JP2018085917A - 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 Download PDF

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Abstract

【課題】振動や騒音を抑制可能である回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】個別電流制限値演算部140、240は、電流制限に係る系統ごとの値である個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2を演算する。電流制限値演算部161、261は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に基づいて電流制限値Ilim1、Ilim2を設定する。制御信号演算部169、269は、電流制限値Ilim1、Ilim2に応じて演算される電流指令値に基づく制御信号を演算してインバータ回路120、220に出力する。電流制限値演算部161、261は、自系統と他系統とで電流制限値Ilim1、Ilim2を一致させる電流制限値共有モードと、自系統と他系統とで個別に電流制限値Ilim1、Ilim2を設定する電流制限値非共有モードとを切替可能である。【選択図】 図9

Description

本発明は、回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
従来、ステアバイワイヤ式の操舵制御装置や電動パワーステアリング装置が知られている。例えば特許文献1には、2つのECUが設けられており、第1ECUが第1モータと反力付与モータを制御し、第2ECUが第2モータおよび反力付与モータを制御している。
特許第3839358号
特許文献1のように、2つのECUが設けられている場合、同じトルク検出値に基づいて電流指令値を演算している場合であっても、各系統の電源電圧や温度の差により、電流制限値が異なる虞がある。電流制限値が異なると、電流指令値が異なり、騒音や振動の原因となる虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動や騒音を抑制可能である回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
回転電機制御装置は、複数の巻線組(180、280)を備える回転電機(80)の駆動を制御するものであって、複数の駆動回路(120、220)と、複数の制御部(131〜133、231〜233)と、を備える。制御部は、個別電流制限値演算部(140、171、172、240、271、272)、電流制限値演算部(161、261)、および、制御信号演算部(169、269)を有する。
巻線組および駆動回路を含む構成要素の単位を系統とする。個別電流制限値演算部は、電流制限に係る系統ごとの値である個別電流制限値を演算する。電流制限値演算部は、個別電流制限値に基づいて電流制限値を設定する。制御信号演算部は、電流制限値に応じて演算される電流指令値に基づく制御信号を演算して駆動回路に出力する。
電流制限値演算部は、自系統と他系統とで電流制限値を一致させる電流制限値共有モードと、自系統と他系統とで個別に電流制限値を設定する電流制限値非共有モードとを切替可能である。
電流制限値共有モードとすることで、電流制限値のばらつきに伴う電流指令値の系統間ばらつきを低減することができ、振動や騒音を低減することができる。また、電流制限値共有モードと電流制限値非共有モードとを切り替えることで、システムの状態等に応じて回転電機の駆動を適切に制御することができる。
第1実施形態によるステアリングシステムの概略構成図である。 第1実施形態によるモータ巻線を示す模式図である。 第1実施形態による通電位相差を説明するタイムチャートである。 第1実施形態において、位相差通電によるトルク向上を説明する説明図である。 第1実施形態よるトルクリプルを説明する説明図である。 第1実施形態による駆動装置の断面図である。 図6のVII−VII線断面図である。 第1実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。 第1実施形態による第1制御部および第2制御部を示すブロック図である。 第1実施形態による個別電流制限値演算部を説明するブロック図である。 第1実施形態の第1電流制限値演算部における電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第1実施形態の第2電流制限値演算部における電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第1実施形態の第1電流制限値演算部における電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第1実施形態の第2電流制限値演算部における電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第1実施形態による電流制限値演算処理を説明するタイムチャートである。 第2実施形態による第1制御部および第2制御部を示すブロック図である。 第2実施形態による電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第3実施形態による第1制御部および第2制御部を示すブロック図である。 第4実施形態による第1制御部および第2制御部を示すブロック図である。 第5実施形態によるモード遷移を説明する遷移図である。 第5実施形態による電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第5実施形態による電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第5実施形態による電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第5実施形態による電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第5実施形態による電流制限値演算処理を説明するタイムチャートである。 第5実施形態による電流制限値演算処理を説明するタイムチャートである。 第6実施形態による和と差の制御を説明するブロック図である。 第6実施形態による独立駆動制御を説明するブロック図である。 第6実施形態による電流制御選択処理を説明するフローチャートである。 第7実施形態によるモード遷移を説明する遷移図である。 第7実施形態による電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。 第7実施形態による電流制限値演算処理するタイムチャートである。 第8実施形態によるモード遷移を説明する遷移図である。 第8実施形態による電流制限値演算処理するタイムチャートである。 第9実施形態による個別電流制限値演算部を説明するブロック図である。 第10実施形態によるモータ制御装置を示すブロック図である。
以下、本発明による回転電機制御装置、および、電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態を図1〜図15に示す。図1に示すように、本実施形態の回転電機制御装置としてのECU10は、回転電機としてのモータ80とともに、例えば車両のステアリング操作を補助するための電動パワーステアリング装置8に適用される。図1は、電動パワーステアリング装置8を備えるステアリングシステム90の全体構成を示すものである。
図1は、電動パワーステアリング装置8を備えるステアリングシステム90の構成を示す。ステアリングシステム90は、操舵部材であるステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98、および、電動パワーステアリング装置8等を備える。
ステアリングホイール91は、ステアリングシャフト92と接続される。ステアリングシャフト92には、操舵トルクTsを検出するトルクセンサ94が設けられる。ステアリングシャフト92の先端には、ピニオンギア96が設けられる。ピニオンギア96は、ラック軸97に噛み合っている。ラック軸97の両端には、タイロッド等を介して一対の車輪98が連結される。
運転者がステアリングホイール91を回転させると、ステアリングホイール91に接続されたステアリングシャフト92が回転する。ステアリングシャフト92の回転運動は、ピニオンギア96によってラック軸97の直線運動に変換される。一対の車輪98は、ラック軸97の変位量に応じた角度に操舵される。
電動パワーステアリング装置8は、モータ80およびECU10を有する駆動装置40、ならびに、モータ80の回転を減速してステアリングシャフト92に伝える動力伝達部としての減速ギア89等を備える。本実施形態の電動パワーステアリング装置8は、所謂「コラムアシストタイプ」であるが、モータ80の回転をラック軸97に伝える所謂「ラックアシストタイプ」等としてもよい。本実施形態では、ステアリングシャフト92が「駆動対象」に対応する。
モータ80は、運転者によるステアリングホイール91の操舵を補助する補助トルクを出力するものであって、電源としてのバッテリ191、291(図8参照)から電力が供給されることにより駆動され、減速ギア89を正逆回転させる。モータ80は、3相ブラシレスモータであって、ロータ860およびステータ840を有する(図6参照)。
図2に示すように、モータ80は、巻線組としての第1モータ巻線180および第2モータ巻線280を有する。第1モータ巻線180は、U1コイル181、V1コイル182およびW1コイル183を有する。第2モータ巻線280は、U2コイル281、V2コイル282およびW2コイル283を有する。図中、第1モータ巻線180を「モータ巻線1」、第2モータ巻線280を「モータ巻線2」とする。後述の他の構成についても、図中適宜、「第1」を添え字の「1」、「第2」を添え字の「2」として記載する。
図2に示すように、第1モータ巻線180および第2モータ巻線280は、電気的特性が同等であり、例えば特許第5672278号公報の図3に参照されるように、共通のステータ840に互いに電気角30[deg]ずらして、キャンセル巻きされる。これに応じて、モータ巻線180、280には、位相φが30[deg]ずれた相電流が通電されるように制御される(図3参照)。図3では、第1系統のU相電圧Vu1および第2系統のU相電圧Vu2を例示した。図4に示すように、通電位相差を最適化することで、出力トルクが向上する。また、図5に示すように、通電位相差を電気角30[deg]とすることで、6次のトルクリプルを低減することができる(式(i)参照)。
sin6(ωt)+sin6(ωt+30)=0 ・・・(i)
さらにまた、位相差通電により、電流が平均化されるため、騒音、振動のキャンセルメリットを最大化することができる。また、発熱についても平均化されるため、各センサの検出値やトルク等、温度依存の系統間誤差を低減可能であるとともに、通電可能な電流量を平均化できる。以下適宜、騒音および振動を「NV」という。
以下、第1モータ巻線180の駆動制御に係る第1インバータ回路120および第1制御部131等の組み合わせを第1系統L1、第2モータ巻線280の駆動制御に係る第2インバータ回路220および第2制御部231等の組み合わせを第2系統L2とする。本実施形態では、インバータ回路120、220が「駆動回路」に対応する。また、第1系統L1に係る構成を主に100番台で符番し、第2系統L2に係る構成を主に200番台で符番する。また、第1系統L1および第2系統L2において、同様の構成には、下2桁が同じとなるように符番する。
駆動装置40の構成を図6および図7に基づいて説明する。本実施形態の駆動装置40は、モータ80の軸方向の一方側にECU10が一体的に設けられており、いわゆる「機電一体型」である。ECU10は、モータ80の出力軸とは反対側において、シャフト870の軸Axに対して同軸に配置されている。ECU10は、モータ80の出力軸側に設けられていてもよい。機電一体型とすることで、搭載スペースに制約のある車両において、ECU10とモータ80とを効率的に配置することができる。
モータ80は、ステータ840、ロータ860、および、これらを収容するハウジング830等を備える。ステータ840は、ハウジング830に固定されており、モータ巻線180、280が巻回される。ロータ860は、ステータ840の径方向内側に設けられ、ステータ840に対して相対回転可能に設けられる。
シャフト870は、ロータ860に嵌入され、ロータ860と一体に回転する。シャフト870は、軸受835、836により、ハウジング830に回転可能に支持される。シャフト870のECU10側の端部は、ハウジング830からECU10側に突出する。シャフト870のECU10側の端部には、マグネット875が設けられる。
ハウジング830は、リアフレームエンド837を含む有底筒状のケース834、および、ケース834の開口側に設けられるフロントフレームエンド838を有する。ケース834とフロントフレームエンド838とは、ボルト等により互いに締結されている。リアフレームエンド837には、リード線挿通孔839が形成される。リード線挿通孔839には、モータ巻線180、280の各相と接続されるリード線185、285が挿通される。リード線185、285は、リード線挿通孔839からECU10側に取り出され、基板470に接続される。
