JP2018057053A - 電動モータ装置および電動ブレーキ装置 - Google Patents
電動モータ装置および電動ブレーキ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018057053A JP2018057053A JP2016186462A JP2016186462A JP2018057053A JP 2018057053 A JP2018057053 A JP 2018057053A JP 2016186462 A JP2016186462 A JP 2016186462A JP 2016186462 A JP2016186462 A JP 2016186462A JP 2018057053 A JP2018057053 A JP 2018057053A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electric motor
- angle
- stator
- motor
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 56
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 35
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 9
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P4/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of electric motors that can be connected to two or more different electric power supplies
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
(1)電動モータの回転駆動力を減速機により減速し、直動機構を介して直線運動に変換して、摩擦パッドをディスクロータに押圧接触させて制動力を付加する技術(特許文献1)。
(2)異なる系統に接続されるコイルが周方向に並んで配置された電動モータ(特許文献2)。
(3)回転子磁束の位相推定オブザーバを用いたセンサレスベクトル制御(特許文献3)。
(4)高周波電圧および電流から回転子角度を推定する同期モータのセンサレスベクトル制御(特許文献4)。
(5)二相変換されたγδ準同期座標系において、非真円高周波電圧および電流から、回転子角度および位相を推定する交流モータのセンサレスベクトル制御(特許文献5)。
例えば、特許文献2のような、モータコイルを多重化した電動モータの場合、コイル断線等の異常に関しては、異常発生後も電動モータは動作を継続することができる。しかし、角度センサ等の異常発生後も動作を継続する必要がある場合、角度センサを複数搭載しなければならず、コストおよびスペースが問題となる。
前記固定子4aは、独立して電力を供給可能な励磁機構を二系統以上有し、
前記制御装置2は、前記固定子4aと前記回転子4bとの相対位置であるモータ角度を推定する角度推定手段22を有し、
この角度推定手段22は、
前記励磁機構における電圧および電流のいずれか一方または両方に重畳させる互いに逆位相となる周波数成分を生成する周波数成分生成部22bと、
この周波数成分生成部22bで生成された前記周波数成分による複数の前記励磁機構の電圧および電流から、前記固定子4aと前記回転子4bとの相対位置であるモータ角度を推定する角度推定部22aと、を有する。
前記定められた円形軌跡は、設計等によって任意に定める円形軌跡であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な円形軌跡を求めて定められる。前記円形軌跡の円形は、真円、楕円のいずれも含む。
前記逆位相となる周波数成分のうち、
一方の位相の周波数成分が、第1の直交軸成分αcos(θ)および第2の直交軸成分βsin(θ)により生成され、
他方の位相の周波数成分が、第1の直交軸成分αcos(−θ)および第2の直交軸成分βsin(−θ)により生成されても良い。
前記制御装置2は、前記角速度推定機能部32で推定された角速度の絶対値が設定値より小さいとき、前記角度推定部22aによりモータ角度を推定し、前記角速度の絶対値が設定値以上のとき、前記周波数成分を重畳せずに、前記励磁機構の電圧と電流との定められた関係からモータ角度を推定しても良い。
前記設定値、前記定められた関係は、それぞれ設計等によって任意に定める設定値、定められた関係であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切な設定値、定められた関係を求めて定められる。
そこで、この構成では、推定された角速度の絶対値が設定値より小さいとき、前記角度推定部によりモータ角度を推定する。前記角速度の絶対値が設定値以上のとき、前記周波数成分を重畳せずに、前記励磁機構の電圧と電流との定められた関係からモータ角度を推定する。したがって、モータ角速度の高低によらずモータ角度を安定して精度良く推定することができる。また演算処理の負荷の軽減を図れる。
前記固定子4aは、独立して電力を供給可能な励磁機構を二系統以上有し、
前記制御装置2は、前記固定子4aと前記回転子4bとの相対位置であるモータ角度を推定する角度推定手段22を有し、
この角度推定手段22は、
前記励磁機構における電圧および電流のいずれか一方または両方に重畳させる互いに逆位相となる周波数成分を生成する周波数成分生成部22bと、
この周波数成分生成部22bで生成された前記周波数成分による複数の前記励磁機構の電圧および電流から、前記固定子4aと前記回転子4bとの相対位置であるモータ角度を推定する角度推定部22aと、を有する。
図1に示すように、この電動ブレーキ装置は、電動モータ装置Dmと、ブレーキ操作手段18(図4)と、電源装置3とを備えている。電動モータ装置Dmは、電動アクチュエータ1と、制御装置2とを有する。先ず、電動アクチュエータ1について説明する。
電動アクチュエータ1は、電動モータ4と、減速機構5と、摩擦部材操作手段6と、パーキングブレーキ機構Pbと、ブレーキロータBrと、摩擦部材9と、後述する押圧力センサを有する。電動モータ4、減速機構5、および摩擦部材操作手段6は、例えば、図示外のハウジング等に組み込まれる。
図2は、ステータコア8の同じスロット8bに複数の系統1,2に接続されたステータコイル71,72を配置する例を示す。なお、図中では簡単のため内外径方向に二分割されているよう図示するが、例えば各磁極8aの巻かれる部分の内周側と外周側とに別系統に接続されるステータコイル71,72を配置する構造としても良く、あるいはマグネットワイヤ(図示せず)を二本並べて保持したまま巻線し、別系統のステータコイル71,72を形成するマグネットワイヤが交互に隣接する構造としても良い。
前記電動アクチュエータ1に、制御装置2および電源装置3が接続されている。
図4は、この電動ブレーキ装置の制御系の概念構成を示すブロック図である。例えば、各車輪に対応する制御装置2および電動アクチュエータ1が設けられている。各制御装置2に電源装置3と、各制御装置2の上位制御手段である上位ECU17とが接続されている。上位ECU17として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。上位ECU17は、各制御装置2の統合制御機能を有する。上位ECUは「VCU」とも称される。
押圧力センサ25を用いずに、電流、モータ角度、アクチュエータ剛性、トルク‐推力特性等からブレーキ力を推定することもできる。その他、ブレーキ力として、前記の荷重に代えて、この電動ブレーキ装置を実装する車輪のホイールトルクまたは前後力を検出するセンサ等を用いることも可能である。
電流変換器26は、ブレーキ力制御器20からのモータトルク指令値を二相変換した直交軸(直交座標系のd軸、q軸)の電流指令値に変換する構成とすることで、簡潔な制御系を構成できて好適である。その他電流変換器26は、例えば、三相交流電流の振幅と位相等を出力する構成であっても良い。
前述の各種演算機能は、例えば、マイクロコンピュータ、FPGA、DSP等の演算器により実装すると、安価で高機能となり好適である。
その他、本図4の機能ブロックは、あくまで機能を説明するうえで便宜上設けているものであり、実装するうえで必ずしも本図の機能ごとに分割されている必要はなく、必要に応じて複数のブロックを統合あるいは一つのブロックを分割した機能として実装しても良い。
周波数成分生成部22bでは、高周波指令が二相変換された準同期高速直交座標系において生成される。高周波指令は、所定の角周波数ωhで座標形状を円形に回転する円形軌跡を描く。前記円形は真円、楕円のいずれをも含む。この角度推定手段22では、前記角周波数ωhが電動モータ4(図4)を駆動する周波数に対して比較的高周波となるように選定され、例えば、周波数に換算して数百Hz〜数十KHz程度として与えても良い。
周波数成分生成部22bでは、定数α,β、時間t、前記所定の角周波数ωhで推移する位相θ(=ωht)とすると、逆位相となる高周波指令(1),(2)のうち、
一方の位相の高周波指令(1)が、第1の直交軸成分iγh1(=αcos(ωht))および第2の直交軸成分iδh1(=βsin(ωht))により生成される。
他方の位相の高周波指令(2)が、第1の直交軸成分iγh2(=αcos(−ωht))および第2の直交軸成分iδh2(=βsin(−ωht))により生成される。
以上説明した電動モータ装置Dmおよび電動ブレーキ装置によれば、電動モータ4のステータ4aは、独立して電力を供給可能な励磁機構を二系統有するため、一系統の励磁機構に異常が発生しても異常が発生していない他の励磁機構により電動モータ4の動作を継続することができる。これにより電動モータ4の冗長性を高め得る。角度推定手段22における周波数成分生成部22bは、励磁機構における電流に重畳させる互いに逆位相となる高周波指令を生成する。前記互いに逆位相となる高周波指令により発生するトルク変動が概ね相殺され、周波数成分に同期した電動モータ4の角速度の変動が発生し難くなる。これによりモータ角度を推定する精度が向上する。したがって、電動ブレーキ装置に適用される慣性モーメントの小さい電動モータ4であっても、角度センサを用いずにモータ角度を安定して精度良く推定することができる。これにより電動モータ4を安定して精度良く制御することができる。また、角度センサを複数搭載する必要のある従来技術等よりもコスト低減を図れる。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
一方の位相の高周波指令(1)が、第1の直交軸成分vγh1(=αcos(ωht))および第2の直交軸成分vδh1(=βsin(ωht))により生成される。
他方の位相の高周波指令(2)が、第1の直交軸成分vγh2(=αcos(−ωht))および第2の直交軸成分vδh2(=βsin(−ωht))により生成される。
電動モータは、その他アキシャルギャップモータにおいて、図2または図3に示す配線構造によって多重化されていてもよい。また、図示の各実施形態は巻線方式として集中巻の例を示すが、分布巻を用いても良い。
直動機構の変換機構部として、遊星ローラ以外にボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。
2…制御装置
4…電動モータ
4a…ステータ(固定子)
4b…ロータ(回転子)
6…摩擦部材操作手段
Br…ブレーキロータ
9…摩擦部材
22…角度推定手段
22a…角度推定部
22b…周波数成分生成部
32…角速度推定機能部
Claims (5)
- 固定子および回転子を有する電動モータと、この電動モータを制御する制御装置とを備えた電動モータ装置において、
