JP5353195B2 - Motor control device and electric power steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置および電気式動力舵取装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device and an electric power steering device.
従来より、車両のステアリングホイールによる操舵を補助するモータの制御装置として、例えば、下記特許文献1に示す、電動パワーステアリング装置の制御装置が知られている。この制御装置は、検出された操舵トルク等から設定されるd軸電流指令値およびq軸電流指令値と、フィードバック系により入力されるd軸電流およびq軸電流とに基づいて、PI制御処理を実行してd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を生成する。そして、制御装置は、両電圧指令値を各相に対する電圧指令値に変換し、各相の電圧指令値に応じたPWM信号を電動機駆動手段に出力することにより電動機(モータ)を制御する。
図6(A)は、d軸電流Idに関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図6(B)は、q軸電流Iqに関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
上述のような電流フィードバック制御について詳細に説明すると、図6(A)に示すように、加算部により差分演算されるd軸電流Idとd軸電流指令値Id*との偏差に対して電圧変換部101によりゲインKiを乗算してd軸電圧Vdに変換する。このd軸電圧Vdを電流変換部102によりモータのインピーダンスで除算することでd軸電流Idが演算される。そして、磁力変換部103によりd軸電流Idにコイルの巻数pを乗算することでd軸ステータ磁力φdiが演算される。また、電流変換部102により演算されるd軸電流Idは、上記加算部に出力されて電流フィードバック演算処理が実施される。そして、通常制御では、このd軸ステータ磁力φdiを0(ゼロ)にするようにd軸電流指令値Id*が0(ゼロ)に設定され、弱め界磁制御では、ロータが発生するロータ磁力φfaを弱めるようなd軸ステータ磁力φdiを発生させるようにd軸電流指令値Id*が設定される。
6A is a block diagram for explaining current feedback control related to the d-axis current Id, and FIG. 6B is a block diagram for explaining current feedback control related to the q-axis current Iq.
The current feedback control as described above will be described in detail. As shown in FIG. 6 (A), voltage conversion is performed for the deviation between the d-axis current Id and the d-axis current command value Id * calculated by the adder. The
また、図6(B)に示すように、加算部により差分演算されるq軸電流Iqとq軸電流指令値Iq*との偏差に対して電圧変換部104によりゲインKiを乗算してq軸電圧Vqに変換する。このq軸電圧Vqを電流変換部105によりモータのインピーダンスで除算することでq軸電流Iqが演算される。そして、磁力変換部106によりq軸電流Iqにコイルの巻数pを乗算することでq軸ステータ磁力φqiが演算される。また、電流変換部105により演算されるq軸電流Iqは、上記加算部に出力されて電流フィードバック演算処理が実施される。そして、トルク変換部107によりq軸ステータ磁力φqiにロータ磁力φfaを乗算したモータトルクTqが実際にモータから出力されるトルクとなる。
Further, as shown in FIG. 6B, the difference between the q-axis current Iq and the q-axis current command value Iq * calculated by the adding unit is multiplied by the gain Ki by the
ところで、ロータ磁力φfaは製造状態や作動温度、経時変化等でばらついてしまうため、上述のような電流フィードバック制御を実施しても、実際にモータが出力するモータトルクがばらついてしまう。この場合には、所望のモータトルクをばらつくことなく出力することが困難であるという問題がある。 By the way, since the rotor magnetic force φfa varies depending on the manufacturing state, operating temperature, change with time, etc., even if the current feedback control as described above is performed, the motor torque actually output by the motor varies. In this case, there is a problem that it is difficult to output the desired motor torque without variation.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータトルクのばらつきを抑制し得るモータ制御装置および電気式動力舵取装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device and an electric power steering device that can suppress variations in motor torque.
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項1のモータ制御装置では、3相のコイル(S1〜S12)がそれぞれ巻回された複数のティース(31b)を有するステータ(31)と複数の磁極を有するロータ(32)とを備えたモータ(30)を駆動制御するモータ制御装置(40,60)であって、前記モータには前記各ティースの周方向中心線(Lu,Lv,Lw)上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力(φu,φv,φw)を検出可能な3つの磁気センサ(33u,33v,33w)と、前記ロータの回転角を検出する回転角検出手段と、を備え、前記3つの磁気センサが検出する3方向の磁力を前記回転角に基づき変換して得られるq軸磁力と前記ステータに磁力が生じていない状態にて前記各磁気センサにより予め検出されて記憶されるロータ磁力との乗算により求められるモータトルク(Tq)と駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値(Tq*)との偏差に応じた電圧を、前記各コイルに供給することにより前記モータを制御することを技術的特徴とする。
To achieve the above object, patents motor control apparatus according to
請求項1のモータ制御装置により駆動制御されるモータには、ステータの各ティースのうち、周方向中心線上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能な3つの磁気センサが設けられている。これら3つの磁気センサにより、ロータが発生するロータ磁力やステータ磁力を含むように3方向の磁力が検出されるので、これらロータ磁力およびステータ磁力に基づいて実際にモータが出力するモータトルクが求められる。モータ制御装置は、このモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値とに応じた電圧を、各コイルに供給してモータを制御する。
The motor controlled by the motor control device according to
これにより、電流フィードバックではなく、検出される各磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータを駆動制御することができる。
したがって、ロータが発生するロータ磁力がばらつくような場合でもモータから出力されるモータトルクのばらつきを抑制することができる。
As a result, it is possible to drive and control the motor according to torque based on magnetic force feedback of each detected magnetic force instead of current feedback.
Therefore, even when the rotor magnetic force generated by the rotor varies, variations in motor torque output from the motor can be suppressed.
特に、モータ制御装置により駆動制御されるモータには、ロータの回転角を検出する回転角検出手段が設けられている。モータ制御装置は、3つの磁気センサにより検出される電気角で120度間隔の3方向の磁力、すなわち、U相磁力、V相磁力およびW相磁力を、回転角に基づきd軸磁力とq軸磁力とに変換し、このq軸磁力とステータに磁力が生じていない状態にて各磁気センサにより予め検出されて記憶されるロータ磁力との乗算により、実際にモータが出力するモータトルクを演算する。このように演算されるモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値とに応じた電圧を、各コイルに供給してモータを制御することにより、q軸磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータが駆動制御されるので、ロータ磁力がばらつくような場合でもモータから出力されるモータトルクのばらつきを確実に抑制することができる。 In particular, the motor that is driven and controlled by the motor control device is provided with a rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the rotor. The motor control device converts the magnetic force in three directions with an electrical angle detected by three magnetic sensors at intervals of 120 degrees, that is, the U-phase magnetic force, the V-phase magnetic force, and the W-phase magnetic force, based on the rotation angle. The motor torque that is actually output by the motor is calculated by multiplying the q-axis magnetic force with the rotor magnetic force that is detected and stored in advance by each magnetic sensor in a state where no magnetic force is generated in the stator. . By controlling the motor by supplying a voltage according to the motor torque calculated in this way and the torque command value set based on the driving situation to each coil, the torque based on the magnetic feedback of the q-axis magnetic force is obtained. Accordingly, since the motor is driven and controlled, variations in motor torque output from the motor can be reliably suppressed even when the rotor magnetic force varies.
請求項2の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力を請求項1に記載のモータ制御装置によって制御されるモータにより発生させて操舵をアシストする。これにより、モータから出力されるモータトルクのばらつきを抑制し得る等の、請求項1の発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、このようなモータおよびモータ制御装置を採用することにより、モータトルクのばらつきが抑制された良好な操舵フィーリングを得ることができる。
