WO2018230542A1 - モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 - Google Patents

モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 Download PDF

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axis
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博明 高瀬
亮 皆木
澤田 英樹
孝義 菅原
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日本精工株式会社
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Definitions

  • the driving of the three-phase brushless motor is vector-controlled in the dq axis rotation coordinate system, and based on the function of the motor rotation angle (electric angle) (dq axis angle or three-phase angle-dead time compensation value reference table).
  • the present invention relates to a motor control device that compensates for dead time of an inverter and is smooth and suppresses abnormal noise, and an electric power steering device equipped with the motor control device.
  • Examples of devices equipped with a motor control device include an electric power steering device (EPS) that applies a steering assist force (assist force) to the steering mechanism of a vehicle by the rotational force of a motor, an electric vehicle, and a machine tool.
  • the electric power steering apparatus applies a driving force of a motor as an actuator as a steering assist force to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a reduction gear.
  • a conventional electric power steering apparatus performs feedback control of the motor current in order to accurately generate the torque of the steering assist force.
  • the motor applied voltage is adjusted so that the difference between the steering assist command value (current command value) and the motor current detection value is small.
  • the adjustment of the motor applied voltage is generally performed by PWM (pulse width). Modulation) is done by adjusting the duty of control.
  • the general configuration of the electric power steering apparatus will be described with reference to FIG. 6b is further connected to the steering wheels 8L and 8R via hub units 7a and 7b.
  • the column shaft 2 is provided with a steering angle sensor 14 for detecting the steering angle ⁇ of the handle 1 and a torque sensor 10 for detecting the steering torque Th of the handle 1 to assist the steering force of the handle 1.
  • a motor 20 is connected to the column shaft 2 via the reduction gear 3.
  • the control unit (ECU) 30 that controls the electric power steering apparatus is supplied with electric power from the battery 13 and also receives an ignition key signal via the ignition key 11.
  • the control unit 30 calculates the current command value of the assist (steering assistance) command based on the steering torque Th detected by the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs detected by the vehicle speed sensor 12, and the calculated current command value
  • the current supplied to the motor 20 is controlled by the voltage control command value Vref for which compensation has been applied.
  • the steering angle sensor 14 is not essential and may not be provided, and the steering angle (motor rotation angle) ⁇ can be obtained from a rotation sensor such as a resolver connected to the motor 20.
  • the control unit 30 is connected to a CAN (Controller Area Network) 40 that exchanges various vehicle information, and the vehicle speed Vs can be received from the CAN 40.
  • the control unit 30 can be connected to a non-CAN 41 that exchanges communications, analog / digital signals, radio waves, and the like other than the CAN 40.
  • control unit 30 is mainly composed of a CPU (Central Processing Unit) (including MPU (Micro Processor Unit), MCU (Micro Controller Unit), etc.).
  • CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro Processor Unit
  • MCU Micro Controller Unit
  • FIG. 2 A general function to be executed is shown in FIG. 2, for example.
  • the function and operation of the control unit 30 will be described with reference to FIG. 2.
  • the steering torque Th from the torque sensor 10 and the vehicle speed Vs from the vehicle speed sensor 12 are input to the steering assist command value calculation unit 31 to calculate the steering assist command value.
  • the unit 31 calculates a steering assist command value Iref1 using an assist map or the like based on the steering torque Th and the vehicle speed Vs.
  • the calculated steering assist command value Iref1 is added by the adder 32A and the compensation signal CM from the compensator 34 for improving characteristics, and the added steering assist command value Iref2 limits the maximum value by the current limiter 33.
  • the current command value Irefm whose maximum value is limited is input to the subtraction unit 32B, and is subtracted from the motor current detection value Im.
  • the deviation ⁇ I ( Irefm ⁇ Im), which is the subtraction result in the subtraction unit 32B, is subjected to current control such as PI (proportional integration) by the PI (Proportional-Integral) control unit 35, and the current-controlled voltage control command value Vref is obtained.
  • the duty command value is input to the PWM control unit 36 together with the modulation signal (triangular wave carrier) CF, the duty command value is calculated, and the motor 20 is PWM driven via the inverter 37 with the PWM signal calculated the duty command value.
  • the motor current value Im of the motor 20 is detected by the motor current detector 38, and is input to the subtraction unit 32B and fed back.
  • the compensation unit 34 adds the detected or estimated self-aligning torque (SAT) to the inertia compensation value 342 by the addition unit 344, and further adds the convergence control value 341 to the addition result by the addition unit 345, and the addition The result is input to the adder 32A as a compensation signal CM to improve the characteristics.
  • SAT detected or estimated self-aligning torque
  • the current waveform is distorted, and the current control response and steering feel deteriorate.
  • the current control response and steering feel deteriorate.
  • the steering is slowly performed with the steering wheel in the vicinity of the on-center, discontinuous steering feeling due to torque ripple or the like occurs.
  • the back electromotive voltage of the motor during middle / high speed steering and the interference voltage between the windings act as disturbances on the current control, the followability and the steering feeling during turn-back steering are deteriorated.
  • the q axis that controls the torque which is the coordinate axis of the rotor of the three-phase brushless motor, and the d axis that controls the strength of the magnetic field are set independently, and the dq axis is in a 90 ° relationship.
  • a vector control method for controlling current corresponding to an axis (d-axis current command value and q-axis current command value) is known.
  • FIG. 3 shows a configuration example in the case where the three-phase brushless motor 100 is driven and controlled by the vector control method.
  • the steering assist command values for the two axes (dq axis coordinate system) ( Iref2 (idref, iqref)) (control auxiliary command value) is calculated, and the two-axis d-axis current command value id * and q-axis current command value iq * whose maximum values are limited are input to the subtraction units 131d and 131q, respectively.
  • the current deviations ⁇ id * and ⁇ iq * obtained by the subtraction units 131d and 131q are input to the PI control units 120d and 120q, respectively.
  • the voltage command values vd and vq PI-controlled by the PI control units 120d and 120q are respectively input to the subtraction unit 141d and the addition unit 141q, and the command voltages ⁇ vd and ⁇ vq obtained by the subtraction unit 141d and the addition unit 141q are dq axes.
  • Three-phase AC converter 150 is input.
  • the voltage command values Vu *, Vv * and Vw * converted into three phases by the dq axis / 3-phase AC converter 150 are input to the PWM controller 160, and the calculated three-phase duty command values (Dutyu, Dutyv,
  • the motor 100 is driven via an inverter (inverter applied voltage VR) 161 having a bridge configuration of upper and lower arms as shown in FIG. 4 by PWM signals UPWM, VPWM and WPWM based on Dutyw).
  • the upper arm is composed of FETs Q1, Q3 and Q5 as switching elements, and the lower arm is composed of FETs Q2, Q4 and Q6.
  • the three-phase motor currents iu, iv, and iw of the motor 100 are detected by the current detector 162, and the detected three-phase motor currents iu, iv, and iw are input to the three-phase AC / dq axis converter 130, and the three-phase AC
  • the two-phase feedback currents id and iq converted by the / dq axis conversion unit 130 are subtracted and input to the subtraction units 131d and 131q, respectively, and also input to the dq non-interference control unit 140.
  • a rotation sensor or the like is attached to the motor 100, and the motor rotation angle ⁇ and the motor rotation number (rotation speed) ⁇ are output from the angle detection unit 110 that processes the sensor signal.
  • the motor rotation angle ⁇ is input to the dq axis / three-phase AC conversion unit 150 and the three-phase AC / dq axis conversion unit 130, and the motor rotation speed ⁇ is input to the dq non-interference control unit 140.
  • the two-phase voltages vd1 * and vq1 * from the dq non-interference control unit 140 are input to the subtraction unit 141d and the addition unit 141q, respectively, and the subtraction unit 141d and the addition unit 141q calculate the command voltages ⁇ vd and ⁇ vq.
  • the command voltages ⁇ vd and ⁇ vq are input to the dq axis / 3-phase AC converter 150, and the motor 100 is driven via the PWM controller 160 and the inverter 161.
  • Such an electric power steering device of the vector control system is a device that assists the driver's steering, and at the same time, the sound, vibration, torque ripple, etc. of the motor are transmitted to the driver as a sense of force through the steering wheel.
  • FETs are used as power devices for driving inverters, and the motor is energized.
  • FIG. 4 FETs in which upper and lower arms are connected in series as shown in FIG. Is used.
  • the FETs on the upper and lower arms are alternately turned ON / OFF alternately, but the FET is not an ideal switch, and does not turn ON / OFF instantaneously according to the command of the gate signal, requiring a turn-on time or a turn-off time. For this reason, when an ON command to the upper arm FET and an OFF command to the lower arm are simultaneously issued, there is a problem that the upper arm FET and the lower arm FET are simultaneously turned ON and the upper and lower arms are short-circuited. There is a difference between the turn-on time and the turn-off time of the FET.
  • the FET When the command is issued to the FET at the same time, when the ON command is issued to the upper arm FET and the turn-on time is short (for example, 100 ns), the FET is immediately turned on and the lower side If the turn-off time is long even when an OFF command is issued to the arm FET (for example, 400 ns), the FET is not immediately turned off, and the upper arm FET is instantaneously turned on and the lower arm FET is turned on (for example, 100 ns ⁇ ON-ON) may occur for 400 ns.
  • an ON signal is given to the gate drive circuit after a predetermined time called a dead time so that the upper arm FET and the lower arm FET are not turned ON at the same time. Since this dead time is non-linear, the current waveform is distorted, the response performance of the control is deteriorated, and sound, vibration, and ripple are generated.
  • the arrangement of the motor directly connected to the gear box connected to the steering wheel and the steel column shaft is very close to the driver due to its structure, resulting in the motor. Noise, vibration, torque ripple, and the like need to be particularly considered compared to downstream assist type electric power steering devices.
  • the timing at which the dead time occurs is detected and the compensation value is added, or the dead time is compensated by a disturbance observer on the dq axis in current control.
  • Patent Document 1 An electric power steering device that compensates for the dead time of an inverter is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 4681453 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-171251 (Patent Document 2).
  • Patent Document 1 a current command value is input to a reference model circuit of a current control loop including a motor and an inverter, a model current is created based on the current command value, and the effect of the inverter dead time is compensated based on the model current.
  • a dead band compensation circuit is provided.
  • Patent Document 2 includes a dead time compensation unit that performs correction based on the dead time compensation value for the duty command value, and calculates a basic compensation value that is a basic value of the dead time compensation value based on the current command value.
  • a basic compensation value calculation unit and a filter unit that performs filtering processing corresponding to LPF (Low Pass Filter) on the basic compensation value.
  • the apparatus of Patent Document 1 is a method for estimating a compensation code by using a calculation of a dead time compensation amount based on the magnitude of a q-axis current command value and a three-phase current reference model.
  • the output value of the compensation circuit When the output value of the compensation circuit is below a predetermined fixed value, it is a change value proportional to the model current.
  • the output value When the output value is above the predetermined fixed value, it is the sum of the fixed value and the change value proportional to the model current.
  • tuning work is required to determine the hysteresis characteristic for outputting a predetermined fixed value.
  • the device of Patent Document 2 when determining the dead time compensation value, performs dead time compensation with the q-axis current command value and the compensation value obtained by LPF processing of the q-axis current command value.
  • the dead time compensation value is not manipulated for a correct voltage command.
  • the present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a vector control type motor control device that does not require tuning work, compensates for inverter dead time, improves current waveform distortion, and current.
  • An object of the present invention is to provide a motor control device that improves control responsiveness and suppresses sound, vibration, and torque ripple, and an electric power steering device equipped with the motor control device.
  • the present invention calculates a dq-axis control auxiliary command value, calculates a dq-axis current command value from the control auxiliary command value, converts the dq-axis current command value into a three-phase duty command value, and performs PWM control.
  • the present invention relates to a vector control type motor control device that drives and controls a three-phase brushless motor using an inverter, and the object of the present invention is to provide a three-phase dead time reference based on a motor rotation angle that is phase-corrected using the dq-axis current command value.
  • dq-axis dead time compensation value is calculated, the three-phase dead time reference compensation value is processed with gain and sign, and dq-axis dead time compensation value is obtained by three-phase / dq-axis conversion, and dq-axis current command value is processed.
