JP2012239281A - Motor controller - Google Patents

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Shigekazu Okumura
繁一 奥村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller capable of slowing the variation in motor torque, and of enhancing the steering feeling.SOLUTION: A speed command setting unit 21 sets a rotor rotational speed corresponding to a q-axis current command value for generating, from a motor 5, a steering torque Th detected by a torque sensor 1 and a motor torque (assist torque) corresponding to a vehicle speed Vs detected by a vehicle speed sensor 2 as a speed command value ω. A speed deviation operation unit 22 operated the deviation (ω-ω) between the speed command value ωset by the speed command setting unit 21 and a rotor rotational speed ω operated by a speed operation unit 34. A speed control unit 23 operates a q-axis current command value Iby performing proportional integration operation (PI operation) for the deviation (ω-ω) operated by the speed deviation operation unit 22.

Description

この発明は、電動パワーステアリング装置用の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。   The present invention relates to a motor control device for driving a brushless motor for an electric power steering device.

従来、ブラシレスモータの制御方式の1つとして、ベクトル制御方式がある。ベクトル制御方式では、三相固定座標系におけるU相、V相およびW相の電流値を、二相回転座標系における2相の電流に変換し、この2相の電流を用いてモータを制御する。二相回転座標系は、ロータの磁極方向に沿うd軸と、d軸に直交するq軸とによって規定される座標系である。二相回転座標系における2相の電流は、d軸電流成分とq軸電流成分とからなる。   Conventionally, there is a vector control method as one of the control methods of a brushless motor. In the vector control method, the current values of the U phase, V phase, and W phase in the three-phase fixed coordinate system are converted into two-phase currents in the two-phase rotating coordinate system, and the motor is controlled using these two-phase currents. . The two-phase rotational coordinate system is a coordinate system defined by a d-axis along the magnetic pole direction of the rotor and a q-axis orthogonal to the d-axis. The two-phase current in the two-phase rotating coordinate system includes a d-axis current component and a q-axis current component.

図3は、従来のベクトル制御によって電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを制御するモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
この従来のモータ制御装置100は、電動パワーステアリング装置(EPC:Electric Power Steering)用のブラシレスモータ5(以下、「モータ5」という)を駆動する。モータ制御装置100は、マイクロコンピュータ111と、モータ5に電力を供給する駆動回路112と、モータ5に流れるU相電流およびV相電流を検出するための電流センサ113,114と、モータ5のロータの回転角を検出するためのレゾルバなどの回転角センサ115を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a motor control device that controls a brushless motor for an electric power steering device by conventional vector control.
The conventional motor control device 100 drives a brushless motor 5 (hereinafter referred to as “motor 5”) for an electric power steering device (EPC). The motor control device 100 includes a microcomputer 111, a drive circuit 112 that supplies power to the motor 5, current sensors 113 and 114 for detecting U-phase current and V-phase current flowing in the motor 5, and a rotor of the motor 5. A rotation angle sensor 115 such as a resolver for detecting the rotation angle is provided.

マイクロコンピュータ111は、q軸電流指令値設定部121と、q軸電流偏差演算部122と、q軸電流制御部123と、d軸電流指令値設定部124と、d軸電流偏差演算部125と、d軸電流制御部126と、座標変換部127と、PWM制御部128と、電流検出部129と、座標変換部130と、回転角演算部131を含んでいる。
回転角演算部131は、回転角センサ115の出力信号に基づいてロータ回転角θを演算する。電流検出部129は、所定の演算周期毎に、電流センサ113,114の出力信号に基づいて、U相、V相およびW相の相電流を求める。座標変換部130は、回転角演算部131によって演算されるロータ回転角を用いて、電流検出部129によって求められた3相の相電流を、二相回転座標系における2相の電流に変換する。二相回転座標系における2相の電流は、d軸電流成分とq軸電流成分とからなる。座標変換部130によって得られる2相の電流のうち、d軸電流成分をd軸電流検出値Iといい、q軸電流成分をq軸電流検出値Iということにする。
The microcomputer 111 includes a q-axis current command value setting unit 121, a q-axis current deviation calculation unit 122, a q-axis current control unit 123, a d-axis current command value setting unit 124, and a d-axis current deviation calculation unit 125. , A d-axis current control unit 126, a coordinate conversion unit 127, a PWM control unit 128, a current detection unit 129, a coordinate conversion unit 130, and a rotation angle calculation unit 131.
The rotation angle calculation unit 131 calculates the rotor rotation angle θ based on the output signal of the rotation angle sensor 115. The current detection unit 129 obtains phase currents of the U phase, the V phase, and the W phase based on the output signals of the current sensors 113 and 114 for each predetermined calculation cycle. The coordinate conversion unit 130 converts the three-phase phase current obtained by the current detection unit 129 into a two-phase current in the two-phase rotation coordinate system using the rotor rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit 131. . The two-phase current in the two-phase rotating coordinate system includes a d-axis current component and a q-axis current component. Of the two-phase currents obtained by the coordinate conversion unit 130, the d-axis current component is referred to as a d-axis current detection value Id, and the q-axis current component is referred to as a q-axis current detection value Iq .

q軸電流指令値設定部121は、トルクセンサ1によって検出される操舵トルクThおよび車速センサ2によって検出される車速Vsに応じたモータトルク(アシストトルク)をモータ5から発生させるためのq軸電流指令値I を設定する。より具体的には、操舵トルクおよび車速に対応したq軸電流指令値I を記憶したマップ(テーブル)を用いてq軸電流指令値I が設定される。 The q-axis current command value setting unit 121 generates a q-axis current for generating a motor torque (assist torque) from the motor 5 according to the steering torque Th detected by the torque sensor 1 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 2. Set command value I q * . More specifically, the q-axis current command value I q * is set using a map (table) that stores the q-axis current command value I q * corresponding to the steering torque and the vehicle speed.

q軸電流偏差演算部122は、q軸電流指令値I と座標変換部130によって得られるq軸電流検出値Iとの偏差(I −I)を演算する。q軸電流制御部123は、q軸電流偏差演算部122によって得られた偏差(I −I)に対して比例積分演算(PI演算)を行なうことにより、モータ5に供給すべきq軸電圧(以下、「q軸電圧指令値V 」という)を演算する。 The q-axis current deviation calculation unit 122 calculates a deviation (I q * −I q ) between the q-axis current command value I q * and the q-axis current detection value I q obtained by the coordinate conversion unit 130. The q-axis current control unit 123 performs a proportional-integral calculation (PI calculation) on the deviation (I q * −I q ) obtained by the q-axis current deviation calculation unit 122 to thereby supply q to the motor 5. An axis voltage (hereinafter referred to as “q-axis voltage command value V q * ”) is calculated.

d軸電流指令値設定部124は、d軸電流指令値I を設定する。d軸電流指令値I は、たとえば零に設定される。d軸電流偏差演算部125は、d軸電流指令値I と座標変換部130によって得られるd軸電流検出値Iとの偏差(I −I)を演算する。d軸電流制御部126は、d軸電流偏差演算部125によって得られた偏差(I −I)に対して比例積分演算(PI演算)を行なうことにより、モータ5に供給すべきd軸電圧(以下、「d軸電圧指令値V 」という)を演算する。q軸電流指令値設定部121によって設定されるq軸電流指令値I とd軸電流指令値設定部124によって設定されるd軸電流指令値I とから電流指令値が構成される。 The d-axis current command value setting unit 124 sets the d-axis current command value I d * . For example, the d-axis current command value I d * is set to zero. The d-axis current deviation calculation unit 125 calculates a deviation (I d * −I d ) between the d-axis current command value I d * and the d-axis current detection value I d obtained by the coordinate conversion unit 130. The d-axis current control unit 126 performs a proportional-integral calculation (PI calculation) on the deviation (I d * −I d ) obtained by the d-axis current deviation calculation unit 125 to thereby supply d to the motor 5. An axis voltage (hereinafter referred to as “d-axis voltage command value V d * ”) is calculated. A current command value is composed of the q-axis current command value I q * set by the q-axis current command value setting unit 121 and the d-axis current command value I d * set by the d-axis current command value setting unit 124. .

座標変換部127は、回転角演算部131によって演算されるロータ回転角θを用いて、d軸電圧指令値V およびq軸電圧指令値V を、三相固定座標系におけるU相、V相およびW相の電圧指令値V ,V ,V に変換する。
PWM制御部128は、U相、V相およびW相の電圧指令値V ,V ,V それぞれに対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路112に供給する。
The coordinate conversion unit 127 uses the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit 131 to convert the d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * into the U phase in the three-phase fixed coordinate system. , V-phase and W-phase voltage command values V U * , V V * , and V W * .
The PWM control unit 128 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM having a duty corresponding to each of the U-phase, V-phase, and W-phase voltage command values V U * , V V * , and V W *. A control signal is generated and supplied to the drive circuit 112.

駆動回路112は、三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部128から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値V ,V ,V に相当する電圧がモータ5の各相のステータ巻線に印加されることになる。 The drive circuit 112 is composed of a three-phase inverter circuit. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 128, so that voltages corresponding to the three-phase voltage command values V U * , V V * , and V W * are It is applied to the stator winding of each phase.

国際公開第2007/119755号公報International Publication No. 2007/119755 特開2009-112104号公報JP 2009-112104 A

前述した従来のモータ制御装置では、トルクセンサ1によって検出される操舵トルクおよび車速センサ2によって検出される車速に応じたモータトルクをモータ5から発生させるためのq軸電流指令値I を、マップに基づいて設定している。このようなモータ制御装置では、操舵トルクに対するモータの応答(モータトルクの応答)が速く、モータトルクおよび操舵トルクが変動しやすくなる。これにより、例えば、ステアリングホイールに振動が発生したり、操舵トルクが急激に変化したりするおそれがある。このため、良好な操舵フィーリングが得られないという問題がある。 In the above-described conventional motor control device, the q-axis current command value I q * for generating the motor torque from the motor 5 in accordance with the steering torque detected by the torque sensor 1 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 2, Set based on the map. In such a motor control device, the motor response to the steering torque (motor torque response) is fast, and the motor torque and the steering torque tend to fluctuate. As a result, for example, vibration may occur in the steering wheel or the steering torque may change abruptly. For this reason, there exists a problem that a favorable steering feeling cannot be obtained.

この発明の目的は、モータトルクの変動を緩慢にすることができ、操舵フィーリングを向上させることができるモータ制御装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a motor control device capable of slowing fluctuations in motor torque and improving steering feeling.

上記の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータ(5)を制御するモータ制御装置(6)であって、前記ブラシレスモータに供給されるべき電流指令値を設定するために必要な変動値を検出するための変動値検出手段(1,2)と、前記変動値検出手段によって検出される変動量に応じたトルクを前記ブラシレスモータから発生させるための電流指令値に対応した速度指令値(ω)を設定する速度指令値設定手段(21)と、前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段(31)と、前記ブラシレスモータのロータの回転速度(ω)を検出する速度検出手段(34)と、前記速度指令値設定手段によって設定される速度指令値と、前記速度検出手段によって得られる回転速度とに基づいて、フィードバック制御を行なうことにより、電流指令値を演算する電流指令値演算手段(22,23,26)と、前記電流指令値演算手段によって演算される電流指令値(I ,I )と、前記電流検出手段によって検出されるモータ電流とに基づいて、前記ブラシレスモータに供給される電流を制御する制御手段(24,25,27,28,29,30)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が、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a motor control device (6) for controlling a brushless motor (5) for an electric power steering device, the current to be supplied to the brushless motor. Fluctuation value detection means (1, 2) for detecting a fluctuation value necessary for setting the command value, and for generating torque corresponding to the fluctuation amount detected by the fluctuation value detection means from the brushless motor. A speed command value setting means (21) for setting a speed command value (ω * ) corresponding to the current command value, a current detection means (31) for detecting a current flowing through the brushless motor, and a rotor of the brushless motor. Obtained by the speed detection means (34) for detecting the rotational speed (ω), the speed command value set by the speed command value setting means, and the speed detection means. Rolling on the basis of the speed, by performing feedback control, a current command value calculating means for calculating a current command value (22, 23, 26), the current command value calculated by the current command value calculating means (I q * , I d * ) and control means (24, 25, 27, 28, 29, 30) for controlling the current supplied to the brushless motor based on the motor current detected by the current detection means; Is a motor control device. In addition, although the alphanumeric character in parentheses represents a corresponding component in an embodiment described later, of course, the scope of the present invention is not limited to the embodiment. The same applies hereinafter.

変動値検出手段は、操舵トルクを検出するトルクセンサを含むものであってもよい。また、変動値検出手段は、操舵トルクを検出するトルクセンサと車速を検出する車速センサとを含むものであってもよい。
速度指令値設定手段では、変動値検出手段によって検出される変動量に応じたトルクをブラシレスモータから発生させるための電流指令値に対応した速度指令値が設定される。電流指令値演算手段では、速度指令値設定手段によって設定される速度指令値と、速度検出手段によって得られる回転速度とに基づいて、フィードバック制御を行なうことにより、電流指令値が演算される。これにより、変動値検出手段によって検出される変動量に対するモータの応答を、従来例に比べて遅くすることができる。この結果、モータトルク(アシストトルク)の変動を緩慢にすることができるので、操舵フィーリングを向上させることができる。
The fluctuation value detecting means may include a torque sensor that detects a steering torque. Further, the fluctuation value detecting means may include a torque sensor that detects the steering torque and a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed.
In the speed command value setting means, a speed command value corresponding to a current command value for generating torque corresponding to the fluctuation amount detected by the fluctuation value detection means from the brushless motor is set. In the current command value calculation means, the current command value is calculated by performing feedback control based on the speed command value set by the speed command value setting means and the rotational speed obtained by the speed detection means. Thereby, the response of the motor to the fluctuation amount detected by the fluctuation value detecting means can be delayed as compared with the conventional example. As a result, since the fluctuation of the motor torque (assist torque) can be slowed, the steering feeling can be improved.

請求項2記載の発明は、前記速度指令値設定手段は、前記変動値検出手段によって検出される変動量に応じたトルクを前記ブラシレスモータから発生させるための基本電流指令値(Iqo )を設定するための基本電流指令値設定手段(41)と、前記基本電流指令値設定手段によって設定された基本電流指令値を速度指令値(ω)に変換する変換手段(42)とを含む、請求項1に記載のモータ制御装置である。 According to a second aspect of the present invention, the speed command value setting means generates a basic current command value (I qo * ) for generating torque from the brushless motor according to the fluctuation amount detected by the fluctuation value detection means. Basic current command value setting means (41) for setting, and conversion means (42) for converting the basic current command value set by the basic current command value setting means into a speed command value (ω * ), A motor control device according to claim 1.

請求項3記載の発明は、前記速度指令値設定手段は、前記変動値検出手段の検出対象である変動量と速度指令値との関係を記憶したマップに基づいて、前記変動値検出手段によって検出される変動量に応じた速度指令値を求めるように構成されている、請求項1に記載のモータ制御装置である。   According to a third aspect of the present invention, the speed command value setting means is detected by the fluctuation value detection means based on a map storing a relationship between a fluctuation amount that is a detection target of the fluctuation value detection means and a speed command value. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is configured to obtain a speed command value corresponding to the amount of fluctuation to be performed.

図1は、本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示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing 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. 図2は、速度指令値設定部の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the speed command value setting unit. 図3は、従来のモータ制御装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of a conventional motor control device.

以下では、この発明の実施形態を、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示すブロック図である。
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10に加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ1と、車両の速度を検出する車速センサ2と、車両の舵取り機構3に減速機構4を介して操舵補助力を与えるモータ5と、モータ5を駆動制御するモータ制御装置6とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing 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 1 that detects a steering torque applied to a steering wheel 10 of a vehicle, a vehicle speed sensor 2 that detects the speed of the vehicle, and a steering assisting device 3 via a speed reduction mechanism 4. A motor 5 that applies force and a motor control device 6 that drives and controls the motor 5 are provided.

モータ制御装置6は、トルクセンサ1が検出する操舵トルクThおよび車速センサ2が検出する車速Vsに応じてモータ5を駆動することによって、操舵状況および車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ5は、この実施形態では、3相ブラシレスモータであり、界磁としてのロータ(図示せず)と、ロータに対向するステータ(図示せず)に配置されたU相、V相、W相のステータ巻線(図示せず)とを備えている。
The motor control device 6 drives the motor 5 according to the steering torque Th detected by the torque sensor 1 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 2, thereby realizing appropriate steering assistance according to the steering situation and the vehicle speed.
In this embodiment, the motor 5 is a three-phase brushless motor, and a U-phase, V-phase, and W-phase disposed in a rotor (not shown) as a field magnet and a stator (not shown) facing the rotor. Stator windings (not shown).

モータ制御装置6は、マイクロコンピュータ11と、マイクロコンピュータ11によって制御され、モータ5に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)12と、モータ5に流れるU相電流およびV相電流を検出するための電流センサ13,14と、ロータの回転角を検出するためのレゾルバなどの回転角センサ15を備えている。
マイクロコンピュータ11は、CPUおよびメモリ(ROM,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り、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、速度指令値設定部21と、速度偏差演算部22と、速度制御部23と、q軸電流偏差演算部24と、q軸電流制御部25と、d軸電流指令値設定部26と、d軸電流偏差演算部27と、d軸電流制御部28と、座標変換部29と、PWM制御部30と、電流検出部31と、座標変換部32と、回転角演算部33と、速度演算部34とを含んでいる。
The motor control device 6 is controlled by the microcomputer 11, a drive circuit (inverter circuit) 12 that is controlled by the microcomputer 11 and supplies power to the motor 5, and a U-phase current and a V-phase current that flow through the motor 5. Current sensors 13 and 14 and a rotation angle sensor 15 such as a resolver for detecting the rotation angle of the rotor are provided.
The microcomputer 11 includes a CPU and a memory (ROM, RAM, etc.), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a speed command value setting unit 21, a speed deviation calculation unit 22, a speed control unit 23, a q-axis current deviation calculation unit 24, a q-axis current control unit 25, and a d-axis current. Command value setting unit 26, d-axis current deviation calculation unit 27, d-axis current control unit 28, coordinate conversion unit 29, PWM control unit 30, current detection unit 31, coordinate conversion unit 32, rotation angle A calculation unit 33 and a speed calculation unit 34 are included.

回転角演算部33は、所定の演算周期Ts毎に、回転角センサ15の出力信号に基づいてロータ回転角θを演算する。速度演算部(速度検出手段)34は、回転角演算部33によって演算されるロータ回転角θに基づいて、ロータの回転速度ωを演算する。回転角演算部33によって今回演算されたロータ回転角をθとし、前回演算されたロータ回転角をθn-1とすると、ロータの回転速度ωは、例えば次式(1)に基づいて求められる。 The rotation angle calculation unit 33 calculates the rotor rotation angle θ based on the output signal of the rotation angle sensor 15 at every predetermined calculation cycle Ts. The speed calculation unit (speed detection means) 34 calculates the rotation speed ω of the rotor based on the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit 33. When the rotor rotation angle calculated this time by the rotation angle calculation unit 33 is θ n and the previously calculated rotor rotation angle is θ n−1 , the rotor rotational speed ω is obtained based on the following equation (1), for example. It is done.

ω=(θ−θn-1)/Ts …(1)
速度演算部34によって演算されたロータ回転速度ωは、速度検出値として速度偏差演算部22に与えられる。
電流検出部31は、所定の演算周期Ts毎に、電流センサ13,14の出力信号に基づいて、U相、V相およびW相の相電流を求める。座標変換部32は、回転角演算部33によって演算されるロータ回転角θを用いて、電流検出部31によって求められた3相の相電流を、二相回転座標系における2相の電流に変換する。二相回転座標系は、ロータの磁極方向に沿うd軸と、d軸に直交するq軸とによって規定される座標系である。二相回転座標系における2相の電流は、d軸電流成分とq軸電流成分とからなる。座標変換部32によって得られる2相の電流のうち、d軸電流成分をd軸電流検出値Iといい、q軸電流成分をq軸電流検出値Iということにする。
ω = (θ n −θ n−1 ) / Ts (1)
The rotor rotational speed ω calculated by the speed calculation unit 34 is given to the speed deviation calculation unit 22 as a speed detection value.
The current detection unit 31 obtains U-phase, V-phase, and W-phase phase currents on the basis of the output signals of the current sensors 13 and 14 for each predetermined calculation cycle Ts. The coordinate conversion unit 32 uses the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit 33 to convert the three-phase current obtained by the current detection unit 31 into a two-phase current in the two-phase rotation coordinate system. To do. The two-phase rotational coordinate system is a coordinate system defined by a d-axis along the magnetic pole direction of the rotor and a q-axis orthogonal to the d-axis. The two-phase current in the two-phase rotating coordinate system includes a d-axis current component and a q-axis current component. Of the two-phase currents obtained by the coordinate conversion unit 32, the d-axis current component is referred to as a d-axis current detection value Id, and the q-axis current component is referred to as a q-axis current detection value Iq .

速度指令値設定部21は、トルクセンサ1によって検出される操舵トルクThおよび車速センサ2によって検出される車速Vsに応じたモータトルク(アシストトルク)をモータ5から発生させるためのq軸電流指令値に対応したロータ回転速度を、速度指令値ωとして設定する。速度指令値設定部21の詳細については、後述する。
速度偏差演算部22は、速度指令値設定部21によって設定された速度指令値ωと、速度演算部34によって演算されたロータ回転速度ωとの偏差(ω−ω)を演算する。
The speed command value setting unit 21 generates a motor torque (assist torque) from the motor 5 according to the steering torque Th detected by the torque sensor 1 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 2. Is set as the speed command value ω * . Details of the speed command value setting unit 21 will be described later.
The speed deviation calculation unit 22 calculates a deviation (ω * −ω) between the speed command value ω * set by the speed command value setting unit 21 and the rotor rotational speed ω calculated by the speed calculation unit 34.

速度制御部23は、速度偏差演算部22によって演算された偏差(ω−ω)に対して比例積分演算(PI演算)を行なうことによって、q軸電流指令値I を演算する。このq軸電流指令値I は、操舵トルクThおよび車速Vsに応じたモータトルク(アシストトルク)をモータ5から発生させるためのq軸電流指令値となる。速度制御部23は、操舵トルクThおよび車速Vsに対するモータ5の応答(モータトルクの応答)を遅くして、モータトルク(アシストトルク)の変動を緩慢にするために設けられている。 The speed control unit 23 calculates a q-axis current command value I q * by performing a proportional integration calculation (PI calculation) on the deviation (ω * −ω) calculated by the speed deviation calculation unit 22. The q-axis current command value I q * is a q-axis current command value for generating a motor torque (assist torque) corresponding to the steering torque Th and the vehicle speed Vs from the motor 5. The speed control unit 23 is provided to slow down the response of the motor 5 (response of the motor torque) to the steering torque Th and the vehicle speed Vs so as to slow the fluctuation of the motor torque (assist torque).

q軸電流偏差演算部24は、q軸電流指令値I と座標変換部32によって得られるq軸電流検出値Iとの偏差(I −I)を演算する。q軸電流制御部25は、q軸電流偏差演算部24によって得られた偏差(I −I)に対して比例積分演算(PI演算)を行なうことにより、モータ5に供給すべきq軸電圧(以下、「q軸電圧指令値V 」という)を演算する。 The q-axis current deviation calculation unit 24 calculates a deviation (I q * −I q ) between the q-axis current command value I q * and the q-axis current detection value I q obtained by the coordinate conversion unit 32. The q-axis current control unit 25 performs a proportional-integral calculation (PI calculation) on the deviation (I q * −I q ) obtained by the q-axis current deviation calculation unit 24 to thereby supply q to the motor 5. An axis voltage (hereinafter referred to as “q-axis voltage command value V q * ”) is calculated.

d軸電流指令値設定部26は、d軸電流指令値I を設定する。d軸電流指令値I は、たとえば零に設定される。d軸電流偏差演算部27は、d軸電流指令値I と座標変換部32によって得られるd軸電流検出値Iとの偏差(I −I)を演算する。d軸電流制御部28は、d軸電流偏差演算部27によって得られた偏差(I −I)に対して比例積分演算(PI演算)を行なうことにより、モータ5に供給すべきd軸電圧(以下、「d軸電圧指令値V 」という)を演算する。 The d-axis current command value setting unit 26 sets the d-axis current command value I d * . For example, the d-axis current command value I d * is set to zero. The d-axis current deviation calculation unit 27 calculates a deviation (I d * −I d ) between the d-axis current command value I d * and the d-axis current detection value I d obtained by the coordinate conversion unit 32. The d-axis current control unit 28 performs a proportional-integral calculation (PI calculation) on the deviation (I d * −I d ) obtained by the d-axis current deviation calculation unit 27 to thereby supply d to the motor 5. An axis voltage (hereinafter referred to as “d-axis voltage command value V d * ”) is calculated.

速度偏差演算部22と速度制御部23とd軸電流指令値設定部26とによって、電流指令値演算手段が構成されている。つまり、速度制御部23によって演算されるq軸電流指令値I とq軸電流指令値設定部26によって設定されるd軸電流指令値I とから電流指令値が構成される。モータ5から発生するトルクは、モータ電流に対応するから、電流指令値I ,I は、モータ5から発生させるべきトルクを指令するための「トルク指令値」と言い換えることもできる。 The speed deviation calculation unit 22, the speed control unit 23, and the d-axis current command value setting unit 26 constitute current command value calculation means. That is, the current command value is configured from the q-axis current command value I q * calculated by the speed control unit 23 and the d-axis current command value I d * set by the q-axis current command value setting unit 26. Since the torque generated from the motor 5 corresponds to the motor current, the current command values I q * and I d * can be rephrased as “torque command values” for commanding the torque to be generated from the motor 5.

座標変換部29は、回転角演算部33によって演算されるロータ回転角θを用いて、d軸電圧指令値V およびq軸電圧指令値V を、三相固定座標系におけるU相、V相およびW相の電圧指令値V ,V ,V に変換する。
PWM制御部30は、U相、V相およびW相の電圧指令値V ,V ,V それぞれに対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路12に供給する。
The coordinate conversion unit 29 uses the rotor rotation angle θ calculated by the rotation angle calculation unit 33 to convert the d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * into the U phase in the three-phase fixed coordinate system. , V-phase and W-phase voltage command values V U * , V V * , and V W * .
The PWM control unit 30 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM having a duty corresponding to each of the U-phase, V-phase, and W-phase voltage command values V U * , V V * , and V W *. A control signal is generated and supplied to the drive circuit 12.

駆動回路12は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部30から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相電圧指令値V ,V ,V に相当する電圧がモータ5の各相のステータ巻線に印加されることになる。
速度偏差演算部22および速度制御部23は、速度フィードバック制御手段を構成している。この速度フィードバック制御手段の働きによって、モータ5の回転速度が速度指令値設定部21によって設定される速度指令値ωに近づくように制御される。また、q軸電流偏差演算部24、q軸電流制御部25、d軸電流偏差演算部27およびd軸電流制御部28は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、モータ5に流れるモータ電流が、電流指令値I ,I に近づくように制御される。これにより、操舵トルクおよび車速に対応した適切なアシストトルク(操舵補助力)を車両の舵取り機構に与えることができる。
The drive circuit 12 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 30, so that voltages corresponding to the three-phase voltage command values V U * , V V * , and V W * are applied to the motor 5. It is applied to the stator winding of each phase.
The speed deviation calculation unit 22 and the speed control unit 23 constitute a speed feedback control unit. By the operation of the speed feedback control means, the rotational speed of the motor 5 is controlled so as to approach the speed command value ω * set by the speed command value setting unit 21. The q-axis current deviation calculation unit 24, the q-axis current control unit 25, the d-axis current deviation calculation unit 27, and the d-axis current control unit 28 constitute current feedback control means. By the action of the current feedback control means, the motor current flowing through the motor 5 is controlled so as to approach the current command values I q * and I d * . Thereby, an appropriate assist torque (steering assist force) corresponding to the steering torque and the vehicle speed can be applied to the steering mechanism of the vehicle.

図2は、速度指令値設定部21の構成例を示すブロック図である。
速度指令値設定部21は、基本q軸電流値指令値設定部41と電流指令値-速度指令値変換部42とを含んでいる。
q軸電流指令値設定部21は、トルクセンサ1によって検出される操舵トルクThおよび車速センサ2によって検出される車速Vsに応じたモータトルク(アシストトルク)をモータ5から発生させるための基本q軸電流指令値Iqo を設定する。より具体的には、操舵トルクおよび車速に対応した基本q軸電流指令値Iqo を記憶したマップ(テーブル)を用いて基本q軸電流指令値Iqo が設定される。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the speed command value setting unit 21.
The speed command value setting unit 21 includes a basic q-axis current value command value setting unit 41 and a current command value-speed command value conversion unit 42.
The q-axis current command value setting unit 21 is a basic q-axis for generating motor torque (assist torque) from the motor 5 according to the steering torque Th detected by the torque sensor 1 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 2. Sets the current command value I qo * . More specifically, the basic q-axis current command value I qo * is set using a map (table) that stores the basic q-axis current command value I q0 * corresponding to the steering torque and the vehicle speed.

電流指令値−速度指令値変換部42は、q軸電流指令値設定部21によって設定された基本q軸電流指令値Iqo を、ロータ回転速度の指令値である速度指令値ωに変換する。この変換方法について説明する。
モータ5の回転速度ωは、次式(2)で表すことができる。
ω=(V−R・I)/Ke …(2)
V:モータ端子間電圧
I:モータ電流
R:モータ抵抗(モータ端子間抵抗)
Ke:逆起電力定数
無負荷時のモータ5の回転速度ωoは、次式(3)で表すことができる。
The current command value-speed command value conversion unit 42 converts the basic q-axis current command value I qo * set by the q-axis current command value setting unit 21 into a speed command value ω * which is a command value of the rotor rotation speed. To do. This conversion method will be described.
The rotational speed ω of the motor 5 can be expressed by the following equation (2).
ω = (V−R · I) / Ke (2)
V: Motor terminal voltage I: Motor current R: Motor resistance (resistance between motor terminals)
Ke: Back electromotive force constant The rotational speed ωo of the motor 5 when there is no load can be expressed by the following equation (3).

ωo=V/Ke …(3)
ωoとωとの差(ωo−ω)は、次式(4)で表される。
ωo−ω=V/Ke−(V−R・I)/Ke
=R・I/Ke …(4)
前記式(4)を変形すると、回転速度ωとモータ電流Iとの関係を表す式(5)が得られる。
ωo = V / Ke (3)
A difference (ωo−ω) between ωo and ω is expressed by the following equation (4).
ωo−ω = V / Ke− (V−R · I) / Ke
= R · I / Ke (4)
By transforming the equation (4), the equation (5) representing the relationship between the rotational speed ω and the motor current I is obtained.

ω=ωo−R・I/Ke …(5)
したがって、基本q軸電流指令値Iqo を速度指令値ωに変換するための変換式は、式(6)となる。
ω=ωo−R・Iqo /Ke …(6)
前記式(6)におけるωo、RおよびKeは予め設定されている。電流指令値−速度指令値変換部42は、前記式(6)に基づいて、q軸電流指令値設定部21によって設定された基本q軸電流指令値Iqo を、速度指令値ωに変換する。
ω = ωo-R · I / Ke (5)
Therefore, the conversion formula for converting the basic q-axis current command value I qo * into the speed command value ω * is the formula (6).
ω * = ωo−R · I qo * / Ke (6)
In the formula (6), ωo, R, and Ke are set in advance. The current command value-speed command value conversion unit 42 converts the basic q-axis current command value I qo * set by the q-axis current command value setting unit 21 to the speed command value ω * based on the equation (6). Convert.

なお、速度指令値設定部21は、操舵トルクおよび車速に対応した速度指令値ωを記憶したマップ(テーブル)を用いて、トルクセンサ1によって検出される操舵トルクThおよび車速センサ2によって検出される車速Vsに対応した速度指令値ωを求めるものであってもよい。
前記実施形態では、速度指令値設定部21によって、操舵トルクThおよび車速Vsに応じた速度指令値ωが設定される。そして、速度制御部23によって速度指令値ωと速度検出値ωとの偏差(ω−ω)に対して比例積分演算(PI演算)が行なわれることによって、q軸電流指令値I が演算されている。このため、操舵トルクThおよび車速Vsに応じたq軸電流指令値I をマップに基づいて設定する従来例に比べて、操舵トルクThおよび車速Vsに対するモータ5の応答(モータトルクの応答)を遅くすることができる。この結果、モータトルク(アシストトルク)の変動を緩慢にすることができるので、操舵フィーリングを向上させることができる。
The speed command value setting unit 21 is detected by the steering torque Th detected by the torque sensor 1 and the vehicle speed sensor 2 using a map (table) storing the speed command value ω * corresponding to the steering torque and the vehicle speed. The speed command value ω * corresponding to the vehicle speed Vs may be obtained.
In the embodiment, the speed command value setting unit 21 sets the speed command value ω * corresponding to the steering torque Th and the vehicle speed Vs. Then, the speed control unit 23 performs proportional integral calculation (PI calculation) on the deviation (ω * −ω) between the speed command value ω * and the speed detection value ω, whereby the q-axis current command value I q *. Is calculated. Therefore, the response of the motor 5 to the steering torque Th and the vehicle speed Vs (response of the motor torque) compared to the conventional example in which the q-axis current command value I q * corresponding to the steering torque Th and the vehicle speed Vs is set based on the map. Can slow down. As a result, since the fluctuation of the motor torque (assist torque) can be slowed, the steering feeling can be improved.

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、速度制御部23は速度指令値ωと速度検出値ωとの偏差(ω−ω)に対して比例積分演算(PI演算)を行うことによりq軸電流指令値I を演算しているが、速度制御部23は、偏差(ω−ω)に対して、比例積分微分演算(PID演算)、比例演算(P演算)または比例微分演算(PD演算)を行うことにより、q軸電流指令値I を演算するものであってもよい。ただし、操舵トルクThの変動に対するモータトルクの応答を遅くする観点からは、速度制御部23は、偏差(ω−ω)に対して比例積分演算(PI演算)を行うことによって、q軸電流指令値I を演算するものであることが好ましい。 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 speed control unit 23 performs the proportional-integral calculation (PI calculation) on the deviation (ω * −ω) between the speed command value ω * and the speed detection value ω, thereby performing the q-axis current command. Although the value I q * is being calculated, the speed control unit 23 performs proportional integral differential calculation (PID calculation), proportional calculation (P calculation) or proportional differential calculation (PD calculation) with respect to the deviation (ω * −ω). ) To calculate the q-axis current command value I q * . However, from the viewpoint of slowing down the response of the motor torque to the fluctuation of the steering torque Th, the speed control unit 23 performs the q-axis current by performing a proportional integration calculation (PI calculation) on the deviation (ω * −ω). The command value I q * is preferably calculated.

また、前記実施形態では、速度指令値設定部21は、操舵トルクThおよび車速Vsに応じたモータトルクに対応するロータ回転速度を速度指令値ωとして設定しているが、操舵トルクThおよび車速Vsに応じたモータトルクに対応するロータ回転速度(この速度を「ωx」で表すことにする)と無負荷速度ωoとの差(ωo−ωx)を速度指令値ωとして設定してもよい。この場合には、速度偏差演算部22に与えられる速度検出値としては、速度演算部34によって演算されたロータ回転角ωと無負荷速度ωoとの差(ωo−ω)が用いられる。 In the above embodiment, the speed command value setting unit 21 sets the rotor rotational speed corresponding to the motor torque corresponding to the steering torque Th and the vehicle speed Vs as the speed command value ω * , but the steering torque Th and the vehicle speed are set. The difference (ωo−ωx) between the rotor rotational speed corresponding to the motor torque corresponding to Vs (this speed will be expressed as “ωx”) and the no-load speed ωo may be set as the speed command value ω *. . In this case, a difference (ωo−ω) between the rotor rotation angle ω calculated by the speed calculation unit 34 and the no-load speed ωo is used as the speed detection value given to the speed deviation calculation unit 22.

以上、この発明の実施形態について説明したが、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。   Although the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

1…トルクセンサ、2…車速センサ、5…モータ、6…モータ制御装置、21…速度指令値設定部、22…速度偏差演算部、23…速度制御部、24…q軸電流偏差演算部、25…q軸電流制御部、26…d軸電流指令値設定部、27…d軸電流偏差演算部、28…d軸電流制御部、29,32…座標変換部、30…PWM制御部、31…電流検出部、33…回転角演算部、34…速度演算部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torque sensor, 2 ... Vehicle speed sensor, 5 ... Motor, 6 ... Motor controller, 21 ... Speed command value setting part, 22 ... Speed deviation calculation part, 23 ... Speed control part, 24 ... q-axis current deviation calculation part, 25 ... q-axis current control unit, 26 ... d-axis current command value setting unit, 27 ... d-axis current deviation calculation unit, 28 ... d-axis current control unit, 29,32 ... coordinate conversion unit, 30 ... PWM control unit, 31 ... Current detector, 33 ... Rotation angle calculator, 34 ... Speed calculator

Claims (3)

電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータを制御するモータ制御装置であって、
前記ブラシレスモータに供給されるべき電流指令値を設定するために必要な変動値を検出するための変動値検出手段と、
前記変動値検出手段によって検出される変動量に応じたトルクを前記ブラシレスモータから発生させるための電流指令値に対応した速度指令値を設定する速度指令値設定手段と、
前記ブラシレスモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記ブラシレスモータのロータの回転速度を検出する速度検出手段と、
前記速度指令値設定手段によって設定される速度指令値と、前記速度検出手段によって得られる回転速度とに基づいて、フィードバック制御を行なうことにより、電流指令値を演算する電流指令値演算手段と、
前記電流指令値演算手段によって演算される電流指令値と、前記電流検出手段によって検出されるモータ電流とに基づいて、前記ブラシレスモータに供給される電流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 brushless motor for an electric power steering device,
Fluctuation value detecting means for detecting a fluctuation value necessary for setting a current command value to be supplied to the brushless motor;
Speed command value setting means for setting a speed command value corresponding to a current command value for generating torque corresponding to the amount of fluctuation detected by the fluctuation value detecting means from the brushless motor;
Current detecting means for detecting a current flowing through the brushless motor;
Speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotor of the brushless motor;
Current command value calculating means for calculating a current command value by performing feedback control based on the speed command value set by the speed command value setting means and the rotational speed obtained by the speed detecting means;
A motor control device including: a current command value calculated by the current command value calculation unit; and a control unit configured to control a current supplied to the brushless motor based on a motor current detected by the current detection unit. .
前記速度指令値設定手段は、前記変動値検出手段によって検出される変動量に応じたトルクを前記ブラシレスモータから発生させるための基本電流指令値を設定するための基本電流指令値設定手段と、
前記基本電流指令値設定手段によって設定された基本電流指令値を速度指令値に変換する変換手段とを含む、請求項1に記載のモータ制御装置。
The speed command value setting means includes a basic current command value setting means for setting a basic current command value for generating torque from the brushless motor according to the fluctuation amount detected by the fluctuation value detection means,
The motor control device according to claim 1, further comprising conversion means for converting the basic current command value set by the basic current command value setting means into a speed command value.
前記速度指令値設定手段は、前記変動値検出手段の検出対象である変動量と速度指令値との関係を記憶したマップに基づいて、前記変動値検出手段によって検出される変動量に応じた速度指令値を求めるように構成されている、請求項1に記載のモータ制御装置。
The speed command value setting means is a speed corresponding to the fluctuation amount detected by the fluctuation value detection means, based on a map storing the relationship between the fluctuation amount to be detected by the fluctuation value detection means and the speed command value. The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is configured to obtain a command value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015037918A (en) * 2013-08-19 2015-02-26 株式会社ジェイテクト Controller for hydraulic power steering device

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