In electric power steering apparatus according to claim 2 detects the steering state, to assist the steering by generating the motor controlled by the motor control device according an assist force corresponding to the steering state to claim 1. As a result, it is possible to realize an electric power steering apparatus that enjoys the effects and advantages of the invention of
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を図1(A)(B)に基づいて説明する。図1(A)は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置20の全体構成例を示す構成図であり、図1(B)は、ECU等の電気的構成例を示す回路ブロック図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the electric power steering apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a configuration diagram showing an example of the overall configuration of an electric
電気式動力舵取装置20は、主に、ステアリングホイール21、ステアリング軸22、ピニオン入力軸23、ステアリングセンサ24、減速機27、ラックアンドピニオン28、ロッド29、モータ30、モータ回転角センサ25、ECU40等から構成されている。
The electric
図1(A)に示すように、ステアリングホイール21には、ステアリング軸22の一端側が接続されており、このステアリング軸22の他端側にはステアリングセンサ24の入力側が接続されている。またこのステアリングセンサ24の出力側には、ラックアンドピニオン28のピニオン入力軸23の一端側が接続されている。ステアリングセンサ24は、図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた2つのレゾルバとからなり、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該2つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール21による操舵トルクTsや操舵角を検出し得るように構成されている。
As shown in FIG. 1A, one end side of a
ステアリングセンサ24の出力側に接続されるピニオン入力軸23の途中には、減速機27が連結されており、モータ30から出力されるアシスト力をこの減速機27を介してピニオン入力軸23に伝達し得るように構成されている。
A
即ち、図面には示されていないが、動力伝達機構としての減速機27は、モータ30の出力軸に取り付けられたモータギヤと減速機27の減速ギヤとが互いに噛合可能に構成されており、モータ30の出力軸が回転すると所定の減速比で減速機27の減速ギヤが回転することで、モータ30による駆動力(アシスト力)をピニオン入力軸23に伝達可能にしている。
That is, although not shown in the drawings, the speed reducer 27 as a power transmission mechanism is configured such that the motor gear attached to the output shaft of the
モータ30には、当該モータ30の回転角(モータ回転角θm)を検出可能なモータ回転角センサ25が取り付けられており、このモータ回転角センサ25により検出されるモータ回転角θmに対応する信号をECU40に出力し得るように構成されている。
A motor
一方、このピニオン入力軸23の他端側には、ラックアンドピニオン28を構成する図略のラック軸のラック溝に噛合可能なピニオンギヤが形成されている。
このラックアンドピニオン28では、ピニオン入力軸23の回転運動をラック軸の直線運動に変換可能にしており、またこのラック軸の両端にはロッド29が連結され、さらにこのロッド29の端部には図略のナックル等を介して操舵輪FR、FLが連結されている。これにより、ピニオン入力軸23が回転すると、ラックアンドピニオン28、ロッド29等を介して操舵輪FR、FLの実舵角を変化させることができるので、ピニオン入力軸23の回転量および回転方向に従った操舵輪FR、FLの操舵を可能にしている。
On the other hand, on the other end side of the
In this rack and
ここで、本実施形態に係るモータ30の構成について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、モータ30の周方向断面図である。
図2に示すように、モータ30は、主に、ハウジング(図示略)の内周面に固定されるステータ31と、ステータ31の内側に配置されるロータ32等を備える3相10極12スロットのブラシレスモータである。
Here, the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
ステータ31は、円周方向等間隔に配置される12個のステータティース31bを構成する10極12スロット用の分割可能なステータコア31aと、各ステータティース31bに集中巻きにて巻回される12個の巻線S1〜S12とを備えている。各巻線S1〜S12は、軸方向一側から見て時計方向等間隔にS1,S2,S3,・・・,S12となるように配置されている(図2参照)。
The
直列に接続される巻線S1,S2と直列に接続される巻線S7,S8とは並列に接続されてU相巻線(U+,U−)として機能し、直列に接続される巻線S3,S4と直列に接続される巻線S9,S10とは並列に接続されてV相巻線(V+,V−)として機能し、直列に接続される巻線S5,S6と直列に接続される巻線S11,S12とは並列に接続されてW相巻線(W+,W−)として機能する。なお、U相巻線においてU+とU−とは互いに逆方向に巻回されており、他の相の巻線においても「+」と「−」とは互いに逆方向に巻回されることを示す。 The windings S 7 and S 8 connected in series with the windings S 1 and S 2 connected in series function as U-phase windings (U + , U − ) and are connected in series. The windings S 9 and S 10 connected in series with the windings S 3 and S 4 connected in parallel function as V-phase windings (V + , V − ) and are connected in series. The windings S 11 and S 12 connected in series with the lines S 5 and S 6 are connected in parallel and function as W-phase windings (W + , W − ). Note that U + and U − are wound in opposite directions in the U-phase winding, and “ + ” and “ − ” are wound in opposite directions in the other-phase windings. Indicates.