前記固定子は、独立して電力を供給可能な励磁機構を二系統以上有し、
前記制御装置は、前記固定子と前記回転子との相対位置であるモータ角度を推定する角度推定手段を有し、
この角度推定手段は、
前記励磁機構における電圧および電流のいずれか一方または両方に重畳させる互いに逆位相となる周波数成分を生成する周波数成分生成部と、
この周波数成分生成部で生成された前記周波数成分による複数の前記励磁機構の電圧および電流から、前記固定子と前記回転子との相対位置であるモータ角度を推定する角度推定部と、を有する電動モータ装置。 - 請求項1に記載の電動モータ装置において、前記周波数成分生成部で生成される前記周波数成分が、二相変換された直交座標系で定められた円形軌跡を描く電圧または電流であり、前記逆位相となる周波数成分が、前記直交座標系において互いに逆方向に回転する前記円形軌跡を描く電圧または電流として生成される電動モータ装置。
- 請求項2に記載の電動モータ装置において、前記周波数成分生成部では、定数α,β、前記周波数成分と同期する角速度で推移する位相θとすると、
前記逆位相となる周波数成分のうち、
一方の位相の周波数成分が、第1の直交軸成分αcos(θ)および第2の直交軸成分βsin(θ)により生成され、
他方の位相の周波数成分が、第1の直交軸成分αcos(−θ)および第2の直交軸成分βsin(−θ)により生成される電動モータ装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電動モータ装置において、前記制御装置は、前記周波数成分の重畳によらずに前記回転子の角速度を推定する角速度推定機能部を有し、
前記制御装置は、前記角速度推定機能部で推定された角速度の絶対値が設定値より小さいとき、前記角度推定部によりモータ角度を推定し、前記角速度の絶対値が設定値以上のとき、前記周波数成分を重畳せずに、前記励磁機構の電圧と電流との定められた関係からモータ角度を推定する電動モータ装置。 - ブレーキロータと、このブレーキロータに接触する摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、固定子および回転子を有し前記摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材と前記ブレーキロータの接触により発生するブレーキ力を前記電動モータを制御することにより制御する制御装置と、を備えた電動ブレーキ装置において、
前記固定子は、独立して電力を供給可能な励磁機構を二系統以上有し、
前記制御装置は、前記固定子と前記回転子との相対位置であるモータ角度を推定する角度推定手段を有し、
この角度推定手段は、
前記励磁機構における電圧および電流のいずれか一方または両方に重畳させる互いに逆位相となる周波数成分を生成する周波数成分生成部と、
この周波数成分生成部で生成された前記周波数成分による複数の前記励磁機構の電圧および電流から、前記固定子と前記回転子との相対位置であるモータ角度を推定する角度推定部と、を有する電動ブレーキ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016186462A JP6732621B2 (ja) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 電動モータ装置および電動ブレーキ装置 |
PCT/JP2017/034471 WO2018056435A1 (ja) | 2016-09-26 | 2017-09-25 | 電動モータ装置および電動ブレーキ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016186462A JP6732621B2 (ja) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 電動モータ装置および電動ブレーキ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018057053A true JP2018057053A (ja) | 2018-04-05 |
JP6732621B2 JP6732621B2 (ja) | 2020-07-29 |
Family
ID=61690565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016186462A Expired - Fee Related JP6732621B2 (ja) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | 電動モータ装置および電動ブレーキ装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6732621B2 (ja) |
WO (1) | WO2018056435A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020059759A1 (ja) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 日本電産株式会社 | モータ駆動制御装置、モータユニット、及びアクチュエータ |
WO2022234634A1 (ja) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 三菱電機株式会社 | 電動アクチュエータ制御装置 |
JP2023009901A (ja) * | 2021-07-08 | 2023-01-20 | 東芝エレベータ株式会社 | モータ制御装置、及びモータ制御方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07135797A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Takao Kawabata | インバータ装置 |
