JP2017158245A - Motor controller and electrically-driven power steering device with the same mounted therein - Google Patents

Motor controller and electrically-driven power steering device with the same mounted therein Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power controller which prevents interference even if single system drive and double system drive are switched, by interposing such a filter that transfer function properties of the single system drive and the double system drive become equal when controlling drive of a motor including two system coils with two control sections each including a motor counter electromotive voltage compensation function, and an electrically-driven power steering device which improves a steering feeling.SOLUTION: A motor controller comprises control sections 1 and 2 each for controlling driving of a motor including two system coils for each of the two system coils. The control sections 1 and 2 control driving of the motor under current feedback control based on a current command value and compensate for a motor counter electromotive voltage in accordance with a counter electromotive voltage compensation signal based on a motor angle or a motor angular velocity. In each path for compensating for the motor counter electromotive voltage, an LPF for noise cancellation is provided and in a feedback path, an angle feedback filter with which transfer function properties of the single system drive and the double system drive become equal is provided.SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

本発明は、2系統巻線を有するモータを2つの制御部で駆動制御するモータ制御装置及びそれを搭載し、少なくとも操舵トルクに基づいて演算された電流指令値により、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置に関する。特に2つの制御部がそれぞれ、ノイズ除去のローパスフィルタ(LPF)を備えてモータ逆起電圧(EMF)の補償を行う逆起電圧補償機能を有し、片系統駆動及び両系統駆動で同一の伝達関数特性となる角度フィードバックフィルタをフィードバック経路に設け、切換による干渉を抑制したモータ制御装置及びそれを搭載し、操舵フィーリングを向上した電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention is equipped with a motor control device that drives and controls a motor having two windings with two control units, and at least a current command value calculated based on a steering torque. The present invention relates to an electric power steering device that applies assist force. In particular, each of the two control units is equipped with a low-pass filter (LPF) for noise removal and has a back electromotive force compensation function that compensates for the motor back electromotive force (EMF). The present invention relates to a motor control device in which an angle feedback filter serving as a function characteristic is provided in a feedback path to suppress interference due to switching, and an electric power steering device equipped with the motor control device to improve steering feeling.

モータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置(EPS)は、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト力)を付与するものであり、インバータで制御されるモータの駆動力を、ギア等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与する。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。   An electric power steering device (EPS) equipped with a motor control device applies steering assist force (assist force) to the steering mechanism of the vehicle by the rotational force of the motor, and the driving force of the motor controlled by the inverter is A steering assist force is applied to the steering shaft or the rack shaft by a transmission mechanism such as a gear. Such a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small. The adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). This is done by adjusting the duty of modulation) control.

電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクThを検出するトルクセンサ10及び操舵角θを検出する舵角センサ14が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによって、EPS用モータ20に供給する電流を制御する。
なお、舵角センサ14からは操舵角θが検出され、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転センサから操舵角を取得することも可能である。
コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。
The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 1. A column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of a handle 1 is a reduction gear 3, universal joints 4a and 4b, a pinion rack mechanism 5, a tie rod 6a, 6b is further connected to the steering wheels 8L and 8R via hub units 7a and 7b. Further, the column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque Th of the handle 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θ, and a motor 20 for assisting the steering force of the handle 1 is a reduction gear. 3 is connected to the column shaft 2 through 3. The control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11. The control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and compensates the current command value. The current supplied to the EPS motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref subjected to.
Note that the steering angle θ is detected from the steering angle sensor 14, and the steering angle can be acquired from a rotation sensor such as a resolver connected to the motor 20.
The control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that transmits and receives various types of vehicle information, and the vehicle speed Vs can also be received from the CAN 40. The control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.

コントロールユニット30は主としてCPU(MPUやMCU等も含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと図2のようになる。   The control unit 30 is mainly composed of a CPU (including an MPU, MCU, etc.). FIG. 2 shows general functions executed by a program inside the CPU.

図2を参照してコントロールユニット30を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTh及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN40からの)車速Vsは、電流指令値Iref1を演算する電流指令値演算部31に入力される。電流指令値演算部31は、入力された操舵トルクTh及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給する電流の制御目標値である電流指令値Iref1を演算する。電流指令値Iref1は加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差ΔI(=Irefm−Im)が演算され、その偏差ΔIが操舵動作の特性改善のためのPI制御部34に入力される。PI制御部34で特性改善された電圧制御指令値VrefがPWM制御部35に入力され、更にインバータ36を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20の電流値Imはモータ電流検出器37で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。インバータ36は、半導体スイッチング素子としてのFETのブリッジ回路で構成されている。   Referring to FIG. 2, the control unit 30 will be described. The steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are a current command for calculating a current command value Iref1. The value is input to the value calculation unit 31. The current command value calculation unit 31 calculates a current command value Iref1, which is a control target value of the current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the input steering torque Th and vehicle speed Vs. The current command value Iref1 is input to the current limiting unit 33 via the adding unit 32A, and the current command value Irefm with the maximum current limited is input to the subtracting unit 32B, and the deviation ΔI (= Irefm−Im) is calculated, and the deviation ΔI is input to the PI control unit 34 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage control command value Vref whose characteristics are improved by the PI control unit 34 is input to the PWM control unit 35, and the motor 20 is further PWM driven via the inverter 36. The current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 37 and fed back to the subtraction unit 32B. The inverter 36 is composed of an FET bridge circuit as a semiconductor switching element.

モータ20にはレゾルバ等の回転センサ21が連結されており、回転センサ21からモータ回転角度θが出力され、更にモータ速度ωがモータ速度演算部22で演算される。   A rotation sensor 21 such as a resolver is connected to the motor 20, a motor rotation angle θ is output from the rotation sensor 21, and a motor speed ω is calculated by a motor speed calculation unit 22.

また、加算部32Aには補償信号生成部38からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部38は、セルフアライニングトルク(SAT)38−1と慣性38−2を加算部38−4で加算し、その加算結果に更に収れん性38−3を加算部38−5で加算し、加算部38−5の加算結果を補償信号CMとしている。   Further, the compensation signal CM from the compensation signal generation unit 38 is added to the addition unit 32A, and the compensation of the steering system system is performed by adding the compensation signal CM to improve the convergence property, the inertia property, and the like. ing. The compensation signal generator 38 adds the self-aligning torque (SAT) 38-1 and the inertia 38-2 by the adder 38-4, and further adds the convergence 38-3 to the addition result by the adder 38-5. The addition result of the adder 38-5 is used as the compensation signal CM.

このような電動パワーステアリング装置のモータ制御装置では、モータ駆動時にモータ20が逆起電圧を発生するため、モータ逆起電圧を抑制若しくは減衰するための補償が必要である。その理由を以下に説明する。   In such a motor control device of an electric power steering device, since the motor 20 generates a counter electromotive voltage when the motor is driven, compensation for suppressing or attenuating the motor counter electromotive voltage is required. The reason will be described below.

