JP6489780B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a control device.
従来から、モータを用いて車両の傾きを制御する技術が知られている。その際に、モータにより駆動する回転軸の回転角を回転角センサ(レゾルバ)が検出し、当該検出結果をフィードバックしてモータを制御する技術がある。 Conventionally, a technique for controlling the inclination of a vehicle using a motor is known. At this time, there is a technique in which a rotation angle sensor (resolver) detects a rotation angle of a rotary shaft driven by a motor, and the detection result is fed back to control the motor.
しかしながら、従来技術においては、回転角センサ(レゾルバ)の検出結果を、R/D変換器が回転角に変換するために、回転角センサ(レゾルバ)とR/D変換器との間を多くの線で接続する必要があるが、製造する際に負担が大きい。 However, in the prior art, in order for the R / D converter to convert the detection result of the rotation angle sensor (resolver) into the rotation angle, there are many between the rotation angle sensor (resolver) and the R / D converter. Although it is necessary to connect with a wire, a burden is large in manufacturing.
実施形態の制御装置は、一例として、モータにより駆動する回転媒体の回転角を検出するためのレゾルバと、1対の線が3組で構成される6本の線を介して前記レゾルバと接続可能な構成であって、前記レゾルバの検出結果が示された電位差を導出するための前記1対の線のうち一方である3線が前記レゾルバに接続され且つ他方である3線が前記レゾルバに接続されずにグラウンドに接続され、前記レゾルバから前記一方の3線を介して入力された信号から、前記回転角に変換する変換部と、前記6本の線のうち前記一方の3線で前記レゾルバと前記変換部とを接続し且つ前記他方の3線で前記変換部と前記グラウンドとを接続したことで生じた歪みを補正する補正情報に基づく補正を、前記変換部により変換された前記回転角に対して行う補正部と、前記補正部により補正された前記回転角に基づいて、前記回転媒体の角速度を算出する角速度演算部と、前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度演算部により算出された前記角速度と、に基づいて、制御装置の前記モータの制御に基づく遅れに相当する遅れ角を算出する遅れ演算部と、前記遅れ角に基づいて、前記モータを制御する制御部と、を備え、前記遅れ演算部は、前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度と、に基づいて、前記制御装置に基づく前記モータのd軸成分の遅れに相当するd軸遅れ角と、前記制御装置に基づく前記モータのq軸成分の遅れに相当するq軸遅れ角と、を算出する。よって、本実施形態によれば、一例としては、回転角検出部と変換部との間で接続する線を低減することで製造負担を軽減すると共に、接続状況に応じた補正を行うことによる従来と同様の性能を実現できる。 As an example, the control device of the embodiment can be connected to the resolver via a resolver for detecting the rotation angle of a rotating medium driven by a motor and six lines each including three pairs of lines. The three wires that are one of the pair of wires for deriving the potential difference in which the detection result of the resolver is shown are connected to the resolver and the other three wires are connected to the resolver. Without being connected to the ground and converting the signal input from the resolver via the one of the three lines into the rotation angle, and the resolver by the one of the six lines. The rotation angle converted by the conversion unit is corrected based on correction information for correcting distortion generated by connecting the conversion unit and the ground with the other three wires. Row against A correction unit, on the basis of the rotation angle corrected by the correction unit, and an angular velocity calculation unit for calculating an angular velocity of said rotating media, and the rotation angle corrected by the correction unit, calculated by the velocity calculation unit A delay calculation unit that calculates a delay angle corresponding to a delay based on the control of the motor of the control device based on the angular velocity, and a control unit that controls the motor based on the delay angle. The delay calculation unit is configured to determine a d-axis delay angle corresponding to a delay of the d-axis component of the motor based on the control device based on the rotation angle corrected by the correction unit and the angular velocity; A q-axis delay angle corresponding to the delay of the q-axis component of the motor based on the control device is calculated . Therefore, according to the present embodiment, as an example, the manufacturing load is reduced by reducing the lines connected between the rotation angle detection unit and the conversion unit, and correction is performed according to the connection status. The same performance can be realized.
また、上記制御装置では、一例として、遅れ演算部により算出されたd軸遅れ角と、q軸遅れ角と、に基づいて、モータに出力された3相の電流値から、制御部によるモータの制御にフィードバックするためのd軸及びq軸のフィードバック電流値に変換し、当該d軸及びq軸のフィードバック電流値を制御部に出力する第2の変換部を、さらに備える。よって、一例としては、q軸のフィードバック電流値とd軸のフィードバック電流値とに基づいた制御が実現できるので、制御対象としてSPMモータ及びIPMモータのどちらにも対応可能にできる。 In the control device, as an example, based on the d-axis delay angle calculated by the delay calculation unit and the q-axis delay angle, the three-phase current value output to the motor is used to determine whether the motor is controlled by the control unit. A second conversion unit is further provided that converts the feedback current values of the d-axis and the q-axis for feedback to the control and outputs the feedback current values of the d-axis and the q-axis to the control unit. Therefore, as an example, since control based on the q-axis feedback current value and the d-axis feedback current value can be realized, it is possible to support both SPM motors and IPM motors as control targets.
