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JP2009131069A - Motor control unit - Google Patents

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JP2009131069A
JP2009131069A JP2007304262A JP2007304262A JP2009131069A JP 2009131069 A JP2009131069 A JP 2009131069A JP 2007304262 A JP2007304262 A JP 2007304262A JP 2007304262 A JP2007304262 A JP 2007304262A JP 2009131069 A JP2009131069 A JP 2009131069A
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JP
Japan
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current value
circuit
value
motor
battery
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Pending
Application number
JP2007304262A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kuniaki Kawagoe
邦亮 川越
Takeya Yanagihara
健也 柳原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsuba Corp
Original Assignee
Mitsuba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor control unit capable of estimating a current flowing into a switching device based on the value of current flowing into a battery, and performing excessive current prevention control, based on an estimated value. <P>SOLUTION: This motor control unit (1) controls a current flowing into a brushless motor (M) from the battery (BT) by means of PWM control, based on the duty ratio. This unit includes current detecting devices (7, 11) that detect the battery current value; an estimation method determining device (19) that selects the first estimating method, when the battery current value is larger than a predetermined first determination value; and the duty ratio is larger than a predetermined second determination value, and selects the second estimating method in the other cases, and an estimation motor current value calculating device (20) that calculates the estimated motor current value, based on the battery current value and the duty ratio, when the first estimating method is selected, and uses the battery current value as the estimation motor current value when the second estimating method is selected. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、PWM制御されたブラシレスモータのスイッチング回路に過電流が流れることを防止するモータ制御装置であって、詳しくは、バッテリを流れる電流値とデューティ比とに基づいてモータコイル(スイッチング素子)に流れる電流値を推定し、当該電流値が過電流であるか否かを判定して、スイッチング素子の過電流保護を行うモータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to a motor control device that prevents an overcurrent from flowing through a switching circuit of a brushless motor that is PWM-controlled, and more specifically, a motor coil (switching element) based on a current value flowing through a battery and a duty ratio. The present invention relates to a motor control device that estimates the value of a current flowing through the capacitor, determines whether the current value is an overcurrent, and performs overcurrent protection of a switching element.

ブラシレスモータのモータコイルに流れる電流はインバータ回路によって制御されている。インバータ回路は複数のスイッチング素子によって構成され、各スイッチング素子がオン・オフすることによって、モータコイルの各相に流れる電流を制御している。しかし、スイッチング素子は過電流が流れることによって損傷するため、各スイッチング素子を流れる電流(各相のモータコイルを流れる電流)を常に監視し、過電流が流れる虞がある状態となる前にスイッチング素子を流れる電流を制限または遮断する必要がある。   The current flowing through the motor coil of the brushless motor is controlled by an inverter circuit. The inverter circuit is composed of a plurality of switching elements, and each switching element is turned on / off to control the current flowing in each phase of the motor coil. However, since the switching element is damaged when an overcurrent flows, the current flowing through each switching element (the current flowing through the motor coil of each phase) is constantly monitored, and the switching element is put into a state where there is a possibility that the overcurrent may flow. It is necessary to limit or cut off the current flowing through.

各スイッチング素子を流れる電流を監視する手段として、電流検出手段を各相のスイッチング素子に連結し、各相の電流を検出するようにしたものがある(例えば、特許文献1)。
特開2002−34264号公報
As means for monitoring the current flowing through each switching element, there is one in which a current detection means is connected to the switching element of each phase to detect the current of each phase (for example, Patent Document 1).
JP 2002-34264 A

しかしながら、従来の電流検出装置は各相に対して電流検出手段を配置しなければならず、配線および回路の必要個数が多くなり、装置の構成が複雑になるという問題がある。   However, the conventional current detection device has a problem that current detection means must be arranged for each phase, and the required number of wirings and circuits increases, and the configuration of the device becomes complicated.

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであって、電流検出手段を各相のスイッチング素子に対して連結する構造を省略し、バッテリを流れるバッテリ電流値からスイッチング素子(モータコイル)を流れる電流を推定し、推定した電流値に基づきスイッチング素子の過電流防止制御を行うモータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, omitting the structure for connecting the current detection means to the switching elements of each phase, and switching elements (motor coils) from the battery current value flowing through the battery. It is an object of the present invention to provide a motor control device that estimates the current flowing through the control element and performs overcurrent prevention control of the switching element based on the estimated current value.

上記課題を解決するために、本発明の第1の発明は、デューティ比に基づくPWM制御により、バッテリ(BT)からブラシレスモータ(M)に流れる電流を制御するモータ制御装置(1)であって、バッテリに流れる電流をバッテリ電流値として検出する電流検出手段(7・11)と、バッテリ電流値が所定の第1判定値より大きく、かつデューティ比が所定の第2判定値より大きい場合に第1推定方法を選択し、バッテリ電流値が第1判定値以下、またはデューティ比が第2判定値以下である場合に第2推定方法を選択する推定方法決定手段(19)と、第1推定方法を選択した場合には、バッテリ電流値とデューティ比とに基づきモータコイルに流れる電流としての推定モータ電流値を算出し、第2推定方法を選択した場合には、バッテリ電流値を推定モータ電流値とする推定モータ電流値算出手段(20)とを有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a first invention of the present invention is a motor control device (1) for controlling a current flowing from a battery (BT) to a brushless motor (M) by PWM control based on a duty ratio. Current detecting means (7, 11) for detecting a current flowing through the battery as a battery current value; and a first current value when the battery current value is greater than a predetermined first determination value and the duty ratio is greater than a predetermined second determination value. An estimation method determining means (19) for selecting one estimation method, and selecting the second estimation method when the battery current value is equal to or less than the first determination value or the duty ratio is equal to or less than the second determination value; When the second estimation method is selected, the estimated motor current value as the current flowing in the motor coil is calculated based on the battery current value and the duty ratio. And having the estimated motor current value calculating means for re current value and the estimated motor current value (20).

