JP3561453B2

JP3561453B2 - Electric power steering control device

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Publication number: JP3561453B2
Application number: JP36621399A
Authority: JP
Inventors: 正樹松下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001186790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＣブラシレスモータを使用して操舵力を補助する車両用の電動パワーステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に使用される電動パワーステアリング装置では、操舵軸に設けられたトルクセンサにより操舵トルクを、車速センサにより車速を検出し、この車速と操舵トルクとに応じた駆動電流をモータに与えて操舵用の補助トルクを得るように構成され、モータには整備を簡単にするために、あるいは、整備を排除するためにＤＣブラシレスモータが使用される。このようなＤＣブラシレスモータを使用した電動パワーステアリング装置では、モータ電流制御部において、検出した車速と操舵トルクとに応じた目標電流値を定めて指令値とすると共に、モータの駆動電流と回転電気角とのモニタを設けてモータの回転電気角に対応した電流値を検出し、モータ電流制御部が検出値と目標電流値との偏差を演算して検出値と目標電流値とが一致するようにインバータを制御している。
【０００３】
このように、目標トルク値を得るために電流値を目標電流値に制御するだけの制御方式ではＤＣブラシレスモータにトルクリップルが発生し、このトルクリップルが操舵輪に加わって操縦者に違和感を与えることがある。このトルクリップルは、モータの回転電気角を検出し、検出された回転子の位置に基づいて転流を行わせるときに生ずるものである。すなわち、転流時に電流が変動することによりトルクリップルが発生し、振動や騒音の原因になるものである。
【０００４】
このトルクリップルを低減させる手法としては、文献、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＰＯＷＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ８，ＮＯ．２，ＡＰＲＩＬ１９９３に「ＣｏｍｍｕｔａｔｉｏｎＳｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒｓ：ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎＩｎｓｔａｎｔＴｏｒｑｕｅ」が、また、別の文献として、１９９３ＴｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎに「ＡＮＯＶＥＬＣＵＲＲＥＮＴＣＯＮＴＲＯＬＳＴＲＡＴＥＧＹＩＮＴＲＡＰＥＺＯＩＤＡＬＥＭＦＡＣＴＵＡＴＯＲＳＴＯＭＩＮＩＭＩＺＥＴＯＲＱＵＥＲＩＰＰＬＥＳＤＵＥＴＯＰＨＡＳＥＳＣＯＭＭＵＴＡＴＩＯＮＳ」が開示されている。
【０００５】
これらは台形磁束分布型ＤＣブラシレスモータの矩形波駆動制御に関するものであり、前者を文献１、後者を文献２とすると、文献１は、モータへの印加電圧を、非転流区間で非転流相の電流を制御するためにモータ端子間へ印加する電圧と、転流時に電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御してトルクリップルを低減するためにモータ端子間に印加する電圧とで構成するものであり、さらにトルクリップルを補償するためにモータの回転電気角をパラメータとする補償電流で電流指令値を補正するものである。また、文献２は、モータへの印加電圧を、非転流相の電流を制御するためにモータ端子間へ印加する電圧と、転流時に電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御してトルクリップルを低減するために転流時に通常ではオフになる相に印加する電圧とで構成するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように制御される従来のＤＣブラシレスモータのトルクリップル低減法においては上記のように、転流時に電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御してトルクリップルを低減するためにモータの端子間へ印加する電圧など、電圧印加により補償するものであるため、電源電圧により効果に限界が生じ、補償電圧が不足して転流時に電流変動が発生したり、モータに起因するトルクリップルが充分に低減できない領域が残ってしまうなどの問題を有するものであった。特に、車両用の電動パワーステアリング装置では電源がバッテリであり、近年のように、電力消費の大きい電装部品を多数搭載する車両においては電源電圧の変動が大きく、その影響が大である。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、転流時のトルクリップルを低減するためのトルクリップル補償信号が有効に働くよう、電源電圧によるトルクリップル抑制の限界を排除し、電源電圧の変動があっても充分にトルクリップルを低減させることが可能な車両用の電動パワーステアリング制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電動パワーステアリング制御装置は、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを演算する回転角演算手段、前記ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号を演算する補償信号演算手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記トルクリップル補償信号と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【０００９】
また、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、前記ＤＣブラシレスモータの界磁コイルの中性点電圧からトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記トルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１０】
さらに、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とからトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記電流指令値と前記トルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１１】
さらにまた、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とから第一のトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記ＤＣブラシレスモータの界磁コイルの中性点電圧から第二のトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記電流指令値と前記第一のトルクリップル補償信号との加算値から指令電圧を演算する電流制御手段、この指令電圧と前記第二のトルクリップル補償信号との加算値と前記電気角信号とから前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路にＰＷＭ信号を出力する駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１２】
また、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対して電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、前記ＤＣブラシレスモータの電路電流と前記電気角信号とからフィードバック信号を生成するフィードバック信号演算手段、前記フィードバック信号演算手段からのフィードバック信号が入力され、該フィードバック信号を前記電流指令値と合致させるべく指令電圧を演算する電流制御手段、前記フィードバック信号と前記電気角信号とからトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記指令電圧と前記トルクリップル補償信号と前記電気角信号とから、通電すべき二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対して印加する補償電圧のＰＷＭ信号とを前記ＤＣブラシレスモータの駆動手段に与える駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１３】
さらに、ＤＣブラシレスモータの電気角信号と回転速度とを検出する回転角検出手段、操舵トルクと車両の走行速度とから前記ＤＣブラシレスモータを駆動する目標電流値を演算する目標電流値演算手段、ＤＣブラシレスモータのトルクリップル補償信号が有効に働くよう電源電圧に対する電圧余裕値を設定する電圧余裕値設定手段、前記目標電流値と電源電圧値と前記電圧余裕値とから電流指令値を設定する電流指令値設定手段、この電流指令値と前記電気角信号とから第一のトルクリップル補償信号を演算する補償電流演算手段、前記ＤＣブラシレスモータの電路電流と前記電気角信号とからフィードバック信号を生成するフィードバック信号演算手段、前記フィードバック信号演算手段からのフィードバック信号が入力され、前記電流指令値と前記第一のトルクリップル補償信号との加算値と、該フィードバック信号を合致させるべく指令電圧を演算する電流制御手段、前記フィードバック信号と前記電気角信号とから第二のトルクリップル補償信号を演算する補償電圧演算手段、前記指令電圧と前記第二のトルクリップル補償信号と前記電気角信号とから、通電すべき二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対して印加する補償電圧のＰＷＭ信号とを前記ＤＣブラシレスモータの駆動手段に与える駆動信号演算手段を備えたものである。
【００１４】
さらにまた、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が、ＤＣブラシレスモータの回転速度から演算された逆起電圧をパラメータとして演算されるようにしたものである。