電流指令値Irefからモータ20が駆動される制御系を伝達関数で示すと、図3のようになる。電流指令値Irefは制御フィルタ(GFF)101を経て減算部104に入力され、実モータ電流Imnとの偏差eが算出される。偏差eは制御フィルタ(GFB)を経て減算部105に入力され、減算部105でモータ20の逆起電圧EMFが減算され、その差分eがモータ20の電気系特性部110(1/(L・s+R))を経て、更にトルク定数Kt[Nm/A]を経て機械系特性部120(1/(J・s+D))に入力される。逆起電圧EMFは、機械特性部120の出力であるモータ角速度(モータ回転数)ωmに逆起電圧定数Ke[V/(rad/s)]を乗算して得られる。電気系特性部110からのモータ電流Imは検出されてフィードバックされるが、実際には電流検出ノイズNiが混入し、実モータ電流Imnとしてフィードバックされる。 A control system in which the motor 20 is driven from the current command value Iref is represented by a transfer function as shown in FIG. The current command value Iref is input to the subtraction unit 104 via the control filter (G FF ) 101, and a deviation e 1 from the actual motor current Imn is calculated. The deviation e 1 is input to the subtraction unit 105 through the control filter (G FB ), the back electromotive voltage EMF of the motor 20 is subtracted by the subtraction unit 105, and the difference e 3 is obtained as the electric system characteristic unit 110 (1 / (L · s + R)), and further, the torque constant Kt [Nm / A] is inputted to the mechanical system characteristic section 120 (1 / (J · s + D)). The counter electromotive voltage EMF is obtained by multiplying the motor angular velocity (motor rotational speed) ωm, which is an output of the mechanical characteristic unit 120, by a counter electromotive voltage constant Ke [V / (rad / s)]. The motor current Im from the electric system characteristic unit 110 is detected and fed back, but actually, the current detection noise Ni is mixed and fed back as the actual motor current Imn.

電気系特性部110は数1で表され、機械系特性部120は数2で表わされる。電気系特性部110のLはモータ相関インダクタンス[H]、Rはモータ相関抵抗[Ω]であり、機械系特性部120のJはモータ慣性モーメント[Kg・m2]、Dはモータ粘性係数[Nm/(rad/s)]である。
電流指令値Irefからモータ電流Imまでの系を、図4に示すように周波数帯域を制御し易い1次フィルタ(1/(T・s+1))とするため、T〜Tを時定数として、制御フィルタ(GFF)101の伝達関数は下記数1で設定され、制御フィルタ(GFB)102の伝達関数は下記数2で設定されている。
The electrical system characteristic unit 110 is expressed by the following equation 1, and the mechanical system characteristic unit 120 is expressed by the following equation 2. L in the electric system characteristic unit 110 is motor correlation inductance [H], R is motor correlation resistance [Ω], J in the mechanical system characteristic unit 120 is motor moment of inertia [Kg · m 2 ], and D is motor viscosity coefficient [ Nm / (rad / s)].
In order to set the system from the current command value Iref to the motor current Im as a primary filter (1 / (T 4 · s + 1)) whose frequency band is easy to control as shown in FIG. 4, T 1 to T 4 are time constants. The transfer function of the control filter (G FF ) 101 is set by the following formula 1, and the transfer function of the control filter (G FB ) 102 is set by the following formula 2.

Figure 2017158245
Figure 2017158245

Figure 2017158245
即ち、電流指令値Irefからモータ電流Imまでの系を“1/(T・s+1)”(数3)とし、時定数Tの設定で電流指令値Irefからモータ電流Imまでの特性である電流制御帯域を決定(1次フィルタ)するために、制御フィルタ(GFF)101及び制御フィルタ(GFB)102の特性を決定する。
Figure 2017158245
That is, the system from the current command value Iref to the motor current Im is “1 / (T 4 · s + 1)” (Equation 3), and the characteristic from the current command value Iref to the motor current Im is set by setting the time constant T 4. In order to determine the current control band (primary filter), the characteristics of the control filter (G FF ) 101 and the control filter (G FB ) 102 are determined.

Figure 2017158245
そして、制御フィルタ(GFB)102を含む電流制御のフィードバック閉ループの系では、逆起電圧EMFとEMF補償を0として、数4及び図5に示すように、外乱の電流検出ノイズ(Ni)除去用の2次フィルタ(時定数T,T)と1次位相進みフィルタ(T)となる構成を採る。1次位相進みフィルタ(T)の項がないと、制御フィルタ(GFF)101の分子の微分項が2次になってしまい、非常に不安定になるからである。要するに、制御フィルタ(GFF)101は、電流指令値Irefからモータ電流Imまでの特性を決めるフィルタであり、制御フィルタ(GFB)102は、電流検出ノイズNiを除去するフィルタを含めた、電流指令値Irefからモータ電流Imまでの特性を決めるフィルタと言える。
Figure 2017158245
In the current control feedback closed loop system including the control filter (G FB ) 102, the back electromotive force EMF and EMF compensation are set to 0, and the disturbance current detection noise (Ni) is removed as shown in Equation 4 and FIG. The second-order filter (time constants T 2 and T 3 ) and the first-order phase advance filter (T 1 ) are used. This is because if there is no term of the primary phase advance filter (T 1 ), the differential term of the numerator of the control filter (G FF ) 101 becomes second order and becomes very unstable. In short, the control filter (G FF ) 101 is a filter that determines the characteristics from the current command value Iref to the motor current Im, and the control filter (G FB ) 102 is a current including a filter that removes the current detection noise Ni. It can be said that the filter determines the characteristics from the command value Iref to the motor current Im.

Figure 2017158245
上記数1及び数4をGFBについて解くと、制御フィルタ(GFB)102は上記数2となる。
Figure 2017158245
When Equation 1 and Equation 4 are solved for G FB , the control filter (G FB ) 102 becomes Equation 2 above.

