JP2010029030A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置に関する。ブラシレスモータは、たとえば、電動パワーステアリング装置における操舵補助力の発生源として利用される。 The present invention relates to a motor control device for driving a brushless motor. The brushless motor is used, for example, as a source for generating a steering assist force in an electric power steering apparatus.
ブラシレスモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転角を検出するための回転角センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。回転角センサとしては、たとえば、ロータ回転角(電気角)に対応した正弦波信号および余弦波信号を出力するレゾルバが用いられる。
回転角センサの故障(信号線の断線故障や短絡故障を含む)が生じると、ロータ回転角を特定することができなくなるから、ブラシレスモータの駆動制御を継続できなくなる。
A motor control device for driving and controlling a brushless motor is generally configured to control the supply of motor current in accordance with the output of a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor. As the rotation angle sensor, for example, a resolver that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal corresponding to the rotor rotation angle (electrical angle) is used.
If a rotation angle sensor failure (including a signal line disconnection failure or a short-circuit failure) occurs, it becomes impossible to specify the rotor rotation angle, so that the drive control of the brushless motor cannot be continued.
この問題は、回転角センサを用いることなくブラシレスモータを駆動するセンサレス駆動方式の併用によって緩和される。センサレス駆動方式では、たとえば、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相(ロータの電気角)を推定する回転角推定器が用いられる(特許文献1)。回転角推定器は、たとえば、マイクロコンピュータが所定のプログラムを実行することによって実現される機能処理手段である。
回転角推定器は、通常、過去のモータ電流やモータ電圧(または電圧指令値)の情報を含む内部変数を有している。回転角推定器は、ロータ回転角を推定するとともに内部変数を更新していくように構成されている。したがって、ロータ回転角推定演算を所定の演算周期で繰り返すことによって、内部変数は、その初期値からモータの現状に応じた値へと収束していき、それに応じて推定回転角も妥当な値へと収束していく。 The rotation angle estimator usually has an internal variable including information on past motor current and motor voltage (or voltage command value). The rotation angle estimator is configured to estimate the rotor rotation angle and update internal variables. Therefore, by repeating the rotor rotation angle estimation calculation at a predetermined calculation cycle, the internal variable converges from its initial value to a value according to the current state of the motor, and accordingly the estimated rotation angle also changes to a reasonable value. And converge.
内部変数の初期値は、一定値(たとえば零)とされるのが通常であり、そのため、回転角推定器が作動し始めた当初の期間における推定回転角は不安定である。そこで、回転角センサとセンサレス駆動方式とが併用される場合には、回転角センサが正常であって、したがって、推定回転角を必要としないときでも、回転角推定器の演算を並行して行い、推定回転角を妥当な値に予め収束させておく必要がある。 The initial value of the internal variable is normally a constant value (for example, zero), and therefore the estimated rotation angle in the initial period when the rotation angle estimator starts to operate is unstable. Therefore, when the rotation angle sensor and the sensorless driving method are used in combination, even when the rotation angle sensor is normal and therefore the estimated rotation angle is not required, the calculation of the rotation angle estimator is performed in parallel. It is necessary to converge the estimated rotation angle in advance to an appropriate value.
しかし、回転角の推定が不必要な場合にまで回転角推定器を作動させておくことによって、計算負荷が大きくなる。そのため、モータ制御装置のために用いるコンピュータには、演算能力の高いものが必要となり、それに応じてコストが嵩むという問題がある。
そこで、この発明の目的は、回転角の推定演算を必要時にのみ行うことができ、しかも、演算開始後速やかに妥当な推定回転角を得ることができ、これによって、演算負荷の低減を図りながらモータを適切に制御することができるモータ制御装置を提供することである。
However, if the rotation angle estimator is operated until the estimation of the rotation angle is unnecessary, the calculation load increases. For this reason, a computer used for the motor control device needs to have a high computing capacity, and the cost increases accordingly.
Therefore, an object of the present invention is to perform the rotation angle estimation calculation only when necessary, and to obtain a reasonable estimated rotation angle immediately after the calculation starts, thereby reducing the calculation load. A motor control device capable of appropriately controlling a motor is provided.
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、ロータ(50)と、このロータに対向するステータ(55)とを備えたモータ(1)を制御するためのモータ制御装置(10)であって、前記ロータの回転角を検出するための回転角検出手段(2,22)と、前記ロータの回転角を推定するための回転角推定手段(31)と、前記モータが発生するトルクを検出するためのトルク検出手段(7)と、前記回転角検出手段の故障時に、ステータから探査磁界を発生させる探査磁界発生手段(26)と、前記探査磁界を発生させたときに前記トルク検出手段が検出する検出トルクに基づいて、前記回転角推定手段における推定演算のための初期値を決定する初期値決定手段(24)と、前記回転角検出手段に故障が生じていない通常時には当該回転角検出手段が検出する検出回転角(θS)に基づいて前記モータを制御し、前記回転角検出手段の故障時には前記回転角推定手段が前記初期値に基づいて推定した推定回転角(θE)に基づいて前記モータを制御する制御手段(15〜21,32)とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。 The invention described in claim 1 for achieving the above object is to provide a motor control device (10) for controlling a motor (1) including a rotor (50) and a stator (55) facing the rotor. A rotation angle detection means (2, 22) for detecting the rotation angle of the rotor, a rotation angle estimation means (31) for estimating the rotation angle of the rotor, and a torque generated by the motor A torque detection means (7) for detecting the rotation angle, a search magnetic field generation means (26) for generating a search magnetic field from the stator when the rotation angle detection means fails, and the torque detection when the search magnetic field is generated An initial value determining means (24) for determining an initial value for an estimation calculation in the rotation angle estimating means based on a detected torque detected by the means; and a normal time when the rotation angle detecting means is not faulty. Controlling the motor based on the detected rotation angle rotation angle detecting means for detecting (θ S), the estimated rotational angle at the time of failure the rotation angle estimating means has estimated on the basis of the initial value the rotation angle detecting means (theta E ), and a control means (15-21, 32) for controlling the motor based on the motor control device. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
この構成によれば、回転角検出手段の故障時において、ステータから探査磁界が発生される。この探査磁界によってロータにトルクが生じると、このトルクがトルク検出手段によって検出される。この検出トルクに基づいて回転角推定手段における推定演算のための初期値が決定される。探査磁界を与えたときのトルクの応答はロータの回転角に応じて異なるので、前記初期値はロータの回転角を反映して決定されることになる。こうして決定された初期値を用いて、回転角推定手段による推定演算が行われ、推定回転角が求められる。初期値がロータ回転角を反映した値であるため、推定回転角は、速やかに妥当な値に収束する。そのため、推定回転角の収束のための待ち時間を考慮して、推定回転角が不必要なときに予め回転角推定手段による推定演算を開始しておく必要がない。 According to this configuration, an exploration magnetic field is generated from the stator when the rotation angle detection means fails. When torque is generated in the rotor by the exploration magnetic field, this torque is detected by the torque detection means. Based on this detected torque, an initial value for the estimation calculation in the rotation angle estimation means is determined. Since the torque response when the exploration magnetic field is applied varies depending on the rotation angle of the rotor, the initial value is determined by reflecting the rotation angle of the rotor. Using the initial value determined in this way, an estimation calculation is performed by the rotation angle estimation means, and an estimated rotation angle is obtained. Since the initial value is a value reflecting the rotor rotation angle, the estimated rotation angle quickly converges to an appropriate value. Therefore, in consideration of the waiting time for convergence of the estimated rotation angle, it is not necessary to start the estimation calculation by the rotation angle estimating means in advance when the estimated rotation angle is unnecessary.