  • dq axis dead time compensation value is calculated based on a motor rotation angle phase-corrected using the dq-axis current command value, and the three-phase dead time reference compensation value is processed with a gain and a sign.
  • a shaft current factor phase correction calculation unit that calculates a phase correction rotation angle by correcting the phase of the motor rotation angle using the dq axis current command value, and a three-phase dead time reference compensation value based on the phase correction rotation angle
  • An angle-dead time compensation value function unit for calculating the voltage, an inverter applied voltage sensitive gain unit for computing a voltage sensitive gain based on the inverter applied voltage, and multiplying the three-phase dead time reference compensation value by the voltage sensitive gain.
  • a dead time compensation value output unit for converting to a dq axis and outputting a dq axis dead time compensation value, and adding the dq axis dead time compensation value to a dq axis voltage command value obtained by processing the dq axis current command value.
  • a space vector modulation unit that converts the dq-axis current command value into a three-phase voltage command value by space vector modulation and a phase correction rotation angle is calculated by correcting the phase of the motor rotation angle using the dq-axis current command value.
  • a shaft current factor phase correction calculation unit that calculates an angle-dead time compensation value function unit that calculates a three-phase dead time reference compensation value based on the phase correction rotation angle, and a voltage sensitive gain based on an inverter applied voltage
  • An inverter applied voltage sensitive gain unit that outputs the first three phase dead time compensation value by multiplying the three phase dead time reference compensation value by the voltage sensitive gain; and the steering assist command value
  • a current command value sensitive gain computing unit for computing a current command value sensitive gain that varies a compensation amount of the first three-phase dead time compensation value according to the first three-phase data.
  • a second three-phase dead time compensation value is obtained by multiplying the current time command value gain by the current command value sensitive gain, and the second three-phase dead time compensation value is added to the three-phase voltage command value. This is achieved by performing dead time compensation.
  • the object of the present invention can be achieved by mounting any of the motor control devices in an electric power steering device that applies assist torque to the steering mechanism of the vehicle.
  • the dead time compensation value of the inverter is calculated based on the function of the motor rotation angle (electrical angle), and the dead time compensation value is calculated on the dq axis.
  • the voltage command value is compensated by addition (feed forward).
  • the inverter dead time can be compensated, and the distortion of the current waveform can be improved and the response of the current control can be improved.
  • the magnitude and direction of the dead time compensation value are adjusted and varied by the control auxiliary command value (iqref) so as not to overcompensate.
  • the present invention Since the control is smoothed by dead time compensation based on the function of the motor rotation angle (electrical angle), motor noise, vibration, and torque ripple can be suppressed. Further, the present invention has high compensation accuracy in the low speed and medium speed steering regions in which the motor angle and the phase of the three-phase current match, and can compensate even when the three-phase compensation waveform is not a rectangular wave.
  • FIG. 6 is a diagram showing an operation example (first embodiment) of an angle-dead time compensation value function unit. It is a block diagram which shows the structural example of a space vector modulation part. It is a diagram which shows the operation example of a space vector modulation part.
  • FIG. 1 It is a diagram which shows the operation example of a space vector modulation part. It is a timing chart which shows the operation example of a space vector modulation part. It is a wave form diagram which shows the effect of space vector modulation. It is a wave form diagram which shows the effect of this invention (1st Embodiment). It is a wave form diagram which shows the effect of this invention (1st Embodiment). It is a block diagram which shows the structural example (2nd Embodiment) of this invention. It is a block diagram which shows in detail the structural example (2nd Embodiment) of the dead time compensation part which concerns on this invention. It is a diagram showing an operation example (second embodiment) of an angle-dead time compensation value function unit.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating an example of an output voltage characteristic of an angle-dead time compensation value reference table. It is a wave form diagram which shows the effect of this invention (2nd Embodiment). It is a wave form diagram which shows the effect of this invention (2nd Embodiment). It is a block diagram which shows the structural example (3rd Embodiment) of this invention. It is a block diagram which shows in detail the structural example (3rd Embodiment) of the dead time compensation part which concerns on this invention. It is a wave form diagram which shows the effect of this invention (3rd Embodiment). It is a wave form diagram which shows the effect of this invention (3rd Embodiment). It is a block diagram which shows the structural example (4th Embodiment) of this invention.
  • the dead time compensation value is set to the motor rotation angle.
  • a function corresponding to (electrical angle) is used, and the three-phase voltage command value after dq axis or space vector modulation is compensated by feedforward (FF).
  • FF feedforward
  • a dq axis or three-phase dead time compensation value is obtained offline in advance using a function corresponding to the motor rotation angle (electrical angle), and a dq axis angle (three-phase angle) -dead time compensation value reference table is obtained based on the output waveform.
  • the dq axis angle (three-phase angle) -dead time compensation value reference table is used to compensate the dead time by feedforward to the dq axis or the three-phase voltage command value.
  • Adjustment of the appropriate dead time compensation amount and estimation of the compensation direction can be performed by the control auxiliary command value of the dq axis or the three-phase command unit, and the dead time compensation amount can be adjusted by the inverter applied voltage. Further, a dead time compensation value based on the motor rotation angle is calculated in real time, and the dead time compensation value corresponding to the motor rotation angle can be compensated on the dq axis or the three-phase voltage command value.
  • the conventional three-phase dead time compensation causes a problem of a compensation deviation at a specific phase current amplitude or a compensation deviation at a specific rotation speed. , Steering feeling worsened, etc.).
  • the conventional three-phase type dead time compensation in order to adjust the timing, it is necessary to consider the number of rotations and the amplitude of the phase current, and it is difficult to perform optimal adjustment in consideration of both.
  • the conventional three-phase type dead time compensation has a problem that it cannot be compensated accurately if the three-phase compensation waveform is not a rectangular wave.
  • the present invention proposes the present invention which is highly effective in a low-speed / medium-speed control state (low-speed / medium-speed steering state in EPS).
  • FIG. 5 shows the overall configuration of the present invention (first embodiment) corresponding to FIG. 3, and a dead time compensation unit 200 for calculating dead time compensation values vd * and vq * on the dq axis is provided.
  • a dead time compensation unit 200 for calculating dead time compensation values vd * and vq * on the dq axis is provided.
  • a q-axis steering assist command value (control assist command value) iqref corresponding to the steering assist command value Iref2 of FIG. 2 is input, and a motor rotation angle ⁇ and a motor rotation speed ⁇ are input.
  • the inverter applied voltage VR applied to the inverter 161 is input to the dead time compensation unit 200.
  • the inverter 161 receives a PWM signal (UPWM, VPWM, WPWM) from a PWM control circuit (not shown) in the PWM control unit 160.
  • the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * in which the maximum values of the steering assist command values idref and iqref are limited are input to the subtraction units 131d and 131q, respectively, and the feedback current id is output from the subtraction units 131d and 131q.
  • current deviations ⁇ id * and ⁇ iq * from iq are calculated.
  • the calculated current deviation ⁇ id * is input to the PI control unit 120d, and the calculated current deviation ⁇ iq * is input to the PI control unit 120q.
  • the PI-controlled d-axis voltage command value vd and q-axis voltage command value vq are respectively input to adders 121d and 121q, and dead time compensation values vd * and vq * from a dead time compensation unit 200 described later are added.
  • the compensated voltage values are input to the subtracting unit 141d and the adding unit 141q.
  • the voltage vd1 * from the dq non-interference control unit 140 is input to the subtraction unit 141d to obtain a voltage command value vd ** that is the difference between them, and the addition unit 141q is supplied from the dq non-interference control unit 140.
  • Voltage vq1 * is input, and a voltage command value vq ** is obtained as a result of the addition.
  • Voltage command values vd ** and vq ** compensated for dead time are converted from two phases of the dq axis to three phases of U phase, V phase and W phase, and a spatial vector modulation unit for superimposing the third harmonic 300 is input.
  • the three-phase voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * vector-modulated by the space vector modulation unit 300 are input to the PWM control unit 160, and the motor 100 passes through the PWM control unit 160 and the inverter 161 in the same manner as described above. Drive controlled.
  • the dead time compensation unit 200 includes a current control delay model 201, a compensation code estimation unit 202, multiplication units 203, 204d and 204q, an addition unit 221, a phase adjustment unit 210, an inverter applied voltage sensitive gain unit 220, an angle-dead time compensation value. It comprises function units 230U, 230V and 230W, multiplication units 231U, 231V and 231W, a three-phase AC / dq axis conversion unit 240, and a current command value sensitive gain unit 250.
  • the multiplication units 231U, 231V, and 231W and the three-phase AC / dq axis conversion unit 240 constitute a dead time compensation value output unit.
  • the current control delay model 201, the compensation code estimation unit 202, the current command value sensitive gain unit 250, and the multiplication unit 203 constitute a current command value sensitive gain calculation unit.
  • the detailed configuration of the dead time compensation unit 200 is shown in FIG. 6, and will be described below with reference to FIG.
  • the q-axis steering assist command value iqref is input to the current control delay model 201.
  • the delay of the entire current control is approximated as a first-order filter model to improve the phase difference.
  • the current control delay model 201 of the present embodiment is a first-order filter of the following formula 1, where T is a filter time constant.
  • the current control delay model 201 may be configured using a second-order or higher-order filter as a model.
  • the current command value Icm output from the current control delay model 201 is input to the current command value sensitive gain unit 250 and the compensation code estimation unit 202.
  • the dead time compensation amount may be overcompensated in the low current region, and the current command value sensitive gain unit 250 calculates a gain that lowers the compensation amount depending on the magnitude of the current command value Icm (steering assist command value iqref). have.
  • a noise reduction process is performed using a weighted average filter so that the gain that lowers the compensation amount does not vibrate due to noise from the current command value Icm (steering assist command value iqref).
  • the current command value sensitive gain unit 250 is configured as shown in FIG. 7, and the current command value Icm is an absolute value in the absolute value unit 251.
  • the absolute value of the absolute value is limited by the input limiting unit 252, and the absolute current command value of which the maximum value is limited is input to the weighted average filter 254 via the scale conversion unit 253.
  • the current command value Iam whose noise has been reduced by the weighted average filter 254 is added to the subtraction unit 255 and the subtraction unit 255 subtracts a predetermined offset OS.
  • the reason for subtracting the offset OS is to prevent chattering due to the minute current command value, and the input value below the offset OS is fixed to the minimum gain.
  • the offset OS is a constant value.
  • the current command value Ias obtained by subtracting the offset OS by the subtracting unit 255 is input to the gain unit 256, and a current command value sensitive gain Gc is output according to the gain characteristics as shown in FIG.
  • the current command value sensitive gain Gc output from the current command value sensitive gain unit 250 has a characteristic as shown in FIG. 9, for example, with respect to the input current command value Icm. That is, the gain is constant gain Gcc1 up to a predetermined current Icm1, increases linearly (or nonlinearly) from the predetermined current Icm1 to the predetermined current Icm2 (> Icm1), and maintains the constant gain Gcc2 above the predetermined current Icm2.
  • the predetermined current Icm1 may be zero.
  • the compensation code estimation unit 202 outputs a positive (+1) or negative ( ⁇ 1) compensation code SN with hysteresis characteristics shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B) with respect to the input current command value Icm.
  • the compensation code SN is estimated based on the point where the current command value Icm crosses zero, but has hysteresis characteristics to suppress chattering.
  • the estimated compensation code SN is input to the multiplication unit 203. Note that the positive / negative threshold value of the hysteresis characteristic can be changed as appropriate.
  • the current command value sensitive gain Gcs is input to the multipliers 204d and 204q.
  • the voltage sensitive gain Gv corresponding to the inverter applied voltage VR is calculated to vary the dead time compensation amount.
  • the inverter applied voltage sensitive gain unit 220 that inputs the inverter applied voltage VR and outputs the voltage sensitive gain Gv is configured as shown in FIG. 11, and the inverter applied voltage VR is limited to the maximum value by the input limiting unit 221. Is applied to the inverter application voltage / dead time compensation gain conversion table 222.
