JP2020072523A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device.
特許文献１には、ガントリータイプのテーブルの位置をリニアスケールによって光学的に検出し、リニアサーボモータによってテーブルの移動を制御するにあたり、中心速度コントローラのゲイン切り替えに加えて、左右偏差コントローラのゲインも加速時に大きくして加速終了後に小さくする技術が記載されている。 In Patent Document 1, when the position of a gantry type table is optically detected by a linear scale and the movement of the table is controlled by a linear servomotor, in addition to the gain switching of the central speed controller, the gain of the left / right deviation controller is also set. It describes a technique of increasing the value at the time of acceleration and decreasing it after the end of acceleration.
ブラシレスモータの駆動制御では、ホールセンサによってロータの回転位置の変化を検出し、ロータの回転位置が所定量変化したことがホールセンサによって検出される都度、ロータの１回転に要する時間を算出してモータの回転速度の検出値Ｎを更新する。そして、更新したモータの回転速度の検出値Ｎと目標回転速度Ｎ0との偏差に基づいて操作量を算出し、算出した操作量に応じてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティ比を制御することでモータの駆動を制御している。 In drive control of a brushless motor, a hall sensor detects a change in the rotational position of the rotor, and each time the hall sensor detects that the rotor rotational position has changed by a predetermined amount, the time required for one rotation of the rotor is calculated. The detection value N of the rotation speed of the motor is updated. Then, the operation amount is calculated based on the deviation between the updated detected value N of the rotation speed of the motor and the target rotation speed N0, and the duty ratio of the PWM (Pulse Width Modulation) control is controlled according to the calculated operation amount. The motor drive is controlled by.
しかしながら、モータが低速で回転している際には、ロータの回転位置が所定量変化したことがホールセンサによって検出される時間間隔が長くなり（図６に示す時間ｔ1，ｔ2などを参照）、回転速度検出値Ｎが更新される時間間隔も長くなる。このため、回転速度検出値Ｎが更新された際に回転速度検出値Ｎと目標回転速度Ｎ0との偏差ΔＮが大きくなっていることにより、図６に示すように、目標回転速度Ｎ0に対してモータの回転速度が振動的に変化するハンチングが発生することがある。そして、モータの回転速度のハンチングが発生すると、図６に破線で囲んで示すように、モータを流れる電流が急峻に変化することで、モータから大きな作動音が発生してしまうことがあった。 However, when the motor is rotating at a low speed, the time interval at which the Hall sensor detects that the rotational position of the rotor has changed by a predetermined amount becomes long (see the times t1 and t2 shown in FIG. 6), The time interval for updating the rotation speed detection value N also becomes long. Therefore, when the rotation speed detection value N is updated, the deviation ΔN between the rotation speed detection value N and the target rotation speed N0 becomes large, so that as shown in FIG. Hunting may occur in which the rotational speed of the motor changes in an oscillating manner. Then, when hunting of the rotation speed of the motor occurs, a large operating noise may be generated from the motor due to a sharp change in the current flowing through the motor as shown by enclosing with a broken line in FIG.
これに対し、特許文献１に記載の技術は、加速時にゲインを大きくするものであり、モータの低速回転時には、モータの回転速度と目標回転速度との偏差が、大きくされたゲインにより増幅されて操作量が大きくなることで、モータの回転速度のハンチングが悪化する可能性が高い。 On the other hand, the technique described in Patent Document 1 increases the gain during acceleration, and during low-speed rotation of the motor, the deviation between the rotation speed of the motor and the target rotation speed is amplified by the increased gain. When the operation amount increases, the hunting of the rotation speed of the motor is likely to deteriorate.
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、モータの低速回転時にハンチングが発生することを抑制できるモータ制御装置を得ることが目的である。 The present invention has been made in view of the above facts, and an object of the present invention is to obtain a motor control device that can suppress the occurrence of hunting during low-speed rotation of a motor.
本発明の第１の態様に係るモータ制御装置は、モータの目標回転速度と検出部によって検出された前記モータの回転速度との偏差に基づいて、所定の制御ゲインを用いて操作量を算出し前記モータの駆動を制御する駆動制御部と、前記モータの回転速度が所定値未満の間、前記駆動制御部が前記操作量の算出に用いる制御ゲインを減少させるゲイン調整部と、を含んでいる。 A motor control device according to a first aspect of the present invention calculates a manipulated variable using a predetermined control gain based on a deviation between a target rotation speed of a motor and a rotation speed of the motor detected by a detection unit. A drive control unit that controls the drive of the motor, and a gain adjustment unit that reduces the control gain used by the drive control unit to calculate the operation amount while the rotation speed of the motor is less than a predetermined value are included. ..