また、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が、ＤＣブラシレスモータの回転速度をパラメータとして演算されるようにしたものである。
さらに、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値を予め設定された一定値としたものである。
さらにまた、電圧余裕値設定手段の設定する電圧余裕値が予め設定された演算式により演算されるようにしたものである。
【００１５】
また、電流指令値設定手段の設定する電流指令値が、最大電流指令値をＴＩｍａｘ、電源電圧をａ、電圧余裕値をｂ、モータ逆起電圧をｅ、モータ巻線抵抗値をｄとするとき、
ＴＩｍａｘ＝（ａ−ｂ−ｅ）／ｄ
として求められるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図、図２ないし図７は、その動作を説明する説明図である。図１において、１は車両の操舵軸に設けられたトルクセンサ、２は車両の走行速度を検出する車速センサ、３は電源電圧を検出する電圧検出回路、４はこれらのセンサ類の信号を入力するマイクロコンピュータよりなる制御装置、５は制御装置４の信号により三相のインバータ６を駆動する駆動回路、７はインバータ６からの電力により操舵装置に補助トルクを加えるＤＣブラシレスモータ、９はインバータ６からＤＣブラシレスモータ７への電路に設けられた相電流検出用抵抗８ａ、８ｂの出力により電路電流を検出する電流検出回路、１０はＤＣブラシレスモータ７の界磁の中性点電圧を検出する中性点電圧検出回路、１１はＤＣブラシレスモータ７に設けられたホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力を制御装置４に加えるホールセンサＩ／Ｆ回路である。
【００１７】
制御装置４はソフトウエアの構成ブロックとして、トルクセンサ１と車速センサ２の出力によりＤＣブラシレスモータ７に対する目標電流値を演算する目標電流値演算部４ａと、この目標電流値演算部４ａと電源電圧を検出する電圧検出回路３との信号などにより電流指令値を演算する電流指令値設定部４ｂと、この電流指令値設定部４ｂの電流指令値などにより供給電流を制御する電流制御部４ｃと、電流検出回路９が検出した電流値を電流制御部４ｃに与えるフィードバック電流演算部４ｄと、ホールセンサＩ／Ｆ回路１１の信号によりＤＣブラシレスモータ７の電気角を検出して電気角信号を出力する電気角演算部４ｅと、中性点電圧検出回路１１の信号によりトルクリップル補償電圧を演算するトルクリップル補償電圧演算部４ｆと、電流制御部４ｃとトルクリップル補償電圧演算部４ｆとの加算値と電気角信号とを入力して駆動回路５の出力電圧を制御する駆動信号演算部４ｇと、電気角演算部４ｅの電気角信号からＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算するモータ回転数演算部４ｈと、演算されたモータの回転数から逆起電圧を演算するモータ逆起電圧演算部４ｉと、モータの逆起電圧から電圧余裕値を演算して電流指令値設定部４ｂに与える電圧余裕値設定部４ｊとから構成されている。
【００１８】
このように構成されたこの発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置において、トルクセンサ１に操舵力が加わると、トルクセンサ１と車速センサ２からの信号が目標電流値演算部４ａに入力され、目標電流値演算部４ａは車速と操舵力とに応じたトルクをＤＣブラシレスモータ７に出力させるための目標電流値を演算して電流指令値設定部４ｂに出力する。この目標電流値は電流制御部４ｃと駆動信号演算部４ｇとを介して駆動回路５に加えられＤＣブラシレスモータ７を駆動するが、このとき、電気角演算部４ｅがホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転位置信号により電気角θを演算して電気角信号をフィードバック電流演算部４ｄとモータ回転数演算部４ｈとに与える。モータ回転数演算部４ｈは電気角信号からＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算してモータ逆起電圧演算部４ｉに与え、モータ逆起電圧演算部４ｉはこの回転数からモータの逆起電圧を演算して電圧余裕値設定部４ｊに与える。
【００１９】
電圧余裕値設定部４ｊは図２に示すようなモータ逆起電圧変換テーブルを備えており、入力したモータの逆起電圧を電圧余裕値に変換して電流指令値設定部４ｂに入力する。電流指令値設定部４ｂは、図３に示すフローチャートにより目標電流値演算部４ａからの目標電流に対して限定を加える。すなわち、図３のステップ３０１において、電圧検出回路３による電源電圧値ａと、電圧余裕値設定部４ｊからの電圧余裕ｂおよびモータ逆起電圧ｅと、目標電流値演算部４ａからの目標電流値ｃと、記憶しているＤＣブラシレスモータ７の巻線抵抗値ｄとを読み込み、ステップ３０２にて最大電流指令値ＴＩｍａｘを
ＴＩｍａｘ＝（ａ−ｂ−ｅ）／ｄ
として求め、ステップ３０３では目標電流値ｃと最大電流指令値ＴＩｍａｘとの比較を行い、ＴＩｍａｘ＜ｃであればステップ３０４にて電流指令値＝ＴＩｍａｘとし、ＴＩｍａｘ≧ｃであればステップ３０５にて電流指令値＝目標電流値と設定してこの電流指令値を電流制御部４ｃに出力する。
【００２０】
また、フィードバック電流演算部４ｄは入力された電気角信号に対するフィードバック電流の演算式を記憶しており、電流検出回路９からの信号と電気角信号とにより演算したフィードバック電流値（非転流相の電流値）を電流制御部４ｃに出力する。電流制御部４ｃは電流指令値設定部４ｂから与えられた電流指令値とフィードバック電流値とが一致するように目標電圧値を設定する。一方トルクリップル補償電圧演算部４ｆは、中性点電圧検出回路１０から中性点電圧を得て上記従来例の文献１と同様に、転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するために中性点電圧を補償するトルクリップル補償電圧値を設定する。
【００２１】
駆動信号演算部４ｇは電流制御部４ｃが設定した目標電圧値と、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが設定したトルクリップル補償電圧値との加算値、および、電気角信号を入力し、ＤＣブラシレスモータ７を駆動するための三相ＰＷＭ信号を出力し、この三相ＰＷＭ信号が駆動回路５を介して三相インバータ６に入力され、三相の界磁電圧が生成されてＤＣブラシレスモータ７が駆動される。このように電圧余裕値設定部４ｊがモータの逆起電圧を電圧余裕値に変換し、図３に示したように、電源電圧から電圧余裕値と逆起電圧とを差し引いた値から最大電流指令値を演算し、目標電流値との比較により電流指令値を決定するので、常に電圧余裕を持たせた状態でＤＣブラシレスモータ７の電流値を設定することができ、トルクリップルを抑制することが可能となるものである。
【００２２】
このトルクリップルの抑制を図４ないし図６にて説明すると、図４は低速回転時で逆起電圧が低い状態での電流波形と出力トルクを示すもので、逆起電圧が低いために電圧余裕が充分に得られ、トルクリップルは発生せず、転流時の電流リップルも生じない。回転速度が上昇して逆起電圧が高くなればこれに伴って電圧余裕値に不足が生じ、低速回転時と同様の電流設定では図５に示すように転流時の電流リップルが発生し、この電流リップルに起因するトルクリップルが発生する。この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置においては上記のように、逆起電圧から電圧余裕値を得てこの電圧余裕値を電源電圧から差し引いて電流指令値ＴＩｍａｘを決定するようにしたので、常に電圧余裕値が確保でき、図６の実線にて示すように高速回転時にも転流時の電流リップルが発生することなく、従って、トルクリップルも発生しない電動パワーステアリング制御装置が得られることになる。
【００２３】
なお、以上の説明では電圧余裕値設定部４ｊに図２のようなモータ逆起電圧変換テーブルを記憶させる内容で説明したが、図７に示すようにモータ回転数に対して電圧余裕値を決定するモータ回転数変換テーブルを使用しても同様の効果が得られ、また、これらのテーブルに替わり、予め設定した一定電圧を電圧余裕値設定部４ｊに記憶させたり、条件に応じて演算する演算式を電圧余裕値設定部４ｊに記憶させて電圧余裕を得ることもできる。
【００２４】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、図中、１はトルクセンサ、２は車速センサ、３は電源電圧検出回路、４はこれらのセンサ類の信号を入力するマイクロコンピュータよりなる制御装置、５は三相のインバータ６を駆動する駆動回路、７はＤＣブラシレスモータ、８ａおよび８ｂは相電流検出用抵抗、９は電流検出回路であり、以上は実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置とは制御装置４の内容が後述するように異なる以外は同様のものである。また、１３はＤＣブラシレスモータ７に設けられたレゾルバ１２ｄにより検出した回転位置信号を制御装置４に加えてＤＣブラシレスモータ７の回転角を検出するレゾルバＩ／Ｆ回路である。
【００２５】
また、制御装置４はソフトウエアの構成ブロックとして、目標電流値演算部４ａと、電流指令値設定部４ｂと、フィードバック電流演算部４ｄと、レゾルバ１２ｄからの信号によりＤＣブラシレスモータ７の電気角信号を演算する電気角演算部４ｅと、電流指令値設定部４ｂが出力する電流指令値と電気角演算部４ｅの出力する電気角信号とを入力してトルクリップルの補償電流を生成するトルクリップル補償電流演算部４ｋと、電流指令値設定部４ｂが出力する電流指令値とトルクリップル補償電流演算部４ｋが出力する補償電流値との加算値と電路電流のフィードバック信号とを入力する電流制御部４ｃと、この電流制御部４ｃの出力する目標電圧値と電気角演算部４ｅが出力する電気角信号とを入力して駆動回路５を制御する駆動信号演算部４ｇと、電気角演算部４ｅの出力する電気角信号からＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算するモータ回転数演算部４ｈと、この回転数からＤＣブラシレスモータの逆起電圧を演算するモータ逆起電圧演算部４ｉと、この逆起電圧から電圧余裕値を演算して電流指令値設定部４ｂに与える電圧余裕値設定部４ｊとから構成されている。
【００２６】
すなわち、この実施の形態は、実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置に対し、ＤＣブラシレスモータ７の回転位置信号をホールセンサに替わってレゾルバ１２ｄにより得るようにし、また、中性点電圧を得てトルクリップル補償電圧値を生成するトルクリップル補償電圧演算部に替わり、電気角演算部４ｅの出力する電気角信号と、電流指令値設定部４ｂが出力する電流指令値とを入力してトルクリップルを補償するトルクリップル補償電流演算部４ｋを設けるようにしたものであり、電流制御部４ｃには電流指令値設定部４ｂの出力とトルクリップル補償電流演算部４ｋの出力とが加算されて入力され、電流制御部４ｃの出力はそのまま駆動信号演算部４ｇに入力されるようにしたものである。また、電流指令値設定部４ｂの演算内容と、電圧余裕値設定部４ｊの記憶内容とは実施の形態１と同様である。
