JP6136803B2 - Motor control device and electric power steering device using the same - Google Patents
Motor control device and electric power steering device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6136803B2 JP6136803B2 JP2013194167A JP2013194167A JP6136803B2 JP 6136803 B2 JP6136803 B2 JP 6136803B2 JP 2013194167 A JP2013194167 A JP 2013194167A JP 2013194167 A JP2013194167 A JP 2013194167A JP 6136803 B2 JP6136803 B2 JP 6136803B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- motor
- motor angle
- command value
- control device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 37
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 30
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 101150015217 FET4 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100119059 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ERG25 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000008571 general function Effects 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
本発明は、制御演算によりモータの電流を制御するための各相Duty指令値を算出し、各相Duty指令値に応じたPWM(パルス幅変調)信号を形成し、PWM制御によるインバータからモータに指令電流(電圧)を与えて駆動するモータ制御装置に関すると共に、そのモータ制御装置を用いて、車両の操舵系にモータによるアシスト力を付与するようにした電動パワーステアリング装置に関する。特に、インバータの電源入力側又は電源出力側(接地側)に単一の電流検出回路(1シャント式電流検出回路)を配設してPWM制御すると共に、Dutyパターン切替のタイミングにおいては、回転センサで検出したモータ角度信号を使用せず、その直前の複数のモータ角度(記憶値)から推定したモータ角度推定値を用いることで、ノイズを除去してモータ角度の変動による影響を防止し、コンパクトで安価で低騒音のモータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。 The present invention calculates each phase duty command value for controlling the motor current by control calculation, forms a PWM (pulse width modulation) signal corresponding to each phase duty command value, and outputs the PWM signal from the inverter to the motor. The present invention relates to a motor control device that is driven by applying a command current (voltage), and also relates to an electric power steering device that uses the motor control device to apply assist force by a motor to a steering system of a vehicle. In particular, a single current detection circuit (one shunt type current detection circuit) is arranged on the power input side or power output side (grounding side) of the inverter for PWM control, and at the timing of duty pattern switching, a rotation sensor By using the estimated motor angle value estimated from multiple previous motor angles (memory values) without using the motor angle signal detected in step 1, the noise is eliminated and the effect of fluctuations in the motor angle is prevented. The present invention relates to an inexpensive and low-noise motor control device and an electric power steering device using the same.
車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト力)を付与する電動パワーステアリング装置は、モータの駆動力を減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力を付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置(EPS)は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM制御のDuty指令値の調整で行っている。 An electric power steering device that applies a steering assist force (assist force) to a steering mechanism of a vehicle by a rotational force of a motor, a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer. A steering assist force is applied to the vehicle. Such a conventional electric power steering device (EPS) performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force. In feedback control, the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small. In general, the adjustment of the motor applied voltage is performed by duty control of PWM control. This is done by adjusting the command value.
電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の操舵トルクを検出するトルクセンサ10が設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)100には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット100は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTrと車速センサ12で検出された車速Velとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、電流指令値に補償等を施した電圧制御値Eによってモータ20に供給する電流を制御する。なお、車速VelはCAN(Controller Area Network)等から受信することも可能である。
