JP2021035206A - Motor drive device - Google Patents

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Abstract

To provide a motor drive device capable of performing a high rotational output at emergency without increasing a physical construction of a motor.SOLUTION: In a motor drive device 10 which is adopted to a brake system of a vehicle to generate a brake fluid pressure by an output of a motor 80, a drive control part 200 controls an electric conduction to a coil to drive the motor 80. The drive control part 200 contains: a booster circuit 30 increasing a DC voltage Vb of a battery (an electric power supply) 15; a driving circuit 40 that outputs an AC voltage by converting an input voltage Vinv to be increased by the booster circuit 30; and a control circuit 20 that controls an operation of the booster circuit 30 and the driving circuit 40. The control circuit 20 includes an emergency determination part 25 that determines an emergency when a request for braking the vehicle at emergency is generated, and increases a step-up ratio of the booster circuit 30 at the emergency as compared with a normal time other than the emergency.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device.

従来、コイルが巻回された筒状のステータと、複数の磁極を有しステータの径方向内側に設けられるロータとを備え、コイルへの通電により発生する電磁力によってロータが回転するモータが知られている。また、コイルへの通電を制御部により制御し、モータを駆動させるモータ駆動装置が知られている。 Conventionally, a motor is known to have a tubular stator in which a coil is wound and a rotor having a plurality of magnetic poles and provided inside the stator in the radial direction, and the rotor is rotated by an electromagnetic force generated by energizing the coil. Has been done. Further, a motor drive device is known in which the energization of a coil is controlled by a control unit to drive a motor.

例えば特許文献1に開示された電動モータは、ブレーキシステムにおいて、連動変換機構を介してブレーキディスクを押圧する電動式アクチュエータを構成している。 For example, the electric motor disclosed in Patent Document 1 constitutes an electric actuator that presses a brake disc via an interlocking conversion mechanism in a brake system.

特開2017−104010号公報JP-A-2017-104010

ここで、車両のブレーキシステムにおけるモータ技術の背景に関して説明する。近年、自動運転にともなう自動車補機システムへのニーズや、安全機能の向上として、自動ブレーキシステムの採用が増加している。また、ハイブリッド自動車や電気自動車の増加にともない、以前はエンジン負圧でまかなっていた加圧源を電動モータに置き換えた液圧式の電動ブレーキシシステムなどの採用が増大している。 Here, the background of the motor technology in the vehicle braking system will be described. In recent years, the adoption of automatic braking systems has been increasing in order to improve the safety functions and the needs for automobile auxiliary equipment systems accompanying automatic driving. In addition, with the increase in hybrid vehicles and electric vehicles, the adoption of hydraulic electric brake systems that replace the pressurizing source, which was previously covered by negative engine pressure, with an electric motor is increasing.

液圧式ブレーキシステムには、モータ回転をボールねじで直線運動に変換することでシリンダ内のピストンを作動させてブレーキ液圧を発生させるタイプや、モータ回転をそのまま歯車機構に伝達し、歯車の歯のかみ合わせ部分で流体を輸送してブレーキ液圧を発生するギヤポンプのタイプがある。 The hydraulic brake system includes a type that generates brake hydraulic pressure by operating the piston in the cylinder by converting the motor rotation into a linear motion with a ball screw, and the type that transmits the motor rotation to the gear mechanism as it is and the gear teeth. There is a type of gear pump that transports fluid at the meshing part and generates brake fluid pressure.

また、液圧式ブレーキは、車両停止時のブレーキ力を維持する液圧保持力と、ブレーキ動作への高い追従性が求められる。したがって、液圧式の電動ブレーキシステムに用いるモータには、低回転領域における拘束トルクの高トルク化と、無負荷(又は低負荷)領域における高回転化との両立が求められる。 Further, the hydraulic brake is required to have a hydraulic pressure holding force for maintaining the braking force when the vehicle is stopped and a high followability to the braking operation. Therefore, the motor used in the hydraulic electric brake system is required to have both a high restraint torque in a low rotation region and a high rotation in a no-load (or low load) region.

さらに本明細書では、運転者がブレーキペダルを急に踏み込んだ場合や、自動運転システムにおいて前方カメラが障害物を認識した場合等、車両を緊急に制動する要求が発生したときを「緊急時」と定義する。緊急時における緊急ブレーキに要求される高回転域まで出力可能な構成にしようとすると、モータの体格が大きくなるという問題がある。 Further, in the present specification, when a request for urgent braking of the vehicle occurs, such as when the driver suddenly depresses the brake pedal or when the front camera recognizes an obstacle in the automatic driving system, "emergency" is defined. Is defined as. There is a problem that the physique of the motor becomes large when trying to make a configuration capable of outputting up to the high rotation range required for emergency braking in an emergency.

