JP2009183062A

JP2009183062A - Motor controller

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Publication number: JP2009183062A
Application number: JP2008019534A
Authority: JP
Inventors: Itsuhito Komatsu; 逸人小松; Kouya Yoshida; 航也吉田; Masaya Segawa; 雅也瀬川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP5267843B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy in estimation of the rotational position of a rotor by identifying motor parameters accurately. <P>SOLUTION: A microcomputer 7 is equipped with a reference signal generator 23, which generates a reference signal for parameter identification, a parameter identifier 22, which identifies the motor parameter, based on a two-phase directing voltage V<SB>αβ</SB>and a two-phase detecting current I<SB>αβ</SB>, and a position estimator 21, which estimates the rotational position of the rotor, based on the identified motor parameter. The parameter identifier 22 identifies the motor parameter, based on a motor model v=(R+pL)i+ε where a compensating item is introduced. However, v is a voltage to be applied to the motor, R is resistance in stator coil, L is inductance of the motor, p is a differential operator, i is a motor current, and ε is a compensating item which does not depend upon a current response. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、ブラシレスモータをセンサレス駆動するためのモータ制御装置に関する。ブラシレスモータは、たとえば、電動パワーステアリング装置における操舵補助力の発生源として利用される。 The present invention relates to a motor control device for sensorless driving of a brushless motor. The brushless motor is used, for example, as a source for generating a steering assist force in an electric power steering apparatus.

ブラシレスＤＣモータを駆動制御するためのモータ制御装置は、一般に、ロータの回転位置を検出するための位置センサの出力に応じてモータ電流の供給を制御するように構成されている。しかし、位置センサの耐環境性が問題となるうえ、高価な位置センサおよびこれに関連する配線がコストの削減を阻害し、かつ、小型化を阻害している。そこで、位置センサを用いることなくブラシレスＤＣモータを駆動するセンサレス駆動方式が提案されている。センサレス駆動方式は、ロータの回転に伴う誘起電圧を推定することによって、磁極の位相（ロータの電気角）を推定する方式である。 A motor control device for driving and controlling a brushless DC motor is generally configured to control the supply of motor current according to the output of a position sensor for detecting the rotational position of the rotor. However, the environmental resistance of the position sensor becomes a problem, and the expensive position sensor and the wiring associated therewith hinder the cost reduction and the size reduction. Therefore, a sensorless driving method for driving a brushless DC motor without using a position sensor has been proposed. The sensorless driving method is a method for estimating the phase of the magnetic pole (electrical angle of the rotor) by estimating the induced voltage accompanying the rotation of the rotor.

しかし、モータ停止時や低速回転時には、誘起電圧が零か微小であるので、別の手法でロータ回転位置を推定する必要がある。一つの手法は、モータ駆動信号にシステム同定用の参照信号を注入し、このときのモータ電流応答から、モータパラメータを同定するものである。具体的には、ロータ停止時にロータの位置を推定する場合には、誘起電圧を零としたモータモデルを表す一般的な式である次式に基づいて、モータパラメータである抵抗ＲおよびインダクタンスＬが同定される。インダクタンスＬが、ロータ回転位置に依存することから、インダクタンスＬが同定されれば、ロータ回転位置を推定することができる。 However, since the induced voltage is zero or minute when the motor is stopped or rotated at a low speed, it is necessary to estimate the rotor rotational position by another method. One method is to inject a reference signal for system identification into a motor drive signal and identify a motor parameter from the motor current response at this time. Specifically, when estimating the position of the rotor when the rotor is stopped, the resistance R and the inductance L, which are motor parameters, are based on the following equation that is a general equation representing a motor model with an induced voltage of zero. Identified. Since the inductance L depends on the rotor rotational position, if the inductance L is identified, the rotor rotational position can be estimated.

ｖ＝（Ｒ＋ｐＬ）ｉ …Ａ
ただし、ｖはモータに印加される電圧、ｉはモータ電流、ｐは微分演算子である。
岩田昭寿他、「位置推定精度に依存しないオンラインパラメータ同定法を用いたシンクロナスリラクタンスモータのセンサレス制御」、電気学会論文誌Ｄ，１２４巻１２号、２００４年 v = (R + pL) i ... A
Here, v is a voltage applied to the motor, i is a motor current, and p is a differential operator.
Akihisa Iwata et al., “Sensorless control of synchronous reluctance motors using on-line parameter identification method independent of position estimation accuracy”, IEEJ Transactions D, 124, 12, 2004

モータパラメータの同定に用いる前述のモータの式は、左辺の電圧ｖの変化が、右辺の電流ｉの変化に全て結びつくことを想定した式となっている。しかし、実際のモータでは、モータパラメータＲ，Ｌのいずれにも該当しない構造誤差や外乱が生じている。ところが、システム同定を行うと、これらの誤差や外乱をモータパラメータＲ，Ｌで吸収しようとするので、結果として、同定されるモータパラメータＲ，Ｌが実際の抵抗ＲおよびインダクタンスＬとは異なる値になってしまう。したがって、誤差を持った同定パラメータＲ，Ｌからロータ回転位置が推定されることになるから、結局、位置推定精度が悪いという問題がある。これにより、モータの制御精度が悪くなる。 The above-described motor equation used for motor parameter identification is an equation that assumes that changes in the voltage v on the left side are all linked to changes in the current i on the right side. However, in an actual motor, there are structural errors and disturbances that do not correspond to any of the motor parameters R and L. However, when system identification is performed, these errors and disturbances are absorbed by the motor parameters R and L. As a result, the identified motor parameters R and L have values different from the actual resistance R and inductance L. turn into. Therefore, since the rotor rotational position is estimated from the identification parameters R and L having errors, there is a problem that the position estimation accuracy is poor. Thereby, the control accuracy of the motor is deteriorated.

そこで、この発明の目的は、モータパラメータを正確に同定することによってロータ回転位置の推定精度を向上することができ、これにより、モータ制御精度の向上に寄与することができるモータ制御装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor control device that can improve the estimation accuracy of the rotor rotational position by accurately identifying the motor parameters, and thereby contribute to the improvement of the motor control accuracy. That is.

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ロータ（５０）と、このロータに対向するステータ（５１〜５３）とを備えたモータ（３）を制御するためのモータ制御装置（５）であって、前記ステータにパラメータ同定用の参照信号を注入する参照信号注入手段（２３）と、前記参照信号に対する前記モータの応答を検出するモータ応答検出手段（９，１７）と、このモータ応答検出手段により検出されるモータの応答に基づき、ｖ＝（Ｒ＋ｐＬ）ｉ＋ε（ただし、ｖはモータに印加される電圧、Ｒはステータ巻線抵抗、Ｌはモータのインダクタンス、ｐは微分演算子、ｉはモータ電流、εは電流応答に依存しない補償項）で表されるモータモデルに基づいて、パラメータ同定（同定対象のパラメータは、Ｒ，Ｌおよびε）を行うパラメータ同定手段（２２）と、このパラメータ同定手段によって同定されたパラメータに基づいて前記ロータの推定回転位置を求める位置推定手段（２１）とを含む、モータ制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a motor control device for controlling a motor (3) including a rotor (50) and a stator (51-53) facing the rotor. 5) a reference signal injection means (23) for injecting a reference signal for parameter identification into the stator, a motor response detection means (9, 17) for detecting a response of the motor to the reference signal, Based on the motor response detected by the motor response detection means, v = (R + pL) i + ε (where v is a voltage applied to the motor, R is a stator winding resistance, L is a motor inductance, and p is a differential operator. , I is a motor current, ε is a compensation term that does not depend on the current response), and parameter identification is performed (parameters to be identified are R, L, and ε). And over data identifying means (22), the parameter based on the identified parameters by identifying means and a position estimation means (21) for determining the estimated rotational position of said rotor, a motor control device. The alphanumeric characters in parentheses indicate corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.

この構成によれば、ステータにパラメータ同定用の参照信号を注入し、これに対するモータの応答が検出される。モータの応答は、たとえば、モータの電機子巻線に流れる電流の変化として検出される。このモータの応答をモータモデルに当てはめることによって、モータのパラメータが同定される。同定されるモータパラメータは、具体的には、モータのインダクタンスＬおよび抵抗Ｒである。 According to this configuration, the reference signal for parameter identification is injected into the stator, and the response of the motor to this is detected. The motor response is detected as, for example, a change in the current flowing through the armature winding of the motor. By fitting this motor response to the motor model, the motor parameters are identified. The identified motor parameters are specifically the motor inductance L and resistance R.

この発明では、モータモデルは、ｖ＝（Ｒ＋ｐＬ）ｉ＋εで表される。このモータモデルは、モータの式ｖ＝（Ｒ＋ｐＬ）ｉに補償項εを導入したものである。これにより、電流に依存しない構造誤差や外乱は、補償項εとして分離されることになり、モータパラメータＬ，Ｒに与える影響が抑制される。その結果、モータパラメータＬ，Ｒの同定精度を高めることができる。 In the present invention, the motor model is represented by v = (R + pL) i + ε. This motor model is obtained by introducing a compensation term ε into a motor equation v = (R + pL) i. As a result, structural errors and disturbances that do not depend on the current are separated as the compensation term ε, and the influence on the motor parameters L and R is suppressed. As a result, the identification accuracy of the motor parameters L and R can be increased.

モータパラメータＬ，Ｒを高精度で同定できることにより、この同定されたパラメータを用いることで、ロータ回転位置の推定精度を向上することができる。その結果、モータの制御精度を向上することができる。
たとえば、二相固定座標系αβにおけるα軸方向のインダクタンスＬ_αは、定数Ｌ₀，Ｌ₁およびロータ回転位置θを用いて、次式(4)によって表すことができる。 Since the motor parameters L and R can be identified with high accuracy, the estimated accuracy of the rotor rotational position can be improved by using the identified parameters. As a result, the motor control accuracy can be improved.
For example, the inductance L _α in the α-axis direction in the two-phase fixed coordinate system αβ can be expressed by the following equation (4) using the constants L ₀ and L ₁ and the rotor rotational position θ.

Ｌ_α＝Ｌ₀＋Ｌ₁cos２θ …(4)
したがって、この式に基づいて、同定されたインダクタンスＬ_αから、ロータ回転位置θを推定することができる。
請求項２記載の発明は、前記ロータの回転速度を検出または推定するロータ回転速度取得手段（３０）をさらに含み、前記位置推定手段は、ロータ回転位置とインダクタンスとの関係をロータ回転速度別に記憶したテーブル（２１Ａ）を含み、前記ロータ回転速度取得手段によって取得されるロータ回転速度に応じて前記テーブルを参照し、前記パラメータ同定部によって同定されたインダクタンスに対応するロータ回転位置を導出するものである、請求項１記載のモータ制御装置である。 L _α = L ₀ + L ₁ cos 2θ (4)
Therefore, based on this equation, the inductance L _alpha identified, it is possible to estimate the rotor rotational position theta.
The invention according to claim 2 further includes rotor rotation speed acquisition means (30) for detecting or estimating the rotation speed of the rotor, and the position estimation means stores the relationship between the rotor rotation position and the inductance for each rotor rotation speed. The rotor rotation position corresponding to the inductance identified by the parameter identification unit is derived by referring to the table according to the rotor rotation speed acquired by the rotor rotation speed acquisition means. The motor control device according to claim 1.

ロータが回転しているときには、前記式(4)で表される関係が成立しなくなる。したがって、ロータが回転しているときに式(4)の関係に基づいてロータ推定回転位置を求めると、位置推定誤差が生じる。そのため、モータの制御が不良となり、トルク出力が低下するおそれがある。
そこで、この発明では、ロータ回転位置とインダクタンスとの関係をロータ回転速度別に記憶したテーブルが設けられている。そして、ロータ回転速度取得手段によって検出または推定されたロータ回転速度に応じて前記テーブルが参照され、同定されたインダクタンスに対応するロータ回転位置が導出される。これにより、ロータの回転速度に依存する位置推定誤差を低減できるから、ロータ回転位置をより正確に推定することができる。こうして位置推定精度が高められる結果、モータを精度良く制御することができ、効率的にトルクを出力させることができる。 When the rotor is rotating, the relationship expressed by the equation (4) is not established. Therefore, when the rotor estimated rotational position is obtained based on the relationship of Equation (4) when the rotor is rotating, a position estimation error occurs. As a result, the control of the motor becomes defective and the torque output may be reduced.
Therefore, in the present invention, a table is provided in which the relationship between the rotor rotational position and the inductance is stored for each rotor rotational speed. Then, the table is referred to according to the rotor rotational speed detected or estimated by the rotor rotational speed acquisition means, and the rotor rotational position corresponding to the identified inductance is derived. Thereby, since the position estimation error depending on the rotational speed of the rotor can be reduced, the rotor rotational position can be estimated more accurately. As a result of the increased position estimation accuracy, the motor can be controlled with high accuracy and torque can be output efficiently.

ロータの回転速度毎のロータ位置とインダクタンスとの関係は、測定や磁界解析によって事前に求め、これに基づいて前記テーブルを作成すればよい。
ロータ回転速度取得手段は、たとえば、位置推定手段によって求められた推定回転位置に対して時間微分を施すことによってロータ回転速度を求めるものであってもよい。また、モータへの印加電圧に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の周波数分析を行い、モータに印加される指令電圧の周波数に基づいてロータ回転速度を求めるものであってもよい。この場合、モータへの印加電圧に対してフィルタ処理を行うことで、パラメータ同定用参照信号成分を除去し、このパラメータ同定用参照信号成分を除去した信号に対して周波数分析を行うことが好ましい。 The relationship between the rotor position and the inductance for each rotational speed of the rotor may be obtained in advance by measurement or magnetic field analysis, and the table may be created based on this.
The rotor rotation speed acquisition means may obtain the rotor rotation speed by, for example, performing time differentiation on the estimated rotation position obtained by the position estimation means. Alternatively, frequency analysis such as FFT (Fast Fourier Transform) may be performed on the voltage applied to the motor, and the rotor rotational speed may be obtained based on the frequency of the command voltage applied to the motor. In this case, it is preferable to remove the parameter identification reference signal component by performing filter processing on the voltage applied to the motor, and to perform frequency analysis on the signal from which the parameter identification reference signal component has been removed.

請求項３記載の発明は、モータ電流を取得するモータ電流取得手段（９，１７）をさらに含み、前記位置推定手段は、ロータ回転位置とインダクタンスとの関係をモータ電流別に記憶したテーブルを含み、前記モータ電流取得手段によって取得されるモータ電流に応じて前記テーブルを参照し、前記パラメータ同定部によって同定されたインダクタンスに対応するロータ回転位置を導出するものである、請求項１または２記載のモータ制御装置である。 The invention according to claim 3 further includes motor current acquisition means (9, 17) for acquiring a motor current, and the position estimation means includes a table storing a relationship between the rotor rotational position and the inductance for each motor current, 3. The motor according to claim 1, wherein the motor is acquired by referring to the table according to the motor current acquired by the motor current acquisition unit and deriving a rotor rotational position corresponding to the inductance identified by the parameter identification unit. It is a control device.

モータに対してトルクを発生させるための電流を流したときには、前記式(4)で表される関係が成立しなくなる。したがって、モータに対してトルクを発生させるための電流を供給しているときに式(1)の関係に基づいてロータ回転位置を推定すると、位置推定誤差が生じる。そのため、モータの制御が不良となり、トルク出力が低下するおそれがある。
そこで、この発明では、ロータ回転位置とインダクタンスとの関係をモータ電流別に記憶したテーブルが設けられている。そして、モータ電流取得手段によって取得されたモータ電流に基づいて前記テーブルを参照し、同定されたインダクタンスに対応するロータ推定回転位置が導出される。これにより、モータにトルク発生のための電流を供給しているときでも、ロータ回転位置を正確に推定できる。したがって、位置推定精度が高められ、モータを精度良く制御することができるから、効率的にトルクを出力させることができる。 When a current for generating torque is supplied to the motor, the relationship expressed by the equation (4) is not established. Therefore, if the rotor rotational position is estimated based on the relationship of Equation (1) when a current for generating torque is supplied to the motor, a position estimation error occurs. As a result, the control of the motor becomes defective and the torque output may be reduced.
Therefore, in the present invention, a table is provided in which the relationship between the rotor rotational position and the inductance is stored for each motor current. Then, based on the motor current acquired by the motor current acquisition means, the table is referred to, and the estimated rotor rotational position corresponding to the identified inductance is derived. As a result, the rotor rotational position can be accurately estimated even when a current for generating torque is supplied to the motor. Therefore, the position estimation accuracy is improved and the motor can be controlled with high accuracy, so that torque can be output efficiently.

モータ電流毎のロータ回転位置とインダクタンスとの関係は、測定や磁界解析によって事前に求め、これに基づいて前記テーブルを作成しておけばよい。
モータ電流取得手段は、モータ電流を検出する電流センサを含むものであってもよいし、モータからトルクを発生させるために設定される電流指令値を取得するものであってもよい。 The relationship between the rotor rotation position and the inductance for each motor current may be obtained in advance by measurement or magnetic field analysis, and the table may be created based on this.
The motor current acquisition means may include a current sensor that detects the motor current, or may acquire a current command value set for generating torque from the motor.

請求項４記載の発明は、前記モータの温度を検出または推定するモータ温度取得手段（３１）をさらに含み、前記位置推定手段は、ロータ回転位置とインダクタンスとの関係をモータの温度別に記憶したテーブルを含み、前記モータ温度取得手段によって取得されるモータの温度に応じて前記テーブルを参照し、前記パラメータ同定部によって同定されたインダクタンスに対応するロータ回転位置を導出するものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ制御装置である。 The invention according to claim 4 further includes motor temperature acquisition means (31) for detecting or estimating the temperature of the motor, wherein the position estimation means stores a relationship between the rotor rotational position and the inductance for each motor temperature. The rotor rotational position corresponding to the inductance identified by the parameter identification unit is derived by referring to the table according to the motor temperature acquired by the motor temperature acquisition means. 4. The motor control device according to claim 3.

モータが発熱したりしてモータの温度が高くなると、前記式(4)で表される関係が成立しなくなる。したがって、モータへの通電を長時間行った場合など、モータの温度が高くなった状況では、式(4)の関係に基づいてロータ回転位置を推定すると、位置推定誤差が生じる。そのため、モータの制御が不良となり、トルク出力が低下するおそれがある。
そこで、この発明では、ロータ回転位置とインダクタンスとの関係を温度別に記憶したテーブルが設けられている。そして、モータ温度取得手段によって取得されたモータ温度に基づいて前記テーブルが参照され、同定されたインダクタンスに対応するロータ推定回転位置が導出される。これにより、モータが高温のときでも、ロータ回転位置を正確に推定できる。したがって、位置推定精度が高められ、モータを精度良く制御することができるから、効率的にトルクを出力させることができる。 When the motor generates heat or the motor temperature rises, the relationship expressed by the equation (4) is not established. Therefore, when the motor temperature is high, such as when the motor is energized for a long time, if the rotor rotational position is estimated based on the relationship of Equation (4), a position estimation error occurs. As a result, the control of the motor becomes defective and the torque output may be reduced.
Therefore, in the present invention, a table storing the relationship between the rotor rotational position and the inductance for each temperature is provided. And the said table is referred based on the motor temperature acquired by the motor temperature acquisition means, and the rotor estimated rotation position corresponding to the identified inductance is derived | led-out. This makes it possible to accurately estimate the rotor rotational position even when the motor is hot. Therefore, the position estimation accuracy is improved and the motor can be controlled with high accuracy, so that torque can be output efficiently.

モータ温度取得手段は、モータの温度を検出する温度センサを含んでいてもよいし、モータへの通電時間を積算し、その積算通電時間をモータ温度に対応する指標として取得するものであってもよい。積算通電時間は、たとえば、モータへの非通電時間が所定時間以上になったときにリセットされるようにしてもよい。これにより、積算通電時間をより正確にモータ温度に対応させることができる。 The motor temperature acquisition means may include a temperature sensor that detects the temperature of the motor, or may integrate the energization time to the motor and acquire the accumulated energization time as an index corresponding to the motor temperature. Good. For example, the integrated energization time may be reset when the non-energization time for the motor becomes a predetermined time or longer. As a result, the integrated energization time can be more accurately associated with the motor temperature.

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一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、車両のステアリングホイールに加えられる操舵トルクを検出するトルクセンサ１と、車両の舵取り機構２に操舵補助力を与えるモータ３（電動モータ）と、このモータ３を駆動制御するモータ制御装置５とを備えている。モータ制御装置５は、トルクセンサ１が検出する操舵トルクに応じてモータ３を駆動することによって、操舵状況に応じた適切な操舵補助を実現する。 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 apparatus to which a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. The electric power steering apparatus includes a torque sensor 1 that detects a steering torque applied to a steering wheel of a vehicle, a motor 3 (electric motor) that applies a steering assist force to a steering mechanism 2 of the vehicle, and drive control of the motor 3. And a motor control device 5. The motor control device 5 drives the motor 3 according to the steering torque detected by the torque sensor 1, thereby realizing appropriate steering assistance according to the steering situation.

モータ３は、この実施形態では、三相ブラシレスＤＣ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に配置されたＵ相、Ｖ相および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。 In this embodiment, the motor 3 is a three-phase brushless DC motor. As illustrated schematically in FIG. 2, the motor 3 is a rotor 50 as a field, and a U-phase, V arranged in a stator facing the rotor 50. Phase and W phase stator windings 51, 52, 53. The motor 3 may be of an inner rotor type in which a stator is disposed facing the outside of the rotor, or may be of an outer rotor type in which a stator is disposed facing the inside of a cylindrical rotor.

モータ制御装置５は、マイクロコンピュータ７と、このマイクロコンピュータ７によって制御され、モータ３に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）８と、モータ３の各相のステータ巻線に流れる電流を検出する電流センサ９とを備えている。
マイクロコンピュータ７は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭなど）を備えており、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ようになっている。この複数の機能処理部には、電流指令値生成部１１と、ＰＩ（比例積分）制御部１２と、指示電圧生成部１３と、γδ／αβ座標変換部１４と、αβ／ＵＶＷ座標変換部１５と、ＰＷＭ制御部１６と、ＵＶＷ／αβ座標変換部１７と、αβ／γδ座標変換部１８と、偏差演算部１９と、位置推定部２１と、パラメータ同定部２２と、参照信号生成部２３と、加算部２４とを備えている。 The motor control device 5 detects a current that flows through the microcomputer 7, a drive circuit (inverter circuit) 8 that is controlled by the microcomputer 7 and supplies power to the motor 3, and a stator winding of each phase of the motor 3. And a current sensor 9.
The microcomputer 7 includes a CPU and a memory (such as a ROM and a RAM), and functions as a plurality of function processing units by executing a predetermined program. The plurality of function processing units include a current command value generation unit 11, a PI (proportional integration) control unit 12, an instruction voltage generation unit 13, a γδ / αβ coordinate conversion unit 14, and an αβ / UVW coordinate conversion unit 15. A PWM control unit 16, a UVW / αβ coordinate conversion unit 17, an αβ / γδ coordinate conversion unit 18, a deviation calculation unit 19, a position estimation unit 21, a parameter identification unit 22, and a reference signal generation unit 23. , And an adding unit 24.

電流指令値生成部１１は、モータ３のロータ磁極方向に沿うｄ軸電流成分の指令値Ｉ_d ^*と、ｄ軸に直交するｑ軸電流成分の指令値Ｉ_q ^*とを生成する。以下、これらをまとめて言うときには、「電流指令値Ｉ_dq」という。ただし、ｄｑ座標平面はロータ５０の回転方向に沿う平面であり、ｄ軸およびｑ軸は、ロータ５０とともに回転する二相回転座標系（ｄ−ｑ）を規定する（図２参照）。 The current command value generation unit 11 generates a command value I _d ^* of a d-axis current component along the rotor magnetic pole direction of the motor 3 and a command value I _q ^* of a q-axis current component orthogonal to the d axis. Hereinafter, these are collectively referred to as “current command value I _dq ”. However, the dq coordinate plane is a plane along the rotation direction of the rotor 50, and the d axis and the q axis define a two-phase rotation coordinate system (dq) that rotates together with the rotor 50 (see FIG. 2).

モータ３のＵ相、Ｖ相およびＷ相に与えるべき電流（正弦波電流）の振幅を表す電流指令値Ｉ^*を用いると、ｄ軸電流指令値Ｉ_d ^*およびｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*は、次式(1)(2)のように表される。 When the current command value I ^* representing the amplitude of the current (sine wave current) to be applied to the U phase, V phase and W phase of the motor 3 is used, the d axis current command value I _d ^* and the q axis current command value I _q ^*. Is expressed by the following equations (1) and (2).

したがって、電流指令値生成部１１は、ｄ軸電流指令値Ｉ_d ^*＝０を生成する一方で、トルクセンサ１によって検出される操舵トルクに応じたｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*を生成する。より具体的には、操舵トルクに対応したｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*を記憶したマップ（テーブル）を用いてｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*が生成されるようになっていてもよい。モータ３が発生するトルクは、モータ電流に対応するから、電流指令値Ｉ_dqは、モータ３から発生させるべきトルクを指令するための「トルク指令値」と言い換えることもできる。

Therefore, the current command value generation unit 11 generates the d-axis current command value I _d ^* = 0, while generating the q-axis current command value I _q ^* corresponding to the steering torque detected by the torque sensor 1. More specifically, the q-axis current command value I _q ^* may be generated using a map (table) that stores the q-axis current command value I _q ^* corresponding to the steering torque. Since the torque generated by the motor 3 corresponds to the motor current, the current command value I _dq can be rephrased as a “torque command value” for commanding the torque to be generated from the motor 3.

電流センサ９は、モータ３のＵ相電流Ｉ_U、Ｖ相電流Ｉ_VおよびＷ相電流Ｉ_wを検出する（以下、これらをまとめていうときには「三相検出電流Ｉ_UVW」という）。その検出値は、ＵＶＷ／αβ座標変換部１７に与えられる。
ＵＶＷ／αβ座標変換部１７は、三相検出電流Ｉ_UVWを、二相固定座標系（α−β）上での電流Ｉ_αおよびＩ_β（以下、これらをまとめていうときには「二相検出電流Ｉ_αβ」という。）に座標変換する。二相固定座標系（α−β）とは、ロータ５０の回転中心を原点として、ロータ５０の回転平面内にα軸およびこれに直交するβ軸を定めた固定座標系である（図２参照）。座標変換された二相検出電流Ｉ_αβは、αβ／γδ座標変換部１８に与えられる。 The current sensor 9 detects the U-phase current I _U , the V-phase current I _V and the W-phase current I _w of the motor 3 (hereinafter referred to as “three-phase detection current I _UVW ” when collectively referred to). The detected value is given to the UVW / αβ coordinate converter 17.
The UVW / αβ coordinate converter 17 converts the three-phase detection current I _UVW into the currents I _α and I _β on the two-phase fixed coordinate system (α-β) (hereinafter referred to as “two-phase detection current I _The coordinates are converted to “ _αβ ”. The two-phase fixed coordinate system (α-β) is a fixed coordinate system in which the rotation center of the rotor 50 is the origin and the α axis and the β axis orthogonal to the rotation axis of the rotor 50 are defined (see FIG. 2). ). The coordinate-converted two-phase detection current I _αβ is given to the αβ / γδ coordinate conversion unit 18.

αβ／γδ座標変換部１８は、二相検出電流Ｉ_αβを、位置推定部２１によって推定されるロータ回転位置θ^（以下、「推定回転位置θ^」という。）に従う二相回転座標系（γ−δ）上での電流Ｉ_γおよびＩ_δ（以下、これらをまとめていうときには「二相検出電流Ｉ_γδ」という。）に座標変換する。二相回転座標系（γ−δ）は、推定回転位置θ^にロータ５０がある場合に、ロータ磁極方向に沿うγ軸と、このγ軸に直交するδ軸とによって規定される回転座標系である（図２参照）。推定回転位置θ^に誤差がなく、実際のロータ回転位置と一致しているとき、二相回転座標系（ｄ−ｑ）と二相回転座標系（γ−δ）とは一致する。 The αβ / γδ coordinate conversion unit 18 converts the two-phase detection current I _αβ into a two-phase rotation coordinate system (hereinafter referred to as “estimated rotation position θ ^”) estimated by the position estimation unit 21 (hereinafter referred to as “estimated rotation position θ ^”). Coordinates are converted into currents I _γ and I _δ on γ−δ) (hereinafter, collectively referred to as “two-phase detection current I _γδ ”). The two-phase rotational coordinate system (γ−δ) is a rotational coordinate system defined by a γ axis along the rotor magnetic pole direction and a δ axis orthogonal to the γ axis when the rotor 50 is at the estimated rotational position θ ^. (See FIG. 2). When the estimated rotational position θ ^ has no error and coincides with the actual rotor rotational position, the two-phase rotational coordinate system (dq) and the two-phase rotational coordinate system (γ-δ) coincide.

二相検出電流Ｉ_γδは、偏差演算部１９に与えられるようになっている。この偏差演算部１９は、ｄ軸電流指令値Ｉ_d ^*に対するγ軸電流Ｉ_γの偏差、およびｑ軸電流指令値Ｉ_q ^*に対するδ軸電流Ｉ_δの偏差を演算する。これらの偏差がＰＩ制御部１２に与えられてそれぞれＰＩ演算処理を受ける。そして、これらの演算結果に応じて、指示電圧生成部１３によって、γ軸指示電圧Ｖ_γ ^*およびδ軸指示電圧Ｖ_δ ^*（以下、これらをまとめていうときには「二相指示電圧Ｖ_γδ」という。）が生成されて、γδ／αβ座標変換部１４に与えられる。 The two-phase detection current I _γδ is supplied to the deviation calculation unit 19. The deviation calculator 19 calculates a deviation of the γ-axis current I _{γ with} respect to the d-axis current command value I _d ^* and a deviation of the δ-axis current I _{δ with} respect to the q-axis current command value I _q ^* . These deviations are given to the PI control unit 12 and are each subjected to PI calculation processing. Then, in accordance with these calculation results, the command voltage generator 13 causes the γ-axis command voltage V _γ ^* and the δ-axis command voltage V _δ ^* (hereinafter referred to as “two-phase command voltage V _γδ ” when collectively referred to). ) Is generated and provided to the γδ / αβ coordinate converter 14.

γδ／αβ座標変換部１４は、γ軸指示電圧Ｖ_γ ^*およびδ軸指示電圧Ｖ_δ ^*を、二相固定座標系（α−β）の指示電圧であるα軸指示電圧Ｖ_α ^*およびβ軸指示電圧Ｖ_β ^*（以下、これらをまとめていうときには「二相指示電圧Ｖ_αβ」という。）に座標変換する。この二相指示電圧Ｖ_αβは、αβ／ＵＶＷ座標変換部１５に与えられる。
αβ／ＵＶＷ座標変換部１５は、α軸指示電圧Ｖ_α ^*およびβ軸指示電圧Ｖ_β ^*を三相固定座標系の指示電圧、すなわち、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の指示電圧Ｖ_U ^*，Ｖ_V ^*，Ｖ_W ^*（以下、これらをまとめていうときには「三相指示電圧Ｖ_UVW」という。）に変換する。 The γδ / αβ coordinate converter 14 converts the γ-axis command voltage V _γ ^* and the δ-axis command voltage V _δ ^* into α-axis command voltages V _α ^* and β that are command voltages of the two-phase fixed coordinate system (α-β). Coordinates are converted to an axis command voltage V _β ^* (hereinafter, collectively referred to as “two-phase command voltage V _αβ ”). The two-phase instruction voltage V _αβ is given to the αβ / UVW coordinate conversion unit 15.
The αβ / UVW coordinate converter 15 converts the α-axis command voltage V _α ^* and the β-axis command voltage V _β ^* into the command voltages of the three-phase fixed coordinate system, that is, the command voltages V _U ^{* of the} U phase, the V phase, and the W phase ^. , V _V ^* , V _W ^* (hereinafter collectively referred to as “three-phase indicating voltage V _UVW ”).

ＰＷＭ制御部１６は、三相の指示電圧Ｖ_U ^*，Ｖ_V ^*，Ｖ_W ^*に応じて制御されたデューティ比の駆動信号を生成して駆動回路８に与える。これにより、モータ３の各相には、該当する相の指示電圧Ｖ_U ^*，Ｖ_V ^*，Ｖ_W ^*に応じたデューティ比で電圧が印加されることになる。
このような構成によって、舵取り機構２に結合された操作部材としてのステアリングホイール（図示せず）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、その検出された操舵トルクに応じた電流指令値Ｉ_dqが電流指令値生成部１１によって生成される。この電流指令値Ｉ_dqと二相検出電流Ｉ_γδとの偏差が偏差演算部１９によって求められ、この偏差を零に導くようにＰＩ制御部１２によるＰＩ演算が行われる。この演算結果に対応した二相指示電圧Ｖ_γδが指示電圧生成部１３によって生成され、これが、座標変換部１４，１５を経て三相指示電圧Ｖ_UVWに変換される。そして、ＰＷＭ制御部１６の働きによって、その三相指示電圧Ｖ_UVWに応じたデューティ比で駆動回路８が動作することによって、モータ３が駆動され、電流指令値Ｉ_dqに対応した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、操舵トルクに応じて操舵補助を行うことができる。電流センサ９によって検出される三相検出電流Ｉ_UVWは、座標変換部１７，１８を経て、電流指令値Ｉ_dqに対応するように二相回転座標系（γ−δ）で表された二相検出電流Ｉ_γδに変換された後に、偏差演算部１９に与えられる。 The PWM control unit 16 generates a drive signal having a duty ratio controlled according to the three-phase instruction voltages V _U ^* , V _V ^* , and V _W ^* and supplies the drive signal to the drive circuit 8. As a result, a voltage is applied to each phase of the motor 3 with a duty ratio corresponding to the instruction voltages V _U ^* , V _V ^* , and V _W ^* of the corresponding phase.
With such a configuration, when a steering torque is applied to a steering wheel (not shown) as an operation member coupled to the steering mechanism 2, this is detected by the torque sensor 1. Then, the current command value generation unit 11 generates a current command value I _dq corresponding to the detected steering torque. A deviation between the current command value I _dq and the two-phase detection current I _γδ is obtained by the deviation calculation unit 19, and PI calculation is performed by the PI control unit 12 so as to lead this deviation to zero. A two-phase command voltage V _γδ corresponding to the calculation result is generated by the command voltage generation unit 13, and this is converted into a three-phase command voltage V _UVW through the coordinate conversion units 14 and 15. The drive circuit 8 operates at a duty ratio corresponding to the three-phase instruction voltage V _UVW by the action of the PWM control unit 16, so that the motor 3 is driven and the assist torque corresponding to the current command value I _dq is steered. It will be given to mechanism 2. Thus, steering assistance can be performed according to the steering torque. The three-phase detection current I _UVW detected by the current sensor 9 passes through the coordinate conversion units 17 and 18 and is represented by the two-phase rotational coordinate system (γ−δ) so as to correspond to the current command value I _dq. After being converted to the detected current I _γδ , the deviation is given to the deviation calculating unit 19.

回転座標系と固定座標系との間での座標変換のためには、ロータ５０の回転位置を表す位相角（電気角）θが必要である。この位相角を表す推定回転位置θ^が位置推定部２１によって生成され、γδ／αβ座標変換部１４およびαβ／γδ座標変換部１８に与えられるようになっている。
パラメータ同定部２２は、二相検出電流Ｉ_αβおよび二相指示電圧Ｖ_αβに基づいて、モータパラメータを同定する。この実施形態では、同定されるモータパラメータは、電機子巻線抵抗ＲおよびインダクタンスＬを含む。より詳しくは、パラメータ同定部２２は、α軸インダクタンスＬ_α、β軸インダクタンスＬ_β、αβ軸間インダクタンスＬ_αβを同定する。この場合に、パラメータ同定部２２は、一般的なモータの式に補償項εを導入した次式(3)のモータモデルに基づいて、パラメータ（Ｒ、Ｌおよびε）を同定する。ただし、ｖはモータ３に印加される電圧（この実施形態ではｖ＝Ｖ_αβ）、ｉはモータ電流（この実施形態ではｉ＝Ｉ_αβ）、ｐは微分演算子である。 In order to perform coordinate conversion between the rotating coordinate system and the fixed coordinate system, a phase angle (electrical angle) θ representing the rotational position of the rotor 50 is required. An estimated rotational position θ ^ representing this phase angle is generated by the position estimation unit 21 and is given to the γδ / αβ coordinate conversion unit 14 and the αβ / γδ coordinate conversion unit 18.
The parameter identifying unit 22 identifies the motor parameter based on the two-phase detection current I _αβ and the two-phase command voltage V _αβ . In this embodiment, the identified motor parameters include armature winding resistance R and inductance L. More specifically, the parameter identification unit 22 identifies the α-axis inductance L _α , the β-axis inductance L _β , and the αβ inter-axis inductance L _αβ . In this case, the parameter identification unit 22 identifies the parameters (R, L, and ε) based on the motor model of the following equation (3) in which the compensation term ε is introduced into a general motor equation. However, v is a voltage applied to the motor 3 (in this embodiment, v = V _αβ ), i is a motor current (i = I _αβ in this embodiment), and p is a differential operator.

ｖ＝（Ｒ＋ｐＬ）ｉ＋ε …(3)
このモータモデルを用いてパラメータ同定を行うことにより、構造誤差や外乱等に起因する電流ｉの変動の影響は、補償項εに分離され、パラメータＲ，Ｌには及ばない。したがって、モータパラメータＲ，Ｌを高精度に同定することができる。
位置推定部２１は、パラメータ同定部２２によって同定されるパラメータに基づいて、ロータ５０の回転位置を推定する。 v = (R + pL) i + ε (3)
By performing parameter identification using this motor model, the influence of fluctuations in the current i due to structural errors, disturbances, etc. is separated into the compensation term ε and does not reach the parameters R and L. Therefore, the motor parameters R and L can be identified with high accuracy.
The position estimation unit 21 estimates the rotational position of the rotor 50 based on the parameters identified by the parameter identification unit 22.

より具体的に説明すると、α軸インダクタンスＬ_α、β軸インダクタンスＬ_β、およびαβ軸間インダクタンスＬ_αβは、ロータ５０の回転位置θに依存し、次のように表される。
Ｌ_α＝Ｌ₀＋Ｌ₁cos２θ …(4)
Ｌ_β＝Ｌ₀−Ｌ₁cos２θ …(5)
Ｌ_αβ＝Ｌ₁sin２θ …(6)
ただし、Ｌ₀，Ｌ₁はインダクタンスの成分であり、ｄ軸インダクタンスＬ_dおよびｑ軸インダクタンスＬ_qを用いて次のように表される。 More specifically, the α-axis inductance L _α , the β-axis inductance L _β , and the αβ-axis inductance L _αβ depend on the rotational position θ of the rotor 50 and are expressed as follows.
L _α = L ₀ + L ₁ cos 2θ (4)
L _β = L ₀ −L ₁ cos 2θ (5)
L _αβ = L ₁ sin2θ (6)
However, L ₀ and L ₁ are inductance components and are expressed as follows using the d-axis inductance L _d and the q-axis inductance L _q .

Ｌ₀＝（Ｌ_d＋Ｌ_q）／２ …(7)
Ｌ₁＝（Ｌ_d−Ｌ_q）／２ …(8)
したがって、α軸インダクタンスＬ_α、β軸インダクタンスＬ_β、αβ軸間インダクタンスＬ_αβをパラメータ同定部２２で同定すると、これらを用いて、位置推定部２１は、次式(9)に基づいて推定回転位置θ^を求めることができる。 L ₀ = (L _d + L _q ) / 2 (7)
L ₁ = (L _d −L _q ) / 2 (8)
Therefore, when the α-axis inductance L _α , β-axis inductance L _β , and αβ-axis inductance L _αβ are identified by the parameter identification unit 22, the position estimation unit 21 uses these to estimate rotation based on the following equation (9): The position θ ^ can be obtained.

また、位置推定部２１は、式(4)に基づき、α軸インダクタンスＬ_αだけを用いて推定回転位置θ＾を求めてもよい。たとえば、α軸インダクタンスＬ_αと推定回転位置θ＾との対応関係を格納したテーブルを用意しておき、同定されたα軸インダクタンスＬ_αをそのテーブルに当てはめることによって、推定回転位置θ＾を求めてもよい。

Further, the position estimation unit 21 may obtain the estimated rotational position θ ^ using only the α-axis inductance L _α based on the equation (4). For example, a table storing the correspondence between the α-axis inductance L _α and the estimated rotational position θ ^ is prepared, and the estimated rotational position θ ^ is obtained by applying the identified α-axis inductance _Lα to the table. May be.

参照信号生成部２３は、パラメータ同定のために二相指示電圧Ｖ_αβに重畳すべき参照信号を生成する。たとえば、参照信号としては、Ｍ系列信号を用いることができる。この参照信号は、加算部２４によって、二相指示電圧Ｖ_αβに重畳されるようになっている。
図３は、マイクロコンピュータ７によるロータ回転位置推定演算の流れを説明するためのフローチャートであり、主として、位置推定部２１、パラメータ同定部２２および参照信号生成部２３によって所定の制御周期毎に繰り返し実行される処理の流れが示されている。 The reference signal generation unit 23 generates a reference signal to be superimposed on the two-phase instruction voltage V _αβ for parameter identification. For example, an M-sequence signal can be used as the reference signal. This reference signal is superimposed on the two-phase instruction voltage V _αβ by the adder 24.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of the rotor rotational position estimation calculation by the microcomputer 7, and is mainly repeatedly executed by the position estimation unit 21, the parameter identification unit 22, and the reference signal generation unit 23 every predetermined control cycle. The flow of processing to be performed is shown.

参照信号生成部２３で生成された参照信号は、γδ／αβ座標変換部１４が生成するα軸指示電圧Ｖ_α ^*およびβ軸指示電圧Ｖ_β ^*にそれぞれ重畳される（ステップＳ１）。これにより、モータ３のステータ巻線５１〜５３に参照信号が注入される。
一方、パラメータ同定部２２は、ＵＶＷ／αβ座標変換部１７が生成する二相検出電流Ｉ_αβ（モータからの応答）と、加算部２４が生成する参照信号が重畳された二相指示電圧Ｖ_αβとに基づいて、モータパラメータを同定する（ステップＳ２）。このとき、パラメータ同定部２２は、前記式(3)によって表される補償項εを有するモータモデルに基づいて、モータパラメータを同定する。 The reference signal generated by the reference signal generator 23 is superimposed on the α-axis command voltage V _α ^* and the β-axis command voltage V _β ^* generated by the γδ / αβ coordinate converter 14 (step S1). As a result, the reference signal is injected into the stator windings 51 to 53 of the motor 3.
On the other hand, the parameter identification unit 22 has a two-phase indication voltage V _αβ on which the two-phase detection current I _αβ (response from the motor) generated by the UVW / αβ coordinate conversion unit 17 and the reference signal generated by the addition unit 24 are superimposed. Based on the above, motor parameters are identified (step S2). At this time, the parameter identification unit 22 identifies the motor parameter based on the motor model having the compensation term ε represented by the equation (3).

こうして同定されたモータパラメータを用いて、位置推定部２１によって、推定回転位置θ＾が求められる（ステップＳ３）。
図４は、モータモデルに補償項εを導入することによる効果を説明するための図である。図４(a)は、補償項εを導入した式(3)のモータモデルを用いてパラメータ同定を行ったときの平均位置推定誤差であり、図４(b)は補償項εを用いない一般的なモータモデル（式Ａ参照）を用いてパラメータ同定を行ったときの平均位置推定誤差である。これらの図４(a)および図４(b)には、各ロータ回転位置に対する位置推定誤差の平均値が示されている。 The estimated rotational position θ ^ is obtained by the position estimating unit 21 using the motor parameter thus identified (step S3).
FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of introducing the compensation term ε into the motor model. FIG. 4 (a) shows an average position estimation error when parameter identification is performed using the motor model of Equation (3) in which the compensation term ε is introduced, and FIG. 4 (b) is a general case where the compensation term ε is not used. This is an average position estimation error when parameter identification is performed using a typical motor model (see Formula A). 4 (a) and 4 (b) show the average value of the position estimation error for each rotor rotational position.

図４(a)および図４(b)の比較から、補償項εを導入した式(3)のモータモデルを用いてパラメータ同定を行うことによって、位置推定誤差を低減できることが分かる。具体的には、補償項εを導入したモータモデル（図４(a)）を用いた場合には、平均位置推定誤差の大きさは−７〜６deg程度であるのに対して、補償項εを用いない一般的なモータモデル（図４(b)）の場合には、平均推定位置誤差の大きさは−１０〜８deg程度となっている。 From the comparison between FIG. 4A and FIG. 4B, it can be seen that the position estimation error can be reduced by performing parameter identification using the motor model of Equation (3) in which the compensation term ε is introduced. Specifically, when the motor model (FIG. 4A) in which the compensation term ε is introduced is used, the average position estimation error is about −7 to 6 degrees, whereas the compensation term ε. In the case of a general motor model that does not use (FIG. 4B), the size of the average estimated position error is about −10 to 8 deg.

このように、この実施形態によれば、補償項εを導入したモータモデルを用いてパラメータ同定を行い、こうして同定されたパラメータに基づいてロータ回転位置を推定するようにしている。そのため、構造誤差や外乱等に起因する電流変動の影響を補償項εによって吸収することができる。その結果、構造誤差や外乱等に起因する電流変動がモータパラメータＬ，Ｒの同定に与える影響を抑制しつつ、それらの同定を高精度に行うことができるようになる。これにより、ロータ回転位置の推定精度が高くなるから、それに応じて、モータの制御精度を高めることができ、モータを効率的に駆動することができるようになる。 Thus, according to this embodiment, parameter identification is performed using the motor model in which the compensation term ε is introduced, and the rotor rotational position is estimated based on the parameter thus identified. Therefore, the influence of current fluctuations caused by structural errors, disturbances, etc. can be absorbed by the compensation term ε. As a result, it is possible to perform the identification with high accuracy while suppressing the influence of the current fluctuation caused by the structural error, the disturbance or the like on the identification of the motor parameters L and R. Thereby, since the estimation accuracy of the rotor rotational position is increased, the motor control accuracy can be increased accordingly, and the motor can be driven efficiently.

図５は、この発明の他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の電気的構成を説明するためのブロック図である。この図５において、前述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
前述の第１の実施形態では、パラメータ同定部２２によって同定されたモータパラメータに基づいて、位置推定部２１で式(9)により表される演算を行って、推定回転位置θ＾を求めるようにしている。これに対して、この実施形態では、モータパラメータの各値に対応する推定回転位置θ＾を予め求めて作成したテーブルがテーブル格納部２１Ａに格納されている。位置推定部２１は、このテーブルを用いることによって、パラメータ同定部２２によって同定されたモータパラメータに対応する推定回転位置θ^を求める。 FIG. 5 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering apparatus to which a motor control apparatus according to another embodiment of the present invention is applied. 5, parts corresponding to the respective parts shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
In the first embodiment described above, based on the motor parameter identified by the parameter identification unit 22, the position estimation unit 21 performs the calculation represented by the equation (9) to obtain the estimated rotational position θ ^. ing. On the other hand, in this embodiment, a table created by obtaining in advance the estimated rotational position θ ^ corresponding to each value of the motor parameter is stored in the table storage unit 21A. The position estimation unit 21 obtains an estimated rotational position θ ^ corresponding to the motor parameter identified by the parameter identification unit 22 by using this table.

モータパラメータと推定回転位置θ^との対応関係は、どのような状況においても一定であるわけではない。
具体的には、ロータ停止時には、α軸インダクタンスＬ_αとロータ回転位置θとの関係は、式(4)に表される関係にあり、この関係は、図６に示すとおりである。しかし、ロータ５０が回転しているときには、式(4)で表される関係が厳密に成立するわけではない。つまり、モータパラメータとロータ回転位置θとの関係は、ロータ回転速度ωに依存する。 The correspondence between the motor parameter and the estimated rotational position θ ^ is not constant in every situation.
Specifically, when the rotor is stopped, the relationship between the α-axis inductance L _α and the rotor rotational position θ is expressed by the equation (4), and this relationship is as shown in FIG. However, when the rotor 50 is rotating, the relationship expressed by the equation (4) does not strictly hold. That is, the relationship between the motor parameter and the rotor rotational position θ depends on the rotor rotational speed ω.

さらにまた、モータパラメータとロータ回転位置θとの関係は、モータ３の温度にも依存する。すなわち、モータ３への通電時間が長くなり、モータ３自身の発熱によってその温度が高くなると、α軸インダクタンスＬ_αとロータ回転位置θとの関係は、式(4)に示される関係からずれてくる。つまり、モータパラメータとロータ回転位置θとの関係は、モータ温度（換言すればモータ３への通電時間）に依存する。 Furthermore, the relationship between the motor parameter and the rotor rotational position θ also depends on the temperature of the motor 3. That is, when the energization time to the motor 3 becomes longer and the temperature rises due to the heat generated by the motor 3 itself, the relationship between the α-axis inductance L _α and the rotor rotational position θ deviates from the relationship shown in the equation (4). come. That is, the relationship between the motor parameter and the rotor rotational position θ depends on the motor temperature (in other words, the energization time to the motor 3).

そしてさらに、モータパラメータとロータ回転位置θとの関係は、モータ３からトルクを発生させるためにモータ３に供給される電流にも依存する。
そこで、この実施形態では、図１に示されている構成に加えて、回転速度演算部３０と、通電時間演算部３１とが設けられている。回転速度演算部３０は、位置推定部２１によって求められた推定回転位置θ^に対して時間微分演算を行うことによってロータ回転速度ωを演算する。より具体的には、回転速度演算部３０は、たとえば、今制御周期で求められた推定回転位置θ＾と前制御周期で求められた推定回転位置θ＾との差を求めることで、現時刻における推定回転速度をロータ回転速度ωとして求める。通電時間演算部３１は、モータ３への通電時間を積算して、積算通電時間を求める。ただし、通電時間演算部３１は、モータ３への通電が行われていない非通電状態の継続時間（非通電時間）が予め定める閾値（たとえば、１０秒）に達したときに、積算通電時間をリセットするように動作する。これにより、モータ３への非通電時間が長くなってモータ３の温度が低くなれば、積算通電時間がリセットされるから、積算通電時間とモータ３の温度との対応関係を保持することができる。 Furthermore, the relationship between the motor parameter and the rotor rotational position θ also depends on the current supplied to the motor 3 in order to generate torque from the motor 3.
Therefore, in this embodiment, in addition to the configuration shown in FIG. 1, a rotation speed calculation unit 30 and an energization time calculation unit 31 are provided. The rotation speed calculation unit 30 calculates the rotor rotation speed ω by performing time differential calculation on the estimated rotation position θ ^ obtained by the position estimation unit 21. More specifically, the rotational speed calculation unit 30 obtains the difference between the estimated rotational position θ ^ obtained in the current control cycle and the estimated rotational position θ ^ obtained in the previous control cycle, for example. Is estimated as the rotor rotational speed ω. The energization time calculation unit 31 integrates the energization time to the motor 3 to obtain the accumulated energization time. However, the energization time calculation unit 31 calculates the accumulated energization time when the duration (non-energization time) of the non-energized state in which the motor 3 is not energized reaches a predetermined threshold (for example, 10 seconds). Operates to reset. Thereby, if the non-energization time to the motor 3 is lengthened and the temperature of the motor 3 is lowered, the accumulated energization time is reset, so that the correspondence between the accumulated energization time and the temperature of the motor 3 can be maintained. .

回転速度演算部３０によって演算されるロータ回転速度ωと、通電時間演算部３１によって演算される積算通電時間とは、位置推定部２１に与えられる。さらに、位置推定部２１には、電流指令値生成部１１によって生成される電流指令値Ｉ_dqが与えられる。
位置推定部２１に備えられているテーブル格納部２１Ａには、モータパラメータ（たとえば、インダクタンス）と、ロータ回転速度ωと、積算通電時間と、電流指令値Ｉ_dqと、推定回転位置θ^との関係を表すテーブルが格納されている。つまり、モータパラメータと推定回転位置θ＾との対応関係を、種々のロータ回転速度ω毎、種々の積算通電時間毎、および種々の電流指令値Ｉ_dq毎に予め測定し、その測定結果を表すテーブルがテーブル格納部２１Ａに格納されている。むろん、測定の代わりに、磁界解析によってそれらの間の関係を事前に求めてテーブルを作成することもできる。 The rotor rotation speed ω calculated by the rotation speed calculation unit 30 and the accumulated energization time calculated by the energization time calculation unit 31 are given to the position estimation unit 21. Further, the current command value I _dq generated by the current command value generation unit 11 is given to the position estimation unit 21.
The table storage unit 21A provided in the position estimation unit 21 includes motor parameters (for example, inductance), rotor rotational speed ω, accumulated energization time, current command value I _dq , and estimated rotational position θ ^. A table representing the relationship is stored. That is, the correspondence between the motor parameter and the estimated rotational position θ ^ is measured in advance for each of various rotor rotational speeds ω, for each of various accumulated energization times, and for each of various current command values I _dq , and represents the measurement result. The table is stored in the table storage unit 21A. Of course, instead of measurement, a table can be created by obtaining a relationship between them in advance by magnetic field analysis.

位置推定部２１は、ロータ回転速度ω、積算通電時間および電流指令値Ｉ_dqに基づいて、テーブル格納部２１Ａに格納されたテーブルの該当部分を参照する。そして、位置推定部２１は、パラメータ同定部２２によって同定されるモータパラメータをそのテーブルに当てはめることにより、当該モータパラメータに対応する推定回転位置θ＾を当該テーブルから読み出す。こうして、ロータ回転速度ω、積算通電時間および電流指令値Ｉ_dqによる影響を考慮して、モータパラメータに対応する推定回転位置θ＾を求めることができる。これにより、ロータ回転位置の推定精度をより一層向上することができるから、位置推定誤差に起因するトルク出力の減少を抑制または防止して、モータ３を効率良く駆動することができる。とくに、電動パワーステアリング装置において操舵補助力発生源として用いられるモータ３は非線形性が高いので、モータパラメータ同定に基づくロータ位置推定を用いる場合に、位置推定精度の向上を見込むことができる。その結果、センサレス制御によって駆動されるモータ３のトルク出力を向上することができる。 The position estimation unit 21 refers to the corresponding part of the table stored in the table storage unit 21A based on the rotor rotational speed ω, the accumulated energization time, and the current command value I _dq . Then, the position estimation unit 21 reads the estimated rotational position θ ^ corresponding to the motor parameter from the table by applying the motor parameter identified by the parameter identification unit 22 to the table. In this way, the estimated rotational position θ ^ corresponding to the motor parameter can be obtained in consideration of the effects of the rotor rotational speed ω, the cumulative energization time, and the current command value I _dq . Thereby, since the estimation accuracy of the rotor rotational position can be further improved, it is possible to suppress or prevent a decrease in torque output caused by the position estimation error and to drive the motor 3 efficiently. In particular, since the motor 3 used as a steering assist force generation source in the electric power steering apparatus has high nonlinearity, improvement in position estimation accuracy can be expected when rotor position estimation based on motor parameter identification is used. As a result, the torque output of the motor 3 driven by sensorless control can be improved.

以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の第２の実施形態では、ロータ回転位置の推定に用いるテーブルは、ロータ回転速度ω、積算通電時間および電流指令値Ｉ_dqに応じた変動を全て加味した推定回転位置θ＾が導出されるように作成されているが、これらのうちの一つまたは任意の２つの組み合わせに応じた変動を加味するようにテーブルを作成してもよい。つまり、テーブル格納部２１Ａには、ロータ回転速度ω、モータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルを格納してもよい。また、積算通電時間、モータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルを格納してもよい。さらに、電流指令値Ｉ_dq、モータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルを格納してもよい。またさらに、ロータ回転速度ω、積算通電時間、モータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルを格納したり、ロータ回転速度ω、電流指令値Ｉ_dq、モータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルを格納したり、積算通電時間、電流指令値Ｉ_dq、モータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルを格納したりしてもよい。 While the two embodiments of the present invention have been described above, the present invention can also be implemented in other forms.
For example, in the second embodiment described above, the estimated rotational position θ ^ is derived from the table used for estimating the rotor rotational position, taking into account all the variations according to the rotor rotational speed ω, the cumulative energization time, and the current command value I _dq. However, the table may be created so as to take into account variations according to one of these or any two combinations. That is, the table storage unit 21A may store a table representing the relationship between the rotor rotational speed ω, the motor parameter, and the estimated rotational position θ ^. Further, a table representing the relationship between the cumulative energization time, the motor parameter, and the estimated rotational position θ ^ may be stored. Furthermore, a table representing the relationship between the current command value I _dq , the motor parameter, and the estimated rotational position θ ^ may be stored. Furthermore, a table representing the relationship between the rotor rotational speed ω, the cumulative energization time, the motor parameter, and the estimated rotational position θ ^ is stored, and the rotor rotational speed ω, the current command value I _dq , the motor parameter, and the estimated rotational position θ ^ A table representing the relationship may be stored, or a table representing the relationship between the cumulative energization time, the current command value I _dq , the motor parameter, and the estimated rotational position θ ^ may be stored.

さらに、前述の第２の実施形態において、回転速度演算部３０は、位置推定部２１によって求められる推定回転位置θ＾を用いてロータ回転速度ωを求める構成となっているが、モータ３に簡易な速度センサを取り付け、その出力を用いる構成によって代替してもよい。また、二相指示電圧Ｖ_αβ（加算部２４の出力）に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の周波数分析を行い、モータ３に印加される指示電圧の周波数に基づいてロータ回転速度ωを求めるようにしてもよい。この場合、二相指示電圧Ｖ_αβに対してフィルタ処理を行うことで、パラメータ同定用参照信号成分を除去し、このパラメータ同定用参照信号成分を除去した信号に対して周波数分析を行うことが好ましい。さらにまた、二相検出電流Ｉ_αβに対して同様な周波数分析処理を行ってロータ回転速度ωを求める構成を採ることもできる。これらの構成では、モータ３を駆動している電圧または電圧の基本波成分の周波数を求めることによって、ロータ回転速度ωが求められることになる。 Further, in the second embodiment described above, the rotation speed calculation unit 30 is configured to obtain the rotor rotation speed ω using the estimated rotation position θ ^ obtained by the position estimation unit 21, but the motor 3 is simplified. It may be replaced by a configuration in which a simple speed sensor is attached and its output is used. Further, frequency analysis such as FFT (Fast Fourier Transform) is performed on the two-phase command voltage V _αβ (output of the adder 24), and the rotor rotational speed ω is obtained based on the frequency of the command voltage applied to the motor 3. You may do it. In this case, it is preferable to remove the parameter identification reference signal component by performing filter processing on the two-phase instruction voltage V _αβ and perform frequency analysis on the signal from which the parameter identification reference signal component has been removed. . Furthermore, it is possible to adopt a configuration in which the rotor rotational speed ω is obtained by performing a similar frequency analysis process on the two-phase detection current I _αβ . In these configurations, the rotor rotational speed ω is obtained by obtaining the voltage driving the motor 3 or the frequency of the fundamental wave component of the voltage.

また、前述の第２の実施形態において、通電時間演算部３１に代えて、モータ３の温度を検出する温度センサを設けてもよい。この場合には、テーブル格納部２１Ａには、積算通電時間に代えて、種々のモータ温度に対応するモータパラメータと推定回転位置θ＾との関係を表すテーブルが格納されることになる。換言すれば、前述の実施形態においてテーブル格納部２１Ａに格納される積算通電時間は、モータ温度の代替指標である。 In the second embodiment described above, a temperature sensor that detects the temperature of the motor 3 may be provided instead of the energization time calculation unit 31. In this case, the table storage unit 21A stores a table representing the relationship between the motor parameters corresponding to various motor temperatures and the estimated rotational position θ ^ instead of the accumulated energization time. In other words, the integrated energization time stored in the table storage unit 21A in the above-described embodiment is an alternative index of the motor temperature.

さらにまた、前述の第２の実施形態においては、種々の電流指令値Ｉ_dqに対応したモータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルがテーブル格納部２１Ａに格納されているが、電流センサ９によって検出される電流の大きさＩを求めることとし、種々の電流の大きさＩに対応したモータパラメータおよび推定回転位置θ＾の関係を表すテーブルをテーブル格納部２１Ａに格納することとしてもよい。 Furthermore, in the above-described second embodiment, a table representing the relationship between the motor parameters corresponding to various current command values I _dq and the estimated rotational position θ ^ is stored in the table storage unit 21A. 9 may be obtained, and a table representing the relationship between the motor parameters corresponding to the various current magnitudes I and the estimated rotational position θ ^ may be stored in the table storage unit 21A. .

また、前述の実施形態では、参照信号を二相指示電圧Ｖ_αβに重畳することとしたが、指示電圧生成部１３が生成する二相指示電圧Ｖ_γδに参照信号を重畳するようにしてもよい。
また、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置の駆動源としてのモータ３に本発明が適用された例について説明したが、この発明は、電動パワーステアリング装置以外の用途のモータの制御に対しても適用が可能である。 In the above-described embodiment, the reference signal is superimposed on the two-phase command voltage V _αβ , but the reference signal may be superimposed on the two-phase command voltage V _γδ generated by the command voltage generator 13. .
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the motor 3 as the drive source of the electric power steering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the control of the motor for applications other than the electric power steering apparatus. Is also applicable.

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.

この発明の一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の電気的構成を説明するためのブロック図である。1 is a block diagram for explaining an electrical configuration of an electric power steering device to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. モータの構成を説明するための図解図である。It is an illustration figure for demonstrating the structure of a motor. ロータ回転位置推定演算の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of a rotor rotational position estimation calculation. モータモデルに補償項を導入することによる効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect by introducing a compensation term into a motor model. この発明の他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の電気的構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the electrical structure of the electric power steering apparatus to which the motor control apparatus which concerns on other embodiment of this invention is applied. インダクタンスとロータ回転位置との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between an inductance and a rotor rotational position.

Explanation of symbols

５…モータ制御装置、７…マイクロコンピュータ、２１Ａ…テーブル格納部 5 ... Motor control device, 7 ... Microcomputer, 21A ... Table storage unit

Claims

A motor control device for controlling a motor including a rotor and a stator facing the rotor,
A reference signal injection means for injecting a reference signal for parameter identification into the stator;
Motor response detecting means for detecting a response of the motor to the reference signal;
Based on the motor response detected by the motor response detection means, v = (R + pL) i + ε (where v is the voltage applied to the motor, R is the stator winding resistance, L is the motor inductance, and p is the differential operation. A parameter identification means for performing parameter identification based on a motor model represented by a subordinate, i is a motor current, and ε is a compensation term independent of current response)
And a position estimating means for obtaining an estimated rotational position of the rotor based on the parameter identified by the parameter identifying means.

Rotor rotation speed acquisition means for detecting or estimating the rotation speed of the rotor,
The position estimation means includes a table that stores the relationship between the rotor rotation position and the inductance for each rotor rotation speed, refers to the table according to the rotor rotation speed acquired by the rotor rotation speed acquisition means, and identifies the parameter The motor control device according to claim 1, wherein the rotor rotation position corresponding to the inductance identified by the unit is derived.

A motor current acquisition means for acquiring the motor current;
The position estimation means includes a table storing the relationship between the rotor rotational position and the inductance for each motor current, refers to the table according to the motor current acquired by the motor current acquisition means, and is identified by the parameter identification unit The motor control device according to claim 1, wherein the rotor rotation position corresponding to the inductance is derived.

Motor temperature acquisition means for detecting or estimating the temperature of the motor,
The position estimation unit includes a table that stores a relationship between a rotor rotational position and an inductance for each motor temperature, refers to the table according to the motor temperature acquired by the motor temperature acquisition unit, and the parameter identification unit The motor control device according to any one of claims 1 to 3, which derives a rotor rotational position corresponding to the inductance identified by the equation (1).