本発明の第１の態様では、駆動制御部では、モータの目標回転速度と検出部によって検出された前記モータの回転速度との偏差に基づき、所定の制御ゲインを用いて操作量を算出し前記モータの駆動を制御する。そして、ゲイン調整部は、前記モータの回転速度が所定値未満の間、前記駆動制御部が前記操作量の算出に用いる制御ゲインを減少させる。これにより、モータの回転速度が低く、検出部によるモータの回転速度の検出時間間隔が長くなることで、前記偏差が大きくなった場合にも、操作量の算出に用いる制御ゲインが減少されることにより、操作量が過大となることが抑制される。従って、本発明の第１の態様によれば、モータの低速回転時にハンチングが発生することを抑制することができ、モータからの作動音の発生を抑制することができる。 In the first aspect of the present invention, the drive control unit calculates an operation amount using a predetermined control gain based on a deviation between the target rotation speed of the motor and the rotation speed of the motor detected by the detection unit, and Control the drive of the motor. Then, the gain adjusting unit reduces the control gain used by the drive control unit to calculate the operation amount while the rotation speed of the motor is less than a predetermined value. As a result, the rotation speed of the motor is low and the detection time interval of the rotation speed of the motor by the detection unit is long, so that the control gain used for calculating the manipulated variable is reduced even when the deviation becomes large. As a result, it is possible to prevent the operation amount from becoming excessive. Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of hunting during low-speed rotation of the motor, and it is possible to suppress the generation of operating noise from the motor.
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様において、前記ゲイン調整部は、電源電圧が閾値未満に低下した場合に、変動したモータの回転速度が前記目標回転速度に到達しかつ前記操作量が変曲点に到達するまでの間、前記駆動制御部が前記操作量の算出に用いる制御ゲインを減少させる処理を停止する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the power supply voltage drops below a threshold value, the varied rotation speed of the motor reaches the target rotation speed and Until the operation amount reaches the inflection point, the drive control unit stops the process of reducing the control gain used for calculating the operation amount.
電源電圧が低下するとモータの回転速度が低下するが、このとき、本発明の第１の態様によれば制御ゲインを減少させるので、モータの回転速度の回復に長い時間が掛かってしまうことがある。これに対し、本発明の第２の態様は、電源電圧が閾値未満に低下した場合に、変動したモータの回転速度が目標回転速度に到達しかつ操作量が変曲点に到達するまでの間、操作量の算出に用いる制御ゲインを減少させる処理を停止するので、電源電圧の低下に伴って発生したモータの回転速度の低下を速やかに回復させることができる。 When the power supply voltage decreases, the rotation speed of the motor decreases, but at this time, according to the first aspect of the present invention, the control gain is decreased, so that it may take a long time to recover the rotation speed of the motor. .. On the other hand, in the second aspect of the present invention, when the power supply voltage decreases below the threshold value, the changed rotation speed of the motor reaches the target rotation speed and the manipulated variable reaches the inflection point. Since the process of reducing the control gain used to calculate the manipulated variable is stopped, it is possible to quickly recover the reduction in the rotation speed of the motor that occurs due to the reduction in the power supply voltage.
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記駆動制御部は、前記偏差に基づきＰＩ制御（Proportional-Integral Controller）により前記操作量を算出する。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the drive control unit calculates the operation amount by PI control (Proportional-Integral Controller) based on the deviation.
これにより、例えばＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential Controller）により操作量を算出するなどの態様と比較して、モータ制御装置を簡易な構成で低コストに構成することができる。 Accordingly, the motor control device can be configured with a simple configuration and at low cost, as compared with a mode in which the manipulated variable is calculated by, for example, PID control (Proportional-Integral-Differential Controller).
本発明の第４の態様は、本発明の第１の態様〜第３の態様の何れかにおいて、前記モータはブラシレスモータであり、前記検出部は前記モータのロータの回転位置の変化を検出するホールセンサである。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, the motor is a brushless motor, and the detection unit detects a change in a rotational position of a rotor of the motor. It is a Hall sensor.
モータがブラシレスモータであり、ホールセンサによってロータの回転位置の変化を検出する態様は、モータ（ロータ）の回転速度が低速になるに従って、ロータの回転位置の変化の検出時間間隔が長くなるという特性があることから、本発明が好適である。 The mode in which the motor is a brushless motor and the change in the rotational position of the rotor is detected by the hall sensor is characterized in that the detection time interval of the change in the rotational position of the rotor becomes longer as the rotational speed of the motor (rotor) becomes lower. Therefore, the present invention is suitable.
本発明の第５の態様は、本発明の第１の態様〜第４の態様の何れかにおいて、前記モータは車両用ブロアモータである。 A fifth aspect of the present invention is the blower motor for a vehicle according to any one of the first to fourth aspects of the present invention.
