JP2014212641A

JP2014212641A - PWM signal output device

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Publication number: JP2014212641A
Application number: JP2013088312A
Authority: JP
Inventors: 小林　稔; Minoru Kobayashi; 稔小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: JP6048294B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PWM signal output device capable of reducing distortion of a signal waveform driving a motor as much as possible, even if the operation is not completed in a predetermined time.SOLUTION: A full processing arithmetic unit 11 of a motor control ECU 8 calculates duty command values Vu, Vv, Vw for generating a PWM signal every half period of PWM control period, on the basis of the number of revolution command ωref, a phase current applied to a motor 6 via an inverter circuit 3, and the electrical angle θ of the motor 6. A shortening arithmetic unit 12 simplifies the content of operation when compared with the full processing arithmetic unit 11, and calculates the duty command values Vu, Vv, Vw in a shorter time when compared with the full processing arithmetic unit 11. A timer 25 normally makes the full processing arithmetic unit 11 calculate the duty command values, monitors whether the calculation is completed until a deadline time, and if it is not completed, controls to output the duty command values calculated by the shortening arithmetic unit 12.

Description

本発明は、モータの制御指令に基づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、駆動回路に出力するＰＷＭ信号出力装置に関する。 The present invention relates to a PWM signal output device that generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal based on a motor control command and outputs the PWM signal to a drive circuit.

モータをＰＷＭ制御する際には、例えばモータに通電される相電流を検出し、その相電流に基づいて演算を行うことでモータの出力状態が反映されている演算結果を得ると、入力される制御指令と演算結果との偏差に応じてＰＷＭ制御の指令値（デューティ）を更新するなどしている（例えば、特許文献１参照）。 When PWM control of a motor is performed, for example, a phase current that is supplied to the motor is detected, and an operation result that reflects the output state of the motor is obtained by performing an operation based on the phase current. The command value (duty) of PWM control is updated in accordance with the deviation between the control command and the calculation result (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１０−１５４７３５号公報JP 2010-154735 A

上記の演算は、一般にＰＷＭ周期ごとに、或いは半周期ごとに行われるが、演算を行う制御回路の処理負荷が一時的に増加するなどして所定の時間内に演算が完了しない場合がある。そのような場合に、例えばモータを正弦波駆動していると、インバータのような駆動回路が出力する電流波形が歪んで騒音や振動が発生するおそれがある。 The above calculation is generally performed every PWM cycle or every half cycle, but the calculation may not be completed within a predetermined time due to a temporary increase in the processing load of the control circuit that performs the calculation. In such a case, for example, when the motor is driven in a sine wave, the current waveform output from the drive circuit such as an inverter may be distorted, resulting in noise and vibration.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の時間内に演算が完了しない場合があっても、モータを駆動する信号波形の歪を極力低減できるＰＷＭ信号出力装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a PWM signal output device capable of reducing distortion of a signal waveform for driving a motor as much as possible even when computation is not completed within a predetermined time. Is to provide.

請求項１記載のＰＷＭ信号出力装置によれば、第１演算手段は、制御指令と、駆動回路を介してモータに通電される電流と、モータの回転位置とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するための第１デューティ指令値を、少なくともＰＷＭ制御周期ごとに演算する。また、第２演算手段は、第１演算手段よりも演算内容を簡略化し、第１演算手段よりも短い時間で第２デューティ指令値を演算する。そして、制御手段は、常には第１演算手段により第１デューティ指令値を演算させるが、その演算が期限時間まで完了するかを監視し、完了しないと判断すると、第１デューティ指令値に替えて第２演算手段より演算された第２デューティ指令値を出力するように制御する。
したがって、第１演算手段による第１デューティ指令値の演算が完了せず、当該指令値の出力が間に合わない状況となっても、第２演算手段より簡略的に短時間で演算された第２デューティ指令値が出力されるので、モータを駆動する信号波形の歪を極力低減できる。 According to the PWM signal output device of the first aspect, the first calculation means generates the PWM signal based on the control command, the current supplied to the motor via the drive circuit, and the rotational position of the motor. The first duty command value is calculated at least every PWM control cycle. Further, the second calculation means simplifies the calculation contents compared to the first calculation means, and calculates the second duty command value in a shorter time than the first calculation means. Then, the control means always calculates the first duty command value by the first calculation means, but monitors whether the calculation is completed until the deadline time. If it is determined that the calculation is not completed, the control means changes to the first duty command value. Control is performed so as to output the second duty command value calculated by the second calculation means.
Therefore, even if the calculation of the first duty command value by the first calculation means is not completed and the output of the command value is not in time, the second duty calculated in a shorter time than the second calculation means is simplified. Since the command value is output, distortion of the signal waveform for driving the motor can be reduced as much as possible.

