JP5376213B2 - Motor control device - Google Patents
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Abstract
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.
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ための手法は未だ確立されていない。そのため、別の方式によるセンサレス制御の実現が望まれている。 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, this drive system is used to control 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. The method has not been established yet. Therefore, realization of sensorless control by another method is desired.
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、制御上の回転角である制御角(θC)に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動するために電流フィードバック制御を行う電流駆動手段(31〜36)と、前記モータによって駆動される駆動対象に作用させるべき、モータトルク以外のトルクの指示値としての指示トルクを設定する指示トルク設定手段(21)と、前記駆動対象に働く、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(1)と、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出される検出トルクとの偏差であるトルク偏差を算出し、当該トルク偏差に対する比例積分演算を行うことによって、前記制御角に加算すべき加算角(α)を演算する加算角演算手段(22,23)と、所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に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、前記モータのモータ電流波形または前記モータに印加されるモータ電圧波形のゼロクロス点の間隔から前記モータの回転角速度を演算する角速度演算手段(27)と、前記制御角演算手段によって演算される制御角と前記ロータの回転角(θM)との差で表される負荷角(θL)の変化と相関のある前記指示トルクの変化に応じて、前記角速度演算手段によって演算された回転角速度を補正する補正手段(28)と、前記補正手段によって補正された回転角速度に応じてモータ制御態様を変更する変更手段(29)とを含み、前記モータ制御態様の変更が、前記電流フィードバック制御のゲインの変更、または前記制御角および前記軸電流値を用いることによって前記負荷角を調整して前記モータを制御する負荷角調整法と、モータ電流およびモータ電圧に基づいて推定される誘起電圧に基づいて前記ロータの回転角を推定し、当該推定された回転角に基づいて前記モータへの通電制御を行う誘起電圧推定法との切り換えを含む、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
この構成によれば、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。モータから発生するトルクは、軸電流値が一定である場合、制御角とロータ回転角との差によって表される負荷角に応じた値となる。前記加算角は、たとえば、モータが発生すべきトルク、またはモータによる駆動対象に対して加えるべき、モータトルク以外のトルクに応じて定められてもよい。 According to this configuration, the axis current value (hereinafter “virtual axis”) of the rotating coordinate system (γδ coordinate system, hereinafter referred to as “virtual rotating coordinate system”, the coordinate axis of this virtual rotating coordinate system being referred to as “virtual axis”) according to the control angle. While the motor is driven by the "shaft 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. When the shaft current value is constant, the torque generated from the motor has a value corresponding to the load angle represented by the difference between the control angle and the rotor rotation angle. The addition angle may be determined according to, for example, a torque that should be generated by the motor or a torque other than the motor torque that should be applied to an object driven by the motor.
さらに、この発明では、モータ電流波形またはモータ電圧波形のゼロクロス点の間隔に基づいて、モータの回転角速度が演算される。したがって、モータの回転角速度を用いた制御を加えることができる。
さらにまた、ゼロクロス点の間隔に応じて演算された回転角速度に対しては、負荷角の変化に応じた補正が施される。負荷角が安定していれば、ロータ回転角と制御角との関係が安定しており、したがって、モータ電流(ステータ電流)またはモータ電圧の位相に基づいて演算された回転角速度は妥当な値をとる。その一方で、負荷角が変化しているときには、ロータ回転角と制御角との関係が変化している。そのため、負荷角のモータ電流またはモータ電圧の位相に基づいて演算された回転角速度とロータの実際の回転角速度との間の誤差が大きくなる。そこで、この発明では、負荷角の変化に応じて回転角速度に補正が施される。これにより、妥当な回転角速度を得ることができる。
Furthermore, in the present invention, the rotational angular velocity of the motor is calculated based on the interval between the zero cross points of the motor current waveform or the motor voltage waveform. Therefore, control using the rotational angular velocity of the motor can be added.