以下に示す実施形態では、モータが搭載された車両として3輪の電気自動車を用いて説明するが、モータが搭載される車両を3輪の電気自動車に制限するものではない。 In the embodiment described below, a three-wheel electric vehicle will be described as a vehicle on which a motor is mounted, but the vehicle on which the motor is mounted is not limited to a three-wheel electric vehicle.
図1は、実施形態の一人乗り用の3輪の電気自動車の正面図を示した図であり、図2は、本実施形態の一人乗り用の3輪の電気自動車(以下、車両10と称す)の側面図を示した図である。 FIG. 1 is a front view of a single-seat three-wheeled electric vehicle according to the embodiment. FIG. 2 is a single-seat three-wheeled electric vehicle (hereinafter referred to as a vehicle 10) according to the present embodiment. It is the figure which showed the side view of).
車両10は、車体11と、支持部21により支持される右前輪20と、支持部24により支持される左前輪23と、支持部27により支持される後輪26と、を有している。
The
車体11は、支持部21、24、27により支持される。また、車体11は、乗員M1が着座するためのシートが設けられている。シートに着座した乗員M1は、アームレスト12に設けられた操作装置13を用いて車両10を操作する。
The
操作装置13は、例えば、操作ボタンや操縦レバー、車両10の状態を乗員M1に通知するための表示デバイスから構成されている。操作装置13が操作されることで、車両10は、スタートアップ(電源投入)、シャットダウン(電源切断)や、走行・停止その他の動作を行う。
The
図3は、車両10の内部構造の例を示した模式図である。図3に示されるように、車体11の内部には、ギアボックス31と、ロッド22、25、32と、車両制御装置40と、が収納されている。そして、ギアボックス31及び車両制御装置40は、車体11の内部に固定されている。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the internal structure of the
ギアボックス31は、車両制御装置40から回転軸41を介して伝達されたトルクに応じて、X軸に平行な軸回りにロッド32を回転させる。ロッド32は、ロッド22、25を回転可能に接続されている。また、ロッド22は、支持部21に固定されている。ロッド25は、支持部24に固定されている。ロッド22、25は、その軸が基準線Dvと平行になるように、移動が規制されている。基準線Dvは、車体11の上下方向を示す線とする。右前輪20及び左前輪23の車体11に対する高さは、回転軸41の回転軸に応じて変化する。
The
車両制御装置40は、車両10の姿勢を制御する。本実施形態の車両制御装置40は、Y−Z平面において、重力に基づいて車両10に生じる加速度ベクトルAvと当該車両10の上下方向の基準線Dvとのなす傾斜角θyが‘0’度になるように、回転軸41を回転させる。
The
図4は、車両10が傾斜面上に存在する場合を例示した図である。図4に示されるように、車両10が傾斜面上に存在する場合、車両制御装置40が、傾斜角θyが‘0’になるように、換言すれば車両10の上下方向が重力方向と一致するように、回転軸41を回転させることで、傾斜面によらず、車両10の姿勢を安定させることができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the
図3に戻り、車両10の姿勢を安定させるための構成について説明する。車両制御装置40は、モータ42と、規制ユニット43と、モータ電気角センサ44と、加速度センサ45と、ジャイロセンサ46と、回転軸角度センサ47と、統合ECU(Electronic Control Unit)50と、駆動系ECU51と、ギア501と、を備える。
Returning to FIG. 3, a configuration for stabilizing the posture of the
モータ42は、例えば三相ブラシレスモータとする。モータ42は、駆動系ECU51から供給される電力に従って駆動する。
The
そして、モータ42は、ギア501を介して、回転軸41と接続されている。そして、モータ42から出力されるトルクがギア501を介して、回転軸41に伝達されることで、回転軸41が回転する。
The
モータ42は、回転軸41からギアボックス31、ロッド22、25、32、支持部21、24を介して接続されている右前輪20及び左前輪23の上下方向の位置を制御可能とする。つまり、モータ42は、車両10に設けられた複数の車輪(右前輪20及び左前輪23)を支持する支持機構(ロッド22、25、32)を制御して、車両10の傾きを調整可能とする。このように、モータ42は、車両10の傾きを制御可能とする。これにより、モータ42は、車両10の転倒を防止するための一部構成として機能する。
The
モータ電気角センサ44は、モータ42に取り付けられているセンサであって、モータ42により駆動する回転軸41(回転媒体)の回転角を検出するための構成とする。本実施形態では、モータ電気角センサ44としてレゾルバを用いる。モータ電気角センサ44は、励磁コイルと、互いに直交する2つの検出コイルとで構成され、励磁コイルに振幅/周波数が一定の正弦波信号が入力された場合に、2つの検出コイルから(sinθとcosθに対応する)2つのレゾルバの出力信号が出力される。
The motor
レゾルバの出力信号は、モータ42について、0〜360度の範囲で計測可能な信号とする。そして、モータ42の回転角と、回転軸41の回転角と、の間に比例関係が存在する。このため、本実施形態のレゾルバの出力信号で示される(モータ42)回転角の変化量から、回転軸41の回転角の変化量を、精度良く検出できる。
