JP6590089B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
179[deg]<θ<180[deg]
中点補正値として相電圧がゼロクロスするポイントでの演算が、精度が高いため、U相電圧がゼロクロスするモータ回転角θの180[deg]付近の角度を補正条件とする。また、モータ回転速度ωが高い場合、逆起電圧の影響が大きくなるため、正確な補正演算ができなくなる。このため、有効回転速度判定部213−2はモータ回転速度ωが補正演算可能な有効回転速度ω0以下であるかを判定し、モータ回転速度ωが補正演算可能な有効回転速度ω0以下の時に判定信号JD2を出力する。
ω≦ω0
判定信号JD1及びJD2はAND回路213−3に入力され、判定信号JD1及びJD2が入力されたAND条件で補正信号CTが出力される。補正信号CTは補正値保持部214内の切換部214−1に切換信号として入力され、接点a,bを切り換える。接点aには減算結果VRnaが入力され、接点bには出力電圧VRnbが保持ユニット(Z−1)214−2を経て入力されている。補正値保持部214は次のタイミングまで安定した補正値を出力するため、値を保持する。また、補正量制限部213は、ノイズや逆起電圧、補正タイミング誤判定などにより、補正量が通常よりも明らかに大きい場合、当該補正量が正しくないと判断して最大補正量に制限する。最大補正量に制限された電圧補正値ΔVmは減算部218に入力され、減算部218で下記数3に基づいて演算された中点電圧推定値Vmが出力される。中点電圧推定値Vmは、減算部201u,201v,201wにそれぞれ減算入力される。
端子電圧Vu〜Vwの検出は、ECUのノイズフィルタ等により遅れが生じる。このため、直接各相印加電圧Vinと各相検出電圧Vdnの差分をとって損失電圧を算出した場合、位相差により誤差が生じる。この問題を解決するため、本発明では、フィルタ回路等のハードウェアの検出遅れを1次のフィルタモデルとして近似し、位相差を改善する。本実施形態の電圧検出遅れモデル230は、Tをフィルタ時定数として、数6の1次フィルタとしている。電圧検出遅れモデル230は、2次以上のフィルタをモデルとした構成でもよい。
各相損失電圧PLA(Vloss_n)はゲイン部240でゲインPG(例えばPG=0.8)を乗算され、ゲインPGを乗算された各相損失電圧PLBは補償量制限部250に入力される。ゲインPGは基本的に調整する必要はないが、他の補償器との整合や実車チューニング、ECUの部品が変わったときなど、出力調整を必要とする場合には変更する。
各相損失電圧PLB≧補償量上限値DTCaのとき、切換部252の接点a1AがON
各相損失電圧PLB<補償量上限値DTCaのとき、切換部252の接点b1AがON
各相損失電圧PLB≧補償量上限値−DTCaのとき切換部253の接点a2AがON
(デッドタイム補償値DTC=−DTCa)
各相損失電圧PLB<補償量上限値−DTCaのとき切換部253の接点b2AがON
(デッドタイム補償値DTC=切換部252の出力)
次に、デッドタイム補償部(B)400(実施例1)について説明する。
(=Gc・Vdt),Wdtc(=Gc・Wdt)は3相交流/dq軸変換部440に入力される。3相交流/dq軸変換部440は、モータ回転角θmに同期して、3相のデッドタイム補償値Udtc,Vdtc,Wdtcを2相のdq軸の補償値vda *及びvqa *に変換する。補償値vda *及びvqa *はそれぞれ乗算部404d及び404qに入力され、電流指令値感応ゲインGcsと乗算される。乗算部404d及び404qにおける乗算結果がdq軸補償値CdB及びCqBであり、補償値CdB及びCqBはそれぞれ補償値切換部500内のスイッチ切換部541及び542に入力される。
RtA(%)+ RtBC(%)=100%
図28の時点t0〜t1が徐変切換による切換時間であるが、カウント値の大きさを変えることによって切換時間を可変できる。例えばカウントUP値532を+0.5%、カウントDOWN値533を−2%などにすることにより、デッドタイム補償Aからデッドタイム補償Bの切換は遅く、デッドタイム補償Bからデッドタイム補償Aの切換は速く徐変による切換時間を非線形に可変できる。また、カウントUP値532及びカウントDOWN値533の大きさを大きくしたり、小さくしたりすることにより、切り換わりの速度を調整できる。
空間ベクトル制御におけるスイッチングパターンでは、インバータの出力電圧をFET(Q1〜Q6)のスイッチングパターンS1〜S6に応じて、図36の空間ベクトル図に示す8種類の離散的な基準電圧ベクトルV0〜V7(π/3[rad]ずつ位相の異なる非零電圧ベクトルV1〜V6と零電圧ベクトルV0,V7)で定義する。そして、それら基準出力電圧ベクトルV0〜V7の選択とその発生時間を制御するようにしている。また、隣接する基準出力電圧ベクトルによって挟まれた6つの領域を用いて、空間ベクトルを6つのセクター#1〜#6に分割することができ、目標電圧ベクトルVは、セクター#1〜#6のいずれか1つに属し、セクター番号を割り当てることができる。Vα及びVβの合成ベクトルである目標電圧ベクトルVが、α−β空間において正6角形に区切られた図36に示されたようなセクター内のいずれに存在するかは、目標電圧ベクトルVのα−β座標系における回転角γに基づいて求めることができる。また、回転角γはモータの回転角θとd−q座標系における電圧指令値vd **及びvq **の関係から得られる位相δの和として、γ=θ+δで決定される。