このように、制御フィルタ(GFF)101及び制御フィルタ(GFB)102の設定では、モータ逆起電圧EMFとEMF補償の混入を考慮していない。しかしながら、モータ逆起電圧EMFの発生は、実電流に影響を与えるため、モータ出力を正確に制御する上で大きな問題となる。このような対策として、モータ逆起電圧の補償が考えられ、例えば特開2013−219870号公報(特許文献1)では、電圧指令値及び電流検出値に基づいてモータの逆起電圧を推定し、逆起電圧推定値を電流指令値に加算するようにしている。また、特開2012−236472号公報(特許文献2)では、回転角速度に基づいて逆起電圧を推定し、この推定逆起電圧に補償係数を乗じて逆起電圧補償制御値を算出し、逆起電圧補償制御値を基本電圧に加算して電圧指令値としている。 As described above, the setting of the control filter (G FF ) 101 and the control filter (G FB ) 102 does not consider the mixing of the motor back electromotive force EMF and EMF compensation. However, the generation of the motor back electromotive voltage EMF affects the actual current, and thus becomes a serious problem in accurately controlling the motor output. As such a countermeasure, compensation of the motor back electromotive force voltage is conceivable. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2013-21870 (Patent Document 1), the back electromotive force voltage of the motor is estimated based on the voltage command value and the current detection value, The estimated back electromotive force value is added to the current command value. In Japanese Patent Laid-Open No. 2012-236472 (Patent Document 2), a counter electromotive voltage is estimated based on the rotational angular velocity, and the counter electromotive voltage compensation control value is calculated by multiplying the estimated counter electromotive voltage by a compensation coefficient. A voltage command value is obtained by adding the electromotive force compensation control value to the basic voltage.

また、近年、電動パワーステアリング装置の安全性とEPS故障時の機能持続性を含めた多系統制御とが、クライアントの声として大きく要求されてきている状況にある。その場合、モータの安全性を高めるため、モータ巻線を多系統化したモータが出現している。図6はY結線の3相モータを示しており、1系統がU相巻線UW1、V相巻線VW1、W相巻線WW1で構成され、他の1系統がU相巻線UW2、V相巻線VW2、W相巻線WW2で構成されている。巻線UW1〜WW1又は巻線UW2〜WW2に3相電流を流すことによってモータが駆動される。また、図7はΔ結線の3相モータを示しており、1系統がU相巻線UW1、V相巻線VW1、W相巻線WW1で構成され、他の1系統がU相巻線UW2、V相巻線VW2、W相巻線WW2で構成されている。巻線UW1〜WW1又は巻線UW2〜WW2に3相電流を流すことによってモータが駆動される。   Further, in recent years, there has been a great demand for voice of clients for multi-system control including safety of an electric power steering device and functional sustainability in the event of an EPS failure. In that case, in order to increase the safety of the motor, a motor with multiple motor windings has appeared. FIG. 6 shows a Y-connected three-phase motor. One system is composed of a U-phase winding UW1, a V-phase winding VW1, and a W-phase winding WW1, and the other one is a U-phase winding UW2, V It consists of a phase winding VW2 and a W-phase winding WW2. The motor is driven by passing a three-phase current through the windings UW1 to WW1 or the windings UW2 to WW2. FIG. 7 shows a Δ-connected three-phase motor. One system is constituted by a U-phase winding UW1, a V-phase winding VW1, and a W-phase winding WW1, and the other one is a U-phase winding UW2. , V-phase winding VW2 and W-phase winding WW2. The motor is driven by passing a three-phase current through the windings UW1 to WW1 or the windings UW2 to WW2.

また、制御構成としては、2系統巻線毎に制御部を設け、各制御部でモータを駆動するようになっている。このような2系統の制御構成とした場合、2系統を同時に駆動する両系統駆動時と、1系統が故障して他の系統で駆動する片系統駆動時とでモータトルクに差が出てしまい、運転者へ不快感を与える可能性がある。その理由は、モータ出力は同一(1つの出力)であるのに、逆起電圧補償の1つの信号が、それぞれの制御系統にフィードバックされているため、相互に干渉してしまうからである。   Moreover, as a control structure, a control part is provided for every two system windings, and a motor is driven by each control part. In the case of such a two-system control configuration, there is a difference in motor torque between when both systems drive simultaneously driving the two systems and when one system fails when one system fails. May cause discomfort to the driver. The reason is that although the motor outputs are the same (one output), one signal of back electromotive voltage compensation is fed back to each control system, and thus interferes with each other.

2系統の制御系として、例えば特開2008-271624号公報(特許文献3)に開示された装置が提案されている。特許文献3の装置は、モータの誘起電圧定数パラメータの目標値と観測値との偏差に応じて、該偏差を解消するように位相差変更駆動手段を制御すると共に、偏差に基づいて両ロータ間の位相差の変更動作の異常の有無を判定する手段備え、異常の有無の判定には、偏差の積分値を用いている。   As the two control systems, for example, an apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-271624 (Patent Document 3) has been proposed. The device of Patent Document 3 controls the phase difference change driving means so as to eliminate the deviation according to the deviation between the target value of the induced voltage constant parameter of the motor and the observed value, and based on the deviation, Means for determining the presence or absence of an abnormality in the phase difference changing operation, and the integral value of the deviation is used to determine the presence or absence of the abnormality.

特開2013−219870号公報JP 2013-2119880 A 特開2012−236472号公報JP 2012-236472 A 特開2008−271624号公報JP 2008-271624 A

しかしながら、特許文献1及び2に示されるような逆起電圧補償はいずれも、ノイズが混入しないことを前提にして補償しているが、実際にはノイズが混入するため、電流指令値に対して正確にモータ出力を追従させることができない課題がある。   However, both of the back electromotive force compensations shown in Patent Documents 1 and 2 are compensated on the assumption that noise is not mixed. However, since noise is actually mixed, the current command value is compared with the current command value. There is a problem that the motor output cannot be accurately followed.

また、特許文献3の装置では、偏差を積分しているので誤差が蓄積される可能性があり、ノイズの混入やモータ逆起電圧の補償を考慮していないので、制御系のバランスが崩れる可能性がある。   Further, in the device of Patent Document 3, since the deviation is integrated, an error may be accumulated, and noise control and compensation of the motor back electromotive voltage are not taken into consideration, so that the balance of the control system may be lost. There is sex.

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、モータ逆起電圧を補償すると共に、2系統巻線を有するモータを、モータ逆起電圧補償機能を有する2つの制御部で駆動制御する場合、片系統駆動と両系統駆動で同一の伝達関数特性となるようなフィルタを制御系に介挿することで、片系統駆動と両系統駆動を相互に切り換えた場合にも干渉することのないモータ制御装置を提供すると共に、操舵フィーリングを向上した電動パワーステアリング装置を提供することにある。   The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to compensate for a motor back electromotive voltage and to control a motor having two system windings with two functions having a motor back electromotive force compensation function. In the case where the drive control is performed by a part, even if the single-system drive and the dual-system drive are switched to each other by inserting a filter that has the same transfer function characteristics in the single-system drive and the dual-system drive in the control system. An object of the present invention is to provide a motor control device that does not interfere with each other and to provide an electric power steering device with improved steering feeling.