The output signal of the resolver is a signal that can be measured for the
加速度センサ45は、例えば静電容量型の3軸加速度センサであって、重力加速度や車両10の加減速等によって生じる加速度を検出する。例えば、車両10が停止している場合に、加速度センサ45は、基準線Dvに対する重力加速度の方向を検出する。そして、加速度センサ45は、検出の結果を示す加速度信号を、統合ECU50に送信する。
The
ジャイロセンサ46は、例えば、振動式のジャイロスコープとする。ジャイロセンサ46は、車両10の角速度を検出し、当該検出の結果を示す角速度信号を、統合ECU50に送信する。
The
回転軸角度センサ47は、回転軸41の回転角を計測するためのセンサとする。本実施形態の回転軸角度センサ47が計測する回転軸41の回転角は、加速度ベクトルAvと当該車両10の上下方向の基準線Dvとのなす傾斜角θyと一致する。つまり、回転軸41の回転角が‘0’度の場合に、水平な平面上に設けられた車両10の重心の位置が車両10の中心にくる。また、本実施形態では、回転軸角度センサ47により計測された回転角を、絶対回転角と称す。
The rotation
しかしながら、回転軸角度センサ47が検出する回転角の変化量より、モータ電気角センサ44に基づく回転軸41の回転角の変化量の方が高い精度となる。そこで、本実施形態では、回転軸角度センサ47により起動時に絶対回転角を検出した後、それ以降の回転角の変化量についてはモータ電気角センサ44からの信号を利用する。
However, the amount of change in the rotation angle of the
本実施形態の統合ECU50、及び駆動系ECU51は、(図示しない)プロセッサ、不揮発性メモリ、及びRAM等を備えた構成とし、不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行する。
The integrated
統合ECU50は、車両10全体を制御する構成とする。本実施形態にかかる統合ECU50は、加速度センサ45からの加速度信号、及びジャイロセンサ46からの角速度信号に基づいて、モータ42を駆動させる指令を駆動系ECU51に行う。
The
駆動系ECU51は、統合ECU50からの指令、回転軸角度センサ47による絶対回転角、及びモータ電気角センサ44による回転角に基づいて、モータ42の駆動を制御する。
The
規制ユニット43は、駆動系ECU51から送信される信号に従って、回転軸41を規制する。規制ユニット43は、所定の規制信号を受信した場合に、回転軸41と一体となって回転するギアに部材を係合させることで、回転軸41の回転を抑止させる。また、規制ユニット43は、回転軸を抑止させた後、所定の解除信号を受信した場合に、部材をギアから離間させることで、回転軸41の回転の抑止を解除する。なお、回転軸41の回転を抑止する手法は、ギアに部材を係合させる手法に制限するものではなく、様々な手法を適用して良い。例えば、規制ユニット43は、いわゆるシフトロック装置やギアロック装置と同様の機構を有しても良い。
The
図5は、本実施形態の車両の左右方向(Y軸方向)の傾きを制御する構成例を示した図である。図5に示される統合ECU50、及び駆動系ECU51は、IG信号(イグニッション信号)に従って、起動制御が行われる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example for controlling the inclination in the left-right direction (Y-axis direction) of the vehicle according to the present embodiment. The integrated
統合ECU50、及び駆動系ECU51の間は、第1can(Controller Area Network)、及び第2canで接続されている。第1can、及び第2canは、耐ノイズ性を考慮されて設計された、相互接続された機器間で情報を送受信するためのネットワークとする。
The integrated
これにより、統合ECU50は、駆動系ECU51に対してデータの送受信と指令とを行うことができる。
As a result, the integrated
そして、統合ECU50は、ジャイロセンサ46及び加速度センサ45からの信号や、操作装置13からの操作情報に基づいて、駆動系ECU51に対して、車両10の姿勢を安定させるための指令を行う。
Then, the
指令としては、例えばリーントルク指令がある。リーントルク指令は、車両10のリーン(左右方向)のトルク制御に必要なトルク値でモータ42を駆動させるように、駆動系ECU51に出力する指令とする。
An example of the command is a lean torque command. The lean torque command is a command that is output to the
具体的には、統合ECU50は、ジャイロセンサ46や加速度センサ45から送信される信号等に応じて、モータ42のトルクと負荷トルクとが平衡するようにリーンのトルク制御を行うための、モータ42のトルク値を算出し、当該トルク値になるようリーントルク指令として、駆動系ECU51に出力する。リーントルク指令は、路面に対する即応性が高いため、悪路走行や、段差の乗り上げ等に用いられ、車両10の姿勢の制御の際に、乗員の乗り心地を向上させる。
Specifically, the
駆動系ECU51は、リーントルク指令に従ってモータ制御を行う。なお、本実施形態は、トルク値に基づいた制御を行う例について説明するが、トルク値に基づいた制御に制限するものではなく、例えば、回転軸41の目標回転角になるような指令に従ったモータ制御を行っても良い。
The
駆動系ECU51は、回転軸角度センサ47により計測された絶対回転角と、モータ電気角センサ44により検出された回転角と、により、回転軸41の詳細な回転角を算出し、当該回転角に基づいて、モータ42の制御を行う。
The
そして、モータ42による駆動トルクは、ギア501を介して、回転軸41に伝達される。次に、駆動系ECU51について説明する。
