[发明专利]电动机控制装置及搭载其的电动助力转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置及搭载该电动机控制装置的电动助力转向装置，该电动机控制装置具备估计电动机的电流的自适应电流监测器，同时诊断(监控)自适应电流监测器的误估计，在检测出异常的情况下，限制占空比(Duty)并强制地设置为能够检测电流的状态，转换成使用检测电流的电流控制。

背景技术

利用电动机的旋转力辅助控制车辆的转向系统的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经减速机由齿轮或皮带等传递机构，向转向轴或齿条轴施加辅助力。并且，为了向电动机提供电流来使该电动机产生所希望的扭矩，在电动机驱动电路中使用逆变器。

在此，如图1所示，对现有的电动助力转向装置的一般结构进行说明，驾驶盘1的柱轴(转向轴)2经过减速齿轮3、万向节4a及4b、齿臂机构5、转向横拉杆6a、6b，再通过轮毂单元7a、7b，与转向车轮8L、8R连接。另外，在柱轴2上设有检测驾驶盘1的转向扭矩的扭矩传感器10，对驾驶盘1的转向力进行辅助的电动机20经过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)100进行供电，同时，经过点火开关11点火信号被输入到控制单元100。控制单元100基于扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr和车速传感器12检测出的车速Vs，进行辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，在电流控制单元通过对电流指令值施加补偿等得到的电压指令值E，控制供给电动机20的电流I。此外，车速Vs也能够从CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)等处获得。

控制单元100主要由CPU(也包含MPU、MCU)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能如图2所示。

参照图2说明控制单元100的功能及动作，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr和由车速传感器12检测出的车速Vs被输入到运算电流指令值Iref1的电流指令值运算单元101中。电流指令值运算单元101基于输入的转向扭矩Tr及车速Vs，利用辅助图表等决定作为供给例如三相电动机20的电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经过加法运算单元102A作为电流指令值Iref2被输入到电流限制单元103，限制了最大电流的电流指令值Iref3被输入到减法运算单元102B，运算Iref3与被反馈回来的电动机电流值i_m的偏差Iref4(＝Iref3-i_m)，该偏差Iref4被输入到进行PI控制等的电流控制单元104。在电流控制单元104中改善了特性的电压指令值E被输入到PWM控制单元105，再经过作为驱动单元的逆变器106对电动机20进行PWM驱动。由逆变器106内的电流检测电路120检测出电动机20的电流值i_m，该电流值i_m被反馈到减法单元102B。逆变器106作为开关元件一般使用FET，由FET的电桥电路构成。

另外，加法单元102A进行来自补偿单元110的补偿信号CM的加法运算，通过补偿信号CM的加法运算进行系统的补偿、改善收敛性和惯性特性等。补偿单元110先将自位扭矩(SAT)113和惯性112在加法单元114进行加法运算，然后该加法运算结果再与收敛性111在加法单元115进行加法运算，最后将加法单元115的加法运算结果作为补偿信号CM。

对电动机20使用d-q轴进行矢量控制的情况下，作为旋转传感器的解析器21被连接到电动机20，同时设置基于旋转角度θ运算角速度ω的角速度运算单元22。并且，在电动机20为三相(U、V、W)无刷直流电动机的情况下，PWM控制单元105及逆变器106的详细结构如图3所示。PWM控制单元105由占空比运算单元105A和门驱动单元105B构成，其中占空比运算单元105A是将电压指令值E按照规定公式运算三相的PWM占空比指令值D1～D6，门驱动单元105B是用PWM占空比指令值D1～D6来驱动FET1～FET6各门的开或关，逆变器106是由U相的高侧FET1及低侧FET4构成的上下分路、由V相的高侧FET2及低侧FET5构成的上下分路和W相的高侧FET3及低侧FET6构成的上下分路组成的三相桥式结构，通过PWM占空比指令值D1～D6控制开或关来驱动电动机20。

此外，电池13经过电源继电器14对逆变器106进行供电，对补偿逆变器106的FET1～FET6的各死区时间的死区时间补偿值进行加法运算并输入到PWM控制单元105的占空比指令值D1～D6。