JP2018024335A - モータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】モータ制御装置4は、いずれか一方の系統の少なくとも一部のパラメータを共用し、このパラメータに基づいて第1制御演算部31、第2制御演算部41がアシスト制御量を演算することにより、各系統のモータ駆動部がそのアシスト制御量に基づいてモータコイル15u等を駆動する。すなわち、系統30、40の操舵トルク、車速の両方がそれぞれ正常な場合、操舵トルクTh1と、車速S1に基づいて、両系統30、40では、アシスト制御部33、43がアシスト制御量を演算する。
【選択図】図2
Description
また、前記パラメータ出力部が正常時には、前記各系統では、自身の系統に属する制御演算部は、自身の系統に属するパラメータ出力部のパラメータに基づいて制御量を演算し、自身の系統に属するパラメータ出力部が異常時には、自身の系統外の制御演算部の制御量を共用することにより、前記各系統のモータ駆動部がその制御量に基づいて前記モータコイルを駆動するようにしてもよい。
図1〜図4を参照して、モータ制御装置の一実施形態について説明する。まず、本実施形態の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概要について説明する。
(モータ制御装置4の構成)
次に、モータ17を制御するモータ制御装置4を説明する。
また、第1制御演算部31は自身の状態を監視する自己監視機能を有しており、自己監視の結果、正常でない場合には、第1モータ駆動部32への電源供給を遮断するようにしている。
アシスト制御部43は、後述する各種パラメータ(操舵トルク、車速)を入力して、これらパラメータに基づいて、アシストマップ等を用いてアシスト制御量(アシスト電流指令値)を演算する。なお、アシスト制御部43が採用するアシストマップは、アシスト制御部33が採用するアシストマップと同じものである。アシスト制御部43の作用の詳細については後述する。
また、系統30、40は、基本周波数のクロックを発信する発振器26、28をそれぞれ有しており、系統30の第1制御演算部31、及び系統40の第2制御演算部41は、発振器26、28の前記基本周波数のクロックに基づいて、同期して、前記アシスト制御量等の演算、及び演算結果の出力を行うようにしている。
本実施形態では、系統30、40毎に相互に同一構成の各種センサが設けられている。
図1に示すように、具体的には、ステアリングシャフト11には、運転者のステアリング操作に際してステアリングシャフト11に付与される操舵トルクTh1、Th2を検出するトルクセンサ5a、5bが設けられている。トルクセンサ5aが検出した操舵トルクTh1は、第1制御演算部31の異常検出部35に入力され、トルクセンサ5bが検出した操舵トルクTh2は、第2制御演算部41の異常検出部45に入力される。
上記のように構成されたモータ制御装置4の作用を説明する。なお、説明の便宜上、第1制御演算部31及び第2制御演算部41のそれぞれの自己監視機能では、第1制御演算部31及び第2制御演算部41は、正常であるとする。
図3(a)、及び図3(b)は系統30のアシスト制御部33がアシスト制御量の演算プログラムに従って実行するフローチャートである。
(1)系統30、40のパラメータ(操舵トルク、車速)の全部が入力されていない場合
(2)系統30、40の両系統の操舵トルクのいずれもが入力されていない場合
(3)系統30、40の両系統の車速のいずれもが入力されていない場合
上記(1)〜(3)のいずれかの場合には、アシスト制御部33は、ここでの判定を「YES」とし、S9に移行してアシスト制御を停止することによりモータ17を停止する。
S10では、アシスト制御部33は、系統30、40のパラメータが全て正常か否かを判定する。具体的には、操舵トルクTh1、Th2及び車速S1、S2が全て入力されている場合は、アシスト制御部33は、系統30、40からのパラメータが全て正常であると判定し、S11に移行する。
S11では、アシスト制御部33は、操舵トルクTh1、Th2を相加平均とする平均化演算を行い、その演算結果を操舵トルクThとしてセットする。また、アシスト制御部33は、車速S1、S2を相加平均とする平均化演算を行い、その演算結果を車速Sとしてセットした後、S23に移行する。
S13では、アシスト制御部33は、操舵トルクTh1及び車速S1のうちいずれか一方が異常か両方が異常か否かを判定する。アシスト制御部33は、操舵トルクTh1及び車速S1のうちいずれか一方が異常の場合は、S14に移行し、両方が異常の場合は、S17に移行する。
図4(a)、図4(b)は系統40のアシスト制御部43がアシスト制御量の演算プログラムに従って実行するフローチャートである。
(1)本実施形態のモータ制御装置4は、系統30、40が、対応するモータコイル15u等を駆動する第1モータ駆動部32及び第2モータ駆動部42を備えている。また、モータ制御装置4は、第1モータ駆動部32及び第2モータ駆動部42の制御に必要な操舵トルク及び車速(パラメータ)を出力する車速センサ6a、6b及び電流センサ7a、7b(パラメータ出力部)と、パラメータに基づき、アシスト制御量(制御量)を演算する第1制御演算部31及び第2制御演算部41を備えている。
図5(a)、(b)を参照して第1実施形態の変形例1を説明する。
本実施形態のモータ制御装置4のハード構成は、第1実施形態と同一構成のため、その説明を省略し、第1実施形態と異なるアシスト制御部33、43の処理について説明する。なお、本実施形態を含めて、以下の各実施形態では、第1実施形態の構成と同じ構成については同一符号を付して、その説明を省略する。
S32では、アシスト制御部33は、系統30のパラメータが全て正常か否かを判定する。具体的には、操舵トルクTh1及び車速S1が全て入力されている場合は、アシスト制御部33は、系統30のパラメータが全て正常である、すなわち、パラメータ出力部が正常であると判定し、S33に移行する。
(1)本実施形態のモータ制御装置4は、いずれか一方の系統の少なくとも一部のパラメータを共用し、このパラメータに基づいて第1制御演算部31、第2制御演算部41(制御演算部)がアシスト制御量(制御量)を演算する。このことにより、各系統のモータ駆動部(第1モータ駆動部32、第2モータ駆動部42)がそのアシスト制御量に基づいてモータコイル15u等を駆動する。
図6(a)、図6(b)を参照して第1実施形態の変形例2を説明する。
本実施形態のモータ制御装置4のハード構成は、変形例1と同一構成のため、その説明を省略し、変形例1と異なるアシスト制御部33、43の処理について説明する。
S42では、アシスト制御部33は、系統40のパラメータが全て正常か否かを判定する。具体的には、操舵トルクTh2及び車速S2が全て入力されている場合は、アシスト制御部33は、系統40のパラメータ出力部が全て正常であると判定し、S43に移行する。
<第2実施形態>
図7を参照して第2実施形態のモータ制御装置4を説明する。なお、本実施形態と、第1実施形態とは、下記のようにハード構成が異なるだけで、他の構成は同一であるため、異なる構成について説明する。
なお、本実施形態の変形例1として、第1制御演算部31のアシスト制御部33及び第2制御演算部41のアシスト制御部43が、第1実施形態の変形例1と同様に、図5(a)、図5(b)のフローチャートを実行してもよい。
図8を参照して第3実施形態のモータ制御装置4を説明する。
本実施形態は、第1実施形態の構成中、異常検出部35、45が省略されて、トルクセンサ5aの操舵トルクTh1及び車速センサ6aの車速S1が、アシスト制御部33に入力されるとともに、トルクセンサ5bの操舵トルクTh2及び車速センサ6bの車速S2が、アシスト制御部43に入力されているところが第1実施形態と異なる。
図9及び図10のフローチャートを参照して、本実施形態の作用について説明する。
なお、系統30、40のアシスト制御部33、43は、センサ(トルクセンサ5a、車速センサ6a、または、トルクセンサ5b、車速センサ6b)に基づいてアシスト制御量を演算しているものとする。
S50では、切換部37は、センサ異常判定部38、48の判定結果に基づいて、アシスト制御が可能か否かを判定する。
(1)トルクセンサ5a、車速センサ6a、トルクセンサ5b、及び車速センサ6bの全部が異常であるとする判定結果が、センサ異常判定部38、48から入力されている場合
(2)トルクセンサ5a、5bのいずれもが異常であるとする判定結果が、センサ異常判定部38、48から入力されている場合
(3)車速センサ6a、6bいずれもが異常であるとする判定結果が、センサ異常判定部38、48から入力されている場合
上記(1)〜(3)の場合には、系統30、40のアシスト制御部33、43が適正なアシスト制御量を演算できず、アシスト制御が可能でないためである。
S52では、切換部37は、センサ異常判定部38、48の判定結果に基づいて少なくとも系統40のセンサ(トルクセンサ5b、及び車速センサ6b)が正常か、否かについて判定する。この判定には、系統40のセンサ(トルクセンサ5b、及び車速センサ6b)が全て正常か、或いは系統30のセンサ(トルクセンサ5b、及び車速センサ6b)が全て正常か否かの判定も含む。なお、この場合、系統30のセンサの全てが正常の場合においても、系統40の前記センサが正常であれば、S53に移行することを含む(以下、この場合を「例外事項」という)。
図10は、切換部47が切換プログラムに従って実行するフローチャートである。
S60では、切換部47は、センサ異常判定部38、48の判定結果に基づいて、アシスト制御が可能か否かを判定する。
上記(1)〜(3)の場合には、系統30、40のアシスト制御部33、43が適正なアシスト制御量を演算できず、アシスト制御が可能でないためである。
S62では、切換部47は、センサ異常判定部38、48の判定結果に基づいて少なくとも系統40のセンサ(トルクセンサ5b、及び車速センサ6b)が正常か、否かについて判定する。この判定には、系統40のセンサ(トルクセンサ5b、及び車速センサ6b)が全て正常か、或いは系統30のセンサ(トルクセンサ5b、及び車速センサ6b)が全て正常か否かの判定も含む。なお、この場合、系統30のセンサの全てが正常の場合においても、系統40の前記センサが正常であれば、S63に移行することを含む(以下、この場合を「例外事項」という)。
第3実施形態の図9、図10のS52(S62)の判定では、系統30、40のうち、少なくとも系統30のセンサが正常か否かを判定し、系統30のセンサ(トルクセンサ5a、車速センサ6a)が少なくとも正常の場合、S53(S63)においては、系統30から入力したアシスト制御量を34に出力してもよい。そして、S52(S62)において、系統30の前記センサの少なくともいずれか1つが異常で、かつ、系統40のセンサ(トルクセンサ5b、車速センサ6b)がともに正常の場合、S54(S64)では、系統40から入力したアシスト制御量を34に出力してもよい。
(1)本実施形態及び変形例のモータ制御装置4は、いずれか一方の系統の制御演算部のアシスト制御量(制御量)を共用することにより、各系統のモータ駆動部(第1モータ駆動部32、第2モータ駆動部42)がそのアシスト制御量に基づいてモータコイル15u等を駆動する。この結果、アシスト制御のトルクセンサ、及び車速センサの入力値のバラツキによるアシスト制御量の系統間の誤差を一致させることができる。このため、完全に独立した系統で構成された冗長化システムに比して、本実施形態及び変形例の冗長化システムは、モータ17のトルクリプルやNV(騒音振動)性能を向上させることができる。
図11〜図13を参照して第4実施形態のモータ制御装置4を説明する。
図11は本実施形態のモータ制御装置4のブロック図である。
(第4実施形態の作用)
上記のように構成されたモータ制御装置4の作用を説明する。
S70では、電流制御部34は、系統30の電流センサ7a及び回転角センサ8aがともに正常か否かを判定する。この判定は、例えば、センサが出力した検出信号(すなわち、モータ電流、回転角)と異常判定閾値(すなわち、モータ電流異常判定閾値、回転角異常判定閾値)との比較や、これらセンサに供給される駆動電力の異常等の検出が、図示しない異常検出部の検出結果に基づいて行われる。
S72では、電流制御部34は、系統40からマイコン間通信で相電圧指令値を入力し、この相電圧指令値をデューティ出力部51に出力する。
図13は、電流制御部44が電流制御プログラムに従って実行するフローチャートである。
S82では、電流制御部44は、系統30からマイコン間通信で相電圧指令値を入力し、この相電圧指令値をデューティ出力部61に出力する。デューティ出力部61は、この相電圧指令値に基づいて、各相のデューティ値を求め、各相のデューティ値に基づいて演算された各相の制御信号I*2を第2モータ駆動部42に出力することにより、第2モータ駆動部42をPWM駆動させる。
このようにして、本実施形態では、系統30、40のいずれか一方の系統の電流センサ、回転角センサが異常な場合には、電流センサ及び回転角センサが正常である残りの他方の系統からマイコン間通信で得られた相電圧指令値を共用する。このことにより、いずれか一方の系統の電流センサ、回転角センサが異常な場合であっても、これらが正常な場合と同一またはほぼ同一のモータ出力を得ることができる。なお、相電圧指令値は、制御演算部の制御量に相当する。
(1)本実施形態のモータ制御装置4では、系統30、40のいずれか一方の系統の電流センサ、回転角センサの少なくとも一方が異常な場合には、正常である電流センサ及び回転角センサを備えた系統側のモータ電流、及び回転角を共用して、この共用したパラメータに基づいて求められた相電圧指令値を制御量として共用する。このことにより、いずれか一方の系統の電流センサ、回転角センサが異常な場合であっても、これらが正常な場合と同一、またはほぼ同一のモータ出力を得ることができる。
・第1実施形態では、アシスト制御部43、43は平均化演算を相加平均で行うが、相乗平均としてもよい。
・本発明の実施形態は、電動パワーステアリング装置のモータ制御装置に限定するものではなく、電動パワーステアリング装置以外で、共通のロータを回転駆動する複数系統のモータコイルを各系統の制御演算部で、それぞれ制御するモータ制御装置に具体化してもよい。
4…モータ制御装置、5a、5b…トルクセンサ(パラメータ出力部)、
6a、6b…車速センサ(パラメータ出力部)、
7a、7b…電流センサ(パラメータ出力部)、
8a、8b…回転角センサ(パラメータ出力部)、
10…ステアリングホイール、11…ステアリングシャフト、
12…ラックアンドピニオン機構、13…ラックシャフト、
14…タイロッド、15u、15v、15w…モータコイル、
16u、16v、16w…モータコイル、17…モータ、
18…ロータ、21…減速機、26、28…発振器、
30…系統、31…第1制御演算部、32…第1モータ駆動部、
33…アシスト制御部、34…電流制御部、
35、36…異常検出部、37…切替部、38…センサ異常検出部、
40…系統、41…第2制御演算部、42…第2モータ駆動部、
43…アシスト制御部、44…電流制御部、
45、46…異常検出部、47…切替部、48…センサ異常検出部、
50…相電圧指令部、51…デューティ出力部、
60…相電圧指令部、61…デューティ出力部。
Claims (5)
- 2系統巻線モータの各系統のモータコイルを駆動するモータ制御装置であって、
前記各系統が、対応する前記モータコイルを駆動するモータ駆動部と、前記モータ駆動部の制御に必要なパラメータを出力するパラメータ出力部と、パラメータに基づき、制御量を演算する制御演算部と、を含み、
いずれか一方の系統の少なくとも一部のパラメータを共用して、または両系統の少なくとも一部のパラメータを平均化したものに基づいて前記制御演算部が制御量を演算し、或いはいずれか一方の系統の制御演算部の制御量を共用することにより、
前記各系統のモータ駆動部がその制御量に基づいて前記モータコイルを駆動するモータ制御装置。 - 前記共用したいずれか一方の系統のパラメータに基づいて、または両系統のパラメータを平均化したものに基づいて、前記制御演算部が制御量を演算することにより、前記各系統のモータ駆動部がその制御量に基づいて前記モータコイルを駆動することは、前記パラメータ出力部が正常の場合に行い、前記一方の系統のパラメータ出力部が異常となった場合には、残った他方の系統のパラメータ出力部のパラメータを両系統の制御演算部が共用して制御量を演算して両系統のモータ駆動部が該制御量に基づき前記モータコイルを駆動する請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記パラメータ出力部が正常時には、前記各系統では、自身の系統に属する制御演算部は、自身の系統に属するパラメータ出力部のパラメータに基づいて制御量を演算し、
自身の系統に属するパラメータ出力部が異常時には、自身の系統外の制御演算部の制御量を共用することにより、前記各系統のモータ駆動部がその制御量に基づいて前記モータコイルを駆動する請求項1に記載のモータ制御装置。 - 請求項3に記載のモータ制御装置が、前記2系統巻線モータの各系統のモータコイルを駆動することにより操舵系にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置であって、
前記パラメータ出力部は、前記操舵系に含まれるステアリングシャフトに印加された操舵トルクを検出するトルクセンサを少なくとも含み、
前記制御演算部は、前記操舵トルクに基づいて制御量としてのアシスト制御量を演算するものであるモータ制御装置。 - 請求項3に記載のモータ制御装置が、前記2系統巻線モータの各系統のモータコイルを駆動することにより操舵系にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置であって、
前記2系統巻線モータは複数相のモータコイルを備えており、
前記パラメータ出力部は、前記2系統巻線モータの回転角を検出する回転角センサ、前記モータコイルの各相に流れるモータ電流を検出する電流センサを含み、
前記制御演算部は、
前記操舵系のステアリングシャフトに印加された操舵トルクに基づいてアシスト制御量を演算するアシスト制御部と、前記アシスト制御量、前記回転角及び各相に流れるモータ電流に基づいて相電圧指令値を演算する相電圧指令部、及び、前記相電圧指令値に基づいて制御量としてのデューティ指令値を演算するデューティ出力部とを含むものであるモータ制御装置。
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