JP2006246601A - Motor controller and power steering system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば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モータ制御装置およびパワーステアリング装置に関する。 The present invention relates to a motor control device and a power steering device for a brushless motor used as a drive source of a power steering device, for example.
従来、例えばパワーステアリング装置に用いられるブラシレスモータを駆動するには、ロータの回転位相に合わせてコイルの通電を切り替える必要がある。このためブラシレスモータの通電方法としては、例えば一般的に３個設けられた位相検出用のホールセンサの検出信号に基づいて、３相のうち２相に通電させる１２０°通電方法と、ロータの位相に対して電流が常に直交方向に流れるように、３相に対して正弦波特性で通電するベクトル制御による正弦波駆動方法とが知られている。 Conventionally, for example, in order to drive a brushless motor used in a power steering apparatus, it is necessary to switch energization of a coil in accordance with the rotational phase of the rotor. For this reason, as a method for energizing the brushless motor, for example, a 120 ° energization method for energizing two of the three phases based on detection signals from three phase detection hall sensors, and a rotor phase A sine wave driving method based on vector control is known in which current is supplied to the three phases with a sine wave characteristic so that a current always flows in an orthogonal direction.
ブラシレスモータを用いたパワーステアリング装置（ポンプ駆動式装置）は、ブラシレスモータによってポンプを駆動し、このポンプによって発生した油圧を油圧シリンダに供給することにより、操舵アシスト力を発生させている。 A power steering device (pump-driven device) using a brushless motor generates a steering assist force by driving a pump by a brushless motor and supplying hydraulic pressure generated by the pump to a hydraulic cylinder.
このパワーステアリング装置におけるブラシレスモータの制御装置としては、例えば、位相推定値戻し処理により位相推定値と実位相のズレ幅を抑え、トルク出力への悪影響を抑制することが下記特許文献１に記載されている。
しかしながら前記特許文献１を含めた従来のモータ制御装置においては、モータのスロット間での磁束密度の変化等、モータが固有にもっている回転角に依存するトルク変動（一般的に言われているトルクリプル）について考慮していない構成であるため、トルク指令値を一定としても実際のトルク出力がモータの回転角に応じて変動してしまい、モータ回転角変化に依存した出力変動が発生するという問題がある。
However, in the conventional motor control device including the above-mentioned
更に、ブラシレスモータやポンプは１回転周期の中でフリクションの変化をもち、このフリクション変化も個体差を有する。 Furthermore, brushless motors and pumps have a change in friction within one rotation cycle, and this change in friction also has individual differences.
よって、一定負荷の状態でブラシレスモータに一定の指令電流を与えたとしても、ポンプ（モータ）の回転速度にムラが生じ、結果としてポンプ吐出圧も１回転周期の中で変化してしまうという問題がある。 Therefore, even if a constant command current is applied to the brushless motor under a constant load, the rotational speed of the pump (motor) becomes uneven, and as a result, the pump discharge pressure also changes within one rotation cycle. There is.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、モータ固有の回転位相に依存する１回転中に発生するトルク変動成分およびモータ負荷がもっている回転位置依存性のある出力変動成分を抑えて出力を安定させたモータ制御装置およびパワーステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a torque fluctuation component generated during one rotation depending on the rotation phase inherent to the motor and an output fluctuation component having a rotational position dependency having a motor load. An object of the present invention is to provide a motor control device and a power steering device that suppresses the noise and stabilizes the output.
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、指令電流値に応じて回転駆動する回転軸を有するモータ制御装置において、一定指令電流値が与えられたときの当該回転軸の１回転における出力トルク特性を求め、該求められた回転角−発生トルク特性から前記モータのトルク変動成分とは逆位相の逆位相波を求め、該逆位相波によって前記指令電流値を補正するように構成した。 According to a first aspect of the present invention for solving the above problem, in a motor control device having a rotating shaft that is driven to rotate according to a command current value, one rotation of the rotating shaft when a constant command current value is given. An output torque characteristic is obtained, an anti-phase wave having a phase opposite to the torque fluctuation component of the motor is obtained from the obtained rotation angle-generated torque characteristic, and the command current value is corrected by the anti-phase wave. did.
上記構成によれば、一定負荷、一定指令電流値の状態におけるモータの出力トルク特性を補正するように指令電流値が補正されるため、モータ回転角に依存して発生する、トルク振動の発生を抑制でき、回転ムラを改善することができる。 According to the above configuration, since the command current value is corrected so as to correct the output torque characteristic of the motor in a state of constant load and constant command current value, generation of torque vibration that occurs depending on the motor rotation angle is prevented. It is possible to suppress the rotation unevenness.
更に、モータに接続される負荷、例えばポンプ等が持っている、モータの回転位置に依存する出力変動要素による影響に対しても前記同様の作用、効果を奏し、モータと負荷の変動成分の合成波にも対応することができる。 Furthermore, the effects similar to those described above are exerted on the influence of output fluctuation factors depending on the rotational position of the motor, such as a pump connected to the motor, and the fluctuation component of the motor and the load is synthesized. Can cope with waves.
