特許 6433574 電動パワーステアリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6433574

(24)【登録日】2018年11月16日

(45)【発行日】2018年12月5日

(54)【発明の名称】電動パワーステアリング装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 5/04 20060101AFI20181126BHJP

   H02P 6/16 20160101ALI20181126BHJP

   G01B 21/22 20060101ALI20181126BHJP

   B62D 6/00 20060101ALN20181126BHJP

【ＦＩ】

   B62D5/04

   H02P6/16

   G01B21/22

   !B62D6/00

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-501773(P2017-501773)

(86)(22)【出願日】2015年2月26日

(86)【国際出願番号】JP2015055629

(87)【国際公開番号】WO2016135923

(87)【国際公開日】20160901

【審査請求日】2017年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161115

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 智史

(74)【代理人】

【識別番号】100090011

【弁理士】

【氏名又は名称】茂泉 修司

(72)【発明者】

【氏名】飯田 一

(72)【発明者】

【氏名】後閑 博

(72)【発明者】

【氏名】小河 賢二

【審査官】 田々井 正吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３１５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１１０２０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０７９０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４６０４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｇ０１Ｂ ２１／２２

Ｈ０２Ｐ ６／１６

Ｂ６２Ｄ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブラシレスモータによりアシストする電動パワーステアリング装置において、
主電源がＯＦＦのとき、外力により回された前記ブラシレスモータからの誘起電圧を整流回路を介して検出し、前記誘起電圧を高回転検出閾値及び低回転検出閾値と比較判定し、前記誘起電圧が、前記高回転検出閾値以下から前記高回転検出閾値以上になる第１遷移状態のときには前記ブラシレスモータが高回転状態にあると判定して前記ブラシレスモータに接続された回転角センサの間欠励磁周期を予め決められた短い周期にするとともに、前記誘起電圧が、前記高回転検出閾値以上から前記高回転検出閾値以下になる第２遷移状態のときには、前記整流回路の出力電圧の山−山間の電気角に相当する待機時間が経過した時点以後に前記誘起電圧が前記低回転検出閾値以下になる第３の遷移状態のときには前記ブラシレスモータが低回転状態にあると判定して前記間欠励磁周期を予め決められた長い周期にする周期切替部を備え、
前記周期切替部は、クロックのカウントで時間を計測するタイマと、前記タイマからのトリガによりスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることでタイマの時間間隔による間欠周期で前記回転角センサ及び前記ブラシレスモータの回転角度位置を検出する回転角度位置検出部に電流を流す、
電動パワーステアリング装置。

【請求項2】

前記ブラシレスモータが、永久磁石のＰ極Ｎ極ペアを１組とするとき、ｋ組の永久磁石で構成された回転子と、所定の角度でシフトして設置されたｈ個のグループで構成されｈ相の電気端子を持つ界磁コイル群で構成されており、
前記整流回路の出力電圧は、ｈ相分ｈ本の前記誘起電圧に対する半波整流電圧であり、前記待機時間は、ｔｗａｉｔ＿ａ（ｓｅｃ）＝３６０（ｄｅｇ）÷ｈ÷ｋ÷（３６０（ｄｅｇ）×６０（ｓｅｃ）×ｒ＿ｍ（ｒｐｍ））（ただし、ｒ＿ｍ（ｒｐｍ）は前記ブラシレスモータの回転軸の回転速度）から求められるａｎｇｌｅ＿ａ（ｄｅｇ）＝３６０（ｄｅｇ）÷ｈ（相）の角度相当時間である
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項3】

前記ブラシレスモータが、永久磁石のＰ極Ｎ極ペアを１組とするとき、ｋ組の永久磁石で構成された回転子と、所定の角度でシフトして設置されたｈ個のグループで構成されｈ相の電気端子を持つ界磁コイル群で構成されており、
前記整流回路の出力電圧は、ｈ相分ｈ本の前記誘起電圧に対する全波整流電圧であり、前記待機時間は、ｔｗａｉｔ＿ａ（ｓｅｃ）＝３６０（ｄｅｇ）÷ｈ÷２÷ｋ÷（３６０（ｄｅｇ）×６０（ｓｅｃ）×ｒ＿ｍ（ｒｐｍ））（ただし、ｒ＿ｍ（ｒｐｍ）は前記ブラシレスモータの回転軸の回転速度）から求められるａｎｇｌｅ＿ａ（ｄｅｇ）＝３６０（ｄｅｇ）÷ｈ（相）÷２の角度相当時間である
請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項4】

前記高回転検出閾値は、前記モータの最も低く想定される高回転数時の山の頂上に実質的に等しい値に設定され、前記低回転検出閾値は、前記整流回路に用いられる整流素子の順方向電圧であって最も高く想定される谷の値より大きい値と実質的に等しい値に設定される
請求項１から３のいずれか一つに記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項5】

前記周期切替部は、前記第１遷移状態を保持している状態において、１周期前の間欠周期の前記モータの回転角を保持し、各間欠励磁周期毎に、前記１周期前の保持された回転角と現周期の回転角との差分の回転角移動量を累積加算するとともに、前記第１遷移状態後の前記累積加算の示す回転角移動量が、前記ａｎｇｌｅ＿ａ（ｄｅｇ）＝３６０（ｄｅｇ）÷ｈ（相）に達したときを前記待機時間とする
請求項２に記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項6】

前記周期切替部は、前記第１遷移状態を保持し続けている状態において、１周期前の間欠周期の前記モータの回転角を保持し、各間欠励磁周期毎に、前記１周期前の保持された回転角と現周期の回転角との差分の回転角移動量を累積加算するとともに、前記第２遷移状態後の前記累積加算の示す回転角移動量が、前記ａｎｇｌｅ＿ｂ（ｄｅｇ）＝３６０（ｄｅｇ）÷ｈ（相）÷２に達したときを前記待機時間とする
請求項３に記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項7】

前記周期切替部は、前記誘起電圧を検出する誘起電圧検出部からの電圧信号によるモータ回転速度の代わりに、前記回転角センサの出力信号を受けた回転角度位置検出部の出力と、前記１周期前の回転角を保持する１周期前角度位置保持部の出力との角度位置差分からモータ回転速度を検出する回転角速度検出部を備える
請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置。

【請求項8】

前記周期切替部は、前記誘起電圧を検出する誘起電圧検出部からの電圧信号によるモータ回転速度に加えて、前記回転角センサの出力信号を受けた回転角度位置検出部の出力と、前記１周期前の回転角を保持する１周期前角度位置保持部の出力との角度位置差分からモータ回転速度を検出する回転角速度検出部を備える
請求項５又は６に記載の電動パワーステアリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は自動車の電動パワーステアリング装置に関し、特にブラシレスモータの回転角と回転数を回転角センサにより検出してこれらの回転角と回転数から自動車の操舵軸の絶対操舵角を算出し操舵力をブラシレスモータによりアシストする電動パワーステアリング装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

このような電動パワーステアリング装置としては、主電源がＯＮ状態のときにはブラシレスモータの回転角センサとしての例えばレゾルバの励磁コイルを通常の連続した正弦波で励磁し、主電源がＯＦＦになったときには、バッテリの消費電流を低減するために、自動車のバッテリでバックアップされたバックアップ回路により、レゾルバの励磁コイルを間欠励磁してブラシレスモータの回転角と回転数を検出し自動車の操舵軸の操舵角を算出する。

【0003】

より具体的には、主電源がＯＦＦのとき、ブラシレスモータには電源は与えられないが、何らかの理由でハンドルが回されたとき、逆にモータから誘起電圧が発生するので、ブラシレスモータの端子で検出した起電圧に応じて、起電圧が判定閾値より高ければ回転数も高いので上記の間欠励磁の周期を短く、すなわち分周比を小さくし、起電圧が判定閾値より低ければ回転数も低いので上記の間欠励磁の周期を長く、すなわち分周比を大きくするというように間欠励磁周期を切り替えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５１４０１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許文献１のように、レゾルバの２つの検出コイルによる検出電圧の正負の組み合わせからレゾルバの１回転を９０°毎に４つの領域、すなわち象限に区分し、間欠励磁の周期毎にその象限の状態を監視することにより回転数カウンタの値を増減しているが、このような構成だと、間欠周期の初期でハンドル回転に急な加速が掛かったような場合、象限を１つ以上跨いで回転角度が移動してしまうと角度を読み飛ばしてしまうことになる。

