JP2010252485A - モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】オープンループ制御部22は、dq軸上の指令電流id *、iq *とモータの角速度ωe に基づき、モータの回路方程式に従いdq軸上の指令電圧vd 、vq を求める。dq軸/3相変換部23は、指令電圧vd 、vq を3相の指令電圧Vu 、Vv 、Vw に変換する。異常監視部27は、電流センサ14が正常に動作しているか否かを判断する。3相電圧補正部24は、正常時にはトルクリップルが小さくなるように、異常時には安全性を損なわない程度にトルクリップルが大きくなるように3相の指令電圧を補正する。これにより、異常の発生を利用者に認識させることができる。
【選択図】図2
Description
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記オープンループ制御手段で求めたレベルに応じた電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータのトルクリップルを抑制するための補正を行う補正手段と、
装置の異常を検知する異常検知手段とを備え、
前記補正手段は、前記異常検知手段で異常が検知されたときには正常時とは異なる態様の補正を行うことを特徴とする。
前記補正手段は、異常時には前記モータのトルクリップルを正常時よりも大きくする補正を行うことを特徴とする。
前記補正手段は、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正し、
前記モータ駆動手段は、前記補正手段で補正されたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動することを特徴とする。
前記補正手段は、予め定められた各相の抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正すると共に、正常時と異常時で少なくとも1相の抵抗値を変化させることを特徴とする。
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出された電流値と当該電流値の検出時点における前記指令電圧のレベルとに基づき、各相の抵抗値を求める相抵抗算出手段とをさらに備え、
前記補正手段は、前記相抵抗算出手段で求めた各相の抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正すると共に、正常時と異常時で少なくとも1相の抵抗値を変化させることを特徴とする。
前記モータ駆動手段は、前記モータに電流を供給するか否かを切り替える複数のスイッチング素子を有するモータ駆動回路を含み、
前記補正手段は、正常時には前記スイッチング素子の状態変化に伴う前記モータ駆動回路への印加電圧の変化を補償するように、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正し、異常時には正常時とは異なる態様で前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正することを特徴とする。
前記モータ駆動回路への印加電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記電圧検出手段で検出された電圧値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正することを特徴とする。
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
前記異常検知手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、装置の異常を検知することを特徴とする。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図2に示すモータ制御装置は、ECU10を用いて構成されており、u相、v相およびw相の3相巻線(図示せず)を有するブラシレスモータ1を駆動する。ECU10は、位相補償器11、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと略称する)20、3相/PWM(Pulse Width Modulation)変調器12、モータ駆動回路13、および、電流センサ14を備えている。
vd=(R+PLd)id *−ωeLqiq * …(1)
vq=(R+PLq)iq *+ωeLdid *+ωeΦ …(2)
ただし、式(1)と(2)において、vd はd軸指令電圧、vq はq軸指令電圧、id *はd軸指令電流、iq *はq軸指令電流、ωe はロータの角速度、Rは電機子巻線抵抗を含む回路抵抗、Ld はd軸の自己インダクタンス、Lq はq軸の自己インダクタンス、ΦはU、V、W相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の√(3/2)倍、Pは微分演算子である。このうちR、Ld 、Lq およびΦは、既知のパラメータとして扱われる。なお、上記回路抵抗には、ブラシレスモータ1とECU10との間の配線抵抗やECU10内でのモータ駆動回路13の抵抗および配線抵抗などが含まれる。この点は、他の実施形態でも同様である。
Vu=√(2/3)×{vd×cosθ−vq×sinθ} …(3)
Vv=√(2/3)×{vd×cos(θ−2π/3)
−vq×sin(θ−2π/3)} …(4)
Vw=−Vu−Vv …(5)
なお、式(3)と(4)に含まれる角度θは、角度算出部25で求めたものである。
eu=√(2/3)×{0×cosθ−ωeΦ×sinθ} …(6)
ev=√(2/3)×{0×cos(θ−2π/3)
−ωeΦ×sin(θ−2π/3)} …(7)
ew=−eu−ev …(8)
なお、式(6)と(7)に含まれる角度θは、角度算出部25で求めたものである。
Vuc=(Vu−eu)・Ru/Rr+eu …(9)
Vvc=(Vv−ev)・Rv/Rr+ev …(10)
Vwc=(Vw−ew)・Rw/Rr+ew …(11)