The general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 1. A column shaft (steering shaft) 2 of the handle 1 is passed through a
コントロールユニット100は主としてCPU(又はMPUやMCU)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、図2のようになっている。
The
図2を参照してコントロールユニット100の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTr及び車速センサ12からの車速Velは電流指令値演算部101に入力され、アシストマップなどを用いて電流指令値Iref1が演算される。演算された電流指令値Iref1は、最大出力制限部102で過熱保護条件等に基づいて出力を制限され、最大出力を制限された電流指令値Iref2は減算部103に入力される。なお、電流指令値演算部101及び最大出力制限部102でトルク制御部を構成している。
The function and operation of the
減算部103は、電流指令値Iref2とフィードバックされているモータ20のモータ電流Imとの偏差電流Iref3(=Iref2−Im)を求め、偏差電流Iref3はPI(比例・積分)等の電流制御部104で制御され、制御された電圧制御値EはPWM制御部105に入力されてDuty指令値を演算され、Duty指令値を演算されたPWM信号PSによってインバータ106を介してモータ20を駆動する。PWM制御部105には、キャリア信号生成部107で生成された所定周波数を有する鋸歯状の各相キャリア信号CSが入力されている。モータ20のモータ電流Imはインバータ106内の電流検出回路120で検出され、検出されたモータ電流Imが減算部103に入力されてフィードバックされる。ベクトル制御等でモータ20としてブラシレスDCモータを使用する場合には、回転センサとして例えばレゾルバ21がモータ20に連結されると共に、モータ角度(角度信号)θからモータ角速度ωを演算する角速度演算部22が設けられている。
電圧制御値Eでモータ電流Imを制御し、モータ20を駆動するインバータ106には、半導体スイッチング素子(例えばFET)とモータ20とをブリッジ接続したブリッジ回路を使用し、電圧制御値Eに基づいて決定されたPWM信号PSのDuty指令値により、半導体スイッチング素子をON/OFF制御してモータ電流Imを制御する。
The
The
モータ20が3相(U,V,W)ブラシレスDCモータの場合、PWM制御部105及びインバータ106の詳細は例えば図3に示すような構成となっている。即ち、PWM制御部105は、各相キャリア信号CSを入力すると共に、電圧制御値Eを所定式に従って3相(U,V,W)分のPWM-Duty指令値D1〜D6を演算するDuty演算部105Aと、PWM-Duty指令値D1〜D6でFET1〜FET6の各ゲートを駆動してON/OFFするゲート駆動部105Bとで構成されており、インバータ106は、U相の上段FET1及び下段FET4で成る上下アームと、V相の上段FET2及び下段FET5で成る上下アームと、W相の上段FET3及び下段FET6で成る上下アームとで成る3相ブリッジで構成されており、PWM-Duty指令値D1〜D6でON/OFFされることによってモータ20を駆動する。また、インバータ106には、電源リレー14を経てバッテリ13から電力が供給されている。
When the
このような構成において、インバータ106の駆動電流ないしはモータ20のモータ電流を計測する必要があるが、コントロールユニット100のコンパクト化、軽量化、コストダウンの要求項目の1つとして、電流検出回路120の単一化がある。電流検出回路の単一化として1シャント式電流検出回路が知られており、1シャント式の電流検出回路120の構成は例えば図4に示すようになっている(例えば特開2009−131064号公報)。即ち、FETブリッジの底部アームと接地(GND)との間に1つのシャント抵抗R1が接続されており、FETブリッジに電流が流れたときのシャント抵抗R1による降下電圧を演算増幅器(差動増幅回路)121及び抵抗R2〜R4で電流値Imaに換算し、更に抵抗R6及びコンデンサC1で成るフィルタを経てA/D変換部122で所定のタイミングにA/D変換し、ディジタル値の電流値Imを出力するようになっている。なお、演算増幅器121の正端子入力には、抵抗R5を経て基準電圧となる2.5Vが接続されている。
In such a configuration, it is necessary to measure the drive current of the
このような1シャント式電流検出回路でUVW各相の電流を検出する場合、例えば特開2010−279141号公報(特許文献1)に示されるように、最大Duty、中間Duty及び最小Dutyの判定を行い、シフトされたキャリア周期に対して逐次並び替えを行う手法を用いている。即ち、各相のDuty設定値の大きさを比較して、最大相、中間相及び最小相を決定し、中間相のキャリア信号の立ち上がりの位相Yを基準として、最大相のキャリア信号の立ち上がりの位相を一定量だけ進めると共に、最小相のキャリア信号の立ち上がりの位相を一定量だけ遅らせ、位相が互いにずれた各相のキャリア信号と各相のDuty設定値とに基づいて各相PWM信号を生成し、中間相のPWM信号及び最小相のPWM信号のそれぞれの立ち上がりまでの所定区間Tu、Twにおいて電流検出を行うようになっている。これにより、各相のモータ電流を単一の電流検出回路で検出することができる。 When the current of each phase of UVW is detected by such a single shunt current detection circuit, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-279141 (Patent Document 1), determination of maximum duty, intermediate duty, and minimum duty is performed. And a method of sequentially rearranging the shifted carrier period is used. That is, the magnitude of the duty setting value of each phase is compared to determine the maximum phase, the intermediate phase, and the minimum phase, and the rising phase Y of the maximum phase carrier signal is determined with reference to the rising phase Y of the intermediate phase carrier signal. Advancing the phase by a certain amount, delaying the rising phase of the carrier signal of the smallest phase by a certain amount, and generating each phase PWM signal based on the carrier signal of each phase shifted from each other and the duty setting value of each phase In addition, current detection is performed in predetermined intervals Tu and Tw until the rising of each of the intermediate phase PWM signal and the minimum phase PWM signal. Thereby, the motor current of each phase can be detected by a single current detection circuit.