【0006】

また、上記の特許文献１では、モータの高回転−低回転の判定閾値にはヒステリシスを設けていないが、実際の判定には２つの閾値による何らかのヒステリシスが必要である。
三相ブラシレスモータの端子の三相の誘起電圧を、例えば半波整流回路を経由して検出する場合、整流回路内の平滑化用のコンデンサの容量が専らノイズ対策のため小さく、検出電圧は図７に示すように、山と谷を或る所定の電気角で繰り返す波形となる。従って、この場合のヒステリシス幅、すなわち閾値間隔は、検出電圧の山と谷の電位差以上に大きくしないと、高回転しているにも拘わらず、低回転と判定されてしまう可能性がある。

【0007】

しかしながら、低回転側の閾値、すなわち戻り検出閾値を下げることは、低回転モードの回転範囲が狭くなり、結果的に消費電流低減には不利となる。また高回転側の閾値、すなわち検出閾値は、高速操舵されても、正しくモータの回転数が検出できるように上限が決定されている。

【0008】

また、誘起電圧の検出に半波整流回路を用いた場合、整流のためのダイオードの順方向電圧ＶＦの温度特性のばらつきが大きく、例えばショットキーダイオードの場合には、０．０５〜０．４０Ｖの順方向電圧ＶＦとなり、ブラシレスモータの誘起電圧発生も１．０Ｖ未満のところで検出しなければならないことを考えると、高回転検出閾値及び低回転検出用の戻り検出閾値の決定や全条件での安定した検出動作は難しいものになる。

【0009】

本来は、三相の交点電圧、すなわち図７の谷電圧を基準に高回転検出と低回転検出の閾値を設定できれば、理想的な半波整流回路の場合、最大で山−山間又は谷−谷間の電気角が１２０°あり、モータ端子の誘起電圧の０Ｖ基準値Ｍ０から見て、谷は山のＳｉｎ（３０°）＝Ｓｉｎ（１５０°）＝１／２の電圧となるので、理想的には谷がある交点電圧を越えるときを高回転検出とした時に、その交点電圧の１／２を低回転検出の戻り閾値と決定すれば、高回転検出と低回転検出はモータの加減速に対して安定的に切り替わって動作する。

【0010】

しかしながら、誘起電圧の温度特性と誘起電圧が低いモータを使用し、温度が低く整流ダイオードの順方向電圧降下ＶＦが大きく出る図７の例のような場合には、三相の交点電圧が順方向電圧ＶＦに埋もれてしまうことになり、谷点を基準に高回転検出と低回転検出の２つの閾値電圧を設定できなくなる。

【0011】

高回転検出は、誘起電圧がＶＦを越えた電圧領域の山の部分で閾値を設定し、低回転検出閾値を回転ゼロの整流出力電圧０Ｖの点Ｒ０、すなわち整流ダイオードの順方向電圧ＶＦの点Ｒ０に設定したとしても、高回転検出周辺の一定角速度で回った場合に回転検出信号は、山谷の変化によりハンチング（振動）してしまうことになり、最悪の場合、この１２０°間で実際には高速回転しているので読み飛ばしを起こすことになってしまう。

【0012】

また、全波整流回路による誘起電圧を検出した場合、三相の交点電圧を基準に高回転検出と低回転検出の閾値が設定できれば、最大で山−山間の電気角６０°相当区間での山から谷への落ち込みが、半波整流時が１／２であるのに対して√３／２しか降下を考慮しなくて済むため、その意味では半波整流検出より最適である。ただし、全波整流の場合は、整流ダイオード順方向電圧ＶＦが２倍に降下してしまうので、やはり三相の交点電圧が２×順方向電圧ＶＦに埋もれてしまうという問題がある。

【0013】

従って、前述の半波整流回路の場合と同じく、高回転検出は、誘起電圧がＶＦを越えた電圧領域で閾値を設定し、且つ低回転検出閾値を回転ゼロの整流出力電圧０Ｖの点Ｒ０に設定したとしても、高回転検出周辺の一定角速度で回った場合に回転検出信号は、山谷の変化によりハンチング（振動）してしまうことになり、最悪の場合、この６０°間で実際には高速回転しているので読み飛ばしを起こすことになってしまう。

【0014】

実際にモータによっては求める回転数で十分な誘起電圧が得られずヒステリシスを設けると、ＧＮＤレベルに近くなって低回転だと判定して戻れなくなるケースが発生する。また一方で、外部からのモータの回転数の急な変動入力に対してモータの各相の波形が上下に変動し、交点である谷点が上下変動したとき、谷点が下がることで本来無い谷点を誤検出することで、読み飛ばしてしまうことが起こる。

