WO2018088467A1 - 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

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 Download PDF

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修司 倉光
功一 中村
篤子 岡
雅也 滝
秀樹 株根
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株式会社デンソー
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H02P27/14—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation with three or more levels of voltage

Definitions

  • the present disclosure relates to a rotating electrical machine control device and an electric power steering device using the same.
  • Patent Document 1 an electric power steering device that assists steering by a driving force of a motor is known.
  • the basic assist control amount is calculated independently by two microcomputers.
  • An object of the present disclosure is to provide a rotating electrical machine control device that controls driving of a rotating electrical machine by coordinating a plurality of systems, and an electric power steering device using the same.
  • the rotating electrical machine control apparatus controls driving of a rotating electrical machine including a plurality of winding sets, and includes a plurality of drive circuits and a plurality of control units.
  • the control unit includes a signal output unit that outputs a control signal to a corresponding driving circuit.
  • a control unit and a combination of a drive circuit and a winding set provided corresponding to the control unit are used as a system.
  • a control part produces
  • each control unit for example, the own system detection value and the other system detection value such as a current detection value are commonly used to generate a control signal.
  • strain can be cooperated appropriately and the mismatch between systems and the complexity of arbitration can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steering system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the motor control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a first control unit and a second control unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating current feedback control according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a time chart for explaining the arithmetic processing according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a time chart for explaining the arithmetic processing according to the second embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 A first embodiment of the present disclosure is shown in FIGS.
  • a motor control device 10 as a rotating electrical machine control device includes, for example, an electric power steering device 8 for assisting a steering operation of a vehicle together with a motor 80 as a rotating electrical machine.
  • the motor control device 10 is described as “ECU”.
  • FIG. 1 shows an overall configuration of a steering system 90 including an electric power steering device 8.
  • FIG. 1 shows a configuration of a steering system 90 including an electric power steering device 8.
  • the steering system 90 includes a steering wheel 91, which is a steering member, a steering shaft 92, a pinion gear 96, a rack shaft 97, wheels 98, an electric power steering device 8, and the like.
  • the steering wheel 91 is connected to the steering shaft 92.
  • the steering shaft 92 is provided with a torque sensor 94 that detects the steering torque Ts.
  • a pinion gear 96 is provided at the tip of the steering shaft 92.
  • the pinion gear 96 is engaged with the rack shaft 97.
  • a pair of wheels 98 are connected to both ends of the rack shaft 97 via tie rods or the like.
  • the steering shaft 92 connected to the steering wheel 91 rotates.
  • the rotational movement of the steering shaft 92 is converted into a linear movement of the rack shaft 97 by the pinion gear 96.
  • the pair of wheels 98 are steered at an angle corresponding to the amount of displacement of the rack shaft 97.
  • the electric power steering device 8 includes a motor 80, a reduction gear 89 as a power transmission unit that decelerates the rotation of the motor 80 and transmits the rotation to the steering shaft 92, the motor control device 10, and the like. That is, the electric power steering device 8 of the present embodiment is a so-called “column assist type”, but may be a so-called “rack assist type” that transmits the rotation of the motor 80 to the rack shaft 97. In the present embodiment, the steering shaft 92 corresponds to the “drive target”.
  • the motor 80 outputs an auxiliary torque for assisting the steering of the steering wheel 91 by the driver.
  • the motor 80 is driven by power supplied from a battery (not shown) as a power source, and rotates the reduction gear 89 forward and backward.
  • the motor 80 is a three-phase brushless motor, and each has a rotor and a stator (not shown).
  • the motor 80 includes a first motor winding 81 and a second motor winding 82 as a winding set.
  • the first motor winding 81 is referred to as “motor winding 1”
  • the second motor winding 82 is referred to as “motor winding 2”.
  • “first” is described as a subscript “1”
  • second” is described as a subscript “2” as appropriate in the figure.
  • the inverter circuits 120 and 220 correspond to a “drive circuit”.
  • the configuration related to the first system L1 is numbered in the 100s
  • the configuration related to the second system L2 is numbered in the 200s.
  • strain L2 it attaches
  • the motor control device 10 includes inverter circuits 120 and 220, control units 131 and 231 and the like.
  • the motor control device 10 includes a first power connector 111, a first vehicle communication connector 112, a first torque connector 113, a second power connector 211, a second vehicle communication connector 212, and a second torque connector 213.