本発明は、2系統巻線を有するモータを前記2系統巻線毎に駆動制御する制御部1及び2を備え、前記制御部1及び2はそれぞれ、電流指令値に基づく電流フィードバック制御で前記モータを駆動制御すると共に、モータ角度若しくはモータ角速度に基づく逆起電圧補償信号によりモータ逆起電圧の補償を行うモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータ逆起電圧を補償する経路にそれぞれノイズ除去用のLPFが設けられていると共に、片系統駆動及び両系統駆動で同一の伝達関数特性となる角度フィードバックフィルタをフィードバック経路に設けることにより達成される。   The present invention includes control units 1 and 2 that drive and control a motor having two system windings for each of the two system windings, and each of the control units 1 and 2 performs current feedback control based on a current command value. And a motor control device that compensates the motor back electromotive force with a back electromotive force compensation signal based on the motor angle or the motor angular speed, and the above object of the present invention is to provide a path for compensating the motor back electromotive force. This is achieved by providing an LPF for noise removal and an angle feedback filter having the same transfer function characteristics in the single-system drive and the two-system drive in the feedback path.

本発明の上記目的は、前記電流指令値を1/2ずつに分配する係数部が設けられており、前記係数部からの分配電流指令値により前記制御部1及び2を駆動するようになっていることにより、或いは前記電流指令値を入力する前記制御部1及び2が、前記電流指令値を1/2にする係数を有していることにより、或いは前記電流指令値がdq軸電流指令値であり、前記制御部が2相フィードバック式ベクトル制御系であることにより、或いは前記電流指令値がdq軸電流指令値であり、前記制御部が3相フィードバック式ベクトル制御系であることにより、より効果的に達成される。   The object of the present invention is to provide a coefficient unit that distributes the current command value in half, and drives the control units 1 and 2 by the distributed current command value from the coefficient unit. Or the control units 1 and 2 that input the current command value have a coefficient that halves the current command value, or the current command value is a dq-axis current command value. The control unit is a two-phase feedback vector control system, or the current command value is a dq-axis current command value, and the control unit is a three-phase feedback vector control system. Effectively achieved.

本発明に係るモータ制御装置によれば、2系統巻線を有するモータの逆起電圧を補償すると共に、2系統巻線を駆動する2つの制御系において、片系統駆動と両系統駆動で同一の伝達関数特性となる角度フィルタをフィードバック経路に設けているので、故障(異常を含む)時における片系統駆動おいても、通常時の両系統駆動においても干渉することがなく、2系統制御系の特性のバランスをとることが可能となる。   According to the motor control device of the present invention, the back electromotive force voltage of the motor having the two-system winding is compensated, and the two control systems for driving the two-system winding are identical in the single-system driving and the both-system driving. Since the angle filter that becomes the transfer function characteristic is provided in the feedback path, there is no interference even in single-system drive at the time of failure (including abnormality) or in both-system drive at normal time. It becomes possible to balance the characteristics.

また、片系統制御と両系統制御でトルクリップルが抑制されるので、電動パワーステアリング装置に搭載すれば、操舵フィーリングを一層向上することができる。   In addition, since torque ripple is suppressed by the single-system control and the two-system control, the steering feeling can be further improved if it is mounted on the electric power steering device.

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing an outline of an electric power steering device. 電動パワーステアリング装置のコントロールユニット(ECU)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control unit (ECU) of an electric power steering apparatus. モータ逆起電圧の影響を示すモータ制御装置のブロック線図である。It is a block diagram of the motor control apparatus which shows the influence of a motor back electromotive voltage. 制御フィルタの特性を説明するための周波数応答図である。It is a frequency response figure for demonstrating the characteristic of a control filter. 制御フィルタの特性を説明するための周波数応答図である。It is a frequency response figure for demonstrating the characteristic of a control filter. 2系統巻線を有するY結線モータの線図である。It is a diagram of a Y connection motor having two system windings. 2系統巻線を有するΔ結線モータの線図である。It is a diagram of a Δ connection motor having two windings. 逆起電圧補償機能を有するモータ制御装置の構成例を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the structural example of the motor control apparatus which has a back electromotive force compensation function. 2系統巻線を有するモータの制御系の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control system of the motor which has 2 type | system | group winding. 従来装置の特性例(シミュレーション)を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of a characteristic (simulation) of a conventional apparatus. 従来装置のゲインの特性例(両系統駆動及び片系統駆動)を示す周波数応答図である。It is a frequency response figure which shows the characteristic example (both system drive and single system drive) of the conventional apparatus. 従来装置の位相の特性例(両系統駆動及び片系統駆動)を示す周波数応答図である。It is a frequency response figure which shows the example of the characteristic of the phase of a conventional apparatus (both system drive and single system drive). 本発明の実施形態の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of embodiment of this invention. 本発明の効果を示す周波数応答図である。It is a frequency response figure which shows the effect of this invention. 本発明を適用可能なベクトル制御系(3相FB)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the vector control system (3 phase FB) which can apply this invention. 本発明を適用可能なベクトル制御系(2相FB)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the vector control system (2 phase FB) which can apply this invention.

本発明では、ノイズの混入を含めたモータ逆起電圧の補償を行っており、先ず逆起電圧補償について説明する。   In the present invention, compensation for the motor back electromotive force including noise is performed. First, back electromotive force compensation will be described.

図8は、回転センサ(例えばレゾルバ)で検出されるモータ角度θmに基づいて、逆起電圧EMFを補償する場合の構成例を、図3に対応させて示している。モータ角度θmは微分部130で微分されるが、実際には回転センサ(例えばレゾルバ)にはノイズNrが含まれており、加算部133でノイズNrが加算(混入)されたモータ角度θmrが微分部130に入力される。微分部130で微分されたモータ角速度ωnは、伝達関数が数5で表されるノイズ除去用のローパスフィルタ(LPF)131に入力され、LPF131でノイズNrを除去されたモータ角速度ωn’は、逆起電圧補償定数部132で逆起電圧補償定数Ke’を乗算され、逆起電圧補償信号EMFcとして加算部106に入力される。   FIG. 8 shows a configuration example in the case where the back electromotive force EMF is compensated based on the motor angle θm detected by a rotation sensor (for example, a resolver), corresponding to FIG. Although the motor angle θm is differentiated by the differentiating unit 130, the rotation sensor (for example, the resolver) actually includes noise Nr, and the motor angle θmr to which the noise Nr is added (mixed) by the adding unit 133 is differentiated. Input to the unit 130. The motor angular velocity ωn differentiated by the differentiating unit 130 is input to a low-pass filter (LPF) 131 for noise removal whose transfer function is expressed by Equation 5, and the motor angular velocity ωn ′ from which the noise Nr has been removed by the LPF 131 is the inverse. The back electromotive force compensation constant Ke ′ is multiplied by the back electromotive force compensation constant unit 132 and input to the adder 106 as a back electromotive voltage compensation signal EMFc.