そこで、回転角検出手段に故障が生じておらず、この回転角検出手段によって検出される検出回転角に基づいてモータが制御される通常時には、回転角推定手段による推定演算は停止しておくことができる。そして、回転角検出手段に故障が生じたときに、回転角推定手段による推定演算を開始し、その推定演算に、前述のようにして求められる初期値を適用すればよい。これにより、回転角検出手段の故障が生じたと判定された後に回転角推定演算を開始しても、速やかに妥当な推定回転角を得ることができ、引き続き、モータを適切に駆動することができる。 Therefore, when the motor is controlled based on the detected rotation angle detected by the rotation angle detection means without any failure in the rotation angle detection means, the estimation calculation by the rotation angle estimation means should be stopped. Can do. Then, when a failure occurs in the rotation angle detection means, the estimation calculation by the rotation angle estimation means is started, and the initial value obtained as described above may be applied to the estimation calculation. Thereby, even if the rotation angle estimation calculation is started after it is determined that the rotation angle detecting means has failed, a reasonable estimated rotation angle can be obtained quickly, and the motor can be driven appropriately. .
このようにして、演算負荷を低減しつつモータを適切に制御できるから、モータ制御装置のコスト削減を図ることができる。
前記モータ制御装置は、前記回転角検出手段に故障が生じているか否かを判定する故障判定手段(25)をさらに含むことが好ましい。この場合、前記探査磁界発生手段は、故障判定手段によって回転角検出手段の故障発生が判定されたことに応答してステータから探査磁界を発生させるものであることが好ましい。また、前記制御手段は、故障判定手段による判定結果に基づいて、検出回転角と推定回転角とのいずれかを選択してモータを制御するものであることが好ましい。
Thus, since the motor can be appropriately controlled while reducing the calculation load, the cost of the motor control device can be reduced.
Preferably, the motor control device further includes a failure determination unit (25) for determining whether or not a failure has occurred in the rotation angle detection unit. In this case, the exploration magnetic field generating means preferably generates the exploration magnetic field from the stator in response to the failure determination means determining that the rotation angle detection means has failed. The control means preferably controls the motor by selecting either the detected rotation angle or the estimated rotation angle based on the determination result by the failure determination means.
前記制御手段は、モータ電圧指令値を生成する電圧指令値生成手段(19A,19B)を含むものであってもよい。この場合に、前記モータ制御装置は、モータ電圧指令値に応じてモータを駆動する駆動手段(13)と、モータ電流を検出する電流検出手段(11)とをさらに含むものであってもよい。この場合に、前記回転角推定手段は、モータ電圧指令値とモータ電流とに基づいてロータの回転角を推定するものであってもよい。 The control means may include voltage command value generation means (19A, 19B) for generating a motor voltage command value. In this case, the motor control device may further include drive means (13) for driving the motor according to the motor voltage command value and current detection means (11) for detecting the motor current. In this case, the rotation angle estimation means may estimate the rotation angle of the rotor based on the motor voltage command value and the motor current.
前記探査磁界発生手段は、方向を変化させながら探査磁界を次々と印加するものであることが好ましい。これにより、複数方向に探査磁界を印加したときのモータトルクの応答に基づいて前記初期値を決定できる。したがって、より正確に初期値を決定できるから、それに応じて推定回転角をより速やかに妥当な値に収束させることができる。この場合に、前記探査磁界発生手段は、探査磁界の印加によるロータの回転を抑制する順序で探査磁界の方向を順次変化させるものであることが好ましい。より具体的には、探査磁界発生手段は、ロータの電気角で位相がほぼ反転(180°異なる)するように方向を順次変化させながら探査磁界をステータから発生させるものであることが好ましい。これにより、探査磁界によるロータの回転を抑制しながら、前記初期値の決定を行える。 The exploration magnetic field generating means preferably applies the exploration magnetic field one after another while changing the direction. Thereby, the said initial value can be determined based on the response of the motor torque when the exploration magnetic field is applied in a plurality of directions. Therefore, since the initial value can be determined more accurately, the estimated rotation angle can be quickly converged to a reasonable value accordingly. In this case, it is preferable that the exploration magnetic field generating means sequentially changes the direction of the exploration magnetic field in an order that suppresses rotation of the rotor due to application of the exploration magnetic field. More specifically, the exploration magnetic field generating means preferably generates the exploration magnetic field from the stator while sequentially changing the direction so that the phase is substantially reversed (differing by 180 °) according to the electrical angle of the rotor. Thus, the initial value can be determined while suppressing the rotation of the rotor due to the exploration magnetic field.
請求項2記載の発明は、前記探査磁界発生手段は、複数の異なる方向の探査磁界を順次発生させるものであり、前記初期値決定手段は、検出トルクのゼロクロス点(探査磁界の方向に対する検出トルクのゼロクロス点)に対応する探査磁界の方向に基づいて、前記初期値を決定するものである、請求項1記載のモータ制御装置である。
ステータから複数の異なる方向の探査磁界を発生させることによって、探査磁界を与えたときにモータが発生するトルクの大きさおよび方向が変化する。すなわち、探査磁界の方向とロータの磁極方向とが平行のときにはトルクの大きさが最小となり、探査磁界の方向とロータの磁極方向とが直交するときにトルクの大きさが最大となる。そのトルクの方向は、ロータの磁極位置に依存する。
According to a second aspect of the present invention, the exploration magnetic field generating means sequentially generates a plurality of exploration magnetic fields in different directions, and the initial value determining means includes a zero-cross point of detection torque (detection torque with respect to the direction of exploration magnetic field). 2. The motor control device according to claim 1, wherein the initial value is determined based on a direction of the exploration magnetic field corresponding to a zero-crossing point).
