JP2020127346A - モータ制御装置、及びこれを備える電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、電動パワーステアリング装置90を含むステアリングシステム99の全体構成を示す。なお、図1の電動パワーステアリング装置90はコラムアシスト式であるが、本実施形態のモータ制御装置10は、ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置にも同様に適用可能である。ステアリングシステム99は、ハンドル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、及び、電動パワーステアリング装置90等を含む。ハンドル91にはステアリングシャフト92が接続されている。
図2〜図4を参照し、一系統のモータ制御装置101の構成について説明する。図2に示すように、モータ制御装置101は、電流フィードバック制御部60、インバータ回路70、トルク電流変換部43、トルク電流制限値フィルタ45、トルク電流指令値制限部56及びdq軸電流変換部570を備える。dq軸電流変換部570は、さらにd軸電流指令値演算部47及びq軸電流変換部58を含む。
トルク電流変換部43の演算構成が第1実施形態と異なる第2実施形態について、図6を参照して説明する。第2実施形態のトルク電流変換部43は、q軸電流制限値Iq_lim及びd軸電流検出値Id_snsについての多項式演算により、トルク電流制限値Itrq_limを算出する。ここでは、多項式の一例として式(7.1)〜(7.3)を示す。
第3実施形態について、図7〜図10を参照して説明する。特許文献1には、dq軸電流制限値演算部の入力部及び出力部に、所定周波数以上の高周波成分を除去するフィルタを設け、電流制限値の急変を抑制することが開示されている。しかし、フィルタの特性は一定であり、状況に応じて調整することは考慮されていない。したがって、常に電源電流Ibattの抑制を優先して応答性を低下させると、運転者の操舵感を損なうおそれがある。そこで第3実施形態では、トルク電流制限値Itrq_limの急変を抑制する必要性の有無に応じてフィルタ特性を切り替える。
第4実施形態について、図11〜図14を参照して説明する。第4実施形態では、第3実施形態と同様の目的で、トルク電流制限値Itrq_limの減少時又は増加時に応じて出力を選択するトルク電流制限値選択部46を備える。しかも、第3実施形態によるカットオフ周波数の切り替えでは入力増加直後の出力の立ち上がり勾配を十分に抑制できない点を補い、第4実施形態では、入力増加直後の出力の変化量を積極的に制限する。特に第4実施形態では、次の第5実施形態に対し、出力の時間当たりの増分を一定とする線形処理が実行される。
第5実施形態について、図15〜図18を参照して説明する。第5実施形態は、第4実施形態に対し、トルク電流制限値選択部47の変化量制限部476による変化量制限後トルク電流制限値Itrq_lim_RLの演算方法のみが異なる。すなわち、第5実施形態の変化量制限部476は、出力の時間当たりの増分を漸増させる漸増処理を実行する。以下、主に第4実施形態との相違点について説明する。
第6実施形態による二系統のモータ制御装置について、図19、図20を参照して説明する。この第6実施形態は、一般化された「N系統(Nは2以上の整数)のモータ制御装置」のうち、最も簡単な「N=2」の場合を例示するものである。つまり、第6実施形態の思想は、三系統以上の複数系統にそのまま拡張可能であることを前提として説明する。図19において、二系統のモータ制御装置106が系統毎に二つ備える構成要素の符号については、一系統のモータ制御装置101が備える構成要素の符号の3桁目に系統毎の符号「1」、「2」を付して記す。
(a)上記実施形態のトルク電流変換部43は、d軸電流検出値Id_snsを用いてq軸電流制限値Iq_limをトルク電流制限値Itrq_limに変換する。他の実施形態のトルク電流変換部は、この逆に、q軸電流検出値Iq_snsを用いてd軸電流制限値Id_limをトルク電流制限値Itrq_limに変換してもよい。
15 ・・・バッテリ(電源)、
43、431、432・・・トルク電流変換部、
56 ・・・トルク電流指令値制限部、
570・・・dq軸電流変換部、
61 ・・・dq軸電流検出値演算部、
62 ・・・目標電源電流演算部、
63 ・・・dq軸電流制限値演算部、
67 ・・・dq軸電圧指令値演算部、
70、701、702・・・インバータ回路、
80 ・・・(IPM)モータ。
Claims (9)
- dq軸電流指令値に対するdq軸電流検出値のフィードバック制御により埋込永久磁石型のモータ(80)の駆動を制御するモータ制御装置であって、
電源(15)からの直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータ回路(70、701、702)と、
前記インバータ回路から前記モータに流れる相電流の検出値を座標変換し、d軸電流検出値(Id_sns)及びq軸電流検出値(Iq_sns)を演算するdq軸電流検出値演算部(61)と、
前記電源から前記インバータ回路に流れる電流である電源電流(Ibatt)の上限値である目標電源電流(Ibatt_lim)を演算する目標電源電流演算部(62)と、
前記電源電流が前記目標電源電流以下となるように、q軸電流制限値(Iq_lim)又はd軸電流制限値(Id_lim)を演算するdq軸電流制限値演算部(63)と、