請求項２記載のＰＷＭ信号出力装置によれば、第２演算手段は、第２デューティ指令値を、制御指令とモータの回転位置とに基づいて演算する。したがって、第１演算手段が第１デューティ指令値をモータの通電電流を考慮して演算する分だけ、つまり、検出した通電電流に基づくフィードバック制御演算が不要となる分だけ第２演算手段の演算内容が簡略化される。これにより、第２演算手段は第２デューティ指令値を迅速に演算できる。 According to the PWM signal output device of the second aspect, the second calculation means calculates the second duty command value based on the control command and the rotational position of the motor. Accordingly, the calculation contents of the second calculation means are calculated by the amount that the first calculation means calculates the first duty command value in consideration of the energization current of the motor, that is, the feedback control calculation based on the detected energization current becomes unnecessary. Is simplified. Thereby, the 2nd calculating means can calculate a 2nd duty command value rapidly.

第１実施形態であり、モータ制御ＥＣＵの内部機能を中心に示す機能ブロック図Functional block diagram showing the internal functions of the motor control ECU according to the first embodiment モータ駆動システムの構成図Configuration diagram of motor drive system 制御内容を示すフローチャートFlow chart showing control contents 制御内容を示すタイミングチャートTiming chart showing control details 作用原理を説明する図（その１）Diagram explaining the principle of operation (Part 1) 作用原理を説明する図（その２）Diagram explaining the principle of action (Part 2) 第２実施形態を示すマルチコアＣＰＵの機能ブロック図Functional block diagram of a multi-core CPU showing a second embodiment

（第１実施形態）
図２に示すように、例えば車両に搭載される主機バッテリである直流電源１の両端には、平滑コンデンサ２及びインバータ回路３（駆動回路）が接続されている。インバータ回路３は、６個のＩＧＢＴ（スイッチング素子）４ＵＵ，４ＶＵ，４ＷＵ，４ＵＬ，４ＶＬ，４ＷＬを三相ブリッジ接続して構成されている。各ＩＧＢＴ４のコレクタ，エミッタ間には、フリーホイールダイオード５（ＵＵ〜ＷＵ，ＵＬ〜ＷＬ）が接続されている。インバータ回路３の各相出力端子（ＩＧＢＴ４ＵＵ，４ＶＵ，４ＷＵのエミッタ）は、モータ（ジェネレータ）６の図示しない各相固定子巻線に接続されている。 (First embodiment)
As shown in FIG. 2, for example, a smoothing capacitor 2 and an inverter circuit 3 (drive circuit) are connected to both ends of a DC power source 1 that is a main battery mounted in a vehicle. The inverter circuit 3 is configured by connecting six IGBTs (switching elements) 4UU, 4VU, 4WU, 4UL, 4VL, and 4WL by three-phase bridge connection. Free wheel diodes 5 (UU to WU, UL to WL) are connected between the collector and emitter of each IGBT 4. Each phase output terminal (emitters of IGBT4UU, 4VU, 4WU) of the inverter circuit 3 is connected to each phase stator winding (not shown) of the motor (generator) 6.

インバータ回路３のＶ，Ｗ相出力端子と、モータ６のＶ，Ｗ相固定子巻線とを接続する信号線には、電流センサ７（Ｖ，Ｗ）が介挿されており、電流センサ７により検出されたＶ，Ｗ相電流は、モータ制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８に入力されている。また、モータ６には、ロータ（図示せず）の電気角（回転位置）を検出するレゾルバ９が取り付けられており、レゾルバ９により検出された電気角θは、モータ制御ＥＣＵ８に入力されている。モータ６は、例えばＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータ等である。 A current sensor 7 (V, W) is inserted in a signal line connecting the V and W phase output terminals of the inverter circuit 3 and the V and W phase stator windings of the motor 6. The V and W phase currents detected by are input to a motor control ECU (Electronic Control Unit) 8. In addition, a resolver 9 that detects an electrical angle (rotational position) of a rotor (not shown) is attached to the motor 6, and the electrical angle θ detected by the resolver 9 is input to the motor control ECU 8. . The motor 6 is, for example, an IPM (Interior Permanent Magnet) motor.

モータ制御ＥＣＵ８（ＰＷＭ信号出力装置）は、上位ＥＣＵ１０と通信を行い、モータ６の制御指令を受信すると、入力されるＶ，Ｗ相電流及び電気角θに基づいてベクトル制御演算を行う。そして、ＰＷＭ制御指令である各相のデューティ指令値を算出すると、それらのデューティ指令値に基づいて各相ＰＷＭ信号（ＵＵ〜ＷＵ，ＵＬ〜ＷＬ）を生成する。ＰＷＭ信号は、図示しないドライバを介してインバータ回路３を構成するＩＧＢＴ４の各ゲートに出力される。 When the motor control ECU 8 (PWM signal output device) communicates with the host ECU 10 and receives a control command for the motor 6, the motor control ECU 8 performs a vector control calculation based on the input V and W phase currents and the electrical angle θ. And if the duty command value of each phase which is a PWM control command is calculated, each phase PWM signal (UU-WU, UL-WL) will be produced | generated based on those duty command values. The PWM signal is output to each gate of the IGBT 4 constituting the inverter circuit 3 through a driver (not shown).