車両用ブロアモータは車室内に配置されるので作動音が聴取され易い。これに対し本発明の第５の態様によれば、車両用ブロアモータの低速回転時における作動音の発生が抑制されることで、車両用ブロアモータの静音性を向上させることができる。 Since the blower motor for a vehicle is arranged in the vehicle compartment, the operating noise is easily heard. On the other hand, according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to improve the quietness of the vehicle blower motor by suppressing the generation of operating noise when the vehicle blower motor rotates at a low speed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１に示すモータユニット１０は、一例として車載エアコンの送風に用いられる、いわゆる車両用ブロアモータのユニットである。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The motor unit 10 shown in FIG. 1 is, for example, a so-called vehicle blower motor unit used for blowing air in an on-vehicle air conditioner.
モータユニット１０は、ステータ１４の外周にロータ１２が配置された、アウターロータ構造の三相のブラシレスモータを含んでいる。ステータ１４はコア部材に導線が巻かれた電磁石から成り、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相のコイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ（図２参照）を形成している。ステータ１４のＵ相、Ｖ相及びＷ相の各々は、後述する車両用ブロアモータ制御装置２０の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることで、いわゆる回転磁界を発生する。 The motor unit 10 includes a three-phase brushless motor having an outer rotor structure in which a rotor 12 is arranged on the outer circumference of a stator 14. The stator 14 is composed of an electromagnet having a conductor wound around a core member, and forms three-phase coils 14U, 14V, 14W (see FIG. 2) of U-phase, V-phase and W-phase. Each of the U-phase, V-phase and W-phase of the stator 14 generates a so-called rotating magnetic field by switching the polarity of the magnetic field generated by the electromagnet under the control of the vehicle blower motor control device 20 described later.
ロータ１２の内側にはロータマグネット（図示省略）が設けられており、ロータマグネットは、ステータ１４で発生された回転磁界が作用することでロータ１２を回転させる。ロータ１２はシャフト１６が取付けられており、シャフト１６は図示しない軸受に軸支され、ロータ１２と一体になって回転する。図１には示していないが、本実施形態ではシャフト１６に、いわゆるシロッコファン等の多翼ファンが取付けられており、当該多翼ファンがシャフト１６と共に回転することで、車載エアコンにおける送風が行われる。 A rotor magnet (not shown) is provided inside the rotor 12, and the rotor magnet rotates the rotor 12 by the action of the rotating magnetic field generated by the stator 14. A shaft 16 is attached to the rotor 12, and the shaft 16 is axially supported by a bearing (not shown) and rotates integrally with the rotor 12. Although not shown in FIG. 1, in the present embodiment, a multi-blade fan such as a so-called sirocco fan is attached to the shaft 16, and the multi-blade fan rotates together with the shaft 16 to blow air in the vehicle-mounted air conditioner. Be seen.
ステータ１４は上ケース１８に取り付けられており、上ケース１８を挟んでステータ１４の反対側には、車両用ブロアモータ制御装置２０及び下ケース６０が順に配置されている。車両用ブロアモータ制御装置２０は、各種の素子が取り付けられ車両用ブロアモータ制御装置２０を構成する基板２２と、基板２２上の素子から生じる熱を放散するヒートシンク２４と、を備えている。基板２２は上ケース１８と下ケース６０とによって形成される空間内に配置されている。 The stator 14 is attached to the upper case 18, and a vehicle blower motor control device 20 and a lower case 60 are sequentially arranged on the opposite side of the stator 14 with the upper case 18 interposed therebetween. The vehicle blower motor control device 20 includes a substrate 22 to which various elements are attached and which constitutes the vehicle blower motor control device 20, and a heat sink 24 which dissipates heat generated from the elements on the substrate 22. The substrate 22 is arranged in the space formed by the upper case 18 and the lower case 60.
図２に示すように、車両用ブロアモータ制御装置２０はインバータ回路４０及びマイクロコンピュータ３２（以下、マイコン３２という）を含んでいる。インバータ回路４０は、６個のＦＥＴ（Field Effect Transistor）４４Ａ〜４４Ｆを含んでおり、モータ５２のステータ１４のコイルに供給する電力のスイッチングを行う。詳しくは、ＦＥＴ４４Ａ，４４ＤはＵ相のコイル１４Ｕに供給する電力のスイッチングを行い、ＦＥＴ４４Ｂ，４４ＥはＶ相のコイル１４Ｖに供給する電力のスイッチングを行い、ＦＥＴ４４Ｃ，４４ＦはＷ相のコイル１４Ｗに供給する電力のスイッチングを行う。 As shown in FIG. 2, the vehicle blower motor control device 20 includes an inverter circuit 40 and a microcomputer 32 (hereinafter, referred to as a microcomputer 32). The inverter circuit 40 includes six FETs (Field Effect Transistors) 44A to 44F, and switches the power supplied to the coil of the stator 14 of the motor 52. Specifically, the FETs 44A and 44D switch the power supplied to the U-phase coil 14U, the FETs 44B and 44E switch the power supplied to the V-phase coil 14V, and the FETs 44C and 44F supply the W-phase coil 14W. The power is switched.
