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JP2010098810A - Motor control device - Google Patents

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JP2010098810A
JP2010098810A JP2008266341A JP2008266341A JP2010098810A JP 2010098810 A JP2010098810 A JP 2010098810A JP 2008266341 A JP2008266341 A JP 2008266341A JP 2008266341 A JP2008266341 A JP 2008266341A JP 2010098810 A JP2010098810 A JP 2010098810A
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Japan
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torque
angle
motor
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value
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Pending
Application number
JP2008266341A
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Japanese (ja)
Inventor
Itsuhito Komatsu
逸人 小松
Yoshinobu Hiyamizu
由信 冷水
Hideki Todo
秀起 東頭
Yuji Karizume
裕二 狩集
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.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】仮想回転座標系であるγδ座標系のγ軸電流Iγでモータが駆動される。γδ座標系は、制御上の回転角である制御角θCに従う座標系である。制御角θCとロータ角θMとの差は負荷角θLである。この負荷角θLに応じたアシストトルクTAが発生する。一方、指示操舵トルクT*に操舵トルクTを近づけるように、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θCの前回値θC(n-1)に加算されることにより、制御角θCの今回値θC(n)が求められる。指示電流値増加判定部27は、検出操舵トルクT、指示操舵トルクT*およびリミッタ24の動作状況に応じて、γ軸指示電流値Iγ *に対する補正値を生成する。指示電流値補正部37はその補正値でγ軸指示電流値Iγ *を一時的に増加補正する。
【選択図】図1
A motor control apparatus capable of controlling a motor by a new control method that does not use a rotation angle sensor.
A motor is driven by a γ-axis current I γ in a γδ coordinate system which is a virtual rotating coordinate system. The γδ coordinate system is a coordinate system according to a control angle θ C that is a control rotation angle. The difference between the control angle θ C and the rotor angle θ M is the load angle θ L. Assist torque T A is generated according to the load angle theta L. On the other hand, the addition angle α is generated so that the steering torque T approaches the command steering torque T * . By this addition angle α is added to the previous value of the control angle θ C θ C (n-1 ), the current value θ C (n) is calculated in the control angle theta C. The command current value increase determination unit 27 generates a correction value for the γ-axis command current value I γ * according to the detected steering torque T, the command steering torque T *, and the operating state of the limiter 24. The command current value correction unit 37 temporarily increases and corrects the γ-axis command current value I γ * with the correction value.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、ブラシレスモータを駆動するためのモータ制御装置に関する。ブラシレスモータは、たとえば、車両用操舵装置の駆動源として使用可能である。車両用操舵装置の一例は、電動パワーステアリング装置である。   The present invention relates to a motor control device for driving a brushless motor. The brushless motor can be used, for example, as a drive source for a vehicle steering apparatus. An example of a vehicle steering device is an electric power steering device.

ブラシレスモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転角を検出するための回転角センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。回転角センサとしては、一般的には、ロータ回転角(電気角)に対応した正弦波信号および余弦波信号を出力するレゾルバが用いられる。しかし、レゾルバは、高価であり、配線数が多く、また、設置スペースも大きい。そのため、ブラシレスモータを備えた装置のコスト削減および小型化が阻害されるという課題がある。   A motor control device for driving and controlling a brushless motor is generally configured to control the supply of motor current in accordance with the output of a rotation angle sensor for detecting the rotation angle of the rotor. As the rotation angle sensor, a resolver that outputs a sine wave signal and a cosine wave signal corresponding to the rotor rotation angle (electrical angle) is generally used. However, the resolver is expensive, has a large number of wires, and has a large installation space. Therefore, there exists a subject that the cost reduction and size reduction of an apparatus provided with the brushless motor are inhibited.

そこで、回転角センサを用いることなくブラシレスモータを駆動するセンサレス駆動方式が提案されている。センサレス駆動方式は、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相(ロータの電気角)を推定する方式である。ロータ停止時および極低速回転時には、誘起電圧を推定できないので、別の方式で磁極の位相が推定される。具体的には、ステータに対してセンシング信号を注入し、このセンシング信号に対するモータの応答が検出される。このモータ応答に基づいて、ロータ回転位置が推定される。
特開2007-267549号公報
Therefore, a sensorless driving method for driving a brushless motor without using a rotation angle sensor has been proposed. The sensorless driving method is a method for estimating the phase of the magnetic pole (electrical angle of the rotor) by estimating the induced voltage accompanying the rotation of the rotor. Since the induced voltage cannot be estimated when the rotor is stopped and when rotating at a very low speed, the phase of the magnetic pole is estimated by another method. Specifically, a sensing signal is injected into the stator, and a motor response to the sensing signal is detected. Based on this motor response, the rotor rotational position is estimated.
JP 2007-267549 Gazette

上記のセンサレス駆動方式は、誘起電圧やセンシング信号を用いてロータの回転位置を推定し、その推定によって得られた回転位置に基づいてモータを制御するものである。しかし、この駆動方式は、いずれの用途にも適しているわけではなく、たとえば、車両の舵取り機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置の駆動源として用いられるブラシレスモータの制御に適用するための手法は未だ確立されていない。そのため、別の方式によるセンサレス制御の実現が望まれている。   The above sensorless driving method estimates the rotational position of the rotor using an induced voltage or a sensing signal, and controls the motor based on the rotational position obtained by the estimation. However, this drive system is not suitable for any application. For example, this drive system is used to control a brushless motor used as a drive source of an electric power steering device that applies a steering assist force to a steering mechanism of a vehicle. The method has not been established yet. Therefore, realization of sensorless control by another method is desired.

そこで、この発明の目的は、回転角センサを用いない新たな制御方式でモータを制御することができるモータ制御装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor control apparatus that can control a motor by a new control method that does not use a rotation angle sensor.

上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、ロータ(50)と、このロータに対向するステータ(55)とを備えたモータ(3)を制御するためのモータ制御装置であって、制御上の回転角である制御角(θC)に従う回転座標系の軸電流値(Iγ *)で前記モータを駆動する電流駆動手段(31〜36)と、所定の演算周期毎に、制御角の前回値に加算角(α)を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段(26)と、前記加算角を所定の角度しきい値に基づいて制限するための制限手段(24)と、この制限手段の動作状況に応じてモータ電流指示値を変更するモータ電流値変更手段(27,37)とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。 The invention described in claim 1 for achieving the above object is a motor control device for controlling a motor (3) including a rotor (50) and a stator (55) opposed to the rotor. Current driving means (31 to 36) for driving the motor with an axial current value (I γ * ) of a rotating coordinate system according to a control angle (θ C ) which is a control rotation angle, and for each predetermined calculation cycle, Control angle calculation means (26) for obtaining the current value of the control angle by adding the addition angle (α) to the previous value of the control angle, and a restriction for limiting the addition angle based on a predetermined angle threshold value The motor control device includes means (24) and motor current value changing means (27, 37) for changing the motor current instruction value in accordance with the operation status of the limiting means. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.

この構成によれば、制御角に従う回転座標系(γδ座標系。以下「仮想回転座標系」といい、この仮想回転座標系の座標軸を「仮想軸」という。)の軸電流値(以下「仮想軸電流値」という。)によってモータが駆動される一方で、制御角は、演算周期毎に加算角を加算することによって更新される。これにより、制御角を更新しながら、すなわち、仮想回転座標系の座標軸(仮想軸)を更新しながら、仮想軸電流値でモータを駆動することによって、必要なトルクを発生させることができる。こうして、回転角センサを用いることなく、モータから適切なトルクを発生させることができる。前記加算角は、モータが発生すべきトルクまたは前記仮想軸電流値に対する前記モータの応答に対応する値とされることが好ましい。   According to this configuration, the axis current value (hereinafter “virtual axis”) of the rotating coordinate system (γδ coordinate system, hereinafter referred to as “virtual rotating coordinate system”, the coordinate axis of this virtual rotating coordinate system being referred to as “virtual axis”) according to the control angle. While the motor is driven by the "shaft current value"), the control angle is updated by adding the addition angle every calculation cycle. Thus, the necessary torque can be generated by driving the motor with the virtual axis current value while updating the control angle, that is, while updating the coordinate axis (virtual axis) of the virtual rotation coordinate system. Thus, an appropriate torque can be generated from the motor without using a rotation angle sensor. The addition angle is preferably a value corresponding to a torque to be generated by the motor or a response of the motor to the virtual axis current value.

この発明では、さらに、制御手段によって、加算角に適切な制限を加えることによって、実際のロータの回転に比して過大な加算角が制御角に加算されることを抑制できる。より具体的には、ロータの回転速度範囲に対して妥当な範囲内で加算角が設定されるように制限を加えることによって、より適切にモータを制御することができる。
前記制限手段は、たとえば、加算角の絶対値を次式の制限値以下に制限するものであってもよい。ただし、次式における「最大ロータ角速度」とは、電気角でのロータ角速度の最大値である。
In the present invention, by adding an appropriate limit to the addition angle by the control means, it is possible to suppress an excessive addition angle from being added to the control angle compared to the actual rotation of the rotor. More specifically, the motor can be controlled more appropriately by adding a restriction so that the addition angle is set within a reasonable range with respect to the rotational speed range of the rotor.
For example, the limiting means may limit the absolute value of the addition angle to a value equal to or less than the limit value of the following equation. However, the “maximum rotor angular velocity” in the following equation is the maximum value of the rotor angular velocity in electrical angle.

制限値=最大ロータ角速度×演算周期
たとえば、モータの回転を所定の減速比の減速機構を介して車両用操舵装置の操舵軸に伝達している場合には、最大ロータ角速度は、最大操舵角速度(操舵軸の最大回転角速度)×減速比×極対数で与えられる。「極対数」とは、ロータが有する磁極対(N極とS極との対)の数である。
Limit value = Maximum rotor angular velocity × Calculation cycle For example, when the rotation of the motor is transmitted to the steering shaft of the vehicle steering device via a reduction mechanism having a predetermined reduction ratio, the maximum rotor angular velocity is the maximum steering angular velocity ( Steering shaft maximum rotation angular velocity) × reduction ratio × pole pair number. The “number of pole pairs” is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor has.