本発明は上記の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、モータの体格を大きくすることなく、緊急時に高回転出力が可能なモータ駆動装置を提供することにある。 The present invention has been created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a motor drive device capable of high rotation output in an emergency without increasing the physique of the motor.

本発明のモータ駆動装置は、モータ(80)と、駆動制御部(200)と、を備え、車両のブレーキシステムに適用され、モータの出力によりブレーキ液圧を発生させる。モータは、コイル(68)が巻回された筒状のステータ(60)、及び、周方向に複数の磁極(57)が設けられステータの内側で回転可能なロータ(50)を有する。駆動制御部は、コイルへの通電を制御しモータを駆動する。 The motor drive device of the present invention includes a motor (80) and a drive control unit (200), is applied to a vehicle brake system, and generates a brake hydraulic pressure by the output of the motor. The motor has a tubular stator (60) around which a coil (68) is wound, and a rotor (50) provided with a plurality of magnetic poles (57) in the circumferential direction and rotatable inside the stator. The drive control unit controls the energization of the coil to drive the motor.

駆動制御部は、電源(15)の直流電圧を昇圧する昇圧回路(30)、昇圧回路により昇圧された入力電圧を変換して交流電圧を出力する駆動回路(40)、並びに、昇圧回路及び駆動回路の動作を制御する制御回路(20)を含む。制御回路は、車両を緊急に制動する要求が発生したとき、緊急時であると判定する緊急時判定部(25)を有し、緊急時以外の通常時に比べ、緊急時に昇圧回路の昇圧比を大きくする。 The drive control unit includes a booster circuit (30) that boosts the DC voltage of the power supply (15), a drive circuit (40) that converts the input voltage boosted by the booster circuit and outputs an AC voltage, and a booster circuit and drive. A control circuit (20) for controlling the operation of the circuit is included. The control circuit has an emergency determination unit (25) that determines that it is an emergency when a request to brake the vehicle is urgently generated, and the boost ratio of the booster circuit is increased in an emergency as compared with a normal time other than an emergency. Enlarge.

本発明のモータ駆動装置は、緊急ブレーキに必要な出力増加分を昇圧駆動により確保するため、モータは、通常時のトルク−回転数領域で必要な出力を満足すればよい。したがって、モータの体格を大きくすることなく、緊急時に高回転出力が可能となる。 Since the motor drive device of the present invention secures an increase in output required for emergency braking by boosting drive, the motor may satisfy the required output in the normal torque-rotation speed region. Therefore, high rotation output is possible in an emergency without increasing the physique of the motor.

なお、供給電力一定の場合、昇圧によりモータ回転数は上昇するが、トルクに必要な電流量が低下する。しかし、緊急ブレーキに要する特性は高回転低トルクであるため、供給電流量の低下による影響は小さい。 When the supplied power is constant, the motor rotation speed increases due to the boosting, but the amount of current required for torque decreases. However, since the characteristic required for emergency braking is high rotation and low torque, the effect of a decrease in the amount of supplied current is small.

車両のブレーキシステムの模式図。Schematic diagram of the vehicle braking system. 一実施形態のモータ駆動装置に用いられるモータの軸方向断面図。FIG. 3 is an axial sectional view of a motor used in the motor driving device of one embodiment. 図2のIII−III線径方向断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line III-III in the radial direction of FIG. 図3のIV部拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of part IV. 一実施形態のモータ駆動装置の構成図。The block diagram of the motor drive device of one Embodiment. モータの出力特性を表すトルク−回転数特性図。Torque-rotation speed characteristic diagram showing the output characteristics of the motor. その他の実施形態のティース形状を表す径方向拡大断面図。A radial enlarged cross-sectional view showing a tooth shape of another embodiment.

本明細書において「実施形態」とは本発明の実施形態を意味する。以下、モータ駆動装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のモータ駆動装置はモータ及び駆動制御部を備え、車両のブレーキシステムに適用され、モータの出力によりブレーキ液圧を発生させる。 As used herein, the term "embodiment" means an embodiment of the present invention. Hereinafter, an embodiment of the motor drive device will be described with reference to the drawings. The motor drive device of the present embodiment includes a motor and a drive control unit, is applied to a vehicle brake system, and generates brake fluid pressure by the output of the motor.

図1に、車両のブレーキシステム90を模式的に示す。モータ駆動装置10は、モータ80と、モータ80を駆動する駆動制御部200とを含む。モータ80の出力により液圧装置91が発生した液圧が配管92を経由してブレーキキャリパ93に供給される。ブレーキキャリパ93によりパッドがブレーキディスク94に押し付けられ、車輪が制動される。 FIG. 1 schematically shows a vehicle braking system 90. The motor drive device 10 includes a motor 80 and a drive control unit 200 that drives the motor 80. The hydraulic pressure generated by the hydraulic pressure device 91 due to the output of the motor 80 is supplied to the brake caliper 93 via the pipe 92. The brake caliper 93 presses the pad against the brake disc 94 to brake the wheels.