図2に示すように、各ステータティース31bのうち電気角で120度間隔であって当該ステータティース31bの周方向中心線Lu,Lv,Lw上には、3つの磁気センサ33u,33v,33wが設けられている。磁気センサ33uは、周方向中心線Luに沿う方向の磁力であるU相磁力φuを検出し、磁気センサ33vは、周方向中心線Lvに沿う方向の磁力であるV相磁力φvを検出し、磁気センサ33wは、周方向中心線Lwに沿う方向の磁力であるW相磁力φwを検出するように、それぞれ配置されている。
As shown in FIG. 2, three
ロータ32は、ステータコア31aの内周面と一定の距離(エアギャップ)を構成するようにステータ31の内側に配置されている。当該ロータ32は、図略の軸受に回転可能に支持されるシャフト32aと、このシャフト32aに相対回転不能に固定されるロータヨーク32bと、ロータヨーク32bの外周面にて周方向等間隔にN極とS極とが交互に配置される10個の永久磁石32cと、を備えている。
The
次に、モータ30の駆動制御を担うECU40の電気的構成を図1(B)に基づいて説明する。図1(B)に示すように、ECU40は、主に、MPU60、インターフェイスI/F42、モータ駆動回路50等により構成されており、MPU60を中心に入出力バスを介してインターフェイスI/F42やモータ駆動回路50等が接続されている。なお、ECU40およびMPU60は、モータ回転角センサ25とともに、特許請求の範囲における「モータ制御装置」の一例に相当する。
Next, the electrical configuration of the
MPU60は、例えば、マイコンやメモリ(ROM、RAM、EEPROM等)等から構成されており、電気式動力舵取装置20の基本的なモータ制御を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。即ち、MPU60は、ステアリングセンサ24により検出される操舵トルクTsと、磁気センサ33u〜33wにより検出される3相磁力φu,φv,φwおよびモータ回転角センサ25により検出されたモータ回転角θm等に基づいてモータ30をベクトル制御する。
The
インターフェイスI/F42は、上述した磁気センサ33u〜33wやステアリングセンサ24、モータ回転角センサ25等から入力される各種センサ信号を、A/D変換器等を介してMPU60の所定ポートに入力する機能等を有するものである。
The interface I /
モータ駆動回路50は、直流電源Battから供給される電力を制御可能な3相交流電力に変換する機能を有するもので(図4参照)、PWM回路とスイッチング回路等から構成されている。
The
これにより、ECU40では、後述するPI制御(比例積分制御)により、操舵トルクTsや、3相磁力φu,φv,φwおよびモータ回転角θm等に基づいて、操舵状態に適したモータトルクをモータ30に発生させ得るため、電気式動力舵取装置20では、ステアリングホイール21による運転者の操舵を補助可能にしている。
Thereby, the
次に、ECU40によるモータ30に対する制御処理を図3および図4に基づいて説明する。図3は、U相磁力φu、V相磁力φvおよびW相磁力φwとd軸磁力φdおよびq軸ステータ磁力φqiとの関係を例示する説明図である。図4は、本実施形態に係るモータ30のPI制御系に関する機能ブロック図である。
Next, control processing for the
まず、本発明の特徴的部分である磁力フィードバック制御にて演算されるd軸磁力φdおよびq軸ステータ磁力φqiについて図3を用いて説明する。
図3に例示するように、磁力センサ33u,33v,33wにより検出される3方向のU相磁力φu、V相磁力φv、W相磁力φwは、dq変換により、d軸方向の磁力であるd軸磁力φdと、q軸方向の磁力であるq軸磁力φqとに分解(変換)される。ここで、d軸磁力φdは、ステータ31が発生する磁力であるd軸ステータ磁力φdiと、ロータ32が発生する磁力であるロータ磁力φfaとの加算値である。なお、ロータ磁力φfaは、電圧指令値が0(ゼロ)Vでありステータ31が磁束を発生していない場合に、各磁気センサ33u,33v,33wにより検出されるもので、予め検出されてメモリ等に記憶されている。また、q軸磁力φqは、ステータ31のみが発生する磁力であるため、以下、q軸ステータ磁力φqiとして記載する。
First, the d-axis magnetic force φd and the q-axis stator magnetic force φqi calculated by magnetic force feedback control, which is a characteristic part of the present invention, will be described with reference to FIG.