この発明では、前述のような制限手段の動作状況に応じて、モータ指示電流値が変更される。モータから必要なトルクが発生されないときには、加算角が大きくなり、制限手段による制限値に到達する。しかし、モータ電流が不足していては、いずれの制御角においても必要な操舵トルクが得られないから、加算角はその制限値に維持されてしまい、適切な制御角へと収束させることができない。そこで、この発明では、モータ指示電流値が変更される。より具体的には、加算角が制限手段による制限を受ける状況になると、モータ指示電流値が大きくされる。これにより、モータ電流が大きくなるので、モータから必要なトルクが得られやすくなる。その結果、加算角が制限値に固定される状況から脱して、制御角を適切な値へと収束させることができる。   In the present invention, the motor command current value is changed according to the operation status of the limiting means as described above. When the necessary torque is not generated from the motor, the addition angle increases and reaches the limit value by the limiter. However, since the necessary steering torque cannot be obtained at any control angle if the motor current is insufficient, the addition angle is maintained at the limit value and cannot be converged to an appropriate control angle. . Therefore, in the present invention, the motor command current value is changed. More specifically, when the addition angle is limited by the limiting unit, the motor command current value is increased. Thereby, since a motor current becomes large, it becomes easy to obtain a required torque from a motor. As a result, the control angle can be converged to an appropriate value by removing from the situation where the addition angle is fixed to the limit value.

たとえば、一定時間だけモータ指示電流値を増加補正し、その後、補正前のモータ指示電流値に復帰させるようにすればよい。これにより、不必要な電力消費を抑制でき、また、大電流に伴うモータおよびその駆動回路の過熱を抑制できる。
請求項2記載の発明は、前記モータによって駆動される駆動対象に作用させるべきトルクの指示値である指示トルクを設定する指示トルク設定手段(21)と、前記駆動対象に働くトルクを検出するトルク検出手段(1)とをさらに含み、前記モータ電流値変更手段は、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクの符号、および前記トルク検出手段によって検出される検出トルクの変化量の符号に基づいて、前記モータ指示電流値を変更するものである、請求項1記載のモータ制御装置である。
For example, the motor command current value may be corrected to increase for a certain time and then restored to the motor command current value before correction. Thereby, unnecessary power consumption can be suppressed, and overheating of the motor and its drive circuit due to a large current can be suppressed.
According to the second aspect of the present invention, there is provided an instruction torque setting means (21) for setting an instruction torque which is an instruction value of a torque to be applied to a driving object driven by the motor, and a torque for detecting a torque acting on the driving object. Detecting means (1), wherein the motor current value changing means is based on the sign of the indicated torque set by the indicated torque setting means and the sign of the change amount of the detected torque detected by the torque detecting means. The motor control device according to claim 1, wherein the motor instruction current value is changed.

たとえば、検出トルクの変化量の符号が指示トルクの符号と同符号になったとき(より具体的にはある一定時間同符号に維持されたとき)に、モータ指示電流値を増加補正するようにしてもよい。この場合、検出トルクが指示トルクに近づいているので、負荷角と検出トルクとの間に正の相関があると言える。この状況でモータ指示電流値を増加補正してモータの発生トルクを増大させれば、検出トルクを指示トルクへと導くことができる。こうして、適切な制御角へと速やかに収束させることができる。   For example, when the sign of the amount of change in the detected torque is the same sign as the sign of the command torque (more specifically, when the sign of the detected torque is maintained at the same sign for a certain period of time), the motor command current value is increased and corrected. May be. In this case, since the detected torque is close to the command torque, it can be said that there is a positive correlation between the load angle and the detected torque. In this situation, if the motor command current value is increased and corrected to increase the generated torque of the motor, the detected torque can be led to the command torque. Thus, it is possible to quickly converge to an appropriate control angle.

モータ指示電流値の増加補正は、ステップ状にモータ指示電流値を増加させる補正であってもよいし、時間経過に伴って(たとえば経過時間に比例して)増加するようにモータ指示電流値を補正してもよい。また、時間経過に対するモータ指示電流値の関係を定めたマップや関数を準備しておき、これらに従ってモータ指示電流値を時間経過に伴って増加補正することとしてもよい。   The increase in motor command current value may be corrected to increase the motor command current value in steps, or the motor command current value may be increased with time (for example, in proportion to the elapsed time). It may be corrected. Further, a map or a function that defines the relationship of the motor command current value with respect to time may be prepared, and the motor command current value may be corrected to increase with time according to these.

また、増加補正されたモータ指示電流値を補正前の値に復帰させるときにも、同様に、ステップ状にモータ指示電流値を減少させてもよいし、時間経過に伴って(たとえば時間経過に比例して)減少するようにモータ指示電流値を減少させてもよい。さらに、時間経過に対するモータ指示電流値の関係を定めたマップや関数を準備しておき、これらに従ってモータ指示電流値を時間経過に伴って補正前の値に減少させることとしてもよい。   Similarly, when the motor command current value that has been corrected to increase is restored to the value before correction, the motor command current value may be decreased stepwise, or as time elapses (for example, time elapses). The motor command current value may be decreased so as to decrease (in proportion). Furthermore, a map or a function that defines the relationship of the motor command current value with respect to the passage of time may be prepared, and the motor command current value may be reduced to a value before correction with the passage of time according to these.

請求項3記載の発明は、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクに応じてモータ指示電流値を可変設定する手段(31)をさらに含む、請求項2記載のモータ制御装置である。
この構成によれば、必要なトルクに応じてモータ指示電流値が設定されるので、トルク不足に陥ることが少なくなる。すなわち、加算角が制限手段による制限を受ける状況となり難くなる。これにより、制御角が適値に収束しやすくなるから、より適切なモータ制御が可能になる。より具体的には、必要なトルクが大きいほど、モータ指示電流値を大きく設定することによって、適切な制御角への収束を促すことができる。
A third aspect of the present invention is the motor control device according to the second aspect, further comprising means (31) for variably setting the motor command current value in accordance with the command torque set by the command torque setting means.
According to this configuration, since the motor command current value is set according to the required torque, the torque is less likely to be insufficient. That is, it becomes difficult for the addition angle to be limited by the limiting means. As a result, the control angle easily converges to an appropriate value, so that more appropriate motor control is possible. More specifically, the larger the required torque is, the larger the motor command current value is set, thereby prompting convergence to an appropriate control angle.

前記モータは、車両の舵取り機構(2)に駆動力を付与するものであってもよい。この場合に、前記モータ制御装置が、前記車両の操向のために操作される操作部材(10)に加えられる操舵トルクを検出するトルク検出手段(1)と、指示操舵トルクを設定する指示操舵トルク設定手段(21)とをさらに含み、前記加算角演算手段が、前記指示操舵トルク設定手段によって設定される指示操舵トルクと前記トルク検出手段によって検出される操舵トルクとの偏差に応じて前記加算角を演算するもの(22,23)であることが好ましい。   The motor may provide a driving force to the steering mechanism (2) of the vehicle. In this case, the motor control device detects torque steering means (1) for detecting a steering torque applied to the operating member (10) operated for steering the vehicle, and command steering for setting command steering torque. Torque addition means (21), and the addition angle calculation means adds the angle according to a deviation between the command steering torque set by the command steering torque setting means and the steering torque detected by the torque detection means. It is preferable that the angle is calculated (22, 23).

この構成によれば、指示操舵トルクが設定され、この指示操舵トルクと操舵トルク(検出値)との偏差に応じて前記加算角が演算される。これにより、操舵トルクが当該指示操舵トルクとなるように加算角が定められ、それに応じた制御角が定められることになる。したがって、指示操舵トルクを適切に定めておくことによって、モータから適切な駆動力を発生させて、これを舵取り機構に付与することができる。すなわち、ロータの磁極方向に従う回転座標系(dq座標系)の座標軸と前記仮想軸とのずれ量(負荷角)が指示操舵トルクに応じた値に導かれる。その結果、適切なトルクがモータから発生され、運転者の操舵意図に応じた駆動力を舵取り機構に付与できる。   According to this configuration, the command steering torque is set, and the addition angle is calculated according to the deviation between the command steering torque and the steering torque (detected value). Thus, the addition angle is determined so that the steering torque becomes the command steering torque, and the control angle corresponding to the addition angle is determined. Therefore, by appropriately determining the instruction steering torque, it is possible to generate an appropriate driving force from the motor and apply it to the steering mechanism. That is, the deviation (load angle) between the coordinate axis of the rotating coordinate system (dq coordinate system) and the virtual axis according to the magnetic pole direction of the rotor is led to a value corresponding to the command steering torque. As a result, an appropriate torque is generated from the motor, and a driving force according to the driver's steering intention can be applied to the steering mechanism.

操作部材と舵取り機構とが機械的に結合された車両用操舵装置(たとえば、電動パワーステアリング装置)では、仮想軸電流値に対するモータの応答(モータが発生するトルク)は、検出操舵トルクの変化となって現れる。したがって、このような車両用操舵装置においては、検出操舵トルクに応じて加算角を演算することは、仮想軸電流値に対するモータの応答に応じて加算角を演算することになると言うこともできる。   In a vehicle steering device (for example, an electric power steering device) in which an operation member and a steering mechanism are mechanically coupled, the motor response (torque generated by the motor) to the virtual axis current value is the change in the detected steering torque. It appears. Therefore, in such a vehicle steering apparatus, it can be said that calculating the addition angle in accordance with the detected steering torque calculates the addition angle in accordance with the motor response to the virtual axis current value.

前記モータ制御装置は、前記操作部材の操舵角を検出する操舵角検出手段(4)をさらに含み、前記指示操舵トルク設定手段は、前記操舵角検出手段によって検出される操舵角に応じて指示操舵トルクを設定するものであることが好ましい。この構成によれば、操作部材の操舵角に応じて指示操舵トルクが設定されるので、操舵角に応じた適切なトルクをモータから発生させることができ、運転者が操作部材に加える操舵トルクを操舵角に応じた値へと導くことができる。これにより、良好な操舵感を得ることができる。   The motor control device further includes a steering angle detection means (4) for detecting a steering angle of the operation member, and the instruction steering torque setting means indicates instruction steering according to a steering angle detected by the steering angle detection means. The torque is preferably set. According to this configuration, since the instruction steering torque is set according to the steering angle of the operation member, an appropriate torque according to the steering angle can be generated from the motor, and the steering torque applied to the operation member by the driver can be increased. The value can be derived according to the steering angle. Thereby, a favorable steering feeling can be obtained.

