本公開涉及控制直流電機的通電的電機控制裝置。

背景技術(shù)：

在輸出用于電動助力轉(zhuǎn)向裝置的輔助扭矩的直流電機的控制裝置中，傳統(tǒng)上已知通過根據(jù)轉(zhuǎn)向角速度和車輛速度執(zhí)行補償控制如方向盤返回控制、阻尼器控制或摩擦補償控制來調(diào)整轉(zhuǎn)向感。例如，JP2003-175850A(對應(yīng)于US 2003/0121716)中公開的控制裝置基于電機的端子之間的電壓來估計轉(zhuǎn)向角速度。控制裝置基于兩個端子電壓與電源電壓的和來檢測電機的端子電壓(在下文中，被稱為端子電壓)的異常狀態(tài)。當(dāng)控制裝置檢測到異常狀態(tài)時，控制裝置將轉(zhuǎn)向角速度設(shè)置為固定值，并計算補償控制的電流值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在JP2003-175850A中，在轉(zhuǎn)向角速度固定時，實際轉(zhuǎn)向角速度變化。取決于轉(zhuǎn)向角速度的固定值，存在隨著時間的流逝而輸出大于補償控制的預(yù)期值的指向值(directed value)的可能性。

由于基于異常狀態(tài)的確定結(jié)果來確定固定轉(zhuǎn)向角速度的必要性，因此在異常狀態(tài)的確定結(jié)束之前將不執(zhí)行補償控制。

此外，在JP2003-175850A中，在考慮三個值(即，兩個端子電壓和電池電壓)的偏差的情況下，設(shè)置用于確定異常狀態(tài)的閾值。當(dāng)擴大正常范圍以覆蓋偏差時，存在異常狀態(tài)未被檢測到的可能性。特別地，當(dāng)沒有檢測到過量端子間電壓的異常狀態(tài)時，存在通過補償控制來連續(xù)輸出過量指向值的可能性。

如上所述，在JP2003-175850A中，采用轉(zhuǎn)向角速度的估計值的補償控制可能會受到異常端子電壓的影響。也就是說，JP2003-175850A的控制裝置缺乏魯棒性。

本公開的目的是提供一種能夠在端子電壓處于異常狀態(tài)時提高魯棒性的電機控制裝置。

根據(jù)本公開的一個方面，用于電動轉(zhuǎn)向裝置的電機控制裝置在直流電機的第一端子與第二端子之間施加端子間電壓，并且控制直流電機的通電。直流電機產(chǎn)生輔助扭矩。

電機控制裝置包括四個橋電路開關(guān)、端子電壓檢測電路、端子間電壓計算單元、轉(zhuǎn)向角速度估計單元和補償控制單元。

四個電路開關(guān)提供H橋電路，該H橋電路包括彼此并聯(lián)連接的第一半橋和第二半橋。第一半橋連接至第一端子，并且第二半橋連接至第二端子。

端子電壓檢測電路檢測第一端子的第一端子電壓的第一檢測值和第二端子的第二端子電壓的第二檢測值。

端子間電壓計算單元根據(jù)第一檢測值和第二檢測值來計算端子間電壓計算值。端子間電壓計算單元將端子間電壓計算值中的具有最小絕對值的一個端子間電壓計算值輸出作為端子間電壓選擇值。

轉(zhuǎn)向角速度估計單元基于端子間電壓選擇值和在直流電機中流動的電機電流來估計轉(zhuǎn)向角速度。

補償控制單元基于由轉(zhuǎn)向角速度估計單元估計的轉(zhuǎn)向角速度來對直流電機的輔助量執(zhí)行補償控制。

當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時，取決于異常狀態(tài)的原因，存在以下可能性：一個端子間電壓計算值受異常端子電壓的強烈影響，并且另一個端子間電壓計算值受異常端子電壓的微弱影響或不受異常端子電壓的影響。

根據(jù)本公開的一個方面，為了限制過量輔助，選擇端子間電壓計算值中的具有最小絕對值的一個端子間電壓計算值作為端子間電壓選擇值，并且基于該選擇值來估計轉(zhuǎn)向角速度。因此，在補償控制中不輸出過量指向值，并且輸出與正常輔助量類似的輔助量。

因此，提高了端子電壓處于異常狀態(tài)時的補償控制的魯棒性，并且限制了過量輔助。

此外，根據(jù)本公開的一個方面，以與異常狀態(tài)確定無關(guān)的方式來執(zhí)行端子間電壓選擇值的計算?；诟鶕?jù)精確選擇的值估計的轉(zhuǎn)向角速度來執(zhí)行補償控制，而不管異常狀態(tài)確定的結(jié)果。因此，根據(jù)本公開的一個方面，與基于異常狀態(tài)確定的結(jié)果來確定固定轉(zhuǎn)向角速度的必要性的情況相比，提高了補償控制的響應(yīng)性。

根據(jù)本公開的另一個方面，用于電動轉(zhuǎn)向裝置的電機控制裝置在直流電機的第一端子與第二端子之間施加端子間電壓，并且控制直流電機的通電。直流電機產(chǎn)生輔助扭矩。

電機控制裝置包括四個橋電路開關(guān)、端子間電壓檢測電路、端子間電壓計算單元、轉(zhuǎn)向角速度估計單元和補償控制單元。

四個電路開關(guān)提供H橋電路，H橋電路包括彼此并聯(lián)連接的第一半橋和第二半橋。第一半橋連接至第一端子，并且第二半橋連接至第二端子。

端子間電壓檢測電路檢測端子間電壓的端子間電壓檢測值。

端子間電壓計算單元從端子間電壓檢測電路獲取端子間電壓檢測值。端子間電壓計算單元將端子間電壓計算值中的具有最小絕對值的一個端子間電壓計算值輸出作為端子間電壓選擇值。

