JP2006050719A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】 2つの正弦波信号の振幅を一致させることができ、ロータ位置検出精度を向上させることができるブラシレスモータを提供すること。
【解決手段】 モータ回転角センサ19のMRセンサ19aの正弦波信号OUT1が0の場合のMRセンサ19bの正弦波信号OUT2の絶対値と、MRセンサ19bの正弦波信号OUT2が0の場合のMRセンサ19aの正弦波信号OUT1の絶対値との平均値である振幅補正値を記憶する補正値記憶部308bと、振幅補正値に基づきMRセンサ19a,19bの正弦波信号OUT1,OUT2を補正する回転角センサ信号補正部308とを有することとした。
【選択図】 図4
【解決手段】 モータ回転角センサ19のMRセンサ19aの正弦波信号OUT1が0の場合のMRセンサ19bの正弦波信号OUT2の絶対値と、MRセンサ19bの正弦波信号OUT2が0の場合のMRセンサ19aの正弦波信号OUT1の絶対値との平均値である振幅補正値を記憶する補正値記憶部308bと、振幅補正値に基づきMRセンサ19a,19bの正弦波信号OUT1,OUT2を補正する回転角センサ信号補正部308とを有することとした。
【選択図】 図4
Description
本発明は、ロータの回転を検出してモータを制御するブラシレスモータに関する。
従来において開示されている回転角検出用磁石ユニットにおいては、ロータの回転をホール素子で検知し、ロータの1回転を1周期とするパルス状の回転位置信号を用いてPWM制御を行っている。且つ、このホール素子は、3相の正弦波信号を得るために、隣接するもの同士が互いに電気角で120°の間隔を得るように配置されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平2003−274624号公報
しかしながら、従来技術において、ホール素子には、個体差があり、夫々の正弦波信号の振幅も異なる値を有している。また、ホール素子そのものの個体差に加え、組付時等においてもそれぞれの振幅の値を変化させる可能性がある。従って、異なる正弦波出力に基づいて検出磁石の回転位置が演算されるため、検出磁石の回転位置推定精度が低下する虞があるという問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、2つの正弦波信号の振幅を一致させることができ、ロータ位置検出精度を向上させることができるブラシレスモータを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明では、回転軸と、前記回転軸の外周に設けられ、複数の磁極を有する永久磁石を備えたロータと、前記ロータの外周であって、このロータに対して相対回転可能に設けられ、電機子コイルを備えたステータと、前記回転軸に設けられた被検出部と、前記被検出部に対向して設けられ、正弦波信号を出力する第1検出部と、前記第1検出手段の正弦波信号に対して位相が90°ずれた正弦波信号を出力する第2検出手段と、前記第1、第2検出手段によって検出された正弦波信号に基づき、前記ロータの回転位置を推定するロータ位置推定手段と、前記ロータ位置推定手段によって推定されたロータ位置に基づき、前記電機子コイルに通電する電流を制御する通電制御手段と、を備えたブラシレスモータにおいて、前記第1検出手段の正弦波信号が0の場合の前記第2検出手段の正弦波信号の絶対値と、この第2検出手段の正弦波信号が0の場合のこの第1検出手段の正弦波信号の絶対値との平均値である振幅補正値を記憶する振幅補正値記憶手段と、前記振幅補正値に基づき前記第1、第2検出手段の正弦波信号を補正する振幅補正手段と、を有することとした。
なお、本発明において、「正弦波」とは、その波形の変移状態を特定するものであり、厳密な意味でのSINθではなく、SIN(θ+α)を含むものとする。
また、「位相が90°ずれた」は、進角方向だけでなく、遅角方向を含むものとする。
なお、本発明において、「正弦波」とは、その波形の変移状態を特定するものであり、厳密な意味でのSINθではなく、SIN(θ+α)を含むものとする。
また、「位相が90°ずれた」は、進角方向だけでなく、遅角方向を含むものとする。
よって、2つの正弦波信号の振幅を一致させることができ、ロータ位置検出精度を向上させることができる。
以下、本発明の操舵制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づき説明する。
[操舵制御装置のシステム構成]
実施例1のブラシレスモータを用いた操舵制御装置につき、図1に基づき説明する。図1は実施例1における操舵制御装置のシステム構成図である。操作が入力されるステアリングホイール1は、コラムシャフト2、中間軸4、入力軸6、また、これらを接続するユニバーサルジョイント3,5により、操作力を回転力としてピニオン軸9へ伝達する。さらに操作力は、ピニオン軸9とラック軸10で直線運動に変換され、タイロッド11、タイヤ18で操舵角の変更が成される。
実施例1のブラシレスモータを用いた操舵制御装置につき、図1に基づき説明する。図1は実施例1における操舵制御装置のシステム構成図である。操作が入力されるステアリングホイール1は、コラムシャフト2、中間軸4、入力軸6、また、これらを接続するユニバーサルジョイント3,5により、操作力を回転力としてピニオン軸9へ伝達する。さらに操作力は、ピニオン軸9とラック軸10で直線運動に変換され、タイロッド11、タイヤ18で操舵角の変更が成される。
さらに、入力軸6に、操作力を検出するトルクセンサ7を設け、ピニオン軸9に、ブラシレスモータ12(電動機)によるアシスト駆動力を減速して出力する減速器8を設ける。このブラシレスモータ12の回転は、モータ回転角センサ19で検出する。また、トルクセンサ7の検出情報、モータ回転角センサ19の検出情報、バッテリ17に接続されるイグニッションスイッチ16のON/OFF、車速センサ14の出力(また、ENG回転センサ15の出力を加えてもよく、図示しておく)は、コントロールユニット13へ入力し、情報を演算して、ブラシレスモータ12の駆動を制御する。
[電動パワーステアリング装置の構成]
上記操舵制御装置における減速器8、ブラシレスモータ12、コントロールユニット13、モータ回転角センサ19で構成される電動パワーステアリング装置の構成について、図2に基づき説明する。図2は、電動パワーステアリング装置の断面図である。ギアハウジング20内において、モータ回転軸12cの両端を軸受で支持し、モータ回転軸12cの外周に、永久磁石12bを設ける。さらに、永久磁石12bの所定の間隙外周側に、励磁コイル12aを設け、モータ回転軸12c,永久磁石12b,励磁コイル12aと共にブラシレスモータ12を構成する。ブラシレスモータ12のモータ回転軸12cの出力軸側に、一体で形成されたウォームギア8bを設ける。このウォームギア8bの歯は、2条歯となるよう設けているため、ウォームギア8bの1回転で、2つの歯の山が現われることになる。
上記操舵制御装置における減速器8、ブラシレスモータ12、コントロールユニット13、モータ回転角センサ19で構成される電動パワーステアリング装置の構成について、図2に基づき説明する。図2は、電動パワーステアリング装置の断面図である。ギアハウジング20内において、モータ回転軸12cの両端を軸受で支持し、モータ回転軸12cの外周に、永久磁石12bを設ける。さらに、永久磁石12bの所定の間隙外周側に、励磁コイル12aを設け、モータ回転軸12c,永久磁石12b,励磁コイル12aと共にブラシレスモータ12を構成する。ブラシレスモータ12のモータ回転軸12cの出力軸側に、一体で形成されたウォームギア8bを設ける。このウォームギア8bの歯は、2条歯となるよう設けているため、ウォームギア8bの1回転で、2つの歯の山が現われることになる。
磁気の変化を検知することでモータの回転角を得るモータ回転角センサ19を、ウオームギア8bの歯と検出面側を対向させるように、ギアハウジング20の外部の基板上に検出面と反対側を取付ける。つまり、ギアハウジング20の一部を開口させ、その外側に基板を設け、基板上に配置したモータ回転角センサ19が開口から内部にギアハウジング内部に突出する構造である。この基板上の構成によりコントロールユニット13を構成する。ピニオン軸9の外周に、ウォームホイール8aを設け、モータ回転軸12cのウォームギア8bと係合させて、ブラシレスモータ12の駆動力をピニオン軸9に伝達する。
[ブラシレスモータの詳細]
実施例1におけるブラシレスモータ12は、直流3相ブラシレスモータである。永久磁石12bの外周は、所定角度毎に磁極を有する複数極となるよう着磁し、その外周方向に配置される励磁コイル12aは、図示しないステータコアへ3相のコイル巻き線が成される。つまり、実施例1におけるブラシレスモータ12は3相(U相、V相、W相)の励磁コイル12aへの通電を切り替えていくことにより進角させて、永久磁石12bを回転させる。
実施例1におけるブラシレスモータ12は、直流3相ブラシレスモータである。永久磁石12bの外周は、所定角度毎に磁極を有する複数極となるよう着磁し、その外周方向に配置される励磁コイル12aは、図示しないステータコアへ3相のコイル巻き線が成される。つまり、実施例1におけるブラシレスモータ12は3相(U相、V相、W相)の励磁コイル12aへの通電を切り替えていくことにより進角させて、永久磁石12bを回転させる。
[モータ回転角センサの詳細]
図3に示すのは、モータ回転角センサ19の詳細を示すセンサ構造図である。
モータ回転角センサ19は2つの磁界センサ19a,19bを、検出信号OUT1,OUT2の正弦波信号の位相差が90°となるように配置したものである。それぞれの磁界センサ19a,19bは、磁界の強さに応じて抵抗値を変化させるMR素子をVccとグランド間に直列に2つ接続し、2つのMR素子の中間から出力電圧を検出するようにしたものである。なお、OUT1の正弦波信号とOUT2の正弦波信号の位相が270°ずれていても、90°ずれていることと同義である。
2条歯であるウォームギア8bに対するOUT1,OUT2の出力波形例を図4に示す。
図3に示すのは、モータ回転角センサ19の詳細を示すセンサ構造図である。
モータ回転角センサ19は2つの磁界センサ19a,19bを、検出信号OUT1,OUT2の正弦波信号の位相差が90°となるように配置したものである。それぞれの磁界センサ19a,19bは、磁界の強さに応じて抵抗値を変化させるMR素子をVccとグランド間に直列に2つ接続し、2つのMR素子の中間から出力電圧を検出するようにしたものである。なお、OUT1の正弦波信号とOUT2の正弦波信号の位相が270°ずれていても、90°ずれていることと同義である。
2条歯であるウォームギア8bに対するOUT1,OUT2の出力波形例を図4に示す。
[コントロールユニットの詳細]
図5に示すのは、コントロールユニット13のブロック図である。
コントロールユニット13は、アシストトルク算出部301、指示電流算出部302、インバータ制御部303、モータ駆動部304、電流センサ305、I/F部306、回転角算出部307、回転角センサ信号補正部308を主要な構成としている。これらは、図示しないマイコンとして設けるものとする。
アシストトルク算出部301は、トルクセンサ信号と車速信号からモータ駆動電流の基となるアシストトルク(又はアシスト電流)を算出する。
図5に示すのは、コントロールユニット13のブロック図である。
コントロールユニット13は、アシストトルク算出部301、指示電流算出部302、インバータ制御部303、モータ駆動部304、電流センサ305、I/F部306、回転角算出部307、回転角センサ信号補正部308を主要な構成としている。これらは、図示しないマイコンとして設けるものとする。
アシストトルク算出部301は、トルクセンサ信号と車速信号からモータ駆動電流の基となるアシストトルク(又はアシスト電流)を算出する。
指示電流算出部302は、アシストトルクからモータ駆動用の指示電流I*を算出する。
インバータ制御部303は、モータ回転角算出部307によって算出されたモータ回転角によって、電流センサ305で検出したU,V,W各相電流を3相−2相変換してPI制御等のフィードバック制御により、モータ駆動信号(PWM信号)を生成する。
インバータ制御部303は、モータ回転角算出部307によって算出されたモータ回転角によって、電流センサ305で検出したU,V,W各相電流を3相−2相変換してPI制御等のフィードバック制御により、モータ駆動信号(PWM信号)を生成する。
モータ駆動部304は、FET等のパワー素子で構成し、インバータ制御部303で生成されたモータ駆動信号に基づいてパワー素子をスイッチングしてバッテリ電源17からブラシレスモータ12に指示電流I*に応じた電流を通電する。
電流センサ305は、U,V,W各相電流を検出する。
I/F部306は、モータ回転角センサ19の信号をコントロールユニット13へ取り込むインターフェースである。
電流センサ305は、U,V,W各相電流を検出する。
I/F部306は、モータ回転角センサ19の信号をコントロールユニット13へ取り込むインターフェースである。
回転角算出部307は、モータ回転角センサ19の信号を基に、回転角センサ信号補正部308によって記憶されたセンサ信号の補正値を使ってセンサ信号を補正し、モータの回転角を算出する。
回転角センサ信号補正部308は、補正値算出部308aと補正値記憶部308bからなり、電動パワーステアリング製造時に、モータ回転角センサ19の信号補正値を算出し、補正値を記憶する。
回転角センサ信号補正部308は、補正値算出部308aと補正値記憶部308bからなり、電動パワーステアリング製造時に、モータ回転角センサ19の信号補正値を算出し、補正値を記憶する。
[補正装置について]
図6は、補正装置600と回転角センサ信号補正部308の接続状況を表すブロック図である。
補正装置600は、電動パワーステアリング製造時にモータを強制的に回転し、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308へ補正指令信号、補正値算出開始信号を送信し、補正値算出終了信号を受信する。
図6は、補正装置600と回転角センサ信号補正部308の接続状況を表すブロック図である。
補正装置600は、電動パワーステアリング製造時にモータを強制的に回転し、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308へ補正指令信号、補正値算出開始信号を送信し、補正値算出終了信号を受信する。
[回転角センサ信号補正処理]
図7に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行される回転角センサ信号の補正処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS701では、補正装置600からの補正指令信号がONかOFFかを判定し、ONであればステップS702に進み、OFFであればステップS706へ進みアシスト制御を実行する。
図7に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行される回転角センサ信号の補正処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS701では、補正装置600からの補正指令信号がONかOFFかを判定し、ONであればステップS702に進み、OFFであればステップS706へ進みアシスト制御を実行する。
ステップS702では、補正装置600からの補正値算出開始信号がONかOFFかを判定する。ONであればステップS703に進み、OFFであれば処理を終了する。
ステップS703では、モータ回転角センサ19のセンサ信号のオフセット補正値を算出する。
ステップS703では、モータ回転角センサ19のセンサ信号のオフセット補正値を算出する。
ステップS704では、モータ回転角センサ19のセンサ信号の振幅補正値を算出する。
ステップS705では、ステップS703で算出したオフセット補正値、ステップS704で算出した振幅補正値を、例えばEEPROM等の不揮発性メモリに記憶する。
ステップS706では、通常のアシスト制御を行う。
ステップS705では、ステップS703で算出したオフセット補正値、ステップS704で算出した振幅補正値を、例えばEEPROM等の不揮発性メモリに記憶する。
ステップS706では、通常のアシスト制御を行う。
[補正装置の制御処理]
図8に示すのは、補正装置600で実行される制御処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS801では、補正値算出開始信号をOFFにして出力する。本処理は補正指令信号ON出力時に、誤って補正値算出開始信号がON出力されて、補正値を誤算出するのを防止するために実施する。
図8に示すのは、補正装置600で実行される制御処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS801では、補正値算出開始信号をOFFにして出力する。本処理は補正指令信号ON出力時に、誤って補正値算出開始信号がON出力されて、補正値を誤算出するのを防止するために実施する。
ステップS802では、補正指令信号をONにして出力する。
ステップS803では、モータを強制駆動した後、所定の回転数に整定するまでの時間をカウントするタイマCOUNTを0クリアする。
ステップS804では、電動パワーステアリングのブラシレスモータ12を所定の回転数で駆動する。補正装置600とブラシレスモータ12との接続は、例えば入力軸6を介して行い、ピニオン軸9とラック軸10で構成されるラックアンドピニオンギアの組立前に補正処理を実施する。
ステップS803では、モータを強制駆動した後、所定の回転数に整定するまでの時間をカウントするタイマCOUNTを0クリアする。
ステップS804では、電動パワーステアリングのブラシレスモータ12を所定の回転数で駆動する。補正装置600とブラシレスモータ12との接続は、例えば入力軸6を介して行い、ピニオン軸9とラック軸10で構成されるラックアンドピニオンギアの組立前に補正処理を実施する。
ステップS805では、補正装置600の駆動側モータの回転数が所定値に達して整定するまでのタイマカウントCOUNTをインクリメントする。
ステップS806では、タイマカウントCOUNTの値が所定値になっているかどうかを判定し、COUNT≧所定値であれば駆動側モータの回転数が整定したものと判定してステップS807へ進み、COUNT<所定値であればステップS805に戻る。
ステップS806では、タイマカウントCOUNTの値が所定値になっているかどうかを判定し、COUNT≧所定値であれば駆動側モータの回転数が整定したものと判定してステップS807へ進み、COUNT<所定値であればステップS805に戻る。
ステップS807では、補正値算出開始信号をONにして出力する。
ステップS808では、コントロールユニット13側から出力される補正値算出終了信号を読み込む。
ステップS809では、補正値算出終了信号=ONかどうかを判定する。補正値算出信号がONであればステップS810に進み、OFFであればステップS808に戻ってコントロールユニット13での補正値算出処理が終了するまで次処理を待つ。
ステップS808では、コントロールユニット13側から出力される補正値算出終了信号を読み込む。
ステップS809では、補正値算出終了信号=ONかどうかを判定する。補正値算出信号がONであればステップS810に進み、OFFであればステップS808に戻ってコントロールユニット13での補正値算出処理が終了するまで次処理を待つ。
ステップS810では、補正値算出終了信号=ONを判定した後、補正値算出信号をOFFにして出力する。
ステップS811では、補正装置600の駆動側モータの駆動を停止する。
ステップS812では、補正指令信号をOFFにして出力し、補正処理を終了する。
ステップS811では、補正装置600の駆動側モータの駆動を停止する。
ステップS812では、補正指令信号をOFFにして出力し、補正処理を終了する。
[オフセット補正値算出処理]
図9に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行されるオフセット補正値算出処理(ステップS703)の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS901では、オフセット補正処理終了フラグF1が0かどうかを判定し、F1=0であればオフセット補正値算出が未終了であると判定してステップS902に進み、F1=0でなければオフセット補正値算出が終了していると判定してオフセット補正値算出処理を終了する。F1=0の初期化は、処理マイコンのRESET直後に実施しておく。
図9に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行されるオフセット補正値算出処理(ステップS703)の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS901では、オフセット補正処理終了フラグF1が0かどうかを判定し、F1=0であればオフセット補正値算出が未終了であると判定してステップS902に進み、F1=0でなければオフセット補正値算出が終了していると判定してオフセット補正値算出処理を終了する。F1=0の初期化は、処理マイコンのRESET直後に実施しておく。
ステップS902では、振幅補正処理終了フラグF2を0クリアし、初期化する。
ステップS903では、カウンタCTが0かどうかを調べ、0であればオフセット補正値算出用の変数SUM1,SUM2を0クリアし、0でなければステップS905へ進む。
ステップS903では、カウンタCTが0かどうかを調べ、0であればオフセット補正値算出用の変数SUM1,SUM2を0クリアし、0でなければステップS905へ進む。
ステップS904では、補正値算出用の変数SUM1,SUM2を0クリアして初期化する。
ステップS905では、カウンタCTと所定値を比較し、CT<所定値1であればステップS906に進み、CT≧所定値1であればステップS911に進む。
ステップS906では、モータ回転角センサ19からOUT1信号をI/F部306を介して読み込む。
ステップS905では、カウンタCTと所定値を比較し、CT<所定値1であればステップS906に進み、CT≧所定値1であればステップS911に進む。
ステップS906では、モータ回転角センサ19からOUT1信号をI/F部306を介して読み込む。
ステップS907では、モータ回転角センサ19からOUT2信号を同様に読み込む。
ステップS908では、OUT1信号の積算値を算出する。
ステップS909では、OUT2信号の積算値を算出する。
ステップS910では、カウンタCTをインクリメントする。
ステップS908では、OUT1信号の積算値を算出する。
ステップS909では、OUT2信号の積算値を算出する。
ステップS910では、カウンタCTをインクリメントする。
ステップS911では、ステップS905でカウンタCT≧所定値1であれば、OUT1信号の積算値の平均値を算出し、オフセット補正値OFFSET1とする。
ステップS912では、ステップS911と同様に、OUT2信号の積算値の平均値を算出し、オフセット補正値OFFSET2とする。
ステップS913、S914では、次処理の振幅補正値算出用変数SUM1,SUM2,CT1,CT2を0クリアする。
ステップS915では、オフセット補正処理終了フラグF1を1にセットし、オフセット補正値算出処理を終了する。
ステップS912では、ステップS911と同様に、OUT2信号の積算値の平均値を算出し、オフセット補正値OFFSET2とする。
ステップS913、S914では、次処理の振幅補正値算出用変数SUM1,SUM2,CT1,CT2を0クリアする。
ステップS915では、オフセット補正処理終了フラグF1を1にセットし、オフセット補正値算出処理を終了する。
[振幅補正値算出処理]
図10に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行される振幅補正値算出処理(ステップS704)の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS1001では、オフセット補正処理終了フラグF1が1かどうか判定し、F1=1であればオフセット補正処理が終了しているため、ステップS1002へ進んで振幅補正処理を実施する。F1=0であればオフセット補正処理が終了していないため、振幅補正処理を実施しないで処理を終了する。
図10に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行される振幅補正値算出処理(ステップS704)の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS1001では、オフセット補正処理終了フラグF1が1かどうか判定し、F1=1であればオフセット補正処理が終了しているため、ステップS1002へ進んで振幅補正処理を実施する。F1=0であればオフセット補正処理が終了していないため、振幅補正処理を実施しないで処理を終了する。
ステップS1002では、振幅補正処理終了フラグF2が0かどうか判定する。F2=0であればステップS1003へ進んで振幅補正処理を実施する。F2=0でなければ振幅補正処理は終了しているため、処理を終了する。
ステップS1003では、カウンタC1とカウンタC2が所定値2以下かどうかを判定する。C1<所定値2又はC2<所定値2であればステップS1004へ進み、C1≧所定値2且つC2≧所定値2の場合にはステップS1017へ進む。
ステップS1003では、カウンタC1とカウンタC2が所定値2以下かどうかを判定する。C1<所定値2又はC2<所定値2であればステップS1004へ進み、C1≧所定値2且つC2≧所定値2の場合にはステップS1017へ進む。
ステップS1004、S1005では、モータ回転角センサ19からOUT1,OUT2信号を読み込む。
ステップS1006、S1007では、モータ回転角センサ19の信号OUT1,OUT2をオフセット補正値OFFSET1,OFFSET2で補正し、補正信号S1,S2を作製する。OUT1,OUT2は正の値であるが、オフセット補正後の信号S1,S2は正負の値になる。
ステップS1006、S1007では、モータ回転角センサ19の信号OUT1,OUT2をオフセット補正値OFFSET1,OFFSET2で補正し、補正信号S1,S2を作製する。OUT1,OUT2は正の値であるが、オフセット補正後の信号S1,S2は正負の値になる。
ステップS1008では、S1とS1の1回前値S1_1の符号関係を調べる。S1≧0且つS1_1<0であれば、ステップS1010に進み、S1<0又はS1_1≧0であればステップS1009に進む。
ステップS1009では、ステップS1008と逆に、S1<0且つS1_1≧0であればステップS1010に進んでSUM1にS2の絶対値を積算し、ステップS1011でカウンタC1をインクリメントする。
ステップS1009では、ステップS1008と逆に、S1<0且つS1_1≧0であればステップS1010に進んでSUM1にS2の絶対値を積算し、ステップS1011でカウンタC1をインクリメントする。
ステップS1010では、SUM1にS2の絶対値を積算する。
ステップS1011では、カウンタC1をインクリメントする。
ステップS1012では、S2とS2の1回前値S2_1の符号関係を調べる。S2≧0且つS2_1<0であれば、ステップS1014に進み、S2<0又はS2_1≧0であればステップS1013に進む。
ステップS1011では、カウンタC1をインクリメントする。
ステップS1012では、S2とS2の1回前値S2_1の符号関係を調べる。S2≧0且つS2_1<0であれば、ステップS1014に進み、S2<0又はS2_1≧0であればステップS1013に進む。
ステップS1013では、ステップS1012と逆に、S2<0且つS2_1≧0であればステップS1014に進み、S2<0且つS2_1≧0以外の場合にはステップS1016に進む。
ステップS1014では、SUM2にS1の絶対値を積算する。
ステップS1015では、カウンタC2をインクリメントする。
ステップS1014では、SUM2にS1の絶対値を積算する。
ステップS1015では、カウンタC2をインクリメントする。
ステップS1016では、S1,S2信号の前回値を今回値で更新する。
ステップS1017、ステップS1018では、ステップS1013でカウンタC1,C2が共に所定値2に達した場合に、S1,S2信号の平均振幅AMP1,AMP2を算出する。
ステップS1017、ステップS1018では、ステップS1013でカウンタC1,C2が共に所定値2に達した場合に、S1,S2信号の平均振幅AMP1,AMP2を算出する。
ステップS1019では、S1信号とS2信号の振幅比AMPを算出する。振幅比は、AMP1/AMP2,AMP2/AMP1のどちらでもよい。
ステップS1020では、振幅補正処理終了フラグF2に1をセットして振幅補正処理を終了する。
ステップS1020では、振幅補正処理終了フラグF2に1をセットして振幅補正処理を終了する。
[補正値記憶処理]
図11に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行される振幅補正値記憶処理(ステップS705)の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS1101では、振幅補正処理終了フラグF2が1かどうか調べる。F2=1であればステップS1102へ進み、F2=1でなければ処理を終了する。
図11に示すのは、コントロールユニット13の回転角センサ信号補正部308で実行される振幅補正値記憶処理(ステップS705)の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
ステップS1101では、振幅補正処理終了フラグF2が1かどうか調べる。F2=1であればステップS1102へ進み、F2=1でなければ処理を終了する。
ステップS1102では、オフセット補正値OFFSET1を不揮発性メモリ等に記憶する。
ステップS1103では、オフセット補正値OFFSET2を不揮発性メモリ等に記憶する。
ステップS1104では、振幅補正値AMPを不揮発性メモリ等に記憶する。
ステップS1105では、全ての補正値を記憶してから、補正値算出終了信号を出力する。
ステップS1103では、オフセット補正値OFFSET2を不揮発性メモリ等に記憶する。
ステップS1104では、振幅補正値AMPを不揮発性メモリ等に記憶する。
ステップS1105では、全ての補正値を記憶してから、補正値算出終了信号を出力する。
[電気角度算出処理]
図12に示すのは、コントロールユニット13で実行される電気角度算出処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図12に示すのは、コントロールユニット13で実行される電気角度算出処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1201では、モータ回転角センサ19の検出信号OUT1をAD変換してマイコンに読み込む。
ステップS1202では、ステップS1201と同様にモータ回転角センサ19のもう一方の出力電圧OUT2をAD変換してマイコンに読み込む。
ステップS1203では、不揮発性メモリ等に記憶してあるオフセット補正値OFFSET1でOUT1を補正したS1信号を算出する。
ステップS1202では、ステップS1201と同様にモータ回転角センサ19のもう一方の出力電圧OUT2をAD変換してマイコンに読み込む。
ステップS1203では、不揮発性メモリ等に記憶してあるオフセット補正値OFFSET1でOUT1を補正したS1信号を算出する。
ステップS1204では、ステップS1203と同様に、オフセット補正値OFFSET2でOUT2を補正したS2信号を算出する。
ステップS1205では、振幅補正値AMPによりS1を補正する。補正値算出方法によりS2を補正してもよい。
ステップS1206では、TANθを算出する際に除数となるS1の0割エラーを回避するために、S1と0を比較する。S1=0とならない場合には、ステップS1207へ進み、S1=0の場合には、ステップS1208へ進む。
ステップS1205では、振幅補正値AMPによりS1を補正する。補正値算出方法によりS2を補正してもよい。
ステップS1206では、TANθを算出する際に除数となるS1の0割エラーを回避するために、S1と0を比較する。S1=0とならない場合には、ステップS1207へ進み、S1=0の場合には、ステップS1208へ進む。
ステップS1207では、S2/S1の除算を行い、TANθを算出する。
ステップS1208では、S1=0の場合には、θにπ/2の値をセットしてステップS1210に進む。
ステップS1209では、予め用意してあるTANθとθの対応MAP(図13の特性)から、ステップS1207で算出したTANθをインデックスとして、θを求める。
ステップS1208では、S1=0の場合には、θにπ/2の値をセットしてステップS1210に進む。
ステップS1209では、予め用意してあるTANθとθの対応MAP(図13の特性)から、ステップS1207で算出したTANθをインデックスとして、θを求める。
ステップS1210では、S2の符号を調べ、負であればステップS1211へ、正であればステップS1212へ進む。
ステップS1211では、S2が負であれば、ステップS1207、S1208で求めたθにπを加算する。
ステップS1212、S1213では、図14のθ−SINθ,θ−COSθの変換MAPにより、インバータ制御で3相−2相変換、2相―3相変換時に必要なSINθ,COSθを、θをインデックスとして求める。なお、θはマップ参照時のインデックスであるため、実際の角度である必要はなく、単なるデータナンバーでよい(この際、π,π/2もマップのナンバリングに一致したデータナンバーとなる)
ステップS1211では、S2が負であれば、ステップS1207、S1208で求めたθにπを加算する。
ステップS1212、S1213では、図14のθ−SINθ,θ−COSθの変換MAPにより、インバータ制御で3相−2相変換、2相―3相変換時に必要なSINθ,COSθを、θをインデックスとして求める。なお、θはマップ参照時のインデックスであるため、実際の角度である必要はなく、単なるデータナンバーでよい(この際、π,π/2もマップのナンバリングに一致したデータナンバーとなる)
図13には、ステップS1209で用いるMAP1の特性図を示し、図14には、ステップS1212、S1213で用いるMAP2の一例を示す。
[本願実施例1における作用効果]
実施例1のブラシレスモータ12は、モータの駆動力をピニオン軸9に出力するためにモータ回転軸12cに設けたウォームギア8bの歯に対向してモータ回転角センサ19を配置し、ウォームギア8bの歯を用いて回転角の検出を行う。言い換えれば、ロータの回転角の検出を行うのに、検出用の回転部材を設けない。
この構成により、検出用部材を省略するコストの抑制と省スペース化の効果が得られる。且つ、モータ回転角センサ19は、コントロールユニット13の基板に直接、取付けるため、電気的な取り回しの省略、センサ固定に関する取付部の省略が行われ、さらに、コストの抑制と省スペース化の効果が得られる。本願発明は、その上で、正確な検出を行うという課題を解決している。具体的には、組み付け時における初期的な要因を主にする検出信号の振幅のバラツキを補正して、一致した検出信号にすることで正確な検出を行えるようにしている。
実施例1のブラシレスモータ12は、モータの駆動力をピニオン軸9に出力するためにモータ回転軸12cに設けたウォームギア8bの歯に対向してモータ回転角センサ19を配置し、ウォームギア8bの歯を用いて回転角の検出を行う。言い換えれば、ロータの回転角の検出を行うのに、検出用の回転部材を設けない。
この構成により、検出用部材を省略するコストの抑制と省スペース化の効果が得られる。且つ、モータ回転角センサ19は、コントロールユニット13の基板に直接、取付けるため、電気的な取り回しの省略、センサ固定に関する取付部の省略が行われ、さらに、コストの抑制と省スペース化の効果が得られる。本願発明は、その上で、正確な検出を行うという課題を解決している。具体的には、組み付け時における初期的な要因を主にする検出信号の振幅のバラツキを補正して、一致した検出信号にすることで正確な検出を行えるようにしている。
実施例1では、モータ回転角センサ19としてMRセンサ19a,19bを用いている。このMRセンサ19a,19bは、図3に示すように検出信号OUT1とOUT2の位相を90°ずらすことにより、図4に示すように、OUT1とOUT2のいずれかが0(正負の振幅の中点)となると、残る一方は、振幅が最大となる。この最大となる振幅のデータを複数加算し、OUT1とOUT2の振幅加算値の比を求めて、補正を行う。そしてさらに、出力波形の振幅を一致させて、上記に説明したように2信号によるロータ角度の絶対値の検出を、より精度を向上させることができる。実施例1においては、補正装置600により、ブラシレスモータ12が電動パワーステアリング装置として組み付けられる際に補正が行われる。
なお、実施例1で用いたMRセンサのMR素子は、方向性に関係なく磁気の値強さにより抵抗値を変化させるものであり、図3に示す構成で、グランドに対する電圧を出力するため、この時点におけるOUT1,OUT2の出力が正の値である。そのため、実施例1では、OUT1,OUT2の平均値を求めてOFFSET1,OFFSET2とし、振幅を求める際には、OUT1,OUT2の値からOFFSET1,OFFSET2を減算する。これにより、図4に示すような正負の値を持つ波形のデータに変換して、振幅を複雑な構成を取ることなく演算により求めている。
また、検出信号OUT1とOUT2の位相を90°ずらすことにより、図12に示す電気角度算出処理で、ロータの絶対角を得ることができ、従来のような60°きざみ等のものに比べて、細かく、精度のよい制御を行うことを可能にしている。
(他の実施例について)
上記実施例1では、モータ回転角センサ19のセンサには、MRセンサを用いたが、ホール素子等であってもよい。ホール素子を用いる場合には、ウォームギアの歯面に着磁を行うか、磁石を一部に設けることが望ましい。また、実施例1では、補正装置600をブラシレスモータ12と別体で設け、組み付けの際に接続させ、ブラシレスモータ12には、補正値算出部308aと補正値算出部308bを設けたが、補正装置600を設けない構成であってもよい。具体的に説明すると、回転角センサ信号補正部308を別のマイコンに設けるようにして、電動パワーステアリング装置における通常の制御と並行して稼動できるようにする。これにより、アシスト制御を行いながら、並行してモータ回転角センサ19の信号を入力する。次に、アシスト制御を行うマイコン内に設ける回転角算出部307で演算に用いる際のモータ回転角検出信号の振幅を一致させる補正値を算出する。この補正値は記憶しておき、アシスト制御に影響を与えないように、次回のIGNのON時等に補正すればよい。
上記実施例1では、モータ回転角センサ19のセンサには、MRセンサを用いたが、ホール素子等であってもよい。ホール素子を用いる場合には、ウォームギアの歯面に着磁を行うか、磁石を一部に設けることが望ましい。また、実施例1では、補正装置600をブラシレスモータ12と別体で設け、組み付けの際に接続させ、ブラシレスモータ12には、補正値算出部308aと補正値算出部308bを設けたが、補正装置600を設けない構成であってもよい。具体的に説明すると、回転角センサ信号補正部308を別のマイコンに設けるようにして、電動パワーステアリング装置における通常の制御と並行して稼動できるようにする。これにより、アシスト制御を行いながら、並行してモータ回転角センサ19の信号を入力する。次に、アシスト制御を行うマイコン内に設ける回転角算出部307で演算に用いる際のモータ回転角検出信号の振幅を一致させる補正値を算出する。この補正値は記憶しておき、アシスト制御に影響を与えないように、次回のIGNのON時等に補正すればよい。
更に上記各実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
(イ)請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、
前記振幅補正値記憶手段は、第1検出手段の正弦波信号が0のときの前記第2検出手段の絶対値を複数サンプリングし、且つ第2検出手段の正弦波信号が0の場合の第1検出手段の絶対値を複数個サンプリングし、両者のサンプリング値の平均値を振幅補正値として記憶する。
前記振幅補正値記憶手段は、第1検出手段の正弦波信号が0のときの前記第2検出手段の絶対値を複数サンプリングし、且つ第2検出手段の正弦波信号が0の場合の第1検出手段の絶対値を複数個サンプリングし、両者のサンプリング値の平均値を振幅補正値として記憶する。
同一の検出手段から出力される正弦波信号であっても、周期毎に若干ずつ誤差を含んでいるため、これらの平均値をとることにより、偏差の少ない振幅補正値を得ることができる。
(ロ)請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、
前記被検出部は、電動機の回転軸に設けられたウォームシャフトであって、前記第1検出手段と第2検出手段とを、前記ウォームシャフトの軸方向に並んで設ける。
前記被検出部は、電動機の回転軸に設けられたウォームシャフトであって、前記第1検出手段と第2検出手段とを、前記ウォームシャフトの軸方向に並んで設ける。
第1、第2検出手段に対向するウォームシャフトの歯先は回転に伴い軸方向移動するため、夫々の検出手段をウォームシャフトの軸方向に並んで設けることにより、位相の異なる正弦波信号を容易に形成することができる。
(ハ)請求項1記載のブラシレスモータにおいて、
前記第1、第2検出手段の出力信号の平均値を演算し、それぞれの0点に対し正負の振幅を有するよう0点補正を行うオフセット補正手段を設け、0点補正を行った正弦波信号を振幅補正する。
前記第1、第2検出手段の出力信号の平均値を演算し、それぞれの0点に対し正負の振幅を有するよう0点補正を行うオフセット補正手段を設け、0点補正を行った正弦波信号を振幅補正する。
例えば、MR素子の抵抗値ばらつき等、センサの出力値の0点ずれを補正して、さらに精度を向上させることができる。
1 ステアリングホイール
2 コラムシャフト
3 ユニバーサルジョイント
4 中間軸
5 ユニバーサルジョイント
6 入力軸
7 トルクセンサ
8 減速器
8a ウォームホイール
8b ウォームギア
9 ピニオン軸
10 ラック軸
11 タイロッド
12 ブラシレスモータ(電動機)
12a 励磁コイル
12b 永久磁石
12c モータ回転軸
13 コントロールユニット
301 アシストトルク算出部
302 指示電流算出部
303 インバータ制御部
304 モータ駆動部
305 電流センサ
306 I/F部
307 回転角算出部
308 回転角センサ信号補正部
308a 補正値算出部
308b 補正値記憶部
14 車速センサ
15 ENG回転センサ
16 イグニッションスイッチ
17 バッテリ
18 タイヤ
19 モータ回転角センサ
19a MRセンサ
19b MRセンサ
20 ギアハウジング
600 補正装置
2 コラムシャフト
3 ユニバーサルジョイント
4 中間軸
5 ユニバーサルジョイント
6 入力軸
7 トルクセンサ
8 減速器
8a ウォームホイール
8b ウォームギア
9 ピニオン軸
10 ラック軸
11 タイロッド
12 ブラシレスモータ(電動機)
12a 励磁コイル
12b 永久磁石
12c モータ回転軸
13 コントロールユニット
301 アシストトルク算出部
302 指示電流算出部
303 インバータ制御部
304 モータ駆動部
305 電流センサ
306 I/F部
307 回転角算出部
308 回転角センサ信号補正部
308a 補正値算出部
308b 補正値記憶部
14 車速センサ
15 ENG回転センサ
16 イグニッションスイッチ
17 バッテリ
18 タイヤ
19 モータ回転角センサ
19a MRセンサ
19b MRセンサ
20 ギアハウジング
600 補正装置
Claims (1)
- 回転軸と、
前記回転軸の外周に設けられ、複数の磁極を有する永久磁石を備えたロータと、
前記ロータの外周であって、このロータに対して相対回転可能に設けられ、電機子コイルを備えたステータと、
前記回転軸に設けられた被検出部と、
前記被検出部に対向して設けられ、正弦波信号を出力する第1検出部と、
前記第1検出手段の正弦波信号に対して位相が90°ずれた正弦波信号を出力する第2検出手段と、
前記第1、第2検出手段によって検出された正弦波信号に基づき、前記ロータの回転位置を推定するロータ位置推定手段と、
前記ロータ位置推定手段によって推定されたロータ位置に基づき、前記電機子コイルに通電する電流を制御する通電制御手段と、を備えたブラシレスモータにおいて、
前記第1検出手段の正弦波信号が0の場合の前記第2検出手段の正弦波信号の絶対値と、この第2検出手段の正弦波信号が0の場合のこの第1検出手段の正弦波信号の絶対値との平均値である振幅補正値を記憶する振幅補正値記憶手段と、
前記振幅補正値に基づき前記第1、第2検出手段の正弦波信号を補正する振幅補正手段と、
を有することを特徴とするブラシレスモータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004226021A JP2006050719A (ja) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | ブラシレスモータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004226021A JP2006050719A (ja) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | ブラシレスモータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006050719A true JP2006050719A (ja) | 2006-02-16 |
Family
ID=36028618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004226021A Pending JP2006050719A (ja) | 2004-08-02 | 2004-08-02 | ブラシレスモータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006050719A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100885086B1 (ko) * | 2001-05-31 | 2009-02-25 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 자기디스크기억장치 |
-
2004
- 2004-08-02 JP JP2004226021A patent/JP2006050719A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100885086B1 (ko) * | 2001-05-31 | 2009-02-25 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 자기디스크기억장치 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051114 |