JP2012020709A - Electric power steering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵手段とそれを補助する操舵補助モータとを含む電動パワーステアリング装置に関するものである。 The present invention relates to an electric power steering apparatus including a steering means and a steering assist motor that assists the steering means.
電動パワーステアリング装置に使用される操舵補助モータ(以下単に「モータ」という)は、モータの回転に合わせてステータ巻線に電流を通電することによってモータトルクが制御される。このモータの回転数(回転速度とも言う)とモータトルクとの関係を本明細書で「モータ出力特性」という。
モータ出力特性には、当該モータを駆動する電源の電力限界があり、この電源の電力限界に基づいてモータの電力を制限することによって、電源からの引き出し電流が一定以下に抑えられ、モータ及びECUが過電流や過熱によって故障しないようにされる。モータ出力特性と電源電力限界との関係を図8に示す。グラフの横軸はモータトルク、縦軸は回転数を示す。
A steering assist motor (hereinafter simply referred to as a “motor”) used in an electric power steering apparatus has its motor torque controlled by energizing a stator winding in accordance with the rotation of the motor. The relationship between the motor rotation speed (also referred to as rotation speed) and motor torque is referred to as “motor output characteristics” in this specification.
The motor output characteristics include the power limit of the power source that drives the motor. By limiting the power of the motor based on the power limit of the power source, the current drawn from the power source can be suppressed below a certain level. Is prevented from malfunctioning due to overcurrent or overheating. FIG. 8 shows the relationship between the motor output characteristics and the power supply power limit. The horizontal axis of the graph indicates motor torque, and the vertical axis indicates the number of rotations.
通常の設計では、モータ出力特性の中であって、電源電力限界を超えない範囲において目標出力が設定され、モータの回転はその目標出力となるように制御される。その目標出力を「目標指令値」と言い、図8で“A”で示す。 In a normal design, a target output is set in a range that does not exceed the power supply power limit in the motor output characteristics, and the rotation of the motor is controlled to be the target output. The target output is called “target command value”, and is indicated by “A” in FIG.
ところで、モータの運転中に、モータの状態が成り行きで目標指令値Aを超えてしまう場合がある。図8で番号100に示したように目標指令値Aが電源電力限界に近い場合、電源電力限界のためにモータの電力が制限される。しかし番号101に示したように目標指令値Aが電源電力限界から遠い場合、電源電力限界が適用されない。このために目標出力以上に過剰に出力(操舵アシスト)してしまい、電源の電力を余分に消費してしまうという問題があった。
By the way, during the operation of the motor, the target state A may be exceeded due to the state of the motor. When the target command value A is close to the power supply power limit as indicated by
そこで、本発明の目的は、目標指令値を満足しつつ、必要以上に余分な電力を消費しないようにされた、電動パワーステアリング装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus that satisfies a target command value and does not consume excessive power more than necessary.
上記の目的を達成するための本発明の電動パワーステアリング装置は、操舵補助モータを駆動する電源と、前記操舵補助モータのモータトルク又はモータ回転数を検出する検出手段と、モータ電流指令値を設定し、このモータ電流指令値を用いて前記操舵補助モータを制御する制御手段と、電力制限値に基づいて、前記操舵補助モータの消費電力が電力制限値を超えないように、前記操舵補助モータに供給するモータ電流指令値に制限を加える電力制限手段とを備え、前記電力制限手段は、前記モータトルク又は前記モータ回転数に応じて、前記電力制限値として、前記電源の電力制限を表わす既定の電力制限値よりも低下した値を適用するものである。 To achieve the above object, an electric power steering apparatus according to the present invention sets a power source for driving a steering assist motor, detection means for detecting the motor torque or motor rotation speed of the steering assist motor, and a motor current command value. And the control means for controlling the steering assist motor using the motor current command value and the steering assist motor based on the power limit value so that the power consumption of the steering assist motor does not exceed the power limit value. A power limiting unit that limits a motor current command value to be supplied, and the power limiting unit is a predetermined power representing a power limit of the power source as the power limit value according to the motor torque or the motor rotation speed. A value lower than the power limit value is applied.