第2の発明は、第1の発明において、推定モータ電流値が所定の第3判定値より大きい場合に、デューティ比の設定可能範囲を制限するデューティ比制限手段(16)を有することを特徴とする。   A second invention is characterized in that, in the first invention, when the estimated motor current value is larger than a predetermined third determination value, the invention has a duty ratio limiting means (16) for limiting the settable range of the duty ratio. To do.

このように構成することで、スイッチング回路を流れる電流を直接測定しなくても、スイッチング回路を流れる電流値を推定値として精度よく算出することができる。この推定値に基づきスイッチング素子に流れる電流が過電流であるか否かを判定するため、確実にスイッチング素子を保護することができる。また、電流検出手段を各相毎に接続する構造を省略することができることから、部品点数および製造コストを低減することができる。   With this configuration, the current value flowing through the switching circuit can be accurately calculated as an estimated value without directly measuring the current flowing through the switching circuit. Since it is determined whether the current flowing through the switching element is an overcurrent based on the estimated value, the switching element can be reliably protected. Moreover, since the structure which connects an electric current detection means for every phase can be abbreviate | omitted, a number of parts and manufacturing cost can be reduced.

以下、本発明に係るモータ制御装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。実施形態では、本発明に係るモータ制御装置を電気自動車の駆動モータとして搭載された3相ブラシレスモータに適用した例について示す。   Hereinafter, an embodiment of a motor control device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a motor control device according to the embodiment. In the embodiment, an example in which the motor control device according to the present invention is applied to a three-phase brushless motor mounted as a drive motor of an electric vehicle will be described.

図1に示すように、モータ制御装置1は、電気自動車のモータMと車載バッテリBTとの間に設けられたインバータ回路2に接続されている。モータMは、アウターロータ型のブラシレスモータであり、3相(U・V・W相)の電機子コイル3が巻回されたステータ4と、ステータ4に相対するように設けられたマグネット(図示しない)を内周壁に有する有底円筒型のロータ5とを備えている。モータMは、例えば、ロータ5が車両の駆動輪に固定されて、インホイールモータを構成する。モータMには、ロータ5の回転角度を検出するモータ回転角センサ6が設けられている。回転角センサ6は、例えば、マグネットおよびホール素子によって構成されたセンサであってよい。   As shown in FIG. 1, the motor control device 1 is connected to an inverter circuit 2 provided between a motor M of an electric vehicle and an in-vehicle battery BT. The motor M is an outer rotor type brushless motor, and a stator 4 around which a three-phase (U, V, W phase) armature coil 3 is wound and a magnet (illustrated) that is provided to face the stator 4. And a bottomed cylindrical rotor 5 having an inner peripheral wall on the inner peripheral wall. The motor M constitutes an in-wheel motor, for example, with the rotor 5 fixed to the drive wheel of the vehicle. The motor M is provided with a motor rotation angle sensor 6 that detects the rotation angle of the rotor 5. The rotation angle sensor 6 may be, for example, a sensor configured with a magnet and a hall element.

インバータ回路2は、例えば6個のスイッチング素子(FET)を備えたブリッジ回路であり、電機子コイル3の各相コイルと車載バッテリBTとに接続されている。インバータ回路2と車載バッテリBTとを接続する電源線には、車載バッテリBTからインバータ回路2に流れる電流を検出する電流検出手段としての電流検出センサ7と、車載バッテリBTの電位を検出する電圧検出センサ8とが設けられている。   The inverter circuit 2 is a bridge circuit including, for example, six switching elements (FETs), and is connected to each phase coil of the armature coil 3 and the in-vehicle battery BT. The power supply line connecting the inverter circuit 2 and the in-vehicle battery BT includes a current detection sensor 7 as current detection means for detecting a current flowing from the in-vehicle battery BT to the inverter circuit 2 and a voltage detection for detecting the potential of the in-vehicle battery BT. A sensor 8 is provided.

モータ制御装置1は、目標出力値算出回路10、電流検出回路11、電圧検出回路12、回転角度検出回路13、出力Duty決定回路14、回生Duty決定回路15、モータ電流制限回路16、PWM信号生成回路17、進角制御回路18、推定方法決定回路19、電流値推定回路20、インバータ制御回路21、およびメモリ22を有する1つの電子制御ユニット(ECU)として構成されている。各回路は、ICを用いて構成されたものや、CPUのプログラム制御により構成されたものを含んでよい。これらの回路の内、推定方法決定回路19、電流値推定回路20、およびメモリ22は、モータMの各相コイルに流れるモータ電流を推定するモータ電流推定部30を構成する。モータ制御装置1は、電気自動車の乗員の運転操作入力が入力されるアクセルペダル装置9と、モータ回転角センサ6と、電流検出センサ7と、電圧検出センサ8から出力される信号に基づきインバータ回路2を制御し、モータMを制御する。   The motor control device 1 includes a target output value calculation circuit 10, a current detection circuit 11, a voltage detection circuit 12, a rotation angle detection circuit 13, an output duty determination circuit 14, a regeneration duty determination circuit 15, a motor current limit circuit 16, and a PWM signal generation. The electronic control unit (ECU) includes a circuit 17, an advance control circuit 18, an estimation method determination circuit 19, a current value estimation circuit 20, an inverter control circuit 21, and a memory 22. Each circuit may include a circuit configured using an IC and a circuit configured by CPU program control. Among these circuits, the estimation method determination circuit 19, the current value estimation circuit 20, and the memory 22 constitute a motor current estimation unit 30 that estimates a motor current flowing in each phase coil of the motor M. The motor control device 1 is an inverter circuit based on signals output from an accelerator pedal device 9 to which a driving operation input of an occupant of an electric vehicle is input, a motor rotation angle sensor 6, a current detection sensor 7, and a voltage detection sensor 8. 2 to control the motor M.

