amplitude K 1 · E 1 is calculated, and this calculated value is calculated. The first rotation angle θ 1 is calculated by dividing by the shaft multiple angle N.
[Selection] Figure 7
Description
本発明は、2つのレゾルバを備え、各レゾルバで検出した回転角に基づいてトルクを検出するトルク検出装置に関する。 The present invention relates to a torque detector that includes two resolvers and detects torque based on a rotation angle detected by each resolver.
従来から、運転者の操舵操作に対して操舵アシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置が知られている。電動パワーステアリング装置は、ステアリングシャフトに働いた操舵トルクをトルク検出装置で検出し、操舵トルクが大きくなるにしたがって増加する目標アシストトルクを算出し、算出した目標アシストトルクが得られるように、電動モータの通電量をフィードバック制御する。従って、電動パワーステアリング装置においては、特に、トルク検出装置の信頼性が要求される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electric power steering device that applies a steering assist torque to a driver's steering operation. The electric power steering device detects a steering torque acting on the steering shaft by a torque detection device, calculates a target assist torque that increases as the steering torque increases, and obtains the calculated target assist torque. Feedback control of the energization amount. Therefore, in the electric power steering device, the reliability of the torque detection device is particularly required.
トルク検出装置は、ステアリングシャフトに設けたトーションバーの捩れ角度を検出することにより、この捩れ角度に比例した操舵トルクを算出する。例えば、特許文献1にて提案されたトルク検出装置は、2つのレゾルバを用いてトーションバーの捻れ角度を検出する構成を採用している。このトルク検出装置においては、トーションバーの一端側に第1レゾルバを、他端側に第2レゾルバを設け、第1レゾルバにて検出される第1回転角(θ1)と第2レゾルバにて検出される第2回転角(θ2)との差から、操舵トルクを検出する。
The torque detection device calculates a steering torque proportional to the torsion angle by detecting the torsion angle of the torsion bar provided on the steering shaft. For example, the torque detection device proposed in
各レゾルバは、励磁用交流信号が供給されてロータコイルに通電する励磁コイルと、トーションバーの周囲に設けられる一対の検出コイル(sin相検出コイル,cos相検出コイル)とを備えている。一対の検出コイルは、互いに電気角で90度(π/2)ずらして組み付けられる。sin相検出コイルは、ロータの回転角のsin値に応じた振幅となる交流信号を出力し、cos相検出コイルは、ロータの回転角のcos値に応じた振幅となる交流信号を出力する。従って、レゾルバで検出されるロータの回転角は、sin相検出コイルの出力信号の振幅をcos相検出コイルの出力信号の振幅で除算した値のアークタンジェント値に基づいて演算することができる。 Each resolver includes an excitation coil that is supplied with an excitation AC signal and energizes the rotor coil, and a pair of detection coils (sin phase detection coil, cos phase detection coil) provided around the torsion bar. The pair of detection coils are assembled with an electrical angle shifted by 90 degrees (π / 2). The sin phase detection coil outputs an AC signal having an amplitude corresponding to the sin value of the rotation angle of the rotor, and the cos phase detection coil outputs an AC signal having an amplitude corresponding to the cos value of the rotation angle of the rotor. Therefore, the rotation angle of the rotor detected by the resolver can be calculated based on the arctangent value obtained by dividing the amplitude of the output signal of the sin phase detection coil by the amplitude of the output signal of the cos phase detection coil.
この特許文献1にて提案されたトルク検出装置は、一方のレゾルバにおける検出コイルの一つが断線した場合でも、正常なレゾルバで検出された回転角が所定角度範囲に入っている場合には、断線したコイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号を使って回転角を推定する。これは、第1レゾルバにて検出される第1回転角(θ1)と第2レゾルバにて検出される第2回転角(θ2)との機械的な角度差が、常に一定値以下になるという前提に基づいて、正常なレゾルバで検出された回転角が所定角度範囲に入っている場合には、断線したコイルと対をなす他方の検出コイルの出力信号から回転角を一義的に求めることができることを利用したものである。この結果、第1回転角(θ1)と第2回転角(θ2)との差から操舵トルクを検出することができる。
The torque detection device proposed in
しかしながら、上記のように片側の検出コイルの出力信号から回転角を推定した場合には、良好な検出精度が得られない。これは、レゾルバの周囲温度の変化によりレゾルバの変圧比が変化してしまうからである。レゾルバは、励磁コイルに供給される励磁用交流信号に対して所定の変圧比で検出コイル(sin相検出コイル,cos相検出コイル)から交流信号を出力する。検出コイルが断線していない場合には、2相の検出信号の振幅値の比のアークタンジェントを計算することで、こうした変圧比の変動による影響は回転角の計算結果に表れない。しかし、2相のうち一方の検出コイルが断線している場合には、断線していない側の検出コイルの出力信号に基づいて回転角を計算すると、実際の変圧比が予め想定した変圧比(計算式に用いる設定変圧比)からずれている場合には、そのずれが大きいほど回転角の検出誤差が大きくなる。これに伴って、操舵トルクの検出精度が低下してしまう。 However, when the rotation angle is estimated from the output signal of the detection coil on one side as described above, good detection accuracy cannot be obtained. This is because the transformation ratio of the resolver changes due to a change in the ambient temperature of the resolver. The resolver outputs an AC signal from a detection coil (sin phase detection coil, cos phase detection coil) at a predetermined transformation ratio with respect to the excitation AC signal supplied to the excitation coil. If the detection coil is not disconnected, the arc tangent of the ratio of the amplitude values of the two-phase detection signals is calculated, and the effect of such a change in the transformation ratio does not appear in the calculation result of the rotation angle. However, when one of the two phases of the detection coil is disconnected, the rotation angle is calculated based on the output signal of the detection coil on the non-disconnected side. In the case where there is a deviation from the set transformation ratio used in the calculation formula, the larger the deviation, the larger the rotation angle detection error. Along with this, the detection accuracy of the steering torque is lowered.
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、2相のうち一方の検出コイルが断線している場合であっても、レゾルバの周囲温度に影響されない精度の良い回転角を検出してトルク検出精度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to cope with the above problem, and detects a rotation angle with high accuracy that is not influenced by the ambient temperature of the resolver even if one of the two phases is disconnected. The purpose is to improve the torque detection accuracy.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、シャフトの入力側の回転角である第1回転角に応じた2相の検出信号を出力する一対の検出コイルを有する第1レゾルバ(110)と前記シャフトの出力側の回転角である第2回転角に応じた2相の検出信号を出力する一対の検出コイルを有する第2レゾルバ(120)とを備えたレゾルバユニット(100)と、前記第1レゾルバの出力する2相の検出信号の振幅と前記第2レゾルバの出力する2相の検出信号の振幅とを検出する振幅検出手段(S12)と、前記検出された前記第1レゾルバの出力する2相の検出信号の振幅に基づいて第1回転角を演算し、前記検出された第2レゾルバの出力する2相の検出信号に基づいて第2回転角を演算する回転角演算手段(S15)と、前記演算された第1回転角と第2回転角との差に基づいて前記シャフトに働くトルクを演算するトルク演算手段(S16)と、前記第1レゾルバあるいは第2レゾルバの何れかで、前記一対の検出コイルの一方に異常が発生していることを検出する異常検出手段(S13)と、前記検出コイルの一方に異常が検出されているとき、前記異常が検出されている検出コイルを有する異常側レゾルバの回転角を推定する異常時回転角推定手段(S30,S40)とを備えたトルク検出装置において、
前記異常時回転角推定手段は、前記第1レゾルバと前記第2レゾルバとが正常であるときの、前記第1レゾルバの出力する検出信号の振幅と前記第2レゾルバの出力する検出信号の振幅との関係を表す関係情報を予め記憶したレゾルバ関係情報記憶手段(33)と、前記検出コイルの一方に異常が検出されているとき、前記異常が検出されている検出コイルを有さない正常側レゾルバの一対の検出コイルの出力する検出信号の振幅と、前記異常側レゾルバの前記異常が検出されていない検出コイルの出力する検出信号の振幅と、前記レゾルバ関係情報記憶手段に記憶されている関係情報とに基づいて、前記異常側レゾルバの回転角を演算する異常側レゾルバ回転角演算手段(S30,S40)とを備えたことにある。
In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a first resolver (110) having a pair of detection coils for outputting a two-phase detection signal corresponding to a first rotation angle that is a rotation angle on the input side of the shaft. And a second resolver (120) having a pair of detection coils for outputting a two-phase detection signal corresponding to a second rotation angle that is a rotation angle on the output side of the shaft, Amplitude detection means (S12) for detecting the amplitude of the two-phase detection signal output from the first resolver and the amplitude of the two-phase detection signal output from the second resolver, and the detected output of the first resolver Rotation angle calculation means (S15) that calculates the first rotation angle based on the amplitude of the two-phase detection signal to be calculated and calculates the second rotation angle based on the detected two-phase detection signal output from the second resolver. ) The torque calculating means (S16) for calculating the torque acting on the shaft based on the difference between the first rotation angle and the second rotation angle, and either the first resolver or the second resolver, An abnormality detection means (S13) for detecting that an abnormality has occurred on one side, and rotation of an abnormal side resolver having a detection coil in which the abnormality is detected when an abnormality is detected on one of the detection coils In the torque detection device comprising the abnormal rotation angle estimation means (S30, S40) for estimating the angle,
The abnormal rotation angle estimation means includes an amplitude of a detection signal output from the first resolver and an amplitude of a detection signal output from the second resolver when the first resolver and the second resolver are normal. And a resolver relationship information storage means (33) for storing relationship information representing the relationship between the normal side resolver and the normal side resolver not having the detection coil in which the abnormality is detected when an abnormality is detected in one of the detection coils. The amplitude of the detection signal output from the pair of detection coils, the amplitude of the detection signal output from the detection coil in which the abnormality of the abnormal resolver is not detected, and the relationship information stored in the resolver relationship information storage means And an abnormal-side resolver rotation angle calculating means (S30, S40) for calculating the rotation angle of the abnormal-side resolver.
