JP7718328B2 - Motor control device - Google Patents
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Description
本開示は、モータ制御装置に関する。 This disclosure relates to a motor control device.
従来、モータ制御装置の一例として、特許文献1に開示されたブラシレスモータ駆動制御装置がある。ブラシレスモータ駆動制御装置は、予め定められたパターンでブラシレスモータの電機子巻線に回転磁界を発生させる同期信号が同期信号発生手段によりモータ起動開始後一定期間出力される。そして、ブラシレスモータ駆動制御装置は、これに同期して起動デューティ指令手段から予め定められたパターンで起動デューティが出力される。また、ブラシレスモータ駆動制御装置は、インバータ回路に供給される直流電圧と、予め定められた基準電圧とを比較して直流電圧の大小を判断し、直流電圧の大小に基づいて起動デューティを増減補正する One example of a conventional motor control device is the brushless motor drive control device disclosed in Patent Document 1. In this brushless motor drive control device, a synchronization signal generating means outputs a synchronization signal that generates a rotating magnetic field in the armature winding of the brushless motor in a predetermined pattern for a certain period of time after the motor starts. Then, in synchronization with this, the brushless motor drive control device outputs a startup duty in a predetermined pattern from a startup duty command means. The brushless motor drive control device also compares the DC voltage supplied to the inverter circuit with a predetermined reference voltage to determine the magnitude of the DC voltage, and adjusts the startup duty based on the magnitude of the DC voltage.
しかしながら、特許文献1では、使用される環境によるモータの特性変化や経年劣化による負荷増加分の影響を考慮していない。このため、特許文献1では、モータの制御開始時に必要なトルクが不足し、モータの制御開始時に回転開始が遅れてしまう可能性がある。 However, Patent Document 1 does not take into account changes in motor characteristics due to the operating environment or the effects of increased load due to aging. As a result, Patent Document 1 may not provide enough torque when motor control begins, which could result in a delay in the start of motor rotation when control begins.
開示される一つの目的は、モータの制御開始時における応答性を改善できるモータ制御装置を提供することである。 One disclosed objective is to provide a motor control device that can improve responsiveness when starting motor control.
ここに開示されたモータ制御装置は、
モータ(40)を制御するモータ制御装置であって、
デューティ比に基づいてモータ出力電圧を生成し、生成したモータ出力電圧によってモータを制御する処理装置(13、14)と、
デューティ比に加算するためのオフセット値が記憶されたメモリ装置(16)と、を備え、
処理装置は、
所定周期でモータの目標回転速度とモータの実際の回転速度である実回転速度とを用いてデューティ比を算出する算出ステップ(S61)と、
メモリ装置からオフセット値を読み出して、算出したデューティ比に加算することで、モータの起動に必要なトルクを発生させるための起動時デューティ比を生成する生成ステップ(S63)と、を備えていることを特徴とする。
The motor control device disclosed herein comprises:
A motor control device that controls a motor (40),
a processing device (13, 14) that generates a motor output voltage based on the duty ratio and controls the motor using the generated motor output voltage;
a memory device (16) in which an offset value to be added to the duty ratio is stored;
The processing device
a calculation step (S61) of calculating a duty ratio using a target rotation speed of the motor and an actual rotation speed that is an actual rotation speed of the motor at a predetermined period;
and a generation step (S63) of reading an offset value from the memory device and adding it to the calculated duty ratio to generate a startup duty ratio for generating the torque required to start the motor .
ここに開示されたモータ制御装置によると、メモリ装置から読み出したオフセット値を算出したデューティ比に加算して起動時デューティ比を生成する。このため、モータ制御装置は、モータの制御開始時に必要なトルクが不足することを抑制でき、モータの制御開始時における応答性を改善できる。 The motor control device disclosed herein generates a startup duty ratio by adding an offset value read from a memory device to the calculated duty ratio. This allows the motor control device to prevent a shortage of torque required when starting motor control, improving responsiveness when starting motor control.
この明細書において開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The various aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The reference symbols in parentheses in the claims and this section are intended to illustratively indicate the correspondence with the embodiments described below and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and advantages disclosed in this specification will become clearer with reference to the detailed description that follows and the accompanying drawings.
以下において、図面を参照しながら、本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Below, several embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to matters described in the preceding embodiment may be assigned the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted. In each embodiment, when only a portion of the configuration is described, the other portions of the configuration can be applied by referring to the other previously described embodiments.
(第1実施形態)
図1~図6を用いて、第1実施形態のモータ制御装置に関して説明する。モータ制御装置は、モータ40を制御するものである。モータ40は、例えば、車両用空調ユニットにおけるブロワのファンを回転駆動するためのブラシレスブロワモータを採用できる。しかしながら、本開示は、これに限定されず、他の装置(ユニット)に用いられるモータ40を制御するモータ制御装置であっても採用できる。
(First embodiment)
A motor control device according to a first embodiment will be described with reference to Figures 1 to 6. The motor control device controls a motor 40. For example, the motor 40 may be a brushless blower motor for driving a blower fan in a vehicle air conditioning unit. However, the present disclosure is not limited to this, and may also be applied to a motor control device for controlling a motor 40 used in another device (unit).
<全体構成>
モータ制御装置は、少なくともマイコン10を備えていればよい。マイコン10は、図1に示すように、プリドライバ20および三相インバータ30を介してモータ40と接続されている。マイコン10は、ホールIC50が接続されている。モータ制御装置は、マイコン10に加えて、プリドライバ20、三相インバータ30、ホールIC50の少なくとも一つを備えていてもよい。図面では、プリドライバ20をPRD、三相インバータ30をINV、モータ40をM、ホールIC50をHICと記載している。
<Overall structure>
The motor control device may include at least a microcomputer 10. As shown in FIG. 1 , the microcomputer 10 is connected to a motor 40 via a pre-driver 20 and a three-phase inverter 30. A Hall IC 50 is connected to the microcomputer 10. The motor control device may include at least one of the pre-driver 20, the three-phase inverter 30, and the Hall IC 50 in addition to the microcomputer 10. In the drawings, the pre-driver 20 is referred to as PRD, the three-phase inverter 30 as INV, the motor 40 as M, and the Hall IC 50 as HIC.
モータ40は、例えば、ステータと、ロータと、ロータに取り付けられたシャフトなどを備えた三相モータである。ステータは、U相、V相、W相の三相を構成している。ステータのU相、V相、W相の各々は、マイコン10の制御により、電磁石で発生する磁界の極性が切り替えられることにより、いわゆる回転磁界を発生する。ロータには、ロータマグネットが設けられている。ロータマグネットは、ステータで生じた回転磁界によってロータを回転させる。ロータには、シャフトおよびファンが固定されている。シャフトおよびファンは、ロータの回転にともなって回転する。車両用空調ユニットは、ファンがシャフトとともに回転することにより送風が可能となる。なお、以下において、モータ40の回転はロータの回転と同意である。また、モータ40の加速とは、ロータの加速を示している。 The motor 40 is a three-phase motor that includes, for example, a stator, a rotor, and a shaft attached to the rotor. The stator has three phases: U, V, and W. Each of the stator's U, V, and W phases generates a rotating magnetic field by switching the polarity of the magnetic field generated by an electromagnet under the control of the microcomputer 10. The rotor is provided with a rotor magnet. The rotor magnet rotates the rotor using the rotating magnetic field generated by the stator. A shaft and fan are fixed to the rotor. The shaft and fan rotate in conjunction with the rotation of the rotor. The vehicle air conditioning unit is able to blow air when the fan rotates with the shaft. Note that, below, rotation of the motor 40 is synonymous with rotation of the rotor. Furthermore, acceleration of the motor 40 refers to acceleration of the rotor.
プリドライバ20は、マイコン10から入力されたPWM信号を増幅して、三相インバータ30の各スイッチング素子をスイッチングさせるための駆動信号を生成する。プリドライバ20は、駆動信号を各スイッチング素子に印加する。 The pre-driver 20 amplifies the PWM signal input from the microcomputer 10 and generates a drive signal for switching each switching element of the three-phase inverter 30. The pre-driver 20 applies the drive signal to each switching element.
