JP7111033B2 - モータの制御装置 - Google Patents
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Description
1.転舵輪を転舵させるためのモータであって互いに絶縁された第1ステータコイルおよび第2ステータコイルを備えるモータを制御対象とし、前記第1ステータコイルに接続されている第1駆動回路および前記第2ステータコイルに接続されている第2駆動回路を操作するモータの制御装置において、互いに通信可能な第1処理回路および第2処理回路を備え、前記第1処理回路は、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度であって第1角度センサの検出値に基づく換算可能角度と目標角度との差に応じた積分要素の出力値に基づき第1操作量を算出する第1操作量算出処理と、前記第1操作量に基づき前記第1駆動回路を操作する処理と、該第1操作量を前記第2処理回路に出力する出力処理と、を実行し、前記第2処理回路は、第2角度センサの検出値に基づく前記換算可能角度と前記目標角度との差に応じた積分要素の出力値に基づき第2操作量を算出する第2操作量算出処理と、前記第1操作量に基づき前記第2駆動回路を操作する第1利用操作処理と、前記第2操作量に基づき前記第2駆動回路を操作する第2利用操作処理と、前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理への切り替えに伴って前記第2操作量の算出に用いる前記積分要素の初期値を、前記第1操作量算出処理の前記積分要素の値に応じて設定する初期値設定処理と、を実行するモータの制御装置。である。
前記第2操作量算出処理は、前記通信に異常が生じることに基づき前記第2利用操作処理に切り替えられる場合、前記第2操作量の算出に用いる前記積分要素によらず前記第2操作量を算出する処理を含む上記1~4のいずれか1つに記載のモータの制御装置である。
図1に示すモータ10は、転舵輪を転舵させるための転舵アクチュエータにおける動力源である。本実施形態では、モータ10として表面磁石同期電動機(SPMSM)を例示している。モータ10は、1つのロータ12と、一対のステータコイルである第1ステータコイル14(1)および第2ステータコイル14(2)と、を備えている。制御装置20は、モータ10を制御対象とし、モータ10の制御量であるトルクを制御する。制御装置20は、第1ステータコイル14(1)および第2ステータコイル14(2)のそれぞれに対応した各別の回路である第1系統の回路と第2系統の回路とを備えている。
図3(a)は、ROM34(1)に記憶されたプログラムをCPU32(1)がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される処理である。図3(b)は、ROM34(2)に記憶されたプログラムをCPU32(2)がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される処理である。なお、以下では、いくつかのシチュエーション別に、図3の処理を説明する。
図3(a)に示す一連の処理において、CPU32(1)は、まず第1マイコン30(1)と第2マイコン30(2)との間の通信が正常であるか否かを判定する(S10)。ここでは、たとえば通信線42を介して第1マイコン30(1)および第2マイコン30(2)で周期的に決まったデータのやり取りをすることとし、そのデータのやり取りができない場合に、異常と判定すればよい。
この場合、図3(a)に示すように、CPU32(1)は、S12の処理において肯定判定することから、第1マイコン30(1)による制御ができない旨、通信線42を介して第2マイコン30(2)に通知する(S16)。そしてCPU32(1)は、周辺回路36(1)等を通じて、リレー24(1),26(1)を開状態に切り替える(S18)。なお、CPU32(1)は、S18の処理を完了する場合、図3(a)に示す一連の処理を一旦終了する。
ここでは、図3(a)のS14の処理がなされる場合を想定している。この場合、図3(b)に示すS28の処理において、CPU32(2)は、否定判定し、S34の処理に移行する。これにより、第2操作信号生成処理M44(2)によって、第2ステータコイル14(2)に流れるq軸電流が第2操作量MV(2)の「1/2」となるように、第2インバータ22(2)を操作する操作信号MS(2)が生成されて出力される。
この場合、図3(a)に示すように、CPU32(1)は、マイコン間通信に異常が生じていると判定し(S10:NO)、図3(a)に示す一連の処理を一旦終了する。
CPU32(1)は、回転角度θp(1)を目標角度θp*に制御するための第1操作量MV(1)を算出し、第1ステータコイル14(1)に流れるq軸電流が第1操作量MV(1)の「1/2」となるように、第1インバータ22(1)を操作する。一方、CPU32(2)は、第2ステータコイル14(2)に流れるq軸電流が第1操作量MV(1)の「1/2」となるように、第2インバータ22(2)を操作する。このため、第2ステータコイル14(2)を流れるq軸電流を、積分処理M28(2)を動作させたときの第2操作量MV(2)とする場合と比較すると、転舵輪の転舵角の制御に干渉が生じることを抑制できる。すなわち、第1角度センサ40(1)によって検出された回転角度θm(1)と、第2角度センサ40(2)によって検出された回転角度θm(2)との間には差が生じうる。そして差がある場合、CPU32(1)による積分処理M28(1)の出力値は、回転角度θp(1)と目標角度θp*との定常偏差を解消するための値となり、CPU32(2)による積分処理M28(2)の出力値は、回転角度θp(2)と目標角度θp*との定常偏差を解消するための値となることから、制御に干渉が生じる。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1,2,6]変数kを「1」または「2」として、第k駆動回路は、第kインバータ22(k)に対応し、第k処理回路は、第kマイコン30(k)に対応し、第k操作量算出処理は、フィードバック操作量算出処理M20(k)、フィードフォワード操作量算出処理M40(k)および加算処理M42(k)に対応する。出力処理は、S14の処理に対応する。第1利用操作処理は、S30の処理がなされたときにおける第2操作信号生成処理M44(2)に対応する。第2利用操作処理は、S34の処理がなされたときにおける第2操作信号生成処理M44(2)に対応する。初期値設定処理は、S32の処理に対応する。積分要素は、積分ゲイン乗算処理M26および積分処理M28に対応する。[3]S20の処理において肯定判定する場合の処理に対応する。[4]S28の処理において否定判定される場合の処理に対応する。[5]S24の処理において否定判定される場合の処理に対応する。
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
・「初期値設定処理について」
第1操作量MV(1)の前回値から第2操作量MV(2)の前回値を減算したものを積分処理M28(2)の前回値とすることは必須ではない。すなわち、この前回値に、目標角度θp*の今回値から回転角度θp(2)の今回値を減算した値に積分ゲインKiを乗算した値を加算した値を積分処理M28(2)の今回値として、第2インバータ22(2)の操作に用いる最初の第2操作量MV(2)を算出することは必須ではない。たとえば、第1操作量MV(1)の前回値から第2操作量MV(2)の前回値を減算したものを積分処理M28(2)の今回値として第2操作量MV(2)の今回値を算出してもよい。
(a)フィードバック操作量MFB(k)について
たとえば積分ゲインKiを可変としない場合等には、積分要素を、積分処理M28(k)の出力値に積分ゲイン乗算処理M26(k)によって積分ゲインKiを乗算する処理としてもよい。
換算可能角度(目標角度θp*等)に基づくフィードフォワード操作量MFF(k)としては、換算可能角度のみからフィードフォワード操作量MFF(k)を算出するものに限らない。たとえば、車速に応じてフィードフォワード操作量MFF(k)を可変としてもよい。またたとえば、換算可能角度の2階時間微分値に比例係数を乗算した値をさらに加えてもよい。
フィードフォワード操作量MFF(k)に基づき第k操作量MV(k)を算出することは必須ではない。
上記実施形態では、換算可能角度をステアリングシャフトの角度としたが、これに限らず、たとえばタイヤの切れ角である転舵角自体としてもよい。
上記実施形態では、処理回路を構成するプログラム格納装置として、ROMを例示し、ROMがいかなるタイプのものであるかについては触れていなかったが、たとえば書き換え不能なメモリであってもよく、またたとえば、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリであってもよい。さらに、プログラム格納装置としては、ROMに限らない。
上記実施形態では、第1および第2の2つの系統を有する装置を例示したが、これに限らない。たとえばさらに第3の系統を備える等、ステータコイル、駆動回路および処理回路を3つ以上ずつ備えるものとしてもよい。ただし、その場合、いずれか1つをメインとし残りをサブとすることが望ましい。
モータとしては、SPMSMに限らず、埋込磁石同期電動機(IPMSM)であってもよい。なお、IPMSMの場合、第k操作量MV(k)をトルク指令値とし、第k操作信号生成処理M44(k)において、トルク指令値をd軸の電流指令値とq軸の電流指令値とに変換することが望ましい。また、モータとしては、同期電動機に限らず、誘導機であってもよい。さらに、ブラシレス電動機に限らず、ブラシ付き直流モータであってもよい。
上記実施形態では、駆動回路として3相インバータを例示したが、これに限らない。たとえば「モータについて」の欄に記載したようにモータとして直流モータを用いる場合、駆動回路としてHブリッジ回路を用いてもよい。
上記「モータについて」の欄に記載したように、モータとして直流モータを用いる場合、駆動回路としては、Hブリッジ回路を用いればよい。
リレー26(1),26(2)を備えることや、S18の処理において、リレー26(1)をオフすることは必須ではない。また、S18の処理において、リレー26(1)をオフとしつつも、リレー24(1)をオフとしないこととしてもよい。
Claims (6)
- 転舵輪を転舵させるためのモータであって互いに絶縁された第1ステータコイルおよび第2ステータコイルを備えるモータを制御対象とし、前記第1ステータコイルに接続されている第1駆動回路および前記第2ステータコイルに接続されている第2駆動回路を操作するモータの制御装置において、
互いに通信可能な第1処理回路および第2処理回路を備え、
前記第1処理回路は、前記転舵輪の転舵角に換算可能な換算可能角度であって第1角度センサの検出値に基づく換算可能角度と目標角度との差に応じた積分要素の出力値に基づき第1操作量を算出する第1操作量算出処理と、前記第1操作量に基づき前記第1駆動回路を操作する処理と、該第1操作量を前記第2処理回路に出力する出力処理と、を実行し、
前記第2処理回路は、第2角度センサの検出値に基づく前記換算可能角度と前記目標角度との差に応じた積分要素の出力値に基づき第2操作量を算出する第2操作量算出処理と、前記第1操作量に基づき前記第2駆動回路を操作する第1利用操作処理と、前記第2操作量に基づき前記第2駆動回路を操作する第2利用操作処理と、前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理への切り替えに伴って前記第2操作量の算出に用いる前記積分要素の初期値を、前記第1操作量算出処理の前記積分要素の値に応じて設定する初期値設定処理と、を実行するモータの制御装置。 - 前記第2操作量算出処理は、前記第1利用操作処理がなされている場合、前記第2操作量の算出に用いる前記積分要素によらずに前記第2操作量を算出する処理を含み、
前記初期値設定処理は、前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理への切り替えに伴って、前記第1操作量と前記第2操作量との差に応じて前記初期値を設定する処理である請求項1記載のモータの制御装置。 - 前記第2処理回路は、前記第1処理回路による前記第1駆動回路の操作が停止する異常が生じる場合、前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理に切り替える処理を含み、
前記第2操作量算出処理は、前記第1駆動回路の操作が停止する異常が生じることに基づき前記第2利用操作処理に切り替えられる場合、前記積分要素を用いて前記第2操作量を算出する処理を含む請求項1または2記載のモータの制御装置。 - 前記第2操作量算出処理は、前記第1利用操作処理がなされている場合、前記積分要素によらずに前記第2操作量を算出する処理を含み、
前記第2処理回路は、前記第1利用操作処理がなされているときに前記第1操作量と前記第2操作量との差の絶対値が規定値以上の場合、前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理に切り替える処理を実行し、
前記第2操作量算出処理は、前記第1操作量と前記第2操作量との差の絶対値が規定値以上であることに基づき前記第2利用操作処理に切り替えられる場合、前記第2操作量の算出に用いる前記積分要素によらず前記第2操作量を算出する処理を含む請求項1~3のいずれか1項に記載のモータの制御装置。 - 前記第2処理回路は、前記第1処理回路と前記第2処理回路との通信に異常が生じる場合、前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理に切り替える処理を実行し、
前記第2操作量算出処理は、前記通信に異常が生じることに基づき前記第2利用操作処理に切り替えられる場合、前記第2操作量の算出に用いる前記積分要素によらず前記第2操作量を算出する処理を含む請求項1~4のいずれか1項に記載のモータの制御装置。 - 前記第2操作量算出処理は、前記換算可能角度を前記目標角度にフィードバック制御するための操作量に加えて前記換算可能角度を前記目標角度にフィードフォワード制御するための操作量に基づき前記第2操作量を算出する処理である請求項4または5記載のモータの制御装置。
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