上記課題を解決するための請求項３に記載の発明は、操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、前記油圧パワーシリンダの両圧力室に油圧を供給する可逆式ポンプと、前記可逆式ポンプに接続され、この可逆式ポンプを正・逆回転させるモータとを備えたパワーステアリング装置において、前記可逆式ポンプに接続されたモータに一定指令電流値を与えた場合の当該回転軸の１回転における回転特性を求め、該求められた回転特性から、前記モータのトルク変動成分とは逆位相の逆位相波を求め、該逆位相波によって前記指令電流値を補正するように構成した。
The invention according to
上記構成によれば、モータや可逆式ポンプの個体差による回転特性を補正することにより、可逆式ポンプの吐出圧の変動を抑制することができるため、滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。 According to the above configuration, by correcting the rotation characteristics due to individual differences between the motor and the reversible pump, fluctuations in the discharge pressure of the reversible pump can be suppressed, so that a smooth steering feeling can be obtained.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施形態例に限定されるものではない。ここでは、本発明を、図１のような構成を持つ電動油圧パワーステアリング装置に適用した場合の実施形態例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments. Here, an embodiment in the case where the present invention is applied to an electrohydraulic power steering apparatus having a configuration as shown in FIG. 1 will be described.
図１において１はステアリングホイールであり、該ステアリングホイール１はステアリングシャフト２を介してギア機構（ラック＆ピニオン）３に連結されている。このため運転者がステアリングホイール１を操作すると、それに連動して、図示省略の前輪（操舵輪）に連結されたシャフト４が左右（Ｘ方向）に変位して操舵が行われる。
In FIG. 1,
さらに、前記シャフト４には油圧シリンダ５が設けられている。この油圧シリンダ５は、双方向オイルポンプ６の駆動に応じて、左右のパワーシリンダ室５１、５２に油などの流体が油路６１、６２を介して供給および排出されることによりシャフト４にアシスト力を与えている。
Further, the
前記ポンプ６の駆動は、例えばブラシレスモータから成る電動モータ７の回転により制御され、該電動モータ７の回転はコントロールユニット８により制御される。すなわち、電動モータ７の駆動により油圧シリンダ５によるハンドル操作力に対するアシスト力が決定される。
The driving of the
前記コントロールユニット８は、前記ステアリングシャフト２の途中に設けられたトーションバートルクセンサ９からトルクセンサ信号ＶTを入力し、かつ電動モータ７に設けられた、例えばポジションセンサ、レゾルバ等から成るモータ回転位相検出手段１０からセンサ信号（モータ回転位相θM，モータ回転速度ｄθM）を入力し、アシスト指令値（モータ駆動指令電流値ＩM，モータ駆動指令電圧値ＶM）を演算し、電動モータ７を駆動制御する。尚コントロールユニット８はマイクロコンピュータなどで構成されている。
The
前記モータ回転位相検出手段１０は、例えば図示省略の３つのホールセンサを備え、各ホールセンサがそれぞれ、電動モータ７のロータ（図示省略）の位相が１８０°変化するごとにハイレベル、ローレベルが切り替わり且つそれぞれの位相が１２０°ずれたホールセンサ信号を出力するように構成されている。
The motor rotation phase detection means 10 includes, for example, three hall sensors (not shown), and each hall sensor has a high level and a low level each time the phase of a rotor (not shown) of the
また電動モータ７は、例えば図示省略の電源、ＰＷＭ（パルス幅変調）発生器、３相ブリッジ回路等を有したモータ駆動回路を備え、該モータ駆動回路は、コントロールユニット８から入力されたモータ駆動指令電流値ＩM、モータ駆動指令電圧値ＶMによってＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に駆動電流を供給するように構成されている。
The
尚図１において、ＴHはハンドトルク、θHはハンドトルク舵角、ＸSはラックストローク、ＴPはピニオンギアトルク、θPはピニオンギア角度、ＦPSはアシスト反力、ＶTはトルクセンサ信号、ＩMU，ＩMV，ＩMWはモータ駆動指令電流（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）、ＶMU，ＶMV，ＶMWはモータ駆動指令電圧（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）、ＴMはモータトルク、θMはモータ回転位相、ｄθMはモータ回転速度、ＰPL，ＰPRはポンプ吐出圧力を各々示している。 In FIG. 1, T H is a hand torque, θ H is a hand torque steering angle, X S is a rack stroke, T P is a pinion gear torque, θ P is a pinion gear angle, F PS is an assist reaction force, and V T is a torque. Sensor signals, I MU , I MV , I MW are motor drive command currents (U, V, W phase), V MU , V MV , V MW are motor drive command voltages (U, V, W phase), and T M are Motor torque, θ M represents the motor rotation phase, dθ M represents the motor rotation speed, and P PL and P PR represent the pump discharge pressure.
図１の構成において、運転者のステアリング操作によりトーションバートルクセンサ９からトーションバートルク信号ＶTが作られ、コントロールユニット８に入力される。
In the configuration of FIG. 1, a torsion bar torque signal V T is generated from the torsion bar torque sensor 9 by the driver's steering operation and input to the
コントロールユニット８では、入力されたトーションバートルク信号ＶTをもとに、後述するアシスト制御処理部がアシスト量を決め、モータトルク指令値を演算するとともに、後述のトルクリップル対策処理部が電動モータ７のトルク変動成分とは逆位相のトルク変動対策波（逆位相波）を求めてこれをモータトルク指令値に加算し、さらに後述のモータ電流制御処理部が前記加算されたトルク変動対策波入り指令電流（モータ駆動指令電流ＩM）を電動モータ７に出力し、双方向オイルポンプ６にてパワーシリンダ室５１、５２に液圧を立てることによってアシスト力を得る。
In the
ここで例えばステアリングホイール１をきった状態を保った保舵の状態において、トーションバートルク信号ＶTが安定した値である場合、コントロールユニット８から出力されるモータトルク指令も安定した値となる。
Here, for example, when the torsion bar torque signal V T is a stable value in the state of steering while keeping the
しかし、電動モータ７自体のトルクリプルや、双方向オイルポンプ６のある回転位相でのフリクションが高くなっていたりすると、モータトルク指令が安定していても、回転位相に依存した液圧出力変動を発生させて、操舵フィーリングを悪化させる。
However, if the torque ripple of the
そこで電動モータ７と双方向オイルポンプ６の１回転中の回転位相と出力変動の関係を明らかにし、それとは逆位相の波形の電流値をモータ指令電流値に対して加えてやると、液圧の出力変動を抑えることができ、操舵フィーリングが向上する。その効果を時系列波形により表したのが図２である。
Therefore, the relationship between the rotation phase during one rotation of the
図２（ａ）はモータ回転角（位相）を示し、１周期が１回転である。図２（ｂ）はトルク変動波を示し、このトルク変動は（モータ回転周期×Ｎ）周期で発生し、モータ位置（位相）に依存する。図２（ｃ）はモータ指令電流を示し、ここでは一定値として考える。 FIG. 2A shows the motor rotation angle (phase), and one cycle is one rotation. FIG. 2B shows a torque fluctuation wave, and this torque fluctuation occurs at a cycle of (motor rotation period × N) and depends on the motor position (phase). FIG. 2C shows the motor command current, which is considered as a constant value here.
図２（ｄ）は前記トルク変動対策を講じていない場合（本発明の補正手段無しの場合）のモータトルクを示しており、図２（ｃ）のようにモータ指令電流が一定であってもトルク変動がのってしまう。 FIG. 2 (d) shows the motor torque when the countermeasure for torque fluctuation is not taken (when the correction means of the present invention is not provided), and even if the motor command current is constant as shown in FIG. 2 (c). Torque fluctuation will be applied.
図２（ｅ）はトルク変動対策波入りの場合（本発明の補正手段有りの場合）の指令電流を示し、図２（ｄ）のトルク変動とは逆位相的な信号を指令値に合成している。 FIG. 2 (e) shows the command current when the torque fluctuation countermeasure wave is included (when the correction means of the present invention is provided), and a signal opposite in phase to the torque fluctuation of FIG. 2 (d) is synthesized with the command value. ing.
図２（ｆ）はトルク変動対策入りの場合（本発明の補正手段有りの場合）のモータトルクを示し、図２（ｄ）の場合に比べてトルク変動が減少しており、指令値に近い出力が得られる。 FIG. 2 (f) shows the motor torque when the torque fluctuation countermeasure is included (when the correction means of the present invention is provided), and the torque fluctuation is reduced compared to the case of FIG. 2 (d), which is close to the command value. Output is obtained.
次にコントロールユニット８で行われるアシスト制御、トルクリップル対策、モータ電流制御等の各種処理の構成を図３、図４とともに説明する。図３において、１００は、前記トーションバートルクセンサ９から入力されたトーションバートルク信号１０１（図１のＶT）に基づいて最適なアシスト量を演算するアシスト制御処理部であり、例えば図４のように構成されている。
Next, the configuration of various processes such as assist control, torque ripple countermeasures, and motor current control performed by the
すなわち図４において、トーションバートルク信号１０１の、低域成分をローパスフィルター１０４で抽出してアンプ１０５で所定ゲインで増幅し、高域成分をハイパスフィルター１０６で抽出してアンプ１０７で所定ゲインで増幅し、それらアンプ１０５、１０７の出力を加算器１０８で加算し、該加算された信号をモータ指令値演算部１０９に入力してモータトルク指令値１０２を演算し出力する。図４の構成により位相とゲインがコントロールされた最適なアシスト量を演算する。
That is, in FIG. 4, the low frequency component of the torsion bar torque signal 101 is extracted by the
図３の２００は、電動モータ７のトルク変動成分とは逆位相の逆位相波（トルク変動対策波２０５）を求めるトルクリップル対策処理部（本発明の回転特性演算手段、補正手段）である。このトルクリップル対策処理部２００は、前記モータトルク指令値１０２、前記モータ回転位相検出手段１０の出力信号であるモータ回転位相２０１（図１のθM），モータ回転数２０２（図１のｄθM），フェイルセーフ処理部３００からの冗長制御情報２０３および後述のモータ電流制御処理部４００からの駆動方法情報２０４を入力とし、トルク変動対策波２０５を出力とし、該トルク変動対策波２０５と前記モータトルク指令値１０２を加算器１０３において加算するように構成されている。
４００は、加算器１０３の出力に基づいて電動モータ７の電流を制御するモータ電流制御処理部であり、モータ駆動指令電流ＩMU，ＩMV，ＩMWを出力しベクトル制御による正弦波駆動方法又は１２０°通電方法によって電動モータ７を駆動制御する。
A motor current
上記のように構成された各処理部の処理は図５に示すフローチャートに沿って行われる。図５において、まず演算可能判断処理にてトルク変動の逆位相波の演算を禁止するかどうかの判断を行う。演算禁止条件にはモータ回転数条件（ステップ５０１）、電流通電方法条件（ステップ５０２）、冗長制御条件（ステップ５０３）がある。 The processing of each processing unit configured as described above is performed according to the flowchart shown in FIG. In FIG. 5, first, it is determined whether or not the calculation of the reverse phase wave of the torque fluctuation is prohibited in the calculation possibility determination process. The calculation prohibition condition includes a motor rotation speed condition (step 501), a current supply method condition (step 502), and a redundant control condition (step 503).