前記指示操舵トルク設定手段は、前記車両の車速を検出する車速検出手段(6)によって検出される当該車速に応じて指示操舵トルクを設定するものであってもよい。この構成によれば、車速に応じて指示操舵トルクが設定されるので、いわゆる車速感応制御を行うことができる。その結果、良好な操舵感を実現できる。たとえば、車速が大きいほど、すなわち、高速走行時ほど指示操舵トルクを小さく設定することより、すぐれた操舵感が得られる。   The command steering torque setting unit may set the command steering torque according to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit (6) that detects the vehicle speed of the vehicle. According to this configuration, since the command steering torque is set according to the vehicle speed, so-called vehicle speed sensitive control can be performed. As a result, a good steering feeling can be realized. For example, an excellent steering feeling can be obtained by setting the command steering torque to be smaller as the vehicle speed is higher, that is, at higher speeds.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置の一例)の電気的構成を説明するためのブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール10に加えられる操舵トルクTを検出するトルクセンサ1と、車両の舵取り機構2に減速機構7を介して操舵補助力を与えるモータ3(ブラシレスモータ)と、ステアリングホイール10の回転角である操舵角を検出する舵角センサ4と、モータ3を駆動制御するモータ制御装置5と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ6とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device (an example of a vehicle steering device) to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. This electric power steering apparatus includes a torque sensor 1 for detecting a steering torque T applied to a steering wheel 10 as an operation member for steering the vehicle, and a steering assist force via a speed reduction mechanism 7 to the steering mechanism 2 of the vehicle. The motor 3 (brushless motor) that gives the power, the steering angle sensor 4 that detects the steering angle that is the rotation angle of the steering wheel 10, the motor control device 5 that drives and controls the motor 3, and the electric power steering device are mounted. And a vehicle speed sensor 6 for detecting the speed of the vehicle.

モータ制御装置5は、トルクセンサ1が検出する操舵トルク、舵角センサ4が検出する操舵角および車速センサ6が検出する車速に応じてモータ3を駆動することによって、操舵状況および車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ3は、この実施形態では、三相ブラシレスモータであり、図2に図解的に示すように、界磁としてのロータ50と、このロータ50に対向するステータ55に配置されたU相、V相およびW相のステータ巻線51,52,53とを備えている。モータ3は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
The motor control device 5 drives the motor 3 according to the steering torque detected by the torque sensor 1, the steering angle detected by the steering angle sensor 4, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6, thereby responding to the steering situation and the vehicle speed. Realize appropriate steering assistance.
In this embodiment, the motor 3 is a three-phase brushless motor. As schematically shown in FIG. 2, the rotor 50 as a field and a U-phase, V arranged in a stator 55 facing the rotor 50, V Phase and W phase stator windings 51, 52, 53. The motor 3 may be of an inner rotor type in which a stator is disposed facing the outside of the rotor, or may be of an outer rotor type in which a stator is disposed facing the inside of a cylindrical rotor.

各相のステータ巻線51,52,53の方向にU軸、V軸およびW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)が定義される。また、ロータ50の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ50の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(dq座標系。実回転座標系)が定義される。dq座標系は、ロータ50とともに回転する回転座標系である。dq座標系では、q軸電流のみがロータ50のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ50の回転角(ロータ角)θMは、U軸に対するd軸の回転角である。dq座標系は、ロータ角θMに従う実回転座標系である。このロータ角θMを用いることによって、UVW座標系とdq座標系との間での座標変換を行うことができる。 Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the stator windings 51, 52, and 53 of each phase. Also, a two-phase rotational coordinate system (dq coordinate system) in which the d axis (magnetic pole axis) is taken in the magnetic pole direction of the rotor 50 and the q axis (torque axis) is taken in the direction perpendicular to the d axis in the rotation plane of the rotor 50. The actual rotating coordinate system) is defined. The dq coordinate system is a rotating coordinate system that rotates with the rotor 50. In the dq coordinate system, since only the q-axis current contributes to the torque generation of the rotor 50, the d-axis current may be set to zero and the q-axis current may be controlled according to the desired torque. The rotation angle (rotor angle) θ M of the rotor 50 is the rotation angle of the d axis with respect to the U axis. The dq coordinate system is an actual rotating coordinate system according to the rotor angle θ M. By using this rotor angle θ M , coordinate conversion between the UVW coordinate system and the dq coordinate system can be performed.

一方、この実施形態では、制御上の回転角を表す制御角θCが導入される。制御角θCは、U軸に対する仮想的な回転角である。この制御角θCに対応する仮想的な軸をγ軸とし、このγ軸に対して90°進んだ軸をδ軸として、仮想二相回転座標系(γδ座標系。仮想回転座標系)を定義する。制御角θCがロータ角θMに等しいとき、仮想回転座標系であるγδ座標系と実回転座標系であるdq座標系とが一致する。すなわち、仮想軸としてのγ軸は実軸としてのd軸と一致し、仮想軸としてのδ軸は実軸としてのq軸と一致する。γδ座標系は、制御角θCに従う仮想回転座標系である。UVW座標系とγδ座標系との座標変換は、制御角θCを用いて行うことができる。 On the other hand, in this embodiment, a control angle θ C representing a control rotation angle is introduced. The control angle θ C is a virtual rotation angle with respect to the U axis. A virtual two-phase rotating coordinate system (γδ coordinate system, virtual rotating coordinate system) is defined with a virtual axis corresponding to the control angle θ C as a γ axis and an axis advanced by 90 ° with respect to the γ axis as a δ axis. Define. When the control angle θ C is equal to the rotor angle θ M , the γδ coordinate system that is the virtual rotation coordinate system and the dq coordinate system that is the actual rotation coordinate system coincide. That is, the γ-axis as the virtual axis matches the d-axis as the real axis, and the δ-axis as the virtual axis matches the q-axis as the real axis. The γδ coordinate system is a virtual rotating coordinate system according to the control angle θ C. Coordinate conversion between the UVW coordinate system and the γδ coordinate system can be performed using the control angle θ C.

制御角θCとロータ角θMとの差を負荷角θL(=θC−θM)と定義する。
制御角θCに従ってγ軸電流Iγをモータ3に供給すると、このγ軸電流Iγのq軸成分(q軸への正射影)がロータ50のトルク発生に寄与するq軸電流Iqとなる。すなわち、γ軸電流Iγとq軸電流Iqとの間に、次式(1)の関係が成立する。
q=Iγ・sinθL …(1)
再び図1を参照する。モータ制御装置5は、マイクロコンピュータ11と、このマイクロコンピュータ11によって制御され、モータ3に電力を供給する駆動回路(インバータ回路)12と、モータ3の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流検出部13とを備えている。
The difference between the control angle θ C and the rotor angle θ M is defined as the load angle θ L (= θ C −θ M ).
When the γ-axis current I γ is supplied to the motor 3 according to the control angle θ C, the q-axis component of the γ-axis current I γ (orthographic projection on the q-axis) contributes to the torque generation of the rotor 50 and the q-axis current I q Become. That is, the relationship of the following formula (1) is established between the γ-axis current I γ and the q-axis current I q .
I q = I γ · sinθ L (1)
Refer to FIG. 1 again. The motor control device 5 detects a current flowing in a microcomputer 11, a drive circuit (inverter circuit) 12 that is controlled by the microcomputer 11 and supplies electric power to the motor 3, and a stator winding of each phase of the motor 3. And a current detection unit 13.

電流検出部13は、モータ3の各相のステータ巻線51,52,53に流れる相電流IU,IV,IW(以下、総称するときには「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。これらは、UVW座標系における各座標軸方向の電流値である。
マイクロコンピュータ11は、CPUおよびメモリ(ROMおよびRAMなど)を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部には、指示操舵トルク設定部21と、トルク偏差演算部22と、PI(比例積分)制御部23と、リミッタ24と、制御角演算部26と、指示電流値生成部31と、電流偏差演算部32と、PI制御部33と、γδ/UVW変換部34と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部35と、UVW/γδ変換部36とが含まれている。さらに、前記複数の機能処理部には、指示電流値増加判定部27と、指示電流値補正部37と、電流制限部38と、電流値積算部39とが含まれている。
The current detection unit 13 uses phase currents I U , I V , I W (hereinafter, collectively referred to as “three-phase detection current I UVW ”) flowing through the stator windings 51, 52, 53 of each phase of the motor 3. To detect. These are current values in the coordinate axis directions in the UVW coordinate system.
The microcomputer 11 includes a CPU and a memory (such as a ROM and a RAM), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a command steering torque setting unit 21, a torque deviation calculation unit 22, a PI (proportional integration) control unit 23, a limiter 24, a control angle calculation unit 26, and a command current value generation unit. 31, a current deviation calculation unit 32, a PI control unit 33, a γδ / UVW conversion unit 34, a PWM (Pulse Width Modulation) control unit 35, and a UVW / γδ conversion unit 36. Further, the plurality of function processing units include an instruction current value increase determination unit 27, an instruction current value correction unit 37, a current limiting unit 38, and a current value integration unit 39.