【0015】

本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的は、主電源ＯＦＦ時に、回転角センサを間欠的な周期で励磁するときの２つの判定閾値に最適なヒステリシスを設けることにより、ハンドル回転に急な加速が掛かったような場合でも閾値の読み飛ばしが無く回転角センサによるブラシレスモータの回転角と回転数を正確に検出できる電動パワーステアリング装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記の目的を達成するため、本発明に係るブラシレスモータによりアシストする電動パ
ワーステアリング装置は、主電源がＯＦＦのとき、外力により回された前記ブラシレスモータからの誘起電圧を整流回路を介して検出し、前記誘起電圧を高回転検出閾値及び低回転検出閾値と比較判定し、前記誘起電圧が、前記高回転検出閾値以下から前記高回転検出閾値以上になる第１遷移状態のときには前記ブラシレスモータが高回転状態にあると判定して前記ブラシレスモータに接続された回転角センサの間欠励磁周期を予め決められた短い周期にするとともに、前記誘起電圧が、前記高回転検出閾値以上から前記高回転検出閾値以下になる第２遷移状態のときには、前記整流回路の出力電圧の山−山間の電気角に相当する待機時間が経過した時点以後に前記誘起電圧が前記低回転検出閾値以下になる第３の遷移状態のときには前記ブラシレスモータが低回転状態にあると判定して前記間欠励磁周期を予め決められた長い周期にする周期切替部を備え、前記周期切替部は、クロックのカウントで時間を計測するタイマと、前記タイマからのトリガによりスイッチをＯＮ／ＯＦＦすることでタイマの時間間隔による間欠周期で前記回転角センサ及び前記ブラシレスモータの回転角度位置を検出する回転角度位置検出部に電流を流すものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ブラシレスモータの端子電圧を検出することにより、モータの回転速度を２つの閾値に基づき高回転または低回転判定するとき、検出電圧が一旦高回転判定閾値以上となった場合、高回転モードの継続が可能となるため、高回転−低回転の判定閾値のヒステリシス幅を検出電圧波形に影響されることなく決定ができ、より低い消費電流を実現する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１を示す回路ブロック図である。

【図2】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態１の具体例を示す回路ブロック図である。

【図3】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２を示す回路ブロック図である。

【図4】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２の具体例を示す回路ブロック図である。

【図5】本発明に係る電動パワーステアリング装置の各実施の形態に用いる誘起電圧検出部の一実施例として半波整流回路）を示す回路図である。

【図6】本発明に係る電動パワーステアリング装置の各実施の形態に用いる誘起電圧検出部の別の実施例として全波整流回路）を示す回路図である。請求項１の誘起電圧検出の一実施例の全波整流を示す回路である。

【図7】本発明に係る電動パワーステアリング装置の各実施の形態に用いる三相モータの誘起電圧の半波整流波形と閾値との関係を示したグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る電動パワーステアリング装置を、その実施形態を示した図を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一または相当する部分に付いては同一符号を付す。

【0020】

実施の形態１．
図１に示す本実施形態１は、自動車の操舵力を永久磁石のＰ極−Ｎ極対を１組とするとき、ｋ組の永久磁石で構成された回転子と、所定の角度でシフトして設置されたｈ個のグループで構成されｈ相の電気端子を持つ界磁コイル群とで構成された三相ブラシレスモータ７と、電源ＯＮの時に動作する電動パワーステアリング主回路２１と、この主回路２１に接続された、それぞれ点線で示す回転角度検出部２３及びバックアップ回路２２とを備えた電動パワーステアリング装置を示している。モータ７は、その軸が歯車などを介してハンドル回転軸に常時直結されている。

【0021】

点線で示す回転角度検出部２３は、ブラシレスモータ７の回転角を電気信号に変換して取り出す回転角センサ８と、その回転角信号から回転角度位置を検出する回転角度位置検出部５とで構成されている。また、点線で示すバックアップ回路２２は、一点鎖線で示す周期切替部２４と回転数検出部１３と通信部１５とで構成されている。さらに、周期切替部２４は、間欠周期切替部１と回転角速度検出部２と誘起電圧検出部３と回転角度移動量計算部４とを含んでいる。

【0022】

誘起電圧検出部３は、主回路２１からモータ７へのモータ相電圧を同時に入力し、検出した誘起電圧を回転角速度検出部２に与える。なお、回転角速度検出部２が、「回転角速度」と称しているのは、誘起電圧の波形が「回転角速度」を示しているためである。