アクセルペダル装置9は、略中央部で回動可能に支持された板状のペダル9aと、ペダル9aの回転軸に設けられペダル9aの回転位置を検出する回転角センサとから構成されている。回転角センサは、例えばポテンショセンサである。ペダル9aは、初期位置において、車体前方側に向かうにつれて上方へと伸びるように斜めに取り付けられ、初期位置を保つように弾発付勢されている。アクセルペダル装置9は、回転角センサによって検出したペダル9aの回転角の情報を運転操作信号としてモータ制御装置1内に備えられた目標出力値算出回路10に出力する。   The accelerator pedal device 9 includes a plate-like pedal 9a that is rotatably supported at a substantially central portion, and a rotation angle sensor that is provided on a rotation shaft of the pedal 9a and detects a rotation position of the pedal 9a. The rotation angle sensor is, for example, a potentiometer. In the initial position, the pedal 9a is attached obliquely so as to extend upward toward the vehicle body front side, and is elastically biased so as to maintain the initial position. The accelerator pedal device 9 outputs information on the rotation angle of the pedal 9a detected by the rotation angle sensor to the target output value calculation circuit 10 provided in the motor control device 1 as a driving operation signal.

電流検出センサ7は、車載バッテリBTからインバータ回路2に流れる電流に対する電流検出信号をモータ制御装置1内に備えられた電流検出回路11に出力する。電圧検出センサ8は、車載バッテリBTの電位に対する電圧検出信号をモータ制御装置1の電圧検出回路12に出力する。モータ回転角センサは、検出したモータ回転角信号をモータ制御装置1内に備えられた回転角度検出回路13に出力する。   The current detection sensor 7 outputs a current detection signal for the current flowing from the in-vehicle battery BT to the inverter circuit 2 to a current detection circuit 11 provided in the motor control device 1. The voltage detection sensor 8 outputs a voltage detection signal for the potential of the in-vehicle battery BT to the voltage detection circuit 12 of the motor control device 1. The motor rotation angle sensor outputs the detected motor rotation angle signal to the rotation angle detection circuit 13 provided in the motor control device 1.

目標出力値算出回路10は、アクセル装置9からの運転操作信号の値に基づき、加速または減速制御を行う。目標出力値算出回路10は、ペダル9aの上部側が初期位置より車体前方側へと変位(回動)させられている場合に出力される運転操作信号に対しては、ペダル9aの回転角に応じた速度が出るように加速制御を行い、ペダル9aの下部側が初期位置より車体前方側へと変位(回動)させられている場合に出力される運転操作信号に対しては、ペダルの回転角に応じた減速が得られるように減速制御を行う。目標出力値算出回路10は、加速制御を行う場合にはペダル9aの回転角に応じた加速出力信号を出力Duty決定回路14に出力し、減速制御を行う場合にはペダル9aの回転角に応じた減速出力信号を回生Duty決定回路15に出力する。   The target output value calculation circuit 10 performs acceleration or deceleration control based on the value of the driving operation signal from the accelerator device 9. The target output value calculation circuit 10 responds to the rotation angle of the pedal 9a for a driving operation signal that is output when the upper side of the pedal 9a is displaced (rotated) from the initial position to the front side of the vehicle body. For the driving operation signal output when the lower side of the pedal 9a is displaced (rotated) from the initial position to the front side of the vehicle body, the rotation angle of the pedal is controlled. Deceleration control is performed so as to obtain deceleration corresponding to. The target output value calculation circuit 10 outputs an acceleration output signal corresponding to the rotation angle of the pedal 9a to the output duty determination circuit 14 when performing acceleration control, and according to the rotation angle of the pedal 9a when performing deceleration control. The reduced output signal is output to the regeneration duty determination circuit 15.

電流検出回路11は、電流検出センサ7より出力された電流検出信号に基づき、車載バッテリBTからインバータ回路2に流れる電流の値をバッテリ電流値として算出する。そして、電流検出回路11は算出したバッテリ電流値を出力Duty決定回路14、回生Duty決定回路15、推定方法決定回路19、および電流値推定回路20に出力する。   Based on the current detection signal output from the current detection sensor 7, the current detection circuit 11 calculates the value of the current flowing from the in-vehicle battery BT to the inverter circuit 2 as the battery current value. Then, the current detection circuit 11 outputs the calculated battery current value to the output duty determination circuit 14, the regeneration duty determination circuit 15, the estimation method determination circuit 19, and the current value estimation circuit 20.