次に図2〜図4を参照し、モータ80の構成について説明する。本実施形態のモータ80は3相ブラシレスモータであって、ハウジング70、ステータ60及びロータ50等が回転軸Oに対して同軸に設けられている。 Next, the configuration of the motor 80 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. The motor 80 of the present embodiment is a three-phase brushless motor, and the housing 70, the stator 60, the rotor 50, and the like are provided coaxially with the rotation shaft O.

図2に示すように、ハウジング70は、筒部72及び底部73を含む有底筒状を呈している。筒部72の開口端の周囲には鍔部71が形成されている。底部73の中央には底部側の軸受77を収容する軸受収容部74が形成されている。ハウジング70の開口側に装着されたハウジングカバー75の中央には、開口側の軸受78を収容する軸受収容部76が形成されている。 As shown in FIG. 2, the housing 70 has a bottomed tubular shape including a tubular portion 72 and a bottom portion 73. A collar portion 71 is formed around the open end of the cylinder portion 72. A bearing accommodating portion 74 for accommodating the bearing 77 on the bottom side is formed in the center of the bottom portion 73. A bearing accommodating portion 76 for accommodating the bearing 78 on the opening side is formed in the center of the housing cover 75 mounted on the opening side of the housing 70.

筒状のステータ60は、ハウジング70の筒部72の内側に収容され、スロットに3相のコイル68が巻回されている。ロータ50は、ステータ60の内側に設けられ、中心にシャフト59が固定されている。シャフト59の両端は、軸受77、78により回転可能に支持されている。図2に示すロータ50は、複数の薄板状ロータコアが軸方向に積層されて構成されているが、一体のロータコアで構成されてもよい。 The tubular stator 60 is housed inside the tubular portion 72 of the housing 70, and a three-phase coil 68 is wound around the slot. The rotor 50 is provided inside the stator 60, and the shaft 59 is fixed to the center. Both ends of the shaft 59 are rotatably supported by bearings 77 and 78. The rotor 50 shown in FIG. 2 is configured by laminating a plurality of thin plate-shaped rotor cores in the axial direction, but may be configured by an integral rotor core.

図3及び図4に示すように、ロータ50は、周方向に複数(例えば10極)の永久磁石の磁極57が設けられ、ステータ60の内側で回転可能である。ロータコア51の径方向の中間部には複数の肉盗み部52が形成されている。本実施形態のロータ50は、複数の磁極57がロータコア51に埋め込まれたIPM構造により構成されている。詳しくは複数の磁極57は、肉盗み部52の径方向外側の環状部分に埋め込まれている。磁極57は径方向外側がフロントヨーク部55により覆われており、周方向に隣接する磁極57同士の間に突極部53が形成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the rotor 50 is provided with a plurality of (for example, 10 poles) permanent magnet magnetic poles 57 in the circumferential direction, and is rotatable inside the stator 60. A plurality of meat stealing portions 52 are formed in the radial intermediate portion of the rotor core 51. The rotor 50 of the present embodiment is configured by an IPM structure in which a plurality of magnetic poles 57 are embedded in the rotor core 51. Specifically, the plurality of magnetic poles 57 are embedded in the annular portion on the radial outer side of the meat stealing portion 52. The outer side of the magnetic pole 57 in the radial direction is covered with the front yoke portion 55, and the salient pole portion 53 is formed between the magnetic poles 57 adjacent to each other in the circumferential direction.

ステータ60は、コアバック61から径内方向に突出する複数(例えば12個)のティース62を有している。隣接するティース62同士の間のスロットには3相のコイル68が巻回されている。図3、図4に例示するステータ60は、周方向に分割された分割コアで構成されているが、一体コアで形成されてもよい。 The stator 60 has a plurality of (for example, 12) teeth 62 protruding inward from the core back 61. A three-phase coil 68 is wound in a slot between adjacent teeth 62. The stator 60 illustrated in FIGS. 3 and 4 is composed of divided cores divided in the circumferential direction, but may be formed of an integral core.

また、本実施形態のティース62は、先端部63と根元側との周方向幅が同一であるストレート形状に形成されている。この構成は、特許第5862145号公報(対応US公報:US9531222B2)に開示されている。 Further, the teeth 62 of the present embodiment are formed in a straight shape having the same circumferential width between the tip portion 63 and the root side. This configuration is disclosed in Japanese Patent No. 5862145 (corresponding US publication: US9531222B2).