  • the first power connector 111 is connected to a first battery (not shown), and the second connector 211 is connected to a second battery (not shown).
  • the connectors 111 and 211 may be connected to the same battery.
  • the first power connector 111 is connected to the first inverter circuit 120 via the first power circuit 116.
  • the second power connector 211 is connected to the second inverter circuit 220 via the second power circuit 216.
  • the power supply circuits 116 and 216 are, for example, power supply relays.
  • the vehicle communication connectors 112 and 212 are connected to a vehicle communication network such as a CAN (Controller Area Network).
  • the first vehicle communication connector 112 is connected to the first control unit 131 via the first vehicle communication circuit 117.
  • the first control unit 131 can exchange information with the vehicle communication network via the connector 112 and the vehicle communication circuit 117.
  • the second vehicle communication connector 212 is connected to the second control unit 231 via the second vehicle communication circuit 217.
  • the second control unit 231 can exchange information with the vehicle communication network via the connector 212 and the vehicle communication circuit 217.
  • the torque connectors 113 and 213 are connected to the torque sensor 94.
  • the first torque connector 113 is connected to the first sensor portion 941 (see FIG. 1) of the torque sensor 94.
  • the second torque connector 213 is connected to the torque sensor 94 with the second sensor unit 942 (see FIG. 1).
  • the first control unit 131 can acquire a torque signal related to the steering torque from the first sensor unit 941 of the torque sensor 94 via the torque connector 113 and the torque sensor input circuit 118.
  • the second control unit 231 can acquire a torque signal related to the steering torque from the second sensor unit 942 of the torque sensor 94 via the torque connector 213 and the torque sensor input circuit 218.
  • the control units 131 and 231 can calculate the steering torque Ts based on the torque signal.
  • the first inverter circuit 120 is a three-phase inverter having a switching element (not shown), for example, and converts electric power supplied to the first motor winding 81.
  • the on / off operation of the switching element of the first inverter circuit 120 is controlled based on a control signal output from the first control unit 131.
  • the second inverter circuit 220 is, for example, a three-phase inverter having a switching element (not shown), and converts the power supplied to the second motor winding 82.
  • the on / off operation of the switching element of the second inverter circuit 220 is controlled based on a control signal output from the second control unit 231.
  • the first current sensor 125 detects the first U-phase current Iu1, the first V-phase current Iv1, and the first W-phase current Iw1 that are passed through each phase of the first motor winding 81, and the detected value is detected by the first control unit. It outputs to 131.
  • the second current sensor 225 detects the second U-phase current Iu2, the second V-phase current Iv2, and the second W-phase current Iw2 that are energized in each phase of the second motor winding 82, and the detected value is detected by the second control unit. To 231.
  • the U-phase current, the V-phase current, and the W-phase current are collectively referred to as “phase current” or “three-phase current”.
  • the d-axis current and the q-axis current are collectively referred to as “dq-axis current”. The same applies to the voltage.
  • the first rotation angle sensor 126 detects the rotation angle of the motor 80 and outputs it to the first control unit 131.
  • the second rotation angle sensor 226 detects the rotation angle of the motor 80 and outputs it to the second control unit 231.
  • the electrical angle based on the detection value of the first rotation angle sensor 126 is defined as the first electrical angle EleAng1
  • the electrical angle based on the detection value of the second rotation angle sensor 226 is defined as the second electrical angle EleAng2.
  • Power is supplied to the first controller 131 via the first power connector 111 and a regulator (not shown). Power is supplied to the second control unit 231 via the second power connector 211 and a regulator (not shown).
  • the first control unit 131 and the second control unit 231 are provided to be able to communicate with each other between the control units.
  • communication between the control units 131 and 231 is referred to as “inter-microcomputer communication” as appropriate.
  • any method such as serial communication such as SPI or SENT, or CAN communication may be used.
  • control units 131 and 231 are mainly composed of a microcomputer or the like.
  • Each process in the control units 131 and 231 may be a software process by a CPU executing a program stored in advance in a substantial memory device such as a ROM, or a hardware process by a dedicated electronic circuit. May be.
  • the first control unit 131 includes a first dq-axis current calculation unit 140, a first assist torque command calculation unit 141, a first q-axis current command calculation unit 142, a first d-axis current command calculation unit 143, a first current feedback calculation unit 150, It has a first three-phase voltage command calculation unit 161, a first PWM calculation unit 163, a first signal output unit 165, and a first communication unit 170.
  • feedback is referred to as “FB” as appropriate.
  • the first dq-axis current calculation unit 140 converts the first phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 acquired from the first current sensor 125 into the dq-axis using the first electrical angle EleAng1, and the first d-axis current detection value Id1 and The first q-axis current detection value Iq1 is calculated.
  • the first assist torque command calculation unit 141 is based on the torque signal acquired from the torque sensor 94 via the torque sensor input circuit 118, the vehicle speed acquired from the vehicle communication network via the vehicle communication circuit 117, and the like.
  • the first assist torque command value Trq1 * is calculated.
  • the first assist torque command value Trq1 * is output to the first q-axis current command calculation unit 142.
  • the first q-axis current command calculation unit 142 calculates a first q-axis current command value Iq1 * based on the first assist torque command value Trq1 * .
  • the first d-axis current command calculation unit 143 calculates the first d-axis current command value Id1 * .
  • the first current feedback calculation unit 150 performs a current feedback calculation based on the first dq-axis current command values Id1 * , Iq1 * and the dq-axis current detection values Id1, Iq1, Id2, Iq2, and the first d-axis voltage command value Vd1. * And the first q-axis voltage command value Vq1 * are calculated. Details of the current feedback calculation will be described later.
  • the first three-phase voltage command calculation unit 161 performs inverse dq conversion on the first dq-axis voltage command values Vd1 * and Vq1 * using the first electrical angle EleAng1 to obtain the first U-phase voltage command value Vu1 * and the first V-phase.
  • the voltage command value Vv1 * and the first W-phase voltage command value Vw1 * are calculated.
  • the first PWM calculation unit 163 calculates the first PWM signals PWM_u1 * , PWM_v1 * , and PWM_w1 * based on the three-phase voltage command values Vu1 * , Vv1 * , and Vw1 * .
  • the first signal output unit 165 outputs the first PWM signals PWM_u1 * , PWM_v1 * , and PWM_w1 * to the first inverter circuit 120.
  • the first communication unit 170 includes a first transmission unit 171 and a first reception unit 172, and communicates with the second communication unit 270.
  • the first transmission unit 171 transmits the value calculated by the first control unit 131 to the second control unit 231.
  • the first transmission unit 171 transmits the first d-axis current detection value Id1 and the first q-axis current detection value Iq1 to the second control unit 231.
  • the first reception unit 172 receives a value transmitted from the second control unit 231.
  • the first receiving unit 172 receives the second d-axis current detection value Id2 and the second q-axis current detection value Iq2.
  • the current command value and the current detection value transmitted and received between the control units 131 and 231 may be three-phase values instead of the dq axis values. However, the amount of data is reduced when the dq axis values are transmitted and received. Can be suppressed. Further, transmission / reception of the d-axis current detection values Id1 and Id2 may not be performed.
  • the second control unit 231 includes a second dq-axis current calculation unit 240, a second assist torque command calculation unit 241, a second q-axis current command calculation unit 242, a second d-axis current command calculation unit 243, a second current feedback calculation unit 250, A second three-phase voltage command value calculation unit 261, a second PWM calculation unit 263, a second signal output unit 265, and a second communication unit 270 are included.
  • the second dq-axis current calculation unit 240 converts the second phase currents Iu2, Iv2, and Iw2 acquired from the second current sensor 225 into the dq-axis using the second electrical angle EleAng2, and the second d-axis current detection value Id2 and The second q-axis current detection value Iq2 is calculated.
  • the second assist torque command calculation unit 241 is based on the torque signal acquired from the torque sensor 94 via the torque sensor input circuit 218, the vehicle speed acquired from the vehicle communication network via the vehicle communication circuit 217, and the like. Then, the second assist torque command value Trq2 * is calculated. The second assist torque command value Trq2 * is output to the second q-axis current command calculation unit 242. The second q-axis current command calculation unit 242 calculates a second q-axis current command value Iq2 * based on the second assist torque command value Trq2 * . The d-axis current command calculation unit 243 calculates the d-axis current command value Id * .
  • the assist torque command values Trq1 * and Trq2 * are the same value if there is no detection error of the sensor units 941 and 942. If the assist torque command values Trq1 * and Trq2 * are the same, the q-axis current command values Iq1 * and Iq2 * are also the same value.
  • the q-axis current command values Iq1 * and Iq2 * are the q-axis current values of the total of two systems required for outputting the desired assist torque.
  • the q-axis current command values Iq1 * and Iq2 * are current sum command values, and are obtained by multiplying the assist torque command values Trq1 * and Trq2 * by a motor torque constant.
  • the d-axis current command values Id1 * and Id2 * correspond to the “current sum command value”.
  • the second current feedback calculation unit 250 performs a current feedback calculation based on the second dq-axis current command values Id2 * and Iq2 * and the dq-axis current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2, and the second d-axis voltage command value Vd2 * And the second q-axis voltage command value Vq2 * are calculated.
  • the second three-phase voltage command calculation unit 261 performs inverse dq conversion on the second dq-axis voltage command values Vd2 * and Vq2 * using the second electrical angle EleAng2 to obtain the second U-phase voltage command value Vu2 * and the second V-phase.
  • the voltage command value Vv2 * and the second W-phase voltage command value Vw2 * are calculated.
  • the second PWM calculator 263 calculates the second PWM signals PWM_u2 * , PWM_v2 * , and PWM_w2 * based on the three-phase voltage command values Vu2 * , Vv2 * , and Vw2 * .
  • the second signal output unit 265 outputs the second PWM signals PWM_u2 * , PWM_v2 * , and PWM_w2 * to the second inverter circuit 220.
  • the second communication unit 270 includes a second transmission unit 271 and a second reception unit 272.
  • the second transmission unit 271 transmits the value calculated by the second control unit 231 to the first control unit 131.
  • the second transmission unit 271 transmits the second d-axis current detection value Id2 and the second q-axis current detection value Iq2.
  • the second reception unit 272 receives a value transmitted from the first control unit 131.
  • the second receiving unit 272 receives the first d-axis current detection value Id1 and the first q-axis current detection value Iq1.
  • the current feedback calculation units 150 and 250 Details of the current feedback calculation units 150 and 250 will be described with reference to FIG.
  • the second three-phase voltage command calculation unit 261 and the second PWM calculation unit 263 are described in one block, and the signal output units 165 and 265, the inverter circuits 120 and 220, and the like are omitted.
  • the explanation will focus on the current feedback calculation for the q-axis. Since the current feedback calculation for the d-axis is the same as that for the q-axis, description thereof is omitted.
  • the first current feedback calculation unit 150 includes an adder 151, subtracters 152 to 154, controllers 155 and 156, and an adder 157.
  • the adder 151 adds the first q-axis current detection value Iq1 and the second q-axis current detection value Iq2, and calculates the first q-axis current sum Iq_a1.
  • the subtractor 152 subtracts the second q-axis current detection value Iq2 from the first q-axis current detection value Iq1, and calculates the first q-axis current difference Iq_d1.
  • the subtractor 153 subtracts the first q-axis current sum Iq_a1 from the first q-axis current command value Iq1 * to calculate a first current sum deviation ⁇ Iq_a1.
  • the subtractor 154 subtracts the first q-axis current difference Iq_d1 from the current difference command value to calculate a first current difference deviation ⁇ Iq_d1.
  • the current difference command value is set to 0, and control is performed so as to eliminate the current difference between the systems.
  • the current difference command value may be set to a value other than 0, and control may be performed so that a desired current difference is generated between the systems. The same applies to the current difference command value input to the subtractor 254.
  • the controller 155 calculates the basic q-axis voltage command value Vq_b1 * by, for example, PI calculation so that the current sum deviation ⁇ Iq_a1 becomes zero.
  • the controller 156 calculates the q-axis voltage difference command value Vq_d1 * by, for example, PI calculation so that the current difference deviation ⁇ Iq_d1 becomes zero.
  • Adder 157 adds basic q-axis voltage command value Vq_b1 * and q-axis voltage difference command value Vq_d1 * to calculate first q-axis voltage command value Vq1 * .
  • the second current feedback calculation unit 250 includes an adder 251, subtracters 252 to 254, controllers 255 and 256, and a subtractor 257.
  • the adder 251 adds the first q-axis current detection value Iq1 and the second q-axis current detection value Iq2, and calculates the q-axis current sum Iq_a2.
  • the subtractor 252 subtracts the second q-axis current detection value Iq2 from the first q-axis current detection value Iq1, and calculates the q-axis current difference Iq_d2.
  • the adders 151 and 251 use the same value, so the q-axis current sums Iq_a1 and Iq_a2 have the same value.
  • the q-axis current sums Iq_a1 and Iq_a2 have different values. The same applies to the q-axis current differences Iq_d1 and Iq_d2.
  • the subtractor 253 subtracts the second q-axis current sum Iq_a2 from the second q-axis current command value Iq2 * to calculate a second current sum deviation ⁇ Iq_a2.
  • the subtractor 254 subtracts the second q-axis current difference Iq_d1 from the current difference command value to calculate a second current difference deviation ⁇ Iq_d2.
  • the controller 255 performs PI calculation or the like so that the current sum deviation ⁇ Iq_a2 becomes zero.
  • the basic q-axis voltage command value Vq_b2 * is calculated.
  • the controller 256 calculates the q-axis voltage difference command value Vq_d2 * by, for example, PI calculation so that the current difference deviation ⁇ Iq_d2 becomes zero.
  • Subtractor 257 subtracts the q-axis voltage difference command value Vq_d2 * from the basic q axis voltage command value Vq_a2 *, calculates the first 2q-axis voltage command value Vq2 *.
  • FIG. 5 illustrates the current acquisition timing of the first control unit 131, the arithmetic processing in the first control unit 131, the communication between the microcomputers, the current acquisition timing of the second control unit 231 from the top, with the common time axis as the horizontal axis.
  • the calculation process in the control part 231 is shown.
  • the current control cycle is P (n)
  • P (n) is described as the start timing.
  • the next control cycle is P (n + 1).
  • the control units 131 and 231 calculate assist torque command values Trq1 * and Trq2 * from time x1 to time x2, and current command values Id1 * and Iq1 from time x3 to time x4. * , Id2 * and Iq2 * are calculated. Further, the first control unit 131 acquires the phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 from the current sensor 125 from time x5 to time x6, and calculates the dq-axis current detection values Id1 and Iq1 from time x7 to time x8. .
  • the second control unit 231 acquires the phase currents Iu2, Iv2, and Iw2 from the current sensor 135 from time x5 to time x6, and calculates the dq-axis current detection values Id2 and Iq2 from time x7 to time x8. To do. In FIG. 5, it is described that the command calculation in the control units 131 and 231 and the calculation of the current detection value are performed at the same time, but the deviation within the range in time for the time x9 when the communication between the microcomputers is started is described. Permissible. Also, the processing after the communication between the microcomputers is allowed to deviate to the extent that it is within the control cycle. The same applies to later-described embodiments.
  • control units 131 and 231 From time x9 to time x10, communication between the controllers 131 and 231 is performed, and the dq-axis current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 are mutually transmitted and received.
  • the control units 131 and 231 perform the current FB calculation, the three-phase voltage command calculation, and the PWM command calculation from the time x11 after the end of the communication between the microcomputers.
  • the PWM signal Is output and reflected to each inverter circuit 120 and 220.
  • communication between microcomputers is performed before starting the current FB control, and information necessary for the current FB calculation is exchanged.
  • the control units 131 and 231 can perform current feedback calculation using the same value.
  • the assist torque command values Trq1 * and Trq2 * are calculated in each system and used to generate a PWM signal. For example, when an abnormality occurs in one system, the system is switched to single-system drive. Switching is relatively easy.
  • the dq-axis current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 are transmitted / received to / from each other and are used for the current FB calculation in the respective control units 131 and 231.
  • operating the motor 80 by controlling the energization of each system using the detection value of each system in common is referred to as “cooperative operation”.
  • the heat generation in each system can be made uniform.
  • the control complexity is reduced when voltage limiting, heat limiting, and other current limiting processes are performed, or when an abnormality occurs in one system and backup control is performed using the other system. Can do.
  • the motor control device 10 of the present embodiment controls driving of a motor 80 including a plurality of motor windings 81 and 82, and includes a plurality of inverter circuits 120 and 220, a plurality of control units 131 and 231, Is provided.
  • the control units 131 and 231 include signal output units 165 and 265 that output control signals to the inverter circuits 120 and 220 provided correspondingly.
  • the first control unit 131 is a control signal to the first inverter circuit 120 provided corresponding first 1PWM signal PWM_u1 *, PWM_v1 *, and outputs the PWM_w1 *.
  • the second control unit 231, the 2PWM signal to the second inverter circuit 220 provided corresponding to a control signal PWM_u2 *, PWM_v2 *, and outputs the PWM_w2 *.
  • control units 131 and 231 include assist torque command values Trq1 * and Trq2 * that are command values calculated by each, and first dq-axis current detection values Id1 and Iq1 that are detection values related to the own system, and other systems
  • a control signal is generated using the second dq-axis current detection values Id2 and Iq2 that are detection values according to the above.
  • the first dq-axis current detection values Id1 and Iq1 correspond to “own system detection value”
  • the second dq-axis current detection values Id1 and Iq2 correspond to “other system detection values”.
  • the second control unit 132 the second dq-axis current detection values Id2 and Iq2 correspond to “own system detection value”
  • the first dq-axis current detection values Id1 and Iq2 correspond to “other system detection value”.
  • the control units 131 and 231 generate control signals using the current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 of their own system and other systems in common. Thereby, the 1st system
  • the control units 131 and 231 mutually transmit and receive the current detection value of the own system and the dq axis current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 that are the current detection values of the other systems by communication. Specifically, the first control unit 131 transmits the first dq-axis current detection values Id1 and Iq1 that are current detection values of its own system to the second control unit 231, and the second dq-axis current that is the current detection value of the other system. The detection values Id2 and Iq2 are received from the second control unit 231.
  • the second control unit 231 transmits the second dq-axis current detection values Id2 and Iq2 that are current detection values of its own system to the first control unit 131, and the first dq-axis current detection value that is a current detection value of the other system.
  • Id1 and Iq2 are received from the first controller 131.
  • the control parts 131 and 231 can acquire the other system detection value appropriately, and can use it for the production
  • the control units 131 and 231 perform control so that a current sum of a plurality of systems becomes a current sum command value and a current difference becomes a current difference command value.
  • the current difference between systems can be appropriately controlled by controlling the current difference.
  • the current difference command value to 0, the current difference between the systems can be eliminated, so that the heat generation of each system can be made uniform. Further, it is possible to reduce the complexity of the control when the current is limited due to the fluctuation of the power supply voltage and the heat generation, or when the backup control due to the occurrence of the failure or the shift to the single system drive is performed.
  • the control units 131 and 231 perform transmission and reception of detection values used for the current feedback control after the calculation of the current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 until the current feedback control is started.
  • Detected values used for current feedback control are current detected values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 of each system. Thereby, current feedback control can be performed using the current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 in the current control cycle.
  • the motor control device 10 of this embodiment is applied to the electric power steering device 8.
  • the electric power steering device 8 includes a motor control device 10, a motor 80, and a reduction gear 89.
  • the motor 80 outputs assist torque that assists the steering of the steering wheel 91 by the driver.
  • the reduction gear 89 transmits the driving force of the motor 80 to the steering shaft 92.
  • the control signal is generated by using the current detection values Id1, Iq1, Id2, and Iq2 of the own system and other systems in common, and the multiple systems are operated in a coordinated manner, so that assist torque is appropriately output. can do.
  • FIG. 1 A second embodiment of the present disclosure is shown in FIG.
  • the value calculated in the previous control cycle P (n ⁇ 1) is appropriately appended with a subscript (n ⁇ 1) , and the value calculated in the current control cycle P (n) is appropriately appended.
  • the letter (n) is attached. Note that the processing at times x23 to x26 of the previous control cycle P (n ⁇ 1) is the same as the processing at times x33 to x36 of the current control cycle P (n), and thus description thereof is omitted.
  • control cycle P (n) communication between microcomputers 131 and 231 is performed from time x31 to time x32, and the dq-axis current detection value calculated in the previous control cycle (n ⁇ 1) Id1 (n-1) , Iq1 (n-1) , Id2 (n-1) , and Id2 (n-1) are mutually transmitted and received.
  • control units 131 and 231 calculate assist torque command values Trq1 * and Trq2 * and dq-axis current command values Id1 * , Iq1 * , Id2 * and Iq2 * , respectively.
  • the first control unit 131 acquires the phase currents Iu1, Iv1, and Iw1, and calculates the dq-axis current detection values Id1 (n) and Iq1 (n) . Further, the second control unit 231 acquires the phase currents Iu2, Iv2, and Iw2, and calculates the dq-axis current detection values Id2 (n) and Iq2 (n) .
  • the first controller 131 determines the dq-axis current command values Id1 * (n) and Iq1 * (n) in the current control cycle P (n) and the dq-axis current detection value of the own system in the current FB calculation.
  • Id1 (n) , Iq1 (n) , and dq-axis current detection values Id2 (n-1) and Iq2 (n-1) of other systems of the previous control cycle P (n-1) are used.
  • the second control unit 231 calculates the dq-axis current command values Id2 * (n) and Iq2 * (n) of the current period P (n) and the dq-axis current detection value Id2 (n) of its own system in the current FB calculation.
  • Iq2 (n) and dq-axis current detection values Id1 (n-1) and Iq1 (n-1) of other systems of the previous control cycle P (n-1) are used.
  • the value calculated in the current system uses the value of the current control cycle P (n)
  • the value calculated in the other system uses the value of the previous control cycle P (n ⁇ 1). Calculation is performed using the value.
  • the detection value related to each system is used in common to control the energization of each system. To be included in the concept.
  • the control units 131 and 231 generate control signals using the values in the previous control cycle as detection values acquired from other control units.
  • a value in the previous control cycle as a detection value acquired from another control unit, the degree of freedom in communication timing is increased.
  • a more recent value can be used as the value related to the own system.
  • the same effects as those of the above embodiment can be obtained.
  • Control part In the said embodiment, there are two control parts. In other embodiments, there may be three or more control units. That is, the number of systems may be 3 or more. A plurality of drive circuits and winding sets may be provided for one control unit.
  • control unit controls the driving of the rotating electrical machine by current feedback control.
  • driving of the rotating electrical machine may be controlled by a method other than the current feedback control.
  • detection values transmitted and received between each other are the current detection values of each system. In other embodiments, the detection values transmitted and received between each other may be values other than the current detection value.
  • it replaces with communication between microcomputers, and it may comprise so that a common sensor value may be cross-inputted into each control part, and it may be made to calculate a common detection value in each control part.
  • the rotating electrical machine is a three-phase brushless motor. In other embodiments, the rotating electrical machine is not limited to a brushless motor, and may be any motor.
  • the rotating electrical machine is not limited to a motor, and may be a generator, or a so-called motor generator having both functions of an electric motor and a generator.
  • the rotating electrical machine control device is applied to an electric power steering device. In other embodiments, the rotating electrical machine control device may be applied to devices other than the electric power steering device. As mentioned above, this indication is not limited to the said embodiment at all, and can be implemented with a various form in the range which does not deviate from the meaning.

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Abstract

回転電機制御装置（１０）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。制御部（１３１、２３１）は、対応して設けられる駆動回路（１２０、２２０）に制御信号を出力する信号出力部（１６５、２６５）を有する。制御部（１３１、２３１）、ならびに、制御部（１３１、２３１）に対応して設けられる駆動回路（１２０、２２０）および巻線組（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、自系統に係る検出値である自系統検出値、および、他系統に係る検出値である他系統検出値を用い、制御信号を生成する。

Description

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 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年１１月１１日に出願された特許出願番号２０１６－２２０４７５号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、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
　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。本開示の目的は、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。
　本開示の回転電機制御装置は、複数の巻線組を備える回転電機の駆動を制御するものであって、複数の駆動回路と、複数の制御部と、を備える。制御部は、対応して設けられる駆動回路に制御信号を出力する信号出力部を有する。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。制御部は、それぞれで演算される指令値、自系統に係る検出値である自系統検出値、および、他系統に係る検出値である他系統検出値を用い、制御信号を生成する。本開示では、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。
　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、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り、 図２は、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り、 図３は、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り、 図４は、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り、 図５は、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り、 図６は、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、本開示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）
　本開示の第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番台で付番し、第２系統Ｌ２に係る構成を２００番台で付番する。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付番する。
　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、上段から、第１制御部１３１の電流取得タイミング、第１制御部１３１における演算処理、マイコン間通信、第２制御部２３１の電流取得タイミング、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Ｐ（ｎ＋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）
　本開示の第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。
　（Ａ）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。
　（Ｂ）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、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、そ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。
　本開示は、実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

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、
    　複数の駆動回路（１２０、２２０）と、
    　対応して設けられる前記駆動回路に制御信号を出力する信号出力部（１６５、２６５）を有する複数の制御部（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、
    　前記制御部は、それぞれで演算される指令値、自系統に係る検出値である自系統検出値、および、他系統に係る検出値である他系統検出値を用い、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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