ＦＥＴ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの各々のドレインは、ノイズ除去用のチョークコイル４６を介して車載のバッテリ８０の正極に接続されている。また、ＦＥＴ４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆの各々のソースは、逆接防止ＦＥＴ４８を介してバッテリ８０の負極に接続されている。 The drains of the FETs 44A, 44B, and 44C are connected to the positive electrode of a vehicle-mounted battery 80 via a choke coil 46 for noise removal. The sources of the FETs 44D, 44E, and 44F are connected to the negative electrode of the battery 80 via the reverse connection prevention FET 48.
本実施形態では、シャフト１６と同軸に設けられたロータマグネット１２Ａ又はセンサマグネットの磁界をホール素子１２Ｂが検出する。ホール素子１２Ｂはマイコン３２に接続されており、ホール素子１２Ｂの出力信号はマイコン３２に入力される。なお、ホール素子１２Ｂは検出部及びホールセンサの一例である。 In this embodiment, the Hall element 12B detects the magnetic field of the rotor magnet 12A or the sensor magnet provided coaxially with the shaft 16. The hall element 12B is connected to the microcomputer 32, and the output signal of the hall element 12B is input to the microcomputer 32. The hall element 12B is an example of the detection unit and the hall sensor.
本実施形態において、マイコン３２は、機能的には、減算部３２Ａ、比例動作部３２Ｂ、積分動作部３２Ｃ、加算部３２Ｄ、ＰＷＭ出力部３２Ｅ及び速度算出／ゲイン調整部３２Ｆを含んでいる。 In the present embodiment, the microcomputer 32 functionally includes a subtraction unit 32A, a proportional operation unit 32B, an integration operation unit 32C, an addition unit 32D, a PWM output unit 32E, and a speed calculation / gain adjustment unit 32F.
減算部３２Ａには、エアコンのスイッチ操作に対応してエアコンを制御するエアコンＥＣＵ８２から、モータ５２（ロータ１２）の目標回転速度Ｎ0が入力される。また、減算部３２Ａには、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆから、モータ５２（ロータ１２）の回転速度検出値Ｎが入力される。減算部３２Ａは目標回転速度Ｎ0から回転速度検出値Ｎを減算することで、回転速度の偏差ΔＮを演算する。 The target rotation speed N0 of the motor 52 (rotor 12) is input to the subtractor 32A from the air conditioner ECU 82 that controls the air conditioner in response to the switch operation of the air conditioner. In addition, the rotation speed detection value N of the motor 52 (rotor 12) is input to the subtraction unit 32A from the speed calculation / gain adjustment unit 32F. The subtraction unit 32A calculates the deviation ΔN of the rotation speed by subtracting the rotation speed detection value N from the target rotation speed N0.
比例動作部３２Ｂは、減算部３２Ａから回転速度の偏差ΔＮが入力されると共に、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆから比例ゲイン（Ｐゲイン値）が設定される。比例動作部３２Ｂは、設定されたＰゲイン値に基づき、入力された回転速度の偏差ΔＮに比例した操作量（Ｐ演算値）を算出する比例動作を行う。積分動作部３２Ｃは、減算部３２Ａから回転速度の偏差ΔＮが入力されると共に、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆから積分ゲイン（Ｉゲイン値）が設定される。積分動作部３２Ｃは、設定されたＩゲイン値に基づき、入力された回転速度の偏差ΔＮの積分値に比例した操作量（Ｉ演算値）を算出する積分動作を行う。なお、Ｐゲイン値及びＩゲイン値は制御ゲインの一例である。 The proportional operation unit 32B receives the deviation ΔN of the rotation speed from the subtraction unit 32A and sets the proportional gain (P gain value) from the speed calculation / gain adjustment unit 32F. The proportional operation unit 32B performs a proportional operation that calculates an operation amount (P calculation value) proportional to the input rotation speed deviation ΔN based on the set P gain value. The integration operation unit 32C receives the deviation ΔN of the rotation speed from the subtraction unit 32A, and sets the integral gain (I gain value) from the speed calculation / gain adjustment unit 32F. The integrating operation unit 32C performs an integrating operation of calculating an operation amount (I calculated value) proportional to the integrated value of the input deviation ΔN of the rotational speed based on the set I gain value. The P gain value and the I gain value are examples of control gains.