  • the characteristics of the inverter applied voltage / dead time compensation gain conversion table 222 are as shown in FIG. 12, for example.
  • the inverter applied voltages 9.0V and 15.0V at the inflection points and the voltage sensitive gains “0.7” and “1.2” are examples, and can be appropriately changed.
  • the calculated voltage sensitive gain Gv is input to the multipliers 231U, 231V, and 231W.
  • the phase adjustment unit 210 is provided for the function of calculating the adjustment angle according to the motor rotation speed ⁇ when it is desired to make the dead time compensation timing earlier or later depending on the motor rotation speed ⁇ . is doing.
  • the phase adjustment unit 210 has characteristics as shown in FIG. 13 in the case of the advance angle control, and the calculated phase adjustment angle ⁇ is input to the addition unit 221 and added to the detected motor rotation angle ⁇ .
  • the angle-dead time compensation value function units 230U, 230V, and 230W are 120 [deg] in the electric angle range of 0 to 359 [deg] with respect to the phase-adjusted motor rotation angle ⁇ m.
  • Each phase dead time reference compensation value Udt, Vdt, and Wdt of a rectangular wave with a phase shift is output.
  • the angle-dead time compensation value function units 230U, 230V, and 230W use the dead time reference compensation value required for the three phases as a function of the angle, and calculate the ECU in real time to calculate the three-phase dead time reference compensation value.
  • Udt, Vdt, and Wdt are output.
  • the angle function of the dead time reference compensation value differs depending on the dead time characteristic of the ECU.
  • the dead time reference compensation values Udt, Vdt, and Wdt are input to the multipliers 231U, 231V, and 231W, respectively, and are multiplied by the voltage sensitive gain Gv.
  • the three-phase AC / dq axis converter 240 converts the three-phase dead time compensation values Udtc, Vdtc, and Wdtc into the two-phase dq axis dead time compensation values vda * and vqa * in synchronization with the motor rotation angle ⁇ m. To do. Dead time compensation values vda * and vqa * are input to multiplication sections 204d and 204q, respectively, and multiplied by a current command value sensitive gain Gcs.
  • the multiplication results in the multiplication units 204d and 204q are the dead time compensation values vd * and vq *, and the dead time compensation values vd * and vq * are added to the voltage command values vd and vq in the addition units 121d and 121q, respectively, and the subtraction unit
  • the voltage command values vd ** and vq ** are input to the space vector modulation unit 300 through 141d and the addition unit 141q.
  • the dead time compensation value is a three-phase function corresponding to the motor rotation angle (electrical angle), and the three-phase / dq axis conversion is performed to feed forward the voltage command value on the dq axis. It is the composition which compensates with.
  • the steering assist command value of the dq axis is used, and the compensation amount is variable so as to be an optimum value depending on the magnitude of the steering assist command value iqref and the magnitude of the inverter applied voltage VR. Yes.
  • the space vector modulation unit 300 converts the two-phase voltages (vd **, vq **) in the dq-axis space into three-phase voltages (Vua, Vva, Vwa), and converts the three-phase voltages (Vua, Vva, Vwa) as long as it has a function of superimposing the third-order harmonic, for example, a space vector modulation method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-70066 and WO / 2017/098840 by the present applicant. May be used.
  • the space vector modulation performs coordinate conversion as shown below based on the voltage command values vd ** and vq ** in the dq axis space, the motor rotation angle ⁇ , and the sector number n (# 1 to # 6).
  • the switching pattern S1 to S6 corresponding to the sectors # 1 to # 6, which controls ON / OFF of the FETs (upper arms Q1, Q3, Q5, lower arms Q2, Q4, Q6) of the bridge configuration, are used for the motor. By supplying, it has a function of controlling the rotation of the motor.
  • the voltage command values vd ** and vq ** are coordinate-converted into voltage vectors V ⁇ and V ⁇ in the ⁇ - ⁇ coordinate system based on Equation 2.
  • FIG. 16 shows the relationship between the coordinate axes used for this coordinate conversion and the motor rotation angle ⁇ .
  • Equation 3 there is a relationship as shown in Equation 3 between the target voltage vector in the dq coordinate system and the target voltage vector in the ⁇ - ⁇ coordinate system, and the absolute value of the target voltage vector V is stored.
  • the output voltage of the inverter is changed to eight kinds of discrete reference output voltage vectors V0 to V7 shown in the space vector diagram of FIG. 17 according to the switching patterns S1 to S6 of the FETs (Q1 to Q6).
  • the selection of the reference output voltage vectors V0 to V7 and the generation time thereof are controlled.
  • the space vector can be divided into six sectors # 1 to # 6 using six regions sandwiched between adjacent reference output voltage vectors, and the target voltage vector V is set to the sector # 1 to # 6. It belongs to any one and can be assigned a sector number.
  • the target voltage vector V which is a combined vector of V ⁇ and V ⁇ , exists in the sector as shown in FIG. 17 divided into regular hexagons in the ⁇ - ⁇ space depends on ⁇ of the target voltage vector V. It can be determined based on the rotation angle ⁇ in the ⁇ coordinate system.
  • FIG. 18 shows switching pulses in the ON / OFF signals S1 to S6 (switching patterns) for the FET in order to output the target voltage vector V from the inverter in the digital control by the inverter switching patterns S1, S3 and S5 in the space vector control.
  • a basic timing chart for determining the width and its timing is shown. Space vector modulation is performed within the sampling period Ts every prescribed sampling period Ts, and the calculation result is converted into each switching pulse width and timing in the switching patterns S1 to S6 in the next sampling period Ts. And output.
  • Signals S1, S3, and S5 indicate gate signals of the FETs Q1, Q3, and Q5 corresponding to the upper arm.
  • the horizontal axis indicates time, and Ts corresponds to the switching period and is divided into 8 periods, and T0 / 4, T1 / 2, T2 / 2, T0 / 4, T0 / 4, T2 / 2, T1 / 2 And T0 / 4.
  • the periods T1 and T2 are times depending on the sector number n and the rotation angle ⁇ , respectively.
  • the dead time compensation of this embodiment is applied to the dq axis, and the dead time compensation value waveform (U phase waveform) obtained by converting only the dead time compensation value by dq axis / 3 phase is a broken line in FIG. As a result, the third-order component is removed. The same applies to the V phase and the W phase.
  • space vector modulation instead of dq axis / 3-phase conversion, it is possible to superimpose third-order harmonics on a three-phase signal, and to compensate for third-order components that are lost due to three-phase conversion. It is possible to generate an ideal dead time compensation value waveform as shown by the solid line in FIG.
  • FIG. 20 and 21 are simulation results showing the effects of this embodiment, and FIG. 20 shows the U-phase current, d-axis current, and q-axis current when there is no dead time compensation.
  • FIG. 20 shows the U-phase current, d-axis current, and q-axis current when there is no dead time compensation.
  • FIG. 22 shows the overall configuration of the present invention (second embodiment) corresponding to FIG. 5, and a dead time compensation unit 200A for calculating dead time compensation values vd * and vq * on the dq axis is provided.
  • the detailed configuration of the dead time compensation unit 200A is shown in FIG. 23, and will be described below with reference to FIG.
  • the dead time compensation unit 200A includes a current control delay model 201, a compensation code estimation unit 202, a phase adjustment unit 210, an inverter applied voltage sensitive gain unit 220, an addition unit 221 and a multiplication that perform the same configuration and operation as in the first embodiment.
  • Units 203, 204d and 204q, and a current command value sensitive gain unit 250 are provided.
  • the d-axis angle-dead time compensation value reference table 260d for inputting the motor rotation angle ⁇ m from the adder 221 and outputting the d-axis dead time reference compensation value vda
  • the q-axis A q-axis angle-dead time compensation value reference table 260q for outputting the dead time reference compensation value vqa is provided.
  • the dead time reference compensation values vda and vqa are respectively input to the multipliers 205d and 205q, multiplied by the voltage sensitive gain Gv from the inverter applied voltage sensitive gain unit 220, and the dead time compensated value vdb multiplied by the voltage sensitive gain Gv and vqb is input to the multipliers 204d and 204q, respectively.
  • the current command value sensitive gain Gcs is input to the multipliers 204d and 204q, and dead time compensation values vd * and vq *, which are the results of multiplying the dead time compensation values vdb and vqb by the current command value sensitive gain Gcs, are output. Is done.
  • the angle-dead time compensation value reference tables 260d and 260q calculate a dead time compensation value that is a function of the angle required for the three phases off-line, as shown in detail in FIG. Convert to time compensation value. That is, as described in the first embodiment, the angle-dead-time compensation value function units 230U, 230V, and 230W have an electrical angle in the range of 0 to 359 [deg] with respect to the motor rotation angle ⁇ m phase-adjusted. Each phase dead time reference compensation value Udt, Vdt and Wdt of a rectangular wave whose phase is shifted by 120 [deg] is output.
  • the angle-dead time compensation value function units 230U, 230V, and 230W calculate the dead time reference compensation values required for the three phases offline as a function of the angle, and output the dead time reference compensation values Udt, Vdt, and Wdt. .
  • the angle functions of the dead time reference compensation values Udt, Vdt, and Wdt differ depending on the dead time characteristics of the ECU.
  • the dead time reference compensation values Udt, Vdt, and Wdt are input to the three-phase AC / dq axis conversion unit 261, and output to the d axis dead time compensation value DTd and q axis dead time compensation value DTq of the output waveform as shown in FIG. Converted.
  • the angle-dead time compensation value reference tables 260d and 260q by the angle ( ⁇ m) input are generated. As shown in FIG.
  • the d-axis angle-dead time compensation value reference table 260d has a sawtooth wave output voltage characteristic (d-axis dead time reference compensation value) with respect to the motor rotation angle ⁇ m, and q-axis
  • the angle-dead time compensation value reference table 260q has an output voltage characteristic (q-axis dead time reference compensation value) of a wave shape with an offset voltage added.
  • the dead time reference compensation values vda and vqa from the angle-dead time compensation value reference tables 260d and 260q are input to the multipliers 205d and 205q, respectively, and multiplied by the voltage sensitive gain Gv.
  • the dq axis dead time compensation values vdb and vqb multiplied by the voltage sensitive gain Gv are respectively input to the multipliers 204d and 204q and multiplied by the current command value sensitive gain Gcs.
  • the dead time compensation values vd * and vq * from the multipliers 204d and 204q are added to the voltage command values vd and vq by the adders 121d and 121q, respectively, and after passing through the subtractor 141d and the adder 141q, the voltage command value vd ** And vq ** are input to the space vector modulation unit 300.
  • the dead time compensation value is calculated by the function of the function corresponding to the motor rotation angle (electrical angle) -dead time compensation value reference table, and the dead time compensation value is converted into the voltage command value on the dq axis. It is configured to compensate by direct feedforward.
  • the steering assist command value iqref
  • the compensation amount is variable so as to be an optimum magnitude depending on the magnitude of the steering assist command value and the magnitude of the inverter applied voltage.
  • FIG. 26 and 27 show the results of the bench test apparatus simulating an actual vehicle showing the effect of the second embodiment with respect to the U phase
  • FIG. 26 shows the U phase current, the d-axis current and the dead time compensation without dead time compensation.
  • the q-axis current is shown.
  • FIG. 28 a third embodiment of the present invention is shown in FIG. 28 corresponding to FIG. Details of the dead time compensation unit 200B are shown in FIG.
  • the dead time compensation unit 200B calculates three-phase dead time compensation values Vum, Vvm, and Vwm, and the dead time compensation values Vum, Vvm, and Vwm are obtained from the three-phase voltage command from the space vector modulation unit 300. It is added to the values Vu *, Vv * and Vw * to compensate for dead time.
  • a compensation value adjustment unit 270 including multiplication units 271U, 271V, and 271W is provided.
  • Dead time compensation values Udtc, Vdtc, and Wdtc from the multiplication units 231U, 231V, and 231W are multiplication units 271U, 271V.
  • the multiplication result of the current command value sensitive gain Gcs is output as dead time compensation values Vum, Vvm, and Vwm, and three-phase voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * after space vector modulation and adding units 310U and 310V, respectively.
  • 310W Voltage command values Vuc *, Vvc *, and Vwc * as addition results are input to the PWM controller 160.