ECU10は、カバー460、カバー460に固定されているヒートシンク465、ヒートシンク465に固定されている基板470、および、基板470に実装される各種の電子部品等を備える。
カバー460は、外部の衝撃から電子部品を保護したり、ECU10の内部への埃や水等の浸入を防止したりする。カバー460は、カバー本体461、および、コネクタ部462が一体に形成される。なお、コネクタ部462は、カバー本体461と別体であってもよい。コネクタ部462の端子463は、図示しない配線等を経由して基板470と接続される。コネクタ数および端子数は、信号数等に応じて適宜変更可能である。コネクタ部462は、駆動装置40の軸方向の端部に設けられ、モータ80と反対側に開口する。コネクタ部462は、後述する各コネクタ111〜113、211〜231を含む。
基板470は、例えばプリント基板であり、リアフレームエンド837と対向して設けられる。基板470には、2系統分の電子部品が系統ごとに独立して実装されており、完全冗長構成をなしている。本実施形態では、1枚の基板470に電子部品が実装されているが、複数枚の基板に電子部品を実装するようにしてもよい。
基板470の2つの主面のうち、モータ80側の面をモータ面471、モータ80と反対側の面をカバー面472とする。図7に示すように、モータ面471には、インバータ回路120を構成するスイッチング素子121、インバータ回路220を構成するスイッチング素子221、回転角センサ126、226、カスタムIC159、259等が実装される。回転角センサ126、226は、マグネット875の回転に伴う磁界の変化を検出可能なように、マグネット875と対向する箇所に実装される。
カバー面472には、コンデンサ128、228、インダクタ129、229、および、制御部131、231を構成するマイコン等が実装される。図7では、制御部131、231を構成するマイコンについて、それぞれ「131」、「231」を付番した。コンデンサ128、228は、バッテリ191、291(図8参照)から入力された電力を平滑化する。また、コンデンサ128、228は、電荷を蓄えることで、モータ80への電力供給を補助する。コンデンサ128、228、および、インダクタ129、229は、フィルタ回路を構成し、バッテリ191、291を共用する他の装置から伝わるノイズを低減するとともに、駆動装置40からバッテリ191、291を共用する他の装置に伝わるノイズを低減する。なお、図7中には図示を省略しているが、電源回路116、216、モータリレー、および、電流センサ125、225等についても、モータ面471またはカバー面472に実装される。
図8に示すように、ECU10は、インバータ回路120、220、および、制御部131、231等を備える。ECU10には、第1電源コネクタ111、第1トルクコネクタ113、第2電源コネクタ211、および、第2トルクコネクタ213が設けられる。
第1電源コネクタ111は、第1バッテリ191に接続され、第2電源コネクタ211は、第2バッテリ291に接続される。第1バッテリ191には、第1オルタネータ193が接続され、第2バッテリ291には、第2オルタネータ293が接続される。第1電源コネクタ111は、第1電源回路116を経由して、第1インバータ回路120と接続される。第2電源コネクタ211は、第2電源回路216を経由して、第2インバータ回路220と接続される。電源回路116、216は、例えば電源リレーである。
トルクコネクタ113、213は、トルクセンサ94と接続される。詳細には、第1トルクコネクタ113は、トルクセンサ94の第1センサ部941と接続される。第2トルクコネクタ213は、トルクセンサ94に第2センサ部942と接続される。図8では、第1センサ部194を「トルクセンサ1」、第2センサ部294を「トルクセンサ2」と記載した。
第1制御部131は、トルクコネクタ113およびトルクセンサ入力回路118を経由して、トルクセンサ94の第1センサ部941から操舵トルクTsに係るトルク信号を取得可能である。第2制御部231は、トルクコネクタ213およびトルクセンサ入力回路218を経由して、トルクセンサ94の第2センサ部942から操舵トルクTsに係るトルク信号を取得可能である。これにより、制御部131、231は、トルク信号に基づき、操舵トルクTsを演算可能である。
第1インバータ回路120は、スイッチング素子121を有する3相インバータであって、第1モータ巻線180へ供給される電力を変換する。スイッチング素子121は、第1制御部131から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。
第2インバータ回路220は、スイッチング素子221を有する3相インバータであって、第2モータ巻線280へ供給される電力を変換する。スイッチング素子221は、第2制御部231から出力される制御信号に基づいてオンオフ作動が制御される。
第1電流センサ125は、第1モータ巻線180の各相に通電される第1U相電流Iu1、第1V相電流Iv1、および、第1W相電流Iw1を検出し、検出値を第1制御部131に出力する。第2電流センサ225は、第2モータ巻線280の各相に通電される第2U相電流Iu2、第2V相電流Iv2、および、第2W相電流Iw2を検出し、検出値を第2制御部231に出力する。
以下、U相電流、V相電流およびW相電流を、適宜まとめて「相電流」または「3相電流」とする。また、d軸電流およびq軸電流を、適宜まとめて「dq軸電流」とする。電圧についても同様とする。
第1回転角センサ126は、モータ80の回転角を検出し、第1制御部131に出力する。第2回転角センサ226は、モータ80の回転角を検出し、第2制御部231に出力する。
第1温度センサ127は、例えば第1インバータ回路120が設けられている領域に配置され、第1系統L1に係るベース温度H1を検出する。第2温度センサ227は、例えば第2インバータ回路220が設けられている領域に配置され、第2系統L2に係る温度B2を検出する。ベース温度H1は、例えば第1インバータ回路120が設けられる領域のヒートシンク温度であり、ベース温度H2は、例えば第2インバータ回路220が設けられる領域のヒートシンク温度である。
第1電源電圧センサ117は、第1電源回路116と第1インバータ回路120との間に設けられ、第1バッテリ191から印加されるバッテリ電圧Vb1を検出する。第2電源電圧センサ217は、第2電源回路216と第2インバータ回路220との間に設けられ、第2バッテリ291から印加されるバッテリ電圧Vb2を検出する。
第1制御部131には、第1電源コネクタ111および図示しないレギュレータ等を経由して給電される。第2制御部231には、第2電源コネクタ211および図示しないレギュレータ等を経由して給電される。第1制御部131および第2制御部231は、制御部間にて相互に通信可能に設けられる。以下適宜、制御部131、231間の通信を、「マイコン間通信」という。制御部131、231間の通信方法は、SPIやSENT等のシリアル通信や、CAN(Controller Area Network)通信、FlexRay通信等、どのような方法を用いてもよい。また、制御部131、231は、図示しない車両通信回路を経由して、CAN等の車両通信網と、各種情報を授受可能である。
制御部131、231は、マイコン等を主体として構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部131、231における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
図9に示すように、第1制御部131は、第1個別電流制限値演算部140、第1電流制限値演算部161、第1電流指令値演算部165、第1制御信号演算部169、および、第1通信部170等を備える。第2制御部231は、第2個別電流制限値演算部240、第2電流制限値演算部261、第2電流指令値演算部265、第2制御信号演算部269、および、第2通信部270を備える。第2制御部231における各処理は、第1系統L1に係る値に替えて第2系統L2に係る値を用い、第2系統L2に係る値に替えて第1系統L1に係る値を用いれば、第1制御部131と同様であるので、以下、第1制御部131における処理を中心に説明し、第2制御部231の説明は適宜省略する。
第1個別電流制限値演算部140は、第1個別電流制限値Ilim_k1を演算する。第1個別電流制限値演算部140の詳細を図10に示す。図10に示すように、第1個別電流制限値演算部140は、電流演算部141、ベース温度演算部142、温度演算部145、146、および、過熱保護電流制限値演算部147、148、電源電圧演算部151、電源電圧基準電流制限値演算部152、操舵角速度演算部153、操舵速度基準電流制限値演算部154、および、個別電流制限値決定部155を有する。
電流演算部141は、電流センサ125の検出値Iu1_det、Iv1_det、Iw1_detに基づき、相電流Iu1、Iv1、Iw1を演算する。ベース温度演算部142は、温度センサ127の検出値H1_detに基づき、ベース温度H1を演算する。
温度演算部145は、相電流Iu1、Iv1、Iw1、および、ベース温度H1に基づき、部位Aの温度TmpA1を演算する。温度演算部146は、相電流Iu1、Iv1、Iw1、および、ベース温度H1に基づき、部位Bの温度TmpB1を演算する。
温度演算部145における温度演算において、相電流Iu1、Iv1、Iw1は、必ずしも全て用いる必要はなく、例えば部位AがU相のスイッチング素子であれば、相電流Iu1を用いればよい、といった具合である。部位Bについても同様である。
過熱保護電流制限値演算部147は、温度TmpA1に基づき、過熱保護電流制限値Ilim_ta1を演算する。過熱保護電流制限値Ilim_ta1は、温度TmpA1が温度閾値Tmp_thより低い場合、所定値とする。また、過熱保護電流制限値Ilim_taは、温度TmpA1が温度閾値Tmp_th以上の場合、温度が上昇するほど小さい値となるようにする。
過熱保護電流制限値演算部148は、温度TmpB1に基づき、過熱保護電流制限値Ilim_tb1を演算する。過熱保護電流制限値Ilim_tb1は、過熱保護電流制限値Ilim_ta1と同様に演算される。なお、温度閾値Tmp_thや温度上昇に伴う電流低下割合等は、演算部146、147ごとに、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
ここでは、任意の部位A、Bの2ヶ所の温度に基づく過熱保護電流制限値Ilim_ta、Ilim_tbを演算する例を説明したが、1ヶ所の温度に基づいて過熱保護電流制限値を演算してもよいし、3ヶ所以上の温度に基づいて過熱保護電流制限値を演算してもよい。
電源電圧演算部151は、電源電圧センサ117の検出値Vb1_detに基づき、バッテリ電圧Vb1を演算する。電源電圧基準電流制限値演算部152は、バッテリ電圧Vb1に基づき、電源電圧基準電流制限値Ilim_vb1を演算する。電源電圧基準電流制限値Ilim_vb1は、バッテリ電圧Vb1が小さくなるほど小さい値となるようにする。なお、バッテリ電圧Vb1が電圧閾値より大きい場合は、所定値としてもよい。
操舵角速度演算部153は、回転角センサ126の検出値θ1_det、および、減速ギア89のギア比等に基づき、操舵角速度ω1を演算する。操舵速度基準電流制限値演算部154は、操舵角速度ω1に基づき、操舵速度基準電流制限値Ilim_ω1を演算する。操舵速度基準電流制限値Ilim_ω1は、操舵角速度ω1に応じて演算される。
個別電流制限値決定部155は、演算された電流制限値Ilim_ta1、Ilim_tb1、Ilim_vb1、Ilim_ω1に基づき、個別電流制限値Ilim_k1を決定する。本実施形態では、電流制限値Ilim_ta1、Ilim_tb1、Ilim_vb1、Ilim_ω1のうち、最も値が小さいものを第1系統L1に係る第1個別電流制限値Ilim_k1とする。演算された第1個別電流制限値Ilim_k1は、通信部170から、第2制御部231に送信される。
第2個別電流制限値演算部240においても同様に、第2個別電流制限値Ilim_k2を演算する。演算された第2個別電流制限値Ilim_k2は、通信部270から、第1制御部131に送信される。すなわち、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2は、制御部131、231にて相互に送受信され、共通に利用可能である。
図9に示すように、電流制限値演算部161は、個別電流制限値演算部140から、自系統の個別電流制限値Ilim_k1を取得する。また、電流制限値演算部161は、マイコン間通信にて、他系統の個別電流制限値Ilim_k2を取得する。電流制限値演算部161では、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に基づき、電流制限値Ilim1を演算する。電流制限値演算処理の詳細は、後述する
第1電流指令値演算部165は、第1電流指令値I1*を演算する。電流指令値演算部165は、トルク指令値Trq*に応じた制限前電流指令値I1*_aが、電流制限値Ilim1以下の場合、制限前電流指令値I1*_aをそのまま電流指令値I1*とする。制限前電流指令値I1*_aが、電流制限値Ilim1より大きい場合、電流制限値Ilim1を電流指令値I1*とする。トルク指令値Trq*は、制御部131、231の一方にて演算した値を共用してもよいし、制御部131、231のそれぞれにて演算してもよい。第1制御信号演算部169では、第1電流指令値I1*に基づいて制御信号を生成し、第1インバータ回路120に出力する。