三相インバータ30は、例えば、スイッチング素子を六個用いたブリッジ回路を備えている。三相インバータ30は、プリドライバ20からの駆動信号に応じて、モータ40のステータの各相コイルに供給する電力を切り替える。 The three-phase inverter 30 includes, for example, a bridge circuit using six switching elements. The three-phase inverter 30 switches the power supplied to each phase coil of the stator of the motor 40 in response to a drive signal from the pre-driver 20.
ホールIC50は、モータ40の回転に応じて変化するセンサ信号を出力する。ホールIC50は、各相のステータコイルに応じたセンサ信号を出力するために、U相用のセンサ素子、V相用のセンサ素子、およびW相用のセンサ素子の3つのセンサ素子を備えている。よって、ホールIC50は、図6に示すように、U相、V相、W相のそれぞれにおけるパルス波のセンサ信号を出力する。ホールIC50は、回転センサに相当する。本実施形態では、回転センサとしてホールIC50を採用しているが、これに限定されない。 The Hall IC 50 outputs a sensor signal that changes in response to the rotation of the motor 40. The Hall IC 50 is equipped with three sensor elements: a sensor element for the U phase, a sensor element for the V phase, and a sensor element for the W phase, in order to output a sensor signal corresponding to the stator coil of each phase. Therefore, as shown in FIG. 6, the Hall IC 50 outputs pulse wave sensor signals for each of the U phase, V phase, and W phase. The Hall IC 50 corresponds to a rotation sensor. In this embodiment, the Hall IC 50 is used as the rotation sensor, but this is not limited to this.
<マイコン10の構成>
図1、図2を用いてマイコン10の構成に関して説明する。マイコン10は、プロセッサ、メモリ装置16、入出力インタフェースなどを備えている。また、マイコン10は、タイマーやAD変換器などの周辺回路を備えていてもよい。メモリ装置16は、RAM161や不揮発性メモリ162を含んでいる。
<Configuration of microcomputer 10>
The configuration of the microcomputer 10 will be described with reference to Figures 1 and 2. The microcomputer 10 includes a processor, a memory device 16, an input/output interface, etc. The microcomputer 10 may also include peripheral circuits such as a timer and an AD converter. The memory device 16 includes a RAM 161 and a non-volatile memory 162.
マイコン10は、プロセッサがメモリ装置16に記憶されたプログラムを実行する。プロセッサは、プログラムを実行することで、メモリ装置16に記憶されたデータや入出力インタフェースから入力されたデータなどを用いつつ演算処理を行う。マイコン10は、所定の制御周期でプロセッサが演算処理を実行する。制御周期は、例えば2msなどである。しかしながら、制御周期は、これに限定されない。制御周期は、所定周期に相当する。 In the microcomputer 10, the processor executes a program stored in the memory device 16. By executing the program, the processor performs arithmetic processing using data stored in the memory device 16 and data input from the input/output interface. In the microcomputer 10, the processor executes arithmetic processing at a predetermined control period. The control period is, for example, 2 ms. However, the control period is not limited to this. The control period corresponds to the predetermined period.
マイコン10は、演算処理を行うことで各種機能を実現できる。例えば、マイコン10は、演算処理の結果であるPWM信号を入出力インタフェースから出力することで、プリドライバ20を介してモータ40を制御する。また、マイコン10は、各種機能を備えているともいえる。図1では、マイコン10の各種機能を示す機能ブロックを示している。また、図1では、機能ブロックに加えて、メモリ装置16を図示している。 The microcomputer 10 can realize various functions by performing arithmetic processing. For example, the microcomputer 10 controls the motor 40 via the pre-driver 20 by outputting a PWM signal, which is the result of the arithmetic processing, from the input/output interface. The microcomputer 10 can also be said to be equipped with various functions. Figure 1 shows functional blocks indicating the various functions of the microcomputer 10. In addition to the functional blocks, Figure 1 also shows a memory device 16.
指令速度算出部11は、上位ECUなどからの指令信号に基づいて指令回転速度を算出する。指令信号は、モータ40(ロータ)の回転速度に係る速度指令値を含む制御信号である。指令信号は、例えば車室内の操作部の操作に基づいて出力される。目標速度算出部12は、指令回転速度から目標値となる目標回転速度を算出し、その目標回転速度を減算器を介して演算処理部13に出力する。指令回転速度および目標回転速度は、モータ40におけるロータの回転速度に係る速度である。 The command speed calculation unit 11 calculates a command rotation speed based on a command signal from a host ECU or the like. The command signal is a control signal including a speed command value related to the rotation speed of the motor 40 (rotor). The command signal is output, for example, based on operation of an operating unit inside the vehicle. The target speed calculation unit 12 calculates a target rotation speed, which is a target value, from the command rotation speed and outputs the target rotation speed to the calculation processing unit 13 via a subtractor. The command rotation speed and target rotation speed are speeds related to the rotation speed of the rotor in the motor 40.
演算処理部13は、PI制御部131と電圧補償部132とを含んでいる。PI制御部131は、減算器によって演算された目標回転速度と実回転速度との偏差が入力される。PI制御部131は、その偏差に基づいてフィードバック制御(PI制御)を実行する。 The calculation processing unit 13 includes a PI control unit 131 and a voltage compensation unit 132. The PI control unit 131 receives the deviation between the target rotation speed calculated by the subtractor and the actual rotation speed. The PI control unit 131 performs feedback control (PI control) based on this deviation.
PI制御部131は、偏差にP(比例)制御の比例ゲインを乗ずることにより比例成分(比例項)を演算するとともに、偏差の積分値にI(積分)制御の積分ゲインを乗ずることにより積分成分(積分項)を演算する。そして、PI制御部131は、これら比例成分および積分成分を加算器にて加算することでデューティ比を演算し、そのデューティ比を電圧補償部132に出力する。実回転速度は、モータ速度算出部15で算出されたロータの実際の回転速度である。なお、PI制御部131の演算によって得られたデューティ比は、演算デューティ比やPI演算結果ともいえる。演算処理部13は、ホールIC50からのセンサ信号に基づいて、モータ40の回転位置を算出してもよい。 The PI control unit 131 calculates the proportional component (proportional term) by multiplying the deviation by the proportional gain of P (proportional) control, and calculates the integral component (integral term) by multiplying the integral value of the deviation by the integral gain of I (integral) control. The PI control unit 131 then calculates the duty ratio by adding these proportional and integral components using an adder, and outputs this duty ratio to the voltage compensation unit 132. The actual rotation speed is the actual rotation speed of the rotor calculated by the motor speed calculation unit 15. The duty ratio obtained by the calculation by the PI control unit 131 can also be referred to as the calculated duty ratio or the PI calculation result. The calculation processing unit 13 may calculate the rotational position of the motor 40 based on the sensor signal from the Hall IC 50.
電圧補償部132は、起動時デューティ比など、モータ出力電圧の生成に用いるデューティ比を出力する。電圧補償部132は、モータ40が回転を開始したと判定する前の期間や加速時においては、不揮発性メモリ162から読み出したオフセット値にPI演算結果を加算して、起動時デューティ比を生成する。そして、電圧補償部132は、起動時デューティ比を出力する。起動時デューティ比は、モータ40の制御開始時からの所定期間において、モータ40の起動時の応答性を改善するために生成されたデューティ比である。起動時デューティ比は、モータ40の起動に必要なトルクを発生させるためのデューティ比ともいえる。なお、電圧補償部132は、非加速時においては、PI演算結果をモータ出力電圧の生成に用いるデューティ比として出力する。以下、オフセット値をPIオフセット値(PIO)とも称する。 The voltage compensation unit 132 outputs a duty ratio, such as a startup duty ratio, used to generate the motor output voltage. During the period before it is determined that the motor 40 has started rotating or during acceleration, the voltage compensation unit 132 generates the startup duty ratio by adding the offset value read from the non-volatile memory 162 to the PI calculation result. The voltage compensation unit 132 then outputs the startup duty ratio. The startup duty ratio is a duty ratio generated to improve the responsiveness of the motor 40 at startup for a predetermined period from the start of control of the motor 40. The startup duty ratio can also be considered a duty ratio for generating the torque required to start the motor 40. Note that during non-acceleration, the voltage compensation unit 132 outputs the PI calculation result as the duty ratio used to generate the motor output voltage. Hereinafter, the offset value will also be referred to as the PI offset value (PIO).
