CN103812403A - 马达控制装置、马达控制方法及电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

获得一种马达控制装置、马达控制方法及电动助力转向装置，能够防止因马达作为发电机进行动作时所流过的电流而引起的异常状态的误判，并能通过扩大异常判定的覆盖范围来对电路元件进行恰当的保护。异常判定部(10k)计算出对从动力电流检测部(10i)输入的动力电流检测值添加从通电方向检测部(10j)输入的通电方向检测值的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值，并在异常判定用电流检测值与从电流指令值计算部(10a)输入的马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时，判定直流马达(1)或马达驱动部(20)为异常状态，从而生成异常判定信号。

Description

马达控制装置、马达控制方法及电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及马达控制装置、马达控制方法以及电动助力转向装置，尤其涉及异常状态的判定。

背景技术

以往，已知有一种马达控制装置，该马达控制装置基于马达电流检测值的极性和马达电流指令值的极性来判定马达是处于动力运行状态还是再生运行状态，若判定为动力运行状态，则当马达电流检测值与马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时判定马达为异常状态，若判定为再生运行状态，则当马达电流检测值与马达电流指令值之差在与动力运行时所规定的判定阈值相比较大的判定阈值以上时判定马达为异常状态(例如，参照专利文献1)。

即，在该马达控制装置中，通过将马达再生运行时的异常判定阈值设定得比动力运行时的异常判定阈值要大，从而防止再生运行时的异常状态的误判，以实现对电路元件的恰当保护。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利第4177387号说明书

发明内容

然而，现有技术存在以下问题。

在将现有的马达控制装置应用到例如电动助力转向装置中时，转向器可能会由于来自路面的反作用力而恢复到中立方向等，马达可能会由于外力而被强制旋转，且马达可能会作为发电机进行动作。

在该情况下，为了防止因返回到电源侧的再生电流而引起对异常状态的误判，需要将再生运行时的异常判定阈值设定为比马达作为发电机进行动作时所可能流过的电流值要大的值，或者需要在马达的转速表现为马达作为发电机进行动作的规定的转速以上时，禁止异常判定。因此，存在异常判定的覆盖范围缩小、从而可能无法恰当地保护电路元件的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种马达控制装置、马达控制方法及电动助力转向装置，能够防止因马达作为发电机进行动作时所流过的电流而引起对异常状态的误判，并能通过扩大异常判定的覆盖范围来对电路元件进行恰当的保护。

本发明所涉及的马达控制装置包括：H桥式电路，该H桥式电路包括多个开关元件，并通过多个开关元件的通/断来驱动马达；马达驱动部，该马达驱动部输出驱动信号来对多个开关元件进行驱动；马达电流检测部，该马达电流检测部对流过马达的驱动电流进行检测；以及马达控制部，该马达控制部对马达驱动部进行反馈控制，以使驱动电流与马达电流指令值相一致，其中，马达控制部包括：电流指令值计算部，该电流指令值计算部计算马达电流指令值；动力电流检测部，该动力电流检测部对马达作为电动机进行动作时流过的电流进行检测，并输出动力电流检测值；通电方向检测部，该通电方向检测部根据马达的两端电压的大小关系来检测通电方向，并输出通电方向检测值；以及异常判定部，该异常判定部计算出对动力电流检测值添加通电方向检测值的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值，并在异常判定用电流检测值与马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时，判定马达或马达驱动部为异常状态，并生成异常判定信号。

此外，本发明所涉及的马达控制方法是通过马达控制装置来执行的马达控制方法，所述马达控制装置包括：H桥式电路，该H桥式电路包括多个开关元件，并通过多个开关元件的通/断来驱动马达；马达驱动部，该马达驱动部输出驱动信号来对多个开关元件进行驱动；马达电流检测部，该马达电流检测部对流过马达的驱动电流进行检测；以及马达控制部，该马达控制部对马达驱动部进行反馈控制，以使驱动电流与马达电流指令值相一致，所述马达控制方法包括：电流指令值计算步骤，在该电流指令值计算步骤中计算马达电流指令值；动力电流检测步骤，在该动力电流检测步骤中对马达作为电动机进行动作时所流过的电流进行检测，并输出动力电流检测值；通电方向检测步骤，在该通电方向检测步骤中根据马达的两端电压的大小关系来检测通电方向，并输出通电方向检测值；计算步骤，在该计算步骤中计算出对动力电流检测值添加通电方向检测值的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值；以及异常判定步骤，在该异常判定步骤中，当异常判定用电流检测值与马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时，判定马达或马达驱动部为异常状态，并生成异常判定信号。

