JP2009291005A - Motor control apparatus and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータのマグネットロータが所定の目標トルクを出力するためにステータコイルに供給する目標駆動電流をマグネットロータの鎖交磁束数に基づいて導出するモータの制御装置に関し、特に、前記マグネットロータの鎖交磁束数を検出する技術に関する。 The present invention relates to a motor control device for deriving a target drive current supplied to a stator coil for a magnet rotor of a motor to output a predetermined target torque based on the number of flux linkages of the magnet rotor, and in particular, the magnet rotor. The present invention relates to a technique for detecting the number of flux linkages.
自動車などの車両に搭載され、運転者による操舵をモータ出力により補助する電動パワーステアリング(以下、EPSという)システムが知られている。一般的なEPSシステムは、搭載される車両の運転者がステアリングホイールを操作した際の操舵トルクを検出するトルクセンサと、操舵トルクに見合った補助トルクの大きさを導出するモータ制御装置と、モータ制御装置の指示信号に応答して補助トルクを出力するアシストモータを有し、アシストモータが出力する補助トルクにより運転者の操舵を補助する。特許文献1には、かかるEPSシステムに用いられるモータ制御装置の一例が記載されている。
2. Description of the Related Art An electric power steering (hereinafter referred to as EPS) system that is mounted on a vehicle such as an automobile and assists steering by a driver with a motor output is known. A general EPS system includes a torque sensor that detects a steering torque when a driver of a mounted vehicle operates a steering wheel, a motor control device that derives a magnitude of an auxiliary torque corresponding to the steering torque, and a motor An assist motor that outputs an assist torque in response to an instruction signal from the control device is provided, and assists the driver with the assist torque output by the assist motor.
図1は、EPSシステムの構成例を示す。このEPSシステムでは、運転者がステアリングホイール1を操作してステアリング軸3が回転すると、トルクセンサ4に含まれるトーションバー4aに捩れが生じる。トルクセンサ4は、トーションバー4aの捩れ度合とトーションバー4aのばね定数から、トーションバー4aに加えられたトルクに応じた電圧信号を生成し、この電圧信号を操舵トルク信号としてモータ制御装置2に出力する。モータ制御装置2は、操舵トルク信号が示す操舵トルクに応じた補助トルクの大きさを目標トルクとして導出し、さらに、アシストモータ8に目標トルクを出力させるために印加する駆動電圧を導出して、アシストモータ8に駆動電圧を印加する。アシストモータ8が駆動電圧に応じて出力する補助トルクは、減速ギア6を介して所定の比率でピニオン軸10へ伝達される。そして、ステアリング軸3に加えられた操舵トルクとアシストモータが出力する補助トルクによりピニオン軸10が回転すると、ラックピニオン機構12によりピニオン軸10と連動するラック軸14が軸線方向に動く。そして、ラック軸14の動きがタイロッド15及びナックルアーム16を介し操舵輪17に伝わり、操舵輪17の転舵が行われる。
FIG. 1 shows a configuration example of an EPS system. In this EPS system, when the driver operates the
上記構成において、アシストモータ8は、三相交流により磁界を発生させるステータコイルと、その磁界により回転することでトルクを出力する界磁マグネットのロータ(マグネットロータ)とを有する、三相交流式のブラシレスモータにより構成される。
In the above configuration, the
また、モータ制御装置2は、マイクロコンピュータを中心として構成され、操舵トルクに見合った補助トルクの大きさを目標トルクとしてマップデータ演算により導出し、アシストモータ8のマグネットロータが目標トルクを出力するためにステータコイルに供給されるべき目標駆動電流を導出する。
Further, the motor control device 2 is configured around a microcomputer, and derives the magnitude of the auxiliary torque corresponding to the steering torque as a target torque by map data calculation, and the magnet rotor of the
ここで、ステータコイルとマグネットロータとを有するブラシレス式のアシストモータを用いたEPSシステムにおいては、アシストモータのステータコイルに供給される駆動電流i、目標トルクT、ステータコイルの極対数p、マグネットロータの鎖交磁束数Φ、減速ギアの減速比Grには次の関係が成り立つ。 Here, in an EPS system using a brushless assist motor having a stator coil and a magnet rotor, a drive current i supplied to the stator coil of the assist motor, a target torque T, a pole pair number p of the stator coil, a magnet rotor The following relationship holds between the number of flux linkages Φ and the reduction gear ratio Gr of the reduction gear.