特許文献1に開示されたモータ制御装置では、モータの回転角度によってUVW3相の順に最大相、中間相、最小相であった場合、PWMの立ち上がりのタイミングは図5のキャリア周期TC1及びTC2の範囲に示されるように、U,V,Wの順に立ち上がる。しかしながら、次の瞬間、ロータの回転によりUVW3相のDutyの大小関係が、図5のキャリア周期TC3の範囲に示すようにU相最大、V相最小、W相中間に変化すれば、PWMの立ち上がりのタイミングもU相→V相→W相からU相→W相→V相のように変化する。この変化によって、図5に示す意図しないDutyの変動が一時的に発生する。 In the motor control device disclosed in Patent Document 1, the PWM rising timing is within the range of the carrier cycles TC1 and TC2 in FIG. 5 when the UVW3 phase is the maximum phase, intermediate phase, and minimum phase depending on the rotation angle of the motor. As shown in the figure, the signal rises in the order of U, V, and W. However, at the next moment, if the magnitude relationship of the duty of the UVW3 phase changes to the maximum of the U phase, the minimum of the V phase, and the middle of the W phase as shown in the range of the carrier cycle TC3 in FIG. The timing changes from U phase → V phase → W phase to U phase → W phase → V phase. Due to this change, an unintended duty variation shown in FIG. 5 temporarily occurs.
図6(A)〜(J)はその動作例を示しており、図6(A)は時点t1に、V相Duty指令値の相順が中間相から最小相に切替わる様子を示し、図6(B)はV相Duty指令値に基づくV相電流を示しており、相が切替わることによって発生する一時的なDutyの変動による電流変動(歪み)が時点t1後に生じていることを示している。また、図6(C)は時点t1に、W相Duty指令値の相順が最小相から中間相に切替わる様子を示し、図6(D)はW相Duty指令値に基づくW相電流を示しており、相が切替わることによる電流変動(歪み)が時点t1後に生じていることを示している。
このように時点t1に、V相及びW相の相順のPWM切替タイミングが切替わることによって発生する一時的なDutyの変動により、V相電流及びW相電流に変動(歪み)が生じ、図6(E)に示すようにモータ角度が変動し、これにより図6(F)に示すようにモータ角度検出値が変動すると共に、演算される電流指令値が図6(G)に示すように変動する。その結果、図6(H)〜(J)に示すようにUVW各相のDuty指令値が変動することによってノイズが発生し、音や振動が生じることになる。
FIGS. 6A to 6J show an example of the operation. FIG. 6A shows a state in which the phase order of the V-phase duty command value is switched from the intermediate phase to the minimum phase at time t1. 6 (B) shows the V-phase current based on the V-phase Duty command value, and shows that the current fluctuation (distortion) due to the temporary Duty fluctuation generated by the phase switching occurs after time t1. ing. FIG. 6C shows a state in which the phase order of the W-phase duty command value is switched from the minimum phase to the intermediate phase at time t1, and FIG. 6D shows the W-phase current based on the W-phase duty command value. It shows that current fluctuation (distortion) due to phase switching occurs after time t1.
Thus, at the time point t1, fluctuation (distortion) occurs in the V-phase current and the W-phase current due to the temporary duty fluctuation caused by the switching of the PWM switching timing in the phase order of the V-phase and the W-phase. As shown in FIG. 6 (E), the motor angle fluctuates. As a result, the detected motor angle value fluctuates as shown in FIG. 6 (F), and the calculated current command value becomes as shown in FIG. 6 (G). fluctuate. As a result, as shown in FIGS. 6H to 6J, noise is generated due to fluctuations in the duty command value of each UVW phase, and sound and vibration are generated.
上述のように、PWM位相シフトによるDuty相順の変動がPWM位相シフトの瞬間に発生し、このDuty相順の変動は例えばV相電流及びW相電流の変動(歪み)を引き起こし、その電流歪みがモータ角度の変動を引き起こし、それによってモータ角度検出値が変動し、その検出値の変動に反応してトルク制御部及び電流制御部が反応し、電流指令値及びDuty指令値の変動が発生する。その結果、V相電流及びW相電流が更に変動してしまうという一連のフィードバックループが形成され、音や振動などが発生する好ましくない現象を引き起こしてしまう。音や振動の発生は電動パワーステアリング装置にあっては、運転者に不快感を与え操舵性を悪化する。 As described above, the Duty phase sequence fluctuation due to the PWM phase shift occurs at the moment of the PWM phase shift, and this Duty phase sequence fluctuation causes the fluctuation (distortion) of the V phase current and the W phase current, for example. Causes fluctuations in the motor angle, thereby causing fluctuations in the detected motor angle value, and in response to fluctuations in the detected value, the torque control unit and the current control unit react to generate fluctuations in the current command value and the duty command value. . As a result, a series of feedback loops in which the V-phase current and the W-phase current further fluctuate are formed, causing an undesirable phenomenon in which sound and vibration are generated. The generation of sound and vibration in the electric power steering apparatus makes the driver uncomfortable and deteriorates steering performance.