電圧検出回路12は、電圧検出センサ8より出力された電圧検出信号に基づき、車載バッテリBTの電位の値をバッテリ電位値として算出する。そして、電圧検出回路12は算出したバッテリ電位値を出力Duty決定回路14および回生Duty決定回路15に出力する。   Based on the voltage detection signal output from the voltage detection sensor 8, the voltage detection circuit 12 calculates the value of the potential of the in-vehicle battery BT as the battery potential value. Then, the voltage detection circuit 12 outputs the calculated battery potential value to the output duty determination circuit 14 and the regeneration duty determination circuit 15.

出力Duty決定回路14は、目標出力値算出回路10からの加速出力信号、電流検出回路11からのバッテリ電流値、電圧検出回路12からのバッテリ電位値、および後述するモータ電流制限回路16からのデューティ比制限信号に基づいて駆動出力制御における出力デューティ比を決定し、出力デューティ比決定信号としてPWM信号生成回路17、進角制御回路18、推定方法決定回路19、および電流値推定回路20に出力する。   The output duty determination circuit 14 includes an acceleration output signal from the target output value calculation circuit 10, a battery current value from the current detection circuit 11, a battery potential value from the voltage detection circuit 12, and a duty from a motor current limit circuit 16 described later. An output duty ratio in drive output control is determined based on the ratio limit signal, and is output to the PWM signal generation circuit 17, the advance angle control circuit 18, the estimation method determination circuit 19, and the current value estimation circuit 20 as an output duty ratio determination signal. .

回生Duty決定回路15は、目標出力値算出回路10からの減速出力信号、電流検出回路11からのバッテリ電流値、および電圧検出回路12からのバッテリ電位値に基づいて回生制御における回生デューティ比を決定し、その回生デューティ比決定信号をPWM信号生成回路17に出力する。   The regeneration duty determination circuit 15 determines the regeneration duty ratio in the regeneration control based on the deceleration output signal from the target output value calculation circuit 10, the battery current value from the current detection circuit 11, and the battery potential value from the voltage detection circuit 12. Then, the regeneration duty ratio determination signal is output to the PWM signal generation circuit 17.

PWM信号生成回路17は、出力Duty決定回路14からの出力デューティ比決定信号を受けた場合には、出力デューティ比決定信号に基づき、ブラシレスモータに対する公知のPWM制御におけるパルス幅変調されかつデューティ比に応じた制御信号としての駆動制御のためのPWM信号を決定し、この駆動制御PWM信号をインバータ制御回路21に出力する。これに対して、PWM信号生成回路17は、回生Duty決定回路15からの回生デューティ比決定信号を受けた場合には、回生デューティ比決定信号に基づき、同様に回生制御のためのPWM信号を決定し、この回生制御PWM信号をインバータ制御回路21に出力する。   When the PWM signal generation circuit 17 receives the output duty ratio determination signal from the output duty determination circuit 14, the PWM signal generation circuit 17 performs pulse width modulation in the known PWM control for the brushless motor and sets the duty ratio based on the output duty ratio determination signal. A PWM signal for drive control as a corresponding control signal is determined, and this drive control PWM signal is output to the inverter control circuit 21. On the other hand, when the PWM signal generation circuit 17 receives the regeneration duty ratio determination signal from the regeneration duty determination circuit 15, the PWM signal generation circuit 17 similarly determines a PWM signal for regeneration control based on the regeneration duty ratio determination signal. The regeneration control PWM signal is output to the inverter control circuit 21.

進角制御回路18は、出力Duty決定回路14からの出力デューティ比決定信号に基づき、ブラシレスモータに対する公知の進角制御における進角を決定し、その進角信号をインバータ制御回路21に出力する。   The advance angle control circuit 18 determines an advance angle in known advance angle control for the brushless motor based on the output duty ratio determination signal from the output duty determination circuit 14, and outputs the advance angle signal to the inverter control circuit 21.

インバータ制御回路21は、PWM信号生成回路17からのPWM信号、進角制御回路18からの進角信号、および回転角度検出回路から出力される回転位置および回転速度信号に基づき、インバータ回路2を制御する。   The inverter control circuit 21 controls the inverter circuit 2 based on the PWM signal from the PWM signal generation circuit 17, the advance angle signal from the advance angle control circuit 18, and the rotation position and rotation speed signals output from the rotation angle detection circuit. To do.

モータ電流推定部30の推定方法決定手段としての推定方法決定回路19は、電流検出回路11から出力されるバッテリ電流値と、出力Duty決定回路から出力される出力Duty比決定信号とに基づいて、モータ電流の推定方法を決定する。推定方法決定回路19は、メモリ22よりメモリ22に記憶されている第1判定値と、第2判定値とを受け取り、バッテリ電流値と第1判定値とを比較し、出力デューティ比決定信号のデューティ比と第2判定値とを比較する。推定方法決定回路19は、バッテリ電流が推定許可電流値より大きく、かつ出力デューティ比が推定許可デューティ比より大きい場合には、第1推定方法を選択して第1推定方法選択信号を電流値推定回路20に出力し、バッテリ電流が推定許可電流値以下、または出力デューティ比が推定許可デューティ比以下である場合には、第2推定方法を選択して第2推定方法選択信号を電流値推定回路20に出力する。   Based on the battery current value output from the current detection circuit 11 and the output duty ratio determination signal output from the output duty determination circuit, the estimation method determination circuit 19 serving as the estimation method determination means of the motor current estimation unit 30 Determine how to estimate the motor current. The estimation method determination circuit 19 receives the first determination value and the second determination value stored in the memory 22 from the memory 22, compares the battery current value with the first determination value, and outputs the output duty ratio determination signal. The duty ratio is compared with the second determination value. When the battery current is larger than the estimated permission current value and the output duty ratio is larger than the estimated permission duty ratio, the estimation method determination circuit 19 selects the first estimation method and uses the first estimation method selection signal as the current value estimation. When the battery current is output to the circuit 20 and the battery current is equal to or less than the estimated permission current value or the output duty ratio is equal to or less than the estimated permission duty ratio, the second estimation method is selected and the second estimation method selection signal is sent to the current value estimation circuit. 20 is output.