【0023】

回転角速度検出部２は、その誘起電圧を、図７に示す高回転検出閾値Ｔｈ１及びこの高回転検出閾値Ｔｈ１より低い低回転検出用の戻り検出閾値Ｔｈ２と比較判定し、誘起電圧が高回転検出閾値Ｔｈ１以下から高回転検出閾値Ｔｈ１以上になる第１遷移状態のときには高回転状態にあると判定してブラシレスモータ７に接続された回転角センサ８の間欠励磁周期を予め決めた短い周期とする信号、すなわち分周比を小さくする信号を間欠周期切替部１に与える。これとともに、誘起電圧が、高回転検出閾値Ｔｈ１以上から高回転検出閾値Ｔｈ１以下になる第２遷移状態のときには、これを知らせる信号を回転角度移動量計算部４に与える。

【0024】

なお、後述する図７に示すように、上記の高回転検出閾値Ｔｈ１は、誘起電圧検出部３内の整流回路の出力としてモータ７の最も低く想定される高回転数時の山の頂上に近い値に設定される。実際には閾値を超える必要があるので、僅かに山の値を下回る値に設定される。また、戻り検出閾値としての低回転検出閾値Ｔｈ２は、整流回路に用いられるダイオードの順方向電圧ＶＦであって最も高く想定される谷の値より大きい値Ｒ０に近い値に設定される。実際には、閾値Ｔｈ２を下回る必要があるので、Ｒ０より僅かに大きい値に設定される。

【0025】

さらに、回転角速度検出部２は、誘起電圧が高回転状態から低回転検出閾値Ｔｈ２以下になった第３遷移状態のときには低回転状態にあると判定して回転角センサ８の間欠励磁周期を予め決められた長い周期とする信号、すなわち分周比を大きくする信号を間欠周期切替部１に与える。

【0026】

回転角度移動量計算部４は、待機タイマ３０を内蔵し、回転角速度検出部２からの第２遷移状態を受けてから、誘起電圧から得られる整流電圧の山−山間の電気角に相当する待機時間が経過した時点までをクロック１０により待機タイマ３０がカウントして、このカウント値に達したことを間欠周期切替部１に知らせる。

【0027】

間欠周期切替部１は、タイマ９を内蔵し、回転角速度検出部２からの高回転又は低回転状態に対応した間欠周期に関する信号を受けて、回転角センサ８と回転角度位置検出部５への間欠周期の信号を与える。これとともに、間欠周期切替部１は、回転角度移動量計算部４からの信号に基づき、低回転に対応する間欠周期の信号出力を一定時間待機させる。
なお、バックアップ回路２２の回転数検出部１３は、回転角度位置検出部５からの回転角度位置信号を受けて回転数を算出し、通信部１５を介して主回路２１へ送る。

【0028】

図２は、図１に示した実施の形態１のより具体的な回路例を示したもので、スイッチ２０が入った場合は、電源１７がＯＮして、主回路２１におけるＣＰＵ１８及びインバータ１６、並びに回転角センサ８に電源が供給され、ＣＰＵ１８は回転角センサ８の情報をもらいながらモータ７を１６インバータを通じて回転制御する。

【0029】

スイッチ２０がＯＦＦでモータ７が駆動されない場合、ハンドルを通じてモータ７の回転軸に外力により回転する場合、バッテリ１９からの電源供給により始終、観測電源１１は電源供給可能状態にあり、間欠周期切替部１によってモータ７の回転が検出されない間は、間欠周期にてスイッチ１２により回転角センサ８と回転角度位置検出部５に間欠的に電源が供給される。

【0030】

誘起電圧検出部３、回転角速度検出部２、回転角度移動量計算部４、ＣＬＫ１０、１周期前角度位置保持部６、間欠周期切替部１、異常検出部３０、反時計回りの回転角移動量（ＣＣＷ）積算部１３１、及び時計回りの回転角移動量（ＣＷ）積算部１３２は、観測電源１１により始終電源供給を受け動作している。スイッチ２０がＯＦＦの時のモータの回転角度位置は回転角移動量積算部１３１と回転角移動量積算部１３２に蓄えられ、スイッチ２０がＯＮの時初めて通信部１５に電源が供給され、ＣＰＵ１８に通信部１５から回転角移動量積算部１３１，１３２の反時計回りの回転角移動積算量ＣＣＷと時計回りの回転角移動積算量ＣＷが送られる。