轉(zhuǎn)向角速度估計單元基于端子間電壓選擇值和在直流電機中流動的電機電流來估計轉(zhuǎn)向角速度。

補償控制單元基于由轉(zhuǎn)向角速度估計單元估計的轉(zhuǎn)向角速度來對直流電機的輔助量執(zhí)行補償控制。

當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時，取決于異常狀態(tài)的原因，存在以下可能性：一個端子間電壓檢測值受異常端子電壓的強烈影響，并且另一個端子間電壓檢測值受異常端子電壓的微弱影響或不受異常端子電壓的影響。

根據(jù)本公開的另一個方面，為了限制過量輔助，選擇端子間電壓檢測值中的具有最小絕對值的一個端子間電壓檢測值作為端子間電壓選擇值，并且基于該選擇值來估計轉(zhuǎn)向角速度。因此，在補償控制中不輸出過量指向值，并且輸出與正常輔助量類似的輔助量。

因此，提高了端子電壓處于異常狀態(tài)時的補償控制的魯棒性，并且限制了過量輔助。

此外，根據(jù)本公開的另一個方面，以與異常狀態(tài)確定無關(guān)的方式來執(zhí)行端子間電壓選擇值的計算。基于根據(jù)精確選擇的值估計的轉(zhuǎn)向角速度來執(zhí)行補償控制，而不管異常狀態(tài)確定的結(jié)果。因此，根據(jù)本公開的另一個方面，與基于異常狀態(tài)確定的結(jié)果來確定固定轉(zhuǎn)向角速度的必要性的情況相比，提高了補償控制的響應(yīng)性。

附圖說明

根據(jù)以下參考附圖進行的詳細描述，本公開的以上和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯，在附圖中相同的部分由相同的附圖標(biāo)記來表示，并且在附圖中：

圖1是示出了根據(jù)第一實施例的電機控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖；

圖2是根據(jù)第一實施例的電機控制裝置的控制計算單元的框圖；

圖3是示出了根據(jù)第一實施例的端子間電壓計算的流程圖；

圖4A和圖4B是用于說明基于端子間電壓的計算值或端子間電壓的檢測值的符號來設(shè)置端子間電壓的選擇值的圖；

圖5是示出了根據(jù)第一實施例的端子電壓的異常狀態(tài)確定的流程圖；

圖6是示出了當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時，根據(jù)第一實施例的電機控制裝置的行為的圖；

圖7是示出了根據(jù)第二實施例的電機控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖；

圖8是示出了根據(jù)第三實施例的電機控制裝置的示意性結(jié)構(gòu)的圖；

圖9是根據(jù)第三實施例的電機控制裝置的控制計算單元的框圖；

圖10是比較例的電機控制裝置的控制計算單元的框圖；

圖11是示出了當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時，比較例的電機裝置的行為的圖；以及

圖12是示出了當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時，比較例的電機裝置的行為的圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖來描述本公開的電機控制裝置的實施例。彼此基本相同的元件將由相同的符號來指定，并且將不重復(fù)其描述。在下文中，詞語“本實施例”意味著包括第一實施例至第三實施例。

首先，將參照圖1來描述電機控制裝置的整體結(jié)構(gòu)。

電機控制裝置101布置在電池15與直流電機8(在下文中，被稱為電機)之間。電機控制裝置101控制電機8的通電和旋轉(zhuǎn)方向。本實施例的電機8用作在車輛的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中對駕駛員的轉(zhuǎn)向進行輔助的輔助電機。電機8根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)動方向來旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)方向盤向右旋轉(zhuǎn)時，電機8沿正方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)方向盤向左旋轉(zhuǎn)時，電機8沿負方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)電機8的旋轉(zhuǎn)方向來定義轉(zhuǎn)向角速度和輔助量的符號。

電機控制裝置101包括：四個橋電路開關(guān)SW1、SW2、SW3、SW4；兩個通電線開關(guān)SW5、SW6；端子電壓檢測電路51至54；以及控制單元601。四個橋電路開關(guān)SW1、SW2、SW3和SW4提供H橋電路30。

電池15連接至電機控制裝置101的輸入端口PO。當(dāng)電源繼電器20接通時，電池電壓V0被施加至H橋電路30的高電位線LH。

在下文中，詞語“開關(guān)”在本公開中意指半導(dǎo)體開關(guān)元件。在本實施例中，采用具有寄生二極管的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)作為開關(guān)。在圖1中，由SW來表示開關(guān)。

四個橋電路開關(guān)SW1、SW2、SW3和SW4在高電位線LH與低電位線LL之間提供H橋電路30。H橋電路30包括并聯(lián)連接的第一半橋31和第二半橋32。

開關(guān)SW1是第一半橋31的上臂開關(guān)。開關(guān)SW3是第一半橋31的下臂開關(guān)。開關(guān)SW2是第二半橋32的上臂開關(guān)。開關(guān)SW4是第二半橋32的下臂開關(guān)。

H橋電路30的低電位線LL經(jīng)由分流電阻器43接地。

電機控制裝置101的輸出端口P1和輸出端口P2分別通過電力電纜71和電力電纜72連接至電機8的第一端子81和第二端子82。第一節(jié)點N1位于第一半橋31的中點處，并且通過輸出端口P1連接至電機8的第一端子81。第二節(jié)點N2位于第二半橋32的中點處，并且通過輸出端口P2連接至電機8的第二端子82。通電線LP是通過電機8來連接第一節(jié)點N1和第二節(jié)點N2的電流路徑。