指示操舵トルク設定部21は、舵角センサ4によって検出される操舵角と、車速センサ6によって検出される車速とに基づいて、指示操舵トルクT*を設定する。たとえば、図4に示すように、たとえば、操舵角が正の値(右方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクT*は正の値(右方向へのトルク)に設定され、操舵角が負の値(左方向へ操舵した状態)のとき指示操舵トルクT*は負の値(左方向へのトルク)に設定される。そして、操舵角の絶対値が大きくなるに従って、その絶対値が大きくなるように(図4の例では非線型に大きくなるように)指示操舵トルクT*が設定される。ただし、所定の上限値(正の値。たとえば、+6Nm)および下限値(負の値。たとえば−6Nm)の範囲内で指示操舵トルクT*の設定が行われる。また、指示操舵トルクT*は、車速が大きいほど、その絶対値が小さくなるように設定される。すなわち、車速感応制御が行われる。 The command steering torque setting unit 21 sets the command steering torque T * based on the steering angle detected by the steering angle sensor 4 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6. For example, as shown in FIG. 4, for example, when the steering angle is a positive value (a state of steering to the right), the command steering torque T * is set to a positive value (torque to the right), and the steering angle is The instruction steering torque T * is set to a negative value (torque to the left) when the value is negative (steering to the left). Then, the command steering torque T * is set so that the absolute value of the steering angle increases as the absolute value of the steering angle increases (in the example of FIG. 4, the absolute value increases nonlinearly). However, the command steering torque T * is set within a predetermined upper limit value (positive value, for example, +6 Nm) and lower limit value (negative value, for example, −6 Nm). Further, the command steering torque T * is set such that the absolute value thereof decreases as the vehicle speed increases. That is, vehicle speed sensitive control is performed.

トルク偏差演算部22は、指示操舵トルク設定部21によって設定される指示操舵トルクT*とトルクセンサ1によって検出される操舵トルクT(以下、区別するために「検出操舵トルクT」という。)との偏差(トルク偏差)ΔTを求める。PI制御部23は、このトルク偏差ΔTに対するPI演算を行う。すなわち、トルク偏差演算部22およびPI制御部23によって、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に導くためのトルクフィードバック制御手段が構成されている。PI制御部23は、トルク偏差ΔTに対するPI演算を行うことで、制御角θCに対する加算角αを演算する。 The torque deviation calculation unit 22 includes a command steering torque T * set by the command steering torque setting unit 21 and a steering torque T detected by the torque sensor 1 (hereinafter referred to as “detected steering torque T” for distinction). Deviation (torque deviation) ΔT. The PI control unit 23 performs a PI calculation on the torque deviation ΔT. That is, the torque deviation calculation unit 22 and the PI control unit 23 constitute torque feedback control means for guiding the detected steering torque T to the command steering torque T * . The PI control unit 23 calculates the addition angle α for the control angle θ C by performing PI calculation for the torque deviation ΔT.

リミッタ24は、PI制御部23によって求められた加算角αに対して制限を加える制限手段である。より具体的には、リミッタ24は、所定の上限値UL(正の値)と下限値LL(負の値)との間の値に加算角αを制限する。上限値ULおよび下限値LLは、最大操舵角速度に基づいて定められる。最大操舵角速度とは、ステアリングホイール10の操舵角速度として想定され得る最大値であり、たとえば、800deg/sec程度である。   The limiter 24 is a limiting unit that limits the addition angle α obtained by the PI control unit 23. More specifically, the limiter 24 limits the addition angle α to a value between a predetermined upper limit value UL (positive value) and a lower limit value LL (negative value). The upper limit value UL and the lower limit value LL are determined based on the maximum steering angular velocity. The maximum steering angular velocity is a maximum value that can be assumed as the steering angular velocity of the steering wheel 10 and is, for example, about 800 deg / sec.

最大操舵角速度のときのロータ50の電気角の変化速度(電気角での角速度。最大ロータ角速度)は、次式(2)のとおり、最大操舵角速度と、減速機構7の減速比と、ロータ50の極対数との積で与えられる。極対数とは、ロータ50が有する磁極対(N極とS極との対)の個数である。
最大ロータ角速度=最大操舵角速度×減速比×極対数 …(2)
制御角θCの演算間(演算周期)におけるロータ50の電気角変化量の最大値(ロータ角変化量最大値)は、次式(3)のとおり、最大ロータ角速度に演算周期を乗じた値となる。
The change speed of the electrical angle of the rotor 50 at the maximum steering angular speed (the angular speed at the electrical angle. The maximum rotor angular speed) is the maximum steering angular speed, the reduction ratio of the speed reduction mechanism 7, and the rotor 50 as shown in the following equation (2). Given by the product of the number of pole pairs. The number of pole pairs is the number of magnetic pole pairs (pairs of N poles and S poles) that the rotor 50 has.
Maximum rotor angular speed = Maximum steering angular speed x Reduction ratio x Number of pole pairs (2)
The maximum value of the electrical angle change amount of the rotor 50 (the maximum value of the rotor angle change amount) during the calculation (control cycle) of the control angle θ C is the value obtained by multiplying the maximum rotor angular velocity by the calculation cycle as shown in the following equation (3). It becomes.

ロータ角変化量最大値=最大ロータ角速度×演算周期
=最大操舵角速度×減速比×極対数×演算周期 …(3)
このロータ角変化量最大値が一演算周期間で許容される制御角θCの最大変化量である。そこで、前記ロータ角変化量最大値をωmax(>0)と表すと、加算角αの上限値ULおよび下限値LLは、それぞれ次式(4)(5)で表すことができる。
Maximum value of rotor angle change = Maximum rotor angular speed x Calculation cycle
= Maximum steering angular velocity x reduction ratio x number of pole pairs x calculation cycle (3)
The maximum value of the rotor angle change amount is the maximum change amount of the control angle θ C allowed during one calculation cycle. Therefore, if the maximum value of the rotor angle change is expressed as ω max (> 0), the upper limit value UL and the lower limit value LL of the addition angle α can be expressed by the following equations (4) and (5), respectively.

UL=+ωmax …(4)
LL=−ωmax …(5)
リミッタ24は、PI制御部23によって求められた加算角αを上限値ULと比較し、加算角αが上限値ULを超えている場合には、上限値ULを加算角αに代入する。したがって、制御角θCに対して上限値UL(=+ωmax)が加算されることになる。一方、PI制御部23によって求められた加算角αが下限値LL未満であれば、下限値LLを加算角αに代入する。したがって、制御角θCに対して下限値LL(=−ωmax)が加算されることになる。PI制御部23によって求められた加算角αが下限値LL以上上限値UL以下であれば、その加算角αがそのまま制御角θCへの加算のために用いられる。
UL = + ω max (4)
LL = −ω max (5)
The limiter 24 compares the addition angle α obtained by the PI control unit 23 with the upper limit value UL, and substitutes the upper limit value UL for the addition angle α when the addition angle α exceeds the upper limit value UL. Therefore, the upper limit value UL (= + ω max ) is added to the control angle θ C. On the other hand, if the addition angle α obtained by the PI control unit 23 is less than the lower limit value LL, the lower limit value LL is substituted into the addition angle α. Therefore, the lower limit LL (= −ω max ) is added to the control angle θ C. If the addition angle α obtained by the PI control unit 23 is not less than the lower limit value LL and not more than the upper limit value UL, the addition angle α is used for addition to the control angle θ C as it is.

このようにして、加算角αを上限値ULと下限値LLとの間に制限することができるので、制御の安定化を図ることができる。より具体的には、電流不足時や制御開始時に制御不安定状態(アシスト力が不安定な状態)が発生しても、この状態から安定な制御状態へと速やかに遷移させることができる。これにより、操舵感を向上することができる。
この制限処理後の加算角αが、制御角演算部26の加算器26Aにおいて、制御角θCの前回値θC(n-1)(nは今演算周期の番号)に加算される(Z-1は信号の前回値を表す)。ただし、制御角θCの初期値は予め定められた値(たとえば零)である。
In this way, the addition angle α can be limited between the upper limit value UL and the lower limit value LL, so that the control can be stabilized. More specifically, even if a control unstable state (a state where the assist force is unstable) occurs at the time of current shortage or at the start of control, it is possible to quickly transition from this state to a stable control state. Thereby, a feeling of steering can be improved.
The addition angle α after the restriction processing is added to the previous value θ C (n−1) (n is the number of the current calculation cycle) of the control angle θ C in the adder 26A of the control angle calculation unit 26 (Z -1 represents the previous value of the signal). However, the initial value of the control angle θ C is a predetermined value (eg, zero).

制御角演算部26は、制御角θCの前回値θC(n-1)にリミッタ24から与えられる加算角αを加算する加算器26Aを含む。すなわち、制御角演算部26は、所定の演算周期毎に制御角θCを演算する。そして、前演算周期における制御角θCを前回値θC(n-1)とし、これを用いて今演算周期における制御角θCである今回値θC(n)を求める。
指示電流値生成部31は、制御上の回転角である前記制御角θCに対応する仮想回転座標系であるγδ座標系の座標軸(仮想軸)に流すべき電流値を指示電流値として生成するものである。具体的には、γ軸指示電流値Iγ *およびδ軸指示電流値Iδ *(以下、これらを総称するときには「二相指示電流値Iγδ *という。)を生成する。指示電流値生成部31は、γ軸指示電流値Iγ *を有意値とする一方で、δ軸指示電流値Iδ *を零とする。より具体的には、指示電流値生成部31は、トルクセンサ1によって検出される検出操舵トルクTと、指示操舵トルク設定部21によって設定される指示操舵トルクT*と、車速センサ6によって検出される車速とに基づいてγ軸指示電流値Iγ *を設定する。
The control angle calculation unit 26 includes an adder 26A that adds the addition angle α given from the limiter 24 to the previous value θ C (n−1) of the control angle θ C. That is, the control angle calculation unit 26 calculates the control angle θ C at every predetermined calculation cycle. Then, the control angle θ C in the previous calculation cycle is set as the previous value θ C (n−1), and this value is used to obtain the current value θ C (n) that is the control angle θ C in the current calculation cycle.
The command current value generation unit 31 generates a current value to be passed through the coordinate axis (virtual axis) of the γδ coordinate system, which is a virtual rotation coordinate system corresponding to the control angle θ C that is a control rotation angle, as the command current value. Is. Specifically, a γ-axis command current value I γ * and a δ-axis command current value I δ * (hereinafter, collectively referred to as “two-phase command current value I γδ * ) are generated. The unit 31 sets the γ-axis command current value I γ * to a significant value and sets the δ-axis command current value I δ * to 0. More specifically, the command current value generation unit 31 includes the torque sensor 1. The γ-axis command current value I γ * is set based on the detected steering torque T detected by the command, the command steering torque T * set by the command steering torque setting unit 21, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 6. .