このような問題を軽減する手法として、変動するモータ角度をノイズと捉え、一定のフィルタ処理を行うことで変動を抑えることが考えられる。 As a technique for reducing such a problem, it is conceivable to suppress the fluctuation by treating the fluctuating motor angle as noise and performing a certain filtering process.
しかしながら、このようなレゾルバ等の回転センサの回転(角度)信号に重畳するノイズとしては一般にスイッチングノイズが考えられており、かかるスイッチングノイズの低減手法としては、例えば特願2006−33903号公報(特許文献2)に開示されているように、レゾルバ出力信号を平均化してノイズを低減する方法が一般的に知られている。しかしながら、上述のようなPWM位相の切替に起因したステップ状のノイズを除去するようなフィルタを用いると、レゾルバ出力信号そのものが正確に再生できない可能性があり、電動パワーステアリング装置の場合には、運転者にとって好ましくない操舵性能になってしまう問題がある。 However, switching noise is generally considered as noise superimposed on a rotation (angle) signal of a rotation sensor such as a resolver. As a method for reducing such switching noise, for example, Japanese Patent Application No. 2006-33903 (patent) As disclosed in the literature 2), a method for reducing noise by averaging resolver output signals is generally known. However, if a filter that removes step-like noise due to PWM phase switching as described above is used, the resolver output signal itself may not be accurately reproduced. In the case of an electric power steering device, There is a problem that the steering performance becomes undesirable for the driver.
また、特開2012−125106号公報(特許文献3)に開示された制御装置では、回転速度関連の補正1と変調率関連の補正2で、スイッチングノイズによる角度検出ノイズの低減を図っている。しかしながら、特許文献3の装置では、レゾルバが検出する現在値を利用して全ての信号処理を実施しているので、レゾルバ出力信号自体の変動がそのまま影響を及ぼしてしまう問題がある。
更に、特許文献2及び3はいずれもモータ電流の検出手法を開示していないばかりか、コントローラのコンパクト化、軽量化、コストダウンを全く考慮していない。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、安価でコンパクトな1シャント式電流検出回路を用いてモータ電流を検出すると共に、PWM位相シフトによるDuty変動がPWM位相シフトの瞬間に発生しても、電流指令値及びDuty指令値の変動が発生することもなく、音や振動などの不快な現象を生じないモータ制御装置及びそれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
In the control device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-125106 (Patent Document 3), rotation detection related correction 1 and modulation rate related
Furthermore, neither
The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to detect a motor current using an inexpensive and compact one-shunt current detection circuit, and to detect a duty variation due to PWM phase shift as a PWM phase. Providing a motor control device that does not cause unpleasant phenomena such as noise and vibration without causing fluctuations in the current command value and duty command value even when it occurs at the moment of shifting, and an electric power steering device using the motor control device There is to do.
本発明は、制御演算によりモータの電流を制御するための各相Duty指令値を算出し、前記各相Duty指令値に応じたPWM信号を形成し、前記PWM信号に基づいてインバータにより前記モータを駆動すると共に、前記モータのモータ角度を検出する回転センサが設けられているモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記インバータの電源側若しくは接地側に1シャント式電流検出回路が接続されており、前記各相Duty指令値を比較して大小関係を決定する比較部と、
前記大小関係に基づいて前記PWM信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングを所定の順序で順次立ち上げるタイミング制御部と、所定のアルゴリズムに応じて前記立ち上がりの順番が変更され、前記立ち上がりの順番が変更されたタイミングにおいてのみ、前記回転センサの過去値に基づいてモータ角度推定値を推定し、前記モータ角度推定値を前記モータ角度として出力するモータ角度出力部とを具備することにより達成される。
The present invention calculates each phase duty command value for controlling the motor current by control calculation, forms a PWM signal according to each phase duty command value, and controls the motor by an inverter based on the PWM signal. The motor control device is provided with a rotation sensor for driving and detecting a motor angle of the motor. The object of the present invention is to provide a one-shunt current detection circuit connected to the power source side or the ground side of the inverter. A comparison unit that compares the phase duty command values of each phase to determine a magnitude relationship;
Based on the magnitude relationship, a timing control unit that sequentially raises the rising or falling timing of the PWM signal in a predetermined order, and the rising order is changed according to a predetermined algorithm, and the rising order is changed. This is achieved only by providing a motor angle output unit that estimates a motor angle estimated value based on the past value of the rotation sensor and outputs the motor angle estimated value as the motor angle only at a predetermined timing.
