JP5273465B2 - Motor control device - Google Patents

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Description

この発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置に関する。ブラシレスモータは、たとえば、車両用操舵装置の駆動源として使用可能である。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。   The present invention relates to a motor control device for driving a brushless motor. The brushless motor can be used, for example, as a drive source for a vehicle steering apparatus. An example of a vehicle steering device is an electric power steering device.

ブラシレスモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転角を検出するための回転角センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。回転角センサとしては、一般的には、ロータ回転角(電気角)に対応した正弦波信号および余弦波信号を出力するレゾルバが用いられる。しかし、レゾルバは、高価であり、配線数が多く、また、設置スペースも大きい。そのため、ブラシレスモータを備えた装置のコスト削減および小型化が阻害されるという課題がある。   A motor control device for driving and controlling a brushless motor is generally configured to control the supply of motor current in accordance with the output of a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor. As the rotation angle sensor, a resolver that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal corresponding to the rotor rotation angle (electrical angle) is generally used. However, the resolver is expensive, has a large number of wires, and has a large installation space. Therefore, there exists a subject that the cost reduction and size reduction of an apparatus provided with the brushless motor are inhibited.

そこで、回転角センサを用いることなくブラシレスモータを駆動するセンサレス駆動方式が提案されている。センサレス駆動方式は、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相(ロータの電気角)を推定する方式である。ロータ停止時および極低速回転時には、誘起電圧を推定できないので、別の方式で磁極の位相が推定される。具体的には、ステータに対してセンシング信号を注入し、このセンシング信号に対するモータの応答が検出される。このモータ応答に基づいて、ロータ回転位置が推定される。   Therefore, a sensorless driving method for driving a brushless motor without using a rotation angle sensor has been proposed. The sensorless driving method is a method for estimating the phase of the magnetic pole (electrical angle of the rotor) by estimating the induced voltage accompanying the rotation of the rotor. Since the induced voltage cannot be estimated when the rotor is stopped and when rotating at a very low speed, the phase of the magnetic pole is estimated by another method. Specifically, a sensing signal is injected into the stator, and a motor response to the sensing signal is detected. Based on this motor response, the rotor rotational position is estimated.

特開2007-267549号公報JP 2007-267549 Gazette

上記のセンサレス駆動方式は、誘起電圧やセンシング信号を用いてロータの回転位置を推定し、その推定によって得られた回転位置に基づいてモータを制御するものである。しかし、この駆動方式は、いずれの用途にも適しているわけではなく、たとえば、車両の舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられるブラシレスモータの制御に適用するには、改善の余地がある。具体的には、ロータ停止時および極低速回転時に適用されるセンシング信号を用いる方式は、電動パワーステアリング装置の駆動源としてのブラシレスモータに用いると、必ずしも満足な操舵フィーリングが得られない。   The above sensorless driving method estimates the rotational position of the rotor using an induced voltage or a sensing signal, and controls the motor based on the rotational position obtained by the estimation. However, this drive system is not suitable for any application. For example, it can be applied to control of a brushless motor used as a drive source of an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle. There is room for improvement. Specifically, a method using a sensing signal applied when the rotor is stopped and when rotating at a very low speed does not necessarily provide a satisfactory steering feeling when used for a brushless motor as a drive source of an electric power steering apparatus.

そこで、この発明の目的は、回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができるモータ制御装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor control apparatus that can control a motor by a new control method that does not use a rotation angle sensor.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、ロータ(50)と、このロータに対向するステータ(55)とを備えたモータ(3)を制御するためのモータ制御装置(5)であって、前記モータを制御する第1制御手段(21,22,23,24,26,31,30,33,34A,34B,35,36A,36B)と、前記モータを制御する第2制御手段(27,28,32,30,33,34A,34B,35,36A,36B)と、前記第1制御手段によって前記モータを制御する第1モードと、前記第2制御手段によって前記モータを制御する第2モードとの間で制御モードを切り換える切換手段(40,41,42)とを含み、前記第1制御手段は、制御上の回転角である制御角(θ)に従う回転座標系の軸電流値(Iγ )で前記モータを駆動する電流駆動手段(31,30,33,34A,34B,35,36A,36B)と、所定の演算周期毎に制御角の前回値に加算角(α)を加算することによって制御角の今回値を演算する制御角演算手段(26)と、モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルク(T)を検出するためのトルク検出手段(1)と、前記駆動対象に加えられるべき指示トルク(T)を演算する指示トルク演算手段(21)と、前記トルク検出手段によって検出された検出トルクと指示トルクとに基づいて前記加算角を演算する加算角演算手段(22,23)とを含み、前記第2制御手段は、前記モータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段(27)と、この誘起電圧推定手段によって求められた推定誘起電圧に基づいてロータの回転角を推定する回転角推定手段(28)とを含み、この回転角推定手段によって推定された推定回転角に基づいて前記モータを制御するものであり、制御モードが前記第2モードから前記第1モードに切り換られた時点で前記トルク検出手段によって検出される検出トルクを、当該切換時点における初期指示トルクとする切換初期値設定手段(44)をさらに含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a motor control device (5) for controlling a motor (3) including a rotor (50) and a stator (55) facing the rotor. The first control means (21, 22, 23, 24, 26, 31, 30, 33, 34A, 34B, 35, 36A, 36B) for controlling the motor, and the second control for controlling the motor. Means (27, 28, 32, 30, 33, 34A, 34B, 35, 36A, 36B), a first mode in which the motor is controlled by the first control means, and the motor is controlled by the second control means. Switching means (40, 41, 42) for switching the control mode to and from the second mode, wherein the first control means has a rotating coordinate system according to a control angle (θ C ) that is a control rotation angle. Axial current value (I γ * ) And the current driving means (31, 30, 33, 34A, 34B, 35, 36A, 36B) for driving the motor, and the addition angle (α) is added to the previous value of the control angle at every predetermined calculation cycle. A control angle calculation means (26) for calculating the current value of the control angle, and a torque detection means (1) for detecting torque (T) other than the motor torque applied to the drive target driven by the motor, An instruction torque calculating means (21) for calculating an instruction torque (T * ) to be applied to the drive target, and an addition for calculating the addition angle based on the detected torque and the instruction torque detected by the torque detecting means Angle calculation means (22, 23), and the second control means is obtained by induced voltage estimation means (27) for estimating the induced voltage of the motor and the induced voltage estimation means. Rotation angle estimation means (28) for estimating the rotation angle of the rotor based on the constant induced voltage, and controls the motor based on the estimated rotation angle estimated by the rotation angle estimation means. Further includes a switching initial value setting means (44) that uses the detected torque detected by the torque detection means when the mode is switched from the second mode to the first mode as an initial instruction torque at the switching time. It is a motor control device. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.

この構成によれば、第1制御手段によるモータ制御が行われる第1モードまたは第2制御手段によるモータ制御が行われる第2モードのいずれかが選択され、選択された制御モードでモータが制御される。第1制御手段によってモータが制御されるときには、制御角に従う回転座標系(γδ座標系。以下「仮想回転座標系」といい、この仮想回転座標系の座標軸を「仮想軸」という。)の軸電流値(以下「仮想軸電流値」という。)によってモータが駆動される一方で、制御角は、演算周期毎に加算角を加算することによって更新される。これにより、制御角を更新しながら、すなわち、仮想回転座標系の座標軸(仮想軸)を更新しながら、仮想軸電流値でモータを駆動することによって、必要なトルクを発生させることができる。こうして、回転角センサを用いることなく、モータから適切なトルクを発生させることができる。加算角は、検出トルクおよび指示トルクに基づいて(たとえば、指示トルクと検出トルクとの偏差に基づいて)、演算される。より具体的には、加算角演算手段は、検出トルクを指示トルクに近づけるように加算角を演算するトルクフィードバック制御手段で構成することができる。これにより、駆動対象に働く、モータトルク以外のトルクが指示トルクに導かれ、目的とする制御を実現できる。   According to this configuration, either the first mode in which the motor control is performed by the first control unit or the second mode in which the motor control is performed by the second control unit is selected, and the motor is controlled in the selected control mode. The When the motor is controlled by the first control means, an axis of a rotational coordinate system (γδ coordinate system, hereinafter referred to as “virtual rotational coordinate system”, which is referred to as a “virtual rotational coordinate system” according to the control angle). While the motor is driven by a current value (hereinafter referred to as “virtual axis current value”), the control angle is updated by adding the addition angle every calculation cycle. Thus, the necessary torque can be generated by driving the motor with the virtual axis current value while updating the control angle, that is, while updating the coordinate axis (virtual axis) of the virtual rotation coordinate system. Thus, an appropriate torque can be generated from the motor without using a rotation angle sensor. The addition angle is calculated based on the detected torque and the instruction torque (for example, based on the deviation between the instruction torque and the detection torque). More specifically, the addition angle calculation means can be constituted by torque feedback control means for calculating the addition angle so that the detected torque approaches the command torque. As a result, torque other than the motor torque that acts on the drive target is guided to the instruction torque, and the intended control can be realized.

一方、第2制御手段は、モータの誘起電圧を推定し、この推定された誘起電圧からロータの回転角を推定する。そして、その推定回転角に基づいて、モータへの通電制御を行うことによって、モータが駆動される。
推定誘起電圧が妥当な値を有するためには、モータが回転していることが必要であるから、モータ停止時および極低速回転時には第1制御手段によるモータ制御が適切である。これに対して、推定誘起電圧が妥当な値を有する状態、すなわち、モータが一定以上の速さで回転している状態では、第2制御手段によるモータ制御が適切である。より具体的には、たとえば、モータを電動パワーステアリング装置の駆動源として用いる場合に、第1制御手段による制御よりも第2制御手段による制御の方が、優れた操舵フィーリングが得られる場合がある。
On the other hand, the second control means estimates the induced voltage of the motor, and estimates the rotation angle of the rotor from the estimated induced voltage. Then, the motor is driven by performing energization control on the motor based on the estimated rotation angle.
In order for the estimated induced voltage to have an appropriate value, it is necessary that the motor is rotating. Therefore, the motor control by the first control means is appropriate when the motor is stopped and when rotating at a very low speed. On the other hand, in a state where the estimated induced voltage has a reasonable value, that is, in a state where the motor is rotating at a certain speed or more, motor control by the second control means is appropriate. More specifically, for example, when a motor is used as a drive source of the electric power steering apparatus, the control feeling by the second control means may be superior to the control by the first control means. is there.

そこで、この発明では、状況に応じて第1制御手段(第1モード)または第2制御手段(第2モード)のいずれかが選択されて、モータの制御のために適用される。第1制御手段は、指示トルクに応じて制御角を変化させるので、第2制御手段(第2モード)から第1制御手段(第1モード)に切り換わるときに、モータ発生トルクの急変が生じるおそれがある。そこで、この発明では、切換時点における検出トルクが初期指示トルクとして用いられる。これにより、モータ発生トルクの連続性を確保できる。よって、この発明のモータ制御装置を、たとえば電動パワーステアリング装置に適用した場合に、制御手段の切換えに伴う違和感の発生を回避できるので、良好な操舵フィーリングを実現できる。   Therefore, in the present invention, either the first control means (first mode) or the second control means (second mode) is selected according to the situation and applied for controlling the motor. Since the first control means changes the control angle in accordance with the command torque, when the second control means (second mode) is switched to the first control means (first mode), a sudden change in motor generated torque occurs. There is a fear. Therefore, in the present invention, the detected torque at the time of switching is used as the initial instruction torque. Thereby, the continuity of the motor generated torque can be ensured. Therefore, when the motor control device of the present invention is applied to, for example, an electric power steering device, it is possible to avoid a sense of incongruity associated with switching of the control means, so that a good steering feeling can be realized.

請求項2記載の発明は、前記加算角演算手段において用いられる指示トルクを、前記切換初期値設定手段が設定した初期指示トルクから、前記指示トルク演算手段が演算した指示トルクまで徐変する徐変手段(43)をさらに含む、請求項1記載のモータ制御装置である。
この構成によれば、第2制御手段(第2モード)から第1制御手段(第1モード)に切り換えられたときに、前記加算角演算手段において用いられる指示トルクが、初期指示トルクから前記指示トルク演算手段が演算する指示トルクまで徐変される。これにより、モータ発生トルクの変動を一層緩慢にすることができる。したがって、たとえば、電動パワーステアリング装置においては、より優れた操舵フィーリングを得ることができる。
According to a second aspect of the present invention, the command torque used in the addition angle calculation means is gradually changed from the initial command torque set by the switching initial value setting means to the command torque calculated by the command torque calculation means. The motor control device according to claim 1, further comprising means (43).
According to this configuration, when the second control unit (second mode) is switched to the first control unit (first mode), the command torque used in the addition angle calculation unit is changed from the initial command torque to the command. The torque is gradually changed to the command torque calculated by the torque calculation means. Thereby, the fluctuation | variation of a motor generation torque can be made still slower. Therefore, for example, in an electric power steering apparatus, a better steering feeling can be obtained.

請求項3記載の発明は、前記モータの回転角速度を演算する回転角速度演算手段(29)をさらに含み、前記切換手段は、低回転角速度域では制御モードを前記第1モードに設定し、高回転角速度域では制御モードを前記第2モードに設定するものである、請求項1または2記載のモータ制御装置である。
この構成によれば、低回転角速度域では第1制御手段(第1モード)が選択され、高回転角速度域では第2制御手段(第2モード)が選択される。これにより、第1および第2制御手段(第1および第2モード)の切換えを適切に行うことができるので、モータをより適切に駆動することができる。したがって、たとえば、電動パワーステアリング装置において、良好な操舵フィーリングを実現することができる。
The invention according to claim 3 further includes a rotation angular velocity calculation means (29) for calculating a rotation angular velocity of the motor, wherein the switching means sets the control mode to the first mode in the low rotation angular velocity region, and performs high rotation. The motor control device according to claim 1 or 2, wherein the control mode is set to the second mode in the angular velocity region.
According to this configuration, the first control means (first mode) is selected in the low rotational angular velocity range, and the second control means (second mode) is selected in the high rotational angular velocity range. Thus, the first and second control means (first and second modes) can be switched appropriately, so that the motor can be driven more appropriately. Therefore, for example, an excellent steering feeling can be realized in the electric power steering apparatus.

前記モータは、車両の舵取り機構(2)に駆動力を付与するものであってもよい。この場合に、前記トルク検出手段は、前記車両の操向のために操作される操作部材(10)に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出手段(1)とすればよく、前記指示トルク設定手段は、指示操舵トルクを設定する指示操舵トルク設定手段(21)とすればよい。したがって、前記加算角演算手段は、前記指示操舵トルク設定手段によって設定される指示操舵トルク(第2モードから第1モードへの切換時には徐変処理を受けた指示トルク)と前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクとに応じて(たとえば、それらの偏差に応じて)前記加算角を演算することになる。   The motor may provide a driving force to the steering mechanism (2) of the vehicle. In this case, the torque detecting means may be torque detecting means (1) for detecting a steering torque applied to the operating member (10) operated for steering the vehicle, and the indicated torque setting means. The command steering torque setting means (21) for setting the command steering torque may be used. Therefore, the addition angle calculation means is detected by the instruction steering torque set by the instruction steering torque setting means (the instruction torque subjected to the gradual change processing when switching from the second mode to the first mode) and the torque detection means. The added angle is calculated according to the steering torque to be applied (for example, according to the deviation thereof).

この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、たとえば、その指示操舵トルクと操舵トルク(検出値)との偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、操舵トルクが当該指示操舵トルクとなるように加算角が定められ、それに応じた制御角が定められることになる。したがって、指示操舵トルクを適切に定めておくことによって、モータから適切な駆動力を発生させて、これを舵取り機構に付与することができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系(dq座標系)の座標軸と前記仮想軸とのずれ量(負荷角)が指示操舵トルクに応じた値に導かれる。その結果、適切なトルクがモータから発生され、運転者の操舵意図に応じた駆動力を舵取り機構に付与できる。   According to this configuration, the command steering torque is set, and, for example, the addition angle is calculated according to the deviation between the command steering torque and the steering torque (detected value). Thus, the addition angle is determined so that the steering torque becomes the command steering torque, and the control angle corresponding to the addition angle is determined. Therefore, by appropriately determining the instruction steering torque, it is possible to generate an appropriate driving force from the motor and apply it to the steering mechanism. That is, the deviation (load angle) between the coordinate axis of the rotating coordinate system (dq coordinate system) and the virtual axis according to the magnetic pole direction of the rotor is led to a value corresponding to the command steering torque. As a result, an appropriate torque is generated from the motor, and a driving force according to the driver's steering intention can be applied to the steering mechanism.

前記モータ制御装置は、前記操作部材の操舵角を検出する操舵角検出手段(4)をさらに含み、前記指示操舵トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定するものであることが好ましい。この構成によれば、操作部材の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定されるので、操舵角に応じた適切なトルクをモータから発生させることができ、運転者が操作部材に加える操舵トルクを操舵角に応じた値へと導くことができる。これにより、良好な操舵感を得ることができる。   The motor control device further includes a steering angle detection means (4) for detecting a steering angle of the operation member, and the instruction steering torque setting means indicates instruction steering according to a steering angle detected by the steering angle detection means. The torque is preferably set. According to this configuration, since the instruction steering torque is set according to the steering angle of the operation member, an appropriate torque according to the steering angle can be generated from the motor, and the steering torque applied to the operation member by the driver can be increased. The value can be derived according to the steering angle. Thereby, a favorable steering feeling can be obtained.

前記指示操舵トルク設定手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段(6)によって検出される当該車速に応じて指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この構成によれば、車速に応じて指示操舵トルクが設定されるので、いわゆる車速感応制御を行うことができる。その結果、良好な操舵感を実現できる。たとえば、車速が大きいほど、すなわち、高速走行時ほど指示操舵トルクを小さく設定することより、すぐれた操舵感が得られる。   The command steering torque setting unit may set the command steering torque according to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit (6) that detects the vehicle speed of the vehicle. According to this configuration, since the command steering torque is set according to the vehicle speed, so-called vehicle speed sensitive control can be performed. As a result, a good steering feeling can be realized. For example, an excellent steering feeling can be obtained by setting the command steering torque to be smaller as the vehicle speed is higher, that is, at higher speeds.

この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. モータの構成を説明するための図解図である。It is an illustration figure for demonstrating the structure of a motor. 第1モードにおける前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the electric power steering device in the first mode. 操舵角に対する指示操舵トルクの特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a characteristic of the instruction | indication steering torque with respect to a steering angle. 第1モードにおけるγ軸指示電流値の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the (gamma) axis instruction | indication current value in a 1st mode. 第2モードにおけるq軸指示電流値の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the q-axis command electric current value in 2nd mode. 第2モードにおいて有効化される誘起電圧推定部および回転角推定部の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the induced voltage estimation part validated in 2nd mode, and a rotation angle estimation part. 第1および第2モードの切換えに伴う動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement accompanying switching of a 1st and 2nd mode. 指示操舵トルクの徐変処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the gradual change process of a command steering torque.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置の一例)の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール10に加えられる操舵トルクTを検出するトルクセンサ1と、車両の舵取り機構2に減速機構7を介して操舵補助力を与えるモータ3(ブラシレスモータ)と、ステアリングホイール10の回転角である操舵角を検出する舵角センサ4と、モータ3を駆動制御するモータ制御装置5と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ6とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device (an example of a vehicle steering device) to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 1 for detecting a steering torque T applied to a steering wheel 10 as an operation member for steering the vehicle, and a steering assist force via a speed reduction mechanism 7 to the steering mechanism 2 of the vehicle. The motor 3 (brushless motor) that gives the power, the steering angle sensor 4 that detects the steering angle that is the rotation angle of the steering wheel 10, the motor control device 5 that drives and controls the motor 3, and the electric power steering device are mounted. And a vehicle speed sensor 6 for detecting the speed of the vehicle.

モータ制御装置5は、トルクセンサ1が検出する操舵トルク、舵角センサ4が検出する操舵角および車速センサ6が検出する車速に応じてモータ3を駆動することによって、操舵状況および車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ3は、この実施形態では、三相ブラシレスモータであり、図2に図解的に示すように、界磁としてのロータ50と、このロータ50に対向するステータ55に配置されたU相、V相およびW相のステータ巻線51,52,53とを備えている。モータ3は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
The motor control device 5 drives the motor 3 according to the steering torque detected by the torque sensor 1, the steering angle detected by the steering angle sensor 4, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6, thereby responding to the steering situation and the vehicle speed. Realize appropriate steering assistance.
In this embodiment, the motor 3 is a three-phase brushless motor. As schematically shown in FIG. 2, the rotor 50 as a field and a U-phase, V arranged in a stator 55 facing the rotor 50, V Phase and W phase stator windings 51, 52, 53. The motor 3 may be of an inner rotor type in which a stator is disposed facing the outside of the rotor, or may be of an outer rotor type in which a stator is disposed facing the inside of a cylindrical rotor.

各相のステータ巻線51,52,53の方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ50の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ50の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ50とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ50のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ50の回転角(ロータ角)θは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ角θに従う実回転座標系である。このロータ角θを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。 Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the stator windings 51, 52, and 53 of each phase. Also, a two-phase rotational coordinate system (dq coordinate system) in which the d axis (magnetic pole axis) is taken in the magnetic pole direction of the rotor 50 and the q axis (torque axis) is taken in the direction perpendicular to the d axis in the rotation plane of the rotor 50. The actual rotating coordinate system) is defined. The dq coordinate system is a rotating coordinate system that rotates with the rotor 50. In the dq coordinate system, since only the q-axis current contributes to the torque generation of the rotor 50, the d-axis current may be set to zero and the q-axis current may be controlled according to the desired torque. A rotation angle (rotor angle) θ M of the rotor 50 is a rotation angle of the d-axis with respect to the U-axis. dq coordinate system is an actual rotating coordinate system that rotates in accordance with the rotor angle theta M. With the use of the rotor angle theta M, coordinate conversion may be made between the UVW coordinate system and the dq coordinate system.

一方、この実施形態では、制御上の回転角を表す制御角θが導入される。制御角θは、U軸に対する仮想的な回転角である。この制御角θに対応する仮想的な軸をγ軸とし、このγ軸に対して90°進んだ軸をδ軸として、仮想二相回転座標系(γδ座標系。仮想回転座標系)を定義する。制御角θがロータ角θに等しいとき、仮想回転座標系であるγδ座標系と実回転座標系であるdq座標系とが一致する。すなわち、仮想軸としてのγ軸は実軸としてのd軸と一致し、仮想軸としてのδ軸は実軸としてのq軸と一致する。γδ座標系は、制御角θに従う仮想回転座標系である。UVW座標系とγδ座標系との座標変換は、制御角θを用いて行うことができる。 On the other hand, in this embodiment, a control angle θ C representing a control rotation angle is introduced. The control angle θ C is a virtual rotation angle with respect to the U axis. A virtual axis corresponding to the control angle θ C is a γ-axis, and an axis advanced by 90 ° with respect to the γ-axis is a δ-axis, and a virtual two-phase rotational coordinate system (γδ coordinate system, virtual rotational coordinate system) is defined. Define. When the control angle θ C is equal to the rotor angle θ M , the γδ coordinate system, which is a virtual rotation coordinate system, matches the dq coordinate system, which is an actual rotation coordinate system. That is, the γ-axis as the virtual axis matches the d-axis as the real axis, and the δ-axis as the virtual axis matches the q-axis as the real axis. γδ coordinate system is an imaginary rotating coordinate system that rotates in accordance with the control angle theta C. Coordinate conversion between the UVW coordinate system and the γδ coordinate system can be performed using the control angle θ C.

制御角θとロータ角θとの差を負荷角θ(=θ−θ)と定義する。
制御角θに従ってγ軸電流Iγをモータ3に供給すると、このγ軸電流Iγのq軸成分(q軸への正射影)がロータ50のトルク発生に寄与するq軸電流Iとなる。すなわち、γ軸電流Iγとq軸電流Iとの間に、次式(1)の関係が成立する。
=Iγ・sinθ …(1)
再び図1を参照する。モータ制御装置5は、マイクロコンピュータ11と、このマイクロコンピュータ11によって制御され、モータ3に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)12と、モータ3の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出部13とを備えている。
A difference between the control angle θ C and the rotor angle θ M is defined as a load angle θ L (= θ C −θ M ).
When the γ-axis current I γ is supplied to the motor 3 according to the control angle θ C, the q-axis component of the γ-axis current I γ (orthographic projection onto the q-axis) contributes to the q-axis current I q that contributes to the torque generation of the rotor 50. Become. That is, the relationship of the following formula (1) is established between the γ-axis current I γ and the q-axis current I q .
I q = I γ · sin θ L (1)
Refer to FIG. 1 again. The motor control device 5 detects a current flowing in a microcomputer 11, a drive circuit (inverter circuit) 12 that is controlled by the microcomputer 11 and supplies electric power to the motor 3, and a stator winding of each phase of the motor 3. And a current detection unit 13.

電流検出部13は、モータ3の各相のステータ巻線51,52,53に流れる相電流I,I,I(以下、総称するときには「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。これらは、UVW座標系における各座標軸方向の電流値である。
マイクロコンピュータ11は、CPUおよびメモリ(ROMおよびRAMなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、指示操舵トルク設定部21と、トルク偏差演算部22と、PI(比例積分)制御部23と、加算角リミッタ24と、制御角演算部26と、誘起電圧推定部27と、回転角推定部28と、角速度演算部29と、第1指示電流値生成部31と、第2指示電流値生成部32と、電流偏差演算部30と、PI制御部33と、γδ/αβ変換部34Aと、αβ/UVW変換部34Bと、PWM(Pulse Width Modulation)制御部35と、UVW/αβ変換部36Aと、αβ/γδ変換部36Bと、切換制御部40と、指示電流値切換部41と、角度切換部42と、徐変部43と、切換初期値設定部44とが含まれている。
The current detection unit 13 uses phase currents I U , I V , I W (hereinafter, collectively referred to as “three-phase detection current I UVW ”) flowing through the stator windings 51, 52, 53 of each phase of the motor 3. To detect. These are current values in the coordinate axis directions in the UVW coordinate system.
The microcomputer 11 includes a CPU and a memory (such as a ROM and a RAM), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include an instruction steering torque setting unit 21, a torque deviation calculation unit 22, a PI (proportional integration) control unit 23, an addition angle limiter 24, a control angle calculation unit 26, and an induced voltage estimation. Unit 27, rotation angle estimation unit 28, angular velocity calculation unit 29, first command current value generation unit 31, second command current value generation unit 32, current deviation calculation unit 30, PI control unit 33, γδ / αβ converter 34A, αβ / UVW converter 34B, PWM (Pulse Width Modulation) controller 35, UVW / αβ converter 36A, αβ / γδ converter 36B, switching controller 40, instructions A current value switching unit 41, an angle switching unit 42, a gradual change unit 43, and a switching initial value setting unit 44 are included.

指示操舵トルク設定部21は、舵角センサ4によって検出される操舵角と、車速センサ6によって検出される車速とに基づいて、指示操舵トルクTを設定する。たとえば、図4に示すように、たとえば、操舵角が正の値(右方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクTは正の値(右方向へのトルク)に設定され、操舵角が負の値(左方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクTは負の値(左方向へのトルク)に設定される。そして、操舵角の絶対値が大きくなるに従って、その絶対値が大きくなるように(図4の例では非線型に大きくなるように)指示操舵トルクTが設定される。ただし、所定の上限値(正の値。たとえば、+6Nm)および下限値(負の値。たとえば−6Nm)の範囲内で指示操舵トルクTの設定が行われる。また、指示操舵トルクTは、車速が大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定される。すなわち、車速感応制御が行われる。 The command steering torque setting unit 21 sets the command steering torque T * based on the steering angle detected by the steering angle sensor 4 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6. For example, as shown in FIG. 4, for example, when the steering angle is a positive value (a state of steering to the right), the command steering torque T * is set to a positive value (torque to the right), and the steering angle is The instruction steering torque T * is set to a negative value (torque in the left direction) when the value is negative (a state in which steering is performed in the left direction). Then, the command steering torque T * is set so that the absolute value of the steering angle increases as the absolute value of the steering angle increases (in a non-linear manner in the example of FIG. 4). However, the command steering torque T * is set within a predetermined upper limit value (positive value, for example, +6 Nm) and lower limit value (negative value, for example, −6 Nm). Further, the command steering torque T * is set such that the absolute value thereof decreases as the vehicle speed increases. That is, vehicle speed sensitive control is performed.

トルク偏差演算部22は、指示操舵トルク設定部21によって設定される指示操舵トルクTとトルクセンサ1によって検出される操舵トルクT(以下、区別するために「検出操舵トルクT」という。)との偏差(トルク偏差)ΔTを求める。PI制御部23は、このトルク偏差ΔTに対するPI演算を行う。すなわち、トルク偏差演算部22およびPI制御部23によって、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに導くためのトルクフィードバック制御手段が構成されている。PI制御部23は、トルク偏差ΔTに対するPI演算を行うことで、制御角θに対する加算角αを演算する。検出操舵トルクTは、右方向操舵トルクに対しては正符号、左方向操舵トルクに対して負符号を有している。 The torque deviation calculation unit 22 is a commanded steering torque T * set by the commanded steering torque setting unit 21 and a steering torque T detected by the torque sensor 1 (hereinafter referred to as “detected steering torque T” for distinction). Deviation (torque deviation) ΔT. The PI control unit 23 performs a PI calculation on the torque deviation ΔT. That is, the torque deviation calculation unit 22 and the PI control unit 23 constitute torque feedback control means for guiding the detected steering torque T to the command steering torque T * . The PI control unit 23 calculates the addition angle α for the control angle θ C by performing PI calculation for the torque deviation ΔT. The detected steering torque T has a positive sign for the right steering torque and a negative sign for the left steering torque.

加算角リミッタ24は、PI制御部23によって求められた加算角αに対して制限を加える加算角制限手段である。より具体的には、加算角リミッタ24は、所定の上限値UL(正の値)と下限値LL(負の値)との間の値に加算角αを制限する。上限値ULおよび下限値LLは、所定の制限値ωmax(ωmax>0。たとえばωmax=45度)に基づいて定められる。この所定の制限値ωmaxは、たとえば、最大操舵角速度に基づいて定められる。最大操舵角速度とは、ステアリングホイール10の操舵角速度として想定され得る最大値であり、たとえば、800deg/sec程度である。 The addition angle limiter 24 is addition angle limiting means for limiting the addition angle α obtained by the PI control unit 23. More specifically, the addition angle limiter 24 limits the addition angle α to a value between a predetermined upper limit value UL (positive value) and a lower limit value LL (negative value). The upper limit value UL and the lower limit value LL are determined based on a predetermined limit value ω maxmax > 0, for example, ω max = 45 degrees). The predetermined limit value ω max is determined based on, for example, the maximum steering angular velocity. The maximum steering angular velocity is a maximum value that can be assumed as the steering angular velocity of the steering wheel 10 and is, for example, about 800 deg / sec.

最大操舵角速度のときのロータ50の電気角の変化速度(電気角での角速度。最大ロータ角速度)は、次式(2)のとおり、最大操舵角速度と、減速機構7の減速比と、ロータ50の極対数との積で与えられる。極対数とは、ロータ50が有する磁極対(N極とS極との対)の個数である。
最大ロータ角速度=最大操舵角速度×減速比×極対数 …(2)
制御角θの演算間(演算周期)におけるロータ50の電気角変化量の最大値(ロータ角変化量最大値)は、次式(3)のとおり、最大ロータ角速度に演算周期を乗じた値となる。
The change speed of the electrical angle of the rotor 50 at the maximum steering angular speed (the angular speed at the electrical angle. The maximum rotor angular speed) is the maximum steering angular speed, the reduction ratio of the speed reduction mechanism 7, and the rotor 50 as shown in the following equation (2). Given by the product of the number of pole pairs. The number of pole pairs is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor 50 has.
Maximum rotor angular speed = Maximum steering angular speed x Reduction ratio x Number of pole pairs (2)
The maximum value of the electrical angle change amount of the rotor 50 (the maximum value of the rotor angle change amount) during the calculation (control cycle) of the control angle θ C is a value obtained by multiplying the maximum rotor angular velocity by the calculation cycle as shown in the following equation (3). It becomes.

ロータ角変化量最大値=最大ロータ角速度×演算周期
=最大操舵角速度×減速比×極対数×演算周期 …(3)
このロータ角変化量最大値が一演算周期間で許容される制御角θの最大変化量である。そこで、前記ロータ角変化量最大値を制限値ωmax(>0)とすればよい。この制限値ωmaxを用いて、加算角αの上限値ULおよび下限値LLは、それぞれ次式(4)(5)で表すことができる。
Maximum value of rotor angle change = Maximum rotor angular speed x Calculation cycle
= Maximum steering angular velocity x reduction ratio x number of pole pairs x calculation cycle (3)
The rotor angle variation maximum value is the maximum variation of the control angle theta C that is permitted within one calculation cycle. Therefore, the maximum value of the rotor angle change may be set to the limit value ω max (> 0). Using the limit value ω max , the upper limit value UL and the lower limit value LL of the addition angle α can be expressed by the following equations (4) and (5), respectively.

UL=+ωmax …(4)
LL=−ωmax …(5)
加算角リミッタ24による制限処理後の加算角αが、制御角演算部26の加算器26Aにおいて、制御角θの前回値θ(n-1)(nは今演算周期の番号)に加算される(Z−1は信号の前回値を表す)。ただし、制御角θの初期値は予め定められた値(たとえば零)である。
UL = + ω max (4)
LL = −ω max (5)
The addition angle α after the limit processing by the addition angle limiter 24 is added to the previous value θ C (n−1) (n is the number of the current calculation cycle) of the control angle θ C in the adder 26A of the control angle calculation unit 26. (Z- 1 represents the previous value of the signal). However, the initial value of the control angle θ C is a predetermined value (for example, zero).

制御角演算部26は、制御角θの前回値θ(n-1)に加算角リミッタ24から与えられる加算角αを加算する加算器26Aを含む。すなわち、制御角演算部26は、所定の演算周期毎に制御角θを演算する。そして、前演算周期における制御角θを前回値θ(n-1)とし、これを用いて今演算周期における制御角θである今回値θ(n)を求める。
誘起電圧推定部27は、モータ3の回転によって生じる誘起電圧を推定するものである。そして、回転角推定部28は、誘起電圧推定部27によって推定された誘起電圧に基づいて、ロータ50の回転角の推定値(推定回転角)θを演算するものである。誘起電圧推定部27および回転角推定部28の具体例については、後述する。
The control angle calculation unit 26 includes an adder 26A that adds the addition angle α given from the addition angle limiter 24 to the previous value θ C (n−1) of the control angle θ C. That is, the control angle calculation unit 26 calculates the control angle θ C every predetermined calculation cycle. Then, the control angle θ C in the previous calculation cycle is set as the previous value θ C (n−1), and the current value θ C (n), which is the control angle θ C in the current calculation cycle, is obtained.
The induced voltage estimation unit 27 estimates the induced voltage generated by the rotation of the motor 3. Then, the rotation angle estimation unit 28 calculates an estimated value (estimated rotation angle) θ E of the rotation angle of the rotor 50 based on the induced voltage estimated by the induced voltage estimation unit 27. Specific examples of the induced voltage estimation unit 27 and the rotation angle estimation unit 28 will be described later.

角速度演算部29は、推定回転角θを時間微分することによって、ロータ50の回転角速度ωを求める。
角度切換部42は、制御角演算部26によって求められた制御角θと、回転角推定部28によって求められた推定回転角θとのうちのいずれか一方を選択し、座標変換用の変換角θとして出力するものである。
Angular velocity calculating section 29, by differentiating the estimated rotation angle theta E time, we obtain the rotation angular velocity ω of the rotor 50.
The angle switching unit 42 selects one of the control angle θ C obtained by the control angle calculation unit 26 and the estimated rotation angle θ E obtained by the rotation angle estimation unit 28, and is used for coordinate conversion. and outputs as the transformation angle theta S.

第1指示電流値生成部31は、制御上の回転角である前記制御角θに対応する仮想回転座標系であるγδ座標系の座標軸(仮想軸)に流すべき電流値を指示電流値として生成するものである。具体的には、γ軸指示電流値Iγ およびδ軸指示電流値Iδ (以下、これらを総称するときには「二相指示電流値Iγδ 」という。)を生成する。指示電流値生成部31は、γ軸指示電流値Iγ を有意値とする一方で、δ軸指示電流値Iδ を零とする。より具体的には、指示電流値生成部31は、トルクセンサ1によって検出される検出操舵トルクTに基づいてγ軸指示電流値Iγ を設定する。 The first command current value generation unit 31 uses, as the command current value, a current value to be passed through the coordinate axis (virtual axis) of the γδ coordinate system that is a virtual rotation coordinate system corresponding to the control angle θ C that is a control rotation angle. Is to be generated. Specifically, a γ-axis command current value I γ * and a δ-axis command current value I δ * (hereinafter referred to as “two-phase command current value I γδ * ”) are generated. The command current value generation unit 31 sets the γ-axis command current value I γ * to a significant value, and sets the δ-axis command current value I δ * to zero. More specifically, the command current value generation unit 31 sets the γ-axis command current value I γ * based on the detected steering torque T detected by the torque sensor 1.

検出操舵トルクTに対するγ軸指示電流値Iγ の設定例は、図5に示されている。検出操舵トルクTが零付近の領域には不感帯NRが設定されている。γ軸指示電流値Iγ は、不感帯NRの外側の領域で急峻に立ち上がり、所定のトルク以上でほぼ一定値となるように設定される。これにより、運転者がステアリングホイール10を操作していないときには、モータ3への通電が停止され、不必要な電力消費が抑制される。 A setting example of the γ-axis command current value I γ * with respect to the detected steering torque T is shown in FIG. A dead zone NR is set in a region where the detected steering torque T is near zero. The γ-axis command current value I γ * rises steeply in a region outside the dead zone NR, and is set to be a substantially constant value above a predetermined torque. Thereby, when the driver is not operating the steering wheel 10, the energization to the motor 3 is stopped, and unnecessary power consumption is suppressed.

第2指示電流値生成部32は、dq座標系の座標軸に流すべき電流値を指示電流値として生成するものである。具体的には、d軸指示電流値I およびq軸指示電流値I (以下、これらを総称するときには「二相指示電流値Idq という。)を生成する。さらに具体的には、第2指示電流値生成部32は、q軸指示電流値I を有意値とする一方で、d軸指示電流値I を零とする。より具体的には、第2指示電流値生成部32は、トルクセンサ1によって検出される検出操舵トルクTに基づいてq軸指示電流値I を設定する。 The second command current value generation unit 32 generates a current value to be passed through the coordinate axes of the dq coordinate system as the command current value. Specifically, a d-axis command current value I d * and a q-axis command current value I q * (hereinafter, collectively referred to as “two-phase command current value I dq * ”) are generated. The second command current value generation unit 32 sets the q-axis command current value I q * to a significant value and sets the d-axis command current value I d * to 0. More specifically, the second command current value generation unit 32 sets the second command current value I q * to zero. The current value generation unit 32 sets the q-axis command current value I q * based on the detected steering torque T detected by the torque sensor 1.

検出操舵トルクTに対するq軸指示電流値I の設定例は、図6に示されている。検出操舵トルクTは、たとえば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、q軸指示電流値I は、モータ3から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、モータ3から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。q軸指示電流値I は、検出操舵トルクTの正の値に対しては正の値をとり、検出操舵トルクTの負の値に対しては負の値をとる。検出操舵トルクTが−T1〜T1(たとえば、T1=0.4N・m)の範囲(トルク不感帯)の微小な値のときには、q軸指示電流値I は零とされる。また、q軸指示電流値I は、車速センサ6によって検出される車速が大きいほど、その絶対値が小さく設定されるようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。 A setting example of the q-axis command current value I q * with respect to the detected steering torque T is shown in FIG. For the detected steering torque T, for example, the torque for steering in the right direction is a positive value, and the torque for steering in the left direction is a negative value. The q-axis command current value I q * is a positive value when a steering assist force for rightward steering is to be generated from the motor 3, and a steering assist force for leftward steering is generated from the motor 3. When power is to be negative. The q-axis command current value I q * takes a positive value for a positive value of the detected steering torque T, and takes a negative value for a negative value of the detected steering torque T. When the detected steering torque T is a minute value in the range (torque dead zone) of −T1 to T1 (for example, T1 = 0.4 N · m), the q-axis command current value I q * is set to zero. The q-axis command current value I q * is set to have a smaller absolute value as the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6 is higher. As a result, a large steering assist force can be generated during low-speed traveling, and the steering assist force can be reduced during high-speed traveling.

指示電流値切換部41は、第1指示電流値生成部31によって生成される二相指示電流値Iγδ と、第2指示電流値生成部32によって生成される二相指示電流値Idq とのうちのいずれか一方を選択し、電流偏差演算部30に供給するものである。
切換制御部40は、角速度演算部29によって求められた回転角速度ωに応じて、第1モードと第2モードとの間で制御モードを切り換え、モード切換指令を生成する。このモード切換指令に応じて、指示電流値切換部41および角度切換部42における切換えが実行される。第1モードにおいては、指示電流値切換部41は第1指示電流値生成部31が生成する二相指示電流値Iγδ を選択して出力し、角度切換部42は制御角演算部26が生成する制御角θを選択して出力する。第2モードにおいては、指示電流値切換部41は第2指示電流値生成部32が生成する二相指示電流値Idq を選択して出力し、角度切換部42は回転角推定部28が生成する推定回転角θを選択して出力する。
The command current value switching unit 41 includes a two-phase command current value I γδ * generated by the first command current value generation unit 31 and a two-phase command current value I dq * generated by the second command current value generation unit 32 . Are selected and supplied to the current deviation calculation unit 30.
The switching control unit 40 switches the control mode between the first mode and the second mode according to the rotational angular velocity ω obtained by the angular velocity calculating unit 29, and generates a mode switching command. In response to this mode switching command, switching in the command current value switching unit 41 and the angle switching unit 42 is executed. In the first mode, the command current value switching unit 41 selects and outputs the two-phase command current value I γδ * generated by the first command current value generation unit 31, and the angle switching unit 42 is controlled by the control angle calculation unit 26. The control angle θ C to be generated is selected and output. In the second mode, the command current value switching unit 41 selects and outputs the two-phase command current value I dq * generated by the second command current value generation unit 32, and the angle switching unit 42 includes the rotation angle estimation unit 28. The estimated rotation angle θ E to be generated is selected and output.

切換制御部40からの切換指令は、切換初期値設定部44にも与えられるようになっている。切換初期値設定部44は、切換制御部40からのモード切換指令が、第2モードから第1モードへの切換えを指令するものであるとき、当該指令に応答して、当該切換指令を受けた時点の検出操舵トルクTを初期指示操舵トルクTとして徐変部43に設定する。徐変部43は、通常は、指示操舵トルク設定部21によって設定される指示操舵トルクTをトルク偏差演算部22へと通過させる一方、切換初期値設定部44から初期指示操舵トルクTが設定されると、トルク偏差演算部22に与える指示操舵トルクTを、初期指示操舵トルクTから指示操舵トルク設定部21による設定値へと漸次的に変化させる。 The switching command from the switching control unit 40 is also given to the switching initial value setting unit 44. The switching initial value setting unit 44 receives the switching command in response to the command when the mode switching command from the switching control unit 40 commands switching from the second mode to the first mode. The detected steering torque T at the time is set in the gradual change unit 43 as the initial instruction steering torque T 0 . Gradually changing portion 43 is typically, while passing the command steering torque T * set by the command steering torque setting unit 21 to the torque deviation calculation unit 22, the initial command steering torque T 0 from the switching換初life value setting unit 44 When set, the command steering torque T * given to the torque deviation calculation unit 22 is gradually changed from the initial command steering torque T 0 to the set value by the command steering torque setting unit 21.

電流偏差演算部30は、指示電流値切換部41で選択された指示電流値Iγδ またはIdq に対する二相検出電流Iγδ(γ軸検出電流Iγおよびδ軸検出電流Iδ)の偏差を演算する。具体的には、指示電流値切換部41が二相指示電流値Iγδ を出力するときには、電流偏差演算部30は、γ軸指示電流値Iγ に対するγ軸検出電流Iγの偏差Iγ −Iγと、δ軸指示電流値Iδ (=0)に対するδ軸検出電流Iδの偏差Iδ −Iδとを演算する。また、指示電流値切換部41が二相指示電流値Idq を出力するときには、電流偏差演算部30は、d軸指示電流値I (=0)に対するγ軸検出電流Iγの偏差I −Iγと、q軸指示電流値I に対するδ軸検出電流Iδの偏差I −Iδとを演算する。γ軸検出電流Iγおよびδ軸検出電流Iδは、αβ/γδ変換部36Bから電流偏差演算部30に与えられるようになっている。 The current deviation calculation unit 30 calculates the two-phase detection current I γδ (γ-axis detection current I γ and δ-axis detection current I δ ) for the instruction current value I γδ * or I dq * selected by the instruction current value switching unit 41. Calculate the deviation. Specifically, when the command current value switching unit 41 outputs the two-phase command current value I γδ * , the current deviation calculation unit 30 determines the deviation I of the γ-axis detection current I γ from the γ-axis command current value I γ * . γ * −I γ and a deviation I δ * −I δ of the δ axis detection current I δ with respect to the δ axis command current value I δ * (= 0) are calculated. Further, when the command current value switching unit 41 outputs the two-phase command current value I dq * , the current deviation calculation unit 30 deviates the γ-axis detection current I γ from the d-axis command current value I d * (= 0). I d * −I γ and a deviation I q * −I δ of the δ-axis detection current I δ with respect to the q-axis command current value I q * are calculated. The γ-axis detection current I γ and the δ-axis detection current I δ are supplied from the αβ / γδ conversion unit 36B to the current deviation calculation unit 30.

UVW/αβ変換部36Aは、電流検出部13によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相検出電流I、V相検出電流IおよびW相検出電流I)を二相固定座標系であるαβ座標系の二相検出電流IαおよびIβ(以下総称するときには「二相検出電流Iαβ」という。)に変換する。αβ座標系は、図2に示すように、ロータ50の回転中心を原点として、ロータ50の回転平面内にα軸およびこれに直交するβ軸(図2の例ではU軸と同軸)を定めた固定座標系である。αβ/γδ変換部36Bは、二相検出電流Iαβをγδ座標系の二相検出電流IγおよびIδ(総称するときには「二相検出電流Iγδ」という。)に変換する。これらが電流偏差演算部30に与えられるようになっている。αβ/γδ変換部36Bにおける座標変換には、角度切換部42で選択された変換角θが用いられる。 The UVW / αβ conversion unit 36A outputs the three-phase detection current I UVW (the U-phase detection current I U , the V-phase detection current I V and the W-phase detection current I W ) of the UVW coordinate system detected by the current detection unit 13. The two-phase detection currents I α and I β (hereinafter collectively referred to as “two-phase detection current I αβ ”) in the αβ coordinate system, which is a phase-fixed coordinate system, are converted. As shown in FIG. 2, the αβ coordinate system defines the α axis and the β axis (in the example of FIG. 2, coaxial with the U axis) orthogonal to the rotation axis of the rotor 50 with the rotation center of the rotor 50 as the origin. It is a fixed coordinate system. The αβ / γδ conversion unit 36B converts the two-phase detection current I αβ into two-phase detection currents I γ and I δ (collectively referred to as “two-phase detection current I γδ ”) in the γδ coordinate system. These are supplied to the current deviation calculation unit 30. For the coordinate conversion in the αβ / γδ conversion unit 36B, the conversion angle θ S selected by the angle switching unit 42 is used.

PI制御部33は、電流偏差演算部30によって演算された電流偏差に対するPI演算を行うことにより、モータ3に印加すべき二相指示電圧Vγδ (γ軸指示電圧Vγ およびδ軸指示電圧Vδ )を生成する。この二相指示電圧Vγδ が、γδ/αβ変換部34Aに与えられる。
γδ/αβ変換部34Aは、二相指示電圧Vγδ をαβ座標系の二相指示電圧Vαβ に変換する。この座標変換には、角度切換部42で選択された変換角θが用いられる。二相指示電圧Vαβ は、α軸指示電圧Vα およびβ軸指示電圧Vβ からなる。αβ/UVW変換部34Bは、二相指示電圧Vαβ に対して座標変換演算を行うことによって、三相指示電圧VUVW を生成する。三相指示電圧VUVW は、U相指示電圧V 、V相指示電圧V およびW相指示電圧V からなる。この三相指示電圧VUVW は、PWM制御部35に与えられる。
The PI control unit 33 performs a PI calculation on the current deviation calculated by the current deviation calculation unit 30, so that the two-phase instruction voltage V γδ * (γ-axis instruction voltage V γ * and δ-axis instruction to be applied to the motor 3 is obtained. Voltage V δ * ). This two-phase command voltage V γδ * is supplied to the γδ / αβ conversion unit 34A.
The γδ / αβ converter 34A converts the two-phase command voltage V γδ * into a two-phase command voltage V αβ * in the αβ coordinate system. For this coordinate conversion, the conversion angle θ S selected by the angle switching unit 42 is used. The two-phase command voltage V αβ * is composed of an α-axis command voltage V α * and a β-axis command voltage V β * . The αβ / UVW conversion unit 34B generates a three-phase instruction voltage V UVW * by performing a coordinate conversion operation on the two-phase instruction voltage V αβ * . The three-phase command voltage V UVW * includes a U-phase command voltage V U * , a V-phase command voltage V V *, and a W-phase command voltage V W * . The three-phase instruction voltage V UVW * is given to the PWM control unit 35.

PWM制御部35は、U相指示電圧V 、V相指示電圧V およびW相指示電圧V にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路12に供給する。
駆動回路12は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部35から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧VUVW に相当する電圧がモータ3の各相のステータ巻線51,52、53に印加されることになる。
The PWM control unit 35 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM having a duty corresponding to the U-phase instruction voltage V U * , the V-phase instruction voltage V V *, and the W-phase instruction voltage V W * , respectively. A control signal is generated and supplied to the drive circuit 12.
The drive circuit 12 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 35, so that a voltage corresponding to the three-phase instruction voltage V UVW * becomes a stator winding 51, 52 for each phase of the motor 3. , 53 is applied.

電流偏差演算部30およびPI制御部33は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、モータ3に流れるモータ電流が、指示電流値切換部41によって選択された二相指示電流値Iγδ または二相指示電流値Idq に近づくように制御される。
図3は、前記第1モードのときの前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。ただし、説明を簡単にするために、加算角リミッタ24の機能は省略してある。
The current deviation calculation unit 30 and the PI control unit 33 constitute a current feedback control unit. By the function of the current feedback control means, the motor current flowing through the motor 3 is controlled so as to approach the two-phase command current value I γδ * or the two-phase command current value I dq * selected by the command current value switching unit 41. The
FIG. 3 is a control block diagram of the electric power steering apparatus in the first mode. However, for the sake of simplicity, the function of the addition angle limiter 24 is omitted.

指示操舵トルクTと検出操舵トルクTとの偏差(トルク偏差)に対するPI制御(Kは比例係数、Kは積分係数、1/sは積分演算子である。)によって、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θの前回値θ(n-1)に対して加算されることによって、制御角θの今回値θ(n)=θ(n-1)+αが求められる。このとき、制御角θとロータ50の実際のロータ角θとの偏差が負荷角θ=θ−θとなる。 Command steering torque T * and the PI control for the deviation (torque deviation) of the detected steering torque T (K P is a proportionality coefficient, K I is an integration coefficient, 1 / s is an integration operator.) By the addition angle α is Generated. It is obtained by adding the addition the addition angle alpha control angle theta previous value of C θ C (n-1) , the current value of the control angle θ C θ C (n) = θ C (n-1) + α is Desired. At this time, the deviation between the control angle θ C and the actual rotor angle θ M of the rotor 50 is the load angle θ L = θ C −θ M.

したがって、制御角θに従うγδ座標系(仮想回転座標系)のγ軸(仮想軸)にγ軸指示電流値Iγ に従ってγ軸電流Iγが供給されると、q軸電流I=Iγsinθとなる。このq軸電流Iがロータ50の発生トルクに寄与する。すなわち、モータ3のトルク定数Kをq軸電流I(=Iγsinθ)に乗じた値が、アシストトルクT(=K・Iγsinθ)として、減速機構7を介して、舵取り機構2に伝達される。このアシストトルクTを舵取り機構2からの負荷トルクTから減じた値が、運転者がステアリングホイール10に与えるべき操舵トルクTである。この操舵トルクTがフィードバックされることによって、この操舵トルクTを指示操舵トルクTに導くように系が動作する。つまり、検出操舵トルクTを指示操舵トルクTに一致させるべく、加算角αが求められ、それに応じて制御角θが制御される。 Accordingly, when the γ-axis current I γ is supplied according to the γ-axis command current value I γ * to the γ-axis (virtual axis) of the γδ coordinate system (virtual rotation coordinate system) according to the control angle θ C , the q-axis current I q = I γ sinθ L This q-axis current I q contributes to the torque generated by the rotor 50. That is, the value obtained by multiplying the torque constant K T of the motor 3 to the q-axis current I q (= I γ sinθ L ) is, as the assist torque T A (= K T · I γ sinθ L), via a speed reduction mechanism 7 And transmitted to the steering mechanism 2. A value obtained by subtracting the assist torque TA from the load torque TL from the steering mechanism 2 is the steering torque T that the driver should apply to the steering wheel 10. As the steering torque T is fed back, the system operates so as to guide the steering torque T to the command steering torque T * . That is, in order to make the detected steering torque T coincide with the command steering torque T * , the addition angle α is obtained, and the control angle θ C is controlled accordingly.

このように制御上の仮想軸であるγ軸に電流を流す一方で、指示操舵トルクTと検出操舵トルクTとの偏差ΔTに応じて求められる加算角αで制御角θを更新していくことにより、負荷角θが変化し、この負荷角θに応じたトルクがモータ3から発生するようになっている。これにより、操舵角および車速に基づいて設定される指示操舵トルクTに応じたトルクをモータ3から発生させることができるので、操舵角および車速に対応した適切な操舵補助力を舵取り機構2に与えることができる。すなわち、操舵角の絶対値が大きいほど操舵トルクが大きく、かつ、車速が大きいほど操舵トルクが小さくなるように、操舵補助制御が実行される。 In this way, while a current is passed through the γ axis, which is a virtual axis for control, the control angle θ C is updated with the addition angle α obtained according to the deviation ΔT between the command steering torque T * and the detected steering torque T. by going, the load angle theta L is changed, the torque corresponding to the load angle theta L is adapted to generate from the motor 3. As a result, a torque corresponding to the command steering torque T * set based on the steering angle and the vehicle speed can be generated from the motor 3, so that an appropriate steering assist force corresponding to the steering angle and the vehicle speed can be applied to the steering mechanism 2. Can be given. That is, the steering assist control is executed such that the steering torque increases as the absolute value of the steering angle increases, and the steering torque decreases as the vehicle speed increases.

このように、前記第1モードにおいて、回転角センサを用いることなくモータ3を適切に制御して、適切な操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現できる。これにより、構成を簡単にすることができ、コストの削減を図ることができる。 図7は、前記第2モードにおいて有効化される誘起電圧推定部27および回転角推定部28の構成を説明するためのブロック図である。誘起電圧推定部27は、二相検出電流Iαβと二相指示電圧Vαβ とに基づいて、モータ3の誘起電圧を推定する。より具体的には、誘起電圧推定部27は、モータ3の数学モデルであるモータモデルに基づき、モータ3の誘起電圧を外乱として推定する外乱オブザーバとしての形態を有している。モータモデルは、たとえば、(R+pL)−1と表すことができる。ただし、Rは電機子巻線抵抗、Lはαβ軸インダクタンス、pは微分演算子である。モータ3には、二相指示電圧Vαβ と誘起電圧Eαβ(α軸誘起電圧Eαおよびβ軸誘起電圧Eβ)とが印加されると考えることができる。 Thus, in the first mode, it is possible to realize an electric power steering apparatus that can appropriately control the motor 3 without using a rotation angle sensor and perform appropriate steering assistance. Thereby, a structure can be simplified and cost reduction can be aimed at. FIG. 7 is a block diagram for explaining the configuration of the induced voltage estimation unit 27 and the rotation angle estimation unit 28 enabled in the second mode. The induced voltage estimation unit 27 estimates the induced voltage of the motor 3 based on the two-phase detection current I αβ and the two-phase command voltage V αβ * . More specifically, the induced voltage estimation unit 27 has a form as a disturbance observer that estimates the induced voltage of the motor 3 as a disturbance based on a motor model that is a mathematical model of the motor 3. The motor model can be expressed as, for example, (R + pL) −1 . Here, R is an armature winding resistance, L is an αβ axis inductance, and p is a differential operator. It can be considered that the two-phase command voltage V αβ * and the induced voltage E αβ (α-axis induced voltage E α and β-axis induced voltage E β ) are applied to the motor 3.

誘起電圧推定部27は、二相検出電流Iαβを入力としてモータ電圧を推定する逆モータモデル(モータモデルの逆モデル)65と、この逆モータモデル65によって推定されるモータ電圧と二相指示電圧Vαβ との偏差を求める電圧偏差演算部66とで構成することができる。電圧偏差演算部66は、二相指示電圧Vαβ に対する外乱を求めることになるが、図7から明らかなとおり、この外乱は誘起電圧Eαβに相当する推定値E^αβ(α軸誘起電圧推定値E^αおよびβ軸誘起電圧推定値E^β(以下、まとめて「推定誘起電圧E^αβ」という。)になる。逆モータモデル65は、たとえば、R+pLで表される。 The induced voltage estimation unit 27 receives the two-phase detection current I αβ as an input and estimates an inverse motor model (inverse model of the motor model) 65 that estimates the motor voltage, and the motor voltage and the two-phase indication voltage estimated by the inverse motor model 65. A voltage deviation calculation unit 66 for obtaining a deviation from V αβ * may be used. The voltage deviation calculation unit 66 obtains a disturbance with respect to the two-phase instruction voltage V αβ * . As is apparent from FIG. 7, this disturbance is an estimated value E ^ αβ (α-axis induced voltage corresponding to the induced voltage E αβ. The estimated value E ^ α and the β-axis induced voltage estimated value E ^ β (hereinafter collectively referred to as “estimated induced voltage E ^ αβ ”) The reverse motor model 65 is represented by R + pL, for example.

誘起電圧Eαβは、次の(6)式で表すことができる。ただし、Kは誘起電圧定数、θはロータ角、ωはロータ回転角速度である。 The induced voltage E αβ can be expressed by the following equation (6). However, K E is the induced voltage constant, the theta M rotor angle, omega is the rotor rotational angular speed.

Figure 0005273465
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したがって、推定誘起電圧E^αβが求まれば、次の(7)式に従って、推定回転角θが求まる。この演算が、回転角推定部28によって行われる。 Therefore, if the estimated induced voltage E ^ .alpha..beta is determined, according to the following equation (7), it is obtained estimated rotational angle theta E. This calculation is performed by the rotation angle estimation unit 28.

Figure 0005273465
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前記第2モードにおいては、検出操舵トルクTに応じた二相指示電流値Idq が設定され、モータ3の電流が当該二相指示電流値Idq に収束するようにフィードバック制御が行われる。そして、推定誘起電圧E^αβを用いてロータ50の推定回転角θが求められ、この推定回転角θを用いて、γδ/αβ変換部34Aおよびαβ/γδ変換部36Bにおける座標変換が行われることになる。こうして、第2モードにおいても、回転角センサを用いることなくモータ3を適切に制御して、適切な操舵補助を行うことができる。これにより、構成を簡単にすることができ、コストの削減を図ることができる。 In the second mode, a two-phase command current value I dq * corresponding to the detected steering torque T is set, and feedback control is performed so that the current of the motor 3 converges to the two-phase command current value I dq *. . Then, the estimated induced voltage E ^ .alpha..beta is estimated rotational angle theta E of the rotor 50 with a demand, using the estimated rotational angle theta E, the coordinate conversion in the ?? / .alpha..beta conversion unit 34A and .alpha..beta / the ?? conversion unit 36B is Will be done. Thus, even in the second mode, it is possible to appropriately control the motor 3 without using the rotation angle sensor and perform appropriate steering assistance. Thereby, a structure can be simplified and cost reduction can be aimed at.

前記第1モードにおいて有効化される構成部分が第1制御手段を構成し、前記第2モードにおいて有効化される構成部分が第2制御手段を構成している。具体的には、第1制御手段は、指示操舵トルク設定部21、トルク偏差演算部22、PI制御部23、加算角リミッタ24、制御角演算部26、第1指示電流値生成部31、電流偏差演算部30、PI制御部33、γδ/αβ変換部34A、αβ/UVW変換部34B、PWM制御部35、UVW/αβ変換部36A、およびαβ/γδ変換部36Bによって構成されている。また、第2制御手段は、誘起電圧推定部27、回転角推定部28、第2指示電流値生成部32、電流偏差演算部30、PI制御部33、γδ/αβ変換部34A、αβ/UVW変換部34B、PWM制御部35、UVW/αβ変換部36A、およびαβ/γδ変換部36Bによって構成されている。すなわち、第1および第2制御手段は、電流偏差演算部30、PI制御部33、γδ/αβ変換部34A、αβ/UVW変換部34B、PWM制御部35、UVW/αβ変換部36A、およびαβ/γδ変換部36Bを共有している。   The components that are activated in the first mode constitute first control means, and the components that are activated in the second mode constitute second control means. Specifically, the first control means includes a command steering torque setting unit 21, a torque deviation calculation unit 22, a PI control unit 23, an addition angle limiter 24, a control angle calculation unit 26, a first command current value generation unit 31, a current The deviation calculating unit 30, the PI control unit 33, the γδ / αβ conversion unit 34A, the αβ / UVW conversion unit 34B, the PWM control unit 35, the UVW / αβ conversion unit 36A, and the αβ / γδ conversion unit 36B are configured. The second control means includes an induced voltage estimation unit 27, a rotation angle estimation unit 28, a second command current value generation unit 32, a current deviation calculation unit 30, a PI control unit 33, a γδ / αβ conversion unit 34A, and αβ / UVW. The conversion unit 34B, the PWM control unit 35, the UVW / αβ conversion unit 36A, and the αβ / γδ conversion unit 36B are configured. That is, the first and second control means include a current deviation calculation unit 30, a PI control unit 33, a γδ / αβ conversion unit 34A, an αβ / UVW conversion unit 34B, a PWM control unit 35, a UVW / αβ conversion unit 36A, and an αβ. The / γδ converter 36B is shared.

図8は、前記第1および第2モードの切換えに伴う動作を説明するためのフローチャートである。切換制御部40は、角速度演算部29によって演算される回転角速度ωを所定の切換閾値ωth(たとえば、ωth=200deg/sec)と比較する(ステップS1)。切換制御部40は、回転角速度ωが切換閾値ωth未満のときには(ステップS1:YES)、前記第1モードを選択する(ステップS2)。すなわち、指示操舵トルクTが達成されるように制御角θを演算周期毎に更新して負荷角θを調整するモータ制御(負荷角調整法)が実行される。一方、切換制御部40は、回転角速度ωが切換閾値ωth以上のときには(ステップS1:NO)、前記第2モードを選択する(ステップS3)。すなわち、検出操舵トルクTに対応した二相指示電流値Iqd が達成されるように、推定回転角θに基づいて、モータ3が制御される。つまり、低回転角速度域においては第1モードが選択され、高回転角速度域においては第2モードが選択される。 FIG. 8 is a flowchart for explaining an operation associated with switching between the first and second modes. The switching control unit 40 compares the rotational angular velocity ω calculated by the angular velocity calculating unit 29 with a predetermined switching threshold ω th (for example, ω th = 200 deg / sec) (step S1). When the rotational angular velocity ω is less than the switching threshold ω th (step S1: YES), the switching control unit 40 selects the first mode (step S2). That is, the command steering torque T * is the control angle theta C updated every calculation cycle adjusting motors controlling the load angle theta L so as to achieve (load angle adjustment method) is executed. On the other hand, switching control unit 40, when the rotational angular velocity omega is equal to or higher than the switching threshold omega th is (step S1: NO), selects the second mode (step S3). In other words, so that the detected steering torque two-phase command current value corresponding to T I qd * is achieved, based on the estimated rotation angle theta E, the motor 3 is controlled. That is, the first mode is selected in the low rotational angular velocity region, and the second mode is selected in the high rotational angular velocity region.

低回転角速度域では誘起電圧の推定が困難であるから、前記第1モードを選択することで、モータ3を適切に制御することができる。その一方で、高回転角速度域では誘起電圧を正確に推定できるので、前記第2モードを選択することによって優れた操舵フィーリングを実現することができる。
第1モードが選択されたとき(ステップS2)、切換初期値設定部44は、その時点の検出操舵トルクTを切換初期操舵トルクTとして徐変部43に設定する(ステップS4)。これに応答して、徐変部43は、切換初期操舵トルクTから指示操舵トルク設定部21による設定値まで指示操舵トルクTを漸次的に変更する徐変処理を実行する(ステップS5)。これにより、操舵トルクの急変を抑制または防止できるから、モード切換時の操舵フィーリングを向上することができる。
Since it is difficult to estimate the induced voltage in the low rotational angular velocity region, the motor 3 can be appropriately controlled by selecting the first mode. On the other hand, since the induced voltage can be accurately estimated in the high rotational angular velocity region, excellent steering feeling can be realized by selecting the second mode.
When the first mode is selected (step S2), the switching換初phase value setting unit 44 sets the gradually changing portion 43 detects steering torque T at that time as a switching換初life steering torque T 0 (step S4). In response to this, the gradual change unit 43 executes a gradual change process for gradually changing the command steering torque T * from the switching initial steering torque T 0 to the set value by the command steering torque setting unit 21 (step S5). . Thereby, since a sudden change in the steering torque can be suppressed or prevented, the steering feeling at the time of mode switching can be improved.

図9は、徐変部43による処理を説明するための図であり、指示操舵トルクTの時間変化の一例が示されている。第2モードから第1モードへの切換えが発生すると、そのときの検出操舵トルクTが切換初期操舵トルクTとなる。図9の例は、切換初期操舵トルクTよりも指示操舵トルク設定部21の設定値(狙いの指示操舵トルク)が低い場合を示している。そこで、徐変部43は、切換初期操舵トルクTから指示操舵トルク設定部21の設定値まで、指示操舵トルクTを漸次的に(徐々に)減少させる。そして、徐変部43は、指示操舵トルクTが指示操舵トルク設定部21の設定値に等しくなると、以後は、当該設定値をそのまま指示操舵トルクTとして出力する。 FIG. 9 is a diagram for explaining the processing by the gradual change unit 43, and shows an example of the time change of the command steering torque T * . When switching from the second mode to the first mode occurs, the detected steering torque T at that time becomes the switching initial steering torque T 0 . The example of FIG. 9 shows a case where the set value (target command steering torque) of the command steering torque setting unit 21 is lower than the switching initial steering torque T 0 . Therefore, the gradual change unit 43 gradually decreases the command steering torque T * from the switching initial steering torque T 0 to the set value of the command steering torque setting unit 21. Then, when the command steering torque T * becomes equal to the set value of the command steering torque setting unit 21, the gradual change unit 43 thereafter outputs the set value as the command steering torque T * as it is.

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、回転角センサを備えずに、専らセンサレス制御によってモータ3を駆動する構成について説明したが、レゾルバ等の回転角センサを備え、この回転角センサの故障時に前述のようなセンサレス制御を行う構成としてもよい。これにより、回転角センサの故障時にもモータ3の駆動を継続できるから、操舵補助を継続できる。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the motor 3 is driven exclusively by sensorless control without the rotation angle sensor has been described. However, the rotation angle sensor such as a resolver is provided, and when the rotation angle sensor fails, as described above. The sensorless control may be performed. Thereby, since the drive of the motor 3 can be continued even when the rotation angle sensor fails, the steering assist can be continued.

この場合、回転角センサを用いるときには、指示電流値切換部41には、第2指示電流値生成部32が生成する二相指示電流値Idq を選択させ、γδ/αβ変換部34Aおよびαβ/γδ変換部36Bにおける座標変換には回転角センサの出力を用いればよい。
さらに、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置のためのモータの制御や、パワーステアリング装置以外にも、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システム、可変ギヤレシオ(VGR)ステアリングシステムその他の車両用操舵装置に備えられたブラシレスモータの制御のために用いることができる。むろん、車両用操舵装置に限らず、他の用途のモータの制御のためにも本発明のモータ制御装置を適用できる。
In this case, when the rotation angle sensor is used, the command current value switching unit 41 selects the two-phase command current value I dq * generated by the second command current value generation unit 32, and the γδ / αβ conversion unit 34A and αβ The output of the rotation angle sensor may be used for coordinate conversion in the / γδ converter 36B.
Further, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the motor control for the electric pump type hydraulic power steering apparatus or the power steering apparatus. It can be used for control of a brushless motor provided in a steer-by-wire (SBW) system, a variable gear ratio (VGR) steering system and other vehicle steering devices. Of course, the motor control device of the present invention can be applied not only to the vehicle steering device but also to control a motor for other purposes.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

1…トルクセンサ、3…モータ、4…舵角センサ、5…モータ制御装置、11…マイクロコンピュータ、26…制御角演算部、41…指示電流値切換部、42…角度切換部、50…ロータ、51,52,52…ステータ巻線、55…ステータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torque sensor, 3 ... Motor, 4 ... Steering angle sensor, 5 ... Motor control apparatus, 11 ... Microcomputer, 26 ... Control angle calculating part, 41 ... Indication electric current value switching part, 42 ... Angle switching part, 50 ... Rotor , 51, 52, 52 ... stator winding, 55 ... stator

Claims (3)

ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、
前記モータを制御する第1制御手段と、
前記モータを制御する第2制御手段と、
前記第1制御手段によって前記モータを制御する第1モードと、前記第2制御手段によって前記モータを制御する第2モードとの間で制御モードを切り換える切換手段とを含み、
前記第1制御手段は、制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、所定の演算周期毎に制御角の前回値に加算角を加算することによって制御角の今回値を演算する制御角演算手段と、モータによって駆動される駆動対象に加えられる、モータトルク以外のトルクを検出するためのトルク検出手段と、前記駆動対象に加えられるべき指示トルクを演算する指示トルク演算手段と、前記トルク検出手段によって検出された検出トルクと指示トルクとに基づいて前記加算角を演算する加算角演算手段とを含み、
前記第2制御手段は、前記モータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定手段と、この誘起電圧推定手段によって求められた推定誘起電圧に基づいてロータの回転角を推定する回転角推定手段とを含み、この回転角推定手段によって推定された推定回転角に基づいて前記モータを制御するものであり、
制御モードが前記第2モードから前記第1モードに切り換られた時点で前記トルク検出手段によって検出される検出トルクを、当該切換時点における初期指示トルクとする切換初期値設定手段をさらに含む、
モータ制御装置。
A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor,
First control means for controlling the motor;
Second control means for controlling the motor;
Switching means for switching a control mode between a first mode in which the motor is controlled by the first control means and a second mode in which the motor is controlled by the second control means;
The first control means includes a current driving means for driving the motor with an axial current value of a rotating coordinate system according to a control angle that is a control rotation angle, and an addition angle to a previous value of the control angle for each predetermined calculation cycle. Control angle calculating means for calculating the current value of the control angle by adding, torque detecting means for detecting torque other than motor torque applied to the driving object driven by the motor, and being added to the driving object Instruction torque calculation means for calculating power instruction torque, and addition angle calculation means for calculating the addition angle based on the detected torque detected by the torque detection means and the instruction torque,
The second control means includes induced voltage estimation means for estimating the induced voltage of the motor, and rotation angle estimation means for estimating the rotation angle of the rotor based on the estimated induced voltage obtained by the induced voltage estimation means. , And controlling the motor based on the estimated rotation angle estimated by the rotation angle estimation means,
A switching initial value setting means that uses a detected torque detected by the torque detecting means when the control mode is switched from the second mode to the first mode as an initial instruction torque at the switching time;
Motor control device.
前記加算角演算手段において用いられる指示トルクを、前記切換初期値設定手段が設定した初期指示トルクから、前記指示トルク演算手段が演算した指示トルクまで徐変する徐変手段をさらに含む、請求項1記載のモータ制御装置。   The gradual change means for gradually changing the command torque used in the addition angle calculation means from the initial command torque set by the switching initial value setting means to the command torque calculated by the command torque calculation means. The motor control apparatus described. 前記モータの回転角速度を演算する回転角速度演算手段をさらに含み、
前記切換手段は、低回転角速度域では制御モードを前記第1モードに設定し、高回転角速度域では制御モードを前記第2モードに設定するものである、請求項1または2記載のモータ制御装置。
A rotation angular velocity calculating means for calculating a rotation angular velocity of the motor;
3. The motor control device according to claim 1, wherein the switching unit sets a control mode to the first mode in a low rotation angular velocity region and sets a control mode to the second mode in a high rotation angular velocity region. .
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