検出操舵トルクTに対するγ軸指示電流値Iγ *の設定例は、図5Aおよび図5Bに示されている。図5Aはγ軸指示電流値Iγ *の基本値の特性を示し、図5Bおよび図5Cは図5Aの特性に従って求められる基本値に乗じられるトルクゲインおよび車速ゲインをそれぞれ示している。
図5Aに示されているように、検出操舵トルクTが零付近の領域には不感帯NRが設定されている。γ軸指示電流値Iγ *の基本値は、不感帯NRの外側の領域で急峻に立ち上がり、所定のトルク以上でほぼ一定値となるように設定される。これにより、運転者がステアリングホイール10を操作していないときには、モータ3への通電が停止され、不必要な電力消費が抑制される。
Examples of setting the γ-axis command current value I γ * with respect to the detected steering torque T are shown in FIGS. 5A and 5B. 5A shows the characteristics of the basic value of the γ-axis command current value I γ * , and FIGS. 5B and 5C show the torque gain and the vehicle speed gain that are multiplied by the basic value obtained according to the characteristics of FIG. 5A, respectively.
As shown in FIG. 5A, a dead zone NR is set in a region where the detected steering torque T is near zero. The basic value of the γ-axis command current value I γ * is set so as to rise steeply in a region outside the dead zone NR and to be a substantially constant value above a predetermined torque. Thereby, when the driver is not operating the steering wheel 10, the energization to the motor 3 is stopped, and unnecessary power consumption is suppressed.

さらに、γ軸指示電流値Iγ *の基本値に乗じられるトルクゲインは、図5Bに示されているように、指示操舵トルクTが大きいほど大きくなるように定められている。より具体的には、指示操舵トルクの区間が低トルク区間、中トルク区間および高トルク区間に分けられており、低トルク区間ではトルクゲインは下限値に固定され、高トルク区間ではトルクゲインは上限値に固定され、中トルク区間では指示操舵トルクT*に応じて下限値から上限値まで単調に(この実施形態ではリニアに)増加するように設定される。これにより、必要なアシストトルクに応じたγ軸指示電流値Iγ *を設定でき、かつ、必要充分なγ軸指示電流値Iγ *を設定できるので、省エネルギー性を向上できる。低トルク区間とは、指示操舵トルクT*は小さいものの、外力によって操舵トルクTが変化する可能性があるため、これを抑えるためのアシストトルクを発生するための電流が必要な区間である。中トルク区間とは、指示操舵トルクT*が大きくなり、大きなアシストトルクが必要になる可能性が高くなっている区間である。そして、高トルク区間とは、大きなアシストトルクが必要であるが、モータ保護等のために電流の増加を抑制すべき区間である。図5Bの特性は例示であり、指示操舵トルクT*が大きくなるにつれてトルクゲインが大きくなる傾向であればよい。 Furthermore, as shown in FIG. 5B, the torque gain multiplied by the basic value of the γ-axis command current value I γ * is determined so as to increase as the command steering torque T increases. More specifically, the command steering torque section is divided into a low torque section, a middle torque section, and a high torque section. In the low torque section, the torque gain is fixed to the lower limit value, and in the high torque section, the torque gain is the upper limit. The value is fixed to a value, and is set to increase monotonously (linearly in this embodiment) from the lower limit value to the upper limit value according to the command steering torque T * in the middle torque section. Thereby, the γ-axis command current value I γ * corresponding to the required assist torque can be set, and the necessary and sufficient γ-axis command current value I γ * can be set, so that energy saving can be improved. The low torque section is a section that requires a current for generating an assist torque for suppressing the steering torque T because the steering torque T may be changed by an external force although the command steering torque T * is small. The middle torque section is a section in which the command steering torque T * is large and there is a high possibility that a large assist torque is required. The high torque section is a section that requires a large assist torque but should suppress an increase in current for motor protection and the like. The characteristics shown in FIG. 5B are merely examples, and it is sufficient that the torque gain tends to increase as the command steering torque T * increases.

また、γ軸指示電流値Iγ *の基本値に乗じられる車速ゲインは、図5Cに示されているように、車速が大きいほど小さくなる傾向の特性とされている。より具体的には、全車速区間が低速区間、中速区間および高速区間に区分されていて、低速区間においては車速ゲインが上限値に固定され、高速区間においては車速ゲインが下限値に固定され、中速区間においては、車速の増加に伴って単調に(この実施形態ではリニアに)減少する特性で車速ゲインが設定されるようになっている。これにより、車速が高いほどアシストトルクを少なくする、車速感応制御を行うことができ、優れた操舵感を実現できる。 Further, as shown in FIG. 5C, the vehicle speed gain multiplied by the basic value of the γ-axis command current value I γ * is a characteristic that tends to decrease as the vehicle speed increases. More specifically, the entire vehicle speed section is divided into a low speed section, a medium speed section, and a high speed section. In the low speed section, the vehicle speed gain is fixed to the upper limit value, and in the high speed section, the vehicle speed gain is fixed to the lower limit value. In the middle speed section, the vehicle speed gain is set with a characteristic that decreases monotonously (linearly in this embodiment) as the vehicle speed increases. Thereby, it is possible to perform vehicle speed sensitive control in which the assist torque is reduced as the vehicle speed is higher, and an excellent steering feeling can be realized.

このように、γ軸指示電流値Iγ *の基本値に対してトルクゲインおよび車速ゲインを乗じることによって、γ軸指示電流値Iγ *が設定されるようになっている。ただし、トルクゲインおよび車速ゲインのいずれか一方のみを適用してもよいし、これらのゲインをいずれも適用せずに、基本値をそのままγ軸指示電流値Iγ *として用いてもよい。
なお、トルクゲインの決定には、指示操舵トルクT*をそのまま用いてもよいが、指示操舵トルクT*に対してフィルタ処理(たとえば、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、移動平均フィルタ等)を行ってノイズを除去した値を求め、この値に応じてトルクゲインを決定してもよい。
Thus, the γ-axis command current value I γ * is set by multiplying the basic value of the γ-axis command current value I γ * by the torque gain and the vehicle speed gain. However, only one of the torque gain and the vehicle speed gain may be applied, or the basic value may be used as it is as the γ-axis command current value I γ * without applying any of these gains.
In order to determine the torque gain, the command steering torque T * may be used as it is, but the command steering torque T * is subjected to filter processing (for example, a low pass filter, a band pass filter, a moving average filter, etc.). A value from which noise has been removed may be obtained, and the torque gain may be determined according to this value.

指示電流値補正部37は、指示電流値生成部31によって生成されたγ軸指示電流値Iγ *を補正する。より具体的には、指示電流値補正部37は、指示電流値増加判定部27による判定結果に応じて、γ軸指示電流値Iγ *を一時的に増加補正する。指示電流値増加判定部27は、検出操舵トルクT、指示操舵トルクT*およびリミッタ24の動作状況に応じて、γ軸指示電流値Iγ *に対する補正値を生成し、指示電流値補正部37に与える。 The command current value correction unit 37 corrects the γ-axis command current value I γ * generated by the command current value generation unit 31. More specifically, the command current value correction unit 37 temporarily increases and corrects the γ-axis command current value I γ * according to the determination result by the command current value increase determination unit 27. The command current value increase determination unit 27 generates a correction value for the γ-axis command current value I γ * according to the detected steering torque T, the command steering torque T *, and the operating state of the limiter 24, and the command current value correction unit 37. To give.

電流制限部38は、電流値積算部39からの電流制限指令に応じて、γ軸指示電流値Iγ *を所定値に制限する。電流値積算部39は、UVW/γδ変換部36から二相検出電流Iγδを取得し、これを積算する。そして、その積算結果が所定のしきい値に達すると、電流制限部38に電流制限指令を与える。前記所定のしきい値は、モータ3への継続通電によってモータ3または駆動回路12の過熱が生じるときの電流積算値よりも小さな値に設定される。 The current limiting unit 38 limits the γ-axis command current value I γ * to a predetermined value in response to the current limit command from the current value integrating unit 39. The current value integration unit 39 acquires the two-phase detection current I γδ from the UVW / γδ conversion unit 36 and integrates it. When the integration result reaches a predetermined threshold value, a current limit command is given to the current limiter 38. The predetermined threshold value is set to a value smaller than an integrated current value when the motor 3 or the drive circuit 12 is overheated by continuous energization of the motor 3.

電流偏差演算部32は、γ軸指示電流値Iγ *に対するγ軸検出電流Iγの偏差Iγ *−Iγと、δ軸指示電流値Iδ *(=0)に対するδ軸検出電流Iδの偏差Iδ *−Iδとを演算する。電流偏差演算部32に入力されるγ軸指示電流値Iγ *は、指示電流値生成部31によって生成され、指示電流値補正部37によって補正され、必要に応じて電流制限部38によって制限された値である。γ軸検出電流Iγおよびδ軸検出電流Iδは、UVW/γδ変換部36から偏差演算部32に与えられるようになっている。 The current deviation calculation unit 32 includes a deviation I γ * −I γ of the γ-axis detected current I γ with respect to the γ-axis indicated current value I γ * and a δ-axis detected current I with respect to the δ-axis indicated current value I δ * (= 0). calculates the deviation I δ * -I δ of [delta]. The γ-axis command current value I γ * input to the current deviation calculation unit 32 is generated by the command current value generation unit 31, corrected by the command current value correction unit 37, and limited by the current limiting unit 38 as necessary. Value. The γ-axis detection current I γ and the δ-axis detection current I δ are supplied from the UVW / γδ conversion unit 36 to the deviation calculation unit 32.

UVW/γδ変換部36は、電流検出部13によって検出されるUVW座標系の三相検出電流IUVW(U相検出電流IU、V相検出電流IVおよびW相検出電流IW)をγδ座標系の二相検出電流IγおよびIδ(以下総称するときには「二相検出電流Iγδ」という。)に変換する。これらが電流偏差演算部32に与えられるようになっている。UVW/γδ変換部36における座標変換には、制御角演算部26で演算される制御角θCが用いられる。 The UVW / γδ conversion unit 36 converts the three-phase detection current I UVW (U-phase detection current I U , V-phase detection current I V and W-phase detection current I W ) of the UVW coordinate system detected by the current detection unit 13 to γδ. Two-phase detection currents I γ and I δ in the coordinate system (hereinafter collectively referred to as “two-phase detection currents I γδ ”). These are supplied to the current deviation calculation unit 32. For the coordinate conversion in the UVW / γδ conversion unit 36, the control angle θ C calculated by the control angle calculation unit 26 is used.