2 コラム軸(ステアリングシャフト、ハンドル軸)
10 トルクセンサ
12 車速センサ
20、100 モータ
30 コントロールユニット(ECU)
31 操舵補助指令値演算部
35 PI制御部
36、160 PWM制御部
37,161 インバータ
110 角度検出部
130、260、440、640 3相交流/dq軸変換部
140 d−q非干渉制御部
200 デッドタイム補償部(A)
210 中点電圧推定部
220 各相印加電圧演算部
230 電圧検出遅れモデル
250 補償量制限部
300 空間ベクトル変調部
301 2相/3相変換部
302 3次高調波重畳部
400、400S デッドタイム補償部(B)
401 電流制御遅れモデル
410、630 位相調整部
460、650 温度感応ゲイン演算部
500 補償値切換部
510 スイッチ切換判定部
520、520S 徐変切換判定部
530、530S 徐変比率演算部
540 条件分岐部
550 徐変切換部
600、600S デッドタイム補償部(C)
620 3相電流指令値モデル
621 相電流補償符号推定部
700 温度検出部
Claims (16)
- 少なくとも操舵トルクに基づいてdq軸操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値から演算されたdq軸電圧指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
各相モータ端子電圧及び前記Duty指令値に基づいてデッドタイム補償Aを行う補償機能1と、前記操舵補助指令値に基づいてデッドタイム補償Bを行う補償機能2と、前記dq軸電流指令値に基づいてデッドタイム補償Cを行う補償機能3とを具備し、
前記補償機能1、前記補償機能2、前記補償機能3の切換をソフトウェアによる条件分岐と徐変切換で行ってdq軸デッドタイム補償値を演算し、前記dq軸デッドタイム補償値で前記dq軸電圧指令値を補償することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 切り換え時の補償量の切換差分が小さいときに前記徐変切換を使用し、切換タイミングの速さが必要な場合に前記条件分岐を使用する請求項1に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記補償機能1、2及び3が、いずれも更にモータ回転角、モータ回転速度及びインバータ印加電圧を演算に用いている請求項1又は2に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記インバータ若しくはインバータ近辺の温度を検出する温度検出部が設けられ、前記温度に基づいて前記デッドタイム補償B及び前記デッドタイム補償Cのデッドタイム補正を行うようになっている請求項1乃至3のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
- 少なくとも操舵トルクに基づいてdq軸操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値から演算されたdq軸電圧指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
各相モータ端子電圧、前記Duty指令値、モータ回転角、モータ回転速度及びインバータ印加電圧に基づいて補償値CAを演算するデッドタイム補償部Aと、前記操舵補助指令値、前記モータ回転角、前記モータ回転速度及び前記インバータ印加電圧に基づいて補償値CBを演算するデッドタイム補償部Bと、前記dq軸電流指令値、前記モータ回転角、前記モータ回転速度及び前記インバータ印加電圧に基づいて補償値CCを演算するデッドタイム補償部Cとを具備し、
前記補償値CA,前記補償値CB,前記補償値CCを入力すると共に、切換条件として前記操舵補助指令値、前記dq軸電流指令値及び前記モータ回転速度を入力し、判定された条件によって前記補償値CA,CB,CCの切換をソフトウェアによる条件分岐と徐変切換で行ってdq軸デッドタイム補償値を演算する補償値切換部を備え、
前記dq軸電圧指令値を前記dq軸デッドタイム補償値で補償することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記補償値切換部が、
前記dq軸電流指令値及び前記モータ回転速度を入力して切換判定を行い、切換判定フラグを出力するスイッチ切換判定部と、
前記補償値CB及びCCを入力し、前記切換判定フラグに基づく前記条件分岐でdq軸補償値CDを出力する条件分岐部と、
前記操舵補助指令値に基づいて前記徐変切換を判定し、徐変比率を演算する徐変部と、
前記補償値CA及び前記dq軸補償値CDを入力し、前記徐変比率で前記dq軸デッドタイム補償値を演算して出力する徐変切換部と、
で構成されている請求項5に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記徐変部が、
前記操舵補助指令値に基づいて徐変切換を判定してUP−DOWN判定フラグを出力する徐変切換判定部と、
前記UP−DOWN判定フラグに基づいて前記徐変比率を演算する徐変比率演算部と、
で構成されている請求項6に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記徐変比率が、前記補償値CA用の徐変比率RAと、前記補償値CB及びCC用の徐変比率RBCとであり、
前記徐変切換部が、前記補償値CA及び前記徐変比率RAを乗算する第1乗算部と、前記dq軸補償値CD及び前記徐変比率RBCを乗算する第2乗算部と、前記第1乗算部の乗算結果及び前記第2乗算部の乗算結果を加算して前記dq軸デッドタイム補償値を出力する加算部とで構成されている請求項7に記載の電動パワーステアリング装置。 - 少なくとも操舵トルクに基づいてdq軸操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値から演算されたdq軸電圧指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
前記インバータ若しくはインバータ近辺の温度を検出する温度検出部と、
各相モータ端子電圧、前記Duty指令値、モータ回転角、モータ回転速度及びインバータ印加電圧に基づいて補償値CAを演算するデッドタイム補償部Aと、
前記操舵補助指令値、前記モータ回転角、前記モータ回転速度、前記インバータ印加電圧及び前記温度に基づいて補償値CBを演算するデッドタイム補償部Bと、
前記dq軸電流指令値、前記モータ回転角、前記モータ回転速度、前記インバータ印加電圧及び前記温度に基づいて補償値CCを演算するデッドタイム補償部Cと、
前記補償値CA,温度補正された前記補償値CB,温度補正された前記補償値CCを入力すると共に、切換条件として前記操舵補助指令値、前記dq軸電流指令値及び前記モータ回転速度を入力し、判定された条件によって前記補償値CA,CB,CCの切換をソフトウェアによる条件分岐と、前記操舵補助指令値及びモータ回転数に基づく徐変切換で行い、dq軸デッドタイム補償値を演算する補償値切換部と、
を備え、
前記dq軸電圧指令値を、温度補正された前記dq軸デッドタイム補償値で補償することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記徐変切換を、前記操舵補助指令値及び前記モータ回転数を入力して切り換えカウント値を出力する徐変切換判定部と、前記切り換えカウント値を入力して徐変切換比率を演算する徐変比率演算部とで構成されている請求項9に記載の電動パワーステアリング装置。
- 前記徐変切換判定部が、
前記操舵補助指令値に基づいてq軸電流要因切り換えカウントUP/DOWN値を出力する電流要因部と、前記モータ回転数に基づいて回転数要因切り換えカウントUP/DOWN値を出力する回転数要因部と、前記q軸電流要因切り換えカウントUP/DOWN値及び前記回転数要因切り換えカウントUP/DOWN値を加算して前記切り換えカウント値を出力する加算部とで構成されている請求項10に記載の電動パワーステアリング装置 - 前記徐変比率演算部が、
前記切り換えカウント値及び徐変比率2の前回値の加算値を入力するカウント値制限部と、100%の固定値から前記徐変比率2を減算して徐変比率1を出力する減算部とで構成されている請求項10又は11に記載の電動パワーステアリング装置。 - 少なくとも操舵トルクに基づいてdq軸操舵補助指令値を演算し、前記操舵補助指令値からdq軸電流指令値を演算し、前記dq軸電流指令値から演算されたdq軸電圧指令値を3相のDuty指令値に変換し、PWM制御のインバータにより3相ブラシレスモータを駆動制御し、車両の操舵機構にアシストトルクを付与するベクトル制御方式の電動パワーステアリング装置において、
各相モータ端子電圧及び前記Duty指令値に基づいてデッドタイム補償Aを行う補償機能1と、
前記操舵補助指令値に基づいてデッドタイム補償Bを行う補償機能2と、
前記dq軸電流指令値に基づいてデッドタイム補償Cを行う補償機能3と、
を具備し、
前記補償機能1、前記補償機能2、前記補償機能3の切換を、ソフトウェアによる条件分岐と前記操舵補助指令値及びモータ回転数に基づく徐変切換とで行うと共に、前記徐変切換を非線形機能で行い、前記条件分岐及び前記徐変切換の後のdq軸デッドタイム補償値を演算し、前記dq軸デッドタイム補償値で前記dq軸電圧指令値を補償することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 - 前記非線形機能が、
カウントUP値及びカウントDOWN値を切り換えた後のカウント値制限部の後段に非線形特性の徐変比率特性変換テーブルを用いた構成である請求項13に記載の電動パワーステアリング装置。 - 前記非線形機能が、
モータ回転数に感応する非線形のカウントUP値演算処理部及びカウントDOWN値演算処理部で構成され、前記カウントUP値演算処理部及び前記カウントDOWN値演算処理部の出力切換となっている請求項13に記載の電動パワーステアリング装置。 - 更に前記インバータ若しくはインバータ近辺の温度を検出する温度検出部が設けられ、前記温度に基づいて補償機能2及び3を補正するようになっている請求項13乃至15のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
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