【００２７】
そして、トルクリップル補償電流演算部４ｋは電気角信号と実施の形態１にて説明した電流指令値とからトルクの変動を相殺するように電流指令値を補正するトルクリップル補償電流値を生成し、また、フィードバック電流演算部４ｄは実施の形態１と同様に電気角信号と電流検出回路９からの信号とから演算したフィードバック電流値（非転流相の電流値）を電流制御部４ｃに出力し、電流制御部４ｃは電流指令値とトルクリップル補償電流値との加算値より得られる第二の電流指令値がフィードバック電流値と一致するように目標電圧値を設定して駆動信号演算部４ｇに加え、駆動信号演算部４ｇは電気角信号と目標電圧値とに基づき三相ＰＷＭ信号を出力し、ＤＣブラシレスモータ７を駆動する。
【００２８】
このように、この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置においても、実施の形態１と同様に、電流指令値設定部４ｂは電源電圧から電圧余裕と逆起電圧とを差し引いた値から最大電流指令値を演算し、目標電流値との比較により電流指令値を決定するので、トルクリップルの抑制が可能となり、操舵輪に加わる振動を低減し、また、騒音を抑制することができるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様に、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕を得ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、この実施の形態は、実施の形態１にて示したＤＣブラシレスモータ７の回転位置を検出するホールセンサＩ／Ｆ回路１１と、ホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとに替えてレゾルバ１２ｄとレゾルバＩ／Ｆ回路１３とを使用すると共に、電流指令値指令部４ｂが出力する電流指令値と電気角演算部４ｅから得た電気角信号とを入力してトルクリップルを補償するトルクリップル補償電流演算部４ｋを追設し、トルクリップル補償電流演算部４ｋが電気角信号と電流指令値とからトルクリップルを相殺するように電流指令値を補正するトルクリップル補償電流値を生成し、電流制御部４ｃが電流指令値とトルクリップル補償電流値との加算値と電路電流のフィードバック信号とから目標電圧値を設定すると共に、この目標電圧値に、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが生成したトルクリップル補償電圧値を加算して駆動信号演算部４ｇに加えるようにしたものである。
【００３０】
このように構成されたこの発明の実施の形態３の電動パワーステアリング制御装置は、トルクリップル補償電流演算部４ｋがレゾルバ１２ｄから得た電気角信号と電流指令値とによりトルクリップル補償電流を生成してトルク変動を相殺するように電流指令値を補正すると共に、補正された電流指令値から得た目標電圧値をさらに中性点電圧を補償するトルクリップル補償電圧により補正して転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するようにしたものである。また、電流指令値設定部４ｂは実施の形態１と同様に電圧余裕値をもとに電流指令値を演算するので、トルクリップルの抑制効果は確実なものとなり、操舵性をより安定化できるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様に、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕を得ることができるものである。
【００３１】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、図中、１は操舵軸に設けられたトルクセンサ、２は走行速度を検出する車速センサ、３は電源電圧を検出する電圧検出回路、４はこれらのセンサ類の信号を入力するマイクロコンピュータよりなる制御装置、５は制御装置４の信号により三相のインバータ６を駆動する駆動回路、７はインバータ６からの電力により操舵装置に補助トルクを加えるＤＣブラシレスモータ、９はインバータ６からＤＣブラシレスモータ７への電路に設けられた相電流検出用抵抗８ａと８ｂとの出力により電路の電流を検出する電流検出回路、１１はＤＣブラシレスモータ７に設けられたホールセンサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力を制御装置４に加えてＤＣブラシレスモータ７の回転角を検出するホールセンサＩ／Ｆ回路である。
【００３２】
また、制御装置４はソフトウエアの構成ブロックとして、トルクセンサ１と車速センサ２の出力によりＤＣブラシレスモータ７の目標電流を演算する目標電流値演算部４ａと、目標電流値演算部４ａと電圧検出回路３との信号などにより電流を設定する電流指令値設定部４ｂと、この電流指令値設定部４ｂの指令により供給電流を制御する電流制御部４ｃと、フィードバック電流値（非転流相の電流値）を電流制御部４ｃに与えるフィードバック電流演算部４ｄと、ホールセンサＩ／Ｆ回路１１の信号によりＤＣブラシレスモータ７の電気角信号を演算する電気角演算部４ｅと、この電気角演算部４ｅの信号とフィードバック電流値とによりトルクリップルの補償電圧を出力するトルクリップル補償電圧演算部４ｆと、電流制御部４ｃの信号とトルクリップル補償電圧演算部４ｆの信号と電気角信号とを入力して駆動回路５の電圧を制御する駆動信号演算部４ｇと、電気角演算部４ｅの出力によりＤＣブラシレスモータ７の回転数を演算するモータ回転数演算部４ｈと、このモータ回転数から逆起電圧を演算するモータ逆起電圧演算部４ｉと、この逆起電圧から電圧余裕値を演算して電流指令値設定部４ｂに与える電圧余裕値設定部４ｊとから構成されている。
【００３３】
この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置は、実施の形態１と比べ、トルクリップル補償電圧演算部４ｆに対する入力を電気角信号とフィードバック電流値としたものである。そして、トルクリップル補償電圧演算部４ｆは、転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するために、上記した従来例の文献２と同様に、転流時に通常ではオフになる相に印加する目標電圧を生成するように構成される。また、駆動信号演算部４ｇは、電気角演算部４ｅが出力する電気角信号と、電流制御部４ｃが出力する目標電圧値と、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが出力する目標電圧とから、通電する二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対するＰＷＭ信号との三相のＰＷＭ信号を生成する。
【００３４】
このように、上記の実施の形態１とはトルクリップルを抑制する手法は異なるが、実施の形態１と同様に、電流制御部４ｃが出力する目標電圧値は電流指令値設定部４ｂが演算して出力する電流指令値に基づくものであり、電流指令値は、電源電圧から電圧余裕値と逆起電圧とを差し引いた値から演算されるので、トルクリップルの低減に必要な電圧余裕値を確保することができ、操舵輪に加わる振動を低減し、また、騒音を抑制することができるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様に、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕を得ることができるものである。
【００３５】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図であり、この実施の形態は、実施の形態４に対し、ＤＣブラシレスモータ７の電気角信号の検出をレゾルバ１２ｄとレゾルバＩ／Ｆ回路１３とから得るようにすると共に、レゾルバＩ／Ｆ回路１３から得た電気角信号を入力してトルクリップルを補償するトルクリップル補償電流演算部４ｋを追設したもので、トルクリップル補償電流演算部４ｋが電気角信号と電流指令値とからトルクの変動を相殺するように電流指令値を補正するトルクリップル補償電流値を生成し、電流制御部４ｃが電流指令値とトルクリップル補償電流値との加算値と電路電流のフィードバック信号とから目標電圧値を設定して駆動信号演算部４ｇに出力すると共に、駆動信号演算部４ｇには実施の形態４と同様に、トルクリップル補償電圧演算部４ｆが生成する転流時の電流の立ち上がりと立ち下がりとを制御するための転流時に通常ではオフになる相に印加する目標電圧と電気角信号とが入力されるようにしたものである。
【００３６】
このように、この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置においては、駆動信号演算部４ｇは、電気角演算部４ｅの電気角信号と電流制御部４ｃが出力する目標電圧値とトルクリップル補償電圧演算部４ｆが出力する補償電圧値とから、通電する二相に対するＰＷＭ信号と、転流時に通常ではオフになる相に対するＰＷＭ信号との三相のＰＷＭ信号を生成する。電流制御部４ｃが出力する目標電圧値は、レゾルバ１２ｄから得た電気角信号により生成されたトルクリップル補償電流により補正された電流指令値から得られるものであり、また、電流制御部４ｃに入力される電流指令値は、電流指令値設定部４ｂにより電源電圧から電圧余裕値と逆起電圧とを差し引いた値から演算されたものである。従って、実施の形態２と同様にトルクリップルの抑制効果はより確実となり、操舵性をより安定させることができるものである。なお、電圧余裕値設定部４ｊは実施の形態１と同様、図２のモータ逆起電圧変換テーブルや、図７のモータ回転数変換テーブルや、予め設定した一定電圧、あるいは、演算式などのいずれかを記憶させて電圧余裕値を得ることができるものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明の電動パワーステアリング制御装置によれば、各手法によるトルクリップル抑制の技術に対し、ＤＣブラシレスモータを駆動するための電流を制御する制御装置に電流指令値設定部を設け、この電流指令値設定部がモータ逆起電圧やモータ回転数などから電圧余裕値を設定し、電源電圧から電圧余裕値を減算した値を基に電流指令値を設定するように構成したので、全回転域において電源電圧の変動の如何に拘わらずＤＣブラシレスモータのトルクリップルを完全に除去することができ、操作性の良好な電動パワーステアリング制御装置を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１の動作を説明する説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態４の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態５の電動パワーステアリング制御装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１トルクセンサ、２車速センサ、３電圧検出回路、４制御装置、
