JP2007261343A - Motor driving device for electric power steering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のステアリング装置に操舵用の電動力を供給する電動パワーステアリング用モータ駆動装置に関し、特にモータに流れる電流を高精度に検出するための技術に関する。 The present invention relates to an electric power steering motor driving apparatus that supplies an electric power for steering to a steering apparatus of a vehicle, and more particularly to a technique for detecting a current flowing through a motor with high accuracy.
電動パワーステアリング用モータ駆動装置において、モータに流れる電流を高精度に検出するための背景技術としては、例えば特許文献１，２に記載されたものがある。このうち、特許文献１には、電流センサの出力信号に基づいて検出される電流のオフセット補正係数を調整する技術が記載されている。また、特許文献２には、オペアンプのオフセットを検出し、この検出したオフセットに基づいて、検出された電流を較正する技術が記載されている。
In the electric power steering motor driving apparatus, as background art for detecting the current flowing through the motor with high accuracy, there are those described in
電動パワーステアリング装置では運転者の操作感覚の向上が重要である。このため、操舵用トルクを供給する電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置には、モータのトルクリップルに対して大変厳しい低減要求がなされている。モータのトルクリップルを低減するためには、モータに流れる電流を精度良く検出し、モータを精度良く制御することが考えられる。 In the electric power steering apparatus, it is important to improve the driver's operational feeling. For this reason, the motor drive device for the electric power steering apparatus that supplies the steering torque has a very severe demand for reducing the torque ripple of the motor. In order to reduce the torque ripple of the motor, it is conceivable to detect the current flowing through the motor with high accuracy and control the motor with high accuracy.
ところで、電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置には、モータに流れる電流を検出するために、インバータ回路を構成する負極側スイッチング素子と電源の負極との間に設けたシャント抵抗などの電流検出素子と、電流検出素子の両端の電位の差をとり、その電位差に基づく出力信号を、インバータ回路の駆動を制御する制御器であるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）に出力する電流検出回路とを備えた電流センサが設けられている。マイコンには、電流センサのアナログ出力信号をデジタル信号に変換してモータ電流を検出するために、アナログ・デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と記述する）が設けられている。 By the way, the motor drive device for the electric power steering device includes a current detection element such as a shunt resistor provided between the negative side switching element constituting the inverter circuit and the negative electrode of the power source in order to detect a current flowing through the motor. , A current detection circuit that takes the potential difference between both ends of the current detection element and outputs an output signal based on the potential difference to a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”) that controls the drive of the inverter circuit A current sensor is provided. The microcomputer is provided with an analog / digital converter (hereinafter referred to as “A / D converter”) in order to detect a motor current by converting an analog output signal of a current sensor into a digital signal.
ところが、上記手法では、電流検出素子の設置場所の関係上、モータ電流の検出タイミングが、負極側スイッチング素子がオンしているタイミングに限定される。しかも、上記電流検出回路では、電流検出素子の両端の電位差をとる差動増幅器や、スイッチング素子を駆動する際に生じるノイズの影響を受け難くするために設けられたノイズフィルタ回路のもつ時定数の影響により、負極側スイッチング素子に供給されるパルス信号のオン時間に対して応答遅れが生じる。このため、電流センサの個数に対してＡ／Ｄ変換器の個数が少なく、各相のモータ電流の検出タイミングに時間差が生じる場合には、電流センサの出力信号に誤差が含まれていない場合であっても、各相のモータ電流の検出タイミングの時間差及び電流センサの応答遅れに起因した誤差がモータ電流検出値に含まれる。上記誤差は、背景技術のような補正或いは較正をもっても解消できず、モータのトルクリップルとなって現れる。 However, in the above method, due to the installation location of the current detection element, the detection timing of the motor current is limited to the timing at which the negative side switching element is turned on. Moreover, in the current detection circuit, the time constant of the differential amplifier that takes the potential difference between both ends of the current detection element and the noise filter circuit that is provided to make it less susceptible to noise generated when driving the switching element. Due to the influence, a response delay occurs with respect to the ON time of the pulse signal supplied to the negative side switching element. For this reason, when the number of A / D converters is smaller than the number of current sensors and there is a time difference in the detection timing of the motor current of each phase, there is no error in the output signal of the current sensor. Even if it exists, the error resulting from the time difference of the detection timing of the motor current of each phase and the response delay of the current sensor is included in the motor current detection value. The error cannot be eliminated by correction or calibration as in the background art, and appears as a torque ripple of the motor.
本発明は、各相のモータ電流の検出タイミングの時間差及び電流センサの応答遅れに起因する誤差を低減できる信頼性の高い電動パワーステアリング用モータ駆動装置を提供する。 The present invention provides a highly reliable motor drive device for electric power steering that can reduce errors due to a time difference in detection timing of motor current of each phase and a response delay of a current sensor.