兩個通電線開關(guān)SW5和SW6沿著寄生二極管彼此相對的方向布置在通電線LP上，并且通過電機8彼此串聯(lián)連接。通電線開關(guān)SW5和SW6用作能夠中斷H橋電路30與電機8之間的通電線LP的電機繼電器。

第三節(jié)點N3位于通電線LP上的通電線開關(guān)SW5與電機8的第一端子81之間。上拉電阻器41連接在高電位線LH與第三節(jié)點N3之間。

通電線開關(guān)SW6位于通電線LP上的第四節(jié)點N4與電機8的第二端子82之間。下拉電阻器42連接在第四節(jié)點N4與地面之間。

如果省略PWM控制、空載時間等的說明，并且簡單地描述電機控制裝置101的操作，則橋電路開關(guān)SW1和SW4在電機8正向旋轉(zhuǎn)的情況下接通。在電機8正向旋轉(zhuǎn)的情況下，通電線開關(guān)SW5關(guān)斷并且通電線開關(guān)SW6接通。在該情況下，電機電流Im依次從開關(guān)SW1經(jīng)由第一節(jié)點N1、開關(guān)SW5的寄生二極管、電機8、開關(guān)SW6和第二節(jié)點N2流向開關(guān)SW4。通電線開關(guān)SW5的寄生二極管阻斷通電線LP中的反向電流(即，從第二節(jié)點N2流向第一節(jié)點N1的電流)。

在圖1中，用虛線示出了在電機8正向旋轉(zhuǎn)時電機電流Im的電流路徑。

在電機8負向旋轉(zhuǎn)的情況下，橋電路開關(guān)SW2和SW3接通。在電機8負向旋轉(zhuǎn)的情況下，通電線開關(guān)SW5接通并且通電線開關(guān)SW6關(guān)斷。在該情況下，電機電流Im依次從開關(guān)SW2經(jīng)由第二節(jié)點N2、開關(guān)SW6的寄生二極管、電機8、開關(guān)SW5和第一節(jié)點N1流向開關(guān)SW3。通電線開關(guān)SW6的寄生二極管阻斷通電線LP中的反向電流(即，從第一節(jié)點N1流向第二節(jié)點N2的電流)。

因此，根據(jù)電機8的旋轉(zhuǎn)方向來切換通電線開關(guān)SW5和SW6的接通/關(guān)斷，并且防止反向電流在電機8中流動。

在本實施例中，分流電阻器43在通電狀態(tài)下檢測電機電流Im。在其他實施例中，可以省略分流電阻器43，并且可以通過布置在通電線LP上的電流傳感器來檢測電機電流Im。

電機控制裝置101的控制單元601通過控制橋電路開關(guān)SW1至SW4的接通/關(guān)斷的時間段(即，通過控制橋電路開關(guān)SW1至SW4的占空比)來控制電機8的輸出。由于正常操作狀態(tài)下的直流電機的控制是公知的，因此在本公開中，將省略其詳細描述以及相關(guān)輸入/輸出信號的圖示。關(guān)于控制單元601的結(jié)構(gòu)，將主要描述與后面描述的轉(zhuǎn)向角速度的估計計算有關(guān)的部分。

接下來，將描述本實施例的與端子電壓的檢測有關(guān)的特征結(jié)構(gòu)。

當(dāng)排除通電線LP上的元件、連接端子或布線的電阻時，在正常操作狀態(tài)下，通電線LP的電壓從第一節(jié)點N1至第一端子81是相同的。在下文中，從第一節(jié)點N1至第一端子81的電壓將被稱為第一端子電壓M1。此外，通電線LP的電壓從第二節(jié)點N2至第二端子82是相同的。在下文中，從第二節(jié)點N2至第二端子82的電壓將被稱為第二端子電壓M2。在第一端子電壓M1與第二端子電壓M2之間的電壓差將被稱為端子間電壓Vm。

第一實施例的電機控制裝置101包括四個端子電壓檢測電路51至54，四個端子電壓檢測電路51至54分別在通電線LP上的兩個位置處檢測第一端子電壓M1和第二端子電壓M2。

端子電壓檢測電路51檢測通電線開關(guān)SW5與H橋電路30之間的位置的第一端子電壓M1a。端子電壓檢測電路52檢測通電線開關(guān)SW6與H橋電路30之間的位置的第二端子電壓M2a。

端子電壓檢測電路53檢測通電線開關(guān)SW5與電機8之間的位置的第一端子電壓M1b。端子電壓檢測電路54檢測通電線開關(guān)SW6與電機8之間的位置的第二端子電壓M2b。

也就是說，在第一實施例中，在通電線開關(guān)SW5與H橋電路30之間的位置處、通電線開關(guān)SW6與H橋電路30之間的位置處、通電線開關(guān)SW5與電機8之間的位置處以及通電線開關(guān)SW6與電機8之間的位置處分別針對第一端子電壓M1和第二端子電壓M2來檢測端子電壓的兩個值。由端子電壓檢測電路51至54進行的電壓檢測可以以任何形式例如采用分壓電阻的方法來執(zhí)行。

在下文中，端子電壓將由三個字母來表示以區(qū)分第一端子電壓M1和第二端子電壓M2。基于檢測值的數(shù)目，按照字母順序如a、b和c來確定第三字母。當(dāng)未識別出檢測值時，將檢測值表示為M1#或M2#。將以類似的方式來表示端子間電壓Vm。

控制單元601獲取由分流電阻器43檢測的電機電流Im、由端子電壓檢測電路51至54檢測的第一檢測值M1a、M1b和第二檢測值M2a、M2b。

接下來，將參考圖2來描述控制單元601的詳細結(jié)構(gòu)。控制單元601包括AD(模數(shù))轉(zhuǎn)換單元61、端子間電壓計算單元62、異常狀態(tài)確定單元64、轉(zhuǎn)向角速度估計單元65、處理單元66以及補償控制單元67。

AD轉(zhuǎn)換單元61將從端子電壓檢測電路51至54獲取的第一檢測值M1#和第二檢測值M2#的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。AD轉(zhuǎn)換單元61可以包括與端子電壓對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器，并且同時對端子電壓進行轉(zhuǎn)換。相反，AD轉(zhuǎn)換單元61可以包括公共AD轉(zhuǎn)換器，并且依次對端子電壓進行轉(zhuǎn)換。在其他實施例中，端子電壓檢測電路可以輸出數(shù)字信號。

端子間電壓計算單元62包括減法器621和電壓值選擇單元622。

減法器621根據(jù)公式(1.1)和公式(1.2)來計算兩個端子間電壓計算值Vma_cal和Vmb_cal。

Vma_cal＝M1a-M2a (1.1)

Vmb_cal＝M1b-M2b (1.2)

電壓值選擇單元622從兩個端子間電壓計算值Vma_cal和Vmb_cal中選擇具有較小絕對值的一個計算值。電壓值選擇單元622將所述一個計算值輸出作為端子間電壓選擇值Vm_sel。當(dāng)兩個端子間電壓計算值Vma_cal和Vmb_cal的符號不同時，電壓值選擇單元622將0輸出作為端子間電壓選擇值Vm_sel。后面將參考圖3、圖4A和圖4B來描述細節(jié)。

異常狀態(tài)確定單元64包括減法器641和閾值比較單元642。

減法器641根據(jù)使用第一檢測值M1a、M1b的公式(2.1)和使用第二檢測值M2a、M2b的公式(2.2)來計算第一偏差ΔM1和第二偏差ΔM2。

ΔM1＝|M1a–M1b| (2.1)

ΔM2＝|M2a–M2b| (2.2)

閾值比較單元642將偏差ΔM1和ΔM2中的每個偏差與預(yù)定確定閾值ΔMth進行比較。當(dāng)偏差ΔM1和ΔM2二者都等于或小于確定閾值ΔMth時，異常狀態(tài)確定單元64確定端子電壓處于正常狀態(tài)。相反，當(dāng)偏差ΔM1和ΔM2中的至少一個偏差大于確定閾值ΔMth時，異常狀態(tài)確定單元64確定端子電壓處于異常狀態(tài)，并且向處理單元66輸出異常信號。

確定閾值ΔMth被設(shè)置為以下電壓范圍中的最大值，在該范圍中確定閾值ΔMth由于端子電壓檢測電路的檢測誤差、布線電阻等可能不同。當(dāng)偏差ΔM1或ΔM2大于確定閾值ΔMth時，存在在兩個檢測位置之間發(fā)生某些問題的可能性。例如，在第一實施例中，存在以下可能性：在連接在通電線LP上的兩個檢測位置之間的通電線開關(guān)SW5或SW6中發(fā)生開路故障。

轉(zhuǎn)向角速度估計單元65獲取由端子間電壓計算單元62計算的端子間電壓選擇值Vm_sel和由分流電阻器43檢測的電機電流Im。

電機8的電壓等式由公式(3.1)表示。

在公式(3.1)中，表示反電動勢常數(shù)，N表示電機的旋轉(zhuǎn)數(shù)，并且R表示電機電阻。

當(dāng)公式(3.1)被重新排列以使旋轉(zhuǎn)數(shù)N為主體時，獲得公式(3.2)。

轉(zhuǎn)向角速度估計單元65用端子間電壓選擇值Vm_sel替代公式(3.2)中的Vm以計算旋轉(zhuǎn)數(shù)N。此外，轉(zhuǎn)向角速度估計單元65將旋轉(zhuǎn)數(shù)N乘以齒輪比以估計轉(zhuǎn)向角速度Qs。根據(jù)公式(3.2)，轉(zhuǎn)向角速度Qs的估計值的絕對值隨著端子間電壓Vm的絕對值的增大而增大。由轉(zhuǎn)向角速度估計單元65估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs被輸出至補償控制單元67。

補償控制單元67基于從轉(zhuǎn)向角速度估計單元65輸出的轉(zhuǎn)向角速度Qs來執(zhí)行對電機8的輔助量的補償控制。補償控制包括JP2003-175850中公開的方向盤返回控制、阻尼器控制以及摩擦補償控制。在本公開中將省略補償控制的詳細描述。

基本上，補償控制與轉(zhuǎn)向角速度Qs成比例。也就是說，補償控制的輔助量的絕對值隨著端子間電壓Vm的絕對值的增大而增大。

當(dāng)處理單元66從異常狀態(tài)確定單元64接收到異常信號時，處理單元66執(zhí)行異常狀態(tài)處理。例如，如由圖2中的虛線所示，處理單元66可以控制補償控制單元67以根據(jù)異常狀態(tài)的類型或程度來暫停或限制一部分補償控制或整個補償控制。處理單元66可以例如通過點亮警告燈來向駕駛員通知異常狀態(tài)。

接下來，將參照圖3的流程圖、圖4A和圖4B來描述由端子間電壓計算單元62執(zhí)行的端子間電壓計算處理。在以下流程圖的描述中，S表示處理的步驟。在電機控制裝置101的操作期間重復(fù)執(zhí)行該處理。

在S11處，減法器621根據(jù)以上公式(1.1)和公式(1.2)來計算兩個端子間電壓計算值Vma_cal和Vmb_cal。

電壓值選擇單元622執(zhí)行從S12至S16的處理。

在S12處，確定兩個計算值Vma_cal和Vmb_cal的符號是否相同。當(dāng)計算值Vma_cal和Vmb_cal的符號中的一個符號為正且另一個符號為負時(S12：否)，處理進行至S13。在S13處，電壓值選擇單元622將0輸出作為端子間電壓選擇值Vm_sel。

當(dāng)計算值Vma_cal和Vmb_cal的符號都為正或者都為負時(S12：是)，處理進行至S14。

將參照圖4A和圖4B來描述S12處的符號確定的技術(shù)目的。在圖4A和圖4B中，用虛線和點劃線示出了端子間電壓的實際值與計算值Vma_cal、Vmb_cal之間的關(guān)系。在圖4A中，通過粗實線示出了在確定符號的情況下的端子間電壓選擇值Vm_sel。在圖4B中，通過粗實線示出了在未確定符號的情況下的端子間電壓選擇值Vm_sel。在下面的第三實施例中，將縱軸的端子間電壓計算值改變?yōu)槎俗娱g電壓檢測值。

兩個計算值Vma_cal和Vmb_cal相對于Vm的實際值具有不同的梯度。計算值的大小關(guān)系在一點處反轉(zhuǎn)。也就是說，存在以下范圍，在該范圍中，計算值的符號不同(即，符號不同的范圍)。在圖4B所示的處理中，在不考慮符號的情況下選擇計算值中的具有較小絕對值的一個計算值。因此，端子間電壓選擇值Vm_sel在Vma_cal等于-Vmb_cal的實際值X處不連續(xù)地變化。當(dāng)基于根據(jù)這樣的不連續(xù)變化的端子間電壓選擇值Vm_sel估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs來執(zhí)行補償控制時，存在影響轉(zhuǎn)向感的可能性。

另一方面，在圖4A所示的處理中，在計算值Vma_cal和Vmb_cal的符號不同的范圍內(nèi)，端子間電壓選擇值Vm_sel被設(shè)置為0。因而，端子間電壓選擇值Vm_sel根據(jù)端子間電壓的實際值Vm連續(xù)地變化。因此，通過基于根據(jù)端子間電壓的選擇值Vm_sel估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs的補償控制來維持極好的轉(zhuǎn)向感。

接下來，在圖3的S14至S16處，電壓值選擇單元622將兩個計算值Vma_cal和Vmb_cal的絕對值進行比較，選擇并輸出計算值中的具有較小絕對值的一個計算值作為端子間電壓的選擇值Vm_sel。

例如，在圖3的S14處，確定|Vma_cal|是否小于|Vmb_cal|。當(dāng)|Vma_cal|小于|Vmb_cal|時，S14被確定為是(YES)，并且在S15處將Vma_cal選擇為選擇值Vm_sel。當(dāng)|Vma_cal|等于或大于|Vmb_cal|時，S14被確定為否(NO)，并且在S16處將Vmb_cal選擇為選擇值Vm_sel。當(dāng)Vma_cal在分辨性能的最小單位中等于Vmb_cal時，可以選擇任一計算值。

在上文中，端子間電壓計算處理結(jié)束。

接下來，將參照圖5來描述由異常狀態(tài)確定單元64執(zhí)行的異常端子電壓確定處理。

在S21處，減法器641根據(jù)以上使用第一檢測值M1a、M1b的公式(2.1)和使用第二檢測值M2a、M2b的公式(2.2)來計算第一偏差ΔM1和第二偏差ΔM2。

在S22處，閾值比較單元642確定第一偏差ΔM1是否等于或小于確定閾值ΔMth。在S23處，閾值比較單元642確定第二偏差ΔM2是否等于或小于確定閾值ΔMth。當(dāng)?shù)谝黄瞀1等于或小于確定閾值ΔMth時(S22：是)并且第二偏差ΔM2等于或小于確定閾值ΔMth時(S23：是)，處理進行到S24。在S24處，異常狀態(tài)確定單元64確定端子電壓處于正常狀態(tài)，并且結(jié)束處理。

另一方面，當(dāng)?shù)谝黄瞀1和第二偏差ΔM2中的至少一個偏差大于確定閾值ΔMth，即，S22和S23中的至少一個被確定為“否”時，處理進行至S25。在S25處，異常狀態(tài)確定單元64向處理單元66輸出異常信號。在S26處，接收到異常信號的處理單元66執(zhí)行異常狀態(tài)處理。

在上文中，異常端子電壓確定處理結(jié)束。

(效果)

(1)將通過與比較例進行比較來描述包括以下第二實施例和第三實施例的本實施例的效果。將參照圖10至圖11來描述比較例的結(jié)構(gòu)和操作。在圖10所示的比較例的控制單元609中，與第一實施例基本相似的元件將由與第一實施例相同的符號來表示。

在比較例中，針對第一端子電壓M1和第二端子電壓M2中的每個端子電壓來檢測一個值。端子間電壓計算單元68通過從第一端子電壓M1中減去第二端子電壓V2來計算一個端子間電壓Vm。端子間電壓計算單元68將端子間電壓Vm輸出至轉(zhuǎn)向角速度估計單元65。轉(zhuǎn)向角速度估計單元65基于端子間電壓Vm和電機電流Im來估計轉(zhuǎn)向角速度Qs。

當(dāng)端子電壓處于正常狀態(tài)時，補償控制單元67基于估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs來執(zhí)行補償控制。

異常狀態(tài)確定單元69包括累加器691和比較器692。累加器691計算第一端子電壓M1和第二端子電壓M2的總和(M1+M2)。比較器692將端子電壓的總和(M1+M2)與最大/最小閾值進行比較。最大/最小閾值等于(電池電壓B±預(yù)定值δ1)。當(dāng)端子電壓的總和(M1+M2)大于最大閾值或者當(dāng)端子電壓的總和(M1+M2)小于最小閾值時，異常狀態(tài)確定單元69確定端子電壓處于異常狀態(tài)，并向處理單元669輸出異常信號。

當(dāng)處理單元669接收到異常信號時，處理單元669將轉(zhuǎn)向角速度Qs固定至預(yù)定值。當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時，補償控制單元67基于固定的轉(zhuǎn)向角速度Qs來執(zhí)行補償控制。也就是說，在比較例中，根據(jù)異常狀態(tài)的判斷結(jié)果來確定固定轉(zhuǎn)向角速度Qs的必要性。在異常狀態(tài)確定結(jié)束之前，將不執(zhí)行補償控制。

將參照圖11和圖12來描述端子電壓處于異常狀態(tài)時比較例的電機控制裝置的行為。

圖11和圖12的輔助量表示由基于轉(zhuǎn)向角速度Qs的估計值執(zhí)行的補償控制提供的輔助量。輔助量根據(jù)例如用戶的轉(zhuǎn)向扭矩的變化而隨時間變化。端子電壓的和還根據(jù)電池電壓的變化而隨時間變化。假定端子電壓在圖11和圖12中的白色箭頭所示的時刻處發(fā)生異常。

在比較例中，采用等于(電池電壓B±預(yù)定值δ1)的值作為端子電壓的總和(M1+M2)的閾值。由于本公開的目的是限制過量輔助，因此以下描述集中于最大閾值，即(電池電壓B+預(yù)定值δ1)。示出最小閾值即(電池電壓B－預(yù)定值δ1)僅用于參考。

如圖11所示，用于異常狀態(tài)確定的預(yù)定值δ1被設(shè)置為相對低的值。當(dāng)端子電壓的總和(M1+M2)由于異常狀態(tài)而增大時，該總和超過最大閾值，并且檢測到異常端子電壓。在這樣的情況下，固定轉(zhuǎn)向角速度Qs，并且輸出恒定的輔助量。

然而，在用于補償控制的轉(zhuǎn)向角速度Qs被固定時，實際轉(zhuǎn)向角速度變化。取決于轉(zhuǎn)向角速度Qs的固定值，存在隨著時間的流逝而輸出大于補償控制的預(yù)期值的輔助量的指向值的可能性。過量的輔助量降低了轉(zhuǎn)向感。此外，存在由于例如由過量電流引起的發(fā)熱而在另一位置處發(fā)生故障的可能性。

在比較例中，在考慮三個值(即，兩個端子電壓和電池電壓)的偏差的情況下，設(shè)置用于確定異常狀態(tài)的預(yù)定值δ1。如圖12所示，當(dāng)考慮到偏差將預(yù)定值δ1設(shè)置為相對高的值時，端子電壓的總和(M1+M2)由于異常狀態(tài)而增大，但不超過最大閾值。因此，未檢測到異常端子電壓。在這樣的情況下，基于根據(jù)異常端子電壓M1和M2計算的端子間電壓Vm所估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs來執(zhí)行補償控制。因此，存在輸出超過所需輔助量的過量輔助量的可能性。

總之，在比較例中，采用轉(zhuǎn)向角速度的估計值的補償控制可能受到異常端子電壓的影響。也就是說，比較例的電機控制裝置缺乏魯棒性。

與以上比較例相反，將參照圖6來描述當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時本實施例的電機控制裝置的行為。在圖6中，將示出端子間電壓Vm的時間相關(guān)變化，而不是圖11和圖12的端子電壓的總和(M1+M2)。在本實施例中，雖然不將端子間電壓Vm本身與確定閾值進行比較，但是將示出端子間電壓Vm的最大偏差以用于與比較例的最大閾值進行比較。

在本實施例中，在端子間電壓值中，具有最小絕對值的一個端子間電壓值被選擇作為端子間電壓選擇值Vm_sel，并且基于選擇值Vm_sel來估計轉(zhuǎn)向角速度Qs。

特別是在第一實施例中，在根據(jù)在多個位置處檢測到的第一檢測值M1#和第二檢測值M2#計算的計算值Vm#_cal中，選擇具有最小絕對值的一個計算值作為選擇值Vm_sel。在以下第三實施例中，端子間電壓檢測值對應(yīng)于在第一實施例的效果中描述的端子間電壓計算值。

當(dāng)端子電壓處于異常狀態(tài)時，取決于異常狀態(tài)的原因，存在以下可能性：一個端子間電壓計算值受異常端子電壓的強烈影響，并且另一個端子間電壓計算值受異常端子電壓的微弱影響或不受異常端子電壓的影響。例如，在圖6中，Vma_cal是不受異常端子電壓影響的正常值，Vmb_cal是受異常端子電壓影響的異常值。

在本實施例中，為了限制過量輔助，選擇端子間電壓計算值中的具有最小絕對值的一個端子間電壓計算值作為端子間電壓選擇值Vm_sel，并且基于選擇值Vm_sel來估計轉(zhuǎn)向角速度Qs。在圖6中，選擇具有較小絕對值的Vma_cal，并且計算轉(zhuǎn)向角速度Qs。因此，在補償控制中不輸出過量指向值，并且輸出與正常輔助量類似的輔助量。

因此，提高了端子電壓處于異常狀態(tài)時的補償控制的魯棒性，并且限制了過量輔助。

此外，在本實施例中，以與異常狀態(tài)確定無關(guān)的方式來執(zhí)行端子間電壓選擇值Vm_sel的計算?；诟鶕?jù)精確選擇的值Vm_sel估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs來執(zhí)行補償控制，而不管異常狀態(tài)確定的結(jié)果。因此，在本實施例中，與基于異常狀態(tài)確定的結(jié)果來確定固定轉(zhuǎn)向角速度Qs的必要性的比較例相比，提高了補償控制的響應(yīng)性。

(2)在本實施例中，當(dāng)端子間電壓的兩個計算值Vma_cal和Vmb_cal的符號不同時，端子間電壓計算單元62將端子間電壓的選擇值Vm_sel設(shè)置為0。因而，端子間電壓的選擇值Vm_sel根據(jù)端子間電壓的實際值Vm的變化而連續(xù)地變化，并且確保了端子間電壓的連續(xù)性。因此，在基于根據(jù)端子間電壓的選擇值Vm_sel估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs的補償控制中，維持了極好的轉(zhuǎn)向感。

(3)在第一實施例和下面的第二實施例中，當(dāng)?shù)谝黄瞀1和第二偏差ΔM2中的至少一個偏差大于確定閾值ΔMth時，異常狀態(tài)確定單元64確定端子電壓處于異常狀態(tài)，并且向處理單元66輸出異常信號。因而，即使當(dāng)異常端子電壓對檢測值的影響取決于檢測位置的狀況而變化時，也能檢測到異常端子電壓。

在比較例中，在考慮三個值(兩個端子電壓和電池電壓)的偏差的情況下，設(shè)置用于確定異常狀態(tài)的閾值。當(dāng)擴大正常范圍以覆蓋偏差時，存在異常狀態(tài)未被檢測到的可能性。特別是，當(dāng)未檢測到端子間電壓的過量值的異常狀態(tài)時，存在通過補償控制連續(xù)輸出過量指向值的可能性。

相反，在第一實施例和第二實施例中，在考慮第一端子電壓中的第一檢測值M1#中的檢測誤差或第二端子電壓中的第二檢測值M2#中的檢測誤差的情況下來設(shè)置確定閾值ΔMth。確定閾值ΔMth被準(zhǔn)確地設(shè)置。也就是說，提高了檢測異常狀態(tài)的性能。

如上所述，在本實施例中，基于根據(jù)端子間電壓的精確選擇值Vm_sel估計的轉(zhuǎn)向角速度Qs來執(zhí)行補償控制，而不管異常狀態(tài)確定的結(jié)果。限制輸出過量的指向值，而不管用于異常狀態(tài)確定的閾值的設(shè)置。

(4)在第一實施例和第二實施例中，在通電線開關(guān)SW5與H橋電路30之間的位置處、在通電線開關(guān)SW6與H橋電路30之間的位置處、在通電線開關(guān)SW5與電機8之間的位置處以及在通電線開關(guān)SW6與電機8之間的位置處檢測第一檢測值M1a、M1b和第二檢測值M2a、M2b。因而，當(dāng)在通電線開關(guān)SW5或SW6中發(fā)生開路故障時，異常狀態(tài)確定單元64檢測到異常端子電壓。

(第二實施例)

接下來，將參考圖7來描述第二實施例。

第二實施例的電機控制裝置102除了包括第一實施例的端子電壓檢測電路51至54之外，還包括端子電壓檢測電路55和56。端子電壓檢測電路55檢測毗鄰電機8的第一端子81的第一端子電壓M1c。端子電壓檢測電路56檢測毗鄰電機8的第二端子82的第二端子電壓M2c。檢測值M1c和M2c通過連接至電機控制裝置102的檢測端口P3和P4的信號電纜73和74輸入至端子電壓檢測電路55和56。

通過將檢測值M1c和M2c的第三輸入添加至第一實施例的圖2中來獲得第二實施例的控制單元602的結(jié)構(gòu)。由于控制單元602的結(jié)構(gòu)是根據(jù)圖2實現(xiàn)的，因此將省略其圖示。通過參照圖2的部分，在控制單元602中，第一檢測值M1a、M1b、M1c和第二檢測值M2a、M2b、M2c在AD轉(zhuǎn)換單元61中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并且由端子間電壓計算單元62獲取。

基于所獲取的6個檢測值M1a、M1b、M1c、M2a、M2b和M2c，端子間電壓計算單元62計算三個計算值Vma_cal、Vmb_cal和Vmc_cal。Vmc_cal等于M1c－M2c。端子間電壓計算單元62選擇并輸出計算值中的具有最小絕對值的一個計算值作為端子間電壓選擇值Vm_sel。在|Vma_cal|<|Vmb_cal|≒|Vmc_cal|的情況下，端子間電壓計算單元62選擇Vma_cal作為選擇值Vm_sel。

第二實施例的端子間電壓的選擇與公知的多數(shù)方法不同。

當(dāng)計算值Vma_cal、Vmb_cal和Vmc_cal中的至少一個計算值的符號與其他計算值不同時，端子間電壓計算單元62將選擇值Vm_sel設(shè)置為0。換言之，僅當(dāng)計算值Vma_cal、Vmb_cal和Vmc_cal的所有符號彼此相同時，才比較絕對值并選擇計算值中的具有最小絕對值的一個計算值。

異常狀態(tài)確定單元64的減法器641分別根據(jù)三個第一檢測值M1a、M1b、M1c中的兩個第一檢測值和三個第二檢測值M2a、M2b、M2c中的兩個第二檢測值來計算偏差ΔM1和ΔM2。例如，關(guān)于第一端子電壓，減法器641計算M1a與M1b之間、M1b與M1c之間以及M1c與M1a之間的三個偏差ΔM1。

當(dāng)由減法器641計算的偏差ΔM1和偏差ΔM2中的至少一個偏差大于確定閾值ΔMth時，闕值比較單元642確定端子電壓處于異常狀態(tài)，并且向處理單元66輸出異常信號。

在第二實施例中，除了在電機控制裝置102中檢測的端子電壓的檢測值M1a、M1b、M2a、M2b以外，還基于通過電力電纜71和72毗鄰電機8檢測的檢測值M1c和M2c來執(zhí)行端子間電壓計算和端子電壓異常狀態(tài)確定。

因而，第二實施例實現(xiàn)了與第一實施例類似的效果。另外，在第二實施例中，即使當(dāng)電力電纜71和72斷開并且對轉(zhuǎn)向角速度Qs的估計的影響減小時，也能檢測到異常狀態(tài)。

作為第二實施例的修改，可以在四個或更多個位置處檢測第一端子電壓M1和第二端子電壓M2。例如，當(dāng)除了通電線開關(guān)SW5和SW6的元件或連接端子布置在通電線LP上時，在元件或連接端子的兩端檢測端子電壓。因而，即使當(dāng)在元件或連接端子中發(fā)生諸如開路故障或斷開等異常狀態(tài)時，也能檢測到該異常狀態(tài)。

(第三實施例)

接下來，將參考圖8和圖9來描述第三實施例。

如圖8所示，第三實施例的電機控制裝置103包括端子間電壓檢測電路57和58。端子間電壓檢測電路57和58不像第一實施例那樣單獨地檢測第一端子電壓M1和第二端子電壓M2。端子間電壓檢測電路57和58直接檢測端子間電壓Vm。端子間電壓檢測電路57在H橋電路30與通電線開關(guān)SW5、SW6之間的位置處檢測第一端子電壓M1a與第二端子電壓M2a之間的端子間電壓Vma。端子間電壓檢測電路58在電機8與通電線開關(guān)SW5、SW6之間的位置處檢測第一端子電壓M1b與第二端子電壓M2b之間的端子間電壓Vmb。

如圖9所示，在控制單元603中，AD轉(zhuǎn)換單元61將端子間電壓的檢測值Vma_sns、Vmb_sns轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且端子間電壓計算單元63獲取檢測值Vma_sns和Vmb_sns。端子間電壓計算單元63選擇并輸出檢測值Vma_sns和Vmb_sns中的具有較小絕對值的一個檢測值作為端子間電壓選擇值Vm_sel。當(dāng)檢測值Vma_sns和Vmb_sns的符號不同時，端子間電壓計算單元63將選擇值Vm_sel設(shè)置為0。

第三實施例的控制單元603不包括異常狀態(tài)確定單元和處理單元，并且僅執(zhí)行端子間電壓計算。此外，在第三實施例中，實現(xiàn)了與第一實施例的(1)和(2)類似的效果。

作為第三實施例的修改，可以在通電線LP上的三個或更多個位置處檢測端子間電壓Vm。例如，與第二實施例類似，可以在毗鄰電機8的第一端子81和第二端子82的位置處檢測端子間電壓。

在這樣的情況下，端子間電壓計算單元63將三個或更多個檢測值Vm#_sns中的具有最小絕對值的一個檢測值輸出作為選擇值Vm_sel。當(dāng)三個或更多個檢測值Vm#_sns中的至少一個檢測值的符號與其他檢測值不同時，端子間電壓計算單元63將選擇值Vm_sel設(shè)置為0。

(其他實施例)

(a)在第一實施例和第二實施例中，在通電線LP上的多個位置處檢測第一端子電壓和第二端子電壓的第一檢測值M1#和第二檢測值M2#。在其他實施例中，在同一位置處檢測第一檢測值M1#和第二檢測值M2#中的一部分檢測值或所有檢測值。

在這樣的情況下，例如，通過不同的AD轉(zhuǎn)換器將檢測值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。因而，即使在AD轉(zhuǎn)換器中的一些AD轉(zhuǎn)換器具有故障時，也能檢測到異常狀態(tài)。電壓檢測的邏輯可以取決于端子電壓的檢測值而改變。

(b)在以上實施例的圖1、圖7和圖8中，分別描述了端子電壓檢測電路51至56以及端子間電壓檢測電路57和58。然而，檢測電路的一部分功能可以共同地應(yīng)用于檢測值。端子電壓檢測電路和端子間電壓檢測電路的數(shù)量不限于多于一個。

(c)可以采用不同于MOSFET的場效應(yīng)晶體管或諸如IGBT的晶體管作為四個橋電路開關(guān)SW1、SW2、SW3、SW4。當(dāng)采用不具有寄生二極管的晶體管時，可以將在集電極與發(fā)射極之間并聯(lián)連接的續(xù)流二極管假定為寄生二極管。

雖然僅選擇了所選擇的示例性實施例和示例來示出本公開，但是根據(jù)本公開，對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，在不偏離本公開的如在所附權(quán)利要求中所限定的范圍的情況下可以做出各種改變和修改。此外，僅為了說明而提供根據(jù)本公開的示例性實施例和示例的前述描述，而不是為了限制由所附權(quán)利要求及其等同方案限定的本公開的目的。