JP7464484B2 - 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を目標角度にフィードバック制御すべく第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、前記第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を前記目標角度にフィードバック制御すべく第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、を実行し、前記第2操作量算出処理は、前記第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に基づき前記第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駆動回路の操作に用いられる前記第2操作量から前記切り替え前における前記第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前記積分要素の影響を除去する除去処理を実行するモータの制御装置である。
上記構成では、第2駆動回路の操作に第2操作量が利用されていない場合、第2操作量算出処理における積分要素を停止させることにより、積分要素が保持する値の絶対値が過度に大きい値となることを抑制できる。
以下、モータの制御装置にかかる第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
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S40の処理において、CPU32(2)は、否定判定し、S46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)、S12の処理と同様に、第1マイコン30(1)が第1インバータ22(1)を操作することによって第1ステータコイル14(1)に流れる電流を制御することが不可であるか否かを判定する(S20)。そして、CPU32(1)は、制御が可能と判定する場合(S20:NO)、図3(a)に示す一連の処理を一旦終了する。
この場合、CPU32(1)は、図3(a)に示すS20の処理において肯定判定することから、通信線54を介して上位ECU50にその旨を通知する(S22)。そして、CPU32(1)は、S18の処理に移行する。
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、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、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。
つぎに、モータの制御装置にかかる第2の実施形態を説明する。本実施形態は、基本的には先の図1に示される第1の実施形態と同様の構成を有している。したがって、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を割愛する。
判定処理M60は、CPU32(2)の動作状態が独立駆動状態へ遷移する状況であるかどうかを判定する処理である。
(A2)第1マイコン30(1)が第1インバータ22(1)を介して第1ステータコイル14(1)に流れる電流を制御することが可能であること。
(A5)第1マイコン30(1)が第1インバータ22(1)を介して第1ステータコイル14(1)に流れる電流を制御することが可能であること。
さて、本実施形態では先の図4の処理を基本としつつ図5に示す処理を実行することにより、適宜、図4の処理を変更する。
CPU32(1)は、第1操作量MV(1)と第2操作量MV(2)との差の絶対値が規定値Mth未満である場合(S52:YES)、判定処理M60として、CPU32(2)の動作状態が独立駆動状態へ遷移する状況ではないと判定する(S54)。この後、CPU32(1)は、選択処理M62として固定値「1」を選択し(S56)、先のS14へ処理を移行する。
CPU32(2)の動作状態が独立駆動状態へ遷移するケース3およびケース4の場合、第1操作信号生成処理M44(1)は、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」となるように操作信号MS(1)を生成する。また、ケース3およびケース4の場合、CPU32(2)は選択処理M50として第2操作量MV(2)を採用するとともに、第2操作信号生成処理M44(2)を通じて第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(2)の「1/2」となるように操作信号MS(2)を生成する。
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。[1,2,9]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、S42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、S46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。除去処理は、S34の処理に対応する。積分要素は、積分ゲイン乗算処理M26(2)および積分処理M28(2)に対応する。[3]S40の処理において否定判定される場合の処理に対応する。[4]S36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]S52の処理において否定判定される場合、およびS20の処理において否定判定される場合の処理に対応する。[6]外部装置は、上位ECU50に対応する。S32の処理において肯定判定される場合の処理に対応する。[7]通知処理は、S22の処理に対応する。[8]S30の処理において肯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。
・「上位ECUからの指示について」
たとえば、CPU32(1)が第1操作量MV(1)および回転角度θp(1)を上位ECU50に出力し、CPU32(2)が第2操作量MV(2)および回転角度θp(2)を上位ECU50に出力することとし、上位ECU50が、第1マイコン30(1)および第2マイコン30(2)のいずれが正常であるかを判定することとしてもよい。その場合、正常と判定されたのが、第2マイコン30(2)である場合には、上位ECU50から第2マイコン30(2)にその旨を通知し、CPU32(2)によってS44の処理に移行すればよい。
除去処理としては、第1操作量MV(1)に基づき第2インバータ22(2)が操作されているときに、積分処理M28(2)を停止させるものに限らない。たとえば、第2インバータ22(2)の操作に用いられる操作量が第1操作量MV(1)から第2操作量MV(2)に切り替わる時点において、積分処理M28(2)の保持する値を「0」とし、切り替わった時点における第2操作量MV(2)を、積分処理M28(2)の保持する値を「0」として算出された値とする処理であってもよい。
(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 (7)
- 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を目標角度にフィードバック制御すべく第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、前記第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を前記目標角度にフィードバック制御すべく第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、を実行し、
前記第2操作量算出処理は、前記第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に基づき前記第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駆動回路の操作に用いられる前記第2操作量から前記切り替え前における前記第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前記積分要素の影響を除去する除去処理を実行し、
前記第2操作量算出処理は、前記第1利用操作処理が実行されている場合、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利用操作処理がなされる場合、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み、
前記第1操作量算出処理は、前記第1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に基づき前記第1操作量を算出する処理を含み、
前記第2処理回路が前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理へ切り替える処理を実行するとき、前記第1処理回路は自己の積分要素の出力を制御系統数に応じて増大させるモータの制御装置。 - 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を目標角度にフィードバック制御すべく第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、前記第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を前記目標角度にフィードバック制御すべく第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、を実行し、
前記第2操作量算出処理は、前記第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に基づき前記第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駆動回路の操作に用いられる前記第2操作量から前記切り替え前における前記第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前記積分要素の影響を除去する除去処理を実行し、
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利用操作処理がなされる場合、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み、
前記第1操作量算出処理は、前記第1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に基づき前記第1操作量を算出する処理を含み、
前記第2処理回路が前記第1利用操作処理から前記第2利用操作処理へ切り替える処理を実行するとき、前記第1処理回路は自己の積分要素の出力を制御系統数に応じて増大させるモータの制御装置。 - 前記除去処理は、前記第1利用操作処理が実行されている場合、前記第2操作量算出処理における積分要素を停止させる処理である請求項1または2記載のモータの制御装置。
- 前記第1処理回路および前記第2処理回路は、当該制御装置の外部から前記目標角度を前記制御装置に出力する外部装置と通信可能であり、
前記第2操作量算出処理は、前記外部装置から前記積分要素の利用が指示される場合、前記積分要素に基づき前記第2操作量を算出する処理を含む請求項1~3のいずれか一項に記載のモータの制御装置。 - 前記第1処理回路は、前記第1処理回路と前記第2処理回路との通信異常が生じているときに当該第1処理回路に異常が生じる場合、異常が生じた旨を前記外部装置を介して前記第2処理回路に通知する通知処理を実行し、
前記第2操作量算出処理は、前記通知処理に基づき前記外部装置から前記積分要素の利用が指示される場合、前記積分要素に基づき前記第2操作量を算出する処理を含む請求項4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利用操作処理がなされる場合、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1~5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1または2記載のモータの制御装置。
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