  • the dead time compensation value is a three-phase function corresponding to the motor rotation angle (electrical angle), and is directly compensated by feedforward to the three-phase voltage command value.
  • the steering assist command value of the dq axis is used, and the compensation amount is variable depending on the magnitude of the steering assist command value and the magnitude of the inverter applied voltage.
  • FIG. 30 and 31 are simulation results showing the effect of the present embodiment for the U phase
  • FIG. 30 shows the U phase current, the d-axis current, and the q-axis current when there is no dead time compensation.
  • phase In the middle speed / high speed steering area, it is necessary to pass a current through the d-axis to improve the tracking ability. At this time, the phase of the phase current fluctuates with respect to the motor rotation angle (electrical angle) in accordance with the d-axis current amount. If dead time compensation is applied by feed-forward according to the motor rotation angle in a state where current flows through the d-axis, the dead time compensation timing for the phase current may be shifted, leading to torque ripple.
  • the function of calculating the phase difference (variation angle) between the motor rotation angle and the phase current from the d-axis current command value and the q-axis current command value and correcting the phase of the motor rotation angle hereinafter referred to as “phase”.
  • Correction function
  • dead time compensation using the motor rotation angle (phase correction rotation angle) phase-corrected by the phase correction function enables dead time compensation with little timing deviation.
  • FIG. 32 shows a configuration example (fourth embodiment) in which a phase correction function is added to the first embodiment, corresponding to FIG. 5, and the dead time compensation unit 200C executes the phase correction function.
  • An axial current factor phase correction calculation unit 280 is provided. Details of the dead time compensator 200C are shown in FIG. 33.
  • the motor current rotation angle ⁇ m, the d-axis current command value id *, and the q-axis current command value iq * are input to the shaft current factor phase correction calculation unit 280.
  • the phase correction rotation angle ⁇ d output from the current factor phase correction calculation unit 280 is input to the angle-dead time compensation value function units 230U, 230V, and 230W.
  • the shaft current factor phase correction calculation unit 280 calculates a current ratio from the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq *, and performs a calculation by an arctangent function (hereinafter referred to as “arctan calculation”). Thus, the fluctuation angle of the phase current caused by the d-axis current is calculated. Then, the calculated fluctuation angle is added to the motor rotation angle ⁇ m, rollover processing is performed, and the phase correction rotation angle ⁇ d is output.
  • a configuration example of the shaft current factor phase correction calculation unit 280 is shown in FIG. 34.
  • the shaft current factor phase correction calculation unit 280 includes absolute value units 281 and 282, a zero division prevention limit unit 283, and a dq axis current ratio calculation unit 284. , An input restriction unit 285, a fluctuation angle calculation unit 286, a sign determination unit 287, a rollover processing unit 288, a multiplication unit 289A, and an addition unit 289B.
  • the dq axis current ratio calculation unit 284 calculates a current ratio Rdq from the d axis current command value and the q axis current command value.
  • the absolute values 281 and 282 calculate the absolute values of the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq *, respectively, and further the q-axis current command value serving as the denominator in the current ratio Rdq calculation.
  • the absolute value of the q-axis current command value iq * is limited by the zero division prevention limiting unit 283.
  • the upper limit value is limited to a maximum detection value (for example, 200 A), and the lower limit value is set to a minimum detection value other than 0 (for example, 0.05 A).
  • the dq-axis current ratio calculation unit 284 calculates the current ratio Rdq.
  • the input limiting unit 285 limits the calculation range as a limit value so that the current ratio Rdq that is the target of the arctan calculation does not fall outside the calculation range.
  • the fluctuation angle calculation unit 286 performs arctan calculation on the current ratio Rdq restricted by the input restriction unit 285 to calculate the fluctuation angle d ⁇ .
  • the arctan calculation is processed off-line, and a table in which the unit of the calculation result is converted from rad (radian) to deg (degree) is created, and the fluctuation angle calculation unit 286 To keep.
  • the fluctuation angle calculation unit 286 calculates the fluctuation angle d ⁇ from the current ratio Rdq based on the created table. If there is no problem in the processing load of the CPU, the arctan calculation and unit conversion may be executed online to calculate the fluctuation angle d ⁇ .
  • the variation angle d ⁇ is input to the multiplication unit 289A.
  • the sign determination unit 287 receives the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq *, and outputs “ ⁇ ” if the signs are different, and outputs “+” if they match.
  • the output value from the sign determination unit 287 is input to the multiplication unit 289A, multiplied by the variation angle d ⁇ by the multiplication unit 289A, and the multiplication result is input to the addition unit 289B as the variation angle d ⁇ ′.
  • the addition unit 289B adds the fluctuation angle d ⁇ ′ to the motor rotation angle ⁇ m, thereby correcting the phase of the motor rotation angle ⁇ m and calculating the phase correction rotation angle ⁇ d0.
  • the phase correction rotation angle ⁇ d0 is input to the rollover processing unit 288 in order to perform rollover processing with an angle of 0 to 360 deg.
  • the rollover processing unit 288 performs rollover processing in units of 360 deg with respect to the phase correction rotation angle ⁇ d0, that is, processing for obtaining a remainder obtained by dividing the value of the phase correction rotation angle ⁇ d0 by 360, and outputs the processing result to the phase
  • the corrected rotation angle ⁇ d is output.
  • the shaft current factor phase correction calculation unit 280 corrects the phase of the motor rotation angle ⁇ m using the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq *, thereby correcting the phase.
  • the rotation angle ⁇ d is calculated.
  • FIGS. 35 to 38 show the results without phase correction
  • FIGS. 39 to 42 show the results with phase correction.
  • 35 and 39 show the motor rotation angle (FIG. 35) or phase correction rotation angle (FIG. 39), U-phase current, d-axis current and q-axis current
  • FIGS. 36 and 40 show U-phase current and The U-phase dead time compensation value