Furthermore, the rotation angular velocity calculated according to the interval between the zero cross points is corrected according to the change in the load angle. If the load angle is stable, the relationship between the rotor rotation angle and the control angle is stable. Therefore, the rotation angular velocity calculated based on the motor current (stator current) or the phase of the motor voltage is a reasonable value. Take. On the other hand, when the load angle changes, the relationship between the rotor rotation angle and the control angle changes. Therefore, an error between the rotational angular velocity calculated based on the motor current or motor voltage phase of the load angle and the actual rotational angular velocity of the rotor increases. Therefore, in the present invention, the rotational angular velocity is corrected according to the change in the load angle. Thereby, a reasonable rotational angular velocity can be obtained.
より具体的には、負荷角が増加傾向のときには、ロータ回転角よりも制御角が速く変化しているので、モータ電流またはモータ電圧の位相に基づいて演算された回転角速度を減少補正すればよい。反対に、負荷角が減少傾向のときには、ロータ回転角よりも制御角の変化が遅い場合であるので、モータ電流またはモータ電圧の位相に基づいて演算された回転角速度を増加補正すればよい。 More specifically, when the load angle tends to increase, the control angle changes faster than the rotor rotation angle, so the rotation angular velocity calculated based on the phase of the motor current or motor voltage may be corrected to decrease. . On the other hand, when the load angle tends to decrease, the change in the control angle is slower than the rotor rotation angle. Therefore, the rotation angular velocity calculated based on the phase of the motor current or motor voltage may be increased and corrected.
負荷角は、モータが発生すべきトルクに対応する。すなわち、モータが発生すべきトルクが増加傾向のときには、負荷角も増加傾向となり、モータが発生すべきトルクが減少傾向のときには、負荷角も減少傾向となる。そこで、モータが発生すべきトルクが増加傾向のときには回転角速度の減少補正を行い、モータが発生すべきトルクが減少傾向のときには回転角速度の増加補正を行えばよい。 The load angle corresponds to the torque that should be generated by the motor. That is, when the torque to be generated by the motor tends to increase, the load angle also tends to increase, and when the torque to be generated by the motor tends to decrease, the load angle also tends to decrease. Therefore, when the torque to be generated by the motor tends to increase, the rotational angular velocity is corrected to decrease. When the torque to be generated by the motor tends to decrease, the rotational angular velocity is corrected to increase.
この発明は、モータによる駆動対象に対して作用する、モータトルク以外のトルクの指示値(指示トルク)を生成し、この指示トルクに基づいて加算角を演算する構成である。この場合、指示トルクとモータが発生すべきトルクとの相関に応じて、回転角速度の補正を行うことができる。すなわち、指示トルクとモータが発生すべきトルクとに正の相関があるなら、指示トルクが増加傾向のときに回転角速度を減少補正し、指示トルクが減少傾向のときに回転角速度を増加補正すればよい。逆に、指示トルクとモータが発生すべきトルクとに負の相関があるなら、指示トルクが増加傾向のときに回転角速度を増加補正し、指示トルクが減少傾向のときに回転角速度を減少補正すればよい。これにより、結果として、負荷角が増加傾向のときに回転角速度を減少補正し、負荷角が減少傾向のときに回転角速度を増加補正することになる。すなわち、負荷角の変化と指示トルクの変化とに相関があることを利用して、指示トルクの変化に応じて回転角速度を補正することにより、負荷角の変化に応じた回転角速度補正が可能になる。 The present invention acts on driven by the motor, generates an instruction value of the torque other than the motor torque (instruction torque), Ru configuration der that calculates the addition angle based on the instruction torque. In this case, the rotational angular velocity can be corrected according to the correlation between the instruction torque and the torque that should be generated by the motor. In other words, if there is a positive correlation between the command torque and the torque that should be generated by the motor, the rotation angular velocity is corrected to decrease when the command torque tends to increase, and the rotation angular velocity is corrected to increase when the command torque tends to decrease. Good. On the other hand, if there is a negative correlation between the command torque and the torque that should be generated by the motor, the rotation angular velocity is corrected to increase when the command torque is increasing, and the rotation angular velocity is corrected to decrease when the command torque is decreasing. That's fine. As a result, when the load angle tends to increase, the rotational angular velocity is corrected to decrease, and when the load angle tends to decrease, the rotational angular velocity is corrected to increase. In other words, by utilizing the fact that there is a correlation between the change in load angle and the change in command torque, the rotation angular speed can be corrected according to the change in load angle by correcting the rotation angular speed according to the change in command torque. Become.