加算部３２Ｄは、比例動作部３２ＢからＰ演算値が入力されると共に、積分動作部３２ＣからＩ演算値が入力され、両者を加算したＰＩ演算値（ＰＩ操作量）を演算する。ＰＷＭ出力部３２Ｅは、加算部３２ＤからＰＩ演算値が入力され、ＰＩ演算値に応じたデューティ比でインバータ回路４０のＦＥＴ４４Ａ〜４４Ｆのオンオフを制御するＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ出力部３２Ｅによって生成されたＰＷＭ信号はＦＥＴ４４Ａ〜４４Ｆのゲートに供給される。なお、上述した減算部３２Ａ、比例動作部３２Ｂ、積分動作部３２Ｃ、加算部３２Ｄ及びＰＷＭ出力部３２Ｅは駆動制御部の一例である。 The addition unit 32D receives the P calculation value from the proportional operation unit 32B and the I calculation value from the integration operation unit 32C, and calculates a PI calculation value (PI operation amount) obtained by adding both. The PWM output unit 32E receives the PI calculation value from the addition unit 32D, and generates a PWM signal for controlling on / off of the FETs 44A to 44F of the inverter circuit 40 at a duty ratio according to the PI calculation value. The PWM signal generated by the PWM output unit 32E is supplied to the gates of the FETs 44A to 44F. The subtraction unit 32A, the proportional operation unit 32B, the integration operation unit 32C, the addition unit 32D, and the PWM output unit 32E described above are examples of the drive control unit.
速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、ホール素子１２Ｂの出力信号が入力され、入力されたホール素子１２Ｂの出力信号からモータ５２（ロータ１２）の回転速度検出値Ｎを演算し、演算した回転速度検出値Ｎを減算部３２Ａへ出力する。なお、ホール素子１２Ｂの出力信号は、モータ５２（ロータ１２）の回転位置が所定量変化する都度、信号レベルが立ち上がる信号である（図４に示す「ホールセンサ出力」も参照）。速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、ホール素子１２Ｂの出力信号の信号レベルが立ち上がる都度、ロータ１２の１回転に要する時間を算出してモータ５２の回転速度検出値Ｎを更新する。 The speed calculation / gain adjustment unit 32F receives the output signal of the hall element 12B, calculates the rotation speed detection value N of the motor 52 (rotor 12) from the input output signal of the hall element 12B, and calculates the calculated rotation speed. The value N is output to the subtractor 32A. The output signal of the hall element 12B is a signal whose signal level rises every time the rotational position of the motor 52 (rotor 12) changes by a predetermined amount (see also "hall sensor output" shown in FIG. 4). The speed calculation / gain adjustment unit 32F updates the rotation speed detection value N of the motor 52 by calculating the time required for one rotation of the rotor 12 each time the signal level of the output signal of the hall element 12B rises.
また、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、モータ５２の回転速度検出値Ｎが所定値以上の場合、比例動作部３２ＢにＰゲイン値として通常時用の値を設定し、積分動作部３２ＣにＩゲイン値として通常時用の値を設定する。一方、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、モータ５２の回転速度検出値Ｎが所定値未満の場合、比例動作部３２ＢにＰゲイン値として低速回転時用の値を設定し、積分動作部３２ＣにＩゲイン値として低速回転時用の値を設定する。なお、通常時用のＰゲイン値＞低速回転時用のＰゲイン値であり、通常時用のＩゲイン値＞低速回転時用のＩゲイン値である。 Further, when the rotation speed detection value N of the motor 52 is equal to or higher than a predetermined value, the speed calculation / gain adjustment unit 32F sets a value for normal operation as the P gain value in the proportional operation unit 32B, and the integral operation unit 32C has an I value. Set the normal value as the gain value. On the other hand, when the rotation speed detection value N of the motor 52 is less than the predetermined value, the speed calculation / gain adjustment unit 32F sets a value for low speed rotation as the P gain value in the proportional operation unit 32B, and the integral operation unit 32C. A value for low speed rotation is set as the I gain value. It should be noted that P gain value for normal time> P gain value for low speed rotation, I gain value for normal time> I gain value for low speed rotation.
更に、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、電源であるバッテリ８０が接続されており、バッテリ８０の電圧を検知する。なお、バッテリ８０の電圧は電源電圧の一例である。また、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、エアコンＥＣＵ８２からモータ５２の目標回転速度Ｎ0が入力され、加算部３２ＤからＰＩ演算値が入力される。速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、モータ５２の回転速度検出値Ｎが所定値未満であっても、バッテリ８０の電圧が閾値未満に低下した場合には、変動したモータ５２の回転速度検出値Ｎが目標回転速度Ｎ0に到達し、かつＰＩ演算値（ＰＩ操作量）が変曲点に到達するまでの間は、比例動作部３２ＢにＰゲインとして通常時用の値を設定し、積分動作部３２ＣにＩゲインとして通常時用の値を設定する。なお、上述した速度算出／ゲイン調整部３２Ｆはゲイン調整部の一例である。 Further, the speed calculation / gain adjustment unit 32F is connected to the battery 80, which is a power source, and detects the voltage of the battery 80. The voltage of the battery 80 is an example of the power supply voltage. In the speed calculation / gain adjustment unit 32F, the target rotation speed N0 of the motor 52 is input from the air conditioner ECU 82, and the PI calculation value is input from the addition unit 32D. Even if the rotation speed detection value N of the motor 52 is less than the predetermined value, the speed calculation / gain adjustment unit 32F changes the detected rotation speed N of the motor 52 when the voltage of the battery 80 drops below the threshold value. Until the target rotation speed N0 is reached and the PI calculated value (PI manipulated variable) reaches the inflection point, a value for normal operation is set as the P gain in the proportional action part 32B, and the integral action part is set. A value for normal operation is set as the I gain in 32C. The speed calculation / gain adjustment unit 32F described above is an example of a gain adjustment unit.