ただし、式(9)〜(11)において、Ru 、Rv およびRw は、それぞれ、u相、v相およびw相についての電機子巻線抵抗を含む回路抵抗(図4を参照)であり、Rr は各相に共通に設定される基準となる抵抗の値である。以下、Ru 、Rv 、Rw およびRr をそれぞれu相抵抗、v相抵抗、w相抵抗および基準抵抗という。これら4つの抵抗値は、既知のパラメータとして扱われる。基準抵抗Rr には、例えば3相の抵抗の平均値を使用してもよく、3相の抵抗のいずれかと同じ値を使用してもよい。
図7は、本発明の第2の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図7に示すモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置において、3相電圧補正部24を含むマイコン20を、相電流算出部31、記憶部32、相抵抗算出部33および3相電圧補正部34を含むマイコン30に置換したものである。このモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置に、式(9)〜(11)に含まれる各相の抵抗を求める機能を追加したものである。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
Ua=(Vuu−Vvu)/Iu …(12)
Ub=(Vuu−Vwu)/Iu …(13)
Va=(Vvv−Vwv)/Iv …(14)
Vb=(Vvv−Vuv)/Iv …(15)
Wa=(Vww−Vuw)/Iw …(16)
Wb=(Vww−Vvw)/Iw …(17)
ra=Ua・Va・Wa+Ub・Vb・Wb …(18)
rb=Wa・Ua−Wa・Vb+Ub・Vb …(19)
rc=Ua・Va−Ua・Wb+Vb・Wb …(20)
rd=Va・Wa−Va・Ub+Wb・Ub …(21)
Ru=ra・rb/(rb・rc+rc・rd+rd・rb) …(22)
Rv=ra・rc/(rb・rc+rc・rd+rd・rb) …(23)
Rw=ra・rd/(rb・rc+rc・rd+rd・rb) …(24)
図8は、本発明の第3の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図8に示すモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置に電圧センサ15を追加し、3相電圧補正部24を含むマイコン20を3相電圧補正部41を含むマイコン40に置換したものである。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
ΔT1=(Vb0−Vb1)・T1/Vb1 …(25)
ΔT2={(Vb0−Vb1)・(T1+ΔT1)
+(Vb0−Vb2)・(T2−ΔT1)}/Vb2 …(26)
Claims (9)
- モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記オープンループ制御手段で求めたレベルに応じた電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータのトルクリップルを抑制するための補正を行う補正手段と、
装置の異常を検知する異常検知手段とを備え、
前記補正手段は、前記異常検知手段で異常が検知されたときには正常時とは異なる態様の補正を行うことを特徴とする、モータ制御装置。 - 前記補正手段は、異常時には前記モータのトルクリップルを正常時よりも大きくする補正を行うことを特徴とする、請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記補正手段は、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正し、
前記モータ駆動手段は、前記補正手段で補正されたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。 - 前記補正手段は、予め定められた各相の抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正すると共に、正常時と異常時で少なくとも1相の抵抗値を変化させることを特徴とする、請求項3に記載のモータ制御装置。
- 前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出された電流値と当該電流値の検出時点における前記指令電圧のレベルとに基づき、各相の抵抗値を求める相抵抗算出手段とをさらに備え、
前記補正手段は、前記相抵抗算出手段で求めた各相の抵抗値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正すると共に、正常時と異常時で少なくとも1相の抵抗値を変化させることを特徴とする、請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記モータ駆動手段は、前記モータに電流を供給するか否かを切り替える複数のスイッチング素子を有するモータ駆動回路を含み、
前記補正手段は、正常時には前記スイッチング素子の状態変化に伴う前記モータ駆動回路への印加電圧の変化を補償するように、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正し、異常時には正常時とは異なる態様で前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正することを特徴とする、請求項3に記載のモータ制御装置。 - 前記モータ駆動回路への印加電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記電圧検出手段で検出された電圧値に基づき、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルを補正することを特徴とする、請求項6に記載のモータ制御装置。 - 前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
前記異常検知手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、装置の異常を検知することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のモータ制御装置を備えた、電動パワーステアリング装置。
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