このような構成のブラシレスモータ80は、コイル68への通電によりステータ60に形成される回転磁界とロータ50の磁極57による磁界との相互作用により回転し、トルクを出力する。ここで、液圧式の電動ブレーキシステムに用いられるモータには、低回転領域における拘束トルクの高トルク化と、無負荷(又は低負荷)領域における高回転化との両立が求められる。本実施形態では、その両立のためにIPMモータが選定される。 The brushless motor 80 having such a configuration rotates by the interaction between the rotating magnetic field formed in the stator 60 by energizing the coil 68 and the magnetic field by the magnetic pole 57 of the rotor 50, and outputs torque. Here, the motor used in the hydraulic electric brake system is required to have both a high restraint torque in a low rotation region and a high rotation in a no-load (or low load) region. In this embodiment, an IPM motor is selected in order to achieve both.

また、車両のブレーキシステム90では、運転者がブレーキペダルを急に踏み込んだ場合や、自動運転システムにおいて前方カメラが障害物を認識した場合等、車両を緊急に制動する要求が発生することがある。このような緊急時における緊急ブレーキに要求される高回転域まで出力可能な構成にしようとすると、モータ80の体格が大きくなるという問題がある。そこで本実施形態のモータ駆動装置10は、モータ80の体格を大きくすることなく、緊急時に高回転出力が可能なように構成されている。 Further, in the vehicle braking system 90, there may be a request to urgently brake the vehicle, such as when the driver suddenly depresses the brake pedal or when the front camera recognizes an obstacle in the automatic driving system. .. There is a problem that the physique of the motor 80 becomes large when trying to make a configuration capable of outputting to a high rotation range required for an emergency brake in such an emergency. Therefore, the motor drive device 10 of the present embodiment is configured to be capable of high rotation output in an emergency without increasing the physique of the motor 80.

[モータ駆動装置の構成]
次に図5、図6を参照し、モータ駆動装置10について説明する。モータ駆動装置10の駆動制御部200は、コイル68への通電を制御しモータ80を駆動する。図5に示すように、電流センサ85は、駆動制御部200からモータ80に通電される2相以上の相電流Iu、Iv、Iwを検出する。また、図5の例では、モータ80のロータ回転角を検出する位置センサが設けられておらず、センサレス駆動される。センサレス駆動方式は、部品削減や省スペースに対して有効である。
[Composition of motor drive device]
Next, the motor driving device 10 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The drive control unit 200 of the motor drive device 10 controls energization of the coil 68 to drive the motor 80. As shown in FIG. 5, the current sensor 85 detects two or more phase currents Iu, Iv, and Iw energized by the drive control unit 200 to the motor 80. Further, in the example of FIG. 5, a position sensor for detecting the rotor rotation angle of the motor 80 is not provided, and the motor 80 is driven without a sensor. The sensorless drive system is effective for reducing parts and space.

駆動制御部200は、昇圧回路30、駆動回路40及び制御回路20を含む。昇圧回路30は、「電源」としてのバッテリ15の直流電圧(以下「バッテリ電圧」)Vbを昇圧する。駆動回路40は、昇圧回路30により昇圧された入力電圧Vinvを変換して交流電圧を出力する。制御回路20は、昇圧回路30及び駆動回路40の動作を制御する。 The drive control unit 200 includes a booster circuit 30, a drive circuit 40, and a control circuit 20. The booster circuit 30 boosts the DC voltage (hereinafter, “battery voltage”) Vb of the battery 15 as a “power source”. The drive circuit 40 converts the input voltage Vinv boosted by the booster circuit 30 and outputs an AC voltage. The control circuit 20 controls the operation of the booster circuit 30 and the drive circuit 40.

図5の例では、昇圧回路30は、フィルタコンデンサ31、インダクタ32、高電位側スイッチング素子33、低電位側スイッチング素子34を含むチョッパ式昇圧コンバータで構成されている。フィルタコンデンサ31は、昇圧回路30の入力部に設けられ、バッテリ15からの電源ノイズを除去する。インダクタ32は、一端がバッテリ15に接続され、他端が高電位側スイッチング素子33と低電位側スイッチング素子34との接続点に接続される。昇圧回路30に流れる電流ILの変化に伴ってインダクタ32に誘起電圧が発生し、電気エネルギーが蓄積される。 In the example of FIG. 5, the booster circuit 30 is composed of a chopper type boost converter including a filter capacitor 31, an inductor 32, a high potential side switching element 33, and a low potential side switching element 34. The filter capacitor 31 is provided at the input portion of the booster circuit 30 and removes power supply noise from the battery 15. One end of the inductor 32 is connected to the battery 15, and the other end is connected to the connection point between the high potential side switching element 33 and the low potential side switching element 34. An induced voltage is generated in the inductor 32 with a change in the current IL flowing in the booster circuit 30, and electrical energy is stored.

高電位側スイッチング素子33及び低電位側スイッチング素子34は、駆動回路40の電源ラインLpとグランドラインLgとの間に直列に接続されている。高電位側スイッチング素子33及び低電位側スイッチング素子34は、制御回路20の昇圧回路制御部23から指令されるゲート信号に従って相補的にオンオフする。 The high-potential side switching element 33 and the low-potential side switching element 34 are connected in series between the power supply line Lp and the ground line Lg of the drive circuit 40. The high-potential side switching element 33 and the low-potential side switching element 34 are complementarily turned on and off according to a gate signal commanded by the booster circuit control unit 23 of the control circuit 20.

