JP6658041B2 - Motor control device and electric power steering device equipped with the same - Google Patents

Motor control device and electric power steering device equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP6658041B2
JP6658041B2 JP2016022493A JP2016022493A JP6658041B2 JP 6658041 B2 JP6658041 B2 JP 6658041B2 JP 2016022493 A JP2016022493 A JP 2016022493A JP 2016022493 A JP2016022493 A JP 2016022493A JP 6658041 B2 JP6658041 B2 JP 6658041B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
command value
motor
phase
current
magnetic flux
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
Application number
JP2016022493A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017143631A (en
Inventor
木村 玄
玄 木村
志鵬 塗
志鵬 塗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2016022493A priority Critical patent/JP6658041B2/en
Publication of JP2017143631A publication Critical patent/JP2017143631A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6658041B2 publication Critical patent/JP6658041B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、モータに対する電流指令値に基づいてモータを駆動制御するモータ制御装置に関し、特に高調波成分の特性を学習し、学習結果を用いて電流指令値を補償することにより高調波成分に起因する不具合に対応可能なモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a motor control device that drives and controls a motor based on a current command value for a motor, and in particular, learns the characteristics of harmonic components and compensates for the current command value by using the learning result to cause the harmonic component. The present invention relates to a motor control device capable of coping with the inconvenience and an electric power steering device equipped with the motor control device.

モータ制御装置を搭載し、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(EPS)は、モータの駆動力で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、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(パルス幅変調)制御のデューティの調整で行っている。   2. Description of the Related Art An electric power steering device (EPS) that includes a motor control device and applies a steering assisting force (assisting force) to a steering mechanism of a vehicle by a rotational force of a motor is provided by a motor or a driving device via a speed reducer. , A steering assist force is applied to the steering shaft or the rack shaft. Such a conventional electric power steering device performs feedback control of a motor current in order to accurately generate a torque of a steering assist force. The feedback control is to adjust the motor applied voltage so that the difference between the current command value and the motor current detection value is small. Generally, the adjustment of the motor applied voltage is performed by adjusting the duty of PWM (pulse width modulation) control. We are making adjustments.

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、ハンドル軸)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及び操舵角θを検出する舵角センサ14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)30には、電源としてのバッテリ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(IG)信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクTh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、演算された電流指令値に補償等を施した電圧指令値Vrefによってモータ20に供給する電流を制御する。なお、舵角センサ14は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転角センサから得ることもできる。   A general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 1. A column shaft (steering shaft, handle shaft) 2 of a handle 1 includes a reduction gear 3, universal joints 4 a and 4 b, a pinion rack mechanism 5, a tie rod 6 a, 6b, and further connected to steered wheels 8L, 8R via hub units 7a, 7b. The column shaft 2 is provided with a torque sensor 10 for detecting the steering torque of the steering wheel 1 and a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle θ, and a motor 20 for assisting the steering force of the steering wheel 1 is provided with a reduction gear 3. Through the column shaft 2. A control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering device is supplied with electric power from a battery 13 as a power supply, and receives an ignition key (IG) signal via an ignition key 11. The control unit 30 calculates a current command value of an assist (steering assist) command based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12, and calculates the calculated current command value. The current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage command value Vref obtained by compensating the above. The steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and can be obtained from a rotation angle sensor such as a resolver connected to the motor 20.

コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VelはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。   The control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 for transmitting and receiving various information of the vehicle, and the vehicle speed Vel can be received from the CAN 40. The control unit 30 can also be connected to a non-CAN 41 other than the CAN 40 for transmitting and receiving communications, analog / digital signals, radio waves, and the like.

コントロールユニット30は主としてMCU(CPUやMPU等を含む)で構成されるが、そのMCU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、例えば図2に示されるような構成となっている。   The control unit 30 is mainly composed of an MCU (including a CPU and an MPU), but a general function executed by a program inside the MCU is, for example, as shown in FIG. .

図2を参照してコントロールユニット30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Th及び車速センサ12で検出された(若しくはCAN40からの)車速Velは電流指令値演算部31に入力され、電流指令値演算部31は操舵トルクTh及び車速Velに基づいてアシストマップ等を用いて、モータ20に供給するモータ電流の制御目標値である電流指令値Irefを演算する。演算された電流指令値Irefは加算部32Aを経て電流制限部33に入力され、最大電流を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、フィードバックされているモータ電流値Imとの偏差I(=Irefm−Im)が演算され、その偏差Iが操舵動作の特性改善のためのPI(比例積分)制御部35に入力される。PI制御部35で特性改善された電圧指令値VrefがPWM制御部36に入力され、更に駆動部としてのインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される。モータ20のモータ電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bにフィードバックされる。インバータ37は駆動素子としてFET(電界効果トランジスタ)が用いられ、FETのブリッジ回路で構成されている。モータ20にはレゾルバ等の回転角センサ21が連結されており、回転角θeが検出されて出力される。   The function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2. The steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vel detected by the vehicle speed sensor 12 (or from the CAN 40) are calculated by a current command value calculation unit 31. The current command value calculator 31 calculates a current command value Iref, which is a control target value of the motor current supplied to the motor 20, using an assist map or the like based on the steering torque Th and the vehicle speed Vel. The calculated current command value Iref is input to the current limiting unit 33 via the adding unit 32A, and the current command value Irefm whose maximum current is limited is input to the subtracting unit 32B, and the deviation from the motor current value Im being fed back. I (= Irefm-Im) is calculated, and the deviation I is input to a PI (proportional-integral) controller 35 for improving the characteristics of the steering operation. The voltage command value Vref whose characteristics have been improved by the PI control unit 35 is input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM-driven via an inverter 37 as a drive unit. The motor current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38 and fed back to the subtractor 32B. The inverter 37 uses an FET (field effect transistor) as a drive element, and is configured by a bridge circuit of the FET. A rotation angle sensor 21 such as a resolver is connected to the motor 20, and the rotation angle θe is detected and output.

加算部32Aには補償信号生成部34からの補償信号CMが加算されており、補償信号CMの加算によって操舵システム系の特性補償を行い、収れん性や慣性特性等を改善するようになっている。補償信号生成部34は、セルフアライニングトルク(SAT)343と慣性342を加算部344で加算し、その加算結果に更に収れん性341を加算部345で加算し、加算部345の加算結果を補償信号CMとしている。   The compensation signal CM from the compensation signal generation unit 34 is added to the addition unit 32A, and the characteristics of the steering system are compensated by adding the compensation signal CM, so that the convergence and the inertia characteristics are improved. . The compensation signal generating unit 34 adds the self-aligning torque (SAT) 343 and the inertia 342 in the adding unit 344, further adds the convergence 341 to the addition result in the adding unit 345, and compensates the addition result of the adding unit 345. The signal CM is used.

このような電動パワーステアリング装置において、フィードバックされるモータ電流は、通常、基本波成分の他に高調波成分を含んでおり、この高調波成分に起因してトルクリップルが発生し、振動や騒音の要因の1つとなっている。高調波成分による影響は非線形であり、非線形性をモデル化するということにより、高調波成分による影響に限らず、モータの非線形性を制御する技術が提案されている。例えば、特許第5351345号公報(特許文献1)で開示されているモータ制御装置では、実モータを模擬する仮想モータを用いてモータの非線形性をモデル化している。仮想モータは非線形のビヘイビアモデル(内部構造をブラックボックス化して入出力の特性を記述するモデル)を採用し、電圧方程式、フレミング方程式及び運動方程式で表現される。そして、仮想モータが実モータと一緒に搭載され、一緒に作動させることにより、実モータが休止期間から運動期間に移行した当初から実モータを高精度で制御できるようにしている。また、モータを制御するために使用するモータ位置等のモータの作動状態を示すデータを、実モータからではなく、仮想モータから取得することも可能で、その場合、作動状態を検出するセンサを不要にすることができる。   In such an electric power steering device, the motor current to be fed back usually includes a harmonic component in addition to a fundamental component, and a torque ripple is generated due to the harmonic component, and vibration and noise are reduced. This is one of the factors. The effect of the harmonic component is non-linear, and a technique for controlling the non-linearity of the motor by modeling the non-linearity is not limited to the effect of the harmonic component. For example, in a motor control device disclosed in Japanese Patent No. 5351345 (Patent Document 1), a non-linearity of a motor is modeled using a virtual motor that simulates a real motor. The virtual motor adopts a non-linear behavior model (a model in which the internal structure is described as a black box to describe input / output characteristics), and is expressed by a voltage equation, a Fleming equation, and a motion equation. Then, the virtual motor is mounted together with the real motor and operated together, so that the real motor can be controlled with high accuracy from the beginning of the transition from the rest period to the exercise period. In addition, data indicating the operating state of the motor, such as the motor position used to control the motor, can be obtained from the virtual motor instead of the real motor, in which case a sensor for detecting the operating state is not required. Can be

