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JP2001128483A - Drive control method and device of dc commutatorless motor - Google Patents

Drive control method and device of dc commutatorless motor

Info

Publication number
JP2001128483A
JP2001128483A JP30306499A JP30306499A JP2001128483A JP 2001128483 A JP2001128483 A JP 2001128483A JP 30306499 A JP30306499 A JP 30306499A JP 30306499 A JP30306499 A JP 30306499A JP 2001128483 A JP2001128483 A JP 2001128483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
rotation angle
rotation
angle
drive control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30306499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironori Matsui
太憲 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP30306499A priority Critical patent/JP2001128483A/en
Publication of JP2001128483A publication Critical patent/JP2001128483A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a motor drive current to be subjected to sinusoidal control by using a rotary position detector, such as an inexpensive Hall IC without using rotary encoders, and at the same time, to improve traveling feeling and performance by estimating the error of the estimated value of the angle of rotation in acceleration and deceleration. SOLUTION: In this drive control method of a DC commutatorless motor, where the rotational speed of a rotor is detected based on change in a position signal which is outputted for each specific angle of rotation of a rotor by a rotor position detector being provided for each phase of an armature coil, the angle of rotation of the rotor is estimated according to the position signal and the rotational speed, and an armature coil current is subjected to sinusoidal control based on the estimated value of the angle of rotation, the estimated value of the angle of rotation is increased (or decreased), when the rotor is accelerated (or decelerated).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ロータリーエン
コーダなどを用いずに回転子の位置を不連続に検出し、
回転速度から回転角を推定し、この推定値を用いて電機
子コイル電流を正弦波制御する直流無整流子モータの駆
動制御方法および装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a rotor position discontinuously without using a rotary encoder or the like.
The present invention relates to a drive control method and apparatus for a DC non-commutator motor that estimates a rotation angle from a rotation speed and uses the estimated value to control a sine wave of an armature coil current.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流無整流子モータ(ブラシレスDCモ
ータ)においては、回転子(ロータ)の回転位置を検出
し、この回転位置に対応して電機子(ステータ)のコイ
ルを励磁する。回転子の回転位置はロータリーエンコー
ダを用いれば検出できる。しかし高分解能のロータリー
エンコーダは非常に高価である。
2. Description of the Related Art In a DC non-commutator motor (brushless DC motor), the rotational position of a rotor is detected, and the coils of an armature (stator) are excited in accordance with the rotational position. The rotational position of the rotor can be detected by using a rotary encoder. However, high resolution rotary encoders are very expensive.

【0003】そこでロータリーエンコーダを用いないで
回転位置を検出する次のような方法が提案されている。
第1の方法は、回転子の回転位置変化に伴って出力がオ
ン・オフ変化するデジタル出力のホールICを用いる方
法である。この場合は矩形波状の位置データにより、電
機子コイル電流を矩形波状に制御する。
Therefore, the following method for detecting a rotational position without using a rotary encoder has been proposed.
The first method is to use a digital output Hall IC whose output changes on and off according to a change in the rotational position of the rotor. In this case, the armature coil current is controlled in a rectangular wave shape based on the rectangular wave position data.

【0004】第2の方法は、回転子の回転位置変化に伴
って出力が連続的(リニア)に変化するホール素子を用
いる方法である。この場合はホールICのアナログ的に
変化する位置データにより、電機子コイル電流を連続的
に制御する。第3の方法は回転子の回転に伴って電機子
コイルに誘起される逆起電圧(誘起電圧)を検出し、こ
の電圧の変化から回転子の磁極位置(回転位置)を検出
し、またこの電圧値を位置データとする方法である。
A second method is to use a Hall element whose output changes continuously (linearly) as the rotational position of the rotor changes. In this case, the armature coil current is continuously controlled by the position data of the Hall IC that changes in an analog manner. The third method detects a back electromotive voltage (induced voltage) induced in the armature coil with the rotation of the rotor, detects the magnetic pole position (rotated position) of the rotor from a change in the voltage, and In this method, voltage values are used as position data.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記第1の方法には、
ホールICが安価に入手可能である利点があるが、回転
位置の検出分解能が悪い(例えば電気角60°ごと)と
いう問題がある。従って電機子コイル電流はステップ状
に変化するため、特に車両駆動用に用いた場合には発進
時や低速登坂時などにモータ駆動力が滑らかに変化せ
ず、モータ駆動力のトルク変動がゴツゴツした感じとな
って車体に伝わり、走行感が悪くなる。
The first method includes:
There is an advantage that the Hall IC can be obtained at low cost, but there is a problem that the resolution of detecting the rotational position is poor (for example, every 60 electrical degrees). Therefore, since the armature coil current changes stepwise, especially when used for driving a vehicle, the motor driving force does not change smoothly when starting or climbing at a low speed, and the torque fluctuation of the motor driving force is rugged. It is transmitted to the car body as a feeling, and the driving feeling is worsened.