また、モータ制御ＥＣＵ８は、上記の演算を行うためのフル処理演算部１１（第１演算手段）と、短縮処理演算部１２（第２演算手段）とを有している。これらの演算部１１及び１２は、モータ制御ＥＣＵ８の制御プログラムであるソフトウェアにより実行される機能であり、以降で詳述する。 Further, the motor control ECU 8 has a full process calculation unit 11 (first calculation unit) and a shortening process calculation unit 12 (second calculation unit) for performing the above calculation. These arithmetic units 11 and 12 are functions executed by software which is a control program of the motor control ECU 8, and will be described in detail later.

図１に示すように、モータ制御ＥＣＵ８において、上位ＥＣＵ１０より入力される回転数指令ωref（制御指令）は減算器２１に入力され、後述するように演算で求められたモータ６の回転数ωとの差分ΔωがＰＩ（Proportional-Integral）制御部２２に入力される。尚、回転数指令ωrefは、トルク指令として見ることもできる。ＰＩ制御部２２は、上記の差分ΔωにＰＩ制御演算を施して電流指令変換部２３に出力する。電流指令変換部２３は、入力された演算結果をｄ軸電流指令値Ｉｄrefとｑ軸電流指令値Ｉｑrefとに変換して、デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）２４に出力する。 As shown in FIG. 1, in the motor control ECU 8, a rotational speed command ωref (control command) input from the host ECU 10 is input to the subtractor 21, and the rotational speed ω of the motor 6 obtained by calculation as will be described later. The difference Δω is input to a PI (Proportional-Integral) control unit 22. The rotation speed command ωref can also be viewed as a torque command. The PI control unit 22 performs a PI control calculation on the difference Δω and outputs the result to the current command conversion unit 23. The current command conversion unit 23 converts the input calculation result into a d-axis current command value Idref and a q-axis current command value Iqref, and outputs the result to the demultiplexer (DMUX) 24.

デマルチプレクサ２４（制御手段）は、タイマ２５（制御手段，タイマ回路）より入力される切り換え制御信号に応じて、電流指令値Ｉｄref，Ｉｑrefの出力先を切り換える。その一方の出力先は減算器２６ｄ，２６ｑであり、減算器２６ｄ，２６ｑは、電流指令値Ｉｄref，Ｉｑrefと、演算により求められたモータ６のｄ軸電流Ｉｄ，ｑ軸電流Ｉｑとの差分ΔＩｄ，ΔＩｑを演算してＰＩ制御部２７ｄ，２７ｑに出力する。ＰＩ制御部２７ｄ，２７ｑは、入力される差分ΔＩｄ，ΔＩｑにＰＩ制御演算を施して減算器２８ｄ，２８ｑに出力する。 The demultiplexer 24 (control means) switches the output destination of the current command values Idref and Iqref in accordance with the switching control signal input from the timer 25 (control means, timer circuit). One of the output destinations is the subtractors 26d and 26q. The subtractors 26d and 26q are the differences ΔId between the current command values Idref and Iqref and the d-axis current Id and q-axis current Iq of the motor 6 obtained by the calculation. , ΔIq is calculated and output to the PI control units 27d, 27q. The PI control units 27d and 27q perform a PI control operation on the inputted differences ΔId and ΔIq and output the results to the subtracters 28d and 28q.

デマルチプレクサ２４を介して出力される電流指令値Ｉｄref，Ｉｑrefは、非干渉項演算部２９にも入力されている。非干渉項演算部２９は、上記電流指令値と回転数ωとに基づいて非干渉項Ｖｄ’，ｖｑ’を演算すると、これらを減算器２８ｄ，２８ｑに出力する。減算器２８ｄ，２８ｑは、ＰＩ制御部２７ｄ，２７ｑより入力される演算結果より非干渉項Ｖｄ’，ｖｑ’を減じて得られる電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを、座標変換部３０に出力する。尚、デマルチプレクサ２４のもう一方の出力先は、座標変換部３０となっている。この場合、電流指令変換部２３が出力する電流指令値Ｉｄref，Ｉｑrefが、そのまま電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑとなって座標変換部３０に入力される。 The current command values Idref and Iqref output via the demultiplexer 24 are also input to the non-interference term calculation unit 29. The non-interference term calculation unit 29 calculates non-interference terms Vd ′ and vq ′ based on the current command value and the rotational speed ω, and outputs these to the subtracters 28 d and 28 q. The subtractors 28 d and 28 q output voltage command values Vd and Vq obtained by subtracting the non-interference terms Vd ′ and vq ′ from the calculation results input from the PI control units 27 d and 27 q to the coordinate conversion unit 30. Note that the other output destination of the demultiplexer 24 is the coordinate conversion unit 30. In this case, the current command values Idref and Iqref output from the current command conversion unit 23 are directly input to the coordinate conversion unit 30 as voltage command values Vd and Vq.