PI制御部33は、電流偏差演算部32によって演算された電流偏差に対するPI演算を行うことにより、モータ3に印加すべき二相指示電圧Vγδ *(γ軸指示電圧Vγ *およびδ軸指示電圧Vδ *)を生成する。この二相指示電圧Vγδ *が、γδ/UVW変換部34に与えられる。
γδ/UVW変換部34は、二相指示電圧Vγδ *に対して座標変換演算を行うことによって、三相指示電圧VUVW *を生成する。三相指示電圧VUVW *は、U相指示電圧VU *、V相指示電圧VV *およびW相指示電圧VW *からなる。この三相指示電圧VUVW *は、PWM制御部35に与えられる。
The PI control unit 33 performs a PI calculation on the current deviation calculated by the current deviation calculation unit 32 to thereby provide a two-phase instruction voltage V γδ * (γ-axis instruction voltage V γ * and δ-axis instruction to be applied to the motor 3. Voltage V δ * ). This two-phase instruction voltage V γδ * is supplied to the γδ / UVW conversion unit 34.
The γδ / UVW converter 34 generates a three-phase instruction voltage V UVW * by performing a coordinate conversion operation on the two-phase instruction voltage V γδ * . The three-phase command voltage V UVW * includes a U-phase command voltage V U * , a V-phase command voltage V V *, and a W-phase command voltage V W * . The three-phase instruction voltage V UVW * is given to the PWM control unit 35.

PWM制御部35は、U相指示電圧VU *、V相指示電圧VV *およびW相指示電圧VW *にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号およびW相PWM制御信号を生成し、駆動回路12に供給する。
駆動回路12は、U相、V相およびW相に対応した三相インバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部35から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧VUVW *に相当する電圧がモータ3の各相のステータ巻線51,52、53に印加されることになる。
The PWM control unit 35 includes a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM having a duty corresponding to the U-phase instruction voltage V U * , the V-phase instruction voltage V V *, and the W-phase instruction voltage V W * , respectively. A control signal is generated and supplied to the drive circuit 12.
The drive circuit 12 includes a three-phase inverter circuit corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase. The power elements constituting the inverter circuit are controlled by a PWM control signal supplied from the PWM control unit 35, so that a voltage corresponding to the three-phase instruction voltage V UVW * is a stator winding 51, 52 for each phase of the motor 3. , 53 is applied.

電流偏差演算部32およびPI制御部33は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、モータ3に流れるモータ電流が、指示電流値生成部31によって設定される二相指示電流値Iγδ *に近づくように制御される。
図3は、前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。ただし、説明を簡単にするために、リミッタ24の機能は省略してある。
The current deviation calculation unit 32 and the PI control unit 33 constitute a current feedback control unit. By the function of the current feedback control means, the motor current flowing through the motor 3 is controlled so as to approach the two-phase command current value I γδ * set by the command current value generation unit 31.
FIG. 3 is a control block diagram of the electric power steering apparatus. However, in order to simplify the description, the function of the limiter 24 is omitted.

指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとの偏差(トルク偏差)に対するPI制御(KPは比例係数、KIは積分係数、1/sは積分演算子である。)によって、加算角αが生成される。この加算角αが制御角θCの前回値θC(n-1)に対して加算されることによって、制御角θCの今回値θC(n)=θC(n-1)+αが求められる。このとき、制御角θCとロータ50の実際のロータ角θMとの偏差が負荷角θL=θC−θMとなる。 By the PI control (K P is a proportional coefficient, K I is an integral coefficient, and 1 / s is an integral operator) with respect to a deviation (torque deviation) between the command steering torque T * and the detected steering torque T, the addition angle α is Generated. It is obtained by adding the addition the addition angle alpha control angle theta previous value of C θ C (n-1) , the current value of the control angle θ C θ C (n) = θ C (n-1) + α is Desired. At this time, the deviation between the control angle θ C and the actual rotor angle θ M of the rotor 50 is the load angle θ L = θ C −θ M.

したがって、制御角θCに従うγδ座標系(仮想回転座標系)のγ軸(仮想軸)にγ軸指示電流値Iγ *に従ってγ軸電流Iγが供給されると、q軸電流Iq=IγsinθLとなる。このq軸電流Iqがロータ50の発生トルクに寄与する。すなわち、モータ3のトルク定数KTをq軸電流Iq(=IγsinθL)に乗じた値が、アシストトルクTA(=KT・IγsinθL)として、減速機構7を介して、舵取り機構2に伝達される。このアシストトルクTAを舵取り機構2からの負荷トルクTLから減じた値が、運転者がステアリングホイール10に与えるべき操舵トルクTである。この操舵トルクTがフィードバックされることによって、この操舵トルクTを指示操舵トルクT*に導くように系が動作する。つまり、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に一致させるべく、加算角αが求められ、それに応じて制御角θCが制御される。 Therefore, when the γ-axis current I γ is supplied according to the γ-axis command current value I γ * to the γ-axis (virtual axis) of the γδ coordinate system (virtual rotation coordinate system) according to the control angle θ C , the q-axis current I q = I γ sinθ L This q-axis current I q contributes to the torque generated by the rotor 50. That is, the value obtained by multiplying the torque constant K T of the motor 3 by the q-axis current I q (= I γ sin θ L ) is used as the assist torque T A (= K T · I γ sin θ L ) via the speed reduction mechanism 7. And transmitted to the steering mechanism 2. A value obtained by subtracting the assist torque TA from the load torque TL from the steering mechanism 2 is the steering torque T that the driver should apply to the steering wheel 10. As the steering torque T is fed back, the system operates so as to guide the steering torque T to the command steering torque T * . That is, the addition angle α is obtained so that the detected steering torque T matches the command steering torque T * , and the control angle θ C is controlled accordingly.

このように制御上の仮想軸であるγ軸に電流を流す一方で、指示操舵トルクT*と検出操舵トルクTとの偏差ΔTに応じて求められる加算角αで制御角θCを更新していくことにより、負荷角θLが変化し、この負荷角θLに応じたトルクがモータ3から発生するようになっている。これにより、操舵角および車速に基づいて設定される指示操舵トルクT*に応じたトルクをモータ3から発生させることができるので、操舵角および車速に対応した適切な操舵補助力を舵取り機構2に与えることができる。すなわち、操舵角の絶対値が大きいほど操舵トルクが大きく、かつ、車速が大きいほど操舵トルクが小さくなるように、操舵補助制御が実行される。 In this way, while the current is passed through the γ-axis that is the virtual axis for control, the control angle θ C is updated with the addition angle α obtained according to the deviation ΔT between the command steering torque T * and the detected steering torque T. As a result, the load angle θ L changes, and a torque corresponding to the load angle θ L is generated from the motor 3. As a result, a torque corresponding to the command steering torque T * set based on the steering angle and the vehicle speed can be generated from the motor 3, so that an appropriate steering assist force corresponding to the steering angle and the vehicle speed can be applied to the steering mechanism 2. Can be given. That is, the steering assist control is executed such that the steering torque increases as the absolute value of the steering angle increases, and the steering torque decreases as the vehicle speed increases.

このようにして、回転角センサを用いることなくモータ3を適切に制御して、適切な操舵補助を行うことができる電動パワーステアリング装置を実現できる。これにより、構成を簡単にすることができ、コストの削減を図ることができる。
図6は、負荷角θLに対する検出操舵トルクTの変化の一例を示す図である。制御角θCを変化させて負荷角θLを変動させることにより、q軸電流が変化するので、ロータ50が発生するトルクは正弦波状に変化する。これに応じて、検出操舵トルクTも正弦波状に変動することになる。指示操舵トルクT*よりも検出操舵トルクT(運転者の操舵負担)が大きい状況では、モータ3から舵取り機構2に与えられるアシストトルク(操舵補助力)が不足する場合がある。この場合、負荷角θLを90度または270度に近づけることによって、アシストトルクの増大が図られることになる。しかし、必要なアシストトルクが大きいときには、いずれの負荷角θLでもそのアシストトルクを達成できない場合がある。この場合、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に一致させることができない。この状況では、PI制御部23が加算角αを増加させていくため、リミッタ24が作動して、加算角αがその上限値ULに固定される。これにより、制御角θCが適値に収束せず、循環的な変動を繰り返すことになる。
In this way, an electric power steering apparatus that can appropriately control the motor 3 without using a rotation angle sensor and perform appropriate steering assistance can be realized. Thereby, a structure can be simplified and cost reduction can be aimed at.
Figure 6 is a diagram showing an example of a change of the detected steering torque T with respect to the load angle theta L. Since the q-axis current is changed by changing the control angle θ C to change the load angle θ L , the torque generated by the rotor 50 changes in a sine wave shape. In response to this, the detected steering torque T also varies sinusoidally. In a situation where the detected steering torque T (driver's steering burden) is larger than the command steering torque T *, the assist torque (steering assist force) applied from the motor 3 to the steering mechanism 2 may be insufficient. In this case, the assist torque can be increased by bringing the load angle θ L close to 90 degrees or 270 degrees. However, when there is a great need assist torque may not be able to achieve its assist torque in either of the load angle theta L. In this case, the detected steering torque T cannot be matched with the command steering torque T * . In this situation, since the PI control unit 23 increases the addition angle α, the limiter 24 operates and the addition angle α is fixed to the upper limit value UL. As a result, the control angle θ C does not converge to an appropriate value, and cyclic fluctuations are repeated.