By generating a plurality of search magnetic fields in different directions from the stator, the magnitude and direction of the torque generated by the motor when the search magnetic field is applied are changed. That is, the magnitude of the torque is minimized when the direction of the exploration magnetic field and the magnetic pole direction of the rotor are parallel, and the magnitude of the torque is maximized when the direction of the exploration magnetic field and the magnetic pole direction of the rotor are orthogonal. The direction of the torque depends on the magnetic pole position of the rotor.
そこで、請求項2の発明では、検出トルクのゼロクロス点、すなわち、検出トルクの方向が反転する点を見つけ、このゼロクロス点における探査磁界の方向(ロータ磁極方向と平行な方向)に基づいて前記初期値を決定するようにしている。より具体的には、一方向の検出トルクに正符号を与え、その反対方向の検出トルクに負符号を与えておけば、検出トルクの符号が反転する点がゼロクロス点である。正符号から負符号に反転するゼロクロス点か、負符号から正符号に反転するゼロクロス点かは、ゼロクロス点の近傍での検出トルクから判断できる。
Accordingly, in the invention of
請求項3記載の発明は、前記探査磁界発生手段は、複数の異なる方向の探査磁界を順次発生させるものであり、前記初期値決定手段は、検出トルクの極大点または極小点(探査磁界の方向に対する検出トルク変化の極大点または極小点)に対応する探査磁界の方向に基づいて、前記初期値を決定するものである、請求項1記載のモータ制御装置である。
検出トルクの極大点または極小点では、探査磁界の方向とロータ磁極方向とが直交している。したがって、検出トルクの極大点または極小点における探査磁界の方向から、前記初期値を決定することができる。一方向の検出トルクに正符号を与え、その反対方向の検出トルクに負符号を与える場合に、極大点では検出トルクは正符号、極小点では検出トルクは負符号となる。
According to a third aspect of the present invention, the exploration magnetic field generating means sequentially generates a plurality of exploration magnetic fields in different directions, and the initial value determining means is a maximum or minimum point of detected torque (the direction of the exploration magnetic field). The motor control device according to claim 1, wherein the initial value is determined based on a direction of an exploration magnetic field corresponding to a maximum or minimum point of a detected torque change with respect to.
At the maximum or minimum point of the detected torque, the direction of the search magnetic field and the rotor magnetic pole direction are orthogonal. Accordingly, the initial value can be determined from the direction of the search magnetic field at the maximum or minimum point of the detected torque. When a positive sign is given to the detected torque in one direction and a negative sign is given to the detected torque in the opposite direction, the detected torque has a positive sign at the maximum point, and the detected torque has a negative sign at the minimum point.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両のステアリングホイールに加えられる操作トルクを検出するトルクセンサ7と、車両の速度を検出する車速センサ8と、車両の舵取り機構3に操舵補助力を与えるモータ1と、このモータ1を駆動制御するモータ制御装置10とを備えている。モータ制御装置10は、トルクセンサ7が検出する操作トルクおよび車速センサ8が検出する車速に応じてモータ1を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。モータ1は、たとえば、三相ブラシレスモータであり、図2(a)に図解的に示すように、界磁としてのロータ50と、U相、V相およびW相のステータ巻線51,52,53を含むステータ55とを備えている。モータ1は、ロータの外部にステータを配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを配置したアウターロータ型のものであってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering apparatus to which a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 7 that detects an operation torque applied to a steering wheel of a vehicle, a
モータ制御装置10は、電流検出部11、信号処理部としてのマイクロコンピュータ12、および駆動回路13を有する。このモータ制御装置10に、モータ1内のロータの回転角を検出するレゾルバ2(回転角センサ)とともに、前述のトルクセンサ7および車速センサ8が接続されている。
電流検出部11はモータ1のステータ巻線51,52,53を流れる電流を検出する。より具体的には、電流検出部11は、3相(U相、V相およびW相)のステータ巻線51,52,53における相電流をそれぞれ検出する電流検出器を有する。
The
The
マイクロコンピュータ12は、CPUおよびメモリ(ROMおよびRAMなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、基本目標電流値演算部15と、dq軸目標電流値演算部16と、PI(比例積分)制御部19Aと、電圧指令値生成部19Bと、γδ/αβ座標変換部20Aと、αβ/UVW座標変換部20Bと、PWM制御部21と、UVW/αβ座標変換部17Aと、αβ/γδ座標変換部17Bと、偏差演算部18と、回転角算出部22と、回転角速度演算部23と、初期値決定部24と、センサ故障判定部25と、探査電圧発生部26と、スイッチ30と、回転角推定部31と、切換え部32とを備えている。
The
基本目標電流値演算部15は、トルクセンサ7により検出される操作トルクと、車速センサ8により検出される車速とに基づいて、モータ1の基本目標電流値I*を演算する。基本目標電流値I*は、たとえば、操作トルクの大きさが大きいほど大きく、車速が小さい程大きくなるように定められる。
dq軸目標電流値演算部16は、基本目標電流値I*に基づいて、モータ1のロータ磁極方向に沿うd軸電流成分の目標値(d軸目標電流値Id *)と、d軸に直交するq軸電流成分の目標値(q軸目標電流値Iq *)とを生成する。以下、これらをまとめていうときには、「目標電流値Idq」という。
The basic target current
Based on the basic target current value I * , the dq-axis target current
モータ1のU相、V相およびW相に与えるべき電流(正弦波電流)の振幅を表す基本目標電流値I*を用いると、d軸目標電流値Id *およびq軸目標電流値Iq *は、次式(1)(2)のように表される。 When the basic target current value I * representing the amplitude of the current (sine wave current) to be applied to the U phase, V phase and W phase of the motor 1 is used, the d axis target current value I d * and the q axis target current value I q * Is expressed by the following equations (1) and (2).
電流検出部11は、モータ1のU相電流Iu、V相電流IvおよびW相電流Iwを検出する(以下、これらをまとめていうときには「三相検出電流Iuvw」という)。その検出値は、UVW/αβ座標変換部17Aに与えられる。
UVW/αβ座標変換部17Aは、三相検出電流Iuvwを、二相固定座標系(α−β)上での電流IαおよびIβ(以下、これらをまとめていうときには「二相検出電流Iαβ」という。)に座標変換する。二相固定座標系(α−β)とは、ロータ50の回転中心を原点として、ロータ50の回転平面内にα軸およびこれに直交するβ軸を定めた固定座標系である(図2参照)。座標変換された二相検出電流Iαβは、αβ/γδ座標変換部17Bに与えられる。
Current detecting
The UVW / αβ coordinate
αβ/γδ座標変換部17Bは、二相検出電流Iαβを、制御上のロータ回転角θ^(以下、「制御回転角θ^」という。)に従う二相回転座標系(γ−δ)上での電流IγおよびIδ(以下、これらをまとめていうときには「二相検出電流Iγδ」という。)に座標変換する。二相回転座標系(γ−δ)は、制御回転角θ^にロータ50がある場合に、ロータ磁極方向に沿うγ軸と、このγ軸に直交するδ軸とによって規定される回転座標系である。制御回転角θ^に誤差がなく、実際のロータ回転角と一致しているとき、二相回転座標系(d−q)と二相回転座標系(γ−δ)とは一致する。制御回転角θ^は、回転角算出部22または回転角推定部31によって演算され、切換え部32によって選択されたロータ回転角である。
The αβ / γδ coordinate
二相検出電流Iγδは、偏差演算部18に与えられるようになっている。この偏差演算部18は、d軸目標電流値Id *に対するγ軸電流Iγの偏差、およびq軸目標電流値Iq *に対するδ軸電流Iδの偏差を演算する。これらの偏差がPI制御部19Aに与えられてそれぞれPI演算処理を受ける。そして、これらの演算結果に応じて、電圧指令値生成部19Bによって、γ軸電圧指令値Vγ *およびδ軸電圧指令値Vδ *(以下、これらをまとめていうときには「二相電圧指令値Vγδ」という。)が生成されて、γδ/αβ座標変換部20Aに与えられる。
The two-phase detection current I γδ is supplied to the
γδ/αβ座標変換部20Aは、γ軸電圧指令値Vγ *およびδ軸電圧指令値Vδ *を、二相固定座標系(α−β)の電圧指令値であるα軸電圧指令値Vα *およびβ軸電圧指令値Vβ *(以下、これらをまとめていうときには「二相電圧指令値Vαβ」という。)に座標変換する。この二相電圧指令値Vαβは、αβ/UVW座標変換部20Bに与えられる。
The γδ / αβ coordinate
αβ/UVW座標変換部20Bは、α軸電圧指令値Vα *およびβ軸電圧指令値Vβ *を三相固定座標系の電圧指令値、すなわち、U相、V相およびW相の電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *(以下、これらをまとめていうときには「三相電圧指令値Vuvw」という。)に変換する。
PWM制御部21は、三相の電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *に応じて制御されたデューティ比の駆動信号を生成して駆動回路13に与える。これにより、モータ1の各相には、該当する相の電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *に応じたデューティ比で電圧が印加されることになる。
The αβ / UVW coordinate
The
このような構成によって、舵取り機構3に結合された操作部材としてのステアリングホイール(図示せず)に操作トルクが加えられると、これがトルクセンサ7によって検出される。そして、その検出された操作トルクおよび車速に応じた目標電流値Idqがdq軸目標電流値演算部16によって生成される。この目標電流値Idqと二相検出電流Iγδとの偏差が偏差演算部18によって求められ、この偏差をゼロに導くようにPI制御部19AによるPI演算が行われる。この演算結果に対応した二相電圧指令値Vγδが電圧指令値生成部19Bによって生成され、これが、座標変換部20A,20Bを経て三相電圧指令値Vuvwに変換される。そして、PWM制御部21の働きによって、その三相電圧指令値Vuvwに応じたデューティ比で駆動回路13が動作することによって、モータ1が駆動され、目標電流値Idqに対応したアシストトルクが舵取り機構3に与えられることになる。こうして、操作トルクおよび車速に応じて操舵補助を行うことができる。電流検出部11によって検出される三相検出電流Iuvwは、座標変換部17A,17Bを経て、目標電流値Idqに対応するように二相回転座標系(γ−δ)で表された二相検出電流Iγδに変換された後に、偏差演算部18に与えられる。
With such a configuration, when an operation torque is applied to a steering wheel (not shown) as an operation member coupled to the steering mechanism 3, this is detected by the torque sensor 7. Then, a target current value I dq corresponding to the detected operation torque and vehicle speed is generated by the dq axis target current
回転座標系と固定座標系との間での座標変換のためには、ロータ50の回転角(位相角、すなわち電気角)θが必要である。この回転角を表す制御回転角θ^が、レゾルバ2の出力を用いて回転角算出部22で生成されるか、または回転角推定部31での推定演算によって推定されるようになっている。そして、いずれかによって演算された制御回転角θ^が、切換え部32から、αβ/γδ座標変換部17Bおよびγδ/αβ座標変換部20Aに与えられるようになっている。以下、回転角算出部22で検出される回転角を「検出回転角θS」といい、回転角推定部31で推定される回転角を「推定回転角θE」という。
In order to perform coordinate conversion between the rotating coordinate system and the fixed coordinate system, the rotation angle (phase angle, ie, electrical angle) θ of the
回転角速度算出部23は、回転角算出部22から所定の制御周期(たとえば200μsec)毎に与えられる検出回転角θSの差分ΔθSを制御周期で除算することにより、ロータ50の回転角速度ωを演算する。
センサ故障判定部25は、レゾルバ2の故障の有無を判定する。たとえば、センサ故障判定部25は、レゾルバ2の信号線2aに導出される信号を監視することによって、レゾルバ2の故障、信号線2aの断線故障、信号線2aの接地故障を検出することができる。より具体的には、レゾルバ2とモータ制御装置10との間の信号線2aをプルアップ抵抗を介して電源電位に接続したり、プルダウン抵抗を介して接地電位に接続したりする構成をとることができる。この場合、信号線2aが断線すると、当該信号線2aには、レゾルバ2からの信号(正弦信号または余弦信号)が導出されなくなり、代わりに、当該信号線2aは、電源電位または接地電位に固定される。そこで、センサ故障判定部25は、信号線2aが電源電位または接地電位に固定されているかどうかを判定することで、レゾルバ2の故障(信号線の故障を含む)の有無を判定することができる。むろん、レゾルバ2の故障検出には、その他の公知の方法を適用してもよい。
The rotation angular
The sensor