４ａ目標電流値演算部、４ｂ電流指令値設定部、４ｃ電流制御部、
４ｄフィードバック電流演算部、４ｅ電気角演算部、
４ｆトルクリップル補償電圧演算部、４ｇ駆動信号演算部、
４ｈモータ回転数演算部、４ｉモータ逆起電圧演算部、
４ｊ電圧余裕値設定部、４ｋトルクリップル補償電流演算部、
５駆動回路、６インバータ、７ＤＣブラシレスモータ、
８ａ、８ｂ相電流検出用抵抗、９電流検出回路、１０中性点電圧検出回路、
１１ホールセンサＩ／Ｆ回路、１２ａ、１２ｂ、１２ｃホールセンサ、
１２ｄレゾルバ、１３レゾルバＩ／Ｆ回路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering control device for a vehicle that assists a steering force by using a DC brushless motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an electric power steering device used for a vehicle, a steering torque is detected by a torque sensor provided on a steering shaft, a vehicle speed is detected by a vehicle speed sensor, and a drive current corresponding to the vehicle speed and the steering torque is supplied to the motor to perform steering. , And a DC brushless motor is used for the motor to simplify maintenance or eliminate maintenance. In such an electric power steering device using a DC brushless motor, a target current value corresponding to the detected vehicle speed and steering torque is determined and set as a command value by a motor current control unit, and a drive current of the motor and a rotating electric motor are determined. An angle monitor is provided to detect a current value corresponding to the rotational electrical angle of the motor, and a motor current control unit calculates a deviation between the detected value and the target current value so that the detected value matches the target current value. Is controlling the inverter.
[0003]
As described above, in the control method in which only the current value is controlled to the target current value in order to obtain the target torque value, torque ripple occurs in the DC brushless motor, and this torque ripple is applied to the steered wheels and gives an uncomfortable feeling to the driver. Sometimes. This torque ripple is generated when the rotational electrical angle of the motor is detected and commutation is performed based on the detected position of the rotor. That is, when the current fluctuates at the time of commutation, torque ripple is generated, which causes vibration and noise.
[0004]
As a method for reducing the torque ripple, a method described in the literature, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL8, NO. 2, APRIL 1993 to the "Commutation Strategies for Brushless DC Motors: Influence on Instant Torque" is, also, as another of the literature, 1993 The European Power to Electronics Association "A NOVEL CURRENT CONTROL STRATEGY IN TRAPEZOIDAL EMF ACTUATORS TOMINIMIZE TORQUE RIPPLES DUE TO PHASES COMMUTIONS "is disclosed.
[0005]
These are related to the rectangular wave drive control of a trapezoidal magnetic flux distribution type DC brushless motor. Assuming that the former is literature 1 and the latter is literature 2, the literature 1 indicates that the voltage applied to the motor is non-commutated in a non-commutation section. Composed of a voltage applied between motor terminals to control phase current and a voltage applied between motor terminals to control torque rise and fall during commutation to reduce torque ripple In order to further compensate for the torque ripple, the current command value is corrected with a compensation current using the rotation angle of the motor as a parameter. Reference 2 discloses that a torque ripple is controlled by controlling a voltage applied to a motor between a motor terminal to control a non-commutation phase current and a rise and fall of a current during commutation. In order to reduce this, the voltage is applied to a phase that is normally turned off during commutation.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional torque ripple reduction method of the DC brushless motor controlled as described above, as described above, the rising and falling of the current during commutation is controlled to reduce the torque ripple between the terminals of the motor. Compensation is performed by applying voltage, such as the applied voltage.Therefore, the effect is limited by the power supply voltage, and the compensation voltage is insufficient, causing current fluctuation during commutation, and sufficiently reducing torque ripple due to the motor. There is a problem that an impossible area remains. In particular, in an electric power steering device for a vehicle, the power supply is a battery, and in a vehicle equipped with a large number of electric components that consume a large amount of power, as in recent years, the power supply voltage greatly fluctuates, and the effect is large.