なお、本実施形態では、一例として、各相用のセンサ素子のセンサ信号が2回変化するとモータ回転開始と判定する演算処理部13を採用する。これは、確実にモータ回転開始と判断するためである。しかしながら、本開示は、これに限定されない。演算処理部13は、例えば、各相用のセンサ素子のセンサ信号が1回変化するとモータ回転開始と判定してもよい。 In this embodiment, as an example, the calculation processing unit 13 is used, which determines that the motor has started to rotate when the sensor signal of the sensor element for each phase changes twice. This is to ensure that the motor has started to rotate. However, the present disclosure is not limited to this. For example, the calculation processing unit 13 may determine that the motor has started to rotate when the sensor signal of the sensor element for each phase changes once.
モータ40の制御開示から所定期間は、目標回転速度と実回転速度との乖離が生じることがある。図5には、指令信号に応じたモータ40の制御開始に対して、実際にモータ40が回転開始するタイミングが遅れている事例を示している。図5の上段は、目標回転速度の時間変化を二点鎖線で示し、実回転速度の時間変化を実線で示している。図5の下段は、PIデューティ比の時間変換を示している。 For a certain period of time after control of the motor 40 begins, a discrepancy may occur between the target rotation speed and the actual rotation speed. Figure 5 shows an example in which the timing at which the motor 40 actually starts rotating is delayed relative to the start of control of the motor 40 in response to a command signal. The upper part of Figure 5 shows the time change in the target rotation speed with a two-dot chain line, and the time change in the actual rotation speed with a solid line. The lower part of Figure 5 shows the time conversion of the PI duty ratio.
このため、演算処理部13は、モータ40の制御開始から遅れて、モータ回転開始と判断することになる。タイミングt2は、モータ40の制御開示時から最初にセンサ信号が変化したタイミングである。この例では、モータ40の制御開示時からタイミングt2までの期間X[ms]の起動遅延が発生している。なお、タイミングt1は、PIオフセット値を読み出すタイミングである。タイミングt3は、各相用のセンサ素子のセンサ信号が2回変化してモータ回転開始と判定するタイミングである。モータ40の制御開示時から最初にセンサ信号が変化したタイミングである。 For this reason, the calculation processing unit 13 determines that the motor has started to rotate with a delay from when control of the motor 40 begins. Timing t2 is the timing at which the sensor signal first changes after control of the motor 40 begins. In this example, a startup delay of X [ms] occurs from when control of the motor 40 begins until timing t2. Note that timing t1 is the timing at which the PI offset value is read. Timing t3 is the timing at which the sensor signal of the sensor element for each phase changes twice and it is determined that the motor has started to rotate. This is the timing at which the sensor signal first changes after control of the motor 40 begins.
このように、演算処理部13は、PWM信号のPIデューティ比を調整することによりモータ40の回転速度を制御する、所謂PWM制御によりモータ40の駆動制御を行うものである。さらに、演算処理部13は、PWM信号のPIデューティ比をPIオフセット値で補正して、モータ40の起動時の応答性を改善する。 In this way, the calculation processing unit 13 controls the rotation speed of the motor 40 by adjusting the PI duty ratio of the PWM signal, thereby performing drive control of the motor 40 using so-called PWM control. Furthermore, the calculation processing unit 13 corrects the PI duty ratio of the PWM signal with a PI offset value, improving the responsiveness of the motor 40 when it is started.
不揮発性メモリ162には、モータ40の起動時の応答性を改善するためのPIオフセット値が記憶されている。PIオフセット値は、起動時デューティ比が、モータ40が実際に回転開始したときのPIデューティ比となるように設定されている。PIオフセット値は、モータ40の実際の回転に応じた値である。しかしながら、PIオフセット値は、予め設定された値であってもよい。 The non-volatile memory 162 stores a PI offset value for improving the responsiveness of the motor 40 when it is started. The PI offset value is set so that the duty ratio at start-up becomes the PI duty ratio when the motor 40 actually starts to rotate. The PI offset value is a value that corresponds to the actual rotation of the motor 40. However, the PI offset value may also be a preset value.
メモリ装置16は、図2に示すように、PIオフセット値の候補値である複数のPIデューティ比(PID)をメモリ配列に記憶している。各PIデューティ比は、PI制御部131で演算された、モータ40の回転に応じたPI演算結果である。複数のPIデューティ比は、例えば、メモリ装置16のRAM161に記憶される。 As shown in FIG. 2, the memory device 16 stores, in a memory array, multiple PI duty ratios (PIDs) that are candidate values for the PI offset value. Each PI duty ratio is the result of a PI calculation performed by the PI control unit 131 according to the rotation of the motor 40. The multiple PI duty ratios are stored, for example, in RAM 161 of the memory device 16.
演算処理部13は、モータ40の制御開始時からモータ40が回転を開始したと判定するまでの間において、PI制御部131が演算した複数のPIデューティ比をメモリ装置16のメモリ配列に記憶する。詳述すると、演算処理部13は、各相のセンサ信号が変化するタイミングごとに、そのタイミングで演算されているPIデューティ比を記憶する。また、演算処理部13は、センサ信号の変化タイミングと、センサ信号が変化したタイミングで算出されているPIデューティ比とを関連付けて記憶する。モータ40の制御開始時は、実際にモータ40の制御を開始したタイミング(時点)である。モータ40の制御開始は、モータ40の起動開始ともいえる。 The calculation processing unit 13 stores, in the memory array of the memory device 16, multiple PI duty ratios calculated by the PI control unit 131 from the time control of the motor 40 begins until it is determined that the motor 40 has started rotating. More specifically, the calculation processing unit 13 stores the PI duty ratio calculated at each timing when the sensor signal of each phase changes. The calculation processing unit 13 also associates and stores the timing of the change in the sensor signal with the PI duty ratio calculated at the timing when the sensor signal changed. The start of control of the motor 40 is the timing (point in time) when control of the motor 40 actually begins. The start of control of the motor 40 can also be said to be the start of activation of the motor 40.
各相のセンサ信号が変化するタイミングは、例えば、図6のタイミングU1、V1、W1、U2、V2、W2(タイミング1~6)である。タイミングU1、V1、W1のそれぞれは、U相用のセンサ素子、V相用のセンサ素子、W相用のセンサ素子のそれぞれにおいて、センサ信号が1回目に変化したタイミングである。タイミングU2、V2、W2のそれぞれは、U相用のセンサ素子、V相用のセンサ素子、W相用のセンサ素子のそれぞれにおいて、センサ信号が2回目に変化したタイミングである。 The timings at which the sensor signals for each phase change are, for example, timings U1, V1, W1, U2, V2, and W2 (timings 1 to 6) in Figure 6. Timings U1, V1, and W1 are the timings at which the sensor signals change for the first time in the sensor elements for the U phase, V phase, and W phase, respectively. Timings U2, V2, and W2 are the timings at which the sensor signals change for the second time in the sensor elements for the U phase, V phase, and W phase, respectively.