より具体的には、前記モータ制御装置は、前記モータの駆動対象に作用させるべき、モータトルク以外の指示トルクを設定する指示トルク設定手段(21)と、前記駆動対象に働く、モータトルク以外のトルク(検出トルク)を検出するトルク検出手段(1)とを含む。この場合に、前記加算角演算手段は、前記検出トルクを前記指示トルクに近づけるように前記加算角を演算するフィードバック制御手段(22,23)を構成している。 More specifically, the motor control device includes an instruction torque setting means (21) for setting an instruction torque other than the motor torque to be applied to the drive target of the motor, and a function other than the motor torque that is applied to the drive object. torque torque detecting means (1) for detecting (detected torque) and the including. In this case, the addition angle calculation means constitutes a feedback control means (22, 23) for calculating the addition angle so that the detected torque approaches the command torque.
モータの回転角速度(補正手段によって補正された回転角速度)に応じたモータ制御態様の変更は、具体的には、回転角速度に応じて軸電流値制御(電流フィードバック制御)のための制御ゲインを変更する制御であってもよい。また、たとえば回転角速度が低い低速域においては前記制御角および軸電流値を用いた低速域用制御(負荷角調整法)を実行し、回転角速度が高い高速域においては別の高速域用制御を実行する場合に、これらの制御の切り換えのために、回転角速度を用いてもよい。高速域用制御は、具体的には、モータ誘起電圧の推定値に基づいてロータ回転角を推定し、この推定されたロータ回転角を用いてモータへの通電制御を行うもの(誘起電圧推定法)である。 Changing the motor control mode in accordance with the motor rotational angular velocity (rotational angular velocity corrected by the correcting means), specifically, changing the control gain for the axis current value control (current feedback control) in response to the rotational angular velocity Control may be performed. Also, for example, in the low speed region where the rotational angular velocity is low, the low speed region control (load angle adjustment method) using the control angle and the shaft current value is executed, and in the high speed region where the rotational angular velocity is high, another high speed region control is performed. When executed, the rotational angular velocity may be used to switch between these controls. Specifically, the high-speed control is based on estimating the rotor rotation angle based on the estimated value of the motor induced voltage, and performing energization control on the motor using the estimated rotor rotation angle (the induced voltage estimation method). ) Ru der.
請求項2に記載されているように、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、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。また、前記指示トルク設定手段は、前記操作部材の操舵角に基づいて、指示操舵トルク(指示トルク)を設定する。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の偏差に応じて前記加算角を演算する。 As described in claim 2, the motor may provide a driving force to the steering mechanism (2) of the vehicle. In this case, the torque detection means detects the steering torque applied to the operation member (10) that is operated to steer the vehicle. The command torque setting means sets command steering torque (command torque) based on the steering angle of the operation member . The addition angle calculation means, you calculates the addition angle based on the deviation between the steering torque detected by the command steering torque and the torque detection means is set by the command steering torque setting unit.
この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、こ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 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。
請求項3記載の発明は、前記指示トルク設定手段は、前記車両の車速および前記操作部材の操舵角に基づいて指示操舵トルクを設定するものである、請求項2に記載のモータ制御装置である。
請求項4記載の発明は、回転角センサを用いずに前記モータを制御することができる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。
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.
The invention according to
The invention according to claim 4 is the motor control device according to any one of
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
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
In this embodiment, the
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)θM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θMに従う実回転座標系である。このロータ角θM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
一方、この実施形態では、制御上の回転角を表す制御角θCが導入される。制御角θCは、U軸に対する仮想的な回転角である。この制御角θC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θCがロータ角θM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θC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θC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θCとロータ角θMとの差を負荷角θL(=θC−θM)と定義する。
制御角θC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Iqとなる。すなわち、γ軸電流Iγとq軸電流Iqとの間に、次式(1)の関係が成立する。
Iq=Iγ・sinθL …(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
I q = I γ · sin θ L (1)
Refer to FIG. 1 again. The motor control device 5 detects a current flowing in a
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IU,IV,IW(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、角速度演算部27と、補正部28と、角速度適応制御部29と、指示電流値生成部31と、電流偏差演算部32と、PI制御部33と、γδ/UVW変換部34と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部35と、UVW/γδ変換部36とが含まれている。
The
The
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
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θCに対する加算角αを演算する。
The 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
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θC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
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θC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θCの前回値θC(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θC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
制御角演算部26は、制御角θCの前回値θC(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θCを演算する。そして、前演算周期における制御角θCを前回値θC(n-1)とし、これを用いて今演算周期における制御角θCである今回値θC(n)を求める。
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θC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 control
The command current
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
電流偏差演算部32は、指示電流値生成部31によって生成される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。γ軸検出電流Iγおよびδ軸検出電流Iδは、UVW/γδ変換部36から偏差演算部32に与えられるようになっている。
The current
UVW/γδ変換部36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IU、V相検出電流IVおよびW相検出電流IW)をγδ座標系の二相検出電流IγおよびIδ(以下総称するときには「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32に与えられるようになっている。UVW/γδ変換部36における座標変換には、制御角演算部26で演算される制御角θCが用いられる。
The UVW /
PI制御部33は、電流偏差演算部32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/UVW変換部34に与えられる。
γδ/UVW変換部34は、二相指示電圧Vγδ *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VU *、V相指示電圧VV *およびW相指示電圧VW *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
The γδ /
PWM制御部35は、U相指示電圧VU *、V相指示電圧VV *およびW相指示電圧VW *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
The
電流偏差演算部32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、指示電流値生成部31によって設定される二相指示電流値Iγδ *に近づくように制御される。
角速度演算部27は、電流検出部13によって検出されるモータ電流に基づいて、ロータ50の回転角速度ωを演算する。この実施形態では、角速度演算部27は、三相検出電流IUVWに基づいて回転角速度ωを演算するようになっている。ただし、角速度演算部27は、UVW/γδ変換部36が生成する二相検出電流Iγδに基づいて回転角速度ωを演算しても差し支えない。
The current
The
補正部28は、角速度演算部27によって求められた回転角速度ωに対して補正を施す。より具体的には、補正部28は、負荷角θLの変化に対応した補正を回転角速度ωに対して施す。負荷角θLは、前述のとおり、制御角θCとロータ角θMとの差であり、モータ3が発生すべきトルク(アシストトルク)に対応している。この実施形態では、指示操舵トルクT*は、操舵角が大きいほど大きな値をとる。また、操舵角が大きいほど、路面から舵取り機構2に入力されるトルク(負荷トルク)が大きいので、モータ3が発生すべきトルク(アシストトルク)も大きくなる。つまり、指示操舵トルクT*とモータ3が発生すべきトルクとの間には正の相関がある。したがって、指示操舵トルクT*が増加傾向であれば、負荷角θLも増加傾向であり、指示操舵トルクT*が減少傾向であれば負荷角θLも減少傾向である。そこで、この実施形態においては、補正部28は、指示操舵トルクT*の変化に応じて回転角速度ωに対して補正を施し、これにより、実質的には、負荷角θLの変化に応じて回転角速度ωに対して補正を施すことになる。
The correcting
角速度適応制御部29は、補正部28による補正後の回転角速度ωに応じて制御態様を変更するものである。この実施形態では、角速度適応制御部29は、PI制御部33の制御ゲイン(電流フィードバック制御のゲイン)を変更するものである。たとえば、角速度適応制御部29は、回転角速度ωの絶対値が大きいほど、制御ゲインを低くするものであってもよい。
The angular velocity
ただし、制御態様の変更は、電流フィードバック制御ゲインの変更に限らず、負荷角θLを調整するモータ制御(負荷角調整法)と、それ以外の態様のモータ制御との切り換えであってもよい。負荷角調整法以外のモータ制御としては、たとえば、モータ電流およびモータ電圧に基づいてモータ3の誘起電圧を推定し、この推定された誘起電圧に基づいてロータ50の回転角を推定し、この推定された回転角に基づいてモータ3への通電制御を行う誘起電圧推定法を挙げることができる。
However, changing the control mode is not limited to the change of the current feedback control gain, a motor control for adjusting the load angle theta L (load angle adjusting method), or may be a switching between motor control of the other aspects . As motor control other than the load angle adjustment method, for example, an induced voltage of the
図3は、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。
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)ΔTに対するPI制御(KPは比例係数、KI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θCの前回値θC(n-1)に対して加算されることによって、制御角θCの今回値θC(n)=θC(n-1)+αが求められる。このとき、制御角θCとロータ50の実際のロータ角θMとの偏差が負荷角θL=θC−θMとなる。
FIG. 3 is a control block diagram of the electric power steering apparatus. However, for the sake of simplicity, the function of the
Command steering torque T * and the deviation (torque deviation) of the detected steering torque T PI control for the [Delta] 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
したがって、制御角θC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Iq=IγsinθLとなる。このq軸電流Iq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KTをq軸電流Iq(=IγsinθL)に乗じた値が、アシストトルクTA(=KT・IγsinθL)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TAを舵取り機構2からの負荷トルクTL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θC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
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θCを更新していくことにより、負荷角θLが変化し、この負荷角θL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
このようにして、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6は、角速度演算部27の構成例を示すブロック図である。角速度演算部27は、ゼロクロス点検出部41と、不感帯設定部42と、ゼロクロス点間隔演算部43と、除算部44と、収束判定部45と、脈動判定部46とを備えている。
In this way, an electric power steering apparatus that can appropriately control the
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the angular
ゼロクロス点検出部41は、三相検出電流IUVWのゼロクロス点を検出する。より具体的には、U相検出電流IUのゼロクロス点、V相検出電流IVのゼロクロス点、およびW相検出電流IWのゼロクロス点を検出する。ゼロクロス点とは、電流値の正負が反転する点である。図7に示すように、三相検出電流IUVWのゼロクロス点は、ロータ回転角(電気角)でπ/3(rad)毎に現れる。
The zero
不感帯設定部42は、ゼロクロス点検出部41がゼロクロス点を検出した後の一定時間(たとえば600μsec)は、ゼロクロス点の検出を無効化する不感帯処理を実行するものである。これにより、ゼロクロス点付近でノイズが混入した場合に、そのノイズに起因する回転角速度推定の誤りを抑制している。
ゼロクロス点間隔演算部43は、不感帯処理後のゼロクロス点間の時間間隔(ゼロクロス点間隔)tを演算する。この時間間隔は、前述のとおり、ロータ回転角でπ/3に対応している。そこで、除算部44は、π/3をゼロクロス点間隔tで除算する。これにより、回転角速度ω=π/3tが求まる。回転方向は、UVW相のゼロクロス点の検出順序に基づいて求めることができる。
The dead
The zero cross point
ゼロクロス点検出部41は、三相検出電流IUVWを二相固定座標系(αβ座標系)に座標変換して得られる二相検出電流Iα,Iβのゼロクロス点を検出するものであってもよい。この場合、ゼロクロス点間の時間間隔tは、π/2(rad)に相当するから、除算部44では、回転角速度ω=π/2tが求められることになる。回転方向は、一方の電流のゼロクロス点における他方の電流の符号を観測することによって判定できる。
The zero-cross
収束判定部45および脈動判定部46は、回転角速度ωの確からしさを表す情報(確度情報)を生成する確度情報生成部47を構成している。この確度情報生成部47が生成する確度情報は、角速度適応制御部29に与えられるようになっている。角速度適応制御部29は、回転角速度ωの確からしさが低いことを表す確度情報が与えられると、回転角速度ωに応じた制御を中断する。回転角速度ωの確からしさが低くないことを表す確度情報が与えられると、角速度適応制御部29は、回転角速度ωに応じた制御を実行(再開)する。
The
収束判定部45は、検出操舵トルクTが一定時間(たとえば、100msec)以上指示操舵トルクT*に収束しない場合に、回転角速度ωの確からしさが低下していることを表す確度情報を生成する。また、脈動判定部46は、検出操舵トルクTに脈動が生じている場合に、回転角速度ωの確からしさが低下していることを表す確度情報を生成する。
脈動とは、図8に示すように、検出操舵トルクTが時間とともに周期的な変化を示し、安定しない状態をいう。このような脈動は、ロータ50の回転角速度とステータ55側に発生するN極の回転角速度とが異なり、そのため負荷角θLが絶えず変化している場合に発生する。したがって、検出操舵トルクTに脈動が生じているときには、モータ電流に基づいて推定した回転角速度ωの信頼性が低い。そこで、脈動判定部46は、検出操舵トルクTの脈動が検出されると、回転角速度ωの確からしさが低いことを表す確度情報を生成する。
The
As shown in FIG. 8, the pulsation means a state in which the detected steering torque T changes periodically with time and is not stable. Such pulsation is different from the angular velocity of the N pole generated to the rotational angular velocity and the
図9は、補正部28の働きを説明するための図である。モータ3が発生しているトルク(アシストトルク)が安定しているときには、負荷角θLが安定している。このとき、制御角θCとロータ角θMとの変化速度がほぼ等しいから、制御角θCの時間変化、すなわちモータ電流の時間変化は、ロータ角θMの時間変化に正確に対応する。よって、モータ電流の時間変化に基づいて妥当な回転角速度ωを求めることができる。これに対して、モータ3が発生するトルクが変動するときには、負荷角θLが変化するから、制御角θCの変化速度とロータ角θMの変化速度とが等しくなくなる。そこで、補正部28は、負荷角θLが増加するとき、すなわち、モータ発生トルクの増加時には、回転角速度ωを減少補正する。また、補正部28は、負荷角θLが減少するとき、すなわち、モータ発生トルクの減少時には、回転角速度ωを増加補正する。これにより、負荷角θLの変化に応じて回転角速度ωを補正でき、より妥当な回転角速度ωを得ることができる。
FIG. 9 is a diagram for explaining the function of the
この実施形態では、補正部28は、指示操舵トルクT*に応じて、回転角速度ωを補正している。これは、指示操舵トルクT*の変化が負荷角θLの変化に対応しているからである。たとえば、指示操舵トルクT*とアシストトルクTA(図3参照)とに正の相関がある場合、指示操舵トルクT*が大きいほど負荷角θLが大きくなる。したがって、指示操舵トルクT*が増加傾向のときは、負荷角θLが増加傾向となるので、回転角速度ωを減少補正すればよい。また、指示操舵トルクT*が減少傾向のときは、負荷角θLが減少傾向となるので、回転角速度ωを増加補正すればよい。また、指示操舵トルクT*とアシストトルクTAとに負の相関があるときには、指示操舵トルクT*が大きいほど負荷角θLが小さくなる。この場合には、指示操舵トルクT*が増加傾向のときは、負荷角θLが減少傾向となるので、回転角速度ωを増加補正すればよい。また、指示操舵トルクT*が減少傾向のときは、負荷角θLが増加傾向となるので、回転角速度ωを減少補正すればよい。指示操舵トルクT*の代わりに、検出操舵トルクTを用いて同様の補正を行うこともできる。回転角速度ωの補正の程度は、実験によって予め求めておけばよい。
In this embodiment, the
このように、この実施形態によれば、モータ検出電流のゼロクロス点に基づいて回転角速度ωが求められ、これに対して、負荷角θLの変化に対応した補正を施すことで、妥当な回転角速度ωを演算することができる。よって、この回転角速度ωを用いた制御を適切に行うことができる。また、検出操舵トルクTの指示操舵トルクT*への収束性が悪い場合や、検出操舵トルクTに脈動が生じている場合には、回転角速度ωの確からしさが低いものとして、当該回転角速度ωに基づく制御が中断される。これにより、不確かな回転角速度ωに基づく不所望な制御を回避できる。 As described above, according to this embodiment, the rotation angular velocity ω is obtained based on the zero cross point of the motor detection current, and a correction corresponding to the change in the load angle θ L is performed on the rotation angular velocity ω. The angular velocity ω can be calculated. Therefore, control using this rotational angular velocity ω can be performed appropriately. Further, when the convergence of the detected steering torque T to the command steering torque T * is poor, or when the detected steering torque T has a pulsation, it is assumed that the rotational angular velocity ω is less likely and the rotational angular velocity ω Control based on is interrupted. Thereby, undesired control based on the uncertain rotational angular velocity ω can be avoided.
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、モータ電流のゼロクロス点に基づいて回転角速度ωを求めているが、指示電圧(三相指示電圧VUVW *または二相固定座標系における指示電圧。モータ3に印加されるモータ電圧)のゼロクロス点に基づいて回転角速度ωを求める構成としてもよい。 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 rotational angular velocity ω is obtained based on the zero cross point of the motor current, but the instruction voltage (three-phase instruction voltage V UVW * or instruction voltage in the two-phase fixed coordinate system. The rotational angular velocity ω may be obtained based on the zero cross point of the motor voltage.
また、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。
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 the above-described embodiment, the configuration in which the
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、50…ロータ、51,52,52…ステータ巻線、55…ステータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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ために電流フィードバック制御を行う電流駆動手段と、
前記モータによって駆動される駆動対象に作用させるべき、モータトルク以外のトルクの指示値としての指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
前記駆動対象に働く、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、
前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクと前記トルク検出手段によって検出される検出トルクとの偏差であるトルク偏差を算出し、当該トルク偏差に対する比例積分演算を行うことによって、前記制御角に加算すべき加算角を演算する加算角演算手段と、
所定の演算周期毎に、前記加算角演算手段によって演算された加算角を制御角の前回値に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、
前記モータのモータ電流波形または前記モータに印加されるモータ電圧波形のゼロクロス点の間隔から前記モータの回転角速度を演算する角速度演算手段と、
前記制御角演算手段によって演算される制御角と前記ロータの回転角との差で表される負荷角の変化と相関のある前記指示トルクの変化に応じて、前記角速度演算手段によって演算された回転角速度を補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された回転角速度に応じてモータ制御態様を変更する変更手段とを含み、
前記モータ制御態様の変更が、
前記電流フィードバック制御のゲインの変更、または
前記制御角および前記軸電流値を用いることによって前記負荷角を調整して前記モータを制御する負荷角調整法と、モータ電流およびモータ電圧に基づいて推定される誘起電圧に基づいて前記ロータの回転角を推定し、当該推定された回転角に基づいて前記モータへの通電制御を行う誘起電圧推定法との切り換えを含む、モータ制御装置。 A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor,
Current driving means for performing current feedback control to drive the motor with an axial current value of a rotating coordinate system according to a control angle that is a control rotation angle;
An instruction torque setting means for setting an instruction torque as an instruction value of a torque other than the motor torque to be applied to a drive target driven by the motor;
Torque detecting means for detecting torque other than motor torque acting on the drive target;
A torque deviation, which is a deviation between the instruction torque set by the instruction torque setting means and the detection torque detected by the torque detection means, is calculated, and is added to the control angle by performing a proportional integral calculation on the torque deviation. An addition angle calculation means for calculating an addition angle to be calculated;
Control angle calculation means for calculating the current value of the control angle by adding the addition angle calculated by the addition angle calculation means to the previous value of the control angle for each predetermined calculation cycle;
Angular velocity calculating means for calculating the rotational angular velocity of the motor from the interval of zero cross points of the motor current waveform of the motor or the motor voltage waveform applied to the motor;
The rotation calculated by the angular velocity calculation means according to the change in the indicated torque correlated with the change in the load angle represented by the difference between the control angle calculated by the control angle calculation means and the rotation angle of the rotor. Correction means for correcting the angular velocity ;
See containing and changing means for changing the motor control mode depending on the rotational angular velocity corrected by the correcting means,
The change of the motor control mode is
Changing the gain of the current feedback control, or
A load angle adjustment method for controlling the motor by adjusting the load angle by using the control angle and the shaft current value, and rotation of the rotor based on an induced voltage estimated based on the motor current and the motor voltage estimating a corner, it switched including the induced voltage estimation method for performing energization control of the on the basis of the rotation angle which is the estimated motor, the motor controller.
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に加えられる操舵トルクを検出するものであり、 The torque detection means detects a steering torque applied to an operation member operated for steering the vehicle,
前記指示トルク設定手段は、前記操作部材の操舵角に基づいて、前記指示トルクを設定するものである、請求項1に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein the command torque setting unit is configured to set the command torque based on a steering angle of the operation member.
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