  • FIGS. 37 and 41 show the U-phase current and d-axis dead time compensation value
  • FIGS. 38 and 42 show the U-phase current and q-axis dead time compensation value, respectively. .
  • FIG. 43 shows a configuration example (fifth embodiment) in which a phase correction function is added to the third embodiment, corresponding to FIG. 28, and the dead time compensator 200 ⁇ / b> D is similar to the fourth embodiment.
  • an axis current factor phase correction calculation unit 280 that executes a phase correction function is provided. Details of the dead time compensation unit 200C are shown in FIG. 33, and the shaft current factor phase correction calculation unit 280 performs a phase correction function with the same configuration and operation as in the fourth embodiment.
  • the multiplication units 231U, 231V, and 231W constitute a dead time compensation value output unit.
  • the motor control device mounted on the electric power steering device is described.

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Abstract

【課題】ベクトル制御方式のモータ制御装置において、チューニング作業もなく、インバータのデッドタイムを補償し、電流波形の歪み改善と電流制御の応答性の向上を図り、音や振動、トルクリップルを抑制する。 【解決手段】dq軸の制御補助指令値を演算し、制御補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、dq軸電流指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御方式のモータ制御装置において、dq軸電流指令値を用いて位相補正されたモータ回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算し、3相デッドタイム基準補償値をゲイン及び符号等で処理したデッドタイム補償値を、dq軸電圧指令値若しくは3相電圧指令値に加算してインバータのデッドタイム補償を行う。

Description

モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置
 本発明は、3相ブラシレスモータの駆動をdq軸回転座標系でベクトル制御すると共に、モータ回転角(電気角)の関数(dq軸角度若しくは3相角度-デッドタイム補償値基準テーブル)に基づいてインバータのデッドタイムを補償して、滑らかで、異音を抑制したモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置に関する。
 モータ制御装置を搭載した装置として、車両のステアリング機構にモータの回転力で操舵補助力(アシスト力)を付与する電動パワーステアリング装置(EPS)、電気自動車、工作機械などがある。電動パワーステアリング装置は、アクチュエータとしてのモータの駆動力を、減速機を介してギア又はベルト等の伝達機構により、ステアリングシャフト或いはラック軸に操舵補助力として付与するようになっている。かかる従来の電動パワーステアリング装置は、操舵補助力のトルクを正確に発生させるため、モータ電流のフィードバック制御を行っている。フィードバック制御は、操舵補助指令値(電流指令値)とモータ電流検出値との差が小さくなるようにモータ印加電圧を調整するものであり、モータ印加電圧の調整は、一般的にPWM(パルス幅変調)制御のDutyの調整で行っている。
 電動パワーステアリング装置の一般的な構成を図1に示して説明すると、ハンドル1のコラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)2は減速ギア3、ユニバーサルジョイント4a及び4b、ピニオンラック機構5、タイロッド6a,6bを経て、更にハブユニット7a,7bを介して操向車輪8L,8Rに連結されている。また、コラム軸2には、ハンドル1の舵角θを検出する舵角センサ14と、ハンドル1の操舵トルクThを検出するトルクセンサ10とが設けられており、ハンドル1の操舵力を補助するモータ20が減速ギア3を介してコラム軸2に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントロールユニット(ECU)30には、バッテリ13から電力が供給されると共に、イグニションキー11を経てイグニションキー信号が入力される。コントロールユニット30は、トルクセンサ10で検出された操舵トルクThと車速センサ12で検出された車速Vsとに基づいてアシスト(操舵補助)指令の電流指令値の演算を行い、演算された電流指令値に補償等を施した電圧制御指令値Vrefによってモータ20に供給する電流を制御する。舵角センサ14は必須のものではなく、配設されていなくても良く、モータ20に連結されたレゾルバ等の回転センサから舵角(モータ回転角)θを得ることもできる。
 コントロールユニット30には、車両の各種情報を授受するCAN(Controller Area Network)40が接続されており、車速VsはCAN40から受信することも可能である。また、コントロールユニット30には、CAN40以外の通信、アナログ/ディジタル信号、電波等を授受する非CAN41も接続可能である。
 このような電動パワーステアリング装置において、コントロールユニット30は主としてCPU(Central Processing Unit)(MPU(Micro Processor Unit)やMCU(Micro Controller Unit)等を含む)で構成されるが、そのCPU内部においてプログラムで実行される一般的な機能を示すと、例えば図2に示されるような構成となっている。
 図2を参照してコントロールユニット30の機能及び動作を説明すると、トルクセンサ10からの操舵トルクTh及び車速センサ12からの車速Vsは操舵補助指令値演算部31に入力され、操舵補助指令値演算部31は操舵トルクTh及び車速Vsに基づいてアシストマップ等を用いて操舵補助指令値Iref1を演算する。演算された操舵補助指令値Iref1は加算部32Aで、特性を改善するための補償部34からの補償信号CMと加算され、加算された操舵補助指令値Iref2が電流制限部33で最大値を制限され、最大値を制限された電流指令値Irefmが減算部32Bに入力され、モータ電流検出値Imと減算される。
 減算部32Bでの減算結果である偏差ΔI(=Irefm-Im)はPI(Proportional-Integral)制御部35でPI(比例積分)等の電流制御をされ、電流制御された電圧制御指令値Vrefが変調信号(三角波キャリア)CFと共にPWM制御部36に入力されてDuty指令値を演算され、Duty指令値を演算されたPWM信号でインバータ37を介してモータ20をPWM駆動する。モータ20のモータ電流値Imはモータ電流検出器38で検出され、減算部32Bに入力されてフィードバックされる。
 補償部34は、検出若しくは推定されたセルフアライニングトルク(SAT)を加算部344で慣性補償値342と加算し、その加算結果に更に加算部345で収れん性制御値341を加算し、その加算結果を補償信号CMとして加算部32Aに入力し、特性改善を実施する。
 近年、電動パワーステアリング装置等のアクチュエータは3相ブラシレスモータが主流となっていると共に、電動パワーステアリング装置は車載製品であるため、稼動温度範囲が広く、フェールセーフの観点からモータを駆動するインバータは家電製品を代表とする一般産業用と比較して、デッドタイムを大きく(産業用機器<EPS)する必要がある。一般にスイッチング素子(例えばFET(Field-Effect Transistor))にはOFFの際に遅れ時間があるため、上下アームのスイッチング素子のOFF/ON切り換えを同時に行うと、直流リンクを短絡する状況になり、これを防ぐため、上下アーム両方のスイッチング素子がOFFになる時間(デッドタイム)を設けている。
 その結果、電流波形が歪み、電流制御の応答性や操舵感が悪化する。例えばハンドルがオンセンター付近にある状態でゆっくり操舵すると、トルクリップル等による不連続な操舵感などが生じる。また、中・高速操舵時におけるモータの逆起電圧や、巻線間の干渉電圧が電流制御に対して外乱として作用するため、転追性や切り返し操舵時の操舵感を悪化させている。
 3相ブラシレスモータのロータの座標軸であるトルクを制御するq軸と、磁界の強さを制御するd軸とを独立に設定し、dq軸が90°の関係にあることから、そのベクトルで各軸に相当する電流(d軸電流指令値及びq軸電流指令値)を制御するベクトル制御方式が知られている。
 図3は、ベクトル制御方式で3相ブラシレスモータ100を駆動制御する場合の構成例を示しており、操舵トルクTh、車速Vs等に基づいて2軸(dq軸座標系)の操舵補助指令値(Iref2(idref、iqref))(制御補助指令値)が演算され、最大値を制限された2軸のd軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*はそれぞれ減算部131d及び131qに入力され、減算部131d及び131qで求められた電流偏差Δid*及びΔiq*はそれぞれPI制御部120d及び120qに入力される。PI制御部120d及び120qでPI制御された電圧指令値vd及びvqは、それぞれ減算部141d及び加算部141qに入力され、減算部141d及び加算部141qで求められた指令電圧Δvd及びΔvqはdq軸/3相交流変換部150に入力される。dq軸/3相交流変換部150で3相に変換された電圧指令値Vu*、Vv*及びVw*はPWM制御部160に入力され、演算された3相のDuty指令値(Dutyu、Dutyv、Dutyw)に基づくPWM信号UPWM、VPWM及びWPWMにより、図4に示すような上下アームのブリッジ構成で成るインバータ(インバータ印加電圧VR)161を介してモータ100が駆動される。上側アームはスイッチング素子としてのFETQ1、Q3及びQ5で構成され、下側アームはFETQ2、Q4及びQ6で構成されている。
 モータ100の3相モータ電流iu、iv及びiwは電流検出器162で検出され、検出された3相モータ電流iu、iv及びiwは3相交流/dq軸変換部130に入力され、3相交流/dq軸変換部130で変換された2相のフィードバック電流id及びiqはそれぞれ減算部131d及び131qに減算入力されると共に、d-q非干渉制御部140に入力される。また、モータ100には回転センサ等が取り付けられており、センサ信号を処理する角度検出部110からモータ回転角θ及びモータ回転数(回転速度)ωが出力される。モータ回転角θはdq軸/3相交流変換部150及び3相交流/dq軸変換部130に入力され、モータ回転数ωはd-q非干渉制御部140に入力される。d-q非干渉制御部140からの2相の電圧vd1*及びvq1*はそれぞれ減算部141d及び加算部141qに入力され、減算部141d及び加算部141qで指令電圧Δvd及びΔvqが算出される。指令電圧Δvd及びΔvqがdq軸/3相交流変換部150に入力され、PWM制御部160及びインバータ161を介してモータ100が駆動される。
 このようなベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置は、運転者の操舵をアシストする装置であると同時に、モータの音や振動、トルクリップル等はハンドルを介して運転者へ力の感覚として伝達される。インバータを駆動するパワーデバイスは一般的にFETが用いられており、モータへ通電を行うが、3相モータの場合には、図4に示されるように相毎に上下アームの直列接続されたFETが用いられている。上下アームのFETは交互にON/OFFを繰り返すが、FETは理想スイッチではなく、ゲート信号の指令通りに瞬時にON/OFFせず、ターンオン時間やターンオフ時間を要する。このため、上側アームFETへのON指令と下側アームのOFF指令が同時になされると、上側アームFETと下側アームFETが同時にONになって、上下アームが短絡する問題がある。FETのターンオン時間とターンオフ時間には差があり、同時にFETに指令を出した場合、上側アームFETにON指令を出してターンオン時間が短い場合(例えば100ns)、直ぐにFETがONになり、下側アームFETにOFF指令を出してもターンオフ時間が長い場合(例えば400ns)、直ぐにFETがOFFにならず、瞬間的に上側アームFETがON、下側アームFETがONになる状態(例えば、100ns-400ns間、ON-ON)が発生することがある。
 そこで、上側アームFETと下側アームFETが同時にONすることの無い様に、ゲート駆動回路にデッドタイムという所定時間をおいてON信号を与えることが行われる。このデッドタイムは非線形であるため電流波形は歪み、制御の応答性能が悪化し、音や振動、リップルが発生する。コラム式電動パワーステアリング装置の場合、ハンドルと鋼製のコラム軸で接続されるギアボックスに直結されるモータの配置が、その構造上運転者に極めて近い位置となっているため、モータに起因する音、振動、トルクリップル等には、下流アシスト方式の電動パワーステアリング装置に比べて、特に配慮する必要がある。
 インバータのデッドタイムを補償する手法では、従来はデッドタイムが発生するタイミングを検出して補償値を足し込んだり、電流制御におけるdq軸上の外乱オブザーバによってデッドタイムを補償したりしている。
 インバータのデッドタイムを補償する電動パワーステアリング装置は、例えば特許第4681453号公報(特許文献1)、特開2015-171251号公報(特許文献2)に開示されている。特許文献1では、モータ、インバータを含む電流制御ループのリファレンスモデル回路に電流指令値を入力して電流指令値を基にモデル電流を作成し、モデル電流を基にインバータのデッドタイムの影響を補償するデッドバンド補償回路を備えている。また、特許文献2では、Duty指令値に対してデッドタイム補償値に基づく補正を行うデッドタイム補償部を備え、電流指令値に基づいてデッドタイム補償値の基礎値である基本補償値を演算する基本補償値演算部と、基本補償値に対してLPF(Low Pass Filter)に対応するフィルタリング処理を施すフィルタ部とを有している。
特許第4681453号公報 特開2015-171251号公報
 特許文献1の装置は、q軸電流指令値の大きさによるデッドタイム補償量の計算と3相電流リファレンスモデルとを使用して、補償符号を推定する方式である。補償回路の出力値が、所定の固定値以下ではモデル電流に比例する変化値であり、所定の固定値以上では、固定値とモデル電流に比例する変化値の加算値であり、電流指令から電圧指令へと出力されるが、所定の固定値を出力するヒステリシス特性を決めるためのチューニング作業が必要である。
 また、特許文献2の装置は、デッドタイム補償値を決定する際、q軸電流指令値とそれをLPF処理した補償値とでデッドタイム補償を行っており、遅れが生じ、モータへの最終的な電圧指令に対して、デッドタイム補償値を操作するものではないという問題がある。