【0031】

電動パワーステアリング装置の主電源１７がＯＮになっていて電動パワーステアリング主回路２１からブラシレスモータ７へモータ相電圧Ｕ，Ｖ，Ｗが与えられ、このときにハンドルに運転者からの回転力が加わると、ギアを介して操舵軸（図示せず）に結合されたブラシレスモータ７に取り付けられたレゾルバなどの回転角センサ８を含む回転角度検出部２３から回転角度位置情報が得られる。この回転角度位置情報の変化量からブラシレスモータ７の回転数を算出すると共に接続された操舵軸の操舵角を算出し保持することにより、ブラシレスモータ７による操舵軸へのアシスト機能が発揮される。

【0032】

今、自動車からキーが外されるなどして主電源１７が遮断されアシスト機能が停止している間は、電動パワーステアリング主回路２１が遮断されアシスト機能が停止している。このとき、自動車のバッテリ１９により電源がバックアップされることで、例えば、停車中に運転者がハンドルを回すなどの操作を行って操舵軸に外力が加わると、バックアップ回路２２により励磁信号が回転角センサ８に与えられ、回転角センサ８による回転角度位置情報の変化量から回転数を算出する。ブラシレスモータ７にギアを介して接続された操舵軸の操舵角を算出し保持する。

【0033】

通信部１５は、主電源１７がＯＮになって電動パワーステアリング主回路２１を構成するＣＰＵ１８が動作を開始した後に回転数検出部１３で検出した回転数をシリアル通信手段を介して送信し、ＣＰＵ１８が受信して以降のＣＰＵ１８による回転数計測を継続し、次に主電源１７がＯＦＦになった時には、以降のバックアップ回路２２による間欠周期の励磁による回転数計測を継続するために、ＣＰＵ１８による回転数計測値をシリアル通信手段を介して受信して、回転数検出部１３に渡す機能を備えている。

【0034】

次に、主電源１７がＯＦＦになった時の動作について以下に説明する。
誘起電圧検出部３は、ブラシレスモータ７の回転軸が外力により回されることで、ブラシレスモータ７の回転速度に比例した振幅を持つ誘起電圧がモータ７の端子に発生し、端子の誘起電圧のｈ相分ｈ本の電気信号を、誘起電圧として検出する。

【0035】

回転角速度検出部２は、その入力側に、例えば図５に示すような半波整流回路を備えている。この整流回路を通った後の整流電圧は、整流回路の平滑化回路が専らノイズ除去を目的とするため、平滑化コンデンサの容量が小さく、以て実質的には平滑化されずに、図７に示すような波形となり、図７に示す高回転検出閾値Ｔｈ１及び低回転検出閾値Ｔｈ２と比較される。

【0036】

そして、整流電圧が、高回転検出閾値Ｔｈ１以下から以上に遷移するとき、前記の間欠励磁周期を短い間隔、すなわち分周比を小さく設定する制御信号を間欠周期切替部１に送る。整流電圧が、低回転検出閾値Ｔｈ２以上から以下に遷移するときは、モータ７が低回転状態にあるから、前記の間欠励磁周期を長い間隔、すなわち分周比を大きくなるように間欠周期切替部１に制御信号を送る。

【0037】

間欠周期切替部１は、クロック（ＣＬＫ）１０のカウントで時間を計測するタイマ９を内蔵し、このタイマ９からのトリガによりスイッチ１２をＯＮ／ＯＦＦすることで、タイマ９の時間間隔による間欠周期で、観測電源１１から、回転角センサ８及び回転角度位置検出部５に電流を流す。これによって、回転角センサ８の励磁コイルが励磁されてモータ７の回転角が検出される。この検出された回転角は回転角度位置検出部５に送られて回転角度位置が算出され、回転角速度検出部２及び回転角度移動量計算部４に送られる。

【0038】

回転角度移動量計算部４は、タイマ９からの間欠励磁周期信号とは別に、クロック１０をカウントする待機タイマ３０を内蔵し、前記整流電圧が第２遷移状態のときに、その状態を保持し続ける時間として、待機タイマ３０の待機時間ｔｗａｉｔ＿ａを次のように求める。
３６０（ｄｅｇ）÷ｈ÷ｋ÷（３６０（ｄｅｇ）×６０（ｓｅｃ）×ｒ＿ｍ（ｒｐｍ）） ・・・・・式（１）
ここで、ｒ＿ｍ（ｒｐｍ）は、ブラシレスモータ７の回転軸の回転速度である。