そこで、この実施形態では、指示電流値増加判定部27は、リミッタ24が作動すると、γ軸指示電流値Iγ *を一時的に増加補正するように動作する。
図7は、指示電流値増加判定部27および指示電流値補正部37の動作を説明するためのフローチャートである。指示電流値増加判定部27は、リミッタ24が作動中かどうかを判断し(ステップS1)、作動中であれば(ステップS1:YES)、さらに、次の条件Aまたは条件Bのいずれかが満たされるかどうかを判断する(ステップS2,S3)。ただし、条件Bにおける「トルク変化量」とは、前制御周期と今制御周期との間における検出操舵トルクTの変化量である。
Therefore, in this embodiment, the command current value increase determination unit 27 operates to temporarily increase and correct the γ-axis command current value I γ * when the limiter 24 operates.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operations of the command current value increase determination unit 27 and the command current value correction unit 37. The command current value increase determination unit 27 determines whether or not the limiter 24 is in operation (step S1). If the limiter 24 is in operation (step S1: YES), one of the following conditions A or B is satisfied. It is determined whether or not (steps S2 and S3). However, the “torque change amount” in the condition B is a change amount of the detected steering torque T between the previous control cycle and the current control cycle.

条件A:リミッタ作動後一定時間(たとえば0.001秒)以内の期間である。
条件B:トルク変化量および指示操舵トルクT*が一定時間(たとえば0.001秒)同符号である。
条件Aまたは条件Bが満たされると(ステップS2:YES。ステップS3:YES)、指示電流値増加判定部27は、γ軸指示電流値Iγ *を補正するための補正値を生成する(ステップS4)。指示電流値補正部37は、指示電流値生成部31が生成したγ軸指示電流値Iγ *に、その補正値を加算することにより、γ軸指示電流値Iγ *を補正する(ステップS5)。リミッタ24が作動していなければ(ステップS1:NO)、補正値は生成されず、γ軸指示電流値Iγ *に対する補正は行われない。また、リミッタ24が作動中であっても、前記条件Aおよび条件Bのいずれもが満たされないときには(ステップS2:NO。ステップS3:NO)、補正値は生成されず、したがって、γ軸指示電流値Iγ *に対する補正は行われない。
Condition A: A period within a certain time (for example, 0.001 second) after the limiter is activated.
Condition B: The torque change amount and the command steering torque T * have the same sign for a certain time (for example, 0.001 second).
When condition A or condition B is satisfied (step S2: YES; step S3: YES), the command current value increase determination unit 27 generates a correction value for correcting the γ-axis command current value I γ * (step S2). S4). Command current value correcting unit 37, the gamma axis command current value preparation unit 31 to generate the command current value I gamma *, by adding the correction value to correct the gamma -axis command current value I gamma * (step S5 ). If the limiter 24 is not operating (step S1: NO), no correction value is generated and no correction is performed on the γ-axis command current value I γ * . Even when the limiter 24 is in operation, when neither the condition A nor the condition B is satisfied (step S2: NO, step S3: NO), no correction value is generated, and therefore the γ-axis command current No correction is made to the value I γ * .

検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に到達させるべく加算角αが変化させられるので、加算角αの絶対値が大きくなり、リミッタ24が作動するに至った直後の期間には、負荷角θLと検出操舵トルクTとの間に正の相関があると考えられる。そこで、条件Aが満たされるときにγ軸指示電流値Iγ *を増加補正することによって、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に近づける方向へのモータトルクを増加させることができる。 Since the addition angle α is changed so that the detected steering torque T reaches the command steering torque T * , the absolute value of the addition angle α increases, and during the period immediately after the limiter 24 is activated, the load angle θ It is considered that there is a positive correlation between L and the detected steering torque T. Therefore, by correcting the increase in the γ-axis command current value I γ * when the condition A is satisfied, it is possible to increase the motor torque in the direction in which the detected steering torque T approaches the command steering torque T * .

一方、トルク変化量の符号と指示操舵トルクT*の符号とが一致する場合には、検出操舵トルクTが指示操舵トルクT*に向かって変化しており、負荷角θLと検出操舵トルクTとの間に正の相関があると考えられる。そこで、条件Bが満たされるときにγ軸指示電流値Iγ *を増加補正することによって、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*に近づける方向へのモータトルクを増加させることができる。 On the other hand, when the sign of the torque change amount and the sign of the command steering torque T * match, the detected steering torque T changes toward the command steering torque T * , and the load angle θ L and the detected steering torque T It is thought that there is a positive correlation with Therefore, by correcting the increase in the γ-axis command current value I γ * when the condition B is satisfied, it is possible to increase the motor torque in the direction in which the detected steering torque T approaches the command steering torque T * .

なお、条件Aおよび条件Bは、両方を適用する必要はなく、いずれか一つのみの条件を用いてγ軸指示電流値Iγ *の増加補正を行うようにしてもよい。
図8は、指示電流値増加判定部27および指示電流値補正部37の働きによるγ軸指示電流値Iγ *の時間変化の一例を示す図である。リミッタ24が作動すると、γ軸指示電流値Iγ *に補正値が加算されることによって、γ軸指示電流値Iγ *は、補正前の値Iγ1から補正後の値Iγ2へとステップ状に変化する。指示電流値増加判定部27は、補正値を、一定時間(たとえば3秒)だけ上限値に保持した後、時間経過に伴って零まで単調減少(図8の例ではリニアに減少)させる。これにより、γ軸指示電流値Iγ *は、補正後の値Iγ2にステップ状に変化した後、前記一定時間だけその値Iγ2に保持され、その後は、時間経過に伴って補正前の値Iγ1へと漸次的に単調減少する。このようにして、γ軸指示電流値Iγ *が、一時的に増加補正されることになる。
Note that it is not necessary to apply both the conditions A and B, and the increase correction of the γ-axis command current value I γ * may be performed using only one of the conditions.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a time change of the γ-axis command current value I γ * due to the functions of the command current value increase determination unit 27 and the command current value correction unit 37. Step When the limiter 24 is activated by the correction value to the gamma -axis command current value I gamma * is added, the gamma -axis command current value I gamma *, from the uncorrected value I .gamma.1 to the corrected value I .gamma.2 It changes in shape. The command current value increase determination unit 27 holds the correction value at the upper limit value for a fixed time (for example, 3 seconds), and then monotonously decreases to zero with time (decreases linearly in the example of FIG. 8). Thus, the gamma -axis command current value I gamma *, was changed stepwise to the corrected value I .gamma.2, held only on the value I .gamma.2 the predetermined time, then, before the correction over time The value gradually decreases monotonically to the value I γ1 . In this way, the γ-axis command current value I γ * is temporarily corrected to be increased.

γ軸指示電流値Iγ *が一時的に増加補正されることによって、モータ3の発生トルクが大きくなる。これにより、いずれかの制御角θCにおいて、検出操舵トルクTを指示操舵トルクT*にほぼ等しいレベルとすることができる。これにより、制御角θCは適値に収束し、アシストトルク不足の状態が解消される。
なお、γ軸指示電流値Iγ *の増加補正は、図8に示されているようにステップ状にγ軸指示電流値Iγ *を増加させる補正であってもよいし、時間経過に伴って(たとえば経過時間に比例して)増加するようにγ軸指示電流値Iγ *を補正してもよい。また、時間経過に対するγ軸指示電流値Iγ *の関係を定めたマップや関数を準備しておき、これらに従ってγ軸指示電流値Iγ *を時間経過に伴って増加補正することとしてもよい。
The torque generated by the motor 3 increases as the γ-axis command current value I γ * is temporarily increased and corrected. Thereby, the detected steering torque T can be set to a level substantially equal to the command steering torque T * at any control angle θ C. As a result, the control angle θ C converges to an appropriate value, and the state where the assist torque is insufficient is eliminated.
Incidentally, gamma -axis command current value I gamma * increase correction may be a stepwise gamma -axis command current value I gamma * corrected to increase as shown in Figure 8, with time The γ-axis command current value I γ * may be corrected so as to increase (for example, in proportion to the elapsed time). Further, it is also possible to time advance to prepare a map or a function that defines the gamma -axis command current value I gamma * relationship to lapse, the increase correction with the gamma -axis command current value I gamma * over time in accordance with these .

また、増加補正されたγ軸指示電流値Iγ *を補正前の値に復帰させるときにも、同様に、ステップ状にγ軸指示電流値Iγ *を減少させてもよいし、図8に示されているように、時間経過に伴って(たとえば時間経過に比例して)減少するようにγ軸指示電流値Iγ *を減少させてもよい。さらに、時間経過に対するγ軸指示電流値Iγ *の関係を定めたマップや関数を準備しておき、これらに従ってγ軸指示電流値Iγ *を時間経過に伴って補正前の値に減少させることとしてもよい。 Similarly, when returning the increased corrected γ-axis command current value I γ * to the value before correction, the γ-axis command current value I γ * may be decreased stepwise, as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the γ-axis command current value I γ * may be decreased so as to decrease with the passage of time (for example, in proportion to the passage of time). Further, a map or a function that defines the relationship of the γ-axis command current value I γ * with respect to time is prepared, and the γ-axis command current value I γ * is reduced to a value before correction with time. It is good as well.

γ軸指示電流値Iγ *を補正する際には、さらに、PI制御部23に備えられた積分器の内部保持値をリセットまたは減少させることが好ましい。これにより、加算角αがリミッタ24における制限値に固定された状態を速やかに解消することができる。
図9は、電流値積算部39および電流制限部38による処理の内容を説明するためのフローチャートである。電流値積算部39は、二相検出電流Iγδを取得して(ステップS11)、この二相検出電流値Iγδを積算する(ステップS12)。電流制限部38は、電流値積算部39によって求められた電流積算値に基づいて、当該モータ制御装置5の推定温度を演算する(ステップS13)。モータ制御装置5は、主として、駆動回路12からの発熱によって温度上昇し、大電流が継続して流れれば、温度上昇が大きくなる。そして、電流制限部38は、演算された推定温度に基づいて、電流制限値を求め(ステップS14)、γ軸指示電流値Iγ *をその電流制限値以下に制限する(ステップS15)。
When correcting the γ-axis command current value I γ * , it is preferable to further reset or decrease the internal holding value of the integrator provided in the PI control unit 23. Thereby, the state where the addition angle α is fixed to the limit value in the limiter 24 can be quickly resolved.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the contents of processing by the current value integrating unit 39 and the current limiting unit 38. The current value integration unit 39 acquires the two-phase detection current I γδ (step S11), and integrates the two-phase detection current value I γδ (step S12). The current limiting unit 38 calculates the estimated temperature of the motor control device 5 based on the current integrated value obtained by the current value integrating unit 39 (step S13). The motor control device 5 rises in temperature mainly due to heat generated from the drive circuit 12, and the temperature rise increases if a large current continues to flow. Then, the current limiter 38 obtains a current limit value based on the calculated estimated temperature (step S14), and limits the γ-axis command current value I γ * to be equal to or less than the current limit value (step S15).

