JP6756243B2 - 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
従来、モータの駆動力にて操舵を補助する電動パワーステアリング装置が知られている。例えば特許文献１では、２つのマイコンにて、それぞれ独立に基本アシスト制御量を演算している。
特開２０１１−１９５０８９号公報
しかしながら特許文献１のように、各系統で独立にアシスト制御量を演算し、独立に電流制御を行う場合、系統間にて不整合が生じる虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の系統を協調させて回転電機の駆動を制御する回転電機制御装置、および、こ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。
本発明の回転電機制御装置は、複数の巻線組（８１、８２）を備える回転電機（８０）の駆動を制御するものであって、複数の駆動回路（１２０、２２０）と、複数の制御部（１３１、２３１）と、を備える。駆動回路はスイッチング素子を有する。制御部は、トルク指令値または電流指令値である指令値を演算する指令演算部（１４１、１４２、１４３、２４１２４２、２４３）、および、対応して設けられる駆動回路にスイッチング素子のオンオフ作動を制御する制御信号を出力する信号出力部（１７５、２６５）を有し、他の制御部と相互に通信可能である。
ここで、制御部、ならびに、制御部に対応して設けられる駆動回路および巻線組の組み合わせを系統とする。
それぞれの制御部は、自系統に係る検出値である自系統検出値を他系統の制御部に送信し、他系統に係る検出値である他系統検出値を他系統の制御部から受信し、自身で演算される演算された指令値、自系統検出値、および、他の制御部から通信にて取得された他系統検出値を用い、自系統のスイッチング素子のオンオフ作動を制御する制御信号を生成する。
本発明では、各制御部において、例えば電流検出値等である自系統検出値および他系統検出値を共通に用いて、制御信号を生成する。これにより、複数の系統を適切に協調動作させることができ、系統間の不整合や調停の複雑さを低減することができる。
本発明の第１実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。 本発明の第１実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による第１制御部および第２制御部を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による電流フィードバック制御を説明するブロック図である。 本発明の第１実施形態による演算処理を説明するタイムチャートである。 本発明の第２実施形態による演算処理を説明するタイムチャートである。
以下、本発明による回転電機制御装置、および、電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示す。図１および図２に示すように、本実施形態の回転電機制御装置としてのモータ制御装置１０は、回転電機としてのモータ８０とともに、例えば車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置８に適用される。図中、モータ制御装置１０を「ＥＣＵ」と記載する。図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の全体構成を示すものである。
図１は、電動パワーステアリング装置８を備えるステアリングシステム９０の構成を示す。ステアリングシステム９０は、操舵部材であるステアリングホイール９１、ステアリングシャフト９２、ピニオンギア９６、ラック軸９７、車輪９８、および、電動パワーステアリング装置８等を備える。
ステアリングホイール９１は、ステアリングシャフト９２と接続される。ステアリングシャフト９２には、操舵トルクＴｓを検出するトルクセンサ９４が設けられる。
ステアリングシャフト９２の先端には、ピニオンギア９６が設けられる。ピニオンギア９６は、ラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪９８が連結される。
運転者がステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングホイール９１に接続されたステアリングシャフト９２が回転する。ステアリングシャフト９２の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換される。一対の車輪９８は、ラック軸９７の変位量に応じた角度に操舵される。
電動パワーステアリング装置８は、モータ８０、モータ８０の回転を減速してステアリングシャフト９２に伝える動力伝達部としての減速ギア８９、および、モータ制御装置１０等を備える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ８０の回転をラック軸９７に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。本実施形態では、ステアリングシャフト９２が「駆動対象」に対応する。