ステップ５０１では、モータ回転数ωｍの絶対値が規定値ＯＭＧｊｄｇ以上の場合に演算を禁止し、ステップ５０４へ進み、逆位相波演算値Ｙｗをクリアしてステップ５１３へ進む。高回転では各相の電流ＳＩＮ波の波形が乱れ易く、本対策の効果が得られづらくなる。また回転センサがホールセンサのように任意の回転位相での割り込みで処理されている場合、高回転で割り込み回数が多くなりマイコンの演算負荷が大きくなるため、演算を禁止する。禁止でなき場合はステップ５０２へ進む。
In
ステップ５０２では、電流通電方法が１２０°通電と正弦波通電の切り替えが可能で１２０°通電が行われている場合、演算を禁止し、ステップ５０４へ進み、逆位相波演算値Ｙｗをクリアしてステップ５１３へ進む。１２０°通電では各相の電流波形がもともと滑らかでないため、本対策を入れることによって逆に出力特性が悪化することを防ぐため、演算を禁止する。禁止でなき場合はステップ５０３へ進む。
In
ステップ５０３では、フェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）によって冗長制御が行われている場合、演算を禁止し、ステップ５０４へ進み逆位相波演算値Ｙｗをクリアしてステップ５１３へ進む。フェイルセーフによる冗長制御は、システムに何らかの故障が発生した場合に唐突にシステムを遮断せずに、段階的に出力を落としていく方法である。そのためこの冗長制御が行われている時はシステムに何らかの故障が含まれており、そのような状態で本対策を入れると出力特性が悪化する可能性があるので、演算を禁止する。例えば図１のモータ回転位相検出手段１０が故障した場合でも冗長制御が行われることがあるが、この時には位相の検出が正確でないため、本対策の演算値が異常となってしまう。そこで演算を禁止することによって、出力特性が悪化しないよう防止している。禁止でなき場合はステップ５０５に進む。
ステップ５０５ではゲインＧｗの演算を行う。逆位相波のゲインについてはモータトルク指令の絶対値条件とモータ回転数の絶対値条件により値を決定する。モータトルク指令の絶対値条件では、例えば、モータトルクリプルは、トルク指令に比して大きくなるため、それに合わせてゲインを大とする。
In
In
また例えば、回転軸フリクションの回転角に依存するようなフリクションムラであれば、トルク指令に依存せず、一定量のオフセット量としてゲイン値を付与する。 Further, for example, if the friction unevenness depends on the rotation angle of the rotating shaft friction, the gain value is given as a fixed amount of offset without depending on the torque command.
モータ回転数の絶対値条件は、モータは高回転になるほどイナーシャの関係で出力変動が出にくくなるため、高回転ではゲインを小さくする。これにより、高回転で制御分解能が荒くなることによる反作用、本制御による出力上限の低下を防止する。 As for the absolute value condition of the motor rotation speed, the higher the rotation speed of the motor, the less the output fluctuation due to inertia. Therefore, the gain is reduced at high rotation speed. This prevents a reaction due to rough control resolution at high rotation and a decrease in the upper limit of output due to this control.
ゲインＧｗの演算は、例えば入力がトルク指令の絶対値とモータ回転数の絶対値で、出力をゲインとする、図６のような３Ｄｍａｐ（マップ）を用いる。そうすることにより、自由度を高く設定することができる。この処理後はステップ５０６へ進む。 For the calculation of the gain Gw, for example, a 3Dmap (map) as shown in FIG. 6 is used in which the input is the absolute value of the torque command and the absolute value of the motor rotation speed, and the output is the gain. By doing so, the degree of freedom can be set high. After this processing, the process proceeds to step 506.
ステップ５０６では逆位相波の演算を行う。回転位相に依存するトルク変動成分波形は、例えば、モータのトルクリプルのように、モータの回転角に応じた正弦波で表せることが多い。そこで例えば入力をモータ位相とした正弦波を次の式（１）にて作成する。
Ｙｗ＝ｓｉｎ（（θm＋θmofs）×Ｇｆ）×Ｇｗ…（１）
但し、Ｇｆはモータ回転周期に対する振動周期の次数、θmはモータ回転角、θmofsはトルク振動-モータ回転角オフセット角である。
In
Yw = sin ((θm + θmofs) × Gf) × Gw (1)
Where Gf is the order of the vibration period relative to the motor rotation period, θm is the motor rotation angle, and θmofs is the torque vibration-motor rotation angle offset angle.
