JP7280099B2 - モータの制御システム、およびモータの制御装置 - 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駆動回路を操作する第1処理回路と、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第2処理回路と、前記転舵輪の転舵角の指令値に関する信号を前記第1処理回路および前記第2処理回路に出力する指令回路と、を備えるモータの制御システムにおいて、前記指令回路は、車両の走行状態に基づき転舵角が基準角度となった状態を検知する検知処理と、前記検知処理による検知結果に基づく信号である第1結果信号を前記第1処理回路に出力する第1通知処理と、前記検知処理の検知結果に基づく信号である第2結果信号を前記第2処理回路に出力する第2通知処理と、を実行し、前記第1処理回路は、前記第1結果信号に基づき、前記転舵角を前記指令値に制御すべく、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角度である第1換算可能角度と前記指令値に応じた前記換算可能角度との相対角度を補正して前記第1駆動回路の操作のための入力とする第1補正処理を実行し、前記第2処理回路は、前記第2結果信号に基づき、前記転舵角を前記指令値に制御すべく、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2角度センサの検出値に基づく角度である第2換算可能角度と前記指令値に応じた前記換算可能角度との相対角度を補正して前記第2駆動回路の操作のための入力とする第2補正処理を実行するモータの制御システムである。
6.上記1~5のいずれか1つに記載の前記第1処理回路および前記第2処理回路を備えるモータ制御装置である。
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。以下、先頭に「S」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。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38(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。
図4に、本実施形態にかかる基準角度の学習処理の手順を示す。図4(a)に示す処理は、ROM34(k)に記憶されたプログラムをCPU32(k)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。また、図4(b)に示す処理は、ROM64に記憶されたプログラムをCPU62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。
CPU32(k)は、基準角度θpr(k)の学習前において都度算出される回転角度θp(k)を上位ECU60に逐次出力する。CPU62は、車両が直進走行している場合、第kマイコン30(k)から出力された回転角度θp(k)が基準角度に対応すると判断し、基準角度θpr(k)、θpr0(k)に回転角度θp(k)を代入する。そしてCPU62は、基準角度θpr(k)を第kマイコン30(k)に出力する。これにより、第kマイコン30(1)において基準角度θpr(1)を把握できるとともに、第2マイコン30(2)において基準角度θpr(2)を把握できる。このように、第1マイコン30(1)と第2マイコン30(2)とが、各別に基準角度を把握できることから、第1マイコン30(1)が制御に利用する角度と第2マイコン30(2)が制御に利用する角度との差を低減できる。
(1)CPU32(k)は、基準角度θpr(k)を受信すると、これを上位ECU60に出力した。そして、CPU62は、第1マイコン30(1)が出力した基準角度θpr(k)と基準角度θpr0(1)とが等しく且つ、第2マイコン30(2)が出力した基準角度θpr(k)と基準角度θpr0(2)とが等しい場合に、自動操舵を許可した。これにより、第1マイコン30(1)、第2マイコン30(2)がそれぞれ正しい角度を把握していることが確認できた後に自動操舵を行うことができる。
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。[1,6]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)に対応する。指令回路は、上位ECU60に対応する。検知処理は、S64の処理に対応し、第1通知処理は、S70の処理のうち基準角度θpr(1)を出力する処理に対応し、第2通知処理は、S70の処理のうち基準角度θpr(2)を出力する処理に対応する。第1補正処理は、S52の処理のうちの基準角度θpr(1)にて補正する処理に対応し、第2補正処理は、S52の処理のうちの基準角度θpr(2)にて補正する処理に対応する。[2,3]第1出力処理は、CPU32(1)によるS42の処理に対応し、第1照合用処理は、CPU32(1)によるS48の処理に対応する。第2出力処理は、CPU32(2)によるS42の処理に対応し、第2照合用処理は、CPU32(2)によるS48の処理に対応する。第1照合処理は、S74の処理において、基準角度θpr0(1)と基準角度θpr(1)とが一致するか否かを判定する処理に対応する。第2照合処理は、S74の処理において、基準角度θpr0(2)と基準角度θpr(2)とが一致するか否かを判定する処理に対応する。[4]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。操作量出力処理は、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。判定処理は、S28の処理に対応する。[5]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。
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。
・「第k通知処理について」
上記実施形態では、基準角度θpr(k)を第kマイコン30(k)に出力したが、これに限らない。たとえば、S64の処理において肯定判定する場合、その旨の信号を第k結果信号として第kマイコン30(k)に出力してもよい。その場合、第kマイコン30(k)では、第k結果信号を受信した時点の回転角度θp(k)を基準角度θpr(k)に代入すればよい。ただし、その場合であっても、CPU62がS68の処理を実行して且つ、CPU32(k)が第k結果信号を受信した時点の回転角度θp(k)を基準角度θpr(k)に代入した後、この値をS48の処理によって出力することが望ましい。これにより、S74の処理を実行することが可能となる。
S42の処理において、回転角度θp(k)とともに、その回転角度θp(k)を検知した際の時刻を示すタイムスタンプを出力してもよい。これにより、S64の処理において直進判定されたタイミングに一致する回転角度θp(k)をCPU62においてより高精度に把握できる。
上記実施形態では、フィードバック操作量算出処理M20(k)の入力となる回転角度θp(k)を補正したが、これに限らず、たとえばフィードバック操作量算出処理M20(k)の入力となる目標角度θp*を補正してもよい。この場合であっても、S80の処理によって出力された目標角度θp*と換算処理M12(k)の出力する回転角度θp(k)との相対角度を補正することができる。もっとも、補正対象としては、フィードバック操作量算出処理M20(k)の入力に限らない。たとえば、フィードフォワード操作量MFF(k)を回転角度θp(k)に基づき算出する場合、フィードフォワード操作量算出処理M40(k)の入力となる回転角度θp(k)についても補正対象とすればよい。
(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。
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 (5)
- 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駆動回路を操作する第1処理回路と、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第2処理回路と、前記転舵輪の転舵角の指令値に関する信号を前記第1処理回路および前記第2処理回路に出力する指令回路と、を備えるモータの制御システムにおいて、
前記指令回路は、車両の走行状態に基づき転舵角が基準角度となった状態を検知する検知処理と、前記検知処理による検知結果に基づく信号である第1結果信号を前記第1処理回路に出力する第1通知処理と、前記検知処理の検知結果に基づく信号である第2結果信号を前記第2処理回路に出力する第2通知処理と、を実行し、
前記第1処理回路は、前記第1結果信号に基づき、前記転舵角を前記指令値に制御すべく、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角度である第1換算可能角度と前記指令値に応じた前記換算可能角度との相対角度を補正して前記第1駆動回路の操作のための入力とする第1補正処理を実行し、
前記第2処理回路は、前記第2結果信号に基づき、前記転舵角を前記指令値に制御すべく、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2角度センサの検出値に基づく角度である第2換算可能角度と前記指令値に応じた前記換算可能角度との相対角度を補正して前記第2駆動回路の操作のための入力とする第2補正処理を実行し、
前記第1処理回路は、前記第1換算可能角度を前記指令回路に出力する第1出力処理と、前記第1結果信号に基づき前記第1出力処理によって出力している前記第1換算可能角度が前記基準角度を示すときの値としての基準時第1角度を前記指令回路に出力する第1照合用処理と、を実行し、
前記第2処理回路は、前記第2換算可能角度を前記指令回路に出力する第2出力処理と、前記第2結果信号に基づき前記第2出力処理によって出力している前記第2換算可能角度が前記基準角度を示すときの値としての基準時第2角度を前記指令回路に出力する第2照合用処理と、を実行し、
前記指令回路は、前記検知処理に基づき把握される前記第1出力処理によって出力された前記第1換算可能角度が前記基準角度を示すときの値と前記第1照合用処理による前記基準時第1角度とを照合する第1照合処理と、前記検知処理に基づき把握される前記第2出力処理によって出力された前記第2換算可能角度が前記基準角度を示すときの値と前記第2照合用処理による前記基準時第2角度とを照合する第2照合処理と、を実行するモータの制御システム。 - 前記第1通知処理は、前記第1出力処理によって出力された前記第1換算可能角度に基づき、前記検知処理によって基準角度となった状態が検知されたときの前記第1換算可能角度に関する信号を第1結果信号として前記第1処理回路に出力する処理を含み、
前記第1照合用処理は、前記第1通知処理によって通知された前記第1換算可能角度を前記基準時第1角度として出力する処理を含み、
前記第2通知処理は、前記第2出力処理によって出力された前記第2換算可能角度に基づき、前記検知処理によって基準角度となった状態が検知されたときの前記第2換算可能角度に関する信号を第2結果信号として前記第2処理回路に出力する処理を含み、
前記第2照合用処理は、前記第2通知処理によって通知された前記第2換算可能角度を前記基準時第2角度として出力する処理を含む請求項1記載のモータの制御システム。 - 前記第1処理回路は、前記第1換算可能角度と前記指令値に応じた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操作量出力処理と、を実行し、
前記第2処理回路は、前記第2換算可能角度と前記目標角度との差に応じて積分要素によらずに第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操作量算出処理によって算出された前記第2操作量との乖離に基づき前記第1処理回路の異常の有無を判定する判定処理と、を実行する請求項1または2記載のモータの制御システム。 - 前記第2処理回路は、前記判定処理によって前記第1処理回路に異常があると判定される場合、前記第1利用操作処理を停止し、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利用操作処理を実行する請求項3記載のモータの制御システム。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の前記第1処理回路および前記第2処理回路を備えるモータ制御装置。
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