特許第5351345号公報Japanese Patent No. 5351345

しかしながら、特許文献1の装置では、モータ全体を対象としてモデル化しているので、モデルである仮想モータを定義するためのデータ量が多くなり、量産のマイクロコンピュータを使用する場合、メモリ容量不足が懸念される。演算量も多くなる可能性があり、データ量及び演算量を削減しようとすると、モデルの精度が落ちる可能性がある。   However, in the device of Patent Document 1, since the entire motor is modeled, the amount of data for defining a virtual motor as a model increases, and when a mass-produced microcomputer is used, there is a concern that memory capacity is insufficient. Is done. There is a possibility that the amount of calculation may increase, and if the amount of data and the amount of calculation are reduced, the accuracy of the model may decrease.

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、必要なメモリ量を抑えつつ、モータの動作点変化に伴う非線形性に対応し、高調波成分に起因して発生する不具合に対応可能なモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the required amount of memory, cope with the nonlinearity caused by the change in the operating point of the motor, and generate the harmonics caused by the harmonic components. It is an object of the present invention to provide a motor control device capable of coping with the problem described above and an electric power steering device equipped with the motor control device.

本発明は、モータに対する電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記モータで発生する磁界の磁束の少なくとも1つの高調波成分の特性を学習したモデルにより、前記モータのモータ角速度を用いて前記電流指令値から補償指令値を演算する高調波モデル部を備え、前記高調波モデル部は、前記電流指令値に対応する前記磁束の高調波成分の値を定めたモータ特徴量変換テーブルを使用して前記補償指令値を演算し、前記電流指令値及び前記補償指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより達成される。 The present invention relates to a motor control device that drives and controls the motor based on a current command value for the motor, and the object of the present invention is to learn characteristics of at least one harmonic component of a magnetic flux of a magnetic field generated by the motor. A harmonic model unit configured to calculate a compensation command value from the current command value using a motor angular velocity of the motor by the model, wherein the harmonic model unit includes a harmonic component of the magnetic flux corresponding to the current command value. This is achieved by calculating the compensation command value using a motor feature value conversion table in which the value is determined, and controlling the driving of the motor based on the current command value and the compensation command value.

また、本発明の上記目的は、前記電流指令値に基づいて、前記モータに供給する電流を制御する電圧指令値を演算する電流制御部を更に備え、前記補償指令値により補償される前記電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御することにより、或いは前記補償指令値を加算することにより前記電圧指令値を補償することにより、或いは前記高調波モデル部は、前記電流指令値を極座標に変換する極座標変換部と、前記モータ特徴量変換テーブルによって、前記極座標に変換された電流指令値に対応する前記磁束の高調波成分を求める磁束演算部と、前記磁束の高調波成分及び前記モータ角速度を用いて前記補償指令値を演算する補償指令値演算部とを備えることにより、或いは前記高調波成分として少なくとも第5次高調波を含むことにより、或いは前記モータを駆動することにより操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に用いられることにより、より効果的に達成される。
Further, the above object of the present invention further comprises a current control unit for calculating a voltage command value for controlling a current supplied to the motor based on the current command value, wherein the voltage command compensated by the compensation command value is provided. by driving and controlling the motor based on the value, or by compensating for the voltage command value by adding the compensation command value, the harmonic model unit some have is, in polar coordinates the current command value A polar coordinate conversion unit for converting, a magnetic flux calculation unit for obtaining a harmonic component of the magnetic flux corresponding to the current command value converted to the polar coordinate by the motor feature quantity conversion table, a harmonic component of the magnetic flux and the motor angular velocity And a compensation command value calculation unit for calculating the compensation command value using the above, or by including at least a fifth harmonic as the harmonic component. Or by use in an electric power steering device for assisting control of the steering system by driving the motor, it is more effectively achieved.

更に、上記モータ制御装置を搭載した電動パワーステアリング装置により上記目的は達成される。   Further, the above object is achieved by an electric power steering device equipped with the motor control device.

本発明のモータ制御装置によれば、既存のセンサを活かしながら、モデル化する対象をモータの非線形性を特徴付ける磁束等のモータ特徴量に絞り、そのモータ特徴量の高調波成分の特性を学習して、電圧指令値を補償しているので、必要なメモリ量を抑えつつ、高調波成分に起因して発生するトルクリップルを低減し、それに起因して発生する振動や騒音を抑えることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the motor control apparatus of this invention, the object to be modeled is narrowed down to motor features such as magnetic flux that characterizes the nonlinearity of the motor while utilizing existing sensors, and the characteristics of harmonic components of the motor features are learned. Therefore, since the voltage command value is compensated, the required amount of memory can be suppressed, the torque ripple generated due to the harmonic component can be reduced, and the vibration and noise generated due to the torque ripple can be suppressed.

また、上記モータ制御装置を電動パワーステアリング装置に搭載することにより、振動や騒音が少ない電動パワーステアリング装置を提供することができる。   Further, by mounting the motor control device in an electric power steering device, an electric power steering device with less vibration and noise can be provided.

電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an outline of an electric power steering device. 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a control system of the electric power steering device. 本発明の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example (first embodiment) of the present invention. 電流指令値演算部で使用されるアシストマップの例を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating an example of an assist map used in a current command value calculation unit. 高調波モデル部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition of a harmonic model part. 本発明の動作例(第1実施形態)を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an operation example (first embodiment) of the present invention. 高調波モデル部の動作例を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an operation example of a harmonic model unit. 本発明の構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。It is a block diagram showing the example of composition (2nd embodiment) of the present invention. 本発明の動作例(第2実施形態)を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example (2nd Embodiment) of this invention. モータ特徴量変換テーブルを折れ線近似で表現した例を示す特性図であり、(A)は電流振幅に対する磁束振幅の特性図であり、(B)は電流振幅に対する磁束位相の特性図である。It is a characteristic diagram which shows the example which represented the motor feature-value conversion table by the broken line approximation, (A) is a characteristic diagram of the magnetic flux amplitude with respect to a current amplitude, (B) is a characteristic diagram of the magnetic flux phase with respect to a current amplitude.

本発明では、モータで発生する磁束やインダクタンス等、モータの非線形性を特徴付ける物理量(モータ特徴量)の高調波成分をモデル化(以下、このモデルを「高調波モデル」とする)し、モータから検出される回転角等のデータ(モータ情報)及び高調波モデルを用いて電流指令値から補償指令値を演算し、補償指令値により電圧指令値を補償する。通常、電流指令値はモータ電流の基本波を前提として設定されるので、モータ電流が高調波を含む場合、設定される電流指令値との間で不整合が生じ、高調波を起因とするトルクリップルが発生する。しかし、本発明では、モータ電流の高調波成分と密接に関連するモータ特徴量の高調波成分をモデル化した高調波モデルを用いて電圧指令値を補償することにより、高調波成分を加味してモータを駆動制御するので、トルクリップルを低減することができる。また、モータ全体ではなく、モータ特徴量のみをモデル化するので、必要なメモリ量を抑えることができる。   In the present invention, a harmonic component of a physical quantity (motor feature quantity) characterizing the non-linearity of the motor, such as a magnetic flux and an inductance generated by the motor, is modeled (hereinafter, this model is referred to as a “harmonic model”). The compensation command value is calculated from the current command value using the detected data such as the rotation angle (motor information) and the harmonic model, and the voltage command value is compensated by the compensation command value. Normally, the current command value is set based on the fundamental wave of the motor current. Therefore, when the motor current includes harmonics, a mismatch occurs between the current command value and the set current command value, and the torque caused by the harmonics is generated. Ripple occurs. However, in the present invention, by compensating the voltage command value using a harmonic model that models the harmonic component of the motor feature closely related to the harmonic component of the motor current, the harmonic component is taken into account. Since the drive of the motor is controlled, torque ripple can be reduced. In addition, since only the motor feature amount is modeled instead of the entire motor, a necessary memory amount can be suppressed.

高調波とは基本波の整数倍の周波数をもつ正弦波のことで、例えば、基本波の5倍の周波数をもつ高調波は第5次高調波と呼ばれる。基本波とは、1つの非正弦波(ひずみ波)を構成する種々の周波数の正弦波のうち、最も低い周波数の正弦波のことで、これよりも高い周波数をもつ高調波はトルクリップルを発生させ、振動や騒音の原因になる等の悪影響を及ぼす。高調波のうち、第5次及び第7次高調波が悪影響を強く及ぼすとされているが、高調波を発生させる原因によっては他の次数の高調波の悪影響が強くなる可能性があるので、本発明では、任意の次数の高調波に対応できるようになっている。   A harmonic is a sine wave having a frequency that is an integral multiple of the fundamental wave. For example, a harmonic having a frequency that is five times the fundamental wave is called a fifth harmonic. The fundamental wave is the lowest frequency sine wave among various sine waves that constitute one non-sine wave (distorted wave). Harmonics with higher frequencies generate torque ripple. Adverse effects such as vibration and noise. Among the harmonics, the fifth and seventh harmonics are said to have a strong adverse effect, but depending on the cause of the generation of harmonics, the harmonics of other orders may have a strong adverse effect. In the present invention, it is possible to cope with harmonics of an arbitrary order.

高調波モデルは、電流指令値とモータ特徴量の高周波成分との対応を定めたモータ特徴量変換テーブルを有している。例えば、モータ特徴量として磁束を使用する場合、dq回転座標系で設定される電流指令値を極座標に変換した電流指令値の振幅(以下、「電流振幅」とする)及び進角(以下、「電流進角」とする)に対応する磁束の高調波成分の振幅(以下、「磁束振幅」とする)及び位相(以下、「磁束位相」とする)が、モータ特徴量変換テーブルに定められている。そして、磁束の高調波成分を微分することにより、補償指令値を算出する。   The harmonic model has a motor feature value conversion table that defines the correspondence between the current command value and the high frequency component of the motor feature value. For example, when a magnetic flux is used as a motor feature value, the amplitude of a current command value (hereinafter, referred to as “current amplitude”) and the advance angle (hereinafter, “ The amplitude (hereinafter referred to as “magnetic flux amplitude”) and phase (hereinafter referred to as “magnetic flux phase”) of the harmonic component of the magnetic flux corresponding to “current advance angle”) are defined in the motor feature quantity conversion table. I have. Then, a compensation command value is calculated by differentiating the harmonic component of the magnetic flux.

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は本発明の実施形態の構成例(第1実施形態)を図2に対応させて示しており、同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 3 shows a configuration example (first embodiment) of the embodiment of the present invention in correspondence with FIG. 2, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description is omitted.

本実施形態ではモータ特徴量として磁束を使用し、対象とする高調波は第5次高調波である。駆動制御対象のモータは3相のブラシレスモータであり、モータ電流は3相(U相、V相及びW相)の電流で、フィードバックされる際に2相(d軸及びq軸)の電流に変換される。モータ情報としてモータ角速度を用いて、高調波モデルは、2相の電流指令値から2相の補償指令値を求める。そして、2相の電流指令値から演算される2相の電圧指令値と2相の補償指令値をそれぞれ3相に変換して、電圧指令値の補償を行う。なお、本実施形態は、図2に示される電流制限部33及び補償信号生成部34を備えていないが、備えるようにしても良い。また、PI制御部110、120、減算部200及び201から電流制御部が構成される。   In the present embodiment, magnetic flux is used as the motor feature quantity, and the target harmonic is the fifth harmonic. The drive control target motor is a three-phase brushless motor, and the motor current is a three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) current, and is converted into a two-phase (d-axis and q-axis) current when fed back. Is converted. Using the motor angular velocity as the motor information, the harmonic model obtains a two-phase compensation command value from the two-phase current command value. Then, the two-phase voltage command value and the two-phase compensation command value calculated from the two-phase current command value are converted into three phases, respectively, to compensate the voltage command value. Note that the present embodiment does not include the current limiter 33 and the compensation signal generator 34 shown in FIG. 2, but may include them. In addition, a current control unit includes the PI control units 110 and 120 and the subtraction units 200 and 201.

電流指令値演算部31は、図2に示される構成と同様に、操舵トルクTh及び車速Velに基づいてアシストマップを用いて電流指令値Irefを演算する。アシストマップとして、例えば図4に示されるような特性のものを使用する。即ち、操舵トルクThが増加するに従って電流指令値Irefも増加するが、操舵トルクThが所定の値以上になると電流指令値Irefは一定となる。また、車速Velが高速になるほど、電流指令値Irefは小さくなる。   The current command value calculator 31 calculates the current command value Iref using the assist map based on the steering torque Th and the vehicle speed Vel, similarly to the configuration shown in FIG. As the assist map, for example, one having characteristics as shown in FIG. 4 is used. That is, as the steering torque Th increases, the current command value Iref also increases, but when the steering torque Th exceeds a predetermined value, the current command value Iref becomes constant. Also, the current command value Iref decreases as the vehicle speed Vel increases.

dq軸電流指令値演算部100は、電流指令値Iref及びモータ角速度ωeを用いて、dq回転座標系での電流指令値であるd軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1を算出する。モータ角速度ωeは、モータ20に連結されている回転角センサ21が検出する回転角(電気角)θeからモータ角速度演算部170にて算出される。d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1は、例えば特許第5282376号公報に記載されているd−q軸電流指令値算出部で実行されている方法等で算出される。同公報での操舵補助電流指令値が電流指令値に相当する。この際、モータの機械角に対するモータ角速度が必要な場合は、電気角に対するモータ角速度ωeに基づいて算出する。   The dq-axis current command value calculation unit 100 calculates a d-axis basic current command value Idref1 and a q-axis basic current command value Iqref1, which are current command values in the dq rotating coordinate system, using the current command value Iref and the motor angular velocity ωe. I do. The motor angular speed ωe is calculated by the motor angular speed calculation unit 170 from the rotation angle (electrical angle) θe detected by the rotation angle sensor 21 connected to the motor 20. The d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1 are calculated by, for example, a method executed by a dq-axis current command value calculation unit described in Japanese Patent No. 5282376. The steering assist current command value in the publication corresponds to the current command value. At this time, if the motor angular velocity with respect to the mechanical angle of the motor is required, it is calculated based on the motor angular velocity ωe with respect to the electric angle.

高調波モデル部130は、高調波モデルに相当し、d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1から、補償指令値であるd軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5を演算する。この際、モータ情報としてモータ角速度演算部170にて算出されるモータ角速度ωeを使用するが、高調波モデルは第5次高調波を対象としているので、モータ角速度ωeを5倍にして使用する。   The harmonic model unit 130 is equivalent to a harmonic model, and calculates a d-axis compensation voltage command value Vdref5 and a q-axis compensation voltage command value, which are compensation command values, from the d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1. Vqref5 is calculated. At this time, the motor angular velocity ωe calculated by the motor angular velocity calculation unit 170 is used as the motor information. However, since the harmonic model is for the fifth harmonic, the motor angular velocity ωe is used by multiplying it by five.

高調波モデル部130の構成例を図5に示す。高調波モデル部130は、極座標変換部131、磁束演算部132及び補償指令値演算部133を備える。   FIG. 5 shows a configuration example of the harmonic model unit 130. The harmonic model unit 130 includes a polar coordinate conversion unit 131, a magnetic flux calculation unit 132, and a compensation command value calculation unit 133.

極座標変換部131は、d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1を極座標に変換し、電流振幅Iap及び電流進角βiを算出する。具体的には、下記数1を用いて算出する。   The polar coordinate converter 131 converts the d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1 into polar coordinates, and calculates a current amplitude Iap and a current advance angle βi. Specifically, it is calculated using the following equation (1).

Figure 0006658041
ここで、arctan()は逆正接関数である。
Figure 0006658041
Here, arctan () is the arctangent function.

磁束演算部132は、電流振幅Iap及び電流進角βiから、磁束の第5次高調波成分の振幅(磁束振幅)φ5及び位相(磁束位相)α5を求める。具体的には、電流振幅Iap及び電流進角βiに対応した磁束振幅φ5と電流振幅Iap及び電流進角βiに対応した磁束位相α5をそれぞれ予め有限要素法により学習して求め、それらを数値データ系列で表現したモータ特徴量変換テーブルとして保持しておく。そして、入力される電流振幅Iap及び電流進角βiに対応する磁束振幅φ5及び磁束位相α5をモータ特徴量変換テーブルより求め、磁束振幅φ5は補償指令値演算部133に、磁束位相α5は2相/3相変換部150にそれぞれ出力される。   The magnetic flux calculation unit 132 obtains the amplitude (magnetic flux amplitude) φ5 and the phase (magnetic flux phase) α5 of the fifth harmonic component of the magnetic flux from the current amplitude Iap and the current advance angle βi. Specifically, the magnetic flux amplitude φ5 corresponding to the current amplitude Iap and the current advance angle βi and the magnetic flux phase α5 corresponding to the current amplitude Iap and the current advance angle βi are obtained by learning in advance by the finite element method, and are obtained by numerical data. It is stored as a motor feature quantity conversion table expressed in a series. Then, the magnetic flux amplitude φ5 and the magnetic flux phase α5 corresponding to the input current amplitude Iap and the current advance angle βi are obtained from the motor characteristic amount conversion table, and the magnetic flux amplitude φ5 is calculated by the compensation command value calculation unit 133, and the magnetic flux phase α5 is calculated by two phases. Output to the / 3 phase converter 150.

補償指令値演算部133は、磁束振幅φ5及びモータ角速度ωeを用いて、d軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5を算出する。磁束振幅φ5を時間微分することにより電磁誘導の法則から誘導電圧が求められ、誘導電圧の最大値に相当するのがd軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5であることから、d軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5は下記数2より算出される。   The compensation command value calculation unit 133 calculates a d-axis compensation voltage command value Vdref5 and a q-axis compensation voltage command value Vqref5 using the magnetic flux amplitude φ5 and the motor angular velocity ωe. The induced voltage is obtained from the law of electromagnetic induction by differentiating the magnetic flux amplitude φ5 with time, and the d-axis compensation voltage command value Vdref5 and the q-axis compensation voltage command value Vqref5 correspond to the maximum value of the induced voltage. The d-axis compensation voltage command value Vdref5 and the q-axis compensation voltage command value Vqref5 are calculated by the following equation (2).

Figure 0006658041
ここで、k及びkはそれぞれd軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5の振幅を決定する係数で、予め設定されている。
Figure 0006658041
Here, k d and k q are coefficients that determine the amplitudes of the d-axis compensation voltage command value Vdref5 and the q-axis compensation voltage command value Vqref5, respectively, and are set in advance.

3相/2相変換部160は、回転角センサ21で検出される回転角θeを用いて、モータ電流検出器38が検出するモータ20の各相に流れるモータ電流(U相モータ電流Ium、V相モータ電流Ivm及びW相モータ電流Iwm)を2相の電流に変換する。具体的には、下記数3に従って、3相のモータ電流を2相の電流であるd軸モータ電流Idm及びq軸モータ電流Iqmに変換する。   The three-phase / two-phase conversion unit 160 uses the rotation angle θe detected by the rotation angle sensor 21 to output a motor current (U-phase motor current Ium, V phase) flowing through each phase of the motor 20 detected by the motor current detector 38. The phase motor current Ivm and the W-phase motor current Iwm) are converted into two-phase currents. Specifically, the three-phase motor current is converted into a two-phase current d-axis motor current Idm and a q-axis motor current Iqm according to the following equation (3).

Figure 0006658041
Kは、絶対変換の場合は√(2/3)で、相対変換の場合は2/3であり、変換前後のベクトルの大きさを無視して良い場合は1でも良い。
Figure 0006658041
K is √ (2) in the case of absolute conversion, / in the case of relative conversion, and may be 1 if the magnitude of the vector before and after conversion can be ignored.

PI制御部110は、図2に示されるPI制御部35と同様に、d軸基本電流指令値Idref1とd軸モータ電流Idmとの偏差Id1に基づいてd軸基本電圧指令値Vdref1を求める。同様に、PI制御部120は、q軸基本電流指令値Iqref1とq軸モータ電流Iqmとの偏差Iq1に基づいてq軸基本電圧指令値Vqref1を求める。   The PI control unit 110 obtains the d-axis basic voltage command value Vdref1 based on the deviation Id1 between the d-axis basic current command value Idref1 and the d-axis motor current Idm, similarly to the PI control unit 35 shown in FIG. Similarly, PI control section 120 obtains q-axis basic voltage command value Vqref1 based on deviation Iq1 between q-axis basic current command value Iqref1 and q-axis motor current Iqm.

2相/3相変換部140は、回転角θeを用いて、d軸基本電圧指令値Vdref1及びq軸基本電圧指令値Vqref1からなる2相の電圧を3相の電圧に変換する。具体的には、下記数4に従って、2相の電圧を3相の電圧であるU相基本電圧指令値Vuref1、V相基本電圧指令値Vvref1及びW相基本電圧指令値Vwref1に変換する。   The two-phase / three-phase converter 140 converts a two-phase voltage including a d-axis basic voltage command value Vdref1 and a q-axis basic voltage command value Vqref1 into a three-phase voltage using the rotation angle θe. Specifically, the two-phase voltage is converted into a three-phase voltage, a U-phase basic voltage command value Vuref1, a V-phase basic voltage command value Vvref1, and a W-phase basic voltage command value Vwref1 according to Equation 4 below.

Figure 0006658041
2相/3相変換部150は、d軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5からなる2相の電圧を3相の電圧に変換するが、回転角θeに加えて磁束位相α5を使用し、さらに、第5次高調波を対象としているので、それらを5倍にして使用する。具体的には、下記数5に従って、2相の電圧を3相の電圧であるU相補償電圧指令値Vuref5、V相補償電圧指令値Vvref5及びW相補償電圧指令値Vwref5に変換する。
Figure 0006658041
The two-phase / three-phase converter 150 converts a two-phase voltage consisting of the d-axis compensation voltage command value Vdref5 and the q-axis compensation voltage command value Vqref5 into a three-phase voltage. In addition to the rotation angle θe, the magnetic flux phase α5 , And the fifth harmonic is used. Specifically, the two-phase voltage is converted into a U-phase compensation voltage command value Vuref5, a V-phase compensation voltage command value Vvref5, and a W-phase compensation voltage command value Vwref5, which are three-phase voltages, according to Equation 5 below.

Figure 0006658041
U相基本電圧指令値Vuref1、V相基本電圧指令値Vvref1及びW相基本電圧指令値Vwref1は、それぞれ加算部210、211及び212にて、U相補償電圧指令値Vuref5、V相補償電圧指令値Vvref5及びW相補償電圧指令値Vwref5を加算されることにより補償され、U相電圧指令値Vuref、V相電圧指令値Vvref及びW相電圧指令値Vwrefとして出力される。
Figure 0006658041
The U-phase basic voltage command value Vuref1, the V-phase basic voltage command value Vvref1, and the W-phase basic voltage command value Vwref1 are added to the U-phase compensation voltage command value Vuref5 and the V-phase compensation voltage command value by adders 210, 211 and 212, respectively. It is compensated by adding Vvref5 and W-phase compensation voltage command value Vwref5, and output as U-phase voltage command value Vuref, V-phase voltage command value Vvref, and W-phase voltage command value Vwref.