なお、LPF131のωは、カットオフ周波数f(例えば40Hz)に対してω=2πfの関係を有している。 Incidentally, omega L of LPF131 have a relation of ω L = 2πf c relative to the cutoff frequency f c (e.g. 40 Hz).

Figure 2017158245
この逆起電圧補償はモータ角度θm(モータ角速度ωm)に依存しており、ノイズNrの混入がなければLPF131は不要である。しかし、実際には回転センサから混入するノイズNrの影響があり、その影響を低減するLPF131を具備している。フィルタ処理を行わないと、電動パワーステアリング装置では操舵感が悪化してしまうからである。このLPF131のフィルタ処理により、モータ回転数の周波数が上がると、モータ逆起電圧EMFに対して位相が遅れ、完全にモータ逆起電圧EMFを相殺できない可能性がある。この相殺誤差が外乱として電流制御系内に混入して、フィードバック制御の役割である実モータ電流Imを電流指令値Irefに追従させることができなくなる。逆起電圧補償が完全であれば、下記数6の関係となるべきである。
Figure 2017158245
This back electromotive force compensation depends on the motor angle θm (motor angular velocity ωm), and the LPF 131 is not required unless noise Nr is mixed. However, there is actually an influence of noise Nr mixed from the rotation sensor, and the LPF 131 for reducing the influence is provided. This is because if the filter process is not performed, the steering feeling is deteriorated in the electric power steering apparatus. If the frequency of the motor rotation speed is increased by the filtering process of the LPF 131, the phase is delayed with respect to the motor counter electromotive voltage EMF, and the motor counter electromotive voltage EMF may not be completely canceled. This cancellation error is mixed into the current control system as a disturbance, and the actual motor current Im, which is the role of feedback control, cannot follow the current command value Iref. If the back electromotive force compensation is complete, the relationship of the following formula 6 should be satisfied.

(数6)
EMFc−EMF=0
しかしながら、ノイズNrの混入により、上記数6は成立しない。そもそも、電流フィードバック制御の主な役割は電流指令値Iref通りに、遅れなく実電流Imを流すことである。フィルタ処理による制御では、制御帯域が高いほど追従性を改善することができるが、ノイズに対しても感度が上がってしまい、電動パワーステアリング装置では操舵感が悪化する。
(Equation 6)
EMFc-EMF = 0
However, the above equation 6 does not hold due to the mixing of noise Nr. In the first place, the main role of the current feedback control is to flow the actual current Im without delay according to the current command value Iref. In the control by the filter process, the followability can be improved as the control band is higher, but the sensitivity to noise is increased, and the steering feeling is deteriorated in the electric power steering apparatus.

一方、2系統巻線を有するモータを制御する場合の構成は、例えば図9となる。出力軸111を有するモータ100は2系統のY結線モータ巻線101及び102を備え、モータ100には回転センサ110が接続されている。モータ100を駆動制御するECU200は、電源、操舵トルクTh、舵角θ、車速Vs、イグニション状態、回転角θeを入力し、CAN40及び非CAN41に接続されている。また、ECU200は、全体の制御や演算を行うMCU201と、MCU201からの電流指令値1に従ってモータ巻線101を駆動するGDM211と、MCU201からの電流指令値2に従ってモータ巻線102を駆動するGDM212とを備えている。GDM211及び212は、モータリレー(接点式若しくは半導体式)、モニタ・診断用インタフェース回路、インバータ等を含んでおり、GDM211及び212の電流・電圧検出値はMCU201に入力されている。つまり、MCU201は、電流指令値1と電流指令値2との間の補正演算機能を備えている。   On the other hand, the configuration for controlling a motor having two windings is, for example, FIG. A motor 100 having an output shaft 111 includes two systems of Y-connected motor windings 101 and 102, and a rotation sensor 110 is connected to the motor 100. The ECU 200 that drives and controls the motor 100 inputs a power source, a steering torque Th, a steering angle θ, a vehicle speed Vs, an ignition state, and a rotation angle θe, and is connected to the CAN 40 and the non-CAN 41. The ECU 200 includes an MCU 201 that performs overall control and calculation, a GDM 211 that drives the motor winding 101 according to the current command value 1 from the MCU 201, and a GDM 212 that drives the motor winding 102 according to the current command value 2 from the MCU 201. It has. The GDMs 211 and 212 include a motor relay (contact type or semiconductor type), a monitor / diagnostic interface circuit, an inverter, and the like. Current / voltage detection values of the GDMs 211 and 212 are input to the MCU 201. That is, the MCU 201 has a correction calculation function between the current command value 1 and the current command value 2.

このような2系統巻線のモータ及び2系統の制御系の構成では、一方の系統が故障(異常を含む)した場合、故障していない他の系統の制御系によりある程度、アシスト制御を継続することが可能である。しかしながら、2系統化すると、両系統駆動時と片系統駆動時とでモータトルクに差が出てしまう可能性があり、運転者へ不快感を与える可能性がある。その理由は、モータ逆起電圧補償の信号が、それぞれの系統にフィードバックされているため、相互に干渉してしまうからである。   In such a two-system winding motor and two-system control system configuration, when one system fails (including an abnormality), the assist control is continued to some extent by the other system control system that has not failed. It is possible. However, when two systems are used, there is a possibility that a difference in motor torque occurs between both systems and one system, which may give the driver discomfort. This is because the motor back electromotive force compensation signal is fed back to each system and interferes with each other.

図10はその様子を示しており、両系統駆動(2系統駆動)時から片系統駆動(1系統駆動)時に遷移すると、図10のA部に示すように段差(モータ出力トルク)が生じ、また、片系統駆動時から両系統駆動時に遷移すると、図10のB部に示すように段差が生じる。このような段差の発生は、モータ制御装置や電動パワーステアリング装置において、回避されるべき動作である。   FIG. 10 shows such a state. When a transition is made from the two-system drive (two-system drive) to the one-system drive (one-system drive), a step (motor output torque) occurs as shown in part A of FIG. Further, when a transition is made from the one-system drive to the both-system drive, a step is generated as shown in part B of FIG. The occurrence of such a step is an operation to be avoided in the motor control device and the electric power steering device.

図10における切換時の段差の発生は、電流指令値が40[A]において、両系統駆動時のゲイン特性が図11の黒色線のようになっており、位相特性が図12の黒色線のようになっているのに対し、片系統駆動時のゲイン特性が図11の灰色線のようになっており、位相特性が図12の灰色線のようになって、変曲点を持っているためである。   The occurrence of a step at the time of switching in FIG. 10 is such that when the current command value is 40 [A], the gain characteristic when driving both systems is as shown by the black line in FIG. 11, and the phase characteristic is the black line in FIG. On the other hand, the gain characteristic at the time of one-system drive is as shown by the gray line in FIG. 11, and the phase characteristic is as shown by the gray line in FIG. 12, and has an inflection point. Because.