図10は、推定温度に対する電流制限値の設定例を示す特性図である。或るしきい値以下の推定温度に対しては一定の電流制限値が設定される。当該しきい値を超える範囲では、推定温度の増加に伴って単調に(この実施形態ではリニアに)電流制限値が減少させられる。所定の上限温度以上の範囲では、電流制限値は零に設定される。このような電流制限値によってγ軸指示電流値Iγ *を制限することにより、モータ3や駆動回路12に備えられたパワー素子が過熱により破壊することを予防できる。 FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating a setting example of the current limit value with respect to the estimated temperature. A constant current limit value is set for an estimated temperature below a certain threshold. In the range exceeding the threshold value, the current limit value is decreased monotonously (linearly in this embodiment) as the estimated temperature increases. In the range above the predetermined upper limit temperature, the current limit value is set to zero. By limiting the γ-axis command current value I γ * with such a current limit value, it is possible to prevent the power elements provided in the motor 3 and the drive circuit 12 from being destroyed by overheating.

図11に示すように、モータ3の制御継続時間(γ軸指示電流値Iγ *≠0の継続時間)に応じて、γ軸指示電流値Iγ *のための電流制限値を設定するようにしてもよい。γ軸指示電流値Iγ *が実質的に一定と見なせる状況では、連続通電時間と発熱量は比例する。そこで、制御継続時間に基づいて適切な電流制限値を設定することができる。これにより、複雑な温度推定演算を省くことができるから、マイクロコンピュータ11の演算負荷を軽減できる。 As shown in FIG. 11, the current limit value for the γ-axis command current value I γ * is set according to the control continuation time of the motor 3 (the continuation time of γ-axis command current value I γ * ≠ 0). It may be. In a situation where the γ-axis command current value I γ * can be regarded as substantially constant, the continuous energization time and the heat generation amount are proportional. Therefore, an appropriate current limit value can be set based on the control duration time. Thereby, since a complicated temperature estimation calculation can be omitted, the calculation load of the microcomputer 11 can be reduced.

なお、温度推定演算や制御継続時間の計測を行う代わりに、温度センサを用いてモータ温度を直接的に測定し、その測定値に応じて電流制限値を定めるようにしてもよい。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、回転角センサを備えずに、専らセンサレス制御によってモータ3を駆動する構成について説明したが、レゾルバ等の回転角センサを備え、この回転角センサの故障時に前述のようなセンサレス制御を行う構成としてもよい。これにより、回転角センサの故障時にもモータ3の駆動を継続できるから、操舵補助を継続できる。
Instead of performing the temperature estimation calculation and the control duration time, the motor temperature may be directly measured using a temperature sensor, and the current limit value may be determined according to the measured value.
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the motor 3 is driven exclusively by sensorless control without the rotation angle sensor has been described. However, the rotation angle sensor such as a resolver is provided, and when the rotation angle sensor fails, as described above. It is good also as a structure which performs a sensorless control. Thereby, since the drive of the motor 3 can be continued even when the rotation angle sensor fails, the steering assist can be continued.

この場合、回転角センサを用いるときには、指示電流値生成部31において、操舵トルクおよび車速に応じて、所定のアシスト特性に従ってδ軸指示電流値Iδ *を発生させるようにすればよい。
回転角センサの出力信号を用いる場合には、ロータ角θMが求まるので制御角θCを導入する必要がなく、制御角θCに従う仮想回転座標系を用いる必要がない。つまり、d軸電流およびq軸電流を制御すればよい。しかし、γδ軸に従って電流制御を行うγδ電流制御部と、dq軸に従って電流制御を行うdq電流制御部との両方を備えると、マイクロコンピュータ11においてプログラムを記憶するためのメモリ(ROM)の多くの領域を使用することになる。そこで、角度変数を共用化することによって、γδ電流制御部とdq電流制御部との共通化を図ることが好ましい。具体的には、共通化した電流制御部の角度変数を、回転角センサが正常なときにはdq座標用角度として用い、回転角センサの故障時にはγδ座標用角度として用いるように切り換えればよい。これにより、メモリの使用量を抑制できるから、それに応じてメモリ容量を削減でき、コストダウンを図ることができる。
In this case, when using the rotation angle sensor, the command current value generation unit 31 may generate the δ-axis command current value I δ * according to a predetermined assist characteristic in accordance with the steering torque and the vehicle speed.
When using the output signal of the rotation angle sensor, it is not necessary to introduce the control angle θ C because the rotor angle θ M is obtained, and it is not necessary to use a virtual rotation coordinate system according to the control angle θ C. That is, the d-axis current and the q-axis current may be controlled. However, if both a γδ current control unit that performs current control according to the γδ axis and a dq current control unit that performs current control according to the dq axis are provided, many of the memories (ROM) for storing programs in the microcomputer 11 Will use space. Therefore, it is preferable to share the γδ current control unit and the dq current control unit by sharing the angle variable. Specifically, the angle variable of the common current control unit may be switched so as to be used as the dq coordinate angle when the rotation angle sensor is normal and to be used as the γδ coordinate angle when the rotation angle sensor fails. Thereby, since the amount of memory used can be suppressed, the memory capacity can be reduced accordingly, and the cost can be reduced.

さらに、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動ポンプ式油圧パワーステアリング装置のためのモータの制御や、パワーステアリング装置以外にも、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)システム、可変ギヤレシオ(VGR)ステアリングシステムその他の車両用操舵装置に備えられたブラシレスモータの制御のために用いることができる。むろん、車両用操舵装置に限らず、他の用途のモータの制御のためにも本発明のモータ制御装置を適用できる。   Further, in the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the motor control for the electric pump type hydraulic power steering apparatus or the power steering apparatus. It can be used for control of a brushless motor provided in a steer-by-wire (SBW) system, a variable gear ratio (VGR) steering system and other vehicle steering devices. Of course, the motor control device of the present invention can be applied not only to the vehicle steering device but also to control a motor for other purposes.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

この発明の一実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering apparatus to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. モータの構成を説明するための図解図である。It is an illustration figure for demonstrating the structure of a motor. 前記電動パワーステアリング装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the electric power steering device. 操舵角に対する指示操舵トルクの特性例を示す図である。It is a figure which shows the example of a characteristic of the instruction | indication steering torque with respect to a steering angle. γ軸指示電流値の設定例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of a setting of (gamma) axis instruction | indication electric current value. 負荷角に対する検出操舵トルクの変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the detection steering torque with respect to a load angle. 指示電流値増加判定部および指示電流値補正部の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of a command current value increase determination part and a command current value correction | amendment part. 指示電流値増加判定部および指示電流値補正部の働きによるγ軸指示電流値の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the (gamma) -axis command current value by the function of the command current value increase determination part and the command current value correction part. 電流値積算部および電流制限部による処理の内容を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the content of the process by a current value integrating | accumulating part and a current limiting part. 推定温度に対する電流制限値の設定例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of a setting of the current limiting value with respect to estimated temperature. 制御継続時間に対する電流制限値の設定例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the example of a setting of the current limiting value with respect to control continuation time.

符号の説明Explanation of symbols

1…トルクセンサ、3…モータ、4…舵角センサ、5…モータ制御装置、11…マイクロコンピュータ、26…制御角演算部、50…ロータ、51,52,52…ステータ巻線、55…ステータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torque sensor, 3 ... Motor, 4 ... Steering angle sensor, 5 ... Motor control apparatus, 11 ... Microcomputer, 26 ... Control angle calculating part, 50 ... Rotor, 51, 52, 52 ... Stator winding, 55 ... Stator

Claims (3)

ロータと、このロータに対向するステータとを備えたモータを制御するためのモータ制御装置であって、
制御上の回転角である制御角に従う回転座標系の軸電流値で前記モータを駆動する電流駆動手段と、
所定の演算周期毎に、制御角の前回値に加算角を加算することによって制御角の今回値を求める制御角演算手段と、
前記加算角を所定の制限値に基づいて制限するための制限手段と、
この制限手段の動作状況に応じてモータ指示電流値を変更するモータ電流値変更手段とを含む、モータ制御装置。
A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor,
Current driving means for driving the motor with an axial current value of a rotating coordinate system according to a control angle that is a control rotation angle;
Control angle calculation means for obtaining the current value of the control angle by adding the addition angle to the previous value of the control angle for each predetermined calculation cycle;
Limiting means for limiting the addition angle based on a predetermined limit value;
A motor control device including motor current value changing means for changing a motor command current value in accordance with an operation state of the limiting means.
前記モータによって駆動される駆動対象に作用させるべきトルクの指示値である指示トルクを設定する指示トルク設定手段と、
前記駆動対象に働くトルクを検出するトルク検出手段とをさらに含み、
前記モータ電流値変更手段は、前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクの符号、および前記トルク検出手段によって検出される検出トルクの変化量の符号に基づいて、前記モータ指示電流値を変更するものである、請求項1記載のモータ制御装置。
An instruction torque setting means for setting an instruction torque that is an instruction value of a torque to be applied to a drive target driven by the motor;
Torque detecting means for detecting torque acting on the drive target;
The motor current value changing means changes the motor instruction current value based on a sign of the indicated torque set by the indicated torque setting means and a sign of a change amount of the detected torque detected by the torque detecting means. The motor control device according to claim 1, wherein
前記指示トルク設定手段によって設定される指示トルクに応じてモータ指示電流値を可変設定する手段をさらに含む、請求項2記載のモータ制御装置。   The motor control device according to claim 2, further comprising means for variably setting a motor command current value in accordance with a command torque set by the command torque setting means.
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