Then, the driving torque by the
図6は、駆動系ECU51の構成例を示したブロック図である。図6に示されるように、駆動系ECU51は、(図示しない)プロセッサで、不揮発性メモリに格納されているプログラムを実行することで、電力管理制御部601と、電流ベクトル演算部602と、電流PI制御部603と、2相―3相変換部604と、PWM制御部605と、3相Hブリッジ606と、R/D(レゾルバ/デジタル)変換部607と、電気角非線形補正部608と、ω演算部609と、遅れ補償演算部610と、3相―2相変換部611と、を実現する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the
電力管理制御部601は、入力されたリーントルク指令に対して、過剰な電力を供給しないように予め設定された、トルク指令上限値及び下限値の範囲内に収まるように調整し、調整されたトルク指令値を電流ベクトル演算部602に出力する。
The power
電流ベクトル演算部602は、電力管理制御部601により調整された後のトルク指令値から、モータ42を駆動させるためのd軸電流指令値idと、q軸電流指令値iqと、を算出する。
The current
電流PI制御部603は、電流ベクトル演算部602から出力されたd軸電流指令値idと、q軸電流指令値iqと共に、3相―2相変換部611から出力されたフィードバック電流値ida、iqaを用いて制御を行う。そこで、フィードバック電流値ida、iqaを算出するために必要な複数の構成について説明する。
The current
R/D(レゾルバ/デジタル)変換器607は、モータ電気角センサ44から入力されたレゾルバの出力信号を、モータ42の電気角を表すデジタル信号θsenに変換して出力する。図7は、R/D変換器607の構成例を示した図である。本実施形態のR/D変換器607は、ツインPLL(Phase Locked Loop)を用いた例について説明する。
The R / D (resolver / digital)
従来、レゾルバ(モータ電気角センサ)と、R/D変換器と、の間は、(レゾルバの)励起コイルと接続するための2線と、(レゾルバの)2つの検出コイルと接続するための4線と、による合計6線で接続されていた。 そして、R/D変換器が、1対の線(2線)を用いて、レゾルバに励磁信号を出力し、レゾルバの検出コイルに接続された2対の線(4線)から、2つの入力電圧の電位差を表す信号を受け取っていた。R/D変換器が、受け取った2つの電位差を表す信号から、電気角を表すデジタル信号に変換し、当該デジタル信号を出力していた。しかしながら、レゾルバとR/D変換器との間を6線で接続すると、構成が煩雑になる上に、作業負担が増大し、コストが増大する。 Conventionally, between the resolver (motor electrical angle sensor) and the R / D converter, there are two wires for connecting to the excitation coil (of the resolver) and two detection coils (of the resolver) It was connected with 4 lines and 6 lines in total. The R / D converter uses a pair of wires (2 wires) to output an excitation signal to the resolver, and two inputs from the two pairs of wires (4 wires) connected to the detection coil of the resolver. A signal representing the voltage potential difference was received. The R / D converter converts the received signal representing the potential difference into a digital signal representing the electrical angle, and outputs the digital signal. However, if the resolver and the R / D converter are connected by 6 wires, the configuration becomes complicated and the work load increases and the cost increases.
そこで本実施形態のR/D変換部607は、モータ電気角センサ44の検出コイルの検出結果である電位差を導出するための1対の線(2線)のうち、一方の線をモータ電気角センサ44の検出コイルに接続され且つ他方がモータ電気角センサ44に接続されないようにグラウンドに接続する構成とした。
In view of this, the R /
さらに、R/D変換部607は、モータ電気角センサ44の励磁コイルに励磁信号を出力するための1対の線(2線)のうち、一方の線をモータ電気角センサ44の励磁コイルに接続され且つ他方がモータ電気角センサ44に接続されないようにグラウンドに接続する構成とした。
Further, the R /
換言すると、R/D変換器607は、6線のうち3線(1対の線のうち一方)を、1線にまとめてグラウンドに接続し、残り3線(1対のうち他方)をモータ電気角センサ44と接続した。つまり、本実施形態のR/D変換器607は、グランドに接続する1線と、レゾルバ(モータ電気角センサ44)に接続する3線と、で構成された4線式を用いた例となる。本実施形態は、図7に示されるように、線S4と、線S3と、線R2と、をグラウンドに接続する。
In other words, the R /
励磁信号生成部709は、励磁信号を生成する。オペアンプ710は、励磁信号生成部709により生成された励磁信号を増幅して、線R1、R2から出力する。
The excitation
第1の差動アンプ701は、線S2及び線S4との間の電位差を表すレゾルバの出力信号(例えば、sinθ(t)・sinωt)を入力する。なお、抵抗703、704は、負帰還するための構成とする。なお、θ(t)はモータ電気角センサ44により検出可能な回転角、ωはモータ電気角センサ44により検出可能な角速度とする。
The first
第2の差動アンプ702は、線S1及び線S3との間の電位差を表すレゾルバの出力信号(例えば、cosθ(t)・sinωt)を入力する。なお、抵抗705、706は、負帰還するための構成とする。なお、θ(t)はモータ電気角センサ44により検出可能な回転角、ωはモータ電気角センサ44により検出可能な角速度とする。
The second
そして、アナログ信号処理部707と、第1のフィルタ711と、第1のVCO712と、第1のカウンタ713と、第1のPSG714と、で第1の位相同期回路(PLL)751を実現する。なお、第1のフィルタ711は、ローパスフィルタとする。
The analog
同様に、アナログ信号処理部707と、第2のフィルタ721と、第2のVCO722と、第2のカウンタ723と、第2のPSG724と、で第2の位相同期回路(PLL)752を実現する。第2のフィルタ721は、ローパスフィルタとする。
Similarly, the analog
第1の位相同期回路(PLL)751、及び第2の位相同期回路(PLL)752は、閉ループ構成による負帰還制御系の一種となり、下記の式(1)で示される制御偏差εを、常に‘0’にすべく機能する。なお、制御偏差εは、アナログ信号処理部707により抽出される。
The first phase-locked loop (PLL) 751 and the second phase-locked loop (PLL) 752 are a kind of negative feedback control system having a closed loop configuration, and the control deviation ε expressed by the following equation (1) is always set to Works to '0'. The control deviation ε is extracted by the analog
ε=sin(θ(t)−φ(t))・ωt…(1) ε = sin (θ (t) −φ (t)) · ωt (1)
ここで制御偏差εを‘0’とすると、θ(t)−φ(t)=0となり、レゾルバのアナログ角度の一致する位相角を持つPLL出力を実現できる。第1の位相同期回路(PLL)751は、第1のカウンタ713から遅れ位相角(ωt+φ(t))をレゾルバのアナログ角度と一致するように出力する。第2の位相同期回路(PLL)752は、第2のカウンタ723から進み位相角(ωt−φ(t))をレゾルバのアナログ角度と一致するように出力する。そして、デジタル信号処理部708が、2つの位相同期回路751、752の出力結果から、相対位相角φ(t)を求めることで、モータ電気角センサ44により検出された回転角θsen(=φ(t))を出力する。
If the control deviation ε is ‘0’, θ (t) −φ (t) = 0, and a PLL output having a phase angle that matches the analog angle of the resolver can be realized. The first phase synchronization circuit (PLL) 751 outputs the delayed phase angle (ωt + φ (t)) from the
このように本実施形態は、ツインPLL方式のR/D変換を用いた例について説明したが、R/D変換手法としては上述した手法に制限するものではない。 Thus, although this embodiment demonstrated the example using R / D conversion of the twin PLL system, as an R / D conversion method, it does not restrict | limit to the method mentioned above.
図6に戻り、電気角非線形補正部608は、R/D(レゾルバ・デジタル)変換器607から変換された回転角θsenに対して、モータ電気角センサ44とR/D(レゾルバ・デジタル)変換器607との接続状況に基づく補正処理を行う。従来、モータ電気角センサとR/D(レゾルバ・デジタル)変換器と、の間を6線で接続していた。これに対して、本実施形態では、モータ電気角センサ44とR/D変換器との間を3線で接続し、他のグラウンドに(換言すれば4線式で)接続することとした。これにより、R/D変換部607から出力に歪みが生じる。そこで、本実施形態では、電気角非線形補正部608が、モータ電気角センサ44とR/D変換器607との間を3線で接続した状況に基づく歪みを補正する。
Returning to FIG. 6, the electrical angle
さらに、従来、出力されたパラメータに関する補正を、遅れ補償演算部でまとめて行っていたが、本実施形態では、回転角θsenについて事前に補正する必要があるため、電気角非線形補正部608で行うこととした。つまり、本実施形態では、電気角非線形補正部608と、遅れ補償演算部610と、の2つの構成とした上で、R/D変換に関連する補正を行った後に、その他の補正を行うこととした。
Further, conventionally, correction related to the output parameter is collectively performed by the delay compensation calculation unit. However, in the present embodiment, since the rotation angle θsen needs to be corrected in advance, it is performed by the electrical angle
また、6線式から4線式に変更したことにより、ノイズが生じやすくなる。そこで本実施形態のR/D変換器607では、第1のフィルタ711と第2のフィルタ721とのフィルタ強度を従来用いていたものより強くする。本実施形態では、例えば、第1のフィルタ711と第2のフィルタ721のフィルタ強度を、モータ42の最高回転数を検出可能な程度を目安として設定している。