As illustrated in FIG. 3, the three-direction U-phase magnetic force φu, V-phase magnetic force φv, and W-phase magnetic force φw detected by the
次に、ECU40によるモータ30に対するPI制御系の演算処理を図4に基づいて説明する。
図4に示すように、ステアリングセンサ24からMPU60に入力される操舵トルクTsに対応する信号は、図略のフィルタ回路によりノイズ成分が除去された後、位相補償部61に入力される。位相補償部61では、ステアリングセンサ24の出力に対する応答性を速くするため位相を進める処理を行った後、位相補償されたトルク信号をアシスト制御部62に出力する。
Next, the calculation processing of the PI control system for the
As shown in FIG. 4, a signal corresponding to the steering torque Ts input from the
アシスト制御部62では、位相補償部61から入力されたトルク信号による検出トルクに基づいて操舵力を補助するため、モータ30に発生させるd軸磁力指令値φd*と、トルク指令値Tq*とが所定のマップや演算式により設定される。このように設定されたd軸磁力指令値φd*およびトルク指令値Tq*は、それぞれPI制御部63、64の前段に位置する加算部に出力される。
In the
PI制御部63の前段に位置する加算部では、アシスト制御部62から出力されるd軸磁力指令値φd*と、後述する3相2相変換部67から帰還されるモータ30のd軸磁力φdとの偏差を求める差分演算処理がなされる。また、PI制御部64の前段に位置する加算部では、アシスト制御部62から出力されるトルク指令値Tq*と、後述するトルク変換部69から帰還されるモータトルクTqとの偏差を求める差分演算処理がなされる。これにより、d軸磁力指令値φd*とd軸磁力φdとの偏差およびトルク指令値Tq*とモータトルクTqとの偏差が、それぞれ算出されてPI制御部63、64に出力される。
In the addition unit located in the preceding stage of the
PI制御部63、64では、比例積分制御が行われる。即ち、PI制御部63では、前段の加算部から出力されたd軸磁力指令値φd*とd軸磁力φdとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてd軸電圧指令値Vd*を2相3相変換部65に出力する処理を行う。つまり、PI制御部63は、加算部とともにフィードバック演算処理を行う。
In the
また、PI制御部64では、トルク指令値Tq*とモータトルクTqとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてq軸電圧指令値Vq*を2相3相変換部65に出力する処理を行う。
The
2相3相変換部65では、PI制御部63、64から入力されたd軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*をdq逆変換(3相変換)して、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算する処理を行う。2相3相変換部65により逆変換された電圧指令値は、U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*、W相電圧指令値Vw*としてPWM変換部66に出力される。PWM変換部66では、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を各相ごとのPWM指令値PWMu*,PWMv*,PWMw*に変換する処理を行う。
In the two-phase / three-
モータ駆動回路50では、PWM変換部66から出力される各相のPWM信号PWMu*,PWMv*,PWMw*に基づいて、U相、V相、W相ごとに図略のスイッチング回路をオンオフする。これにより、モータ駆動回路50は、直流電源Battから供給される直流電力を3相交流電力に変換してモータ30に駆動電力を供給するので、ステアリングセンサ24により検出された操舵状態に適したモータトルクをモータ30に発生させる。
In the
また、ステータ31の各相に生じるU相磁力φu、V相磁力φvおよびW相磁力φwは、磁気センサ33u,33v,33wにより検出されて、3相2相変換部67に出力される。
Further, the U-phase magnetic force φu, the V-phase magnetic force φv, and the W-phase magnetic force φw generated in each phase of the
モータ回転角演算部68は、モータ回転角センサ25から入力されるモータ回転角に対応する信号に基づいてモータ回転角θmを演算する処理を行う。これにより算出されたモータ回転角θmは、3相2相変換部67に出力される。
The motor rotation
3相2相変換部67は、磁気センサ33u,33v,33wから入力されるU相磁力φu、V相磁力φvおよびW相磁力φwを、モータ回転角演算部68から入力されるモータ回転角θmに基づいてdq変換(2相変換)して、d軸磁力φdおよびq軸ステータ磁力φqiを演算する処理を行う。
The three-phase / two-
3相2相変換部67により変換されたd軸磁力φdは、PI制御部63の前段に位置する加算部にフィードバック入力される。また、q軸ステータ磁力φqiは、トルク変換部69によりロータ磁力φfaが乗算されてモータトルクTqとしてPI制御部63の前段に位置する加算部にフィードバック入力される。これにより、前述したようにPI制御部63、64によるフィードバック演算処理が可能となる。
The d-axis magnetic force φd converted by the three-phase / two-
このようなモータ30のベクトル制御をMPU60により行うことによって、電気式動力舵取装置20の制御が可能となる。
ここで、上述した磁力フィードバック制御について図5(A)(B)を用いて詳細に説明する。図5(A)は、d軸磁力φdに関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図5(B)は、q軸ステータ磁力φqiに関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
By performing such vector control of the
Here, the magnetic feedback control described above will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5A is a block diagram for explaining magnetic force feedback control related to the d-axis magnetic force φd, and FIG. 5B is a block diagram for explaining magnetic force feedback control related to the q-axis stator magnetic force φqi. .