この構成であれば、電力制限値として、前記既定の電力制限値よりも低下した値を適用するケースがあるため、電源の電力を余分に消費してしまうことがなくなる。
前記既定の電力制限値よりも低下した値は、前記既定の電力制限値を上限とし、前記モータ電流指令値に相当する電力値又はそれより大きな電力値を下限とした範囲の中から選ぶのが好ましい。これによれば、前記モータ電流指令値を成り行きで超えようとした場合、前記「低下した」電源電力限界が適用されるので、モータの状態が成り行きで目標指令値を超えることがなくなる。したがって過剰に操舵アシストすることが少なくなり、余分な電力消費を無くすことができる。
With this configuration, there is a case where a value lower than the predetermined power limit value is applied as the power limit value, so that the power of the power source is not consumed excessively.
The value lower than the predetermined power limit value is selected from a range in which the predetermined power limit value is the upper limit and the power value corresponding to the motor current command value or a power value larger than that is the lower limit. preferable. According to this, when the motor current command value is going to be exceeded, the “decreased” power supply power limit is applied, so that the motor state does not exceed the target command value due to the event. Therefore, excessive steering assist is reduced, and excess power consumption can be eliminated.
前記電力制限手段は、前記モータトルクが所定範囲内にあるか、又は前記モータ回転数が所定範囲内にあるときに、前記電力制限値として、前記電源の電力制限を表わす既定の電力制限値を適用し、前記電力制限手段は、前記モータトルクが前記所定範囲外にあるか、又は前記モータ回転数が前記所定範囲外にあるときに、前記電力制限値として、前記既定の電力制限値よりも低下した値を適用してもよい。 When the motor torque is within a predetermined range or when the motor rotation speed is within a predetermined range, the power limiting unit is configured to use a predetermined power limit value representing a power limit of the power source as the power limit value. The power limiting means applies the power limit value as the power limit value when the motor torque is outside the predetermined range or the motor rotation speed is outside the predetermined range. A reduced value may be applied.
前記モータトルクの所定範囲の上限を、前記モータの回転数とモータトルクとの関係を表わすモータ出力特性に沿って前記モータトルクが増大していき、前記操舵補助モータの消費電力が前記既定の電力制限値に到達したときのモータトルク値とすることができる(図7の“T1”)。この場合、モータトルクがこの上限を超えたときには、前記既定の電力制限値よりも低下した電力制限値が適用される。 The upper limit of the predetermined range of the motor torque is increased along the motor output characteristic representing the relationship between the rotation speed of the motor and the motor torque, and the power consumption of the steering assist motor is the predetermined power. The motor torque value when the limit value is reached can be set (“T1” in FIG. 7). In this case, when the motor torque exceeds this upper limit, a power limit value lower than the predetermined power limit value is applied.
前記回転数の所定範囲の下限を、前記モータの回転数とモータトルクとの関係を表わすモータ出力特性に沿って前記回転数が減少していき、前記操舵補助モータの消費電力が前記既定の電力制限値に到達したときの回転数の値とすることができる(図7の“N1”参照)。この場合、モータ回転数がこの下限を下回ったときには、前記既定の電力制限値よりも低下した電力制限値が適用される。 The lower limit of the predetermined range of the rotational speed is reduced along the motor output characteristic representing the relationship between the rotational speed of the motor and the motor torque, and the power consumption of the steering assist motor is reduced to the predetermined power. The value of the number of revolutions when the limit value is reached can be set (see “N1” in FIG. 7). In this case, when the motor rotation speed falls below this lower limit, the power limit value lower than the predetermined power limit value is applied.
以上のように本発明によれば、電源の余分な電力消費を無くすことができるので、車両の電源負荷を低減できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate excessive power consumption of the power source, and thus it is possible to reduce the power load of the vehicle.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置の一例)の電気的構成を説明するためのブロック図である。
この電動パワーステアリング装置は、車両を操向するための操作部材としてのステアリングホイール10に加えられる操舵トルクTを検出するトルクセンサ1と、車両の舵取り機構2に減速機構8を介して操舵補助力を与えるモータ3(操舵補助モータ)と、駆動回路12を通してモータ3を駆動するための電源30と、モータ3の回転角(電気角)を検出するための回転角センサ(例えばモータレゾルバ)5と、モータ3を駆動制御するモータ制御装置6と、当該電動パワーステアリング装置が搭載された車両の速度を検出する車速センサ7とを備えている。前記モータ制御装置6に、前述の回転角センサ5、トルクセンサ1及び車速センサ7が接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device (an example of a vehicle steering device) to which the motor control device according to the first embodiment of the present invention is applied.