モータ８０は、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助する補助トルクを出力するものであって、電源である図示しないバッテリから電力が供給されることにより駆動され、減速ギア８９を正逆回転させる。モータ８０は、３相ブラシレスモータであって、いずれも図示しないロータおよびステータを有する。図２に示すように、モータ８０は、巻線組としての第１モータ巻線８１および第２モータ巻線８２を有する。図中、第１モータ巻線８１を「モータ巻線１」、第２モータ巻線８２を「モータ巻線２」とする。後述の他の構成についても、図中適宜、「第１」を添え字の「１」、「第２」を添え字の「２」として記載する。
以下、第１モータ巻線８１の駆動制御に係る第１インバータ回路１２０および第１制御部１３１等の組み合わせを第１系統Ｌ１、第２モータ巻線８２の駆動制御に係る第２インバータ回路２２０および第２制御部２３１等の組み合わせを第２系統Ｌ２とする。本実施形態では、インバータ回路１２０、２２０が「駆動回路」に対応する。
以下、第１系統Ｌ１に係る構成を１００番台で符番し、第２系統Ｌ２に係る構成を２００番台で符番する。また、第１系統Ｌ１および第２系統Ｌ２において、同様の構成には、下２桁が同じとなるように符番する。
モータ制御装置１０は、インバータ回路１２０、２２０、および、制御部１３１、２３１等を備える。
モータ制御装置１０には、第１電源コネクタ１１１、第１車両通信コネクタ１１２、第１トルクコネクタ１１３、第２電源コネクタ２１１、第２車両通信コネクタ２１２、および、第２トルクコネクタ２１３が設けられる。
第１電源コネクタ１１１は、図示しない第１バッテリに接続され、第２コネクタ２１１は、図示しない第２バッテリに接続される。コネクタ１１１、２１１は、同一のバッテリに接続されていてもよい。
第１電源コネクタ１１１は、第１電源回路１１６を経由して、第１インバータ回路１２０と接続される。第２電源コネクタ２１１は、第２電源回路２１６を経由して、第２インバータ回路２２０と接続される。電源回路１１６、２１６は、例えば電源リレーである。
車両通信コネクタ１１２、２１２は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車両通信網に接続される。
第１車両通信コネクタ１１２は、第１車両通信回路１１７を経由して、第１制御部１３１と接続される。第１制御部１３１は、コネクタ１１２および車両通信回路１１７を経由して、車両通信網と情報を授受可能である。
第２車両通信コネクタ２１２は、第２車両通信回路２１７を経由して、第２制御部２３１と接続される。第２制御部２３１は、コネクタ２１２および車両通信回路２１７を経由して、車両通信網と情報を授受可能である。
トルクコネクタ１１３、２１３は、トルクセンサ９４と接続される。詳細には、第１トルクコネクタ１１３は、トルクセンサ９４の第１センサ部９４１（図１参照）と接続される。第２トルクコネクタ２１３は、トルクセンサ９４に第２センサ部９４２（図１参照）と接続される。
第１制御部１３１は、トルクコネクタ１１３およびトルクセンサ入力回路１１８を経由して、トルクセンサ９４の第１センサ部９４１から操舵トルクに係るトルク信号を取得可能である。第２制御部２３１は、トルクコネクタ２１３およびトルクセンサ入力回路２１８を経由して、トルクセンサ９４の第２センサ部９４２から操舵トルクに係るトルク信号を取得可能である。これにより、制御部１３１、２３１は、トルク信号に基づき、操舵トルクＴｓを演算可能である。
第１インバータ回路１２０は、例えば図示しないスイッチング素子を有する３相インバータであって、第１モータ巻線８１へ供給される電力を変換する。第１インバータ回路１２０のスイッチング素子は、第１制御部１３１から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。
第２インバータ回路２２０は、例えば図示しないスイッチング素子を有する３相インバータであって、第２モータ巻線８２へ供給される電力を変換する。第２インバータ回路２２０のスイッチング素子は、第２制御部２３１から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。
第１電流センサ１２５は、第１モータ巻線８１の各相に通電される第１Ｕ相電流Ｉｕ１、第１Ｖ相電流Ｉｖ１、および、第１Ｗ相電流Ｉｗ１を検出し、検出値を第１制御部１３１に出力する。
第２電流センサ２２５は、第２モータ巻線８２の各相に通電される第２Ｕ相電流Ｉｕ２、第２Ｖ相電流Ｉｖ２、および、第２Ｗ相電流Ｉｗ２を検出し、検出値を第２制御部２３１に出力する。
以下、Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流を、適宜まとめて「相電流」または「３相電流」とする。また、ｄ軸電流およびｑ軸電流を、適宜まとめて「ｄｑ軸電流」とする。電圧についても同様とする。
第１回転角センサ１２６は、モータ８０の回転角を検出し、第１制御部１３１に出力する。第２回転角センサ２２６は、モータ８０の回転角を検出し、第２制御部２３１に出力する。本実施形態では、第１回転角センサ１２６の検出値に基づく電気角を第１電気角ＥｌｅＡｎｇ１、第２回転角センサ２２６の検出値に基づく電気角を第２電気角ＥｌｅＡｎｇ２とする。
第１制御部１３１には、第１電源コネクタ１１１および図示しないレギュレータ等を経由して給電される。第２制御部２３１には、第２電源コネクタ２１１および図示しないレギュレータ等を経由して給電される。第１制御部１３１および第２制御部２３１は、制御部間にて相互に通信可能に設けられる。以下適宜、制御部１３１、２３１間の通信を、「マイコン間通信」という。制御部１３１、２３１間の通信方法は、ＳＰＩやＳＥＮＴ等のシリアル通信や、ＣＡＮ通信等、どのような方法を用いてもよい。
制御部１３１、２３１の詳細を図３に示す。制御部１３１、２３１は、マイコン等を主体として構成される。制御部１３１、２３１における各処理は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
第１制御部１３１は、第１ｄｑ軸電流演算部１４０、第１アシストトルク指令演算部１４１、第１ｑ軸電流指令演算部１４２、第１ｄ軸電流指令演算部１４３、第１電流フィードバック演算部１５０、第１の３相電圧指令演算部１６１、第１ＰＷＭ演算部１６３、第１信号出力部１６５、および、第１通信部１７０を有する。以下適宜、フィードバックを「ＦＢ」と記載する。
第１ｄｑ軸電流演算部１４０は、第１電流センサ１２５から取得される第１相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を、第１電気角ＥｌｅＡｎｇ１を用いてｄｑ軸変換し、第１ｄ軸電流検出値Ｉｄ１および第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１を演算する。
第１アシストトルク指令演算部１４１は、トルクセンサ入力回路１１８を経由してトルクセンサ９４から取得されるトルク信号、および、車両通信回路１１７を経由して車両通信網から取得される車速等に基づき、第１アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*を演算する。第１アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*は、第１ｑ軸電流指令演算部１４２に出力される。
第１ｑ軸電流指令演算部１４２は、第１アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*に基づき、第１ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*を演算する。
第１ｄ軸電流指令演算部１４３は、第１ｄ軸電流指令値Ｉｄ１*を演算する。
第１電流フィードバック演算部１５０は、第１ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*、および、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２に基づく電流フィードバック演算を行い、第１ｄ軸電圧指令値Ｖｄ１*、および、第１ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１*を演算する。電流フィードバック演算の詳細は後述する。
第１の３相電圧指令演算部１６１は、第１ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ１*、Ｖｑ１*を、第１電気角ＥｌｅＡｎｇ１を用いて逆ｄｑ変換し、第１Ｕ相電圧指令値Ｖｕ１*、第１Ｖ相電圧指令値Ｖｖ１*、および、第１Ｗ相電圧指令値Ｖｗ１*を演算する。
第１ＰＷＭ演算部１６３は、３相電圧指令値Ｖｕ１*、Ｖｖ１*、Ｖｗ１*に基づき、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ＿ｕ１*、ＰＷＭ＿ｖ１*、ＰＷＭ＿ｗ１*を演算する。
第１信号出力部１６５は、第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ＿ｕ１*、ＰＷＭ＿ｖ１*、ＰＷＭ＿ｗ１*を第１インバータ回路１２０に出力する。
第１通信部１７０は、第１送信部１７１および第１受信部１７２を有し、第２通信部２７０と通信を行う。
第１送信部１７１は、第１制御部１３１にて演算された値を、第２制御部２３１に送信する。本実施形態では、第１送信部１７１は、第１ｄ軸電流検出値Ｉｄ１および第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１を第２制御部２３１に送信する。
第１受信部１７２は、第２制御部２３１から送信される値を受信する。本実施形態では、第１受信部１７２は、第２ｄ軸電流検出値Ｉｄ２および第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２を受信する。
制御部１３１、２３１間で送受信される電流指令値および電流検出値は、ｄｑ軸の値に替えて３相の値であってもよいが、ｄｑ軸の値を送受信した方が、データ量を抑えることができる。また、ｄ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｄ２の送受信は行わなくてもよい。
第２制御部２３１は、第２ｄｑ軸電流演算部２４０、第２アシストトルク指令演算部２４１、第２ｑ軸電流指令演算部２４２、第２ｄ軸電流指令演算部２４３、第２電流フィードバック演算部２５０、第２の３相電圧指令値演算部２６１、第２ＰＷＭ演算部２６３、第２信号出力部２６５、および、第２通信部２７０を有する。
第２ｄｑ軸電流演算部２４０は、第２電流センサ２２５から取得される第２相電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を、第２電気角ＥｌｅＡｎｇ２を用いてｄｑ軸変換し、第２ｄ軸電流検出値Ｉｄ２および第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２を演算する。
第２アシストトルク指令演算部２４１は、トルクセンサ入力回路２１８を経由してトルクセンサ９４から取得されるトルク信号、および、車両通信回路２１７を経由して車両通信網から取得される車速等に基づき、第２アシストトルク指令値Ｔｒｑ２*を演算する。第２アシストトルク指令値Ｔｒｑ２*は、第２ｑ軸電流指令演算部２４２に出力される。
第２ｑ軸電流指令演算部２４２は、第２アシストトルク指令値Ｔｒｑ２*に基づき、第２ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*を演算する。
ｄ軸電流指令演算部２４３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*を演算する。
アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*、Ｔｒｑ２*は、センサ部９４１、９４２の検出誤差等がなければ、同一の値となる。アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*、Ｔｒｑ２*が同一であれば、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*、Ｉｑ２*も同一の値となる。本実施形態では、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*、Ｉｑ２*は、それぞれ、所望のアシストトルクの出力に要する２系統合計のｑ軸電流値とする。当該ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*、Ｉｑ２*は、電流和指令値であって、アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*、Ｔｒｑ２*にモータトルク定数を乗じることで求められる。また、ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*、Ｉｑ２*に加え、ｄ軸電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｄ２*が、「電流和指令値」に対応する。
第２電流フィードバック演算部２５０は、第２ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ２*、Ｉｑ２*、および、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２に基づく電流フィードバック演算を行い、第２ｄ軸電圧指令値Ｖｄ２*、および、第２ｑ軸電圧指令値Ｖｑ２*を演算する。
第２の３相電圧指令演算部２６１は、第２ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ２*、Ｖｑ２*を、第２電気角ＥｌｅＡｎｇ２を用いて逆ｄｑ変換し、第２Ｕ相電圧指令値Ｖｕ２*、第２Ｖ相電圧指令値Ｖｖ２*、および、第２Ｗ相電圧指令値Ｖｗ２*を演算する。
第２ＰＷＭ演算部２６３は、３相電圧指令値Ｖｕ２*、Ｖｖ２*、Ｖｗ２*に基づき、第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ＿ｕ２*、ＰＷＭ＿ｖ２*、ＰＷＭ＿ｗ２*を演算する。
第２信号出力部２６５は、第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ＿ｕ２*、ＰＷＭ＿ｖ２*、ＰＷＭ＿ｗ２*を第２インバータ回路２２０に出力する。
第２通信部２７０は、第２送信部２７１および第２受信部２７２を有する。
第２送信部２７１は、第２制御部２３１にて演算された値を、第１制御部１３１に送信する。本実施形態では、第２送信部２７１は、第２ｄ軸電流検出値Ｉｄ２および第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２を送信する。
第２受信部２７２は、第１制御部１３１から送信される値を受信する。本実施形態では、第２受信部２７２は、第１ｄ軸電流検出値Ｉｄ１および第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１を受信する。
電流フィードバック演算部１５０、２５０の詳細を図４に基づいて説明する。また、第２の３相電圧指令演算部２６１および第２ＰＷＭ演算部２６３を１つのブロックにまとめて記載し、信号出力部１６５、２６５およびインバータ回路１２０、２２０等を省略した。図４では、ｑ軸に係る電流フィードバック演算を中心に説明する。ｄ軸に係る電流フィードバック演算は、ｑ軸と同様であるので説明を省略する。
第１電流フィードバック演算部１５０は、加算器１５１、減算器１５２〜１５４、制御器１５５、１５６、および、加算器１５７を有する。
加算器１５１は、第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１と第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２とを加算し、第１ｑ軸電流和Ｉｑ＿ａ１を演算する。
減算器１５２は、第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１から第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２を減算し、第１ｑ軸電流差Ｉｑ＿ｄ１を演算する。
減算器１５３は、第１ｑ軸電流指令値Ｉｑ１*から第１ｑ軸電流和Ｉｑ＿ａ１を減算し、第１電流和偏差ΔＩｑ＿ａ１を演算する。
減算器１５４は、電流差指令値から第１ｑ軸電流差Ｉｑ＿ｄ１を減算し、第１電流差偏差ΔＩｑ＿ｄ１を演算する。本実施形態では、電流差指令値を０とし、系統間の電流差をなくすように制御する。電流差指令値を０以外の値とし、所望の電流差が系統間で生じるように制御してもよい。減算器２５４に入力される電流差指令値についても同様である。
制御器１５５は、電流和偏差ΔＩｑ＿ａ１が０となるように、例えばＰＩ演算等により、基本ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｂ１*を演算する。
制御器１５６は、電流差偏差ΔＩｑ＿ｄ１が０となるように、例えばＰＩ演算等により、ｑ軸電圧差分指令値Ｖｑ＿ｄ１*を演算する。
加算器１５７は、基本ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｂ１*とｑ軸電圧差分指令値Ｖｑ＿ｄ１*とを加算し、第１ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１*を演算する。
第２電流フィードバック演算部２５０は、加算器２５１、減算器２５２〜２５４、制御器２５５、２５６、および、減算器２５７を有する。
加算器２５１は、第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１と第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２とを加算し、ｑ軸電流和Ｉｑ＿ａ２を演算する。
減算器２５２は、第１ｑ軸電流検出値Ｉｑ１から第２ｑ軸電流検出値Ｉｑ２を減算し、ｑ軸電流差Ｉｑ＿ｄ２を演算する。
本実施形態では、加算器１５１、２５１では、同一の値を用いるので、ｑ軸電流和Ｉｑ＿ａ１、Ｉｑ＿ａ２は同一の値となる。また、後述の第２実施形態のように、異なる制御周期の値を用いる場合、ｑ軸電流和Ｉｑ＿ａ１、Ｉｑ＿ａ２は異なる値となる。ｑ軸電流差Ｉｑ＿ｄ１、Ｉｑ＿ｄ２も同様である。
減算器２５３は、第２ｑ軸電流指令値Ｉｑ２*から第２ｑ軸電流和Ｉｑ＿ａ２を減算し、第２電流和偏差ΔＩｑ＿ａ２を演算する。
減算器２５４は、電流差指令値から第２ｑ軸電流差Ｉｑ＿ｄ１を減算し、第２電流差偏差ΔＩｑ＿ｄ２を演算する。
制御器２５５は、電流和偏差ΔＩｑ＿ａ２が０となるように、例えばＰＩ演算等により、
基本ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ｂ２*を演算する。
制御器２５６は、電流差偏差ΔＩｑ＿ｄ２が０となるように、例えばＰＩ演算等により、ｑ軸電圧差分指令値Ｖｑ＿ｄ２*を演算する。
減算器２５７は、基本ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＿ａ２*からｑ軸電圧差分指令値Ｖｑ＿ｄ２*を減算し、第２ｑ軸電圧指令値Ｖｑ２*を演算する。
本実施形態の演算処理を図５のタイムチャートに基づいて説明する。図５は、共通時間軸を横軸として、（ａ）が第１制御部１３１の電流取得タイミング、（ｂ）が第１制御部１３１における演算処理、（ｃ）がマイコン間通信、（ｄ）が第２制御部２３１の電流取得タイミング、（ｅ）が第２制御部２３１における演算処理を示す。図５では、今回の制御周期をＰ（ｎ）とし、開始タイミングに「Ｐ（ｎ）」と記載した。また、次回の制御周期をＸ（Ｐ＋１）とした。図６も同様である。
図５に示すように、制御部１３１、２３１では、時刻ｘ１から時刻ｘ２において、アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*、Ｔｒｑ２*を演算し、続く時刻ｘ３から時刻ｘ４にて、電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*、Ｉｄ２*、Ｉｑ２*を演算する。
また、第１制御部１３１は、時刻ｘ５から時刻ｘ６にて、電流センサ１２５から相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を取得し、時刻ｘ７から時刻ｘ８にてｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１を演算する。同様に、第２制御部２３１は、時刻ｘ５から時刻ｘ６にて、電流センサ１３５から相電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を取得し、時刻ｘ７から時刻ｘ８にてｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２、Ｉｑ２を演算する。
なお、図５では、制御部１３１、２３１における指令演算、および、電流検出値の演算が同時に行われるものとして記載しているが、マイコン間通信が開始する時刻ｘ９に間に合う範囲内でのずれは許容される。また、マイコン間通信後の処理についても、制御周期内で収まる程度のずれは許容される。後述の実施形態についても同様である。
時刻ｘ９から時刻ｘ１０において、制御部１３１、２３１間でマイコン間通信を行い、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２を相互に送受信する。
そして、各制御部１３１、２３１において、マイコン間通信終了後の時刻ｘ１１から、電流ＦＢ演算、３相電圧指令演算、および、ＰＷＭ指令演算を行い、ＰＷＭ指令演算後の時刻ｘ１５にて、ＰＷＭ信号を各インバータ回路１２０、２２０に出力、反映する。
本実施形態では、電流ＦＢ制御開始前にマイコン間通信を行い、電流ＦＢ演算に必要な情報を授受している。これにより、制御部１３１、２３１にて、同一の値を用いて電流フィードバック演算を行うことができる。
本実施形態では、それぞれの系統にて、アシストトルク指令値Ｔｒｑ１*、Ｔｒｑ２*を演算し、ＰＷＭ信号の生成に用いているので、例えば一方の系統に異常が生じた場合、片系統駆動への切り替えが比較的容易である。
また本実施形態では、マイコン間通信にて、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２を相互に送受信し、それぞれの制御部１３１、２３１における電流ＦＢ演算に用いている。ここで、各系統の検出値を共通に用いて各系統の通電を制御することでモータ８０を動作させることを「協調動作」とする。特に本実施形態では、系統間の電流差が０となるように制御しているので、各系統での発熱を均等にすることができる。また、電圧変動時や発熱により電流制限等の制限処理が行われる場合や、一方の系統に異常が発生し、他方の系統を用いて駆動するバックアップ制御時等における制御の複雑さを低減することができる。
本実施形態のモータ制御装置１０は、複数のモータ巻線８１、８２を備えるモータ８０の駆動を制御するものであって、複数のインバータ回路１２０、２２０と、複数の制御部１３１、２３１と、を備える。
制御部１３１、２３１は、対応して設けられるインバータ回路１２０、２２０に制御信号を出力する信号出力部１６５、２６５を有する。詳細には、第１制御部１３１は、対応して設けられる第１インバータ回路１２０に制御信号である第１ＰＷＭ信号ＰＷＭ＿ｕ１*、ＰＷＭ＿ｖ１*、ＰＷＭ＿ｗ１*を出力する。第２制御部２３１は、対応して設けられる第２インバータ回路２２０に制御信号である第２ＰＷＭ信号ＰＷＭ＿ｕ２*、ＰＷＭ＿ｖ２*、ＰＷＭ＿ｗ２*を出力する。
制御部１３１、２３１、ならびに、制御部１３１、２３１に対応して設けられるインバータ回路１２０、２２０およびモータ巻線８１、８２の組み合わせを「系統」とする。
制御部１３１、２３１は、それぞれで演算される指令値であるアシストトルク指令値Ｔｒｑ１*、Ｔｒｑ２*、および、自系統に係る検出値である第１ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、および、他系統に係る検出値である第２ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２、Ｉｑ２を用い、制御信号を生成する。本実施形態では、第１制御部１３１において、第１ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１が「自系統検出値」、第２ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ２が「他系統検出値」に対応する。また、第２制御部１３２において、第２ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２、Ｉｑ２が「自系統検出値」、第１ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ２が「他系統検出値」に対応する。
本実施形態では、各制御部１３１、２３１において、自系統および他系統の電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２を共通に用いて、制御信号を生成する。これにより、第１系統Ｌ１と第２系統Ｌ２とを適切に協調動作させることができ、系統間の不整合や調停の複雑さを低減することができる。
制御部１３１、２３１は、自系統の電流検出値および他系統の電流検出値であるｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２を通信にて相互に送受信する。
詳細には、第１制御部１３１は、自系統の電流検出値である第１ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１を第２制御部２３１に送信し、他系統の電流検出値である第２ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２、Ｉｑ２を第２制御部２３１から受信する。また、第２制御部２３１は、自系統の電流検出値である第２ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２、Ｉｑ２を第１制御部１３１に送信し、他系統の電流検出値である第１ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ２を第１制御部１３１から受信する。
これにより、制御部１３１、２３１は、他系統検出値を適切に取得し、制御信号の生成に用いることができる。
制御部１３１、２３１は、複数系統の電流和が電流和指令値となり、電流差が電流差指令値となるように制御する。
電流和を制御することで、要求通りのアシストトルクをモータ８０から出力させることができる。また、電流差を制御することで、系統間の電流差を適切に制御することができる。特に、電流差指令値を０とすることで、系統間の電流差をなくすことができるので、各系統の発熱を均等にすることができる。また、電源電圧の変動や発熱により電流制限時、または、故障発生によるバックアップ制御や片系統駆動に移行する際の制御の複雑さを低減することができる。
制御部１３１、２３１は、電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２の演算後であって、電流フィードバック制御が開始するまでの期間に、電流フィードバック制御に用いる検出値の送受信を行う。本実施形態における「電流フィードバック制御に用いる検出値」は、各系統の電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２である。
これにより、今回の制御周期における電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２を用いて電流フィードバック制御を行うことができる。
本実施形態のモータ制御装置１０は、電動パワーステアリング装置８に適用される。電動パワーステアリング装置８は、モータ制御装置１０と、モータ８０と、減速ギア８９と、を備える。モータ８０は、運転者によるステアリングホイール９１の操舵を補助するアシストトルクを出力する。減速ギア８９は、モータ８０の駆動力を、ステアリングシャフト９２に伝達する。
本実施形態では、自系統および他系統の電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２を共通に用いて制御信号を生成することで、複数系統を協調動作させているので、アシストトルクを適切に出力することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。以下適宜、前回の制御周期Ｐ（ｎ−１）にて演算された値には添え字(n-1)を付し、今回の制御周期Ｐ（ｎ）にて演算された値には、添え字(n)を付す。
なお、前回の制御周期Ｐ（ｎ−１）の時刻ｘ２３〜ｘ２６における処理は、今回の制御周期Ｐ（ｎ）の時刻ｘ３３〜ｘ３６の処理と同様であるので、説明を省略する。
今回の制御周期Ｐ（ｎ）において、時刻ｘ３１から時刻ｘ３２にて、制御部１３１、２３１間でマイコン間通信を行い、前回の制御周期（ｎ−１）にて演算されたｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１(n-1)、Ｉｑ１(n-1)、Ｉｄ２(n-1)、Ｉｄ２(n-1)を相互に送受信する。
時刻ｘ３３にて、制御部１３１、２３１は、それぞれアシストトルク指令値Ｔｒｑ１*、Ｔｒｑ２*およびｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１*、Ｉｑ１*、Ｉｄ２*、Ｉｑ２*を演算する。
時刻ｘ３４、ｘ３５では、第１制御部１３１は、相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を取得し、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１(n)、Ｉｑ１(n)を演算する。また、第２制御部２３１は、相電流Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２を取得し、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２(n)、Ｉｑ２(n)を演算する。
時刻ｘ３６にて、電流ＦＢ演算からＰＷＭ信号の出力、反映に至る一連の演算を行う。
本実施形態では、第１制御部１３１は、電流ＦＢ演算において、今回制御周期Ｐ（ｎ）のｄｑ軸電流指令値Ｉｄ１* (n)、Ｉｑ１* (n)および自系統のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１(n)、Ｉｑ１(n)、ならびに、前回制御周期Ｐ（ｎ−１）の他系統のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２(n-1)、Ｉｑ２(n-1)を用いる。
また、第２制御部２３１は、電流ＦＢ演算において、今回周期Ｐ（ｎ）のｄｑ軸電流指令値Ｉｄ２* (n)、Ｉｑ２* (n)および自系統のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ２(n)、Ｉｑ２(n)、ならびに、前回制御周期Ｐ（ｎ−１）の他系統のｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１(n-1)、Ｉｑ１(n-1)を用いる。
換言すると、本実施形態では、自系統で演算される値については、今回制御周期Ｐ（ｎ）の値を用い、他系統で演算される値については、前回制御周期Ｐ（ｎ−１）の値を用いて、演算を行う。本実施形態のように、他系統に係る検出値については、以前の制御周期に係る値を用いる場合についても、各系統に係る検出値を共通に用いて各系統の通電を制御する「協調動作」の概念に含まれるものとする。
これにより、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２の演算と、電流ＦＢ演算との間にマイコン間通信を行う必要がないので、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２の演算終了から電流ＦＢ演算開始までの期間を短くすることができる。したがって、電流ＦＢ演算の直前にマイコン間通信を行う場合と比較し、自系統に係る値については、より直近の電流検出値を電流ＦＢ演算に用いることができる。
制御部１３１、２３１は、他の制御部から取得される検出値として、前回の制御周期における値を用いて制御信号を生成する。他の制御部から取得する検出値として、前回の制御周期における値を用いることで、通信タイミングの自由度が高まる。本実施形態では、電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*の演算後から電流フィードバック制御開始までの時間を短縮することができるので、自系統に係る値については、より直近の値を用いることができる。
また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
（ア）制御部
上記実施形態では、制御部が２つである。他の実施形態では、制御部が３つ以上であってもよい。すなわち、系統数が３以上であってもよい。また、１つの制御部に対して、複数の駆動回路および巻線組を設けるようにしてもよい。
上記実施形態では、制御部は、電流フィードバック制御により、回転電機の駆動を制御する。他の実施形態では、電流フィードバック制御以外の方法にて、回転電機の駆動を制御してもよい。
上記実施形態では、相互に送受信される検出値は、各系統の電流検出値である。他の実施形態では、相互に送受信される検出値は、電流検出値以外の値であってもよい。また、マイコン間通信に替えて、共通のセンサ値が各制御部にクロス入力されるように構成し、共通の検出値を各制御部にて演算するようにしてもよい。
（イ）回転電機
上記実施形態では、回転電機は、３相のブラシレスモータである。他の実施形態では、回転電機は、ブラシレスモータに限らず、どのようなモータとしてもよい。また、回転電機は、モータに限らず、発電機であってもよいし、電動機と発電機の機能を併せ持つ、所謂モータジェネレータであってもよい。
上記実施形態では、回転電機制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、回転電機制御装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
１０・・・回転電機制御装置
８１、８２・・・モータ巻線（巻線組）
８９・・・減速ギア（動力伝達部材）
９１・・・ステアリングホイール（操舵部材）
９２・・・ステアリングシャフト（駆動対象）
１２０、２２０・・・インバータ回路（駆動回路）
１３１・・・第１制御部（制御部）
２３１・・・第２制御部（制御部）
１６５、２６５・・・信号出力部

Claims (6)

  1. 複数の巻線組（８１、８２）を備える回転電機（８０）の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
    スイッチング素子を有する複数の駆動回路（１２０、２２０）と、
    トルク指令値または電流指令値である指令値を演算する指令演算部（１４１、１４２、１４３、２４１、２４２、２４３）、および、対応して設けられる前記駆動回路に前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御する制御信号を出力する信号出力部（１６５、２６５）を有し、他の制御部と相互に通信可能な複数の制御部（１３１、２３１）と、
    を備え、
    前記制御部、ならびに、前記制御部に対応して設けられる前記駆動回路および前記巻線組の組み合わせを系統とすると、
    それぞれの前記制御部は、
    自系統に係る検出値である自系統検出値を他系統の前記制御部に送信し、他系統に係る検出値である他系統検出値を他系統の前記制御部から受信し、
    自身で演算された前記指令値、前記自系統検出値、および、他の前記制御部から通信にて取得された前記他系統検出値を用い、自系統の前記スイッチング素子のオンオフ作動を制御する前記制御信号を生成する回転電機制御装置。
  2. 前記自系統検出値および前記他系統検出値は、電流検出値であって、
    前記制御部は、自系統の電流検出値および他系統の電流検出値を通信にて相互に送受信する請求項１に記載の回転電機制御装置。
  3. 前記制御部は、複数系統の電流和が電流和指令値となり、電流差が電流差指令値となるように制御する請求項２に記載の回転電機制御装置。
  4. 前記制御部は、それぞれの前記制御部における前記検出値の演算後であって、電流フィードバック制御が開始するまでの期間に、前記検出値の送受信を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  5. 前記制御部は、他の前記制御部から取得される前記検出値として、前回の制御周期における値を用いて前記制御信号を生成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機制御装置（１０）と、
    運転者による操舵部材（９１）の操舵を補助するアシストトルクを出力する前記回転電機と、
    前記回転電機の駆動力を駆動対象に伝達する動力伝達部（８９）と、
    を備える電動パワーステアリング装置。
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