図2の例では、PIデューティ比として、タイミングU1で10%、タイミングV1で11%、タイミングW1で12%、タイミングU2で13%、タイミングV2で14%、タイミングW2で15%が記憶されている。図2では、タイミングU1をタイミング1、タイミングV1をタイミング2、タイミングW1をタイミング3、タイミングU2をタイミング4、タイミングV2をタイミング5、タイミングW2をタイミング6としている。 In the example of Figure 2, the PI duty ratios stored are 10% at timing U1, 11% at timing V1, 12% at timing W1, 13% at timing U2, 14% at timing V2, and 15% at timing W2. In Figure 2, timing U1 is timing 1, timing V1 is timing 2, timing W1 is timing 3, timing U2 is timing 4, timing V2 is timing 5, and timing W2 is timing 6.
そして、演算処理部13は、複数のPIデューティ比からPIオフセット値を選択する。言い換えると、演算処理部13は、複数のPIデューティ比から一つを選択し、選択したPCデューティ比をPIオフセット値として、不揮発性メモリ162に記憶する。このとき、演算処理部13は、実際のモータ40の制御開示時に最も近いタイミングで記憶されたPIデューティ比をPIオフセット値として記憶する。図2の例では、タイミングU1と関連付けられているPIデューティ比である10%をPIオフセット値として記憶する。よって、PIデューティ比やPIオフセット値は、変更(更新)可能な状態でメモリ装置16(不揮発性メモリ162)に記憶されているといえる。なお、モータ40を実際に回転させる前は、PIオフセット値のデフォルト値が記憶されている。 Then, the calculation processing unit 13 selects a PI offset value from the multiple PI duty ratios. In other words, the calculation processing unit 13 selects one from the multiple PI duty ratios and stores the selected PC duty ratio as the PI offset value in the non-volatile memory 162. At this time, the calculation processing unit 13 stores the PI duty ratio stored at the timing closest to the actual start of control of the motor 40 as the PI offset value. In the example of Figure 2, the PI duty ratio of 10%, which is associated with timing U1, is stored as the PI offset value. Therefore, it can be said that the PI duty ratio and PI offset value are stored in the memory device 16 (non-volatile memory 162) in a changeable (updatable) state. Note that before the motor 40 is actually rotated, a default value for the PI offset value is stored.
モータ出力演算部14は、電圧補償部132で生成された起動時デューティ比に基づいて、三相インバータ30を制御するためのPWM信号を生成する。モータ出力演算部14は、生成したPWM信号をプリドライバ20に出力する。演算処理部13とモータ出力演算部14は、処理装置に相当する。 The motor output calculation unit 14 generates a PWM signal for controlling the three-phase inverter 30 based on the startup duty ratio generated by the voltage compensation unit 132. The motor output calculation unit 14 outputs the generated PWM signal to the pre-driver 20. The calculation processing unit 13 and the motor output calculation unit 14 correspond to a processing device.
モータ速度算出部15は、ホールIC50からのセンサ信号に基づいて、ロータの回転速度(実回転速度)を算出する。 The motor speed calculation unit 15 calculates the rotor rotation speed (actual rotation speed) based on the sensor signal from the Hall IC 50.
<処理動作>
図3~図6を用いてマイコン10の処理動作に関して説明する。マイコン10は、電源オンで図3に示すフローチャート(メイン処理)の実行を開始する。また、マイコン10は、電源オンから電源オフになるまでの間、制御周期ごとに、図3に示すフローチャートの実行を開始する。なお、電源オンとは、マイコン10の動作電源の供給開始ともいえる。
<Processing Operation>
The processing operation of the microcomputer 10 will be described using Figures 3 to 6. When the microcomputer 10 is powered on, it starts executing the flowchart (main processing) shown in Figure 3. The microcomputer 10 also starts executing the flowchart shown in Figure 3 for each control cycle from when the power is turned on until when the power is turned off. Note that powering on can also be considered as the start of supplying operating power to the microcomputer 10.
ステップS10では、PIオフセット値を読み出す。演算処理部13は、不揮発性メモリ162に記憶されているPIオフセット値を読み出す。演算処理部13は、図5のタイミングt1でPIオフセット値を読み出す。 In step S10, the PI offset value is read. The calculation processing unit 13 reads the PI offset value stored in the non-volatile memory 162. The calculation processing unit 13 reads the PI offset value at timing t1 in Figure 5.
ステップS20では、モータ40が停止しているか否かを判定する。演算処理部13は、モータ40が停止していると判定するとステップS30へ進み、停止していると判定しないとステップS40へ進む。これは、モータ40が動き出してからのPIデューティ比を不揮発性メモリ162に記憶するためである。演算処理部13は、ホールIC50からのセンサ信号に基づいてモータ40が停止しているか否かを判定する。演算処理部13は、各相用のセンサ素子のセンサ信号が2回変化するまでは停止していると判定し、2回変化した場合に停止していると判定しない。 In step S20, it is determined whether the motor 40 is stopped. If the calculation processing unit 13 determines that the motor 40 is stopped, the process proceeds to step S30; if it does not determine that the motor 40 is stopped, the process proceeds to step S40. This is because the PI duty ratio after the motor 40 starts moving is stored in the non-volatile memory 162. The calculation processing unit 13 determines whether the motor 40 is stopped based on the sensor signal from the Hall IC 50. The calculation processing unit 13 determines that the motor 40 is stopped until the sensor signal from the sensor element for each phase changes twice, and does not determine that the motor is stopped if the sensor signal changes twice.
ステップS30では、回転開始フラグをオフに設定する。演算処理部13は、回転開始フラグをオフに設定する。回転開始フラグは、メモリ装置16の一部に設けられている。 In step S30, the rotation start flag is set to off. The calculation processing unit 13 sets the rotation start flag to off. The rotation start flag is stored in part of the memory device 16.
ステップS40では、目標回転速度を取得する。指令速度算出部11は、指令回転速度を算出する。目標速度算出部12は、指令回転速度から目標値となる目標回転速度を算出する。つまり、目標速度算出部12は、演算によって目標回転速度を取得する。 In step S40, the target rotation speed is acquired. The command speed calculation unit 11 calculates the command rotation speed. The target speed calculation unit 12 calculates the target rotation speed, which is the target value, from the command rotation speed. In other words, the target speed calculation unit 12 acquires the target rotation speed through calculation.
ステップS50では、目標回転速度の設定処理を行う。演算処理部13は、所定の加速度で速度を上昇させるために、制御周期ごとに到達させる目標回転速度を設定する。 In step S50, the target rotation speed is set. The calculation processing unit 13 sets the target rotation speed to be reached for each control cycle in order to increase the speed at a predetermined acceleration.
ステップS60では、PI演算処理を行う。演算処理部13は、PI演算処理を行う。PI演算処理に関しては、後ほど図4を用いて説明する。 In step S60, PI calculation processing is performed. The calculation processing unit 13 performs PI calculation processing. The PI calculation processing will be explained later using Figure 4.
ステップS70では、モータ出力を更新する。モータ出力演算部14は、電圧補償部132から出力されたデューティ比に基づいて、三相インバータ30を制御するためのPWM信号を生成して、PWM信号をプリドライバ20に出力する。電圧補償部132から出力されるデューティ比は、後ほど説明するステップS61やステップS63で更新される。よって、モータ出力演算部14は、電圧補償部132から出力されたデューティ比に基づいて生成したPWM信号を出力することでモータ出力を更新することになる。 In step S70, the motor output is updated. The motor output calculation unit 14 generates a PWM signal for controlling the three-phase inverter 30 based on the duty ratio output from the voltage compensation unit 132, and outputs the PWM signal to the pre-driver 20. The duty ratio output from the voltage compensation unit 132 is updated in steps S61 and S63, which will be described later. Therefore, the motor output calculation unit 14 updates the motor output by outputting a PWM signal generated based on the duty ratio output from the voltage compensation unit 132.
ここで、図4を用いてPI演算処理に関して説明する。演算処理部13は、制御周期ごとに、図4のフローチャートに示す処理を実行する。 Here, the PI calculation process will be explained using Figure 4. The calculation processing unit 13 executes the process shown in the flowchart in Figure 4 for each control cycle.