そこで、本発明では、モータ逆起電圧補償の誤差を相殺すると共に、片系統駆動と両系統駆動を切り換えても相互に干渉しない角度フィルタを、モータ制御のフィードバック経路に設けている。   Therefore, in the present invention, an angle filter that cancels out the error of the motor back electromotive force compensation and does not interfere with each other even when switching between the one-system drive and the two-system drive is provided in the feedback path of the motor control.

本発明の構成例を図13に示して説明する。   A configuration example of the present invention will be described with reference to FIG.

2系統巻線を有するモータ(機械系特性部310)に対して制御部320及び330の2系統制御系を具備しており、正常時には制御部320及び330の両系統駆動で制御し、一方の制御系が故障(異常を含む)となったときに他方の制御系で片系統駆動を行う。また、故障が復旧したときには、片系統駆動から両系統駆動に復帰する。   A motor having two windings (mechanical system characteristic unit 310) is provided with a two-system control system of control units 320 and 330, and is controlled by driving both systems of the control units 320 and 330 in a normal state. When the control system becomes faulty (including abnormality), one system drive is performed in the other control system. Further, when the failure is recovered, the single system drive is restored to the dual system drive.

電流指令値Irefは減算部301に入力され、減算部301で角度フィードバック(FB)フィルタ300からの電流値Ifとの偏差Irefeが算出される。偏差Irefeは制御部320及び330の係数部321及び331に入力され、係数部321及び331には切換信号SWが入力されている。係数部321及び331は通常時(正常時)にはそれぞれ係数“1/2”に設定され、それぞれ半分にされた同一の電流指令値が2つの制御部320及び330に分配される。そして、一方の制御系が故障となった場合には、故障した系統の係数部の係数を“0”にすると共に、正常な系統の係数を“1”にする。即ち、係数部321及び331の出力である電流指令値Ic1及びIc2は、下記数7になる。   The current command value Iref is input to the subtractor 301, and the subtractor 301 calculates a deviation Iref from the current value If from the angle feedback (FB) filter 300. The deviation Irefe is input to the coefficient units 321 and 331 of the control units 320 and 330, and the switching signal SW is input to the coefficient units 321 and 331. The coefficient parts 321 and 331 are each set to a coefficient “1/2” in normal time (normal time), and the same current command value halved is distributed to the two control parts 320 and 330. When one control system fails, the coefficient of the coefficient part of the failed system is set to “0”, and the coefficient of the normal system is set to “1”. That is, the current command values Ic1 and Ic2 that are the outputs of the coefficient units 321 and 331 are expressed by the following equation (7).

(数7)
通常時:Ic1=1/2×Irefe
Ic2=1/2×Irefe
故障時(系統1の故障):
Ic1=0×Irefe=0
Ic2=1×Irefe=Irefe
故障時(系統2の故障):
Ic1=1×Irefe=Irefe
Ic2=0×Irefe=0

電流指令値Ic1及びIc2は、それぞれ上記数1で表わされる制御フィルタ(GFF)322及び332に入力され、制御フィルタ(GFF)322及び332からの電流指令値Ig1及びIg2が、それぞれ減算部323及び333に入力される。減算部323及び333には、それぞれ電気系特性部327及び337からのモータ電流Im1及びIm2がフィードバック入力されており、減算部323及び333で算出された偏差電流Id1及びId2が、上記数2で表わされる制御フィルタ(GFB)324及び334に入力される。
(Equation 7)
Normal time: Ic1 = 1/2 × Irefe
Ic2 = 1/2 × Irefe
At failure (system 1 failure):
Ic1 = 0 × Iref = 0
Ic2 = 1 × Irefe = Irefe
At failure (system 2 failure):
Ic1 = 1 × Irefe = Irefe
Ic2 = 0 × Iref = 0

Current command value Ic1 and Ic2 are input to the control filter (G FF) 322 and 332, respectively represented by the above Expression 1, the current command value Ig1 and Ig2 from control filter (G FF) 322 and 332, respectively subtracting unit 323 and 333 are input. The motor currents Im1 and Im2 from the electric system characteristic units 327 and 337 are respectively fed back to the subtraction units 323 and 333, and the deviation currents Id1 and Id2 calculated by the subtraction units 323 and 333 are expressed by the above formula 2. Input to the represented control filters (G FB ) 324 and 334.

制御フィルタ(GFB)324及び334からの電流指令値Ie1及びIe2はそれぞれ加算部325及び335に入力され、逆起電圧補償信号EMFcと加算され、加算された電流指令値Ib1及びIb2がそれぞれ減算部326及び336に入力される。減算部326及び336には、モータ角速度ωmに逆起電圧定数Keを乗算された逆起電圧EMFが減算入力され、逆起電圧EMFを減算された電流指令値Ir1が、下記数8で表わされる電気系特性部327に入力され、逆起電圧EMFを減算された電流指令値Ir2が、下記数9で表わされる電気系特性部337に入力される。 The current command values Ie1 and Ie2 from the control filters (G FB ) 324 and 334 are respectively input to the adders 325 and 335, added to the back electromotive force compensation signal EMFc, and the added current command values Ib1 and Ib2 are subtracted, respectively. Input to the units 326 and 336. A sub electromotive voltage EMF obtained by multiplying the motor angular velocity ωm by the counter electromotive voltage constant Ke is subtracted and input to the subtracting units 326 and 336, and a current command value Ir1 obtained by subtracting the counter electromotive voltage EMF is expressed by the following equation (8). A current command value Ir2 input to the electrical system characteristic unit 327 and subtracted from the back electromotive force EMF is input to the electrical system characteristic unit 337 represented by the following formula 9.

Figure 2017158245
Figure 2017158245

Figure 2017158245
電気系特性部327からのモータ電流Im1は、トルク定数部328でトルク定数Kt1を乗算されてトルクτ1として加算部313に入力され、電気系特性部337からのモータ電流Im2は、トルク定数部338でトルク定数Kt2を乗算されてモータトルクτ2として加算部313に入力される。加算部313の加算で求められたモータトルクτは機械系特性部310に入力され、機械系特性部310の出力であるモータ角速度ωmが、逆起電圧定数部312で逆起電圧定Keを乗算され、逆起電圧定Keを乗算された逆起電圧EMFが減算部326及び336に減算入力される。
Figure 2017158245
The motor current Im1 from the electric system characteristic unit 327 is multiplied by the torque constant Kt1 by the torque constant unit 328 and input to the addition unit 313 as the torque τ1, and the motor current Im2 from the electric system characteristic unit 337 is input to the torque constant unit 338. Is multiplied by the torque constant Kt2 and input to the adder 313 as the motor torque τ2. The motor torque τ obtained by the addition of the addition unit 313 is input to the mechanical system characteristic unit 310, and the motor angular velocity ωm that is the output of the mechanical system characteristic unit 310 is multiplied by the back electromotive voltage constant Ke by the back electromotive voltage constant unit 312. Then, the counter electromotive voltage EMF multiplied by the counter electromotive voltage constant Ke is subtracted and input to the subtracting units 326 and 336.