前記モータの出力トルクに比例する電流をトルク電流(Itrq)と定義すると、前記d軸電流検出値を用いて前記q軸電流制限値を前記トルク電流の制限値であるトルク電流制限値(Itrq_lim)に変換するか、又は、前記q軸電流検出値を用いて前記d軸電流制限値を前記トルク電流制限値に変換するトルク電流変換部(43、431、432)と、
前記モータに要求されるトルク指令値から換算されたトルク電流指令値(Itrq*)を前記トルク電流制限値により制限するトルク電流指令値制限部(56)と、
制限後の前記トルク電流指令値(Itrq**)をd軸電流指令値(Id**)及びq軸電流指令値(Iq**)に変換するdq軸電流変換部(570)と、
前記d軸電流指令値及び前記q軸電流指令値にそれぞれ前記d軸電流検出値及び前記q軸電流検出値を追従させるように、前記インバータ回路の出力電圧の目標値もしくはその相関値であるd軸電圧指令値(Dd)及びq軸電圧指令値(Dq)を演算するdq軸電圧指令値演算部(67)と、
を備え、
前記dq軸電流制限値演算部は、前記d軸電圧指令値、前記q軸電圧指令値、前記d軸電流検出値もしくは前記q軸電流検出値、及び前記目標電源電流に基づき、前記q軸電流制限値又は前記d軸電流制限値を演算するモータ制御装置。 - 前記トルク電流変換部は、前記q軸電流制限値及び前記d軸電流検出値、又は、前記d軸電流制限値及び前記q軸電流検出値を引数とするマップ演算により前記トルク電流制限値を算出する請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記トルク電流変換部は、前記q軸電流制限値及び前記d軸電流検出値、又は、前記d軸電流制限値及び前記q軸電流検出値についての多項式演算により前記トルク電流制限値を算出する請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記インバータ回路への指令を電流フィードバック制御により演算する一群の構成要素の単位を系統と定義すると、複数系統のモータ制御装置であって、
各系統の前記トルク電流変換部(431、432)が演算した複数の前記トルク電流制限値を調停し、一つの調停後トルク電流制限値(Itrq_lim_arbit)を算出するトルク電流制限値調停部(44)をさらに備える請求項1〜3のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 前記トルク電流制限値調停部は、
各系統の前記トルク電流変換部が演算した複数の前記トルク電流制限値のうちの最小値を、系統数であるN(Nは2以上の整数)倍した値を前記調停後トルク電流制限値として算出する請求項4に記載のモータ制御装置。 - 前記トルク電流制限値、前記q軸電流制限値、又は前記d軸電流制限値のいずれかの電流制限値を入力として、所定のカットオフ周波数以上の高周波成分を除去する電流制限値フィルタ(45)をさらに備え、
前記電流制限値フィルタにおいて、前記入力の絶対値の減少時に用いられる第1カットオフ周波数(fco1)は、前記入力の絶対値の増加時に用いられる第2カットオフ周波数(fco2)よりも高い値に設定されている請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 前記トルク電流制限値、前記q軸電流制限値、又は前記d軸電流制限値のいずれかの電流制限値を入力として、所定のカットオフ周波数以上の高周波成分を除去したフィルタ後電流制限値(Itrq_lim_LPF)を出力する電流制限値フィルタ(465)、
前記入力の絶対値の増加時における時間変化量を制限した変化量制限後電流制限値(Itrq_lim_RL)を出力する変化量制限部(466)、及び、
前記入力の絶対値の減少時に前記フィルタ後電流制限値を選択し、前記入力の絶対値の増加時に前記変化量制限後電流制限値を選択し、電流制限値選択値(Itrq_lim_sel)として出力する出力選択部(468)、
を有するトルク電流制限値選択部(46)をさらに備え、
前記変化量制限部は、出力の時間当たりの増分を一定とする線形処理を実行する請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 前記トルク電流制限値、前記q軸電流制限値、又は前記d軸電流制限値のいずれかの電流制限値を入力として、所定のカットオフ周波数以上の高周波成分を除去したフィルタ後電流制限値(Itrq_lim_LPF)を出力する電流制限値フィルタ(465)、
前記入力の絶対値の増加時における時間変化量を制限した変化量制限後電流制限値(Itrq_lim_RL)を出力する変化量制限部(476)、及び、
前記入力の絶対値の減少時に前記フィルタ後電流制限値を選択し、前記入力の絶対値の増加時に前記変化量制限後電流制限値を選択し、電流制限値選択値(Itrq_lim_sel)として出力する出力選択部(468)、
を有するトルク電流制限値選択部(47)をさらに備え、
前記変化量制限部は、出力の時間当たりの増分を漸増させる漸増処理を実行する請求項1〜5のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 操舵アシストトルクを出力するモータと、
前記モータの駆動を制御する請求項1〜8のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を備える電動パワーステアリング装置。
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