JP2019050684A - Controller of power steering device - Google Patents

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裕幸 太田
Hiroyuki Ota
裕幸 太田
杉山 吉隆
Yoshitaka Sugiyama
吉隆 杉山
督己 加島
Tokumi Kashima
督己 加島
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

To suppress that accuracy of torque control of an electric motor is deteriorated due to an axial error in a power steering device having the electric motor which gives steering force to a steering mechanism.SOLUTION: A controller estimates a control phase which is a phase of induction voltage to be generated in an electric motor on the basis of a value of current flowing to the electric motor, calculates an axial error which is difference between an actual axial phase which is an output signal of a rotational position sensor and the control phase, corrects electric angular velocity which is angular velocity of the actual axial phase on the basis of the axial error, and calculates a command signal to be output to a stator of the electric motor on the basis of the electric angular velocity.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、操舵輪を転舵する操舵機構に操舵力を付与する電動モータを有するパワーステアリング装置の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a power steering apparatus having an electric motor that applies a steering force to a steering mechanism that steers steered wheels.
特許文献1には、電動パワーステアリング装置を制御する制御装置であって、電動モータの中性点電位に基づき回転子の位置を推定する回転位置推定部と、前記電動モータの回転子の位置を検出する回転位置検出器とを有し、前記回転位置検出器によって検出された位置信号が異常であるときに、前記回転位置推定部によって推定された回転子の位置に基づき前記電動モータの指令信号を演算する制御装置が開示されている。   Patent Document 1 discloses a control device for controlling an electric power steering apparatus, which includes a rotational position estimation unit for estimating a position of a rotor based on a neutral point potential of the electric motor, and a position of the rotor of the electric motor. And a command signal of the electric motor based on the position of the rotor estimated by the rotational position estimation unit when the position signal detected by the rotational position detector is abnormal. A controller for computing
特開2017−017786号公報JP, 2017-017786, A
パワーステアリング装置の電動モータとして広く用いられている永久磁石同期電動機の制御においては、回転子の位置を検出するセンサの取り付け位置のばらつきや永久磁石の着磁ばらつきなどによって、実軸と制御軸とのずれである軸誤差が発生し、ベクトル制御によるトルクの制御精度が低下する場合があった。   In the control of a permanent magnet synchronous motor widely used as an electric motor of a power steering apparatus, an actual axis and a control axis are caused by variations in the attachment position of a sensor that detects the position of the rotor and magnetization variations of permanent magnets. An axis error, which is a deviation of the axis, may occur, and the control accuracy of the torque by the vector control may be reduced.
本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操舵機構に操舵力を付与する電動モータを有するパワーステアリング装置において、軸誤差によってトルク制御(ベクトル制御)の精度が低下することを抑制できる制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the conventional situation, and its object is to reduce the accuracy of torque control (vector control) due to an axis error in a power steering apparatus having an electric motor for applying a steering force to a steering mechanism. It is providing the control apparatus which can suppress that.
本発明によれば、その1つの態様において、制御装置は、電動モータに流れる電流値に基づき前記電動モータに発生する誘起電圧の位相である制御位相を推定し、回転位置センサの出力信号である実軸位相と前記制御位相の差である軸誤差を演算し、前記軸誤差に基づき前記実軸位相の角速度である電気角速度を補正し、前記電気角速度に基づき前記電動モータのステータに出力される指令信号を演算する。   According to the present invention, in one aspect thereof, the control device estimates a control phase which is a phase of an induced voltage generated in the electric motor based on a current value flowing to the electric motor, and is an output signal of a rotational position sensor An axial error which is a difference between a real axial phase and the control phase is calculated, an electric angular velocity which is an angular velocity of the real axis phase is corrected based on the axial error, and output to a stator of the electric motor based on the electric angular velocity Calculate the command signal.
本発明によれば、軸誤差によってトルク制御(ベクトル制御)の精度が低下することを抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress the decrease in the accuracy of torque control (vector control) due to the axis error.
電動パワーステアリング装置のシステム概略図である。It is a system schematic diagram of an electric power steering device. 本発明に係る制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a control device concerning the present invention. モータ制御器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a motor controller. 第1実施形態の電気角速度調整器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrical angular velocity regulator of 1st Embodiment. 軸誤差を説明するための図である。It is a figure for demonstrating axis error. 第2実施形態の補正出力制御器を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the correction | amendment output controller of 2nd Embodiment. 補正出力制御器の切り替え動作を説明するための線図である。It is a diagram for demonstrating the switching operation of a correction | amendment output controller. 軸誤差に基づく補正を停止するときの補正量の変化を例示するタイムチャートである。It is a time chart which illustrates change of the amount of correction when stopping amendment based on axis error. 軸誤差に基づく補正を開始するときの補正量の変化を例示するタイムチャートである。It is a time chart which illustrates change of the amount of correction when starting amendment based on axis error. 第3実施形態の電気角速度調整器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electrical angular velocity regulator of 3rd Embodiment.
以下、本発明に係るパワーステアリング装置の制御装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、車両用のパワーステアリング装置200のシステム構成図である。
パワーステアリング装置200において操舵輪を転舵する操舵機構210は、ステアリングホイール201、ステアリングシャフト202(操舵軸)、ピニオン軸203、ラック軸204を有する。
Hereinafter, an embodiment of a control device of a power steering apparatus according to the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a power steering apparatus 200 for a vehicle.
The steering mechanism 210 that steers the steered wheels in the power steering apparatus 200 includes a steering wheel 201, a steering shaft 202 (steering shaft), a pinion shaft 203, and a rack shaft 204.
操舵機構210においては、車両の運転者がステアリングホイール201を左右に回転させると、操舵トルクがステアリングシャフト202を介してピニオン軸203に伝達され、次いで、ピニオン軸203の回転運動がラック軸204の直線運動に変換されることで、ラック軸204の両端に連結された操舵輪(図示省略)の操舵を行う。
操舵トルクセンサ206は、ピニオン軸203に設けられ、ステアリングホイール201の操舵トルクを検出する。
In the steering mechanism 210, when the driver of the vehicle rotates the steering wheel 201 to the left and right, steering torque is transmitted to the pinion shaft 203 via the steering shaft 202, and then the rotational movement of the pinion shaft 203 is of the rack shaft 204. By converting into linear motion, the steering wheels (not shown) connected to both ends of the rack shaft 204 are steered.
A steering torque sensor 206 is provided on the pinion shaft 203 and detects the steering torque of the steering wheel 201.
電動モータ1は、操舵トルクを補助するアシストトルク(補助操舵力)を操舵機構210に付与する。
減速機構205は、電動モータ1が発生するアシストトルクを操舵輪に伝達して、運転者の操舵を補助する。
The electric motor 1 applies an assist torque (assist steering force) for assisting the steering torque to the steering mechanism 210.
The reduction mechanism 205 transmits the assist torque generated by the electric motor 1 to the steered wheels to assist the driver's steering.
回転位置センサ207は、電動モータ1のロータ(回転子)の回転位置を検出するセンサである。
なお、後で詳述するように、回転位置センサ207は、第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209を一体的に備える所謂デュアルセンサである。
制御装置10は、マイクロプロセッサを有し、車速情報や操舵トルクセンサ206が検出した操舵トルクなどに応じたトルク指令値τ*の信号、更に、回転位置センサ207の出力信号である実軸位相の信号などに基づき、電動モータ1のステータ(固定子)に出力する指令信号を演算し、当該指令信号の出力によって電動モータ1のトルクを制御する。
The rotational position sensor 207 is a sensor that detects the rotational position of the rotor of the electric motor 1.
As will be described in detail later, the rotational position sensor 207 is a so-called dual sensor integrally provided with the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209.
Control device 10 has a microprocessor, a signal of torque command value τ * according to vehicle speed information, steering torque detected by steering torque sensor 206, etc., and an output signal of rotational position sensor 207 of real axis phase Based on a signal etc., the command signal output to the stator (stator) of the electric motor 1 is calculated, and the torque of the electric motor 1 is controlled by the output of the said command signal.
図2は、制御装置10の構成図である。
なお、本願では、ロータ(回転子)の磁束方向の位置であるd軸と、そこから回転方向に電気的に90度進んだq軸とからなる回転座標系をd−q軸(実軸)とし、制御上の仮想回転子位置dc軸と、そこから回転方向に電気的に90度進んだqc軸とからなる回転座標系をdc−qc軸(制御軸)とする。
FIG. 2 is a block diagram of the control device 10.
In the present application, a rotational coordinate system consisting of a d-axis, which is the position in the magnetic flux direction of the rotor (rotor), and a q-axis electrically advanced 90 degrees in the rotational direction, is a dq axis (real axis) A rotational coordinate system consisting of a virtual rotor position dc axis in control and qc axis electrically advanced 90 degrees in the rotational direction from there is taken as a dc-qc axis (control axis).
電動モータ1は、U相コイルLu、V相コイルLv、及び、W相コイルLwを備えたステータ1aと、該ステータ1aの中央部に形成した空間に回転可能に設けられたマグネット型のロータ1b(永久磁石回転子)とを有する、3相の永久磁石同期電動機である。
インバータ回路2は、電動モータ1の3相(U相、V相、W相)をそれぞれに駆動する3組のスイッチング素子を備えた3相ブリッジ回路であり、電動モータ1と直流電源3とに接続される。インバータ回路2の複数のスイッチング素子として、例えばMOSFETなどの半導体スイッチング素子が用いられる。
The electric motor 1 includes a stator 1a including a U-phase coil Lu, a V-phase coil Lv, and a W-phase coil Lw, and a magnet type rotor 1b rotatably provided in a space formed at a central portion of the stator 1a. (Permanent magnet rotor) It is a three phase permanent magnet synchronous motor which has.
Inverter circuit 2 is a three-phase bridge circuit provided with three sets of switching elements for respectively driving three phases (U-phase, V-phase, W-phase) of electric motor 1. Connected As the plurality of switching elements of the inverter circuit 2, for example, semiconductor switching elements such as MOSFETs are used.
直流電源3は、インバータ回路2に電力を供給する直流電源である。
直流母線電流センサ4は、インバータ回路2への供給電流IDCを検出して、モータ制御器5に出力する電流検出器である。
制御装置10は、直流母線電流センサ4が出力する供給電流IDCの信号を受信する受信部10A(モータ電流信号受信部)を備える。
The DC power supply 3 is a DC power supply that supplies power to the inverter circuit 2.
DC bus current sensor 4 detects the supply current I DC to the inverter circuit 2, a current detector for outputting to the motor controller 5.
Control device 10 includes a receiving unit 10A that receives the signal of the supply current I DC output from the DC bus current sensor 4 (the motor current signal receiving unit).
モータ制御器5は、トルク指令値τ*に一致するモータトルクを発生させるために電動モータ1をベクトル制御するものであり、指令信号としてのPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)信号をインバータ回路2に出力する。
なお、ベクトル制御とは、交流電流機に流れる電流を、トルクを発生する電流成分と、磁束を発生する電流成分とに分解し、それぞれの電流成分を独立に制御する方式である。
The motor controller 5 performs vector control of the electric motor 1 to generate a motor torque that matches the torque command value τ *, and an inverter circuit is used as a PWM (Pulse Width Modulation) signal as a command signal. Output to 2.
The vector control is a method of decomposing a current flowing in an alternating current machine into a current component generating a torque and a current component generating a magnetic flux, and controlling each current component independently.
モータ制御器5は、電動モータ1への印加電圧である電圧指令値Vd*,Vq*と、トルクに寄与する電流Iqc(qc軸成分)及び磁束に寄与する電流Idc(dc軸成分)を、電気角速度調整器6に出力する。
電流Iqc,Idcは、後述するように、3相交流電流を回転子位相θdcに基づき座標変換して得られる電流成分である。
The motor controller 5 includes voltage command values Vd * and Vq * which are voltages applied to the electric motor 1, a current Iqc (qc axis component) contributing to the torque, and a current Idc (dc axis component) contributing to the magnetic flux. It outputs to the electrical angular velocity regulator 6.
The currents Iqc and Idc are current components obtained by subjecting a three-phase alternating current to coordinate conversion based on the rotor phase θdc, as described later.
電気角速度調整器6は、電圧指令値Vd*,Vq*と、制御上で仮定しているdc−qc軸上の電流Idc,Iqcと、電気角速度ω1cと、モータ定数を用いて、電動モータ1の回転子位置を基準とした実軸(d−q軸)と、制御上で仮定している制御軸(dc−qc軸)とのずれである軸誤差Δθdc(誤差角)を演算する。
そして、電気角速度調整器6は、軸誤差Δθdcがゼロとなるように補正された電気角速度ω1cの信号をモータ制御器5に出力する。
なお、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1cの補正については、後で詳細に説明する。
The electric angular velocity regulator 6 uses the voltage command values Vd * and Vq *, the currents Idc and Iqc on the dc-qc axis assumed in control, the electric angular velocity ω1 c, and the motor constant, An axial error .DELTA..theta.dc (error angle), which is a deviation between the real axis (d-q axis) based on the rotor position of (1) and the control axis (dc-qc axis) assumed in control, is calculated.
Then, the electrical angular velocity adjuster 6 outputs, to the motor controller 5, a signal of the electrical angular velocity ω1c corrected so that the axis error Δθdc becomes zero.
The correction of the electrical angular velocity ω1c based on the axis error Δθdc will be described in detail later.
回転位置センサ207は、電動モータ1の回転子位置(ロータの回転位置)を検出するセンサとして、相互に独立に動作する第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209を備えたデュアルセンサである。
ここで、第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209は、1つのセンサチップパッケージ207A内に一体的に設けられている。
The rotational position sensor 207 is a dual sensor including a first rotational position sensor 208 and a second rotational position sensor 209 which operate independently of each other as a sensor for detecting the rotor position (rotational position of the rotor) of the electric motor 1. is there.
Here, the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209 are integrally provided in one sensor chip package 207A.
第1回転位置センサ208は、電動モータ1のロータ1bに設けられたマグネットの磁界を検出する第1磁気検出素子208Aを有し、電動モータ1の回転子位相を示す信号θsc1(第1実軸位相の信号)を出力する。
また、第2回転位置センサ209は、電動モータ1のロータ1bに設けられたマグネットの磁界を検出する第2磁気検出素子209Aを有し、電動モータ1の回転子位相を示す信号θsc2(第2実軸位相の信号)を出力する。
The first rotational position sensor 208 has a first magnetic detection element 208A that detects the magnetic field of a magnet provided on the rotor 1b of the electric motor 1, and the signal θ sc1 (the first actual axis indicates the rotor phase of the electric motor 1 Output a phase signal).
Further, the second rotational position sensor 209 has a second magnetic detection element 209A that detects the magnetic field of a magnet provided on the rotor 1b of the electric motor 1, and the signal θsc2 (second Output a signal of the real axis phase).
制御装置10は、第1回転位置センサ208が出力する信号θsc1を受信する受信部10B(第1実位相信号受信部)と、第2回転位置センサ209が出力する信号θsc2を受信する受信部10C(第2実位相信号受信部)とを備える。
位相/速度演算器7は、回転位置センサ207(第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209)が検出した電動モータ1の回転子位相θsc1,θsc2に基づき、電動モータ1の電気角速度ω1sc1,ω1sc2を算出して電気角速度調整器6に出力する。
The control device 10 receives the signal θ sc1 output from the first rotational position sensor 208 (first actual phase signal receiver) and the receiver 10 C receives the signal θ sc2 output from the second rotational position sensor 209. And (a second real phase signal receiving unit).
The phase / speed calculator 7 calculates the electric angular velocity ω1 sc1 of the electric motor 1 based on the rotor phases θ sc1 and θ sc2 of the electric motor 1 detected by the rotational position sensor 207 (the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209). , Ω 1 sc 2 are calculated and output to the electrical angular velocity adjuster 6.
図3は、モータ制御器5の構成図である。
モータ制御器5は、ベクトル制御器20、dq/3相座標変換器21、パルス幅変調器22、3相/dq座標変換器23、位相演算器24、電流再現器25を有する。
ベクトル制御器20は、電気角速度調整器6の出力である電気角速度ω1c、3相/dq座標変換器23の出力であるdc−qc軸上の電流Idc,Iqc、及び、トルク指令値τ*を入力し、電動モータ1が電流指令値Iq*に相当するトルクを発生するようにdc−qc軸上の電圧指令値Vd*,Vq*をdq/3相座標変換器21に出力する。
FIG. 3 is a block diagram of the motor controller 5.
The motor controller 5 includes a vector controller 20, a dq / three-phase coordinate converter 21, a pulse width modulator 22, a three-phase / dq coordinate converter 23, a phase calculator 24, and a current reproducer 25.
The vector controller 20 outputs the electric angular velocity ω 1 c which is the output of the electric angular velocity regulator 6, the currents Idc and Iqc on the dc-qc axis which are the outputs of the three-phase / dq coordinate converter 23, and the torque command value τ * The voltage command values Vd * and Vq * on the dc-qc axis are output to the dq / 3-phase coordinate converter 21 so that the electric motor 1 generates torque corresponding to the current command value Iq *.
dq/3相座標変換器21は、dc−qc軸上の電圧指令値Vd*,Vq*を回転子位相θdcに基づいて3相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換し、この3相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*をパルス幅変調器22に出力する。
パルス幅変調器22は、3相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*をインバータ回路2のスイッチング素子をオン/オフさせる信号とするパルス幅変調(PWM)を行い、パルス幅変調(PWM)された指令信号をインバータ回路2に出力し、ステータ1aの3つのコイルに流れる電流を制御する。
The dq / 3-phase coordinate converter 21 converts the voltage command values Vd * and Vq * on the dc-qc axis into three phase AC voltage command values Vu *, Vv * and Vw * based on the rotor phase θdc, The three-phase AC voltage command values Vu *, Vv *, Vw * are output to the pulse width modulator 22.
The pulse width modulator 22 performs pulse width modulation (PWM) to turn on / off the switching elements of the inverter circuit 2 the three-phase AC voltage command values Vu *, Vv * and Vw * as pulse width modulation (PWM) And outputs the command signal to the inverter circuit 2 to control the current flowing through the three coils of the stator 1a.
電流再現器25は、直流母線電流センサ4が出力する供給電流IDCの信号を受け、PWM信号に応じた電流検出期間での供給電流IDCのサンプリングによってU相,V相,W相の各電流Iuc,Ivc,Iwcを再現し、再現した各相の電流(Iuc,Ivc,Iwc)を3相/dq座標変換器23に出力する。
3相/dq座標変換器23は、3相交流電流Iuc,Ivc,Iwcと回転子位相θdcに基づいて、トルクに寄与する電流Iqc(q軸電流成分)と磁束に寄与する電流Idc(d軸電流成分)をベクトル制御器20に出力する。
位相演算器24は、電気角速度調整器6の出力である電気角速度ω1cから回転子位相θdcを算出し、dq/3相座標変換器21及び3相/dq座標変換器23に出力する。
Current reproduction unit 25 receives a signal of the supply current I DC output from the DC bus current sensor 4, U-phase by the sampling of the supply current I DC at a current detection period corresponding to the PWM signal, V-phase, the W phase The current Iuc, Ivc, Iwc is reproduced, and the reproduced current (Iuc, Ivc, Iwc) of each phase is output to the 3-phase / dq coordinate converter 23.
The three-phase / dq coordinate converter 23 generates a current Iqc (q-axis current component) that contributes to torque and a current Idc (d-axis) that contributes to the magnetic flux based on the three-phase alternating current Iuc, Ivc, Iwc and the rotor phase θdc. The current component is output to the vector controller 20.
The phase calculator 24 calculates the rotor phase θdc from the electrical angular velocity ω1c, which is the output of the electrical angular velocity adjuster 6, and outputs the rotor phase θdc to the dq / 3 phase coordinate converter 21 and the three phase / dq coordinate converter 23.
次に、モータ制御器5の基本動作について説明する。
モータ制御器5は、永久磁石同期電動機のトルクを線形化する手法である公知のベクトル制御によって電動モータ1を駆動制御する。
ここで、d−q軸(実軸)とdc−qc軸(制御軸)とのずれである軸誤差Δθdcをゼロに制御することで、dc−qc軸をd−q軸に一致させることができ、高精度なベクトル制御を実現することができる。
Next, the basic operation of the motor controller 5 will be described.
The motor controller 5 drives and controls the electric motor 1 by known vector control which is a method of linearizing the torque of the permanent magnet synchronous motor.
Here, the dc-qc axis can be made to coincide with the dq axis by controlling the axis error Δθdc, which is a deviation between the dq axis (real axis) and the dc-qc axis (control axis), to zero. It is possible to realize highly accurate vector control.
ベクトル制御器20は、トルク指令値τ*に基づき、トルクに寄与する電流指令値Iq*と磁束に寄与する電流指令値Id*を演算する。
なお、電流指令値Id*は、非突極型の永久磁石同期電動機であれば、通常ゼロに設定される一方、突極構造の永久磁石同期電動機である場合や、弱め界磁制御や効率最大化制御が行われる場合においては、電流指令値Id*はゼロ以外に設定される。
The vector controller 20 calculates the current command value Iq * contributing to the torque and the current command value Id * contributing to the magnetic flux based on the torque command value τ *.
The current command value Id * is normally set to zero in the case of a non-salicy pole permanent magnet synchronous motor, while it is in the case of a permanent magnet synchronous motor with a salient pole structure, field weakening control or efficiency maximization control Is performed, the current command value Id * is set to other than zero.
3相/dq座標変換器23は、電動モータ1の交流電流検出値である3相交流Iuc,Ivc,Iwcと回転子位相θdcに基づいて、トルクに寄与する電流Iqc(q軸電流成分)と磁束に寄与する電流Idc(d軸電流成分)を求める。
そして、ベクトル制御器20は、トルクに寄与する電流指令値Iq*と磁束に寄与する電流指令値Id*にそれぞれの電流Iqc,Idcが一致するように電流制御を行って、dc−qc軸上の電圧指令値Vd*,Vq*を求める。
The three-phase / dq coordinate converter 23 generates a current Iqc (q-axis current component) that contributes to torque based on three-phase ACs Iuc, Ivc, Iwc, which are AC current detection values of the electric motor 1, and a rotor phase θdc. The current Idc (d-axis current component) contributing to the magnetic flux is determined.
Then, the vector controller 20 performs current control such that the currents Iqc and Idc agree with the current command value Iq * contributing to the torque and the current command value Id * contributing to the magnetic flux, thereby on the dc-qc axis. The voltage command values Vd * and Vq * of are calculated.
dq/3相座標変換器21は、電圧指令値Vd*,Vq*を回転子位相θdcに基づいて3相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換する。なお、ベクトル制御器20は、dc−qc軸上の電圧指令値Vd*,Vq*を、電流制御の結果とdq軸の干渉項を補償する非干渉制御の結果とを組み合せて演算することができる。
パルス幅変調器22は、3相交流電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づきインバータ回路2のスイッチング素子をオン/オフさせるパルス幅変調制御を行い、3相交流電圧指令Vu*、Vv*、Vw*に相当する電圧を電動モータ1の各相(U相、V相、W相)に印加する。
The dq / 3 phase coordinate converter 21 converts the voltage command values Vd * and Vq * into three phase AC voltage command values Vu *, Vv * and Vw * based on the rotor phase θdc. The vector controller 20 may calculate the voltage command values Vd * and Vq * on the dc-qc axis by combining the result of the current control and the result of the non-interference control that compensates for the interference term of the dq axis. it can.
The pulse width modulator 22 performs pulse width modulation control to turn on / off the switching elements of the inverter circuit 2 based on the three-phase AC voltage command values Vu *, Vv *, Vw *, and the three-phase AC voltage commands Vu *, Vv Voltages corresponding to *, Vw * are applied to each phase (U phase, V phase, W phase) of the electric motor 1.
そして、モータ制御器5は、電動モータ1の各相への通電を順次切り替えることで各相に電流を供給して、電動モータ1を回転駆動する。
なお、図2のシステム構成では、直流母線電流を検出するが、3相交流電流をそれぞれに検出するシステムとすることができる。
Then, the motor controller 5 supplies current to each phase by sequentially switching energization of each phase of the electric motor 1 to rotationally drive the electric motor 1.
Although the system configuration of FIG. 2 detects a DC bus current, it can be a system that detects a three-phase alternating current.
次に、図2に示した電気角速度調整器6を詳細に説明する。
「第1実施形態」
図4は、電気角速度調整器6の第1実施形態を示すブロック図である。
電気角速度調整器6は、加算器601、補正出力制御器602、電気角速度補正演算器603、加減算器604、軸誤差演算器605、指令値出力器606、角速度信号切替器607、及び、センサ状態判断器608を有する。
Next, the electrical angular velocity adjuster 6 shown in FIG. 2 will be described in detail.
First Embodiment
FIG. 4 is a block diagram showing a first embodiment of the electrical angular velocity adjuster 6.
The electric angular velocity adjuster 6 includes an adder 601, a correction output controller 602, an electric angular velocity correction computing unit 603, an adder / subtractor 604, an axis error computing unit 605, a command value output unit 606, an angular velocity signal switching unit 607, and a sensor state. A judging unit 608 is included.
軸誤差演算器605(第1軸誤差演算部及び第2軸誤差演算部)は、電圧指令値Vd*,Vq*、電気角速度ω1c、電流Iqc,Idcを入力し、実軸(d−q軸)と制御軸(dc−qc軸)とのずれである軸誤差Δθdcを演算する。
つまり、軸誤差演算器605は、モータ電流に基づき推定される誘起電圧の位相である制御位相と、回転位置センサ207の検出出力に基づき求められる実軸位相との差である軸誤差Δθdcを演算する。
The axis error computing unit 605 (a first axis error computing unit and a second axis error computing unit) receives the voltage command values Vd * and Vq *, the electrical angular velocity ω1c, and the currents Iqc and Idc, and outputs the actual axes (dq axes). Axis error Δθdc which is a deviation between the control axis (dc-qc axis) and the control axis (dc-qc axis).
That is, the axis error computing unit 605 computes the axis error Δθdc which is the difference between the control phase which is the phase of the induced voltage estimated based on the motor current and the real axis phase obtained based on the detection output of the rotational position sensor 207. Do.
ここで、電流再現器25、3相/dq座標変換器23を含むモータ制御器5(制御位相推定部)は、電流値の信号に基づき電動モータ1に発生する誘起電圧の位相である制御位相を推定し、推定結果を電気角速度調整器6に出力する。
加減算器604は、軸誤差演算器605で求められた軸誤差Δθdcと、指令値出力器606から出力される軸誤差Δθdcの指令値(=0)との偏差を演算して、電気角速度補正演算器603に出力する。
Here, the motor controller 5 (control phase estimation unit) including the current reproducer 25 and the three-phase / dq coordinate converter 23 is a control phase that is a phase of an induced voltage generated in the electric motor 1 based on a signal of current value. Is estimated, and the estimation result is output to the electrical angular velocity adjuster 6.
The adder / subtractor 604 calculates the difference between the axis error Δθdc obtained by the axis error calculator 605 and the command value (= 0) of the axis error Δθdc output from the command value output unit 606, to calculate the electrical angular velocity correction. Output to the
電気角速度補正演算器603は、軸誤差演算器605で求められた軸誤差Δθdcが指令値(=0)に一致するように、電気角速度ω1cを補正するための補正量Δω1cを演算する。
つまり、電気角速度補正演算器603は、軸誤差Δθdcがゼロに近づくように電気角速度ω1cを補正するものであり、実軸(d−q軸)と制御軸(dc−qc軸)とのずれが解消されることで、電動モータ1のトルクをトルク指令値τ*に高精度に制御できるようになる。
したがって、パワーステアリング装置200においては、所望のアシストトルクを精度よく発生させることができ、操舵性能を向上させることができる。
The electrical angular velocity correction computing unit 603 computes the correction amount Δω1c for correcting the electrical angular velocity ω1c such that the axis error Δθdc obtained by the axis error computing unit 605 matches the command value (= 0).
That is, the electrical angular velocity correction computing unit 603 corrects the electrical angular velocity ω1c so that the axis error Δθdc approaches zero, and the deviation between the real axis (d-q axis) and the control axis (dc-qc axis) By being eliminated, the torque of the electric motor 1 can be controlled to the torque command value τ * with high accuracy.
Therefore, in the power steering apparatus 200, desired assist torque can be generated with high accuracy, and steering performance can be improved.
加算器601は、回転位置センサ207の出力信号に基づき求められた電気角速度ω1scに、電気角速度補正演算器603が出力する補正量Δω1cを加算し、加算結果を補正後の電気角速度ω1cとしてモータ制御器5及び軸誤差演算器605に出力する。
つまり、電気角速度補正演算器603と加算器601とで、軸誤差Δθdcに基づき電気角速度ω1scを補正する電気角速度補正部(第1電気角速度補正部及び第2電気角速度補正部)が構成され、加算器601からの電気角速度ω1cを受けるモータ制御器5は、電気角速度ω1cに基づき電動モータ1のステータ1aに出力する指令信号を演算する演算部(指令信号演算部)としての機能を備える。
The adder 601 adds the correction amount Δω1 c output from the electric angular velocity correction computing unit 603 to the electric angular velocity ω1 sc obtained based on the output signal of the rotational position sensor 207, and controls the motor as the electric angular velocity ω1 c after correction. And the axis error calculator 605.
That is, the electric angular velocity correction unit (first electric angular velocity correction unit and second electric angular velocity correction unit) configured to correct the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is configured by the electric angular velocity correction computing unit 603 and the adder 601. The motor controller 5 receiving the electric angular velocity ω1c from the unit 601 has a function as an operation unit (command signal operation unit) which calculates a command signal to be output to the stator 1a of the electric motor 1 based on the electric angular velocity ω1c.
補正出力制御器602は、回転位置センサ207が検出した電気角速度ω1scと閾値ω1sc_th(第1所定速度)との比較結果に基づき、電気角速度補正演算器603からの補正量Δω1cを加算器601に出力するか否か、換言すれば、軸誤差Δθdcの演算結果に基づく電気角速度ω1scの補正処理を実施するか否かを制御する。
詳細には、補正出力制御器602は、電気角速度ω1scが閾値ω1sc_thを下回るとき、補正量Δω1cの加算器601への出力を停止して、軸誤差Δθdcの演算結果に基づく電気角速度ω1scの補正をキャンセルし、軸誤差Δθdcの演算結果に基づく補正が施されていない電気角速度ω1cに基づきモータ制御器5によるベクトル制御を行わせる。
The correction output controller 602 outputs the correction amount Δω1c from the electric angular velocity correction computing unit 603 to the adder 601 based on the comparison result of the electric angular velocity ω1sc detected by the rotational position sensor 207 and the threshold ω1sc_th (first predetermined speed). In other words, it is controlled whether or not the correction process of the electric angular velocity ω1sc is to be performed based on the calculation result of the axis error Δθdc.
Specifically, when the electric angular velocity ω1sc falls below the threshold ω1sc_th, the correction output controller 602 stops the output of the correction amount Δω1c to the adder 601 to correct the electric angular velocity ω1sc based on the calculation result of the axis error Δθdc. The vector control by the motor controller 5 is performed on the basis of the electric angular velocity ω1c which is canceled and not corrected based on the calculation result of the axis error Δθdc.