PWM制御部36及びインバータ37は、図2に示される構成と同じものであり、U相電圧指令値Vuref、V相電圧指令値Vvref及びW相電圧指令値Vwrefに基づいてモータ20をPWM駆動する。   The PWM control unit 36 and the inverter 37 have the same configuration as that shown in FIG. 2, and perform PWM driving of the motor 20 based on the U-phase voltage command value Vuref, the V-phase voltage command value Vvref, and the W-phase voltage command value Vwref. .

このような構成において、その動作例を図6及び図7のフローチャートを参照して説明する。   An operation example of such a configuration will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

動作がスタートすると、操舵トルクThをトルクセンサ10(図1参照)が検出し、車速Velを車速センサ12(図1参照)が検出(又はCAN40(図1参照)が出力)し、回転角θeを回転角センサ21が検出する(ステップS10)。操舵トルクTh及び車速Velは電流指令値演算部31に入力され、回転角θeは2相/3相変換部140、2相/3相変換部150、3相/2相変換部160及びモータ角速度演算部170に入力される。モータ電流検出器38はモータ20のU相に流れるU相モータ電流Ium、V相に流れるV相モータ電流Ivm及びW相に流れるW相モータ電流Iwmを検出し(ステップS20)、3相/2相変換部160に出力する。   When the operation is started, the steering torque Th is detected by the torque sensor 10 (see FIG. 1), the vehicle speed Vel is detected by the vehicle speed sensor 12 (see FIG. 1) (or the CAN 40 (see FIG. 1) outputs), and the rotation angle θe is output. Is detected by the rotation angle sensor 21 (step S10). The steering torque Th and the vehicle speed Vel are input to a current command value calculation unit 31, and the rotation angle θe is a two-phase / 3-phase conversion unit 140, a two-phase / 3-phase conversion unit 150, a three-phase / 2-phase conversion unit 160, and a motor angular velocity. The data is input to the arithmetic unit 170. The motor current detector 38 detects the U-phase motor current Ium flowing in the U-phase, the V-phase motor current Ivm flowing in the V-phase, and the W-phase motor current Iwm flowing in the W-phase of the motor 20 (step S20). Output to phase conversion section 160.

電流指令値演算部31は、操舵トルクTh及び車速Velに基づいて、図4に示されるような特性をもつアシストマップを用いて電流指令値Irefを演算し(ステップS30)、dq軸電流指令値演算部100に出力する。   The current command value calculator 31 calculates the current command value Iref based on the steering torque Th and the vehicle speed Vel using an assist map having characteristics as shown in FIG. 4 (step S30), and obtains the dq-axis current command value. Output to arithmetic unit 100.

モータ角速度演算部170は、回転角θeからモータ角速度ωeを算出し(ステップS40)、dq軸電流指令値演算部100及び高調波モデル部130に出力する。なお、電流指令値演算部31及びモータ角速度演算部170の動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。   The motor angular velocity calculator 170 calculates the motor angular velocity ωe from the rotation angle θe (step S40), and outputs the motor angular velocity ωe to the dq-axis current command value calculator 100 and the harmonic model unit 130. The operations of the current command value calculation unit 31 and the motor angular velocity calculation unit 170 may be performed in a different order or in parallel.

dq軸電流指令値演算部100は、電流指令値Iref及びモータ角速度ωeを用いて、d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1を算出する(ステップS50)。d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1は高調波モデル部130に入力されると共に、それぞれ減算部200及び201に加算入力される。   The dq-axis current command value calculation unit 100 calculates a d-axis basic current command value Idref1 and a q-axis basic current command value Iqref1 using the current command value Iref and the motor angular velocity ωe (step S50). The d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1 are input to the harmonic model unit 130 and added to the subtraction units 200 and 201, respectively.

高調波モデル部130は、入力されたd軸基本電流指令値Idref1、q軸基本電流指令値Iqref1及びモータ角速度ωeを用いて、補償指令値演算を行う(ステップS60)。   The harmonic model unit 130 performs a compensation command value calculation using the input d-axis basic current command value Idref1, q-axis basic current command value Iqref1, and motor angular velocity ωe (step S60).

補償指令値演算では、先ず高調波モデル部130の極座標変換部131がd軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1を入力し、数1を用いた極座標変換により電流振幅Iap及び電流進角βiを算出し(ステップS610)、磁束演算部132に出力する。磁束演算部132は、電流振幅Iap及び電流進角βiに対応する磁束振幅φ5及び磁束位相α5を、予め保持しているモータ特徴量変換テーブルより求め(ステップS620)、磁束振幅φ5は補償指令値演算部133に、磁束位相α5は2相/3相変換部150にそれぞれ出力する。補償指令値演算部133は、磁束振幅φ5と共にモータ角速度ωeを入力し、数2を用いてd軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5を算出し(ステップS630)、2相/3相変換部150に出力する。   In the compensation command value calculation, first, the polar coordinate conversion unit 131 of the harmonic model unit 130 inputs the d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1, and performs the current amplitude Iap and the current by polar coordinate conversion using Equation 1. The advance angle βi is calculated (step S610) and output to the magnetic flux calculation unit 132. The magnetic flux calculation unit 132 obtains a magnetic flux amplitude φ5 and a magnetic flux phase α5 corresponding to the current amplitude Iap and the current advance angle βi from a motor characteristic amount conversion table stored in advance (step S620), and the magnetic flux amplitude φ5 is a compensation command value. The magnetic flux phase α5 is output to the calculation unit 133 and the two-phase / three-phase conversion unit 150, respectively. The compensation command value calculation unit 133 receives the motor angular velocity ωe together with the magnetic flux amplitude φ5, and calculates the d-axis compensation voltage command value Vdref5 and the q-axis compensation voltage command value Vqref5 using Equation 2 (Step S630). Output to three-phase converter 150.

2相/3相変換部150は、回転角θe及び磁束位相α5を入力し、数5を用いてd軸補償電圧指令値Vdref5及びq軸補償電圧指令値Vqref5を3相の電圧に変換し(ステップS70)、U相補償電圧指令値Vuref5、V相補償電圧指令値Vvref5及びW相補償電圧指令値Vwref5としてそれぞれ加算部210、211及び212に出力する。   The two-phase / three-phase converter 150 receives the rotation angle θe and the magnetic flux phase α5, and converts the d-axis compensation voltage command value Vdref5 and the q-axis compensation voltage command value Vqref5 into three-phase voltages using Equation (5). Step S70), and output to the adders 210, 211 and 212 as a U-phase compensation voltage command value Vuref5, a V-phase compensation voltage command value Vvref5 and a W-phase compensation voltage command value Vwref5, respectively.

モータ電流検出器38で検出されたU相モータ電流Ium、V相モータ電流Ivm及びW相モータ電流Iwm並びに回転角センサ21で検出された回転角θeを入力した3相/2相変換部160は、数3を用いてd軸モータ電流Idm及びq軸モータ電流Iqmを算出し(ステップS80)、d軸モータ電流Idm及びq軸モータ電流Iqmはそれぞれ減算部200及び201に減算入力される。   The three-phase / two-phase converter 160, which has input the U-phase motor current Ium, the V-phase motor current Ivm, and the W-phase motor current Iwm detected by the motor current detector 38 and the rotation angle θe detected by the rotation angle sensor 21, The d-axis motor current Idm and the q-axis motor current Iqm are calculated by using Equation (3) (Step S80), and the d-axis motor current Idm and the q-axis motor current Iqm are subtracted and input to the subtraction units 200 and 201, respectively.

減算部200は、d軸基本電流指令値Idref1とd軸モータ電流Idmの偏差Id1を算出し、PI制御部110に出力する。減算部201は、q軸基本電流指令値Iqref1とq軸モータ電流Iqmの偏差Iq1を算出し、PI制御部120に出力する(ステップS90)。   The subtraction unit 200 calculates a deviation Id1 between the d-axis basic current command value Idref1 and the d-axis motor current Idm, and outputs the deviation Id1 to the PI control unit 110. The subtraction unit 201 calculates a deviation Iq1 between the q-axis basic current command value Iqref1 and the q-axis motor current Iqm, and outputs it to the PI control unit 120 (step S90).

PI制御部110は偏差Id1よりd軸基本電圧指令値Vdref1を求め、PI制御部120は偏差Iq1よりq軸基本電圧指令値Vqref1を求める(ステップS100)。   The PI control unit 110 obtains a d-axis basic voltage command value Vdref1 from the deviation Id1, and the PI control unit 120 obtains a q-axis basic voltage command value Vqref1 from the deviation Iq1 (step S100).

d軸基本電圧指令値Vdref1及びq軸基本電圧指令値Vqref1は2相/3相変換部140に入力され、2相/3相変換部140は、入力された回転角θeを用いて、数4によってU相基本電圧指令値Vuref1、V相基本電圧指令値Vvref1及びW相基本電圧指令値Vwref1に変換し(ステップS110)、それぞれ加算部210、211及び212に出力する。   The d-axis basic voltage command value Vdref1 and the q-axis basic voltage command value Vqref1 are input to the two-phase / 3-phase conversion unit 140, and the two-phase / 3-phase conversion unit 140 uses the input rotation angle θe to obtain Equation 4 Thus, the reference voltage is converted into a U-phase basic voltage command value Vuref1, a V-phase basic voltage command value Vvref1 and a W-phase basic voltage command value Vwref1 (step S110), and output to the adders 210, 211 and 212, respectively.

加算部210は、U相補償電圧指令値Vuref5を加算することによりU相基本電圧指令値Vuref1を補償し、U相電圧指令値Vurefとして出力する。同様に、加算部211は、V相補償電圧指令値Vvref5を加算することによりV相基本電圧指令値Vvref1を補償し、V相電圧指令値Vvrefとして出力し、加算部212は、W相補償電圧指令値Vwref5を加算することによりW相基本電圧指令値Vwref1を補償し、W相電圧指令値Vwrefとして出力する(ステップS120)。   The adder 210 compensates the U-phase basic voltage command value Vuref1 by adding the U-phase compensation voltage command value Vuref5, and outputs the same as the U-phase voltage command value Vuref. Similarly, adding section 211 compensates for V-phase basic voltage command value Vvref1 by adding V-phase compensation voltage command value Vvref5, and outputs the same as V-phase voltage command value Vvref. By adding the command value Vwref5, the W-phase basic voltage command value Vwref1 is compensated and output as the W-phase voltage command value Vwref (step S120).

U相電圧指令値Vuref、V相電圧指令値Vvref及びW相電圧指令値VwrefはPWM制御部36に入力され、さらにインバータ37を介してモータ20がPWM駆動される(ステップS130)。   The U-phase voltage command value Vuref, the V-phase voltage command value Vvref, and the W-phase voltage command value Vwref are input to the PWM control unit 36, and the motor 20 is PWM-driven via the inverter 37 (step S130).

なお、d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1が出力されてから、U相補償電圧指令値Vuref5、V相補償電圧指令値Vvref5及びW相補償電圧指令値Vwref5算出までの動作(ステップS60、S70)と、U相基本電圧指令値Vuref1、V相基本電圧指令値Vvref1及びW相基本電圧指令値Vwref1算出までの動作(ステップS80〜110)は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。   The operation from the output of the d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1 to the calculation of the U-phase compensation voltage command value Vuref5, the V-phase compensation voltage command value Vvref5, and the W-phase compensation voltage command value Vwref5. (Steps S60 and S70) and the operations (steps S80 to S110) until the calculation of the U-phase basic voltage command value Vuref1, the V-phase basic voltage command value Vvref1, and the W-phase basic voltage command value Vwref1 are performed in parallel even if the order is reversed. May be executed.

本発明の他の実施形態(第2実施形態)について説明する。   Another embodiment (second embodiment) of the present invention will be described.

第1実施形態では対象とする高調波は第5次高調波のみであったが、本実施形態では第5次高調波に加えて第7次高調波も対象とする。複数の高調波を対象とすることにより、高調波モデルの精度が高くなり、より的確にトルクリップルを低減することができる。   In the first embodiment, only the fifth harmonic is targeted, but in the present embodiment, the seventh harmonic is also targeted in addition to the fifth harmonic. By targeting a plurality of harmonics, the accuracy of the harmonic model is increased, and the torque ripple can be reduced more accurately.

本実施形態の構成例を図8に示す。図3に示される第1実施形態の構成例と比べると、第7次高調波も対象とするので、そのための高調波モデル部220及び2相/3相変換部230が追加されており、さらに加算部213、214及び215が追加されている。なお、図3の構成例と同一構成には同一符号を付し、説明は省略する。   FIG. 8 shows a configuration example of the present embodiment. Compared with the configuration example of the first embodiment shown in FIG. 3, since the seventh harmonic is also targeted, a harmonic model unit 220 and a two-phase / three-phase conversion unit 230 for that purpose are added. Adders 213, 214 and 215 have been added. The same components as those in the configuration example of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

高調波モデル部220は、高調波モデル部130と同様に、高調波モデルに基づいて、d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1から、補償指令値であるd軸補償電圧指令値Vdref7及びq軸補償電圧指令値Vqref7を演算する。但し、高調波モデルは第7次高調波を対象としているので、演算にはモータ角速度ωeを7倍にして使用する。高調波モデル部220は、図5に示される高調波モデル部130の構成例と同様に、極座標変換部、磁束演算部及び補償指令値演算部を備えている。このうち、磁束演算部は、電流振幅Iap及び電流進角βiに対応した磁束の第7次高調波成分の振幅(磁束振幅)φ7及び位相(磁束位相)α7を数値データ系列で表現したモータ特徴量変換テーブルを保持しており、そのモータ特徴量変換テーブルを使用して、入力される電流振幅Iap及び電流進角βiに対応する磁束振幅φ7及び磁束位相α7を求める。補償指令値演算部は、下記数6より、磁束振幅φ7及びモータ角速度ωeを用いて、d軸補償電圧指令値Vdref7及びq軸補償電圧指令値Vqref7を算出する。   Like the harmonic model unit 130, the harmonic model unit 220 converts the d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1 into a d-axis compensation voltage command, which is a compensation command value, based on the harmonic model. The value Vdref7 and the q-axis compensation voltage command value Vqref7 are calculated. However, since the harmonic model is intended for the seventh harmonic, the motor angular velocity ωe is used seven times for the calculation. The harmonic model unit 220 includes a polar coordinate converter, a magnetic flux calculator, and a compensation command value calculator, similarly to the configuration example of the harmonic model unit 130 shown in FIG. Among them, the magnetic flux calculation unit expresses the amplitude (magnetic flux amplitude) φ7 and phase (magnetic flux phase) α7 of the seventh harmonic component of the magnetic flux corresponding to the current amplitude Iap and the current advance angle βi in a numerical data series. A magnetic flux conversion table is held, and a magnetic flux amplitude φ7 and a magnetic flux phase α7 corresponding to the input current amplitude Iap and the current advance angle βi are obtained using the motor characteristic quantity conversion table. The compensation command value calculation unit calculates the d-axis compensation voltage command value Vdref7 and the q-axis compensation voltage command value Vqref7 using the magnetic flux amplitude φ7 and the motor angular velocity ωe according to the following Expression 6.

Figure 0006658041
2相/3相変換部230は、2相/3相変換部150と同様に、d軸補償電圧指令値Vdref7及びq軸補償電圧指令値Vqref7からなる2相の電圧を3相の電圧に変換するが、第7次高調波を対象としているので、回転角θe及び磁束位相α7を7倍にして使用する。具体的には、下記数7に従って、2相の電圧を3相の電圧であるU相補償電圧指令値Vuref7、V相補償電圧指令値Vvref7及びW相補償電圧指令値Vwref7に変換する。
Figure 0006658041
The two-phase / three-phase converter 230 converts a two-phase voltage composed of the d-axis compensation voltage command value Vdref7 and the q-axis compensation voltage command value Vqref7 into a three-phase voltage, similarly to the two-phase / 3-phase converter 150. However, since the seventh harmonic is targeted, the rotation angle θe and the magnetic flux phase α7 are used after being increased seven times. Specifically, the two-phase voltage is converted into a U-phase compensation voltage command value Vuref7, a V-phase compensation voltage command value Vvref7, and a W-phase compensation voltage command value Vwref7, which are three-phase voltages, according to the following Expression 7.

Figure 0006658041
第2実施形態での動作例を図9のフローチャートを参照して説明する。
Figure 0006658041
An operation example in the second embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG.

図6に示される第1実施形態での動作例と比べると、第7次高調波を対象とするために追加された高調波モデル部220及び2相/3相変換部230での動作が、ステップS60及びS70の後に、それぞれステップS61及びS71として追加されている。また、基本電圧指令値を補償する動作が異なっている(ステップS121)。   Compared to the operation example in the first embodiment shown in FIG. 6, the operation in the harmonic model unit 220 and the two-phase / 3-phase conversion unit 230 added to target the seventh harmonic is as follows. Steps S61 and S71 are added after steps S60 and S70, respectively. Further, the operation for compensating the basic voltage command value is different (step S121).

ステップS61では、高調波モデル部220が、入力されたd軸基本電流指令値Idref1、q軸基本電流指令値Iqref1及びモータ角速度ωeを用いて補償指令値演算を行い、求められたd軸補償電圧指令値Vdref7及びq軸補償電圧指令値Vqref7を2相/3相変換部230に出力する。高調波モデル部220の動作は、数2の代わりに数6を使用し、モータ特徴量変換テーブルが第7次高調波に対するものであること以外は、図7で示される高調波モデル部130の動作と同じである。   In step S61, the harmonic model unit 220 performs a compensation command value calculation using the input d-axis basic current command value Idref1, q-axis basic current command value Iqref1, and motor angular velocity ωe, and obtains the obtained d-axis compensation voltage. Command value Vdref7 and q-axis compensation voltage command value Vqref7 are output to two-phase / three-phase converter 230. The operation of the harmonic model unit 220 uses Equation 6 instead of Equation 2, and except that the motor feature value conversion table is for the seventh harmonic, the harmonic model unit 130 shown in FIG. Operation is the same.

ステップS71では、2相/3相変換部230が、回転角θe及び磁束位相α7を入力し、数7を用いてd軸補償電圧指令値Vdref7及びq軸補償電圧指令値Vqref7を3相の電圧に変換し、U相補償電圧指令値Vuref7、V相補償電圧指令値Vvref7及びW相補償電圧指令値Vwref7としてそれぞれ加算部213、214及び215に出力する。   In step S71, the two-phase / three-phase converter 230 receives the rotation angle θe and the magnetic flux phase α7, and converts the d-axis compensation voltage command value Vdref7 and the q-axis compensation voltage command value Vqref7 into a three-phase voltage using Expression 7. And outputs them to the adders 213, 214, and 215 as a U-phase compensation voltage command value Vuref7, a V-phase compensation voltage command value Vvref7, and a W-phase compensation voltage command value Vwref7, respectively.

ステップS121では、2相/3相変換部140から出力されたU相基本電圧指令値Vuref1に加算部210でU相補償電圧指令値Vuref5が加算され、更に加算部213でU相補償電圧指令値Vuref7が加算され、U相電圧指令値Vurefとして出力される。同様に、V相基本電圧指令値Vvref1に加算部211でV相補償電圧指令値Vvref5が加算され、更に加算部214でV相補償電圧指令値Vvref7が加算され、V相電圧指令値Vvrefとして出力され、W相基本電圧指令値Vwref1に加算部212でW相補償電圧指令値Vwref5が加算され、更に加算部215でW相補償電圧指令値Vwref7が加算され、W相電圧指令値Vwrefとして出力される。   In step S121, the U-phase compensation voltage command value Vuref5 is added to the U-phase basic voltage command value Vuref1 output from the two-phase / 3-phase conversion unit 140 by the addition unit 210, and the U-phase compensation voltage command value is further added by the addition unit 213. Vuref7 is added and output as the U-phase voltage command value Vuref. Similarly, the addition unit 211 adds the V-phase compensation voltage command value Vvref5 to the V-phase basic voltage command value Vvref1, and the addition unit 214 adds the V-phase compensation voltage command value Vvref7, which is output as the V-phase voltage command value Vvref. The addition unit 212 adds the W-phase compensation voltage command value Vwref5 to the W-phase basic voltage command value Vwref1, and the addition unit 215 adds the W-phase compensation voltage command value Vwref7, which is output as the W-phase voltage command value Vwref. You.

なお、第5高調波に関連する動作と第7高調波に関連する動作は、順番が入れ替わっても、並行して実行されても良い。   The operation related to the fifth harmonic and the operation related to the seventh harmonic may be executed in a different order or in parallel.

本発明の更に他の実施形態(第3実施形態)について説明する。   Another embodiment (third embodiment) of the present invention will be described.

第1実施形態及び第2実施形態では、モータ特徴量変換テーブルは数値データ系列で表現されているが、本実施形態では、それよりも簡略化した形で表現されたモータ特徴量変換テーブルを使用する。例えば、d軸基本電流指令値Idref1及びq軸基本電流指令値Iqref1を極座標に変換して算出される電流振幅Iap及び電流進角βiのうち、電流振幅Iapのみを使用し、電流振幅Iapに対する磁束振幅及び磁束位相の変化を、図10に示されるような折れ線で近似したものをモータ特徴量変換テーブルとする。図10(A)は電流振幅Iapに対する磁束振幅の変化を折れ線で近似したもので、電流振幅Iapの定義域を一定の間隔で分割し、各分割区間において、その分割区間での電流振幅Iap及び磁束振幅の値から最小二乗法での直線近似等により近似直線を求め、各分割区間の近似直線を連結して求めたものである。同様にして求められた、電流振幅Iapに対する磁束位相の変化を折れ線で近似したものが図10(B)である。なお、分割する間隔は一定でなくても良く、例えば変動が激しいと想定される区間は間隔を狭める等しても良い。また、直線ではなく、二次関数等の曲線で近似しても良い。   In the first embodiment and the second embodiment, the motor feature amount conversion table is represented by a numerical data series, but in the present embodiment, a motor feature amount conversion table represented in a simplified form is used. I do. For example, of the current amplitude Iap and the current advance βi calculated by converting the d-axis basic current command value Idref1 and the q-axis basic current command value Iqref1 into polar coordinates, only the current amplitude Iap is used, and the magnetic flux for the current amplitude Iap is used. A change in the amplitude and the magnetic flux phase approximated by a polygonal line as shown in FIG. 10 is used as a motor feature amount conversion table. FIG. 10A is an approximation of a change in magnetic flux amplitude with respect to the current amplitude Iap by a polygonal line. The domain of the current amplitude Iap is divided at regular intervals, and in each divided section, the current amplitude Iap and the current amplitude Iap in the divided section are divided. An approximate straight line is obtained from the value of the magnetic flux amplitude by a straight line approximation by the least square method or the like, and the approximate straight lines of the respective divided sections are connected to obtain an approximate straight line. FIG. 10B approximates a change in the magnetic flux phase with respect to the current amplitude Iap, which is obtained in a similar manner, using a polygonal line. The interval at which the image is divided may not be constant. For example, the interval at which the fluctuation is assumed to be large may be reduced. Also, instead of a straight line, it may be approximated by a curve such as a quadratic function.

第3実施形態の構成及び動作は、基本的には第1実施形態及び第2実施形態と同様であり、高調波モデル部の磁束演算部が保持するモータ特徴量変換テーブルの形式が異なることと、磁束演算部は電流振幅Iapのみを入力してモータ特徴量変換テーブルより磁束振幅及び磁束位相を求めることが違うだけである。   The configuration and operation of the third embodiment are basically the same as those of the first and second embodiments, except that the format of the motor feature quantity conversion table held by the magnetic flux calculation unit of the harmonic model unit is different. The only difference is that the magnetic flux calculation unit inputs only the current amplitude Iap and obtains the magnetic flux amplitude and the magnetic flux phase from the motor feature quantity conversion table.