ここに、本発明は、電動パワーステアリング用モータ駆動装置において、モータ電流を検出するための電流検出手段の出力情報から得られたモータ電流検出値を、モータに印加される交流電圧を制御するためのモータ電圧指令信号に応じて補正する電流補正手段を有することを特徴とする。 Here, the present invention controls a motor current detection value obtained from output information of current detection means for detecting a motor current in an electric power steering motor driving device, to control an AC voltage applied to the motor. Current correction means for correcting in accordance with the motor voltage command signal.
上記電流補正手段を備えた本発明によれば、モータ電圧指令信号から得られたモータ電流に基づいて電流検出誤差を求めて、その電流検出誤差を電流検出タイミングの異なる相のモータ電流検出値に加え、電流検出タイミングの異なる相のモータ電流検出値を補正できる。これにより、本発明によれば、検出されたモータ電流に含まれる上記誤差を低減でき、モータ電流を精度高く検出できる。 According to the present invention provided with the current correction means, a current detection error is obtained based on the motor current obtained from the motor voltage command signal, and the current detection error is converted into a motor current detection value of a phase having a different current detection timing. In addition, it is possible to correct motor current detection values of phases having different current detection timings. Thereby, according to this invention, the said error contained in the detected motor current can be reduced, and a motor current can be detected with high precision.
以上説明したように、本発明によれば、検出されたモータ電流に含まれる上記誤差を低減し、モータ電流を精度高く検出するので、操舵用の電動力を発生するモータを精度良く制御でき、モータのトルクリップルを低減できる。 As described above, according to the present invention, since the error included in the detected motor current is reduced and the motor current is detected with high accuracy, the motor that generates the steering power can be controlled with high accuracy. The torque ripple of the motor can be reduced.
従って、本発明によれば、運転者の操作感覚を向上できる電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置を提供できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a motor drive device for an electric power steering device that can improve the driver's sense of operation.
以下、図１乃至図９を用いて、本発明が適用された電動パワーステアリング装置用モータ駆動装置の実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of a motor drive device for an electric power steering apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
尚、本実施例において説明するモータ駆動装置の構成は、電動ブレーキ装置など他の電動車載補機に用いられるモータ駆動装置や、家電用品或いは産業機器に用いられるモータ駆動装置に適用しても構わない。特にモータのトルクリップルの低減を必要とするモータ駆動装置への適用が好ましい。 The configuration of the motor drive device described in the present embodiment may be applied to a motor drive device used in other electric vehicle-mounted auxiliary machines such as an electric brake device, and a motor drive device used in household appliances or industrial equipment. Absent. In particular, application to a motor drive device that requires reduction of the torque ripple of the motor is preferable.
また、本実施例では、モータ駆動装置に搭載されるモータとして、永久磁石式交流同期モータ（ブラシレスＤＣモータ）を用いた場合を例に挙げて説明するが、交流誘導モータなど他の交流モータを用いても構わない。 In this embodiment, a case where a permanent magnet type AC synchronous motor (brushless DC motor) is used as an example of a motor mounted on the motor driving device will be described. However, other AC motors such as an AC induction motor may be used. You may use.