また、本発明の上記目的は、前記所定の順序が、前記Duty指令値の最大相、中間相、最小相の順番あることにより、或いは前記所定のアルゴリズムが、各相の最大相、中間相、最小相の関係が変化したタイミングにおいて前記立ち上がりの順番も変更されるものであることにより、或いは前記モータ角度出力部が、前記最大相、中間相、最小相の関係の変化を検出する相変化検出部と、前記回転センサからのモータ角度を所定周期で記憶する記憶部と、前記記憶部の複数の過去値から前記モータ角度推定値を推定するモータ角度推定部とで構成されていることにより、或いは前記モータ角度推定部が線形近似によって前記モータ角度推定値を推定することにより、或いは前記回転センサがレゾルバであることにより、より効果的に達成される。
上記各モータ制御装置を搭載することにより、上記目的の電動パワーステアリング装置を達成できる。
Further, the object of the present invention is that the predetermined order is the order of the maximum phase, the intermediate phase, and the minimum phase of the Duty command value, or the predetermined algorithm is a maximum phase, an intermediate phase of each phase, Phase change detection in which the rising order is also changed at the timing when the relationship of the minimum phase changes, or the motor angle output unit detects a change in the relationship of the maximum phase, intermediate phase, and minimum phase And a storage unit that stores the motor angle from the rotation sensor in a predetermined cycle, and a motor angle estimation unit that estimates the motor angle estimation value from a plurality of past values of the storage unit. Alternatively, this is achieved more effectively by the motor angle estimator estimating the estimated motor angle value by linear approximation, or when the rotation sensor is a resolver.
By mounting the motor control devices, the above-described electric power steering device can be achieved.
本発明によれば、PWM位相シフトのタイミングにおいては回転センサ(例えばレゾルバ)からのモータ角度(角度信号)を用いずに、記憶部に記憶された複数の前回値を用いて線形近似によりモータ角度推定し、推定されたモータ角度推定値を用いることにより、音や振動などの好ましくない現象を引き起こすフィードバックループの1つであるモータ角度検出値の変動を最小化若しくは抑制することができる。
これにより、PWM位相切替に伴う電流変動(歪み)及びモータの角度変動はモータ角度検出値に影響しないため、電流指令値はモータ角度検出値の変動が伝播しない滑らかな指令値波形となり、その結果Duty指令値も、上記変動が影響しない滑らかなDuty指令値波形を得ることができる。Duty指令値がモータ角度検出値の変動によって影響を受けない滑らかな波形になるので、モータ制御装置や電動パワーステアリング装置にとって好ましくない不快な現象の発生を低減若しくは抑制することが可能となる。
According to the present invention, at the PWM phase shift timing, the motor angle (angle signal) from the rotation sensor (for example, resolver) is not used, but the motor angle is obtained by linear approximation using a plurality of previous values stored in the storage unit. By estimating and using the estimated motor angle estimated value, it is possible to minimize or suppress the fluctuation of the detected motor angle, which is one of feedback loops that cause undesirable phenomena such as sound and vibration.
As a result, since current fluctuation (distortion) and motor angle fluctuation accompanying PWM phase switching do not affect the detected motor angle value, the current command value becomes a smooth command value waveform in which fluctuation of the detected motor angle value does not propagate. The duty command value can also obtain a smooth duty command value waveform that is not affected by the above fluctuation. Since the duty command value has a smooth waveform that is not affected by fluctuations in the detected motor angle value, it is possible to reduce or suppress the occurrence of an unpleasant phenomenon that is undesirable for the motor control device and the electric power steering device.
本発明のモータ制御装置(電動パワーステアリング装置)では、インバータと電源との間若しくはインバータと接地(GND)との間に単一の電流検出回路(1シャント式電流検出回路)が設けられている。そして、1シャント式電流検出回路でUVW各相のモータ電流を確実に検出するように、各相のDuty指令値の大きさを比較して最大相、中間相及び最小相を決定し、中間相のキャリア信号の立ち上がりの位相を基準として、最大相のキャリア信号の立ち上がりの位相を一定量だけ進めると共に、最小相のキャリア信号の立ち上がりの位相を一定量だけ遅らせ、位相が互いにずれた各相のキャリア信号と各相のDuty指令値とに基づいて各相PWM信号を生成し、中間相のPWM信号及び最小相のPWM信号のそれぞれの立ち上がりまでの所定区間において電流検出を行う。 In the motor control device (electric power steering device) of the present invention, a single current detection circuit (one shunt type current detection circuit) is provided between the inverter and the power source or between the inverter and the ground (GND). . Then, in order to reliably detect the motor current of each phase of UVW with a single shunt type current detection circuit, the magnitude of the duty command value of each phase is compared to determine the maximum phase, intermediate phase, and minimum phase. The rising phase of the carrier signal of the largest phase is advanced by a fixed amount, and the rising phase of the carrier signal of the smallest phase is delayed by a fixed amount, and the phases of the phases shifted from each other. Each phase PWM signal is generated based on the carrier signal and the duty command value of each phase, and current detection is performed in a predetermined interval until each rising edge of the intermediate phase PWM signal and the minimum phase PWM signal.
本発明では、Dutyパターンの相順の切替を検出し、検出された相順切替のタイミングにおいてのみ、レゾルバ等で検出したモータ角度(角度信号)を使用せず、その直前の複数の記憶値(モータ角度)から推定したモータ角度推定値を用いることで、特別なフィルタを通すことなく、相順の切替のタイミングにおけるモータ角度検出値の変動に起因するDuty指令値の変動を防止ないし抑制することが可能となる。Dutyパターンの相順の切替のタイミング以外においては、レゾルバ等で検出されたモータ角度をそのまま使用する。 In the present invention, switching of the phase order of the Duty pattern is detected, and only at the detected phase order switching timing, the motor angle (angle signal) detected by the resolver or the like is not used, and a plurality of stored values ( By using the estimated motor angle estimated from the (motor angle), it is possible to prevent or suppress the variation of the duty command value caused by the variation of the detected motor angle value at the phase sequence switching timing without passing through a special filter. Is possible. The motor angle detected by the resolver or the like is used as it is except for the timing of switching the duty pattern phase order.
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図7は、本発明の一実施形態の構成を図2に対応させて示しており、電流制御部104からの電圧制御値E及びキャリア信号CSに基づいて、各相のPWM信号のDutyに応じたDuty指令値DSを設定するDuty設定部130と、Duty設定部130で設定された各相のDuty指令値DSを比較し、Duty指令値DSの大きさが最大の最大相、Duty指令値DSの大きさが中間の中間相及びDuty指令値DSの大きさが最小の最小相を決定して大小関係信号SRを出力する比較部131と、比較部131からの大小関係信号SR及びキャリア信号CSに基づいて、3相のPWM信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングを所定の順序、例えばDuty指令値DSの最大相→中間相→最小相の順序で立ち上げ、インバータ106を介してモータ20を駆動するPWM信号PSを出力するタイミング制御部132とを備えている。
FIG. 7 shows the configuration of an embodiment of the present invention corresponding to FIG. 2, and it corresponds to the duty of the PWM signal of each phase based on the voltage control value E and the carrier signal CS from the
更に、タイミング制御部132から出力される3相のPWM信号PSの立ち上がりの順番に変化が生じたことを検出し、変化が生じたときに相変化信号PCを出力する相変化検出部142と、レゾルバ21からのモータ角度θを所定周期で記憶する記憶部141と、相変化検出部142から相変化信号PCが出力されたときにのみ、記憶部141から過去複数回の記憶角度データθmを読み出し、線形近似によってモータ角度を推定してモータ角度推定値θeを出力するモータ角度推定部140とが設けられている。
相変化検出部142から相変化信号PCが出力されていないときには、レゾルバ21のモータ角度θがそのままモータ角度推定値θeとして出力される。つまり、相変化信号PCが出力されていないときには、モータ角度推定値θe=モータ角度θである。また、トルク制御部110で算出された電流指令値Iref2は減算部103に入力され、1シャント式の電流検出回路120で検出されたモータ電流Imとの偏差である電流指令値Iref3が電流制御部104に入力されている。
Furthermore, a phase
When the phase change signal PC is not output from the phase
なお、レゾルバ21からの出力はアナログ信号であるので、記憶部141は、実際にはR/D変換等でA/D変換したディジタル値をモータ角度θとして所定サンプリング周期で記憶する。また、モータ角度推定部140、記憶部141及び相変化検出部142でモータ角度出力部を構成している。
Since the output from the
このような構成において、その動作例を図8のフローチャートを参照して説明する。本フローチャートでは、本発明に関連する部分のみを説明する。 In such a configuration, an example of the operation will be described with reference to the flowchart of FIG. In this flowchart, only the parts related to the present invention will be described.
先ずDuty設定部130は、電流制御部104で演算された電圧制御値Eと、キャリア信号生成部107で生成されたキャリア信号CSとを入力し(ステップS1)、各相のPWM信号のDutyに応じたDuty指令値DSを設定する(ステップS2)。Duty設定部130で設定されたDuty指令値DSは比較部131に入力され、各相のDuty指令値DSを比較し、Duty指令値DSの大きさが最大の最大相、Duty指令値DSの大きさが中間の中間相及びDuty指令値DSの大きさが最小の最小相を決定して大小関係信号SRを出力する(ステップS3)。
First, the
タイミング制御部132は比較部131から大小関係信号SRを入力し、3相PWM信号の立ち上がり(又は立ち下がり)のタイミングを、所定の順序で順次立ち上げる(ステップS4)。所定の順序は、例えばDuty指令値DSの最大相→中間相→最小相の順番、或いは最小相→中間相→最大相の順番などである。タイミング制御部132でタイミングを制御されたPWM信号PSが出力され(ステップS5)、PWM信号PSによりインバータ106を介してモータ20が駆動される(ステップS10)。
The
モータ20の各相モータ電流は1シャント式電流検出回路120で上述のように検出され(ステップS11)、検出されたモータ電流検出値Imは減算部103にフィードバックされる。また、レゾルバ21でモータ角度θが検出され(ステップS12)、検出されたモータ角度θは所定サンプリング周期で記憶部141に記憶される(ステップS13)。
The motor current of each phase of the
一方、相変化検出部142はPWM信号PSに基づいて、立ち上がりの順番が変更されて相変化があるか否かを検出するようになっており(ステップS14)、相変化が検出されたときに相変化信号PCを出力する。相変化信号PCは記憶部141及びモータ角度推定部140に入力され、モータ角度推定部140は記憶部141から、相変化信号PCが入力された直前から複数個の過去のモータ角度θmを読み出し、複数個のモータ角度θmに基づく線形近似によってモータ角度θeを推定する(ステップS20)。推定されたモータ角度推定値θeがモータ角度推定部140から出力される(ステップS30)。なお、相変化検出部142から相変化信号PCが出力されないときには、レゾルバ21で検出されたモータ角度θがそのままモータ角度推定値θe(=θ)として出力される。
On the other hand, the phase
図9のフローチャートは、上記ステップS20におけるモータ角度推定の詳細を示しており、相変化検出部142から相変化信号PCが入力されると(ステップS21)、記憶部142から複数回の過去の記憶値(モータ角度θm)を読み出す(ステップS22)。モータ角度推定部140は、読み出した複数回の過去の記憶値を用いて、公知の線形近似演算によってモータ角度を推定し(ステップS23)、推定したモータ角度推定値θeを出力する(ステップS24)。
The flowchart of FIG. 9 shows details of the motor angle estimation in step S20. When the phase change signal PC is input from the phase change detection unit 142 (step S21), the
図10は本発明による効果を、図6と比較して示している。本発明では相変化に起因して図10(E)に示すようにモータ角度θが変動しても、図10(A)及び(C)のように相変化が発生したときには、相変化検出部142で検出された相変化信号PCに基づいて、モータ角度推定部140はモータ角度θの過去値θmから線形近似や対数近似等によって図10(F)に示すようにモータ角度を推定し、この推定されたモータ角度推定値θeを制御演算に用いる。このため、図10(G)〜(J)に示すように、電流指令値及び各相Duty指令値に変動を生じることはなく、滑らかな電流指令値及び各相Duty指令値を出力することができる。
FIG. 10 shows the effect of the present invention in comparison with FIG. In the present invention, even if the motor angle θ fluctuates as shown in FIG. 10E due to the phase change, when the phase change occurs as shown in FIGS. 10A and 10C, the phase change detection unit Based on the phase change signal PC detected at 142, the motor
1 ハンドル
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
20 モータ
21 レゾルバ
22 角速度演算部
100 コントロールユニット(ECU)
101 電流指令値演算部
102 最大出力制限部
104 電流制御部
105 PWM制御部
105A Duty演算部
105B ゲート駆動部
106 インバータ
107 キャリア信号生成部
120 1シャント式電流検出回路
130 Duty設定部
131 比較部
132 タイミング制御部
140 モータ角度推定部
141 記憶部
142 相変化検出部
1 Handle 10
101 Current Command
Claims (7)
前記インバータの電源側若しくは接地側に1シャント式電流検出回路が接続されており、
前記各相Duty指令値を比較して大小関係を決定する比較部と、
前記大小関係に基づいて前記PWM信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングを所定の順序で順次立ち上げるタイミング制御部と、
所定のアルゴリズムに応じて前記立ち上がりの順番が変更され、前記立ち上がりの順番が変更されたタイミングにおいてのみ、前記回転センサの過去値に基づいてモータ角度推定値を推定し、前記モータ角度推定値を前記モータ角度として出力するモータ角度出力部と、
を具備したことを特徴とするモータ制御装置。 Calculate each phase duty command value for controlling the motor current by control calculation, form a PWM signal according to each phase duty command value, drive the motor by an inverter based on the PWM signal, In the motor control device provided with the rotation sensor for detecting the motor angle of the motor,
A one-shunt current detection circuit is connected to the power supply side or ground side of the inverter,
A comparison unit that determines the magnitude relationship by comparing each phase Duty command value;
A timing controller that sequentially raises the rising or falling timing of the PWM signal in a predetermined order based on the magnitude relationship;
The rising order is changed according to a predetermined algorithm, and only at the timing when the rising order is changed, a motor angle estimated value is estimated based on the past value of the rotation sensor, and the motor angle estimated value is A motor angle output unit that outputs the motor angle;
