JP5224032B2 - Steering control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の操舵補助用の交流モータを駆動制御するための操舵制御装置に関する。 The present invention relates to a steering control device for driving and controlling an AC motor for assisting steering of a vehicle.
従来、この種の操舵制御装置として、交流モータに出力させるアシストトルクの指令値をベクトル制御法のq軸電流指令値として決定すると共に、その交流モータの弱め界磁制御を行うためにベクトル制御法のd軸電流指令値を決定するものが知られている。ここで、ベクトル制御方法では、交流モータの界磁束方向をd軸といい、界磁束方向と直交する方向をq軸という。よって、d軸方向を向いたd軸電流は、交流モータの出力トルクには、直接、寄与せず、q軸方向を向いたq軸電流のみが交流モータの出力トルクに直接寄与する。また、弱め界磁制御は、交流モータの回転数が所定の基準回転数を超えて逆起電力が問題になる場合にのみ行われる。即ち、d軸電流は、ハンドルを急峻に操作して交流モータの回転数が所定の基準回転数を超えた場合にのみ流れる(例えば、特許文献1参照)。
ところで、ベクトル制御法では、q軸電流及びd軸電流を、交流モータの相電流に変換するために、交流モータの電気角の情報が必要になる。しかしながら、交流モータに備えた回転位置センサの検出誤差により、交流モータの実際の電気角と、回転位置センサが検出した電気角とが正確に一致していない場合がある。図6には、交流モータの真の電気角に対するq−d座標系と、回転位置センサが真の電気角より誤差角αだけずれた誤検出を行った場合のq’−d’座標系とが示されている。ここで、回転位置センサが誤検出した電気角に基づいてd軸電流指令値Id*’を所定の値「Id*’1」に決定し、q軸電流指令値Iq*’を「0」に決定したとすると、そのd軸電流指令値Id*’をq−d座標系のq軸に投影して求められるq軸電流指令値Iq*1により、実際には交流モータに電流をq軸電流が通電されることになる。即ち、回転位置センサが誤検出していなければ通電されないはずのq軸電流が交流モータに通電され、d軸電流指令値Id*’に起因したアシストトルクが出力されることになる。そして、従来の操舵制御装置では、所定の条件が成立した場合に、q軸電流のみを電流制限し、d軸電流に対して電流制限を行っていなかったので、q軸電流のみが電流制限されたときに、アシストトルクに対するd軸電流指令値Id*’の影響度が高まり、操舵フィーリングに違和感を覚えることがあった。 By the way, in the vector control method, in order to convert the q-axis current and the d-axis current into the phase current of the AC motor, information on the electrical angle of the AC motor is required. However, there are cases where the actual electrical angle of the AC motor and the electrical angle detected by the rotational position sensor do not exactly match due to the detection error of the rotational position sensor provided in the AC motor. FIG. 6 shows a qd coordinate system for the true electrical angle of the AC motor, and a q′-d ′ coordinate system when the rotational position sensor makes a false detection with an error angle α shifted from the true electrical angle. It is shown. Here, the d-axis current command value Id * ′ is determined to be a predetermined value “Id * ′ 1” based on the electrical angle erroneously detected by the rotational position sensor, and the q-axis current command value Iq * ′ is set to “0”. If determined, the current is supplied to the AC motor in accordance with the q-axis current command value Iq * 1 obtained by projecting the d-axis current command value Id * ′ onto the q-axis of the qd coordinate system. Will be energized. That is, if the rotational position sensor is not erroneously detected, a q-axis current that should not be energized is energized to the AC motor, and assist torque resulting from the d-axis current command value Id * 'is output. In the conventional steering control device, when the predetermined condition is satisfied, only the q-axis current is limited and the current limitation is not performed on the d-axis current. Therefore, only the q-axis current is limited. In this case, the influence of the d-axis current command value Id * ′ on the assist torque is increased, and the steering feeling may be uncomfortable.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電流制限を行った場合に操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことが可能な操舵制御装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a steering control device capable of preventing the uncomfortable feeling of steering feeling when the current is limited.
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る操舵制御装置(40)は、車両(10)の操舵を補助する交流モータ(19)へのモータ駆動電流(Iu,Iv,Iw)をバッテリ(92)の出力から生成するインバータ回路(43)と、運転状況に応じて交流モータ(19)に出力させるアシストトルクの指令値をq軸電流指令値(Iq*)として決定すると共に、交流モータ(19)の逆起電力を抑えて弱め界磁制御を行うためのd軸電流指令値(Id*)を決定する電流指令値決定部(50)と、電流指令値決定部(50)が決定したq軸電流指令値(Iq*)を、所定の条件が成立した場合に制限するq軸電流制限部(83)とを備えた操舵制御装置(40)において、q軸電流制限部(83)によりq軸電流指令値(Iq*)が制限されたときに、その制限と同じ割合でd軸電流指令値(Id*)を制限するd軸電流制限部(84)を備えたところに特徴を有する。
In order to achieve the above object, the steering control device (40) according to the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の操舵制御装置(40)において、バッテリ(92)の出力電圧(Vb)を検出するバッテリ出力電圧検出手段(81)と、バッテリ(92)の出力電圧(Vb)に応じて、交流モータ(19)に給電可能な最大許容電力(W*)を決定する最大許容電力決定手段(MAP2)と、最大許容電力決定手段(MAP2)が決定した最大許容電力をW*とし、q軸電流指令値をIq*とし、d軸電流指令値をId*とし、q軸電圧指令値をVq*とし、d軸電圧指令値をVd*とした場合に、W*<Iq*・Vq*+Id*・Vd*、の関係が成立したときに、γ=W*/(Iq*・Vq*+Id*・Vd*)、で求めた制限係数γをq軸及びd軸の電流指令値(Iq*,Id*)に乗じて、それらq軸及びd軸の電流指令値(Iq*,Id*)を制限する指令値制限部(82)とを備えたところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the steering control device (40) according to the first aspect, the battery output voltage detecting means (81) for detecting the output voltage (Vb) of the battery (92) and the output of the battery (92). Maximum allowable power determining means (MAP2) for determining the maximum allowable power (W *) that can be supplied to the AC motor (19) according to the voltage (Vb), and the maximum allowable power determined by the maximum allowable power determining means (MAP2) When power is W *, q-axis current command value is Iq *, d-axis current command value is Id *, q-axis voltage command value is Vq *, and d-axis voltage command value is Vd *, W When the relationship of * <Iq * · Vq * + Id * · Vd * is established, the limiting coefficient γ obtained by γ = W * / (Iq * · Vq * + Id * · Vd *) Multiplying the current command value (Iq *, Id *) of the shaft, these q-axis and d-axis And a command value limiter (82) for limiting the current command value (Iq *, Id *).
[請求項1の発明]
請求項1の構成によれば、交流モータの電気角の検出誤差によりd軸電流指令値に起因したq軸電流が実際に交流モータに通電されていても、所定の条件が成立してq軸電流指令値が制限された際には、そのq軸電流指令値の制限に連動してd軸電流指令値も制限されるので、d軸電流指令値に起因したq軸電流も制限される。これにより、アシストトルクに対するd軸電流指令値に起因したq軸電流の影響が抑えられ、操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことができる。
[Invention of Claim 1]
According to the configuration of the first aspect, even if the q-axis current resulting from the d-axis current command value is actually energized to the AC motor due to the detection error of the electrical angle of the AC motor, the predetermined condition is satisfied and the q-axis is satisfied. When the current command value is restricted, the d-axis current command value is also restricted in conjunction with the restriction of the q-axis current command value, so that the q-axis current resulting from the d-axis current command value is also restricted. Thereby, the influence of the q-axis current resulting from the d-axis current command value with respect to the assist torque can be suppressed, and the uncomfortable feeling of steering feeling can be prevented.
[請求項2の発明]
請求項2の構成によれば、バッテリの出力電圧に応じて決定した最大許容電力W*と、q軸電流指令値Iq*と、d軸電流指令値Id*と、q軸電圧指令値Vq*と、d軸電圧指令値をVd*との関係が、W*<Iq*・Vq*+Id*・Vd*、の関係になった場合には、γ=W*/(Iq*・Vq*+Id*・Vd*)、で求めた制限係数γを、q軸及びd軸の電流指令値に乗じて、それらq軸及びd軸の流指令値を制限する。これにより、バッテリから供給可能な電力を交流モータに有効活用することができる。
[Invention of claim 2]
According to the configuration of claim 2, the maximum allowable power W * determined according to the output voltage of the battery, the q-axis current command value Iq *, the d-axis current command value Id *, and the q-axis voltage command value Vq *. When the relationship between the d-axis voltage command value and Vd * is W * <Iq * · Vq * + Id * · Vd *, γ = W * / (Iq * · Vq * + Id * · Vd *) is multiplied by the q-axis and d-axis current command values to limit the q-axis and d-axis flow command values. Thereby, the electric power which can be supplied from a battery can be effectively utilized for an AC motor.
[第1実施形態]
以下、本発明の一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。図1には、電動パワーステアリング装置11を搭載した車両10が示されている。この電動パワーステアリング装置11は、車両10の左右方向に延びた転舵輪間シャフト13を備え、その転舵輪間シャフト13は、車両本体10Hに固定された筒形ハウジング15の内部に挿通されている。また、転舵輪間シャフト13の両端部は、タイロッド14,14を介して各転舵輪12,12に連結され、転舵輪間シャフト13が直動すると転舵輪12,12が転舵するようになっている。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a
電動パワーステアリング装置11は、駆動源として交流モータ19(以下、単に「モータ19」という)を備えている。そのモータ19は、例えば、中空の筒形構造をなした3相交流モータであって、筒形ハウジング15内に固定され、そのモータ19の中心部を転舵輪間シャフト13が貫通している。そして、モータ19における筒形のロータ21の内面に固定されたボールナット22と、転舵輪間シャフト13の外面に形成されたボールネジ部23とが螺合し、ロータ21が回転するとボールネジ部23が直動する。なお、このモータ19には、ロータ21の回転位置θ2を検出するための回転位置センサ25が備えられている。また、モータ19におけるU,V,Wの相巻線は、例えばスター結線されている。そして、後述するインバータ回路43からのモータ駆動電流は、例えば、U,V,Wの相巻線の何れか1つの相巻線から残り2つの相巻線へと流れるか、或いは、U,V,Wの相巻線の何れか2つの相巻線から残り1つの相巻線へと流れるようになっている。
The electric
転舵輪間シャフト13の一端部側にはラック24が形成され、操舵シャフト16の下端部に備えたピニオン18がこのラック24に噛合している。操舵シャフト16の上端部には、ハンドル17が取り付けられると共に、操舵シャフト16の中間部には、トルクセンサ27と舵角センサ26とが取り付けられている。そして、舵角センサ26によりハンドル17の操舵角θ1を検出し、トルクセンサ27により負荷トルクTfを検出している。また、転舵輪12の近傍には、その回転速度から車速Vを検出するための車速センサ28が設けられている。
A
上記モータ19を駆動制御するために、本発明に係る操舵制御装置40が車両10に搭載されている。図2に示すように、操舵制御装置40には、インバータ回路43と信号処理回路44とが備えられている。また、操舵制御装置40は、イグニッションスイッチ94のオンにより、バッテリ92に導通接続されて起動する。
In order to drive and control the
インバータ回路43は、バッテリ92の正極と負極(GND)との間に、U、V、Wの相回路43U,43V,43Wを備えた3相ブリッジ回路になっている。そのU相回路43Uには、上段側のスイッチUH、下段側のスイッチULとが直列接続して備えられ、それら両スイッチUH,ULの共通接続点から延びたU相出力線19Uに、モータ駆動電流Iuを検出するための電流センサSu(例えば、シャント抵抗)を介してモータ19のU相巻線が接続されている。これと同様に、V相回路43Vには、上段側のスイッチVH及び下段側のスイッチVLが備えられかつV相出力線19Vに電流センサSvを介してモータ19のV相巻線が接続されると共に、W相回路43Wには、上段側のスイッチWH及び下段側のスイッチWLが備えられかつW相出力線19Wに電流センサSwを介してモータ19のW相巻線が接続されている。また、スイッチ群UH,UL,VH,・・・は、例えば、Nチャンネル型のMOSFETで構成され、それらMOSFETのゲート端子が信号処理回路44に接続されている。
The
信号処理回路44は、CPU45、記憶部46、A/Dコンバータ47、入力インターフェイス48及び出力インターフェイス49を備えている。CPU45には、入力インターフェイス48を介して車速センサ28及び舵角センサ26及び回転位置センサ25の検出信号が取り込まれると共に、A/Dコンバータ47を介してトルクセンサ27、電流センサSu,Sv,Sw、及び後述する電圧センサ81の検出信号が取り込まれている。そして、CPU45は、出力インターフェイス49を介してインバータ回路43のスイッチ群UH,UL,VH,・・・にオンオフ制御信号を出力して、インバータ回路43を制御している。
The
ここで、モータ駆動電流Iu,Iv,Iwは、インバータ回路43の上段側からモータ19の各相巻線を流れ、その後、インバータ回路43の下段側に流れる。具体的には、インバータ回路43のスイッチ群UH,UL,VH,・・・は、上段側のスイッチUH,VH,WHのうち何れか1つがオンしかつ下段側のスイッチUL,VL,WLのうち何れか2つがオンするパターンと、上段側のスイッチUH,VH,WHのうち何れか2つがオンしかつ下段側のスイッチUL,VL,WLのうち何れか1つがオンするパターンとがある。その一例として、図2のインバータ回路43における破線矢印は、例えばインバータ回路43のうち上段側ではV相のスイッチVHのみがオンしかつ下段側ではU相、W相のスイッチUL,WLのみがオンした場合のモータ駆動電流を示している。この場合、インバータ回路43の上段側から電流センサSvを介してモータ19のV相巻線にモータ駆動電流Ivが流れ込み、そのモータ駆動電流Ivがモータ19のU,W相巻線に分かれてモータ駆動電流Iu,Iwになる。それらのうちモータ駆動電流Iuは、電流センサSuを介してインバータ回路43の下段側に流れ込み、モータ駆動電流Iwは電流センサSwを介してインバータ回路43の下段側に流れ込む。そして、回転位置センサ25にて検出したロータ21の回転位置に応じて、CPU45が各スイッチ群UH,UL,VH,・・・のオンオフパターンを切り替えることで、モータ駆動電流Iu,Iv,Iwが相互に120度の位相がずれた3相交流電流になってモータ19に流される。
Here, the motor drive currents Iu, Iv, Iw flow through the respective phase windings of the
操舵制御装置40には、CPU45が記憶部46に記憶されたモータ制御プログラム(図示せず)を実行することで、図3のブロック線図で示した制御系が構成されている。同図のうち符号50は、電流指令値決定部であって、上記したモータ駆動電流Iu,Iv,Iwに対する電流指令値を、ベクトル制御方法におけるq軸電流指令値Iq*、d軸電流指令値Id*として出力する。
In the
ここで、q軸電流及びd軸電流のうちq軸電流のみがモータ19の出力トルクに直接寄与するので、電流指令値決定部50は、q軸電流指令値Iq*をモータ19に出力させるアシストトルクの指令値として決定する。一方、d軸電流は、後に詳説するように、モータ19の逆起電力を低減させることができるので、電流指令値決定部50は、モータ19の回転数(回転速度)が所定の基準回転数以上になった場合に、d軸電流を通電して弱め界磁制御を行う。以下、q軸電流指令値Iq*を決定するための処理と、d軸電流指令値Id*を決定するための処理とに分けて説明する。
Here, since only the q-axis current of the q-axis current and the d-axis current directly contributes to the output torque of the
q軸電流指令値Iq*は以下のようにして決定される。即ち、電流指令値決定部50は、トルクセンサ27にて検出した負荷トルクTfと記憶部46(図2参照)に記憶されたトルク−電流指令値マップ(図示せず)とに基づき、負荷トルクTfに応じたアシスト電流指令値(=Ix)を決定する。また、舵角センサ26にて検出した操舵角θ1を時間で微分して操舵角速度を求め、その操舵角速度と記憶部46に記憶した操舵角速度−電流指令値マップ(図示せず)とに基づき、操舵角速度に応じたダンパ用電流指令値(=Iy)を決定する。さらに、車速センサ28にて検出した車速Vと記憶部46に記憶した車速−ゲインマップ(図示せず)とからゲイン(=G1)を決定する。そして、アシスト電流指令値からダンパ用電流指令値を減算した値にゲインを乗じて、q軸電流指令値Iq*(=G1・(Ix−Iy))を決定する。
The q-axis current command value Iq * is determined as follows. That is, the current command
なお、上記トルク−電流指令値マップは、例えば、負荷トルクTfが大きくなるに従ってアシスト電流指令値が大きくなるように設定されている。これにより、負荷トルクTfの増加分を、アシスト電流指令値に応じたモータ19のアシストトルクで低減させることができ、路面の摩擦係数に拘わらず、安定した操舵反力を感じながら運転者はステアリング操作を行うことができる。
The torque-current command value map is set such that, for example, the assist current command value increases as the load torque Tf increases. As a result, the increase in the load torque Tf can be reduced by the assist torque of the
また、操舵角速度−電流指令値マップは、操舵角速度が大きくなるに従ってダンパ用電流指令値が大きくなるように設定されている。そして、このダンパ用電流指令値がアシスト電流指令値から減算されるので、ステアリング操作を急峻に行った場合に、操舵抵抗が大きくなり、ダンパ効果を奏する。 The steering angular velocity-current command value map is set so that the damper current command value increases as the steering angular velocity increases. Since this damper current command value is subtracted from the assist current command value, when the steering operation is performed steeply, the steering resistance increases, and a damper effect is produced.
さらに、車速−ゲインマップは、車速Vが大きくなるに従ってゲインが小さくなるように設定されている。これにより、車速Vが大きくなるに従ってモータ19のアシストトルクが低減し、高速時の急ステアリングが規制される一方、低速時には軽いステアリング操舵で車両10を大きく旋回させることができる。
Further, the vehicle speed-gain map is set so that the gain decreases as the vehicle speed V increases. As a result, the assist torque of the
d軸電流指令値Id*は以下のようにして決定される。即ち、電流指令値決定部50は、回転位置センサ25にて検出したモータ19の回転位置を時間微分してモータ19の単位時間当たりの回転数N(回転速度)を求めている。そして、その回転数Nと記憶部46に記憶した回転数−d軸電流指令値マップMAP1(図4(A)参照)とに基づいてd軸電流指令値Id*を決定する。ここで、回転数−d軸電流指令値マップMAP1では、モータ19の回転数Nが0から所定の基準回転数N1に至る間は、d軸電流指令値Id*が「0」であり、回転数Nが基準回転数N1以上になると、下記式(4)の関係を満たすように、回転数Nに対するd軸電流指令値Id*の値が設定されている。そして、d軸電流が下記式(4)の関係を満たした場合に、逆起電力がキャンセルされるので、逆起電力によるアシストトルクの低下又は回転数の低下を防ぐことができる。即ち、弱め界磁制御を行うことができる。
The d-axis current command value Id * is determined as follows. That is, the current command
詳細には、ベクトル制御方法において、q軸電流Iq、q軸電圧Vq、d軸電流Id、d軸電圧Vdの間には、以下(1)、(2)の公知な電圧電流方程式が成立する。
Vd=(Ra+p・Lq)・Id−ω・Lq・Iq ・・・(1)
Vq=ω・Ld・Id+(Ra+p・Lq)・Iq+ω・Ke ・・・(2)
Specifically, in the vector control method, the following known voltage-current equations (1) and (2) are established among the q-axis current Iq, the q-axis voltage Vq, the d-axis current Id, and the d-axis voltage Vd. .
Vd = (Ra + p · Lq) · Id−ω · Lq · Iq (1)
Vq = ω · Ld · Id + (Ra + p · Lq) · Iq + ω · Ke (2)
Ke:逆起電圧定数
Ld:d軸電機子巻線の自己インダクタンス
Lq:q軸電機子巻線の自己インダクタンス
Ra:電機子巻線抵抗
p :微分演算子
ω :モータの回転速度(回転数)
Ke: Counter electromotive voltage constant Ld: Self-inductance of d-axis armature winding Lq: Self-inductance of q-axis armature winding Ra: Armature winding resistance p: Differential operator ω: Motor rotation speed (number of rotations)
ここで、上記式(2)における第3項の「ω・Ke」は逆起電圧である。また、上記式(2)は、以下の式(3)のように変形することができる(式(3)における「A」は定数)。 Here, “ω · Ke” in the third term in the above formula (2) is a counter electromotive voltage. Moreover, the said Formula (2) can be deform | transformed like the following formula | equation (3) ("A" in Formula (3) is a constant).
Vq=A・Iq+ω(Ld・Id+Ke) ・・・(3) Vq = A · Iq + ω (Ld · Id + Ke) (3)
この式(3)から明らかなように、逆起電圧をキャンセルするためには、次式(4)の関係を満たすd軸電流をモータ19に流せばよいことになる。
As is clear from this equation (3), in order to cancel the back electromotive voltage, a d-axis current satisfying the relationship of the following equation (4) may be supplied to the
Id=−Ke/Ld ・・・(4) Id = −Ke / Ld (4)
そこで、回転数−d軸電流指令値マップMAP1(図4(A)参照)には、モータ19の回転数Nが基準回転数N1以上になった場合に上記式(4)の関係に満たすように、回転数Nに対するd軸電流指令値Id*の値が設定されている。
Accordingly, the rotational speed-d-axis current command value map MAP1 (see FIG. 4A) satisfies the relationship of the above formula (4) when the rotational speed N of the
上記の如く決定されたq軸電流指令値Iq*、d軸電流指令値Id*に基づいて、以下のようにして、3相交流のモータ駆動電流Iu,Iv,Iwが生成される。即ち、図3に示すように、電流指令値決定部50が決定したq軸電流指令値Iq*は、q軸電流制限係数G10が乗じられ、後述するようにフィードバックされたq軸電流検出値Iqfと共にq軸用のPI制御器51qに取り込まれる。ここで、q軸電流制限係数G10及び次述するd軸電流制限係数G11は、通常は、共に「1」になっている。
Based on the q-axis current command value Iq * and the d-axis current command value Id * determined as described above, three-phase AC motor drive currents Iu, Iv, and Iw are generated as follows. That is, as shown in FIG. 3, the q-axis current command value Iq * determined by the current command
電流指令値決定部50が決定したd軸電流指令値Id*も同様に、d軸電流制限係数G11が乗じられ、後述するようにフィードバックされたd軸電流検出値Idfと共にd軸用のPI制御器51dに取り込まれる。それらq軸用及びd軸用の各PI制御器51q,51dは、それぞれPI制御を行ってq軸とd軸の電圧指令値Vq*,Vd*を演算する。すると、2−3相変換器(d−q逆変換器)52が、それらq軸とd軸の電圧指令値Vq*,Vd*をd−q逆変換して3相交流用の電流指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算する。
Similarly, the d-axis current command value Id * determined by the current command
そして、電流指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づいて、3相交流のモータ駆動電流Iu,Iv,Iwが生成され、PWM制御部53がモータ駆動電流Iu,Iv,IwをPWM制御する。具体的には、PWM制御部53は、電流指令値Vu*,Vv*,Vw*と所定の三角波(図示せず)との交点からスイッチUH,UL,VH,・・・のオンオフするためのPWM指令値PWMu,PWMv,PWMwを生成してインバータ回路43のスイッチUH,UL,VH,・・・に付与する。これにより、インバータ回路43からモータ19へと3相交流のモータ駆動電流Iu,Iv,Iwが出力される。
Based on the current command values Vu *, Vv *, and Vw *, three-phase AC motor drive currents Iu, Iv, and Iw are generated, and the
また、電流センサSu,Sv,Swは、3相交流のモータ駆動電流Iu,Iv,Iwに対する電流検出値Iuf,Ivf,Iwfを求め、3−2相変換器(d−q変換器)54に取り込む。電流検出値Iuf,Ivf,Iwfは、3−2相変換器(d−q変換器)54でq軸電流検出値Iqf,d軸電流検出値Idfにd−q変換される。そして、前記したq軸用のPI制御器51qにq軸電流検出値Iqfがフィードバックされ、d軸用のPI制御器51dにd軸電流検出値Idfがフィードバックされる。
Further, the current sensors Su, Sv, Sw obtain current detection values Iuf, Ivf, Iwf for the three-phase AC motor drive currents Iu, Iv, Iw, and send them to the 3-2-2 phase converter (dq converter) 54. take in. The current detection values Iuf, Ivf, and Iwf are dq converted into a q-axis current detection value Iqf and a d-axis current detection value Idf by a 3-2 phase converter (dq converter) 54. The q-axis current detection value Iqf is fed back to the q-
なお、モータ19の回転位置センサ25が検出したロータ21の回転位置θ2は、電気角変換部58にて電気角θrmに変換されてから、3−2相変換器54及び2−3相変換器52におけるd−q変換及びd−q逆変換に用いられている。
The rotational position θ2 of the
本実施形態の操舵制御装置40では、例えば、ハンドル17を限界まで切って端当て状態になった場合に、モータ19が出力するアシストトルクを制限するために、上記したq軸電流制限係数G10の値を、通常時の「1」から「1未満」の所定の値(例えば、0.5)に変更する。何故なら、ハンドル17が端当て状態になって転舵輪12が転舵しないにも拘わらず、モータ19がアシストトルクを出力すると、そのアシストトルクによって操舵系の機械構造部品が変形する虞があるからである。そこで、操舵制御装置40に備えた端当て検出部85がハンドル17の端当てを検出すると、q軸電流制限部83が上記q軸電流制限係数G10の値を「1未満」の所定の値(例えば、0.5)に変更して、q軸電流指令値Iq*を制限する。
In the
なお、端当て検出部85は、例えば、下記(1)〜(3)の3つの端当て判定要件を全て満たしていることを条件にして「端当て状態である」と判定することができる。(1)q軸電流検出値Iqfの変化量が、予め設定された閾値より大きいこと、(2)負荷トルクTfが、予め設定された閾値より大きいこと、(3)操舵角速度が、予め設定された閾値より大きいこと。
In addition, the end
さて、本実施形態では、q軸電流制限部83によるq軸電流指令値Iq*の制限と連動して、d軸電流制限部84がd軸電流指令値Id*を制限するようになっている。具体的には、d軸電流制限部84は、上記d軸電流制限係数G11の値を、上記q軸電流制限係数G10と同じ値に変更する。
In the present embodiment, the d-axis
また、本実施形態では、バッテリ92の残量が低下した場合に、指令値制限部82がq軸及びd軸の電流指令値Iq*,Id*を制限する。具体的には、指令値制限部82は、電圧センサ81が検出したバッテリ92の出力電圧を取得し、モータ19に給電可能な最大許容電力を図5に示したバッテリ電圧−モータ許容電力マップMAP2(本発明の「最大許容電力決定手段」に相当する)に基づいて決定する。そのバッテリ電圧−モータ許容電力マップMAP2は、バッテリ92の出力電圧Vbが第1の基準電圧Vb1以上であった場合には、モータ許容電力W*が、モータ19自体の最大電力W1になるように設定されている。
In the present embodiment, when the remaining amount of the
また、バッテリ92の出力電圧Vbが第1の基準電圧Vb1より小さくなった場合には、バッテリ92の出力電圧Vbの低下に比例してモータ許容電力W*も徐々に小さくなり、バッテリ92の出力電圧Vbが第2の基準電圧Vb2より小さくなると、モータ許容電力W*が「0」になるように設定されている。
Further, when the output voltage Vb of the
そして、指令値制限部82は、最大許容電力W*、q軸電流指令値Iq*、d軸電流指令値Id*、q軸電圧指令値Vq*、d軸電圧指令値Vd*の間に下記式(5)の関係が成立するか否かを判別し、成立した場合には、下記式(6)から制限係数γを演算する。そして、q軸電流制限係数G10及びd軸電流制限係数G11の値を、制限係数γに変更し、これにより、モータ19の消費電力を制限する。
Then, the
W*<Iq*・Vq*+Id*・Vd* ・・・(5)
γ=W*/(Iq*・Vq*+Id*・Vd*)・・・(6)
W * <Iq * · Vq * + Id * · Vd * (5)
γ = W * / (Iq * · Vq * + Id * · Vd *) (6)
本実施形態の構成に関する説明は以上であり、次に本実施形態の作用効果について説明する。車両10のイグニッションスイッチ94をオンすると、操舵制御装置40がバッテリ92から電力を受けて作動する。そして、ハンドル17を操舵すると、その操舵を補助するためにモータ19がアシストトルクを出力する。このとき、操舵制御装置40は、運転状況に係る情報として舵角センサ26,トルクセンサ27,車速センサ28の検出結果を取り込み、それら検出結果に基づいてアシストトルクの指令値としてのq軸電流指令値Iq*を決定する。そして、q軸電流指令値Iq*に対応した3相交流のモータ駆動電流Iu,Iv,Iwがインバータ回路43で生成されてモータ19に通電されてアシストトルクが出力される。
The description related to the configuration of the present embodiment has been described above, and the function and effect of the present embodiment will be described next. When the
上記の如くq軸電流指令値Iq*は運転状況に応じて変更されるが、通常、d軸電流指令値Id*は、「0」に設定されている。そして、ハンドル17を急峻に切った場合には、d軸電流指令値Id*が、「0」以外の値になる。具体的には、ハンドル17を急峻に切ると、それに追従したアシストトルクを出力するためのモータ19の回転数が大きくなる。そして、モータ19は、基準回転数N1を超えると逆起電力の影響により、アシストトルクが急激に低下し始める(図4(B)の破線参照)。そこで、本実施形態では、モータ19の回転数が基準回転数N1を超えた場合に、図4(A)に示した回転数−d軸電流指令値マップMAP1に基づいてd軸電流指令値Id*を「0」以外の値に設定して弱め界磁制御を行う。これにより、モータ19の逆起電力が抑えられて、アシストトルクの低下を緩和させることができる。
As described above, the q-axis current command value Iq * is changed according to the operation state, but the d-axis current command value Id * is normally set to “0”. When the
さて、ハンドル17が限界まで切られて端当て状態になると、アシストトルクを抑えて操舵系の機械部品を保護するために、q軸電流制限部83がq軸電流指令値Iq*を制限する。すると、d軸電流制限部84がq軸電流制限部83に連動してd軸電流指令値Id*を制限する。即ち、弱め界磁制御を行っている間に、所定の条件が成立してq軸電流指令値Iq*が制限されると、q軸電流指令値Iq*の制限に連動してd軸電流指令値Id*も制限される。従って、モータ19の電気角の検出誤差によりd軸電流指令値Id*に起因したq軸電流が実際にモータ19に通電されていても、所定の条件が成立してq軸電流指令値が制限された際には、そのd軸電流指令値に起因したq軸電流も制限される。これにより、アシストトルクに対するd軸電流指令値Id*に起因したq軸電流の影響が抑えられ、操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことができる。
Now, when the
ところで、バッテリ92の残容量が低下した場合、操舵制御装置40は、バッテリ92からモータ19に給電可能な最大許容電力を抑えて、バッテリ92の容量低下速度を抑える。そのために、操舵制御装置40の指令値制限部82は、バッテリ92の出力電圧Vbに応じて最大許容電力W*を決定する。そして、最大許容電力W*と、q軸電流指令値Iq*と、d軸電流指令値Id*と、q軸電圧指令値Vq*と、d軸電圧指令値をVd*とが、下記式(7)の関係になった場合には、指令値制限部82が下記式(8)で求めた制限係数γを、q軸及びd軸の電流指令値Iq*,Id*に乗じてそれら電流指令値Iq*,Id*を制限する。これにより、バッテリ92の容量低下速度を抑えつつ、バッテリ92が供給可能な電力をモータ19に有効活用することができる。
By the way, when the remaining capacity of the
W*<Iq*・Vq*+Id*・Vd* ・・・(7)
γ=W*/(Iq*・Vq*+Id*・Vd*)・・・(8)
W * <Iq * · Vq * + Id * · Vd * (7)
γ = W * / (Iq * · Vq * + Id * · Vd *) (8)
以上のように、本実施形態の操舵制御装置40によれば、操舵フィーリングの違和感の発生を防ぐことができると共に、バッテリ92が供給可能な電力をモータ19に有効活用することができる。
As described above, according to the
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1)前記第1実施形態の操舵制御装置40が駆動制御するモータ19は、転舵輪12,12の間の転舵輪間シャフト13にボールネジ機構を介して連結されていたが、ステアリングシャフトにギヤ連結されたモータを駆動制御する操舵制御装置に本発明を適用してもよい。
(1) The
(2)本発明に係るq軸電流制限部は、複数の条件のうち少なくとも1つの条件が成立した場合に、q軸電流指令値Iq*の制限を行うようにしてもよい。例えば、第1実施形態においてハンドル17が端当て状態になるか、或いは、インバータ回路43が基準温度を超えるかの何れかの条件が成立した場合に、q軸電流制限部83がq軸電流指令値Iq*を制限する構成にしてもよい。
(2) The q-axis current limiting unit according to the present invention may limit the q-axis current command value Iq * when at least one of a plurality of conditions is satisfied. For example, in the first embodiment, the q-axis
(3)上記した例以外にq軸電流指令値Iq*が制限される場合としては、例えば、異常発生時のフェールセーフによる電流制限を行う場合や、氷結した路面等のように路面μが小さいために、ハンドル17の操舵に必要なアシスト力が「0」又は極めて小さい値の場合が挙げられる。
(3) Other than the above example, the q-axis current command value Iq * is limited, for example, when the current is limited by fail-safe when an abnormality occurs, or when the road surface μ is small such as an icing road surface Therefore, there is a case where the assist force necessary for steering the
10 車両
11 電動パワーステアリング装置
17 ハンドル
19 モータ(交流モータ)
25 回転位置センサ
40 操舵制御装置
43 インバータ回路
44 信号処理回路
50 電流指令値決定部
81 電圧センサ
82 軸電流制限部
83 q軸電流制限部
84 d軸電流制限部
92 バッテリ
Id* d軸電流指令値
Iq* q軸電流指令値
Iu,Iv,Iw モータ駆動電流
MAP2 モータ許容電力マップ(最大許容電力決定手段)
W* モータ許容電力
γ 制限係数
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
W * Motor allowable power γ Limit factor
Claims (2)
運転状況に応じて前記交流モータに出力させるアシストトルクの指令値をq軸電流指令値として決定すると共に、前記交流モータの逆起電力を抑えて弱め界磁制御を行うためのd軸電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
前記電流指令値決定部が決定した前記q軸電流指令値を、所定の条件が成立した場合に制限するq軸電流制限部とを備えた操舵制御装置において、
前記q軸電流制限部により前記q軸電流指令値が制限されたときに、その制限と同じ割合で前記d軸電流指令値を制限するd軸電流制限部を備えたことを特徴とする操舵制御装置。 An inverter circuit that generates a motor drive current to an AC motor for assisting steering of the vehicle from the output of the battery;
A command value for assist torque to be output to the AC motor is determined as a q-axis current command value according to an operating condition, and a d-axis current command value for performing field-weakening control while suppressing back electromotive force of the AC motor is determined. A current command value determination unit for
In a steering control device comprising a q-axis current limiting unit that limits the q-axis current command value determined by the current command value determination unit when a predetermined condition is satisfied,
A steering control comprising a d-axis current limiting unit that limits the d-axis current command value at the same rate as the limit when the q-axis current command value is limited by the q-axis current limiting unit. apparatus.
前記バッテリの出力電圧に応じて、前記交流モータに給電可能な最大許容電力を決定する最大許容電力決定手段と、
前記最大許容電力決定手段が決定した最大許容電力をW*とし、前記q軸電流指令値をIq*とし、前記d軸電流指令値をId*とし、q軸電圧指令値をVq*とし、d軸電圧指令値をVd*とした場合に、
W*<Iq*・Vq*+Id*・Vd*
、の関係が成立したときに、
γ=W*/(Iq*・Vq*+Id*・Vd*)
、で求めた制限係数γを前記q軸及びd軸の電流指令値に乗じて、それらq軸及びd軸の電流指令値を制限する指令値制限部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の操舵制御装置。 Battery output voltage detecting means for detecting the output voltage of the battery;
Maximum allowable power determining means for determining the maximum allowable power that can be supplied to the AC motor according to the output voltage of the battery;
The maximum allowable power determined by the maximum allowable power determining means is W *, the q-axis current command value is Iq *, the d-axis current command value is Id *, the q-axis voltage command value is Vq *, d When the shaft voltage command value is Vd *,
W * <Iq * · Vq * + Id * · Vd *
When the relationship is established,
γ = W * / (Iq * · Vq * + Id * · Vd *)
And a command value limiter for multiplying the q-axis and d-axis current command values by the limit coefficient γ determined in (1) and (2) to limit the q-axis and d-axis current command values. The steering control device according to 1.
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