i=T/(p・Φ・Gr) …式(1)
このことを利用して、モータ制御装置2は、装置内部のROM(Read Only Memory)などに格納されるステータコイルの極対数p、マグネットロータの鎖交磁束数Φ、減速ギア6の減速比Grといったアシストモータ8及びEPSシステムの設計値を読出し、式(1)に基づいて目標トルクに見合った目標駆動電流を導出する演算を行う。
i = T / (p · Φ · Gr) Equation (1)
By utilizing this, the motor control device 2 uses the stator coil pole pair number p stored in a ROM (Read Only Memory) or the like inside the device, the linkage flux number Φ of the magnet rotor, and the reduction ratio Gr of the
そして、モータ制御装置2は、目標駆動電流からアシストモータ8に印加する駆動電圧を導出し、アシストモータのステータコイルに駆動電圧を印加する。
上記のようにしてモータ制御装置2が目標駆動電流を導出する際に用いるステータコイルの極対数pと減速ギア6の減速比Grは、EPSシステムの構造上定まる値であるので、製造誤差は生じない。しかし、マグネットロータの鎖交磁束数Φはマグネットロータの物性に関する値であるので、設計値に対する製造誤差が生じる場合がる。すると、マグネットロータの鎖交磁束数が実際は製造誤差を有する場合に、設計値を用いて目標駆動電流を導出しその目標駆動電流に対応する駆動電圧を導出したのでは、所期の目標トルクが得られない。さらに、製造誤差の大きさによっては、制御が破綻するおそれもある。
Since the number of pole pairs of the stator coil and the reduction ratio Gr of the
そこで、かかる問題に鑑みてなされた本発明の目的は、マグネットロータの製造誤差を含む鎖交磁束数を検出し、これを用いて目標駆動電流を導出することが可能なモータ制御装置及びその制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a problem is to detect the number of interlinkage magnetic fluxes including a manufacturing error of a magnet rotor, and to use this to derive a target drive current and its control It is to provide a method.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面におけるモータ制御装置は、磁界を発生するステータコイルと前記磁界により回転して車両の操舵軸にトルクを出力するマグネットロータを有するモータの制御装置であって、前記マグネットロータが所定の目標トルクを出力するために前記ステータコイルに供給する目標駆動電流を前記マグネットロータの鎖交磁束数に基づいて導出する目標駆動電流導出手段と、前記目標駆動電流を前記ステータコイルに供給するために当該ステータコイルに印加する駆動電圧を導出する駆動電圧導出手段とを有する。 In order to achieve the above object, a motor control device according to a first aspect of the present invention is a motor having a stator coil that generates a magnetic field and a magnet rotor that rotates by the magnetic field and outputs torque to a steering shaft of a vehicle. A control device for deriving a target drive current supplied to the stator coil for the magnet rotor to output a predetermined target torque based on the number of flux linkages of the magnet rotor; and Drive voltage deriving means for deriving a drive voltage to be applied to the stator coil in order to supply a target drive current to the stator coil.
そして、このモータ制御装置は、前記ステータコイルに駆動電圧を供給しない状態で前記操舵軸に連動して前記マグネットロータが回転するときに、前記ステータコイルに発生する発生電圧と前記マグネットロータの回転速度とに基づいて前記鎖交磁束数を検出する鎖交磁束数検出手段をさらに有することを特徴とする。 The motor control device is configured to generate a voltage generated in the stator coil and a rotation speed of the magnet rotor when the magnet rotor rotates in conjunction with the steering shaft without supplying a driving voltage to the stator coil. And further comprising a linkage flux number detecting means for detecting the linkage flux number.
上記側面によれば、前記ステータコイルに駆動電圧を供給しない状態で前記操舵軸を回転させることで、鎖交磁束数検出手段は当該操舵軸の回転に連動して前記マグネットロータが回転するときに前記ステータコイルに発生する発生電圧と前記マグネットロータの回転速度とに基づいて前記鎖交磁束数を検出するので、製造誤差を含む鎖交磁束数を検出することができる。よって、検出した鎖交磁束数を用いて目標駆動電流を導出でき、その目標駆動電流をステータコイルに供給するための駆動電圧を印加することで、マグネットロータに目標トルクを出力させることができる。 According to the above aspect, by rotating the steering shaft in a state where no driving voltage is supplied to the stator coil, the linkage flux number detecting means is operated when the magnet rotor rotates in conjunction with the rotation of the steering shaft. Since the number of flux linkages is detected based on the voltage generated in the stator coil and the rotational speed of the magnet rotor, the number of flux linkages including manufacturing errors can be detected. Therefore, the target drive current can be derived using the detected number of flux linkages, and the target torque can be output to the magnet rotor by applying the drive voltage for supplying the target drive current to the stator coil.