A motor control device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013194167A JP6136803B2 (en) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Motor control device and electric power steering device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013194167A JP6136803B2 (en) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Motor control device and electric power steering device using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015061421A JP2015061421A (en) | 2015-03-30 |
JP6136803B2 true JP6136803B2 (en) | 2017-05-31 |
Family
ID=52818560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013194167A Active JP6136803B2 (en) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Motor control device and electric power steering device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6136803B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10689026B2 (en) | 2016-08-26 | 2020-06-23 | Nsk Ltd. | Control device for electric power steering device |
JP7249840B2 (en) * | 2019-03-25 | 2023-03-31 | ミネベアミツミ株式会社 | MOTOR CONTROL DEVICE, MOTOR SYSTEM AND MOTOR CONTROL METHOD |
JP7290967B2 (en) * | 2019-03-25 | 2023-06-14 | ミネベアミツミ株式会社 | MOTOR CONTROL DEVICE, MOTOR SYSTEM AND MOTOR CONTROL METHOD |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5532904B2 (en) * | 2009-12-18 | 2014-06-25 | 日本精工株式会社 | Motor drive control device and electric power steering device using the same |
JP5402948B2 (en) * | 2011-01-05 | 2014-01-29 | 日本精工株式会社 | Motor control device and electric power steering device using the same |
-
2013
- 2013-09-19 JP JP2013194167A patent/JP6136803B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015061421A (en) | 2015-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5655975B1 (en) | Multiphase motor control device and electric power steering device using the same | |
WO2016098244A1 (en) | Motor control device and electric power steering device using same | |
CN109463039B (en) | Electric power steering apparatus | |
US8489282B2 (en) | Electric power steering control methods and systems | |
CN104079213B (en) | Motor control assembly and power steering gear | |
JP5973856B2 (en) | Electric power steering device and control device for electric power steering device | |
JP5402948B2 (en) | Motor control device and electric power steering device using the same | |
JP3988065B2 (en) | DC motor drive device and electric power steering control device | |
WO2013038753A1 (en) | Motor control device and electric power steering device | |
CN109496393B (en) | Electric power steering apparatus | |
JP2013017363A (en) | Motor control device | |
JP6136803B2 (en) | Motor control device and electric power steering device using the same | |
JP5858207B1 (en) | Electric power steering device | |
JP2002127922A (en) | Electric power steering device | |
CN111344944B (en) | Controller, motor control system, and electric power steering system | |
JP5929521B2 (en) | Motor control device and electric power steering device using the same | |
JP6256277B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
WO2008110817A2 (en) | Determining average current drawn by a motor | |
KR20150055354A (en) | Control apparatus and method for position compensating of electric power steering motor | |
JP2006158119A (en) | Power steering control device, method and program | |
JP4556464B2 (en) | Control device for electric power steering device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160419 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170404 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170331 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170417 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6136803 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |