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JP7444083B2 - motor control device - Google Patents
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Description

本発明は、モータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device.

従来、多相モータと直流モータとを駆動する回路を共用したモータ制御装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, motor control devices that share a circuit for driving a multiphase motor and a DC motor are known.

例えば特許文献1に開示されたモータ制御装置は、一つの三相インバータ駆動回路により、三相交流モータと二つの直流モータとを駆動する。具体的にこのモータ制御装置は車両のステアリング装置に適用され、電動パワーステアリング(EPS)用三相モータと、運転席周辺で使用される直流モータとを駆動する。三相モータ及び直流モータの電力変換器を共用することで、電力変換器の小型化を図っている。 For example, the motor control device disclosed in Patent Document 1 drives a three-phase AC motor and two DC motors using one three-phase inverter drive circuit. Specifically, this motor control device is applied to a steering device of a vehicle, and drives a three-phase motor for electric power steering (EPS) and a DC motor used around the driver's seat. By sharing the power converter for the three-phase motor and the DC motor, we aim to downsize the power converter.

特許第5614588号公報Patent No. 5614588

正確な位置決めが要求されるアクチュエータにおいて二相ステッピングモータモータが用いられる場合がある。例えば車両の運転席周辺では、二相ステッピングモータはヘッドアップディスプレイ等の作動に用いられる可能性がある。独立した回路で二相ステッピングモータを駆動する場合、各相にHブリッジ回路を接続する必要があるためスイッチング素子数が多く必要となる。さらに専用のマイコンや雑防素子を設ける必要がある。ステッピングモータに限らず二相モータの駆動に関し、特許文献1には何ら言及されていない。 Two-phase stepping motors are sometimes used in actuators that require accurate positioning. For example, in the vicinity of the driver's seat of a vehicle, a two-phase stepping motor may be used to operate a head-up display or the like. When driving a two-phase stepping motor with an independent circuit, it is necessary to connect an H-bridge circuit to each phase, which requires a large number of switching elements. Furthermore, it is necessary to provide a dedicated microcomputer and noise prevention element. Patent Document 1 makes no mention of driving not only stepping motors but also two-phase motors.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、多相モータと二相モータとを駆動する回路を共用したモータ制御装置を提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a motor control device that uses a common circuit for driving a multiphase motor and a two-phase motor.

本発明のモータ制御装置は、第1の回路(68)と、第2の回路(67)と、制御部(400)とを備える。第1の回路は、二組の三相以上の多相巻線組(801、802)を有する多相モータ(800)に通電する二系統の電力変換回路である。第2の回路は、第1の回路と同一の筐体(600)内に設けられ、互いに独立した二相の巻線(714、724)を有する一台以上の二相モータ(700)に通電する電力変換回路である。 The motor control device of the present invention includes a first circuit (68), a second circuit (67), and a control section (400). The first circuit is a two-system power conversion circuit that energizes a polyphase motor (800) having two sets of three-phase or more polyphase windings (801, 802). The second circuit is provided in the same housing (600) as the first circuit and energizes one or more two-phase motors (700) having mutually independent two-phase windings (714, 724). This is a power conversion circuit.

制御部は、第1の回路及び第2の回路を操作し、多相モータ及び二相モータの動作を共通に制御する。よって本発明のモータ制御装置では、多相モータと二相モータとを駆動する回路が共用される。 The control unit operates the first circuit and the second circuit, and commonly controls the operations of the polyphase motor and the two-phase motor. Therefore, in the motor control device of the present invention, a circuit for driving the multiphase motor and the two-phase motor is shared.

また本発明のモータ制御装置は、二相モータおよび多相モータに電圧を印加し、電流を通電する。好ましくは、第2の回路における二相の回路は、第1の回路における各系統の回路にそれぞれ接続されている。二相モータは、例えば二相ステッピングモータである。 Further, the motor control device of the present invention applies voltage and current to the two-phase motor and the multi-phase motor. Preferably, the two-phase circuits in the second circuit are respectively connected to the circuits of each system in the first circuit. The two-phase motor is, for example, a two-phase stepping motor.

直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子をレッグとする。さらに好ましくは、第2の回路における各相の回路は、第1の回路を構成する各系統のインバータに追加された、二相モータ一台につき一つのレッグにより構成されている。 A set of high-potential side and low-potential side switching elements connected in series is defined as a leg. More preferably, each phase circuit in the second circuit is configured with one leg for each two-phase motor added to each system of inverters constituting the first circuit.

つまり制御部は、各系統のインバータの駆動と共に、追加されたレッグのスイッチング素子をオンオフすることで、二相モータを駆動することができる。これにより二相モータを駆動するためのスイッチング素子数を半減することができる。また、マイコンや雑防素子を多相モータ用の第1の回路と共用することで、二相モータの専用部品が不要となる。 In other words, the control unit can drive the two-phase motor by driving the inverters of each system and turning on and off the switching elements of the added legs. This allows the number of switching elements for driving the two-phase motor to be halved. Further, by sharing the microcomputer and noise prevention element with the first circuit for the multiphase motor, special parts for the two-phase motor are not required.

本実施形態のモータ制御装置が適用されるコラムタイプEPSシステムの図。FIG. 1 is a diagram of a column type EPS system to which the motor control device of this embodiment is applied. 本実施形態のモータ制御装置が適用されるラックタイプEPSシステムの図。FIG. 1 is a diagram of a rack type EPS system to which the motor control device of the present embodiment is applied. 本実施形態のモータ制御装置が適用されるSBWシステムの図。FIG. 1 is a diagram of an SBW system to which the motor control device of this embodiment is applied. 本実施形態による第1の回路及び第2の回路の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a first circuit and a second circuit according to the present embodiment. 三相二重巻線回転機の構成を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a three-phase double-winding rotating machine. 第1実施形態の制御アルゴリズムを示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a control algorithm of the first embodiment. 二相ステッピングモータ停止時の操作後三相電圧指令を示す波形図。FIG. 3 is a waveform diagram showing three-phase voltage commands after operation when the two-phase stepping motor is stopped. 二相ステッピングモータ駆動時の操作後三相電圧指令を示す波形図。FIG. 3 is a waveform diagram showing three-phase voltage commands after operation when driving a two-phase stepping motor. 第2実施形態の制御アルゴリズムを示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing a control algorithm of a second embodiment. 第2実施形態による二相電流値の推定原理として、三相モータ第1系統の接続相の相電流にA相電流が重畳することを説明する回路図。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating that the A-phase current is superimposed on the phase current of the connected phase of the first system of the three-phase motor as a principle for estimating the two-phase current value according to the second embodiment. 第2実施形態による二相電流推定の構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of two-phase current estimation according to the second embodiment. 第2実施形態によるA相電流の推定を説明する波形図。FIG. 7 is a waveform diagram illustrating estimation of A-phase current according to the second embodiment.

以下、本発明によるモータ制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態のモータ制御装置は、車両の電動パワーステアリングシステム(以下「EPSシステム」)又はステアバイワイヤシステム(以下「SBWシステム」)に適用され、EPS-ECU又はSBW-ECUとして機能する。以下、EPS-ECU又はSBW-ECUをまとめて「ECU」と表す。また、後述の各実施形態を包括して「本実施形態」という。複数の実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of a motor control device according to the present invention will be described based on the drawings. The motor control device of each embodiment is applied to a vehicle's electric power steering system (hereinafter referred to as "EPS system") or steer-by-wire system (hereinafter referred to as "SBW system"), and functions as an EPS-ECU or SBW-ECU. Hereinafter, EPS-ECU or SBW-ECU will be collectively referred to as "ECU". In addition, each embodiment described below will be collectively referred to as the "present embodiment". Substantially the same configurations in the plurality of embodiments are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

[システム構成]
最初に図1~図3を参照し、「モータ制御装置」としてのECUが適用されるシステムの構成について説明する。図1、図2には、操舵機構と転舵機構とが機械的に接続されたEPSシステム901を示す。そのうち、図1にはコラムタイプ、図2にはラックタイプのEPSシステム901を示す。区別する場合、コラムタイプのEPSシステムの符号を901C、ラックタイプのEPSシステムの符号を901Rと記す。図3には、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離したSBWシステム902を示す。図1~図3において車輪99は片側のみを図示し、反対側の車輪の図示を省略する。
[System configuration]
First, with reference to FIGS. 1 to 3, the configuration of a system to which an ECU as a "motor control device" is applied will be described. 1 and 2 show an EPS system 901 in which a steering mechanism and a steering mechanism are mechanically connected. Among them, FIG. 1 shows a column type EPS system 901, and FIG. 2 shows a rack type EPS system 901. To distinguish between them, the column type EPS system is designated by the code 901C, and the rack type EPS system is designated by the code 901R. FIG. 3 shows an SBW system 902 in which the steering mechanism and steering mechanism are mechanically separated. In FIGS. 1 to 3, only one side of the wheel 99 is shown, and illustration of the wheel on the opposite side is omitted.

EPSシステム901及びSBWシステム902は共通に、「多相モータ」としての三相モータ800、及び二相ステッピングモータ700を備える。EPSシステム901における三相モータ800は、ドライバの操舵をアシストする操舵アシストモータであり、SBWシステム902における三相モータ800は、ドライバの操舵に対する反力を付与する反力モータである。二相ステッピングモータ700は、例えばフロントガラスに情報を映し出すヘッドアップディスプレイを高精度に作動させるモータとして用いられる。 The EPS system 901 and the SBW system 902 commonly include a three-phase motor 800 as a "multiphase motor" and a two-phase stepping motor 700. The three-phase motor 800 in the EPS system 901 is a steering assist motor that assists the driver in steering, and the three-phase motor 800 in the SBW system 902 is a reaction force motor that provides a reaction force to the driver's steering. The two-phase stepping motor 700 is used, for example, as a motor that operates a head-up display that projects information on a windshield with high precision.

図1、図2に示すように、EPSシステム901は、ステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、インターミディエイトシャフト95、ステアリングラック97等を含む。ステアリングシャフト92はステアリングコラム93に内包されており、一端にステアリングホイール91が接続され、他端にインターミディエイトシャフト95が接続されている。二相ステッピングモータ700は、例えばステアリングコラム93の内部に設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the EPS system 901 includes a steering wheel 91, a steering shaft 92, an intermediate shaft 95, a steering rack 97, and the like. The steering shaft 92 is enclosed in a steering column 93, and has one end connected to the steering wheel 91 and the other end connected to an intermediate shaft 95. The two-phase stepping motor 700 is provided inside the steering column 93, for example.

インターミディエイトシャフト95のステアリングホイール91と反対側の端部には、ラックアンドピニオン機構により回転を往復運動に変換して伝達するステアリングラック97が設けられている。ステアリングラック97が往復すると、タイロッド98及びナックルアーム985を介して車輪99が転舵される。また、インターミディエイトシャフト95の途中にはユニバーサルジョイント961、962が設けられている。 A steering rack 97 is provided at the end of the intermediate shaft 95 opposite to the steering wheel 91, which uses a rack and pinion mechanism to convert rotation into reciprocating motion and transmit the same. When the steering rack 97 reciprocates, the wheels 99 are steered via the tie rods 98 and knuckle arms 985. Moreover, universal joints 961 and 962 are provided in the middle of the intermediate shaft 95.

図1に示すコラムタイプのEPSシステム901Cでは、三相モータ800はステアリングコラム93に配置される。三相モータ800の出力トルクは、ステアリングシャフト92に伝達される。トルクセンサ94は、ステアリングシャフト92の途中に設けられ、トーションバーの捩れ変位に基づきトルクを検出し、トルクセンサ値T_snsを出力する。 In the column type EPS system 901C shown in FIG. 1, the three-phase motor 800 is arranged on the steering column 93. The output torque of three-phase motor 800 is transmitted to steering shaft 92. The torque sensor 94 is provided in the middle of the steering shaft 92, detects torque based on torsional displacement of the torsion bar, and outputs a torque sensor value T_sns.

図2に示すラックタイプのEPSシステム901Rでは、三相モータ800はステアリングラック97に配置される。三相モータ800の出力トルクによりステアリングラック97の往復運動がアシストされる。トルクセンサ94は、ステアリングラック97に伝達されるトルクを検出し、トルクセンサ値T_snsを出力する。 In the rack type EPS system 901R shown in FIG. 2, the three-phase motor 800 is arranged in a steering rack 97. The reciprocating movement of the steering rack 97 is assisted by the output torque of the three-phase motor 800. Torque sensor 94 detects torque transmitted to steering rack 97 and outputs torque sensor value T_sns.

ECU10は、車両スイッチ11のON/OFF信号等により起動する。なお、車両スイッチ11は、エンジン車、ハイブリッド車、電気自動車のイグニッションスイッチやプッシュスイッチに相当する。ECU10への各信号は、CANやシリアル通信等を用いて通信されるか、アナログ電圧信号で送られる。また本実施形態では、ヘッドアップディスプレイの作動スイッチが車両スイッチ11に含まれると考えてもよい。 The ECU 10 is activated by an ON/OFF signal from the vehicle switch 11 or the like. Note that the vehicle switch 11 corresponds to an ignition switch or a push switch of an engine vehicle, a hybrid vehicle, or an electric vehicle. Each signal to the ECU 10 is communicated using CAN, serial communication, etc., or sent as an analog voltage signal. Further, in this embodiment, the vehicle switch 11 may include a head-up display activation switch.

続いて図3に示すように、操舵機構と転舵機構とが機械的に分離されたSBWシステム902では、EPSシステム901に対し、インターミディエイトシャフト95が存在しない。ドライバの操舵トルクあるいはステアリングホイール91の角度などのドライバ入力情報が、ECU10を経由して電気的に転舵モータ890に伝達される。転舵モータ890の回転は、ステアリングラック97の往復運動に変換され、タイロッド98及びナックルアーム985を介して車輪99が転舵される。なお、図3には図示を省略するが、ドライバのステアリングホイール入力に対して転舵モータ890を駆動する転舵モータECUが存在する。 Next, as shown in FIG. 3, in the SBW system 902 in which the steering mechanism and the turning mechanism are mechanically separated, the intermediate shaft 95 does not exist in the EPS system 901. Driver input information such as the driver's steering torque or the angle of the steering wheel 91 is electrically transmitted to the steering motor 890 via the ECU 10. The rotation of steering motor 890 is converted into reciprocating motion of steering rack 97, and wheels 99 are steered via tie rods 98 and knuckle arms 985. Although not shown in FIG. 3, there is a steering motor ECU that drives the steering motor 890 in response to steering wheel input from the driver.

また、SBWシステム902では、ドライバは操舵に対する反力を直接感知することができない。そこで、ECU10は、反力モータである三相モータ800の駆動を制御し、操舵に対する反力を付与するようにステアリングホイール91を回転させ、ドライバに適切な操舵フィーリングを与える。以下、ECU10の説明において、EPSシステム901とSBWシステム902との違いは無い。 Furthermore, in the SBW system 902, the driver cannot directly sense reaction force to steering. Therefore, the ECU 10 controls the drive of the three-phase motor 800, which is a reaction force motor, and rotates the steering wheel 91 so as to apply a reaction force to the steering, thereby giving the driver an appropriate steering feeling. In the following description of the ECU 10, there is no difference between the EPS system 901 and the SBW system 902.

制御部400は、二組の三相巻線組を有する三相モータ800、及び二相ステッピングモータ700に電圧を印加し、電流を通電する。以下、三相モータ800において三相巻線組と当該巻線組に対応する三相インバータとを含む単位を「系統」という。第1の回路68は、三相モータ800に通電する電力変換回路であり、二系統の三相インバータ681、682を含む。第2の回路67は、二相ステッピングモータ700に通電する電力変換回路であり、A相レッグ671及びB相レッグ672を含む。以下、「レッグ」とは、直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子を意味する。 The control unit 400 applies voltage and current to a three-phase motor 800 having two three-phase winding sets and a two-phase stepping motor 700. Hereinafter, in the three-phase motor 800, a unit including a three-phase winding set and a three-phase inverter corresponding to the winding set will be referred to as a "system." The first circuit 68 is a power conversion circuit that energizes the three-phase motor 800 and includes two systems of three-phase inverters 681 and 682. The second circuit 67 is a power conversion circuit that energizes the two-phase stepping motor 700 and includes an A-phase leg 671 and a B-phase leg 672. Hereinafter, the term "leg" refers to a set of high-potential side and low-potential side switching elements connected in series.

制御部400は、マイコン、駆動回路等で構成され、図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備え、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。 The control unit 400 is composed of a microcomputer, a drive circuit, etc., and includes a CPU (not shown), a ROM, a RAM, an I/O, a bus line connecting these components, etc., and a physical memory device such as a ROM (i.e. , a readable non-temporary tangible recording medium) by executing a program stored in advance on a CPU, or control by hardware processing using a dedicated electronic circuit.

制御部400は、第1の回路68及び第2の回路67を操作し、三相モータ800及び二相ステッピングモータ700の動作を共通に制御する。制御部400は、トルクセンサ94が検出したトルクセンサ値T_snsや車速センサ14が検出した車速Vに基づいて第1の回路68を操作し、三相モータ800の動作を制御する。また制御部400は、第2の回路67を操作し、二相ステッピングモータ700の動作を制御する。 The control unit 400 operates the first circuit 68 and the second circuit 67 to commonly control the operations of the three-phase motor 800 and the two-phase stepping motor 700. The control unit 400 operates the first circuit 68 based on the torque sensor value T_sns detected by the torque sensor 94 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 14, and controls the operation of the three-phase motor 800. The control unit 400 also operates the second circuit 67 to control the operation of the two-phase stepping motor 700.

[第1の回路及び第2の回路の構成]
続いて図4を参照し、第1の回路68及び第2の回路67の構成について説明する。第1の回路68及び第2の回路67は、制御部400と共に同一の筐体600内に設けられている。これにより、ECU10を小型化し、ハーネスやコネクタ等の配線部品を減らすことができる。また、第2の回路67におけるA相及びB相の各相の回路は、第1の回路68を構成する各系統のインバータ681、682に追加された一つのレッグ671、672により構成される。
[Configuration of first circuit and second circuit]
Next, with reference to FIG. 4, the configurations of the first circuit 68 and the second circuit 67 will be described. The first circuit 68 and the second circuit 67 are provided in the same housing 600 together with the control section 400. This makes it possible to downsize the ECU 10 and reduce the number of wiring components such as harnesses and connectors. Further, each of the A-phase and B-phase circuits in the second circuit 67 is constituted by one leg 671, 672 added to each system of inverters 681, 682 constituting the first circuit 68.

第1の回路68の駆動対象である三相モータ800は二組の三相巻線組801、802を有する。第1系統の三相巻線組801は、U1相、V1相、W1相の巻線811、812、813が中性点N1で接続されて構成されている。第1系統の三相巻線組801の各相の巻線811、812、813には、第1系統の三相インバータ681から電圧が印加される。 A three-phase motor 800 that is driven by the first circuit 68 has two three-phase winding sets 801 and 802. The three-phase winding set 801 of the first system is configured by windings 811, 812, 813 of U1 phase, V1 phase, and W1 phase connected at neutral point N1. A voltage is applied from the first system three-phase inverter 681 to the windings 811, 812, and 813 of each phase of the first system three-phase winding set 801.

第2系統の三相巻線組802は、U2相、V2相、W2相の巻線821、822、823が中性点N2で接続されて構成されている。第2系統の三相巻線組802の各相の巻線821、822、823には、第2系統の三相インバータ682から電圧が印加される。以下、「第1系統の三相巻線組801」及び「第2系統の三相巻線組802」を省略して「第1三相巻線組801」及び「第2三相巻線組802」とも記す。 The three-phase winding set 802 of the second system is configured by windings 821, 822, and 823 of U2 phase, V2 phase, and W2 phase connected at neutral point N2. Voltage is applied from the three-phase inverter 682 of the second system to the windings 821, 822, and 823 of each phase of the three-phase winding set 802 of the second system. Hereinafter, "first system three-phase winding set 801" and "second system three-phase winding set 802" will be omitted, and will be referred to as "first three-phase winding set 801" and "second three-phase winding set 801." 802".

図5に示すように、二系統構成の三相モータ800は、二組の三相巻線組801、802が同軸に設けられた二重巻線回転機をなしている。二組の三相巻線組801、802は電気的特性が同等であり、例えば共通のステータに、互いに電気角30[deg]ずらして配置されている。その場合、第1系統及び第2系統の各相に発生する逆起電圧は、電圧振幅A、回転数ω、位相θに基づき、例えば式(1.1)~(1.3)、(2.1a)~(2.3a)により表される。後述の箇所では、位相θは電気角θとも言い換えられる。 As shown in FIG. 5, the two-system three-phase motor 800 is a double-winding rotating machine in which two three-phase winding sets 801 and 802 are coaxially provided. The two three-phase winding sets 801 and 802 have the same electrical characteristics, and are arranged, for example, on a common stator with an electrical angle of 30[deg] shifted from each other. In that case, the back electromotive force generated in each phase of the first system and the second system is calculated based on the voltage amplitude A, the rotation speed ω, and the phase θ, for example, using equations (1.1) to (1.3), (2 .1a) to (2.3a). In the portions described below, the phase θ can also be referred to as the electrical angle θ.

Eu1=-Aωsinθ ・・・(1.1)
Ev1=-Aωsin(θ-120) ・・・(1.2)
Ew1=-Aωsin(θ+120) ・・・(1.3)
Eu2=-Aωsin(θ+30) ・・・(2.1a)
Ev2=-Aωsin(θ-90) ・・・(2.2a)
Ew2=-Aωsin(θ+150) ・・・(2.3a)
Eu1=-Aωsinθ...(1.1)
Ev1=-Aωsin(θ-120)...(1.2)
Ew1=-Aωsin(θ+120)...(1.3)
Eu2=-Aωsin(θ+30)...(2.1a)
Ev2=-Aωsin(θ-90)...(2.2a)
Ew2=-Aωsin(θ+150)...(2.3a)

なお、二系統の位相関係を逆にした場合、例えばU2相の位相(θ+30)は(θ-30)となる。その場合、第2系統の各相に発生する逆起電圧は、式(2.1a)~(2.3a)に代えて式(2.1b)~(2.3b)で表される。さらに、30[deg]と等価な位相差は、一般化して(30±60×k)[deg](kは整数)と表される。或いは第2系統が第1系統と同位相に配置されてもよい。 Note that when the phase relationship of the two systems is reversed, for example, the phase of the U2 phase (θ+30) becomes (θ−30). In that case, the back electromotive force generated in each phase of the second system is expressed by equations (2.1b) to (2.3b) instead of equations (2.1a) to (2.3a). Furthermore, a phase difference equivalent to 30[deg] is generalized and expressed as (30±60×k)[deg] (k is an integer). Alternatively, the second system may be arranged in the same phase as the first system.

Eu2=-Aωsin(θ-30) ・・・(2.1b)
Ev2=-Aωsin(θ+90) ・・・(2.2b)
Ew2=-Aωsin(θ-150) ・・・(2.3b)
Eu2=-Aωsin(θ-30)...(2.1b)
Ev2=-Aωsin(θ+90)...(2.2b)
Ew2=-Aωsin(θ-150)...(2.3b)

図4には、第2の回路67の駆動対象である二相ステッピングモータ700が一台の場合の構成を示す。二相ステッピングモータ700は、互いに独立したA相巻線714及びB相巻線724の二相の巻線を有する。A相巻線714及びB相巻線724に電圧パルスが交互に印加されて直流電流が通電され、それに応じてロータが一定角度ずつ回転する。 FIG. 4 shows a configuration in which there is only one two-phase stepping motor 700 to be driven by the second circuit 67. The two-phase stepping motor 700 has two-phase windings, an A-phase winding 714 and a B-phase winding 724, which are independent from each other. Voltage pulses are alternately applied to the A-phase winding 714 and the B-phase winding 724 to supply direct current, and the rotor rotates by a constant angle in response.

A相巻線714に通電される直流電流をA相電流Idc1と記し、B相巻線724に通電される直流電流をB相電流Idc2と記す。また、A相巻線714の両端子Tj1、Tm1間の電圧をVx1と記し、B相巻線724の両端子Tj2、Tm2間の電圧をVx2と記す。 The DC current applied to the A-phase winding 714 is referred to as A-phase current Idc1, and the DC current applied to the B-phase winding 724 is referred to as B-phase current Idc2. Further, the voltage between both terminals Tj1 and Tm1 of the A-phase winding 714 is denoted as Vx1, and the voltage between both terminals Tj2 and Tm2 of the B-phase winding 724 is denoted as Vx2.

第1の回路68は、二系統の三相インバータ681、682により構成される。第1系統インバータ681は、第1三相巻線組801のU1相、V1相、W1相の巻線811、812、813に接続されている。第2系統インバータ682は、第2三相巻線組802のU2相、V2相、W2相の巻線821、822、823に接続されている。第2系統の構成要素の符号及び電流の記号は、第1系統の構成要素の符号及び電流の記号の「1」を「2」に置き換えて表される。 The first circuit 68 includes two systems of three-phase inverters 681 and 682. The first system inverter 681 is connected to the U1 phase, V1 phase, and W1 phase windings 811, 812, and 813 of the first three-phase winding set 801. The second system inverter 682 is connected to the U2 phase, V2 phase, and W2 phase windings 821, 822, and 823 of the second three-phase winding set 802. The symbols of the components of the second system and the symbols of the currents are represented by replacing "1" in the symbols of the components and currents of the first system with "2".

第1系統インバータ681及び第2系統インバータ682は、電源Btに対して並列に接続されている。各系統のインバータ681、682は、高電位線Lpを介して電源Btの正極と接続され、低電位線Lgを介して電源Btの負極と接続されている。電源Btは、例えば基準電圧12[V]のバッテリである。電源Btから第1系統インバータ681に入力される直流電圧を入力電圧Vr1と記し、第2系統インバータ682に入力される直流電圧を入力電圧Vr2と記す。 The first system inverter 681 and the second system inverter 682 are connected in parallel to the power supply Bt. The inverters 681 and 682 of each system are connected to the positive electrode of the power source Bt via the high potential line Lp, and to the negative electrode of the power source Bt via the low potential line Lg. The power source Bt is, for example, a battery with a reference voltage of 12 [V]. The DC voltage input from the power supply Bt to the first system inverter 681 is referred to as an input voltage Vr1, and the DC voltage input to the second system inverter 682 is referred to as an input voltage Vr2.

以下、代表として第1系統の構成について説明する。第2系統の構成については、第1系統の説明が援用される。インバータ681の電源Bt側には高電位線Lpと低電位線Lgとの間にコンデンサC1が設けられている。電源BtとコンデンサC1との間の電流経路において、電源Bt側に電源リレーP1r、コンデンサC1側に逆接保護リレーP1Rが直列接続されている。 The configuration of the first system will be described below as a representative. Regarding the configuration of the second system, the explanation of the first system is used. A capacitor C1 is provided on the power supply Bt side of the inverter 681 between the high potential line Lp and the low potential line Lg. In the current path between the power supply Bt and the capacitor C1, a power supply relay P1r is connected in series on the power supply Bt side, and a reverse connection protection relay P1R is connected in series on the capacitor C1 side.

電源リレーP1r及び逆接保護リレーP1Rは、MOSFET等の半導体スイッチング素子もしくは機械式リレー等により構成され、オフ時に電源Btからインバータ681への通電を遮断可能である。電源リレーP1rは、電源Btの電極が正規の向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。逆接保護リレーP1Rは、電源Btの電極が正規の向きとは逆向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。 The power supply relay P1r and the reverse connection protection relay P1R are constituted by a semiconductor switching element such as a MOSFET or a mechanical relay, and are capable of cutting off the power supply from the power supply Bt to the inverter 681 when turned off. The power supply relay P1r interrupts the current flowing in the direction when the electrodes of the power supply Bt are connected in the normal direction. The reverse connection protection relay P1R blocks current flowing when the electrodes of the power source Bt are connected in a direction opposite to the normal direction.

インバータ681は、ブリッジ接続された高電位側及び低電位側の複数のインバータスイッチング素子IU1H、IU1L、IV1H、IV1L、IW1H、IW1Lの動作により電源Btの直流電力を三相交流電力に変換し、第1三相巻線組801に通電する。詳しくは、インバータスイッチング素子IU1H、IV1H、IW1Hは、それぞれU1相、V1相、W1相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、インバータスイッチング素子IU1L、IV1L、IW1Lは、それぞれU1相、V1相、W1相の低電位側に設けられる下アーム素子である。以下、同相の上アーム素子と下アーム素子とをまとめて、インバータ各相レッグの符号を「IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L」と記す。 The inverter 681 converts the DC power of the power supply Bt into three-phase AC power through the operation of a plurality of bridge-connected high-potential side and low-potential side inverter switching elements IU1H, IU1L, IV1H, IV1L, IW1H, and IW1L. 1 three-phase winding set 801 is energized. Specifically, inverter switching elements IU1H, IV1H, and IW1H are upper arm elements provided on the high potential side of U1 phase, V1 phase, and W1 phase, respectively, and inverter switching elements IU1L, IV1L, and IW1L are upper arm elements provided on the high potential side of U1 phase, V1 phase, and W1 phase, respectively. This is a lower arm element provided on the low potential side of the W1 phase. Hereinafter, the upper arm element and lower arm element of the same phase will be collectively referred to as "IU1H/L, IV1H/L, IW1H/L" and the symbols of the inverter phase legs will be referred to as "IU1H/L, IV1H/L, IW1H/L".

インバータ681の各相の下アーム素子IU1L、IV1L、IW1Lと低電位線Lgとの間には、各相を流れる相電流Iu1、Iv1、Iw1を検出する電流センサSAU1、SAV1、SAW1が設置されている。電流センサSAU1、SAV1、SAW1は、例えばシャント抵抗で構成される。 Current sensors SAU1, SAV1, and SAW1 that detect phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 flowing through each phase are installed between the lower arm elements IU1L, IV1L, and IW1L of each phase of the inverter 681 and the low potential line Lg. There is. Current sensors SAU1, SAV1, and SAW1 are composed of, for example, shunt resistors.

第2の回路67は、A相レッグ671及びB相レッグ672により構成される。A相レッグ671及びB相レッグ672は、第1の回路68における第1系統インバータ681及び第2系統インバータ682にそれぞれ接続されている。具体的には、A相レッグ671は、第1系統インバータ681に追加された一組の高電位側スイッチング素子MU1H及び低電位側スイッチング素子MU1Lにより構成される。B相レッグ672は、第2系統インバータ682に追加された一組の高電位側スイッチング素子MU2H及び低電位側スイッチング素子MU2Lにより構成される。 The second circuit 67 includes an A-phase leg 671 and a B-phase leg 672. The A-phase leg 671 and the B-phase leg 672 are connected to a first system inverter 681 and a second system inverter 682 in the first circuit 68, respectively. Specifically, the A-phase leg 671 is configured by a pair of high-potential side switching element MU1H and low-potential side switching element MU1L added to the first system inverter 681. The B-phase leg 672 is configured by a pair of high-potential side switching element MU2H and low-potential side switching element MU2L added to the second system inverter 682.

インバータ681、682に「レッグが追加される」とは、インバータ681、682と共通の高電位線Lpと低電位線Lgとの間に、一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子が接続されることを意味する。インバータ681、682に追加されたA相レッグ671及びB相レッグ672を「追加レッグ」ともいう。A相レッグ671及びB相レッグ672における高電位側及び低電位側スイッチング素子をまとめて、追加レッグの符号を「MU1H/L、MU2H/L」と記す。また、追加レッグにおける高電位側及び低電位側スイッチング素子の間の点を「レッグ中点M1、M2」と記す。 "Adding a leg" to the inverters 681, 682 means that a pair of high potential side and low potential side switching elements are connected between the high potential line Lp and the low potential line Lg common to the inverters 681, 682. It means to be done. The A-phase leg 671 and B-phase leg 672 added to the inverters 681 and 682 are also referred to as "additional legs." The high-potential side and low-potential side switching elements in the A-phase leg 671 and the B-phase leg 672 are collectively written as "MU1H/L, MU2H/L" for the additional legs. Further, the points between the high-potential side and low-potential side switching elements in the additional leg are referred to as "leg midpoints M1 and M2."

各系統インバータ681、682のスイッチング素子IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L、IU2H/L、IV2H/L、IW2H/L、及び、追加レッグのスイッチング素子MU1H/L、MU2H/Lは、例えばMOSFETである。その他、スイッチング素子は、MOSFET以外の電界効果トランジスタやIGBT等であってもよい。ここで、二相ステッピングモータ700に通電される電流は、三相モータ800に流れる相電流よりも小さい。そのため、追加レッグには、インバータスイッチング素子よりも電流容量が小さいスイッチング素子が使用されてもよい。 The switching elements IU1H/L, IV1H/L, IW1H/L, IU2H/L, IV2H/L, IW2H/L of each system inverter 681 and 682, and the switching elements MU1H/L and MU2H/L of the additional legs are, for example, It is a MOSFET. In addition, the switching element may be a field effect transistor, IGBT, or the like other than MOSFET. Here, the current flowing through the two-phase stepping motor 700 is smaller than the phase current flowing through the three-phase motor 800. Therefore, a switching element having a smaller current capacity than the inverter switching element may be used for the additional leg.

第1三相巻線組801のU1相電流経路の分岐点Ju1には、A相巻線714の一方の端子である分岐点側端子Tj1が接続されている。A相巻線714の他方の端子であるレッグ側端子Tm1は、A相レッグ671のレッグ中点M1に接続されている。同様に、第2三相巻線組802のU2相電流経路の分岐点Ju2には、B相巻線724の一方の端子である分岐点側端子Tj2が接続されている。B相巻線724の他方の端子であるレッグ側端子Tm2は、B相レッグ672のレッグ中点M2に接続されている。 A branch point side terminal Tj1, which is one terminal of the A-phase winding 714, is connected to the branch point Ju1 of the U1 phase current path of the first three-phase winding set 801. The leg side terminal Tm1, which is the other terminal of the A-phase winding 714, is connected to the leg midpoint M1 of the A-phase leg 671. Similarly, a branch point side terminal Tj2, which is one terminal of the B-phase winding 724, is connected to the branch point Ju2 of the U2-phase current path of the second three-phase winding set 802. The leg side terminal Tm2, which is the other terminal of the B-phase winding 724, is connected to the leg midpoint M2 of the B-phase leg 672.

三相モータ800の各系統の三相巻線組801、802においてA相巻線714、B相巻線724が接続された相を「接続相」と定義する。例えば追加レッグのスイッチング素子の符号「MU1H/L」の「U1」は、第1系統の接続相であるU1相を意味する。図4の構成例では第1系統のU1相及び第2系統のU2相が接続相であるが、各系統のどの相が接続相であってもよい。 The phase to which the A-phase winding 714 and the B-phase winding 724 are connected in the three-phase winding sets 801 and 802 of each system of the three-phase motor 800 is defined as a "connected phase." For example, "U1" in the code "MU1H/L" of the switching element of the additional leg means the U1 phase which is the connected phase of the first system. In the configuration example of FIG. 4, the U1 phase of the first system and the U2 phase of the second system are connected phases, but any phase in each system may be the connected phase.

続いて、三相巻線組801、802及び二相巻線714、724に流れる電流の関係について、第1三相巻線組801及びA相巻線714を代表として説明する。インバータ681に流れる相電流Iu1、Iv1、Iw1に対し、三相巻線組801に通電される相電流をIu1#、Iv1#、Iw1#と記す。図4の例では接続相であるU1相電流経路の分岐点Ju1において相電流Iu1の一部がA相電流Idc1として分かれる。 Next, the relationship between the currents flowing through the three-phase winding sets 801 and 802 and the two-phase windings 714 and 724 will be described using the first three-phase winding set 801 and the A-phase winding 714 as representatives. With respect to the phase currents Iu1, Iv1, and Iw1 flowing through the inverter 681, the phase currents flowing through the three-phase winding set 801 are written as Iu1#, Iv1#, and Iw1#. In the example of FIG. 4, a part of the phase current Iu1 is separated as the A-phase current Idc1 at the branch point Ju1 of the U1 phase current path, which is the connected phase.

分岐点Ju1のインバータ681側に流れるインバータ相電流Iu1、Iv1、Iw1と、分岐点Ju1の三相巻線組801側に通電されるモータ相電流Iu1#、Iv1#、Iw1#との関係は、式(3.1)~(3.4)により表される。式(3.4)の関係は、第2実施形態によるA相電流Idc1の推定に利用される。 The relationship between the inverter phase currents Iu1, Iv1, Iw1 flowing to the inverter 681 side of the branch point Ju1 and the motor phase currents Iu1#, Iv1#, Iw1# flowing to the three-phase winding set 801 side of the branch point Ju1 is as follows. It is represented by formulas (3.1) to (3.4). The relationship in equation (3.4) is used to estimate the A-phase current Idc1 according to the second embodiment.

Iu1#=-Iv1-Iw1 ・・・(3.1)
Iv1#=Iv1 ・・・(3.2)
Iw1#=Iw1 ・・・(3.3)
Idc1=Iu1-Iu#1=Iu1+Iv1+Iw1 ・・・(3.4)
Iu1#=-Iv1-Iw1...(3.1)
Iv1#=Iv1...(3.2)
Iw1#=Iw1...(3.3)
Idc1=Iu1-Iu#1=Iu1+Iv1+Iw1...(3.4)

A相巻線714において、分岐点側端子Tj1からレッグ側端子Tm1に向かう電流Idc1の方向を正方向とし、レッグ側端子Tm1から分岐点側端子Tj1に向かう電流Idc1の方向を負方向とする。端子間電圧Vx1の符号は、分岐点側端子Tj1の電圧がレッグ側端子Tm1の電圧より高いときを正とする。B相巻線724についても同様とする。 In the A-phase winding 714, the direction of current Idc1 flowing from branch point side terminal Tj1 to leg side terminal Tm1 is defined as a positive direction, and the direction of current Idc1 flowing from leg side terminal Tm1 to branch point side terminal Tj1 is defined as a negative direction. The sign of the inter-terminal voltage Vx1 is positive when the voltage at the branch point side terminal Tj1 is higher than the voltage at the leg side terminal Tm1. The same applies to the B-phase winding 724.

制御部400は、各系統の電流センサSAU1、SAV1、SAW1、SAU2、SAV2、SAW2が検出した相電流検出値Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2、及び、三相モータ800の電気角θに基づき、三相モータ800の動作を制御する。また制御部400は、三相モータ800の三相電圧指令値の中心電圧を操作しながら、各系統のインバータ681、682にゲート信号を出力する。それと同時に制御部400は、A相レッグ671のスイッチング素子MU1H/L及びB相レッグ672のスイッチング素子MU2H/Lのそれぞれ一方をONし、他方をOFFするように二相モータ駆動指令を出力する。 The control unit 400 controls the phase current detection values Iu1, Iv1, Iw1, Iu2, Iv2, Iw2 detected by the current sensors SAU1, SAV1, SAW1, SAU2, SAV2, and SAW2 of each system, and the electrical angle θ of the three-phase motor 800. Based on this, the operation of the three-phase motor 800 is controlled. Further, the control unit 400 outputs gate signals to the inverters 681 and 682 of each system while operating the center voltage of the three-phase voltage command value of the three-phase motor 800. At the same time, control unit 400 outputs a two-phase motor drive command to turn on one of switching elements MU1H/L of A-phase leg 671 and switching element MU2H/L of B-phase leg 672, and turn off the other.

例えばA相巻線714の正方向に通電するとき、制御部400は、A相レッグ671の低電位側スイッチング素子MU1LをONし、高電位側スイッチング素子MU1HをOFFすると共に、分岐点Ju1の電圧をレッグ中点M1の電圧よりも高く設定して、端子間電圧Vx1を正の値に調整する。また、A相巻線714の負方向に通電するとき、制御部400は、A相レッグ671の高電位側スイッチング素子MU1HをONし、低電位側スイッチング素子MU1LをOFFすると共に、分岐点Ju1の電圧をレッグ中点M1の電圧よりも低く設定して、端子間電圧Vx1を負の値に調整する。 For example, when energizing the A-phase winding 714 in the positive direction, the control unit 400 turns on the low-potential side switching element MU1L of the A-phase leg 671, turns off the high-potential side switching element MU1H, and turns on the voltage at the branch point Ju1. is set higher than the voltage at the leg midpoint M1, and the inter-terminal voltage Vx1 is adjusted to a positive value. Further, when energizing the A-phase winding 714 in the negative direction, the control unit 400 turns on the high-potential side switching element MU1H of the A-phase leg 671, turns off the low-potential side switching element MU1L, and turns on the branch point Ju1. The voltage is set lower than the voltage at the leg midpoint M1, and the inter-terminal voltage Vx1 is adjusted to a negative value.

制御部400は、A相及びB相の端子間電圧Vx1、Vx2を逐次調整し、A相巻線714及びB相巻線724に電圧パルスをオーバーラップさせつつ交互に印加することで、二相ステッピングモータ700を一定角度ずつ回転させる。各相に印加された電圧パルス数のカウントに基づき、ロータ回転角が精度良く算出される。また、二相ステッピングモータ700はブラシレスであり、ブラシの消耗が無いため、ブラシ付きDCモータに比べ耐久使用回数が増加する。 The control unit 400 sequentially adjusts the terminal-to-terminal voltages Vx1 and Vx2 of the A-phase and B-phase, and alternately applies voltage pulses to the A-phase winding 714 and the B-phase winding 724 in an overlapping manner. The stepping motor 700 is rotated by a constant angle. The rotor rotation angle is calculated with high accuracy based on counting the number of voltage pulses applied to each phase. Furthermore, since the two-phase stepping motor 700 is brushless and the brushes do not wear out, the number of durable uses is increased compared to a brushed DC motor.

独立した回路で一台の二相ステッピングモータ700を駆動する従来技術では、各相にHブリッジ回路を接続するため、計四つのレッグが必要となる。それに対し本実施形態では、計二つの追加レッグ671、672で一台の二相ステッピングモータ700を駆動することができるため、スイッチング素子数を半減することができる。また、マイコンや雑防素子を三相モータ800用の第1の回路68と共用することで、二相ステッピングモータ700の専用部品が不要となる。 In the conventional technique in which one two-phase stepping motor 700 is driven by an independent circuit, a total of four legs are required because an H-bridge circuit is connected to each phase. In contrast, in this embodiment, one two-phase stepping motor 700 can be driven by a total of two additional legs 671 and 672, so the number of switching elements can be halved. Furthermore, by sharing the microcomputer and noise prevention element with the first circuit 68 for the three-phase motor 800, special parts for the two-phase stepping motor 700 are not required.

[モータ駆動制御構成]
次に、制御部400が三相モータ800及び二相ステッピングモータ700を駆動する制御構成について二通りの実施形態を説明する。第1実施形態では、制御部400は、二相ステッピングモータ700の二相巻線714、724に流れる電流をフィードフォワード的に制御する。第2実施形態では、制御部400は、二相巻線714、724に実際に流れる電流に基づいて、二相巻線714、724の端子間電圧Vx1、Vx2を操作し、電流を制御する。すなわち、二相ステッピングモータ700の電流によるフィードバック制御を行う。
[Motor drive control configuration]
Next, two embodiments of control configurations in which the control unit 400 drives the three-phase motor 800 and the two-phase stepping motor 700 will be described. In the first embodiment, the control unit 400 controls the current flowing through the two-phase windings 714 and 724 of the two-phase stepping motor 700 in a feedforward manner. In the second embodiment, the control unit 400 operates the voltages Vx1 and Vx2 between the terminals of the two-phase windings 714 and 724 based on the currents that actually flow through the two-phase windings 714 and 724, and controls the current. That is, feedback control is performed using the current of the two-phase stepping motor 700.

(第1実施形態)
図6~図8を参照し、第1実施形態によるモータ駆動制御構成について説明する。図6に第1実施形態の制御アルゴリズムを示す。図6の上側には第1系統のゲート信号を出力するブロックを示し、図6の下側には第2系統のゲート信号を出力するブロックを示す。両系統のブロックの符号について、「481、482」及び「491、492」は系統毎の符号を付す。その他のブロックについては系統毎の符号の区別を省略し、共通の符号を付す。電流又は電圧の記号について、末尾の「1」は第1系統、「2」は第2系統の値を示す。以下の説明中では、代表として第1系統の電流、電圧の記号を記載する。
(First embodiment)
The motor drive control configuration according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8. FIG. 6 shows the control algorithm of the first embodiment. The upper part of FIG. 6 shows a block that outputs a first system of gate signals, and the lower part of FIG. 6 shows a block that outputs a second system of gate signals. Regarding the codes of blocks of both systems, "481, 482" and "491, 492" are assigned codes for each system. For other blocks, the distinction between codes for each system is omitted and common codes are given. Regarding the current or voltage symbol, the suffix "1" indicates the value of the first system, and "2" indicates the value of the second system. In the following description, symbols for the current and voltage of the first system will be described as representative symbols.

制御部400は、系統毎に、q軸電流偏差算出器43、q軸電流制御器44、d軸電流偏差算出器45、d軸電流制御器46、dq/三相変換部47、中性点電圧操作部481、482及びPWM変調器491、492を備える。 The control unit 400 includes a q-axis current deviation calculator 43, a q-axis current controller 44, a d-axis current deviation calculator 45, a d-axis current controller 46, a dq/three-phase converter 47, and a neutral point for each system. It includes voltage operation units 481 and 482 and PWM modulators 491 and 492.

q軸電流偏差算出器43は、q軸電流指令Iq1*と、フィードバックされたq軸電流Iq1とのq軸電流偏差ΔIq1を算出する。q軸電流制御器44は、q軸電流偏差ΔIq1を0に近づけるように、言い換えればq軸電流Iq1がq軸電流指令Iq1*に追従するようにq軸電圧指令Vq1*を演算する。なお、q軸電流指令Iq1*は、トルク制御、位置制御、速度制御、電流制御、電圧制御等により演算される。また、必要に応じて電流制限値以下に制限されてもよい。 The q-axis current deviation calculator 43 calculates a q-axis current deviation ΔIq1 between the q-axis current command Iq1 * and the fed-back q-axis current Iq1. The q-axis current controller 44 calculates the q-axis voltage command Vq1* so that the q-axis current deviation ΔIq1 approaches 0, in other words, so that the q-axis current Iq1 follows the q-axis current command Iq1 * . Note that the q-axis current command Iq1 * is calculated by torque control, position control, speed control, current control, voltage control, etc. Further, the current may be limited to a current limit value or less if necessary.

d軸電流偏差算出器45は、d軸電流指令Id1*と、フィードバックされたd軸電流Id1とのd軸電流偏差ΔId1を算出する。d軸電流制御器46は、d軸電流偏差ΔId1を0に近づけるように、言い換えればd軸電流Id1がd軸電流指令Id1*に追従するようにd軸電圧指令Vd1*を演算する。 The d-axis current deviation calculator 45 calculates a d-axis current deviation ΔId1 between the d-axis current command Id1 * and the fed-back d-axis current Id1. The d-axis current controller 46 calculates the d-axis voltage command Vd1* so that the d-axis current deviation ΔId1 approaches 0, in other words, so that the d-axis current Id1 follows the d-axis current command Id1 * .

dq/三相変換部47は、dq軸電圧指令Vq1*、Vd1*を三相電圧指令Vu1*、Vv1*、Vw1*に座標変換する。なお、座標変換演算のためdq/三相変換部47に入力される電気角θの信号図示を省略する。dq/三相変換部47が出力する三相電圧指令Vu1*、Vv1*、Vw1*の中心電圧は0[V]である。 The dq/three-phase converter 47 coordinately transforms the dq-axis voltage commands Vq1 * , Vd1 * into three-phase voltage commands Vu1 * , Vv1 * , Vw1 * . Note that illustration of the signal of the electrical angle θ input to the dq/three-phase conversion unit 47 for coordinate conversion calculation is omitted. The center voltage of the three-phase voltage commands Vu1 * , Vv1 * , and Vw1 * output by the dq/three-phase converter 47 is 0 [V].

第1系統の中心電圧操作部481は、オフセット電圧Vm1*を用いて三相電圧指令Vu1*、Vv1*、Vw1*の中心電圧を操作する。言い換えれば、三相巻線組801の中性点N1の電圧がシフトされる。図7に、三相モータ800のみを駆動し二相ステッピングモータ700を停止している時の操作後三相電圧指令Vu1*#、Vv1*#、Vw1*#の波形を示す。横軸は電気角θの一周期を表す。例えば入力電圧Vr1が12[V]の場合、中心電圧は6[V]にオフセットされる。 The center voltage operating section 481 of the first system operates the center voltage of the three-phase voltage commands Vu1 * , Vv1 * , and Vw1 * using the offset voltage Vm1 * . In other words, the voltage at the neutral point N1 of the three-phase winding set 801 is shifted. FIG. 7 shows waveforms of the three-phase voltage commands Vu1 * #, Vv1 * #, and Vw1 * # after operation when only the three-phase motor 800 is driven and the two-phase stepping motor 700 is stopped. The horizontal axis represents one period of the electrical angle θ. For example, when the input voltage Vr1 is 12 [V], the center voltage is offset to 6 [V].

図8に、三相モータ800を駆動しながら二相ステッピングモータ700を駆動する時の操作後三相電圧指令Vu1*#、Vv1*#、Vw1*#の波形を示す。図8の上側にはA相巻線714の正方向に通電するときの波形を示し、図8の下側にはA相巻線714の負方向に通電するときの波形を示す。これらの波形図は、一式の関連図として扱われる。図8における太実線矢印は、A相巻線714への印加電圧を表す。 FIG. 8 shows waveforms of the three-phase voltage commands Vu1 * #, Vv1 * #, and Vw1 * # after operation when driving the two-phase stepping motor 700 while driving the three-phase motor 800. The upper part of FIG. 8 shows the waveform when the A-phase winding 714 is energized in the positive direction, and the lower part of FIG. 8 shows the waveform when the A-phase winding 714 is energized in the negative direction. These waveform diagrams are treated as a set of related diagrams. The thick solid arrow in FIG. 8 represents the voltage applied to the A-phase winding 714.

A相巻線714の正方向に通電するとき、制御部400は、A相レッグ671の低電位側スイッチング素子MU1LをONする。また制御部400は、接続相であるU1相の操作後電圧指令Vu1*#が12[V]に近い電圧VH(例えば10[V])で一定となるようにオフセット電圧Vm1*を演算する。これにより、上向きの太実線矢印で示すように、A相巻線714に正電圧が印加される。なお、V1相及びW1相の操作後電圧指令Vv1*#、Vw1*#の正弦波振幅は操作前の振幅の√3倍(すなわち線間電圧の振幅)になる。 When energizing the A-phase winding 714 in the positive direction, the control unit 400 turns on the low-potential side switching element MU1L of the A-phase leg 671. Further, the control unit 400 calculates the offset voltage Vm1 * so that the post-operation voltage command Vu1 * # of the U1 phase, which is the connected phase, is constant at a voltage VH close to 12 [V] (for example, 10 [V]). As a result, a positive voltage is applied to the A-phase winding 714, as indicated by the upward thick solid arrow. Note that the sine wave amplitudes of the post-operation voltage commands Vv1 * # and Vw1 * # of the V1 phase and W1 phase are √3 times the amplitude before the operation (that is, the amplitude of the line voltage).

A相巻線714の負方向に通電するとき、制御部400は、A相レッグ671の高電位側スイッチング素子MU1HをONする。また制御部400は、接続相であるU1相の操作後電圧指令Vu1*#が0[V]に近い電圧VL(例えば2[V])で一定となるようにオフセット電圧Vm1*を演算する。これにより、下向きの太実線矢印で示すように、A相巻線714に負電圧が印加される。 When energizing the A-phase winding 714 in the negative direction, the control unit 400 turns on the high-potential side switching element MU1H of the A-phase leg 671. Further, the control unit 400 calculates the offset voltage Vm1 * so that the post-operation voltage command Vu1 * # of the U1 phase, which is the connected phase, is constant at a voltage VL close to 0 [V] (for example, 2 [V]). As a result, a negative voltage is applied to the A-phase winding 714, as shown by the downward thick solid arrow.

第1系統のPWM変調器491は、中心電圧操作後の三相電圧指令をPWM変調し、ゲート信号を生成する。第1系統のPWM変調器491が出力したゲート信号は、第1系統インバータ681のスイッチング素子IU1H/L、IV1H/L、IW1H/Lの各ゲートに入力される。 The first system PWM modulator 491 performs PWM modulation on the three-phase voltage command after center voltage manipulation, and generates a gate signal. The gate signal output by the first system PWM modulator 491 is input to each gate of the switching elements IU1H/L, IV1H/L, and IW1H/L of the first system inverter 681.

第2系統についても同様の制御が行われ、中心電圧操作部482で演算されるオフセット電圧Vm2*により、B相端子間電圧Vx2が正電圧又は負電圧に操作される。第2系統のPWM変調器492が出力したゲート信号は、第2系統インバータ682のスイッチング素子IU2H/L、IV2H/L、IW2H/Lの各ゲートに入力される。 Similar control is performed for the second system, and the B-phase inter-terminal voltage Vx2 is manipulated to a positive voltage or a negative voltage by the offset voltage Vm2 * calculated by the center voltage manipulation section 482. The gate signal output from the second system PWM modulator 492 is input to each gate of the switching elements IU2H/L, IV2H/L, and IW2H/L of the second system inverter 682.

各系統のPWM変調器491、492が所定の電気角位相をずらしてゲート信号を出力することで、二相ステッピングモータ700のA相巻線714及びB相巻線724に電圧パルスが交互に印加される。二相ステッピングモータ700の負荷が変動せず、動作環境が安定している前提では、A相巻線714及びB相巻線724に理論通りの電流が流れると推定される。このように第1実施形態では、二相巻線714、724に流れる電流がフィードフォワード的に制御される。 The PWM modulators 491 and 492 of each system output gate signals with a predetermined electrical angle phase shift, so that voltage pulses are alternately applied to the A-phase winding 714 and the B-phase winding 724 of the two-phase stepping motor 700. be done. Assuming that the load on the two-phase stepping motor 700 does not change and the operating environment is stable, it is estimated that the theoretical current flows through the A-phase winding 714 and the B-phase winding 724. In this manner, in the first embodiment, the currents flowing through the two-phase windings 714 and 724 are controlled in a feedforward manner.

(第2実施形態)
図9~図12を参照し、第2実施形態によるモータ駆動制御構成について説明する。図9に第2実施形態の制御アルゴリズムを示す。図9には、図6に示す第1実施形態の制御アルゴリズムに加え、中心電圧操作部481、482において三相電圧指令値の中心電圧を操作するオフセット電圧Vm1*、Vm2*の演算が追加された構成を示す。第2実施形態の制御部400は、A相レッグ671及びB相レッグ672の高電位側又は低電位側スイッチング素子のうちいずれか一方をONし、且つ、三相モータ800の相電圧指令値の中心電圧についてのオフセット量を調整することにより、二相ステッピングモータ700の各相巻線714、724に印加する端子間電圧Vx1、Vx2を決定する。
(Second embodiment)
A motor drive control configuration according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 12. FIG. 9 shows the control algorithm of the second embodiment. In addition to the control algorithm of the first embodiment shown in FIG. 6, in FIG. 9, calculation of offset voltages Vm1 * and Vm2 * for manipulating the center voltage of the three-phase voltage command value in the center voltage operation units 481 and 482 is added. The following configuration is shown below. The control unit 400 of the second embodiment turns on either the high-potential side or low-potential side switching elements of the A-phase leg 671 and the B-phase leg 672, and also controls the phase voltage command value of the three-phase motor 800. By adjusting the offset amount for the center voltage, the inter-terminal voltages Vx1 and Vx2 to be applied to each phase winding 714 and 724 of the two-phase stepping motor 700 are determined.

制御部400は、図6の構成に加え、A相電流偏差算出器551、A相電流制御器561、B相電流偏差算出器552、及びB相電流制御器562を備える。代表としてA相について説明する。A相電流偏差算出器551は、A相電流指令値Idc1*とフィードバックされたA相電流値Idc1とのA相電流偏差ΔIdc1を算出する。以下、文脈により「A相電流」と「A相電流値」のように「値」の有無が併存する場合がある。基本的には「電流値」は「値」であることを強調した語であるが、厳密に区別するものではない。 In addition to the configuration shown in FIG. 6, the control unit 400 includes an A-phase current deviation calculator 551, an A-phase current controller 561, a B-phase current deviation calculator 552, and a B-phase current controller 562. Phase A will be explained as a representative example. The A-phase current deviation calculator 551 calculates the A-phase current deviation ΔIdc1 between the A-phase current command value Idc1 * and the fed-back A-phase current value Idc1. Hereinafter, depending on the context, the presence or absence of a "value" may coexist, such as "A-phase current" and "A-phase current value." Basically, "current value" is a word emphasizing that it is a "value," but it is not a strict distinction.

A相電流制御器561は、A相電流偏差ΔIdc1を0に近づけるように、言い換えればA相電流Idc1がA相電流指令Idc1*に追従するように第1系統のオフセット電圧Vm1*を演算し、相電圧指令値Vu1*、Vv1*、Vw1*の中心電圧を操作する。上述の通り、A相レッグ671のスイッチング素子MU1H/LのON/OFFに合わせて中心電圧が操作されることで、A相端子間電圧Vx1が変化する。そして、A相端子間電圧Vx1に伴ってA相電流値Idc1が変化する。変化後のA相電流値Idc1は、A相電流偏差算出器551にフィードバックされる。 The A-phase current controller 561 calculates the offset voltage Vm1 * of the first system so that the A-phase current deviation ΔIdc1 approaches 0, in other words, so that the A-phase current Idc1 follows the A-phase current command Idc1 * , The center voltage of the phase voltage command values Vu1 * , Vv1 * , and Vw1 * is manipulated. As described above, the A-phase inter-terminal voltage Vx1 changes by operating the center voltage in accordance with ON/OFF of the switching element MU1H/L of the A-phase leg 671. Then, the A-phase current value Idc1 changes in accordance with the A-phase inter-terminal voltage Vx1. The A-phase current value Idc1 after the change is fed back to the A-phase current deviation calculator 551.

このように制御部400は、各系統の三相巻線組801、802の相電圧指令値の中心電圧を操作量とするフィードバック制御によりA相電流値Idc1及びB相電流値Idc2を制御する。この制御は、三相モータ800の制御と同様に、二相ステッピングモータ700のトルクを正確に制御しようとする思想によるものである。 In this way, the control unit 400 controls the A-phase current value Idc1 and the B-phase current value Idc2 by feedback control using the center voltage of the phase voltage command values of the three-phase winding sets 801 and 802 of each system as the manipulated variable. This control is based on the idea of accurately controlling the torque of the two-phase stepping motor 700, similar to the control of the three-phase motor 800.

ここで、フィードバックされる二相の電流値Idc1、Idc2は、検出値でもよく推定値でもよい。つまり制御部400は、二相モータの各相に流れる電流の検出値又は推定値に基づいて、各系統の三相巻線組801、802に電圧を印加する。二相の電流検出値を用いる構成では、例えばA相巻線714及びB相巻線724の各電流経路に電流センサが設けられる。この構成では制御部400が電流値Idc1、Idc2の推定演算をしないため、演算負荷が低減する。一方、制御部400が電流値Idc1、Idc2を推定する構成では、二相電流用の電流センサが不要となるため、搭載スペースや部品コスト低減の点で有利となる。 Here, the two-phase current values Idc1 and Idc2 fed back may be detected values or estimated values. That is, the control unit 400 applies voltage to the three-phase winding sets 801 and 802 of each system based on the detected value or estimated value of the current flowing through each phase of the two-phase motor. In a configuration using two-phase current detection values, for example, a current sensor is provided in each current path of the A-phase winding 714 and the B-phase winding 724. In this configuration, since the control unit 400 does not perform estimation calculations for the current values Idc1 and Idc2, the calculation load is reduced. On the other hand, the configuration in which the control unit 400 estimates the current values Idc1 and Idc2 does not require a current sensor for two-phase current, which is advantageous in terms of installation space and component cost reduction.

図10を参照し、A相電流値Idc1の推定原理について説明する。第1系統インバータ681のDuty動作により、V1相又はW1相から中性点N1を経由して、U1相電流Iu1#は、太実線矢印の経路で低電位線Lgに流れる。また、A相レッグ671の高電位側スイッチング素子MU1HがONし、低電位側スイッチング素子MU1LがOFFしたとき、A相電流Idc1は太破線矢印の経路で流れる。 The principle of estimating the A-phase current value Idc1 will be described with reference to FIG. 10. Due to the duty operation of the first system inverter 681, the U1 phase current Iu1# flows from the V1 phase or the W1 phase via the neutral point N1 to the low potential line Lg along the path indicated by the thick solid arrow. Further, when the high-potential side switching element MU1H of the A-phase leg 671 is turned on and the low-potential side switching element MU1L is turned off, the A-phase current Idc1 flows along the path indicated by the thick broken line arrow.

したがって、電流センサSAU1には、U1相電流Iu1#にA相電流Idc1が重畳した電流Iu1が流れる。つまり、U1相電流Iu1#にA相電流Idc1が重畳した値が、電流センサSAU1によりU1相電流検出値Iu1として検出される。そこで制御部400は、接続相であるU1相電流検出値Iu1からA相電流Idc1を抽出することで、A相電流Idc1を推定する。同様に制御部400は、接続相であるU2相電流検出値Iu2からB相電流Idc2を抽出することで、B相電流Idc2を推定する。 Therefore, a current Iu1 in which the A-phase current Idc1 is superimposed on the U1-phase current Iu1# flows through the current sensor SAU1. That is, a value obtained by superimposing A-phase current Idc1 on U1-phase current Iu1# is detected as U1-phase current detection value Iu1 by current sensor SAU1. Therefore, the control unit 400 estimates the A-phase current Idc1 by extracting the A-phase current Idc1 from the U1 phase current detection value Iu1, which is the connected phase. Similarly, the control unit 400 estimates the B-phase current Idc2 by extracting the B-phase current Idc2 from the U2 phase current detection value Iu2, which is the connected phase.

続いて図11、図12を参照し、制御部400がA相電流Idc1及びB相電流Idc2を推定する具体的な構成について説明する。図11に示すように、制御部400は二相電流推定部50を含む。例えば第1三相巻線組801の各相巻線811、812、813に流れる三相電流Iu1#、Iv1#、Iw1#の和は理論的にゼロである。そのため、上述の式(3.4)の通り、三相の相電流検出値Iu1、Iv1、Iw1の和とゼロとの差分がA相電流値Idc1に相当する。 Next, with reference to FIGS. 11 and 12, a specific configuration in which the control unit 400 estimates the A-phase current Idc1 and the B-phase current Idc2 will be described. As shown in FIG. 11, the control section 400 includes a two-phase current estimation section 50. For example, the sum of the three-phase currents Iu1#, Iv1#, and Iw1# flowing through the phase windings 811, 812, and 813 of the first three-phase winding set 801 is theoretically zero. Therefore, as shown in equation (3.4) above, the difference between the sum of the three-phase detected phase current values Iu1, Iv1, and Iw1 and zero corresponds to the A-phase current value Idc1.

図12に、二相ステッピングモータ700の通電開始時に正のA相電流値Idc1が重畳したU1相電流検出値Iu1の波形を示す。時刻tsに通電を開始すると、突入電流によりA相電流値Idc1が増加し、時刻tpにピークに達する。時刻tp後、A相電流値Idc1は漸減する。 FIG. 12 shows the waveform of the U1 phase current detection value Iu1 on which the positive A phase current value Idc1 is superimposed at the start of energization of the two-phase stepping motor 700. When energization is started at time ts, the A-phase current value Idc1 increases due to an inrush current, and reaches its peak at time tp. After time tp, the A-phase current value Idc1 gradually decreases.

そこで二相電流推定部50は、第1系統についてU1相電流検出値Iu1、V1相電流検出値Iv1及びW1相電流検出値Iw1を加算し、A相電流推定値Idc1_estを算出する。同様に二相電流推定部50は、第2系統についてU2相電流検出値Iu2、V2相電流検出値Iv2及びW2相電流検出値Iw2を加算し、B相電流推定値Idc2_estを算出する。このように制御部400は、第1の回路68の各系統における三相の電流検出値の和を、二相ステッピングモータ700の各相に流れる電流値Idc1、Idc2として推定する。 Therefore, the two-phase current estimation unit 50 adds the U1 phase current detection value Iu1, the V1 phase current detection value Iv1, and the W1 phase current detection value Iw1 for the first system to calculate the A phase current estimation value Idc1_est. Similarly, the two-phase current estimation unit 50 adds the detected U2-phase current value Iu2, the detected V2-phase current value Iv2, and the detected W2-phase current value Iw2 for the second system to calculate the estimated B-phase current value Idc2_est. In this way, the control unit 400 estimates the sum of the three-phase current detection values in each system of the first circuit 68 as the current values Idc1 and Idc2 flowing through each phase of the two-phase stepping motor 700.

なお、二相ステッピングモータ700の負荷が変動した場合や周囲温度等の動作環境が変化した場合、通常は二相の電流値Idc1、Idc2が同程度に変化し、各系統のオフセット電圧Vm1*、Vm2*は互いに相関する値となる。ただし、A相巻線714とB相巻線724との特性ばらつき等により二相の電流値Idc1、Idc2が相違する場合でも、二系統のオフセット電圧Vm1*、Vm2*や操作後の三相電圧指令値が所定値以上乖離しないように、二系統間での協調制御等による調停を実施してもよい。 Note that when the load of the two-phase stepping motor 700 changes or the operating environment such as the ambient temperature changes, the two-phase current values Idc1 and Idc2 usually change to the same extent, and the offset voltages Vm1 * , Vm2 * are values that are correlated with each other. However, even if the two-phase current values Idc1 and Idc2 differ due to characteristic variations between the A-phase winding 714 and the B-phase winding 724, the offset voltages Vm1 * and Vm2 * of the two systems and the three-phase voltage after operation Arbitration may be performed through cooperative control or the like between the two systems so that the command values do not deviate by more than a predetermined value.

また、二相電流推定部50は、三相の相電流検出値の和を用いる他に、接続相の相電流検出値と相電流指令値との差分を求める方法や、フィルタ処理により直流成分を抽出する方法等を用いて、二相の電流値Idc1、Idc2を推定してもよい。 In addition to using the sum of the phase current detection values of the three phases, the two-phase current estimation unit 50 also uses a method of calculating the difference between the phase current detection value of the connected phase and the phase current command value, or a method of calculating the DC component by filtering. The two-phase current values Idc1 and Idc2 may be estimated using an extraction method or the like.

(その他の実施形態)
(a)二相モータは、ステッピングモータに限らず、互いに独立した二相の巻線を有するモータであればよい。また、二相モータは一台に限らず、二台以上設けられてもよい。例えば二台の二相モータが設けられる場合、第2の回路として、第1系統インバータ681に二つのA相レッグが追加され、第2系統インバータ682に二つのB相レッグが追加される。つまり、第2の回路におけるA相及びB相の各相の回路は、第1系統インバータ681及び第2系統インバータ682に追加された、「二相モータ一台につき一つ」のレッグにより構成される。
(Other embodiments)
(a) The two-phase motor is not limited to a stepping motor, and may be any motor having mutually independent two-phase windings. Further, the number of two-phase motors is not limited to one, but two or more may be provided. For example, when two two-phase motors are provided, two A-phase legs are added to the first system inverter 681 and two B-phase legs are added to the second system inverter 682 as the second circuit. In other words, the A-phase and B-phase circuits in the second circuit are composed of "one leg per two-phase motor" added to the first system inverter 681 and the second system inverter 682. Ru.

さらに各二相モータのA相巻線の接続点側端子は、第1三相巻線組801の同じ相又は異なる相の相電流経路に接続される。各二相モータのB相巻線の接続点側端子は、第2三相巻線組802の同じ相又は異なる相の相電流経路に接続される。制御部400は、多相モータ及び各二相モータの動作を共通に制御する。 Furthermore, the connection point side terminal of the A-phase winding of each two-phase motor is connected to the phase current path of the same phase or different phase of the first three-phase winding set 801. The connection point side terminal of the B-phase winding of each two-phase motor is connected to the same phase or different phase current path of the second three-phase winding set 802. The control unit 400 commonly controls the operations of the polyphase motor and each two-phase motor.

(b)本発明が車両のEPSシステムやSBWシステムに適用される例において、二相ステッピングモータは、ヘッドアップディスプレイ以外にチルトアクチュエータやテレスコピックアクチュエータ等に用いられてもよい。二相ステッピングモータを用いることで、一般のDCモータを用いる場合に比べて位置精度が向上し、ブラシレスにより耐久使用回数が増加する。また、多相モータは、操舵アシストモータや反力モータ以外にブレーキの油圧ポンプ用モータが用いられてもよい。さらに、本発明は車載用以外のモータに適用されてもよい。 (b) In an example where the present invention is applied to a vehicle EPS system or SBW system, the two-phase stepping motor may be used in a tilt actuator, a telescopic actuator, etc. in addition to a head-up display. By using a two-phase stepping motor, position accuracy is improved compared to using a general DC motor, and the brushless design increases the number of durable uses. In addition to the steering assist motor and the reaction force motor, a brake hydraulic pump motor may be used as the multiphase motor. Furthermore, the present invention may be applied to motors other than those for vehicles.

(c)「多相モータ」は三相モータに限らず、四相以上のモータであってもよい。その場合、第2実施形態における「各系統における三相の電流検出値の和」は、「各系統における全相の電流検出値の和」に一般化される。 (c) A "polyphase motor" is not limited to a three-phase motor, but may be a motor with four or more phases. In that case, the "sum of current detection values of three phases in each system" in the second embodiment is generalized to "sum of current detection values of all phases in each system".

(d)図4に示す二系統の回路構成において電源リレーや逆接保護リレーが設けられなくてもよい。また、三相モータリレーや二相モータリレーが追加されたり、入力部に雑防素子素子であるLCフィルタ回路が追加されたりしてもよい。二系統のインバータ681、682が共通の電源Btに接続されるのでなく、個別の電源に接続されてもよい。 (d) In the two-system circuit configuration shown in FIG. 4, there is no need to provide a power supply relay or a reverse connection protection relay. Furthermore, a three-phase motor relay or a two-phase motor relay may be added, or an LC filter circuit as a noise prevention element may be added to the input section. The two systems of inverters 681 and 682 may be connected to separate power sources instead of being connected to a common power source Bt.

本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。 The present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various forms without departing from the spirit thereof.

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method described in the present disclosure are implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. may be done. Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by a processor configured with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be implemented using a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as instructions executed by a computer on a computer-readable non-transitory tangible storage medium.

10・・・ECU(モータ制御装置)、
400・・・制御部、
600・・・筐体、
67・・・第2の回路、
68・・・第1の回路、
700・・・二相ステッピングモータ(二相モータ)、
714、724・・・二相(A相、B相)の巻線、
800・・・三相モータ(多相モータ)、
801、802・・・三相巻線組(多相巻線組)。
10...ECU (motor control unit),
400...control unit,
600... housing,
67... second circuit,
68...first circuit,
700...Two-phase stepping motor (two-phase motor),
714, 724...Two-phase (A phase, B phase) winding,
800...Three-phase motor (polyphase motor),
801, 802... Three-phase winding set (polyphase winding set).

Claims (8)

二組の三相以上の多相巻線組(801、802)を有する多相モータ(800)に通電する二系統の電力変換回路である第1の回路(68)と、
前記第1の回路と同一の筐体(600)内に設けられ、互いに独立した二相の巻線(714、724)を有する一台以上の二相モータ(700)に通電する電力変換回路である第2の回路(67)と、
前記第1の回路及び前記第2の回路を操作し、前記多相モータ及び前記二相モータの動作を共通に制御する制御部(400)と、
を備えるモータ制御装置。
a first circuit (68) that is a two-system power conversion circuit that energizes a polyphase motor (800) having two three-phase or more polyphase winding sets (801, 802);
A power conversion circuit that is provided in the same casing (600) as the first circuit and energizes one or more two-phase motors (700) having mutually independent two-phase windings (714, 724). a certain second circuit (67);
a control unit (400) that operates the first circuit and the second circuit and commonly controls operations of the multiphase motor and the two-phase motor;
A motor control device comprising:
前記二相モータおよび前記多相モータに電圧を印加し、電流を通電する請求項1に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1, wherein a voltage is applied to the two-phase motor and the multi-phase motor, and a current is passed through the two-phase motor and the multi-phase motor. 前記第2の回路における二相の回路は、前記第1の回路における各系統の回路にそれぞれ接続されている請求項2に記載のモータ制御装置。 3. The motor control device according to claim 2, wherein the two-phase circuits in the second circuit are respectively connected to circuits of each system in the first circuit. 直列接続された一組の高電位側及び低電位側スイッチング素子をレッグとすると、
前記第2の回路における各相の回路は、前記第1の回路を構成する各系統のインバータに追加された、前記二相モータ一台につき一つのレッグにより構成され、
前記二相モータの各相巻線の一方の端子が対応する系統の前記多相巻線組における一相の相電流経路に接続されており、前記二相モータの各相巻線の他方の端子が前記第2の回路を構成するレッグにおける高電位側及び低電位側スイッチング素子の間に接続されている請求項3に記載のモータ制御装置。
If a set of high-potential side and low-potential side switching elements connected in series is defined as a leg,
Each phase circuit in the second circuit is constituted by one leg for each two-phase motor added to each system of inverters constituting the first circuit,
One terminal of each phase winding of the two-phase motor is connected to a phase current path of one phase in the polyphase winding set of the corresponding system, and the other terminal of each phase winding of the two-phase motor 4. The motor control device according to claim 3, wherein is connected between a high potential side switching element and a low potential side switching element in a leg constituting the second circuit.
前記制御部は、
前記第2の回路を構成するレッグの高電位側又は低電位側スイッチング素子のうちいずれか一方をONし、且つ、前記多相モータの相電圧指令値の中心電圧についてのオフセット量を調整することにより、前記二相モータの各相巻線に印加する電圧を決定する請求項4に記載のモータ制御装置。
The control unit includes:
Turning on either a high-potential side switching element or a low-potential side switching element of a leg constituting the second circuit, and adjusting an offset amount with respect to a center voltage of a phase voltage command value of the multiphase motor. The motor control device according to claim 4, wherein the voltage to be applied to each phase winding of the two-phase motor is determined.
前記制御部は、前記二相モータの各相に流れる電流の検出値又は推定値に基づいて、各系統の前記多相巻線組に電圧を印加する請求項5に記載のモータ制御装置。 The motor control device according to claim 5, wherein the control unit applies voltage to the polyphase winding set of each system based on a detected value or an estimated value of the current flowing through each phase of the two-phase motor. 前記制御部は、
前記第1の回路の各系統における全相の電流検出値の和を、前記二相モータの各相に流れる電流値として推定する請求項6に記載のモータ制御装置。
The control unit includes:
7. The motor control device according to claim 6, wherein the sum of detected current values of all phases in each system of the first circuit is estimated as a current value flowing through each phase of the two-phase motor.
前記多相モータは、車両の電動パワーステアリングシステムにおいてドライバの操舵をアシストする操舵アシストモータ、又は、ステアバイワイヤシステムにおいてドライバの操舵に対する反力を付与する反力モータであり、
前記二相モータは、二相ステッピングモータである請求項1~7のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
The polyphase motor is a steering assist motor that assists the driver in steering in an electric power steering system of a vehicle, or a reaction force motor that applies a reaction force to the driver's steering in a steer-by-wire system,
The motor control device according to claim 1, wherein the two-phase motor is a two-phase stepping motor.
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