此外，本发明所涉及的电动助力转向装置包括上述马达控制装置。

根据本发明所涉及的马达控制装置、马达控制方法及电动助力转向装置，异常判定部计算出对从动力电流检测部输入的动力电流检测值添加从通电方向检测部输入的通电方向检测值的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值，并在异常判定用电流检测值与从电流指令值计算部输入的马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时，判定马达或马达驱动部为异常状态，从而生成异常判定信号。

因此，能够防止因马达作为发电机进行动作时所流过的电流而引起的异常状态的误判，并能通过扩大异常判定的覆盖范围来对电路元件进行恰当的保护。

附图说明

图1是表示应用了本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置的电动助力转向装置的结构图。

图2是将本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置与周边设备一同进行表示的块结构图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置的采样保持信号的说明图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中的异常判定区域的说明图。

图5(ａ)、(ｂ)是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、在直流马达作为电动机进行动作时的通电路径的说明图。

图6(ａ)、(ｂ)是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、在直流马达作为电动机进行动作时的各部分波形的说明图。

图7(ａ)、(ｂ)是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、在直流马达作为发电机进行动作时的通电路径的说明图。

图8(ａ)、(ｂ)是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、在直流马达作为发电机进行动作时的各部分波形的说明图。

图9是表示本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中的异常判定部的动作的流程图。

图10(a)、(b)是表示现有的马达控制装置中的通电路径的说明图。

图11是表示现有的马达控制装置中的异常判定区域的说明图。

具体实施方式

以下，利用附图来说明本发明所涉及的马达控制装置、马达控制方法及电动助力转向装置的优选实施方式，对于各图中的相同或相当的部分标注相同的标号来说明。

另外，本发明所涉及的马达控制装置例如是车辆用电动助力转向装置等中所使用的马达控制装置，对马达电流进行反馈控制，以使马达电流检测值(驱动电流)与马达电流指令值相一致。

实施方式1.

图1是表示应用了本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置的电动助力转向装置的结构图。图1中，产生转向辅助转矩的直流马达(马达)1经由减速齿轮2与转向轴3的一端相结合，转向轴3的另一端与方向盘4相连接。此外，转向轴3上设有转矩传感器5，该转矩传感器5对方向盘4的转向转矩进行检测。

此外，控制器(马达控制装置)100基于由转矩传感器5所检测到的转向转矩值和由车速传感器6所检测到的车速值来决定转向辅助转矩，并通过对直流马达1进行PWM驱动来辅助方向盘4的转向。另外，控制器100与电池(电源)7、点火开关(IG)8等相连接。

图2是将本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置与周边设备一同进行表示的块结构图。图2中，控制器100包括控制计算机(马达控制部)10、马达驱动部20、H桥式电路30、马达电流检测部40、采样保持部50以及电压检测部60。

控制计算机10包括电流指令值计算部10a、通电方向指令计算部10b、绝对值计算部10c、减法部10d、电流控制部10e、计时器10f、PWM输出部10g、定时信号生成部10h、动力电流检测部10i、通电方向检测部10j以及异常判定部10k。

H桥式电路30由四个开关元件(Q1、Q2、Q3、Q4)构成，基于从马达驱动部20输入的驱动信号(后述)来将各开关元件进行接通/断开，从而驱动直流马达1。此外，电压检测部60包括第一电压检测部60a以及第二电压检测部60b。

接着，对控制器100的各部分的功能进行说明。

电流指令值计算部10a基于转矩传感器5的转矩检测信号(转向转矩值)和车速传感器6的车速检测信号(车速值)并根据规定特性来进行计算，从而决定用于驱动直流马达1的马达电流指令值I*，并将所决定的马达电流指令值I*输出到通电方向指令计算部10b、绝对值计算部10c以及异常判定部10k。

通电方向指令计算部10b基于从电流指令值计算部10a输入的马达电流指令值I*的符号来计算通电方向指令值Dir*，并将计算得到的通电方向指令值Dir*输出到马达驱动部20。另外，关于通电方向指令值Dir*，在马达电流指令值I*＞0时设通电方向指令值Dir*＝1来进行计算，在马达电流指令值I*＝0时设通电方向指令值Dir*＝0来进行计算，在马达电流指令值I*＜0时设通电方向指令值Dir*＝－1来进行计算。

绝对值计算部10c计算从电流指令值计算部10a输入的马达电流指令值I*的绝对值IMT＝|I*|，并将计算得到的绝对值IMT输出到减法部10d。

减法部10d计算从绝对值计算部10c输入的绝对值IMT与从动力电流检测部10i输入的动力电流IMS(后述)之间的电流偏差ΔI(＝IMT－IMS)，并将计算得到的电流偏差ΔI输出到电流控制部10e。

电流控制部10e基于从减法部10d输入的电流偏差ΔI来进行比例积分控制计算，从而决定施加在直流马达1的端子间的电压指令值V*，并将决定的电压指令值V*输出到PWM输出部10g。

计时器10f利用加减计数器来生成成为PWM载波信号的三角波信号，并将所生成的PWM载波信号输出到PWM输出部10g及定时信号生成部10h。

PWM输出部10g通过将从电流控制部10e输入的电压指令值V*与从计时器10f输入的PWM载波信号(三角波信号)进行比较，从而生成用于对直流马达1进行PWM驱动的PWM信号Dt，并将所生成的PWM信号Dt输出到马达驱动部20。

马达驱动部20基于从通电方向指令计算部10b输入的通电方向指令值Dir*、从PWM输出部10g输入的PWM信号Dt、以及从异常判定部10k输入的异常判定信号ERR(后述)，来生成用于驱动H桥式电路30的驱动信号，并将所生成的驱动信号输出到H桥式电路30。

具体而言，马达驱动部20在异常判定信号ERR=0(正常状态)、且通电方向指令值Dir*＝1时，利用PWM信号Dt来对构成H桥式电路30的正转用开关元件(Q1、Q4)进行PWM驱动，并生成使反转用开关元件(Q2、Q3)断开的信号来作为驱动信号。

此外，马达驱动部20在异常判定信号ERR=0(正常状态)、且通电方向指令值Dir*＝－1时，使构成H桥式电路30的正转用开关元件(Q1、Q4)断开，并生成利用PWM信号Dt对反转用开关元件(Q2、Q3)进行PWM驱动的信号来作为驱动信号。

此外，马达驱动部20在异常判定信号ERR=1(异常状态)、或通电方向指令值Dir*＝0时，生成使构成H桥式电路30的所有开关元件(Q1、Q2、Q3、Q4)断开的信号来作为驱动信号。

马达电流检测部40对插入在H桥式电路30的低电位侧与接地之间的分流电阻R两端的电位差(流过H桥式电路30的电源线或接地线的母线的电流)进行测量，从而通过H桥式电路30对流过直流马达1的驱动电流Im进行检测，并将检测到的驱动电流Im输出到采样保持部50。另外，当检测到的驱动电流Im的符号为正时，表示电流从H桥式电路30的低电位侧向接地流动。

定时信号生成部10h在从计时器10f输入的PWM载波信号(三角波信号)的谷侧峰值的时刻生成采样保持信号，并将生成的采样保持信号输出到采样保持部50。该采样保持信号例如如图3所示，是以PWM载波信号(三角波信号)的谷侧峰值为中心的、由规定宽度的脉冲所构成的脉冲信号。

采样保持部50基于从定时信号生成部10h输入的采样保持信号，来对从马达电流检测部40输入的驱动电流Im进行采样保持，并将采样保持电流Im2输出到动力电流检测部10i。

动力电流检测部10i利用后述的方法从由采样保持部50输入的采样保持电流Im2中提取动力电流IMS，并将提取到的动力电流IMS输出到减法部10d及异常判定部10k。

第一电压检测部60a基于从定时信号生成部10h输入的采样保持信号，来对施加在构成H桥式电路30的正转用开关元件Q1与反转用开关元件Q3之间的串联连接点上的电压VM＋进行采样保持，并将采样保持电压Vm＋输出到通电方向检测部10j。

第二电压检测部60b基于从定时信号生成部10h输入的采样保持信号，来对施加在构成H桥式电路30的反转用开关元件Q2与正转用开关元件Q4之间的串联连接点上的电压VM－进行采样保持，并将采样保持电压Vm－输出到通电方向检测部10j。

通电方向检测部10j基于从第一电压检测部60a输入的采样保持电压Vm＋、与从第二电压检测部60b输入的采样保持电压Vm－之间的大小关系，来对通电方向检测值Dir^进行计算，并将计算得到的通电方向检测值Dir^输出到异常判定部10k。

另外，关于通电方向检测值Dir^，当Vm＋＞Vm－时，设通电方向检测值Dir^＝1来进行计算，当Vm＋＝Vm－时，设通电方向检测值Dir^＝0来进行计算，当Vm＋＜Vm－时，设通电方向检测值Dir^＝－1来进行计算。

异常判定部10k计算出对从动力电流检测部10i输入的动力电流(动力电流检测值)IMS添加从通电方向检测部10j输入的通电方向检测值Dir^的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值IMS2。

此外，在计算得到的异常判定用电流检测值IMS2与从电流指令值计算部10a输入的马达电流指令值I*之间的关系表现为图4所示的异常区域1～4范围内的值时，异常判定部10k判定直流马达1或马达驱动部20为异常状态，而在表现为异常区域1～4范围外的值时，则判定为正常状态。

此外，异常判定部10k在判定为异常状态时，生成异常判定信号ERR＝1，而在判定为正常状态时，生成异常判定信号ERR＝0，并将所生成的异常判定信号输出到马达驱动部20。

接着，参照图5～图8的说明图及图9的流程图，对本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中的异常判定处理进行具体说明。

首先，对马达电流检测部40的电流检测动作进行说明。图5是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、在直流马达1作为电动机进行动作时的通电路径的说明图。图6是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、在直流马达1作为电动机进行动作时的各部分波形的说明图。

此外，图7是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、在直流马达1作为发电机进行动作时的通电路径的说明图。图8是表示在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中、直流马达1作为发电机进行动作时的各部分波形的说明图。另外，在图5～图8中，(a)表示正转驱动时，(b)表示反转驱动时。

在直流马达1作为电动机进行动作的情况下，当进行PWM驱动的开关元件接通时，电流以图5(a)、(b)所示的A的通电路径进行流动，而在该开关元件断开时，电流以图5(a)、(b)所示的B的通电路径进行流动。

此时，由马达电流检测部40所检测到的驱动电流Im如图6(a)、(b)所示，在正转驱动时与反转驱动时的值相同，但当进行PWM驱动的开关元件接通时(图6(i))，驱动电流Im为正方向，而在该开关元件断开时(图6(ii))，驱动电流Im为负方向。

与此相对，在直流马达1作为发电机进行动作的情况下，电流始终以图7(a)、(b)所示的A的通电路径进行流动，而与进行PWM驱动的开关元件的通/断无关。

此时，由马达电流检测部40所检测到的驱动电流Im如图8(a)、(b)所示，在正转驱动时与反转驱动时的值相同，驱动电流Im始终为负方向(图8(i)(ii))，而与进行PWM驱动的开关元件的通/断无关。

也就是说，在进行PWM驱动的开关元件接通的情况下，当驱动电流Im为正方向时，表示直流马达1正在作为电动机进行动作，而当驱动电流Im为负方向时，表示直流马达1正在作为发电机进行动作。

接着，对采样保持部50及动力电流检测部10i的动作进行说明。在直流马达1作为发电机进行动作的情况下，电流流过直流马达1是正常的动作，故不应判断为异常。因此，在本发明的实施方式1中，在直流马达1作为电动机进行动作的情况下，基于流过的电流来进行异常判定。

因此，采样保持部50及动力电流检测部10i从马达电流检测部40所检测到的驱动电流Im中提取出直流马达1在作为电动机进行动作时所流过的电流。

首先，采样保持部50基于由定时信号生成部10h所生成的采样保持信号(与进行PWM驱动的开关元件接通的时刻同步的信号)，来对驱动电流Im进行采样保持，由此来提取在进行PWM驱动的开关元件接通时的驱动电流(图6、图8的采样保持电流Im2)。

接着，动力电流检测部10i在Im2≥0时设IMS＝Im2，而在Im2＜0时设IMS＝0，从而从采样保持部50所提取出的采样保持电流Im2(在进行PWM驱动的开关元件接通时的驱动电流)中，提取直流马达1作为电动机进行动作时所流过的电流、即动力电流IMS(图6、图8的动力电流IMS)。

接着，对第一电压检测部60a、第二电压检测部60b及通电方向检测部10j的动作进行说明。如上所述，由马达电流检测部40所检测到的驱动电流Im在正转驱动时与反转驱动时的值相同。即，无法基于驱动电流Im来检测流过直流马达1的马达电流MI的通电方向。

因此，在本发明的实施方式1中，根据直流马达1的两端电压的大小关系来检测通电方向。此外，关于本发明的实施方式1中的异常判定，由于是基于直流马达1作为电动机进行动作时所流过的电流来进行异常判定，因此第一电压检测部60a、第二电压检测部60b及通电方向检测部10j对直流马达1在作为电动机进行动作时所流过的电流的通电方向进行检测。

首先，第一电压检测部60a、第二电压检测部60b基于由定时信号生成部10h所生成的采样保持信号(与进行PWM驱动的开关元件接通的时刻同步的信号)，来对直流马达1的两端电压(VM+、VM-)进行采样保持，由此来检测在进行PWM驱动的开关元件接通时的直流马达1的两端电压(图6、图8的Vm＋、Vm－)。

接着，通电方向检测部10j基于由第一电压检测部60a、第二电压检测部60b所检测到的电压(Vm＋、Vm－)，并在VM＋＞VM－时设通电方向检测值Dir^＝1，在VM＋＝VM－时设通电方向检测值Dir^＝0，在VM＋＜VM－时设通电方向检测值Dir^＝－1，从而来计算通电方向检测值Dir^(图6、图8的通电方向检测值Dir^)。

接着，根据图9的流程图对异常判定部10k的动作进行说明。图9是表示本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中的异常判定部10k的动作的流程图。

首先，异常判定部10k对由电流指令值计算部10a所决定的马达电流指令值I*、由动力电流检测部10i所检测到的动力电流IMS、以及由通电方向检测部10j所检测到的通电方向检测值Dir^进行读取(步骤S1～S3)。

接着，异常判定部10k判定通电方向检测值Dir^是否小于0(步骤S4)。

在步骤S4中，当判定通电方向检测值Dir^小于0(即，“是”)时，异常判定部10k对动力电流IMS添加通电方向检测值Dir^的符号来计算异常判定用电流检测值IMS2(＝－IMS)(步骤S5)。

另一方面，在步骤S4中，当判定通电方向检测值Dir^在0以上(即，“否”)时，异常判定部10k对动力电流IMS添加通电方向检测值Dir^的符号来计算异常判定用电流检测值IMS2(＝IMS)(步骤S6)。

这里，异常判定用电流检测值IMS2在直流马达1作为电动机进行动作时，成为与流过直流马达1的马达电流MI一致的电流值(图6的IMS2)，而在直流马达1作为发电机进行动作时，成为表示0的信号(图8的IMS2)。

接着，异常判定部10k判定马达电流指令值I*的极性与异常判定用电流检测值IMS2的极性是否相同(步骤S7)。

在步骤S7中，当判定两者的极性为相同(即，“是”)时，异常判定部10k视为流过直流马达1的马达电流MI相对于马达电流指令值I*在正方向上流动，从而进行正方向时的异常判定处理(步骤S8)。

此时，异常判定部10k将异常判定用电流检测值IMS2与马达电流指令值I*相比较，并判定|IMS2|－|I*|的值是否在第一判定阈值TH1以上(图4的异常区域1或异常区域3的范围内)(步骤S8)。

在步骤S8中，当判定|IMS2|－|I*|≥TH1(即，“是”)时，尽管直流马达1正在作为电动机进行动作，但异常判定用电流检测值IMS2处于将马达电流指令值I*过冲到第一判定阈值TH1以上的状态。因此，异常判定部10k视直流马达1为异常发生状态(接地故障等布线异常状态)，从而生成暂时的异常判定信号，并前进到步骤S9。

接着，异常判定部10k在暂时的异常判定信号持续了规定时间(规定期间)T1的时刻，视为最终的异常判定状态从而生成最终的异常判定信号ERR=1，并切断来自马达驱动部20的驱动信号的输出(步骤S9)。由此，能够保护H桥式电路30内的开关元件Q1～Q4等不受过大的接地电流的影响。

另外，异常判定部10k在经过规定时间T1之前，不视为最终的异常判定状态，生成最终的异常判定信号ERR=0，并判定是否经过了规定时间(步骤S10)，在经过了规定时间后(即，“是”)，返回到步骤S1。

另一方面，在步骤S8中，当判定|IMS2|－|I*|＜TH1(即，否)时，由于处于正常状态，异常判定部10k设为异常判定信号ERR=0，并前进到步骤S10，当经过了规定时间后，返回到步骤S1。

由此，在暂时的异常判定信号持续了规定时间T1的时刻生成最终的异常判定信号ERR=1，由此来排除由于噪音等的影响而暂时性地满足|IMS2|－|I*|≥TH1的关系的情况，因而能可靠地检测异常发生状态。

另一方面，在步骤S7中，当判定两者的极性为不同(即，“否”)时，异常判定部10k视为流过直流马达1的马达电流MI相对于马达电流指令值I*在反方向上流动，从而进行反方向时的异常判定处理(步骤S10)。

此时，异常判定部10k对于异常判定用电流检测值IMS2，判定|IMS2|的值是否在第二判定阈值TH2以上(图4的异常区域2或异常区域4的范围内)(步骤S11)。

在步骤S11中，在判定|IMS2|≥TH2(即，“是”)时，尽管直流马达1正在作为电动机进行动作，但异常判定用电流检测值IMS2处于相对于马达电流指令值I*在反方向上过冲到第二判定阈值TH2以上的状态。因此，异常判定部10k视直流马达1为异常发生状态(接地故障等布线异常状态)，从而生成暂时的异常判定信号，并前进到步骤S12。

接着，异常判定部10k在暂时的异常判定信号持续了规定时间T2的时刻，视为最终的异常判定状态，从而生成最终的异常判定信号ERR=1，并切断来自马达驱动部20的驱动信号的输出(步骤S12)。由此，能够保护H桥式电路30内的开关元件Q1～Q4等不受过大的接地电流的影响。

另外，异常判定部10k在经过规定时间T2之前，不视为最终的异常判定状态，生成最终的异常判定信号ERR＝0，并判定是否经过了规定时间(步骤S10)，在经过了规定时间后(即，“是”)，返回到步骤S1。

另一方面，在步骤S11中，当判定|IMS2|＜TH2(即，“否”)时，由于处于正常状态，异常判定部10k设为异常判定信号ERR＝0，并前进到步骤S10，当经过了规定时间后，返回到步骤S1。

由此，在暂时的异常判定信号持续了规定时间T2的时刻生成最终的异常判定信号ERR＝1，由此来排除由于噪音等的影响而暂时性地满足|IMS2|≥TH2的关系的情况，因而能可靠地检测异常发生状态。

此外，如上所述，由于在返回到步骤S1的路径中插入了步骤S10的待机处理，因此能够对步骤S1～S9、S10～S11所示的处理进行管理，使得以规定周期(规定期间)执行。

如上所述，根据实施方式1，异常判定部计算出对从动力电流检测部输入的动力电流检测值添加从通电方向检测部输入的通电方向检测值的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值，并在从异常判定用电流检测值与电流指令值计算部输入的马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时，判定马达或马达驱动部为异常状态，从而生成异常判定信号。

因此，能够防止因马达作为发电机进行动作时所流过的电流而引起的异常状态的误判，并能通过扩大异常判定的覆盖范围来对电路元件进行恰当的保护。

具体而言，根据本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置，具有以下结构：即，基于直流马达1作为电动机进行动作时所流过的电流(动力电流IMS)、以及基于直流马达1的两端电压的大小关系所计算出的通电方向检测值Dir^，来计算异常判定用电流检测值IMS2，并将计算得到的异常判定用电流检测值IMS2与马达电流指令值I*进行比较来进行异常判定。因此，能一直进行异常判定。

即，在现有的马达控制装置中，为了防止因马达作为发电机进行动作时所流过的电流而引起的异常状态的误判，需要例如在马达的转速在规定值以上时停止异常判定处理等误判防止措施。

这里，参照图10、图11对上述现有的马达控制装置的问题进行具体说明。图10(a)、(b)是表示现有的马达控制装置中的通电路径的说明图。此外，图11是表示现有的马达控制装置中的异常判定区域的说明图。

如图10所示，在现有的马达控制装置中，基于相对于马达线串联插入的分流电阻的两端电压来检测马达电流，由此在两个方向上对流过马达的电流进行检测。因此，例如在动力运行时，检测到沿图10(a)、(b)所示的A的通电路径流过马达的电流，而在再生运行时，则检测到沿图10(a)、(b)所示的B的通电路径流过马达的电流。

即，在现有的马达控制装置中，无论是动力运行还是再生运行，都在两个方向上对流过马达的电流进行检测，并通过将检测到的马达电流检测值与马达电流指令值进行比较来进行异常判定。

因此，在马达可能由于外力而被强行旋转、从而将马达用于作为发电机进行动作的用途时，为了防止因马达作为发电机进行动作时流过马达的电流而引起的异常状态的误判，需要将再生运行时的异常判定阈值设定为比马达作为发电机进行动作时所流过的电流值要大的值。其结果如图11所示，再生运行区域中的异常判定覆盖范围会缩小。

此外，当由马达旋转而产生的反电动势电压超过电源电压时，需要考虑马达作为发电机进行动作的情况，而当反电动势电压在与电源电压相等的规定的马达转速以上时，需要禁止异常判定。在该情况下，由于在规定的马达转速以上时无法进行异常判定，因此马达高转速区域中的异常判定覆盖范围缩小。

与此相对，在本发明的实施方式1中，采用以下结构：即，当直流马达1作为发电机进行动作时不检测流过马达的电流。因此，不存在因作为发电机进行动作时所流过的电流而引起异常状态的误判的可能性，因而能够一直进行异常判定。

此外，采用根据异常判定用电流检测值IMS2和马达电流指令值Ｉ*的极性来切换故障判定条件和判定阈值的结构，因而能对极性不同时的判定阈值TH2进行恰当的设定。因此，能够确保比现有的马达控制装置更大的异常判定覆盖范围。

即，在现有的马达控制装置中，为了防止因马达作为发电机进行动作时所流过的电流而引起的异常状态的误判，需要将极性不同时的判定阈值TH2设定得比马达作为发电机进行动作时所流过的电流要大。与此相对，在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中，由于采用不对直流马达1作为发电机进行动作时流过马达的电流进行检测的结构，因此能对极性不同时的判定阈值TH2进行恰当的设定。

此外，在本发明的实施方式1所涉及的马达控制装置中，采用以下结构：即，基于由定时信号生成部10h所生成的采样保持信号来对驱动电流Im和直流马达1的两端电压进行采样保持。因此，能可靠地使由动力电流检测部10i所检测到的动力电流IMS、与由通电方向检测部10j所检测到的通电方向检测值Dir^的信息同步。由此，能准确地获得直流马达1作为电动机进行动作时流过的电流(＝异常判定用电流检测值IMS2)，因而能实现可靠性较高的异常判定。

此外，采用以下结构：即，基于由定时信号生成部10h所生成的采样保持信号(与进行PWM驱动的开关元件接通的时刻同步的信号)，来对直流马达1的两端电压(VM＋、VM－)进行采样保持，并利用由此得到的信息(Vm＋、Vm－)来计算通电方向检测值Dir^。因此，即使在PWM信号Dt的占空比较小、直流马达1的两端电压的平均电位差较小的情况下，也能高精度地检测通电方向，因而能实现可靠性较高的异常判定。

此外，异常判定部10k在异常状态持续了规定时间的情况下，生成最终的异常判定信号ERR＝1。因此，能够排除因噪音等的影响而引起的暂时的异常状态，因而能可靠地检测异常发生状态。

此外，利用来自异常判定部10k的异常判定信号ERR＝1来使马达驱动部20的全部开关元件(Q1、Q2、Q3、Q4)断开，从而停止马达的驱动。因此，能可靠地抑制马达的异常转矩的产生。

此外，根据本发明的实施方式1所涉及的电动助力转向控制装置，不考虑在直流马达1作为发电机进行动作时所流过的电流而对极性不同时的判定阈值TH2进行恰当的设定，由此能扩大反向辅助区域的异常判定覆盖范围。因此，能实现一种能够可靠地检测出直流马达1因马达端子的电源故障、接地故障而发生自转的危险故障模式的、可靠性较高的电动助力转向控制装置。

即，在该电动助力转向装置中，当直流马达1由于异常的马达电流而发生自转时，由转矩传感器5检测到与马达输出转矩方向相反的转矩，并由电流指令值计算部10a生成极性与马达电流相反的电流指令值。因此，通过对判定阈值TH2进行适当的设定来扩大图4所示的异常区域2及异常区域4的区域，从而能可靠地检测出直流马达1发生自转的危险故障模式。

另外，在上述实施方式1中，采用了由定时信号生成部10h生成采样保持信号的结构，但并不限于此，使用PWM信号Dt来作为采样保持信号也能获得同样的效果。在该情况下，不需要用于从定时信号生成部10h及控制计算机10输出采样保持信号的端口，因此能使结构更为简单。

此外，在上述实施方式1中，采用了以下结构：即，采样保持部50基于由时序信号生成部10h所生成的采样保持信号，来对驱动电流Im进行采样保持，但并不限于此。即，使用控制计算机10内的AD转换器来代替采样保持部50，在进行PWM驱动的开关元件接通的时刻对驱动电流Im进行AD转换，即使这样也能获得同样的效果。在该情况下，由于无需采样保持部50，因此能降低成本。

同样，使用控制计算机10内的AD转换器在进行PWM驱动的开关元件接通的时刻，对直流马达1的两端电压(VM＋、VM－)进行AD转换，而非利用第一电压检测部60a、第二电压检测部60b分别对直流马达1的两端电压(VM＋、VM－)进行采样保持，即使这样也能获得相同的效果。在该情况下，由于无需第一电压检测部60a、第二电压检测部60b内的采样保持功能，因此能降低成本。

此外，在上述实施方式1中，采用了以下结构：即，马达电流检测部40对插入在H桥式电路30的低电位侧与接地之间的分流电阻R两端的电位差进行测量，从而通过H桥式电路30来对流过直流马达1的驱动电流进行检测，但并不限于此。即，也可以采用以下结构：即，将分流电阻R插入在H桥式电路30的高电位侧与电池7之间，并对分流电阻R两端的电位差进行测量。

此外，在上述实施方式1中，采用了以下结构：即，马达电流检测部40对两个方向的电流进行检测(将从H桥式电路30的低电位侧流向接地的电流作为正电流值进行检测，将从接地流向H桥式电路30的低电位侧的电流作为负电流值进行检测)，并由动力电源检测部10i仅提取正电流值，来计算动力电流IMS，但并不限于此。

即，即使采用以马达电流检测部40检测单个方向的电流(将从H桥式电路30的低电位侧流向接地的电流作为正电流值进行检测，将从接地流向H桥式电路30的低电位侧的电流检测为0)的结构，也能获得同样的效果。在该情况下，由于无需动力电流检测部10i，因此能使结构更为简单。

此外，在上述实施方式1中，采用了以下结构：即，马达电流检测部与动力电流检测部10i共用插入在H桥式电路30的低电位侧与接地之间的分流电阻R，但并不限于此，也可以采用单独设置分流电阻的结构。

即，也可以与上述专利文献1同样地构成马达电流检测部，使其对插入在图10所示的位置的分流电阻两端的电位差进行测量从而检测出流过直流马达1的驱动电流，并构成动力电流检测部10i，使得基于插入在H桥式电路30的低电位侧与接地之间的分流电阻R两端的电位差，来对动力电流进行检测。

在该情况下，基于马达电流检测部所检测到的马达电流检测值来进行马达电流控制，并基于动力电流检测部10i所检测到的动力电流来由异常判定部10k进行异常判定，从而构成与现有技术同样的电流控制系统，并能获得与上述实施方式1同样的效果。

标号说明

1    直流马达

2    减速齿轮

3    转向轴

4    方向盘

5    转矩传感器

6    车速传感器

7    电池

10   控制计算机(马达控制部)

10a  电流指令值计算部

10b  通电方向指令计算部

10c  绝对值计算部

10d  减法部

10e  电流控制部

10f  计时器

10g  PWM输出部

10h  定时信号生成部

10i  动力电流检测部

10j  通电方向检测部

10k  异常判定部

20   马达驱动部

30   桥式电路

40   马达电流检测部

50   采样保持部

60   电压检测部

60a  第一电压检测部

60b  第二电压检测部

100  控制器

Claims (9)

1.一种马达控制装置，包括：

H桥式电路，该H桥式电路包括多个开关元件，并通过所述多个开关元件的通/断来驱动马达；

马达驱动部，该马达驱动部输出驱动信号来对所述多个开关元件进行驱动；

马达电流检测部，该马达电流检测部对流过所述马达的驱动电流进行检测；以及

马达控制部，该马达控制部对所述马达驱动部进行反馈控制，以使所述驱动电流与马达电流指令值相一致，其特征在于，

所述马达控制部包括：

电流指令值计算部，该电流指令值计算部计算所述马达电流指令值；

动力电流检测部，该动力电流检测部对所述马达作为电动机进行动作时所流过的电流进行检测，并输出动力电流检测值；

通电方向检测部，该通电方向检测部根据所述马达的两端电压的大小关系来检测通电方向，并输出通电方向检测值；以及

异常判定部，该异常判定部计算出对所述动力电流检测值添加所述通电方向检测值的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值，并在所述异常判定用电流检测值与所述马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时，判定所述马达或所述马达驱动部为异常状态，并生成异常判定信号。

2.如权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，

所述异常判定部具有第一判定阈值和第二判定阈值作为所述规定的判定阈值，其中，所述第一判定阈值在所述异常判定用电流检测值与所述马达电流指令值的极性相同的情况下使用，所述第二判定阈值在所述异常判定用电流检测值与所述马达电流指令值的极性不同的情况下使用。

3.如权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

对包含构成所述H桥式电路的正转用开关元件及反转用开关元件在内的所述多个开关元件中的至少一个开关元件进行PWM驱动，

在被PWM驱动的开关元件为接通的期间，所述通电方向检测部基于施加在所述正转用开关元件与所述反转用开关元件之间的串联连接点上的电压，来检测所述马达的通电方向。

4.如权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

对构成所述H桥式电路的所述多个开关元件中的至少一个开关元件进行PWM驱动，

在被PWM驱动的开关元件为接通的期间，所述动力电流检测部基于流过所述H桥式电路的电源线或接地线的母线的电流，来检测从电源流向所述H桥式电路的动力电流。

5.如权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

所述异常判定部在所述异常判定信号持续了规定期间的时刻，生成最终的异常判定信号。

6.如权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

所述马达驱动部在生成了所述异常判定信号的情况下，停止所述马达的驱动。

7.如权利要求1或2所述的马达控制装置，其特征在于，

共用所述马达电流检测部和所述动力电流检测部。

8.一种马达控制方法，所述马达控制方法是通过马达控制装置来执行的马达控制方法，所述马达控制装置包括：

H桥式电路，该H桥式电路包括多个开关元件，并通过所述多个开关元件的通/断来驱动马达；

马达驱动部，该马达驱动部输出驱动信号来对所述多个开关元件进行驱动；

马达电流检测部，该马达电流检测部对流过所述马达的驱动电流进行检测；以及

马达控制部，该马达控制部对所述马达驱动部进行反馈控制，以使所述驱动电流与马达电流指令值相一致，

所述马达控制方法的特征在于，包括：

电流指令值计算步骤，在该电流指令值计算步骤中计算所述马达电流指令值；

动力电流检测步骤，在该动力电流检测步骤中对所述马达作为电动机进行动作时所流过的电流进行检测，并输出动力电流检测值；

通电方向检测步骤，在该通电方向检测步骤中根据所述马达的两端电压的大小关系来检测通电方向，并输出通电方向检测值；

计算步骤，在该计算步骤中计算出对所述动力电流检测值添加所述通电方向检测值的符号信息后所得到的异常判定用电流检测值；以及

异常判定步骤，在该异常判定步骤中，当所述异常判定用电流检测值与所述马达电流指令值之差在规定的判定阈值以上时，判定所述马达或所述马达驱动部为异常状态，并生成异常判定信号。

9.一种电动助力转向装置，其特征在于，

包括权利要求1至7的任一项所述的马达控制装置。

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