高電位側スイッチング素子33がオフで低電位側スイッチング素子34がオンのとき、インダクタ32にエネルギーが蓄積される。高電位側スイッチング素子33がオンで低電位側スイッチング素子34がオフのとき、インダクタ32に蓄積されたエネルギーが放出されることにより、バッテリ電圧Vbが昇圧された入力電圧Vinvが平滑コンデンサ39に充電される。以下、バッテリ電圧Vbに対する入力電圧Vinvの比を昇圧比K(=Vinv/Vb)と表す。 When the high potential side switching element 33 is off and the low potential side switching element 34 is on, energy is stored in the inductor 32. When the high-potential side switching element 33 is on and the low-potential side switching element 34 is off, the energy stored in the inductor 32 is released, so that the input voltage Vinv in which the battery voltage Vb is boosted charges the smoothing capacitor 39. Will be done. Hereinafter, the ratio of the input voltage Viv to the battery voltage Vb is expressed as a step-up ratio K (= Vinv / Vb).

図5の例では、駆動回路40は、ブリッジ接続された6個のスイッチング素子41〜46を含む3相インバータで構成されている。スイッチング素子41、42、43は、それぞれU相、V相、W相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子44、45、46は、それぞれU相、V相、W相の下アームのスイッチング素子である。各相のスイッチング素子41〜46は、制御回路20の駆動回路制御部24から指令されるゲート信号に従ってオンオフする。 In the example of FIG. 5, the drive circuit 40 is composed of a three-phase inverter including six bridge-connected switching elements 41 to 46. The switching elements 41, 42, and 43 are U-phase, V-phase, and W-phase upper arm switching elements, respectively, and the switching elements 44, 45, and 46 are U-phase, V-phase, and W-phase lower arm switching elements, respectively. It is an element. The switching elements 41 to 46 of each phase are turned on and off according to a gate signal commanded by the drive circuit control unit 24 of the control circuit 20.

こうして駆動回路40は、入力電圧Vinvの直流電力を3相交流電力に変換し、3相電圧Vu、Vv、Vwをモータ80に印加する。駆動回路40の入力部に設けられた平滑コンデンサ39は、入力電圧Vinvを平滑化する。 In this way, the drive circuit 40 converts the DC power of the input voltage Vinv into three-phase AC power, and applies the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw to the motor 80. The smoothing capacitor 39 provided in the input portion of the drive circuit 40 smoothes the input voltage Vinv.

制御回路20は、昇圧回路制御部23及び駆動回路制御部24を有する。昇圧回路制御部23及び駆動回路制御部24は、上位の車両制御回路から取得したトルク指令Trq*等に基づき、デューティ比演算やPWM制御等の周知技術により、昇圧回路30及び駆動回路40を動作させるゲート信号を演算する。 The control circuit 20 includes a booster circuit control unit 23 and a drive circuit control unit 24. The booster circuit control unit 23 and the drive circuit control unit 24 operate the booster circuit 30 and the drive circuit 40 based on well-known techniques such as duty ratio calculation and PWM control based on the torque command Trq * or the like acquired from the upper vehicle control circuit. Calculate the gate signal to be made.

ここで、昇圧回路制御部23及び駆動回路制御部24は、バッテリ電圧Vb、昇圧回路電流IL、駆動回路40の入力電圧Vinv等の情報を適宜、電圧センサ、電流センサ等から直接取得してもよく、他のパラメータに基づいて算出してもよい。 Here, the booster circuit control unit 23 and the drive circuit control unit 24 may appropriately acquire information such as the battery voltage Vb, the booster circuit current IL, and the input voltage Vinv of the drive circuit 40 directly from the voltage sensor, the current sensor, or the like. Often, it may be calculated based on other parameters.

例えば駆動回路制御部24は、電流センサ85が検出した相電流Iu、Iv、Iwを取得し、電流フィードバック制御により駆動回路40へのゲート信号を演算する。ここで、センサレス制御では、座標変換演算等における角度情報として推定角度θが使用される。また、推定角度θの微分値である推定角速度ωは昇圧回路制御部23でも使用される。推定角度θは、例えば特開2009−148017号公報に開示された技術により演算される。 For example, the drive circuit control unit 24 acquires the phase currents Iu, Iv, and Iw detected by the current sensor 85, and calculates a gate signal to the drive circuit 40 by current feedback control. Here, in the sensorless control, the estimated angle θ is used as the angle information in the coordinate conversion calculation or the like. Further, the estimated angular velocity ω, which is a differential value of the estimated angle θ, is also used in the booster circuit control unit 23. The estimated angle θ is calculated by, for example, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-148017.