一方、補正出力制御器602は、電気角速度ω1scが閾値ω1sc_th以上であるとき、補正量Δω1cを加算器601に出力して軸誤差Δθdcの演算結果に基づく電気角速度ω1scの補正を行わせ、軸誤差Δθdcの演算結果に基づく補正が施された電気角速度ω1cに基づきモータ制御器5によるベクトル制御を行わせる。
つまり、電気角速度ω1scの閾値ω1sc_thは、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を実施する下限の角速度である。
On the other hand, when the electrical angular velocity ω1sc is equal to or greater than the threshold ω1sc_th, the correction output controller 602 outputs the correction amount Δω1c to the adder 601 to correct the electrical angular velocity ω1sc based on the calculation result of the axis error Δθdc, The vector control by the motor controller 5 is performed on the basis of the electric angular velocity ω1c corrected based on the calculation result of Δθdc.
That is, the threshold value ω1sc_th of the electrical angular velocity ω1sc is a lower limit angular velocity at which the correction of the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is performed.
軸誤差Δθdcの演算精度は電気角速度ω1scが低くなると低下するため、補正出力制御器602は、十分に高い精度で軸誤差Δθdcが演算できる条件であるか否かを電気角速度ω1scと閾値ω1sc_thとの比較に基づき判断する。
そして、補正出力制御器602は、電気角速度ω1scが閾値ω1sc_thを下回るときに、軸誤差Δθdcの演算精度の低下により電気角速度ω1scを正しく補正することができないと判断して、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止させる。
Since the calculation accuracy of the axis error Δθdc decreases as the electric angular velocity ω1sc decreases, the correction output controller 602 determines whether the condition that the axis error Δθdc can be calculated with sufficiently high accuracy is between the electric angular velocity ω1sc and the threshold ω1sc_th. Judge based on comparison.
Then, when the electrical angular velocity ω1sc falls below the threshold ω1sc_th, the correction output controller 602 determines that the electrical angular velocity ω1sc can not be correctly corrected due to the decrease in the calculation accuracy of the axial error Δθdc, and the electrical output based on the axial error Δθdc The correction of the angular velocity ω1sc is stopped.
一方、補正出力制御器602は、電気角速度ω1scが閾値ω1sc_th以上であるときに、軸誤差Δθdcの演算精度が十分に高く電気角速度ω1scを正しく補正することができると判断して、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を実施させる。
なお、電気角速度補正演算器603は、補正出力制御器602が軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止させている補正停止状態において補正量Δω1cの訂正動作を停止し、補正出力制御器602が軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を再開させるときに、初期値(=0)に設定された補正量Δω1cの軸誤差Δθdcに基づく訂正動作を開始することができる。
On the other hand, when the electrical angular velocity ω1sc is equal to or greater than the threshold ω1sc_th, the correction output controller 602 determines that the calculation accuracy of the axis error Δθdc is sufficiently high and the electrical angular velocity ω1sc can be correctly corrected. The correction of the electrical angular velocity ω1sc based on the above is performed.
The electric angular velocity correction computing unit 603 stops the correction operation of the correction amount Δω1 c in the correction stop state in which the correction output controller 602 stops the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc, and the correction output controller 602 When resuming the correction of the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc, the correction operation based on the axis error Δθdc of the correction amount Δω1c set to the initial value (= 0) can be started.
また、電気角速度補正演算器603は、補正出力制御器602が軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止するときに、補正量Δω1cを補正停止前の値に保持し、補正出力制御器602が軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を再開させるときに、それまで保持していた補正量Δω1cの値を初期値として補正量Δω1cの訂正動作を再開することができる。   Further, when the correction output controller 602 stops the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc, the electric angular velocity correction computing unit 603 holds the correction amount Δω1c at the value before the correction stop, and the correction output controller 602 When the correction of the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is restarted, the correction operation of the correction amount Δω1c can be restarted with the value of the correction amount Δω1c held up to that point as the initial value.
角速度信号切替器607(電気角速度切替制御部)は、第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209についての異常診断の結果に基づいて、第1回転位置センサ208の検出出力に基づく電気角速度ω1sc1と、第2回転位置センサ209の検出出力に基づく電気角速度ω1sc2とのいずれか一方を、加算器601及び補正出力制御器602に出力する。
角速度信号切替器607は、第1回転位置センサ208が正常であれば、第1回転位置センサ208の検出出力に基づく電気角速度ω1sc1を加算器601及び補正出力制御器602に出力する。
The angular velocity signal switcher 607 (electrical angular velocity switching control unit) detects the electrical angular velocity based on the detection output of the first rotational position sensor 208 based on the result of the abnormality diagnosis for the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209. One of ω 1 sc 1 and the electrical angular velocity ω 1 sc 2 based on the detection output of the second rotational position sensor 209 is output to the adder 601 and the correction output controller 602.
If the first rotational position sensor 208 is normal, the angular velocity signal switch 607 outputs the electrical angular velocity ω1 sc1 based on the detection output of the first rotational position sensor 208 to the adder 601 and the correction output controller 602.
一方、角速度信号切替器607は、第1回転位置センサ208に異常が生じ第2回転位置センサ209が正常であれば、電気角速度ω1sc1に代えて、第2回転位置センサ209の検出出力に基づく電気角速度ω1sc2を加算器601及び補正出力制御器602に出力する。
つまり、角速度信号切替器607は、冗長化した回転位置センサ208,209のいずれか1つが故障した場合でも、正常に機能している残りの回転位置センサに切り替えて、電動モータ1を継続的に駆動させる。
On the other hand, if the first rotational position sensor 208 is abnormal and the second rotational position sensor 209 is normal, the angular velocity signal switcher 607 replaces the electrical angular velocity ω 1 sc 1 with electricity based on the detection output of the second rotational position sensor 209. The angular velocity ω 1 sc 2 is output to the adder 601 and the correction output controller 602.
That is, even if any one of the redundant rotational position sensors 208 and 209 fails, the angular velocity signal switch 607 switches to the remaining functional rotational position sensor and continues the electric motor 1 continuously. Drive.
したがって、第1回転位置センサ208と第2回転位置センサ209とのいずれか1つが故障した場合でも、パワーステアリング装置200のアシストトルクを発生させることができ、センサ故障によって運転者による操舵負荷が増すことを抑制できる。
また、回転子位置の検出に用いられるセンサが第1回転位置センサ208から第2回転位置センサ209に切り替えられても、第2回転位置センサ209の出力に基づく制御状態で発生する軸誤差Δθdcに応じて電気角速度ω1sc2が補正されるため、第1回転位置センサ208の出力に基づく制御状態と同等の高い精度でベクトル制御(トルク制御)を行わせることができる。
Therefore, even if any one of the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209 fails, the assist torque of the power steering apparatus 200 can be generated, and the sensor load increases the steering load by the driver. Can be suppressed.
Further, even if the sensor used for detecting the rotor position is switched from the first rotational position sensor 208 to the second rotational position sensor 209, the axial error Δθdc generated in the control state based on the output of the second rotational position sensor 209 Accordingly, the electric angular velocity ω1sc2 is corrected, and therefore, vector control (torque control) can be performed with the same high accuracy as the control state based on the output of the first rotational position sensor 208.
センサ状態判断器608(回転位置センサ状態判断部)は、第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209について異常の有無をそれぞれ診断し、診断結果の信号を角速度信号切替器607に出力する。
なお、センサ状態判断器608は、回転位置センサ208,209の異常診断方法として公知の種々の方法を採用でき、例えば、第1回転位置センサ208の検出出力信号と第2回転位置センサ209の検出出力信号とを比較して、異常の有無を診断できる。
The sensor state determination unit 608 (rotational position sensor state determination unit) diagnoses the presence or absence of an abnormality in each of the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209, and outputs a signal of the diagnosis result to the angular velocity signal switch 607. .
The sensor state judgment unit 608 can adopt various known methods as an abnormality diagnosis method of the rotational position sensors 208 and 209. For example, the detection output signal of the first rotational position sensor 208 and the detection of the second rotational position sensor 209 The presence or absence of abnormality can be diagnosed by comparing with the output signal.
以下では、上記構成の電気角速度調整器6の機能を詳細に説明する。
図5は、軸誤差Δθdcを説明するための図である。
図5に示したように、軸誤差Δθdcは、電動モータ1のd−q軸(実軸)から観測したdc−qc軸(制御軸)とのずれ(誤差角)であり、軸誤差演算器605は、数1にしたがって軸誤差Δθdcを演算する。
Below, the function of the electrical angular velocity regulator 6 of the said structure is demonstrated in detail.
FIG. 5 is a diagram for explaining the axis error Δθdc.
As shown in FIG. 5, the axis error Δθdc is a deviation (error angle) from the dc-qc axis (control axis) observed from the dq axis (real axis) of the electric motor 1, and an axis error calculator The step 605 calculates the axis error Δθdc according to the equation (1).
数1において、R*は巻線抵抗設定値、Lq*はq軸インダクタンス設定値、Vd*,Vq*はdc−qc軸上での電圧指令値、Iqc,Idcはdc−qc軸上での電流値、ω1cは電気角速度である。
なお、数1は、非突極型の永久磁石同期電動機を想定した式であるが、突極型の場合にも、同様の演算式で軸誤差Δθdcを演算できることが知られている。
In Equation 1, R * is a winding resistance setting value, Lq * is a q axis inductance setting value, Vd * and Vq * are voltage command values on a dc-qc axis, and Iqc and Idc are on a dc-qc axis The current value ω 1 c is the electrical angular velocity.
Although Equation 1 is an equation that assumes a non-salient pole type permanent magnet synchronous motor, it is known that the axial error Δθdc can be calculated by the same equation also in the case of a salient pole type.
次に、軸誤差Δθdcが発生した場合の電動モータ1の出力トルクτmについて説明し、軸誤差Δθdcをゼロにする必要性について説明する。
実軸(d−q軸)上における電動モータ1の出力トルクτmは、以下の数2で表すことができる。
数2において、Pmは極対数、Keは誘起電圧定数、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンス、Idは実軸(d−q軸)上でのd軸電流、Iqは実軸(d−q軸)上でのq軸電流である。
Next, the output torque τm of the electric motor 1 when the axis error Δθdc occurs will be described, and the necessity of making the axis error Δθdc zero will be described.
The output torque τm of the electric motor 1 on the real axis (dq axis) can be expressed by the following formula 2.
In Equation 2, Pm is the pole pair logarithm, Ke is the induced voltage constant, Ld is the d-axis inductance, Lq is the q-axis inductance, Id is the d-axis current on the real axis (d-q axis), Iq is the real axis (d Q axis current on the q axis).
また、軸誤差Δθdcが発生しているときの制御軸(dc−qc軸)から実軸(d−q軸)への座標変換行列は、数3になる。
Further, the coordinate transformation matrix from the control axis (dc-qc axis) to the real axis (d-q axis) when the axis error Δθdc occurs is given by Equation 3.
そして、軸誤差Δθdcが発生している状態で電流制御を行うと、実軸(d−q軸)上でのd軸電流Idとq軸電流Iqは、数4のように示すことができる。
Then, when current control is performed in a state in which the axis error Δθdc is generated, the d-axis current Id and the q-axis current Iq on the real axis (d-q axis) can be expressed as Expression 4.
したがって、軸誤差Δθdcが発生しているときの電動モータ1の出力トルクτmは、数2に数4を代入した数5によって演算される。
Therefore, the output torque τm of the electric motor 1 when the axis error Δθdc is generated is calculated by the equation 5 in which the equation 4 is substituted into the equation 2.
数5から、軸誤差Δθdcが発生すると、電動モータ1の出力トルクτmがトルク指令値τ*と乖離することが分かり、軸誤差Δθdcをゼロに近づけることができれば、トルク指令値τ*に近い出力トルクτmが得られることになる。
電気角速度補正演算器603は、フィードバックによって軸誤差Δθdcを指令値(=0)と比較し、軸誤差Δθdcをゼロに近づけるように、電気角速度ω1cを補正するための補正量Δω1cを訂正するフィードバック制御を行う。
It can be understood from Equation 5 that when the axis error Δθdc occurs, the output torque τm of the electric motor 1 deviates from the torque command value τ *, and if the axis error Δθdc can be made close to zero, an output close to the torque command value τ * A torque τm will be obtained.
Feedback control that corrects the correction amount Δω1c for correcting the electric angular velocity ω1c so that the axis error Δθdc is compared with the command value (= 0) by feedback and the axis error Δθdc approaches zero by feedback I do.
電気角速度補正演算器603は、補正量Δω1cを訂正する制御動作として、比例動作(P動作)と積分動作(I動作)とを組み合わせたPI制御を実施する。
ただし、補正量Δω1cの制御動作をPI制御に限定するものではなく、比例動作(P動作)だけのP制御、或いは、比例動作(P動作)と微分動作(D動作)とを組み合わせたPD制御、比例動作(P動作)、積分動作(I動作)、微分動作(D動作)を組み合わせたPID制御を適用できる。
The electrical angular velocity correction computing unit 603 implements PI control in which a proportional operation (P operation) and an integration operation (I operation) are combined as a control operation for correcting the correction amount Δω1c.
However, the control operation of the correction amount Δω1c is not limited to PI control, and P control of only proportional operation (P operation) or PD control combining proportional operation (P operation) and differential operation (D operation) The PID control combining the proportional operation (P operation), the integration operation (I operation), and the differential operation (D operation) can be applied.
また、軸誤差演算器605は、軸誤差Δθdcを、電圧指令値Vd*,Vq*、制御軸(dc−qc軸)上での電流Iqc,Idc、及び、電気角速度ω1cに基づき演算するが、軸誤差Δθdcに相当する状態量を求める構成とすることができる。
例えば、磁極位置を推定するために高調波を注入し、磁極位置を推定してから軸誤差Δθdcを求める構成とすることができる。
The axis error calculator 605 calculates the axis error Δθdc based on the voltage command values Vd * and Vq *, the currents Iqc and Idc on the control axis (dc-qc axis), and the electrical angular velocity ω1c, A state amount corresponding to the axis error Δθdc can be obtained.
For example, a harmonic can be injected to estimate the magnetic pole position, and the magnetic pole position can be estimated and then the axis error Δθdc can be obtained.
以下で、電気角速度調整器6の動作を更に具体的に説明する。
例えば、第1回転位置センサ208が正常であると判断され、かつ、閾値ω1sc_th以上の電気角速度ω1cでモータ1が駆動されていると仮定する。
Hereinafter, the operation of the electrical angular velocity regulator 6 will be described more specifically.
For example, it is assumed that the first rotational position sensor 208 is determined to be normal, and the motor 1 is driven at an electrical angular velocity ω1c equal to or higher than the threshold ω1sc_th.
このときに、軸誤差演算器605で求められた軸誤差Δθdcが正の場合、図5に示した関係のように、制御軸(dc−qc軸)が実軸(d−q軸)よりも進んでいることになる。
そこで、電気角速度調整器6は、第1回転位置センサ208の検出出力から算出した電気角速度ω1sc1に補正量Δω1c(Δω1c<0)を加えて電気角速度ω1cを減少補正し、軸誤差Δθdcを減少させる(ゼロに近づける)。
At this time, if the axis error Δθdc obtained by the axis error computing unit 605 is positive, the control axis (dc-qc axis) is closer to the real axis (d-q axis) as in the relation shown in FIG. It will be going forward.
Therefore, the electric angular velocity adjuster 6 adds the correction amount Δω1c (Δω1c <0) to the electric angular velocity ω1sc1 calculated from the detection output of the first rotational position sensor 208 to decrease and correct the electric angular velocity ω1c and reduce the axis error Δθdc. (Close to zero).
逆に、軸誤差演算器605で求められた軸誤差Δθdcが負の場合、制御軸(dc−qc軸)が実軸(d−q軸)よりも遅れていることになる。
この場合、電気角速度調整器6は、第1回転位置センサ208の検出出力から算出した電気角速度ω1sc1に補正量Δω1c(Δω1c>0)を加えて電気角速度ω1cを増大補正し、軸誤差Δθdcを減少させる(ゼロに近づける)。
Conversely, when the axis error Δθdc obtained by the axis error calculator 605 is negative, the control axis (dc-qc axis) lags behind the real axis (d-q axis).
In this case, the electric angular velocity adjuster 6 adds the correction amount Δω1c (Δω1c> 0) to the electric angular velocity ω1sc1 calculated from the detection output of the first rotational position sensor 208 to increase the electric angular velocity ω1c and reduce the axis error Δθdc. Let go (close to zero).
以上のように、電気角速度調整器6は、軸誤差Δθdcの検出結果に基づいて補正量Δω1cを変更し、電気角速度ω1cを補正量Δω1cで補正することで軸誤差Δθdcをゼロ付近に収束させる。
これにより、実軸(d−q軸)と制御軸(dc−qc軸)とが略一致したベクトル制御を実現でき、電動モータ1の出力トルクτmをトルク指令値τ*に高精度に制御できる。
As described above, the electrical angular velocity adjuster 6 changes the correction amount Δω1c based on the detection result of the axis error Δθdc and corrects the electric angular velocity ω1c with the correction amount Δω1c to converge the axis error Δθdc to near zero.
Thus, vector control in which the real axis (d-q axis) and the control axis (dc-qc axis) substantially coincide with each other can be realized, and the output torque τm of the electric motor 1 can be controlled with high accuracy to the torque command value τ *. .
また、回転位置センサ207は、第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209を備えたデュアルセンサ構成で、この冗長化した回転位置センサ208,209のいずれか1つが故障した場合でも、角速度信号切替器607が正常に機能している残りの回転位置センサに切り替えることで、電動モータ1を継続的に駆動できる。   Further, the rotational position sensor 207 has a dual sensor configuration including the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209, and the angular velocity even if any one of the redundant rotational position sensors 208 and 209 breaks down. The electric motor 1 can be continuously driven by switching to the remaining rotation position sensor functioning normally by the signal switch 607.
更に、第1回転位置センサ208が故障し、モータ制御器5が制御に用いる電気角速度ω1cが電気角速度ω1sc1から電気角速度ω1sc2に切り替わったとしても、切り替わり前と同様に、電気角速度ω1cを補正するように電気角速度補正演算器603が動作するので、ベクトル制御に用いる回転位置センサ208,209の切り替え前後で(換言すれば、第1回転位置センサ208の故障発生前後で)、ベクトル制御の制御性能を維持することができる。
したがって、第1回転位置センサ208が故障し、第2回転位置センサ209に切り替えられたときに、運転者が、パワーステアリング装置の操舵力が変化することによる切り替えショックを感じることを抑止できる。
Furthermore, even if the first rotational position sensor 208 breaks down and the electrical angular velocity ω1c used for control by the motor controller 5 switches from the electrical angular velocity ω1sc1 to the electrical angular velocity ω1sc2, the electrical angular velocity ω1c is corrected as before switching. Since the electrical angular velocity correction computing unit 603 operates, before and after switching of the rotational position sensors 208 and 209 used for vector control (in other words, before and after the failure occurrence of the first rotational position sensor 208), control performance of vector control Can be maintained.
Therefore, when the first rotational position sensor 208 breaks down and is switched to the second rotational position sensor 209, the driver can be prevented from feeling a switching shock due to a change in the steering force of the power steering apparatus.
また、電気角速度補正演算器603は、軸誤差Δθdcをゼロに近づけるために補正量Δω1cを訂正するフィードバック制御において、PI制御によって補正量Δω1cを訂正するので、積分動作によってオフセットを除去でき、また、積分ゲインの適合によって高い速応性及び安定性で軸誤差Δθdcをゼロ付近に収束させることができ、係る作用によってもセンサ切り替え時のショックを抑制できる。
更に、第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209は、1つのセンサチップパッケージ207A内に一体的に設けられるから、個別のセンサチップパッケージに収容された2つのセンサを備える場合よりも、センサ間の出力特性の差を小さくできる。
In addition, since the electrical angular velocity correction computing unit 603 corrects the correction amount Δω1c by PI control in feedback control that corrects the correction amount Δω1c in order to bring the axis error Δθdc closer to zero, the offset can be removed by the integration operation. By adapting the integral gain, the axis error Δθdc can be converged to near zero with high speed responsiveness and stability, and the shock at the time of sensor switching can be suppressed also by such an action.
Furthermore, since the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209 are integrally provided in one sensor chip package 207A, compared to the case where two sensors housed in separate sensor chip packages are provided, The difference in output characteristics between sensors can be reduced.