初期値決定部24は、回転角推定部31における推定演算のための初期値を決定するものである。初期値決定部24は、センサ故障判定部25からのトリガを受けて、前記初期値を決定するための演算を実行する。より具体的には、初期値決定部24は、回転角速度演算部23によって演算される回転角速度ωと、二相電圧指令値Vαβと、二相検出電流Iαβと、トルクセンサ7によって検出される操作トルクとに基づいて初期値を求める。操作トルクは、モータ1が発生するトルクに応じて変化するので、トルクセンサ7の出力信号は、モータ1の発生トルクに対応している。すなわち、この実施形態では、トルクセンサ7は、ステアリングホイールに加えられる操作トルクを検出するだけでなく、モータ1が発生するトルクを検出するトルク検出手段としての働きをも有している。
The initial
探査電圧発生部26は、レゾルバ2の故障時にロータ50の方向を大まかに特定するための探査磁界をステータ55から発生させるための探査電圧指令値を生成し、二相電圧指令値Vαβに重畳する。この探査電圧発生部26は、センサ故障判定部25からのトリガを受けて作動する。探査磁界が発生することによって、ロータ50に当該探査磁界に対応したトルクが発生する。このトルクがトルクセンサ7によって検出され、初期値決定部24に与えられることになる。
The
切換え部32は、センサ故障判定部25による判定結果に応じて、検出回転角θSまたは推定回転角θEを選択し、その選択した回転角を制御回転角θ^として出力する。すなわち、センサ故障判定部25がレゾルバ2の故障が生じていないと判定している通常時には、切換え部32は、検出回転角θSを制御回転角θ^として出力する。一方、センサ故障判定部25がレゾルバ2に故障が生じていると判定しているとき、すなわち、レゾルバ2の故障時には、推定回転角θEを選択して制御回転角θ^として出力する。これにより、回転角センサとしてのレゾルバ2を用いないセンサレス駆動方式によってモータ1が駆動される状態となる。つまり、レゾルバ2の故障時にも、モータ1の駆動を継続して、操舵補助力を舵取り機構3に与えることができる。
The switching
回転角推定部31は、モータ電流(UVW/αβ座標変換部17Aで変換された二相検出電流Iαβ)と、γδ/αβ座標変換部20Aから与えられる二相電圧指令値Vαβとに基づいて、推定回転角θEを演算する。この回転角推定部31は、センサ故障判定部25からのトリガを受けて演算処理を開始するようになっている。すなわち、センサ故障判定部25がレゾルバ2に故障が生じていないと判断している通常時には、推定回転角θEを求めるための推定演算を行わない。そして、センサ故障判定部25がレゾルバ2に故障が生じていると判断すると、初期値決定部31から与えられる初期値を用いて推定演算を開始し、推定回転角θEを生成して、切換え部32に与える。
The rotation
スイッチ30は、回転角推定部31に二相電圧指令値Vαβおよび二相検出電流Iαβを与えるオン状態と、それらを回転角推定部31に与えないオフ状態とに制御される。このスイッチ30は、ソフトウェア処理によるスイッチ機能である。このスイッチ30は、センサ故障判定部25による判定結果に応じてオン/オフするように制御される。すなわち、スイッチ30は、センサ故障判定部25がレゾルバ2に故障が生じていないと判定している通常時にはオフ状態に制御される。一方、センサ故障判定部25が、レゾルバ2に故障が生じていると判定しているときには、オン状態に制御される。したがって、レゾルバ2に故障が生じているときにだけ、二相電圧指令値Vαβおよび二相検出電流Iαβが回転角推定部31に与えられることになる。
The
図3は、回転角推定部31の構成例を示すブロック図である。回転角推定部31は、誘起電圧推定手段としての誘起電圧オブザーバ35と、推定された誘起電圧をロータ回転角に変換する変換手段としてのロータ角推定部36とを備えている。誘起電圧オブザーバ35は、γδ/αβ座標変換部20Aからの二相電圧指令値Vαβと、UVW/αβ座標変換部17Aからの二相検出電流Iαβとに基づいて、モータ1の誘起電圧を推定し、α軸誘起電圧推定値E^αおよびβ軸誘起電圧推定値E^β(以下、まとめて「推定誘起電圧E^αβ」という。)を生成する。ロータ角推定部36は、この推定誘起電圧E^αβに基づいて、ロータ回転角を推定し、推定回転角θEを生成する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the rotation
図4は、誘起電圧オブザーバ35の構成例を説明するためのブロック図である。誘起電圧オブザーバ35としては、たとえば、非特許文献1に開示されている構成を用いることができ、より具体的には、図4に示すような構成となる。
この誘起電圧オブザーバ35は、次式(3)(4)で表される。
xαβ(n+1)=A・xαβ(n)+B1・Vαβ(n)+B2・Iαβ(n) …(3)
E^αβ(n)=C・xαβ(n)+D1・Vαβ(n)+D2・Iαβ(n) …(4)
xαβは内部状態を表す変数(内部変数)であり、α軸に対応したα軸変数xαとβ軸に対応したβ軸変数xβとからなる。A、B1、B2、C、D1、D2は、二行二列の行列演算子であり、モータパラメータ(抵抗やインダクタンス)とオブザーバゲインとによって構成されるか、または「0」である。nは演算周期の番号(すなわちサンプリングタイミングの時刻)を表しており、演算周期(時刻)nは演算周期(時刻)n+1の直前の演算周期である。したがって、たとえば、xαβ(n)は時刻nにおける内部変数を表している。
FIG. 4 is a block diagram for explaining a configuration example of the induced
The induced
x αβ (n + 1) = A · x αβ (n) + B1 · V αβ (n) + B2 · I αβ (n) (3)
E ^ αβ (n) = C · x αβ (n) + D1 · V αβ (n) + D2 · I αβ (n) (4)
x αβ is a variable (internal variable) representing an internal state, and includes an α-axis variable x α corresponding to the α-axis and a β-axis variable x β corresponding to the β-axis. A, B1, B2, C, D1, and D2 are matrix operators of two rows and two columns, and are configured by motor parameters (resistance and inductance) and observer gain, or “0”. n represents a calculation cycle number (that is, time of sampling timing), and the calculation cycle (time) n is a calculation cycle immediately before the calculation cycle (time) n + 1. Thus, for example, x αβ (n) represents an internal variable at time n.
初期値決定部24(図1参照)は、内部変数xαβの初期値を決定するものであり、この初期値に基づいて誘起電圧オブザーバ35による誘起電圧推定演算が行われることになる。この初期値が適切であれば、推定誘起電圧E^αβは、速やかに妥当な値へと収束する。
一方、誘起電圧Eαβは、次の(5)式で表すことができる。ただし、KEは誘起電圧定数、θはロータ回転位置、ωはロータ回転角速度である。
The initial value determination unit 24 (see FIG. 1) determines an initial value of the internal variable x αβ , and an induced voltage estimation calculation by the induced
On the other hand, the induced voltage E αβ can be expressed by the following equation (5). Where K E is an induced voltage constant, θ is a rotor rotational position, and ω is a rotor rotational angular velocity.
P1:角度θF=90°
P2:角度θF=270°(P1の角度+180°)
P3:角度θF=60°(P2の角度+150°)
P4:角度θF=240°(P3の角度+180°)
P5:角度θF=30°(P4の角度+150°)
P6:角度θF=210°(P5の角度+180°)
P7:角度θF=0°(P6の角度+150°)
P8:角度θF=180°(P7の角度+180°)
P9:角度θF=330°(P8の角度+150°)
P10:角度θF=150°(P9の角度+180°)
P11:角度θF=300°(P10の角度+150°)
P12:角度θF=120°(P11の角度+180°)
つまり、位置P1〜P12は、360°の全角度範囲を30°ずつの等間隔に区切った位置に設定されている。そして、相前後して仮想的なN極が形成される位置は、ロータ50の回転中心に対して互いに対向した位置となっている。より具体的には、相前後して仮想的なN極が形成される位置は、180°離れた位置か、または180°−Δ(Δは所定の角度で、前述の例ではΔ=30°)だけ離れた位置となっている。さらに詳細には、直前の仮想N極形成位置から180°離れた位置に仮想N極を形成する第1ステップと、第1ステップで形成された仮想N極位置から180°−Δ(Δ=30°のとき150°)だけ離れた位置に仮想N極を形成する第2ステップとを交互に実行することによって、仮想N極位置が順次変更されていく。
P1: Angle θ F = 90 °
P2: Angle θ F = 270 ° (P1 angle + 180 °)
P3: Angle θ F = 60 ° (P2 angle + 150 °)
P4: Angle θ F = 240 ° (P3 angle + 180 °)
P5: Angle θ F = 30 ° (P4 angle + 150 °)
P6: Angle θ F = 210 ° (P5 angle + 180 °)
P7: Angle θ F = 0 ° (P6 angle + 150 °)
P8: Angle θ F = 180 ° (P7 angle + 180 °)
P9: Angle θ F = 330 ° (P8 angle + 150 °)
P10: Angle θ F = 150 ° (P9 angle + 180 °)
P11: Angle θ F = 300 ° (P10 angle + 150 °)
P12: Angle θ F = 120 ° (P11 angle + 180 °)
That is, the positions P1 to P12 are set to positions obtained by dividing the entire 360 ° angle range at equal intervals of 30 °. The positions where the virtual N poles are formed before and after each other are positions facing each other with respect to the rotation center of the
このように、探査磁界は、その方向を制御周期毎に変化させながら次々と印加され、その方向は、位相がほぼ反転するように順序が選択されている。これにより、探査磁界によるロータ50の回転を抑制しながら、ロータ回転角(電気角)の全角度範囲に渡る複数の方向の探査磁界を順次形成できる。
各方向の探査磁界を形成したときのトルクセンサ7の出力信号が、初期値決定部24に取り込まれて、前述の初期値を決定するために用いられる。
Thus, the exploration magnetic field is applied one after another while changing its direction for each control period, and the order of the directions is selected so that the phase is substantially reversed. Thereby, the search magnetic field of the several direction over the whole angle range of a rotor rotation angle (electrical angle) can be formed sequentially, suppressing rotation of the
The output signal of the torque sensor 7 when the exploration magnetic field in each direction is formed is taken into the initial
図6は、探査磁界の方向と、探査磁界によってロータ50に生じるトルクとの関係を説明するための図である。ロータ50に生じるトルクは、前述のとおり、トルクセンサ7によって検出される。
図6には、ロータ50が図5に示す回転角に位置しているとき(ロータ50のN極が位置P5に向いているとき)を想定して、仮想的なN極の位置P1〜P12(すなわち、探査磁界の方向)と、ロータ50に生じるトルクとの関係が表されている。また、ロータ50に生じる左回り(αβ座標平面で左回り)のトルクを正の値で表し、ロータ50に生じる右回り(αβ座標平面で右回り)のトルクを負の値で表してある。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the direction of the search magnetic field and the torque generated in the
In FIG. 6, assuming that the
探査磁界がロータ50の磁極方向と直交するときに、最も大きなトルクが生じる。すなわち、ロータ50のN極位置に対して−90°の位置にステータ55側の仮想的なN極があるとき(位置P11)、ロータ50のトルクは極大値(正値)をとり、ロータ50のN極位置に対して+90°の位置にステータ55側の仮想的なN極があるとき(位置P12)、ロータ50のトルクは極小値(負値)をとる。
When the search magnetic field is orthogonal to the magnetic pole direction of the
探査磁界がロータ50の磁極方向と平行なときには、ロータ50に生じるトルクの大きさは最小となる。すなわち、ロータ50のN極位置に対して0°または180°の位置にステータ55側の仮想的なN極があるとき(位置P5,P6)、ロータ50のトルクは零となる。
図7は、初期値決定部24による初期値決定処理を説明するためのフローチャートである。探査電圧発生部26が探査電圧を発生するときに(ステップS21)、初期値決定部24は、探査磁界の方向(ステータ55側の仮想的なN極位置)と、トルクセンサ7が出力する操作トルク(モータ1の発生トルク)とを対応付けて収集する(ステップS22)。これにより、図6のようなトルクのグラフが得られる。このグラフから、初期値決定部24は、検出トルクのゼロクロス点Z1,Z2、極大点Lmaxおよび極小点Lminのうちの少なくとも一つを求める(ステップS23)。これに基づいて、初期値決定部24は、ロータ50の回転角θ(n)(0°≦θ(n)<360°)を求める(ステップS24)。
When the exploration magnetic field is parallel to the magnetic pole direction of the
FIG. 7 is a flowchart for explaining the initial value determining process by the initial
たとえば、ゼロクロス点Z1を求めるとすれば、このゼロクロス点Z1の近傍の検出トルクの変化から、当該ゼロクロス点Z1が負値から正値に変化する点であることが分かる。そこで、初期値決定部24は、ゼロクロス点Z1(位置P5)をロータ50の回転角θ(n)と特定する。
ゼロクロス点Z2を求めるとすれば、このゼロクロス点Z2の近傍の検出トルクの変化から、当該ゼロクロス点Z2が正値から負値に変化する点であることが分かる。そこで、初期値決定部24は、ゼロクロス点Z2(位置P6)に180°を加算または減算した位置をロータ50の回転角θ(n)と特定する。
For example, if the zero cross point Z1 is obtained, it can be seen from the change in the detected torque near the zero cross point Z1 that the zero cross point Z1 changes from a negative value to a positive value. Therefore, the initial
If the zero cross point Z2 is obtained, it can be seen from the change in the detected torque near the zero cross point Z2 that the zero cross point Z2 changes from a positive value to a negative value. Therefore, the initial
また、極大点Lmaxを求めるとすれば、初期値決定部24は、極大点Lmax(位置P11)から90°加算するか、または270°減算した位置をロータ50の回転角θ(n)と特定する。
極小点Lminを求めるとすれば、初期値決定部24は、極小点Lmin(位置P12)から90°減算するか、または270°加算した位置をロータ50の回転角θ(n)と特定する。
If the maximum point Lmax is to be obtained, the initial
If the minimum point Lmin is to be obtained, the initial
こうしてロータ50の回転角θ(n)が特定されると、初期値決定部24は、その回転角θ(n)を前記式(5)に代入することによって、誘起電圧Eαβ(n)を求める(ステップS25)。このとき、回転角速度ωが必要になる。この回転角速度ωとしては、センサ故障判定部25が故障発生の判定をする直前に回転角速度演算部23が演算した値を用いればよい。誘起電圧定数KEは事前に測定しておけばよい。
When the rotation angle θ (n) of the
次に、初期値決定部24は、前記式(4)を変形して得られる次式(7)に従って内部変数xαβ(n)を求め、これを内部変数xαβ(n)の初期値とする(ステップS26)。
xαβ(n)=C-1{E^αβ(n)−D1・Vαβ(n)+D2・Iαβ(n)} …(7)
この計算が可能であるためには、行列演算子Cが正則(逆行列を持つ)である必要がある。一般的に行列演算子Cは対角行列または単位行列であるので正則である。
Next, the initial
x αβ (n) = C −1 {E ^ αβ (n) −D1 · V αβ (n) + D2 · I αβ (n)} (7)
In order for this calculation to be possible, the matrix operator C needs to be regular (having an inverse matrix). In general, the matrix operator C is regular because it is a diagonal matrix or a unit matrix.
制御周期が200μsecの場合に12個の位置に仮想N極を形成する場合(すなわち、12回に渡って探査磁界を形成する場合)には、必要な時間は2.4msecである。この短時間における外部からのトルク、すなわち、運転者がステアリングホイールに加える操作トルクの変動は無視して差し支えない。したがって、この間のトルクセンサ7からの出力信号を用いることで、モータ1のトルク応答を検出できる。 In the case where virtual N poles are formed at 12 positions when the control cycle is 200 μsec (that is, when the exploration magnetic field is formed over 12 times), the required time is 2.4 msec. In this short time, the external torque, that is, the fluctuation of the operation torque applied to the steering wheel by the driver can be ignored. Therefore, the torque response of the motor 1 can be detected by using the output signal from the torque sensor 7 during this period.
また、ステアリングホイールの回転速度には上限値(運転者が操作し得る最大の回転速度)があるので、それに応じて、ロータ50の回転速度にも上限値がある。ロータ50が上限値で回転している場合でも、たとえば2.4msecの時間内におけるロータ50の回転角は高々45°程度である。したがって、前述のようにして求められるロータ50の回転角の誤差は高々45°である。この程度の誤差範囲で内部変数xαβ(n)の初期値を定めておけば、回転角推定部31による推定演算が開始された後には、推定回転角θEは、速やかに妥当な値(ロータ50の実際の回転角に近似した値)へと収束する。
In addition, since the rotation speed of the steering wheel has an upper limit value (the maximum rotation speed that can be operated by the driver), the rotation speed of the
図8は、マイクロコンピュータ12が所定の制御周期毎に繰り返し実行する処理を説明するためのフローチャートである。マイクロコンピュータ12は、トルクセンサ7、車速センサ8、レゾルバ2、および電流検出部11の各出力信号を取り込む(ステップS1)。基本目標電流値演算部15は、トルクセンサ7が検出した操作トルクおよび車速センサ8が検出した車速に基づいて、基本目標電流値I*を演算する(ステップS2)。一方、センサ故障判定部25は、信号線2aに導出される信号に基づいて、レゾルバ2の故障の有無を判定する(ステップS3)。
FIG. 8 is a flowchart for explaining processing that the
レゾルバ2に故障がなければ(ステップS3:NO)、切換え部32によって、回転角算出部22が算出する検出回転角θS(レゾルバ出力による回転角)が制御回転角θ^として選択される(ステップS4)。これにより、レゾルバ2の出力信号を用いながら基本目標電流値I*に基づいてモータ1を駆動する通常の制御が実行される(ステップS7)。より具体的には、dq軸目標電流値演算部16によってd軸目標電流値Id *およびq軸目標電流値Iq *が設定される。また、電流検出部11が検出する三相検出電流Iuvwが、座標変換部17A,17Bで座標変換され、γ軸電流Iγおよびδ軸電流Iδが求められる。偏差演算部18は、d軸電流偏差δId(=Id *−Iγ)およびq軸電流偏差δIq(=Iq *−Iδ)を求める。PI制御部19Aは、電流偏差δId,δIqに対するPI(比例積分)演算等を行い、このPI演算に基づいて、電圧指令値生成部19Bによって、d軸電圧指令値Vd *およびq軸電圧指令値Vq *が生成される。これらが座標変換部20A,20Bにおいて座標変換されることによって、UVW相の電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *が生成される。これらの電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *に対応するPWM制御信号がPWM制御部21によって生成される。αβ/γδ座標変換部17Bおよびγδ/αβ座標変換部20Aにおける座標変換演算には、レゾルバ2の出力信号に基づいて回転角算出部22によって算出される検出回転角θSが制御回転角θ^として用いられる(ステップS4)。
If there is no failure in the resolver 2 (step S3: NO), the switching
この通常の制御が実行されるとき、スイッチ30はオフ状態とされ、回転角推定部31の内部変数xαβ(n)はリセットされている(ステップS5)。また、回転角推定部31による回転角推定演算は停止されている(ステップS6)。これにより、演算負荷が抑制されているので、マイクロコンピュータ12には、演算能力の高い高価なものを必ずしも適用する必要がない。
When this normal control is executed, the
一方、センサ故障判定部25によって、レゾルバ2に故障が生じていると判定されると(ステップS3:YES)、切換え部32によって、回転角推定部31が演算する推定回転角θEが制御回転角θ^として選択される(ステップS8)。そして、スイッチ30がオン状態に制御され(ステップS9)、回転角推定部31に二相電圧指令値Vαβおよび二相検出電流Iαβが供給される状態とされる。
On the other hand, the sensor
さらに、内部変数xαβ(n)の初期値が決定済みかどうかが判断され(ステップS10)、初期値が未決定であれば(内部変数xαβ(n)がリセット状態であれば)、初期値決定部24等の働きによる初期値決定処理(図7参照)が行われる。すなわち、探査電圧発生部26から探査磁界を形成するための探査電圧指令値が発生される(ステップS11)。そし、初期値決定部24による初期値決定が行われる(ステップS12)。この処理の詳細は、前述のとおりである。
Further, it is determined whether or not the initial value of the internal variable x αβ (n) has been determined (step S10). If the initial value is not yet determined (if the internal variable x αβ (n) is in the reset state), the initial value is determined. Initial value determination processing (see FIG. 7) is performed by the function of the
こうして内部変数xαβ(n)の初期値が決定すると、この初期値を用いて回転角推定部31による位置推定演算が行われる(ステップS13)。初期値が決定済みであれば(ステップS10:YES)、すなわち、既に回転角推定部31による回転角推定演算を開始しているときには、ステップS11,S12の処理が省かれる。
そして、回転角推定部31によって求められた推定回転角θEを用いたセンサレス制御によって、モータ1が駆動される(ステップS7)。
When the initial value of the internal variable x αβ (n) is determined in this way, the position estimation calculation is performed by the rotation
Then, the motor 1 is driven by sensorless control using the estimated rotation angle θ E obtained by the rotation angle estimation unit 31 (step S7).
このように、この実施形態では、レゾルバ2に故障が発生したときには、回転角推定部31によって求められる推定回転角θEを制御回転角θ^として用いたセンサレス制御(レゾルバ2の出力信号を用いずに行うモータ制御)に切り換えられる。これにより、レゾルバ2が故障した後にも、モータ1の駆動を継続でき、操舵補助力を舵取り機構3に与えることができる。
Thus, in this embodiment, when a fault in the
そして、レゾルバ2に故障が生じていない通常時には、回転角推定部31による推定演算は停止状態にあるので、演算負荷が少なくなっている。そのため、通常時にも推定演算を行う構成の場合に比較して、マイクロコンピュータ12には演算能力の低い安価なものを適用できる。これにより、モータ制御装置10のコストダウン、ひいては電動パワーステアリング装置のコストダウンを図ることができる。
In normal times when the
また、レゾルバ2に故障が生じたときには、探査磁界の形成によってロータ50の回転角がおおまかに求められ、これに基づいて、回転角推定部31における内部変数xαβ(n)の初期値が決定される。その結果、回転角推定部31は、その推定演算の開始後、速やかに妥当な推定回転角θEを生成することができる。これにより、推定回転角θEを用いたセンサレス制御を速やかに立ち上げることができ、精度の高い推定回転角θEを用いてモータ1を適切に制御することができる。したがって、モータ1を効率良く駆動することができるので、充分なトルクを発生させることができる。
Further, when a failure occurs in the
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、回転角算出部22によって算出される検出回転角θSを用いて回転角速度ωを演算する構成としているが、図1に二点鎖線60で示すように、ステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサ9が備えられている場合には、この舵角センサ9によって検出される操舵角からモータ1の回転角速度ωを求める構成としてもよい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the rotation angular velocity ω is calculated using the detected rotation angle θ S calculated by the rotation
また、前述の実施形態では、探査磁界を形成したときにロータ50が生じるトルクを、操作トルクを検出するためのトルクセンサ7によって検出するようにしているが、モータ1のトルクを検出するためのトルクセンサを別途設けてもよい。
また、前述の実施形態では、探査磁界によって仮想的なN極を12個の位置に形成しているが、仮想的なN極の形成位置は12個に限られない。
Further, in the above-described embodiment, the torque generated by the
In the above-described embodiment, the virtual N poles are formed at 12 positions by the exploration magnetic field, but the number of virtual N poles formed is not limited to 12.
また、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置の駆動源としてのモータ1を制御するために本発明が適用された場合について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途のモータ制御にも適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to control the motor 1 as a drive source of the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is applicable to motor control for applications other than the electric power steering apparatus. It can also be applied to.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
10…モータ制御装置、11…電流検出部、12…マイクロコンピュータ、50…ロータ、51〜53…ステータ巻線、55…ステータ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ロータの回転角を検出するための回転角検出手段と、
前記ロータの回転角を推定するための回転角推定手段と、
前記モータが発生するトルクを検出するためのトルク検出手段と、
前記回転角検出手段の故障時に、ステータから探査磁界を発生させる探査磁界発生手段と、
前記探査磁界を発生させたときに前記トルク検出手段が検出する検出トルクに基づいて、前記回転角推定手段における推定演算のための初期値を決定する初期値決定手段と、
前記回転角検出手段に故障が生じていない通常時には当該回転角検出手段が検出する検出回転角に基づいて前記モータを制御し、前記回転角検出手段の故障時には前記回転角推定手段が前記初期値に基づいて推定した推定回転角に基づいて前記モータを制御する制御手段とを含む、モータ制御装置。 A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor,
Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the rotor;
A rotation angle estimating means for estimating a rotation angle of the rotor;
Torque detecting means for detecting torque generated by the motor;
A search magnetic field generation means for generating a search magnetic field from the stator when the rotation angle detection means fails;
An initial value determining means for determining an initial value for an estimation calculation in the rotation angle estimating means based on a detected torque detected by the torque detecting means when the exploration magnetic field is generated;
The motor is controlled based on the detected rotation angle detected by the rotation angle detection means at a normal time when the rotation angle detection means has not failed. When the rotation angle detection means fails, the rotation angle estimation means sets the initial value. And a control means for controlling the motor based on the estimated rotation angle estimated on the basis of the motor control device.
前記初期値決定手段は、検出トルクのゼロクロス点に対応する探査磁界の方向に基づいて、前記初期値を決定するものである、請求項1記載のモータ制御装置。 The exploration magnetic field generating means sequentially generates a plurality of exploration magnetic fields in different directions,
The motor control device according to claim 1, wherein the initial value determining means determines the initial value based on a direction of a search magnetic field corresponding to a zero cross point of a detected torque.
前記初期値決定手段は、検出トルクの極大点または極小点に対応する探査磁界の方向に基づいて、前記初期値を決定するものである、請求項1記載のモータ制御装置。 The exploration magnetic field generating means sequentially generates a plurality of exploration magnetic fields in different directions,
The motor control device according to claim 1, wherein the initial value determining unit determines the initial value based on a direction of a search magnetic field corresponding to a maximum point or a minimum point of the detected torque.
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