２相／３相変換部３０は、入力される電圧指令Ｖｄ，Ｖｑについて２相（ｄｑ）／３相（ｕｖｗ）変換を行い、３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ（デューティ指令値）を生成してＰＷＭ生成ユニット３１に出力する。ＰＷＭ生成ユニット３１は、３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて３相ＰＷＭ信号を生成すると、それらをデッドタイム生成部３２を介してインバータ回路（ＩＮＶ）３に出力する。デッドタイム生成部３２は、入力されるＰＷＭ信号に、上アーム側のＩＧＢＴ４と、下アーム側のＩＧＢＴ４とが何れもオフになるデッドタイムを付加する。 The two-phase / three-phase converter 30 performs two-phase (dq) / 3-phase (uvw) conversion on the input voltage commands Vd, Vq, and generates three-phase voltages Vu, Vv, Vw (duty command values). To the PWM generation unit 31. When the PWM generation unit 31 generates the three-phase PWM signals based on the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw, the PWM generation unit 31 outputs them to the inverter circuit (INV) 3 via the dead time generation unit 32. The dead time generator 32 adds a dead time during which both the upper arm IGBT 4 and the lower arm IGBT 4 are turned off to the input PWM signal.

電流センサ７Ｖ，７Ｗにより検出されたＶ相，Ｗ相電流は、Ａ／Ｄ変換器３３によりＡ／Ｄ変換されて３相／２相変換部３４に出力される。３相／２相変換部３４では、Ｖ相，Ｗ相電流から演算によりＵ相電流を求め、３相電流を２相電流ｉｄ，ｉｑに変換して減算器２６ｄ，２６ｑに出力する。 The V-phase and W-phase currents detected by the current sensors 7V and 7W are A / D converted by the A / D converter 33 and output to the 3-phase / 2-phase converter 34. The three-phase / two-phase conversion unit 34 obtains a U-phase current by calculation from the V-phase and W-phase currents, converts the three-phase current into two-phase currents id and iq, and outputs them to the subtracters 26d and 26q.

レゾルバ９より出力されるアナログ信号は、Ｒ／ＤコンバータによりＡ，Ｂ，Ｚ相のデジタル信号に変換されて、ＡＢＺ／θ変換部３６に出力される。ＡＢＺ／θ変換部３６は、入力される上記デジタル信号（パルス）をカウントすることで電気角θに変換して、３相／２相変換部３４と、予測電気角演算部３７を介して２相／３相変換部３０とに出力する。予測電気角演算部３７は、例えば入力される電気角θよりも半周期先の位相となる電気角を演算して、２相／３相変換部３０に与える（ただし、予測するのは必ずしも半周期先の位相に限らない）。また、回転数演算部入力される電気角θよりモータ６の回転数ωを演算して、減算器２１及び非干渉項演算部２９に出力する。 The analog signal output from the resolver 9 is converted into A, B, and Z phase digital signals by the R / D converter and output to the ABZ / θ converter 36. The ABZ / θ conversion unit 36 counts the input digital signal (pulse) to convert it into an electrical angle θ, and converts the digital signal 2 through the three-phase / two-phase conversion unit 34 and the predicted electrical angle calculation unit 37. Output to the phase / 3-phase converter 30. The predicted electrical angle calculation unit 37 calculates, for example, an electrical angle having a phase that is a half cycle ahead of the input electrical angle θ, and supplies the calculated electrical angle to the two-phase / three-phase conversion unit 30 (however, the prediction is not necessarily performed in half). Not limited to the phase ahead). Further, the rotational speed ω of the motor 6 is calculated from the electrical angle θ input to the rotational speed calculation unit, and is output to the subtractor 21 and the non-interference term calculation unit 29.

また、ＰＷＭ生成ユニット３１は、タイマ２５に計時開始信号STARTを与え、２相／３相変換部３０は、タイマ２５に計時終了信号STOPを与える。そして、タイマ２５は、これらの信号が入力される間隔を計時して、その時間が所定の閾値を超えるか否によってデマルチプレクサ２４の切り換えを制御する。以上において、２点鎖線で囲んだ部分が図１に示すフル演算処理部１１であり、破線で囲んだ部分が短縮処理演算部１２となる。 The PWM generation unit 31 provides the timer 25 with a timing start signal START, and the 2-phase / 3-phase converter 30 provides the timer 25 with a timing end signal STOP. The timer 25 measures the interval at which these signals are input, and controls switching of the demultiplexer 24 depending on whether or not the time exceeds a predetermined threshold. In the above, the part surrounded by the two-dot chain line is the full arithmetic processing unit 11 shown in FIG.

次に、本実施形態における処理の概要について説明する。図５に示すように、本実施形態では、ＰＷＭ制御の半周期毎にデューティ指令値を演算する。例えばキャリアである比較三角波のピークからボトムまでの期間に、次の周期におけるＰＷＭパルスのオンタイミングを決定し、前記ボトムから次のピークまでの期間に、前記ＰＷＭパルスのオフタイミングを決定する。したがって、デューティ指令値の演算（更新処理）に要する時間には、半周期毎のタイムリミットがある。 Next, an outline of processing in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 5, in this embodiment, a duty command value is calculated for every half cycle of PWM control. For example, the on-timing of the PWM pulse in the next cycle is determined during the period from the peak to the bottom of the comparative triangular wave that is the carrier, and the off-timing of the PWM pulse is determined during the period from the bottom to the next peak. Accordingly, there is a time limit for each half cycle in the time required for the calculation (update processing) of the duty command value.