電流値推定回路20は、第1推定方法選択信号を受け取った場合に、バッテリ電流値と、出力デューティ比決定信号の出力デューティ比とに基づいて、次の式1よりモータ電流値を算出する。
=I/(D+α) (式1)
ここで、Iは推定モータ電流値(A)、Iはバッテリ電流値(A)、Dは出力デューティ比、αは回路誤差である。回路誤差(α)は、メモリ22に予め記憶されており、メモリ22より電流値推定回路20に出力される。電流値推定回路20は、算出したモータ電流値(I)をモータ電流制限回路16に出力する。
When the current value estimation circuit 20 receives the first estimation method selection signal, the current value estimation circuit 20 calculates the motor current value from the following equation 1 based on the battery current value and the output duty ratio of the output duty ratio determination signal.
I M = I B / (D + α) (Formula 1)
Here, I M is an estimated motor current value (A), I B is a battery current value (A), D is an output duty ratio, and α is a circuit error. The circuit error (α) is stored in advance in the memory 22 and is output from the memory 22 to the current value estimation circuit 20. The current value estimation circuit 20 outputs the calculated motor current value (I M ) to the motor current limit circuit 16.

これに対して、電流値推定回路20が第2推定方法選択信号を受け取った場合には、バッテリ電流値(I)を推定モータ電流値(I)とし、モータ電流値(I)をモータ電流制限回路16に出力する。 On the other hand, when the current value estimation circuit 20 receives the second estimation method selection signal, the battery current value (I B ) is set as the estimated motor current value (I M ), and the motor current value (I M ) is set as the current value estimation circuit 20. Output to the motor current limiting circuit 16.

モータ電流制限回路16は、モータ電流値(I)と、過電流判定値としての第3判定値とを比較し、モータ電流値(I)が第3判定値より大きい場合にはモータ電流(I)が異常(過電流)であるとして出力デューティ比制限信号を、モータ電流値(I)が第3判定値以下である場合にはモータ電流(I)は正常であるとしてデューティ比決定許可信号を、出力Duty決定回路14に出力する。 Motor current limiting circuit 16, the motor current value (I M), compared with the third determination value as the overcurrent judging value, the motor current value (I M) is the motor current is greater than the third determination value It is assumed that (I M ) is abnormal (overcurrent) and the output duty ratio limit signal is output. If the motor current value (I M ) is equal to or smaller than the third determination value, the motor current (I M ) is determined to be normal. The ratio determination permission signal is output to the output duty determination circuit 14.

出力Duty決定回路14は、モータ電流制限回路16よりデューティ制限信号を受けた場合には出力デューティの設定可能値を所定値(例えば、0%または50%)以下に設定する。これに対して、出力Duty決定回路14が、モータ電流制限回路16よりデューティ決定許可信号を受けた場合には、加速出力信号、バッテリ電流値、バッテリ電位値に基づいて0〜100%の範囲内で出力デューティ比を決定する。なお、予め出力デューティ比を所定の範囲内に制限している場合には、その範囲内の値となるように設定する。   When the output duty determination circuit 14 receives the duty limit signal from the motor current limit circuit 16, the output duty set circuit 14 sets the settable value of the output duty to a predetermined value (for example, 0% or 50%) or less. On the other hand, when the output duty determination circuit 14 receives the duty determination permission signal from the motor current limit circuit 16, it is within the range of 0 to 100% based on the acceleration output signal, the battery current value, and the battery potential value. To determine the output duty ratio. If the output duty ratio is limited in advance within a predetermined range, the output duty ratio is set to a value within the range.

次に、実施形態に係るモータ制御装置1によるモータMの過電流防止制御の制御要領について説明する。図2は、実施形態に係るモータ制御装置のメイン制御を示すフロー図である。図3は、実施形態に係るモータ制御装置の推測モータ電流値算出制御を示すフロー図である。図4は、実施形態に係るモータ制御装置の過電流制限処理を示すフロー図である。   Next, the control point of the overcurrent prevention control of the motor M by the motor control device 1 according to the embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing main control of the motor control device according to the embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing the estimated motor current value calculation control of the motor control device according to the embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing an overcurrent limiting process of the motor control device according to the embodiment.

図2に示すメイン制御では、最初にステップST1で推定モータ電流値の算出を行う。推定モータ電流値の算出は、モータ電流推定部30により、図3に示す推定モータ電流値算出制御に従って行われる。推定モータ電流値算出制御の詳細は後述する。   In the main control shown in FIG. 2, first, an estimated motor current value is calculated in step ST1. The calculation of the estimated motor current value is performed by the motor current estimation unit 30 according to the estimated motor current value calculation control shown in FIG. Details of the estimated motor current value calculation control will be described later.

ステップST2は、モータ電流制限回路16により、図4の過電流制限処理制御に従って行われる。過電流制限処理制御の詳細は後述する。モータ電流制限回路16は、過電流制限処理制御により、インバータ回路2のスイッチング素子に流れる電流が過電流であると判定した場合にはデューティ比制限信号を、過電流ではないと判定した場合にはデューティ比決定許可信号を出力Duty決定回路14に出力する。   Step ST2 is performed by the motor current limiting circuit 16 according to the overcurrent limiting process control of FIG. Details of the overcurrent limiting process control will be described later. When the motor current limit circuit 16 determines that the current flowing through the switching element of the inverter circuit 2 is an overcurrent by the overcurrent limit process control, the motor current limit circuit 16 determines that the duty ratio limit signal is not an overcurrent. The duty ratio determination permission signal is output to the output duty determination circuit 14.

ステップST3は、出力Duty決定回路14により行われる。出力Duty決定回路14は、モータ電流制限回路16よりデューティ比制限信号を受けた場合には、出力デューティ比の設定可能範囲の上限値を設け、加速出力信号、バッテリ電流値、およびバッテリ電位値に基づき出力デューティ比を決定する。設定可能範囲の上限値は、例えば0%〜50%に設定されている。これに対して、出力Duty決定回路14は、モータ電流制限回路16よりデューティ比決定許可信号を受けた場合には、加速出力信号、バッテリ電流値、およびバッテリ電位値に基づき任意の設定可能範囲内で出力デューティ比を決定する。以上で、メイン制御を終了する。   Step ST3 is performed by the output duty determination circuit 14. When the output duty determining circuit 14 receives the duty ratio limiting signal from the motor current limiting circuit 16, the output duty determining circuit 14 sets an upper limit value of a settable range of the output duty ratio, and sets the acceleration output signal, the battery current value, and the battery potential value. Based on this, the output duty ratio is determined. The upper limit value of the settable range is set to 0% to 50%, for example. On the other hand, when the output duty determination circuit 14 receives the duty ratio determination permission signal from the motor current limit circuit 16, the output duty determination circuit 14 falls within an arbitrary settable range based on the acceleration output signal, the battery current value, and the battery potential value. To determine the output duty ratio. Thus, the main control is finished.

図3に示す推定モータ電流値算出制御では、最初にステップST4で推定方法決定回路19が、出力デューティ比決定信号と、バッテリ電流値と、第1判定値および第2判定値とを取得し、出力デューティ比と第1判定値とを比較し、バッテリ電流値と第2判定値とを比較する。出力デューティ比が第1判定値より大きく、かつバッテリ電流値が第2判定値より大きい場合(Yes)には、推定方法決定回路19は電流値推定回路20に第1推定方法選択信号を出力してステップST5に進む。その他の場合、つまり出力デューティ比が第1判定値以下、またはバッテリ電流値が第2判定値以下である場合(No)には、推定方法決定回路19は電流値推定回路20に第2推定方法選択信号を出力してステップST6に進む。   In the estimated motor current value calculation control shown in FIG. 3, first, in step ST4, the estimation method determination circuit 19 acquires the output duty ratio determination signal, the battery current value, the first determination value, and the second determination value, The output duty ratio is compared with the first determination value, and the battery current value is compared with the second determination value. When the output duty ratio is larger than the first determination value and the battery current value is larger than the second determination value (Yes), the estimation method determination circuit 19 outputs a first estimation method selection signal to the current value estimation circuit 20. Then, the process proceeds to step ST5. In other cases, that is, when the output duty ratio is equal to or less than the first determination value or the battery current value is equal to or less than the second determination value (No), the estimation method determination circuit 19 sends the second estimation method to the current value estimation circuit 20. A selection signal is output and it progresses to step ST6.

ステップST5では、電流値推定回路20は、第1推定方法選択信号を受けてデューティ比決定信号と、バッテリ電流値と、αの値とに基づき、式1により推定モータ電流値(I)を算出する。そして、電流値推定回路20は、算出した推定モータ電流値(I)をモータ電流制限回路16に出力する。 In step ST5, the current value estimation circuit 20 receives the first estimation method selection signal and, based on the duty ratio determination signal, the battery current value, and the value of α, calculates the estimated motor current value (I M ) according to Equation 1. calculate. Then, the current value estimating circuit 20 outputs the calculated estimated motor current value (I M ) to the motor current limiting circuit 16.

ステップST6では、電流値推定回路20は、第2推定方法選択信号を受けてバッテリ電流値(I)を推定モータ電流値とする。そして、電流値推定回路20は、算出した推定モータ電流値(I)をモータ電流制限回路16に出力する。以上で、推定モータ電流値算出制御は終了する。 In step ST6, the current value estimation circuit 20 receives the second estimation method selection signal and sets the battery current value (I B ) as the estimated motor current value. Then, the current value estimating circuit 20 outputs the calculated estimated motor current value (I M ) to the motor current limiting circuit 16. Thus, the estimated motor current value calculation control ends.

図4に示す過電流制限処理制御は、モータ電流制限回路16で行われる。最初にステップST7で、推定モータ電流値(I)と過電流判定値としての第3判定値との比較を行い、推定モータ電流値(I)が第3判定値より大きい場合(Yes)にはステップST8に進みエラーカウンタを増加させ、推定モータ電流値(I)が第3判定値以下の場合(No)にはステップST9に進みエラーカウンタを減少させる。ステップST9では、エラーカウンタを0としてもよい。ステップST8またはステップST9の処理を行った後に、ステップST10に進む。 The overcurrent limiting process control shown in FIG. 4 is performed by the motor current limiting circuit 16. First, in step ST7, the estimated motor current value (I M ) is compared with the third determination value as the overcurrent determination value, and the estimated motor current value (I M ) is larger than the third determination value (Yes). In step ST8, the error counter is increased, and when the estimated motor current value (I M ) is equal to or smaller than the third determination value (No), the process proceeds to step ST9 and the error counter is decreased. In step ST9, the error counter may be set to zero. After performing the process of step ST8 or step ST9, the process proceeds to step ST10.

ステップST10では、エラーカウンタが所定値より大きいか否かを判定する。つまり、推定モータ電流値(I)が第3判定値より大きい期間が所定時間以上連続したか否かを判定する。判定がYesの場合にはステップST11に進みモータ電流が異常であるとして出力デューティ比制限信号を出力Duty決定回路14に出力し、判定がNoの場合にはステップST12に進みモータ電流は正常であるとしてデューティ比決定許可信号を、出力Duty決定回路14に出力する。このようにすることによって、瞬間的なノイズによる誤検出を防止することができる。出力Duty決定回路14は、出力デューティ比制限信号またはデューティ比決定許可信号に基づき、出力デューティ比を制御する。以上で、過電流制限処理制御を終了する。 In step ST10, it is determined whether or not the error counter is greater than a predetermined value. That is, it is determined whether or not a period in which the estimated motor current value (I M ) is greater than the third determination value continues for a predetermined time or more. If the determination is Yes, the process proceeds to step ST11 and the output duty ratio limit signal is output to the output duty determination circuit 14 assuming that the motor current is abnormal. If the determination is No, the process proceeds to step ST12 and the motor current is normal. The duty ratio determination permission signal is output to the output duty determination circuit 14 as follows. By doing so, erroneous detection due to instantaneous noise can be prevented. The output duty determination circuit 14 controls the output duty ratio based on the output duty ratio limit signal or the duty ratio determination permission signal. This is the end of the overcurrent limiting process control.

実施形態の作用効果について説明する。以上のように構成することで、車載バッテリBTを流れる電流に基づいて、モータ電流を精度よく推定することができ、推定したモータ電流値に基づきスイッチング素子に流れる電流を制御することによって、スイッチング素子に過電流が流れることを防止することができる。   The effect of embodiment is demonstrated. With the above configuration, the motor current can be accurately estimated based on the current flowing through the in-vehicle battery BT, and the switching element is controlled by controlling the current flowing through the switching element based on the estimated motor current value. It is possible to prevent an overcurrent from flowing through.

モータ電流は、次の式2により算出することができることが知られている。
=I/D (式2)
ここで、Iは推定モータ電流値(A)、Iはバッテリ電流値(A)、Dは出力デューティ比である。本実施形態でモータ電流を推測するために使用した式1は、式2を使用する場合に比べて、推定モータ電流値(I)を実際のモータ電流値に近づけることができる。
It is known that the motor current can be calculated by the following equation 2.
I M = I B / D (Formula 2)
Here, I M is the estimated motor current value (A), I B is the battery current value (A), D is the output duty ratio. Equation 1 used to estimate the motor current in this embodiment can bring the estimated motor current value (I M ) closer to the actual motor current value than when Equation 2 is used.

図5に、PWM制御によるタイミングチャートを示す。モータ制御装置1は、図5(a)に示すPWM波形でインバータ回路2のスイッチング素子をオン・オフさせようとするが、モータ制御装置1のインバータ制御回路21より出力されるPWM波形は図5(b)に示すように誤差(E1)を含む。また、図5(b)に示すPWM波形により、スイッチング素子は図5(c)に示すように切替誤差(E2、E3)を含んでターンオン・オフされる。出力デューティ比に対して実際のスイッチング素子の挙動は誤差(E1〜E3)を含むため、式1では誤差分を回路誤差αとして出力デューティ比(D)を補正することにより推定モータ電流値(I)の精度を向上させることができる。αの値は、例えば0〜2%である。αの値は、モータ装置について誤差(E1〜E3)を測定し、メモリ22に予め記憶させておくことができる。 FIG. 5 shows a timing chart by PWM control. The motor control device 1 tries to turn on and off the switching element of the inverter circuit 2 with the PWM waveform shown in FIG. 5A. The PWM waveform output from the inverter control circuit 21 of the motor control device 1 is shown in FIG. As shown in (b), error (E1) is included. 5B, the switching element is turned on / off including switching errors (E2, E3) as shown in FIG. 5C. Since the actual behavior of the switching element with respect to the output duty ratio includes errors (E1 to E3), in Equation 1, the estimated motor current value (I) is corrected by correcting the output duty ratio (D) with the error as a circuit error α. The accuracy of M ) can be improved. The value of α is, for example, 0 to 2%. The value of α can be stored in advance in the memory 22 by measuring errors (E1 to E3) for the motor device.