[0007]
The present invention has been made to solve such a problem, The torque ripple compensation signal for reducing the torque ripple during commutation works effectively. It is an object of the present invention to provide an electric power steering control device for a vehicle that eliminates the limit of torque ripple suppression due to a power supply voltage and can sufficiently reduce the torque ripple even when the power supply voltage fluctuates.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An electric power steering control device according to the present invention includes: a rotation angle calculation unit that calculates an electric angle signal and a rotation speed of a DC brushless motor; a compensation signal calculation unit that calculates a torque ripple compensation signal of the DC brushless motor; Target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from the traveling speed of the vehicle, DC brushless motor torque ripple compensation signal works effectively Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to a power supply voltage, current command value setting means for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value, A drive signal calculating means for outputting a PWM signal to the drive circuit of the DC brushless motor from the torque ripple compensation signal and the electric angle signal is provided.
[0009]
A rotation angle detecting means for detecting an electric angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor; a compensation voltage calculating means for calculating a torque ripple compensation signal from a neutral point voltage of a field coil of the DC brushless motor; Target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from the traveling speed of the vehicle, DC brushless motor torque ripple compensation signal works effectively Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to a power supply voltage, current command value setting means for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value, A drive signal calculating means for outputting a PWM signal to a drive circuit of the DC brushless motor from an added value of the torque ripple compensation signal and the electric angle signal.
[0010]
A rotation angle detection means for detecting an electrical angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor; a target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from a steering torque and a traveling speed of the vehicle; DC brushless motor torque ripple compensation signal works effectively Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value, current command value setting means for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value, and the voltage margin value, from the current command value and the electric angle signal. Compensation current calculation means for calculating a torque ripple compensation signal, drive signal calculation means for outputting a PWM signal to a drive circuit of the DC brushless motor from the sum of the current command value and the torque ripple compensation signal and the electrical angle signal It is provided with.
[0011]
Further, a rotation angle detection means for detecting an electric angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor, a target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from a steering torque and a traveling speed of the vehicle, DC brushless motor torque ripple compensation signal works effectively Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to a power supply voltage, current command value setting means for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value, Compensation current computing means for computing a first torque ripple compensation signal from an electrical angle signal; compensation voltage computing means for computing a second torque ripple compensation signal from a neutral point voltage of a field coil of the DC brushless motor; A current control means for calculating a command voltage from an added value of the current command value and the first torque ripple compensation signal; the current control means for calculating the command voltage from the added value of the command voltage and the second torque ripple compensation signal and the electrical angle signal; The DC brushless motor includes a drive circuit for outputting a PWM signal to the drive circuit.
[0012]
A rotation angle detection means for detecting an electrical angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor; a target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from a steering torque and a traveling speed of the vehicle; DC brushless motor torque ripple compensation signal works effectively Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to a power supply voltage, current command value setting means for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value, and the voltage margin value, an electric circuit of the DC brushless motor Generate feedback signal from current and the electrical angle signal Do Feedback signal calculation means, A feedback signal from the feedback signal calculation means is input, and Current control means for calculating a command voltage to match the feedback signal with the current command value, from the feedback signal and the electrical angle signal Torque ripple compensation signal Compensation voltage calculation means for calculating the command voltage and the Torque ripple compensation signal A drive signal for providing to the drive means of the DC brushless motor a PWM signal for two phases to be energized and a PWM signal of a compensation voltage to be applied to a phase normally turned off during commutation from the electrical angle signal and the electrical angle signal. It is provided with arithmetic means.
[0013]
A rotation angle detection means for detecting an electrical angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor; a target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from a steering torque and a traveling speed of the vehicle; DC brushless motor torque ripple compensation signal works effectively Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to a power supply voltage; current command value setting means for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value; From the signal First Compensation current calculation means for calculating the torque ripple compensation signal ,Previous A feedback signal is generated from a circuit current of the DC brushless motor and the electric angle signal. Do Feedback signal calculation means, A feedback signal from the feedback signal calculation means is input, The current command value and the First Addition value with torque ripple compensation signal and , Current control means for calculating a command voltage so as to match the feedback signal, from the feedback signal and the electrical angle signal Calculate the second torque ripple compensation signal Compensation voltage calculating means, the command voltage and the Second torque ripple compensation signal A drive signal for providing to the drive means of the DC brushless motor a PWM signal for two phases to be energized and a PWM signal of a compensation voltage to be applied to a phase normally turned off during commutation from the electrical angle signal and the electrical angle signal. It is provided with arithmetic means.
[0014]
Still further, the voltage margin value set by the voltage margin value setting means is calculated using the back electromotive voltage calculated from the rotation speed of the DC brushless motor as a parameter.
The voltage margin value set by the voltage margin value setting means is calculated using the rotation speed of the DC brushless motor as a parameter.
Further, the voltage margin value set by the voltage margin value setting means is a predetermined constant value.
Still further, the voltage margin value set by the voltage margin value setting means is calculated by a predetermined arithmetic expression.
[0015]
When the current command value set by the current command value setting means is a maximum current command value of TImax, a power supply voltage is a, a voltage margin value is b, a motor back electromotive voltage is e, and a motor winding resistance value is d. ,
TImax = (a-be) / d
It is made to be required as.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 7 are explanatory diagrams illustrating the operation thereof. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a torque sensor provided on a steering shaft of a vehicle, 2 denotes a vehicle speed sensor that detects a traveling speed of the vehicle, 3 denotes a voltage detection circuit that detects a power supply voltage, and 4 denotes a signal from these sensors. 5, a drive circuit for driving the three-phase inverter 6 by a signal from the control device 4, a DC brushless motor 7 for applying an auxiliary torque to the steering device by electric power from the inverter 6, and a inverter 9 A current detection circuit for detecting an electric circuit current based on the outputs of phase current detection resistors 8a and 8b provided in an electric circuit from the DC brushless motor 7 to the DC brushless motor 7, and a current detection circuit 10 for detecting the neutral point voltage of the field of the DC brushless motor 7 A neutral point voltage detection circuit 11 is a hall for applying the output of the Hall sensors 12a, 12b, 12c provided to the DC brushless motor 7 to the control device 4. Is a capacitors I / F circuit.
[0017]
The control device 4 includes, as software configuration blocks, a target current value calculator 4a that calculates a target current value for the DC brushless motor 7 based on outputs of the torque sensor 1 and the vehicle speed sensor 2, a target current value calculator 4a, and a power supply voltage. A current command value setting unit 4b that calculates a current command value based on a signal from a voltage detection circuit 3 that detects a current, a current control unit 4c that controls a supply current based on the current command value of the current command value setting unit 4b, A feedback current calculation unit 4d for providing the current value detected by the current detection circuit 9 to the current control unit 4c, and an electrical angle of the DC brushless motor 7 is detected based on a signal from the Hall sensor I / F circuit 11 to output an electrical angle signal. An electrical angle calculation unit 4e; and a torque ripple compensation voltage calculation unit 4f that calculates a torque ripple compensation voltage based on a signal of the neutral point voltage detection circuit 11. A drive signal calculator 4g for controlling the output voltage of the drive circuit 5 by inputting an added value of the current controller 4c and the torque ripple compensation voltage calculator 4f and an electrical angle signal, and an electrical angle signal of the electrical angle calculator 4e. , A motor rotation speed calculation unit 4h for calculating the rotation speed of the DC brushless motor 7, a motor back electromotive voltage calculation unit 4i for calculating the back electromotive voltage from the calculated motor rotation speed, and a voltage margin from the motor back electromotive voltage. It comprises a voltage margin value setting unit 4j which calculates a value and gives it to the current command value setting unit 4b.