そのため、図５（ａ）に示すように、何らかの原因により更新処理が遅延してタイムリミットを超えると、次周期のＰＷＭパルスのオンタイミングが、本来のタイミングよりも遅れてしまうことになる。例えばモータを正弦波駆動する際には、モータの回転位相に応じて連続的に変化する、正弦波の振幅率に対応したＰＷＭデューティを設定する必要がある。したがって、ＰＷＭパルスのオンタイミングが遅れると、通電電流波形に歪が生じて振動や騒音の原因となる。 Therefore, as shown in FIG. 5A, when the update process is delayed for some reason and exceeds the time limit, the on-timing of the PWM pulse in the next cycle is delayed from the original timing. For example, when the motor is driven in a sine wave, it is necessary to set a PWM duty corresponding to the amplitude rate of the sine wave that continuously changes in accordance with the rotational phase of the motor. Therefore, if the on-timing of the PWM pulse is delayed, the energized current waveform is distorted, causing vibration and noise.

このような事態を回避するため、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、更新処理が遅延してタイムリミットを超えるであろうことが予測されると、デューティ指令値の演算を簡略化して短時間で完了させ、その演算結果に基づいたデューティを出力するように切り換えを行う。 In order to avoid such a situation, in this embodiment, when it is predicted that the update process will be delayed and exceed the time limit as shown in FIG. It is simplified and completed in a short time, and switching is performed so as to output a duty based on the calculation result.

図６を参照してより詳細に説明するが、ＥＣＵを構成するＣＰＵは、図６（ａ）（ｂ）に示すように、比較三角波のボトム及びピークのタイミングで電気角θと相電流ｉｖ，ｉｗとを読み込んで、デューティの演算を開始する（図５とはイメージが異なる）。図６（ｂ）に示す期間は、ＣＰＵによる処理がデューティの演算のみに占有されている期間であり、前記演算が終了すると図６（ｃ）に示すその他の処理が行われる。 As will be described in more detail with reference to FIG. 6, the CPU constituting the ECU, as shown in FIGS. 6A and 6B, has an electrical angle θ and a phase current iv, iw is read and duty calculation is started (image is different from FIG. 5). The period shown in FIG. 6B is a period in which the processing by the CPU is occupied only by the calculation of the duty. When the calculation is completed, the other processes shown in FIG. 6C are performed.

そして、例えば図６（ｃ）で処理される通信などの負荷が一時的に増加することで、次にデューティの演算を開始するタイミングが遅れた結果、デューティを更新できなければ、前の周期にセットされたデューティがそのまま出力されて、電流波形に歪が生じるおそれがある。尚、図６（ｃ）側の処理時間が延びる場合だけでなく、図６（ｂ）のデューティ演算中においても、モータの出力トルクが大きく変動したり、何らかの異常が連続して発生するなどした場合には、デューティ演算の処理時間自体が延びることもある。また、電気角や相電流の読み込みは、半周期毎のタイミングで毎回行う必要があるので、演算を開始するタイミングを早めることも困難である。 For example, if the load such as communication processed in FIG. 6C temporarily increases and the timing for starting the calculation of the duty is delayed as a result, the duty cannot be updated. The set duty may be output as it is, and the current waveform may be distorted. In addition, not only when the processing time on the side of FIG. 6 (c) is extended, but also during the duty calculation of FIG. 6 (b), the output torque of the motor greatly fluctuates or some abnormality occurs continuously. In some cases, the processing time of the duty calculation itself may be extended. Moreover, since it is necessary to read the electrical angle and the phase current every time at the timing of every half cycle, it is difficult to advance the timing for starting the calculation.

そこで、本実施形態では図５（ｂ）に示すように対応する。以下、この処理について詳述する。図３（ａ）及び図４に示すように、モータ制御ＥＣＵ８は、比較三角波のボトム及びピークのタイミングで監視処理（タイマ２５）を起動すると（Ｓ１）、電気角θと相電流ｉｖ，ｉｗとを読み込んで（Ｓ２，Ｓ３）トルク推定演算を行う（Ｓ４）。ここで「トルク推定演算」とは、３相／２相変換部３４においてｄ軸電流ｉｄ，ｑ軸電流ｉｑを演算する処理に対応する。 Therefore, this embodiment corresponds to the case shown in FIG. Hereinafter, this process will be described in detail. As shown in FIGS. 3A and 4, when the motor control ECU 8 starts the monitoring process (timer 25) at the bottom and peak timings of the comparative triangular wave (S1), the electric angle θ and the phase currents iv and iw (S2, S3) and a torque estimation calculation is performed (S4). Here, “torque estimation calculation” corresponds to a process of calculating the d-axis current id and the q-axis current iq in the three-phase / two-phase converter 34.