In addition, noise is easily generated by changing from the 6-wire system to the 4-wire system. Therefore, in the R /
図8は、実際の回転角と、R/D変換器607から出力された回転角θsenと、の違いを例示した図である。図8に示される例では、横軸がモータ電気角センサ44により検出された回転角θであり、縦軸がR/D変換器607から出力された回転角θsenとする。そして、本実施形態では、線801で例示されるような遷移が行われる。このように、本実施形態のR/D変換器607が出力する回転角θsenは、モータ電気角センサ44により検出された回転角θと比較すると歪んでいる。そこで、本実施形態の電気角非線形補正部608が、線801として出力される回転角θsenを、線802になるように補正を行うこととした。
FIG. 8 is a diagram illustrating the difference between the actual rotation angle and the rotation angle θsen output from the R /
図9は、本実施形態の電気角非線形補正部608の構成例を示した図である。図9に示されるように、電気角非線形補正部608は、遅れ補正部901と、第1の演算部902と、差分補正部903と、第2の演算部904と、で構成されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the electrical angle
遅れ補正部901は、回転角θsenを補正するための遅延量を算出する。本実施形態の遅れ補正部901は、遅延量Kr・ω・Δtから算出する。Δtは、演算周期とする。角速度ωは、ω演算部609から入力される。なお、ゲインKrは、実施の態様に応じて定められる定数とする。
The
第1の演算部902は、回転角θsenから、遅延量Kr・ω・Δtを減算する。
The
差分補正部903は、6線式―4線式差分補正マップ911と、第1の演算部902による演算結果と、から回転角θsenを補正するための補償量を算出する。図10は、6線式―4線式差分補正マップの例を示した図である。図10に示される6線式―4線式差分補正マップは、横軸が回転角であり、縦軸が補償量とする。そして、図10に示されるように、6線式―4線式差分補正マップは、回転数θsenを補正するためにsin波を用いる例とする。6線式―4線式差分補正マップにsin波を用いることで、図8で示した線801の歪みを補正するように作成されていることを確認できる。なお、図8で例示したsin波の振幅は実施の態様に応じて設定されるものとする。そして、差分補正部903により算出された補償量は、第2の演算部904に出力される。
The
第2の演算部904は、回転角θsenから、差分補正部903から出力された補償量を減算し、補正済みの回転角θ’を算出する。
The
電気角非線形補正部608は、上述した構成により補正済みの回転角θ’を出力できる。
The electrical angle
ω演算部609は、入力される回転角θ’に基づいて、角速度ωを算出する。本実施形態では、ω演算部609は、ω=dθ’/dtに基づいて算出する。本実施形態では、1ms毎に角速度ωを算出する。
The
本実施形態の遅れ補償演算部610は、遅れ補償の主要因の一つであるモータ42の遅れ補償についてd軸とq軸とを独立して処理する。そこで、遅れ補償演算部610は、補正された回転角θ’と、角速度ωと、に基づいて、d軸及びq軸の各々について回転角の遅れ補償を行い、駆動系ECU51によるモータ42の制御に基づいた、d軸成分の遅れに相当するd軸の遅れ角θdと、d軸成分の遅れに相当するq軸の遅れθqと、を算出する。算出されたd軸の遅れ角θd及びq軸の遅れ角θqを出力する。
The delay
図11は、本実施形態の遅れ補償演算部610の構成例を示した図である。図11に示されるように、遅れ補償演算部610は、d軸遅れ補償演算部1101と、q軸遅れ補償演算部1102と、第1の加算部1103と、第2の加算部1104と、を備えている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the delay
d軸遅れ補償演算部1101は、入力される角速度ωに基づいて、d軸成分の時間遅れΔtsdを算出する。本実施形態では、下の式(2)を用いて算出する。
The d-axis delay
Δtsd=τi+τh+τld…(2)
なお、τiを電流センサの遅れ、τhを3相Hブリッジ606の遅れ、τldをモータ42のd軸インダクタンスLd(d軸成分)の1次遅れとする。
Δtsd = τi + τh + τld (2)
Τi is a delay of the current sensor, τh is a delay of the three-
これにより、d軸の遅れω*(P/2)*Δtsdとなる。なお、Pをモータ42の極数とし、例えば、‘12’が設定される。
As a result, the d-axis delay ω * (P / 2) * Δtsd is obtained. Note that P is the number of poles of the
そして、第1の加算部1103が、回転角θ’に、d軸の遅れ(ω*(P/2)*Δtsd)を加算することで、d軸の遅れ角θdを算出する。
The first adding
q軸遅れ補償演算部1102は、入力される角速度ωに基づいてq軸の時間遅れΔtsqを算出する。本実施形態では、下の式(3)を用いて算出する。
Δtsq=τi+τh+τlq…(3)
なお、τlqをモータ42のq軸インダクタンスLq(q軸成分)の1次遅れとする。
The q-axis delay
Δtsq = τi + τh + τlq (3)
Note that τlq is the first-order lag of the q-axis inductance Lq (q-axis component) of the
これにより、q軸の遅れは、ω*(P/2)*Δtsqとなる。 Thereby, the delay of the q-axis becomes ω * (P / 2) * Δtsq.