このように、モータ特徴量変換テーブルを簡略化することにより、必要なメモリ量を更に抑えることができる。   As described above, the required memory amount can be further reduced by simplifying the motor characteristic amount conversion table.

上述の実施形態(第1実施形態〜第3実施形態)では、モータ特徴量として磁束を使用しているが、磁束の代わりにインダクタンスや抵抗等を使用しても良く、複数のモータ特徴量を使用しても良い。また、高調波として第5次及び第7次を対象しているが、他の次数の高調波を対象としても良い。   In the above-described embodiments (first to third embodiments), magnetic flux is used as a motor feature. However, instead of magnetic flux, an inductance or resistance may be used. May be used. Although the fifth and seventh harmonics are targeted as harmonics, harmonics of other orders may be targeted.

1 ハンドル
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
13 バッテリ
20 モータ
21 回転角センサ
30 コントロールユニット(ECU)
31 電流指令値演算部
35、110、120 PI制御部
36 PWM制御部
37 インバータ
38 モータ電流検出器
100 dq軸電流指令値演算部
130、220 高調波モデル部
131 極座標変換部
132 磁束演算部
133 補償指令値演算部
140、150、230 2相/3相変換部
160 3相/2相変換部
170 モータ角速度演算部
1 Handle 2 Column shaft (steering shaft, handle shaft)
Reference Signs List 10 Torque sensor 12 Vehicle speed sensor 13 Battery 20 Motor 21 Rotation angle sensor 30 Control unit (ECU)
31 Current command value calculation units 35, 110, 120 PI control unit 36 PWM control unit 37 Inverter 38 Motor current detector 100 dq-axis current command value calculation units 130, 220 Harmonic model unit 131 Polar coordinate conversion unit 132 Magnetic flux calculation unit 133 Compensation Command value calculation units 140, 150, 230 2-phase / 3-phase conversion unit 160 3-phase / 2-phase conversion unit 170 Motor angular velocity calculation unit

Claims (7)

モータに対する電流指令値に基づいて前記モータを駆動制御するモータ制御装置において、
前記モータで発生する磁界の磁束の少なくとも1つの高調波成分の特性を学習したモデルにより、前記モータのモータ角速度を用いて前記電流指令値から補償指令値を演算する高調波モデル部を備え、
前記高調波モデル部は、前記電流指令値に対応する前記磁束の高調波成分の値を定めたモータ特徴量変換テーブルを使用して前記補償指令値を演算し、
前記電流指令値及び前記補償指令値に基づいて前記モータを駆動制御することを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that drives and controls the motor based on a current command value for the motor,
A model in which a characteristic of at least one harmonic component of a magnetic flux of a magnetic field generated by the motor is learned, and a harmonic model unit that calculates a compensation command value from the current command value using a motor angular velocity of the motor;
The harmonic model unit calculates the compensation command value using a motor feature value conversion table that determines the value of the harmonic component of the magnetic flux corresponding to the current command value,
A motor control device that controls the drive of the motor based on the current command value and the compensation command value.
前記電流指令値に基づいて、前記モータに供給する電流を制御する電圧指令値を演算する電流制御部を更に備え、
前記補償指令値により補償される前記電圧指令値に基づいて前記モータを駆動制御する請求項1に記載のモータ制御装置。
A current control unit that calculates a voltage command value that controls a current supplied to the motor based on the current command value,
2. The motor control device according to claim 1, wherein the drive control of the motor is performed based on the voltage command value compensated by the compensation command value. 3.
前記補償指令値を加算することにより前記電圧指令値を補償する請求項2に記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 2, wherein the voltage command value is compensated by adding the compensation command value. 前記高調波モデル部は、
前記電流指令値を極座標に変換する極座標変換部と、
前記モータ特徴量変換テーブルによって、前記極座標に変換された電流指令値に対応する前記磁束の高調波成分を求める磁束演算部と、
前記磁束の高調波成分及び前記モータ角速度を用いて前記補償指令値を演算する補償指令値演算部とを備える請求項1乃至3のいずれかに記載のモータ制御装置。
The harmonic model unit,
A polar coordinate conversion unit that converts the current command value into polar coordinates,
A magnetic flux calculation unit that obtains a harmonic component of the magnetic flux corresponding to the current command value converted into the polar coordinates by the motor feature quantity conversion table;
The motor control device according to any one of claims 1 to 3 and a compensation command value calculator for calculating the compensation command value using the harmonic component and the motor angular speed of the magnetic flux.
前記高調波成分として少なくとも第5次高調波を含む請求項1乃至のいずれかに記載のモータ制御装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 4 comprising at least fifth harmonic as the harmonic component. 前記モータを駆動することにより操舵系をアシスト制御する電動パワーステアリング装置に用いられる請求項1乃至のいずれかに記載のモータ制御装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the motor control device is used in an electric power steering device that assists a steering system by driving the motor. 請求項に記載のモータ制御装置を搭載したことを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device comprising the motor control device according to claim 6 .
JP2016022493A 2016-02-09 2016-02-09 Motor control device and electric power steering device equipped with the same Active JP6658041B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016022493A JP6658041B2 (en) 2016-02-09 2016-02-09 Motor control device and electric power steering device equipped with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016022493A JP6658041B2 (en) 2016-02-09 2016-02-09 Motor control device and electric power steering device equipped with the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017143631A JP2017143631A (en) 2017-08-17
JP6658041B2 true JP6658041B2 (en) 2020-03-04

Family

ID=59629182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016022493A Active JP6658041B2 (en) 2016-02-09 2016-02-09 Motor control device and electric power steering device equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6658041B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11952057B2 (en) * 2018-02-20 2024-04-09 Nidec Corporation Motor control system and power steering system
JPWO2019163589A1 (en) * 2018-02-20 2021-02-12 日本電産株式会社 Motor control system and power steering system
JP7235588B2 (en) * 2019-05-14 2023-03-08 株式会社Soken Rotating electric machine control device
JP7209656B2 (en) * 2020-02-27 2023-01-20 日立Astemo株式会社 motor controller

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4019842B2 (en) * 2002-07-30 2007-12-12 日産自動車株式会社 Motor control device
KR20060120015A (en) * 2003-10-07 2006-11-24 가부시키가이샤 제이텍트 Electric power steering device
KR100655702B1 (en) * 2004-12-20 2006-12-11 현대자동차주식회사 Control method for permanent magnet synchronous motor and control system thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017143631A (en) 2017-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6579220B2 (en) Electric power steering device
JP6476374B2 (en) Electric power steering device
JP6319532B1 (en) Electric power steering device
JP5130716B2 (en) Motor control device and electric power steering device
JP6658995B2 (en) Motor control device and electric power steering device equipped with the same
JP6601595B2 (en) Motor control device and electric power steering device equipped with the same
JP6658041B2 (en) Motor control device and electric power steering device equipped with the same
JP2008211908A (en) Motor control device and electric power steering device
CN110809855B (en) Motor control device and electric power steering device equipped with same
JP6658928B2 (en) Electric power steering device
EP3300244A1 (en) Motor control device and electric power steering device equipped with same
JP6702513B2 (en) Steering device for vehicle
JP5170505B2 (en) Motor control device
JP2018177026A (en) Steering control device
JP2005199735A (en) Controlling device for electric power steering device
CN109451782B (en) Electric power steering apparatus
JP5397664B2 (en) Motor control device
JP2011213139A (en) Electric power steering device and current detecting device
US11001295B2 (en) Motor control device, motor control method, and electric power steering device
JP2017127066A (en) Motor controller and electrically-driven power steering device
JP2021027673A (en) Motor control device and steering device
JPWO2020079899A1 (en) Motor control devices, electric actuator products and electric power steering devices
JP2015171871A (en) Electrically-driven power steering device and program
JP5412360B2 (en) Electric power steering device
US20230100977A1 (en) Motor control device, motor control method, motor module, and 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: 20181127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190925

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191008

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191119

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: 20200107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200120

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6658041

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150