次に本実施形態の作用として、モータ５２を駆動している間、マイコン３２によって繰り返し実行されるＰＩ演算処理について、図３を参照して説明する。 Next, as an operation of the present embodiment, PI calculation processing repeatedly executed by the microcomputer 32 while the motor 52 is being driven will be described with reference to FIG.
ステップ１００において、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、モータ５２の回転速度検出値Ｎが所定値未満か否か判定する。なお、所定値としては、モータ５２の回転速度のハンチングが生じ易い回転速度域か否かを弁別できる値が予め設定されている。ステップ１００の判定が否定された場合はステップ１０８へ移行し、ステップ１０８において、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、通常時用のＰゲイン値を比例動作部３２Ｂに設定すると共に、通常時用のＩゲイン値を積分動作部３２Ｃに設定し、ステップ１１２へ移行する。 In step 100, the speed calculation / gain adjustment unit 32F determines whether the rotation speed detection value N of the motor 52 is less than a predetermined value. It should be noted that the predetermined value is set in advance to a value capable of discriminating whether or not the rotational speed of the motor 52 is in a rotational speed range where hunting is likely to occur. If the determination in step 100 is negative, the process proceeds to step 108. In step 108, the speed calculation / gain adjustment unit 32F sets the normal-time P gain value in the proportional operation unit 32B and the normal-time P gain value. The I gain value is set in the integrating operation unit 32C, and the process proceeds to step 112.
ステップ１１２において、減算部３２Ａは回転速度の偏差ΔＮを演算し、比例動作部３２Ｂは通常時用のＰゲイン値を用いてＰ演算値を算出し、積分動作部３２Ｃは通常時用のＩゲイン値を用いてＩ演算値を算出し、加算部３２ＤはＰＩ演算値（ＰＩ操作量）を演算する。そしてＰＷＭ出力部３２Ｅは、ＰＩ演算値に対応するデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、ＦＥＴ４４Ａ〜４４Ｆのゲートに供給する。これにより、回転速度の偏差ΔＮが小さくなるようにモータ５２の駆動が制御される。 In step 112, the subtraction unit 32A calculates the deviation ΔN of the rotation speed, the proportional operation unit 32B calculates the P calculation value using the P gain value for normal time, and the integral operation unit 32C the I gain for normal time. The I calculation value is calculated using the value, and the addition unit 32D calculates the PI calculation value (PI operation amount). Then, the PWM output unit 32E generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the PI calculation value and supplies it to the gates of the FETs 44A to 44F. As a result, the drive of the motor 52 is controlled so that the deviation ΔN of the rotation speed becomes small.
一方、モータ５２の回転速度検出値Ｎが所定値未満の場合には、ステップ１００の判定が肯定されてステップ１０２へ移行し、ステップ１０２において、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、バッテリ８０の電圧値が閾値未満に低下したか否か判定する。なお、閾値としては、バッテリ８０の電圧低下が、モータ５２の回転速度の大幅な低下を引き起こす程度にまで低下したか否かを弁別できる値が予め設定されている。ステップ１０２の判定が否定された場合はステップ１１０へ移行し、ステップ１１０において、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、低速回転時用のＰゲイン値を比例動作部３２Ｂに設定すると共に、低速回転時用のＩゲイン値を積分動作部３２Ｃに設定し、ステップ１１２へ移行する。 On the other hand, if the rotation speed detection value N of the motor 52 is less than the predetermined value, the determination at step 100 is affirmative and the process proceeds to step 102. At step 102, the speed calculation / gain adjustment unit 32F causes the voltage of the battery 80 to be detected. It is determined whether the value has dropped below the threshold value. As the threshold value, a value is set in advance that can discriminate whether or not the voltage decrease of the battery 80 has decreased to such an extent that the rotation speed of the motor 52 is significantly decreased. If the determination in step 102 is negative, the process proceeds to step 110, and in step 110, the speed calculation / gain adjustment unit 32F sets the P gain value for low speed rotation in the proportional operation unit 32B, and at the time of low speed rotation. The I gain value for the is set in the integration operation unit 32C, and the process proceeds to step 112.