ステップ５０７では、過大出力によって逆に出力特性が悪化しないよう、リミッタ処理を行う。逆位相波Ｙｗの値リミッタ値がＹｌｉｍｉｔ以上であった場合ステップ５０８へ進み、Ｙｗの値にリミッタ値Ｙｌｉｍｉｔをセットしてステップ５０９へ進み、またリミッタ値内であればステップ５０９へ進む。尚リミッタ値Ｙｌｉｍｉｔは任意の値である。
In
ステップ５０９も同様にマイナス側のリミッタ処理を行う。逆位相波Ｙｗの値がリミッタ値−Ｙｌｉｍｉｔ以下であった場合ステップ５１０へ進み、Ｙｗの値にリミッタ値−Ｙｌｉｍｉｔをセットしてステップ５１１へ進み、またリミッタ値内であればステップ５１１へ進む。尚リミッタ値−Ｙｌｉｍｉｔは任意の値である。
Similarly, in
ステップ５１１ではモータトルク指令値出力方向に合わせて符号をセットする。モータトルク指令値出力方向は、通常左右を±で切り分けている。符号はトルク変動波形を打ち消す方向に合わせる。ここではトルク変動成分波形とは逆位相の値としているので、モータトルク指令値と符号を合わせてセットする。モータトルク指令が０以下で負の場合はステップ５１２へ進み、Ｙｗの符号を逆転（マイナスに）し、ステップ５１３へ進む。また正の場合はそのままステップ５１３へ進む。
In
ステップ５１３では求めた逆位相波Ｙｗを最終的にモータトルク指令値１０２に加算する。それにより液圧出力が安定し、特に保舵や微操舵といったモータ回転の低い領域での操舵フィーリングを向上することができる。
In
前記ステップ５０６の逆位相波演算において、波形をｓｉｎ波で表すのが難しい場合、例えば図７に示すような、モータ位相を入力とし、ゲインを出力とするマップを参照し、次の式（２）を作成するようにしても良い。
When it is difficult to represent the waveform as a sine wave in the inverse phase wave calculation in
Ｙｗ＝（マップ参照値）×Ｇｗ…（２）
また前記ステップ５０６の逆位相波演算は、前記式（１）、（２）を演算する方法に代えて、回転位相に依存するトルク変動成分波形を推定して逆位相波を演算しても良い。すなわち、モータトルク指令値が安定している状態の時にモータ回転数変化をモニタして回転数の落ち込みやすい位相を検知し、その位相でピーク値をもつ正弦波を作成して、それを逆位相波成分として推定するものであり、次の式（３）を演算する。
Yw = (map reference value) × Gw (2)
Further, the anti-phase wave calculation in the
Ｙｗ＝（推定逆位相波成分）×Ｇｗ…（３）
これにより、あらかじめトルク変動成分の特性を調査する必要がなくなり、個別の調整をしなくても個体差に左右されずに効果を得ることができる。
Yw = (estimated antiphase wave component) × Gw (3)
As a result, it is not necessary to investigate the characteristics of the torque fluctuation component in advance, and an effect can be obtained without being influenced by individual differences without individual adjustment.
次に、簡易的に推定逆位相波を求める例について以下に示す。この処理の概要を図８のフローチャートに示す。図８においてステップ８０１では図９のフローに沿って推定処理の実行判断を行うものであり、モータトルク指令条件が安定し、モータ回転数が規定値内にある状態が一定時間継続した時に実行可能とする。
Next, an example of obtaining an estimated antiphase wave simply will be described below. The outline of this processing is shown in the flowchart of FIG. In FIG. 8, in
図９のステップ９０１はモータトルク指令値の安定条件での判定処理であり、任意時間間隔のトルク変化量の移動平均値ΔＴａｖｅが規定値Ｔｊｄｇ以下である場合、ステップ９０２へ進む。移動平均回数の規定値Ｔｊｄｇは任意とする。この条件を満たさない場合はステップ９０４へ進み、タイマ値Ｔｉをクリアして図８のステップ８０７（終了処理）へ進む。 Step 901 in FIG. 9 is a determination process under the stability condition of the motor torque command value. If the moving average value ΔTave of the torque change amount at an arbitrary time interval is equal to or less than the specified value Tjdg, the process proceeds to step 902. The specified value Tjdg for the number of moving averages is arbitrary. If this condition is not satisfied, the process proceeds to step 904, the timer value Ti is cleared, and the process proceeds to step 807 (end processing) in FIG.
ステップ９０２はモータ回数数条件の判定処理であり、モータ回数数がωｌｌ以上、ωｌｈ以下の場合にステップ９０３へ進む。この条件を満たさない場合はステップ９０４へ進み、タイマ値Ｔｉをクリアし図８のステップ８０７へ進む。 Step 902 is a process for determining the number-of-motors condition. If this condition is not satisfied, the routine proceeds to step 904, where the timer value Ti is cleared and the routine proceeds to step 807 in FIG.
ステップ９０３では、時間計測のためにタイマ値Ｔｉをカウントアップし、その処理後ステップ９０５へ進む。
In
ステップ９０５では、タイマ値Ｔｉが任意時間Ｔｉｊｄｇ以上である場合に図８のステップ８０２へ進み、それ以外の場合は図８のステップ８０７へ進む。
In
図８のステップ８０２では位相モードθｍｏｄｅを設定する。この位相モードθｍｏｄｅは図１０のように１回転をπ／３毎に６個に区切ったもので、モード位相が０〜π／３にある時はθｍｏｄｅ＝１、π／３〜２π／３にある時はθｍｏｄｅ＝２というように設定する。この設定処理を次の表１にまとめた。この位相モード設定処理後はステップ８０３へ進む。
In
ステップ８０３では位相モードの切り替わる時間を計測する。この処理の流れは図１１となる。図１１において、ステップ１１０１では位相モード値が正常（≠７）の場合ステップ１１０２へ進み、それ以外の場合は図８のステップ８０７へ進む。
In
ステップ１１０２では位相モードの切り替わりタイミングを判断する。すなわち今回と前回の位相モードを比較し、同じ値でない場合、ステップ１１０３へ進み、それ以外はステップ１１０５へ進み、タイマ値Ｔｉｍをカウントアップした後図８のステップ８０７へ進む。
In
ステップ１１０３では位相モードの切り替わり時間を記憶する。その記憶方法は次の表２のとおりであり、前回の位相モード毎に記憶場所を変える。そしてこの処理後ステップ１１０４へ進む。
In
ステップ１１０４ではタイマ値Ｔｉｍをクリアし、その処理後は図８のステップ８０４へ進む。
In
図８のステップ８０４では１回転中の各位相モードでの切り替わり時間を比較し、一番遅い位相モードを確定する。すなわち一番遅い位相モードを確定することで、回転数が落ち込みやすい位相を検出するものである。この回転数が落ち込みやすい位相では例えばポンプが油をかき出さなくなって操舵アシスト力が弱くなるので、この位相モードで逆位相波を演算し最終的にモータトルク指令値に加算することにより、多大な効果が得られる。
In
この処理の流れは図１２となる。図１２において、ステップ１２０１では回転方向の判断を行う。すなわち次の表３のように、今回と前回の位相モードのパターンにより回転方向を判断し、回転方向判別フラグＦｒをセット／クリアする。そしてこの処理後ステップ１２０２へ進む。
The flow of this process is shown in FIG. In FIG. 12, in
ステップ１２０２では１回転中に回転方向が切り替わったかどうかの判断を行う。すなわち前回と今回の回転方向フラグＦｒを比較し、同じであればステップ１２０３へ進み、位相切り替わりカウンタＣｓをカウントアップし、その処理後ステップ１２０５へ進む。それ以外の場合はステップ１２０４へ進み、位相切り替わりカウンタＣｓをクリアして図８のステップ８０７へ進む。
In
ステップ１２０５では１回転したかどうかの判断を行う。位相切り替わりカウンタＣｓは６回切り替わると１回転することになるので、Ｃｓ＝６の場合は、ステップ１２０６へ進み、それ以外は図８のステップ８０７へ進む。
In
ステップ１２０６では各位相モードでの切り替わり時間の比較を次の表４、表５のように行い、一番遅い時間（表４のＴｉｃｓ）と一番速い時間（表５のＴｉｃｌ）を確定する。一番遅い位相モードについては表４のようにＴｍｏｄｅに記憶しておく。そして確定後はステップ１２０７へ進む。尚同じ時間のモードが存在する場合は若いモードの方を優先する。
In
ステップ１２０７では位相切り替わりカウンタＣｓをクリアし、その処理後は図８のステップ８０５へ進む。図８のステップ８０５では遅延位相モードより逆位相演算式を更新するかどうかの判断を行う。この処理の流れは図１３のとおりである。
In
図１３において、ステップ１３０１では一番遅い時間Ｔｉｃｓと一番速い時間Ｔｉｃｌとの差分時間ｄＴｉｍを演算し、処理後はステップ１３０２ヘ進む。
In FIG. 13, in
ステップ１３０２では時間差（ｄＴｉｍ）が充分にあるかどうかの判断を行い、規定値ｄＴｊｄｇ以上の差があればステップ１３０３へ進み、それ以外は図８のステップ８０７へ進む。
In
ステップ１３０３では遅延している位相モードが何回来たかの判断を行うための位相モードカウンタＣＬＰｍｏｄｅのカウントアップを行う。この処理は下記表６のように、前記表４のＴｍｏｄｅより各位相モードに対応する位相モードカウンタＣＬＰｍｏｄｅをカウントアップするものであり、この処理後はステップ１３０４へ進む。
In
ステップ１３０４では遅延している位相モードを逆位相波の演算式に用いるかどうかの判断を行う。この処理は下記表７に示すように、位相モードカウンタＣＬＰｍｏｄｅが規定値ＣＬＰｊｄｇ以上となった場合（すなわち回転数が落ち込みやすい位相が確定された場合）、各位相モードに対応する遅延位相モードｓｅｔｍｏｄｅ（１〜６等）をセットし、位相モードカウンタＣＬＰｍｏｄｅをクリアする。そしてこの処理後は図８のステップ８０６へ進み、それ以外はステップ８０７へ進む。
In
図８のステップ８０６では逆位相波の波形を調整するための位相補正量を確定する。すなわち逆位相波のピーク値が、遅延している位相モードに来るように位相補正量を求めるものであるが、ここでは簡易的な方法として図１４に示すように逆位相波のピークが各位相モードの中心（θｍｏｄｅ＝１ではπ／６、θｍｏｄｅ＝２ではπ／２というような）に来るように位相補正量ａｄｊｐｈａをセットする。この処理は下記表８に示すように、前記表７の遅延位相モードｓｅｔｍｏｄｅを参照して位相補正量ａｄｊｐｈａに対応する位相値をセットし、また逆位相波確定フラグＦｓｅｔｙｗをセットする。この処理後は図８のステップ８０７へ進む。
In
ステップ８０７では推定逆位相波演算の終了処理を行う。この処理の流れは図１５のフローに沿って実行されるものであり、ステップ１５０１では逆位相波が確定されている時に逆位相波を演算する。この処理は下記表９のように、逆位相波確定フラグＦｓｅｔｙｗがセットされている時は逆位相波演算式Ｙｗを下記式（４）のような正弦波の式とする。
In
Ｙｗ＝ｓｉｎ（θm×Ｇｆ＋ａｄｊｐｈａ）×Ｇｗ…（４）
但し、Ｇｆはモータ回転角に対する次数（任意に設定）である。
Yw = sin (θm × Gf + adjpha) × Gw (4)
However, Gf is the order (arbitrarily set) with respect to the motor rotation angle.
尚、Ｇｗは前述のようにして求めても良いし、ｓｅｔｍｏｄｅ間での速度変化より、トルク変動量を求めて補正しても良い。 Note that Gw may be obtained as described above, or the torque fluctuation amount may be obtained and corrected based on the speed change between the set modes.
この式（４）は前記式（１）に相当する。それ以外の時はＹｗの値をクリアし、その処理後ステップ１５０２へ進む。 This formula (4) corresponds to the formula (1). In other cases, the value of Yw is cleared and the process proceeds to step 1502 after the processing.
ステップ１５０２では次サイクルの演算のために前回θｍｏｄｅに今回値を記憶し、ステップ１５０３へ進む。
In
ステップ１５０３では次サイクルの演算のために前回回転方向判別フラグＦｒに今回値を記憶し、その処理後は図５のステップ５０７以降の処理を行い、モータトルク指令値を確定する。
In
以上の処理により推定逆位相波を求めることができる。 The estimated antiphase wave can be obtained by the above processing.
以上のように本実施形態例によれば、モータ固有の回転位相に依存する１回転中に発生するトルク変動成分およびモータ負荷がもっている回転位置依存性のある出力変動成分を抑えて出力を安定させることができる。 As described above, according to this embodiment, the output is stabilized by suppressing the torque fluctuation component generated during one rotation depending on the rotation phase unique to the motor and the output fluctuation component dependent on the rotational position of the motor load. Can be made.
更に、上記実施形態例から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１において、前記回転特性演算手段は、回転特性として前記回転軸の回転速度変化を求めることを特徴する。これによってコイルの磁束密度や機械的なフリクション変化は、一定負荷、一定指令電流値の状態においてそのまま回転速度として表れるため、この回転速度変化を求め、１回転の間で一定となるように指令電流値を補正することにより、滑らかなモータ制御を行うことができる。
（ロ）請求項１において、前記回転特性演算手段は、回転特性をマップで記憶しておくことを特徴とする。このように回転特性をマップで記憶することにより、回転特性を正確に再現することができるため、適切な指令電流値の補正を行うことができる。
（ハ）請求項１において、前記モータは前記回転軸の回転位置を検出する回転位置センサを有するブラシレスモータであって、前記回転特性演算手段は、回転特性として、前記回転軸の回転速度および、前記回転位置センサで検出された回転軸の位相を求めることを特徴とする。これによって、モータの回転特性はその位相によって変化するため、回転位置センサによってモータの回転位相を検出し、この回転位相に応じて指令電流値を補正することによって、モータの回転特性変化に応じたモータ制御を行うことができる。
（ニ）前記（ハ）項に記載のモータ制御装置において、前記補正手段は、モータの高回転時にゲインが下がる逆位相波を求めることを特徴とする。これによって、モータの高回転時は各相の電流の正弦波の波形が乱れ易いが、このとき、指令電流値を補正するための逆位相波のゲインを下げることにより、ノイズ成分となることは防止される。また一般的にモータの回転速度が上昇するほどモータフリクションは小さくなるため、このフリクション変化に応じた指令電流値の補正量とすることにより、適切な指令電流値の補正を行うことができる。
（ホ）前記（ハ）項に記載のモータ制御装置において、前記指令電流値はトルク指令値に基づいて決定され、前記補正手段は、前記トルク指令値の絶対値が大のときにゲインが大となる逆位相波を求めることを特徴とする。この構成により、トルク指令値が大のときはトルク変動成分も大となるが、このとき逆位相波のゲインも大きくすることにより、出力を安定させることができる。
（へ）前記（ホ）項に記載のモータ制御装置において、前記補正手段は、トルク指令値が安定している状態の時に回転数が落ち込みやすい位相を検知し、該位相でピーク値をもつ正弦波を作成して前記逆位相波を求めることを特徴とする。これによって、あらかじめトルク変動成分の特性を調査する必要なく逆位相波を作成できるため、個別の調整をしなくても個体差に左右されずに効果を得ることができる。
（ト）前記（イ）〜（ヘ）項に記載の構成要件を、請求項２に記載のパワーステアリング装置に適用しても良く、その場合は前記（イ）〜（ヘ）項と同様の作用、効果を奏する。
Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described together with the effects thereof.
(A) In
(B) In
(C) In
(D) In the motor control device according to the item (c), the correction unit obtains an antiphase wave whose gain decreases when the motor rotates at high speed. As a result, the sine waveform of the current of each phase is likely to be disturbed when the motor rotates at a high speed, but at this time, by reducing the gain of the antiphase wave for correcting the command current value, it becomes a noise component. Is prevented. In general, the motor friction decreases as the rotational speed of the motor increases. Therefore, the command current value can be appropriately corrected by setting the command current value correction amount according to the friction change.
(E) In the motor control device according to (c), the command current value is determined based on a torque command value, and the correction means has a large gain when the absolute value of the torque command value is large. It is characterized in that an antiphase wave is obtained. With this configuration, when the torque command value is large, the torque fluctuation component also becomes large. At this time, the output can be stabilized by increasing the gain of the antiphase wave.
(F) In the motor control device described in the item (e), the correction means detects a phase in which the rotation speed is likely to drop when the torque command value is stable, and a sine having a peak value at the phase. A wave is created to obtain the antiphase wave. As a result, an antiphase wave can be created without having to investigate the characteristics of the torque fluctuation component in advance, so that an effect can be obtained without being influenced by individual differences without individual adjustment.
(G) The constituent elements described in the items (a) to (f) may be applied to the power steering device according to the second aspect, and in that case, the same as the items (a) to (f) There are effects and effects.
１…ステアリングホイール（操舵機構）
２…ステアリングシャフト（操舵機構）
３…ギア機構（操舵機構）
４…シャフト（操舵機構）
５…油圧シリンダ（油圧パワーシリンダ）
６…双方向オイルポンプ（可逆式ポンプ）
７…電動モータ（モータ）
８…コントロールユニット
９…トーションバートルクセンサ
１０…モータ回転位相検出手段（回転特性演算手段）
５１、５２…パワーシリンダ室（圧力室）
１００…アシスト制御処理部
１０２…モータトルク指令値
１０３…加算器（補正手段）
２００…トルクリップル対策処理部（補正手段）
２０１…モータ回転位相
２０２…モータ回転数
２０３…冗長制御情報
２０４…駆動方法情報
２０５…トルク変動対策波
３００…フェイルセーフ処理部
４００…モータ電流制御処理部
1 ... Steering wheel (steering mechanism)
2 ... Steering shaft (steering mechanism)
3 ... Gear mechanism (steering mechanism)
4. Shaft (steering mechanism)
5 ... Hydraulic cylinder (hydraulic power cylinder)
6. Bidirectional oil pump (reversible pump)
7 ... Electric motor (motor)
8 ... Control unit 9 ... Torsion
51, 52 ... Power cylinder chamber (pressure chamber)
DESCRIPTION OF
200 ... Torque ripple countermeasure processing section (correction means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 ... Motor rotation phase 202 ...
Claims (4)
前記回転軸に一定負荷が与えられ、且つ一定指令電流値が与えられたときの当該回転軸の１回転における回転特性を求める回転特性演算手段と、
前記回転特性演算手段で求められた回転特性に基づいて、前記指令電流値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device having a rotating shaft that is driven to rotate according to a command current value,
Rotation characteristic calculation means for obtaining a rotation characteristic in one rotation of the rotation shaft when a constant load is applied to the rotation shaft and a constant command current value is applied;
A motor control apparatus comprising: a correction unit that corrects the command current value based on the rotation characteristic obtained by the rotation characteristic calculation unit.
前記油圧パワーシリンダの両圧力室に油圧を供給する可逆式ポンプと、
前記可逆式ポンプに接続され、この可逆式ポンプを正・逆回転させるモータと、
前記可逆式ポンプに接続されたモータの回転軸に一定負荷が与えられ、且つ一定指令電流値が与えられたときの当該回転軸の１回転における回転特性を求める回転特性演算手段と、
前記回転特性演算手段で求められた回転特性に基づいて、前記指令電流値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするパワーステアリング装置。 A hydraulic power cylinder for assisting the steering force of the steering mechanism connected to the steering wheel;
A reversible pump for supplying hydraulic pressure to both pressure chambers of the hydraulic power cylinder;
A motor connected to the reversible pump and rotating the reversible pump forward / reversely;
Rotation characteristic calculation means for obtaining a rotation characteristic in one rotation of the rotation shaft when a constant load is given to the rotation shaft of the motor connected to the reversible pump and a constant command current value is given;
A power steering apparatus comprising: a correction unit that corrects the command current value based on the rotation characteristic obtained by the rotation characteristic calculation unit.
4. The power steering apparatus according to claim 3, wherein the correction means obtains an antiphase wave having a phase opposite to that of the torque fluctuation component of the motor, and corrects the command current value using the antiphase wave. Power steering device.
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