This electric power steering device includes a
モータ制御装置6は、トルクセンサ1が検出する操舵トルク及び車速センサ7が検出する車速に応じてモータ3を駆動することによって、操舵状況及び車速に応じた適切な操舵補助を実現する。
モータ3は、この実施形態では、三相モータであり、図2に図解的に示すように、界磁としてのロータ50と、このロータ50に対向するステータ55に配置されたU相、V相及びW相のステータ巻線51,52,53とを備えている。モータ3は、ロータの外部にステータを対向配置したインナーロータ型のものであってもよいし、筒状のロータの内部にステータを対向配置したアウターロータ型のものであってもよい。
The motor control device 6 drives the
In this embodiment, the
各相のステータ巻線51,52,53の方向にU軸、V軸及びW軸をとった三相固定座標(UVW座標系)を定義する。また、ロータ50の磁極方向にd軸(磁極軸)をとり、ロータ50の回転平面内においてd軸と直角な方向にq軸(トルク軸)をとった二相回転座標系(d−q座標系。実回転座標系)を定義する。
d−q座標系は、ロータ50とともに回転する回転座標系である。d−q座標系では、q軸電流のみがロータ50のトルク発生に寄与するので、d軸電流を零とし、q軸電流を所望のトルクに応じて制御すればよい。ロータ50の回転角θMは、U軸に対するd軸の回転角である。d−q座標系は、ロータ角θMに従う実回転座標系である。このロータ角θMを用いることによって、UVW座標系とd−q座標系との間での座標変換を行うことができる。
Three-phase fixed coordinates (UVW coordinate system) are defined in which the U, V, and W axes are taken in the direction of the
The dq coordinate system is a rotating coordinate system that rotates with the
図1に戻り、モータ制御装置6は、電流検出部13及び駆動回路12を有する。
電流検出部13は、モータ3のステータ巻線51,52,53(図2参照)を流れる電流を検出する。より具体的には、電流検出部13は、三相(U相、V相及びW相)のステータ巻線51,52,53における相電流をそれぞれ検出する電流検出器を有する。
モータ制御装置6の、電流検出部13、駆動回路12以外の部分は、CPU及びメモリ(ROM及びRAMなど)を備えるマイクロコンピュータで構成されており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。
Returning to FIG. 1, the motor control device 6 includes a
The
The portions other than the
この複数の機能処理部には、目標モータトルク生成部20と、電流指令値生成部21と、電力制限部22と、電流偏差演算回路23と、PI(比例積分)制御部24と、dq/UVW変換部25と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部26と、UVW/dq変換部27と、回転角演算部31と、モータトルク演算部37とが含まれている。
回転角演算部31は、回転角センサ5の出力信号に基づいて、モータ3のロータ50の回転角(電気角。以下、「回転角θ1」という。)を演算するものである。この回転角θ1が座標変換用の変換角θSとして出力される。
The plurality of function processing units include a target motor
The rotation
目標モータトルク生成部20は、トルクセンサ1により検出される操舵トルク(検出操舵トルク)と、車速センサ7により検出される車速とに基づいて目標モータトルクTM *を生成する。具体的には、目標モータトルク生成部20は、車速毎に予め設定された検出操舵トルクに対する目標モータトルクTM *の関係に基づいて、検出された車速及び操舵トルクに応じた目標モータトルクTM *を生成する。
The target
検出操舵トルクは、例えば左方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、右方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、目標モータトルクTM *は、モータ3から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、モータ3から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
目標モータトルク生成部20によって生成された目標モータトルクTM *は、電流指令値生成部21に与えられる。
For the detected steering torque, for example, the torque for steering in the left direction is a positive value, and the torque for steering in the right direction is a negative value. The target motor torque T M * is a positive value when a steering assist force for steering leftward from the
The target motor torque T M * generated by the target motor
電流指令値生成部21は、d−q座標系の座標軸に流すべき電流を電流指令値として生成するものである。具体的には、d軸電流指令値Id *及びq軸電流指令値Iq *を生成する。さらに具体的には、電流指令値生成部21は、q軸電流指令値Iq *を有意値とする一方で、d軸電流指令値Id *を零又は負の値とする(負の値にするのは弱め界磁制御を行う場合である)。より具体的には、電流指令値生成部21は、目標モータトルク生成部20によって生成された目標モータトルクTM *を、モータ3のトルク定数KTで除算することによって、q軸電流指令値Iq *を求める。このq軸電流指令値を本明細書では「モータ電流指令値」と言うことがある。電流指令値生成部21によって生成されたモータ電流指令値Iq *は、電力制限部22を経て、電流偏差演算回路23に与えられる。