 本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、ベクトル制御方式のモータ制御装置において、チューニング作業もなく、インバータのデッドタイムを補償し、電流波形の歪み改善と電流制御の応答性の向上を図り、音や振動、トルクリップルを抑制したモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置を提供することにある。
 本発明は、dq軸の制御補助指令値を演算し、前記制御補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御方式のモータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記dq軸電流指令値を用いて位相補正されたモータ回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算し、前記3相デッドタイム基準補償値をゲイン及び符号で処理すると共に、3相/dq軸変換してdq軸デッドタイム補償値を求め、前記dq軸電流指令値を処理したdq軸電圧指令値に前記dq軸デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより、
或いは、前記dq軸電流指令値を用いて位相補正されたモータ回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算し、前記3相デッドタイム基準補償値をゲイン及び符号で処理した3相デッドタイム補償値を求め、dq軸空間ベクトル変調後の3相電圧指令値に前記3相デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより、
或いは、前記dq軸電流指令値を用いてモータ回転角を位相補正して位相補正回転角を演算する軸電流要因位相補正演算部と、前記位相補正回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算する角度-デッドタイム補償値関数部と、インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン部と、前記3相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算してdq軸に変換してdq軸デッドタイム補償値を出力するデッドタイム補償値出力部とを備え、前記dq軸電流指令値を処理したdq軸電圧指令値に前記dq軸デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより、
或いは、前記dq軸電流指令値を空間ベクトル変調して3相電圧指令値とする空間ベクトル変調部と、前記dq軸電流指令値を用いてモータ回転角を位相補正して位相補正回転角を演算する軸電流要因位相補正演算部と、前記位相補正回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算する角度-デッドタイム補償値関数部と、インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン部と、前記3相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算して第1の3相デッドタイム補償値を出力するデッドタイム補償値出力部と、前記操舵補助指令値に応じて前記第1の3相デッドタイム補償値の補償量を可変する電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部とを備え、前記第1の3相デッドタイム補償値に前記電流指令値感応ゲインを乗算して第2の3相デッドタイム補償値を求め、前記3相電圧指令値に前記第2の3相デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことにより達成される。
 また、車両の操舵機構にアシストトルクを付与する電動パワーステアリング装置に上記モータ制御装置のいずれかを搭載することにより、上記本発明の目的が達成される。
 本発明のモータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置によれば、モータ回転角(電気角)の関数に基づいてインバータのデッドタイム補償値を演算し、デッドタイム補償値をdq軸上の電圧指令値に加算(フィードフォワード)で補償している。これにより、チューニング作業もなく、インバータのデッドタイムを補償し、電流波形の歪み改善と電流制御の応答性の向上を図ることができる。また、デッドタイム補償値の大きさ及び方向を制御補助指令値(iqref)により調整して可変し、過補償にならないようにしている。
 モータ回転角(電気角)の関数に基づくデッドタイム補償により制御が滑らかになるので、モータの音や振動、トルクリップルを抑制することができる。また、本発明は、モータ角度と3相電流の位相が合う低速及び中速操舵の領域において補償精度が高く、3相の補償波形が矩形波でない場合においても補償可能である。
一般的な電動パワーステアリング装置の概要を示す構成図である。 電動パワーステアリング装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 ベクトル制御方式の構成例を示すブロック図である。 一般的なインバータの構成例を示す結線図である。 本発明の構成例(第1実施形態)を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例(第1実施形態)を詳細に示すブロック図である。 電流指令値感応ゲイン部の構成例を示すブロック図である。 電流指令値感応ゲイン部内のゲイン部の特性例を示す特性図である。 電流指令値感応ゲイン部の特性例を示す特性図である。 補償符号推定部の動作例を示す波形図である。 インバータ印加電圧感応ゲイン部の構成例を示すブロック図である。 インバータ印加電圧感応ゲイン部の特性例を示す特性図である。 位相調整部の特性例を示す特性図である。 角度-デッドタイム補償値関数部の動作例(第1実施形態)を示す線図である。 空間ベクトル変調部の構成例を示すブロック図である。 空間ベクトル変調部の動作例を示す線図である。 空間ベクトル変調部の動作例を示す線図である。 空間ベクトル変調部の動作例を示すタイミングチャートである。 空間ベクトル変調の効果を示す波形図である。 本発明(第1実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第1実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明の構成例(第2実施形態)を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例(第2実施形態)を詳細に示すブロック図である。 角度-デッドタイム補償値関数部の動作例(第2実施形態)を示す線図である。 角度-デッドタイム補償値基準テーブルの出力電圧特性例を示す特性図である。 本発明(第2実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第2実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明の構成例(第3実施形態)を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例(第3実施形態)を詳細に示すブロック図である。 本発明(第3実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第3実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明の構成例(第4実施形態)を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例(第4実施形態)を詳細に示すブロック図である。 軸電流要因位相補正演算部の構成例を示すブロック図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明(第4実施形態)の効果を示す波形図である。 本発明の構成例(第5実施形態)を示すブロック図である。 本発明に係るデッドタイム補償部の構成例(第5実施形態)を詳細に示すブロック図である。
 本発明は、制御部(ECUなど)のインバータのデッドタイムの影響により電流歪みが発生し、トルクリップルの発生や操舵音の悪化などの問題を解消するために、デッドタイム補償値をモータ回転角(電気角)に応じた関数とし、dq軸若しくは空間ベクトル変調後の3相電圧指令値にフィードフォワード(FF)で補償するようにしている。モータ回転角(電気角)に応じた関数で予めオフラインでdq軸若しくは3相のデッドタイム補償値を求め、その出力波形を基にdq軸角度(3相角度)-デッドタイム補償値基準テーブルを作成し、dq軸角度(3相角度)-デッドタイム補償値基準テーブルによりdq軸若しくは3相電圧指令値にフィードフォワードでデッドタイム補償するようにしている。
 dq軸若しくは3相指令部の制御補助指令値により適切なデッドタイム補償量の調整と、補償方向の推定ができると共に、インバータ印加電圧により適切なデッドタイム補償量に調整する。また、実時間上でモータ回転角によるデッドタイム補償値を演算し、モータ回転角に応じたデッドタイム補償値を、dq軸若しくは3相電圧指令値上で補償することを可能としている。
 低速・中速制御領域において、従来の3相型デッドタイム補償では、特定の相電流の振幅で補償ずれを引き起こしたり、特定の回転数で補償ずれを引き起こしたりする問題(EPSにおいては操舵音悪化、操舵フィーリング悪化など)が発生していた。従来の3相型デッドタイム補償ではタイミング調整するには、回転数と相電流の振幅の大きさを考慮する必要があり、両方を考慮した最適な調整は困難であった。また、従来の3相型デッドタイム補償では、3相の補償波形が矩形波でない場合、正確に補償できない問題があった。このような問題を解決するために、低速・中速制御状態(EPSにおいては低速・中速操舵状態)に効果の大きい本発明を提案するものである。
 以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
 図5は本発明(第1実施形態)の全体構成を図3に対応させて示しており、dq軸上のデッドタイム補償値vd*及びvq*を演算するデッドタイム補償部200が設けられている。デッドタイム補償部200には、図2の操舵補助指令値Iref2に相当するq軸の操舵補助指令値(制御補助指令値)iqrefが入力されると共に、モータ回転角θ及びモータ回転数ωが入力されている。また、インバータ161に印加されているインバータ印加電圧VRが、デッドタイム補償部200に入力されている。インバータ161には、PWM制御部160内のPWM制御回路(図示せず)からPWM信号(UPWM、VPWM、WPWM)が入力されている。
 操舵補助指令値idref及びiqrefの最大値を制限されたd軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*は、それぞれ減算部131d及び131qに入力され、減算部131d及び131qでフィードバック電流id及びiqとの電流偏差Δid*及びΔiq*が演算される。演算された電流偏差Δid*はPI制御部120dに入力され、演算された電流偏差Δiq*はPI制御部120qに入力される。PI制御されたd軸電圧指令値vd及びq軸電圧指令値vqはそれぞれ加算部121d及び121qに入力され、後述するデッドタイム補償部200からのデッドタイム補償値vd*及びvq*を加算されて補償され、それぞれ補償された電圧値が減算部141d及び加算部141qに入力される。減算部141dにはd-q非干渉制御部140からの電圧vd1*が入力され、その差である電圧指令値vd**が得られ、加算部141qにはd-q非干渉制御部140からの電圧vq1*が入力され、その加算結果で電圧指令値vq**が得られる。デッドタイムを補償された電圧指令値vd**及びvq**は、dq軸の2相からU相、V相及びW相の3相に変換し、3次高調波を重畳する空間ベクトル変調部300に入力される。空間ベクトル変調部300でベクトル変調された3相の電圧指令値Vu*、Vv*及びVw*はPWM制御部160に入力され、モータ100は前述と同様にPWM制御部160及びインバータ161を介して駆動制御される。
 次に、デッドタイム補償部200について説明する。
 デッドタイム補償部200は、電流制御遅れモデル201、補償符号推定部202、乗算部203、204d及び204q、加算部221、位相調整部210、インバータ印加電圧感応ゲイン部220、角度-デッドタイム補償値関数部230U、230V及び230W、乗算部231U、231V及び231W、3相交流/dq軸変換部240、並びに電流指令値感応ゲイン部250で構成されている。
 なお、乗算部231U、231V及び231Wと3相交流/dq軸変換部240とでデッドタイム補償値出力部を構成している。また、電流制御遅れモデル201、補償符号推定部202、電流指令値感応ゲイン部250及び乗算部203で電流指令値感応ゲイン演算部を構成している。
 デッドタイム補償部200の詳細構成は図6であり、以下では図6を参照して説明する。
 q軸操舵補助指令値iqrefは、電流制御遅れモデル201に入力される。dq軸の電流指令値id*及びiq*が実電流に反映されるまでに、ECUのノイズフィルタ等により遅れが生じる。このため、直接電流指令値iq*から符号を判定しようとすると、タイミングずれが生じる場合がある。この問題を解決するため、本実施形態では、電流制御全体の遅れを1次のフィルタモデルとして近似し、位相差を改善する。本実施形態の電流制御遅れモデル201は、Tをフィルタ時定数として、下記数1の1次フィルタとしている。電流制御遅れモデル201は、2次以上のフィルタをモデルとした構成でもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 
 電流制御遅れモデル201から出力される電流指令値Icmは、電流指令値感応ゲイン部250及び補償符号推定部202に入力される。低電流領域においてデッドタイム補償量が過補償になる場合があり、電流指令値感応ゲイン部250は、電流指令値Icm(操舵補助指令値iqref)の大きさにより補償量を下げるゲインを算出する機能を持っている。また、電流指令値Icm(操舵補助指令値iqref)からのノイズなどで、補償量を下げるゲインが振動しないように、加重平均フィルタを使用してノイズの低減処理を行っている。
 電流指令値感応ゲイン部250は図7に示すような構成であり、電流指令値Icmは絶対値部251で絶対値とされる。絶対値は入力制限部252で最大値を制限され、最大値を制限された絶対値の電流指令値がスケール変換部253を経て加重平均フィルタ254に入力される。加重平均フィルタ254でノイズを低減された電流指令値Iamは減算部255に加算入力され、減算部255で所定のオフセットOSを減算する。オフセットOSを減算する理由は、微小電流指令値によるチャタリング防止のためであり、オフセットOS以下の入力値を最小のゲインに固定する。オフセットOSは一定値である。減算部255でオフセットOSを減算された電流指令値Iasはゲイン部256に入力され、図8に示すようなゲイン特性に従って電流指令値感応ゲインGcを出力する。
 電流指令値感応ゲイン部250から出力される電流指令値感応ゲインGcは、入力される電流指令値Icmに対して例えば図9に示すような特性である。即ち、所定電流Icm1まで一定ゲインGcc1であり、所定電流Icm1から所定電流Icm2(>Icm1)まで線形(若しくは非線形)に増加し、所定電流Icm2以上で一定ゲインGcc2を保持する特性である。なお、所定電流Icm1は0であっても良い。
 補償符号推定部202は入力される電流指令値Icmに対して、図10(A)及び(B)に示すヒステリシス特性で正(+1)又は負(-1)の補償符号SNを出力する。電流指令値Icmがゼロクロスするポイントを基準として補償符号SNを推定するが、チャタリング抑制のためにヒステリシス特性となっている。推定された補償符号SNは乗算部203に入力される。なお、ヒステリシス特性の正負閾値は適宜変更可能である。