そして、第2の加算部1104が、回転角θ’に、q軸の遅れ(ω*(P/2)*Δtsq)を加算することで、q軸の遅れ角θqを算出する。
Then, the
そして、遅れ補償演算部610は、算出されたq軸の遅れ角θq及びd軸の遅れ角θdを3相−2相変換部611に出力する。
Then, the delay
3相−2相変換部611は、遅れ補償演算部610により算出されたd軸の遅れ角θd及びq軸の遅れ角θqに基づいて、3相Hブリッジ606により入力されたモータ42の3相(u相、v相、w相)の電流値(iu、iv、iw)から、2軸(q軸、d軸)のフィードバック電流値(iqa、ida)に変換し、2軸(q軸、d軸)のフィードバック電流値(iqa、ida)を電流PI制御部603に出力する。これにより、電流PI制御部603により、フィードバック電流値を考慮したモータ42の制御が行われる。
The three-phase to two-
本実施形態では、下の式(4)を用いてフィードバック電流値(iqa、ida)を算出する。なお、下記の式(4)では、遅れ角θd、θqの単位を度数に予め変換しておくものとする。 In the present embodiment, the feedback current value (iqa, ida) is calculated using the following equation (4). In the following equation (4), the units of the delay angles θd and θq are converted into degrees in advance.
本実施形態は、モータ42として、IPMモータを適用可能とする。ところで、SPMモータは、Ld=Lqのため、d軸又はq軸の電流制御のみで良いが、IPMモータは、Ld≠Lqのため、d軸及びq軸の電流制御が必要となる。そこで、本実施形態の駆動系ECU51を用いて、d軸及びq軸の電流制御を可能とした。しかしながら、d軸及びq軸の電流制御を可能ということは、IPMモータのみならず、SPMモータの制御も可能である。換言すれば、本実施形態の駆動系ECU51は、IPMモータ及びSPMモータのいずれについても制御可能である。
In the present embodiment, an IPM motor can be applied as the
電流PI制御部603は、d軸電流指令値id及びq軸電流指令値iqに、3相―2相変換部611から入力されたフィードバック電流値(iqa、ida)を加算すると共に比例補償して、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqを算出して、2相―3相変換部604に出力する。
The current
2相―3相変換部604は、d軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqをU相、V相、W相の3相に変換してU相電圧vu、V相電圧vv、W相電圧vwを算出し、PWM制御部605に出力する。2相―3相変換部604は、変換に際して電気角非線形補正部608で補正された回転角θ’を用いる。
The two-phase to three-
PWM制御部605は、U相電圧vu、V相電圧vv、W相電圧vwに基づいてPWM変調を行い、返答が行われた後のPWM信号を、3相Hブリッジ606に対して出力する。
The
3相Hブリッジ606は、PWM制御部605から入力されるpwmu信号、pwmv信号、及びpwmw信号に基づいて、モータ42のオン/オフ制御の他に、モータ42に供給する電圧の向きを制御する。
The three-
本実施形態の車両10は、上述した構成を備えることで、車両の運動状態に応じた制御が可能となる。
By providing the
次に、本実施形態にかかる駆動系ECU51における、電流PI制御部603にフィードバック電流値を出力するまでの処理について説明する。図12は、本実施形態にかかる駆動系ECU51における上述した処理の手順を示すフローチャートである。
Next, processing until the feedback current value is output to the current
まず、R/D変換器607が、モータ電気角センサ(レゾルバ)44からの出力信号に基づいて、補正前の回転角θsenに変換する(ステップS1201)。
First, the R /
そして、電気角非線形補正部608が、6線式―4線式差分補正マップ、及び角速度ωを用いて、回転角θsenから回転角θ’を算出する(ステップS1202)。
Then, the electrical angle
次に、ω演算部609が、補正された回転角θ’から、角速度ωを算出する(ステップS1203)。
Next, the
そして、遅れ補償演算部610が、補正された回転角θ’及び角速度ωから、q軸の遅れ角θq及びd軸の遅れ角θdを算出する(ステップS1204)。
Then, the delay
次に、3相−2相変換部611が、q軸の遅れ角θq及びd軸の遅れ角θdと、3相Hブリッジ606からのモータ42の3相(u相、v相、w相)の電流値(iu、iv、iw)と、に基づいて、2軸(q軸、d軸)のフィードバック電流値(iqa、ida)を算出し、電流PI制御部603に出力する(ステップS1205)。
Next, the three-phase to two-
以上説明したとおり、上述した実施形態によれば、モータ電気角センサ44とR/D変換器607との間を通常の6線式から4線式に変更したにも拘わらず、上述した構成を備えることで4線式に変更したことに基づく歪みを補正できるため、従来と略同一性能を実現することで、耐ノイズ性を備えた上で、製造手順を単純化し且つ部品点数を低減することで、製造負担の低減と低コストとを実現できる。
As described above, according to the above-described embodiment, the above-described configuration is achieved despite the change between the motor
さらには、本実施形態では、d軸の遅れ補償とq軸の遅れ補償とを別々に行った上で、d軸の回転角に対応するフィードバック電流値と、q軸の回転角に対応するフィードバック電流値と、を分けて出力することにした。換言すれば、本実施形態の駆動系ECU51は、d軸又はq軸の電流制御のみでよいSPMモータと、d軸及びq軸の電流制御が必要なIPMモータと、の両方の制御が可能となる。つまり、SPMモータを制御する装置と、IPMモータを制御する装置と、に拘わらず、駆動系ECU51を搭載できるため、部品の共通化によるコストダウンを実現できる。
Furthermore, in the present embodiment, the d-axis delay compensation and the q-axis delay compensation are separately performed, and then the feedback current value corresponding to the d-axis rotation angle and the feedback corresponding to the q-axis rotation angle. We decided to output the current value separately. In other words, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…車両、11…車体、12…アームレスト、13…操作装置、20…右前輪、21…支持部、22…ロッド、23…左前輪、24…支持部、25…ロッド、26…後輪、27…支持部、31…ギアボックス、32…ロッド、40…車両制御装置、41…回転軸、42…モータ、43…規制ユニット、44…モータ電気角センサ、45…加速度センサ、46…ジャイロセンサ、47…回転軸角度センサ、50…統合ECU、51…駆動系ECU、501…ギア、601…電力管理制御部、602…電流ベクトル演算部、603…電流PI制御部、604…2相―3相変換部、605…PWM制御部、606…3相Hブリッジ、607…R/D変換器、608…電気角非線形補正部、609…ω演算部、610…遅れ補償演算部、611…3相―2相変換部、701…第1の差動アンプ、702…第2の差動アンプ、703、704、705、706…抵抗、707…アナログ信号処理部、708…デジタル信号処理部、709…励磁信号生成部、710…オペアンプ、711…第1のフィルタ、712…第1のVCO、713…第1のカウンタ、714…第1のPSG、721…第2のフィルタ、722…第2のVCO、723…第2のカウンタ、724…第2のPSG、751…第1の位相同期回路、752…第2の位相同期回路、901…遅れ補正部、902…第1の演算部、903…差分補正部、904…第2の演算部、1101…d軸遅れ補償演算部、1102…q軸遅れ補償演算部、1103…第1の加算部、1104…第2の加算部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
1対の線が3組で構成される6本の線を介して前記レゾルバと接続可能な構成であって、前記レゾルバの検出結果が示された電位差を導出するための前記1対の線のうち一方である3線が前記レゾルバに接続され且つ他方である3線が前記レゾルバに接続されずにグラウンドに接続され、前記レゾルバから前記一方の3線を介して入力された信号から、前記回転角に変換する変換部と、
前記6本の線のうち前記一方の3線で前記レゾルバと前記変換部とを接続し且つ前記他方の3線で前記変換部と前記グラウンドとを接続したことで生じた歪みを補正する補正情報に基づく補正を、前記変換部により変換された前記回転角に対して行う補正部と、
前記補正部により補正された前記回転角に基づいて、前記回転媒体の角速度を算出する角速度演算部と、
前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度演算部により算出された前記角速度と、に基づいて、制御装置の前記モータの制御に基づく遅れに相当する遅れ角を算出する遅れ演算部と、
前記遅れ角に基づいて、前記モータを制御する制御部と、
を備え、
前記遅れ演算部は、前記補正部により補正された前記回転角と、前記角速度と、に基づいて、前記制御装置に基づく前記モータのd軸成分の遅れに相当するd軸遅れ角と、前記制御装置に基づく前記モータのq軸成分の遅れに相当するq軸遅れ角と、を算出する、
制御装置。 A resolver for detecting a rotation angle of a rotating medium driven by a motor;
The pair of lines can be connected to the resolver via six lines composed of three pairs, and the pair of lines for deriving a potential difference in which the detection result of the resolver is indicated. One of the three wires is connected to the resolver and the other three wires are connected to the ground without being connected to the resolver, and the rotation is obtained from a signal input from the resolver through the one three wires. A conversion unit for converting to a corner;
Correction information for correcting distortion caused by connecting the resolver and the conversion unit by the one of the six lines and connecting the conversion unit and the ground by the other three lines. A correction unit that performs correction based on the rotation angle converted by the conversion unit;
An angular velocity calculation unit that calculates an angular velocity of the rotating medium based on the rotation angle corrected by the correction unit;
A delay calculation unit that calculates a delay angle corresponding to a delay based on the control of the motor of the control device based on the rotation angle corrected by the correction unit and the angular velocity calculated by the angular velocity calculation unit; ,
A control unit for controlling the motor based on the delay angle;
Equipped with a,
The delay calculation unit includes a d-axis delay angle corresponding to a delay of a d-axis component of the motor based on the control device based on the rotation angle corrected by the correction unit and the angular velocity, and the control A q-axis delay angle corresponding to a delay of the q-axis component of the motor based on the device,
Control device.
さらに備える請求項1に記載の制御装置。 Based on the d-axis delay angle calculated by the delay calculation unit and the q-axis delay angle, the three-phase current value output to the motor is fed back to the control of the motor by the control unit. A second conversion unit that converts the d-axis and q-axis feedback current values to the control unit, and converts the d-axis and q-axis feedback current values to the control unit,
The control device according to claim 1 , further comprising:
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