[0018]
In the thus-configured electric power steering control device according to Embodiment 1 of the present invention, when a steering force is applied to torque sensor 1, signals from torque sensor 1 and vehicle speed sensor 2 are input to target current value calculation unit 4a. Then, the target current value calculation section 4a calculates a target current value for causing the DC brushless motor 7 to output a torque corresponding to the vehicle speed and the steering force, and outputs the target current value to the current command value setting section 4b. This target current value is applied to the drive circuit 5 via the current control section 4c and the drive signal calculation section 4g to drive the DC brushless motor 7, and at this time, the electrical angle calculation section 4e is operated by the Hall sensors 12a, 12b, 12c. The electric angle θ is calculated based on the rotation position signal from the controller and the electric angle signal is supplied to the feedback current calculator 4d and the motor rotation speed calculator 4h. The motor rotation speed calculation unit 4h calculates the rotation speed of the DC brushless motor 7 from the electrical angle signal and provides it to the motor back electromotive voltage calculation unit 4i. The motor back electromotive voltage calculation unit 4i calculates the back electromotive voltage of the motor from the rotation speed. The calculated value is given to the voltage margin value setting unit 4j.
[0019]
The voltage margin value setting unit 4j includes a motor back electromotive voltage conversion table as shown in FIG. 2, and converts the input back electromotive voltage of the motor into a voltage margin value and inputs it to the current command value setting unit 4b. The current command value setting section 4b limits the target current from the target current value calculation section 4a according to the flowchart shown in FIG. That is, in step 301 in FIG. 3, the power supply voltage value a by the voltage detection circuit 3, the voltage margin b and the motor back electromotive voltage e from the voltage margin value setting unit 4j, and the target current value from the target current value calculation unit 4a c and the stored winding resistance d of the DC brushless motor 7 and read the maximum current command value TImax in step 302.
TImax = (a-be) / d
In step 303, the target current value c is compared with the maximum current command value TImax. If TImax <c, the current command value is set to TImax in step 304. If TImax ≧ c, the current is set in step 305. The command value is set to the target current value, and the current command value is output to the current control unit 4c.
[0020]
The feedback current calculation unit 4d stores a calculation formula of a feedback current with respect to the input electric angle signal, and calculates a feedback current value (a non-commutation phase of the non-commutation phase) calculated from the signal from the current detection circuit 9 and the electric angle signal. (Current value) to the current control unit 4c. The current control unit 4c sets the target voltage value so that the current command value given from the current command value setting unit 4b matches the feedback current value. On the other hand, the torque ripple compensation voltage calculation unit 4f obtains the neutral point voltage from the neutral point voltage detection circuit 10 and controls the rise and fall of the current at the time of commutation in the same manner as in the above-mentioned prior art document 1. Set the torque ripple compensation voltage value to compensate for the neutral point voltage.
[0021]
The drive signal calculation unit 4g receives the sum of the target voltage value set by the current control unit 4c and the torque ripple compensation voltage value set by the torque ripple compensation voltage calculation unit 4f, and an electrical angle signal, and receives a DC brushless motor. 7, a three-phase PWM signal for driving the DC brushless motor 7 is input to the three-phase inverter 6 via the drive circuit 5 to generate a three-phase field voltage. Is done. In this manner, the voltage margin value setting unit 4j converts the back electromotive voltage of the motor into a voltage margin value, and as shown in FIG. 3, the maximum current command is obtained from the value obtained by subtracting the voltage margin value and the back electromotive voltage from the power supply voltage. Since the current command value is calculated and the current command value is determined by comparison with the target current value, the current value of the DC brushless motor 7 can be set with a voltage margin always provided, thereby suppressing torque ripple. It is possible.
[0022]
FIG. 4 to FIG. 6 illustrate the suppression of the torque ripple. FIG. 4 shows the current waveform and the output torque when the back electromotive voltage is low at the time of low-speed rotation. Is sufficiently obtained, no torque ripple occurs, and no current ripple occurs during commutation. If the rotational speed increases and the back electromotive voltage increases, the voltage margin value becomes insufficient accordingly, and current ripple during commutation occurs as shown in FIG. 5 at the same current setting as during low-speed rotation, Torque ripple occurs due to the current ripple. In the electric power steering control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, as described above, the voltage margin value is obtained from the back electromotive voltage, and this voltage margin value is subtracted from the power supply voltage to determine the current command value TImax. Therefore, a voltage margin value can always be secured, and as shown by the solid line in FIG. 6, an electric power steering control device that does not generate current ripple during commutation even during high-speed rotation and that does not generate torque ripple can be obtained. Will be.
[0023]
In the above description, the voltage margin value setting unit 4j stores the motor back electromotive voltage conversion table as shown in FIG. 2, but as shown in FIG. 7, the voltage margin value is determined with respect to the motor speed. The same effect can be obtained by using a motor rotation number conversion table that performs the above operation. In addition, instead of these tables, a predetermined constant voltage is stored in the voltage margin value setting unit 4j, or an operation is performed according to conditions. The equation can be stored in the voltage margin value setting unit 4j to obtain a voltage margin.
[0024]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to Embodiment 2 of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a torque sensor, 2 denotes a vehicle speed sensor, 3 denotes a power supply voltage detection circuit, and 4 denotes A control device comprising a microcomputer for inputting signals of the sensors, 5 a drive circuit for driving a three-phase inverter 6, 7 a DC brushless motor, 8a and 8b resistors for phase current detection, and 9 a current detection circuit. The above is the same as the electric power steering control device of the first embodiment except that the content of the control device 4 is different as described later. Reference numeral 13 denotes a resolver I / F circuit that applies a rotation position signal detected by a resolver 12d provided in the DC brushless motor 7 to the control device 4 and detects a rotation angle of the DC brushless motor 7.
[0025]
Further, the control device 4 is a software configuration block that includes a target current value calculation unit 4a, a current command value setting unit 4b, a feedback current calculation unit 4d, and an electrical angle signal of the DC brushless motor 7 based on signals from the resolver 12d. Is calculated, and a current command value output from the current command value setting unit 4b and an electrical angle signal output from the electrical angle calculation unit 4e are input to generate torque ripple compensation current. A current calculation unit 4k, and a current control unit 4c for inputting a sum of a current command value output from the current command value setting unit 4b and a compensation current value output from the torque ripple compensation current calculation unit 4k and a feedback signal of a circuit current. And a drive signal for controlling the drive circuit 5 by inputting the target voltage value output from the current control unit 4c and the electrical angle signal output from the electrical angle calculation unit 4e. Calculation unit 4g, motor rotation speed calculation unit 4h that calculates the rotation speed of DC brushless motor 7 from the electrical angle signal output from electrical angle calculation unit 4e, and motor that calculates the back electromotive voltage of the DC brushless motor from this rotation speed It comprises a back electromotive voltage calculation section 4i and a voltage margin value setting section 4j which calculates a voltage margin value from the back electromotive voltage and gives the voltage margin value to the current command value setting section 4b.
[0026]
That is, this embodiment is different from the electric power steering control device of the first embodiment in that the rotational position signal of the DC brushless motor 7 is obtained by the resolver 12d instead of the Hall sensor, and the neutral point voltage is obtained. Instead of the torque ripple compensation voltage calculation unit for generating the torque ripple compensation voltage value, the electrical angle signal output from the electrical angle calculation unit 4e and The current command value output by the current command value setting unit 4b And a torque ripple compensating current calculating unit 4k for compensating for torque ripple by inputting the output of the current command value setting unit 4b and the output of the torque ripple compensating current calculating unit 4k. Are added and input, and the output of the current control unit 4c is directly input to the drive signal calculation unit 4g. The calculation contents of the current command value setting unit 4b and the storage contents of the voltage margin value setting unit 4j are the same as those in the first embodiment.
[0027]
Then, the torque ripple compensation current calculation unit 4k generates a torque ripple compensation current value for correcting the current command value from the electric angle signal and the current command value described in the first embodiment so as to cancel the torque fluctuation, The feedback current calculation unit 4d outputs a feedback current value (a non-commutation phase current value) calculated from the electrical angle signal and the signal from the current detection circuit 9 to the current control unit 4c as in the first embodiment. The current control unit 4c sets the target voltage value so that the second current command value obtained from the sum of the current command value and the torque ripple compensation current value matches the feedback current value, and sends the target voltage value to the drive signal calculation unit 4g. In addition, the drive signal calculation unit 4g outputs a three-phase PWM signal based on the electrical angle signal and the target voltage value, and drives the DC brushless motor 7.