また、補正出力制御器602は、軸誤差Δθdcの演算精度が確保できる電気角速度ω1cが閾値ω1sc_thよりも高い領域で、補正量Δω1cによる電気角速度ω1scの補正を実施させるから、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正が高精度に行われ、モータ制御器5は、電動モータ1の出力トルクτmをトルク指令値τ*に高精度に制御できる。
一方、補正出力制御器602は、電気角速度ω1cが閾値ω1sc_thよりも低く軸誤差Δθdcの演算精度が低下するときに、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止するから、誤差を有する軸誤差Δθdcに基づき誤って電気角速度ω1scが補正されて、電動モータ1の出力トルクτmの制御精度を低下させてしまうことを抑止できる。
Further, the correction output controller 602 performs the correction of the electric angular velocity ω1sc by the correction amount Δω1c in a region where the electric angular velocity ω1c capable of securing the calculation accuracy of the axis error Δθdc is higher than the threshold ω1sc_th. The correction of the angular velocity ω1sc is performed with high accuracy, and the motor controller 5 can control the output torque τm of the electric motor 1 to the torque command value τ * with high accuracy.
On the other hand, the correction output controller 602 stops the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc when the electric angular velocity ω1c is lower than the threshold value ω1sc_th and the calculation accuracy of the axis error Δθdc decreases. It is possible to prevent the control accuracy of the output torque τm of the electric motor 1 from being lowered because the electrical angular velocity ω1sc is corrected by mistake based on Δθdc.
「第2実施形態」
図4に示した第1実施形態において、電気角速度調整器6の補正出力制御器602は、電気角速度ω1scが1つの閾値ω1sc_thよりも高いか低いかによって補正量Δω1cによる補正を行わせるか否かを切り替える。
この場合、閾値ω1sc_th付近の電気角速度ω1scで電動モータ1が駆動されると、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正状態(補正量Δω1cの出力状態)と、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正停止状態(補正量Δω1cの出力停止状態)とが頻繁に切り替わり、ベクトル制御が不安定になり易い。
"2nd Embodiment"
In the first embodiment shown in FIG. 4, the correction output controller 602 of the electrical angular velocity adjuster 6 determines whether or not the correction by the correction amount Δω1 c is performed depending on whether the electric angular velocity ω1 sc is higher or lower than one threshold value ω1 sc_th. Switch.
In this case, when the electric motor 1 is driven at the electric angular velocity ω1sc near the threshold ω1sc_th, the correction state of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc (the output state of the correction amount Δω1c) and the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc It frequently switches to the correction stop state (the output stop state of the correction amount Δω1c), and vector control tends to be unstable.
そこで、第2実施形態では、補正状態と補正停止状態とが頻繁に切り替わることを、補正状態と補正停止状態との切り替え動作にヒステリシスをもたせることで抑止し、ベクトル制御を安定化させるものである。
そして、補正出力制御器602が、補正/補正停止の切り替え判断に2つの異なる閾値を用いることで、切り替え動作にヒステリシスを有するようにした点が第1実施形態と異なる。
Therefore, in the second embodiment, frequent switching between the correction state and the correction stop state is suppressed by providing hysteresis in the switching operation between the correction state and the correction stop state, thereby stabilizing vector control. .
The second embodiment differs from the first embodiment in that the correction output controller 602 has hysteresis in the switching operation by using two different threshold values for determination of switching between correction and correction stop.
図6は、第2実施形態における電気角速度調整器6の補正出力制御器602Aの構成を示す図である。
図6に示したように、補正出力制御器602Aは、補正状態と補正停止状態との切り替え判断に用いる電気角速度ω1scの閾値として、第1閾値ω1sc_upと、第1閾値ω1sc_upよりも低い第2閾値ω1sc_down(ω1sc_down<ω1sc_up)とを備える。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the correction output controller 602A of the electrical angular velocity adjuster 6 in the second embodiment.
As shown in FIG. 6, the correction output controller 602A sets the first threshold value ω1sc_up and the second threshold value lower than the first threshold value ω1sc_up as the threshold value of the electric angular velocity ω1sc used to determine whether to switch between the correction state and the correction stop state. and ω1 sc_down (ω1 sc_down <ω1 sc_up).
図7は、補正出力制御器602Aによる切り替え動作を説明するための図である。
補正出力制御器602Aは、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止している状態で、電気角速度ω1scが第1閾値ω1sc_up(第1所定速度)を超えるようになると、軸誤差Δθdcに基づく補正条件の成立を判断して、軸誤差Δθdcに基づき補正量Δω1cを演算して電気角速度ω1scを補正する状態に切り替える。
FIG. 7 is a diagram for explaining the switching operation by the correction output controller 602A.
The correction output controller 602A is based on the axis error Δθdc when the electric angular velocity ω1sc comes to exceed the first threshold value ω1sc_up (first predetermined speed) while the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is stopped. It is determined that the correction condition is satisfied, the correction amount Δω1c is calculated based on the axis error Δθdc, and the electric angular velocity ω1sc is corrected to be corrected.
係る補正状態から、電気角速度ω1scが低下し第1閾値ω1sc_up以下になっても、補正出力制御器602Aは、補正状態(補正量Δω1cの出力状態)を継続し、電気角速度ω1scが第2閾値ω1sc_down(第2所定速度)を下回るようになると、軸誤差Δθdcに基づく補正条件の不成立を判断して、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止させる状態に切り替える。
補正出力制御器602Aは、上記のようにヒステリシス特性を有するから、例えば、軸誤差Δθdcに基づく補正を停止している状態で電気角速度ω1scが第1閾値ω1sc_upを超え、軸誤差Δθdcに基づく補正を実施する状態に切り替わった後、第1閾値ω1sc_up付近の電気角速度ω1scで電動モータ1が駆動されても、軸誤差Δθdcに基づく補正状態に保持されることになる。
From the correction state, even if the electrical angular velocity ω1sc decreases and becomes less than or equal to the first threshold ω1sc_up, the correction output controller 602A continues the correction state (output state of the correction amount Δω1c), and the electrical angular velocity ω1sc is the second threshold ω1sc_down. When the value falls below (the second predetermined speed), it is determined that the correction condition based on the axis error Δθdc is not satisfied, and the state is switched to a state in which the correction of the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is stopped.
Since the correction output controller 602A has hysteresis characteristics as described above, for example, the electric angular velocity ω1sc exceeds the first threshold value ω1sc_up in a state where the correction based on the axis error Δθdc is stopped, and the correction based on the axis error Δθdc is Even after the electric motor 1 is driven at the electric angular velocity ω1sc near the first threshold ω1sc_up after switching to the state to be performed, the correction state based on the axis error Δθdc is held.
同様に、軸誤差Δθdcに基づく補正状態で電気角速度ω1scが第2閾値ω1sc_downを下回るようになって、軸誤差Δθdcに基づく補正が停止される状態に切り替わった後、第2閾値ω1sc_down付近の電気角速度ω1scで電動モータ1が駆動されても、軸誤差Δθdcに基づく補正の停止状態が保持されることになる。
したがって、第2実施形態の補正出力制御器602Aを備える電気角速度調整器6では、補正状態と補正停止状態とが頻繁に切り替わることが抑止され、ベクトル制御が安定化する。
Similarly, after the electrical angular velocity ω1sc falls below the second threshold ω1sc_down in the correction state based on the axial error Δθdc, and the correction based on the axial error Δθdc is switched to a stop state, the electric angular velocity near the second threshold ω1sc_down Even if the electric motor 1 is driven at ω1sc, the stop state of correction based on the axis error Δθdc is held.
Therefore, in the electrical angular velocity adjuster 6 including the correction output controller 602A of the second embodiment, frequent switching between the correction state and the correction stop state is suppressed, and vector control is stabilized.
ここで、補正出力制御器602Aは、電気角速度ω1scが第2閾値ω1sc_downを下回るようになって、軸誤差Δθdcに基づく補正を停止させる条件が成立したとき、電気角速度ω1scに加える(加算器601に出力する)補正量Δω1cを、電気角速度補正演算器603による演算値からゼロに向けて漸減させる処理を開始させ、その後、補正量Δω1cがゼロに達した時点で軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を終了させることができる。   Here, the correction output controller 602A adds the electric angular velocity ω1sc to the electric angular velocity ω1sc when the condition for stopping the correction based on the axis error Δθdc is satisfied as the electric angular velocity ω1sc falls below the second threshold ω1sc_down. A process of gradually decreasing the correction amount Δω1c (to be output) from the calculation value by the electric angular velocity correction computing unit 603 is started, and thereafter, when the correction amount Δω1c reaches zero, the electric angular velocity ω1sc is calculated based on the axis error Δθdc. The correction can be ended.
つまり、電気角速度ω1scの条件に応じて軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を終了させるときに、加算器601から出力される補正後の電気角速度ω1cがステップ的に変化せずに徐々に変化して補正なしのレベルに収束するように、電気角速度調整器6を構成することができる。
なお、本願における補正量Δω1cの漸減とは、補正量Δω1cをゼロに向けて徐々に変化させることであり、換言すれば、補正量Δω1cの絶対値を徐々に小さくすることである。
That is, when the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is ended according to the condition of the electric angular velocity ω1sc, the corrected electric angular velocity ω1c output from the adder 601 gradually changes without stepwise change. The electrical angular velocity adjuster 6 can be configured to converge to a level without correction.
In the present application, the gradual decrease of the correction amount Δω1c means that the correction amount Δω1c is gradually changed toward zero, in other words, the absolute value of the correction amount Δω1c is gradually decreased.
このように、補正状態と補正停止状態との切り替え判断にヒステリシス特性をもたせるとともに、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を終了させるときに、電気角速度ω1scに加えられる補正量Δω1cがステップ的にゼロにならずに徐々にゼロにまで変化するようにすれば、ベクトル制御をより安定させることができる。   As described above, when the switching judgment between the correction state and the correction stop state has a hysteresis characteristic and the correction of the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is ended, the correction amount Δω1c added to the electrical angular velocity ω1sc is stepwise By gradually changing to zero instead of becoming zero, vector control can be made more stable.
図8は、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正状態で、電気角速度ω1scが第2閾値ω1sc_downを下回るようになって、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止させるときの補正量Δω1cの変化を示す。
この場合、補正出力制御器602Aは、電気角速度ω1scが第2閾値ω1sc_downを下回るようになって軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を停止する条件の成立(補正条件の不成立)を判断すると、補正量Δω1cを電気角速度補正演算器603による演算値からゼロにまで漸減させる処理を開始し、補正量Δω1cで補正された電気角速度ω1cが徐々に補正なしのレベルにまで変化するようにする。
FIG. 8 shows the correction amount Δω1c when the electric angular velocity ω1sc falls below the second threshold ω1sc_down in the correction state of the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc, and the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is stopped. Indicates a change in
In this case, when the correction output controller 602A determines that the condition for stopping the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc (the failure of the correction condition) is satisfied as the electric angular velocity ω1sc falls below the second threshold ω1sc_down, A process of gradually decreasing the correction amount Δω1c from the value calculated by the electric angular velocity correction computing unit 603 to zero is started so that the electric angular velocity ω1c corrected by the correction amount Δω1c gradually changes to a level without correction.