まず、図７を用いて、本実施例のモータ駆動装置を適用した電動パワーステアリング装置の構成を説明する。 First, the configuration of an electric power steering apparatus to which the motor driving apparatus of this embodiment is applied will be described with reference to FIG.
電動パワーステアリング装置は、ステアリング装置にモータ駆動装置を付加し、運転者が操作するステアリングＳＴからマニュアルステアリングギアＳＴＧに伝達される回転駆動力をモータ１００の回転駆動力で補い、ステアリングＳＴに対する運転者の操作量を軽減（アシスト）するように構成されている。運転者の回転操作によってステアリングＳＴが回転すると共にモータ１００が駆動されると、ステアリングＳＴ及びモータ１００から出力された回転駆動力はロッドＲＯを介してマニュアルステアリングギアＳＴＧに伝達されて減速される。この減速された回転駆動力は左右のタイロッドＴＲ１，ＴＲ２に伝達されて左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達される。これにより、左右の車輪ＷＨ１，ＷＨ２が舵取される。
The electric power steering device adds a motor driving device to the steering device, and the rotational driving force transmitted from the steering ST operated by the driver to the manual steering gear STG is supplemented by the rotational driving force of the
モータ駆動装置は、操舵用の回転駆動力を発生するモータ１００と、モータ１００の駆動を制御するインバータ装置（モータ制御装置）２００とを備えている。モータ１００はバッテリＢＡを駆動電源とするものであり、マニュアルステアリングギアＳＴＧの近傍に取り付けられて、その出力軸がギアＧＥを介してマニュアルステアリングギアＳＴＧに機械的に接続されている。インバータ装置２００は、バッテリＢＡから供給された直流電力を３相交流電力に変換してモータ１００に供給し、モータ１００の駆動を制御する。これにより、モータ１００は操舵用の回転駆動力をマニュアルステアリングギアＳＴＧにギヤＧＥを介して供給する。
The motor driving device includes a
ギヤＧＥは、ウォーム及びホイールからなる又は遊星ギヤからなる減速機構、或いは油圧機構を用いたトルク伝達機構などによって構成されている。ロッドＲＯには、ステアリングＳＴに与えられた回転駆動力（トルク）を検出するためのトルクセンサＴＳが取り付けられている。トルクセンサＴＳの出力信号は、モータ１００から出力されるトルクを制御するために、インバータ装置２００に出力される。
The gear GE is configured by a speed reduction mechanism using a worm and a wheel or a planetary gear, a torque transmission mechanism using a hydraulic mechanism, or the like. A torque sensor TS for detecting a rotational driving force (torque) applied to the steering wheel ST is attached to the rod RO. The output signal of the torque sensor TS is output to the
尚、本実施例では、ラック＆ピニオンギアの近傍にモータ１００を取り付けたラック型電動パワーステアリング装置を例に挙げて説明する。電動パワーステアリング装置としては、ステアリングの近傍にモータを取り付けたコラム型電動パワーステアリング装置などもある。本実施例のモータ駆動装置はそのコラム型電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。
In the present embodiment, a rack type electric power steering apparatus in which the
次に、図１乃至図６を用いて、本実施例のモータ駆動装置の構成及び動作を詳細に説明する。 Next, the configuration and operation of the motor driving apparatus of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
モータ１００は、図１に示すように、３相の電機子巻線１０２Ｕ〜１０２Ｗがステータコアに巻かれて構成されたステータと、このステータの内周側に空隙を介して回転可能に配置されたロータ１０１と、ロータ１０１の磁極位置を検出するためのセンサ素子部を構成する回転位置検出器１０３とを備えている。電機子巻線１０２Ｕ〜１０２Ｗはスター結線により構成されている。ロータ１０１は、複数の磁極の極性（径方向の着磁方向）が周方向に交互になるように、磁極を構成する複数の永久磁石がロータコアの外周表面に所定の間隔をもって固着されて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
インバータ装置２００は、バッテリＢＡから供給された直流電力を３相交流電力に変換するための電力系主回路を構成するインバータ回路（パワーモジュール部）２１０と、インバータ回路２１０のスイッチング動作を制御するための制御系回路を構成する制御モジュール部２２０とを備えている。制御モジュール部２２０は、ドライバ回路２２７，電流検出回路２２８，回転位置検出回路２２９，操作量指令器１１０及び制御器２２１などの回路を備えている。
インバータ回路２１０は、制御モジュール部２２０から出力されたゲート駆動信号（デッドタイム信号を含む）を受けてスイッチング動作する６個のスイッチング素子である電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」と記述する）２１１Ａ〜２１１Ｆによって構成されている。バッテリＢＡの正極側（ハイサイド）に接続されたＦＥＴ２１１Ａ〜２１１Ｃと、バッテリＢＡの負極側（ローサイド）に接続されたＦＥＴ２１１Ｄ〜２１１Ｆは同相のもの同士、電気的に直列に接続され、アームと呼ばれる直列回路を構成している。これにより、バッテリＢＡの正負極間には３相分のアームが電気的に並列に接続され、ブリッジ回路が構成される。各アームの中点には、対応する相の電機子巻線１０２Ｕ〜１０２Ｗが電気的に接続されている。
The
インバータ回路２１０がスイッチング動作すると、バッテリＢＡから供給された直流のバッテリ電圧Ｅｄは３相交流のモータ印加電圧Ｖｓ（Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗ）に変換される。変換されたモータ印加電圧Ｖｓ（Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗ）は、対応する電機子巻線１０２Ｕ〜１０２Ｗに印加される。これにより、電機子巻線１０２Ｕ〜１０２Ｗに電流が流れて回転磁界が発生し、その回転磁界とロータ１０１の永久磁石が発生する磁束との磁気的作用によってロータ１０１が回転する。これにより、モータ１００からトルク（回転駆動力）τｍが出力される。
When the
制御モジュール部２２０には、インバータ回路２１０のスイッチング動作を制御するために、ロータ１０１の回転位置（磁極位置）を検出するためのセンサの出力信号（検出信号）、及び３相の電機子巻線１０２Ｕ〜１０２Ｗに供給されるモータ電流を検出するためのセンサの出力信号（検出信号）が、トルクセンサＴＳの出力信号（検出信号）と共に入力されている。
The
ロータ１０１の回転位置（磁極位置）は、レゾルバ，エンコーダ，ホールＩＣ，ホール素子及び磁気抵抗素子などから構成された回転位置検出器１０３（センサ素子部）と、回転位置検出器１０３の出力に基づく出力信号を出力する回転位置検出回路２２９（センサ回路部）とを備えた回転位置検出手段（回転位置センサ）によって検出される。回転位置検出回路２２９の出力信号は入力情報として制御器２２１に出力される。制御器２２１はその信号からロータ磁極位置を検出する。
The rotational position (magnetic pole position) of the
尚、制御器２１において検出されたロータ磁極位置は制御上、角度位置Ｐｓとして扱われる。ここで、角度には機械角と電気角があり、角度位置Ｐｓに用いられる角度は電気角である。ちなみに機械角はロータ１０１の１回転を３６０度、電気角はロータ１０１の磁極（極対）の角度を３６０度とするものであり、両方の角度間には電気角３６０度＝機械角３６０度／極対数の関係がある。
The rotor magnetic pole position detected by the controller 21 is treated as an angular position Ps for control. Here, the angle includes a mechanical angle and an electrical angle, and the angle used for the angular position Ps is an electrical angle. Incidentally, the mechanical angle is 360 degrees for one rotation of the
電機子巻線１０２Ｕ〜１０２Ｗに流れるモータ電流は、ＦＥＴ２１１Ｄ〜２１１ＦとバッテリＢＡの負極側との間に直列に接続されたシャント抵抗２１２Ａ〜２１２Ｃ（センサ素子部）と、差動増幅器及びフィルタ回路などから構成された電流検出回路２２８（センサ回路部）とを備えた電流検出手段（電流センサ）によって検出される。具体的に電流検出手段は、シャント抵抗２１２Ａ〜２１２Ｃの端子間の電位差を差動増幅器により求めてその電位差に基づくパルス状の電圧信号を増幅し、この増幅信号を出力信号として制御器２２１に出力する。フィルタ回路は、ＦＥＴ２１１Ｄ〜２１１Ｆのスイッチング動作によるノイズの影響を受け難くするために、例えば差動増幅器の入力側に設けられ、差動増幅器の入力に含まれるノイズ成分を除去する。制御器２２１は、入力情報として電流検出回路２２８の出力信号を入力し、その信号からモータ電流検出値ＩＵｓ，ＩＶｓ，ＩＷｓを検出する。
The motor current flowing through the
モータ１００から出力されるトルクは、トルクセンサＴＳの出力信号に基づいて操作量指令器１１０が演算する。操作量指令器１１０は、トルクセンサＴＳの出力信号に基づく操舵状態量（操舵角や操舵トルクなど）に車両状態量（車両速度や路面状態など）を加味してトルク指令値τ０を演算し、そのトルク指令値τ０を入力情報として制御器２２１に出力する。
The operation
制御器２２１は、モータ電流検出値ＩＵｓ，ＩＶｓ，ＩＷｓ、トルク指令値τ０及び角度位置Ｐｓに基づいて、モータ印加電圧Ｖｓ（Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗ）を制御するためのモータ電圧指令値を演算し、そのモータ電圧指令値に対応したモータ電圧指令信号（正弦波を基本波とするＰＷＭ変調波）Ｗｖ（Ｗｖｕ，Ｗｖｖ，Ｗｖｗ）をＰＷＭ搬送波（三角波）でＰＷＭ変調してドライバ回路２２７に出力する。ドライバ回路２２７には、幅が変調された３アーム分（６つ）のドライブ信号ＰＷＭ（矩形波状のパルス信号）が入力される。
The
ドライバ回路２２７は、入力されたドライブ信号ＰＷＭに基づいて、各スイッチング素子のゲートに入力されるゲート駆動信号を生成し、各スイッチング素子のゲートに出力する。
Based on the input drive signal PWM, the
制御器２２１はマイコンによって構成されており、機能的に電流指令器２２２，電流制御器２２３と、波形制御手段２２４，ＰＷＭ変調器２２６及び電流補正手段２２５を備えている。また、制御器２２１は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備えている。
The
電流指令器２２２は、モータ１００のトルク定数などに基づいて予め設定した電流指令マップ（トルク指令値τｏに対する電流指令値の関係を示すテーブル）を参照し、ベクトル制御を行うために必要な電流指令値Ｉｏ（トルク電流指令（ｑ軸電流指令）と励磁電流指令（ｄ軸電流指令））を、入力されたトルク指令値τｏに基づいて演算する。電流指令値Ｉｏは電流制御器２２３に出力される。
The
電流制御器２２３は、電流補正手段２２５から出力されたモータ電流値Ｉｓ（トルク電流値Ｉｑ（ｑ軸電流値）と励磁電流値Ｉｄ（ｄ軸電流値）），電流指令値Ｉｏ及び角度位置Ｐｓを入力し、モータ電流値Ｉｓと電流指令値Ｉｏとの比較に基づいて、てモータ電流値Ｉｓが電流指令値Ｉｏに一致するように、出力電圧指令値Ｖｏ（トルク電圧値Ｖｑ（ｑ軸電圧値）と励磁電圧値Ｖｄ（ｄ軸電圧値））を演算する。出力電圧指令値Ｖｏは波形制御手段２２４に出力される。
The
尚、モータ電流値Ｉｓを出力する電流補正手段２２５の動作については、後ほど図を用いて具体的に説明する。 The operation of the current correction means 225 that outputs the motor current value Is will be specifically described later with reference to the drawings.