ステップS61では、目標回転速度と実回転速度を用いてPI演算を行う(算出ステップ)。PI制御部131は、上記のように、目標回転速度と実回転速度とを用いてPI演算結果を算出する。なお、演算処理部13は、上記のように、モータ40の制御開始時からモータ40が回転を開始したと判定するまでの間において、各相のセンサ信号が変化するタイミングごとに、PI演算結果(PIデューティ比)をメモリ装置16のメモリ配列に記憶する。 In step S61, a PI calculation is performed using the target rotation speed and the actual rotation speed (calculation step). As described above, the PI control unit 131 calculates the PI calculation result using the target rotation speed and the actual rotation speed. As described above, the calculation processing unit 13 stores the PI calculation result (PI duty ratio) in the memory array of the memory device 16 each time the sensor signal for each phase changes from the time control of the motor 40 begins until it is determined that the motor 40 has started rotating.
ステップS62では、加速時であるか否かを判定する。演算処理部13は、ステップS50で設定した目標回転速度に基づいて加速時であるか否かを判定する。演算処理部13は、モータ40が加速時であると判定するステップS63に進む。演算処理部13は、モータ40が加速時であると判定しないと図4のフローチャートを終了する。 In step S62, it is determined whether or not the motor is accelerating. The calculation processing unit 13 determines whether or not the motor is accelerating based on the target rotation speed set in step S50. The calculation processing unit 13 proceeds to step S63, where it determines that the motor 40 is accelerating. If the calculation processing unit 13 does not determine that the motor 40 is accelerating, it ends the flowchart in Figure 4.
ステップS63では、PI演算結果として、PI演算結果にPIオフセット値を加算した値とする(生成ステップ)。つまり、電圧補償部132は、ステップS61で算出されたPI演算結果に、ステップS10で読み出したPIオフセット値を加算して、新たなPI演算結果とする。言い換えると、電圧補償部132は、ステップS61で算出したPI演算結果にPIオフセット値を加算することで、モータ出力電圧の生成に用いるデューティ比を補正する。新たなPI演算結果は、起動時デューティ比である。 In step S63, the PI calculation result is obtained by adding the PI offset value to the PI calculation result (generation step). That is, the voltage compensation unit 132 adds the PI offset value read in step S10 to the PI calculation result calculated in step S61 to obtain a new PI calculation result. In other words, the voltage compensation unit 132 corrects the duty ratio used to generate the motor output voltage by adding the PI offset value to the PI calculation result calculated in step S61. The new PI calculation result is the startup duty ratio.
このため、電圧補償部132は、加速時であると判定しない場合(非加速時)、モータ出力電圧の生成に用いるデューティ比として、ステップS61のPI演算結果を出力する一方、電圧補償部132は、加速時であると判定した場合、モータ出力電圧の生成に用いるデューティ比として、ステップS63で算出した新たなPI演算結果を出力する。また、モータ40が回転を開始したと判定する前の期間においてはモータ40を加速させている。よって、電圧補償部132は、モータ40が回転を開始したと判定する前の期間では加速時と判定することになる。よって、電圧補償部132は、モータ40が回転を開始したと判定する前の期間においては、モータ出力電圧の生成に用いるデューティ比として、ステップS63で算出した新たなPI演算結果を出力する。 For this reason, when the voltage compensation unit 132 does not determine that acceleration is occurring (when not accelerating), it outputs the PI calculation result of step S61 as the duty ratio used to generate the motor output voltage. On the other hand, when the voltage compensation unit 132 determines that acceleration is occurring, it outputs the new PI calculation result calculated in step S63 as the duty ratio used to generate the motor output voltage. Also, the motor 40 is accelerating during the period before it is determined that the motor 40 has started rotating. Therefore, the voltage compensation unit 132 determines that the period before it is determined that the motor 40 has started rotating is during acceleration. Therefore, during the period before it is determined that the motor 40 has started rotating, the voltage compensation unit 132 outputs the new PI calculation result calculated in step S63 as the duty ratio used to generate the motor output voltage.
ステップS64では、モータ回転開始を判定する(開始判定ステップ)。演算処理部13は、センサ信号に基づいてモータ40が回転を開始したことを判定する。本実施形態の演算処理部13は、各相用のセンサ素子のセンサ信号が2回変化するとモータ回転開始と判定する。 In step S64, it is determined whether the motor has started to rotate (start determination step). The calculation processing unit 13 determines that the motor 40 has started to rotate based on the sensor signal. In this embodiment, the calculation processing unit 13 determines that the motor has started to rotate when the sensor signal of the sensor element for each phase changes twice.
ステップS65では、PIオフセット値の保存タイミングであるか否かを判定する。演算処理部13は、ステップS64でモータ回転開始と判断し、さらに、回転開始フラグにオフが設定されている判定すると、PIオフセット値の保存タイミングとみなしてステップS66へ進む。一方、演算処理部13は、ステップS64でモータ回転開始と判断し、さらに、回転開始フラグにオフが設定されていると判定しないと、PIオフセット値の保存タイミングでないとみなして図4のフローチャートを終了する。ステップS66でYES判定した場合は、モータ回転開始との判断前の分岐ともいえる。一方、ステップS66でNO判定した場合は、モータ回転開始と判断後の分岐ともいえる。 In step S65, it is determined whether it is time to save the PI offset value. If the calculation processing unit 13 determines in step S64 that the motor has started to rotate and further determines that the rotation start flag is set to OFF, it considers it time to save the PI offset value and proceeds to step S66. On the other hand, if the calculation processing unit 13 determines in step S64 that the motor has started to rotate and further determines that the rotation start flag is not set to OFF, it considers it not time to save the PI offset value and ends the flowchart in Figure 4. A YES determination in step S66 can be considered a branch before the determination that the motor has started to rotate. On the other hand, a NO determination in step S66 can be considered a branch after the determination that the motor has started to rotate.
ステップS66では、回転開始フラグをオンに設定する。演算処理部13は、回転開始フラグをオンに設定する。つまり、演算処理部13は、回転開始フラグをオフからオンに切り替える。 In step S66, the rotation start flag is set to ON. The calculation processing unit 13 sets the rotation start flag to ON. In other words, the calculation processing unit 13 switches the rotation start flag from OFF to ON.
ステップS67では、PIオフセット値候補のPIデューティ比を取得する(取得ステップ)。本実施形態では、一例として、RAM161からPIオフセット値候補のPIデューティ比を読み出す例を採用する。演算処理部13は、RAM161に記憶されている複数のPIデューティ比から最初にセンサ信号に変化があったPIデューティ比を、PIオフセット値候補として読み出す。例えば、演算処理部13は、図5のタイミングt3で、タイミングt2におけるPIオフセット値を読み出す。読み出したPIデューティ比は、PIオフセット値として不揮発性メモリ162に記憶するPIデューティ比に相当する。 In step S67, the PI duty ratio of the PI offset value candidate is acquired (acquisition step). In this embodiment, as an example, the PI duty ratio of the PI offset value candidate is read from RAM 161. The calculation processing unit 13 reads, from the multiple PI duty ratios stored in RAM 161, the PI duty ratio at which there was the first change in the sensor signal as the PI offset value candidate. For example, at timing t3 in Figure 5, the calculation processing unit 13 reads the PI offset value at timing t2. The read PI duty ratio corresponds to the PI duty ratio to be stored in non-volatile memory 162 as the PI offset value.
ステップS68では、PID-PIO>±閾値[%]を判定する(判定ステップ)。ここでのPIDは、ステップS67で取得したPIデューティ比である。PIOは、ステップS10で読み出したPIオフセット値である。よって、演算処理部13は、不揮発性メモリ162に記憶されているPIオフセット値と、ステップ67にて取得したPIデューティ比との差分が閾値を超えているか否かを判定する。閾値は、予め設定された値である。 In step S68, it is determined whether PID - PIO > ± threshold value [%] (determination step). Here, PID is the PI duty ratio obtained in step S67. PIO is the PI offset value read in step S10. Therefore, the calculation processing unit 13 determines whether the difference between the PI offset value stored in non-volatile memory 162 and the PI duty ratio obtained in step S67 exceeds the threshold value. The threshold value is a preset value.
演算処理部13は、PID-PIO>±閾値と判定すると、PIOを更新する必要があるとみなしてステップS69へ進む。一方、演算処理部13は、PID-PIO>±閾値と判定しないと、PIOを更新する必要がないとみなして図4のフローチャートを終了する。なお、ステップS68は、省略することもできる。つまり、演算処理部13は、ステップS67を実行するたびにステップS69を行ってもよい。 If the calculation processing unit 13 determines that PID-PIO > ±threshold, it considers that PIO needs to be updated and proceeds to step S69. On the other hand, if the calculation processing unit 13 does not determine that PID-PIO > ±threshold, it considers that PIO does not need to be updated and ends the flowchart in Figure 4. Note that step S68 can also be omitted. In other words, the calculation processing unit 13 may perform step S69 each time it executes step S67.
ステップS69では、PIデューティ比をPIオフセット値として記憶する(記憶ステップ)。演算処理部13は、差分が閾値を超えていることを条件として、ステップS67で取得したPIデューティ比をPIオフセット値として不揮発性メモリ162に記憶する。言い換えると、演算処理部13は、不揮発性メモリ162に記憶されているPIオフセット値を、ステップS67で取得したPIデューティ比に更新する。これによって、マイコン10は、不揮発性メモリ162の書換え回数が増えることを抑制できる。言い換えると、マイコン10は、不揮発性メモリ162への書込み頻度を抑制できる。 In step S69, the PI duty ratio is stored as a PI offset value (storage step). The calculation processing unit 13 stores the PI duty ratio acquired in step S67 as a PI offset value in the non-volatile memory 162, provided that the difference exceeds the threshold value. In other words, the calculation processing unit 13 updates the PI offset value stored in the non-volatile memory 162 to the PI duty ratio acquired in step S67. This allows the microcontroller 10 to prevent an increase in the number of times the non-volatile memory 162 is rewritten. In other words, the microcontroller 10 can reduce the frequency of writing to the non-volatile memory 162.
なお、マイコン10が提供する手段および/または機能は、実体的なメモリ装置16に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン10がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。 The means and/or functions provided by the microcomputer 10 can be provided by software recorded in the physical memory device 16 and a computer that executes it, by software alone, by hardware alone, or a combination of these. For example, if the microcomputer 10 is provided by electronic circuits that are hardware, it can be provided by digital circuits including multiple logic circuits, or by analog circuits.
<効果>
以上のように、マイコン10は、不揮発性メモリ162から読み出したPIオフセット値を、算出したPIデューティ比に加算して起動時デューティ比を生成する。このため、マイコン10は、モータ40の制御開始時に必要なトルクが不足することを抑制でき、モータ40の制御開始時における応答性を改善できる。また、マイコン10は、使用される環境によるモータ40の特性変化や経年劣化による負荷増加が生じた場合でも応答性を改善できる。
<Effects>
As described above, the microcomputer 10 generates the startup duty ratio by adding the PI offset value read from the nonvolatile memory 162 to the calculated PI duty ratio. This allows the microcomputer 10 to prevent a shortage of the torque required when starting to control the motor 40, thereby improving responsiveness when starting to control the motor 40. The microcomputer 10 can also improve responsiveness even when the characteristics of the motor 40 change due to the operating environment or when an increase in load occurs due to aging.
また、マイコン10は、実際にモータ40を回転させた場合のPIデューティ比をPIオフセット値として採用している。よって、マイコン10は、使用される環境によるモータ40の特性変化や経年劣化による負荷増加の影響をより一層低減でき、制御開始時における応答性を改善できる。 In addition, the microcontroller 10 uses the PI duty ratio when the motor 40 is actually rotating as the PI offset value. This allows the microcontroller 10 to further reduce the effects of changes in the motor 40's characteristics due to its usage environment and increased load due to aging, improving responsiveness at the start of control.
以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。以下に、本開示のその他の形態として、第2実施形態に関して説明する。上記実施形態および第2実施形態は、それぞれ単独で実施することも可能であるが、適宜組み合わせて実施することも可能である。本開示は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。 Preferred embodiments of the present disclosure have been described above. However, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure. Below, a second embodiment will be described as another form of the present disclosure. The above embodiment and the second embodiment can be implemented independently, or they can be implemented in appropriate combinations. The present disclosure is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented in various combinations.
(第2実施形態)
図7~図9を用いて、第2実施形態のモータ制御装置に関して説明する。本実施形態では、主に、第1実施形態との相違点に関して説明する。本実施形態のモータ制御装置は、第1実施形態と同様の構成を有している。本実施形態では、マイコン10(演算処理部13)によるPIオフセット値として記憶するデューティ比を取得する方法が第1実施形態と異なる。
Second Embodiment
A motor control device according to a second embodiment will be described using Figures 7 to 9. In this embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. The motor control device according to this embodiment has the same configuration as the first embodiment. In this embodiment, the method of acquiring the duty ratio to be stored as a PI offset value by the microcomputer 10 (arithmetic processing unit 13) is different from that of the first embodiment.
図7~図9では、目標回転速度の時間変化を二点鎖線、プログラム認識回転速度の時間変化を破線、実回転速度の時間変化を実線で示している。タイミングt10は、モータ40の実際の起動タイミングである。タイミングt11は、モータ40が回転を開始したとマイコン10が判定したタイミングである。モータ40の起動は、モータ40が実際に回転し始めたことを意味している。 In Figures 7 to 9, the change over time in the target rotation speed is shown by a two-dot chain line, the change over time in the program-recognized rotation speed by a dashed line, and the change over time in the actual rotation speed by a solid line. Timing t10 is the timing when the motor 40 actually starts. Timing t11 is the timing when the microcontroller 10 determines that the motor 40 has started to rotate. Starting the motor 40 means that the motor 40 has actually started to rotate.
演算処理部13は、ステップS67において、モータ40が実際に回転を開始したときの目標回転速度と実回転速度との偏差積分値と、積分項の定数との乗算によってPIオフセット値として記憶するPIデューティ比を取得する(取得ステップ)。積分項の定数は、積分ゲインである。 In step S67, the calculation processing unit 13 multiplies the integral value of the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed when the motor 40 actually starts rotating by the integral term constant to obtain the PI duty ratio to be stored as the PI offset value (obtaining step). The integral term constant is the integral gain.
なお、演算処理部13は、ステップS68を実行する場合、ここで取得したPIデューティ比を記憶させない場合もある。よって、PIオフセット値として記憶するPIデューティ比は、PIオフセット値候補のPIデューティ比ともいえる。また、演算処理部13は、ステップS68を実行しなくてもよい。この場合、ここで取得したPIデューティ比は、不揮発性メモリ162に記憶されるPIオフセット値ともいえる。以下においては、PIオフセット値として記憶するPIデューティ比を単にPIオフセット値とも称する。 Note that when executing step S68, the calculation processing unit 13 may not store the PI duty ratio acquired here. Therefore, the PI duty ratio stored as the PI offset value can also be considered a PI duty ratio of a PI offset value candidate. Also, the calculation processing unit 13 does not need to execute step S68. In this case, the PI duty ratio acquired here can also be considered a PI offset value stored in the non-volatile memory 162. Hereinafter, the PI duty ratio stored as the PI offset value will also be simply referred to as the PI offset value.
まず、演算処理部13は、実偏差積分値(ADIV)をメモリ装置16に記憶する。図7の下段に示すように、実偏差積分値は、モータ40が回転を開始したと判定した時の偏差積分値である。 First, the calculation processing unit 13 stores the actual deviation integral value (ADIV) in the memory device 16. As shown in the lower part of Figure 7, the actual deviation integral value is the deviation integral value when it is determined that the motor 40 has started to rotate.
次に、演算処理部13は、時間Aを推定する。時間Aは、図7の上段に示す時間である。時間Aは、モータ40の実際の起動タイミング(t10)から、モータ回転開始時速度(SV)に到達(t11)するまでの経過時間である。時間Aは、モータ40が回転を開始したと判定した時のプログラム認識回転速度であるモータ回転開始時速度(SV)と、設定したモータ加速度(SA)とから推定する。プログラム認識回転速度は、マイコン10が認識している速度である。設定したモータ加速度は、上位ECUなどから、指令信号とともに指示される。演算処理部13は、モータ回転開始時速度(SV)/設定したモータ加速度(SA)を演算することで時間Aを推定する。 Next, the calculation processing unit 13 estimates time A. Time A is the time shown in the upper part of Figure 7. Time A is the elapsed time from the actual start timing (t10) of the motor 40 until the motor rotation start speed (SV) is reached (t11). Time A is estimated from the motor rotation start speed (SV), which is the program-recognized rotation speed when it is determined that the motor 40 has started rotating, and the set motor acceleration (SA). The program-recognized rotation speed is the speed recognized by the microcontroller 10. The set motor acceleration is specified along with a command signal from a higher-level ECU or the like. The calculation processing unit 13 estimates time A by calculating the motor rotation start speed (SV) / the set motor acceleration (SA).
ここで、演算処理部13は、理想偏差積分値(IDIV)を算出する。理想偏差積分値は、図8に示すように、モータ40の起動遅れがない場合の理想的な偏差積分値である。理想偏差積分値は、モータ40の実際に起動してから、モータ40が回転を開始したとマイコン10が判定するまでの偏差積分値である。演算処理部13は、速度偏差(VDEV)×時間A/制御周期、を演算することで理想偏差積分値を算出する。速度偏差は、図9に示すように、モータ40の加速に伴って制御周期毎に発生する。速度偏差は、モータ加速度×制御周期で表すことができる。 Here, the calculation processing unit 13 calculates the ideal integral deviation value (IDIV). As shown in Figure 8, the ideal integral deviation value is the ideal integral deviation value when there is no start-up delay of the motor 40. The ideal integral deviation value is the integral deviation value from when the motor 40 actually starts up until the microcontroller 10 determines that the motor 40 has started rotating. The calculation processing unit 13 calculates the ideal integral deviation value by calculating the speed deviation (VDEV) x time A/control period. As shown in Figure 9, the speed deviation occurs every control period as the motor 40 accelerates. The speed deviation can be expressed as the motor acceleration x control period.
また、演算処理部13は、起動時偏差積分値(SDIV)を算出する。起動時偏差積分値は、実際にモータ40が起動した時の偏差積分値である。演算処理部13は、実偏差積分値から理想偏差積分値を減算することで、起動時偏差積分値を算出する。 The calculation processing unit 13 also calculates the startup deviation integral value (SDIV). The startup deviation integral value is the deviation integral value when the motor 40 actually starts. The calculation processing unit 13 calculates the startup deviation integral value by subtracting the ideal deviation integral value from the actual deviation integral value.
そして、演算処理部13は、PIオフセット値を算出する。演算処理部13は、起動時偏差積分値からPIオフセット値を算出する。詳述すると、演算処理部13は、P項定数×回転速度偏差+I項定数×起動時偏差積分値を演算することでPIオフセット値を算出する。実際のモータ起動時は、速度偏差が0である。よって、演算処理部13は、I項定数×起動時偏差積分値、を演算することでPIオフセット値を算出する。P項定数は、比例ゲインである。 Then, the calculation processing unit 13 calculates the PI offset value. The calculation processing unit 13 calculates the PI offset value from the startup deviation integral value. More specifically, the calculation processing unit 13 calculates the PI offset value by calculating the P term constant x rotational speed deviation + the I term constant x startup deviation integral value. When the motor actually starts, the speed deviation is 0. Therefore, the calculation processing unit 13 calculates the PI offset value by calculating the I term constant x startup deviation integral value. The P term constant is a proportional gain.
このように、第2実施形態のマイコン10は、演算によってPIオフセット値を算出(取得)することができる。なお、第2実施形態のモータ制御装置は、第1実施形態のモータ制御装置と同様の効果を奏することができる。 In this way, the microcomputer 10 of the second embodiment can calculate (obtain) the PI offset value through calculation. The motor control device of the second embodiment can achieve the same effects as the motor control device of the first embodiment.
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。 While the present disclosure has been described with reference to embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to those embodiments or structures. The present disclosure also encompasses various modifications and variations within the scope of equivalents. In addition, while various combinations and forms are shown in the present disclosure, other combinations and forms including only one element, more, or less are also within the scope and spirit of the present disclosure.
開示されている技術的思想
この明細書は、以下に列挙された複数の項に記載された複数の技術的思想を開示しており、かつ、後続の技術的思想において先行する技術的思想を択一的に引用することにより示された複数の組み合わせ技術的思想を開示している。
Disclosed Technical Ideas This specification discloses multiple technical ideas described in the following paragraphs, and also discloses multiple combined technical ideas indicated by alternatively citing the preceding technical ideas in the subsequent technical ideas.
技術的思想1
モータ(40)を制御するモータ制御装置であって、
デューティ比に基づいてモータ出力電圧を生成し、生成した前記モータ出力電圧によって前記モータを制御する処理装置(13、14)と、
前記デューティ比に加算するためのオフセット値が記憶されたメモリ装置(16)と、を備え、
前記処理装置は、
所定周期で前記モータの目標回転速度と前記モータの実際の回転速度である実回転速度とを用いて前記デューティ比を算出する算出ステップ(S61)と、
前記メモリ装置から前記オフセット値を読み出して、算出した前記デューティ比に加算することで、前記モータの制御開始時における前記モータ出力電圧の生成に用いる前記デューティ比である起動時デューティ比を生成する生成ステップ(S63)と、を備えているモータ制御装置。
Technical thought 1
A motor control device that controls a motor (40),
a processing device (13, 14) that generates a motor output voltage based on the duty ratio and controls the motor using the generated motor output voltage;
a memory device (16) in which an offset value to be added to the duty ratio is stored;
The processing device includes:
a calculation step (S61) of calculating the duty ratio using a target rotation speed of the motor and an actual rotation speed that is an actual rotation speed of the motor at a predetermined period;
and a generation step (S63) of reading the offset value from the memory device and adding it to the calculated duty ratio to generate a startup duty ratio, which is the duty ratio used to generate the motor output voltage when control of the motor starts.
技術的思想2
前記モータの回転に応じて変化するセンサ信号を出力する回転センサ(50)と電気的接続されており、
前記処理装置は、前記モータの制御開始時から最初に前記センサ信号が変化した際の前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する記憶ステップ(S69)を、備えている技術的思想1に記載のモータ制御装置。
Technical thought 2
It is electrically connected to a rotation sensor (50) that outputs a sensor signal that changes according to the rotation of the motor,
The motor control device according to Technical Idea 1, wherein the processing device includes a storage step (S69) of storing the duty ratio at the time when the sensor signal first changes since control of the motor is started in the memory device as the offset value.
技術的思想3
前記処理装置は、
前記センサ信号に基づいて前記モータが回転を開始したことを判定する開始判定ステップ(S64)と、
前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する前記デューティ比を取得する取得ステップ(S67)と、を備え、
前記モータの制御開始時から前記モータが回転を開始したと判定するまでの間において、前記センサ信号が変化するたびに、前記センサ信号の変化タイミングと、前記センサ信号が変化したタイミングで算出されている前記デューティ比とを関連付けて前記メモリ装置に記憶し、
前記取得ステップは、前記モータの制御開始時から最初に前記センサ信号が変化した際の前記デューティ比を前記メモリ装置から取得し、
前記記憶ステップでは、前記取得ステップで取得された前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する、技術的思想2に記載のモータ制御装置。
Technical thought 3
The processing device includes:
a start determination step (S64) of determining whether the motor has started to rotate based on the sensor signal;
an acquisition step (S67) of acquiring the duty ratio to be stored in the memory device as the offset value,
each time the sensor signal changes during the period from when control of the motor is started until it is determined that the motor has started to rotate, the timing of the change in the sensor signal is associated with the duty ratio calculated at the timing of the change in the sensor signal and stored in the memory device;
the obtaining step obtains from the memory device the duty ratio at the time when the sensor signal first changes after starting control of the motor;
The motor control device according to Technical Concept 2, wherein in the storing step, the duty ratio acquired in the acquiring step is stored in the memory device as the offset value.