この場合、比例動作部３２Ｂは、低速回転時用のＰゲイン値を用いてＰ演算値を算出し、積分動作部３２Ｃは、低速回転時用のＩゲイン値を用いてＩ演算値を算出することになる。これにより、例として図４に「ＰＩゲイン切替による差」と表記して示すように、Ｐゲイン値及びＩゲイン値を通常時用の値のまま維持した場合と比較して、モータ５２の低速回転時にＰＩ演算値（ＰＩ操作量）が過大となることが抑制され、モータ５２の回転速度のハンチングが発生することを抑制することができる。そして、モータ５２の回転速度のハンチングを抑制できることに伴い、図４に示すようにモータ電流波形の変化が緩やかになることから、モータ５２から大きな作動音が発生してしまうことを抑制することができる。 In this case, the proportional operation unit 32B calculates the P operation value by using the P gain value for low speed rotation, and the integral operation unit 32C calculates the I operation value by using the I gain value for low speed rotation. It will be. As a result, as shown in FIG. 4 as “difference due to PI gain switching”, the low speed of the motor 52 is lower than that in the case where the P gain value and the I gain value are maintained at the values for normal times. It is possible to prevent the PI calculation value (PI operation amount) from becoming excessive during rotation, and to prevent hunting of the rotation speed of the motor 52 from occurring. Then, as the hunting of the rotation speed of the motor 52 can be suppressed, the change in the motor current waveform becomes gentle as shown in FIG. 4, so that it is possible to suppress generation of a large operating noise from the motor 52. it can.
また、例えば車両のエンジンを始動させるセルモータがオンされたなどのように、車両に搭載されたモータユニット１０以外の電装品によって大電力が消費されていることで、バッテリ８０の電圧値が閾値未満に低下している場合には、ステップ１０２の判定が肯定されてステップ１０４へ移行する。 In addition, since a large amount of electric power is consumed by an electric component other than the motor unit 10 mounted on the vehicle, such as when a starter motor for starting the engine of the vehicle is turned on, the voltage value of the battery 80 is less than the threshold value. If it has fallen to 0, the determination at step 102 is affirmative and the process proceeds to step 104.
バッテリ８０の電圧値が低下すると、これに伴ってモータ５２の回転速度も一旦低下する。ステップ１０４において、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、バッテリ８０の電圧値の低下に伴って変動（低下）したモータ５２の回転速度検出値Ｎが目標回転速度Ｎ0に到達するまで回復したか否か判定する。ステップ１０４の判定が否定された場合はステップ１０８へ移行する。これにより、モータ５２の回転速度検出値Ｎが所定値未満の場合にも、ステップ１０４の判定が否定されている間は、Ｐゲイン値及びＩゲイン値として通常時用の値を用いてモータ５２の駆動が制御される。 When the voltage value of the battery 80 decreases, the rotation speed of the motor 52 also decreases accordingly. In step 104, the speed calculation / gain adjustment unit 32F determines whether or not the rotation speed detection value N of the motor 52, which has changed (decreased) as the voltage value of the battery 80 has decreased, has reached the target rotation speed N0. judge. If the determination in step 104 is negative, the process proceeds to step 108. As a result, even when the rotation speed detection value N of the motor 52 is less than the predetermined value, the motor 52 is used as the P gain value and the I gain value while the determination in step 104 is negative. Drive is controlled.
また、ステップ１０４の判定が肯定された場合はステップ１０６へ移行し、ステップ１０６において、速度算出／ゲイン調整部３２Ｆは、ＰＩ演算値（ＰＩ操作量）が変曲点（図５も参照）に到達したか否か判定する。ＰＩ演算値の変曲点としては、例えばＰＩ演算値の変化の傾きの変化量の符号（ＰＩ演算値の二階微分値の符号）が正から負に変わった点を適用することができる。 If the determination in step 104 is affirmative, the process proceeds to step 106, and in step 106, the speed calculation / gain adjustment unit 32F sets the PI calculation value (PI operation amount) to the inflection point (see also FIG. 5). It is determined whether it has arrived. As the inflection point of the PI calculated value, for example, a point where the sign of the change amount of the slope of the change of the PI calculated value (the sign of the second derivative of the PI calculated value) changes from positive to negative can be applied.
