JP5434216B2 - モータ制御装置および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記オープンループ制御手段で求めたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれるパラメータとして電機子巻線抵抗を含む回路抵抗および電機子巻線鎖交磁束数の少なくとも一方を求めるパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段で求めたパラメータを平滑化して前記オープンループ制御手段に対して出力する平滑手段とを備え、
前記平滑手段の時定数は、前記オープンループ制御手段による制御開始当初はその後よりも小さく制御されることを特徴とする。
前記平滑手段の時定数は、前記オープンループ制御手段による制御が安定し、かつ、前記パラメータ算出手段で求めたパラメータが温度変化に追従して変化するように決定されていることを特徴とする。
前記平滑手段の時定数は、前記オープンループ制御手段の演算周期以上、かつ、前記パラメータ算出手段で求めたパラメータの温度変化に対する時定数以下であることを特徴とする。
前記パラメータ算出手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を求め、
前記平滑手段は、前記パラメータ算出手段で求めた電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を平滑化することを特徴とする。
前記パラメータ算出手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線鎖交磁束数を求め、
前記平滑手段は、前記パラメータ算出手段で求めた電機子巻線鎖交磁束数を平滑化することを特徴とする。
前記パラメータ算出手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を求める処理と、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線鎖交磁束数を求める処理とを選択的に実行し、
前記平滑手段は、前記パラメータ算出手段で選択的に求めたパラメータを平滑化することを特徴とする。
前記指令電流値と前記電流検出手段で検出された電流値との差に比例積分演算を施して前記指令電圧のレベルを求めるフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御手段で求めた指令電圧のレベルと、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルとを切り替えて出力する指令電圧選択手段とをさらに備える。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図2に示すモータ制御装置は、ECU10を用いて構成されており、u相、v相およびw相の3相巻線(図示せず)を有するブラシレスモータ1を駆動する。ECU10は、位相補償器11、マイクロコンピュータ(以下、マイコンと略称する)20、3相/PWM(Pulse Width Modulation)変調器12、モータ駆動回路13、および、電流センサ14を備えている。
vd=(R+PLd)id *−ωeLqiq * …(1)
vq=(R+PLq)iq *+ωeLdid *+ωeΦ …(2)
ただし、式(1)と(2)において、vd はd軸指令電圧、vq はq軸指令電圧、id *はd軸指令電流、iq *はq軸指令電流、ωe はロータの角速度、Rは電機子巻線抵抗を含む回路抵抗、Ld はd軸の自己インダクタンス、Lq はq軸の自己インダクタンス、ΦはU、V、W相電機子巻線鎖交磁束数の最大値の√(3/2)倍、Pは微分演算子である。このうちR、Ld 、Lq およびΦは、既知のパラメータとして扱われる。なお、上記回路抵抗には、ブラシレスモータ1とECU10との間の配線抵抗やECU10内でのモータ駆動回路13の抵抗および配線抵抗などが含まれる。この点は、他の実施形態でも同様である。
Vu=√(2/3)×{vd×cosθ−vq×sinθ} …(3)
Vv=√(2/3)×{vd×cos(θ−2π/3)
−vq×sin(θ−2π/3)} …(4)
Vw=−Vu−Vv …(5)
なお、式(3)と(4)に含まれる角度θは、角度算出部24で求めたものである。
id=√2×{iv×sinθ−iu×sin(θ−2π/3)} …(6)
iq=√2×{iv×cosθ−iu×cos(θ−2π/3)} …(7)
なお、式(6)と(7)に含まれる角度θは、角度算出部24で求めたものである。
R=(vq−PLqiq−ωeLdid−ωeΦ)/iq …(8a)
なお、式(8a)は、式(2)のd軸指令電流id *とq軸指令電流iq *にd軸検出電流id とq軸検出電流iq を代入し、その式をRについて解いたものである。
R=(vq−ωeLdid−ωeΦ)/iq …(8b)
R=(vq−ωeΦ)/iq …(8c)
式(8b)は式(8a)から微分項を省略したものであり、式(8c)は式(8b)からid を含む項を省略したものである。
R=(vd−PLdid+ωeLqiq)/id …(8d)
R=(vd+ωeLqiq)/id …(8e)
R=vd/id …(8f)
式(8d)は、式(1)のd軸指令電流id *とq軸指令電流iq *にd軸検出電流id とq軸検出電流iq を代入し、その式をRについて解いたものである。式(8e)は式(8d)から微分項を省略したものであり、式(8f)は式(8e)からiq を含む項を省略したものである。
図4は、本発明の第2の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図4に示すモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置において、R平滑部27を含むマイコン20を計時部31とR平滑部32を含むマイコン30に置換したものである。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図5は、本発明の第3の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図5に示すモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置において、R算出部26とR平滑部27を含むマイコン20をΦ算出部41とΦ平滑部42を含むマイコン40に置換したものである。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
Φ={vq−(R+PLq)iq−ωeLdid}/ωe …(9a)
なお、式(9a)は、式(2)のd軸指令電流id *とq軸指令電流iq *にd軸検出電流id とq軸検出電流iq を代入し、その式をΦについて解いたものである。
Φ=(vq−Riq−ωeLdid)/ωe …(9b)
Φ=(vq−Riq)/ωe …(9c)
式(9b)は式(9a)から微分項を省略したものであり、式(9c)は式(9b)からid を含む項を省略したものである。
図6は、本発明の第4の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図6に示すモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置において、R算出部26とR平滑部27を含むマイコン20を、R算出部51、R平滑部52、Φ算出部53およびΦ平滑部54を含むマイコン50に置換したものである。本実施形態の構成要素のうち、第1および第3の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図7は、本発明の第5の実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。図7に示すモータ制御装置は、第1の実施形態に係るモータ制御装置においてマイコン20と電流センサ14をそれぞれマイコン60と電流センサ15に置換したものである。このモータ制御装置は、電流センサ15が正常に動作しているときにはフィードバック制御を行い、電流センサ15に異常が発生したときにはオープンループ制御を行う。本実施形態の構成要素のうち、第1の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
vd #=K×{Ed+(1/T)∫Ed・dt} …(10)
vq #=K×{Eq+(1/T)∫Eq・dt} …(11)
ただし、式(10)と(11)において、Kは比例ゲイン定数であり、Tは積分時間である。
Claims (8)
- モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータに供給すべき電流の量を示す指令電流値と前記モータのロータの角速度とに基づき、モータの回路方程式に従い、前記モータの駆動に用いられる指令電圧のレベルを求めるオープンループ制御手段と、
前記オープンループ制御手段で求めたレベルの電圧を用いて前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれるパラメータとして電機子巻線抵抗を含む回路抵抗および電機子巻線鎖交磁束数の少なくとも一方を求めるパラメータ算出手段と、
前記パラメータ算出手段で求めたパラメータを平滑化して前記オープンループ制御手段に対して出力する平滑手段とを備え、
前記平滑手段の時定数は、前記オープンループ制御手段による制御開始当初はその後よりも小さく制御されることを特徴とする、モータ制御装置。 - 前記平滑手段の時定数は、前記オープンループ制御手段による制御が安定し、かつ、前記パラメータ算出手段で求めたパラメータが温度変化に追従して変化するように決定されていることを特徴とする、請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記平滑手段の時定数は、前記オープンループ制御手段の演算周期以上、かつ、前記パラメータ算出手段で求めたパラメータの温度変化に対する時定数以下であることを特徴とする、請求項2に記載のモータ制御装置。
- 前記パラメータ算出手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を求め、
前記平滑手段は、前記パラメータ算出手段で求めた電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を平滑化することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 前記パラメータ算出手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線鎖交磁束数を求め、
前記平滑手段は、前記パラメータ算出手段で求めた電機子巻線鎖交磁束数を平滑化することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 前記パラメータ算出手段は、前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線抵抗を含む回路抵抗を求める処理と、モータの回路方程式に含まれる電機子巻線鎖交磁束数を求める処理とを選択的に実行し、
前記平滑手段は、前記パラメータ算出手段で選択的に求めたパラメータを平滑化することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 前記指令電流値と前記電流検出手段で検出された電流値との差に比例積分演算を施して前記指令電圧のレベルを求めるフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御手段で求めた指令電圧のレベルと、前記オープンループ制御手段で求めた指令電圧のレベルとを切り替えて出力する指令電圧選択手段とをさらに備えた、請求項1〜3のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のモータ制御装置を備えた、電動パワーステアリング装置。
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