しかし、バッテリ電流値(I)または出力デューティ比(D)が小さい場合には、式1から算出した推定モータ電流値(I)は、実際のモータ電流値よりも小さくなることが確認されている。そのため、出力デューティ比(D)が所定の第1判定値より大きく、かつバッテリ電流値(I)が所定の第2判定値より大きい場合にのみ、式1を用いて推定モータ電流値(I)を算出し、出力デューティ比(D)が第1判定値以下またはバッテリ電流値(I)が第2判定値以下である場合には、バッテリ電流値(I)と出力デューティ比(D)から推定モータ電流値(I)を算出せず、バッテリ電流値(I)を推定モータ電流値(I)とすることで、推定モータ電流値(I)を実際のモータ電流値に近づけることができる。 However, when the battery current value (I B ) or the output duty ratio (D) is small, it is confirmed that the estimated motor current value (I M ) calculated from Equation 1 is smaller than the actual motor current value. ing. Therefore, only when the output duty ratio (D) is larger than the predetermined first determination value and the battery current value (I B ) is larger than the predetermined second determination value, the estimated motor current value (I M ) is calculated, and when the output duty ratio (D) is equal to or less than the first determination value or the battery current value (I B ) is equal to or less than the second determination value, the battery current value (I B ) and the output duty ratio ( D) the estimated motor current value from (I M) without calculating the battery current value (I B) by the the estimated motor current value (I M), the actual motor current estimated motor current value (I M) It can be close to the value.

このようにして算出された推定モータ電流値(I)は、従来の推定方法に比べて精度が高く、この推定モータ電流値(I)に基づいて過電流判定を行うため、確実にインバータ回路2のスイッチング素子に過電流が流れることを防止することができる。 The estimated motor current value (I M ) calculated in this way is more accurate than the conventional estimation method, and the overcurrent determination is performed based on the estimated motor current value (I M ). It is possible to prevent an overcurrent from flowing through the switching element of the circuit 2.

本実施形態では、電機子コイルの各相毎に電流センサとの配線を設ける必要がないため、モータ装置の構成を簡潔にすることができ、製造コストを低減することができる。   In this embodiment, since it is not necessary to provide wiring with a current sensor for each phase of the armature coil, the configuration of the motor device can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。実施形態で示したモータ制御装置の回路構成は一例であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   Although the description of the specific embodiment is finished as above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. The circuit configuration of the motor control device shown in the embodiment is an example, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

実施形態に係るモータ制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the motor control apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るモータ制御装置のメイン制御を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the main control of the motor control apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るモータ制御装置のモータ電流値推定制御を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the motor electric current value estimation control of the motor control apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るモータ制御装置の過電流制限処理制御を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the overcurrent limiting process control of the motor control apparatus which concerns on embodiment. PWM制御によるタイミングチャートを示すグラフである。It is a graph which shows the timing chart by PWM control.

符号の説明Explanation of symbols

1 モータ制御装置
2 インバータ回路
3 電機子コイル
4 ステータ
5 ロータ
6 モータ回転角センサ
7 電流検出センサ
8 電圧検出センサ
9 アクセルペダル装置
10 目標出力値算出回路
11 電流検出回路
12 電圧検出回路
13 回転角度検出回路
14 出力Duty決定回路
15 回生Duty決定回路
16 モータ電流制限回路
17 PWM信号生成回路
18 進角制御回路
19 推定方法決定回路
20 電流値推定回路
21 インバータ制御回路
22 メモリ
30 モータ電流推定部
BT 車載バッテリ
M モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor control apparatus 2 Inverter circuit 3 Armature coil 4 Stator 5 Rotor 6 Motor rotation angle sensor 7 Current detection sensor 8 Voltage detection sensor 9 Accelerator pedal apparatus 10 Target output value calculation circuit 11 Current detection circuit 12 Voltage detection circuit 13 Rotation angle detection Circuit 14 Output Duty Determination Circuit 15 Regeneration Duty Determination Circuit 16 Motor Current Limiting Circuit 17 PWM Signal Generation Circuit 18 Advance Angle Control Circuit 19 Estimation Method Determination Circuit 20 Current Value Estimation Circuit 21 Inverter Control Circuit 22 Memory 30 Motor Current Estimation Unit BT Car Battery M motor

Claims (2)

デューティ比に基づくPWM制御により、バッテリからブラシレスモータに流れる電流を制御するモータ制御装置であって、
前記バッテリに流れる電流をバッテリ電流値として検出する電流検出手段と、
前記バッテリ電流値が所定の第1判定値より大きく、かつ前記デューティ比が所定の第2判定値より大きい場合に第1推定方法を選択し、前記バッテリ電流値が第1判定値以下、または前記デューティ比が第2判定値以下である場合に第2推定方法を選択する推定方法決定手段と、
前記第1推定方法を選択した場合には、前記バッテリ電流値と前記デューティ比とに基づきモータコイルに流れる電流としての推定モータ電流値を算出し、前記第2推定方法を選択した場合には、前記バッテリ電流値を前記推定モータ電流値とする推定モータ電流値算出手段と
を有することを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that controls a current flowing from a battery to a brushless motor by PWM control based on a duty ratio,
Current detection means for detecting a current flowing through the battery as a battery current value;
When the battery current value is larger than a predetermined first determination value and the duty ratio is larger than a predetermined second determination value, the first estimation method is selected, and the battery current value is equal to or lower than the first determination value, or Estimation method determining means for selecting the second estimation method when the duty ratio is equal to or less than the second determination value;
When the first estimation method is selected, an estimated motor current value as a current flowing in the motor coil is calculated based on the battery current value and the duty ratio, and when the second estimation method is selected, An estimated motor current value calculation unit that uses the battery current value as the estimated motor current value.
前記推定モータ電流値が所定の第3判定値より大きい場合に、前記デューティ比の設定可能範囲を制限するデューティ比制限手段を有することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。   2. The motor control device according to claim 1, further comprising duty ratio limiting means for limiting a settable range of the duty ratio when the estimated motor current value is larger than a predetermined third determination value.
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