続いて、モータ制御ＥＣＵ８は、電流フィードバック（Ｆ／Ｂ）演算を行うと（Ｓ５）、ＰＷＭスイッチングパターン，すなわちＰＷＭデューティ（第１デューティ指令値）を決定する（Ｓ６）。そして、処理時間を監視するタイマ２５を停止して（Ｓ７）処理を終了する。「電流フィードバック演算」は、図１において、減算器２６，ＰＩ制御器２７，減算器２８及び非干渉項演算部２９により行われる演算に対応し、ＰＷＭデューティの決定は、２相／３相変換部３０が３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する部分に対応する。つまり、図３（ａ）に示す処理が、フル演算処理部１１に対応する。 Subsequently, when the motor control ECU 8 performs a current feedback (F / B) calculation (S5), the motor control ECU 8 determines a PWM switching pattern, that is, a PWM duty (first duty command value) (S6). Then, the timer 25 for monitoring the processing time is stopped (S7) and the processing is terminated. The “current feedback calculation” corresponds to the calculation performed by the subtractor 26, the PI controller 27, the subtractor 28 and the non-interference term calculation unit 29 in FIG. The unit 30 corresponds to a part that generates the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw. That is, the process illustrated in FIG. 3A corresponds to the full calculation processing unit 11.

ここで図４に示すように、ステップＳ４におけるトルク推定演算が通常よりも長引いたため、タイマ２５において設定されているタイムリミットを超えたとする。すると、図３（ｂ）に示す監視処理（制御手段）において処理期限超過となり（Ｓ１１：ＹＥＳ）、短縮処理が実行される（Ｓ１２）。短縮処理では、図３（ｃ）に示すように、その時点で新たに電気角θと相電流ｉｖ，ｉｗとを読み込む（Ｓ２１，Ｓ２２）。そして、電気角θと相電流ｉｖ，ｉｗ（及びｉｕ）とに基づいて、直ちにＰＷＭデューティ（第２デューティ指令値）を決定する（Ｓ２３）。 Here, as shown in FIG. 4, it is assumed that the time estimation set in the timer 25 is exceeded because the torque estimation calculation in step S4 is longer than usual. Then, in the monitoring process (control means) shown in FIG. 3B, the process time limit is exceeded (S11: YES), and the shortening process is executed (S12). In the shortening process, as shown in FIG. 3C, the electrical angle θ and the phase currents iv and iw are newly read at that time (S21 and S22). Then, the PWM duty (second duty command value) is immediately determined based on the electrical angle θ and the phase currents iv, iw (and iu) (S23).

上記の短縮処理は、図１では短縮処理演算部１２で行われる処理に対応する。すなわち、タイマ２５によりデマルチプレクサ２４が切り換えられて、電流指令変換部２３が出力する電流指令値Ｉｄref，Ｉｑrefが、そのまま電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑとなって座標変換部３０に入力される。そして、２相／３相変換部３０が３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成してＰＷＭ生成ユニット３１に出力する。すなわち、短縮処理演算部１２では、フル演算処理部１１が行うフィードバック制御に替えて、フィードフォワード制御を行うことになる。これにより、図４に示すように、ＰＷＭデューティの演算をより早く完了させて、更新が遅れることで前回のＰＷＭデューティを再度出力する事態を回避する。 The above shortening process corresponds to the process performed by the shortening process calculation unit 12 in FIG. That is, the demultiplexer 24 is switched by the timer 25, and the current command values Idref and Iqref output from the current command conversion unit 23 are directly input to the coordinate conversion unit 30 as voltage command values Vd and Vq. Then, the two-phase / three-phase converter 30 generates three-phase voltages Vu, Vv, Vw and outputs them to the PWM generation unit 31. In other words, the shortening processing calculation unit 12 performs feedforward control instead of the feedback control performed by the full calculation processing unit 11. As a result, as shown in FIG. 4, the calculation of the PWM duty is completed earlier, and the situation in which the previous PWM duty is output again due to a delay in updating is avoided.

以上のように本実施形態によれば、モータ制御ＥＣＵ８のフル処理演算部１１は、回転数指令ωrefと、インバータ回路３を介してモータ６に通電される相電流と、モータ６の電気角θとに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するためのデューティ指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、ＰＷＭ制御周期の半周期毎に演算する。また、短縮処理演算部１２は、フル処理演算部１１よりも演算内容を簡略化して、フル処理演算部１１よりも短い時間でデューティ指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを演算する。そして、タイマ２５は、常にはフル処理演算部１１によりデューティ指令値を演算させるが、その演算が期限時間まで完了するかを監視し、完了しないと判断すると、短縮処理演算部１２より演算されたデューティ指令値を出力するように制御する。 As described above, according to the present embodiment, the full process calculation unit 11 of the motor control ECU 8 performs the rotational speed command ωref, the phase current that is supplied to the motor 6 via the inverter circuit 3, and the electrical angle θ of the motor 6. Based on the above, the duty command values Vu, Vv, Vw for generating the PWM signal are calculated every half cycle of the PWM control cycle. The shortening processing calculation unit 12 calculates the duty command values Vu, Vv, and Vw in a shorter time than the full processing calculation unit 11 by simplifying the calculation contents compared to the full processing calculation unit 11. The timer 25 always causes the full process calculation unit 11 to calculate the duty command value. However, the timer 25 monitors whether the calculation is completed until the deadline time. If it is determined that the calculation is not completed, the timer 25 calculates the duty command value. Control to output the duty command value.