第2電流指令値演算部265は、第2電流指令値I2*を演算する。電流指令値演算部265は、トルク指令値Trq*に応じた制限前電流指令値I2*_aが電流制限値Il2m1以下の場合、制限前電流指令値I2*_aをそのまま電流指令値I2*とし、制限前電流指令値I2*_aが電流制限値Ilim2より大きい場合、電流制限値Ilim2を電流指令値I2*とする。第2制御信号演算部269では、第2電流指令値I2*に基づいて制御信号を生成し、第2インバータ回路220に出力する。
第1電流制限値演算部161における電流制限値演算処理を図11に示すフローチャートに基づいて説明する。以下、ステップS101の「ステップ」を省略し、単に記号「S」と記す。他のステップも同様である。
最初のS101では、第1電流制限値演算部161は、第2個別電流制限値Ilim_k2を入手可能か否か判断する。例えば通信異常等により、第2個別電流制限値Ilim_k2を入手不能と判断された場合(S101:NO)、S104へ移行する。第2個別電流制限値Ilim_k2を入手可能であると判断された場合(S101:YES)、S102へ移行する。
S102では、第1電流制限値演算部161は、第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2より小さいか否かを判断する。第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2より小さいと判断された場合(S102:YES)、S104へ移行する。第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上であると判断された場合(S102:NO)、S103へ移行する。
S103では、第1電流制限値演算部161は、第2個別電流制限値Ilim_k2が、制限下限値Ilim_minより小さいか否かを判断する。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S103:NO)、S105へ移行する。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さいと判断された場合(S103:YES)、S106へ移行する。
第2個別電流制限値Ilim_k2が入手不能の場合(S101:NO)、または、第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2より小さい場合(S102:YES)に移行するS104では、第1電流制限値演算部161は、第1電流制限値Ilim1を、第1個別電流制限値Ilim_k1とする。
第2個別電流制限値Ilim_k2が第1個別電流制限値Ilim_k1以下であって、制限下限値Ilim_min以上である場合(S102:NO、かつ、S103:NO)に移行するS105では、第1電流制限値演算部161は、第1電流制限値Ilim1を、第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
第2個別電流制限値Ilim_k2が第1個別電流制限値Ilim_k1以下であって、制限下限値Ilim_minより小さい場合(S102:NO、かつ、S103:YES)に移行するS106では、第1電流制限値演算部161は、第1電流制限値Ilim1を、制限下限値Ilim_minとする。
第2電流制限値演算部261における電流制限値演算処理を図12に示す。第2電流制限値演算部261における処理は、図11のフローチャートの第1個別電流制限値Ilim_k1を第2個別電流制限値Ilim_k2に読み替え、第2個別電流制限値Ilim_k2を第1個別電流制限値Ilim_k1に読み替え、第1電流制限値Ilim1を第2電流制限値Ilim2に読み替えればよいので、詳細な説明を省略する。
第2電流制限値演算部261は、第1個別電流制限値Ilim_k1が入手不能の場合(S121:NO)、または、第2個別電流制限値Ilim_k2が第1個別電流制限値Ilim_k1より小さい場合(S122:YES)、第2電流制限値Ilim2を、第2個別電流制限値Ilim_k2とする(S124)。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以下であって、制限下限値Ilim_min以上である場合(S122:NO、かつ、S123:NO)、第2電流制限値Ilim2を、第1個別電流制限値Ilim_k1とする(S125)。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以下であって、制限下限値Ilim_minより小さい場合(S122:NO、かつ、S123:YES)、第2電流制限値Ilim2を、制限下限値Ilim_minとする(S126)。
電流制限値演算処理の変形例を図13および図14のフローチャートに基づいて説明する。図13は、第1電流制限値演算部161における処理であって、図11のフローチャートに対し、S103にて肯定判断された場合に移行するS107が追加されている。
S107では、第1電流制限値演算部161は、第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_minより小さいか否かを判断する。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_minより小さいと判断された場合(S107:YES)、S104へ移行し、第1電流制限値Ilim1を、第1個別電流制限値Ilim_k1とする。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S107:NO)、S106へ移行し、第1電流制限値Ilim1を、制限下限値Ilim_minとする。
図14は、第2電流制限値演算部261における処理であって、図12のフローチャートに対し、S123にて肯定判断された場合に移行するS127が追加されている。S127では、第2電流制限値演算部261は、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さいか否かを判断する。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さいと判断された場合(S127:YES)、S124へ移行し、第2電流制限値Ilim2を、第2個別電流制限値Ilim_k2とする。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S127:NO)、S126へ移行し、第2電流制限値Ilim2を制限下限値Ilim_minとする。これにより、より適切に電流制限値Ilim1、Ilim2を設定することができる。
電流制限値演算処理を図15のタイムチャートに基づいて説明する。図15では、説明のため、第2電流制限値Ilim2の記載を省略するとともに、各値を若干ずらして記載した。後述の実施形態におけるタイムチャートも同様である。
図15に示すように、時刻x10までは、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が一致しているので、第1電流制限値Ilim1は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2と一致する。時刻x10〜x11の間は、第2個別電流制限値Ilim_k2が、第1個別電流制限値Ilim_k1より小さく、かつ、制限下限値Ilim_minより大きいので、ミニマムセレクトにより、第1電流制限値Ilim1を、第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
時刻x11〜x12の間、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以下であるので、アシスト継続を優先し、第1電流制限値Ilim1を制限下限値Ilim_minとする。時刻x12以降は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより大きいので、ミニマムセレクトにより、第1電流制限値Ilim1を設定している。図15の例では、時刻x11以前、および、時刻x12以降が電流制限値共有モードであり、時刻x11〜時刻x12の間が電流制限値非共有モードである。
本実施形態では、個別電流制限値演算部140、240にて、過熱保護のための過熱保護電流制限値、電圧基準の電流制限値、および、操舵速度基準の電流制限値をそれぞれ演算し、ミニマムセレクトにて、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2を演算している。
ところで、例えば一方の系統の電源電圧が低下した場合、印加できる電位差に応じ、電圧基準電流制限値が系統ごとに異なることがある。また、系統によって温度が異なる場合、過熱保護基準電流制限値が系統ごとに異なることがある。このような場合、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が異なる値となる。系統ごとに電流制限値が異なると、電流制限がかかる場合、各系統の電流指令値に差が生じる。電流指令値が系統ごとに異なっていると、出力が不均等となり、振動や騒音が大きくなる虞がある。特に、系統間で電流位相をずらすことで、静粛性を向上させている場合、振動や騒音の悪化が懸念される。
そこで本実施形態では、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2を制御部131、231にて相互に送受信し、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上であれば、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2のうちの小さい方の値を、電流制限値Ilim1、Ilim2とし、両系統の電流制限値Ilim1、Ilim2を同じ値としている。以下適宜、電流制限値Ilim1、Ilim2を同じ値とすることを、「電流制限値を共有する」という。これにより、電流制限がかかった場合であっても、両系統の電流指令値を等しくすることができる。
また、例えば個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2の一方が0である場合、上述のように、両系統のミニマムセレクトにて電流制限値を設定してしまうと、両系統の出力が0となり、操舵のアシストをすることができないアシスト停止状態となってしまう。個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が0に近い比較的小さい値である場合についても同様、ミニマムセレクトにて電流制限値を設定すると、十分なアシストができない虞がある。
そこで本実施形態では、一方の系統の個別電流制限値が制限下限値Ilim_minより小さい場合、騒音や振動の悪化よりもアシスト継続を優先し、他方の系統の電流制限値を制限下限値Ilim_minとする制限付きミニマムセレクトとしている。これにより、従属故障を回避可能であり、操舵のアシストを継続可能である。制限下限値Ilim_minは、操舵のアシストを継続可能な程度の任意の値に設定可能であるが、例えば定格電流の(1/2)とする。
以上説明したように、本実施形態のECU10は、複数のモータ巻線180、280を備えるモータ80の駆動を制御するものであって、複数のインバータ回路120、220と、複数の制御部131、231を備える。制御部131、231は、電流指令値I1*、I2*に応じた制御信号を、対応して設けられるインバータ回路120、220に出力する。
少なくとも1つの制御部131、231は、それぞれの系統L1、L2に係るパラメータに基づいて演算される個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に基づき、電流指令値I1*、I2*を制限する電流制限値Ilim1、Ilim2を演算する。個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2は、系統ごとに演算される電流制限値であって、本実施形態では、温度TmpA1、TmpB1、バッテリ電圧Vb1、操舵角速度ω1が「それぞれの系統(ここでは第1系統L1)に係るパラメータ」に対応する。第2系統L2についても、温度、バッテリ電圧、操舵角速度が「パラメータ」に対応する。
制御部131、231は、それぞれ、個別電流制限値演算部140、240、電流制限値演算部161、262、および、制御信号演算部169、269を有する。ここで、モータ巻線180、280およびインバータ回路120、220を含む構成要素の単位を系統とする。個別電流制限値演算部140、240は、電流制限に係る系統ごとの値である個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2を演算する。電流制限値演算部161、261は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に基づいて電流制限値Ilim1、Ilim2を設定する。制御信号演算部169、269は、電流制限値Ilim1、Ilim2に応じて演算される電流指令値に基づく制御信号を演算してインバータ回路120、220に出力する。電流制限値演算部161、261は、自系統と他系統とで電流制限値Ilim1、Ilim2を一致させる電流制限値共有モードと、自系統と他系統とで個別に電流制限値Ilim1、Ilim2を設定する電流制限値非共有モードとを切替可能である。