波形制御手段２２４は出力電圧指令値Ｖｏ及び角度位置Ｐｓを入力し、出力電圧指令値Ｖｏ及び角度位置Ｐｓに基づいて３相のモータ電圧指令値を演算する。すなわち出力電圧指令値Ｖｏを角度位置Ｐｓに基づいて２相３相変換する。モータ電圧指令値はモータ電圧指令信号（正弦波を基本波とするＰＷＭ変調波）Ｗｖ（Ｗｖｕ，Ｗｖｖ，Ｗｖｗ）としてＰＷＭ変調器２２６及び電流補正手段２２５に出力される。
The waveform control means 224 receives the output voltage command value Vo and the angular position Ps, and calculates a three-phase motor voltage command value based on the output voltage command value Vo and the angular position Ps. That is, the output voltage command value Vo is two-phase three-phase converted based on the angular position Ps. The motor voltage command value is output to the
ＰＷＭ変調器２２６は、三角波発生器から出力されたＰＷＭ搬送波及びモータ電圧指令信号Ｗｖを入力し、モータ電圧指令信号ＷｖとＰＷＭ搬送波Ｗｃとを比較して、各相上下アームのスイッチング素子を駆動するためのドライブ信号ＰＷＭをドライバ回路２２７に出力する。
The PWM modulator 226 receives the PWM carrier wave and the motor voltage command signal Wv output from the triangular wave generator, compares the motor voltage command signal Wv with the PWM carrier wave Wc, and drives the switching elements of the upper and lower arms of each phase. Drive signal PWM for output to the
図６は、ドライバ回路２２７に出力される各相上アームのドライブ信号ＰＷＭ（ＰＷＭパルス信号ＵｇＨ，ＵｇＬ，ＶｇＨ，ＶｇＬ，ＷｇＨ，ＷｇＬ）例であり、各相のモータ電圧指令信号Ｗｖ（Ｗｖｕ，Ｗｖｖ，Ｗｖｗ）とＰＷＭ搬送波Ｗｃとの比較により、パルス幅が変調されたパルス信号が出力されている。
FIG. 6 is an example of the drive signal PWM (PWM pulse signals UgH, UgL, VgH, VgL, WgH, WgL) of each phase upper arm output to the
次に、図２乃至図５を用いて、電流補正手段２２５の動作を説明する。
Next, the operation of the
ＦＥＴ２１１Ａ〜２１１Ｃがオフ（ＰＷＭパルスＵｇＨ，ＶｇＨ，ＷｇＨがｏｆｆ）になる、すなわちＦＥＴ２１１Ｄ〜２１１Ｆがオン（ＰＷＭパルスＵｇＬ，ＶｇＬ，ＷｇＬがｏｎ）になると、各相のモータ電流は、ＦＥＴ２１１Ｄ〜２１１Ｆ（ＦＥＴ内のボディダイオードを含む）とシャント抵抗２１２Ａ〜２１２Ｃを流れる。これにより、シャント抵抗２１２Ａ〜２１２Ｃの両端には電位差が生じる。シャント抵抗２１２Ａ〜２１２Ｃの両端の電位は電流検出回路２２８の差動増幅器に入力され、その差分（電位差）が求められる。その電位差は増幅されてシャント電圧波形信号ＩＵｐ，ＩＶｐ，ＩＷｐとして電流検出回路２２８から制御器２２１に出力される。
When the FETs 211A to 211C are turned off (PWM pulses UgH, VgH, and WgH are turned off), that is, when the
ここで、シャント電圧波形信号ＩＵｐ，ＩＶｐ，ＩＷｐは、図５に示すように、ＰＷＭパルスＵｇＨ，ＶｇＨ，ＷｇＨの立ち下がりと立ち上がりのエッジの部分（ＰＷＭパルスＵｇＬ，ＶｇＬ，ＷｇＬの立ち上がりと立ち下がりのエッジの部分）に同期して出力される。制御器２２１は、入力されたシャント電圧波形信号ＩＵｐ，ＩＶｐ，ＩＷｐを上記エッジに同期してＡ／Ｄ変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換すると共に、信号のレベル変換を行う。これにより、モータ電流検出値ＩＵｓ，ＩＶｓ，ＩＷｓを検出する。この検出されたモータ電流検出値ＩＵｓ，ＩＶｓ，ＩＷｓは電流補正手段２２５に出力される。
Here, the shunt voltage waveform signals IUp, IVp, IWp are, as shown in FIG. 5, the falling and rising edges of the PWM pulses UgH, VgH, WgH (the rising and falling edges of the PWM pulses UgL, VgL, WgL). Is output in synchronization with the edge portion of The
ところが、電流センサの個数に対して制御器２２１のＡ／Ｄ変換器の個数が２個以下の場合、Ａ／Ｄ変換器による各相のモータ電流の検出タイミングには、例えばＡ／Ｄ変換器の個数を２個とし、Ｕ相とＶ相のモータ電流を同時に検出する場合、Ｕ相とＶ相の検出タイミングとＷ相の検出タイミングとの間には時間差ｔａが生じる。この時、電流検出回路２２８はＦＥＴ２１１Ｄ〜２１１Ｆのオン時間に対してフィルタ回路及び差動増幅器の時定数による応答遅れが生じるので、Ｗ相のモータ電流検出値には、その応答遅れに応じた電流検出誤差Ｉｅが含まれる。その電流検出誤差Ｉｅは、制御器２２１におけるモータ電流検出精度を低下させ、この結果、モータ１００の制御精度を低下させてしまう。すなわちモータ１００のトルクリップルとなって現れる。
However, when the number of A / D converters of the
尚、本実施例では、Ｗ相のモータ電流検出値に上記時間差ｔａと上記応答遅れによる電流検出誤差Ｉｅが含まれた場合を例に挙げて説明するが、電流検出誤差Ｉｅが含まれる相はモータ電流を同時に検出する相の組み合わせによって変わる。例えばＶ相とＷ相を同時に検出した後にＵ相を検出した場合にはＵ相に上記時間差と上記応答遅れによる誤差が含まれ、Ｕ相とＷ相を同時に検出する前にＶ相を検出した場合にはＶ相に上記時間差と上記応答遅れによる誤差が含まれる。 In this embodiment, the case where the W phase motor current detection value includes the time difference ta and the current detection error Ie due to the response delay will be described as an example, but the phase including the current detection error Ie is It depends on the combination of phases that simultaneously detect the motor current. For example, when the U phase is detected after detecting the V phase and the W phase at the same time, the U phase includes errors due to the time difference and the response delay, and the V phase is detected before the U phase and the W phase are detected simultaneously. In some cases, the V phase includes errors due to the time difference and the response delay.
そこで、本実施例では、電流補正手段２２５を制御器２２１に設け、検出されたＷ相のモータ電流検出値ＩＷｓを、波形制御出から出力されたモータ電圧指令信号Ｗｖに基づいて補正している。
Therefore, in this embodiment, the current correction means 225 is provided in the
具体的には、図２，図３の関係から、図４に示すように、モータ電圧指令信号Ｗｖに基づくモータ電圧指令値に対する電流検出誤差Ｉｅを演算し、その電流検出誤差ＩｅをＷ相のモータ電流検出値ＩＷｓに加算（ＩＷｓ＋Ｉｅ）し、Ｗ相のモータ電流検出値ＩＷｓを補正する。 Specifically, from the relationship between FIG. 2 and FIG. 3, as shown in FIG. 4, a current detection error Ie for the motor voltage command value based on the motor voltage command signal Wv is calculated, and the current detection error Ie is calculated for the W phase. The motor current detection value IWs is added (IWs + Ie) to correct the W-phase motor current detection value IWs.
ここで、図２は、モータ電流に対するモータ電流検出値の関係を、図３は、モータ電圧指令値に対するモータ電流の関係を、図４は、モータ電圧指令値に対する電流検出誤差の関係をそれぞれ示す。 Here, FIG. 2 shows the relationship of the motor current detection value to the motor current, FIG. 3 shows the relationship of the motor current to the motor voltage command value, and FIG. 4 shows the relationship of the current detection error to the motor voltage command value. .
図２に示すように、同じモータ電流が流れた場合であっても、Ｗ相の検出タイミングにおけるモータ電流検出値と他相（Ｕ相とＶ相）の検出タイミングにおけるモータ電流検出値との間にはＩｅ分だけの差が生じる。すなわち電流検出誤差Ｉｅが生じる。このようなことから、その電流検出誤差Ｉｅ分だけ、検出タイミングの異なる相のモータ電流検出値を補償すればよい。また、図３に示すように、モータ電流はモータ電圧指令信号Ｗｖに基づくモータ電圧指令値から演算により推定できる。 As shown in FIG. 2, even when the same motor current flows, the motor current detection value at the W-phase detection timing and the motor current detection value at the other-phase (U-phase and V-phase) detection timing There is a difference of Ie. That is, a current detection error Ie occurs. For this reason, it is only necessary to compensate the motor current detection values of the phases having different detection timings by the current detection error Ie. Further, as shown in FIG. 3, the motor current can be estimated by calculation from the motor voltage command value based on the motor voltage command signal Wv.
従って、モータ電圧指令信号Ｗｖに基づくモータ電圧指令値に基づいてモータ電流を演算して、そのモータ電流に対するＷ相の検出タイミングにおけるモータ電流検出値と、他相（Ｕ相とＶ相）の検出タイミングにおけるモータ電流検出値とを演算し、それらの差分を演算することにより、図４に示すように、モータ電圧指令値に対する電流検出誤差の関係を求めることができる。すなわち上記原理に基づいてモータ電圧指令値から電流検出誤差Ｉｅを演算できる。 Therefore, the motor current is calculated based on the motor voltage command value based on the motor voltage command signal Wv, and the motor current detection value at the detection timing of the W phase with respect to the motor current and the detection of the other phases (U phase and V phase). By calculating the motor current detection value at the timing and calculating the difference between them, the relationship of the current detection error with respect to the motor voltage command value can be obtained as shown in FIG. That is, the current detection error Ie can be calculated from the motor voltage command value based on the above principle.
Ｗ相のモータ電流検出値ＩＷｓを補正した後、電流補正手段２２５は、補正後のＷ相のモータ電流検出値ＩＷｓと他相（Ｕ相とＶ相）のモータ電流検出値ＩＵｓ，ＩＶｓに基づいてモータ電流検出値Ｉｓを演算し、そのモータ電流検出値Ｉｓを電流制御器２２３に出力する。
After correcting the W-phase motor current detection value IWs, the current correction means 225 is based on the corrected W-phase motor current detection value IWs and the other-phase (U-phase and V-phase) motor current detection values IUs and IVs. The motor current detection value Is is calculated, and the motor current detection value Is is output to the
以上のことから、検出タイミングが異なっても、その分、モータ電圧指令信号Ｗｖに基づいて、検出タイミングが異なる相のモータ電流検出値を補正することができ、各相とも同じタイミングで検出してモータ電流検出値を求めた場合と同じように、モータ電流検出値を求めることができる。従って、本実施例によれば、上記時間差ｔａと上記応答遅れによる電流検出誤差Ｉｅを低減できるので、モータ１００のモータ電流を精度良く検出できる。これにより、本実施例によれば、モータ１００を精度良く制御して、モータ１００のトルクリップルを低減できるので、ステアリングＳＴを回転させた時の運転者の操舵感覚を向上できる。
From the above, even if the detection timing is different, the motor current detection value of the phase with different detection timing can be corrected by that amount based on the motor voltage command signal Wv, and each phase can be detected at the same timing. The motor current detection value can be obtained in the same manner as when the motor current detection value is obtained. Therefore, according to this embodiment, since the current detection error Ie due to the time difference ta and the response delay can be reduced, the motor current of the
次に、図８，図９を用いて、電動パワーステアリング用モータ駆動装置に搭載される実際のインバータ装置２００の構成を説明する。
Next, the configuration of an
インバータ装置２００は、図８に示すように、ケース２４０及びシールドカバー２５０から構成された筐体内に、パワーモジュール２１０と、制御モジュール２２０と、導体モジュール２３０を収納したものである。ケース２４０及びシールドカバー２５０はアルミニウム製である。
As shown in FIG. 8, the
パワーモジュール２１０は、実際に、メタル基板上に絶縁物を介して配線パターンが形成され、その上に、図２を用いて説明したＦＥＴなどの半導体スイッチング素子ＳＳＷが取り付けられることにより構成されている。パワーモジュール２１０には、複数のリードフレーム２１０ＬＦの一端が半田付けにより固定されている。リードフレーム２１０ＬＦはパワーモジュール２１０と制御モジュール２２０とを電気的に接続するために用いられるものである。
The
制御モジュール２２０は、実際に、制御器２２１やドライバ回路２２７などを構成する電子部品などがＰＣＢ基板の上に取り付けられることにより構成されている。図示の状態では、基板の下側の面に、制御器２２１やドライバ回路２２７などを構成する電子部品などが取り付けられている。制御モジュール２２０には信号コネクタ２２０Ｃが取り付けられている。
The
導体モジュール２３０は、バッテリＢＡとパワーモジュール２１０の半導体スイッチング素子ＳＳＷのコレクタ端子とを接続する電力線となるバスバー２３０Ｂを樹脂のモールドにより一体成形したものである。図９に示すように、太い実線部分がそのバスバーを示す。導体モジュール２３０には、モータ１００にモータ電流を供給する端子であるモータコネクタ２３０ＳＣ、及びバッテリＢＡから電力が供給される電源コネクタ２３０ＰＣも同時に一体成形されている。また、導体モジュール２３０にはパーツ２３０Ｐが予め取り付けられている。パーツ２３０Ｐは、図９に示すように、コモンフィルタＣＦ，ノーマルフィルタＮＦ，コンデンサＣ１，Ｃ２，リレーＲＹ１であり、バスバー２３０Ｂに接続されている。
The
コモンフィルタＣＦ及びノーマルフィルタＮＦは、ラジオノイズを防止するために設置されたものである。リレーＲＹは、モータ１００の異常時や制御モジュール２２０の異常時などにおいて、モータ１００への通電を遮断するフェールセーフのために用いられるものである。コンデンサＣ１，Ｃ２は、パワーモジュール２１０に供給される直流電力を平滑するために用いられる。
The common filter CF and the normal filter NF are installed to prevent radio noise. The relay RY is used for fail-safe to cut off the energization of the
パーツ２３０Ｐの端子とバスバー２３０ＢはＴＩＧ溶接（アーク溶接）により接続されている。図９の二重丸部分はその溶接部分を示しており、コモンフィルタＣＦの４個の端子，ノーマルフィルタＮＦの２個の端子，セラミックコンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞれ２個の端子，リレーＲＹの３個の端子が、それぞれ、バスバー２３０Ｂの端子に溶接により接続されている。
The terminal of the
また、図９に示すように、パワーモジュール２１０からモータ１００にモータ電流を供給する配線にもバスバーを用いている。そのバスバーとパワーモジュール２１０はワイヤのボンディングにより接続されている。
Further, as shown in FIG. 9, a bus bar is also used for wiring for supplying a motor current from the
パワーモジュール２１０の半導体スイッチング素子ＳＳＷをオンオフ制御する制御信号は制御モジュール２２０からパワーモジュール２１０にリードフレーム２１０ＬＦを介して出力されている。また、パワーモジュール２１０のモータ電流を検出するためのセンサ素子であるモータ電流検出抵抗（シャント抵抗）ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３の出力信号もパワーモジュール２１０から制御モジュール２２０にリードフレーム２１０ＬＦを介して出力されている。リードフレーム２１０ＬＦは半田付けにより両モジュールに接続されている。
A control signal for controlling on / off of the semiconductor switching element SSW of the
以上のように構成されたインバータ装置２００はその製造時、次の手順によって組み立てられる。まず、ケース２４０の中にパワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０をそれぞれネジ止めする。次に、パワーモジュール２１０及び導体モジュール２３０の上の位置に、制御モジュール２２０を同じくネジ止めする。次に、パワーモジュール２１０の端子に一端が半田付けされたリードフレーム２１０ＬＦの他端を制御モジュール２２０の端子に半田付けする。最後に、シールドカバー２５０をケース２４０をネジ止めすることにより、インバータ装置２００が完成する。
The
１００…モータ、１０３…回転位置検出器、２００…インバータ装置、２１０…パワーモジュール、２１２Ａ〜２１２Ｃ…シャント抵抗、２２１…制御器、２２５…電流補正手段、２２８…電流検出回路、２２９…回転位置検出回路。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該モータに前記交流電力を供給するインバータと、
前記モータに流れるモータ電流を検出するための電流検出手段と、
前記モータのロータ回転位置を検出するための回転位置検出手段と、
トルク指令値，前記電流検出手段の出力情報及び前記回転位置検出手段の出力情報を含む情報を入力し、前記モータに印加される交流電圧を制御するためのモータ電圧指令信号をＰＷＭ変調して出力する制御手段と、
前記電流検出手段の出力情報に基づくモータ電流検出値を前記モータ電圧指令信号に応じて補正する電流補正手段とを有することを特徴とする電動パワーステアリング用モータ駆動装置。 A motor that is driven by alternating current power to generate an electric power for steering;
An inverter for supplying the AC power to the motor;
Current detecting means for detecting a motor current flowing in the motor;
Rotation position detection means for detecting the rotor rotation position of the motor;
Information including a torque command value, output information of the current detection means and output information of the rotational position detection means is input, and a motor voltage command signal for controlling an AC voltage applied to the motor is PWM-modulated and output. Control means to
A motor drive device for electric power steering, comprising: current correction means for correcting a motor current detection value based on output information of the current detection means in accordance with the motor voltage command signal.
前記電流補正手段は、前記モータ電圧指令信号から得られたモータ電流に基づいて電流検出誤差を求め、前記電流検出誤差を電流検出タイミングの異なる相の前記モータ電流検出値に加えることを特徴とする電動パワーステアリング用モータ駆動装置。
In the electric power steering motor drive device according to claim 1,
The current correction means obtains a current detection error based on a motor current obtained from the motor voltage command signal, and adds the current detection error to the motor current detection values of phases having different current detection timings. Motor drive device for electric power steering.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006086839A JP2007261343A (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Motor driving device for electric power steering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006086839A JP2007261343A (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Motor driving device for electric power steering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007261343A true JP2007261343A (en) | 2007-10-11 |
Family
ID=38634772
Family Applications (1)
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| JP2006086839A Pending JP2007261343A (en) | 2006-03-28 | 2006-03-28 | Motor driving device for electric power steering |
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| JP (1) | JP2007261343A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084289A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
| JP2020513720A (en) * | 2016-11-21 | 2020-05-14 | ヴァレオ システム デシュヤージュＶａｌｅｏ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ Ｄ’Ｅｓｓｕｙａｇｅ | Gear motor, corresponding wiper system and corresponding control method |
-
2006
- 2006-03-28 JP JP2006086839A patent/JP2007261343A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084289A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
| JPWO2013084289A1 (en) * | 2011-12-06 | 2015-04-27 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
| JP2020513720A (en) * | 2016-11-21 | 2020-05-14 | ヴァレオ システム デシュヤージュＶａｌｅｏ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ Ｄ’Ｅｓｓｕｙａｇｅ | Gear motor, corresponding wiper system and corresponding control method |
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