The current command
電流検出部13は、駆動回路12におけるモータ3のU相電流IU、V相電流IV、W相電流IW(以下、これらを総称するときには「三相検出電流IUVW」という。)を検出する。電流検出部13によって検出された三相検出電流IUVWは、UVW/dq変換部27に与えられる。
UVW/dq変換部27は、三相検出電流IUVWを、二相回転座標系(d−q座標系)上でのd軸電流Id及びq軸電流Iq(以下、これらを総称するときには「二相検出電流Idq」という。)に座標変換する。この座標変換には、回転角演算部31によって得られた変換角θSが用いられる。
The
The UVW /
モータトルク演算部37は、UVW/dq変換部27によって得られる二相検出電流Idqに基づいて、モータトルク(モータトルク)TMを演算する。具体的には、モータトルク演算部37は、UVW/dq変換部27によって得られるq軸検出電流Iqに、モータ3のトルク定数KTを乗算することによって、モータトルクTMを演算する。モータトルク演算部37によって演算されたモータトルクTMは、電力制限部22に与えられる。
The
電力制限部22は、インバータ電力制限値(単に「電力制限値」という)P_limとモータトルクTMとの関係を示すグラフ(図3)に示すように、モータトルク演算部37によって演算されたモータトルクTMが所定範囲T1〜T2にあるときに、電力制限値P_limをその既定の電力制限値Pmaxよりも低下させる。
この低下された電力制限値P_limは、前記既定の電力制限値Pmaxを上限とし、モータ電流指令値Iq *に相当する電力値又はそれより大きな電力値(例えばモータ電流指令値Iq *に相当する電力値に一定のマージンを加算若しくは掛け算した値)を下限とした範囲の中から選ばれる値である。
Motor
The reduced power limit value P_lim has the predetermined power limit value Pmax as an upper limit, and corresponds to a power value corresponding to the motor current command value I q * or a power value larger than that (for example, equivalent to the motor current command value I q *) . (A value obtained by adding or multiplying a certain margin to a power value to be performed) is a value selected from a range having a lower limit.
ここで所定値T1は、図7で電源電力限界Pmaxの曲線とモータ出力特性hとの交点Q1に該当するトルクである。この交点Q1におけるモータ回転数をN1とする。前記モータの回転数はステアリングホイール10を含む操舵手段の操舵速度に対応するものである。所定値T2は、図7でモータ出力特性hとトルク座標軸Tの交点Q2に該当するトルクである。この交点Q2におけるモータ回転数は0である。これらのトルクT1,T2で規定される範囲T1〜T2において、電力制限値P_limを、既定の電力制限値Pmaxよりも低下させる。
Here, the predetermined value T1 is a torque corresponding to the intersection Q1 between the curve of the power source power limit Pmax and the motor output characteristic h in FIG. The number of motor revolutions at this intersection Q1 is N1. The rotational speed of the motor corresponds to the steering speed of the steering means including the
具体的には、図3に示すように、モータトルクTMがトルクT1以下であれば既定の電力制限値Pmaxに等しいが、トルクT1から増加するに従って電力制限値P_limを低下させ、トルクT2において電力制限最小値Pdownとする。電力制限最小値PdownはトルクがT2,モータ回転数が0であるときの電源等電力線の電力に相当する(図7参照)。
この調整後の電力制限値P_limは、例えば次のような一次式で表わされる(図3参照)。
Specifically, as shown in FIG. 3, it is equal to the default power limit value Pmax if the motor torque T M is less torque T1, reduce the power limit value P_lim with increasing the torque T1, the torque T2 The minimum power limit value Pdown. The power limit minimum value Pdown corresponds to the power of the power line such as the power source when the torque is T2 and the motor speed is 0 (see FIG. 7).
The power limit value P_lim after the adjustment is expressed by the following linear expression, for example (see FIG. 3).
P_lim=aTM+b (T1<TM<T2)・・・(1)式
P_lim=Pmax (0<TM<=T1)・・・(2)式
係数aは(Pmax−Pdown)/(T1−T2)で表わされ、負の値をとる。係数bは、(Pmax/T1−Pdown/T2)・T1・T2/(T2−T1)で表わされ、正の値をとる。
上に掲げた(1)式では、電力制限値P_limがモータトルクTMの範囲T1〜T2において直線状に変化する例を示したが、本発明の電力制限部22の制御はこれに限定されるものではない。例えば、電力制限値P_limは範囲T1〜T2において曲線状に変化してもよい(二次曲線、指数曲線、正弦波曲線など)。また電力制限値P_limの値はトルクTに基づいて演算により算出することとしているが、あらかじめメモリを用意し、各トルク値に対応する電力制限値P_limをこのメモリ内のテーブル(電力制限テーブルという)に書き込んで、それを利用しても良い。
P_lim = aT M + b (T1 <T M <T2) (1) Formula
P_lim = Pmax (0 <T M <= T1) (2) The coefficient a is expressed by (Pmax−Pdown) / (T1−T2) and takes a negative value. The coefficient b is expressed by (Pmax / T1−Pdown / T2) · T1 · T2 / (T2−T1) and takes a positive value.
Listed above (1) In the formula, although power limit value P_lim is an example which varies linearly in the range T1~T2 the motor torque T M, the control of the
また、図3で二点鎖線P_lim′で示したように、モータトルクが0に近い領域において、電力制限値を低下させるようにしてもよい。
電力制限部22は、モータの消費電力が電力制限値P_limを超えないように、電流指令値生成部21から入力されたモータ電流指令値Iq *を調整する。すなわち、電流指令値生成部21から入力されたモータ電流指令値Iq *、d軸指示電圧値Vd *及びq軸指示電圧値Vq *を下記の(3)式に適用して決定されるモータの消費電力が電力制限値P_lim以下であれば、モータ電流指令値Iq *をそのまま出力する。電流指令値生成部21から入力されたモータ電流指令値Iq *、d軸指示電圧値Vd *及びq軸指示電圧値Vq *を下記の(3)式に適用して決定されるモータの消費電力が電力制限値P_limを超えるようであれば、モータの消費電力が電力制限値P_lim以下になるように、モータ電流指令値Iq *を低減して出力する。
Further, as indicated by a two-dot chain line P_lim ′ in FIG. 3, the power limit value may be decreased in a region where the motor torque is close to zero.
The
ここでモータの消費電力とモータ電流、電圧との関係式は、ブラシレスモータの場合、
Iq *=(P_lim−Vd *×Id *)/Vq *・・・(3)式
で求められる。
なおブラシ付きモータの場合は、Iq *をモータ電流指令値Im *に、Vq *をモータ端子間電圧Vmに置き換えると、
Im *=P_lim/Vm・・・(4)式
となり、ブラシレスモータと同様にモータ電流によって電力制限ができる。
Here, the relational expression between the motor power consumption, the motor current, and the voltage is
I q * = (P_lim−V d * × I d * ) / V q * (3)
In the case of a motor with a brush, if I q * is replaced with the motor current command value I m * and V q * is replaced with the voltage V m between the motor terminals,
I m * = P_lim / V m (4) The power can be limited by the motor current as in the brushless motor.
図4は、電力制限部22の動作を示すフローチャートである。電力制限部22は、モータ電流指令値Iq *を電流指令値生成部21から取得し(ステップS1)、モータトルクTMをモータトルク演算部37から取得する(ステップS2)。そして前述した(1),(2)式を用いて、電力制限値P_limを演算するか、あるいは前記電力制限テーブルから取得して、電力制限値P_limを設定する(ステップS3)。さらにこの電力制限値P_limを前記の(3)式又は(4)式に適用して求められるモータ電流(モータ電流制限値Ilim)を設定する(ステップS4)。モータ電流指令値Iq *とモータ電流制限値Ilimとを絶対値で比較し、モータ電流指令値Iq *がモータ電流制限値Ilimよりも大きければ(ステップS5のYes)、モータ電流指令値Iq *を、モータ電流制限値Ilimと同じ値になるように書き換える(ステップS6)。モータ電流指令値Iq *がモータ電流制限値Ilim以下であれば(ステップS5のNo)、モータ電流指令値Iq *を書き換えないでそのまま使う。そしてこのモータ電流指令値Iq *を電流偏差演算回路23に提供する。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the
電流偏差演算回路23は、モータ電流指令値Iq *及びd軸電流指令値Id *と、UVW/dq変換部27から与えられる二相検出電流Idqとの偏差を演算する。これらの偏差は、PI制御部24に与えられる。
PI制御部24は、偏差演算部23によって演算された電流偏差に対するPI演算を行なうことにより、モータ3に印加すべき二相指示電圧Vdq *(d軸指示電圧Vd *及びq軸指示電圧Vq *)を生成する。この二相指示電圧Vdq *は、dq/UVW変換部25に与えられる。
The current
The
dq/UVW変換部25は、二相指示電圧Vdq *を三相指示電圧VUVW *に変換する。この座標変換には、回転角演算部31によって得られた変換角θSが用いられる。三相指示電圧VUVW *は、U相指示電圧VU *、V相指示電圧VV *及びW相指示電圧VW *からなる。この三相指示電圧VUVW *は、PWM制御部26に与えられる。
PWM制御部26は、U相指示電圧VU *、V相指示電圧VV *及びW相指示電圧VW *にそれぞれ対応するデューティのU相PWM制御信号、V相PWM制御信号及びW相PWM制御信号を生成し、駆動回路12に供給する。
The dq /
The
駆動回路12は、U相、V相及びW相に対応した三相コンバータ回路からなる。このインバータ回路を構成するパワー素子がPWM制御部26から与えられるPWM制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧VUVW *に相当する電圧がモータ3の各相のステータ巻線51,52,53に印加されることになる。
このような構成において、ステアリングホイール10に操舵トルクが加えられると、これがトルクセンサ1によって検出される。そして、トルクセンサ1によって検出された操舵トルク及び車速センサ7によって検出された車速に応じた目標モータトルクTM *が目標モータトルク生成部20によって生成される。そして、この目標モータトルクTM *に応じた電流指令値Idq *が電流指令値生成部21によって生成される。
The
In such a configuration, when a steering torque is applied to the
電力制限部22は、目標モータトルクTM *に応じたモータ電流指令値Iq *に対応するモータの消費電力が電力制限値P_limを超えるようであれば、モータの消費電力が電力制限値P_lim以下になるように、モータ電流指令値Iq *を低減して出力する。
このモータ電流指令値Idq *と二相検出電流Idqとの偏差が電流偏差演算回路23によって求められる。この偏差を零に導くようにPI制御部24によるPI演算が行なわれ、この演算結果に対応した二相指示電圧Vdq *がPI制御部24から出力される。この二相指示電圧Vdq *は、dq/UVW変換部25によって、三相指示電圧VUVW *に変換される。
If the power consumption of the motor corresponding to the motor current command value I q * corresponding to the target motor torque T M * exceeds the power limit value P_lim, the
A deviation between the motor current command value I dq * and the two-phase detection current I dq is obtained by the current
そして、PWM制御部26の働きによって、その三相指示電圧VUVW *に応じたデューティ比で駆動回路12が動作することによって、モータ3が駆動され、最終的な電流指令値Idq *に対応したモータトルク(アシストトルク)が舵取り機構2に与えられることになる。こうして、操舵トルク及び車速に応じて操舵補助を行うことができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係るモータ制御装置を適用した電動パワーステアリング装置を説明する。
The
Next, an electric power steering device to which a motor control device according to a second embodiment of the present invention is applied will be described.
図5は、第2の実施形態の電気的構成を説明するためのブロック図である。図1の各部に対応する部分には、図1と同じ参照符号を付してある。
この実施形態では、モータトルク演算部37がなく、その代わりに、回転角演算部31から出力されるモータ3のロータ50の回転角θ1を用いて(例えば微分演算して)、モータの回転数を演算する回転数演算部38が備えられている。
FIG. 5 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the second embodiment. Parts corresponding to the respective parts in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
In this embodiment, the
電力制限部22は、図6のグラフに示すように、回転数演算部38によって演算されたモータ回転数Nが所定範囲0〜N1にあるときに、電力制限値P_limを低下させる。
この低下された電力制限値P_limは、前記既定の電力制限値Pmaxを上限とし、モータ電流指令値Iq *に相当する電力値又はそれより大きな電力値(例えばモータ電流指令値Iq *に相当する電力値に一定のマージンを加算若しくは掛け算した値)を下限とした範囲の中から選定される値である。
As shown in the graph of FIG. 6, the
The reduced power limit value P_lim has the predetermined power limit value Pmax as an upper limit, and corresponds to a power value corresponding to the motor current command value I q * or a power value larger than that (for example, equivalent to the motor current command value I q *) . A value selected from a range having a lower limit of a value obtained by adding or multiplying a certain margin to a power value to be performed.
ここで所定値N1は、図7で電源電力限界Pmaxの曲線とモータ出力特性hとの交点Q1に該当するモータ回転数N1である。この交点Q1におけるモータのトルクをT1とする。図7で、モータトルクが0のときの回転数をN2とする。図7でモータ出力特性hとトルク座標軸Tの交点Q2に該当するトルクをT2とする。この交点Q2におけるモータ回転数は0である。このモータ回転数N1で規定される範囲0〜N1において、電力制限値P_limを、既定の電力制限値Pmaxよりも低下させる。具体的には、図6に示すように、モータ回転数NがN1以上であれば既定の電力制限値Pmaxに等しいが、回転数Nか減少するに従って電力制限値P_limを低下させ、回転数N=0において電力制限最小値Pdownとする。電力制限最小値PdownはトルクがT2,モータ回転数が0であるときの電源等電力線に相当する(図7参照)。 Here, the predetermined value N1 is the motor rotation speed N1 corresponding to the intersection Q1 between the curve of the power source power limit Pmax and the motor output characteristic h in FIG. The motor torque at the intersection Q1 is T1. In FIG. 7, the number of rotations when the motor torque is 0 is N2. In FIG. 7, the torque corresponding to the intersection Q2 between the motor output characteristic h and the torque coordinate axis T is defined as T2. The motor speed at this intersection Q2 is zero. In the range 0 to N1 defined by the motor rotation speed N1, the power limit value P_lim is lowered from the predetermined power limit value Pmax. Specifically, as shown in FIG. 6, if the motor speed N is equal to or greater than N1, it is equal to the predetermined power limit value Pmax. However, as the speed N decreases, the power limit value P_lim is decreased and = 0, the power limit minimum value Pdown. The power limit minimum value Pdown corresponds to a power line such as a power source when the torque is T2 and the motor speed is 0 (see FIG. 7).
この調整後の電力制限値P_limは、例えば次のような数式で表わされる(図6参照)。
P_lim=Pmax (N>=N1)・・・(5)式
P_lim=cN+d (0<N<N1)・・・(6)式
係数cは(Pmax−Pdown)/N1で表わされ、正の値をとる。係数bは、Pdownに等しい。
上に掲げた(6)式で、電力制限値P_limがモータ回転数の範囲0〜N1において直線状に変化する例を示したが、本発明の電力制限部22の制御はこれに限定されるものではない。例えば、電力制限値P_limは範囲0〜N1において曲線状に変化してもよい(二次曲線、指数曲線、正弦波曲線など)。また電力制限値P_limの値は回転数Nに基づいて演算により算出することとしているが、あらかじめメモリを用意し、各回転数値に対応する電力制限値P_limをこのメモリ内のテーブル(電力制限テーブルという)に書き込んで、それを利用しても良い。
The power limit value P_lim after the adjustment is expressed by, for example, the following formula (see FIG. 6).
P_lim = Pmax (N> = N1) (5)
P_lim = cN + d (0 <N <N1) (6) The coefficient c is expressed by (Pmax−Pdown) / N1 and takes a positive value. The coefficient b is equal to Pdown.
In the above formula (6), an example is shown in which the power limit value P_lim changes linearly in the motor rotation speed range 0 to N1, but the control of the
また、図6で二点鎖線P_lim′で示したように、モータ回転数が最大回転数N2及びそれに近い領域において、電力制限値を低下させるようにしてもよい。
電力制限部22は、モータの消費電力が電力制限値P_limを超えないように、電流指令値生成部21から入力されたモータ電流指令値Iq *を調整する。すなわち、電流指令値生成部21から入力されたモータ電流指令値Iq *に対応するモータの消費電力が電力制限値P_lim以下であれば、モータ電流指令値Iq *をそのまま出力する。電流指令値生成部21から入力されたモータ電流指令値Iq *に対応するモータの消費電力が電力制限値P_limを超えるようであれば、モータの消費電力が電力制限値P_lim以下になるように、モータ電流指令値Iq *を低減して出力する。
Further, as indicated by a two-dot chain line P_lim ′ in FIG. 6, the power limit value may be decreased in the region where the motor rotation speed is the maximum rotation speed N2 and the vicinity thereof.
The
電力制限部22の動作を示すフローチャートは、前に説明した図4を適用することができる。ただし、ステップS2において、モータトルクTMをモータトルク演算部37から取得することに代えて、モータ回転数Nを回転数演算部38から取得するところが違っている。
以下、前述した(5),(6)式を用いて、電力制限値P_limを演算するか、あるいは前記電力制限テーブルから取得して設定し(ステップS3)、この電力制限値P_limに対応するモータ電流制限値Ilimを設定し(ステップS4)、モータ電流指令値Iq *とモータ電流制限値Ilimとを絶対値で比較し、モータ電流指令値Iq *がモータ電流制限値Ilimよりも大きければモータ電流指令値Iq *を、モータ電流制限値Ilimと同じ値になるように書き換え、モータ電流指令値Iq *がモータ電流制限値Ilim以下であればモータ電流指令値Iq *を書き換えないでそのまま用いる。そしてこのモータ電流指令値Iq *を電流偏差演算回路23に提供する。
FIG. 4 described above can be applied to the flowchart showing the operation of the
Thereafter, the power limit value P_lim is calculated using the above-described equations (5) and (6), or obtained and set from the power limit table (step S3), and a motor corresponding to the power limit value P_lim is obtained. Current limit value Ilim is set (step S4), motor current command value Iq * and motor current limit value Ilim are compared in absolute value, and if motor current command value Iq * is greater than motor current limit value Ilim, the motor current instruction value I q *, rewritten to be the same value as the motor current limit value Ilim, the motor current command value I q * can not rewrite the motor current command value I q * equal to or less than the motor current limit value Ilim Use as is. The motor current command value I q * is provided to the current
この第2の実施形態は、モータのトルクTに基づいて、電力制限値P_limを計算する第1の実施形態と異なり、モータの回転数Nに基づいて、電力制限値P_limを計算している。しかし、モータの回転数NとトルクTとの関係は、モータ出力特性によって互いに関係しているので、モータのトルクTに基づいて計算された電力制限値P_limも、モータの回転数Nに基づいて計算された電力制限値P_limも、同じものである。この点で、第1の実施形態も、第2の実施形態も、実質的に同じ発明であるといえる。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。 Unlike the first embodiment in which the power limit value P_lim is calculated based on the motor torque T, the second embodiment calculates the power limit value P_lim based on the motor speed N. However, since the relationship between the motor rotation speed N and the torque T is related to the motor output characteristic, the power limit value P_lim calculated based on the motor torque T is also based on the motor rotation speed N. The calculated power limit value P_lim is also the same. In this respect, it can be said that the first embodiment and the second embodiment are substantially the same invention. In addition, various modifications can be made within the scope of the present invention.
3…操舵補助モータ,22…電力制限部、30…電源、37…モータトルク演算部、38…回転数演算部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電力制限手段は、前記モータトルク又は前記モータ回転数に応じて、前記電力制限値として、前記電源の電力制限を表わす既定の電力制限値よりも低下した値を適用するものである、電動パワーステアリング装置。 A steering assist motor for generating a steering assist force, a power source for driving the steering assist motor, detection means for detecting the motor torque or the motor speed of the steering assist motor, and a motor current command value are set, and the motor Control means for controlling the steering assist motor using a current command value; and power limiting means for preventing the power consumption of the steering assist motor from exceeding the power limit value based on the power limit value;
The electric power limiting means applies a value lower than a predetermined electric power limit value representing the electric power limit of the power source as the electric power limit value according to the motor torque or the motor rotation speed. Steering device.
前記電力制限手段は、前記モータトルクが前記所定範囲外にあるか、又は前記モータ回転数が前記所定範囲外にあるときに、前記電力制限値として、前記既定の電力制限値よりも低下した値を適用するものである、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電動パワーステアリング装置。 When the motor torque is within a predetermined range or when the motor rotation speed is within a predetermined range, the power limiting unit is configured to use a predetermined power limit value representing a power limit of the power source as the power limit value. Apply,
The power limiting means is a value that is lower than the predetermined power limit value as the power limit value when the motor torque is outside the predetermined range or the motor rotation speed is outside the predetermined range. The electric power steering device according to any one of claims 1 to 3, to which is applied.
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