本実施形態では、それぞれの系統に係る個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に基づき、電流制限値Ilim1、Ilim2を演算している。各系統の個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に基づき、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有することで、電流制限値Ilim1、Ilim2のばらつきに伴う電流指令値I1*、I2*のばらつきを低減することができる。電流指令値I1*、I2*のばらつきを抑えることで、振動や騒音を抑制することができる。また、電流制限値共有モードと電流制限値非共有モードとを切り替えることで、システムの状態等に応じてモータ80を適切に駆動制御することができる。
全ての制御部131、231は、電流制限値演算部161、261を有する。また、制御部131、231は、それぞれの制御部131、231にて演算された個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2を通信にて送受信する。これにより、それぞれの電流制限値演算部161、261にて、電流制限値Ilim1、Ilim2を適切に演算することができる。
電流制限値演算部161、261は、電流制限値共有モードにおいて、それぞれの系統の個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2のうち、最も小さい値を電流制限値Ilim1、Ilim2とする。個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2のミニマムセレクトにより電流制限値Ilim1、Ilim2を演算することで、全系統L1、L2の電流制限値Ilim1、Ilim2を共通にすることができる。
電流制限値演算部161、261は、全ての系統の個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上である場合、電流制限値共有モードとし、少なくとも1つの系統の個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が制限下限値Ilim_min未満である場合、電流制限値非共有モードとする。
電流制限値演算部161、261は、電流制限値非共有モードにおいて、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上の系統の電流制限値Ilim1、Ilim2を、制限下限値Ilim_minとする。また、電流制限値演算部161、261は、個別電流制限値が制限下限値Ilim_min未満である系統の電流制限値を、当該系統の個別電流制限値とする。これにより、他系統の個別電流制限値によらず、最低限の出力を確保することができる。
本実施形態のECU10は、電動パワーステアリング装置8に適用される。電動パワーステアリング装置8は、ECU10と、モータ80と、減速ギア89と、を備える。モータ80は、運転者によるステアリングホイール91の操舵を補助するアシストトルクを出力する。減速ギア89は、モータ80の駆動力を、ステアリングシャフト92に伝達する。本実施形態では、電流制限値Ilim1、Ilim2のばらつきが抑制されるので、電動パワーステアリング装置の振動や騒音を低減することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態を図16および図17に基づいて説明する。本実施形態は、電流制限値および電流指令値の演算に係る部分が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明する。図16に示すように、第1制御部132は、第1個別電流制限値演算部140、第1電流制限値演算部162、第1電流指令値演算部166、第1制御信号演算部169、および、第1通信部170等を備える。第2制御部232は、第2個別電流制限値演算部240、第2電流指令値演算部266、切替部267、第2制御信号演算部269、および、第2通信部270を備える。
本実施形態の第2制御部232は、上記実施形態の第2電流制限値演算部261が省略されており、電流制限値Ilim1、Ilim2は、いずれも第1制御部132の電流制限値演算部162にて演算される。
電流制限値演算部162における電流制限値演算処理を図17に示すフローチャートに基づいて説明する。S201の処理は、図5中のS101と同様であり、第2個別電流制限値Ilim_k2を入手可能である場合(S201:YES)、S202へ移行し、入手不能である場合(S201:NO)、S213へ移行する。
S202の処理は、S102と同様であり、第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2より小さい場合(S202:YES)、S203へ移行し、第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上の場合(S202:NO)、S208へ移行する。
S203では、電流制限値演算部162は、第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_minより小さいか否かを判断する。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S203:NO)、S205へ移行する。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_minより小さいと判断された場合(S203:YES)、S204へ移行する。
S204では、電流制限値演算部162は、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さいか否かを判断する。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S204:NO)、S206へ移行する。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さいと判断された場合(S204:YES)、S207へ移行する。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2より小さく、かつ、第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min以上である場合(S202:YES、かつ、S203:NO)に移行するS205では、電流制限値演算部162は、第1電流制限値Ilim1および第2電流制限値Ilim2を、共に、第1個別電流制限値Ilim_k1とする。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2より小さく、第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_minより小さく、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上である場合(S202:YES、S203:YES、S204:NO)に移行するS206では、電流制限値演算部162は、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1とし、第2電流制限値Ilim2を制限下限値Ilim_minとする。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2より小さく、第1個別電流制限値Ilim_k1および第2個別電流制限値Ilim_k2が共に制限下限値Ilim_minより小さい場合(S202:YES、S203:YES、S204:YES)に移行するS207では、電流制限値演算部162は、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1とし、第2電流制限値Ilim2を第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上である場合(S202:NO)に移行するS208では、電流制限値演算部162は、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さいか否かを判断する。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S208:NO)、S210へ移行する。第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さいと判断された場合(S208:YES)、S209へ移行する。
S209では、電流制限値演算部162は、第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_minより小さいか否かを判断する。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S209:NO)、S211へ移行する。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_minより小さいと判断された場合(S209:YES)、S212へ移行する。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上であって、かつ、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上である場合(S202:NO、かつ、S208:NO)に移行するS210では、電流制限値演算部162は、第1電流制限値Ilim1および第2電流制限値Ilim2を、共に、第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上であって、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_minより小さく、第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min以上である場合(S202:NO、S208:YES、S209:NO)に移行するS211では、電流制限値演算部162は、第1電流制限値Ilim1を制限下限値Ilim_minとし、第2電流制限値Ilim2を第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上であって、第1個別電流制限値Ilim_k1および第2個別電流制限値Ilim_k2が共に制限下限値Ilim_minより小さい場合(S202:NO、S208:YES、S209:YES)に移行するS212では、電流制限値演算部162は、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1とし、第2電流制限値Ilim2を第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
第2個別電流制限値Ilim_k2を入手不能である場合(S201:NO)に移行するS213では、電流制限値演算部162は、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1とする。また、電流制限値演算部162は、第2電流制限値Ilim2を演算できない。なお、第1実施形態の電流制限値演算部161、261にて、それぞれ図17と同様の演算を行い、第1制御部131では第1電流制限値Ilim1を用い、第2制御部231では第2電流制限値Ilim2を用いるようにしてもよい。
図16に戻り、第1電流指令値演算部166では、電流制限値Ilim1、Ilim2に基づき、電流指令値I1*、I2*を演算する。電流指令値I1*、I2*の演算の詳細は、上記実施形態と同様である。演算された第1電流指令値I1*は、第1制御信号演算部169における制御信号の生成に用いられる。また、第2電流指令値I2*は、マイコン間通信にて、第2制御部232に送信される。なお、第2電流制限値Ilim2が演算できなかった場合、第2電流指令値I2*を演算できない旨の情報を第2制御部232に送信する。
第2制御部232の第2電流指令値演算部266での処理は、第2電流制限値Ilim2に替えて、第2個別電流制限値Ilim_k2を用いる点を除き、第1実施形態の第2電流指令値演算部265での処理と同様である。図16中では、第2制御部232にて演算された第2電流指令値を「I2*(自)」と記載し、第1制御部132にて演算されマイコン間通信にて送信された第2電流指令値を「I2*(他)」とした。
切替部267は、制御信号演算に用いる電流指令値を切り替える。具体的には、マイコン間通信にて第1制御部132から指令値が送信されている場合、第1制御部132から送信された値を、第2電流指令値I2*として、制御信号演算部269に出力する。また、通信異常等により、第1制御部132から指令値が送信されていない場合、または、第2電流指令値I2*を第1制御部132で演算できなかった旨の情報が送信された場合、第2電流指令値演算部266にて演算された値を、第2電流指令値I2*として、制御信号演算部269に出力する。
本実施形態では、第1制御部132にて、電流制限値および電流指令値を演算する。また、第2制御部232では、第1制御部132にて演算された電流指令値に基づいて、制御信号を生成する。すなわち本実施形態では、第1制御部132を「マスター制御部」、第2制御部232を「スレーブ制御部」として機能させている、といえる。これにより、制御部132、232を協調させることができるので、系統間における指令値の不整合に対する調停の複雑さをなくすことができる。また、通信異常等にて、第1制御部132から指令値を取得できない場合、第2制御部232側にて、第2電流指令値I2*を演算する。これにより、通信異常が生じた場合であっても、第2系統L2側の駆動を適切に継続することができる。
本実施形態では、電流制限値演算部162は、1つの制御部132に設けられ、全ての系統L1、L2に係る電流制限値Ilim1、Ilim2を演算する。これにより、第2制御部232における電流制限値の演算を省略することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第3実施形態)
第3実施形態を図18に示す。
図8に示すように、第1制御部133は、個別電流制限値演算部171、172、第1電流制限値演算部161、第1電流指令値演算部165、および、第1制御信号演算部169等を備える。第2制御部233は、個別電流制限値演算部271、272、第2電流制限値演算部261、第2電流指令値演算部265、および、第2制御信号演算部269等を備える。
第1制御部133の個別電流制限値演算部171および第2制御部233の個別電流制限値演算部271は、第1個別電流制限値演算部140と同様であって、第1系統L1に係る検出値sns1が入力されて、第1個別電流制限値Ilim_k1を演算する。また、第1制御部133の個別電流制限値演算部172および第2制御部233の個別電流制限値演算部272は、第2個別電流制限値演算部240と同様であって、第2系統L2に係る検出値sns2が入力されて、第2個別電流制限値Ilim_k2を演算する。
ここでは、第1系統L1に係る電流、電圧、温度、回転角等の検出値をまとめて「sns1」とし、第2系統L2に係る電流、電圧、温度、回転角等の検出値をまとめて「sns2」とする。
本実施形態では、制御部133、233には、各系統に係る検出値がクロス入力され、制御部133、233のそれぞれにて、第1個別電流制限値Ilim_k1および第2個別電流制限値Ilim_k2を演算している。なお、本実施形態では、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2のマイコン間通信による送受信を行っていない。電流制限値演算部161、261、電流指令値演算部165、265、および、制御信号演算部169、269での演算は、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、全ての制御部133、233には、それぞれの系統L1、L2に係る個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2の演算に用いられるパラメータが入力され、それぞれの制御部133、233にて、自系統および他系統に係る個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が演算される。本実施形態では、検出値sns1、sns2が「パラメータ」に対応する。
個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2の演算に係るパラメータを各制御部133、263に入力することで、マイコン間通信を行うことなく、電流制限値Ilim1、Ilim2を適切に演算することができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第4実施形態)
第4実施形態を図19に示す。第4実施形態は、第3実施形態の変形例である。個別電流制限値演算部172は、マイコン間通信にて取得された検出値sns2を用いて第2個別電流制限値Ilim_k2を演算する。また、個別電流制限値演算部271は、マイコン間通信にて取得された検出値sns1を用いて第1個別電流制限値Ilim_k1を演算する。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
なお、第2実施形態の電流制限値演算部162においても、第3実施形態および第4実施形態と同様に、第2制御部232から個別電流制限値Ilim_k2を取得することに替えて、第2系統L2に係る検出値sns2が入力され、検出値sns2に基づいて第1制御部132にて個別電流制限値Ilim_k2を演算するようにしてもよい。
(第5実施形態)
第5実施形態を図20〜図26に示す。上記実施形態では、ミニマムセレクトにより、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有している。また、一方の系統の個別電流制限値が制限下限値Ilim_minより小さい場合、アシスト継続を優先し、他方の系統の電流制限値を制限下限値Ilim_minとする制限付きミニマムセレクトとしている。制限付きミニマムセレクトは、両系統の個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上の場合、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有しており、一方の系統の個別電流制限値が制限下限値Ilim_minより小さい場合、電流制限値Ilim1、Ilim2を非共有としている、といえる。換言すると、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に応じ、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有する共有モードと、非共有とする非共有モードとを切り替えている、ということである。
本実施形態では、図20に示すように、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に応じた4つの制御モードを遷移することで、電流制限値の共有、非共有を切り替えている。
制御モードM1では、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が、ともに制限下限値Ilim_min以上の場合である。すなわち、Ilim_k1≧Ilim_min、かつ、Ilim_k2≧Ilim_minである。制御モードM1では、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有する。
制御モードM2は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2に一方が制限下限値Ilim_min以上、かつ、他方が制限下限値Ilim_min未満の場合である。すなわち、Ilim_k1≧Ilim_min、かつ、Ilim_k2<Ilim_minの場合、もしくは、Ilim_k1<Ilim_min、かつ、Ilim_k2≧Ilim_minの場合である。制御モードM2では、電流制限値Ilim1、Ilim2を非共有とする。
制御モードM3は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が、ともに制限下限値Ilim_min未満の場合である。すなわち、Ilim_k1<Ilim_min、かつ、Ilim_k2<Ilim_minである。制御モード3では、電流制限値Ilim1、Ilim2を非共有とする。
制御モードM4は、制御モードM1と同様、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が、ともに制限下限値Ilim_min以上の場合である。すなわち、Ilim_k1≧Ilim_min、かつ、Ilim_k2≧Ilim_minである。制御モードM4は、制御モードM2、M3から制御モードM1に戻る際に経由するモードであって、電流制限値Ilim1、Ilim2を非共有とする。
モード遷移について説明する。遷移条件C2は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2の一方が制限下限値Ilim_min以上、他方が制限下限値Ilim_min未満となることであって、制御モードM1、M3、M4のとき、遷移条件C2を満たすと、制御モードM2へ遷移する。
遷移条件C3は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2がともに制限下限値Ilim_min未満となることであって、制御モードM1、M2、M4のとき、遷移条件C3を満たすと、制御モードM3へ遷移する。
遷移条件C4は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2がともに制限下限値Ilim_min以上となることであって、制御モードM2、M3のとき、遷移条件C4を満たすと、制御モードM4へ遷移する。遷移条件C1は、後述のモードM1遷移許可フラグがセットされることであって、制御モードM4のとき、遷移条件C1を満たすと、制御モードM1へ遷移する。
遷移条件C2、C3における制限下限値Ilim_minと、遷移条件C4における制限下限値Ilim_minは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。例えば、遷移条件C4における制限下限値Ilim_minを遷移条件C2、C3における制限下限値Ilim_minより大きい値としてもよい。制御モードの遷移条件に係る閾値にヒステリシスを持たせることで、電流制限値Ilim1、Ilim2の変動を抑制することができる。また、電流制限値Ilim1、Ilim2の変動を抑制すべく、モード遷移後、モード遷移禁止時間を設けてもよい。
各制御モードにおける電流制限値演算処理を図21〜図24に示す。図21は、制御モードM1のときの電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。この処理は、電流制限値演算部161、261にて実行される処理である。電流制限値演算部161、261では、同様の処理が行われるので、ここでは、第1電流制限値演算部161の処理について説明するが、第2電流制限値演算部261での処理では、第1系統L1に係る値と第2系統L2に係る値とを適宜入れ替えればよい。図22〜図24、および、後述の実施形態に係るフローチャートも同様である。
S311では、第1電流制限値演算部161は、第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2未満か否かを判断する。第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2未満であると判断された場合(S311:YES)、S312へ移行し、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1とする。第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上であると判断された場合(S311:NO)、S313へ移行し、第1電流制限値Ilim1を第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
図22は、制御モードM2のときの電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。S321では、第1電流制限値演算部161は、第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min未満か否かを判断する。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min未満であると判断された場合(S321:YES)、S322へ移行し、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1とする。第1個別電流制限値Ilim_k1が制限下限値Ilim_min以上であると判断された場合(S321:NO)、S323へ移行する。
S323では、第1電流制限値演算部161は、第1電流制限値Ilim1の前回値に増加量Xを加算した値が、第1個別電流制限値Ilim_k1以上か否かを判断する。以下、電流制限値Ilim1の前回値を、前回電流制限値Ilim1(n-1)とする。前回電流制限値Ilim1(n-1)に増加量Xを加算した値が第1個別電流制限値Ilim_k1未満であると判断された場合(S323:NO)、S324へ移行し、今回の電流制限値Ilim1を、前回電流制限値Ilim1(n-1)に増加量Xを加算した値とする。前回電流制限値Ilim1(n-1)に増加量Xを加算した値が第1個別電流制限値Ilim_k1以上であると判断された場合(S323:YES)、S325へ移行し、電流制限値Ilim1を個別電流制限値Ilim_k1とする。
図23は、制御モードM3のときの電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。S331では、第1電流制限値演算部161は、第1電流制限値Ilim1を、第1個別電流制限値Ilim_k1とする。
図24は、制御モードM4のときの電流制限値演算処理を説明するフローチャートである。S341では、第1電流制限値演算部161は、第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2未満か否かを判断する。第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2未満であると判断された場合(S341:YES)、S342へ移行し、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1とする。第1個別電流制限値Ilim_k1が第2個別電流制限値Ilim_k2以上であると判断された場合(S341:NO)、S343へ移行する。
S343では、第1電流制限値演算部161は、前回電流制限値Ilim1(n-1)から減少量Yを減算した値が、第2個別電流制限値Ilim_k2以下か否かを判断する。前回電流制限値Ilim1(n-1)から減少量Yを減算した値が、第2個別電流制限値Ilim_k2より大きいと判断された場合(S343:NO)、S344へ移行し、第1電流制限値Ilim1を、前回電流制限値Ilim1(n-1)から減少量Yを減算した値とする。前回電流制限値Ilim1(n-1)から減少量Yを減算した値が、第2個別電流制限値Ilim_k2以下であると判断された場合(S343:YES)、S345へ移行し、第1電流制限値Ilim1を、第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
S346では、第1電流制限値演算部161は、第1電流制限値Ilim1と第2電流制限値Ilim2が一致するか否かを判断する。第1電流制限値Ilim1と第2電流制限値Ilim2とが一致していないと判断された場合(S346:NO)、S347を行わず、本ルーチンを終了する。第1電流制限値Ilim1と第2電流制限値Ilim2とが一致すると判断された場合(S346:YES)、S347へ移行し、モードM1遷移許可フラグをセットする。
本実施形態の電流制限値演算処理を図25のタイムチャートに基づいて説明する。時刻x20までは、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が略等しい。時刻x20から、第2個別電流制限値Ilim_k2が低下している。時刻x21までは、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上であるので、制御モードM1とし、ミニマムセレクトにて、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有する。すなわち、時刻x20から時刻x21の間、電流制限値Ilim1、Ilim2を、ともに第2個別電流制限値Ilim_k2とする。
時刻x21にて、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min未満になると、制御モードM2に遷移する。制御モードM2では、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有しない。時刻x21において、第1電流制限値Ilim1は、制限下限値Ilim_minまで低下しており、第1個別電流制限値Ilim_k1と乖離している。そこで、増加量Xずつ第1電流制限値Ilim1を漸増させることで、第1電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1まで戻し、時刻x22にて、第1電流制限値Ilim1が第1個別電流制限値Ilim_k1と一致する。
時刻x23にて、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上になると、制御モードM4に遷移する。制御モードM4では、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が共に制限下限値Ilim_min以上であるが、電流制限値は共有されてない。制御モードM4は、制御モードM1に移行する移行モードと捉えることができ、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有すべく、第1電流制限値Ilim1を減少量Yずつ漸減させる。第1電流制限値Ilim1を第2個別電流制限値Ilim_k2まで低下させていくことで、第1電流制限値Ilim1を低下させない場合と比較して、速やかに電流制限値Ilim1、Ilim2が共有されるので、NV性能が向上する。時刻x24にて、電流制限値Ilim1、Ilim2が一致すると、制御モードM4から制御モードM1に遷移する。
増加量Xおよび減少量Yは、適宜設定可能である。図25では、増加量Xおよび減少量Yを一定とし、電流制限値Ilim1を線形的に増減させているが、二次関数、指数関数等、非線形的に増減させてもよい。第7実施形態についても同様である。
制御モードM1から制御モードM2に遷移したとき、電流制限値Ilim1を漸増させることで、ドライバーの違和感を抑えつつ、出力を確保することができる。また、増加量Xを十分に大きい値とし、電流制限値Ilim1を第1個別電流制限値Ilim_k1まで急増させることで、速やかに出力を最大化することができる。
さらにまた、増加量Xを0とすれば、電流制限値Ilim1は、制御モードM2の間、制限下限値Ilim_minで保持され、図15に示す如くとなる。なお、図15について補足しておくと、時刻11以前および時刻x12以降が制御モードM1、時刻x11〜時刻X12の間が制御モードM2である。この場合、時刻x12にて、電流制限値Ilim1、Ilim2が共有されるので、制御モードM4を経由することなく制御モードM1に移行していると捉えることもできる。
また、操舵状態に応じて増加量Xを設定し、電流制限値Ilim1を変化させるようにしてもよい。例えば、操舵中に電流制限値Ilim1を漸増させ、ドライバーにハンドルの重さの変化を感知させることで、出力変化による危険性を低減することができる。また、急操舵時に電流制限値Ilim1を急増させることで、緊急回避性能を高めることができる。また、低速走行時は、操舵力の減少に伴う危険性が低く、EPSの出力必要性が大きいため、増加量Xを相対的に大きい値とし、電流制限値Ilim1の増加速度を大きくしてもよい。
図25では、制御モードM2から制御モードM4に遷移したとき、電流制限値Ilim1を漸減させている。また、図26に示すように、電流制限値を共有することによる振動や騒音の抑制よりも、アシストトルクの安定化および出力確保を優先し、減少量Yを0とし、電流制限値Ilim1を減少させずに保持してもよい。すなわち図26では、時刻x23にて、第2個別電流制限値Ilim_k2が制限下限値Ilim_min以上となっても、減少量Yを0とすることで、電流制限値Ilim1を維持する。この場合、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が一致する時刻x25まで制御モードM4が継続され、時刻x25にて、制御モードM1へ遷移する。
さらにまた、第2個別電流制限値Ilim_k2が第1電流指令値I1*より大きい場合、電流制限値Ilim1を急減させてもよい。この場合、電流制限値Ilim1を急減させても操舵力が変動しないため、速やかに電流制限値Ilim1、Ilim2を共有することができる。
本実施形態では、電流制限値演算部161、261は、電流制限値共有モードである制御モードM1から電流制限値非共有モードである制御モードM2、M3へ遷移する際、自系統の電流制限値Ilim1、Ilim2を、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2まで漸増させる。
また、電流制限値演算部161、261は、電流制限値非共有モードから電流制限値共有モードへ遷移する際、共有される電流制限値と一致するように値を徐変させる。本実施形態では、共有される電流制限値は、それぞれの系統の個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2のうち最も小さい値である。これにより、電流制限値共有モードと電流制限値非共有モードとを適切に切り替えることができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第6実施形態)
第6実施形態を図27〜図29に基づいて説明する。上記実施形態では、主に電流制限値の共有を中心に説明した。本実施形態では、電流制限値Ilim1、Ilim2の共有状況に応じた電流制御について説明する。電流制限値Ilim1、Ilim2の設定方法は、上記のいずれの実施形態のものであってもよい。
電流制限値Ilim1、Ilim2が共有されていて等しいとき、各系統の値を共通に用いて各系統の通電を制御する。具体的には、図27に示すように、電流検出値Id1、Iq1、Id2、Iq2をマイコン間通信にて相互に送受信し、和と差の制御を行う。ここでは、dq軸電流を送受信しているが、例えば3相電流を送受信するようにしてもよい。図27では、q軸に係る電流フィードバック演算を中心に説明する。d軸に係る電流フィードバック演算は、q軸と同様であるので説明および図示を適宜省略する。
dq軸電流演算部500は、電流センサ125(図27では省略)の検出値に基づき、第1d軸電流検出値Id1および第1q軸電流検出値Iq1を演算する。dq軸電流検出値Id1、Iq1は、マイコン間通信にて、第2制御部231に送信される。
第1電流フィードバック演算部510は、加算器511、減算器512〜514、制御器515、516、および、加算器517を有する。加算器511は、q軸電流検出値Iq1、Iq2を加算し、q軸電流和Iq_a1を演算する。減算器512は、第1q軸電流検出値Iq1から第2q軸電流検出値Iq2を減算し、q軸電流差Iq_d1を演算する。
減算器513は、q軸電流指令値Iq1*からq軸電流和Iq_a1を減算し、電流和偏差ΔIq_a1を演算する。減算器514は、電流差指令値からq軸電流差Iq_d1を減算し、電流差偏差ΔIq_d1を演算する。本実施形態では、電流差指令値を0とし、系統間の電流差をなくすように制御する。電流差指令値を0以外の値とし、所望の電流差が系統間で生じるように制御してもよい。
制御器515では、電流和偏差ΔIq_a1が0となるように、例えばPI演算等によりq軸基本電圧指令値Vq_b1*を演算する。制御器516では、電流差偏差ΔIq_d1が0となるように、例えばPI演算等により、q軸差分電圧指令値Vq_d1*を演算する。加算器517は、q軸基本電圧指令値Vq_b1*とq軸差分電圧指令値Vq_d1*とを加算し、q軸電圧指令値Vq1*を演算する。
信号生成部519は、電圧指令値Vd1*、Vq1*を逆dq変換により3相電圧指令値Vu1*、Vv1*、Vw1*を演算する。また、信号生成部519は、PWM演算により、PWM信号PWM_u1*、PWM_v1*、PWM_v1*を演算する。
dq軸電流演算部550は、電流センサ225(図27では省略)の検出値に基づき、第2d軸電流検出値Id2および第2q軸電流検出値Iq2を演算する。dq軸電流検出値Id2、Iq2は、マイコン間通信にて、第1制御部131に送信される。
第1電流フィードバック演算部560は、加算器561、減算器562〜564、制御器565、566、および、加算器567を有する。加算器561は、q軸電流検出値Iq1、Iq2を加算し、q軸電流和Iq_a2を演算する。減算器562は、第1q軸電流検出値Iq1から第2q軸電流検出値Iq2を減算し、q軸電流差Iq_d2を演算する。
減算器563は、q軸電流指令値Iq2*からq軸電流和Iq_a2を減算し、電流和偏差ΔIq_a2を演算する。減算器564は、電流差指令値からq軸電流差Iq_d2を減算し、電流差偏差ΔIq_d2を演算する。
制御器565では、電流和偏差ΔIq_a2が0となるように、例えばPI演算等によりq軸基本電圧指令値Vq_b2*を演算する。制御器566では、電流差偏差ΔIq_d2が0となるように、例えばPI演算等により、q軸差分電圧指令値Vq_d2*を演算する。加算器567は、q軸基本電圧指令値Vq_b2*とq軸差分電圧指令値Vq_d2*とを加算し、q軸電圧指令値Vq2*を演算する。
信号生成部569は、電圧指令値Vd2*、Vq2*を逆dq変換により3相電圧指令値Vu2*、Vv2*、Vw2*を演算する。また、信号生成部569は、PWM演算により、PWM信号PWM_u2*、PWM_v2*、PWM_v2*を演算する。
また、図28に示すように、電流制限値Ilim1、Ilim2が共有されていない場合、和と差の制御を行わず、系統毎に電流制御を行う独立駆動制御とする。なお、電流制限値が共有されていない場合であっても、制限前電流指令値I*が電流制限値Ilim1、Ilim2より小さく、一致している場合、和と差の制御を行う。
図28に示すように、減算器513は、q軸電流指令値Iq1*からq軸電流検出値Iq1を減算し、q軸電流偏差ΔIq1を演算する。制御器515は、q軸電流偏差ΔIq1が0となるように、q軸電圧指令値Vq1*を演算する。
減算器563は、q軸電流指令値Iq2*からq軸電流検出値Iq2を減算し、q軸電流偏差ΔIq2を演算する。制御器56は、q軸電流偏差ΔIq2が0となるように、q軸電圧指令値Vq2*を演算する。
図28の制御信号演算部169では、簡略化のため、図27中の加算器511等を省略して記載したが、独立駆動制御では、第2制御部231から取得されるq軸電流検出値Iq2を0にするとともに、制御器516における差のPI演算を停止すればよい。同様に、制御信号演算部269における独立駆動制御では、第1制御部131から取得されるq軸電流検出値Iq1を0にするとともに、制御器566における差のPI演算を停止すればよい。
ここで、制限前の電流指令値が等しく、かつ、電流制限値Ilim1、Ilim2が共有されていれば、制限後の電流指令値は同じ値となる。また、電流制限値Ilim1、Ilim2が共有されていなくても、制限前の電流指令値が等しく、かつ、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2より小さければ、制限後の電流指令値は同じ値となる。以下、制限前の値が等しいことを前提とし、制限前の電流指令値を制限前電流指令値I*とする。
本実施形態の電流制御選択処理を図29のフローチャートに基づいて説明する。制御部131、231での処理は同様であるので、第1制御部131での処理について説明し、第2制御部231での処理についての説明は省略する。
S401では、第1制御部131は、電流制限値演算モードが制御モードM1(図20参照)か否かを判断する。制御モードM1であると判断された場合(S401:YES)、S403へ移行する。制御モードM1ではないと判断された場合(S401:NO)、すなわち制御モードM2〜M4のいずれかである場合、S402へ移行する。
S402では、第1制御部131は、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が共に制限前電流指令値I*の絶対値より大きいか否かを判断する。個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が共に制限前電流指令値I*の絶対値より大きいと判断された場合(S402:YES)、S403へ移行する。個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2の少なくとも一方が制限前電流指令値I*の絶対値以下であると判断された場合(S402:NO)、S404へ移行する。
S403では、第1制御部131は、電流制御を和と差の制御とする。S404では、第1制御部131は、電流制御を独立駆動制御とする。
ここで、上記実施形態における電流制御について言及しておく。図15の例では、時刻x11以前および時刻x12以降は、電流制御を和と差の制御とし、時刻x11〜時刻x12の間は、電流制御を独立駆動制御とする。図25の例では、時刻x21以前および時刻x24以降は、電流制御を和と差の制御とし、時刻x21〜時刻x24の間は、電流制御を独立駆動制御とする。図26の例では、時刻x21以前および時刻x25以降は、電流制御を和と差の制御とし、時刻x21〜時刻x25の間は、電流制御を独立駆動制御とする。なお、図15、図25および図26の例において、個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2が一致していない期間についても、電流指令値I1*、I2*が個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2より小さく、系統間で電流指令値I1*、I2*が一致する場合は、電流制御を和と差の制御とする。
本実施形態では、制御信号演算部169、269は、系統間で電流指令値I1*、I2*が一致しているとき、各系統の電流和が電流和指令値となり、電流差が電流差指令値となるように制御信号を生成する和と差の制御とする。また、制御信号演算部169、269は、系統間で電流指令値I1*、I2*が一致していないとき、自系統の電流指令値I1*、I2*に基づいて制御信号を生成する独立駆動制御とする。
系統間で電流指令値I1*、I2*が一致しているとき、電流制御を和と差の制御とすることで、トルク指令値Trq*と出力トルクとのずれを低減可能であり、所望のトルクをモータ80から出力することができる。また、相互インダクタンスの影響を打ち消すことができる。さらにまた、系統間の電流差が0となるように制御することで、各系統での発熱を均等にすることができる。また、系統間で電流指令値I1*、I2*が一致していないとき、電流制御を独立駆動制御とすることで、指令不一致による不整合が生じることなく、適切に電流制御を行うことができる。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第7実施形態)
第7実施形態を図30〜図32に示す。本実施形態では、操舵状態に応じて、電流制限値Ilim1、Ilim2の共有、非共有を切り替える。本実施形態では、図30に示すように、操舵状態に応じた4つの制御モードを遷移することで、電流制限値Ilim1、Ilim2の共有、非共有を切り替えている。
NV優先モードでは、ミニマムセレクトにて電流制限値Ilim1、Ilim2を共有する。トルク優先モードでは、電流制限値を共有しない独立制限制御とする。また、トルク優先モードにおいて、独立制限制御に替えて、出力不足を補うべく、一時的に電流制限値の高い方の値を共有するハイセレクトとしてもよい。本実施形態では、非急操舵時をNV優先モード、急操舵中をトルク優先モードとする。
過渡モードMAは、NV優先モードからトルク優先モードへ遷移する際に経由するモードである。過渡モードMBは、トルク優先モードからNV優先モードへ遷移する際に経由するモードである。また、NV優先モードおよび過渡モードMBの操舵状態は非急操舵状態であり、トルク優先モードおよび過渡モードMAの操舵状態は急操舵状態である。
NV優先モードでは、ミニマムセレクトにより電流制限値Ilim1、Ilim2が共有されており、トルク優先モードおよび過渡モードMA、MBでは、電流制限値Ilim1、Ilim2は非共有である。すなわち、後述する図32のタイムチャートでは、時刻x31以前、および、時刻x34以降が電流制限値共有モードであり、時刻x31〜時刻x34が電流制限値非共有モードである。
モード遷移について説明する。遷移条件C11は、非急操舵状態から急操舵状態への状態変化である。遷移条件C12は、電流制限値Ilim1、Ilim2がそれぞれ個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2と一致することである。遷移条件C13は、急操舵状態から非急操舵状態への状態変化である。遷移条件C14は、電流制限値Ilim1、Ilim2が一致することである。
電流制限値演算処理を図31のフローチャートに基づいて説明する。S501では、電流制限値演算部161は、前回演算時の制御モードがNV優先モードまたは過渡モードMBか否かを判断する。前回演算時の制御モードがNV優先モードまたは過渡モードMBではないと判断された場合(S501:NO)、すなわち前回演算時の制御モードがトルク優先モードまたは過渡モードMAの場合、S508へ移行する。前回演算時の制御モードがNV優先モードまたは過渡モードMBであると判断された場合(S501:YES)、S502へ移行する。
S502では、電流制限値演算部161は、急操舵判定パラメータに基づき、急操舵状態か否かを判断する。ここでは、急操舵判定パラメータを操舵トルクTs、操舵速度ω、および、車速Vspdとする。そして、操舵トルクTsが急操舵判定トルクTs_qより大きい、かつ、操舵速度ωが急操舵判定速度ω_qより大きい、かつ、車速Vspdが急操舵判定車速Vspd_qより大きい場合、急操舵状態であると判定する。すなわち、Ts>Ts_q_q、ω>ω_q、および、Vspd>Vspd_qを全て満たすとき、急操舵判定する。急操舵判定は、一部のパラメータに係る判定を省略してもよいし、例えば電流偏差等の他のパラメータをさらに用いてもよい。操舵状態が急操舵状態であると判断された場合(S502:YES)、S503へ移行する。操舵状態が急操舵状態ではないと判断された場合(S502:NO)、S504へ移行する。
S503では、電流制限値演算部161は、急操舵判定カウンタのカウント値CountQをインクリメントする。S504では、電流制限値演算部161は、急操舵判定カウンタのカウント値CountQをリセットする。
S505では、電流制限値演算部161は、急操舵判定カウンタのカウント値CountQが判定閾値N1以上か否かを判断する。カウント値CountQが判定閾値N1以上であると判断された場合(S505:YES)、遷移条件C11を満たしたとみなし、S506に移行する。カウント値CountQが判定閾値N1未満であると判断された場合(S505:NO)、S507へ移行する。
S506では、電流制限値演算部161は、制御モードを過渡モードMAとし、電流制限形態を独立制限制御に切り替える。なお、過渡モードMAのとき、第1電流制限値Ilim1と第1個別電流制限値Ilim_k1とが一致し、第2電流制限値Ilim2と第2個別電流制限値Ilim_k2とが一致すれば、トルク優先モードに移行する。S507では、電流制限値演算部161は、現在の制御モードを継続する。
前回演算時の制御モードがトルク優先モードまたは過渡モードMAの場合に移行するS508では、電流制限値演算部161は、急操舵判定パラメータに基づき、操舵状態が非急操舵状態か否かを判断する。操舵トルクTsが非急操舵判定トルクTs_s以下、操舵速度ωが非急操舵判定速度ω_s以下、または、車速Vspdが急操舵判定車速Vspd_s以下の場合、非急操舵状態であると判定する。すなわち、Ts≦Ts_s_q、ω≦ω_s、または、Vspd≦Vspd_sのとき、非急操舵判定する。なお、S502における急操舵判定に用いられる閾値Ts_q、ω_q、Vspd_qと、S508における非急操舵判定に用いられる閾値Ts_s、ω_s、Vspd_sとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。操舵状態が非急操舵状態であると判断された場合(S508:YES)、S509へ移行する。操舵状態が非急操舵状態ではないと判断された場合(S508:NO)、S509へ移行する。
S509では、電流制限値演算部161は、非急操舵判定カウンタのカウント値CountSをインクリメントする。S510では、電流制限値演算部161は、非急操舵判定カウンタのカウント値CountSをリセットする。
S511では、電流制限値演算部161は、非急操舵判定カウンタのカウント値CountSが判定閾値N2以上か否かを判断する。判定閾値N2は、S505における判定閾値N1と同じであってもよいし、異なっていてもよい。カウント値CountSが判定閾値N2以上であると判断された場合(S511:YES)、遷移条件C14を満たしたとみなし、S512へ移行する。カウント値CountSが判定閾値N2未満であると判断された場合(S511:NO)、S513へ移行する。
S512では、電流制限値演算部161は、制御モードを過渡モードMBとする。なお、過渡モードMBのとき、電流制限値Ilim1、Ilim2が一致すれば、NV優先モードに移行する。S513では、電流制限値演算部161は、現在の制御モードを継続する。
電流制限値演算処理を図32のタイムチャートに基づいて説明する。非急操舵状態である時刻x31までの間は、制御モードはNV優先モードであって、電流制限形態はミニマムセレクトである。
時刻x31にて、操舵状態が急操舵状態となると、電流制限形態を独立制限制御に移行させるべく、制御モードを過渡モードMAとする。過渡モードMAでは、例えば第5実施形態のように、増加量Xずつ電流制限値Ilim1を漸増させる。時刻x32にて、電流制限値Ilim1が個別電流制限値Ilim_k1と一致すると、制御モードがトルク優先モードとなる。このときの電流制限形態は、独立制限制御である。
時刻x33にて、急操舵状態から非急操舵状態となると、電流制限形態をミニマムセレクトに移行させるべく、制御モードを過渡モードMBとする。過渡モードMBでは、例えば第5実施形態のように、減少量Yずつ電流制限値Ilim1を漸減させる。時刻x34にて、電流制限値Ilim1、Ilim2が一致すると、制御モードがNV優先モードに戻る。このときの電流制限形態は、ミニマムセレクトである。
なお、増加量Xおよび減少量Yを十分に大きい値とすることで、電流制限値Ilim1を徐変させず、実質的に過渡モードMA、MBを経由せずにNV優先モードとトルク優先モードとを切り替えるようにしてもよい。第8実施形態についても同様である。
本実施形態では、電流制限値演算部161、261は、モータ80からの出力と優先する出力優先時、電流制限値非共有モードとする。急操舵時等、モータ80からの高出力が要求される場合、電流制限値Ilim1、Ilim2を非共有とすることで、必要な出力を確保することができる。本実施形態では、急操舵時が「出力優先時」に対応するが、急操舵時以外の出力優先時にも、電流制限値非共有モードとすることができる。例えば、バッテリ電圧Vb1、Vb2のいずれか一方が電圧閾値を下回った場合、出力優先時とみなし、電流制限値非共有モードに移行するようにしてもよい。また、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第8実施形態)
第8実施形態を図33および図34に示す。本実施形態では、システムの故障状態に応じて、電流制限値の共有、非共有を切り替える。図33に示すように、故障状態に応じた4つの制御モードを遷移することで、電流制限値の共有、非共有を切り替えている。
正常モードでは、ミニマムセレクトにて電流制限値Ilim1、Ilim2を共有する。なお、正常モードにおいて、上記実施形態を組み合わせ、適宜、電流制限値Ilim1、Ilim2の共有、非共有を切り替えるようにしてもよい。
システムの故障には、センサ異常およびマイコン間通信異常等が含まれる。センサ異常には、温度センサ127、227、電源電圧センサ117、217および回転角センサ126、226等の異常が含まれる。例えば、温度センサ127にてサーミスタのAD固着等の異常が生じ、第1系統L1の温度が信頼できない場合、過熱保護電流制限値Ilim_ta1に基づく個別電流制限値Ilim_k1を共有すると、電流制限が過剰状態となり、十分な出力が確保できない可能性があるため、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有せず、独立制限制御に切り替える。電源電圧センサ117、217および回転角センサ126、226等の異常時においても同様である。
マイコン間通信異常によって、他系統の個別電流制限値が取得できない場合、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有せず、独立制限制御とする。
非駆動系統では、電流制限値が0になるため、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有すると、アシスト不能になる虞がある。そこで、マイコン間通信、他系統のリレー駆動状態、および、リレー後電圧等に基づき、他系統が駆動停止状態であることが認識された場合、電流制限値Ilim1、Ilim2を共有せず、独立制限制御とする。なお、「他系統が駆動停止状態である場合」には、異常停止している場合、および、アシスト開始前等を含む。
遷移条件C21は、他系統の異常検出、マイコン間通信異常、または、他系統の駆動停止である。遷移条件C23は、他系統の異常解消、マイコン間通信の異常解消、または、他系統の駆動開始である。電流制限形態の選択は、図31のS502の急操舵判定に替えて、他系統異常、マイコン間通信異常または他系統駆動停止を判定し、S508にて非急操舵判定に替えて、他系統異常解消、マイコン間異常解消または他系統駆動開始を判定すればよい。
電流制限値演算処理を図34のタイムチャートに基づいて説明する。時刻x41にて第2系統L2に異常が発生するまでの間は、制御モードは正常モードであって、電流制限形態はミニマムセレクトである。
時刻41にて、第2系統L2の異常、マイコン間通信異常または第2系統L2の駆動停止が発生すると、電流制限形態を独立制限制御に移行させるべく、制御モードを過渡モードMAとする。時刻x42にて、電流制限値Ilim1が個別電流制限値Ilim_k1と一致すると、制御モードは故障モードとなる。このときの電流制限形態は、独立制限制御である。
本実施形態では、電流制限値演算部161、261は、他系統に異常が生じた場合、他系統の個別電流制限値を取得できない場合、または、他系統が駆動を停止している場合、電流制限値非共有モードとする。これにより、アシスト不能となることなく、適切にモータ80の制御を継続することができる。
(第9実施形態)
第9実施形態を図35に示す。本実施形態は、個別電流制限値の演算が上記実施形態と異なる。本実施形態は、他のいずれの実施形態と組み合わせてもよい。図35は、図10に対応する図であって、本実施形態の個別電流制限値演算部140には、上記実施形態の電流制限値演算部の各構成に加え、系統間差低減電流制限値演算部156が設けられている。系統間差低減電流制限値演算部156は、第1系統L1の電流検出値I1、および、第2系統L2の電流検出値I2に基づき、電流差低減電流制限値Ilim_ΔIを演算する。
例えば、モータ80が低出力高回転時等、電流制限値を共有しても、実電流が同一値に収束しない場合がある。また、例えば、バッテリ電圧Vb1、Vb2の電圧差が大きい場合(例えば、Vb1>>Vb2)、電流指令値として比較的大きい値(例えば30[A])を指令すると、両系統共にデューティが飽和することで、電流指令値が実電流より大きくなるため、第1系統L1の電流検出値I1が15[A]、第2系統L2の電流検出値I2が5[A]といった具合に、実電流が同一にならない場合がある。この場合、例えば第1系統L1の電流差低減電流制限値Ilim_ΔIを5[A]とすることで、両系統の実電流を同一値に収束させることができる。また、自系統の電流検出値I1を用いることで、両系統の電流制限値Ilim1、Ilim2を共通化させることができる。このように構成しても上記実施形態と同様の効果を奏する。
(第10実施形態)
第4実施形態を図36に示す。図36に示すように、本実施形態では、1つのバッテリ391が、電源コネクタ111、211に接続されている。また、バッテリ391には、オルタネータ393が接続されている。すなわち本実施形態では、第1系統L1と第2系統L2にて、バッテリ391およびオルタネータ393を共用している。このような場合であっても、配線抵抗等は必ずしも等しくならないため、電源電圧センサ117、217の検出値Vb1_det、Vb2_detは異なる可能性がある。そのため、上記実施形態と同様にして個別電流制限値Ilim_k1、Ilim_k2を演算する。電流制限値Ilim1、Ilim2の演算詳細は、上記実施形態のいずれであってもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
(他の実施形態)
(ア)個別電流制限値
上記実施形態では、個別電流制限値演算部は、温度基準の過熱保護電流制限値、電源電圧基準電流制限値、操舵速度基準電流制限値、および、系統間差電流制限値を演算し、ミニマムセレクトにより、最も値の小さいものを個別電流制限値とした。他の実施形態では、温度基準の過熱保護電流制限値、電源電圧基準電流制限値、および、操舵速度基準電流制限値の一部を省略してもよい。上記実施形態では、温度、バッテリ電圧、および、操舵角速度を、それぞれの系統に係るパラメータとし、当該パラメータに基づいて個別電流制限値を演算する。他の実施形態では、それぞれの系統に係るパラメータとして、温度、バッテリおよび操舵角速度の一部を省略してもよいし、他のパラメータに基づいて、個別電流制限値を演算してもよい。
また、個別電流制限値演算部は、温度基準の過熱保護電流制限値、電源電圧基準電流制限値、操舵速度基準電流制限値、および、系統間差電流制限値のうち、系統間で共有する値と共有しない値とを区別してもよい。例えば、高速操舵時に制限がかかりやすく、NV向上に及ぼす影響が大きい操舵速度基準電流制限値は共有するが、過熱保護電流制限値は共有しない、といった具合である。
(イ)電流制限値演算部
上記実施形態では、電流制限値演算部では、各系統の個別電流制限値が制限下限値以上の場合、小さい方の値を電流制限値とした。他の実施形態では、各系統の個別電流制限値の最小値に替えて、例えば相乗平均値や相加平均値やハイセレクト等、各系統の個別電流制限値に基づき、電流制限値をどのように演算してもよい。例えば、センサ位置の違いにより、系統間で検出温度が異なり、検出温度の平均により過熱保護に係る温度が求められる場合等において、相乗平均や相加平均を用いることが有効である。また、相加平均や相乗平均を用いることで、電流制限値の急変を防ぐことができる。
また他の実施形態では、電流制限値演算部では、一方の系統の個別電流制限値が制限下限値より小さい場合、他方の系統の個別電流制限値を制限下限値とした。他の実施形態では、例えばミニマムセレクト以外の方法にて電流制限値を演算する場合、制限下限値による制限を行わなくてもよい。制限下限値は、一定値であってもよいし、例えば操舵速度、バッテリ電圧、温度等に応じて可変としてもよい。例えば高回転時や低電圧時は、制限下限値を高くすることで、NV低減よりも出力確保を優先することができる。
(ウ)制御部
上記実施形態では、制御部が2つである。他の実施形態では、制御部が3つ以上であってもよい。すなわち、系統数が3以上であってもよい。また、1つの制御部に対して、複数の駆動回路および巻線組を設けるようにしてもよい。
(エ)回転電機
上記実施形態では、回転電機は、3相のブラシレスモータである。他の実施形態では、回転電機は、ブラシレスモータに限らず、どのようなモータとしてもよい。また、回転電機は、モータに限らず、発電機であってもよいし、電動機と発電機の機能を併せ持つ、所謂モータジェネレータであってもよい。上記実施形態では、駆動装置は、ECUとモータとが一体に設けられる機電一体型である。他の実施形態では、ECUがモータとは別途に設けられる機電別体としてもよい。
上記実施形態では、回転電機制御装置は、電動パワーステアリング装置に適用される。他の実施形態では、回転電機制御装置を電動パワーステアリング装置以外の装置に適用してもよい。以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
10・・・ECU(回転電機制御装置)
180、280・・・モータ巻線(巻線組)
120、220・・・インバータ回路(駆動回路)
131〜133・・・第1制御部(制御部)
231〜233・・・第2制御部(制御部)
140、171、172、240、271、272・・・個別電流制限値演算部
161、162、261・・・電流制限値演算部
169、269・・・制御信号演算部

Claims (10)

  1. 複数の巻線組(180、280)を備える回転電機(80)の駆動を制御する回転電機制御装置であって、
    複数の駆動回路(120、220)と、
    前記巻線組および前記駆動回路を含む構成要素の単位を系統とすると、電流制限に係る系統ごとの値である個別電流制限値を演算する個別電流制限値演算部(140、171、172、240、271、272)、前記個別電流制限値に基づいて電流制限値を設定する電流制限値演算部(161、261)、および、前記電流制限値に応じて演算される電流指令値に基づく制御信号を演算して前記駆動回路に出力する制御信号演算部(169、269)を有する複数の制御部(131〜133、231〜233)と、
    を備え、
    前記電流制限値演算部は、自系統と他系統とで前記電流制限値を一致させる電流制限値共有モードと、自系統と他系統とで個別に前記電流制限値を設定する電流制限値非共有モードとを切替可能である回転電機制御装置。
  2. 前記電流制限値演算部は、前記電流制限値共有モードにおいて、それぞれの系統の前記個別電流制限値のうち最も小さい値を前記電流制限値とする請求項1に記載の回転電機制御装置。
  3. 前記電流制限値演算部は、
    全ての系統の前記個別電流制限値が制限下限値以上である場合、前記電流制限値共有モードとし、
    少なくとも1つの系統の前記個別電流制限値が前記制限下限値未満である場合、前記電流制限値非共有モードとする請求項1または2に記載の回転電機制御装置。
  4. 前記電流制限値演算部は、前記電流制限値非共有モードにおいて、前記個別電流制限値が前記制限下限値以上の系統の前記電流制限値を前記制限下限値とする請求項3に記載の回転電機制御装置。
  5. 前記電流制限値演算部は、前記電流制限値共有モードから前記電流制限値非共有モードに遷移する際、前記電流制限値を自系統の前記個別電流制限値まで漸増させる請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  6. 前記電流制限値演算部は、前記電流制限値非共有モードから前記電流制限値共有モードに遷移する際、共有される前記電流制限値と一致するように値を徐変させる請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  7. 前記電流制限値演算部は、前記回転電機からの出力を優先する出力優先時、前記電流制限値非共有モードとする請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  8. 前記電流制限値演算部は、他系統に異常が生じた場合、他系統の前記個別電流制限値を取得できない場合、または、他系統が駆動を停止している場合、前記電流制限値非共有モードとする請求項1〜7のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  9. 前記制御信号演算部は、
    系統間で前記電流指令値が一致しているとき、各系統の電流和が電流和指令値となり、電流差が電流差指令値となるように前記制御信号を生成する和と差の制御とし、
    系統間で前記電流指令値が一致していないとき、自系統の前記電流指令値に基づいて前記制御信号を生成する独立駆動制御とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の回転電機制御装置(10)と、
    運転者による操舵部材(91)の操舵を補助するアシストトルクを出力する前記回転電機と、
    前記回転電機の駆動力を駆動対象(92)に伝達する動力伝達部と、
    を備える電動パワーステアリング装置。
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