技術的思想4
前記処理装置は、
前記算出ステップでは、前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差に応じて比例項および積分項を用いて前記デューティ比を算出するものであり、
前記モータが実際に回転を開始したときの前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差積分値と、前記積分項の定数との乗算によって前記オフセット値として記憶する前記デューティ比を取得する取得ステップ(S67)を備え、
前記記憶ステップでは、前記取得ステップで取得された前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する、技術的思想2に記載のモータ制御装置。
Technical thought 4
The processing device includes:
In the calculation step, the duty ratio is calculated using a proportional term and an integral term in accordance with a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed,
an acquisition step (S67) of acquiring the duty ratio to be stored as the offset value by multiplying an integral value of a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed when the motor actually starts to rotate by a constant of the integral term;
The motor control device according to Technical Concept 2, wherein in the storing step, the duty ratio acquired in the acquiring step is stored in the memory device as the offset value.
技術的思想5
前記処理装置は、
前記メモリ装置に記憶されている前記オフセット値と、前記取得ステップにて取得した前記デューティ比との差分が閾値を超えているか否かを判定する判定ステップ(S68)を備え、
前記記憶ステップでは、前記差分が前記閾値を超えていることを条件として、前記取得ステップにて取得した前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する、技術的思想3または技術的思想4に記載のモータ制御装置。
Technical thought 5
The processing device includes:
a determination step (S68) of determining whether or not a difference between the offset value stored in the memory device and the duty ratio acquired in the acquisition step exceeds a threshold value;
A motor control device according to Technical Idea 3 or Technical Idea 4, wherein in the storage step, the duty ratio acquired in the acquisition step is stored in the memory device as the offset value, provided that the difference exceeds the threshold value.
技術的思想6
前記オフセット値は、前記起動時デューティ比が、前記モータが実際に回転開始したときの前記デューティ比となるように設定されている技術的思想1~5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
Technical thought 6
A motor control device described in any one of technical ideas 1 to 5, wherein the offset value is set so that the startup duty ratio becomes the duty ratio when the motor actually starts rotating.
10…マイコン、11…指令速度算出部、12…目標速度算出部、13…演算処理部、131…PI制御部、132…電圧補償部、14…モータ出力演算部、15…モータ速度算出部、16…不揮発性メモリ、20…プリドライバ、30…三相インバータ、40…モータ、50…ホールIC 10...Microcomputer, 11...Command speed calculation unit, 12...Target speed calculation unit, 13...Calculation processing unit, 131...PI control unit, 132...Voltage compensation unit, 14...Motor output calculation unit, 15...Motor speed calculation unit, 16...Non-volatile memory, 20...Pre-driver, 30...Three-phase inverter, 40...Motor, 50...Hall IC
Claims (6)
デューティ比に基づいてモータ出力電圧を生成し、生成した前記モータ出力電圧によって前記モータを制御する処理装置(13、14)と、
前記デューティ比に加算するためのオフセット値が記憶されたメモリ装置(16)と、を備え、
前記処理装置は、
所定周期で前記モータの目標回転速度と前記モータの実際の回転速度である実回転速度とを用いて前記デューティ比を算出する算出ステップ(S61)と、
前記メモリ装置から前記オフセット値を読み出して、算出した前記デューティ比に加算することで、前記モータの起動に必要なトルクを発生させるための起動時デューティ比を生成する生成ステップ(S63)と、を備えているモータ制御装置。 A motor control device that controls a motor (40),
a processing device (13, 14) that generates a motor output voltage based on the duty ratio and controls the motor using the generated motor output voltage;
a memory device (16) in which an offset value to be added to the duty ratio is stored;
The processing device includes:
a calculation step (S61) of calculating the duty ratio using a target rotation speed of the motor and an actual rotation speed that is an actual rotation speed of the motor at a predetermined period;
and a generating step (S63) of reading the offset value from the memory device and adding it to the calculated duty ratio to generate a startup duty ratio for generating the torque required to start the motor .
前記処理装置は、前記モータの制御開始時から最初に前記センサ信号が変化した際の前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する記憶ステップ(S69)を、備えている請求項1に記載のモータ制御装置。 It is electrically connected to a rotation sensor (50) that outputs a sensor signal that changes according to the rotation of the motor,
2. The motor control device according to claim 1, further comprising a storage step (S69) in which the processing device stores the duty ratio at the time when the sensor signal first changes since control of the motor is started in the memory device as the offset value.
前記センサ信号に基づいて前記モータが回転を開始したことを判定する開始判定ステップ(S64)と、
前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する前記デューティ比を取得する取得ステップ(S67)と、を備え、
前記モータの制御開始時から前記モータが回転を開始したと判定するまでの間において、前記センサ信号が変化するたびに、前記センサ信号の変化タイミングと、前記センサ信号が変化したタイミングで算出されている前記デューティ比とを関連付けて前記メモリ装置に記憶し、
前記取得ステップは、前記モータの制御開始時から最初に前記センサ信号が変化した際の前記デューティ比を前記メモリ装置から取得し、
前記記憶ステップでは、前記取得ステップで取得された前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する、請求項2に記載のモータ制御装置。 The processing device includes:
a start determination step (S64) of determining whether the motor has started to rotate based on the sensor signal;
an acquisition step (S67) of acquiring the duty ratio to be stored in the memory device as the offset value,
each time the sensor signal changes during the period from when control of the motor is started until it is determined that the motor has started to rotate, the timing of the change in the sensor signal is associated with the duty ratio calculated at the timing of the change in the sensor signal and stored in the memory device;
the obtaining step obtains from the memory device the duty ratio at the time when the sensor signal first changes after starting control of the motor;
3. The motor control device according to claim 2, wherein the storing step stores the duty ratio acquired in the acquiring step as the offset value in the memory device.
前記算出ステップでは、前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差に応じて比例項および積分項を用いて前記デューティ比を算出するものであり、
前記モータが実際に回転を開始したときの前記目標回転速度と前記実回転速度との偏差積分値と、前記積分項の定数との乗算によって前記オフセット値として記憶する前記デューティ比を取得する取得ステップ(S67)を備え、
前記記憶ステップでは、前記取得ステップで取得された前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する、請求項2に記載のモータ制御装置。 The processing device includes:
In the calculation step, the duty ratio is calculated using a proportional term and an integral term in accordance with a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed,
an acquisition step (S67) of acquiring the duty ratio to be stored as the offset value by multiplying an integral value of a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed when the motor actually starts to rotate by a constant of the integral term;
3. The motor control device according to claim 2, wherein the storing step stores the duty ratio acquired in the acquiring step as the offset value in the memory device.
前記メモリ装置に記憶されている前記オフセット値と、前記取得ステップにて取得した前記デューティ比との差分が閾値を超えているか否かを判定する判定ステップ(S68)を備え、
前記記憶ステップでは、前記差分が前記閾値を超えていることを条件として、前記取得ステップにて取得した前記デューティ比を前記オフセット値として前記メモリ装置に記憶する、請求項3または請求項4に記載のモータ制御装置。 The processing device includes:
a determination step (S68) of determining whether or not a difference between the offset value stored in the memory device and the duty ratio acquired in the acquisition step exceeds a threshold value;
5. The motor control device according to claim 3, wherein the storing step stores the duty ratio acquired in the acquiring step as the offset value in the memory device on the condition that the difference exceeds the threshold value.
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