专利名称：马达控制装置以及电动动力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制有刷马达的马达控制装置以及具备该马达控制装置的电动动力转向装置。
背景技术：
近些年，作为具备马达的电动动カ转向装置，不具有像解析器等那样用于检测马达的旋转速度的传感器的装置被不断开发。日本特开2010 — 029029号公报公开了在电动动カ转向装置中，对伴随构成马达的转子的旋转而产生的感应电压进行推定，基于该推定结果计算马达的旋转速度的方法，作为推定马达的旋转速度的方法。在日本特开2010 — 029029号公报中公开了计算在无刷马达中产生的感应电压的马达控制装置。在该马达控制装置中设置有将感应电压作为干扰来进行计算的干扰观测器(感应电压计算单元)。在该干扰观测器中，若输入与马达的端子间电压相当的电压值以及流过马达的电流值，则计算出基于该各输入值的感应电压。此外，在有刷马达中，与无刷马达的情况相同，也能够计算利用了干扰观测器的感应电压。另外，作为输入至干扰观测器的电压值的取得方法已知有2种方法。第I种方法是基于已知的传感器(电压计)将马达的端子间电压(以下也称“电压检测值”。)作为电压检测值进行检测的方法。另外，第2种方法是通过针对马达的电力供给源亦即蓄电池的电压(即蓄电池电压)乘上输入至马达的驱动信号的占空比，计算马达的端子间电压的推定值(以下也称“电压推定值”。)的方法。该电压推定值与电压检测值相比分辨率较高。因此，使用电压推定值计算出的感应电压的精度比使用电压检测值计算出的感应电压的精度高。然而，在计算由有刷马达所产生的感应电压的情况下，若使用电压推定值，则产生以下所示的问题。即，在针对有刷马达的目标电流值为零的情况下，由于输入至马达的驱动信号的占空比被设定为零，因此无法计算电压推定值。因此，在计算由有刷马达所产生的感应电压的情况下，一般而言使用电压检测值。该情况下，能够与目标电流值的大小无关地计算感应电压，但计算出的感应电压的精度与使用电压推定值的情况相比变低。
发明内容
本发明提供一种能够与针对有刷马达的电流目标值的大小无关地计算由该马达所产生的感应电压，且能够提高该感应电压的计算精度的马达控制装置以及电动动カ转向装置。根据本发明的例子的特点，在马达控制装置中，在马达中流动的电流目标值为零的情况下，使用基于电压检测值的电压值来计算在马达中产生的感应电压，在电流目标值不为零的情况下，使用基干与电压检测值相比分辨率较高的电压推定值的电压值来计算在马达中产生的感应电压，从而能够与电流的目标值的大小无关地计算在马达中产生的感应电压，且能够提高感应电压的计算精度。
根据本发明的例子的另一个特点，在电流的目标值从零被变更为零以外的值的情况下，对输入至感应电压计算单元的电压值进行调整，以使其从在电流的目标值变更前所检测出的电压检测值靠近变更后计算出的电流推定值，在电流的目标值从零以外的值被变更为零的情况下，对输入至感应电压计算单元的电压值进行调整，以使其从在电流的目标值的变更前计算出的电流推定值靠近变更后检测出的电压检测值。其结果，能够抑制电流的目标值的变化所引起的感应电压的计算结果的急剧变化，能够抑制基于计算出的感应电压的马达控制中的控制量的不自然的变化。根据本发明的例子的又一个特点，在电流的目标值从零被变更为零以外的值的情况下，输入至感应电压计算单元的电压值从变更前检测出的电压检测值逐渐靠近变更后计算出的电压推定值，从变更时刻经过调整时间后成为电压推定值，在电流的目标值从零以外的值被变更为零的情况下，输入至感应电压计算单元的电压值从变更前计算出的电压推定值逐渐靠近变更后检测出的电压检测值，从变更时刻经过调整时间后成为电压检测·值。因此，能够抑制电流的目标值的变化所引起的感应电压的急剧变化。
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明前述的和其它的特点和优点得以进一步明确。其中，附图标记表示本发明的要素，其中，图I是表示具备马达控制装置的电动动力转向装置的一实施方式的概要结构图。图2是表示本实施方式的电动动力转向装置的电气构成的框图。图3是表示在电流目标值从零以外的值被变更为零时，用于感应电压的计算的端子间电压变化状况的时序图。图4是表示本实施方式的感应电压观测器的概要结构的框图。图5和图6是对本实施方式的旋转速度取得处理程序进行说明的流程图。
具体实施例方式下面参照
本发明的实施例。以下，根据图I 图6对将本发明具体化了的一实施方式进行说明。如图I所示，本实施方式的电动动力转向装置I具备固定转向盘2的转向轴3。该转向轴3经由齿条和小齿轮机构4与齿条轴5连结。而且，伴随转向盘的操作的转向轴3的旋转被齿条和小齿轮机构4转换为齿条轴5的往复直线运动。本实施方式的转向轴3由柱轴3a、中间轴3b以及齿轮轴3c连结而成。而且，伴随该转向轴3的旋转的齿条轴5的往复直线运动经由与齿条轴5的两端连结的横拉杆6被传递至未图示的转向节,从而变更转向轮7的转向角。另外，电动动力转向装置I具备赋予转向系统用于辅助转向操作的辅助力的致动器10、和作为控制该致动器10的动作的马达控制装置的E⑶11。致动器10是有刷马达12经由减速机构13与柱轴3a驱动并连结的所谓柱型的致动器。这样的致动器10利用减速机构13对马达12的旋转进行减速，并传递至柱轴3a，从而赋予转向系统基于该马达转矩的辅助力。在E⑶11上电连接有对传递至转向轴3的转向转矩τ进行检测的转矩传感器14、对车速Vs进行检测的车速传感器15以及对转向盘2的转向角Θ s进行检测的转向传感器16。而且，E⑶11基于这些信息，对赋予给转向系统的目标辅助力进行运算，并以产生与目标辅助力相当的马达转矩的方式向马达12输出驱动信号SD，控制赋予给转向系统的辅助力。接下来，參照图2对本实施方式的E⑶11进行说明。E⑶11具备由未图示的CPU、ROM,RAM以及非易失性存储器等构成的微型计算机20、和用于驱动马达12的驱动电路21。在微型计算机20上除了电连接有转矩传感器14、车速传感器15以及转向传感器16タト，还电连接有用于检测流过马达12的电流的电流传感器22、和用于检测马达12的端子间电压的电压传感器23。驱动电路21具有开关元件(例如FET)等未图示的各种电子部件。而且，驱动电路21从作为车辆的电カ供给源的蓄电池24被施加电源电压Vps，生成基于来自微型计算机20的控制指令的占空比的驱动信号SD并输出至马达12。微型计算机20具备电流目标值设定部30、电流检测部31、偏差计算部32、PI控制部33、电源电压取得部34、占空比设定部35、PWM控制部36、输入电压设定部37、感应电压观测器38以及旋转速度计算部39。这些各功能部30 39可以是硬件或者软件中的任意ー个。电流目标值设定部30基于通过转矩传感器14检测出的转向转矩τ和通过车速传感器15检测出的车速Vs，设定流过马达12的电流的目标值亦即电流目标值It。例如，转向转矩τ越大越将电流目标值It设定为较大的值，车速Vs越小越将电流目标值It设定为较大的值。而且，电流目标值设定部30将设定的电流目标值It输出至偏差计算部32以及输入电压设定部37。因此，在本实施方式中，电流目标值设定部30作为目标值设定单元发挥功能。电流检测部31基于从电流传感器22输出的检测信号，对流过马达12的电流亦即电流检测值Ie进行检测，将电流检测值Ie输出至偏差计算部32以及感应电压观测器38。偏差计算部32计算输入的电流目标值It和电流检测值Ie的偏差Isub，将偏差Isub输出至PI控制部33。PI控制部33进行基于输入的偏差Isub的PI运算处理，计算马达12的控制量。而且，PI控制部33将控制量输出至占空比设定部35。电源电压取得部34取得能够从蓄电池24施加给驱动电路21的电压值亦即电源电压Vps，将该电源电压Vps输出给占空比设定部35以及输入电压设定部37。占空比设定部35基于输入的控制量以及电源电压Vps，设定输出至马达12的驱动信号SD的占空比D，将占空比D输出至PWM控制部36以及输入电压设定部37。PWM控制部36基于输入的占空比D控制驱动电路21。于是，驱动电路21生成与输入的控制指令对应的驱动信号SD，并输出至马达12。输入电压设定部37具有作为电压检测单元的电压检测部50、作为电压计算单元的电压计算部51、变更判定部52以及作为电压调整单元的电压调整部53。电压检测部50基于从电压传感器23输出的检测信号检测端子间电压的检测值亦即电压检测值Vd，将电压检测值Vd输出至电压调整部53。电压计算部51基于从占空比设定部35以及电源电压取得部34输入的占空比D以及电源电压Vps，计算端子间电压的推定值亦即电压推定值Ve。具体而言，电压计算部51使电源电压Vps和占空比D相乘，将该相乘结果作为电压推定值Ve。而且，电压计算部51将电压推定值Ve输出至电压调整部53。
5
电流目标值It被从电流目标值设定部30输入到变更判定部52。而且，变更判定部52判定是否是将电流目标值It从零以外的值切换成了零，并且判定是否是将电流目标值It从零切换成了零以外的值。而且，变更判定部52将判定结果输出至电压调整部53。此外，在本实施方式中，也将电流目标值It从零以外的值切换成零以及将电流目标值It从零切换成零以外的 值称作“切换判定成为肯定(yes)”。电压调整部53将基于从变更判定部52输入的信息的端子间电压Vt输出至感应电压观测器38。S卩，电压调整部53在以零维持电流目标值It的情况下，将电压检测值Vd作为端子间电压Vt输出，在以零以外的值维持电流目标值It的情况下，将电压推定值Ve作为端子间电压Vt输出。而且，“以零以外的值维持电流目标值It”不只包含以零以外的恒定值维持的情况，还包含从零以外的值切换成其他的零以外的值的情况。另外，电压调整部53在切换判定为肯定的情况下，对电压值进行调整，以使电压值从电压检测值Vd以及电压推定值Ve中任意一方的值向另一方的值逐渐靠近。而且，电压调整部53将调整后的电压值作为端子间电压Vt输出。图3作为切换判定为肯定时的一个例子，示出电流目标值It从零以外的值变成零时的端子间电压Vt的变化。S卩，如图3所示，电压调整部53在电流目标值It从零以外的值变成零时，计算切换判定变成肯定前计算得出的电压推定值Ve和变成肯定时检测出的电压检测值Vd的差Vsub。而且，电压调整部53以计算出的差Vsub越大则时间越长的方式设定调整时间PT。然后，电压调整部53利用设定的调整时间PT来调整端子间电压Vt，以使其从切换判定变成肯定前计算出的电压推定值Ve逐渐靠近变成肯定后检测出的电压检测值Vd。而且,在本实施方式中，切换判定变成肯定时的端子间电压Vt的每单位时间的变化量与差Vsub的大小无关，是恒定的。另一方面，在电流目标值It从零切换成零以外的值的情况下，电压调整部53计算切换判定变成肯定前检测出的电压检测值Vd和变成肯定时刻所计算出的电压推定值Ve的差Vsub。另外，电压调整部53以差Vsub越大则时间越长的方式设定调整时间PT。然后，电压调整部53利用设定的调整时间PT来调整端子间电压Vt，以使其从切换判定变成肯定前检测出的电压检测值Vd逐渐靠近变成肯定后计算出的电压推定值Ve。感应电压观测器38是将在马达12中产生的感应电压E作为干扰来计算的干扰观测器。这样的感应电压观测器38基于从输入电压设定部37以及电流检测部31输入的端子间电压Vt以及电流检测值Ie，计算在马达12中产生的感应电压E。因此，在本实施方式中，感应电压观测器38作为感应电压计算单元发挥功能。此外，后面叙述感应电压观测器38的具体构成。旋转速度计算部39使用输入的感应电压E，计算马达12的旋转速度ω。例如，基于以下所示的式(I)计算旋转速度ω。因此，在本实施方式中，旋转速度计算部39作为旋转速度计算单元发挥功能。
Eω=—-· · · (1)
Ke其中，Ke…反向电压常量接下来，参照图4对感应电压观测器38进行说明。如图4所示，利用以下所示的式(2) (6)表不感应电压观测器38。
权利要求
1.一种马达控制装置，其特征在于，具备 目标值设定单元，其设定在马达中流动的电流的目标值； 电压检测单元，其将所述马达的端子间电压作为电压检测值进行检测； 电压计算单元，其基于针对所述马达的电力供给源的电源电压，将所述马达的端子间电压作为电压推定值进行计算； 感应电压计算单元，其在通过所述目标值设定单元将电流的目标值设定为零以外的值的情况下，使用基于通过所述电压计算单元计算出的电压推定值的电压值，计算在所述马达中产生的感应电压，在将电流的目标值设定为零的情况下，使用基于通过所述电压检测单元检测出的电压检测值的电压值，计算在所述马达中产生的感应电压。
2.根据权利要求I所述的马达控制装置，其特征在于， 还具备电压调整单元，该电压调整单元在通过所述目标值设定单元将电流的目标值从零变更为零以外的值的情况下，以及在将电流的目标值从零以外的值变更为零的情况下，使向所述感应电压计算单元输入的电压值从电压检测值以及电压推定值中的电流的目标值变更前所取得的值靠近变更后所取得的值， 所述感应电压计算单元使用通过所述电压调整单元调整后的电压值来计算在所述马达中产生的感应电压。
3.根据权利要求2所述的马达控制装置，其特征在于， 所述电压调整单元求出电压检测值以及电压推定值中的电流的目标值变更前所取得的值和变更后所取得的值的差， 将调整时间设定为该差较大时比较小时长， 以从电流的目标值变更后经过所述调整时间后，向所述感应电压计算单元输入的电压值成为电压推定值以及电压检测值中的电流的目标值变更后所取得的值的方式，逐渐变更输入至所述感应电压计算单元的电压值。
4.一种电动动力转向装置,其特征在于， 具备权利要求I 3中任意一项所述的马达控制装置。
全文摘要
本发明涉及马达控制装置以及电动动力转向装置，控制马达(12)的ECU(11)具备设定针对马达(12)的电流目标值It的电流目标值设定部(30)；基于来自电压传感器(23)的检测信号来检测电压检测值Vd的电压检测部(50)；基于蓄电池(24)的电源电压Vps来计算电压推定值Ve的电压计算部(51)；在将电流目标值It设定为零以外的值的情况下，使用基于电压推定值Ve的端子间电压Vt来计算在马达(12)中产生的感应电压E，另一方面在将电流目标值It设定为零的情况下，使用基于电压检测值Vd的端子间电压Vt来计算感应电压E的感应电压观测器(38)。
文档编号B62D5/04GK102916645SQ20121023526
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月6日 优先权日2011年8月2日
发明者狩集裕二 申请人:株式会社捷太格特