したがって、フル処理演算部１１によるデューティ指令値の演算が完了せず、当該指令値の出力が間に合わない状況となっても、短縮処理演算部１２より簡略的に短時間で演算されたデューティ指令値が出力されるので、モータ６を駆動する信号波形の歪を極力低減できる。そして、短縮処理演算部１２は、デューティ指令値を、回転数指令ωrefと電気角θとに基づいて演算するので、フル処理演算部１１がモータ６の相電流を考慮して演算する分だけ、つまり、検出した相電流に基づくフィードバック制御演算が不要となる分だけ演算内容が簡略化される。これにより、デューティ指令値を迅速に演算できる。 Therefore, even if the calculation of the duty command value by the full process calculation unit 11 is not completed and the output of the command value is not in time, the duty command value calculated by the shortening process calculation unit 12 in a short time. Therefore, the distortion of the signal waveform for driving the motor 6 can be reduced as much as possible. And since the shortening process calculating part 12 calculates a duty command value based on the rotation speed command ωref and the electrical angle θ, the full process calculating part 11 is calculated in consideration of the phase current of the motor 6. That is, the calculation content is simplified by the amount that the feedback control calculation based on the detected phase current is unnecessary. Thereby, the duty command value can be quickly calculated.

（第２実施形態）
図７に示すように、第２実施形態のモータ制御ＥＣＵ４１（ＰＷＭ信号出力装置）は、マルチコアＣＰＵにより構成されている。そして、演算コア４２（第１演算手段，第１演算ユニット）は、第１実施形態におけるフル処理演算部１１に相当する演算を行い、演算コア４３（第２演算手段，第２演算ユニット）は、短縮処理演算部１２に相当する演算を行う。メモリ４４は、演算コア４２及び４３が共通にアクセス可能となっており、それぞれが演算を行うためのパラメータ（電気角θ，フィードバック電流値，回転数指令）等が一時的に記憶される。 (Second Embodiment)
As shown in FIG. 7, the motor control ECU 41 (PWM signal output device) of the second embodiment is configured by a multi-core CPU. The calculation core 42 (first calculation means, first calculation unit) performs a calculation corresponding to the full processing calculation unit 11 in the first embodiment, and the calculation core 43 (second calculation means, second calculation unit) The calculation corresponding to the shortening processing calculation unit 12 is performed. The memory 44 can be accessed in common by the calculation cores 42 and 43, and parameters (electrical angle θ, feedback current value, rotation speed command) and the like for performing calculation are temporarily stored.

このようにマルチコア構成を採用することで、演算コア４２によるデューティ演算処理と、演算コア４３によるデューティ演算処理とは並行して実行可能となっている。演算コア４２により演算された（第１）デューティ指令値と、演算コア４３により演算された（第２）デューティ指令値とは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４５の入力端子にそれぞれ与えられている。マルチプレクサ４５の切り換え制御は、第１実施形態と同様にタイマ２５によって行われる。 By adopting the multi-core configuration in this way, the duty calculation process by the calculation core 42 and the duty calculation process by the calculation core 43 can be executed in parallel. The (first) duty command value calculated by the calculation core 42 and the (second) duty command value calculated by the calculation core 43 are respectively supplied to input terminals of a multiplexer (MUX) 45. The switching control of the multiplexer 45 is performed by the timer 25 as in the first embodiment.

演算コア４２は、タイマ２５の起動（START），停止（STOP）も行う。そして、通常はマルチプレクサ４５により、演算コア４２により演算されたデューティ指令値がＰＷＭ生成ユニット３１に出力されるように制御する。そして、演算コア４２がタイムリミットまでにタイマ２５による計時を停止させることができなければ、タイマ２５は、演算コア４３側を選択するように切り替える。したがって、演算コア４３により簡略的に演算されたデューティ指令値がＰＷＭ生成ユニット３１に出力される。 The arithmetic core 42 also starts (START) and stops (STOP) the timer 25. In general, the multiplexer 45 controls the duty command value calculated by the calculation core 42 to be output to the PWM generation unit 31. If the calculation core 42 cannot stop the time count by the timer 25 by the time limit, the timer 25 switches to select the calculation core 43 side. Therefore, the duty command value simply calculated by the calculation core 43 is output to the PWM generation unit 31.

尚、演算コア４３によるデューティ指令値の演算は、演算コア４２からの処理開始要求が入力された時点から開始しても良いし、処理開始要求の入力がなくとも、常に演算を行うようにしても良い。また、メモリ４４を介して、演算コア４２から演算コア４３に演算に必要なパラメータ（データ）の受け渡しを行うようにしても良い。例えば、演算コア４２が取得した電気角θや相電流ｉｕ〜ｉｗをメモリ４４の所定領域に書き込んでおき、演算コア４３に演算を開始する際に、上記の領域からそれらのデータを読み込んで演算しても良い。 The calculation of the duty command value by the calculation core 43 may be started from the time when the processing start request from the calculation core 42 is input, or the calculation is always performed even if the processing start request is not input. Also good. Further, parameters (data) necessary for calculation may be transferred from the calculation core 42 to the calculation core 43 via the memory 44. For example, the electrical angle θ and the phase currents iu to iw acquired by the computation core 42 are written in a predetermined area of the memory 44, and when the computation is started in the computation core 43, the data is read from the above-mentioned area and computed. You may do it.

以上のように第２実施形態によれば、モータ制御ＥＣＵ４１は、演算コア４２及び４３を備え、演算コア４２にはフル処理演算部１１に相当する演算を行わせ、演算コア４３には短縮処理演算部１２に相当する演算を行わせるようにした。したがって、演算コア４２による演算がタイムリミットまでに完了しなかった場合に、演算コア４３により演算を代替させる際の余裕を持たせることができる。また、演算コア４３の処理能力に余力があれば、その他の処理を実行させることも可能になる。 As described above, according to the second embodiment, the motor control ECU 41 includes the calculation cores 42 and 43, causes the calculation core 42 to perform a calculation corresponding to the full process calculation unit 11, and causes the calculation core 43 to perform a shortening process. The calculation corresponding to the calculation unit 12 is performed. Therefore, when the calculation by the calculation core 42 is not completed by the time limit, it is possible to provide a margin when the calculation core 43 substitutes the calculation. Further, if the processing capability of the arithmetic core 43 has sufficient capacity, other processing can be executed.

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
デューティ指令値の演算は、ＰＷＭ周期毎に行っても良い。
モータ制御ＥＣＵは、必ずしもベクトル制御を行う必要はない。
スイッチング素子はＩＧＢＴに限ることなく、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタなどでも良い。 The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The calculation of the duty command value may be performed every PWM cycle.
The motor control ECU does not necessarily need to perform vector control.
The switching element is not limited to the IGBT, but may be a MOSFET or a bipolar transistor.

図面中、３はインバータ回路（駆動回路）、６はモータ、８はモータ制御ＥＣＵ（ＰＷＭ信号出力装置）、１１はフル処理演算部（第１演算手段）、１２は短縮処理演算部（第２演算手段）、２４はデマルチプレクサ（制御手段）、２５はタイマ（制御手段）を示す。 In the drawings, 3 is an inverter circuit (drive circuit), 6 is a motor, 8 is a motor control ECU (PWM signal output device), 11 is a full process calculation unit (first calculation means), and 12 is a shortening process calculation unit (second Calculation means), 24 denotes a demultiplexer (control means), and 25 denotes a timer (control means).

Claims

入力されるモータの制御指令に基づいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、駆動回路（３）に出力するＰＷＭ信号出力装置において、
前記制御指令と、前記駆動回路を介して前記モータに通電される電流と、前記モータの回転位置とに基づいて、前記ＰＷＭ信号を生成するための第１デューティ指令値を少なくともＰＷＭ制御周期ごとに演算する第１演算手段（１１，４２）と、
この第１演算手段よりも演算内容を簡略化することで、前記第１演算手段よりも短い時間で第２デューティ指令値を演算する第２演算手段（１２，４３）と、
常には前記第１演算手段により前記第１デューティ指令値を演算させて、前記演算が期限時間まで完了するか否かを監視し、
前記演算が前記期限時間まで完了しないと判断すると、前記第１デューティ指令値に替えて、前記第２演算手段より演算された前記第２デューティ指令値を出力するように制御する制御手段（２４，２５）とを備えることを特徴とするＰＷＭ信号出力装置。 In a PWM signal output device that generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal based on an input motor control command and outputs it to the drive circuit (3).
Based on the control command, the current supplied to the motor via the drive circuit, and the rotational position of the motor, a first duty command value for generating the PWM signal is set at least for each PWM control cycle. First calculating means (11, 42) for calculating;
The second calculation means (12, 43) for calculating the second duty command value in a shorter time than the first calculation means by simplifying the calculation contents than the first calculation means,
Always let the first computing means compute the first duty command value and monitor whether the computation is completed by the time limit,
If it is determined that the calculation is not completed until the deadline time, control means (24, 24) for controlling to output the second duty command value calculated by the second calculation means instead of the first duty command value 25) and a PWM signal output device.

前記第２演算手段は、前記第２デューティ指令値を、前記制御指令と前記モータの回転位置とに基づいて演算することを特徴とする請求項１記載のＰＷＭ信号出力装置。 2. The PWM signal output device according to claim 1, wherein the second calculation means calculates the second duty command value based on the control command and a rotational position of the motor.

前記制御手段は、前記第１演算手段による演算が前記期限時間まで完了するか否かを監視するためのタイマ回路（２５）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のＰＷＭ信号出力装置。 The PWM signal output device according to claim 1 or 2, wherein the control means includes a timer circuit (25) for monitoring whether or not the calculation by the first calculation means is completed until the deadline time. .

前記第１演算手段としての第１演算ユニット（４２）と、
この第１演算ユニットとは独立に構成される、前記第２演算手段としての第２演算ユニット（４３）とを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のＰＷＭ信号出力装置。 A first arithmetic unit (42) as the first arithmetic means;
The PWM signal according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second arithmetic unit (43) as the second arithmetic means, which is configured independently of the first arithmetic unit. Output device.