[0028]
As described above, also in the electric power steering control device according to the second embodiment of the present invention, similarly to the first embodiment, current command value setting section 4b calculates the value obtained by subtracting the voltage margin and the back electromotive voltage from the power supply voltage. Since the maximum current command value is calculated and the current command value is determined by comparison with the target current value, torque ripple can be suppressed, vibration applied to the steered wheels can be reduced, and noise can be suppressed. It is. Note that the voltage margin value setting unit 4j, like the first embodiment, converts the motor back electromotive voltage conversion table in FIG. 2, the motor rotation speed conversion table in FIG. 7, a predetermined constant voltage, or an arithmetic expression. Either of them can be stored to obtain a voltage margin.
[0029]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of an electric power steering control device according to Embodiment 3 of the present invention. In this embodiment, the rotational position of DC brushless motor 7 shown in Embodiment 1 is detected. A resolver 12d and a resolver I / F circuit 13 are used instead of the Hall sensor I / F circuit 11 and the Hall sensors 12a, 12b, and 12c, and the current command value output from the current command value A torque ripple compensation current calculation unit 4k for inputting the electrical angle signal obtained from the angle calculation unit 4e and compensating for the torque ripple is additionally provided, and the torque ripple compensation current calculation unit 4k calculates the torque from the electrical angle signal and the current command value. A torque ripple compensation current value for correcting the current command value so as to cancel the ripple is generated, and the current control unit 4c calculates the current command value and the torque ripple compensation current value. The target voltage value is set from the calculated value and the feedback signal of the circuit current, and the torque ripple compensation voltage value generated by the torque ripple compensation voltage calculation unit 4f is added to the target voltage value and is added to the drive signal calculation unit 4g. It is like that.
[0030]
In the electric power steering control device according to Embodiment 3 of the present invention thus configured, the torque ripple compensation current calculation unit 4k generates a torque ripple compensation current based on the electric angle signal obtained from the resolver 12d and the current command value. The current command value is corrected so as to cancel the torque fluctuation, and the target voltage value obtained from the corrected current command value is further corrected by the torque ripple compensation voltage for compensating the neutral point voltage. Is controlled to rise and fall. Further, since the current command value setting unit 4b calculates the current command value based on the voltage margin value as in the first embodiment, the torque ripple suppression effect is assured, and the steering performance can be further stabilized. It is. Note that the voltage margin value setting unit 4j, like the first embodiment, converts the motor back electromotive voltage conversion table in FIG. 2, the motor rotation speed conversion table in FIG. 7, a predetermined constant voltage, or an arithmetic expression. Any of these can be stored to obtain a voltage margin.
[0031]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to Embodiment 4 of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a torque sensor provided on a steering shaft, and 2 denotes a vehicle speed sensor for detecting a traveling speed. 3, a voltage detection circuit for detecting a power supply voltage; 4, a control device comprising a microcomputer for inputting signals from these sensors; 5, a drive circuit for driving a three-phase inverter 6 by a signal from the control device 4; Is a DC brushless motor that applies an auxiliary torque to the steering device with electric power from the inverter 6; A current detection circuit 11 detects the output of the Hall sensors 12a, 12b, and 12c provided in the DC brushless motor 7 and applies the output to the control device 4. A Hall sensor I / F circuit for detecting the rotation angle of the C brushless motor 7.
[0032]
The control device 4 includes, as software blocks, a target current value calculation unit 4a that calculates a target current of the DC brushless motor 7 based on outputs of the torque sensor 1 and the vehicle speed sensor 2, a target current value calculation unit 4a, and a voltage detection unit. A current command value setting section 4b for setting a current based on a signal from the circuit 3; a current control section 4c for controlling a supply current according to a command from the current command value setting section 4b; Value) to the current controller 4c, an electrical angle calculator 4e for calculating an electrical angle signal of the DC brushless motor 7 based on a signal from the Hall sensor I / F circuit 11, and an electrical angle calculator 4e. And a feedback current value, a torque ripple compensation voltage calculation unit 4f that outputs a compensation voltage for torque ripple, and a signal from a current control unit 4c. A drive signal calculator 4g that receives the signal of the torque ripple compensation voltage calculator 4f and the electrical angle signal to control the voltage of the drive circuit 5, and calculates the number of revolutions of the DC brushless motor 7 based on the output of the electrical angle calculator 4e. A motor rotation speed calculation unit 4h, a motor back electromotive voltage calculation unit 4i for calculating a back electromotive voltage from the motor rotation speed, and a voltage margin value calculated from the back electromotive voltage to give to the current command value setting unit 4b. And a margin value setting unit 4j.
[0033]
The electric power steering control device according to the fourth embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the input to the torque ripple compensation voltage calculation unit 4f is an electric angle signal and a feedback current value. Then, the torque ripple compensation voltage calculation unit 4f controls the rise and fall of the current at the time of commutation by applying the voltage to the phase which is normally off at the time of commutation, as in the above-mentioned prior art document 2. Configured to generate a target voltage. Further, the drive signal calculation unit 4g supplies a current based on the electrical angle signal output from the electrical angle calculation unit 4e, the target voltage value output from the current control unit 4c, and the target voltage output from the torque ripple compensation voltage calculation unit 4f. A three-phase PWM signal is generated, which includes a PWM signal for a two-phase PWM signal and a PWM signal for a phase that is normally turned off during commutation.
[0034]
As described above, the method of suppressing the torque ripple is different from that of the first embodiment, but the current command value setting unit 4b calculates the target voltage value output by the current control unit 4c as in the first embodiment. Since the current command value is calculated from the value obtained by subtracting the voltage margin value and the back electromotive voltage from the power supply voltage, the voltage margin value necessary for reducing the torque ripple is secured. Therefore, vibration applied to the steered wheels can be reduced, and noise can be suppressed. Note that the voltage margin value setting unit 4j, like the first embodiment, converts the motor back electromotive voltage conversion table in FIG. 2, the motor rotation speed conversion table in FIG. 7, a predetermined constant voltage, or an arithmetic expression. Any of these can be stored to obtain a voltage margin.
[0035]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to a fifth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the fourth embodiment in that an electric angle signal of DC brushless motor 7 is detected. Is obtained from the resolver 12d and the resolver I / F circuit 13, and a torque ripple compensation current calculation unit 4k for inputting an electrical angle signal obtained from the resolver I / F circuit 13 and compensating for torque ripple is additionally provided. The torque ripple compensation current calculation unit 4k generates a torque ripple compensation current value for correcting the current command value from the electric angle signal and the current command value so as to cancel the torque fluctuation, and the current control unit 4c outputs the current command value. A target voltage value is set from the sum of the current value and the torque ripple compensation current value and the feedback signal of the circuit current, and is output to the drive signal calculation unit 4g. As in the fourth embodiment, a phase which is normally turned off at the time of commutation for controlling the rise and fall of the current at the time of commutation generated by the torque ripple compensation voltage computing unit 4f is provided in the motion signal computing unit 4g, as in the fourth embodiment. , And a target voltage to be applied to the power supply and an electrical angle signal.