【0006】第2の方法には、回転子の絶対位置を検出
できる利点があるが、ここで用いるホール素子は前記ホ
ールICに比べて高価であるという問題がある。また第
3の方法には中・高速回転速度域では不都合が生じない
が、発進時には所定の回転速度になるまでは誘起電圧が
発生せず回転位置を検出することができない。このため
このモータを車両駆動用に用いることができないという
問題がある。
The second method has an advantage that the absolute position of the rotor can be detected, but has a problem that the Hall element used here is more expensive than the Hall IC. In the third method, no inconvenience occurs in the middle / high-speed rotation speed range. However, when the vehicle starts moving, no induced voltage is generated and the rotation position cannot be detected until a predetermined rotation speed is reached. Therefore, there is a problem that this motor cannot be used for driving a vehicle.

【0007】そこでこのような第1〜3の方法に代え
て、第1の方法における分解能が悪いという問題を、次
のように解決する方法(第4の方法という)が考えられ
る。すなわちホールICが検出する位置の間では、回転
速度を用いて細かい回転位置を推定する方法である。
Therefore, instead of the first to third methods, a method of solving the problem of poor resolution in the first method (hereinafter referred to as a fourth method) is considered. That is, a method of estimating a fine rotation position using the rotation speed between the positions detected by the Hall IC.

【0008】この第4の方法によれば、ホールICの検
出位置の間の回転角の推定値から、電機子コイル電流を
正弦波制御することが可能になる。このため低価格なホ
ールICを用いて低速時の回転を円滑にすることがで
き、このモータを車両に用いた場合には運転感が向上す
る。
According to the fourth method, the armature coil current can be sine-wave controlled from the estimated value of the rotation angle between the detected positions of the Hall IC. Therefore, low-speed rotation can be performed smoothly using a low-cost Hall IC, and when this motor is used in a vehicle, driving feeling is improved.

【0009】しかしこの第4の方法では、回転子の加減
速時などの過渡状態では回転角の推定値と実際の回転角
との差が大きくなるため、円滑な運転ができなくなる。
特に小型車両においては急激な加減速が行われるため、
この推定値の誤差が大きくなる。このため力率の悪化や
動力性能の低下、さらには運転感の悪化を招くという問
題があった。
However, in the fourth method, in a transient state such as when the rotor is accelerated or decelerated, the difference between the estimated value of the rotation angle and the actual rotation angle becomes large, so that smooth operation cannot be performed.
Especially in small vehicles, rapid acceleration and deceleration are performed.
The error of the estimated value increases. For this reason, there has been a problem that the power factor is deteriorated, the power performance is deteriorated, and the driving feeling is deteriorated.

【0010】[0010]

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、ロータリーエンコーダを用いずに安価なホ
ールICなどの回転位置検出器を用いて、モータ駆動電
流を正弦波制御することを可能にすると共に、加減速時
に回転角の推定値の誤差を予測することにより、走行感
を向上させ性能を向上させることができる直流無整流子
モータの駆動制御方法を提供することを目的とする。ま
たこの発明はこの方法の実施に直接使用する装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to control a motor drive current by using a rotational position detector such as an inexpensive Hall IC without using a rotary encoder. It is an object of the present invention to provide a drive control method of a DC non-commutator motor, which is capable of improving running feeling and improving performance by predicting an error of an estimated value of a rotation angle during acceleration and deceleration. . Another object of the present invention is to provide an apparatus which can be used directly for performing the method.

【0011】[0011]

【発明の構成】本発明によれば第1の目的は、電機子コ
イルの各相ごとに設けた回転子位置検出器が回転子の所
定回転角ごとに出力する位置信号の変化に基づいて回転
子の回転速度を検出し、前記位置信号と回転速度とから
回転子の回転角を推定し、この回転角の推定値に基づい
て電機子コイル電流を正弦波制御する直流無整流子モー
タの駆動制御方法であって、回転子の加速時(または減
速時)には前記回転角の推定値を増大(または減少)さ
せるように補正することを特徴とする直流無整流子モー
タの駆動制御方法、により達成される。
According to the present invention, a first object is to rotate a rotor based on a change in a position signal output for each predetermined rotation angle of a rotor by a rotor position detector provided for each phase of an armature coil. The motor detects the rotational speed of the armature, estimates the rotational angle of the rotor from the position signal and the rotational speed, and drives the DC non-rectifier motor that controls the sine wave of the armature coil current based on the estimated value of the rotational angle. A drive control method for a DC non-commutator motor, wherein the control method corrects the estimated value of the rotation angle to increase (or decrease) at the time of acceleration (or at the time of deceleration) of the rotor; Is achieved by