上記の漸減処理において、補正出力制御器602Aは、加算器601に出力する補正量Δω1cの絶対値を、電気角速度補正演算器603による演算値を初期値として一定速度で減らし、補正量Δω1cがゼロに達した時点で減算処理を停止し、その後は、加算器601に出力する補正量Δω1cを、実質的に補正が実施されないゼロに保持する。
ここで、電気角速度ω1scが第1閾値ω1sc_upを超えるようになって、補正出力制御器602Aが補正量Δω1cの出力を再開させるときに、電気角速度補正演算器603が、補正量Δω1cを軸誤差Δθdcに基づき初期値(=0)から訂正する場合は、補正が開始されるときに補正量Δω1cが初期値(=0)から漸増することになる。
In the above gradual reduction process, the correction output controller 602A reduces the absolute value of the correction amount Δω1c to be output to the adder 601 at a constant speed with the value calculated by the electrical angular velocity correction computing unit 603 as an initial value, and the correction amount Δω1c is zero. Is reached, and thereafter the correction amount .DELTA..omega.1c output to the adder 601 is held at substantially zero at which correction is not performed.
Here, when the electrical angular velocity ω1sc exceeds the first threshold value ω1sc_up and the correction output controller 602A resumes the output of the correction amount Δω1c, the electric angular velocity correction computing unit 603 corrects the correction amount Δω1c by the axis error Δθdc. In the case of correcting from the initial value (= 0) based on the above, the correction amount Δω1c will gradually increase from the initial value (= 0) when the correction is started.
このため、補正開始に伴って加算器601から出力される電気角速度ω1c、つまり、ベクトル制御に用いる電気角速度ω1cがステップ的に変化し、ベクトル制御の安定性が損なわれることが抑止される。
一方、電気角速度補正演算器603が、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正が停止されている状態で、補正停止前の補正量Δω1cを保存し、補正が再開されるときにそれまで保持していた値を初期値として補正量Δω1cの訂正動作を再開する場合、補正出力制御器602Aは、加算器601に出力する補正量Δω1cをゼロから電気角速度補正演算器603の演算値にまで漸増させる処理を実施することができる。
Therefore, the electrical angular velocity ω1c output from the adder 601 with the start of correction, that is, the electrical angular velocity ω1c used for vector control changes stepwise, and the stability of vector control is prevented from being impaired.
On the other hand, the electrical angular velocity correction computing unit 603 stores the correction amount Δω1 c before stopping the correction in a state where the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is stopped, and holds it until the correction is resumed. When the correction operation of the correction amount Δω1c is restarted with the previous value as the initial value, the correction output controller 602A gradually increases the correction amount Δω1c output to the adder 601 from zero to the value calculated by the electrical angular velocity correction computing unit 603. Processing can be performed.
上記の漸増処理において、補正出力制御器602Aは、加算器601に出力する補正量Δω1cをゼロから一定速度で増やし、補正量Δω1cが電気角速度補正演算器603による演算値に達した時点で、電気角速度補正演算器603による演算値をそのまま出力する状態に切り替えることができる。   In the above gradual increase processing, the correction output controller 602A increases the correction amount Δω1c to be output to the adder 601 from zero at a constant speed, and when the correction amount Δω1c reaches the value calculated by the electrical angular velocity correction calculator 603, It is possible to switch to a state in which the calculated value by the angular velocity correction computing unit 603 is output as it is.
図9は、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正が停止されている状態で、電気角速度ω1scが第1閾値ω1sc_upを超え、補正出力制御器602Aが軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を開始させるときに、補正量Δω1cが漸増する様子を示す。
この場合、電気角速度ω1scが第1閾値ω1sc_upを超えるようになって、補正出力制御器602Aが、軸誤差Δθdcに基づく電気角速度ω1scの補正を開始する条件を判断すると、加算器601に出力する補正量Δω1cはゼロから漸増し、軸誤差Δθdcに対応するレベルに収束することになる。
In FIG. 9, in a state where the correction of the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc is stopped, the electrical angular velocity ω1sc exceeds the first threshold ω1sc_up, and the correction output controller 602A corrects the electrical angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc. It shows how the correction amount Δω1c gradually increases when it is started.
In this case, when the electric angular velocity ω1sc exceeds the first threshold ω1sc_up and the correction output controller 602A determines the condition for starting the correction of the electric angular velocity ω1sc based on the axis error Δθdc, the correction output to the adder 601 The quantity Δω 1 c gradually increases from zero and converges to a level corresponding to the axis error Δθdc.
「第3実施形態」
図10は、第3実施形態における電気角速度調整器6Aの構成を示すブロック図である。
第1実施形態の回転位置センサ207は、第1回転位置センサ208と第2回転位置センサ209とを有してなる所謂デュアルセンサであるが、図10に示した第3実施形態の回転位置センサ207Bは、例えばレゾルバやエンコーダなどのシングルセンサで構成される。
"3rd Embodiment"
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the electrical angular velocity adjuster 6A in the third embodiment.
The rotational position sensor 207 of the first embodiment is a so-called dual sensor including the first rotational position sensor 208 and the second rotational position sensor 209, but the rotational position sensor of the third embodiment shown in FIG. 207B is comprised, for example by single sensors, such as a resolver and an encoder.
また、第3実施形態では、回転位置センサ207Bが1つの検出素子を有したシングルセンサであるため、電気角速度調整器6Aは、図4に示した第1実施形態の電気角速度調整器6が備える角速度信号切替器607を備えていない。
このような構成において、回転位置センサ207Bの検出出力が製品ばらつきや温度特性によってばらついても、ベクトル制御に用いる電気角速度ω1cのデータが、電気角速度補正演算器603が軸誤差Δθdcに応じて演算した補正量Δω1cで補正されるため、回転位置センサ207Bの検出結果をそのまま用いるよりも、精度の高いベクトル制御(トルク制御)を実現できる。
Further, in the third embodiment, since the rotational position sensor 207B is a single sensor having one detection element, the electrical angular velocity adjuster 6A is provided in the electrical angular velocity adjuster 6 of the first embodiment shown in FIG. The angular velocity signal switch 607 is not provided.
In such a configuration, even if the detection output of the rotational position sensor 207B varies due to product variation or temperature characteristics, data of the electrical angular velocity ω1c used for vector control is calculated by the electrical angular velocity correction computing unit 603 according to the axis error Δθdc. Since correction is performed using the correction amount Δω1c, vector control (torque control) with higher accuracy can be realized than using the detection result of the rotational position sensor 207B as it is.
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
更に、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but includes various modifications.
For example, the above embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
Further, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
Furthermore, with respect to a part of the configuration of each embodiment, it is possible to add, delete, and replace other configurations.
例えば、図10に示したシングルセンサである回転位置センサ207Bを備える構成と、図7に示した、補正/補正停止の切り替え動作にヒステリシスを有する補正出力制御器602Aとを組み合わせて電気角速度調整器6を構成することができる。
また、電気角速度ω1cが低い領域でも軸誤差Δθdcを十分な精度で演算できる場合は、補正出力制御器602、602Aを設けずに、補正/補正停止の切り替え処理を省略することができる。
For example, the electrical angular velocity regulator is configured by combining the configuration provided with the rotational position sensor 207B, which is a single sensor shown in FIG. 10, and the correction output controller 602A having hysteresis with the correction / correction stop switching operation shown in FIG. 6 can be configured.
If the axis error Δθdc can be calculated with sufficient accuracy even in a region where the electrical angular velocity ω1c is low, the correction / correction stop switching process can be omitted without providing the correction output controllers 602 and 602A.
また、電気角速度補正演算器603と加算器601との間に設けた補正出力制御器602、602Aによって、軸誤差Δθdcに基づく補正の実行/停止を切り替える構成に限定されず、結果的に、電気角速度ω1cが低い領域では、軸誤差Δθdcに基づく補正が施されていない電気角速度ω1cに基づきモータ制御(ベクトル制御)が行われ、電気角速度ω1cが高い領域では、軸誤差Δθdcに基づく補正が施された電気角速度ω1cに基づきモータ制御(ベクトル制御)が行われる構成を適宜採用できる。   Further, the present invention is not limited to the configuration that switches the execution / stop of the correction based on the axis error Δθdc by the correction output controllers 602 and 602A provided between the electric angular velocity correction arithmetic unit 603 and the adder 601. In the region where the angular velocity ω1c is low, motor control (vector control) is performed based on the electrical angular velocity ω1c not corrected based on the axis error Δθdc, and in the region where the electrical angular velocity ω1c is high, correction based on the axis error Δθdc is performed A configuration in which motor control (vector control) is performed based on the electric angular velocity ω1c can be appropriately adopted.
例えば、図4の電気角速度調整器6においては、軸誤差Δθdcに応じて演算した補正量Δω1cの加算器601への出力/停止を切り替えることで、軸誤差Δθdcに基づく補正の実行/停止を切り替える構成としたが、補正量Δω1cで補正した電気角速度ω1cと補正していない電気角速度ω1scとのいずれか一方を、電気角速度ω1scの大小に応じて選択的に出力させる構成とすることができる。   For example, in the electrical angular velocity adjuster 6 of FIG. 4, the output / stop of the correction amount Δω1c calculated according to the axis error Δθdc is switched to the adder 601 to switch the execution / stop of the correction based on the axis error Δθdc. According to the configuration, one of the electric angular velocity ω1c corrected by the correction amount Δω1c and the uncorrected electric angular velocity ω1sc can be selectively output according to the magnitude of the electric angular velocity ω1sc.
また、軸誤差Δθdcの指令値(目標値)は、ゼロに限定されず、電気角速度補正演算器603は、軸誤差Δθdcがゼロを含む所定範囲内に収束するように補正量Δω1cを演算することができる。
また、制御装置10は、電気角速度調整器6として、第1回転位置センサ208の出力を用いる第1調整器と、第2回転位置センサ209の出力を用いる第2調整器とを有し、第1回転位置センサ208及び第2回転位置センサ209の故障診断の結果に基づき、2つの調整器のうちの一方の出力を選択し、モータ制御器5(ベクトル制御器20及び位相演算器24)に入力させることができる。
Further, the command value (target value) of the axis error Δθdc is not limited to zero, and the electrical angular velocity correction computing unit 603 calculates the correction amount Δω1c such that the axis error Δθdc converges within a predetermined range including zero. Can.