また、モータ角速度ωmは積分部311で積分されてモータ角度θmとして出力され、モータ角度θmにノイズNrが混入して微分部314で微分される。微分部314からのモータ角速度ωnは上記数5で表わされるLPF315に入力され、フィルタ処理された角速度ωn’は逆起電圧補償定数部316で逆起電圧補償定数Ke’を乗算され、逆起電圧補償信号EMFcが加算部325及び336に入力される。   Further, the motor angular velocity ωm is integrated by the integrating unit 311 and output as the motor angle θm. Noise Nr is mixed into the motor angle θm and differentiated by the differentiating unit 314. The motor angular velocity ωn from the differentiating unit 314 is input to the LPF 315 expressed by the above equation 5, and the filtered angular velocity ωn ′ is multiplied by the counter electromotive voltage compensation constant Ke ′ by the counter electromotive voltage compensation constant unit 316 to obtain the counter electromotive voltage. The compensation signal EMFc is input to the adders 325 and 336.

また、モータ角度θmは、角度フィードバックフィルタ(GANG)300を経て減算部301にフィードバックされている。 The motor angle θm is fed back to the subtractor 301 via the angle feedback filter (G ANG ) 300.

このような構成で、電流指令値Irefから系統1のモータトルクτ1までの伝達関数は下記数10であり、電流指令値Irefから系統2のモータトルクτ2までの伝達関数は下記数11である。   With such a configuration, the transfer function from the current command value Iref to the motor torque τ1 of the system 1 is the following formula 10, and the transfer function from the current command value Iref to the motor torque τ2 of the system 2 is the following formula 11.

Figure 2017158245
Figure 2017158245

Figure 2017158245
そして、通常時の両系統駆動時には系統1と系統2は同一状態で駆動され、下記数12で表わされる。
Figure 2017158245
When both systems are driven at normal time, the system 1 and the system 2 are driven in the same state, and are expressed by the following equation (12).

Figure 2017158245
ここで、便宜的にL=L=L,R=R=R,Kt1=Kt2=Ktとすれば、数10〜数12の分母の()を0にすることにより(数13)、片系統駆動と両系統駆動での特性を同じにすることができる。()を0とするには、角度FBフィルタ(GANG)300が下記数14となれば良い。
Figure 2017158245
Here, for convenience, if L 1 = L 2 = L, R 1 = R 2 = R, K t1 = K t2 = Kt, the denominator of tens to tens 12 is set to 0 ( (13) The characteristics of the single-system drive and the double-system drive can be made the same. In order to set () to 0, the angle FB filter (G ANG ) 300 may be expressed by the following equation (14).

Figure 2017158245
Figure 2017158245

Figure 2017158245
角度FBフィルタ(GANG)300の伝達関数を数14とすることにより、片系統駆動においても両系統駆動においても、モータトルクτは数15となる。
Figure 2017158245
By setting the transfer function of the angle FB filter (G ANG ) 300 to Expression 14, the motor torque τ is expressed by Expression 15 in both single-system driving and both-system driving.

Figure 2017158245
この結果、両系統駆動から片系統駆動に切り換えても、逆に片系統駆動から両系統駆動に切り換えても特性が同じになり、干渉がなく、変曲点の少ない円滑な特性となる。電動パワーステアリング装置においては、片系統制御と両系統制御でトルクリップルが抑制されるので、操舵フィーリングを一層向上することができる。
Figure 2017158245
As a result, the characteristics are the same even when switching from both-system driving to single-system driving, or conversely switching from one-system driving to both-system driving, and there is no interference and smooth characteristics with few inflection points. In the electric power steering device, torque ripple is suppressed by single-system control and double-system control, and thus the steering feeling can be further improved.

図14は片系統駆動及び両系統駆動と本発明の角度FBフィルタ(GANG)300の介挿に基づく特性とを比較しており、図14(A)はゲイン特性を示し、図14(B)は位相特性を示している。図14に示すように、角度FBフィルタ(GANG)300の介挿により、変曲点の少ない円滑な特性となっていることが分かる。 FIG. 14 compares the single-system drive and both-system drive with the characteristics based on the insertion of the angle FB filter (G ANG ) 300 of the present invention. FIG. 14 (A) shows the gain characteristics, and FIG. ) Indicates phase characteristics. As shown in FIG. 14, it can be seen that smooth characteristics with few inflection points are obtained by the insertion of the angle FB filter (G ANG ) 300.

本発明は、ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御系についても適用できるので、ベクトル制御系について説明する。   Since the present invention can also be applied to a vector control system that drives and controls a brushless motor, the vector control system will be described.

図15のベクトル制御系では、d軸電流指令値i及びq軸電流指令値iを演算して補正する電流指令値演算部220が設けられており、電流指令値演算部220には操舵トルクTh、車速Vs、モータ100に連結された回転センサ110からモータ角度(回転角度)θ、角速度演算部226で演算されたモータ角速度ωが入力されている。電流指令値演算部220で演算されたd軸電流指令値i及びq軸電流指令値iは2相/3相変換部221に入力され、モータ角度θに同期して3相の電流指令値Iuref,Ivref,Iwrefに変換される。3相の電流指令値Iuref,Ivref,Iwrefは減算部222(222u,222v,222w)に入力され、電流検出回路225Aで検出されたモータ電流Imu,Imv,Imwとの偏差ΔIu,ΔIv,ΔIwが算出される。算出された偏差ΔIu,ΔIv,ΔIwはPI制御部223に入力され、電流制御された3相の電圧制御指令値Vuref,Vvref,VwrefがPWM制御部224に入力され、PWM制御部224で演算された各相dutyに基づいてインバータ225を介してモータ100が駆動される。 The vector control system of FIG. 15, and the current command value calculating section 220 is provided to correct by calculating the d-axis current command value i d and the q-axis current command value i q, steering the current command value calculating section 220 The torque Th, the vehicle speed Vs, the motor angle (rotation angle) θ e , and the motor angular velocity ω calculated by the angular velocity calculation unit 226 are input from the rotation sensor 110 connected to the motor 100. D-axis current command value i d and the q-axis current command value i q calculated by the current command value calculating unit 220 is input to the 2-phase / 3-phase conversion unit 221, three-phase current in synchronization with the motor angle theta e The command values are converted into Iuref, Ivref, and Iwref. Three-phase current command values Iuref, Ivref, Iwref are input to a subtractor 222 (222u, 222v, 222w), and deviations ΔIu, ΔIv, ΔIw from motor currents Imu, Imv, Imw detected by the current detection circuit 225A are obtained. Calculated. The calculated deviations ΔIu, ΔIv, ΔIw are input to the PI control unit 223, and the current-controlled three-phase voltage control command values Vuref, Vvref, Vwref are input to the PWM control unit 224, and are calculated by the PWM control unit 224. The motor 100 is driven via the inverter 225 based on each phase duty.