まず、d軸磁力φdに関する磁力フィードバックについて説明すると、図5(A)に示すように、加算部により差分演算されるd軸磁力φdとd軸磁力指令値φd*との偏差に対して電圧変換部71によりゲインKφを乗算してd軸電圧Vdに変換する。このd軸電圧Vdを電流変換部72によりモータ30のインピーダンスで除算することでd軸電流Idが演算される。そして、磁力変換部73によりd軸電流Idにコイルの巻数pを乗算することでd軸ステータ磁力φdiが演算される。そして、このd軸ステータ磁力φdiとロータ磁力φfaとの加算値であるd軸磁力φdが、上記加算部に出力されて磁力フィードバック演算処理が実施される。
First, magnetic feedback regarding the d-axis magnetic force φd will be described. As shown in FIG. 5A, voltage conversion is performed on the deviation between the d-axis magnetic force φd and the d-axis magnetic force command value φd * calculated by the adder. The
次に、q軸ステータ磁力φqiに関する磁力フィードバックについて説明すると、図5(B)に示すように、加算部により差分演算されるモータトルクTqとトルク指令値Tq*との偏差に対して電圧変換部81によりゲインKφを乗算してq軸電圧Vqに変換する。このq軸電圧Vqを電流変換部82によりモータのインピーダンスで除算することでq軸電流Iqが演算される。そして、磁力変換部83によりq軸電流Iqにコイルの巻数pを乗算することでq軸ステータ磁力φqiが演算される。そして、第1トルク変換部84によりq軸ステータ磁力φqiにロータ磁力φfaを乗算したモータトルクTqが、上記加算部に出力されて磁力フィードバック演算処理が実施される。また、第2トルク変換部85によりq軸ステータ磁力φqiにロータ磁力φfaを乗算したモータトルクTqが実際にモータから出力されるトルクとなる。
Next, the magnetic force feedback related to the q-axis stator magnetic force φqi will be described. As shown in FIG. 5B, the voltage conversion unit with respect to the deviation between the motor torque Tq calculated by the addition unit and the torque command value Tq *, as shown in FIG. A gain Kφ is multiplied by 81 and converted to a q-axis voltage Vq. The q-axis current Iq is calculated by dividing the q-axis voltage Vq by the motor impedance by the
このように、磁気センサ33u,33v,33wにより、ロータ磁力φfaやd軸ステータ磁力φdiおよびq軸ステータ磁力φqiを検出して、磁力フィードバック制御を実施するため、ロータ磁力φfaがばらつくような場合でも、モータ30から出力されるモータトルクTqを一定にすることができる。
As described above, the magnetic force feedback control is performed by detecting the rotor magnetic force φfa, the d-axis stator magnetic force φdi, and the q-axis stator magnetic force φqi by the
以上説明したように、本実施形態に係るECU40により駆動制御されるモータ30には、ステータ31の各ステータティース31bのうち、周方向中心線Lu,Lv,Lw上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線Lu,Lv,Lwに沿う3方向の3相磁力φu,φv,φwを検出可能な3つの磁気センサ33u,33v,33wが設けられている。これら3つの磁気センサ33u,33v,33wにより、ロータ32が発生するロータ磁力φfaやステータ磁力φdi,φqiを含むように3方向の磁力φu,φv,φwが検出されるので、これらロータ磁力φfaおよびステータ磁力φdi,φqiに基づいて実際にモータ30が出力するモータトルクTqが求められる。ECU40は、このモータトルクTqと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値Tq*とに応じた電圧を、ステータ31の各コイルに供給してモータ30を制御する。
As described above, the
より具体的には、ECU40は、3つの磁気センサ33u,33v,33wにより検出される電気角で120度間隔の3方向の磁力であるU相磁力φu,V相磁力φv,W相磁力φwを、モータ回転角θmに基づきd軸ステータ磁力φdiとq軸ステータ磁力φqiに変換し、このq軸ステータ磁力φqiとロータ磁力φfaとの乗算により、実際にモータ30が出力するモータトルクTqを演算する。ECU40は、このように演算されるモータトルクTqと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値Tq*とに応じた電圧を、ステータ31の各コイルに供給してモータ30を制御する。
More specifically, the
これにより、電流フィードバックではなく、検出される各磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータ30を駆動制御することができる。
したがって、ロータ32が発生するロータ磁力φfaがばらつくような場合でもモータ30から出力されるモータトルクTqのばらつきを抑制することができる。
Accordingly, it is possible to drive and control the
Therefore, variation in the motor torque Tq output from the
また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置20では、操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力をECU40によって制御されるモータ30により発生させて操舵をアシストする。これにより、モータ30から出力されるモータトルクTqのばらつきを抑制し得る等の作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、このようなモータ30およびECU40等を採用することにより、モータトルクTqのばらつきが抑制された良好な操舵フィーリングを得ることができる。
In the electric
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
(1)モータ30は、3相10極12スロットのブラシレスモータに限らず、10極と異なる磁極を有するロータを採用してもよいし、12スロットと異なるステータティースを有するステータを採用してもよい。このとき、磁気センサ33u,33v,33wは、ステータ31の各ステータティースのうち、周方向中心線上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能に設けられて、3方向の磁力であるU相磁力φu,V相磁力φv,W相磁力φwを検出する。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may actualize as follows, and even in that case, an effect | action and effect equivalent to the said embodiment are acquired.
(1) The
(2)上記実施形態では、図1に示すように、モータ30から出力されるアシスト力を減速機27を介してピニオン入力軸23に伝達し得る、いわゆるコラム式の電気式動力舵取装置20を例示して説明したが、本発明に係るモータ制御装置および電気式動力舵取装置はこれに限られることはなく、例えば、ラックアンドピニオン28にモータおよび減速機を内蔵し、このモータから出力されるアシスト力を減速機を介してラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電気式動力舵取装置に適用してもよい。また、ラック軸とモータとを平行に配置したいわゆるラックパラレル式の電気式動力舵取装置、ピニオン入力軸23を有するピニオン部にモータを配置したいわゆるピニオン式の電気式動力舵取装置、または、いわゆるデュアルピニオン式の電気式動力舵取装置等に適用してもよい。
(2) In the above embodiment, as shown in FIG. 1, a so-called column-type electric
20…電気式動力舵取装置
25…モータ回転角センサ(回転角検出手段)
30…モータ
31…ステータ
31b…ステータティース(ティース)
32…ロータ
33u,33v,33w…磁気センサ
40…ECU(モータ制御装置)
60…MPU(モータ制御装置)
Lu,Lv,Lw…周方向中心線
S1〜S12…巻線(コイル)
Tq…モータトルク
Tq*…トルク指令値
θm…モータ回転角(回転角)
φu…U相磁力
φv…V相磁力
φw…W相磁力
φd…d軸磁力
φdi…d軸ステータ磁力
φd*…d軸磁力指令値
φqi…q軸ステータ磁力
φfa…ロータ磁力
DESCRIPTION OF
30 ...
32 ...
60 ... MPU (motor control unit)
Lu, Lv, Lw ... circumferential center line S 1 to S 12 ... winding (coil)
Tq: Motor torque Tq *: Torque command value θm: Motor rotation angle (rotation angle)
φu… U phase magnetic force φv… V phase magnetic force φw… W phase magnetic force φd… d-axis magnetic force φdi—d-axis stator magnetic force φd * —d-axis magnetic force command value φqi—q-axis stator magnetic force φfa—rotor magnetic force
Claims (2)
前記モータには前記各ティースの周方向中心線上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能な3つの磁気センサと、
前記ロータの回転角を検出する回転角検出手段と、を備え、
前記3つの磁気センサが検出する3方向の磁力を前記回転角に基づき変換して得られるq軸磁力と前記ステータに磁力が生じていない状態にて前記各磁気センサにより予め検出されて記憶されるロータ磁力との乗算により求められるモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値との偏差に応じた電圧を、前記各コイルに供給することにより前記モータを制御することを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device that drives and controls a motor including a stator having a plurality of teeth each wound with a three-phase coil and a rotor having a plurality of magnetic poles,
The motor includes three magnetic sensors that are capable of detecting a magnetic force in a direction along the circumferential center line at an electrical angle of 120 degrees on the circumferential center line of the teeth .
Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the rotor,
The q-axis magnetic force obtained by converting the magnetic forces in the three directions detected by the three magnetic sensors based on the rotation angle and the magnetic sensors are detected and stored in advance in a state where no magnetic force is generated in the stator. A motor that controls the motor by supplying a voltage corresponding to a deviation between a motor torque obtained by multiplication with a rotor magnetic force and a torque command value set based on a driving state to each of the coils. Control device.
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