さらに制御回路20は、本実施形態に特有の構成として、緊急時判定部25を有する。緊急時判定部25は、車両を緊急に制動する要求が発生したとき、緊急時であると判定する。例えば緊急時判定部25は、運転者によるブレーキペダルの踏み込み速度や踏力、又は、自動運転システムにおける前方カメラの映像等に基づき、緊急時であることを判定する。なお、緊急時以外を通常時という。 Further, the control circuit 20 has an emergency determination unit 25 as a configuration peculiar to the present embodiment. The emergency determination unit 25 determines that it is an emergency when a request for urgently braking the vehicle occurs. For example, the emergency determination unit 25 determines that it is an emergency based on the depression speed and pedaling force of the brake pedal by the driver, the image of the front camera in the automatic driving system, and the like. In addition, the time other than the emergency is called the normal time.

制御回路20は、緊急時判定部25により緊急時であると判定されたとき、通常時に比べ昇圧回路30の昇圧比Kを大きくする。図6に、モータ80のトルク−回転数特性を示す。通常時には低回転で低トルクから高トルクまでの常用領域が用いられる。緊急時には高回転で低トルクの緊急ブレーキ領域が用いられる。 When the emergency determination unit 25 determines that the control circuit 20 is in an emergency, the control circuit 20 increases the boost ratio K of the booster circuit 30 as compared with the normal time. FIG. 6 shows the torque-rotation speed characteristics of the motor 80. Normally, a normal range from low torque to high torque is used at low rotation speed. In an emergency, a high speed, low torque emergency braking area is used.

簡単のため通常時の昇圧比Kを1とし、緊急時の昇圧比Kを1より大きい値、例えば2として説明する。すなわち、通常時は実質的に「非昇圧時」であり、緊急時が「昇圧時」であるものとする。この例のように、緊急時の昇圧比は通常時の昇圧比の2倍以上の値に設定されることが好ましい。 For the sake of simplicity, the boost ratio K in the normal state is set to 1, and the boost ratio K in the emergency is set to a value larger than 1, for example, 2. That is, it is assumed that the normal time is substantially "non-boosting" and the emergency is "boosting". As in this example, it is preferable that the boost ratio in an emergency is set to a value that is twice or more the boost ratio in a normal state.

図6において、常用領域を最低限カバーするための非昇圧時のモータ特性は、非昇圧時の最大トルクTmax_nにおける最高回転数の点Pnを通り、常用領域と緊急ブレーキ領域との境界に沿った特性線Cnで示される。また、緊急ブレーキ領域を最低限カバーするための昇圧時のモータ特性は、昇圧時の最大トルクTmax_bにおける最高回転数の点Pbを通り、非昇圧時の特性線Cnと略平行な特性線Cbで示される。 In FIG. 6, the motor characteristic at the time of non-boosting to cover the normal area at the minimum passes through the point Pn of the maximum rotation speed at the maximum torque Tmax_n at the time of non-boost, and is along the boundary between the normal area and the emergency braking area. It is indicated by the characteristic line Cn. Further, the motor characteristics at the time of boosting to cover the emergency braking area at the minimum pass through the point Pb of the maximum rotation speed at the maximum torque Tmax_b at the time of boosting, and the characteristic line Cb substantially parallel to the characteristic line Cn at the time of non-boosting. Shown.

制御回路20は、これらの特性線Cn、Cbを実現するように昇圧時の昇圧比Kを決定する。なお、バッテリ電圧Vbが低い場合等には、例えば通常時の昇圧比Kを1.5とし、緊急時の昇圧比Kを3としてもよい。その場合、上記説明中の「非昇圧時」を「低昇圧時」、「昇圧時」を「高昇圧時」と読み替えればよい。 The control circuit 20 determines the boost ratio K at the time of boosting so as to realize these characteristic lines Cn and Cb. When the battery voltage Vb is low, for example, the boost ratio K in the normal state may be 1.5 and the boost ratio K in the emergency may be 3. In that case, "at the time of non-boost" may be read as "at the time of low boost" and "at the time of boost" may be read as "at the time of high boost" in the above description.

このように、本実施形態のモータ駆動装置10は、緊急ブレーキに必要な出力増加分を昇圧駆動により確保するため、モータ80は、通常時のトルク−回転数領域で必要な出力を満足すればよい。したがって、モータ80の体格を大きくすることなく、緊急時に高回転出力が可能となる。 As described above, in the motor drive device 10 of the present embodiment, the output increase required for the emergency brake is secured by the boost drive. Therefore, if the motor 80 satisfies the output required in the normal torque-rotation speed region. Good. Therefore, high rotation output is possible in an emergency without increasing the physique of the motor 80.

なお、供給電力一定の場合、昇圧によりモータ回転数は上昇するが、トルクに必要な電流量が低下する。しかし、緊急ブレーキに要する特性は高回転低トルクであるため、供給電流量の低下による影響は小さい。 When the supplied power is constant, the motor rotation speed increases due to the boosting, but the amount of current required for torque decreases. However, since the characteristic required for emergency braking is high rotation and low torque, the effect of a decrease in the amount of supplied current is small.

また、本実施形態のモータ80は、ロータ50がIPM構造により構成されている。これにより、上述の通り、液圧式の電動ブレーキシステム90において、低回転領域における拘束トルクの高トルク化と、無負荷(又は低負荷)領域における高回転化との両立が実現する。 Further, in the motor 80 of the present embodiment, the rotor 50 is configured by an IPM structure. As a result, as described above, in the hydraulic electric brake system 90, both high torque in the low rotation region and high rotation in the no-load (or low load) region are realized.

さらにセンサレス駆動では、q軸インダクタンスとd軸インダクタンスとの差が大きく、突極比、すなわちd軸インダクタンスに対するq軸インダクタンスの比(Lq/Ld)が1から離れている方が良い。本実施形態では、ロータ50は、周方向に隣接する磁極57同士の間に突極部53が形成されているため、突極比が1より大きい場合、突極比をより大きくする作用が得られる。 Further, in the sensorless drive, the difference between the q-axis inductance and the d-axis inductance is large, and the salient pole ratio, that is, the ratio of the q-axis inductance to the d-axis inductance (Lq / Ld) should be separated from 1. In the present embodiment, the rotor 50 has a salient pole portion 53 formed between the magnetic poles 57 adjacent to each other in the circumferential direction. Therefore, when the salient pole ratio is larger than 1, the effect of increasing the salient pole ratio can be obtained. Be done.

しかし、突極部53を有するモータ80をセンサレス駆動させる場合、突極部53とステータ60のティース62とが対向する進角0度付近の回転位置で通電して起動すると、突極部53が磁気飽和しやすく、位置推定に必要な突極比が維持しにくくなる。 However, when the motor 80 having the salient pole 53 is driven without a sensor, the salient pole 53 is activated when the salient pole 53 and the teeth 62 of the stator 60 are energized and started at a rotation position near an advance angle of 0 degrees. Magnetic saturation is likely to occur, making it difficult to maintain the salient pole ratio required for position estimation.

それに対し本実施形態のモータ80は、ティース62の先端部63がストレート形状に形成されているため、図7に示す、ティース先端部が周方向両側に広がっている形状に比べ、ティース先端部の周方向両端からフロントヨーク部55への漏れ磁束を抑制することができる。そのため、突極部53がステータ励磁の影響をより受けにくく、磁気飽和しにくくなる。 On the other hand, in the motor 80 of the present embodiment, since the tip 63 of the teeth 62 is formed in a straight shape, the tip of the teeth has a shape that extends to both sides in the circumferential direction as shown in FIG. It is possible to suppress the leakage flux from both ends in the circumferential direction to the front yoke portion 55. Therefore, the salient pole portion 53 is less susceptible to the influence of the stator excitation, and is less likely to be magnetically saturated.

(その他の実施形態)
(a)上記実施形態のモータは、ステータ60のティース62はストレート形状に形成されている。これに対し、図7に示すように、ティース62の先端部639が周方向両側に広がっている形状としてもよい。
(Other embodiments)
(A) In the motor of the above embodiment, the teeth 62 of the stator 60 are formed in a straight shape. On the other hand, as shown in FIG. 7, the tip portion 639 of the teeth 62 may have a shape extending on both sides in the circumferential direction.

(b)図3、図4に示す3相ブラシレスモータは10極12スロットの構成であるが、磁極及びスロット(或いはティース)の数はこれに限らない。また、モータの相の数は3相に限らず、4相以上の多相モータであってもよい。 (B) The three-phase brushless motor shown in FIGS. 3 and 4 has a configuration of 10 poles and 12 slots, but the number of magnetic poles and slots (or teeth) is not limited to this. Further, the number of phases of the motor is not limited to three, and a multi-phase motor having four or more phases may be used.

(c)モータのロータは、複数の磁極がロータコア51に埋め込まれたIPM構造に限らず、複数の磁極がロータコアの表面に設置されたSPM構造により構成されてもよい。例えば特開2014−121189号公報の図39、段落[0156]には、ロータコアの外周表面に形成された凹部に磁極が貼り付けられたインセット型SPM構造が開示されている。この構造ではq軸インダクタンスとd軸インダクタンスとが異なり、突極性を有するため、突極比を利用した位置推定によりセンサレス駆動することが可能である。 (C) The rotor of the motor is not limited to the IPM structure in which a plurality of magnetic poles are embedded in the rotor core 51, and may be configured by an SPM structure in which a plurality of magnetic poles are installed on the surface of the rotor core. For example, FIG. 39, paragraph [0156] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-121189 discloses an inset type SPM structure in which magnetic poles are attached to recesses formed on the outer peripheral surface of a rotor core. In this structure, the q-axis inductance and the d-axis inductance are different and have a salient polarity, so that sensorless drive can be performed by position estimation using the salient pole ratio.

(d)センサレス駆動による回転角の推定方式は特開2009−148017号公報に開示された方式に限らず、拡張誘起電圧等を用いる周知の方式を採用してもよい。また、モータの駆動はセンサレス駆動方式に限らず、位置センサにより回転角をフィードバックする方式により駆動されてもよい。 (D) The method for estimating the angle of rotation by sensorless drive is not limited to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-148017, and a well-known method using an extended induced voltage or the like may be adopted. Further, the drive of the motor is not limited to the sensorless drive method, and may be driven by a method of feeding back the rotation angle by a position sensor.

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 As described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the present invention.

本開示に記載の駆動制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の駆動制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の駆動制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The drive control unit and its method described in the present disclosure are provided by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. It may be realized. Alternatively, the drive control unit and its method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the drive control unit and its method described in the present disclosure are a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured by. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

10 ・・・モータ駆動装置、
15 ・・・バッテリ(電源)、
200・・・駆動制御部、
20 ・・・制御回路、 25 ・・・緊急時判定部、
30 ・・・昇圧回路、 40 ・・・駆動回路、
50 ・・・ロータ、 57 ・・・磁極、
60 ・・・ステータ、 68 ・・・コイル、
80 ・・・モータ。
10 ・ ・ ・ Motor drive device,
15 ・ ・ ・ Battery (power supply),
200 ... Drive control unit,
20 ・ ・ ・ Control circuit, 25 ・ ・ ・ Emergency judgment unit,
30 ・ ・ ・ Boost circuit, 40 ・ ・ ・ Drive circuit,
50 ・ ・ ・ Rotor, 57 ・ ・ ・ Magnetic pole,
60 ・ ・ ・ Stator, 68 ・ ・ ・ Coil,
80 ... Motor.

Claims (4)

コイル(68)が巻回された筒状のステータ(60)、及び、周方向に複数の磁極(57)が設けられ前記ステータの内側で回転可能なロータ(50)を有するモータ(80)と、
前記コイルへの通電を制御し前記モータを駆動する駆動制御部(200)と、
を備え、車両のブレーキシステムに適用され、前記モータの出力によりブレーキ液圧を発生させるモータ駆動装置であって、
前記駆動制御部は、電源(15)の直流電圧を昇圧する昇圧回路(30)、前記昇圧回路により昇圧された入力電圧を変換して交流電圧を出力する駆動回路(40)、並びに、前記昇圧回路及び前記駆動回路の動作を制御する制御回路(20)を含み、
前記制御回路は、車両を緊急に制動する要求が発生したとき、緊急時であると判定する緊急時判定部(25)を有し、前記緊急時以外の通常時に比べ、前記緊急時に前記昇圧回路の昇圧比を大きくするモータ駆動装置。
A tubular stator (60) around which a coil (68) is wound, and a motor (80) having a rotor (50) that is provided with a plurality of magnetic poles (57) in the circumferential direction and can rotate inside the stator. ,
A drive control unit (200) that controls energization of the coil and drives the motor,
It is a motor drive device that is applied to the brake system of a vehicle and generates a brake fluid pressure by the output of the motor.
The drive control unit includes a booster circuit (30) that boosts the DC voltage of the power supply (15), a drive circuit (40) that converts the input voltage boosted by the booster circuit and outputs an AC voltage, and the booster. Includes a control circuit (20) that controls the operation of the circuit and the drive circuit.
The control circuit has an emergency determination unit (25) that determines that it is an emergency when a request for urgently braking the vehicle occurs, and the booster circuit is used in the emergency as compared with a normal time other than the emergency. Motor drive device that increases the boost ratio of.
前記ロータは、複数の前記磁極がロータコア(51)に埋め込まれたIPM構造により構成されている請求項1に記載のモータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 1, wherein the rotor is composed of an IPM structure in which a plurality of the magnetic poles are embedded in a rotor core (51). 前記ロータは、周方向に隣接する前記磁極同士の間に突極部(53)が形成されている請求項1または2に記載のモータ駆動装置。 The motor driving device according to claim 1 or 2, wherein the rotor has a salient pole portion (53) formed between the magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction. 前記ステータは、コアバック(61)から径内方向に突出する複数のティース(62)を有しており、
前記ティースは、先端部(63)と根元側との周方向幅が同一であるストレート形状に形成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
The stator has a plurality of teeth (62) protruding inward from the core back (61).
The motor drive device according to any one of claims 1 to 3, wherein the teeth are formed in a straight shape having the same circumferential width between the tip portion (63) and the root side.
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