本発明においては、シャフトの入力側に第1レゾルバが設けられ、出力側に第2レゾルバが設けられる。第1レゾルバは、励磁用交流信号が入力され、一対の検出コイル(sin相検出コイル、cos相検出コイル)から、シャフト入力側の回転角である第1回転角に応じた2相の検出信号を出力する。第2レゾルバも同様に、励磁用交流信号が入力され、一対の検出コイル(sin相検出コイル、cos相検出コイル)から、シャフト出力側の回転角である第2回転角に応じた2相の検出信号を出力する。2相の検出信号は、入力された励磁用交流信号によって発生する交流電圧信号であって、回転角のsin値に依存して振幅が変化するsin相検出信号と、回転角のcos値に依存して振幅が変化するcos相検出信号とからなる。従って、各レゾルバにおいては、一方の検出コイルからsin相検出信号を出力し、他方の検出コイルからcos相検出信号を出力する。 In the present invention, the first resolver is provided on the input side of the shaft, and the second resolver is provided on the output side. The first resolver receives an excitation AC signal, and a two-phase detection signal corresponding to a first rotation angle that is a rotation angle on the shaft input side from a pair of detection coils (sin phase detection coil, cos phase detection coil). Is output. Similarly, the second resolver receives an excitation AC signal, and from a pair of detection coils (sin phase detection coil, cos phase detection coil), a two-phase signal corresponding to the second rotation angle that is the rotation angle on the shaft output side. A detection signal is output. The two-phase detection signal is an AC voltage signal generated by the input AC signal for excitation, and depends on the sin phase detection signal whose amplitude changes depending on the sin value of the rotation angle and the cos value of the rotation angle. And a cos phase detection signal whose amplitude changes. Therefore, in each resolver, a sin phase detection signal is output from one detection coil, and a cos phase detection signal is output from the other detection coil.
振幅検出手段は、各レゾルバから出力された2相の検出信号の振幅を検出する。回転角演算手段は、第1レゾルバの出力する2相の検出信号の振幅に基づいて第1回転角を演算し、第2レゾルバの出力する2相の検出信号に基づいて第2回転角を演算する。例えば、sin相検出信号の振幅をcos相検出信号の振幅で除算した値のアークタンジェント値に基づいて回転角を演算することができる。トルク演算手段は、こうして演算された第1回転角と第2回転角との差に基づいてシャフトに働くトルクを演算する。つまり、シャフトの捩れ角度を検出することにより、その捩れ角度に比例したトルクを演算する。この場合、シャフトとしては、トーションバーを用いることが好ましい。 The amplitude detector detects the amplitude of the two-phase detection signal output from each resolver. The rotation angle calculation means calculates the first rotation angle based on the amplitude of the two-phase detection signal output from the first resolver, and calculates the second rotation angle based on the two-phase detection signal output from the second resolver. To do. For example, the rotation angle can be calculated based on an arc tangent value obtained by dividing the amplitude of the sin phase detection signal by the amplitude of the cos phase detection signal. The torque calculation means calculates the torque acting on the shaft based on the difference between the first rotation angle and the second rotation angle thus calculated. That is, by detecting the twist angle of the shaft, a torque proportional to the twist angle is calculated. In this case, it is preferable to use a torsion bar as the shaft.
レゾルバの検出コイルの通電回路が断線した場合には、検出コイルから正常な検出信号が出力されなくなる。このとき、一対の検出コイルのうち一方のみに異常が発生している状況であれば、他方の検出コイルの出力する検出信号に基づいて回転角を推定できる場合がある。例えば、第1回転角と第2回転角との角度差の限界が設定(あるいは想定)される装置のトルクを検出する場合においては、異常が発生していないレゾルバの回転角によっては、他方の検出コイルの出力する検出信号のみから回転角を一義的に求めることができる。また、トルクの働いている状況等によっても、他方の検出コイルの出力する検出信号のみから回転角を一義的に求められる状況になることもある。 When the energization circuit of the resolver detection coil is disconnected, a normal detection signal is not output from the detection coil. At this time, if there is an abnormality in only one of the pair of detection coils, the rotation angle may be estimated based on the detection signal output from the other detection coil. For example, when detecting the torque of a device in which the limit of the angle difference between the first rotation angle and the second rotation angle is set (or assumed), depending on the rotation angle of the resolver in which no abnormality has occurred, The rotation angle can be uniquely determined only from the detection signal output from the detection coil. Also, depending on the situation where the torque is working, the rotation angle may be uniquely determined only from the detection signal output from the other detection coil.
そこで、本発明においては、異常検出手段が、第1レゾルバあるいは第2レゾルバの何れかで、一対の検出コイルの一方に異常が発生しているか否かを判断する。そして、一対の検出コイルの一方に異常が発生していることが検出されると、異常時回転角推定手段が、異常が検出されている検出コイルを有する異常側レゾルバの回転角を推定する。この場合、異常が検出されている検出コイルと対をなす他方の検出コイル(正常側の検出コイル)の検出信号の振幅のみに基づいて回転角を演算してしまうと、正確な回転角を算出できない。これは、レゾルバの変圧比が、レゾルバの周囲温度に応じて変化するため、検出信号の振幅が変化してしまうからである。 Therefore, in the present invention, the abnormality detection means determines whether an abnormality has occurred in one of the pair of detection coils by either the first resolver or the second resolver. When it is detected that an abnormality has occurred in one of the pair of detection coils, the abnormal rotation angle estimation means estimates the rotation angle of the abnormal resolver having the detection coil in which the abnormality is detected. In this case, if the rotation angle is calculated based only on the amplitude of the detection signal of the other detection coil (normal detection coil) paired with the detection coil in which an abnormality is detected, an accurate rotation angle is calculated. Can not. This is because the transformation ratio of the resolver changes according to the ambient temperature of the resolver, so that the amplitude of the detection signal changes.
こうした問題に対処するために、異常時回転角推定手段は、レゾルバ関係情報記憶手段と、異常側レゾルバ回転角演算手段とを備えている。レゾルバ関係情報記憶手段は、第1レゾルバと第2レゾルバとが正常であるときの、第1レゾルバの出力する検出信号の振幅と2レゾルバの出力する検出信号の振幅との関係を表す関係情報を予め記憶している。この関係情報は、例えば、第1レゾルバの出力する検出信号の振幅と第2レゾルバの出力する検出信号の振幅との比として記憶しておくことができる。この場合、例えば、第1レゾルバと第2レゾルバとにおける、sin相の振幅とcos相の振幅の二乗和の平方根の比などを適用することができる。また、第1回転角と第2回転角とが同一となっているときの第1レゾルバと第2レゾルバとにおけるsin相同士の振幅の比、cos相同士の振幅の比などを適用することもできる。 In order to cope with such a problem, the abnormal rotation angle estimation means includes a resolver related information storage means and an abnormal side resolver rotation angle calculation means. The resolver relationship information storage means stores relationship information indicating the relationship between the amplitude of the detection signal output from the first resolver and the amplitude of the detection signal output from the 2 resolver when the first resolver and the second resolver are normal. Pre-stored. This relationship information can be stored, for example, as a ratio between the amplitude of the detection signal output from the first resolver and the amplitude of the detection signal output from the second resolver. In this case, for example, the ratio of the square root of the square sum of the amplitude of the sin phase and the amplitude of the cos phase in the first resolver and the second resolver can be applied. In addition, it is possible to apply the amplitude ratio between the sin phases and the amplitude ratio between the cos phases in the first resolver and the second resolver when the first rotation angle and the second rotation angle are the same. it can.
異常側レゾルバ回転角演算手段は、検出コイルの一方に異常が検出されているとき、異常が検出されている検出コイルを有さない正常側レゾルバの一対の検出コイルの出力する検出信号の振幅と、異常側レゾルバの異常が検出されていない検出コイルの出力する検出信号の振幅と、レゾルバ関係情報記憶手段に記憶されている関係情報とに基づいて、異常側レゾルバの回転角を演算する。レゾルバユニットの周囲温度が変化すると、それに伴って第1レゾルバにおける変圧比と第2レゾルバにおける変圧比とが同様に変化する。一方、レゾルバ関係情報記憶手段に記憶されている関係情報は、2つのレゾルバの検出信号の振幅の関係であるため、周囲温度に応じて変化しない。このため、正常側レゾルバの一対の検出コイルの出力する検出信号の振幅と関係情報とから、異常が発生しているレゾルバから本来出力されるべき振幅、例えば、sin相の振幅とcos相の振幅の二乗和の平方根を推定することができる。この結果、異常側レゾルバ回転角演算手段は、2相のうち一方の検出コイルに異常が生じている場合であっても、レゾルバの周囲温度に影響されない精度の良い回転角を検出することができる。これにより、本発明によれば、トルク検出精度を向上させることができる。 When the abnormality is detected in one of the detection coils, the abnormal-side resolver rotation angle calculation means calculates the amplitude of the detection signal output from the pair of detection coils of the normal-side resolver that does not have the detection coil in which the abnormality is detected. The rotation angle of the abnormal side resolver is calculated based on the amplitude of the detection signal output from the detection coil in which no abnormality of the abnormal side resolver is detected and the relationship information stored in the resolver relationship information storage means. When the ambient temperature of the resolver unit changes, the transformation ratio in the first resolver and the transformation ratio in the second resolver change accordingly. On the other hand, since the relationship information stored in the resolver relationship information storage means is the relationship between the amplitudes of the detection signals of the two resolvers, it does not change according to the ambient temperature. For this reason, from the amplitude of the detection signal output from the pair of detection coils of the normal resolver and the related information, the amplitude that should be output from the resolver in which an abnormality has occurred, for example, the amplitude of the sin phase and the amplitude of the cos phase The square root of the sum of squares can be estimated. As a result, the abnormal-side resolver rotation angle calculation means can detect a rotation angle with high accuracy that is not affected by the ambient temperature of the resolver even when an abnormality occurs in one of the two detection coils. . Thereby, according to this invention, a torque detection precision can be improved.
本発明の他の特徴は、前記レゾルバ関係情報記憶手段は、前記各レゾルバにおけるsin相検出信号の振幅とcos相検出信号の振幅の二乗和の平方根をレゾルバ振幅と定義した場合における、前記第1レゾルバのレゾルバ振幅と前記第2レゾルバのレゾルバ振幅との比に相当する振幅比を前記関係情報として記憶し、前記異常側レゾルバ回転角演算手段は、前記振幅検出手段により検出された振幅に基づいて前記正常側レゾルバのレゾルバ振幅を演算する(S31,S41)とともに、前記正常側レゾルバのレゾルバ振幅と、前記関係情報記憶手段に記憶されている振幅比とに基づいて、前記異常側レゾルバのレゾルバ振幅を推定する異常側レゾルバ振幅推定手段(S32,S42)を備え、前記異常側レゾルバの異常が検出されていない検出コイルの出力する検出信号の振幅と、前記異常側レゾルバ振幅推定手段により推定された前記異常側レゾルバのレゾルバ振幅とに基づいて、前記異常側レゾルバの回転角を演算する(S34,S35,S44,S45)ことにある。 Another feature of the present invention is that the resolver-related information storage means is configured such that the resolver amplitude is defined as a square root of a sum of squares of an amplitude of a sin phase detection signal and an amplitude of a cos phase detection signal in each resolver. An amplitude ratio corresponding to the ratio between the resolver amplitude of the resolver and the resolver amplitude of the second resolver is stored as the relation information, and the abnormal-side resolver rotation angle calculation means is based on the amplitude detected by the amplitude detection means. The resolver amplitude of the normal side resolver is calculated (S31, S41), and based on the resolver amplitude of the normal side resolver and the amplitude ratio stored in the relation information storage means, the resolver amplitude of the abnormal side resolver Is provided with an abnormal-side resolver amplitude estimating means (S32, S42), and no abnormality is detected in the abnormal-side resolver. Based on the amplitude of the detection signal output from the output coil and the resolver amplitude of the abnormal resolver estimated by the abnormal resolver amplitude estimating means, the rotation angle of the abnormal resolver is calculated (S34, S35, S44). , S45).
この発明においては、関係情報として振幅比がレゾルバ関係情報記憶手段に記憶される。この振幅比は、各レゾルバにおけるsin相検出信号の振幅とcos相検出信号の振幅の二乗和の平方根をレゾルバ振幅と定義した場合における、第1レゾルバのレゾルバ振幅と第2レゾルバのレゾルバ振幅との比に相当する値である。そして、異常側レゾルバ回転角演算手段は、異常側レゾルバにおけるレゾルバ振幅を推定する異常側レゾルバ振幅推定手段を備えている。 In the present invention, the amplitude ratio is stored as the relationship information in the resolver relationship information storage means. This amplitude ratio is the difference between the resolver amplitude of the first resolver and the resolver amplitude of the second resolver when the square root of the square sum of the amplitude of the sin phase detection signal and the amplitude of the cos phase detection signal in each resolver is defined as the resolver amplitude. It is a value corresponding to the ratio. The abnormal-side resolver rotation angle calculating means includes abnormal-side resolver amplitude estimating means for estimating the resolver amplitude in the abnormal-side resolver.
異常側レゾルバ振幅推定手段は、振幅検出手段により検出された振幅に基づいて正常側レゾルバのレゾルバ振幅を演算する。つまり、正常側レゾルバのsin相検出信号の振幅とcos相検出信号の振幅の二乗和の平方根を演算する。そして、演算した正常側レゾルバのレゾルバ振幅と、レゾルバ関係情報記憶手段に記憶されている振幅比とに基づいて、異常側レゾルバのレゾルバ振幅を推定する。正常側レゾルバのレゾルバ振幅に振幅比を乗算(あるいは除算)すれば異常側レゾルバのレゾルバ振幅を推定することができる。この異常側レゾルバのレゾルバ振幅は、異常が検出された検出コイルが正常に検出信号を出力していると仮定した場合のレゾルバ振幅に相当する。 The abnormal side resolver amplitude estimating means calculates the resolver amplitude of the normal side resolver based on the amplitude detected by the amplitude detecting means. That is, the square root of the square sum of the amplitude of the sin phase detection signal of the normal side resolver and the amplitude of the cos phase detection signal is calculated. Then, the resolver amplitude of the abnormal resolver is estimated based on the calculated resolver amplitude of the normal resolver and the amplitude ratio stored in the resolver related information storage means. When the resolver amplitude of the normal resolver is multiplied (or divided) by the amplitude ratio, the resolver amplitude of the abnormal resolver can be estimated. The resolver amplitude of the abnormal side resolver corresponds to the resolver amplitude when it is assumed that the detection coil in which the abnormality is detected normally outputs the detection signal.
異常側レゾルバ回転角演算手段は、異常側レゾルバの異常が検出されていない検出コイルの出力する検出信号の振幅と、異常側レゾルバ振幅推定手段により推定された異常側レゾルバのレゾルバ振幅とに基づいて、三角関数を使って異常側レゾルバの回転角を演算する。例えば、異常が検出されている検出コイルがsin相であれば、他方のcos相検出信号の振幅を異常側レゾルバのレゾルバ振幅で除算した値のアークコサイン値に基づいて、異常側レゾルバの回転角を演算することができる。同様に、異常が検出されている検出コイルがcos相であれば、他方のsin相検出信号の振幅を異常側レゾルバのレゾルバ振幅で除算した値のアークサイン値に基づいて、異常側レゾルバの回転角を演算することができる。 The abnormal-side resolver rotation angle calculation means is based on the amplitude of the detection signal output from the detection coil in which no abnormality of the abnormal-side resolver is detected and the resolver amplitude of the abnormal-side resolver estimated by the abnormal-side resolver amplitude estimating means. The rotation angle of the abnormal resolver is calculated using a trigonometric function. For example, if the detection coil in which an abnormality is detected is a sin phase, the rotation angle of the abnormal side resolver is based on the arc cosine value obtained by dividing the amplitude of the other cos phase detection signal by the resolver amplitude of the abnormal side resolver. Can be calculated. Similarly, if the detection coil in which an abnormality is detected is a cos phase, the rotation of the abnormal side resolver is based on the arc sine value obtained by dividing the amplitude of the other sin phase detection signal by the resolver amplitude of the abnormal side resolver. The corner can be calculated.
この結果、本発明によれば、振幅比を使って異常側レゾルバの回転角を適正に演算することができ、レゾルバの周囲温度に影響されない精度の高いトルクを検出することができる。 As a result, according to the present invention, the rotation angle of the abnormal resolver can be appropriately calculated using the amplitude ratio, and a highly accurate torque that is not affected by the ambient temperature of the resolver can be detected.
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件を前記符号によって規定される実施形態に限定させるものではない。 In the above description, in order to help the understanding of the invention, the reference numerals used in the embodiments are attached to the configuration of the invention corresponding to the embodiments in parentheses. It is not intended to be limited to the embodiment defined by.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、実施形態としてのトルク検出装置を備えた車両の電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering device for a vehicle including a torque detection device as an embodiment.
電動パワーステアリング装置は、操舵ハンドル11の操舵により転舵輪である左右前輪FW1,FWを転舵する転舵機構10と、転舵機構10に設けられ操舵アシストトルクを発生するパワーアシスト部20と、パワーアシスト部20の電動モータ21を駆動制御するアシスト制御装置50(以下、アシストECU50と呼ぶ)と、レゾルバユニット100とを備えている。
The electric power steering device includes a
転舵機構10は、操舵ハンドル11に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト12を備え、ステアリングシャフト12の下端にはピニオンギヤ13が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ13は、ラックバー14に形成されたラック歯と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー14の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪FW1,FW2が転舵可能に接続されている。左右前輪FW1,FW2は、ステアリングシャフト12の軸線回りの回転に伴うラックバー14の軸線方向の変位に応じて左右に転舵される。
The
ラックバー14には、パワーアシスト部20が組み付けられている。パワーアシスト部20は、操舵アシスト用の電動モータ21(例えば、3相DCブラシレスモータ)とボールねじ機構22とからなる。電動モータ21の回転軸は、ボールねじ機構22を介してラックバー14に動力伝達可能に接続されていて、その回転により左右前輪FW1,FW2の転舵をアシストする。ボールねじ機構22は、減速器および回転−直線変換器として機能するもので、電動モータ21の回転を減速するとともに直線運動に変換してラックバー14に伝達する。電動モータ21には、その回転軸の回転角を検出するための回転角センサ61が設けられている。回転角センサ61は、アシストECU50に接続されている。尚、電動モータ21をラックバー14に組み付けるのに代えて、電動モータ21をステアリングシャフト12に組み付けて、電動モータ21の回転を減速器を介してステアリングシャフト12に伝達して同シャフト12を軸線周りに駆動するように構成してもよい。
A
ステアリングシャフト12は、その軸方向の中間位置にトーションバー12aが設けられる。ステアリングシャフト12において、トーションバー12aの上端と操舵ハンドル11とを連結する部分を入力シャフト12inと呼び、トーションバー12aの下端とピニオンギヤ13とを連結する部分を出力シャフト12outと呼ぶ。
The steering shaft 12 is provided with a torsion bar 12a at an intermediate position in the axial direction. In the steering shaft 12, a portion connecting the upper end of the torsion bar 12a and the steering handle 11 is called an input shaft 12in, and a portion connecting the lower end of the torsion bar 12a and the
ステアリングシャフト12には、レゾルバユニット100が設けられる。レゾルバユニット100は、トーションバー12aと、入力シャフト12inに組み付けられた第1レゾルバ110と、出力シャフト12outに組み付けられた第2レゾルバ120とから構成される。第1レゾルバ110は、入力シャフト12inの回転角(トーションバー12aの一方端位置における回転角であって本発明の第1回転角に相当する)に応じた信号を出力し、第2レゾルバ120は、出力シャフト12outの回転角(トーションバー12aの他方端位置における回転角であって本発明の第2回転角に相当する)に応じた信号を出力する。操舵ハンドル11が回動操作されると、ステアリングシャフト12にトルクが働いてトーションバー12aが捩れる。トーションバー12aの捩れ角度は、ステアリングシャフト12に働く操舵トルクに比例する。従って、第1レゾルバ110で検出される第1回転角θ1と、第2レゾルバ120で検出される第2回転角θ2との差を求めることでステアリングシャフト12に働く操舵トルクを検出することができる。第1レゾルバ110、第2レゾルバ120は、アシストECU50に接続されている。
A
アシストECU50は、マイクロコンピュータおよび信号処理回路等を備えた演算部30と、スイッチング回路で構成されるモータ駆動回路40(例えば、3相インバータ回路)とを備えている。演算部30は、アシスト演算部31と、トルク演算部32と、記憶部33とから構成される。トルク演算部32は、レゾルバユニット100と接続されて、ステアリングシャフト12に働く操舵トルクを演算により検出する。また、アシスト演算部31は、運転者に異常を報知するための警告ランプ65を接続しており、後述する断線検出時に警告ランプ65を点灯する。レゾルバユニット100とトルク演算部32と記憶部33とからなる構成が本発明のトルク検出装置に相当する。アシスト演算部31は、トルク演算部32により検出された操舵トルクに基づいて電動モータ21の制御量を演算し、それに対応した制御信号をモータ駆動回路40に出力する。記憶部33は、各種の制御プログラムや制御用データ等を記憶したメモリから構成される。
The assist ECU 50 includes a
モータ駆動回路40は、アシスト演算部31からのPWM制御信号を入力して、内部のスイッチング素子のデューティ比を制御することにより電動モータ21への通電量を調整する。モータ駆動回路40には、電動モータ21に流れる電流を検出する電流センサ41が設けられる。
The
アシスト演算部31は、電流センサ41、車速センサ60、回転角センサ61を接続している。車速センサ60は、車速vxを表す車速検出信号を出力する。また、アシスト演算部31は、トルク演算部32により算出した操舵トルクの計算結果を入力する。
The
次に、アシスト演算部31の実施する操舵アシスト制御について簡単に説明する。アシスト演算部31は、車速センサ60により検出される車速vxと、トルク演算部32により算出された操舵トルクTrとを取得し、取得した車速vxと操舵トルクTrに基づいて、目標アシストトルクを算出する。目標アシストトルクは、図示しないアシストマップ等を参照して、操舵トルクTrが大きくなるにしたがって増加し、かつ、車速vxが増加するにしたがって減少するように設定される。アシスト演算部31、この目標アシストトルクを発生させるために必要な目標電流を計算し、電流センサ41により検出された実電流と目標電流との偏差に基づいてPI制御(比例積分制御)式等を使って目標指令電圧を計算し、目標指令電圧に応じたPWM制御信号をモータ駆動回路40に出力する。アシスト演算部31は、回転角センサ61により検出される電動モータ21の回転角(電気角)を取得して、回転角に応じた3相(U相、V相,W相)のPWM制御信号を生成することにより、電動モータ21に3相駆動電圧を印加する。こうして、電動モータ21には、電流フィードバック制御により運転者の操舵方向と同じ方向に回転する向きの目標電流が流れる。これにより、運転者の操舵操作が、電動モータ21で発生するトルクにより適切にアシストされる。
Next, the steering assist control performed by the
次に、レゾルバユニット100について説明する。図2は、レゾルバユニット100の概略回路構成を表す。第1レゾルバ110は、入力シャフト12inをロータとして備える。入力シャフト12inの外周側のステータには、ロータの周方向に沿って巻かれた第1励磁コイル111が固定して設けられている。ロータとなる入力シャフト12inには、第1ロータコイル114が固定して設けられている。第1ロータコイル114は、ロータの回転に伴って回転する。第1ロータコイル114は、ロータ内に設けた変圧器(図示略)を介して第1励磁コイル111と非接触にて電気的に接続され、第1励磁コイル111に印加される交流電圧によって通電される。尚、図示しないが、第1ロータコイル114は、回転角の分解能を高めるために、ロータの機械的な回転角に対して電気角がN倍となるように等角度間隔で複数配置されている。
Next, the
第1レゾルバ110は、入力シャフト12inの外周側のステータに第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113とを備えている。第1sin相検出コイル112と第1cos相検出コイル113とは、互いに電気角がπ/2ずれる位置に配置される。
The
第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113は、第1ロータコイル114の回転平面上に配置され、第1ロータコイル114で発生する磁束により交流電圧信号を出力する。第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113で発生する交流電圧信号の振幅値は、第1ロータコイル114に対する第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113の回転位置に応じて変化する。つまり、第1sin相検出コイル112は、入力シャフト12inの回転角のsin値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力し、第1cos相検出コイル113は、入力シャフト12inの回転角のcos値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力する。
The first sin
第1励磁コイル111の一端は、第1励磁ライン210を介してアシストECU50の第1励磁信号出力ポート50pe1に接続されている。また、第1sin相検出コイル112の一端は、第1sin相検出ライン212を介してアシストECU50の第1sin相信号入力ポート50ps1に接続されている。また、第1cos相検出コイル113の一端は、第1cos相検出ライン213を介してアシストECU50の第1cos相信号入力ポート50pc1に接続されている。図中において、符号100pe1は、レゾルバユニット100の第1励磁信号入力ポートであり、符号100ps1は第1sin相信号出力ポートであり、符号100pc1は第1cos相信号出力ポートである。従って、ワイヤハーネスとなる部分は、第1励磁信号出力ポート50pe1と第1励磁信号入力ポート100pe1との間の第1励磁ライン210、第1sin相信号出力ポート100ps1と第1sin相信号入力ポート50ps1との間の第1sin相検出ライン212、第1cos相信号出力ポート100pc1と第1cos相信号入力ポート50pc1との間の第1cos相検出ライン213である。
One end of the
また、第1励磁コイル111の他端、第1sin相検出コイル112の他端、第1cos相検出コイル113の他端は、共通グランドライン240を介してアシストECU50のグランドポート50pgに接続される。図中において、符号100pgはレゾルバユニット100のグランドポートである。従って、グランドポート50pgとグランドポート100pgとの間の共通グランドライン240がワイヤハーネス部分となる。
The other end of the
第2レゾルバ120は、出力シャフト12outをロータとして備える。出力シャフト12outの外周側のステータには、ロータの周方向に沿って巻かれた第2励磁コイル121が固定して設けられている。ロータとなる出力シャフト12outには、第2ロータコイル124が固定して設けられている。第2ロータコイル124は、ロータの回転に伴って回転する。第2ロータコイル124は、ロータ内に設けた変圧器(図示略)を介して第2励磁コイル121と非接触にて電気的に接続され、第2励磁コイル121に印加される交流電圧によって通電される。尚、図示しないが、第2ロータコイル124は、回転角の分解能を高めるために、ロータの機械的な回転角に対して電気角がN倍となるように等角度間隔で複数配置されている。
The
第2レゾルバ120は、出力シャフト12outの外周側のステータに第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123とを備えている。第2sin相検出コイル122と第2cos相検出コイル123とは、互いに電気角がπ/2ずれる位置に配置される。
The
第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123は、第2ロータコイル124の回転平面上に配置され、第2ロータコイル124で発生する磁束により交流電圧信号を出力する。第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123で発生する交流電圧信号の振幅値は、第2ロータコイル124に対する第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123の回転位置に応じて変化する。つまり、第2sin相検出コイル122は、出力シャフト12outの回転角のsin値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力し、第2cos相検出コイル123は、出力シャフト12outの回転角のcos値に応じた振幅となる交流電圧信号を出力する。
The second sin
第2励磁コイル121の一端は、第2励磁ライン220を介してアシストECU50の第2励磁信号出力ポート50pe2に接続されている。また、第2sin相検出コイル122の一端は、第2sin相検出ライン222を介してアシストECU50の第2sin相信号入力ポート50ps2に接続されている。また、第2cos相検出コイル123の一端は、第2cos相検出ライン223を介してアシストECU50の第2cos相信号入力ポート50pc2に接続されている。図中において、符号100pe2はレゾルバユニット100の第2励磁信号入力ポートであり、符号100ps2は第2sin相信号出力ポートであり、符号100pc2は第2cos相信号出力ポートである。従って、ワイヤハーネスとなる部分は、第2励磁信号出力ポート50pe2と第2励磁信号入力ポート100pe2との間の第2励磁ライン220、第2sin相信号出力ポート100ps2と第2sin相信号入力ポート50ps2との間の第2sin相検出ライン222、第2cos相信号出力ポート100pc2と第2cos相信号入力ポート50pc2との間の第2cos相検出ライン223である。
One end of the
また、第2励磁コイル121の他端、第2sin相検出コイル122の他端、第2cos相検出コイル123の他端は、共通グランドライン240を介してアシストECU50のグランドポート50pgに接続される。
The other end of the
アシストECU50は、コイル駆動回路52を備えている。このコイル駆動回路52は、第1励磁コイル駆動回路521と第2励磁コイル駆動回路522とから構成されている。第1励磁コイル駆動回路521は、一定の周期、振幅の励磁用交流電圧を第1励磁信号出力ポート50pe1から出力する。以下、第1励磁信号出力ポート50pe1から出力される励磁用交流電圧を第1励磁信号と呼び、第1励磁信号の電圧値を第1励磁電圧V1と呼ぶ。第1励磁電圧V1は、振幅をE1とすると、次式にて表される。
V1=E1・sin(ωt) ・・・(1)
The assist ECU 50 includes a
V 1 = E 1 · sin (ωt) (1)
また、第2励磁コイル駆動回路522は、第1励磁コイル駆動回路521から出力される励磁用交流電圧と同じ周波数、かつ、互いに同位相となるように設定された励磁用交流電圧を第2励磁信号出力ポート50pe2から出力する。以下、第2励磁信号出力ポート50pe2から出力される励磁用交流電圧を第2励磁信号と呼び、第2励磁信号の電圧値を第2励磁電圧V2と呼ぶ。第2励磁電圧V2は、振幅をE2とすると、次式にて表される。
V2=E2・sin(ωt) ・・・(2)
Further, the second excitation
V 2 = E 2 · sin (ωt) (2)
尚、第1励磁電圧V1および第2励磁電圧V2の振幅E1,E2は、第1レゾルバ110,第2レゾルバ120の特性に合わせて設定される。また、第1励磁コイル駆動回路521と第2励磁コイル駆動回路522とを共通にして、一つの励磁コイル駆動回路(例えば、第1励磁コイル駆動回路521)から励磁信号をレゾルバユニット100に供給するようにしてもよい。この場合には、第1励磁ライン210と第2励磁ライン220とを1本にすることができる。
The amplitudes E 1 and E 2 of the first excitation voltage V 1 and the second excitation voltage V 2 are set according to the characteristics of the
第1励磁信号により第1レゾルバ110の第1励磁コイル111が励磁されると、第1sin相検出コイル112および第1cos相検出コイル113で交流電圧が発生する。また、第2励磁信号により第2レゾルバ120の第2励磁コイル121が励磁されると、第2sin相検出コイル122および第2cos相検出コイル123で交流電圧が発生する。
When the
第1sin相検出コイル112から出力される交流電圧信号を第1sin相検出信号と呼び、その電圧値を第1sin相検出電圧Es1と呼ぶ。また、第1cos相検出コイル113から出力される交流電圧信号を第1cos相検出信号と呼び、その電圧値を第1cos相検出電圧Ec1と呼ぶ。第1sin相検出電圧Es1、および、第1cos相検出電圧Ec1は次式にて表される。
Es1=K1・E1・sin(N・θ1)・sin(ωt+α) ・・・(3)
Ec1=K1・E1・cos(N・θ1)・sin(ωt+α) ・・・(4)
The AC voltage signal output from the first sin
Es1 = K 1 · E 1 · sin (N · θ 1) · sin (ωt + α) ··· (3)
Ec1 = K 1 · E 1 · cos (N · θ 1) · sin (ωt + α) ··· (4)
また、第2sin相検出コイル122から出力される交流電圧信号を第2sin相検出信号と呼び、その電圧値を第2sin相検出電圧Es2と呼ぶ。また、第2cos相検出コイル123から出力される交流電圧信号を第2cos相検出信号と呼び、その電圧値を第2cos相検出電圧Ec2と呼ぶ。第2sin相検出電圧Es2、および、第2cos相検出電圧Ec2は次式にて表される。
Es2=K2・E2・sin(N・θ2)・sin(ωt+α) ・・・(5)
Ec2=K2・E2・cos(N・θ2)・sin(ωt+α) ・・・(6)
The AC voltage signal output from the second sin
Es2 = K 2 · E 2 · sin (N · θ 2 ) · sin (ωt + α) (5)
Ec2 = K 2 · E 2 · cos (N · θ 2 ) · sin (ωt + α) (6)
ここで、θ1は入力シャフト12inに直結した第1レゾルバ110のロータの角度、θ2は出力シャフト12outに直結した第2レゾルバ120のロータの角度、K1は第1レゾルバ110の変圧比、K2は第2レゾルバ120の変圧比、Nは第1レゾルバ110および第2レゾルバ120の軸倍角、αは励磁信号に対する位相遅れ量(入出力位相差)、ωは励磁周波数、tは時間を表す。
Here, θ 1 is the angle of the rotor of the
アシストECU50は、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号を、それぞれ第1sin相検出ライン212,第1cos相検出ライン213,第2sin相検出ライン222,第2cos相検出ライン223を介して入力する。アシストECU50は、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号をアンプ51s1,51c1,51s2,51c2に入力してグランド電位に対する各検出信号の電圧を増幅し、増幅した電圧信号を図示しないA/D変換器によりデジタル値に変換し、このデジタル値をマイコンに入力してトルク計算処理を行う。
The assist ECU 50 converts the first sin phase detection signal, the first cos phase detection signal, the second sin phase detection signal, and the second cos phase detection signal into the first sin
アシストECU50におけるトルク演算部32は、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号を増幅しデジタル信号に変換してマイコンに入力する回路と、コイル駆動回路52と、マイコンによりトルク計算処理を行う機能部とから構成される。
The
操舵トルクを計算する方法について説明する。まず、第1レゾルバ110,第2レゾルバ120のロータの角度θ1,θ2を検出する方法から説明する。どちらも、同様の方法で計算するため、ここでは、第1レゾルバ110の第1回転角θ1の検出方法を例にとり説明する。
A method for calculating the steering torque will be described. First, the method of detecting the rotor angles θ 1 and θ 2 of the
第1sin相検出信号の振幅は、(3)式から、K1・E1・sin(N・θ1)で表される。また、第1cos相検出信号の振幅は、(4)式から、K1・E1・cos(N・θ1)で表される。ここで、第1sin相検出信号の振幅をAs1とする(As1=K1・E1・sin(N・θ1))。また、第1cos相検出信号の振幅をAc1とする(Ac1=K1・E1・sin(N・θ1))。アシストECU50のトルク演算部は、第1sin相検出信号、第1cos相検出信号の電圧値を、第1励磁信号の周期に比べて短い周期でサンプリングする。例えば、第1励磁信号の1周期に対して、等時間間隔で4回、それぞれの検出信号の電圧値をサンプリングする。サンプリングした電圧値は、離散値であるため、最小二乗法を用いて、次式(7),(8)により振幅As1,Ac1を計算することができる。
従って、この2つの式の計算値から次式(9)を計算することができる。
同様にして、第2レゾルバ120の第2回転角θ2は、次式(11)により計算することができる。
こうして第1回転角θ1と第2回転角θ2が求められると、次式(12)により操舵トルクTrを計算することができる。
Tr=Kb・(θ1−θ2) ・・・(12)
ここで、Kbは、トーションバー12aの捩り特性に応じて決まる比例定数(バネ定数)であり、予め記憶部33に記憶されている。
When the first rotation angle θ 1 and the second rotation angle θ 2 are thus obtained, the steering torque Tr can be calculated by the following equation (12).
Tr = Kb · (θ 1 −θ 2 ) (12)
Here, Kb is a proportionality constant (spring constant) determined according to the torsional characteristics of the torsion bar 12a, and is stored in the
次に、各レゾルバ110,120において、sin相あるいはcos相のコイルの何れかに異常が発生したときの回転角θ1(θ2)の検出方法について説明する。まず、第1レゾルバ110のsin相に異常が生じた場合(第1sin相検出信号が正常に検出できない場合)を例にとり説明する。尚、コイルの異常とは、コイル112,113,122,123そのものの異常だけでなく、第1sin相検出ライン212,第1cos相検出ライン213,第2sin相検出ライン222,第2cos相検出ライン223の断線等、正常にsin相検出信号あるいはcos相検出信号がアシストECU50に入力されない状態をいう。
Next, a method of detecting the rotation angle θ 1 (θ 2 ) when an abnormality occurs in either the sin phase or the cos phase coil in each of the
上述したように第1回転角θ1は、第1sin相検出信号の振幅As1と第1cos相検出信号の振幅Ac1から上記式(10)により計算により求められる。このため、振幅As1が検出できない場合には、このままでは計算できない。しかし、振幅Ac1のみしかわからない場合であっても、以下の条件が満たされている場合には、振幅Ac1のみから第1回転角θ1を演算することができる。 As described above, the first rotation angle θ 1 is obtained by calculation using the above equation (10) from the amplitude As1 of the first sin phase detection signal and the amplitude Ac1 of the first cos phase detection signal. For this reason, when the amplitude As1 cannot be detected, it cannot be calculated as it is. However, even if you only know only the amplitude Ac1, if the following conditions are met, it is possible to calculate a first rotation angle theta 1 from only the amplitude Ac1.
ステアリングシャフト12に設けられているトーションバー12aは、操舵操作により捩られるが、その捩られる角度には限界があり、通常の操舵操作では、例えば、6°(機械角)未満となっている。つまり、第1レゾルバ110のロータの角度である第1回転角θ1と、第2レゾルバ120のロータの角度である第2回転角θ2との差が6°未満となる。これをレゾルバの電気角で表すと、レゾルバの軸倍角Nを8(N=8)とした場合には、次式(13)のように、第1レゾルバ110の電気角θe1(=N・θ1)と第2レゾルバ120の電気角θe2(=N・θ2)との差は48°未満となる。
|θe1−θe2|<48° ・・・(13)
The torsion bar 12a provided on the steering shaft 12 is twisted by a steering operation, but the twisting angle has a limit, and is less than 6 ° (mechanical angle) in a normal steering operation, for example. That is, the difference between the first rotation angle θ 1 that is the angle of the rotor of the
| Θe 1 −θe 2 | <48 ° (13)
一方、cos相の振幅Ac1のみから回転角θe1が一義的に決まるのは、次式(14),(15)のように、回転角θe1が0°〜180°までの範囲であること、あるいは、180°〜360°までの範囲であることが予めわかっている場合である。
0°<θe1<180° ・・・(14)
180<θe1<360° ・・・(15)
On the other hand, the reason why the rotation angle θe 1 is uniquely determined only from the amplitude Ac1 of the cos phase is that the rotation angle θe 1 is in the range from 0 ° to 180 ° as in the following equations (14) and (15). Alternatively, it is a case where it is known in advance that the angle is in the range of 180 ° to 360 °.
0 ° <θe 1 <180 ° (14)
180 <θe 1 <360 ° (15)
従って、式(13)の関係から、第2レゾルバ120の電気角θe2が次式(16),(17)の範囲であれば、cos相の振幅Ac1のみから回転角θe1が一義的に決まる。
0°+48°<θe2<180°−48° ・・・(16)
180+48°<θe2<360―48° ・・・(17)
これを整理すると、次式(18),(19)の条件が満たされている場合に、振幅Ac1のみから回転角θe1が一義的求められる。
48°<θe2<132° ・・・(18)
228°<θe2<312° ・・・(19)
図3(a)は、この条件が満たされる範囲を塗りつぶして示したものである。
Therefore, from the relationship of Expression (13), if the electrical angle θe 2 of the
0 ° + 48 ° <θe 2 <180 ° -48 ° (16)
180 + 48 ° <θe 2 <360-48 ° (17)
To summarize this, when the conditions of the following expressions (18) and (19) are satisfied, the rotation angle θe 1 can be uniquely obtained from only the amplitude Ac1.
48 ° <θe 2 <132 ° (18)
228 ° <θe 2 <312 ° (19)
FIG. 3A shows the range where this condition is satisfied in a solid color.
同様にして、第1レゾルバ110のcos相に異常が生じた場合には、振幅As1のみしかわからない場合であっても、以下の条件が満たされている場合には、振幅As1のみから第1回転角θ1を演算することができる。
Similarly, when an abnormality occurs in the cos phase of the
sin相の振幅As1のみから回転角θe1が一義的に決まるのは、次式(20),(21)のように、回転角θe1が−90°〜90°までの範囲であること、あるいは、90°〜270°までの範囲であることが予めわかっている場合である。
―90°<θe1<90° ・・・(20)
90<θe1<270° ・・・(21)
The reason why the rotation angle θe 1 is uniquely determined only from the amplitude As1 of the sin phase is that the rotation angle θe 1 is in a range from −90 ° to 90 ° as in the following equations (20) and (21). Or it is a case where it is known beforehand that it is the range to 90 degrees-270 degrees.
−90 ° <θe 1 <90 ° (20)
90 <θe 1 <270 ° (21)
従って、式(13)の関係から、第2レゾルバ120の電気角θe2が次式(22),(23)の範囲であれば、sin相の振幅As1のみから回転角θe1が一義的に決まる。
―90°+48°<θe2<90°−48° ・・・(22)
90+48°<θe2<270―48° ・・・(23)
これを整理すると、次式(24),(25)の条件が満たされている場合に、振幅As1のみから回転角θe1が一義的求められる。
―42°<θe2<42° ・・・(24)
138°<θe2<222° ・・・(25)
図3(b)は、この条件が満たされる範囲を塗りつぶして示したものである。
Therefore, from the relationship of Expression (13), if the electrical angle θe 2 of the
−90 ° + 48 ° <θe 2 <90 ° -48 ° (22)
90 + 48 ° <θe 2 <270-48 ° (23)
To summarize this, when the conditions of the following equations (24) and (25) are satisfied, the rotation angle θe 1 can be uniquely obtained from only the amplitude As1.
−42 ° <θe 2 <42 ° (24)
138 ° <θe 2 <222 ° (25)
FIG. 3 (b) shows the range where this condition is satisfied in a solid color.
第2レゾルバ120のsin相あるいはcos相のコイルの何れかに異常が発生した場合についても、同様にして、第1レゾルバ110の電気角θe1に基づいて、電気角θe1が予め設定した角度範囲(回転角θe2が一義的に決まる範囲)に入る場合に、振幅As2あるいは振幅Ac2のみから第2回転角θ2を演算することができる。
Similarly, when an abnormality occurs in either the sin phase or cos phase coil of the
ところで、第1レゾルバ110、第2レゾルバ120の変圧比は、周囲の温度変化等によりコイル温度が変化すると、そのコイル温度に応じて変化する。このため、式(3)〜(6)からわかるように、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号の出力特性が変化してしまう。この場合、第1レゾルバ110、第2レゾルバ120ともに正常であれば、式(10)、(11)を使って回転角θ1、θ2を演算すれば、コイル温度の変化による影響分は打ち消されるため、正確な回転角θ1、θ2が求められる。しかし、片側相のコイルが異常である場合には、正常相の振幅から回転角を推定した場合には、コイル温度の影響がでてしまい、正確な回転角が得られない。
By the way, when the coil temperature changes due to a change in ambient temperature or the like, the transformation ratio of the
例えば、片側相のコイルの振幅から回転角を推定する方法として、sin相の振幅の二乗値とcos相の振幅の二乗値との和を一定値とした関係(As12+As22=const)に基づいて、正常相の振幅から異常相の振幅を推定し、式(10),(11)から回転角を演算する方法が考えられる。しかし、この方法では、図4に示すように、コイル温度が、予め設定された条件温度から変化した場合には、変圧比の変動により正常相の振幅が変化し、これに伴って異常相の振幅推定値が変化するため、誤った回転角を算出してしまう。尚、図4において、(a)は、予め設定された温度条件における回転角に対する振幅変化を表し、(b)は、コイル温度が変化したときの回転角に対する振幅変化を表す。いずれも、上段が正常相となるcos相検出信号の回転角に対する振幅を表し、中段および下段が、回転角に対するsin相の振幅の2通りの推定値を表す。 For example, as a method for estimating the rotation angle from the amplitude of the coil on one side phase, in relation to the sum of the square value of the amplitude of the square value and cos phase of the amplitude of the sin phase and the constant value (As1 2 + As2 2 = const ) On the basis of this, a method is conceivable in which the amplitude of the abnormal phase is estimated from the amplitude of the normal phase and the rotation angle is calculated from the equations (10) and (11). However, in this method, as shown in FIG. 4, when the coil temperature changes from a preset condition temperature, the amplitude of the normal phase changes due to the change in the transformation ratio, and accordingly, the abnormal phase Since the estimated amplitude value changes, an incorrect rotation angle is calculated. In FIG. 4, (a) represents an amplitude change with respect to the rotation angle under a preset temperature condition, and (b) represents an amplitude change with respect to the rotation angle when the coil temperature changes. In either case, the upper stage represents the amplitude with respect to the rotation angle of the cos phase detection signal that is the normal phase, and the middle stage and the lower stage represent the two estimated values of the sin phase amplitude with respect to the rotation angle.
そこで、本実施形態においては、以下の方法を用いて、コイル温度の変化に関わらず適正な回転角を算出する。ここで、第1レゾルバ110の振幅と第2レゾルバ120の振幅との比r12は次式(26)にて計算することができる。
この振幅比r12は、第1レゾルバ110における第1sin相検出コイル112の出力である第1sin相検出電圧Es1および第1cos相検出コイル113の出力である第1cos相検出電圧Ec1の二乗和と、第2レゾルバ120における第2sin相検出コイル122の出力である第2sin相検出電圧Es2および第2cos相検出コイル123の出力である第2cos相検出電圧Ec2の二乗和との比の平方根を計算して求めたものである。従って、第1レゾルバ110と第2レゾルバ120が正常であるときの各相の検出コイル112,113,122,123の検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2を測定することで振幅比r12を予め求めておくことができる。この振幅比r12は、コイル温度が変化しても変化せず一定値となる。
The amplitude ratio r 12 has a square sum of the 1cos phase detection voltage Ec1, which is the output of the 1sin phase detection voltage Es1 and the 1cos
レゾルバ110,120の周囲温度の変化により、第1レゾルバ110の変圧比がK1’に変化し、第2レゾルバ120の変圧比がK2’に変化した場合を考える。この場合、第2レゾルバ120の第2sin相検出信号、第2cos相検出信号の出力電圧をサンプリングして、上述した最小二乗法を用いて振幅As2’,Ac2’を求めることができる。この振幅As2’,Ac2’は、次式(27),(28)で表される。
As2’=K2’・E2・sin(N・θ2) ・・・(27)
Ac2’=K2’・E2・cos(N・θ2) ・・・(28)
従って、次式(29)により、第2レゾルバ120の振幅に相当する値K2’・E2を算出することができる。
K1’・E1=r12・K2’・E2 ・・・(30)
Consider a case where the transformation ratio of the
As2 ′ = K 2 ′ · E 2 · sin (N · θ 2 ) (27)
Ac2 ′ = K 2 ′ · E 2 · cos (N · θ 2 ) (28)
Therefore, the value K 2 ′ · E 2 corresponding to the amplitude of the
K 1 '· E 1 = r 12 · K 2 ' · E 2 (30)
以下、第1sin相検出信号の振幅As1’と第1cos相検出信号の振幅Ac1’の二乗和の平方根を第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1’・E1と定義し、第2sin相検出信号の振幅As2’と第2cos相検出信号の振幅Ac2’の二乗和の平方根を第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2’・E2と定義する。尚、第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1’・E1と、第1sin相検出信号の振幅As1’、第1cos相検出信号の振幅Ac1’との関係は、図5(a)に示すものであり、第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2’・E2と、第2sin相検出信号の振幅As2’、第2cos相検出信号の振幅Ac2’との関係は、図5(b)に示すものである。従って、上記振幅比r12は、第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1’・E1と第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2’・E2との比に相当するものである。
Hereinafter, the square root of the square sum of the amplitude As1 ′ of the first sin phase detection signal and the amplitude Ac1 ′ of the first cos phase detection signal is defined as the resolver amplitude K 1 ′ · E 1 of the
ここで、第1レゾルバ110のsin相が異常である場合について示す。この場合、第1レゾルバ110の第1cos相検出コイル113の出力電圧をサンプリングして、上述した最小二乗法を用いて、第1cos相検出信号の振幅Ac1’を求める。この振幅Ac1’は、次式(31)で表すことができる。
Ac1’=K1’・E1・cos(N・θ1) ・・・(31)
従って、第1レゾルバ110の第1回転角θ1は、次式(32)にて計算することができる。
Ac1 ′ = K 1 ′ · E 1 · cos (N · θ 1 ) (31)
Therefore, the first rotation angle θ 1 of the
このように、一方のレゾルバの片側相のコイルに異常が生じた場合には、異常が発生していないレゾルバのレゾルバ振幅(K2’・E2)と、振幅比r12と、異常が発生しているレゾルバにおける正常相の振幅(Ac1’)に基づいて、異常が発生しているレゾルバの回転角(θ1)を算出することができる。この演算によれば、コイル温度が変化しても、振幅比r12を用いて、異常が発生しているレゾルバのレゾルバ振幅を補正するため、適正な回転角を算出することができる。 Thus, when an abnormality occurs in the one-sided coil of one resolver, an abnormality occurs in the resolver amplitude (K 2 '· E 2 ) of the resolver in which no abnormality has occurred and the amplitude ratio r 12. The rotation angle (θ 1 ) of the resolver in which an abnormality has occurred can be calculated based on the amplitude (Ac1 ′) of the normal phase in the resolver that is operating. According to this operation, even the coil temperature changes, since by using the amplitude ratio r 12, corrects the resolver amplitude of the resolver abnormality has occurred, it is possible to determine the correct angle of rotation.
次に、トルク演算部32の実行する操舵トルク検出処理について説明する。図6は、操舵トルク検出ルーチンを表すフローチャートである。操舵トルク検出ルーチンは、記憶部33に制御プログラムとして記憶されている。操舵トルク検出ルーチンは、イグニッションキーがオン状態となっている期間において、所定の短い周期で繰り返し実行される。尚、トルク演算部32は、操舵トルク検出ルーチンの起動とともに、コイル駆動回路52を作動させて、第1励磁信号出力ポート50pe1および第2励磁信号出力ポート50pe2から第1励磁信号および第2励磁信号の出力を開始する。
Next, the steering torque detection process executed by the
トルク演算部32は、ステップS11において、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号の電圧値である第1sin相検出電圧Es1,第1cos相検出電圧Ec1,第2sin相検出電圧Es2,第2cos相検出電圧Ec2を読み込む。トルク演算部32は、操舵トルク検出ルーチンとは別のサンプリングルーチンで、励磁信号の1周期当たりに例えば4回のサンプリング周期で検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2の瞬時値をサンプリングしている。このステップS11では、そのサンプリングルーチンでサンプリングした検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2の読み込みを行う。続いて、ステップS12において、読み込んだ検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2に基づいて、最小二乗法を用いて、第1sin相検出信号,第1cos相検出信号,第2sin相検出信号,第2cos相検出信号の振幅As1,Ac1,As2,Ac2を計算する。
In step S11, the
続いて、トルク演算部32は、ステップS13において、検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2に基づいて、コイル異常のチェックを行う。コイル異常は、レゾルバ内のコイル異常だけでなく、第1sin相検出ライン212,第1cos相検出ライン213,第2sin相検出ライン222,第2cos相検出ライン223の断線等により生じる。主に、ワイヤハーネス部の断線、コネクタ外れが原因となる。こうしたコイル異常が発生した場合には、検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2が正常な範囲から外れる。例えば、検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2のオフセットが生じたり、交流電圧信号が検出されなくなったりする。ステップS13は、こうした検出電圧Es1,Ec1,Es2,Ec2が正常範囲から外れているか否かに基づいて、コイル異常の有無、および、コイル異常が発生しているレゾルバ、および、その異常相を特定する。
Subsequently, in step S13, the
トルク演算部32は、ステップS14において、コイル異常チェック結果に基づいて、コイル異常が発生しているか否かを判断し、コイル異常が発生していない場合には(S14:No)、ステップS15において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1と第2レゾルバ120の第2回転角θ2を上記式(10)、(11)を用いて計算する。
In step S14, the
続いて、トルク演算部32は、ステップS16において、上記式(12)を用いて、操舵トルクTrを計算し、次に、ステップS17において、計算した操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する。アシスト演算部31は、この操舵トルクTrを使って目標アシストトルクを計算し、この目標アシストトルクに対応した目標電流が電動モータ21に流れるようにモータ駆動回路40にPWM制御信号を出力する。これにより、電動モータ21から適正な操舵アシストトルクが発生する。
Subsequently, the
トルク演算部32は、ステップS17の処理を行うと、操舵トルク検出ルーチンを一旦終了する。そして、所定の短い周期にて操舵トルク検出ルーチンを繰り返す。こうした処理が繰り返されて、ステップS13において、コイル異常が検出されると、ステップS14の判断は「No」となる。この場合、トルク演算部32は、その処理をステップS18に進めて、車両の警告ランプ65を点灯させる。これにより、ドライバーに対して異常が生じていることを認識させることができる。尚、ドライバーに異常報知する手段は、警告ランプ65に限らず、異常メッセージをスピーカや表示画面等を使って報知するようにしてもよい。
When the
続いて、トルク演算部32は、ステップS19において、コイル異常が1つ(1相)であるか否かを判断する。コイル異常が複数である場合には、操舵トルクTrを検出することができないため、ステップS20において、アシスト演算部31に対して、トルク検出不能信号を出力する。これにより、アシスト演算部31は、操舵アシスト制御を停止する。
Subsequently, in Step S19, the
一方、コイル異常が1つである場合(S19:Yes)には、ステップS21において、コイル異常が発生しているのは第1レゾルバ110で有るか否かを判断する。第1レゾルバ110である場合には、ステップS22において、第2レゾルバ120の第2回転角θ2を上記式(11)を用いて計算する。続いて、トルク演算部32は、ステップS23において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1が一義的に決まるか否かを判断する。この処理は、上述したように、例えば、コイル異常がsin相で発生している場合には、cos相の振幅Ac1のみから第1回転角θe1が一義的に決まる第2レゾルバ120の電気角θe2の範囲が分かっていることから(式(18),(19))、ステップS22で算出した第2回転角θ2を電気角に変換した角度θe2が、この範囲に入っているか否かに基づいて判断される。同様に、コイル異常がcos相で発生している場合には、sin相の振幅As1のみから第1回転角θe1が一義的に決まる第2レゾルバ120の電気角θe2の範囲が分かっていることから(式(24),(25))、ステップS22で算出した第2回転角θ2を電気角に変換した角度θe2が、この範囲に入っているか否かに基づいて判断される。
On the other hand, if there is only one coil abnormality (S19: Yes), it is determined in step S21 whether or not the
トルク演算部32は、第1レゾルバ110の第1回転角θ1が一義的に決まる状況であれば(S23:Yes)、ステップS30において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1を演算する。この処理については、図7のフローチャートを使って後述する。ステップS30において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1が算出されると、この第1回転角θ1とステップS22で算出した第2回転角θ2とに基づいて操舵トルクTrを計算し(S16)、その操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する(S17)。
一方、第1レゾルバ110の第1回転角θ1が一義的に決まる状況でなければ(S23:No)、ステップS26において、直前回(1制御周期前)の操舵トルク検出ルーチンで計算した操舵トルクTr(n-1)を、今回の操舵トルクTrに設定し、その操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する(S17)。 On the other hand, if the status uniquely determined first rotation angle theta 1 of the first resolver 110 (S23: No), in step S26, the steering torque calculated by the steering torque detection routine immediately preceding (one control cycle ago) Tr (n-1) is set to the current steering torque Tr, and the steering torque Tr is output to the assist calculation unit 31 (S17).
また、ステップS21において、コイル異常が発生しているのは第1レゾルバ110ではない、つまり、第2レゾルバ120でコイル異常が発生していると判断した場合には、ステップS24において、第1レゾルバ110の第1回転角θ1を上記式(10)を用いて計算する。続いて、トルク演算部32は、ステップS25において、第2レゾルバ110の第2回転角θ2が一義的に決まるか否かを判断する。この処理は、ステップS23の処理と同様に、例えば、コイル異常がsin相で発生している場合には、cos相の振幅Ac2のみから回転角θe2が一義的に決まる第1レゾルバ110の電気角θe1の範囲が分かっていることから(式(18),(19)においてθe2をθe1に置き換えた範囲)、ステップS24で算出した第1回転角θ1を電気角に変換した角度θe1が、この範囲に入っているか否かに基づいて判断される。同様に、コイル異常がcos相で発生している場合には、sin相の振幅As2のみから回転角θe2が一義的に決まる第1レゾルバ110の電気角θe1の範囲が分かっていることから(式(24),(25)においてθe2をθe1に置き換えた範囲))、ステップS24で算出した第1回転角θ1を電気角に変換した角度θe1が、この範囲に入っているか否かに基づいて判断される。
If it is determined in step S21 that the coil abnormality has not occurred in the
トルク演算部32は、第2レゾルバ120の第2回転角θ2が一義的に決まる状況であれば(S25:Yes)、ステップS40において、第2レゾルバ110の第2回転角θ2を演算する。この処理については、図8のフローチャートを使って後述する。ステップS40において、第2レゾルバ120の第2回転角θ2が算出されると、この第2回転角θ2とステップS24で算出した第1回転角θ1とに基づいて操舵トルクTrを計算し(S16)、その操舵トルクTrをアシスト演算部31に出力する(S17)。
次に、ステップS30の第1レゾルバ110の第1回転角θ1の計算処理について説明する。図7は、上記操舵トルク検出ルーチンにおいてステップS30として組み込まれた第1回転角計算ルーチン(サブルーチン)を表すフローチャートである。
Next, the calculation process of the first rotation angle θ 1 of the
第1回転角計算ルーチンが起動すると、トルク演算部32は、まず、ステップS31において、第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2・E2を次式(33)により計算する。このレゾルバ振幅K2・E2は、第2レゾルバ120のsin相とcos相の振幅の二乗和の平方根にて計算される。ここで示すK2は、実際の第2レゾルバ120の変圧比であって、上述したK2’に相当する。
続いて、ステップS32において、第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1を次式(34)により計算する。第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1は、第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2・E2に振幅比r12を乗算して求められる。この振幅比r12は、上記式(26)により計算されたもので、記憶部33に予め記憶されている。また、ここで示すK1は、実際の第1レゾルバ110の変圧比であって、上述したK1’に相当する。
K1・E1=r12・K2・E2 ・・・(34)
この第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1は、第1レゾルバ110が正常であった場合に、検出されると推定される値である。この場合、第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2・E2がコイル温度に応じたものとなっているため、第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1も、コイル温度に応じた値となる。
Subsequently, in step S32, the resolver amplitude K 1 · E 1 of the
K 1 · E 1 = r 12 · K 2 · E 2 (34)
The resolver amplitude K 1 · E 1 of the
続いて、トルク演算部32は、ステップS33において、コイル異常がsin相で発生しているのか否かについて判断し、コイル異常がsin相で発生している場合には(S33:Yes)、第1cos相検出信号の振幅Ac1と第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1とを使って、次式(35)により第1レゾルバ110の第1回転角θ1を計算する。
また、コイル異常がcos相で発生している場合には(S33:No)、第1sin相検出信号の振幅As1と第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1とを使って、次式(36)により第1レゾルバ110の第1回転角θ1を計算する。
トルク演算部32は、こうして第1レゾルバ110の第1回転角θ1を算出すると、メインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。尚、上記演算式では、第1回転角θ1の解は、2通り求められるが、第2回転角θ2との差が、最大角度差である6°未満となるほうの解を採用すればよい。
After calculating the first rotation angle θ 1 of the
次に、ステップS40の第2レゾルバ110の第2回転角θ2の計算処理について説明する。図8は、上記操舵トルク検出ルーチンにおいてステップS40として組み込まれた第2回転角計算ルーチン(サブルーチン)を表すフローチャートである。
The following describes the second rotation angle theta 2 of the calculation process of the
第2回転角計算ルーチンが起動すると、トルク演算部32は、まず、ステップS41において、第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1を次式(37)により計算する。このレゾルバ振幅K1・E1は、第1レゾルバ110のsin相とcos相の振幅の二乗和の平方根にて計算される。
続いて、ステップS42において、第2レゾルバ110のレゾルバ振幅K2・E2を次式(38)により計算する。第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2・E2は、第1レゾルバ120のレゾルバ振幅K1・E1に振幅比r12の逆数を乗算して求められる。
K2・E2=(1/r12)・K1・E1 ・・・(38)
この第2レゾルバ110のレゾルバ振幅K2・E2は、第2レゾルバ120が正常であった場合に、検出されると推定される値である。この場合、第1レゾルバ110のレゾルバ振幅K1・E1がコイル温度に応じたものとなっているため、第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2・E2も、コイル温度に応じた値となる。
Subsequently, in step S42, the resolver amplitude K 2 · E 2 of the
K 2 · E 2 = (1 / r 12 ) · K 1 · E 1 (38)
The resolver amplitude K 2 · E 2 of the
続いて、トルク演算部32は、ステップS43において、コイル異常がsin相で発生しているのか否かについて判断し、コイル異常がsin相で発生している場合には(S43:Yes)、第2cos相検出信号の振幅Ac2と第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2・E2とを使って、次式(39)により第2レゾルバ120の第2回転角θ2を計算する。
また、コイル異常がcos相で発生している場合には(S43:No)、第2sin相検出信号の振幅As2と第2レゾルバ120のレゾルバ振幅K2・E2とを使って、次式(40)により第2レゾルバ120の第2回転角θ2を計算する。
トルク演算部32は、こうして第2レゾルバ120の第2回転角θ2を算出すると、メインルーチンである操舵トルク検出ルーチンのステップS16に進める。尚、上記演算式では、第2回転角θ2の解は、2通り求められるが、第1回転角θ1との差が、最大角度差である6°未満となるほうの解を採用すればよい。
After calculating the second rotation angle θ 2 of the
以上説明した本実施形態のトルク検出装置においては、2つのレゾルバ110,120のうちの一方でコイル異常が発生した場合であっても、正常側レゾルバの電気角が所定範囲に入る場合には、異常側レゾルバにおいても回転角を計算することができる。この計算に当たっては、2つのレゾルバの振幅比r12と、正常側レゾルバの実レゾルバ振幅(K1・E1またはK2・E2)から、異常側レゾルバのレゾルバ振幅(K2・E2、または、K1・E1)を計算により推定する。この推定されたレゾルバ振幅は、異常側レゾルバが正常であった場合のレゾルバ振幅を表す。そして、異常側のレゾルバの推定レゾルバ振幅(K2・E2、または、K1・E1)と、異常側のレゾルバの正常相の実振幅(As2あるいはAc2、または、As1あるいはAc1)とに基づいて、回転角を計算する(図5参照)。
In the torque detection device of the present embodiment described above, even when a coil abnormality occurs in one of the two
従って、レゾルバユニット100の周囲温度の影響で変圧比K1,K2が変化しても、その影響は回転角の計算結果に表れない。このため、異常側レゾルバの回転角の算出精度が高くなる。これにより、操舵トルクTrの検出精度が向上し、電動パワーステアリング装置の信頼性が向上する。
Therefore, even if the transformation ratios K 1 and K 2 change due to the influence of the ambient temperature of the
また、正常側のレゾルバの電気角が所定範囲に入らず、異常側のレゾルバの回転角を一義的に決めることができない場合には、直前回(1制御周期前)の操舵トルク検出ルーチンで計算した操舵トルクTr(n-1)を用いて操舵アシストを継続するため、途中で操舵アシストが中断してしまうことがなく操作性が良好となる。また、コイル異常が発生した場合には、警告ランプ65が点灯するため、操舵アシストを継続させながらも、ドライバーに異常を認識させることができる。これにより、早期に修理が行われるため、2重故障により操舵アシストが停止されるという状況に陥る確率を極めて小さくすることができる。
In addition, if the electrical angle of the normal resolver does not fall within the specified range and the rotational angle of the abnormal resolver cannot be determined uniquely, it is calculated in the steering torque detection routine of the previous time (one control cycle before). Since the steering assist is continued using the steering torque Tr (n-1), the steering assist is not interrupted and the operability is improved. When a coil abnormality occurs, the warning
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention.
例えば、本実施形態においては、検出コイルの一方に異常が発生した場合であっても一義的に回転角を検出できるという条件が成立しているときに、異常側レゾルバの回転角を推定する。そして、その条件を第1回転角θ1と第2回転角θ2との差が所定角度以内であるという前提で決まる正常側レゾルバの回転角で設定しているが、必ずしも、そうした条件にする必要はない。例えば、操舵速度が所定速度以下であるという前提を使って、一義的に回転角を検出できるという条件を設定するようにしてもよい。 For example, in the present embodiment, the rotation angle of the abnormal resolver is estimated when the condition that the rotation angle can be uniquely detected even when an abnormality occurs in one of the detection coils. The condition is set by the rotation angle of the normal resolver determined on the assumption that the difference between the first rotation angle θ 1 and the second rotation angle θ 2 is within a predetermined angle. There is no need. For example, a condition that the rotation angle can be uniquely detected may be set on the assumption that the steering speed is equal to or lower than a predetermined speed.
12…ステアリングシャフト、12in…入力シャフト、12out…出力シャフト、12a…トーションバー、20…パワーアシスト部、21…電動モータ、31…アシスト演算部、32…トルク演算部、33…記憶部、40…モータ駆動回路、50…アシストECU、51s1,51c1,51s2,51c2…アンプ、52…コイル駆動回路、100…レゾルバユニット、110…第1レゾルバ、111…第1励磁コイル、112…第1sin相検出コイル、113…第1cos相検出コイル、114…第1ロータコイル、120…第2レゾルバ、121…第2励磁コイル、122…第2sin相検出コイル、123…第2cos相検出コイル、124…第2ロータコイル、212…第1sin相検出ライン、213…第1cos相検出ライン、222…第2sin相検出ライン、223…第2cos相検出ライン、As1,Ac1,As2,Ac2…振幅、Es1,Ec1,Es2,Ec2…検出電圧、K1,K2…変圧比、K1・E1,K2・E2…レゾルバ振幅、N…軸倍角、r12…振幅比、Tr…操舵トルク、θ1…第1回転角、θ2…第2回転角。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Steering shaft, 12in ... Input shaft, 12out ... Output shaft, 12a ... Torsion bar, 20 ... Power assist part, 21 ... Electric motor, 31 ... Assist calculating part, 32 ... Torque calculating part, 33 ... Memory | storage part, 40 ... Motor drive circuit, 50 ... Assist ECU, 51s1, 51c1, 51s2, 51c2 ... Amplifier, 52 ... Coil drive circuit, 100 ... Resolver unit, 110 ... First resolver, 111 ... First excitation coil, 112 ... First sin
Claims (2)
前記第1レゾルバの出力する2相の検出信号の振幅と、前記第2レゾルバの出力する2相の検出信号の振幅とを検出する振幅検出手段と、
前記検出された前記第1レゾルバの出力する2相の検出信号の振幅に基づいて第1回転角を演算し、前記検出された第2レゾルバの出力する2相の検出信号に基づいて第2回転角を演算する回転角演算手段と、
前記演算された第1回転角と第2回転角との差に基づいて前記シャフトに働くトルクを演算するトルク演算手段と、
前記第1レゾルバあるいは第2レゾルバの何れかで、前記一対の検出コイルの一方に異常が発生していることを検出する異常検出手段と、
前記検出コイルの一方に異常が検出されているとき、前記異常が検出されている検出コイルを有する異常側レゾルバの回転角を推定する異常時回転角推定手段と
を備えたトルク検出装置において、
前記異常時回転角推定手段は、
前記第1レゾルバと前記第2レゾルバとが正常であるときの、前記第1レゾルバの出力する検出信号の振幅と前記第2レゾルバの出力する検出信号の振幅との関係を表す関係情報を予め記憶したレゾルバ関係情報記憶手段と、
前記検出コイルの一方に異常が検出されているとき、前記異常が検出されている検出コイルを有さない正常側レゾルバの一対の検出コイルの出力する検出信号の振幅と、前記異常側レゾルバの前記異常が検出されていない検出コイルの出力する検出信号の振幅と、前記レゾルバ関係情報記憶手段に記憶されている関係情報とに基づいて、前記異常側レゾルバの回転角を演算する異常側レゾルバ回転角演算手段と
を備えたことを特徴とするトルク検出装置。 A first resolver having a pair of detection coils for outputting a two-phase detection signal corresponding to a first rotation angle that is a rotation angle on the input side of the shaft, and a second rotation angle that is a rotation angle on the output side of the shaft. A resolver unit comprising a second resolver having a pair of detection coils for outputting a corresponding two-phase detection signal;
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the two-phase detection signal output from the first resolver and the amplitude of the two-phase detection signal output from the second resolver;
A first rotation angle is calculated based on the detected amplitude of the two-phase detection signal output from the first resolver, and a second rotation is performed based on the detected two-phase detection signal output from the second resolver. Rotation angle calculating means for calculating the angle;
Torque calculating means for calculating a torque acting on the shaft based on a difference between the calculated first rotation angle and second rotation angle;
An abnormality detection means for detecting that an abnormality has occurred in one of the pair of detection coils in either the first resolver or the second resolver;
In a torque detection apparatus comprising: an abnormal rotation angle estimation means that estimates a rotation angle of an abnormal resolver having a detection coil in which the abnormality is detected when an abnormality is detected in one of the detection coils,
The abnormal rotation angle estimation means includes
Relationship information representing the relationship between the amplitude of the detection signal output from the first resolver and the amplitude of the detection signal output from the second resolver when the first resolver and the second resolver are normal is stored in advance. Resolver-related information storage means,
When an abnormality is detected in one of the detection coils, the amplitude of a detection signal output from a pair of detection coils of a normal-side resolver that does not have the detection coil in which the abnormality is detected, and the abnormality-side resolver An abnormal-side resolver rotation angle that calculates the rotation angle of the abnormal-side resolver based on the amplitude of the detection signal output from the detection coil in which no abnormality is detected and the relationship information stored in the resolver-related information storage means A torque detection apparatus comprising: an arithmetic means.
前記異常側レゾルバ回転角演算手段は、
前記振幅検出手段により検出された振幅に基づいて前記正常側レゾルバのレゾルバ振幅を演算するとともに、前記正常側レゾルバのレゾルバ振幅と、前記関係情報記憶手段に記憶されている振幅比とに基づいて、前記異常側レゾルバのレゾルバ振幅を推定する異常側レゾルバ振幅推定手段を備え、
前記異常側レゾルバの異常が検出されていない検出コイルの出力する検出信号の振幅と、前記異常側レゾルバ振幅推定手段により推定された前記異常側レゾルバのレゾルバ振幅とに基づいて、前記異常側レゾルバの回転角を演算することを特徴とする請求項1記載のトルク検出装置。 The resolver related information storage means defines the resolver amplitude of the first resolver and the second resolution when the square root of the square sum of the amplitude of the sin phase detection signal and the amplitude of the cos phase detection signal in each resolver is defined as the resolver amplitude. An amplitude ratio corresponding to the ratio of the resolver to the resolver amplitude is stored as the relation information.
The abnormal-side resolver rotation angle calculation means is
While calculating the resolver amplitude of the normal side resolver based on the amplitude detected by the amplitude detection unit, based on the resolver amplitude of the normal side resolver and the amplitude ratio stored in the relationship information storage unit, Comprising an abnormal side resolver amplitude estimating means for estimating a resolver amplitude of the abnormal side resolver,
Based on the amplitude of the detection signal output by the detection coil in which no abnormality of the abnormal side resolver is detected, and the resolver amplitude of the abnormal side resolver estimated by the abnormal side resolver amplitude estimating means, the abnormal side resolver The torque detection device according to claim 1, wherein the rotation angle is calculated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010231118A JP2012083279A (en) | 2010-10-14 | 2010-10-14 | Torque detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010231118A JP2012083279A (en) | 2010-10-14 | 2010-10-14 | Torque detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012083279A true JP2012083279A (en) | 2012-04-26 |
Family
ID=46242291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010231118A Pending JP2012083279A (en) | 2010-10-14 | 2010-10-14 | Torque detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012083279A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017187601A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 三菱電機株式会社 | Angle detection device and electric power steering control device |
| DE102017116764A1 (en) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | Danfoss Power Solutions Aps | Steering wheel angle sensor and method for detecting errors in a steering wheel angle sensor |
-
2010
- 2010-10-14 JP JP2010231118A patent/JP2012083279A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017187601A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 三菱電機株式会社 | Angle detection device and electric power steering control device |
| JPWO2017187601A1 (en) * | 2016-04-28 | 2018-07-19 | 三菱電機株式会社 | Angle detection device and electric power steering control device |
| US11150075B2 (en) | 2016-04-28 | 2021-10-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Angle detection device and electric power steering control device |
| DE102017116764A1 (en) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | Danfoss Power Solutions Aps | Steering wheel angle sensor and method for detecting errors in a steering wheel angle sensor |
| CN109291994A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 丹佛斯动力系统有限公司 | The method of steering wheel angle sensor and the fault detection for steering wheel angle sensor |
| US10830616B2 (en) | 2017-07-25 | 2020-11-10 | Danfoss Power Solutions Aps | Steering wheel angle sensor and method for fault detecting of a steering wheel angle sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5051404B2 (en) | Torque detection device | |
| JP4425297B2 (en) | Steering assist device | |
| JP4911271B1 (en) | Torque detection device | |
| JP6030459B2 (en) | Vehicle steering control device | |
| CN100546861C (en) | Electric power steering apparatus | |
| JP5708572B2 (en) | Electric power steering device for vehicle | |
| WO2013076839A1 (en) | Rotational-angle detection device and electric power-steering device provided with rotational-angle detection device | |
| JP2009165259A (en) | Motor control device and electric power steering device | |
| JP6669318B2 (en) | Electric power steering apparatus and method for detecting rotation angle of motor for electric power steering apparatus | |
| JP5407575B2 (en) | Torque sensor and electric power steering device | |
| JP2012083279A (en) | Torque detector | |
| JP2005147733A (en) | Abnormality detecting device, abnormality detection method and steering unit for vehicle | |
| JP5699972B2 (en) | Twin resolver type torque sensor and electric power assist device | |
| JP4189675B2 (en) | Electric power steering device for vehicle | |
| JP2014024423A (en) | Vehicle electric power steering device | |
| JP5482680B2 (en) | Torque detection device and electric power steering device | |
| JP2012088198A (en) | Torque detection device | |
| JP4380317B2 (en) | Correction value detection method for torque sensor device | |
| JP5459184B2 (en) | Electric power steering device | |
| US8942890B2 (en) | Torque detecting device and electric power steering system | |
| JP5056176B2 (en) | Motor control device and electric power steering device | |
| JP2007327800A (en) | Rotation angle detection device and electric power steering device including the same | |
| JP2007253703A (en) | Electric power steering device | |
| JP2014141211A (en) | Reliability determination device for steering angle sensor | |
| JP2007327829A (en) | Rotation angle detection device and electric power steering device including the same |