 単純に相電流指令値モデルの電流符号からデッドタイム補償値の符号を決めた場合、低負荷においてチャタリングが発生する。オンセンターで軽く左右にハンドルを切った時に、トルクリップルが発生する。この問題を改善するために符号判定にヒステリシスを設け、設定した電流値を超えて符号が変化した場合以外、現在の符号を保持してチャタリングを抑制する。
 電流指令値感応ゲイン部250からの電流指令値感応ゲインGcは乗算部203に入力され、乗算部203は補償符号SNを乗算した電流指令値感応ゲインGcs(=Gc×SN)を出力する。電流指令値感応ゲインGcsは、乗算部204d及び204qに入力される。
 また、最適なデッドタイム補償量はインバータ印加電圧VRに応じて変化するので、本実施形態ではインバータ印加電圧VRに応じた電圧感応ゲインGvを演算し、デッドタイム補償量を可変するようにしている。インバータ印加電圧VRを入力して電圧感応ゲインGvを出力するインバータ印加電圧感応ゲイン部220は図11に示す構成であり、インバータ印加電圧VRは入力制限部221で正負最大値を制限され、最大値を制限されたインバータ印加電圧VRlはインバータ印加電圧/デッドタイム補償ゲイン変換テーブル222に入力される。インバータ印加電圧/デッドタイム補償ゲイン変換テーブル222の特性は、例えば図12に示すようになっている。変曲点のインバータ印加電圧9.0V及び15.0Vと、電圧感応ゲイン“0.7”及び“1.2”は一例であり、適宜変更可能である。演算された電圧感応ゲインGvは、乗算部231U、231V及び231Wに入力される。
 更に、モータ回転数ωによりデッドタイム補償のタイミングを早くしたり、遅くしたりしたい場合、モータ回転数ωに応じて調整角度を算出する機能のために、本実施形態では位相調整部210を有している。位相調整部210は、進角制御の場合は図13に示すような特性であり、算出された位相調整角Δθは加算部221に入力され、検出されたモータ回転角θと加算される。加算部221の加算結果であるモータ回転角θm(=θ+Δθ)は、角度-デッドタイム補償値関数部230U、230V及び230Wに入力されると共に、3相交流/dq軸変換部240に入力される。
 モータ回転角を検出してDuty指令値を演算してから、実際にPWM信号に反映されるまで数十~百[μs]の時間遅れがある。この間、モータが回転しているので、演算時のモータ回転角と反映時のモータ回転角とで位相ずれが発生する。この位相ずれを補償するため、モータ回転数ωに応じて進角を行い、位相を調整している。
 角度-デッドタイム補償値関数部230U、230V及び230Wは図14に詳細を示すように、位相調整されたモータ回転角θmに対して、電気角0~359[deg]の範囲で120[deg]ずつ位相のずれた矩形波の各相デッドタイム基準補償値Udt、Vdt及びWdtを出力する。角度-デッドタイム補償値関数部230U、230V及び230Wは、3相で必要とされるデッドタイム基準補償値を角度による関数とし、ECUの実時間上で計算し、3相のデッドタイム基準補償値Udt、Vdt及びWdtを出力する。デッドタイム基準補償値の角度関数は、ECUのデッドタイムの特性により異なる。
 デッドタイム基準補償値Udt、Vdt及びWdtはそれぞれ乗算部231U、231V及び231Wに入力され、電圧感応ゲインGvと乗算される。電圧感応ゲインGvを乗算された3相のデッドタイム補償値Udtc(=Gv・Udt)、Vdtc(=Gv・Vdt)及びWdtc(=Gv・Wdt)は3相交流/dq軸変換部240に入力される。3相交流/dq軸変換部240は、モータ回転角θmに同期して、3相のデッドタイム補償値Udtc、Vdtc及びWdtcを2相のdq軸のデッドタイム補償値vda*及びvqa*に変換する。デッドタイム補償値vda*及びvqa*はそれぞれ乗算部204d及び204qに入力され、電流指令値感応ゲインGcsと乗算される。乗算部204d及び204qにおける乗算結果がデッドタイム補償値vd*及びvq*であり、デッドタイム補償値vd*及びvq*はそれぞれ加算部121d及び121qで電圧指令値vd及びvqと加算され、減算部141d及び加算部141qを経て、電圧指令値vd**及びvq**として空間ベクトル変調部300に入力される。
 このように第1実施形態では、デッドタイム補償値をモータ回転角(電気角)に応じた3相の関数とし、3相/dq軸変換することにより、dq軸上の電圧指令値にフィードフォワードで補償する構成となっている。デッドタイムの補償符号についてはdq軸の操舵補助指令値を使用し、操舵補助指令値iqrefの大きさやインバータ印加電圧VRの大きさによって、補償量が最適な大きさになるように可変となっている。
 次に、空間ベクトル変調について説明する。
 空間ベクトル変調部300は図15に示すように、dq軸空間の2相電圧(vd**、vq**)を3相電圧(Vua、Vva、Vwa)に変換し、3相電圧(Vua、Vva、Vwa)に3次高調波を重畳する機能を有していれば良く、例えば本出願人による特開2017-70066号、WO/2017/098840号等で提案している空間ベクトル変調の手法を用いても良い。
 即ち、空間ベクトル変調は、dq軸空間の電圧指令値vd**及びvq**、モータ回転角θ及びセクター番号n(#1~#6)に基づいて、以下に示すような座標変換を行い、ブリッジ構成のインバータのFET(上側アームQ1、Q3、Q5、下側アームQ2、Q4、Q6)のON/OFFを制御する、セクター#1~#6に対応したスイッチングパターンS1~S6をモータに供給することによって、モータの回転を制御する機能を有する。座標変換については、空間ベクトル変調において、電圧指令値vd**及びvq**は、数2に基づいて、α-β座標系における電圧ベクトルVα及びVβに座標変換される。この座標変換に用いる座標軸及びモータ回転角θの関係については、図16に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 
そして、d-q座標系における目標電圧ベクトルとα-β座標系における目標電圧ベクトルとの間には、数3のような関係が存在し、目標電圧ベクトルVの絶対値は保存される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 
 空間ベクトル制御におけるスイッチングパターンでは、インバータの出力電圧をFET(Q1~Q6)のスイッチングパターンS1~S6に応じて、図17の空間ベクトル図に示す8種類の離散的な基準出力電圧ベクトルV0~V7(π/3[rad]ずつ位相の異なる非零電圧ベクトルV1~V6と零電圧ベクトルV0及びV7)で定義する。そして、それら基準出力電圧ベクトルV0~V7の選択とその発生時間を制御するようにしている。また、隣接する基準出力電圧ベクトルによって挟まれた6つの領域を用いて、空間ベクトルを6つのセクター#1~#6に分割することができ、目標電圧ベクトルVは、セクター#1~#6のいずれか1つに属し、セクター番号を割り当てることができる。Vα及びVβの合成ベクトルである目標電圧ベクトルVが、α-β空間において正六角形に区切られた図17に示されたようなセクター内のいずれに存在するかは、目標電圧ベクトルVのα-β座標系における回転角γに基づいて求めることができる。また、回転角γはモータの回転角θとd-q座標系における電圧指令値vd**及びvq**の関係から得られる位相δの和として、γ=θ+δで決定される。
 図18は、空間ベクトル制御におけるインバータのスイッチングパターンS1、S3及びS5によるディジタル制御で、インバータから目標電圧ベクトルVを出力させるために、FETに対するON/OFF信号S1~S6(スイッチングパターン)におけるスイッチングパルス幅とそのタイミングを決定する基本的なタイミングチャートを示す。空間ベクトル変調は、規定されたサンプリング期間Ts毎に演算などをサンプリング期間Ts内で行い、その演算結果を次のサンプリング期間Tsにて、スイッチングパターンS1~S6における各スイッチングパルス幅とそのタイミングに変換して出力する。
 空間ベクトル変調は、目標電圧ベクトルVに基づいて求められたセクター番号に応じたスイッチングパターンS1~S6を生成する。図18には、セクター番号#1(n=1)の場合における、インバータのFETのスイッチングパターンS1~S6の一例が示されている。信号S1、S3及びS5は、上側アームに対応するFETQ1、Q3及びQ5のゲート信号を示している。横軸は時間を示しており、Tsはスイッチング周期に対応し、8期間に分割され、T0/4、T1/2、T2/2、T0/4、T0/4、T2/2、T1/2及びT0/4で構成される期間である。また、期間T1及びT2は、それぞれセクター番号n及び回転角γに依存する時間である。
 空間ベクトル変調がない場合、本実施形態のデッドタイム補償をdq軸上に適用し、デッドタイム補償値のみdq軸/3相変換したデッドタイム補償値波形(U相波形)は、図19の破線のような3次成分が除去された波形となってしまう。V相及びW相についても同様である。dq軸/3相変換の代わりに空間ベクトル変調を適用することにより、3相信号に3次高調波を重畳させることが可能となり、3相変換によって欠損してしまう3次成分を補うことができ、図19の実線のような理想的なデッドタイム補償値波形を生成することが可能となる。
 図20及び図21は本実施形態の効果を示すシミュレーション結果であり、図20はデッドタイムの補償がない場合のU相電流、d軸電流及びq軸電流を示している。本実施形態のデッドタイム補償を適用することにより、低中速操舵でのステアリング操舵状態において、図21のように相電流及びdq軸電流の波形歪みの改善(dq軸電流波形にリップルが少なく、正弦波に近い相電流波形)が確認でき、操舵時のトルクリップルの改善と操舵音の改善がみられた。
 なお、図20及び図21では、代表してU相電流のみを示している。
 次に、本発明の第2実施形態を説明する。
 図22は本発明(第2実施形態)の全体構成を図5に対応させて示しており、dq軸上のデッドタイム補償値vd*及びvq*を演算するデッドタイム補償部200Aが設けられており、デッドタイム補償部200Aの詳細構成は図23であり、以下では図23を参照して説明する。
 デッドタイム補償部200Aには、第1実施形態と同様な構成及び動作を行う電流制御遅れモデル201、補償符号推定部202、位相調整部210、インバータ印加電圧感応ゲイン部220、加算部221、乗算部203、204d及び204q、並びに電流指令値感応ゲイン部250が設けられている。そして、第2実施形態では、加算部221からのモータ回転角θmを入力して、d軸のデッドタイム基準補償値vdaを出力するd軸角度-デッドタイム補償値基準テーブル260dと、q軸のデッドタイム基準補償値vqaを出力するq軸角度-デッドタイム補償値基準テーブル260qとが設けられている。デッドタイム基準補償値vda及びvqaはそれぞれ乗算部205d及び205qに入力され、インバータ印加電圧感応ゲイン部220からの電圧感応ゲインGvと乗算され、電圧感応ゲインGvと乗算されたデッドタイム補償値vdb及びvqbが、それぞれ乗算部204d及び204qに入力されている。乗算部204d及び204qには電流指令値感応ゲインGcsが入力されており、デッドタイム補償値vdb及びvqbに電流指令値感応ゲインGcsを乗算した結果であるデッドタイム補償値vd*及びvq*が出力される。
 角度-デッドタイム補償値基準テーブル260d及び260qは図24に詳細を示すように、オフライン上で、3相で必要とされる角度の関数であるデッドタイム補償値を計算し、dq軸上のデッドタイム補償値に変換する。即ち、第1実施形態で説明したように、角度-デッドタイム補償値関数部230U、230V及び230Wで、位相調整されたモータ回転角θmに対して、電気角0~359[deg]の範囲で120[deg]ずつ位相のずれた矩形波の各相デッドタイム基準補償値Udt、Vdt及びWdtを出力する。角度-デッドタイム補償値関数部230U、230V及び230Wは、3相で必要とされるデッドタイム基準補償値を角度による関数としてオフラインで計算し、デッドタイム基準補償値Udt、Vdt及びWdtを出力する。デッドタイム基準補償値Udt、Vdt及びWdtの角度関数は、ECUのデッドタイムの特性により異なる。
 デッドタイム基準補償値Udt、Vdt及びWdtは3相交流/dq軸変換部261に入力され、図24に示されるような出力波形のd軸デッドタイム補償値DTd及びq軸デッドタイム補償値DTqに変換される。図24のdq軸出力波形を基に、角度(θm)入力による角度-デッドタイム補償値基準テーブル260d及び260qを生成する。d軸角度-デッドタイム補償値基準テーブル260dは図25(A)に示すように、モータ回転角θmに対して鋸歯波状の出力電圧特性(d軸デッドタイム基準補償値)を有し、q軸角度-デッドタイム補償値基準テーブル260qは図25(B)に示すように、オフセット電圧を上乗せした波状波形の出力電圧特性(q軸デッドタイム基準補償値)を有している。
 角度-デッドタイム補償値基準テーブル260d及び260qからのデッドタイム基準補償値vda及びvqaはそれぞれ乗算部205d及び205qに入力され、電圧感応ゲインGvと乗算される。電圧感応ゲインGvを乗算されたdq軸のデッドタイム補償値vdb及びvqbはそれぞれ乗算部204d及び204qに入力され、電流指令値感応ゲインGcsと乗算される。乗算部204d及び204qからのデッドタイム補償値vd*及びvq*がそれぞれ加算部121d及び121qで電圧指令値vd及びvqと加算され、減算部141d及び加算部141qを経て、電圧指令値vd**及びvq**として空間ベクトル変調部300に入力される。
 このように本実施形態では、デッドタイム補償値をモータ回転角(電気角)に応じた関数の角度-デッドタイム補償値基準テーブルにより算出し、デッドタイム補償値をdq軸上の電圧指令値に直接フィードフォワードで補償する構成となっている。デッドタイムの補償符号については操舵補助指令値(iqref)を使用し、操舵補助指令値の大きさやインバータ印加電圧の大きさによって、補償量が最適な大きさになるように可変となっている。
 図26及び図27は、第2実施形態の効果をU相について示す実車を模擬した台上試験装置による結果であり、図26はデッドタイムの補償がない場合のU相電流、d軸電流及びq軸電流を示している。本実施形態のデッドタイム補償を提供することにより、低中速操舵でのステアリング操舵状態において、図27のように相電流及びdq軸電流の波形歪みの改善(dq軸電流波形にリップルが少なく、正弦波に近い相電流波形)が確認でき、操舵時のトルクリップルの改善と操舵音の改善がみられた。
 次に、本発明の第3実施形態を、図5に対応させて図28に示す。デッドタイム補償部200Bの詳細は図29に示される。第3実施形態では、デッドタイム補償部200Bが3相のデッドタイム補償値Vum、Vvm及びVwmを演算し、デッドタイム補償値Vum、Vvm及びVwmを空間ベクトル変調部300からの3相の電圧指令値Vu*、Vv*及びVw*に加算してデッドタイム補償するようにしている。
 第3実施形態では、乗算部271U、271V及び271Wで成る補償値調整部270が設けられており、乗算部231U、231V及び231Wからのデッドタイム補償値Udtc、Vdtc及びWdtcは乗算部271U、271V及び271Wに入力されて電流指令値感応ゲインGcsと乗算される。電流指令値感応ゲインGcsとの乗算結果がデッドタイム補償値Vum、Vvm及びVwmとして出力され、空間ベクトル変調後の3相の電圧指令値Vu*、Vv*及びVw*とそれぞれ加算部310U、310V及び310Wで加算される。加算結果である電圧指令値Vuc*、Vvc*及びVwc*がPWM制御部160に入力される。
 このように本実施形態では、デッドタイム補償値をモータ回転角(電気角)に応じた3相の関数とし、直接3相の電圧指令値にフィードフォワードで補償する構成となっている。デッドタイムの補償符号についてはdq軸の操舵補助指令値を使用し、操舵補助指令値の大きさやインバータ印加電圧の大きさによって、補償量が最適な大きさになるように可変となっている。