【0039】

これは、ａｎｇｌｅ＿ａ（ｄｅｇ）＝３６０（ｄｅｇ）÷ｈ（相）の角度相当を、モータ７の回転軸が回転する時間を待機時間ｔｗａｉｔ＿ａ（ｓｅｃ）とするとき、高回転検出閾値Ｔｈ１以上から高回転検出閾値Ｔｈ１以下への第２遷移時に待機タイマ３０がカウントを開始し、待機時間ｔｗａｉｔ＿ａに到達するまで、低回転検出閾値Ｔｈ２の以上から以下への第３遷移時に前記間欠周期を長くする設定を間欠周期切替部１に対して待機させるものである。

【0040】

今、モータ７が電動パワーステアリング主回路２１からの相電力供給で駆動されていないときに、ハンドルを回されるなど、回転軸への外力により回転させられた場合、モータ７の各相には回転速度に比例した誘起電圧が発生する。
極対数＝５のモータ７を三相モータ、誘起電圧検出部３を図５のような半波整流回路で構成した場合、誘起電圧は図７のような互いに電気角の位相が１２０°（＝３６０°÷三相）ずれた三相の正弦波電圧波形となる。

【0041】

これは、図７のような山−谷の波形のため、安定的に電圧を検出するには山−谷間の電圧差より大きいヒステリシスを設けて電圧比較を行う必要がある。
しかしながら、誘起電圧定数の低いモータでは検出したい回転速度に対して谷部分が半波整流回路のダイオードの順方向電圧ＶＦの降下量を下回ると、低回転用の間欠周期に戻る信号が出力できない。

【0042】

そのため、ヒステリシスを小さく取る代わりに回転角度移動量計算部４を追加し、モータ誘起電圧が降下して高速周期信号が無効となってから、誘起電圧検出の閾値の回転速度で電気角１２０°分の回転する時間をクロック１０でカウントすることで待機させてから間欠周期信号を間欠周期切替部１に出力する。それまでは高速周期は維持されるので、途中で大きくモータの回転速度が加速されても読み飛ばすことが無くなる。

【0043】

モータ７の回転速度が単調に減少すれば、当該電気角１２０°分の時間が経過してから低回転状態に対応する間欠周期に戻るし、途中で加速された場合は、電気角１２０°を過ぎた時刻で再度誘起電圧発生のピーク点を迎えるため、誘起電圧は閾値Ｔｈ１を越える。これにより、回転角度移動量計算部４にも入力されている間欠周期切替部１への高速周期信号が再度アサートされ、当該電気角１２０°分の時間カウントはリセットされ、再度当該高速周期信号が無効となるまで待つことになる。

【0044】

このように、設定が困難な大きなヒステリシスの代わりに、例えば、タイマなどの時間処理として、一旦、高回転モードに入った後はモータ誘起電圧の発生が高回転検出に満たず高速周期切替信号が無効となった後、高回転検出閾値角速度での電気角移動量１２０°相当以上の時間は低回転モードに戻らないこととする。

【0045】

これにより、検出信号が谷に入ってレベルが下がって低回転を示しているのに、実際はモータの回転加速が増加しているような場合にも低回転用の間欠周期に戻ることを防止し高速周期のまま回転角速度を観測するので読み飛ばすことはなくなる。
三相誘起電圧の交点電圧を基準に低回転への戻りの閾値を設定できなかったことに対して、低回転の閾値を誘起電圧の低いモータでも読み飛ばしが発生しないよう対応することができる。

【0046】

図６は、上記の誘起電圧検出部３を全波整流回路で構成する場合を示し、この全波整流の場合には、三相モータ７の電気角の位相は６０°（＝３６０°÷（三相×２））ずれた６相の正弦波電圧波形となる。谷の電圧が半波整流より高くなるが、全波整流ではダイオード２個分の２×順方向電圧ＶＦ分降下するため、全波整流が半波整流に対して必ずしも有利という訳ではない。回転角度移動量計算部４での時間若しくは角度位置の計算は、電気角１２０°でなく６０°となる。

【0047】

極対数＝５の三相モータの回転速度を、図６に示すような全波整流回路からのモータの誘起電圧信号を用いて推定する場合、電気角が機械角の５倍となり、高速モードのままで状態を維持する角度位置の移動量が３６０°÷３÷２＝６０°となる。高回転検出閾値角速度での電気角移動量６０°相当以上の時間は低回転モードに戻らないこととする。

【0048】

上述のように、高回転側の検出閾値Ｔｈ１は、整流回路のダイオード順方向電圧ＶＦの想定される最大値に設定され、また低回転側の閾値、すなわち戻り検出閾値Ｔｈ２は、整流ダイオードの順方向電圧ＶＦとして想定される最大電圧値、すなわち、実質的に整流出力電圧がゼロとなる値Ｒ０の近傍に設定される。

【0049】

また、図２の実施例では、異常検出部３０を用いているが、これは、回転角センサ８の出力信号が４象限で示されるので、これを監視することにより、読み飛ばしを検出するものであるが、これは待機タイマの時間設定によっても、極めて僅かではあるが、読み飛ばしが生じ得るためである。

【0050】

さらに、回転数検出部１３においては、反時計回りの回転角移動量（ＣＣＷ）積算と時計回りの回転角移動量（ＣＷ）積算が可能である。

【0051】

実施の形態２．
図３に示す実施の形態２では、実施の形態１と比較して当該電気角１２０°又は６０°分の経過時間を検出するために、間欠周期切替部１が作る周期で起動される回転角センサ８及び角度位置検出部５により検出されたモータ回転角度位置と、実施の形態１でも使用されている１周期前角度位置保持部６に保持された１周期前角度位置との差分から各周期毎の移動量を回転角度移動量計算部４は把握する。そして、これを毎周期累積加算することで当該電気角１２０°分の正確な移動量を計算して、間欠周期を低速モード用に切り替える。このため、累積加算器３１を内蔵した回転角度移動量計算部４０を用いている。従って、この累積加算器３１には、クロック１０からのクロック信号は不要である。

【0052】

タイマ動作の代わりに例えば、６０°若しくは１２０°の角度確認として間欠周期毎の角度位置と１間欠周期前の角度位置の差分を累積加算することで、角度位置移動量が６０°若しくは１２０°越えることを確認し、低回転モードへ切り替えることも可能である。

【0053】

図４は、この図３に示した実施の形態２を具体的に示したもので、図３に加えて、実施例１と同様に、異常検出部３０が用いられていることである。
このような実施の形態２においても、図５の半波整流回路及び図６の全波整流回路は適用される。

【0054】

単調な減速でなく、当該電気角１２０°又は６０°分の正確な移動量計算中、途中で加速された場合は実施の形態１と同様の動きをする。回転角センサ８はいくつか実現方法がある。レゾルバを用い励磁部に電流を流すことで電磁誘導にて４本の信号線に電気信号として出力されることになる。また、モータ７の回転軸に磁石を取り付け、その近傍に磁気抵抗をもつデバイスやホール素子を置いて電流を流すことで、磁石の回転を電気信号で取り出すことが可能となる。

【0055】

なお、モータ回転速度検出方法としては、回転角速度検出部２は、誘起電圧検出部３からの電圧信号によるモータ回転速度検出も可能であるし、若しくは、回転角度位置検出部５の出力と、１周期前角度位置保持部６の出力との差分によるモータ回転速度検出も可能である。該誘起電圧由来の情報のみからの高速周期への切替も可能なら、回転角センサ８由来の角度位置差分のみによる高速周期への切替も可能である。または、該誘起電圧由来の情報と回転角センサ８由来の角度位置差分の情報のＡＮＤなどの方法で両方を突き合わせて高速周期への切替を行うことも可能である。

【符号の説明】

【0056】

１ 間欠周期切替部、２ 回転角速度検出部、３ 誘起電圧検出部、４，４０ 回転角度移動量計算部、５ 角度位置検出部、６ １周期前角度位置保持部、７ ブラシレスモータ、８ モータの回転角センサ、９ タイマ、１０ クロック、１１ 観測電源、１２
観測電源を間欠周期切替の信号で入り切りするスイッチ、１３ 回転数検出部、１５ 通信部、１８ ＣＰＵ、１９ バッテリ、２０ 電動パワーステアリングのＯＮ／ＯＦＦスイッチ、２１ 電動パワーステアリング主回路、２２ バックアップ回路、２３ 回転角度検出部、２４ 周期切替部、３０ 待機タイマ、３１ 累積加算器、１３１ 回転角移動量（ＣＣＷ）積算部、１３２ 回転角移動量（ＣＷ）積算部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】