また、図16のベクトル制御系では、電流検出回路225Aで検出された3相のモータ電流Imu,Imv,Imwをモータ角度θに同期して2相に変換する3相/2相変換部227が設けられている。電流指令値演算部220で演算され補正されたd軸電流指令値i及びq軸電流指令値iは減算部222(222d、222q)に入力され、減算部222で3相/2相変換部227からの2相の電流Imd,Imqとの偏差Δi,Δiが算出される。偏差Δi,Δiは2相/3相変換部221に入力され、変換された3相の電流指令値Iuref,Ivref,IwrefがPI制御部223に入力され、以降は図15の場合と同様な動作が実行される。 Also, in the vector control system of FIG. 16, the current detection circuit 225A with the detected three-phase motor current Imu, Imv, 3-phase converted to 2-phase in synchronism with the motor angle theta e the Imw / 2 phase converter 227 Is provided. D-axis current command value computed is corrected by the current command value calculating section 220 i d and the q-axis current command value i q is input to the subtraction unit 222 (222d, 222q), 3-phase / 2-phase conversion by the subtraction unit 222 Deviations Δi d and Δi q from the two-phase currents Imd and Imq from the unit 227 are calculated. The deviations Δi d and Δi q are input to the two-phase / three-phase conversion unit 221, and the converted three-phase current command values Iuref, Ivref, Iwref are input to the PI control unit 223, and thereafter the same as in FIG. Actions are performed.

図15の制御系は、3相のモータ電流Imu,Imv,Imwがフィードバックされる3相フィードバック式ベクトル制御系であり、図16の制御系は、3相のモータ電流Imu,Imv,Imwが2相電流Imd,Imqに変換されてフィードバックされる2相フィードバック式ベクトル制御系である。本発明は、上記3相フィードバック式ベクトル制御系及び2相フィードバック式ベクトル制御系のいずれにも適用でき、他の制御系でも良い。   The control system in FIG. 15 is a three-phase feedback vector control system that feeds back three-phase motor currents Imu, Imv, and Imw. The control system in FIG. 16 has three-phase motor currents Imu, Imv, and Imw of 2. This is a two-phase feedback vector control system which is converted into phase currents Imd and Imq and fed back. The present invention can be applied to both the three-phase feedback vector control system and the two-phase feedback vector control system, and other control systems may be used.

なお、上述の実施形態では別個のGDMで2系統巻線を有するモータを駆動制御しているが、ハード的には一体構造であっても良い。また、切換可能な係数部を各系統の前段に設けているが、制御フィルタ(GFF)内に可変ゲインを設けるようにしても良い。 In the above-described embodiment, the motor having the two-system winding is driven and controlled by separate GDMs, but may be integrated in hardware. Moreover, although the switchable coefficient part is provided in the preceding stage of each system, a variable gain may be provided in the control filter (G FF ).

1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
20、100 モータ
30、200 コントロールユニット(ECU)
31、220 電流指令値演算部
34、223 PI制御部
35、224 PWM制御部
36、225 インバータ
110、327、337 電気系特性部
120、310 機械系特性部
131、315 LPF
201 MCU
211、212 GDM
221 2相/3相変換部
227 3相/2相変換部
300 角度フィードバックフィルタ
320、330 制御部
321、331 係数部
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
10 Torque Sensor 12 Vehicle Speed Sensor 20, 100 Motor 30, 200 Control Unit (ECU)
31, 220 Current command value calculation unit 34, 223 PI control unit 35, 224 PWM control unit 36, 225 Inverter 110, 327, 337 Electric system characteristic unit 120, 310 Mechanical system characteristic unit 131, 315 LPF
201 MCU
211, 212 GDM
221 2-phase / 3-phase converter 227 3-phase / 2-phase converter 300 Angle feedback filters 320, 330 Control units 321, 331 Coefficient unit

Claims (6)

2系統巻線を有するモータを前記2系統巻線毎に駆動制御する制御部1及び2を備え、前記制御部1及び2はそれぞれ、電流指令値に基づく電流フィードバック制御で前記モータを駆動制御すると共に、モータ角度若しくはモータ角速度に基づく逆起電圧補償信号によりモータ逆起電圧の補償を行うモータ制御装置において、
前記モータ逆起電圧を補償する経路にそれぞれノイズ除去用のLPFが設けられていると共に、片系統駆動及び両系統駆動で同一の伝達関数特性となる角度フィードバックフィルタをフィードバック経路に設けたことを特徴とするモータ制御装置。
Control units 1 and 2 that drive and control a motor having two windings for each of the two windings are provided, and each of the control units 1 and 2 controls driving of the motor by current feedback control based on a current command value. In addition, in the motor control device that compensates for the motor back electromotive force by the back electromotive force compensation signal based on the motor angle or the motor angular speed,
An LPF for noise removal is provided in each of the paths for compensating the motor back electromotive voltage, and an angle feedback filter having the same transfer function characteristics in the single system drive and both system drives is provided in the feedback path. A motor control device.
前記電流指令値を1/2ずつに分配する係数部が設けられており、前記係数部からの分配電流指令値により前記制御部1及び2を駆動するようになっている請求項1に記載のモータ制御装置。 The coefficient part which distributes the said current command value to 1/2 each is provided, The said control parts 1 and 2 are driven by the distribution current command value from the said coefficient part. Motor control device. 前記電流指令値を入力する前記制御部1及び2が、前記電流指令値を1/2にする係数を有している請求項1に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein the control units 1 and 2 that input the current command value have a coefficient that reduces the current command value to ½. 前記電流指令値がdq軸電流指令値であり、前記制御部が2相フィードバック式ベクトル制御系である請求項1乃至3のいずれかに記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein the current command value is a dq-axis current command value, and the control unit is a two-phase feedback vector control system. 前記電流指令値がdq軸電流指令値であり、前記制御部が3相フィードバック式ベクトル制御系である請求項1乃至3のいずれかに記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein the current command value is a dq-axis current command value, and the control unit is a three-phase feedback vector control system. 請求項1乃至5のいずれかに記載のモータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置。
An electric power steering device equipped with the motor control device according to claim 1.
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