JP2012165608A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
-
2016
- 2016-09-26 JP JP2016186462A patent/JP6732621B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2017
- 2017-09-25 WO PCT/JP2017/034471 patent/WO2018056435A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07135797A (ja) * | 1993-11-09 | 1995-05-23 | Takao Kawabata | インバータ装置 |
JP2012165608A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020059759A1 (ja) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 日本電産株式会社 | モータ駆動制御装置、モータユニット、及びアクチュエータ |
WO2022234634A1 (ja) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 三菱電機株式会社 | 電動アクチュエータ制御装置 |
JP2023009901A (ja) * | 2021-07-08 | 2023-01-20 | 東芝エレベータ株式会社 | モータ制御装置、及びモータ制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6732621B2 (ja) | 2020-07-29 |
WO2018056435A1 (ja) | 2018-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4876661B2 (ja) | 車両用発電電動装置 | |
JP4466882B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
US9705443B2 (en) | Motor, electric power steering device, and vehicle | |
CN109890673B (zh) | 电动制动装置 | |
JP5575176B2 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
US9694845B2 (en) | Motor control device, electric power steering device, and vehicle | |
EP3179624B1 (en) | Position sensorless permanent magnet electrical machine | |
US10886869B2 (en) | Control apparatus and vehicle drive system | |
JP6799968B2 (ja) | 電動式直動アクチュエータ | |
US11060576B2 (en) | Electric linear motion actuator | |
JP6732621B2 (ja) | 電動モータ装置および電動ブレーキ装置 | |
WO2018101158A1 (ja) | モータとその制御装置 | |
JP2018117430A (ja) | 電動モータ | |
WO2018037506A1 (ja) | 回転機の制御装置及び電動パワーステアリングの制御装置 | |
JP6758998B2 (ja) | 電動モータ装置 | |
WO2018139387A1 (ja) | 電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置 | |
WO2014057333A2 (en) | Rotary electric machine control system and rotary electric machine control method | |
JP2008072858A (ja) | 車両用回転電機の制御装置 | |
JPH06276778A (ja) | 車両用駆動装置及び永久磁石電動機装置 | |
JP5642251B2 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
CN115250082A (zh) | 永磁同步电机中转子位置的无传感器的确定 | |
JP5479094B2 (ja) | 同期モータの制御方法及び制御装置 | |
JP2020043665A (ja) | 電動式アクチュエータおよび電動ブレーキ装置 | |
JP7259665B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
JP2004166332A (ja) | ブラシレスアクチュエータ装置、及びそれを用いた電動ブレーキ、トランスミッション駆動装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190827 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200421 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200623 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200708 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6732621 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |