JP3567770B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二相回転磁束座標系(dq座標系)で記述され得るベクトル制御により、モータを制御するモータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
モータの温度が常温よりも高くなると、永久磁石や鉄芯の磁力(磁束)が弱まるため、所望のトルクを得られなくなる場合がある。このような問題に対して対策を講じたモータ制御装置には、例えば、公開特許公報「特開平10−67335号:電動パワーステアリング装置」に記載されたものなどがある。
【0003】
一般に知られている類似の従来技術によるモータ制御装置の制御ブロック・ダイアグラムを図11に示す。本従来技術の最も大きな特徴は、制御ブロック121と制御122の作用により、q軸電流の指令値iq(q軸の指令電流)をモータの温度に応じて補正する点にある。以下、この補正処理をq軸電流補正処理という。
【0004】
従来のモータ制御装置(図11)におけるq軸電流補正処理のフローチャートを図12に示す。本フローチャートは、図11の所定のトルク電流変換(制御ブロック207)の処理を実行した後に、サブルーチンとして呼び出され、実行されるものである。
【0005】
本q軸電流補正処理では、まず最初に、図11の制御ブロック121に相当するステップ134により、次式(1)を用いて、q軸補正電流(q軸の補正値)Δiqを算出する。
【数1】
Δiq=F(T) …(1)
ただし、ここで、TはモータMの温度、Fは温度Tよりq軸補正電流Δiqを求める関数である。
ステップ136では、q軸の指令電流iqをΔiqだけ増加することにより、q軸の指令電流iqに対してモータMの温度Tに応じた補正を行う。本ステップ136は、図11の制御122に相当するものである。
【0006】
図13に、モータ温度Tに対するq軸補正電流Δiqのグラフを示す。このように上記の関数Fを適当に定めれば、モータMの温度上昇により弱まった永久磁石や鉄芯の磁力を補うことができるので、モータ温度Tが上昇した場合にも、モータMより所望のトルクを得ることができる。
【0007】
図14に、このモータ制御装置の指令電流のベクトル図(モータ高温時)を示す。本ベクトル図から判るように、上記の補正が行われた際の、モータ駆動電流の振幅Iは、次式(2)によって与えられる。
【数2】
=(2/3)1/2 (iq+Δiq) …(2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
モータの駆動回路などのモータ制御装置の部品の規格は、モータの消費電力や駆動電流の振幅の最大値に大きく依存するため、モータ制御装置を小型化し、モータ制御装置の生産コストを低減する上では、モータ駆動電流の振幅Iは、より小さい方が望ましい。しかしながら、所望のトルクを得るためには、式(1)、(2)及び図13、図14から判るように、モータ駆動電流の振幅Iは、モータ温度Tに応じて大きくしなければならず、生産コストの面で問題となっている。
【0009】
また、モータ駆動電流の振幅Iを上記のように(1)、(2)に従って大きくした場合、電機子の抵抗損が増大し、エネルギー効率の上でも問題となる。
また、電機子の抵抗損が上記のように(1)、(2)に従って大きくなった場合には、モータ温度Tが、抵抗損の増加に伴って更に高く成り易くなるため、更にモータ駆動電流を増大させるという悪循環に陥り易いという問題が有った。
【0010】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、モータ温度の上昇に追随しながら所望のトルクを出力できる、小型で低価格、低消費電力のモータ制御装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第1の手段は、界磁電流の方向をd軸方向に、q軸電流の方向をq軸方向にもつ二相回転磁束座標系で記述され得るベクトル制御により、モータを制御するモータ制御装置において、モータの温度を測定又は予測演算する温度検出手段と、この温度検出手段により検出された温度が一定値を上回った際には、電機子電流のd軸成分であるd軸電流をd軸方向の正の向きに補正するd軸電流補正手段とを備えることである。
【0012】
また、第2の手段は、上記の第1の手段において、上記の温度が一定値を下回った際にはd軸電流をd軸方向の負の向きに補正することである。
【0013】
更に、第3の手段は、上記の第1の手段において、上記の温度が一定値を下回った際にはq軸電流をq軸方向の負の向きに補正することである。
以上の手段により、前記の課題を解決することができる。
【0014】
【作用及び発明の効果】
本発明の手段によれば、検出されたモータ又はその永久磁石の温度に応じて、d軸電流を補正するため、式(2)に示すΔiqのように、q軸補正電流が、直接そのままの形でモータ駆動電流の振幅Iを増加させることがない。
従って、本発明の手段を用いれば、この作用によりモータ駆動電流の振幅Iの増加を後述の式(10)に示す様に比較的小さく抑制することができるので、モータ温度の上昇に追随しながら所望のトルクを出力するモータ制御装置の小型化、低価格化、低消費電力化が実現できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
(第1実施例)
図1に、本発明の第1及び第2実施例におけるパワー・ステアリング・システム80のハードウェア構成図を示す。
ステアリングシャフト10の一端には、ステアリングホイール11が取り付けられ、他端にはギヤボックス12に軸承されたピニオン軸13が結合されている。ピニオン軸13は、ギヤボックス12に嵌装されたラック軸14に噛合され、このラック軸14の両端は図示していないが、ボールジョイント等を介して操向車輪に連結されている。また、ステアリングシャフト10には、アシストトルクを発生するブラシレス直流モータMが、歯車17を介して連結されている。この直流モータMには、駆動回路113より電流検出器115を介して3相より成るモータ駆動電流iu,iv,iwが供給されている。
【0016】
更に、ステアリングシャフト10には、運転者からステアリングホイール11に加えられたマニュアル操舵力の大きさ及びその方向(操舵トルクτ)を検出するためのトルク検出器15及び、ステアリングシャフト10の操舵角φを検出するフォトインタラプタ30が設けられている。フォトインタラプタ30の出力はカウンタ32に入力され、操舵角φに変換されて出力される。この操舵角φは、入力インターフェイス(IF)114を介してCPU110に入力され、CPU110の演算により操舵角速度(dφ/dt)が検出される。
【0017】
モータMには、モータMの回転角を検出する回転角センサ(エンコーダ)Eが設けられており、CPU110は、回転角センサEが出力するモータMの所定微小回転角の回転回数nを入力することにより、モータMの回転角θを検出する。即ち、この回転回数nは、モータMが所定方向に回転した際には増加し、その逆方向に回転した際には減少する。
温度センサ16は、モータMの温度Tを検出し、CPU110に入力インターフェイス(IF)114を介して出力する。
【0018】
モータ制御装置100は、前記のCPU110、ROM111、RAM112、駆動回路113、入力インターフェイス(IF)114、電流検出器115等から構成されている。駆動回路113は、図略のバッテリー、PWM変換器、PMOS駆動回路等から構成され、チョッパ制御により駆動電流を正弦波にしてモータMに電力を供給する。
モータ制御装置100は、上記の操舵トルクτ、操舵角φ及び、車速計50により検出される車両速度uを入力インターフェイス(IF)114を介してCPU110に入力し、これらの入力値から所定のトルク計算により、モータ温度Tに応じた補正を行う前のd軸とq軸の各電流指令値(id,iq)を決定する。
【0019】
本第1実施例におけるモータ制御装置100の制御ブロック・ダイアグラムを図2に、本第1実施例及び第2実施例におけるベクトル制御処理のゼネラル・フローチャートを図3にそれぞれ示す。図3は、図2及び後述の図9の制御ブロック・ダイアグラムの内のソフトウェアによって構成されている範囲の各制御ブロックの動作等をその制御処理の実行順序に従って記載したものである。
【0020】
このベクトル制御処理(図3)では、まず最初に、ステップ405により初期設定及び初期診断等の初期処理を実行する。次にステップ410では、モータMの駆動制御に必要な物理量の入力を行う。この物理量とは、操舵トルクτ、操舵角φ、車両速度u、モータ駆動電流iu,iv、モータMの温度T、モータMの所定微小回転角の回転回数n等である。
ステップ415では、次式(3)に従って、アシスト・トルクの指令値τを算出する。
【数3】
τ=G(τ,u,φ,dφ/dt) …(3)
ただし、ここでGは、所定のトルク計算を実行する関数である。
【0021】
ステップ420では、図2の制御ブロック207に相当するトルク電流変換を次式(4)に従って実行する。
【数4】
iq=h(τ) …(4)
ただし、ここでhは、所定のトルク電流変換を実行する関数である。
【0022】
ステップ425、ステップ430では、図2の制御ブロック205に相当する2相変換及びdq変換を実行する。これにより、d軸及びq軸の測定電流(フィード・バック電流)idf,iqfが得られる。ステップ435では、図2の制御ブロック201、202、即ち、後述のd軸電流補正処理(図4)に相当する指令電流補正を実行する。
本発明の最も大きな特徴は、後述する様に、このステップ435のより具体的な実現方式にある。
【0023】
ステップ440では、図2の制御ブロック203、204に相当する電流偏差演算を次式(5)に従って実行する。
【数5】
ΔId=Id−idf,
ΔIq=Iq−iqf …(5)
ただし、ここで、ΔId,Idはそれぞれd軸の、電流偏差、及び、ステップ435による温度補正後の指令電流である。これらは、q軸に関しても同様である。
【0024】
ステップ445では、図2のPI制御ブロックに相当する所定のPI制御を実行する。ステップ450、ステップ455では、図2の制御ブロック206に相当する3相変換及びdq逆変換を実行する。これにより、d軸及びq軸の各指令電圧Vd,Vqが、U,V,Wの各相に対する指令電圧Vu,Vv,Vwにそれぞれ変換される。ステップ460では、チョッパ制御を実行するためのPWM信号を駆動回路113に対して出力する。
【0025】
ステップ465では、モータMの駆動(ベクトル制御処理)を終了する条件が成立するか否かの判定を行う。モータ制御装置100の故障等が検知された場合、車両のイグニッションキーがOFF状態になった場合等にこの終了条件が成立する。本終了条件が成り立たない場合には、ステップ410に処理を戻し、ステップ410以下の処理を繰り返し実行する。
【0026】
図4に、本第1実施例におけるd軸電流補正処理のフローチャートを示す。本d軸電流補正処理は、図3のステップ435に示されるサブルーチンとして呼び出されるものである。
本d軸電流補正処理では、まず最初に、図2の制御ブロック201に相当するステップ510により、d軸の補正電流idの値を次式(6)に従って決定する。
【数6】
id=f(T) …(6)
ただし、ここで、fは図5に示す温度Tよりd軸補正電流idを求める関数である。
【0027】
図2の制御ブロック202に相当するステップ520では、次式(7)に従ってd軸の温度Tに応じた補正後の指令電流Idを決定する。
【数7】
Id=id+id …(7)
これにより、モータMを駆動するための指令電流は、0でないd軸電流(界磁電流成分)を持ち得るため、高温時には温度の上昇に伴って弱まる永久磁石や鉄芯の磁力(磁束)を補うことが可能となる。
【0028】
図6、図7、図8に、上記の処理により補正された指令電流(Id,Iq)のベクトル図を示す。
図6は、モータ常温時(T=T)の指令電流(Id,Iq)のベクトル図である。モータ常温時には、(6),(7)及び図5より、次式(8)が成り立つため、電流振幅Iは、次式(9)により与えられる。
【数8】
Id=f(T)=0 …(8)
【数9】
=(2/3)1/2 iq …(9)
【0029】
また、(6),(7)及び図5より判る様に、T≧T、或いは、T<Tなる一般の場合には、図7、図8に示す様に、電流振幅Iは次式(10)により与えられる。
【数10】
=(2/3)1/2 (iq*2+id1/2 …(10)
従って、次式(11)の条件が成り立つ場合には、(10)により与えられる電流振幅Iは、従来技術の(2)により与えられる電流振幅Iよりも小さくなる。
【数11】
0<id≦Δiq …(11)
【0030】
従って、本第1実施例によれば、(11)が成立する範囲において、従来よりもモータ駆動電流の振幅Iのモータ温度上昇による増加を小さく抑制することができる。即ち、本第1実施例によれば、モータ温度の上昇に追随しながら所望のトルクを出力するモータ制御装置の小型化、低価格化、低消費電力化が実現できる。
また、本第1実施例によれば、(6)により、補正電流を1つの関数fで統一的に決定することができるという効果も得られる。
【0031】
(第2実施例)
上記の第1実施例の図3の説明でも述べたように、図3のベクトル制御処理のゼネラル・フローチャートは、図9の制御ブロック・ダイアグラムの内のソフトウェアによって構成されている範囲の各制御ブロックの動作等をも同時に示しており、本発明の最も大きな特徴は、この図3のステップ435の具体的な実現方式にある。
本第2実施例では、このステップ435において、図9の制御ブロック901、及び、制御ブロック902、903に相当する指令電流補正処理(図10)を実行する。
【0032】
図10に、本第2実施例における指令電流補正処理のフローチャートを示す。本指令電流補正処理は、図3のステップ435に示されるサブルーチンとして呼び出されるものである。
【0033】
本指令電流補正処理では、まず最初に、図9の制御ブロック901に相当する処理を実行する。即ち、まず最初にステップ101により、モータ温度Tを判定し、T≧Tの場合にはステップ103へ、そうでない場合にはステップ107へ処理を移す。次にステップ103では、第1実施例と同様に、d軸の補正電流idの値を(6)に従って決定する。
また、ステップ107では、q軸の補正電流iqの値を次式(12)に従って決定する。
【数12】
iq=g(T)>0 …(12)
ただし、ここで、gは温度Tよりq軸補正電流iqを求める所定の関数である。
【0034】
以上の制御ブロック901に相当する処理の実行後には、図9の制御ブロック902に相当するステップ105では、(7)に従ってd軸の温度Tに応じた補正後の指令電流Idを決定する。
これにより、高温時には第1実施例と同様に、温度の上昇に伴って弱まる永久磁石や鉄芯の磁力(磁束)を補うことが可能となる。
【0035】
また、図9の制御ブロック903に相当するステップ109では、次式(13)に従ってq軸の温度Tに応じた補正後の指令電流Iqを決定する。
【数13】
Iq=iq−iq …(13)
この(12),(13)より、T<Tなる低温時には、補正のために更に電力を消費する必要が無くなり、第1実施例の図8の方法よりも電流振幅Iを小さく抑えることができることが判る。即ち、本第2実施例によれば低温時には、消費電力を軽減できるという効果が得られる。
【0036】
尚、上記の実施例においては、モータMにはブラシレス直流モータを用いているが、本発明は、交流同期モータのモータ制御装置に適用することも可能である。
【0037】
また、上記の実施例においては、モータMは3相の電流により駆動されているが、本発明は、N相モータ(N≧2)のモータ制御装置にも適用することができる。
【0038】
また、本発明は、パワー・ステアリング・システムに限らず、切削機、研削盤、EHPS、マニュピュレータなどに用いられるモータ制御装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1及び第2実施例におけるパワー・ステアリング・システム80のハードウェア構成図。
【図2】本発明の第1実施例におけるモータ制御装置100の制御ブロック・ダイアグラム。
【図3】本発明の第1及び第2実施例におけるベクトル制御処理のゼネラル・フローチャート。
【図4】本発明の第1実施例におけるd軸電流補正処理のフローチャート。
【図5】本発明の第1実施例におけるモータ温度に対するd軸補正電流のグラフ。
【図6】本発明の第1実施例における指令電流のベクトル図(モータ常温時)。
【図7】本発明の第1実施例における指令電流のベクトル図(モータ高温時)。
【図8】本発明の第1実施例における指令電流のベクトル図(モータ低温時)。
【図9】本発明の第2実施例におけるモータ制御装置100の制御ブロック・ダイアグラム。
【図10】本発明の第2実施例における指令電流補正処理のフローチャート。
【図11】従来のモータ制御装置の制御ブロック・ダイアグラム。
【図12】従来のモータ制御装置のq軸電流補正処理のフローチャート。
【図13】従来のモータ制御装置のモータ温度に対するq軸補正電流のグラフ。
【図14】従来のモータ制御装置の指令電流のベクトル図(モータ高温時)。
【符号の説明】
M … ブラシレス直流モータ
E … 回転センサ(エンコーダ)
15 … トルク検出器
16 … 温度センサ
100 … モータ制御装置
113 … 駆動回路
T … モータMの温度
n … モータMのロータの微小回転回数
θ … モータMのロータの回転角
τ … 操舵トルク
φ … 操舵角
u … 車両速度
id … 補正前のd軸の指令電流
iq … 補正前のq軸の指令電流
id … d軸の補正電流
iq … q軸の補正電流
Id … 補正後のd軸の指令電流
Iq … 補正後のq軸の指令電流
idf … d軸の測定電流(フィード・バック電流)
iqf … q軸の測定電流(フィード・バック電流)
ΔId … d軸の電流偏差
ΔIq … q軸の電流偏差
Δiq … 従来技術におけるq軸の補正電流
f … 温度Tよりd軸補正電流idを求める関数
g … 温度Tよりq軸補正電流iqを求める関数
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device that controls a motor by vector control that can be described in a two-phase rotating magnetic flux coordinate system (dq coordinate system).
[0002]
[Prior art]
If the temperature of the motor becomes higher than the normal temperature, the magnetic force (magnetic flux) of the permanent magnet or the iron core is weakened, so that a desired torque may not be obtained. As a motor control device that has taken measures against such a problem, for example, there is a motor control device described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10-67335: electric power steering device.
[0003]
A control block diagram of a similar prior art motor controller generally known is shown in FIG. The most significant feature of the prior art is that the command value iq * (q-axis command current) of the q-axis current is corrected according to the motor temperature by the operation of the control block 121 and the control 122. Hereinafter, this correction processing is referred to as q-axis current correction processing.
[0004]
FIG. 12 shows a flowchart of the q-axis current correction process in the conventional motor control device (FIG. 11). This flowchart is called and executed as a subroutine after the processing of the predetermined torque current conversion (control block 207) of FIG. 11 is executed.
[0005]
In the q-axis current correction process, first, in step 134 corresponding to the control block 121 in FIG. 11, a q-axis correction current (q-axis correction value) Δiq is calculated using the following equation (1).
(Equation 1)
Δiq = F (T) (1)
Here, T is a temperature of the motor M, and F is a function for obtaining the q-axis correction current Δiq from the temperature T.
In step 136, the q-axis command current iq * is corrected by Δiq to perform correction on the q-axis command current iq * according to the temperature T of the motor M. This step 136 corresponds to the control 122 in FIG.
[0006]
FIG. 13 shows a graph of the q-axis correction current Δiq with respect to the motor temperature T. If the function F is appropriately determined as described above, the magnetic force of the permanent magnet or the iron core weakened by the temperature rise of the motor M can be compensated. Torque can be obtained.
[0007]
FIG. 14 shows a vector diagram of the command current of this motor control device (when the motor temperature is high). As can be seen from the vector diagram, when the above-mentioned correction is performed, the amplitude I m of the motor drive current is given by the following equation (2).
(Equation 2)
I m = (2/3) 1/2 (iq * + Δiq) (2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Since the specifications of the components of the motor control device such as the motor drive circuit greatly depend on the power consumption of the motor and the maximum value of the amplitude of the drive current, the size of the motor control device is reduced and the production cost of the motor control device is reduced. in the amplitude I m of the motor drive current, it smaller is desirable. However, in order to obtain the desired torque, formula (1), as can be seen from (2) and 13, 14, the amplitude I m of the motor drive current to be increased in accordance with the motor temperature T However, it is a problem in terms of production cost.
[0009]
Further, the amplitude I m of the motor driving current as described above (1), when the large, resistance loss of the armature increases in accordance with (2), is also a problem in energy efficiency.
Further, when the resistance loss of the armature increases according to (1) and (2) as described above, the motor temperature T tends to become higher as the resistance loss increases. There is a problem that it is easy to fall into a vicious circle of increasing
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a small, low-cost, low-power motor control device capable of outputting a desired torque while following a rise in motor temperature. It is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the following means are effective.
That is, the first means is a motor control for controlling the motor by a vector control which can be described by a two-phase rotating magnetic flux coordinate system having a field current direction in the d-axis direction and a q-axis current direction in the q-axis direction. In the device, a temperature detecting means for measuring or predicting the temperature of the motor, and when the temperature detected by the temperature detecting means exceeds a certain value , a d-axis current which is a d-axis component of the armature current is converted to d. D-axis current correction means for correcting in the positive axial direction .
[0012]
The second means is the first means described above, when the temperature above SL falls below a certain value is to correct the d-axis current in the negative direction of the d-axis direction.
[0013]
Furthermore, a third means, in the first means described above, when the temperature above SL falls below a certain value is to correct a q-axis current in the negative direction of the q-axis direction.
With the above means, the above-mentioned problem can be solved.
[0014]
[Action and effect of the invention]
According to the means of the present invention, in order to correct the d-axis current according to the detected temperature of the motor or its permanent magnet, the q-axis correction current is directly used as it is as Δiq shown in Expression (2). It does not increase the amplitude I m of the motor drive current in the form.
Thus, by using the means of the present invention, since an increase in the amplitude I m of the motor driving current can be relatively suppressed small as shown in equation (10) below this action, following the increase in the motor temperature The motor control device that outputs a desired torque can be reduced in size, cost, and power consumption.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a hardware configuration diagram of a power steering system 80 according to the first and second embodiments of the present invention.
A steering wheel 11 is attached to one end of the steering shaft 10, and a pinion shaft 13 supported by a gear box 12 is connected to the other end. The pinion shaft 13 is engaged with a rack shaft 14 fitted in the gear box 12, and both ends of the rack shaft 14 are connected to steering wheels via ball joints or the like (not shown). A brushless DC motor M that generates assist torque is connected to the steering shaft 10 via a gear 17. The DC motor M is supplied with three-phase motor drive currents iu, iv, iw from a drive circuit 113 via a current detector 115.
[0016]
Further, the steering shaft 10 includes a torque detector 15 for detecting the magnitude and direction (steering torque τ) of the manual steering force applied to the steering wheel 11 by the driver, and a steering angle φ of the steering shaft 10. Is provided. The output of the photo interrupter 30 is input to a counter 32, converted into a steering angle φ, and output. The steering angle φ is input to the CPU 110 via the input interface (IF) 114, and the calculation of the CPU 110 detects the steering angular velocity (dφ / dt).
[0017]
The motor M is provided with a rotation angle sensor (encoder) E for detecting the rotation angle of the motor M, and the CPU 110 inputs the number n of rotations of the motor M at a predetermined minute rotation angle output by the rotation angle sensor E. Thus, the rotation angle θ of the motor M is detected. That is, the number of rotations n increases when the motor M rotates in a predetermined direction, and decreases when the motor M rotates in the opposite direction.
The temperature sensor 16 detects the temperature T of the motor M and outputs the detected temperature to the CPU 110 via the input interface (IF) 114.
[0018]
The motor control device 100 includes the CPU 110, ROM 111, RAM 112, drive circuit 113, input interface (IF) 114, current detector 115, and the like. The drive circuit 113 includes a battery (not shown), a PWM converter, a PMOS drive circuit, and the like, and supplies electric power to the motor M with a drive current of a sine wave by chopper control.
The motor control device 100 inputs the steering torque τ, the steering angle φ, and the vehicle speed u detected by the vehicle speedometer 50 to the CPU 110 via an input interface (IF) 114, and obtains a predetermined torque from these input values. By the calculation, the current command values (id * , iq * ) of the d-axis and the q-axis before the correction corresponding to the motor temperature T are determined.
[0019]
FIG. 2 shows a control block diagram of the motor control device 100 in the first embodiment, and FIG. 3 shows a general flowchart of vector control processing in the first and second embodiments. FIG. 3 describes the operation and the like of each control block in the range constituted by software in the control block diagram of FIG. 2 and the control block diagram of FIG. 9 described below in accordance with the execution order of the control processing.
[0020]
In this vector control processing (FIG. 3), first, in step 405, initial processing such as initial setting and initial diagnosis is executed. Next, in step 410, a physical quantity required for drive control of the motor M is input. The physical quantities include the steering torque τ, the steering angle φ, the vehicle speed u, the motor drive currents iu and iv, the temperature T of the motor M, the number of rotations n of the motor M at a predetermined minute rotation angle, and the like.
In step 415, a command value τ * of the assist torque is calculated according to the following equation (3).
[Equation 3]
τ * = G (τ, u, φ, dφ / dt) (3)
Here, G is a function for executing a predetermined torque calculation.
[0021]
In step 420, torque current conversion corresponding to the control block 207 in FIG. 2 is executed according to the following equation (4).
(Equation 4)
iq * = h (τ * ) (4)
Here, h is a function for executing a predetermined torque-current conversion.
[0022]
In steps 425 and 430, two-phase conversion and dq conversion corresponding to the control block 205 in FIG. 2 are executed. As a result, measured currents (feedback currents) idf and iqf on the d-axis and the q-axis are obtained. In step 435, the control blocks 201 and 202 of FIG. 2, that is, the command current correction corresponding to the d-axis current correction process (FIG. 4) described below is executed.
The most significant feature of the present invention lies in the more specific implementation of this step 435, as will be described later.
[0023]
In step 440, a current deviation calculation corresponding to the control blocks 203 and 204 in FIG. 2 is executed according to the following equation (5).
(Equation 5)
ΔId = Id−idf,
ΔIq = Iq−iqf (5)
Here, ΔId and Id are the current deviation of the d-axis and the command current after the temperature correction in step 435, respectively. These are the same for the q axis.
[0024]
In step 445, predetermined PI control corresponding to the PI control block in FIG. 2 is executed. In steps 450 and 455, three-phase conversion and dq inverse conversion corresponding to the control block 206 in FIG. 2 are executed. Thus, the command voltages Vd * , Vq * on the d-axis and the q-axis are respectively converted into command voltages Vu, Vv, Vw for the U, V, W phases. In step 460, a PWM signal for executing chopper control is output to the drive circuit 113.
[0025]
In step 465, it is determined whether or not a condition for ending the driving of the motor M (vector control processing) is satisfied. This termination condition is satisfied when a failure of the motor control device 100 is detected or when the ignition key of the vehicle is turned off. If the termination condition is not satisfied, the process returns to step 410, and the processes from step 410 onward are repeatedly executed.
[0026]
FIG. 4 shows a flowchart of the d-axis current correction processing in the first embodiment. This d-axis current correction process is called as a subroutine shown in step 435 of FIG.
In the d-axis current correction process, first, in step 510 corresponding to the control block 201 in FIG. 2, the value of the d-axis correction current id is determined according to the following equation (6).
(Equation 6)
id = f (T) (6)
Here, f is a function for obtaining the d-axis correction current id from the temperature T shown in FIG.
[0027]
In step 520 corresponding to the control block 202 in FIG. 2, the corrected command current Id according to the d-axis temperature T is determined according to the following equation (7).
(Equation 7)
Id = id * + id (7)
As a result, the command current for driving the motor M can have a non-zero d-axis current (field current component). Therefore, at a high temperature, the magnetic force (magnetic flux) of the permanent magnet or iron core that weakens as the temperature rises. It is possible to make up for it.
[0028]
6, 7, and 8 show vector diagrams of the command currents (Id, Iq) corrected by the above processing.
FIG. 6 is a vector diagram of the command current (Id, Iq) when the motor is at normal temperature (T = T 0 ). At the normal temperature of the motor, the following equation (8) is satisfied from (6) and (7) and FIG. 5, so that the current amplitude Im is given by the following equation (9).
(Equation 8)
Id = f (T 0 ) = 0 (8)
(Equation 9)
I m = (2/3) 1/2 iq * (9)
[0029]
Further, (6), as seen from (7) and FIG. 5, T ≧ T 0, or, in the case of general comprising T <T 0 is, as shown in FIG. 7, FIG. 8, the current amplitude I m It is given by the following equation (10).
(Equation 10)
I m = (2/3) 1/2 (iq * 2 + id 2 ) 1/2 (10)
Therefore, if the condition of the following equation (11) holds, the current amplitude I m given by (10), is smaller than the current amplitude I m given by prior art (2).
(Equation 11)
0 <id ≦ Δiq (11)
[0030]
Therefore, according to the first embodiment, it can be suppressed small increase due to range in the motor temperature rise of the amplitude I m of the motor driving current than conventional to established (11). That is, according to the first embodiment, it is possible to reduce the size, cost, and power consumption of the motor control device that outputs a desired torque while following the rise in the motor temperature.
Further, according to the first embodiment, according to (6), there is also obtained an effect that the correction current can be uniformly determined by one function f.
[0031]
(Second embodiment)
As described in the description of FIG. 3 of the first embodiment, the general flow chart of the vector control processing of FIG. 3 corresponds to each control block in the range constituted by software in the control block diagram of FIG. And the like are also shown at the same time. The most significant feature of the present invention lies in the specific implementation method of step 435 in FIG.
In the second embodiment, in this step 435, a command current correction process (FIG. 10) corresponding to the control block 901 of FIG. 9 and the control blocks 902 and 903 is executed.
[0032]
FIG. 10 shows a flowchart of the command current correction process in the second embodiment. This command current correction process is called as a subroutine shown in step 435 of FIG.
[0033]
In the present command current correction process, first, a process corresponding to the control block 901 in FIG. 9 is executed. That is, first the first step 101, determines the motor temperature T, to step 103 in the case of T ≧ T 0, otherwise the process goes to step 107. Next, in step 103, similarly to the first embodiment, the value of the d-axis correction current id is determined according to (6).
In step 107, the value of the q-axis correction current iq is determined according to the following equation (12).
(Equation 12)
iq = g (T)> 0 (12)
Here, g is a predetermined function for obtaining the q-axis correction current iq from the temperature T.
[0034]
After execution of the processing corresponding to the control block 901 described above, in step 105 corresponding to the control block 902 of FIG. 9, the corrected command current Id according to the d-axis temperature T is determined according to (7).
This makes it possible to supplement the magnetic force (magnetic flux) of the permanent magnet or the iron core, which weakens as the temperature rises at a high temperature, as in the first embodiment.
[0035]
In step 109 corresponding to the control block 903 of FIG. 9, the corrected command current Iq corresponding to the q-axis temperature T is determined according to the following equation (13).
(Equation 13)
Iq = iq * −iq (13)
According to (12) and (13), when the temperature is low, that is, T <T 0 , it is not necessary to further consume power for correction, and the current amplitude Im is suppressed to be smaller than the method of FIG. 8 of the first embodiment. You can see that it can be done. That is, according to the second embodiment, the effect of reducing power consumption at low temperatures can be obtained.
[0036]
In the above embodiment, a brushless DC motor is used as the motor M. However, the present invention can be applied to a motor control device for an AC synchronous motor.
[0037]
In the above embodiment, the motor M is driven by three-phase currents. However, the present invention can be applied to a motor control device for an N-phase motor (N ≧ 2).
[0038]
Further, the present invention is not limited to the power steering system, and can be applied to a motor control device used for a cutting machine, a grinder, an EHPS, a manipulator, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a power steering system 80 according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of the motor control device 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a general flowchart of a vector control process according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of a d-axis current correction process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph of a d-axis correction current with respect to a motor temperature in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a vector diagram of a command current according to the first embodiment of the present invention (at normal temperature of the motor).
FIG. 7 is a vector diagram of a command current in the first embodiment of the present invention (when the motor is at a high temperature).
FIG. 8 is a vector diagram of a command current in the first embodiment of the present invention (when the motor is at a low temperature).
FIG. 9 is a control block diagram of a motor control device 100 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart of a command current correction process in a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a control block diagram of a conventional motor control device.
FIG. 12 is a flowchart of a q-axis current correction process of a conventional motor control device.
FIG. 13 is a graph of a q-axis correction current with respect to a motor temperature of a conventional motor control device.
FIG. 14 is a vector diagram of a command current of the conventional motor control device (when the motor temperature is high).
[Explanation of symbols]
M: Brushless DC motor E: Rotation sensor (encoder)
Reference numeral 15: Torque detector 16: Temperature sensor 100: Motor control device 113: Drive circuit T: Temperature of the motor M n: Number of minute rotations θ of the rotor of the motor M: Rotation angle τ of the rotor of the motor M: Steering torque φ: Steering Angle u: vehicle speed id * : d-axis command current before correction iq * : q-axis command current id before correction: d-axis correction current iq: q-axis correction current Id: d-axis command after correction Current Iq: Corrected q-axis command current idf: d-axis measured current (feedback current)
iqf: Measured current of q axis (feedback current)
ΔId: d-axis current deviation ΔIq: q-axis current deviation Δiq: q-axis correction current f in the prior art: function for obtaining d-axis correction current id from temperature T g: function for obtaining q-axis correction current iq from temperature T

Claims (3)

界磁電流の方向をd軸方向に、このd軸と直交する方向をq軸方向にもつ二相回転磁束座標系で記述され得るベクトル制御により、モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの温度を測定又は予測演算する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された前記温度が一定値を上回った際には、電機子電流のd軸成分であるd軸電流を前記d軸方向の正の向きに補正するd軸電流補正手段と
を有することを特徴とするモータ制御装置。
In a motor control device that controls a motor by vector control that can be described in a two-phase rotating magnetic flux coordinate system having a direction of a field current in a d-axis direction and a direction orthogonal to the d-axis in a q-axis direction,
Temperature detection means for measuring or predicting the temperature of the motor,
When the temperature detected by the temperature detecting means exceeds a certain value, d-axis current correcting means for correcting a d-axis current, which is a d-axis component of the armature current, to a positive direction in the d-axis direction ; A motor control device comprising:
記温度が一定値を下回った際には、前記d軸電流を前記d軸方向の負の向きに補正することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 When prior Symbol temperature drops below a certain value, the motor control device according to claim 1, characterized in that correcting the d-axis current in the negative direction of the d-axis direction. 記温度が一定値を下回った際には、q軸電流を前記q軸方向の負の向きに補正することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 When prior Symbol temperature drops below a certain value, the motor control device according to claim 1, characterized in that for correcting the q-axis current in the negative direction of the q-axis direction.
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