CN102957374A - 电动机控制装置以及电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机控制装置以及电动动力转向装置，其中，F／B控制部（47）使用F／B增益可变控制部（80）运算的反馈增益，通过执行基于转矩偏差（Δτ）的转矩反馈控制来运算第1变化成分（dθτ）。另外，F／B增益可变控制部（80）根据将第1变化成分（dθτ）作为相加角（θa）的“第1运算模式”，以及将通过电动机推定旋转角速度（ωm_e）对第1变化成分（dθτ）进行了修正的值作为相加角（θa）的“第2运算模式”的各运算模式，对二种不同的反馈增益（K1、K2）进行运算。而且，以用于第1运算模式的反馈增益（K1）与用于第2运算模式的反馈增益（K2）比较，使响应性变得更高的方式进行设定。

Description

电动机控制装置以及电动动力转向装置

技术领域

本发明涉及电动机控制装置以及电动动力转向装置。

背景技术

以往，存在一种电动动力转向装置（EPS）等车辆用转向装置，其具备不检测其电动机旋转角就能够控制无刷电动机的电动机控制装置。而且，作为这样的不使用旋转角传感器（电动机旋转变压器）的无传感器（无旋转变压器）驱动控制的方式，提出对与每个运算周期的电动机旋转角变化量相当的相加角进行运算，在遵照累计该相加角而得到的控制上的电动机旋转角（控制角）的旋转坐标系中执行电流反馈控制的方法。

例如，US2010/0235051所述的电动机控制装置基于表示实际转矩相对于电动机应产生的目标转矩的过多或不足的转矩偏差（目标转向转矩和实际转向转矩之间的偏差）执行转矩反馈控制，将由此得到的值作为相加角进行运算。而且，该电动机控制装置基于感应电压对与电动机旋转角变化量相当的电动机旋转角速度进行推定。而且，在处于规定条件下时，基于该推定出的电动机旋转角速度，对通过执行上述转矩反馈控制而得到的值进行修正，通过将该修正后的值作为上述相加角进行运算，能够执行更高精度的电动机控制。

通过基于上述那样的推定电动机旋转角的修正，相加角的值成为接近其应产生的电动机旋转角变化量的值。而且，由于通过该修正使转矩偏差变小，所以优选使转矩反馈控制的增益为较低的值，从而抑制过度响应所引起的自激振动的产生。

另一方面，在不执行基于推定电动机旋转角的修正的情况下，该相加角容易成为背离应产生的电动机旋转角变化量的值，存在转矩偏差变大的可能性。特别是，在遵照作为控制上的虚拟的电动机旋转角的控制角的无旋转变压器控制中，存在暂时超过能够使电动机的转子保持于与控制角对应的旋转位置的范围，该控制角和实际旋转角的背离扩大的情况。因此，若考虑从这样的状态的迅速恢复，则要求重视其响应性（跟踪性），使转矩反馈控制的增益为较高的值。

然而，在上述以往例子中，虽基于最终运算的相加角（绝对值）使转矩反馈控制的增益为可变，但没有考虑是否进行基于推定电动机旋转角的相加角的修正。因此，因是否进行该修正，而有响应性容易产生过度或不足的趋势，存在电动机控制的稳定性降低的可能性。

发明内容

本发明提供能够确保较高的安静性，且更加稳定地执行无旋转变压器控制的电动机控制装置以及电动动力转向装置。

根据本发明的例子的特点,基于表示实际转矩相对于电动机应产生的目标转矩的过度或不足的转矩偏差（目标转向转矩和实际转向转矩之间的偏差）执行转矩反馈控制，在将由此得到的值作为相加角进行运算的电动机控制装置中，通过根据相加角的运算模式来变更上述转矩反馈控制的增益，能够确保较高的安静性，更加稳定地执行无旋转变压器控制。

附图说明

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对象、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。

图1是电动动力转向装置（EPS）的概要结构图。

图2是表示EPS的电气构成的框图。

图3是第1控制部的概要结构图。

图4是第2控制部的概要结构图。

图5是表示干扰观测器的概要结构的框图。

图6是表示旋转角速度推定的处理顺序的流程图。

图7是表示相加角调整运算的处理顺序的流程图。

图8是第2控制部一侧的电流指令值运算部的概要结构图。

图9是表示转矩反馈增益可变控制的处理顺序的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

如图1所示，在本实施方式的电动动力转向装置（EPS）1中，固定转向盘2的转向轴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。而且，本实施方式的转向轴3由柱身3a、中间轴3b以及小齿轮轴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该齿条轴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，即车辆的行进方向。

另外，EPS1具备赋予转向系统用于辅助转向操作的辅助力的作为转向力辅助装置的EPS执行机构10、和作为控制单元的ECU11，该ECU11控制该EPS执行机构10的动作。

本实施方式的EPS执行机构10构成为作为驱动源的电动机12经由减速机构13与柱身3a驱动连结的所谓柱型的EPS执行机构。而且，在本实施方式中，电动机12采用基于三相（U、V、W）驱动电力旋转的无刷电动机。而且，EPS执行机构10构成为通过对该电动机12的旋转进行减速并传递至柱身3a，来赋予转向系统基于该电动机转矩的辅助力。

另一方面，在ECU11上连接有转矩传感器14，该ECU11基于该转矩传感器14的输出信号，对传递至转向轴3的转向转矩τ进行检测。而且，将通过车速传感器15检测的车速V以及通过转向传感器（转向角传感器）16检测的转向角θs输入至本实施方式的ECU11。而且，ECU11基于这些各状态量（state quantity），对应赋予转向系统的目标辅助力进行运算，通过供给为了产生与其相当的电动机转矩的驱动电力，对将该电动机12作为驱动源的EPS执行机构10的动作，即对赋予转向系统的辅助力进行控制（动力辅助控制）。

接下来，对本实施方式的EPS的电气构成进行说明。

图2是本实施方式的EPS的控制框图。ECU11具备输出电动机控制信号的作为电动机控制信号输出单元的微型计算机17、和基于该微型计算机17输出的电动机控制信号向电动机12供给三相驱动电力的驱动电路18。

利用微型计算机17执行的计算机程序来实现以下所示的各控制功能块。而且，该微型计算机17以规定的取样周期对上述各状态量进行检测，通过按照每个规定周期执行以下的各控制功能块所示的各运算处理，生成电动机控制信号。

本实施方式的驱动电路18采用以串联连接的一对开关元件为基本单位（开关臂），将与各相电动机线圈12u、12v、12w对应的3个开关臂并联连接而构成的公知的PWM变频器。即，微型计算机17输出的电动机控制信号规定构成该驱动电路的各相开关元件的开/关状态（各相开关臂的占空比（Duty））。而且，驱动电路18构成为通过该电动机控制信号的输入来动作，向电动机供给基于该施加的电源电压V_pig的三相驱动电力。

在ECU11设置有用于检测电动机12的各相电流值Iu、Iv、Iw的电流传感器21。本实施方式的电流传感器21在构成上述驱动电路18的各开关臂的低电位侧（接地侧）分别连接分流电阻。而且，本实施方式的微型计算机17基于该电流传感器21的输出信号（分流电阻的端子间电压），对流过各相电动机线圈12u、12v、12w的相电流值Iu、Iv、Iw进行检测。

另外，本实施方式的微型计算机17基于电动机旋转变压器23的输出信号，对电动机12的旋转角（电角）θm进行检测。而且，在本实施方式中，电动机旋转变压器23作为其传感器信号采用输出振幅根据电动机12的实际旋转角（电角度）变化的二相正弦波状信号（正弦信号S_sin以及余弦信号S_cos）的线圈型旋转变压器。而且，本实施方式的微型计算机17基于这些电动机12的各相电流值Iu、Iv、Iw以及旋转角θm，执行电流反馈控制，从而生成向该驱动电路18输出的电动机控制信号。

进一步详细叙述，在本实施方式中，在微型计算机17的电动机控制部24中设置有第1控制部25以及第2控制部26以及PWM转换部27，该第1控制部25以及第2控制部26通过旋转坐标系中的电流控制的执行，对应施加给电动机12的各相的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*、Vu^**、Vv^**、Vw^**进行运算，该PWM转换部27将该相电压指令值转换为电动机控制信号。而且，本实施方式的微型计算机17构成为将在该电动机控制部24中生成的电动机控制信号输出至驱动电路18。

如图3所示，第1控制部25具备电流指令值运算部31，该电流指令值运算部31基于如上述那样检测的转向转矩τ以及车速V对与目标辅助力对应的电流指令值进行运算。而且，第1控制部25具备d／q转换部32，该d／q转换部32基于通过电动机旋转变压器23检测出的上述旋转角θm，将各相电流值Iu、Iv、Iw映射在d／q坐标上，从而对d轴电流值Id以及q轴电流值Iq进行运算。而且，第1控制部25构成为通过在遵照该电动机12的实际旋转角（θm）的旋转坐标系（d／q坐标系）中执行电流反馈控制，对表示应施加到电动机12的各相的电压的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*进行运算。

即，上述电流指令值运算部31作为电流指令值对q轴电流指令值Iq^*进行运算。具体而言，该电流指令值运算部31对输入的转向转矩τ越大，且车速V越小，产生越大的辅助力的q轴电流指令值Iq^*进行运算。而且，将d轴电流指令值Id^*固定为“0”（Id^*＝0）。而且，这些d轴电流指令值Id^*以及q轴电流指令值Iq^*与d／q转换部32输出的d轴电流值Id以及q轴电流值Iq一起，被输入其对应的减法器33d、33q。

接下来，这些各减法器33d、33q运算的各轴的电流偏差△Id、△Iq分别被输入至对应的F／B控制部（反馈控制部）34d、34q。而且，各F／B控制部34d、34q通过执行基于其输入的电流偏差△Id、△Iq以及规定的反馈增益的反馈控制运算，对d／q坐标系的电压指令值亦即d轴电压指令值Vd^*以及q轴电压指令值Vq^*进行运算。

具体而言，各F／B控制部34d、34q分别对被输入的电流偏差△Id、△Iq乘以比例增益而得到的比例成分，以及使该电流偏差△Id、△Iq的积分值乘以积分增益而得到的积分成分进行运算。而且，通过将这些比例成分以及积分成分相加，生成d轴电压指令值Vd^*以及q轴电压指令值Vq^*。

接下来，这些d轴电压指令值Vd^*以及q轴电压指令值Vq^*在d／q逆转换部35中被映射在三相（U、V、W）的交流坐标上。而且，第1控制部25构成为将通过该d／q逆转换部35执行的逆转换得到的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*输出至上述PWM转换部27。

另一方面，如图4所示，第2控制部26具备对与每个运算周期的电动机旋转角变化量相当的相加角θa进行运算的相加角运算部41、和按照每个运算周期累计该相加角θa从而对控制上的作为虚拟的电动机旋转角的控制角θc进行运算的控制角运算部42。而且，第2控制部26构成为在遵照该控制角θc的旋转坐标系（γ/δ坐标系）中执行电流反馈控制，从而对相电压指令值Vu^**、Vv^**、Vw^**进行运算。

进行详细叙述，向本实施方式的相加角运算部41输入如上述那样检测的转向转矩τ、车速V以及转向角θs。另外，相加角运算部41具备基于在转向盘2中产生的转向角θs以及车速V，对与转向转矩τ的目标值对应的目标转向转矩τ^*进行运算的目标转向转矩运算部45，在该目标转向转矩运算部45中运算出的目标转向转矩τ^*与转向转矩τ一起被输入至减法器46。而且，本实施方式的相加角运算部41基于从转矩传感器14检测的实际的转向转矩τ减去目标转向转矩τ^*而得到的转矩偏差△τ对上述相加角θa进行运算。

即，在对转向系统提供基于电动机转矩的辅助力的EPS中，目标转向转矩τ^*是与电动机12应产生的电动机转矩（目标转矩）对应的参数，转向转矩τ是与电动机12的实际转矩对应的参数。换句话说，这些目标转向转矩τ^*和实际的转向转矩τ之间的差（转矩偏差△τ）为表示实际转矩相对目标转矩的过度或不足的状态量。而且，本实施方式的相加角运算部41为了使实际的转向转矩τ追随该目标转向转矩τ^*，通过执行转矩反馈控制来对相加角θa进行运算。

具体而言，在减法器46中运算的转矩偏差△τ被输入至F／B控制部47。而且，F／B控制部47将使该转矩偏差△τ乘以比例增益（Kp_t）而得到的比例成分，以及使该转矩偏差△τ的积分值乘以积分增益（Ki_t）而得到的积分成分的加法值作为各运算周期中的电动机旋转角的第1变化成分dθτ进行运算。

另外，在本实施方式中，在第2控制部26中设置有用于推定电动机旋转角速度的作为电动机旋转角速度推定单元的旋转角速度推定运算部50，向上述相加角运算部41输入该旋转角速度推定运算部50所推定的电动机旋转角速度（ωm_e）作为各运算周期中的电动机旋转角的第2变化成分dθω。而且，本实施方式的相加角运算部41使用基于上述转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ和基于该电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω，对上述相加角θa进行运算。

进行详细叙述，向第2控制部26输入与上述PWM转换部27生成电动机控制信号时所使用的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*、Vu^**、Vv^**、Vw^**对应的内部指令值，即占空比（Duty）。另外，本实施方式的ECU11利用电压传感器51，对施加于该驱动电路18的电源电压V pig进行检测（参照图2）。而且，在第2控制部26设置基于该检测的电源电压V pig以及上述占空比（Duty），对电动机12的各相电压值Vu、Vv、Vw进行运算的相电压运算部52。

另外，这些各相电压值Vu、Vv、Vw以及通过上述电流传感器21检测出的电动机12的各相电流值Iu、Iv、Iw在α/β转换部53中，分别被转换成二相固定坐标系（α/β坐标系）的α轴电压值Vα以及β轴电压值Vβ和α轴电流值Iα以及β轴电流值Iβ。而且，本实施方式的旋转角速度推定运算部50基于这些α轴电压值Vα以及β轴电压值Vβ和α轴电流值Iα以及β轴电流值Iβ所示的电动机电压以及电动机电流，电动机推定旋转角速度（ωm_e）。

进一步进行详细叙述，本实施方式的旋转角速度推定运算部50具备基于电动机模型，将在该电动机12中产生的感应电压作为干扰进行推定的干扰观测器54。

即，在图5所示的框线图中，电动机12被表示成基于电动机电压（Vα、Vβ）以及感应电压（Eα、Eβ）产生电动机电流（Iα、Iβ）的电动机模型M1。因此，能够利用以该电动机电流（Iα、Iβ）为输入的逆电动机模型M2以及以该逆电动机模型M2的输出以及电动机电压（Vα、Vβ）为输入的差分器55，来形成输出上述那样的感应电压推定值（Eα_e，Eβ_e）的干扰观测器54。而且，例如，若将电动机模型M1设为“1／（R＋pL）”，则逆电动机模型M2成为“R＋pL”（其中，R：电枢绕组电阻、L：电感、p：微分运算子）。而且，本实施方式的旋转角速度推定运算部50基于该干扰观测器54输出的感应电压推定值（Eα_e、Eβ_e），电动机推定旋转角速度（ωm_e）。

即，分别以下面的式（1）（2）表示α／β坐标系的感应电压（Eα、Eβ）。而且，各式中，“Ke”是感应电压常量，“ωm”是电动机旋转角速度。

Eα＝－Ke×ωm×sinθ…（1）

Eβ＝Ke×ωm×cosθ…（2）

而且，根据这些式（1）（2）求出角度“θ”，得到以下式（3）。

θ＝arctan（－Eα／Eβ）…（3）

因此，能够根据干扰观测器54输出的感应电压推定值（Eα_e、Eβ_e）推定出电动机旋转角（θm_e）。而且，本实施方式的旋转角速度推定运算部50通过对该电动机旋转角的推定值（θm_e）进行微分，对电动机推定旋转角速度ωm e进行运算。

具体而言，如图6的流程图所示，若旋转角速度推定运算部50通过上述干扰观测器54推定电动机12的感应电压（Eα_e、Eβ_e，步骤101），则首先对该感应电压推定值（Eα_e、Eβ_e）实施滤波处理（LPF：低通滤波器，步骤102）。接下来，旋转角速度推定运算部50通过使用上述（3）式，根据该感应电压推定值（Eα_e、Eβe_）推定电动机旋转角（θm_e）（旋转角推定，步骤103）。而且，通过对该电动机旋转角（θm_e）进行微分，对电动机推定旋转角速度ωm_e进行运算（旋转角速度推定，步骤104）。

而且，本实施方式的旋转角速度推定运算部50构成为将该电动机推定旋转角速度ωm_e作为各运算周期中的电动机旋转角的第2变化成分d θω，输出至上述相加角运算部41（步骤105）。

如图4所示，在本实施方式的相加角运算部41中，上述F／B控制部47所运算的基于转矩偏差Δτ的电动机旋转角的第1变化成分d θτ，以及上述旋转角速度推定运算部50所运算的基于电动机推定旋转角速度ωm_e的电动机旋转角的第2变化成分dθω一起被输入至相加角调整运算部58。而且，在本实施方式中，上述旋转角速度推定运算部50对该干扰观测器54输出的感应电压推定值（Eα_e、Eβ_e）的平方和进行运算（Esq_αβ＝（Eα_e）^2＋（Eβ_e）^2），将该感应电压平方和Esq_αβ输出至相加角调整运算部58。而且，本实施方式的相加角运算部41基于该感应电压平方和Esq_αβ的值，对该相加角θa的运算方式进行变更。

详细而言，本实施方式的相加角调整运算部58将该输入的感应电压平方和Esq_αβ与规定的阈值（E0）进行比较。而且，在该感应电压平方和Esq_αβ为阈值（E0）以下的情况下，将基于该转矩偏差Δτ的第1变化成分d θτ作为相加角θa（第1运算模式：θa＝d θτ）。

另一方面，在感应电压平方和Esq_αβ超过阈值（E0）的情况下，利用电动机推定旋转角速度ωm_e对基于上述转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ进行修正。具体而言，对基于上述转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ和基于电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω进行相加。而且，变为将该加法值作为相加角θa的构成（第2运算模式：θa＝dθω＋dθτ）。

即，具有以一运算周期为基本单位的电动机旋转角速度与该每一运算周期的电动机旋转角变化量等价的意思。而且，对于上述那样的使用了干扰观测器54的基于电动机电流以及电动机电压的感应电压的推定而言，在该感应电压增大的高速旋转区域中，确保更高精度。

在该点基础上，本实施方式的相加角调整运算部58利用上述感应电压平方和Esq_αβ和阈值（E0）的比较，判断电动机12的旋转状态（旋转速度）是否处于能够将该电动机推定旋转角速度ωm_e作为电动机旋转角的第2变化成分dθω进行利用的担保推定精度的高速旋转区域。而且，仅在处于确保了该要求的推定精度的高速旋转区域的情况下，为使用基于上述电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω的构成。

具体而言，如图7的流程图所示，相加角调整运算部58首先取得基于上述转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ，以及基于上述电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω和上述感应电压平方和Esq_αβ（步骤201～步骤203）。

接下来，相加角调整运算部58判定感应电压平方和Esq_αβ是否超过阈值E0（步骤204），在超过阈值E0的情况下（步骤204：是），接着判定是否已经置位了表示该感应电压平方和Esq_αβ处于超过阈值E0的状态的超过标志位（步骤205）。而且，在未置位该超过标志位的情况下（步骤205：否），置位该超过标志位（步骤206），清除在上述步骤201中取得的第1变化成分dθτ的值（dθτ＝0，步骤207）。

而且，在上述步骤205中，在已经置位了超过标志位的情况下（步骤205：是），不执行上述步骤206以及步骤207的处理。

相加角调整运算部58在上述步骤204中判定感应电压平方和Esq_αβ超过阈值E0的情况下（步骤204：是），不管该超过标志位如何，都对基于该转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ以及基于电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω进行相加。而且，将该加法值作为相加角θa进行运算（第2运算模式：θa＝dθω＋dθτ，步骤208）。

另一方面，在上述步骤204中，在判定感应电压平方和Esq_αβ为阈值E0以下的情况下（步骤204：否），相加角调整运算部58也判定是否置位了超过标志位（步骤209）。而且，在置位了该超过标志位的情况下（步骤209：是），复位该超过标志位（步骤210）。而且，在未置位超过标志位的情况下（步骤209：否），不执行该步骤210的处理。而且，将在该上述步骤201中取得的第1变化成分dθτ作为相加角θa进行运算（第1运算模式：θa＝dθτ，步骤211）。

而且，本实施方式的相加角调整运算部58构成为将像这样在上述步骤208或者步骤211中运算得出的相加角θa输出至外部（步骤212）。

而且，在使用基于电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω对相加角θa进行运算的最初的运算周期（步骤204：是，以及步骤205：否）中，清除第1变化成分dθτ（步骤207）是因为该第1变化成分dθτ反映了未使用第2变化成分dθω的上次运算周期的状态。而且，在本实施方式中，由此，能够不依赖于该电动机旋转状态，进行高精度的相加角运算。

如图4所示，相加角运算部41将这样运算得出的相加角θa输出至控制角运算部42。而且，控制角运算部42将在上次的运算周期中运算得出的控制角θc的上次值保持在存储区域（图示略），且通过使该上次值加上上述相加角θa来运算新的控制角θc。而且，该控制角运算部42构成为通过利用该新的控制角θc对保持于上述存储区域的上次值进行更新，按照每个该运算周期，执行基于相加角θa的累计的控制角θc的运算。

在第2控制部26中，将这样运算得出的控制上的作为虚拟的电动机旋转角的控制角θc与上述α／β转换部53输出的二相固定坐标系（α／β坐标系）的α轴电流值Iα以及β轴电流值Iβ一起输入至γ／δ转换部60。而且，γ／δ转换部60通过将该α轴电流值Iα以及β轴电流值I β映射在遵照该控制角θc的旋转坐标系，即γ／δ坐标系的正交坐标上，对作为γ／δ坐标系的实际电流值的γ轴电流值I γ以及δ轴电流值Iδ进行运算。

而且，该控制上的作为虚拟的旋转坐标的上述γ／δ坐标系在控制角θc和实际的电动机旋转角（θm）的背离（负荷角）为“0”的情况下，该“γ轴”与“d轴”一致。

另外，第2控制部26具备作为该γ／δ坐标系的电流指令值，对γ轴电流指令值Iγ^*以及δ轴电流指令值Iδ^*进行运算的电流指令值运算部61。而且，电流指令值运算部61基于在上述相加角运算部41中运算得出的转矩偏差Δτ以及目标转向转矩τ^*，对γ轴电流指令值Iγ^*以及δ轴电流指令值Iδ^*进行运算。

进行详细叙述，如图8所示，本实施方式的电流指令值运算部61具备基于目标转向转矩τ^*和实际的转向转矩τ之间的转矩偏差Δτ对各运算周期中的γ轴电流指令值Iγ^*的增减值（γ轴电流增减值η）进行运算的γ轴电流增减值运算部71、和按照每个运算周期累计输入的γ轴电流增减值η的累计控制部72。

本实施方式的γ轴电流增减值运算部71具备转矩偏差Δτ和γ轴电流增减值η相关联的二个映射图（71a、71b）。具体而言，目标转向转矩τ^*的符号（方向）在“为正的情况下（τ^*＞0）”对应地形成第1映像71a，目标转向转矩τ^*的符号在“为负的情况下（τ^*＜0）”对应地形成第2映像71b。而且，在目标转向转矩τ^*为”0“的情况下，使用其前面的符号。而且，γ轴电流增减值运算部71根据输入的目标转向转矩τ^*的符号切换参照的图，且基于该转矩偏差Δτ，对各运算周期中的γ轴电流增减值η进行运算。

即，目标转向转矩τ^*为“正值”的情况下转矩偏差Δτ为“正值”或者目标转向转矩τ^*的符号为“负值”的情况下转矩偏差Δτ处于“负值”的状态表示实际转矩相对电动机12应产生的目标转矩“不足”。另一方面，目标转向转矩τ^*为“正值”的情况下转矩偏差Δτ为“负值”或者目标转向转矩τ^*的符号为“负值”的情况下转矩偏差Δτ处于“正值”的状态表示实际转矩相对电动机12应产生的目标转矩为“过度”。而且，本实施方式的γ轴电流增减值运算部71基于该转矩偏差Δτ所示的实际转矩相对电动机12应产生的目标转矩的过度或不足，对各运算周期中的γ轴电流增减值η进行运算。

另一方面，本实施方式的累计控制部72将上次的运算周期中的控制输出，即γ轴电流指令值Iγ^*的上次值保持于存储区域（图示略）。而且，累计控制部72通过使该上次值加上输入的γ轴电流增减值η对新的γ轴电流指令值Iγ^*进行运算，且利用该新的γ轴电流指令值Iγ^*，更新保持于该存储区域中的上次值。

而且，本实施方式的电流指令值运算部61构成为将该累计控制部72的控制输出，即γ轴电流增减值η的累计值作为γ轴电流指令值Iγ^*

如图4所示，这样通过电流指令值运算部61运算得出的γ轴电流指令值Iγ^*与上述γ轴电流值Iγ一起被输入至其对应的减法器74a。同样，δ轴电流指令值Iδ^*也与δ轴电流值Iδ一起被输入至其对应的减法器74b。而且，在本实施方式中，δ轴电流指令值Iδ^*被固定为“0”（Iδ^*＝0）。而且，在这些各减法器74a、74b中运算得出的电流偏差ΔIγ、Iδ分别被输入至其对应的各F／B控制部75a、75b。

接下来，各F／B控制部75a、75b通过基于该电流偏差ΔIγ、ΔIδ以及规定的反馈增益（比例：P，积分：I）执行反馈控制运算，对γ／δ坐标系的电压指令值亦即γ轴电压指令值Vγ^*以及δ轴电压指令值Vδ^*进行运算。而且，由于这些各F／B控制部75a、75b执行的反馈控制运算的方式与上述第1控制部25侧的各F／B控制部34d、34q相同，所以省略其详细的说明。

进而，这些γ轴电压指令值Vγ^*以及δ轴电压指令值Vδ^*在2相／3相转换部76中，被映射在三相（U、V、W）的交流坐标上。而且，第2控制部26构成为将在该2相／3相转换部76中生成的相电压指令值Vu^**、Vv^**、Vw^**输出至上述PWM转换部27。

另外，如图2所示，本实施方式的微型计算机17具备对通过上述电动机旋转变压器23检测的上述旋转角θm的异常进行检测的旋转角异常检测部78。具体而言，本实施方式的旋转角异常检测部78判定该电动机旋转变压器23输出的正弦信号S_sin以及余弦信号S_cos的平方和是否处于适当范围内。而且，基于该判定结果，作为电动机12的实际旋转角检测旋转角θm的异常。

进而，在本实施方式中，将该旋转角异常检测部78所进行的异常检测的结果作为旋转角异常检测信号S_rsf输入至上述电动机控制部24。而且，本实施方式的电动机控制部24在旋转角θm没有异常的情况下，基于上述第1控制部25运算得出的相电压指令值Vu^*、Vv^*、Vw^*输出电动机控制信号，在旋转角θm产生异常的情况下，基于上述第2控制部26运算得出的相电压指令值Vu^**、Vv^**、Vw^**，执行该电动机控制信号的输出。

即，第2控制部26不使用电动机12的实际旋转角亦即通过电动机旋转变压器23检测的旋转角θm，而使用控制上的虚拟的电动机旋转角亦即控制角θc，对该相电压指令值Vu^**、Vv^**、Vw^**进行运算。而且，本实施方式的ECU11基于该第2控制部26运算得出的相电压指令值Vu^**、Vv^**、Vw^**来生成电动机控制信号，从而即便在旋转角θm中检测出异常后，也能够继续稳定地进行该电动机控制。

转矩反馈增益可变控制

如图4所示，在本实施方式的相加角运算部41设置F／B增益可变控制部80。而且，上述F／B控制部47基于该F／B增益可变控制部80所运算的增益（反馈增益），执行该转矩反馈控制。

进行详细叙述，F／B增益可变控制部80将用于其比例成分的运算的比例增益（Kp_t）以及用于积分成分的运算的积分增益（Ki_t）的组合作为反馈增益（调整）输出至F／B控制部47。而且，本实施方式的F／B增益可变控制部80对与上述相加角调整运算部58中的相加角θa的运算模式对应的二种不同的反馈增益K1、K2进行运算。

在本实施方式中，向F／B增益可变控制部80输入在旋转角速度推定运算部50中运算得出的感应电压平方和Esq_αβ。而且，F／B增益可变控制部80与相加角调整运算部58相同，通过使该感应电压平方和Esq_αβ与上述阈值E0进行比较，判定相加角θa的运算模式。

即，如图9的流程图所示，F／B增益可变控制部80判定感应电压平方和Esq_αβ是否超过阈值E0（步骤301）。而且，在超过阈值E0的情况下（Esq_αβ＞E0，步骤301：是），判定相加角θa的运算模式为将利用电动机推定旋转角速度ωm_e对基于转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ进行了修正的值作为相加角θa的“第2运算模式”，运算反馈增益K2（步骤302）。

另一方面，在感应电压平方和Esq_αβ为阈值E0以下的情况下（Esq_αβ≤E0，步骤301：否），判定相加角θa的运算模式为将基于转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ作为相加角θa的“第1运算模式”。而且，F／B增益可变控制部80对该第1运算模式与用于上述第2运算模式的反馈增益K2比较，计算响应性变得更高的反馈增益K1（K1＞K2，步骤303）。

具体而言，若比较上述二个反馈增益K1、K2，则将该积分增益（Ki_t）设定为与用于第2运算模式的反馈增益K2相比，用于第1运算模式的反馈增益K1一方高。而且，在本实施方式中，将该比例增益（Kp_t）的值设定为在二个反馈增益K1、K2中均相等。而且，在本实施方式中，由此将转矩反馈控制的响应性最优化，从而能够确保安静性，且稳定地执行无旋转变压器控制。

以上，根据本实施方式，能够得到以下的效果。

（1）F／B控制部47使用F／B增益可变控制部80运算的反馈增益，执行基于转矩偏差Δτ的转矩反馈控制，从而对第1变化成分dθτ进行运算。而且，F／B增益可变控制部80根据将第1变化成分dθτ作为相加角θa的“第1运算模式”以及将利用电动机推定旋转角速度ωm_e对第1变化成分dθτ进行了修正的值作为相加角θa的“第2运算模式”的各运算模式下，对二种不同的反馈增益K1、K2进行运算。而且，将响应性设定为用于第1运算模式的反馈增益K1与用于第2运算模式的反馈增益K2相比变得更高。

根据上述构成，在转矩偏差变小的第2模式中，能够抑制由过度响应引起的自激振动的产生，且在容易产生较大的转矩偏差的第1模式中，能够提高其响应性，实现跟踪性的提高。而且，即便在超过能够使电动机12的转子保持于与控制角对应的旋转位置的范围，该控制角和实际旋转角的背离放大的状态（控制角脱离状态）的情况下，也能够实现迅速的恢复。其结果，不管有无使用了电动机推定旋转角速度ωm_e的修正，都能够确保安静性，且更加稳定地执行无旋转变压器控制。

（2）相加角调整运算部58在第2运算模式中，将基于转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ和基于电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω的加法值作为相加角θa（θa＝dθω＋dθτ）。

即，具有以一运算周期为基本单位的电动机旋转角速度与该每一运算周期的电动机旋转角变化量等价的意思。因此，上述构成中的第1变化成分dθτ的位置与电动机旋转角速度变化对应，因此，其值很难产生较大的变动。因此，通过将上述（1）的发明适用于这样的构成，能够得到更加显著的效果。

此外，可以像以下所述那样对上述实施方式进行变更。

在上述实施方式中，使本发明具体化为所谓柱型的电动动力转向装置（EPS）1。但并不限定于此，可以适用于所谓小齿轮型、齿条辅助型等EPS。

另外，也可以将本发明适用于用于EPS以外用途的电动机控制装置。例如，可以具体化为具备传递比可变装置那样的电动执行机构的车辆用转向装置。而且，在上述实施方式中，将目标转向转矩τ^*和实际的转向转矩τ之间的转矩偏差Δτ作为“电动机应产生的目标转矩和实际转矩之间的转矩偏差”来使用，但在适用于EPS以外的用途的情况下，可以使用实际的“目标转矩和实际转矩之间的转矩偏差”。

在上述实施方式中，将该积分增益（Ki_t）设定为用于第1运算模式的反馈增益K1比用于第2运算模式的反馈增益K2高。但并不限定于此，比例增益（Kp_t）也一样，也可以设定为用于第1运算模式的反馈增益K1比用于第2运算模式的反馈增益K2高。而且，也可以仅针对比例增益（Kp_t）进行在二个反馈增益K1、K2之间不同的设定。

在上述实施方式中，F／B控制部47作为其转矩反馈控制，进行了PI控制（比例：P，积分：I）。但并不限定于此，例如也可以为使像PID控制那样进行微分控制（D）的装置的微分增益（Kd_t）可变的构成。而且，在该情况下和其他情况下，可以任意组合比例增益（Kp_t）、积分增益（Ki_t）的可变。

在上述实施方式中，F／B增益可变控制部80与相加角调整运算部58一样，通过比较其感应电压平方和Esq_αβ与上述阈值E0来判定相加角θa的运算模式。但并不限定于此，例如，可以为相加角调整运算部58输出表示运算模式的信号等其他的构成。

在上述实施方式中，在第2运算模式中，将基于转矩偏差Δτ的第1变化成分dθτ和基于电动机推定旋转角速度ωm_e的第2变化成分dθω的加法值作为相加角θa（θa＝dθω＋dθτ）。但并不限定于此，使用了电动机推定旋转角速度ωm_e的修正方法未必限定于此。

Claims (3)

1.一种电动机控制装置，该电动机控制装置具备输出电动机控制信号的电动机控制信号输出单元和基于所述电动机控制信号向电动机供给三相驱动电力的驱动电路，所述电动机控制信号输出单元计算与每个运算周期的电动机旋转角度变化量相当的相加角，在遵照通过累计该相加角而得到的控制上的电动机旋转角度的旋转坐标系中通过执行电流控制而输出所述电动机控制信号，且具备将基于所述电动机应产生的目标转矩和实际转矩之间的转矩偏差执行转矩反馈控制而得到的值作为所述相加角的第1运算模式和将基于电动机推定旋转角速度对通过所述转矩反馈控制的执行而得到的值进行修正之后的值作为所述相加角的第2运算模式，其特征在于，

所述电动机控制信号输出单元根据所述相加角的运算模式对所述转矩反馈控制的增益进行变更。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述电动机控制信号输出单元按照响应性在所述第1运算模式下比第2运算模式高的方式对所述增益进行变更。

3.一种电动动力转向装置，其特征在于，

具备权利要求1或权利要求2所述的电动机控制装置。

Images