【0012】この場合に、位置信号が変化する時間間隔
(t)よりも十分に短い演算処理時間(q)ごとに回転
角を推定し、連続するこの推定値θの偏差Δθに加速時
には(1+n)(nは正の定数)を積算することにより
加速時の偏差Δθを求め、偏差Δθを積算することによ
って推定値θを求めることができる。同様に減速時には
偏差Δθにm(mは0<m<1となる定数)を積算する
ことにより推定値θを求めることができる。偏差Δθに
係数(1+n)やmを積算するのに代えて、一定数を加
算あるいは減算するようにしてもよい。
In this case, the rotation angle is estimated for each calculation processing time (q) that is sufficiently shorter than the time interval (t) at which the position signal changes, and (1 + n) when accelerating to a continuous deviation Δθ of the estimated value θ. ) (N is a positive constant) to determine the deviation Δθ during acceleration, and by integrating the deviation Δθ, the estimated value θ can be determined. Similarly, at the time of deceleration, the estimated value θ can be obtained by multiplying the deviation Δθ by m (m is a constant satisfying 0 <m <1). Instead of multiplying the coefficient (1 + n) or m to the deviation Δθ, a certain number may be added or subtracted.

【0013】第2の目的は、電機子コイルの各相ごとに
設けた回転子位置検出器が回転子の所定回転角ごとに出
力する位置信号の変化に基づいて回転子の回転速度を検
出し、前記位置信号と回転速度とから回転子の回転角を
推定し、この回転角の推定値に基づいて電機子コイル電
流を正弦波制御する直流無整流子モータの駆動制御装置
であって、回転子の加速時(または減速時)に回転角の
推定値を増大(または減少)させるように補正する補正
部を備えることを特徴とする直流無整流子モータの駆動
制御装置、により達成される。
A second object is to detect the rotation speed of the rotor based on a change in a position signal output for each predetermined rotation angle of the rotor by a rotor position detector provided for each phase of the armature coil. A drive control device for a DC non-commutator motor that estimates a rotation angle of a rotor from the position signal and the rotation speed, and controls a sine wave of the armature coil current based on the estimated value of the rotation angle; The present invention is achieved by a drive control device for a DC non-commutator motor, comprising: a correction unit that corrects the estimated value of the rotation angle so as to increase (or decrease) the estimated value of the rotation angle when the child is accelerating (or decelerating).

【0014】[0014]

【実施態様】図1は本発明を電動補助自転車に適用した
場合の動力伝達系統を示す図、図2はモータの制御装置
の説明図、図3はインバータの構成を説明する図、図4
は制御装置の構成を説明するブロック図、図5は加速時
の動作流れ図、図6は動作説明図である。
FIG. 1 is a diagram showing a power transmission system when the present invention is applied to an electric assisted bicycle, FIG. 2 is a diagram illustrating a motor control device, FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an inverter, and FIG.
FIG. 5 is a block diagram illustrating the configuration of the control device, FIG. 5 is an operation flowchart at the time of acceleration, and FIG. 6 is an operation explanatory diagram.

【0015】図1において、運転者の踏力は、ペダル
(図示せず)により駆動されるクランク軸1と一方向ク
ラッチ2とを介して合力軸3に伝えられる。また3相直
流無整流子モータ4の出力は、減速部5および一方向ク
ラッチ6を介して合力軸3に伝えられる。合力軸3の回
転はフリーホイールクラッチ7を介して駆動輪である後
輪8に伝えられる。
In FIG. 1, the pedaling force of the driver is transmitted to a resultant shaft 3 via a crankshaft 1 driven by a pedal (not shown) and a one-way clutch 2. The output of the three-phase DC non-commutator motor 4 is transmitted to the resultant shaft 3 via the speed reducer 5 and the one-way clutch 6. The rotation of the resultant shaft 3 is transmitted to a rear wheel 8 as a driving wheel via a freewheel clutch 7.

【0016】人力駆動系はクランク軸1から後輪8に至
る伝動系であり、電動駆動系はモータ4から後輪8に至
る伝動系である。人力駆動系の駆動力すなわち踏力TP
は一方向クラッチ2と合力軸3の間から踏力センサ9に
より検出される。
The manual drive system is a transmission system from the crankshaft 1 to the rear wheel 8, and the electric drive system is a transmission system from the motor 4 to the rear wheel 8. The driving force of human-driven system that is pedaling force T P
Is detected by the pedaling force sensor 9 from between the one-way clutch 2 and the resultant shaft 3.

【0017】10はモータ4の制御装置である。この制
御装置10は踏力センサ9が検出する踏力TPと、車速
センサ11が検出する車速VSPとに基づいてモータ4の
出力トルクTMすなわちモータ電流を制御する。12は
電池などの直流電源である。ここに車速センサ11は、
後輪8や前輪(図示せず)や駆動系の回転部分などの回
転速度を検出するセンサ(図示せず)で形成することが
できる。また車速センサ11は、モータ4の電機子コイ
ルに誘起される逆起電圧により回転速度を検出する回路
で構成したり、後記する推定部17で検出する回転速度
vと減速比とを用いて計算により求めるものとすること
もできる。
Reference numeral 10 denotes a control device for the motor 4. The control device 10 and the depression force T P depression force sensor 9 detects, controls the output torque T M That the motor current of the motor 4 based on the vehicle speed V SP of the vehicle speed sensor 11 detects. Reference numeral 12 denotes a DC power supply such as a battery. Here, the vehicle speed sensor 11
It can be formed by a sensor (not shown) for detecting the rotation speed of the rear wheel 8, the front wheel (not shown), the rotating portion of the drive system, and the like. The vehicle speed sensor 11 may be configured by a circuit that detects a rotation speed based on a back electromotive voltage induced in an armature coil of the motor 4 or calculated using a rotation speed v and a reduction ratio detected by an estimation unit 17 described later. Can also be obtained by

【0018】この制御装置10は図2,4に示すように
インバータ部13とゲート駆動部14と演算処理部15
とを有する。インバータ部13は図3に示すように公知
の3相ブリッジ回路で構成される。すなわちMOS−F
ETやバイポーラトランジスタなどのスイッチング素子
1〜Q6を2個ずつ直列接続した各組を電源12に並列
接続する一方、各組のスイッチング素子Q1とQ2、Q3
とQ4、Q5とQ6の間をモータ4の各相の電機子コイル
に接続したものである。ゲート駆動部14はスイッチン
グ素子Q1〜Q6を選択的にオン・オフするためのゲート
信号を各スイッチング素子Q1〜Q6のゲートに送り、P
WM(Pulse Width Modulation)制御する。
As shown in FIGS. 2 and 4, the control device 10 includes an inverter unit 13, a gate driving unit 14, and an arithmetic processing unit 15.
And The inverter unit 13 is configured by a known three-phase bridge circuit as shown in FIG. That is, MOS-F
Each set in which two switching elements Q 1 to Q 6 such as ET and bipolar transistor are connected in series is connected in parallel to the power supply 12, while each set of switching elements Q 1 and Q 2 , Q 3
And Q 4 , and between Q 5 and Q 6 are connected to the armature coils of each phase of the motor 4. The gate driver 14 sends a gate signal to selectively turn on and off the switching element Q 1 to Q 6 to the gates of the switching elements Q 1 ~Q 6, P
WM (Pulse Width Modulation) control is performed.

【0019】演算処理部15は図4に示すように構成さ
れ、マイクロコンピュータ(MicroProcessor Unit ,MP
U)や種々のメモリなどによって構成される。この実施
態様では、モータ4の回転子(ロータ)Rの回転角θと
回転速度vとに基づいて、電機子(ステータ)STに供
給する電機子電流iU、iV、iWの大きさと位相とを示
す電流指令値i*を計算で求める。すなわちベクトル制
御を行うものである。
The arithmetic processing unit 15 is configured as shown in FIG. 4 and includes a microcomputer (MicroProcessor Unit, MP).
U) and various memories. In this embodiment, the magnitudes of the armature currents i U , i V , i W supplied to the armature (stator) ST are determined based on the rotation angle θ and the rotation speed v of the rotor R of the motor 4. A current command value i * indicating the phase is obtained by calculation. That is, vector control is performed.

【0020】回転子Rの回転角θと速度vは、電機子S
Tの3つの相についてそれぞれ設けた回転位置検出器と
してのホールIC16(16U、16V、16W)が出
力する位置信号P(PU、PV、PW)に基づいて、推定
部17で推定する。すなわちホールIC16は電気角で
60°ごとに設けられ、回転子Rが60°回転する度に
いずれかの位置信号Pがオン・オフ変化する。
The rotation angle θ and the speed v of the rotor R are determined by the armature S
T three phases for Hall IC16 as the rotational position detector respectively (16U, 16V, 16W) is output position signal P (P U, P V, P W) based on the estimates by the estimation unit 17 . That is, the Hall IC 16 is provided every 60 ° in electrical angle, and each time the rotor R rotates 60 °, one of the position signals P changes on / off.

【0021】推定部17では、この位置信号Pの変化か
ら回転子Rが電気角60°回ったことを検出し、位置信
号Pが変化せずに一定に保たれる時間間隔から回転速度
vを検出する。またこの回転速度vを用いて位置信号P
が変化しない時間間隔内における回転角θを演算により
求める。この結果回転子Rの回転中における回転角θを
高い分解能で求めることができる。
The estimating unit 17 detects from this change in the position signal P that the rotor R has turned an electrical angle of 60 °, and determines the rotation speed v from the time interval in which the position signal P is kept constant without change. To detect. Further, the position signal P is calculated using the rotational speed v.
The rotation angle θ within the time interval in which does not change is calculated. As a result, the rotation angle θ during the rotation of the rotor R can be obtained with high resolution.

【0022】この推定部17で求めた回転角θと回転速
度vの推定値は補正部18に入力され、ここで加速時に
回転角θの推定値を補正する。すなわち加速時には回転
角θを増加させるように補正する。この補正は例えば次
のように行うことができる。
The estimated values of the rotation angle θ and the rotation speed v obtained by the estimating unit 17 are input to a correcting unit 18 where the estimated values of the rotating angle θ are corrected during acceleration. That is, correction is performed so as to increase the rotation angle θ during acceleration. This correction can be performed, for example, as follows.

【0023】図6においてU、V、W相のそれぞれの位
置信号Pは電気角で60°の位相差をもって変化する。
補正部18は位置信号Pが変化する60°(電気角)の
時間tを監視し、この時間tの変化から加減速を判定す
る。ここでは時間tの減少から加速を判定する。図6で
はこの加速時はIIで、定速時はIで示す。
In FIG. 6, the position signals P of the U, V, and W phases change with a phase difference of 60 ° in electrical angle.
The correction unit 18 monitors a time t of 60 ° (electrical angle) at which the position signal P changes, and determines acceleration / deceleration from the change of the time t. Here, the acceleration is determined from the decrease in the time t. In FIG. 6, the acceleration is indicated by II, and the constant speed is indicated by I.

【0024】今回転子の1回転に要する時間をτ(se
c)とすれば、回転速度N(RPM)は、N=60/τ
である。従って回転子の極対数をp(ここではp=4と
する)、電気角60°(=360°/6)の回転に要す
る時間をt(sec)とすれば、N=60/(6pt)
=10/(pt)となる。
Now, the time required for one rotation of the rotor is τ (se
c), the rotation speed N (RPM) is N = 60 / τ
It is. Therefore, if the number of pole pairs of the rotor is p (here, p = 4) and the time required for rotation at an electrical angle of 60 ° (= 360 ° / 6) is t (sec), N = 60 / (6pt)
= 10 / (pt).

【0025】この回転速度N(RPM)を用いて、演算
処理時間qごとに変化する角度偏差Δθを次のようにし
て求める。ここに演算処理時間qは、電気角60°の時
間間隔tよりも十分に短い。例えばMPUは16KH
で(すなわち62.5μsecごとに)電気角を演算す
るものとすれば、q=62.5μsecとなる。この時
間qの間に変化する回転角度すなわち偏差Δθは次のよ
うに求められる。
Using this rotation speed N (RPM), the angle deviation Δθ that changes every calculation processing time q is obtained as follows. Here, the arithmetic processing time q is sufficiently shorter than the time interval t of the electrical angle of 60 °. For example, MPU is 16KH Z
(That is, every 62.5 μsec), the electric angle is calculated as q = 62.5 μsec. The rotation angle that changes during the time q, that is, the deviation Δθ, is obtained as follows.

【0026】[0026]

【数1】 Δθ=(1秒間に進む電気角)×q×p =(N/60)・360°・q・p =N・0.0015 ・・・(a)Δθ = (electrical angle progressing in one second) × q × p = (N / 60) · 360 ° · q · p = N · 0.0015 (a)

【0027】従ってN=3000RPMの時にはΔθ=
4.5°となる。すなわちq=62.5μsecの間に
回転角θは4.5°変化する。このΔθを連続して加算
することにより回転角θを求めることができる。すなわ
ちθ=ΣΔθである。この実施態様では(a)式により
求める偏差Δθを加速中には増加させるように補正す
る。すなわち加速中はΔθをΔθ・(1+n)と置き換
えるものである。ここにnは正の定数であり、実験によ
り決めることができる。
Therefore, when N = 3000 RPM, Δθ =
It becomes 4.5 °. That is, the rotation angle θ changes by 4.5 ° during q = 62.5 μsec. The rotation angle θ can be determined by continuously adding Δθ. That is, θ = ΣΔθ. In this embodiment, the deviation Δθ obtained by the equation (a) is corrected so as to increase during acceleration. That is, during acceleration, Δθ is replaced with Δθ · (1 + n). Here, n is a positive constant and can be determined by experiment.

【0028】このようにして補正部18で求めた回転角
θと回転速度vの推定値は電流計算部19に入力され
る。この電流計算部19は目標トルク演算部20で求め
たトルク目標値TMと、回転角θおよび回転速度vとに
基づいて、電流指令値i*の大きさと位相とを計算す
る。
The estimated values of the rotation angle θ and the rotation speed v obtained by the correction unit 18 in this manner are input to the current calculation unit 19. The current calculator 19 calculates the magnitude and phase of the current command value i * based on the torque target value T M obtained by the target torque calculator 20 and the rotation angle θ and the rotation speed v.

【0029】目標トルク演算部20は、車速VSPと踏力
Pとに基づいて目標とするモータトルクTMを求める。
例えば高速域で車速VSPの増加に伴ってモータ補助率η
(=TM/TP)が漸減する補助特性に従って、モータト
ルクTMの目標値をTM=T P・ηとして求める。このモ
ータ4ではトルクTMは実際の電機子電流iR(iU
V、iW)に対応する。電流計算部19はこの目標トル
ク値TMを発生させるために必要となる電機子電流iR
大きさと位相とをベクトル計算により求め、電流指令値
*として出力する。
The target torque calculator 20 calculates the vehicle speed VSPAnd treading power
TPMotor torque T based onMAsk for.
For example, the vehicle speed VSPMotor assist rate η
(= TM/ TP) According to the gradually decreasing auxiliary characteristics
Luc TMTarget value of TM= T P・ Calculate as η. This model
In data 4, torque TMIs the actual armature current iR(IU,
iV, IW). The current calculator 19 calculates the target torque
Value TMArmature current i required to generateRof
The magnitude and phase are obtained by vector calculation, and the current command value is calculated.
i*Output as

【0030】なおこの電流指令値i*は、実際にはU、
V、Wの各相に対して別々に出力される。すなわち電流
計算部19は、メモリ21に記憶した正弦波パターンデ
ータを用いて各相の互いに電気角で120°位相がずれ
た電流指令値i*を出力する。各相の電流指令値i*は目
標トルク値TMの大きさによって振幅が変化する正弦波
であり、その振幅と位相は回転角θと回転速度vと回転
部の慣性などに基づいて演算されたものである。
The current command value i * is actually U,
It is output separately for each phase of V and W. That is, the current calculation unit 19 outputs the current command value i * in which the phases are shifted from each other by an electrical angle of 120 ° using the sine wave pattern data stored in the memory 21. The current command value i * of each phase is a sine wave whose amplitude changes according to the magnitude of the target torque value T M , and the amplitude and phase are calculated based on the rotation angle θ, the rotation speed v, the inertia of the rotating part, and the like. It is a thing.

【0031】この電流指令値i*は減算器22で、電機
子STの実際の電流値iRとの差(i *−iR)が各相ご
とに別々に求められる。この電流値iRは、電機子ST
のUV相巻線の電流(iU、iV)をホールCT(Curren
t Transformer、変流器)(CTU、CTV)などで検出
し、W相の電流を計算で求めることができる。この差
(i*−iR)は電機子電流誤差信号となり、電流制御部
23に入力される。電流制御部23ではインバータ13
のゲートを駆動するゲート駆動信号が作られ、ゲート駆
動部14に送られる。この結果モータ4が目標トルク値
Mを発生し、このモータ出力TMと踏力TPとによって
自転車は走行することができる。
This current command value i*Is a subtractor 22
Actual current value i of child STRDifference (i *−iR) For each phase
And are required separately. This current value iRIs the armature ST
Current of the UV phase winding (iU, IV) To Hall CT (Curren
t Transformer, CTU, CTV)
Then, the W-phase current can be obtained by calculation. This difference
(I*−iR) Is the armature current error signal, and the current control unit
23. In the current control unit 23, the inverter 13
A gate drive signal for driving the gate of the
It is sent to the moving part 14. As a result, the motor 4 reaches the target torque value.
TMAnd the motor output TMAnd pedaling force TPAnd by
Bicycles can run.

【0032】以上の動作をまとめると図5に示すように
なる。まず目標トルク演算部20は踏力TPと車速VSP
を読込み(ステップS100)、車速VSPに対応するモ
ータ補助率ηを求め(ステップS102)、モータに必
要なトルクTMをTM=TP・ηにより求める(ステップ
S104)。一方補正部18ではこの目標トルク演算部
20の演算に並行して、推定部17が出力する回転角θ
と回転速度Vの推定値に基づいて加速中か否かを判定す
る(ステップS106)。
The above operation is summarized as shown in FIG. First target torque calculating section 20 is pedaling force T P and the vehicle speed V SP
Is read (step S100), a motor assist ratio η corresponding to the vehicle speed V SP is determined (step S102), and a torque T M required for the motor is determined by T M = T P · η (step S104). On the other hand, in the correction unit 18, the rotation angle θ output by the estimation unit 17 is output in parallel with the calculation by the target torque calculation unit 20.
Then, it is determined whether or not the vehicle is accelerating based on the estimated value of the rotation speed V (step S106).

【0033】加速中であれば前記式(a)に示した偏差
Δθに(1+n)を積算することにより補正する(ステ
ップS108)。加速中でなければ偏差Δθは補正しな
い。補正部18では連続するこれらの偏差Δθを加算す
ることにより回転角θ=ΣΔθを求める(ステップS1
12)。この補正後の回転角θは電流計算部19に入力
され、ここでこの回転角θに基づいた正弦波パターンを
メモリ21から読出しつつ、電流指令値i*を計算する
(ステップS114)。減算器22でこの電流指令値i
*と実際の電流値iRとの差(i*−iR)が求められ、電
流制御部23はこの電流誤差信号を0にするようにゲー
ト駆動部14を介してインバータ部13をPWM制御す
るものである(ステップS116)。
If the vehicle is accelerating, the deviation is corrected by adding (1 + n) to the deviation Δθ shown in the equation (a) (step S108). Unless the vehicle is accelerating, the deviation Δθ is not corrected. The correction unit 18 obtains the rotation angle θ = ΣΔθ by adding the consecutive deviations Δθ (step S1).
12). The corrected rotation angle θ is input to the current calculation unit 19, where the current command value i * is calculated while reading the sine wave pattern based on the rotation angle θ from the memory 21 (step S114). The current command value i is calculated by the subtractor 22.
The difference (i * −i R ) between * and the actual current value i R is obtained, and the current control unit 23 performs PWM control on the inverter unit 13 via the gate drive unit 14 so as to set the current error signal to 0. (Step S116).

【0034】以上の実施態様では加速時のみに偏差Δθ
を増やすように補正しているが、本発明は減速時に偏差
Δθを減らすように補正したものを含む。また加速時に
偏差Δθを増やし、かつ減速時に偏差Δθを減らすよう
に補正するものも含む。
In the above embodiment, the deviation .DELTA..theta.
Is increased so that the deviation Δθ is reduced at the time of deceleration. Also included is a correction that increases the deviation Δθ during acceleration and decreases the deviation Δθ during deceleration.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、加速時
には回転角θの推定値を増加させるように補正し、また
は減速時には回転角の推定値を減少させるように補正す
るから、加速時または減速時の回転変化を滑らかにして
走行感を向上させることができる。また力率の悪化や性
能の低下を防ぐことができる。請求項4の発明によれば
この方法の実施に直接使用する装置が得られる。
According to the first aspect of the present invention, as described above, the correction is made so as to increase the estimated value of the rotation angle θ during acceleration, or the correction is made so as to decrease the estimated value of the rotation angle during deceleration. It is possible to improve the running feeling by smoothing the rotation change at the time of deceleration or deceleration. In addition, it is possible to prevent the power factor from deteriorating and the performance from lowering. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus which can be used directly for performing the method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電動補助自転車に適用した動力伝達系
統を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a power transmission system applied to an electric assist bicycle according to the present invention.

【図2】モータの制御装置の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of a motor control device.

【図3】インバータを示す図FIG. 3 shows an inverter.

【図4】制御装置の構成を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control device.

【図5】加速時の動作流れ図FIG. 5 is an operation flowchart at the time of acceleration.

【図6】動作説明図FIG. 6 is an operation explanatory diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クランク軸 4 3相直流無整流子モータ 8 後輪(駆動輪) 10 制御装置 13 インバータ部 14 ゲート駆動部 15 演算処理部 16 ホールIC(回転子位置検出器) 17 推定部 18 補正部 19 電流計算部 20 目標トルク演算部 21 正弦波パターンデータのメモリ iR(iU、iV、iW) 電機子電流 P(PU、PV、PW) 位置信号 θ 回転角度 Δθ 回転角の偏差DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crankshaft 4 Three-phase DC non-commutator motor 8 Rear wheel (drive wheel) 10 Controller 13 Inverter part 14 Gate drive part 15 Operation processing part 16 Hall IC (rotor position detector) 17 Estimation part 18 Correction part 19 Current calculation unit 20 target torque calculating section 21 sinusoidal pattern data memory i R (i U, i V , i W) armature current P (P U, P V, P W) deviation of the position signal θ rotation angle Δθ rotation angle

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電機子コイルの各相ごとに設けた回転子
位置検出器が回転子の所定回転角ごとに出力する位置信
号の変化に基づいて回転子の回転速度を検出し、前記位
置信号と回転速度とから回転子の回転角を推定し、この
回転角の推定値に基づいて電機子コイル電流を正弦波制
御する直流無整流子モータの駆動制御方法であって、回
転子の加速時(または減速時)には前記回転角の推定値
を増大(または減少)させるように補正することを特徴
とする直流無整流子モータの駆動制御方法。
1. A rotor position detector provided for each phase of an armature coil detects a rotational speed of the rotor based on a change in a position signal output at each predetermined rotation angle of the rotor, and detects the rotational speed of the rotor. A drive control method for a DC non-commutator motor that estimates a rotation angle of a rotor from the rotation speed and a rotation speed based on the estimated value of the rotation angle, and controls a sine wave of the armature coil current. A drive control method for a DC non-commutator motor, wherein the estimated value of the rotation angle is corrected so as to increase (or decrease) during (or during deceleration).
【請求項2】 前記位置信号が変化する時間間隔よりも
十分に短い演算処理時間ごとに回転角θを推定し、加速
時には連続する回転角θの偏差Δθに定数(1+n)
(ただしnは正の定数)を積算することにより加速時の
偏差Δθを求め、偏差Δθを積算することにより回転角
θを求める請求項1の直流無整流子モータの駆動制御方
法。
2. A rotation angle θ is estimated for each calculation processing time sufficiently shorter than a time interval at which the position signal changes, and a constant (1 + n) is used as a deviation Δθ of the continuous rotation angle θ during acceleration.
The drive control method for a direct current commutator motor according to claim 1, wherein a deviation Δθ during acceleration is obtained by integrating (where n is a positive constant), and a rotation angle θ is obtained by integrating the deviation Δθ.
【請求項3】 前記位置信号が変化する時間間隔よりも
十分に短い演算処理時間ごとに回転角θを推定し、減速
時には連続する回転角θの偏差Δθに定数m(ただし0
<m<1)を演算することにより減速時の偏差Δθを求
め、偏差Δθを積算することにより回転角θを求める請
求項1の直流無整流子モータの駆動制御方法。
3. A rotation angle θ is estimated for each operation processing time sufficiently shorter than a time interval at which the position signal changes, and a constant m (where 0
2. The drive control method for a direct current commutator motor according to claim 1, wherein a deviation Δθ during deceleration is calculated by calculating <m <1), and a rotation angle θ is calculated by integrating the deviation Δθ.
【請求項4】 電機子コイルの各相ごとに設けた回転子
位置検出器が回転子の所定回転角ごとに出力する位置信
号の変化に基づいて回転子の回転速度を検出し、前記位
置信号と回転速度とから回転子の回転角を推定し、この
回転角の推定値に基づいて電機子コイル電流を正弦波制
御する直流無整流子モータの駆動制御装置であって、回
転子の加速時(または減速時)に回転角の推定値を増大
(または減少)させるように補正する補正部を備えるこ
とを特徴とする直流無整流子モータの駆動制御装置。
4. A rotor position detector provided for each phase of an armature coil detects a rotation speed of the rotor based on a change in a position signal output for each predetermined rotation angle of the rotor, and detects the rotation speed of the rotor. And a rotational speed of the rotor is estimated from the rotational speed, and based on the estimated value of the rotational angle, a drive control device for a DC non-commutator motor that performs sinusoidal control of the armature coil current. A drive control device for a DC non-commutator motor, comprising: a correction unit that corrects the estimated value of the rotation angle to increase (or decrease) during (or during deceleration).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10432115B2 (en) 2014-06-30 2019-10-01 Microspace Corporation Motor driving control apparatus

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