In addition, the control device 10 includes, as the electrical angular velocity adjuster 6, a first adjuster using the output of the first rotational position sensor 208 and a second adjuster using the output of the second rotational position sensor 209. The output of one of the two regulators is selected based on the result of the fault diagnosis of the single-rotation position sensor 208 and the second-rotation position sensor 209, and the motor controller 5 (vector controller 20 and phase calculator 24) is selected. It can be input.
1…電動モータ、1a…ステータ、1b…ロータ、2…インバータ回路、5…モータ制御器、6…電気角速度調整器、7…位相/速度演算器、10A−10C…受信部、207…回転位置センサ、207A…センサチップパッケージ、208…第1回転位置センサ、209…第2回転位置センサ、601…加算器、602…補正出力制御器、603…電気角速度補正演算器、604…加減算器、605…軸誤差演算器、606…指令値出力器、607…角速度信号切替器、608…センサ状態判断器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric motor, 1a ... Stator, 1b ... Rotor, 2 ... Inverter circuit, 5 ... Motor controller, 6 ... Electric angular velocity regulator, 7 ... Phase / speed calculator, 10A-10C ... Reception part, 207 ... Rotational position Sensor 207A: sensor chip package 208: first rotational position sensor 209: second rotational position sensor 601: adder 602: correction output controller 603: electrical angular velocity correction calculator 604: adder-subtractor 605 ... Axis error computing unit, 606 ... Command value output unit, 607 ... Angular velocity signal switching unit, 608 ... Sensor state judgment unit

Claims (8)

  1. 操舵輪を転舵する操舵機構に操舵力を付与する電動モータを有するパワーステアリング装置の制御装置において、
    第1実軸位相信号受信部であって、前記電動モータのロータの回転位置を検出する第1回転位置センサの出力信号である第1実軸位相の信号を受信する前記第1実軸位相信号受信部と、
    モータ電流値信号受信部であって、前記電動モータに流れる電流値の信号を受信する前記モータ電流値信号受信部と、
    制御位相推定部であって、前記電流値の信号に基づき前記電動モータに発生する誘起電圧の位相である制御位相を推定する前記制御位相推定部と、
    第1軸誤差演算部であって、前記第1実軸位相と前記制御位相の差である第1軸誤差を演算する前記第1軸誤差演算部と、
    第1電気角速度補正部であって、前記第1軸誤差に基づき、前記第1実軸位相の角速度の信号である第1電気角速度を補正する前記第1電気角速度補正部と、
    指令信号演算部であって、前記第1電気角速度に基づき、前記電動モータのステータに出力する指令信号を演算する前記指令信号演算部と、
    を有することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    In a control device of a power steering apparatus having an electric motor that applies a steering force to a steering mechanism that steers steered wheels,
    A first real axis phase signal receiving unit that receives a first real axis phase signal that is an output signal of a first rotational position sensor that detects a rotational position of a rotor of the electric motor; A receiver,
    A motor current value signal receiving unit that receives a signal of a current value flowing to the electric motor;
    A control phase estimation unit that estimates a control phase that is a phase of an induced voltage generated in the electric motor based on the signal of the current value;
    A first axis error calculation unit, which is a first axis error calculation unit, which calculates a first axis error which is a difference between the first real axis phase and the control phase;
    A first electric angular velocity correction unit that corrects a first electric angular velocity that is a signal of an angular velocity of the first real axis phase based on the first axis error;
    A command signal calculation unit that calculates a command signal to be output to a stator of the electric motor based on the first electrical angular velocity;
    And a control device for a power steering device.
  2. 請求項1に記載のパワーステアリング装置の制御装置は、第2実軸位相信号受信部と、第2軸誤差演算部と、第2電気角速度補正部と、回転位置センサ状態判断部と、電気角速度切替制御部を備え、
    前記第2実軸位相信号受信部は、前記電動モータの回転位置を検出する第2回転位置センサの出力信号である第2実軸位相の信号を受信するものであり、
    前記第2軸誤差演算部は、前記第2実軸位相と前記制御位相の差である第2軸誤差を演算するものであり、
    前記第2電気角速度補正部は、前記第2軸誤差に基づき、前記第2実軸位相の角速度の信号である第2電気角速度を補正するものであり、
    前記指令信号演算部は、前記第2電気角速度に基づき、前記電動モータの前記ステータに出力する指令信号を演算するものであり、
    前記回転位置センサ状態判断部は、前記第1回転位置センサと前記第2回転位置センサにおける異常の有無を判断するものであり、
    前記電気角速度切替制御部は、前記指令信号演算部が、前記第1電気角速度に基づき前記指令信号を演算している状態であって、前記回転位置センサ状態判断部が前記第1回転位置センサに異常有りと判断するとき、前記指令信号演算部が、前記第2電気角速度に基づき前記指令信号を演算するように切り替えることを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    The control device of the power steering apparatus according to claim 1 comprises a second real axis phase signal reception unit, a second axis error calculation unit, a second electrical angular velocity correction unit, a rotational position sensor state determination unit, and an electrical angular velocity. Equipped with a switching control unit,
    The second real axis phase signal receiving unit receives a signal of a second real axis phase that is an output signal of a second rotation position sensor that detects the rotation position of the electric motor,
    The second axis error calculation unit calculates a second axis error which is a difference between the second real axis phase and the control phase,
    The second electric angular velocity correction unit corrects a second electric angular velocity which is a signal of an angular velocity of the second real axis phase based on the second axis error.
    The command signal calculation unit calculates a command signal to be output to the stator of the electric motor based on the second electric angular velocity,
    The rotational position sensor state determination unit determines the presence or absence of an abnormality in the first rotational position sensor and the second rotational position sensor.
    The electric angular velocity switching control unit is a state in which the command signal calculation unit calculates the command signal based on the first electric angular velocity, and the rotational position sensor state determination unit is configured to use the first rotational position sensor. A control device for a power steering apparatus, wherein the command signal calculation unit switches to calculate the command signal based on the second electric angular velocity when it is determined that there is an abnormality.
  3. 請求項2に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、
    前記第1電気角速度補正部は、フィードバック制御であるPI制御により前記第1電気角速度を補正し、
    前記第2電気角速度補正部は、フィードバック制御であるPI制御により前記第2電気角速度を補正することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    In the control device for a power steering device according to claim 2,
    The first electric angular velocity correction unit corrects the first electric angular velocity by PI control which is feedback control,
    The control apparatus of a power steering apparatus, wherein the second electric angular velocity correction unit corrects the second electric angular velocity by PI control which is feedback control.
  4. 請求項2に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、
    前記第1回転位置センサは、第1磁気検出素子を有し、
    前記第1磁気検出素子は、前記電動モータの前記ロータに設けられたマグネットの磁界を検出するものであって、センサチップパッケージ内に設けられており、
    前記第2回転位置センサは、第2磁気検出素子を有し、
    前記第2磁気検出素子は、前記電動モータの前記ロータに設けられた前記マグネットの磁界を検出するものであって、前記第1磁気検出素子を収容する前記センサチップパッケージと同じ前記センサチップパッケージ内に収容されることを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    In the control device for a power steering device according to claim 2,
    The first rotational position sensor has a first magnetic detection element,
    The first magnetic detection element is for detecting the magnetic field of a magnet provided on the rotor of the electric motor, and is provided in a sensor chip package,
    The second rotational position sensor has a second magnetic detection element,
    The second magnetic detection element is for detecting a magnetic field of the magnet provided on the rotor of the electric motor, and is in the same sensor chip package as the sensor chip package that accommodates the first magnetic detection element. A control device for a power steering apparatus, which is housed in
  5. 請求項1に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、
    前記指令信号演算部は、前記第1電気角速度が第1所定速度以上のとき、前記第1電気角速度補正部によって補正された前記第1電気角速度に基づき、前記ステータに出力する指令信号を演算することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    In the control device of a power steering device according to claim 1,
    The command signal calculation unit calculates a command signal to be output to the stator based on the first electrical angular velocity corrected by the first electrical angular velocity correction unit when the first electrical angular velocity is equal to or higher than a first predetermined velocity. Control device of a power steering device characterized in that.
  6. 請求項5に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、
    前記指令信号演算部は、前記第1電気角速度が前記第1所定速度未満のとき、前記第1電気角速度補正部によって補正されていない前記第1電気角速度に基づき、前記ステータに出力される指令信号を演算することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    In the control device for a power steering device according to claim 5,
    The command signal calculation unit outputs a command signal to the stator based on the first electric angular velocity not corrected by the first electric angular velocity correction unit when the first electric angular velocity is less than the first predetermined speed. A control device of a power steering device characterized by calculating
  7. 請求項5に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、
    前記第1電気角速度補正部は、前記第1電気角速度が前記第1所定速度以上であって、前記第1軸誤差に基づき前記第1電気角速度を補正している状態から、前記第1電気角速度が前記第1所定速度よりも低下するとき、前記第1電気角速度が前記第1所定速度よりも低い第2所定速度に到るまで前記第1電気角速度の補正を継続し、前記第1電気角速度が前記第2所定速度以下となったとき、前記第1電気角速度の補正を終了することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    In the control device for a power steering device according to claim 5,
    The first electric angular velocity correction unit is configured to correct the first electric angular velocity from the state where the first electric angular velocity is equal to or higher than the first predetermined speed and the first electric angular velocity is corrected based on the first axis error. The correction of the first electrical angular velocity is continued until the first electrical angular velocity reaches a second predetermined velocity lower than the first predetermined velocity when The controller of the power steering apparatus ends the correction of the first electric angular velocity when the speed becomes equal to or less than the second predetermined speed.
  8. 請求項1に記載のパワーステアリング装置の制御装置において、
    前記第1電気角速度補正部は、前記第1軸誤差に基づく前記第1電気角速度の補正を終了するとき、補正量を漸減後、前記第1電気角速度の補正を終了することを特徴とするパワーステアリング装置の制御装置。
    In the control device of a power steering device according to claim 1,
    When the first electric angular velocity correction unit ends the correction of the first electric angular velocity based on the first axis error, the power of the first electric angular velocity correction ends after gradually reducing the correction amount. Control device for steering device.
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