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.
図2は、本実施形態におけるアシストモータと、これを制御するモータ制御装置の構成を示す図である。図2に示すアシストモータとモータ制御装置は、図1で示したEPSシステムに適用される。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the assist motor and the motor control device that controls the assist motor in the present embodiment. The assist motor and the motor control device shown in FIG. 2 are applied to the EPS system shown in FIG.
アシストモータ8は、一例として三相交流式のブラシレスモータであり、それぞれ2π/3ずつ位相がすれたU相、V相、W相の三相交流が供給されることで磁界を発生させるステータコイル8bと、ステータコイル8bが発生する磁界により吸引・反発されて回転するマグネットロータ8cとを有する。マグネットロータ8cは図1で示したステアリング軸3と連動しており、マグネットロータ8cが回転することによりステアリング軸3にトルクが出力される。また、アシストモータ8には、マグネットロータ8cの回転角度を検知して回転角度信号を出力する回転角度センサ8aが取り付けられ、回転角度信号はモータ制御装置2に取り込まれる。
The
モータ制御装置2は、アシストモータ8のステータコイル8bに駆動電圧を印加するモータ駆動回路22と、トルクセンサ4から入力される操舵トルク信号に基づいて駆動電圧を導出する制御部40とを有する。
The motor control device 2 includes a motor drive circuit 22 that applies a drive voltage to the
モータ駆動回路22は、一例として6チャネルのMOSFETを能動素子とし、図示しない車載電源から供給される直流電圧をインバータで反転させることにより、制御部40から供給される駆動電圧指示信号に対応したU−V−W座標系の三相の交流電圧を生成する。この交流電圧は、駆動電圧としてステータコイル8bに印加される。なお、後に詳述するスイッチ回路30はこのとき閉じた状態にあり、三相の駆動電圧の通電線路は接続されている。
The motor drive circuit 22 uses, as an example, a 6-channel MOSFET as an active element, and inverts a DC voltage supplied from a vehicle-mounted power source (not shown) by an inverter, so that a U voltage corresponding to a drive voltage instruction signal supplied from the control unit 40 is obtained. -Generate a three-phase AC voltage in the V-W coordinate system. This AC voltage is applied to the
また、モータ駆動回路22のU相、V相、W相それぞれの通電ラインには、駆動電圧が印加されることでステータコイル8bに供給される駆動電流を検知する電流センサ26が接続される。検知された駆動電流(以下、検知駆動電流という)は制御部40に取り込まれ、制御部40による駆動電圧のフィードバック制御に用いられる。
In addition, a
制御部40は、一例として、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を有するマイクロコンピュータにより構成される。制御部40が備える次の各手段は、ROMに格納されたプログラムに従ってRAMを作業領域として動作するCPUにより構成される。 For example, the control unit 40 includes a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). Each of the following means included in the control unit 40 is configured by a CPU that operates using the RAM as a work area according to a program stored in the ROM.
目標トルク導出手段42は、トルクセンサ4から操舵トルク信号が入力され、操舵トルク信号が示す操舵トルクに見合った補助トルクの大きさを、アシストモータ8のマグネットロータ8cが出力すべき目標トルクとしてマップデータ演算により導出する。また、目標トルクの導出に際して、目標トルク導出手段42は、搭載される車両の速度と操舵トルクとに基づき目標トルクを導出してもよい。この場合、モータ制御装置2は車内LAN(Local Area Network)経由で他の車載制御装置80と接続され、目標トルク導出手段42は、車載制御装置80から送信される車速信号をネットワークドライバ70を介して受け取り、車速信号から車両の速度を検出する。
The target torque deriving means 42 receives the steering torque signal from the
目標駆動電流導出手段44は、マグネットロータ8cが目標トルクを出力するためにステータコイル8bに供給すべき目標駆動電流を導出する演算を実行する。目標駆動電流は、U−V−W座標系に対する電気角で回転する二相の回転座標系であるD−Q座標系で扱われる。具体的には、目標駆動電流導出手段44は、D軸の目標駆動電流を0アンペアに設定し、Q軸の目標駆動電流を導出する演算を実行する。このとき、目標駆動電流導出手段44は、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)などの書き換え可能な不揮発性記憶媒体で構成される記憶部72から、ステータコイル8bの極対数p、マグネットロータ8cの鎖交磁束数Φ、EPSシステムにおける減速ギア6のギア比Grを読出し、上述の式(1)を用いることで、次のように目標トルクTに見合ったQ軸目標駆動電流iqを導出する演算を実行する。
The target drive
iq=T/(p・Φ・Gr)
次に、駆動電圧導出手段46は、D−Q座標系の目標駆動電流からU−V−W座標系の駆動電圧を導出する。このとき、駆動電圧導出手段46は、電流センサ26が検知した検知駆動電流により、駆動電圧のフィードバック制御を行う。このとき、回転速度検出手段60は回転角度センサ8aから回転角度信号を取得して、マグネットロータ8cの回転角度θを導出する。さらに、回転速度検出手段60は、回転角度θの時間変化からマグネットロータ8cの回転速度ωを導出する。そして、回転角度検出手段60は、回転角度θと回転速度ωを駆動電圧導出手段46に渡す。
iq = T / (p · Φ · Gr)
Next, the drive
ここで、図3を用いて駆動電圧導出手段46の詳細な構成とその動作を示す。まず、電流座標変換手段58は、電流センサ26により検知されたU−V−W座標系の検知駆動電流を次の座標変換式によりD−Q座標系の検知駆動電流に変換する。ここでは、マグネットロータ8cの回転角度θが電気角として用いられる。
Here, the detailed configuration and operation of the drive voltage deriving means 46 will be described with reference to FIG. First, the current coordinate conversion means 58 converts the detection drive current in the UVW coordinate system detected by the
ここで、上記のように構成される制御部40の動作手順を、図4のフローチャート図に示す。目標トルク導出手段42は、トルクセンサ4から操舵トルク信号が入力されると(S100)、目標トルクとしてマップデータ演算により導出する(S102)。次に、目標駆動電流導出手段44は、Q軸の目標駆動電流を導出する演算を実行する(S104)。そして、回転速度検出手段60は、マグネットロータ8cの回転角度と回転速度を導出する(S106)。
Here, the operation procedure of the control unit 40 configured as described above is shown in the flowchart of FIG. When the steering torque signal is input from the torque sensor 4 (S100), the target torque deriving means 42 derives the target torque by map data calculation (S102). Next, the target drive current deriving
次に、電流座標変換手段58は、U−V−W座標系の検知駆動電流をD−Q座標系の検知駆動電流に変換する(S108)。そして、電流偏差導出手段48は、D−Q座標系における目標駆動電流と検知駆動電流の偏差を算出する(S110)。そして、駆動電圧導出手段50は、駆動電流の偏差に基づき比例積分制御を実行して、偏差がゼロになるようなD−Q座標系での目標駆動電流を導出し、駆動電圧導出手段50が目標駆動電圧に変換する(S112)。そして、駆動電圧変換手段52は、D−Q座標系の駆動電圧をU−V−W座標系の駆動電圧に変換し(S114)、PWM手段54が、U−V−W座標系の交流電圧を形成するデューティ比を導出し(S116)、かかるデューティ比を示すPWM信号を駆動電圧指示信号としてモータ駆動回路22に出力する(S118)。
Next, the current coordinate conversion means 58 converts the detection drive current of the UVW coordinate system into the detection drive current of the DQ coordinate system (S108). Then, the current
上記の動作において、目標駆動電流導出手段44が目標駆動電流導出の際に用いる係数であるステータコイル8bの極対数pと減速ギア6のギア比Grについては、予め記憶部72に設計値が格納される。しかし、マグネットロータ8cの鎖交磁束数Φは製造誤差を含む場合があるので、設計値を用いて目標駆動電流を検出すると所期の目標トルクが得られないおそれがある。そこで、かかる事態を回避するために、本実施形態におけるモータ制御装置は、マグネットロータ8cの実際の鎖交磁束数を検出して記憶部72に格納することで、目標駆動電流導出の際に用いる係数として設定する。
In the above operation, design values are stored in advance in the
図2に戻ると、鎖交磁束数を設定するための構成として、モータ制御装置2は、モータ駆動回路22からステータコイル8bへの駆動電圧線路を開閉するスイッチ回路30と、ステータコイル8bの発生電圧を検知する電圧センサ32とを有する。なお、電圧センサ32は、後述するようにスイッチ回路30によりステータコイルへの通電線路が開放された状態でステータコイル8bの発生電圧を検知するため、制御部40のグランド電位に対するU相、V相、W相ごとの電圧値を検知する代わりに、いずれか2相の電位差を検知する。よって、電圧センサ32は、オペアンプ等を用いた差同増幅回路で構成される。
Returning to FIG. 2, as a configuration for setting the number of interlinkage magnetic fluxes, the motor control device 2 includes a
さらに、制御部40は、ステータコイル8bに駆動電圧を供給しない状態でマグネットロータ8cが回転するときにステータコイル8bの発生電圧とマグネットロータ8cの回転速度とに基づいて鎖交磁束数Φを検出する鎖交磁束数検出手段66を有する。
Further, the control unit 40 detects the number of interlinkage magnetic fluxes Φ based on the generated voltage of the
上記のように構成されるモータ制御装置2が鎖交磁束数を設定する動作について説明する。 The operation in which the motor control device 2 configured as described above sets the number of flux linkages will be described.
鎖交磁束数Φの設定は、車両にEPSシステムが搭載される際の検査工程などにおいて実行される。かかる工程では、パーソナルコンピュータなどで構成される車両外部の入力装置82が車内LANに接続される。モータ制御装置2は、この入力装置82とネットワークドライバ70を介して接続され、入力装置82からの設定指示信号が入力される。すると、鎖交磁束数検出手段66は、設定指示信号に応答してスイッチ回路30を開放する。これにより、ステータコイル8bの通電経路がなくなるので、ステータコイル8bに供給される駆動電流は0A(アンペア)に保持される。
The setting of the number of flux linkages Φ is executed in an inspection process or the like when the EPS system is mounted on the vehicle. In this process, an
その状態で、例えば設定作業者がEPSシステムのステアリングホイール1を外部から回転させると、「操舵軸」であるステアリング軸3の回転に連動してマグネットロータ8cが回転する。すると、マグネットロータ8cが発生する磁束が回転するので、電磁誘導によりステータコイル8bには誘起電圧が発生する。そして、電圧センサ32がステータコイル8bの発生電圧を検知して、鎖交磁束数検出手段66に渡す。一方、回転速度検出手段60は、マグネットロータ8cの回転角度の離散値における時間変化から、マグネットロータ8cの回転速度ωを検出する。
In this state, for example, when the setting operator rotates the
ここにおいて、D−Q座標系の駆動電流と駆動電圧との関係を示すモータ電圧方程式によれば、ステータコイル8bの駆動電流と駆動電圧には上述した式(2)の関係が成立する。
Here, according to the motor voltage equation showing the relationship between the drive current and the drive voltage in the DQ coordinate system, the relationship of the above-described formula (2) is established between the drive current and the drive voltage of the
このとき、ステータコイル8bの駆動電流は0アンペアであるので、上記の式(2)においてid=0、iq=0であるから、次の式が導出される。
Vq=Φ・ω …式(3)
このことを利用してマグネットロータ8cの鎖交磁束数を検出するために、鎖交磁束数検出手段66は、まずU−V−W座標系の発生電圧からD−Q座標系における発生電圧Vqを導出する。このとき、鎖交磁束数検出手段66は、次式により得られるU相・V相間の発生電圧の実効値をQ軸の発生電圧Vqとして導出する。
At this time, since the drive current of the
Vq = Φ · ω Equation (3)
In order to detect the number of flux linkages of the
このように、本実施形態によれば、アシストモータ8のマグネットロータ8cに製造誤差がある場合でも、製造誤差を含む実際の鎖交磁束数を検出できる。そして、鎖交磁束数検出手段66は、検出した鎖交磁束数(以下、設計値と区別するため検出鎖交磁束数という)を記憶部72に格納することで、目標駆動電流導出に用いられる係数として設定する。このように、一旦検出鎖交磁束数を係数として設定すれば、検出鎖交磁束数を用いて目標駆動電流を導出することができ、したがってマグネットロータ8cに所期の補助トルクを出力させることができる。
Thus, according to the present embodiment, even when there is a manufacturing error in the
また、本実施形態では、マグネットロータ8cを回転させることでステータコイル8bの発生電圧とマグネットロータ8cの回転速度を検出し、これに基づいて鎖交磁束数を求めるので、マグネットロータ8cの鎖交磁束数を検出するための検査装置を特別に設ける必要がない。そして、作業者がステアリングホイール1を操舵することによりマグネットロータ8cを回転させることができるので、マグネットロータ8cを回転させるための駆動機構などを追加的に設ける必要がないだけでなく、直径が大きいステアリングホイール1を回転させることで、直径が小さいマグネットロータ8cの回転むらを小さくすることができる。さらに、本実施形態によれば、EPSシステムを車両に搭載した後であっても鎖交磁束数の検出を行うことができるので、検査工程の時間が節約できる。
In the present embodiment, the
ここで、モータ制御装置2が鎖交磁束数を検出して目標駆動電流導出のための係数として設定するときの動作手順を、図5、図6を用いて説明する。 Here, an operation procedure when the motor control device 2 detects the number of flux linkages and sets it as a coefficient for deriving the target drive current will be described with reference to FIGS.
図5は、EPSシステム全体としての検査工程の手順を示すフローチャート図である。車両のイグニションスイッチが作業者によりオンされ(S2)、入力装置から設定指示信号が入力されると(S4)、検査工程が開始される。検査工程では、まずトルクセンサ4の中点補正が実行され(S6)、中点補正が正常終了すると(S8のYES)、次に回転角度センサ8aの補正が実行される(S10)。そして回転角度センサ8aの補正が正常終了すると(S12のYES)、鎖交磁束数の設定が行われる(S14)。そして鎖交磁束数の設定が正常終了すると(S16のYES)、検査工程が終了する。
FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the inspection process as the entire EPS system. When the ignition switch of the vehicle is turned on by the operator (S2) and a setting instruction signal is input from the input device (S4), the inspection process is started. In the inspection process, first, the midpoint correction of the
図6は、モータ制御装置2が鎖交磁束数の設定を行う動作手順を説明するフローチャート図である。図5に示した手順S14のサブルーチンに対応する。図5の手順S4で補正指示信号が入力されたことに応答して、鎖交磁束数検出手段66は、まずスイッチ回路30を開放する(S30)。ここで、鎖交磁束数検出手段66は、例えばスイッチ回路30を開放したことを示す信号を入力装置に送信し、入力装置に付された表示部にスイッチ回路30の開放が表示される手順を加えてもよい。そして、作業者がステアリングホイールを操舵する(S32)。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation procedure in which the motor control device 2 sets the number of flux linkages. This corresponds to the subroutine of step S14 shown in FIG. In response to the input of the correction instruction signal in step S4 of FIG. 5, the flux linkage number detecting means 66 first opens the switch circuit 30 (S30). Here, the linkage flux number detecting means 66 transmits a signal indicating, for example, that the
すると、回転速度検出手段60がマグネットロータ8cの回転角度を検出し(S34)、その離散値の時間変化から回転速度を検出する(S36)。そして、鎖交磁束数検出手段66は、ステータコイル8bの発生電圧を検出して(S38)、Q軸の発生電圧を導出する(S40)。そして、鎖交磁束数検出手段66は、マグネットロータ8cの回転速度とQ軸の発生電圧から、マグネットロータ8cの鎖交磁束数を検出する(S42)。
Then, the rotation speed detection means 60 detects the rotation angle of the
そして、鎖交磁束数検出手段66は、検出鎖交磁束数が許容範囲内であるか否かを判定する(S44)。例えば、所定の製造ロットでのマグネットロータ8cの鎖交磁束数の平均値と標準偏差σを予め記憶部72に格納しておき、検出鎖交磁束数が平均値±3σであれば許容範囲内とすることができる。そして、判定結果が「YES」のときは、検出鎖交磁束数を記憶部72に格納する(S46)ことで目標駆動電流導出のための係数として設定し、鎖交磁束数の設定処理を正常終了する(S48)。一方、手順S44における判定結果が「NO」のときは、異常終了する(S50)。
Then, the linkage flux
このような手順によれば、製造誤差を含む実際の鎖交磁束数を検出し、検出鎖交磁束数を目標駆動電流導出のための係数として設定することができる。よって、検出鎖交磁束数を用いることで、EPSシステムに実際に組み込まれたアシストモータのマグネットロータ8cが所期の補助トルクを出力できるような目標駆動電流を導出し、これに基づく駆動電圧を導出できる。
According to such a procedure, the actual number of flux linkages including manufacturing errors can be detected, and the detected number of flux linkages can be set as a coefficient for deriving the target drive current. Therefore, by using the detected number of interlinkage magnetic fluxes, a target drive current is derived so that the
また、本実施形態におけるモータ制御装置2によれば、記憶部72に異常が発生して一旦格納された検出鎖交磁束数のデータが破壊された場合におけるフェールセーフ処理を実行することができる。
In addition, according to the motor control device 2 in the present embodiment, it is possible to execute fail-safe processing when an abnormality occurs in the
図7は、フェールセーフ処理を実行するモータ制御装置2の構成例を示す図である。図2の構成例に加え、制御部40のROMである記憶部73が図示される。この記憶部73は、鎖交磁束数の設計値を予め格納する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the motor control device 2 that executes fail-safe processing. In addition to the configuration example of FIG. 2, a
かかる構成において、鎖交磁束数検出手段66は、検出鎖交磁束数Φを記憶部72に格納する際に、そのデータをミラーリングして、記憶部72内の異なる記憶領域72a、72bにそれぞれΦa、Φbとして格納する。
In such a configuration, the interlinkage magnetic flux number detecting means 66 mirrors the data when storing the detected interlinkage magnetic flux number Φ in the
そして、目標駆動電流導出手段44は、例えばイグニションがオンされてモータ制御装置2が起動されたときに、記憶部72の記憶領域72a、72bからミラーリングされた検出鎖交磁束数Φa、Φbを取得し、2つのデータを照合する。そして、2つのデータが一致していれば記憶部72は正常に動作していることを確認する。その場合、目標駆動電流導出手段44は検出鎖交磁束数Φを用いて目標駆動電流を導出する演算を行う。一方、2つのデータが不一致のときは、記憶部72に異常が発生しており、その結果検出鎖交磁束数のデータが破壊されたと判断する。この場合において、目標駆動電流導出手段44は、記憶部72とは異なる記憶部73に予め格納された鎖交磁束数の設計値Φ1を読み出して使用する。そうすることで、少なくとも破壊されたデータに基づき制御を行うよりは安全な制御を実行することが可能となる。
Then, the target drive current deriving
図8は、フェールセーフ処理を行うときのモータ制御装置の動作手順を示すフローチャート図である。図8の手順は、モータ制御装置2が搭載される車両のイグニションスイッチがオンされ、モータ制御装置2が起動したときに実行される。 FIG. 8 is a flowchart showing an operation procedure of the motor control device when fail-safe processing is performed. The procedure of FIG. 8 is executed when the ignition switch of a vehicle on which the motor control device 2 is mounted is turned on and the motor control device 2 is activated.
目標駆動電流導出手段44は、記憶部72の記憶領域72a、72bに格納されたミラーリングされた鎖交磁束数データを読出し(S60)、2つのデータを照合する(S62)。そして、データが一致していれば(S64のYES)鎖交磁束数は正常と判断し、処理を終了する。この場合、検出された鎖交磁束数が目標駆動電流導出用の係数として設定された状態が保たれる。一方、データが不一致のときは(S64のNO)、目標駆動電流導出手段44は、記憶部73から鎖交磁束数の設計値を読み出して、目標駆動電流導出用の係数として使用する(S66)。
The target drive current deriving
このような手順によれば、記憶部72に格納されたデータに異常が生じていときであっても、モータ制御装置2は設計値に基づく制御を実行できるので、異常なデータに基づく制御よりも安全な制御が実行できる。
According to such a procedure, even when the data stored in the
以上説明したとおり、本実施形態によれば、アシストモータのマグネットロータに製造誤差がある場合であっても、製造誤差を含む実際の鎖交磁束数を検出することができる。よって、検出した鎖交磁束数を用いて目標駆動電流を導出でき、目標駆動電流をステータコイルに供給するような駆動電圧を印加することで、マグネットロータに所期の目標トルクを出力させることができる。 As described above, according to this embodiment, even if there is a manufacturing error in the magnet rotor of the assist motor, the actual number of flux linkages including the manufacturing error can be detected. Therefore, the target drive current can be derived using the detected number of flux linkages, and the target torque can be output to the magnet rotor by applying a drive voltage that supplies the target drive current to the stator coil. it can.
1:ステアリングホイール、2:モータ制御装置、3:ステアリング軸、8:アシストモータ、
8b:ステータコイル、8c:マグネットロータ、44:目標駆動電流導出手段、46:駆動電圧導出手段、66:鎖交磁束数検出手段
1: steering wheel, 2: motor control device, 3: steering shaft, 8: assist motor,
8b: Stator coil, 8c: Magnet rotor, 44: Target drive current deriving means, 46: Drive voltage deriving means, 66: Linkage magnetic flux number detecting means
Claims (4)
前記マグネットロータが所定の目標トルクを出力するために前記ステータコイルに供給する目標駆動電流を前記マグネットロータの鎖交磁束数に基づいて導出する目標駆動電流導出手段と、
前記目標駆動電流を前記ステータコイルに供給するために当該ステータコイルに印加する駆動電圧を導出する駆動電圧導出手段とを有し、
前記ステータコイルに駆動電圧を供給しない状態で前記操舵軸に連動して前記マグネットロータが回転するときに、前記ステータコイルに発生する発生電圧と前記マグネットロータの回転速度とに基づいて前記鎖交磁束数を検出する鎖交磁束数検出手段をさらに有することを特徴とする制御装置。 A motor control device having a stator coil that generates a magnetic field and a magnet rotor that rotates by the magnetic field and outputs torque to a steering shaft of a vehicle,
Target drive current deriving means for deriving a target drive current supplied to the stator coil for the magnet rotor to output a predetermined target torque based on the number of flux linkages of the magnet rotor;
Drive voltage deriving means for deriving a drive voltage to be applied to the stator coil in order to supply the target drive current to the stator coil;
When the magnet rotor rotates in conjunction with the steering shaft in a state where no driving voltage is supplied to the stator coil, the linkage flux is generated based on a generated voltage generated in the stator coil and a rotation speed of the magnet rotor. A control device further comprising linkage flux number detecting means for detecting the number.
前記鎖交磁束数検出手段は、三相交流の前記発生電圧から二相座標系の発生電圧を導出し、当該導出された発生電圧と前記回転速度からモータ電圧方程式を用いて前記鎖交磁束数を検出することを特徴とする制御装置。 In claim 1,
The linkage flux number detecting means derives a generated voltage of a two-phase coordinate system from the generated voltage of three-phase alternating current, and uses the motor voltage equation from the derived generated voltage and the rotation speed to calculate the linkage flux number. A control device for detecting
設計上の鎖交磁束数が格納される第1の記憶部と、前記検出された検出鎖交磁束数が格納される第2の記憶部とを有し、
前記鎖交磁束数検出手段は、前記検出された鎖交磁束数の複数のデータを前記第2の記憶部に格納し、
前記目標駆動電流導出手段は、前記第2の記憶部から読み出した前記検出された鎖交磁束数の複数のデータが一致するときには当該検出された鎖交磁束数を用い、当該複数のデータが一致しないときには、前記第1の記憶部から読み出した前記設計上の鎖交磁束数を用いて前記目標駆動電流を導出することを特徴とする制御装置。 In claim 1,
A first storage unit in which the number of designed flux linkages is stored; and a second storage unit in which the detected number of detected flux linkages is stored;
The interlinkage magnetic flux number detecting means stores a plurality of data of the detected interlinkage magnetic flux number in the second storage unit,
The target drive current deriving means uses the detected number of flux linkages when the plurality of data of the detected number of flux linkages read from the second storage unit match, and the plurality of data matches. If not, the control device derives the target drive current using the designed number of flux linkages read from the first storage unit.
前記ステータコイルに駆動電圧を供給しない状態で前記操舵軸を回転する工程と、
当該操舵軸の回転に連動して前記マグネットロータが回転するときに前記ステータコイルに発生する発生電圧と前記マグネットロータの回転速度とに基づいて前記鎖交磁束数を検出する工程とを有することを特徴とする制御方法。 A stator rotor and a magnet rotor that rotates by a magnetic field generated by the stator coil and outputs a predetermined target torque to a vehicle steering shaft, and a target drive current is derived based on the number of flux linkages of the magnet rotor, A motor control method in which a drive voltage for supplying the target drive current to the stator coil is applied to the stator coil,
Rotating the steering shaft without supplying a driving voltage to the stator coil;
Detecting the number of flux linkages based on the generated voltage generated in the stator coil when the magnet rotor rotates in conjunction with the rotation of the steering shaft and the rotational speed of the magnet rotor. Characteristic control method.
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