[发明专利]电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置

说明书

本发明提供一种电动机控制装置，其能够改善电流波形的失真，提高电流控制的响应性，抑制电动机的声音、振动和扭矩脉动。本发明的电动机控制装置基于dq轴电流指令值来对三相无刷电动机进行矢量控制并将3相电流检测值变换成dq轴反馈电流并将其反馈到dq轴电流指令值，将通过反馈获得的偏差电压变换成2相占空比指令值，将2相占空比指令值变换成3相值，经由逆变器来进行矢量控制，其具备“运算出逆变器的死区时间补偿值并实施死区时间补偿”的dq轴死区时间补偿单元和“运算出dq轴外部干扰补偿值”的dq轴外部干扰估计观测器，电动机控制装置通过使dq轴外部干扰补偿值与偏差电压相加，来估计出通过死区时间补偿也补偿不了的外部干扰。

技术领域

本发明涉及一种电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置，该电动机控制装置通过dq轴旋转坐标系对三相无刷电动机的驱动进行矢量控制，并且，进行“逆变器的死区时间补偿”。本发明尤其涉及一种电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置，该电动机控制装置进行dq轴死区时间补偿，并且，通过dq轴外部干扰估计观测器来估计出“通过死区时间补偿也补偿不了”的外部干扰，而且还进行空间矢量调制，进一步改善“针对转向响应、电动机的异常音、振动和扭矩脉动”的性能，根据电动机转速来提高响应性以及抗噪性，以“感应dq轴电流指令值”的方式提高了电动机模型精度，从而改善了补偿精度。

背景技术

“通过电动机的驱动，来对控制对象进行控制”的电动机控制装置被搭载在电动助力转向装置(EPS：Electric Power Steering System)、电动助力自行车、电气列车、电动汽车等中。“搭载了电动机控制装置，利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)”的电动助力转向装置将作为致动器的电动机的驱动力经由减速装置由诸如齿轮或皮带之类的传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，这样的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈(FB)控制。反馈控制通过调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小，一般来说，通过调整PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制的占空比(duty ratio)来进行电动机外加电压的调整。

参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R相连接。另外，在柱轴2上设有“用于检测出转向盘1的转向角θh”的转向角传感器14和“用于检测出转向盘1的转向扭矩Th”的扭矩传感器10，“用于对转向盘1的转向力进行辅助”的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2相连接。电池13对“用于控制电动助力转向装置”的控制单元(ECU)30进行供电，并且，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30中。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器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，由“通过对运算出的电流指令值实施补偿等而得到”的电压控制指令值Vref来控制供应给电动机20的电流。此外，转向角传感器14并不是必须的，也可以不设置转向角传感器14，还有，也可以从“与电动机20相连接”的诸如分解器之类的旋转传感器处获得转向角(电动机旋转角)θ。

另外，用于收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vs也能够从CAN40处获得。此外，用于收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。

在这样的电动助力转向装置中，控制单元30主要由CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)(也包含MPU(Micro Processor Unit，微处理器单元)、MCU(MicroController Unit，微控制器单元)等)来构成，该CPU内部由程序执行的一般功能例如，如图2的结构所示那样。