 図30及び図31は本実施形態の効果をU相について示すシミュレーション結果であり、図30はデッドタイムの補償がない場合のU相電流、d軸電流及びq軸電流を示している。本実施形態のデッドタイム補償を適用することにより、低中速操舵でのステアリング操舵状態において、図31のように相電流及びdq軸電流の波形歪みの改善(dq軸電流波形にリップルが少なく、正弦波に近い相電流波形)が確認でき、操舵時のトルクリップルの改善と操舵音の改善がみられた。
 次に、d軸電流指令値及びq軸電流指令値を用いてモータ回転角を位相補正する機能を追加した実施形態について説明する。
 中速・高速操舵領域においては、転追性向上のために、d軸に電流を流す必要がある。このとき、d軸の電流量に応じて、モータ回転角(電気角)に対して相電流の位相が変動する。d軸に電流が流れた状態でモータ回転角に応じてフィードフォワードでデッドタイム補償を適応すると、相電流に対するデッドタイム補償のタイミングがずれ、トルクリップルにつながる場合がある。この問題を解決するために、d軸電流指令値及びq軸電流指令値からモータ回転角と相電流の位相差(変動角度)を算出し、モータ回転角を位相補正する機能(以下、「位相補正機能」とする)を追加し、位相補正機能で位相補正されたモータ回転角(位相補正回転角)を使用してデッドタイム補償することにより、タイミングずれの少ないデッドタイム補償を可能にする。
 図32は、第1実施形態に対して位相補正機能を追加した構成例(第4実施形態)を図5に対応させて示しており、デッドタイム補償部200Cには、位相補正機能を実行する軸電流要因位相補正演算部280が設けられている。デッドタイム補償部200Cの詳細は図33に示しており、軸電流要因位相補正演算部280にはモータ回転角θm、d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*が入力され、軸電流要因位相補正演算部280から出力される位相補正回転角θdが角度-デッドタイム補償値関数部230U、230V及び230Wに入力される。
 軸電流要因位相補正演算部280は、d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*から電流比率を算出し、逆正接関数による演算(以下、「arctan演算」とする)を行うことにより、d軸電流に起因する相電流の変動角度を算出する。そして、算出された変動角度をモータ回転角θmに加算し、ロールオーバ処理を行って、位相補正回転角θdを出力する。軸電流要因位相補正演算部280の構成例を図34に示しており、軸電流要因位相補正演算部280は、絶対値部281及び282、ゼロ除算防止制限部283、dq軸電流比率演算部284、入力制限部285、変動角度演算部286、符号判定部287、ロールオーバ処理部288、乗算部289A並びに加算部289Bを備える。
 dq軸電流比率演算部284はd軸電流指令値及びq軸電流指令値から電流比率Rdqを算出する。そのために、絶対値部281及び282において、d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*の絶対値をそれぞれ算出し、更に、電流比率Rdq算出での分母となるq軸電流指令値iq*の絶対値がゼロとなることを防止するために、ゼロ除算防止制限部283にてq軸電流指令値iq*の絶対値を制限する。例えば、上限値を最大検出値(例えば200A)、下限値を0以外の最小検出値(例えば0.05A)として制限をかける。制限をかけられたq軸電流指令値iq*の絶対値でd軸電流指令値id*の絶対値を除算することにより、dq軸電流比率演算部284は電流比率Rdqを算出する。
 入力制限部285は、arctan演算の対象である電流比率Rdqが演算範囲外とならないように、演算範囲を制限値として制限をかける。
 変動角度演算部286は、入力制限部285で制限された電流比率Rdqに対してarctan演算を行って、変動角度dθを算出する。ECUに搭載されているCPUの処理負荷を考慮し、arctan演算をオフラインで処理し、更に演算結果の単位をrad(ラジアン)からdeg(度)に変換したテーブルを作成し、変動角度演算部286に保持しておく。オンラインでは、変動角度演算部286は、作成したテーブルを基に、電流比率Rdqから変動角度dθを求める。CPUの処理負荷に問題がない場合は、arctan演算及び単位変換をオンラインで実行して、変動角度dθを算出しても良い。変動角度dθは乗算部289Aに入力される。
 符号判定部287は、d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*を入力し、両者の符号が異なる場合は“-”を出力し、一致する場合は“+”を出力する。符号判定部287からの出力値は乗算部289Aに入力され、乗算部289Aにて変動角度dθに乗算され、乗算結果が変動角度dθ’として加算部289Bに入力される。
 加算部289Bでは、モータ回転角θmに変動角度dθ’を加算することにより、モータ回転角θmを位相補正し、位相補正回転角θd0を算出する。そして、位相補正回転角θd0が360deg以上の場合、0~360degの角度にするロールオーバ処理を行うために、位相補正回転角θd0をロールオーバ処理部288に入力する。ロールオーバ処理部288は、位相補正回転角θd0に対して、360degを単位としたロールオーバ処理、即ち、位相補正回転角θd0の値を360で割った余りを求める処理を行い、処理結果を位相補正回転角θdとして出力する。
 このような構成及び各部の処理により、軸電流要因位相補正演算部280は、d軸電流指令値id*及びq軸電流指令値iq*を用いてモータ回転角θmを位相補正して、位相補正回転角θdを演算する。
 図35~図42は、本実施形態での位相補正の効果を確認するために、中速操舵条件(モータ印加電圧=12[V]、q軸電流指令値=45[A]、d軸電流指令値=15[A]、モータ回転数=1200[rpm])において、位相補正がある場合とない場合とでシミュレーションを行った結果である。図35~図38は位相補正がない場合の結果で、図39~図42は位相補正がある場合の結果である。また、図35及び図39にはモータ回転角(図35)又は位相補正回転角(図39)、U相電流、d軸電流及びq軸電流を、図36及び図40にはU相電流及びU相デッドタイム補償値を、図37及び図41にはU相電流及びd軸デッドタイム補償値を、図38及び図42にはU相電流及びq軸デッドタイム補償値を、それぞれ示している。
 図35に示されるように、d軸に電流を流した場合、U相電流、d軸電流及びq軸電流に歪みが生じる。d軸電流がゼロの場合、U相電流のゼロクロスポイント(横軸と交わり、値がゼロの点)とモータ回転角がゼロとなる点は一致するが、d軸に電流を流した場合、モータ回転角に対してU相電流の位相が進んでいることがわかる。図36に示されるU相デッドタイム補償値は演算途中の信号であるが、d軸に電流を流すことによって位相が進んでU相電流に対して、U相デッドタイム補償値のタイミングがずれていることがわかる。d軸デッドタイム補償値及びq軸デッドタイム補償値においても、図37及び図38に示されるように、同様にずれが生じている。
 これに対して、d軸電流に応じた位相補正を行うことにより、モータ回転角に応じたフィードフォワードでのデッドタイム補償において、d軸に電流を流した場合でも、図40に示されるように、デッドタイム補償のタイミングが合うことが確認できる。d軸デッドタイム補償値及びq軸デッドタイム補償値においても、図41及び図42に示されるように、同様にタイミングが合っている。このように、本実施形態による位相補正を行うことにより、モータ回転角に応じたフィードフォワードでのデッドタイム補償のタイミングが改善され、図39に示されるように、電流波形の歪みが改善し、d軸電流及びq軸電流の波形にはリップルが少なくなり、U相電流の波形は正弦波に近い波形になることが確認できる。
 図43は、第3実施形態に対して位相補正機能を追加した構成例(第5実施形態)を図28に対応させて示しており、デッドタイム補償部200Dには、第4実施形態と同様に、位相補正機能を実行する軸電流要因位相補正演算部280が設けられている。デッドタイム補償部200Cの詳細は図33に示しており、軸電流要因位相補正演算部280は、第4実施形態の場合と同様の構成及び動作により位相補正機能を行う。なお、乗算部231U、231V及び231Wでデッドタイム補償値出力部を構成している。
 第5実施形態においても、図40に示されるデッドタイム補償値により、直接3相の電圧指令値にフィードフォワードで補償するので、第4実施形態と同様の効果を示す。
 なお、上述の実施形態ではいずれも電動パワーステアリング装置に搭載したモータ制御装置を説明しているが、電気自動車や工作機械等に搭載することは当然に可能である。
1         ハンドル
2         コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10        トルクセンサ
20、100    モータ
30        コントロールユニット(ECU)
31        操舵補助指令値演算部
35、120d、120q    PI制御部
36、160    PWM制御部
37,161    インバータ
130、240、261     3相交流/dq軸変換部
200,200A,200B、200C、200D  デッドタイム補償部
201       電流制御遅れモデル
202       補償符号推定部
210       位相調整部
220       インバータ印加電圧感応ゲイン部
230U、230V、230W  角度-デッドタイム補償値関数部
250       電流指令値感応ゲイン部
270       補償値調整部
280       軸電流要因位相補正演算部
284       dq軸電流比率演算部
286       変動角度演算部
300       空間ベクトル変調部
301       2相/3相変換部
302       3次高調波重畳部

Claims (12)

  1. dq軸の制御補助指令値を演算し、前記制御補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御方式のモータ制御装置において、
    前記dq軸電流指令値を用いて位相補正されたモータ回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算し、前記3相デッドタイム基準補償値をゲイン及び符号で処理すると共に、3相/dq軸変換してdq軸デッドタイム補償値を求め、前記dq軸電流指令値を処理したdq軸電圧指令値に前記dq軸デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことを特徴とするモータ制御装置。
  2. dq軸の制御補助指令値を演算し、前記制御補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御方式のモータ制御装置において、
    前記dq軸電流指令値を用いて位相補正されたモータ回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算し、前記3相デッドタイム基準補償値をゲイン及び符号で処理した3相デッドタイム補償値を求め、dq軸空間ベクトル変調後の3相電圧指令値に前記3相デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことを特徴とするモータ制御装置。
  3. 前記dq軸デッドタイム補償値を前記制御補助指令値に基づいて調整する機能を有する請求項1に記載のモータ制御装置。
  4. 前記3相デッドタイム補償値を前記制御補助指令値に基づいて調整する機能を有する請求項2に記載のモータ制御装置。
  5. 前記モータ回転角の位相をモータ回転数に応じて可変するようになっている請求項1乃至4のいずれかに記載のモータ制御装置。
  6. dq軸の制御補助指令値を演算し、前記制御補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御方式のモータ制御装置において、
    前記dq軸電流指令値を用いてモータ回転角を位相補正して位相補正回転角を演算する軸電流要因位相補正演算部と、
    前記位相補正回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算する角度-デッドタイム補償値関数部と、
    インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン部と、
    前記3相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算してdq軸に変換してdq軸デッドタイム補償値を出力するデッドタイム補償値出力部と、
    を備え、
    前記dq軸電流指令値を処理したdq軸電圧指令値に前記dq軸デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことを特徴とするモータ制御装置。
  7. 前記デッドタイム補償値出力部が、
    前記3相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算する乗算部と、
    前記乗算部の3相出力を前記dq軸デッドタイム補償値に変換する3相交流/dq軸変換部と、
    で構成されている請求項6に記載のモータ制御装置。
  8. 前記制御補助指令値に応じて前記dq軸デッドタイム補償値の補償量を可変する電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部が設けられている請求項6又は7に記載のモータ制御装置。
  9. dq軸の制御補助指令値を演算し、前記制御補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御するベクトル制御方式のモータ制御装置において、
    前記dq軸電流指令値を空間ベクトル変調して3相電圧指令値とする空間ベクトル変調部と、
    前記dq軸電流指令値を用いてモータ回転角を位相補正して位相補正回転角を演算する軸電流要因位相補正演算部と、
    前記位相補正回転角に基づいて3相デッドタイム基準補償値を演算する角度-デッドタイム補償値関数部と、
    インバータ印加電圧に基づいて電圧感応ゲインを演算するインバータ印加電圧感応ゲイン部と、
    前記3相デッドタイム基準補償値に前記電圧感応ゲインを乗算して第1の3相デッドタイム補償値を出力するデッドタイム補償値出力部と、
    前記制御補助指令値に応じて前記第1の3相デッドタイム補償値の補償量を可変する電流指令値感応ゲインを演算する電流指令値感応ゲイン演算部と、
    を備え、
    前記第1の3相デッドタイム補償値に前記電流指令値感応ゲインを乗算して第2の3相デッドタイム補償値を求め、前記3相電圧指令値に前記第2の3相デッドタイム補償値を加算して前記インバータのデッドタイム補償を行うことを特徴とするモータ制御装置。
  10. 前記電流指令値感応ゲイン演算部が、
    前記制御補助指令値を入力して電流の遅れを補償する電流制御遅れモデルと、
    前記電流制御遅れモデルの出力の符号を推定する補償符号推定部と、
    前記電流制御遅れモデルの出力に基づいて前記電流指令値感応ゲインを出力する電流指令値感応ゲイン部と、
    前記電流指令値感応ゲインに前記符号を乗算する乗算部とで構成されている請求項9に記載のモータ制御装置。
  11. 前記軸電流要因位相補正演算部が、
    前記dq軸電流指令値の電流比率を演算するdq軸電流比率演算部と、
    前記電流比率に基づいて変動角度を求める変動角度演算部と、
    を具備し、
    前記変動角度を用いて前記モータ回転角を位相補正する請求項6乃至10のいずれかに記載のモータ制御装置。
  12. 請求項1乃至11のいずれかに記載のモータ制御装置を搭載し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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