ステップ１０６の判定が否定された場合はステップ１０８へ移行する。従って、モータ５２の回転速度検出値Ｎが所定値未満の場合にも、ステップ１０４の判定が否定されるか、又は、ステップ１０６の判定が否定されている間は、Ｐゲイン値及びＩゲイン値として通常時用の値を用いてモータ５２の駆動が制御される。これにより、図５に示す「モータ回転速度（ＰＩゲイン切替あり）」を「モータ回転速度（ＰＩゲイン切替なし）」と比較しても明らかなように、バッテリ８０の電圧値の低下に伴って一旦低下したモータ５２の回転速度は、Ｐゲイン値及びＩゲイン値として通常時用の値を用いたモータ５２の駆動制御により速やかに回復される。 If the determination in step 106 is negative, the process proceeds to step 108. Therefore, even when the rotation speed detection value N of the motor 52 is less than the predetermined value, the P gain value and the I gain value are held while the determination of step 104 is negative or the determination of step 106 is negative. The drive of the motor 52 is controlled by using the value for normal time. As a result, as is clear from a comparison between “motor rotation speed (with PI gain switching)” and “motor rotation speed (without PI gain switching)” shown in FIG. 5, as the voltage value of the battery 80 decreases. The once reduced rotation speed of the motor 52 is quickly recovered by the drive control of the motor 52 using the values for the normal time as the P gain value and the I gain value.
また、ステップ１００、１０２、１０４及び１０６の判定が各々肯定された場合には、ステップ１０６からステップ１１０へ移行する。これにより、図５に「ＰＩ演算結果の変曲点で低速回転用のＰＩゲインに戻す」と表記して示すように、Ｐゲイン値及びＩゲイン値として低速回転時用の値を用いたモータ５２の駆動制御、すなわちモータ５２の回転速度のハンチングを抑制できる駆動制御に移行することになる。 When the determinations at steps 100, 102, 104 and 106 are each affirmative, the process proceeds from step 106 to step 110. As a result, as shown in FIG. 5 as "returning to the PI gain for low speed rotation at the inflection point of the PI calculation result", the motor using the values for low speed rotation as the P gain value and the I gain value. The control shifts to the drive control of 52, that is, the drive control capable of suppressing the hunting of the rotation speed of the motor 52.
なお、上記ではＰゲイン値及びＩゲイン値を各々切り替える態様を説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＰゲイン値及びＩゲイン値の何れか一方のみ切り替えるようにしてもよい。 In addition, although the aspect which each switches P gain value and I gain value was demonstrated above, it is not limited to this, For example, only one of P gain value and I gain value may be switched.
また、上記ではＰＩ制御によりＰＩ操作量（ＰＩ演算値）を演算してモータ５２の駆動を制御する態様を説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は例えばＰＩＤ制御によりＰＩＤ操作量（ＰＩＤ演算値）を演算してモータ５２の駆動を制御する態様に適用することも可能である。 Further, although the mode in which the PI operation amount (PI calculation value) is calculated by PI control to control the drive of the motor 52 has been described above, the present invention is not limited to this, and the present invention is, for example, PID operation by PID control. It is also possible to apply a mode in which the drive of the motor 52 is controlled by calculating the amount (PID calculation value).
また、上記では車両用ブロアモータの駆動に本発明を適用した態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブロアモータ以外の車載モータの駆動に適用してもよい。 Moreover, although the aspect which applied this invention to the drive of the blower motor for vehicles was demonstrated above, this invention is not limited to this, You may apply to the drive of in-vehicle motors other than a blower motor.
１０…モータユニット、１２…ロータ、１２Ｂ…ホール素子、１４…ステータ、２０…車両用ブロアモータ制御装置、３２…マイクロコンピュータ、３２Ａ…減算部、３２Ｂ…比例動作部、３２Ｃ…積分動作部、３２Ｄ…加算部、３２Ｅ…ＰＷＭ出力部、３２Ｆ…速度算出／ゲイン調整部、４０…インバータ回路、５２…モータ、８０…バッテリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor unit, 12 ... Rotor, 12B ... Hall element, 14 ... Stator, 20 ... Vehicle blower motor control device, 32 ... Microcomputer, 32A ... Subtraction part, 32B ... Proportional operation part, 32C ... Integral operation part, 32D ... Adder unit, 32E ... PWM output unit, 32F ... Speed calculation / gain adjustment unit, 40 ... Inverter circuit, 52 ... Motor, 80 ... Battery
Claims (5)
前記モータの回転速度が所定値未満の間、前記駆動制御部が前記操作量の算出に用いる制御ゲインを減少させるゲイン調整部と、
を含むモータ制御装置。 Based on the deviation between the target rotation speed of the motor and the rotation speed of the motor detected by the detection unit, a drive control unit for calculating the operation amount using a predetermined control gain and controlling the drive of the motor,
A gain adjusting unit that reduces the control gain used by the drive control unit to calculate the operation amount while the rotation speed of the motor is less than a predetermined value;
Including a motor control device.
前記検出部は前記モータのロータの回転位置の変化を検出するホールセンサである請求項１〜請求項３の何れか１項記載のモータ制御装置。 The motor is a brushless motor,
The motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection unit is a Hall sensor that detects a change in a rotational position of a rotor of the motor.
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