[0036]
As described above, in the electric power steering control device according to Embodiment 5 of the present invention, the drive signal calculation unit 4g includes the electric angle signal of the electric angle calculation unit 4e, the target voltage value output by the current control unit 4c, and the torque ripple. From the compensation voltage value output by the compensation voltage calculation unit 4f, a three-phase PWM signal of a PWM signal for a two-phase to be energized and a PWM signal for a phase which is normally turned off during commutation is generated. The target voltage value output from the current control unit 4c is obtained from the current command value corrected by the torque ripple compensation current generated by the electrical angle signal obtained from the resolver 12d, and is input to the current control unit 4c. The current command value is calculated by the current command value setting unit 4b from a value obtained by subtracting the voltage margin value and the back electromotive voltage from the power supply voltage. Therefore, similarly to the second embodiment, the effect of suppressing the torque ripple becomes more reliable, and the steering performance can be further stabilized. As in the first embodiment, the voltage margin value setting unit 4j may be any of the motor back electromotive voltage conversion table in FIG. 2, the motor rotation speed conversion table in FIG. 7, a predetermined constant voltage, or an arithmetic expression. Is stored to obtain a voltage margin value.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the electric power steering control device of the present invention, the current command value setting unit is provided in the control device that controls the current for driving the DC brushless motor, with respect to the technique of suppressing the torque ripple by each method. Since the current command value setting unit sets the voltage margin value based on the motor back electromotive voltage and the motor speed, the current command value setting unit sets the current command value based on a value obtained by subtracting the voltage margin value from the power supply voltage. Thus, the torque ripple of the DC brushless motor can be completely removed regardless of the fluctuation of the power supply voltage in the entire rotation range, and an electric power steering control device with good operability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of an electric power steering control device according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 torque sensor, 2 vehicle speed sensor, 3 voltage detection circuit, 4 control device,
4a target current value calculation unit, 4b current command value setting unit, 4c current control unit,
4d feedback current calculator, 4e electrical angle calculator,
4f torque ripple compensation voltage calculator, 4g drive signal calculator,
4h motor rotation speed calculation unit, 4i motor back electromotive voltage calculation unit,
4j voltage margin setting section, 4k torque ripple compensation current calculation section,
5 drive circuit, 6 inverter, 7 DC brushless motor,
8a, 8b phase current detection resistor, 9 current detection circuit, 10 neutral point voltage detection circuit,
11 Hall sensor I / F circuit, 12a, 12b, 12c Hall sensor,
12d resolver, 13 resolver I / F circuit.

Claims

Rotation angle calculation means for calculating an electrical angle signal and rotation speed of the DC brushless motor, compensation signal calculation means for calculating a torque ripple compensation signal of the DC brushless motor, and the DC brushless motor based on steering torque and the traveling speed of the vehicle. Target current value calculating means for calculating a target current value to be driven; voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to a power supply voltage so that a torque ripple compensation signal of a DC brushless motor works effectively; Current command value setting means for setting a current command value from a voltage value and the voltage margin value, and outputting a PWM signal to the drive circuit of the DC brushless motor from the current command value, the torque ripple compensation signal and the electric angle signal An electric power steering control device, comprising: a drive signal calculation unit that performs the operation.

Rotation angle detection means for detecting an electric angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor, compensation voltage calculation means for calculating a torque ripple compensation signal from a neutral point voltage of a field coil of the DC brushless motor, steering torque and vehicle torque Target current value calculating means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from a traveling speed; a voltage margin value for setting a voltage margin value with respect to a power supply voltage so that a torque ripple compensation signal of the DC brushless motor works effectively. Setting means, current command value setting means for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value, and the voltage margin value; the DC brushless motor based on the current command value, the torque ripple compensation signal, and the electric angle signal; An electric power steering system comprising a drive signal calculating means for outputting a PWM signal to a motor drive circuit. Control device.

Rotation angle detection means for detecting an electric angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor, target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from steering torque and a traveling speed of the vehicle, DC brushless motor Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to the power supply voltage so that the torque ripple compensation signal of the current command works effectively, and a current command value for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value Value setting means, compensation current calculation means for calculating a torque ripple compensation signal from the current command value and the electric angle signal, and the DC from the sum of the current command value and the torque ripple compensation signal and the electric angle signal. An electric power steering control device, comprising: a drive circuit for outputting a PWM signal to a drive circuit of a brushless motor. .

Rotation angle detection means for detecting an electrical angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor, target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from steering torque and a running speed of the vehicle, DC brushless motor Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to the power supply voltage so that the torque ripple compensation signal of the current command works effectively, and a current command value for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value Value setting means, compensation current calculating means for calculating a first torque ripple compensation signal from the current command value and the electric angle signal, and second torque ripple compensation from a neutral point voltage of a field coil of the DC brushless motor. Compensation voltage calculating means for calculating a signal; a current control means for calculating a command voltage from an added value of the current command value and the first torque ripple compensation signal; Control means for outputting a PWM signal to a drive circuit of the DC brushless motor from a sum of the command voltage and the second torque ripple compensation signal and the electric angle signal, and a drive signal calculation means. Electric power steering control device.

Rotation angle detection means for detecting an electric angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor, target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from steering torque and a traveling speed of the vehicle, DC brushless motor Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to the power supply voltage so that the torque ripple compensation signal of the current command works effectively, and a current command value for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value Value setting means, feedback signal calculation means for generating a feedback signal from the electric circuit current of the DC brushless motor and the electrical angle signal, and a feedback signal from the feedback signal calculation means are input, and the feedback signal is referred to as the current command value. Current control means for calculating a command voltage to match, the feedback signal Compensation voltage calculation means for calculating a torque ripple compensation signal from said electrical angle signal, from said command voltage and the torque ripple compensation signal and the electrical angle signal, and the PWM signal for the two-phase to be energized, typically at the time of commutation An electric power steering control device, comprising: a driving signal calculation unit that supplies a PWM signal of a compensation voltage to be applied to a phase to be turned off to a driving unit of the DC brushless motor.

Rotation angle detection means for detecting an electrical angle signal and a rotation speed of the DC brushless motor, target current value calculation means for calculating a target current value for driving the DC brushless motor from steering torque and a running speed of the vehicle, DC brushless motor Voltage margin value setting means for setting a voltage margin value with respect to the power supply voltage so that the torque ripple compensation signal of the above works effectively, and a current command value setting for setting a current command value from the target current value, the power supply voltage value and the voltage margin value means, compensating current calculation means, before Symbol DC brushless motor path current and the feedback signal for generating a feedback signal from said electrical angle signal for calculating a first torque ripple compensation signal from said electrical angle signal and the current command value Arithmetic means, a feedback signal from the feedback signal arithmetic means is input, the current command value and Current control means for calculating a command voltage to make the added value of the first torque ripple compensation signal coincide with the feedback signal ; and calculating a second torque ripple compensation signal from the feedback signal and the electric angle signal. Compensation voltage calculating means, based on the command voltage, the second torque ripple compensation signal, and the electrical angle signal, a PWM signal for two phases to be energized, and compensation applied to a phase which is normally turned off during commutation. An electric power steering control device, comprising: a drive signal calculation unit that supplies a voltage PWM signal to a drive unit of the DC brushless motor.

7. The voltage margin value set by the voltage margin value setting means is calculated using a back electromotive voltage calculated from the rotation speed of the DC brushless motor as a parameter. An electric power steering control device as described in the above.

The electric power steering control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the voltage margin value set by the voltage margin value setting means is calculated using the rotation speed of the DC brushless motor as a parameter. .

The electric power steering control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the voltage margin value set by the voltage margin value setting means is a predetermined constant value.

The electric power steering control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the voltage margin value set by the voltage margin value setting means is calculated by a predetermined arithmetic expression. .

When the current command value set by the current command value setting means is a maximum current command value TImax, a power supply voltage is a, a voltage margin value is b, a motor back electromotive voltage is e, and a motor winding resistance value is d,
TImax = (a-be) / d
The electric power steering control device according to any one of claims 1 to 6, wherein: