CN106891991A - 电机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电机控制装置。电机控制装置的端子电压检测电路(51～56)检测直流电机(8)的第一端子的第一检测值(M1#)和直流电机的第二端子的第二检测值(M2#)。端子间电压计算单元(62)根据第一检测值和第二检测值来计算端子间电压计算值(Vm#_cal)。端子间电压计算单元将计算值中的具有最小绝对值的一个计算值输出作为端子间电压选择值(Vm_sel)。转向角速度估计单元(65)基于选择值和电机电流(Im)来估计转向角速度(Qs)。补偿控制单元(67)基于由转向角速度估计单元估计的转向角速度来执行补偿控制。因此，提高了补偿控制的鲁棒性并且限制了过量辅助。

Description

电机控制装置
技术领域
本公开涉及控制直流电机的通电的电机控制装置。
背景技术
在输出用于电动助力转向装置的辅助扭矩的直流电机的控制装置中，传统上已知通过根据转向角速度和车辆速度执行补偿控制如方向盘返回控制、阻尼器控制或摩擦补偿控制来调整转向感。例如，JP2003-175850A(对应于US 2003/0121716)中公开的控制装置基于电机的端子之间的电压来估计转向角速度。控制装置基于两个端子电压与电源电压的和来检测电机的端子电压(在下文中，被称为端子电压)的异常状态。当控制装置检测到异常状态时，控制装置将转向角速度设置为固定值，并计算补偿控制的电流值。
发明内容
在JP2003-175850A中，在转向角速度固定时，实际转向角速度变化。取决于转向角速度的固定值，存在随着时间的流逝而输出大于补偿控制的预期值的指向值(directedvalue)的可能性。
由于基于异常状态的确定结果来确定固定转向角速度的必要性，因此在异常状态的确定结束之前将不执行补偿控制。
此外，在JP2003-175850A中，在考虑三个值(即，两个端子电压和电池电压)的偏差的情况下，设置用于确定异常状态的阈值。当扩大正常范围以覆盖偏差时，存在异常状态未被检测到的可能性。特别地，当没有检测到过量端子间电压的异常状态时，存在通过补偿控制来连续输出过量指向值的可能性。
如上所述，在JP2003-175850A中，采用转向角速度的估计值的补偿控制可能会受到异常端子电压的影响。也就是说，JP2003-175850A的控制装置缺乏鲁棒性。
本公开的目的是提供一种能够在端子电压处于异常状态时提高鲁棒性的电机控制装置。
根据本公开的一个方面，用于电动转向装置的电机控制装置在直流电机的第一端子与第二端子之间施加端子间电压，并且控制直流电机的通电。直流电机产生辅助扭矩。
电机控制装置包括四个桥电路开关、端子电压检测电路、端子间电压计算单元、转向角速度估计单元和补偿控制单元。
四个电路开关提供H桥电路，该H桥电路包括彼此并联连接的第一半桥和第二半桥。第一半桥连接至第一端子，并且第二半桥连接至第二端子。
端子电压检测电路检测第一端子的第一端子电压的第一检测值和第二端子的第二端子电压的第二检测值。
端子间电压计算单元根据第一检测值和第二检测值来计算端子间电压计算值。端子间电压计算单元将端子间电压计算值中的具有最小绝对值的一个端子间电压计算值输出作为端子间电压选择值。
转向角速度估计单元基于端子间电压选择值和在直流电机中流动的电机电流来估计转向角速度。
补偿控制单元基于由转向角速度估计单元估计的转向角速度来对直流电机的辅助量执行补偿控制。
当端子电压处于异常状态时，取决于异常状态的原因，存在以下可能性：一个端子间电压计算值受异常端子电压的强烈影响，并且另一个端子间电压计算值受异常端子电压的微弱影响或不受异常端子电压的影响。
根据本公开的一个方面，为了限制过量辅助，选择端子间电压计算值中的具有最小绝对值的一个端子间电压计算值作为端子间电压选择值，并且基于该选择值来估计转向角速度。因此，在补偿控制中不输出过量指向值，并且输出与正常辅助量类似的辅助量。
因此，提高了端子电压处于异常状态时的补偿控制的鲁棒性，并且限制了过量辅助。
此外，根据本公开的一个方面，以与异常状态确定无关的方式来执行端子间电压选择值的计算。基于根据精确选择的值估计的转向角速度来执行补偿控制，而不管异常状态确定的结果。因此，根据本公开的一个方面，与基于异常状态确定的结果来确定固定转向角速度的必要性的情况相比，提高了补偿控制的响应性。
根据本公开的另一个方面，用于电动转向装置的电机控制装置在直流电机的第一端子与第二端子之间施加端子间电压，并且控制直流电机的通电。直流电机产生辅助扭矩。
电机控制装置包括四个桥电路开关、端子间电压检测电路、端子间电压计算单元、转向角速度估计单元和补偿控制单元。
四个电路开关提供H桥电路，H桥电路包括彼此并联连接的第一半桥和第二半桥。第一半桥连接至第一端子，并且第二半桥连接至第二端子。
端子间电压检测电路检测端子间电压的端子间电压检测值。
端子间电压计算单元从端子间电压检测电路获取端子间电压检测值。端子间电压计算单元将端子间电压计算值中的具有最小绝对值的一个端子间电压计算值输出作为端子间电压选择值。
转向角速度估计单元基于端子间电压选择值和在直流电机中流动的电机电流来估计转向角速度。
补偿控制单元基于由转向角速度估计单元估计的转向角速度来对直流电机的辅助量执行补偿控制。
当端子电压处于异常状态时，取决于异常状态的原因，存在以下可能性：一个端子间电压检测值受异常端子电压的强烈影响，并且另一个端子间电压检测值受异常端子电压的微弱影响或不受异常端子电压的影响。
根据本公开的另一个方面，为了限制过量辅助，选择端子间电压检测值中的具有最小绝对值的一个端子间电压检测值作为端子间电压选择值，并且基于该选择值来估计转向角速度。因此，在补偿控制中不输出过量指向值，并且输出与正常辅助量类似的辅助量。
因此，提高了端子电压处于异常状态时的补偿控制的鲁棒性，并且限制了过量辅助。
此外，根据本公开的另一个方面，以与异常状态确定无关的方式来执行端子间电压选择值的计算。基于根据精确选择的值估计的转向角速度来执行补偿控制，而不管异常状态确定的结果。因此，根据本公开的另一个方面，与基于异常状态确定的结果来确定固定转向角速度的必要性的情况相比，提高了补偿控制的响应性。
附图说明
根据以下参考附图进行的详细描述，本公开的以上和其它目的、特征和优点将变得更加明显，在附图中相同的部分由相同的附图标记来表示，并且在附图中：
图1是示出了根据第一实施例的电机控制装置的示意性结构的图；
图2是根据第一实施例的电机控制装置的控制计算单元的框图；
图3是示出了根据第一实施例的端子间电压计算的流程图；
图4A和图4B是用于说明基于端子间电压的计算值或端子间电压的检测值的符号来设置端子间电压的选择值的图；
图5是示出了根据第一实施例的端子电压的异常状态确定的流程图；
图6是示出了当端子电压处于异常状态时，根据第一实施例的电机控制装置的行为的图；
图7是示出了根据第二实施例的电机控制装置的示意性结构的图；
图8是示出了根据第三实施例的电机控制装置的示意性结构的图；
图9是根据第三实施例的电机控制装置的控制计算单元的框图；
图10是比较例的电机控制装置的控制计算单元的框图；
图11是示出了当端子电压处于异常状态时，比较例的电机装置的行为的图；以及
图12是示出了当端子电压处于异常状态时，比较例的电机装置的行为的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来描述本公开的电机控制装置的实施例。彼此基本相同的元件将由相同的符号来指定，并且将不重复其描述。在下文中，词语“本实施例”意味着包括第一实施例至第三实施例。
首先，将参照图1来描述电机控制装置的整体结构。
电机控制装置101布置在电池15与直流电机8(在下文中，被称为电机)之间。电机控制装置101控制电机8的通电和旋转方向。本实施例的电机8用作在车辆的电动助力转向装置中对驾驶员的转向进行辅助的辅助电机。电机8根据驾驶员的转动方向来旋转。例如，当方向盘向右旋转时，电机8沿正方向旋转。当方向盘向左旋转时，电机8沿负方向旋转。根据电机8的旋转方向来定义转向角速度和辅助量的符号。
电机控制装置101包括：四个桥电路开关SW1、SW2、SW3、SW4；两个通电线开关SW5、SW6；端子电压检测电路51至54；以及控制单元601。四个桥电路开关SW1、SW2、SW3和SW4提供H桥电路30。
电池15连接至电机控制装置101的输入端口PO。当电源继电器20接通时，电池电压V0被施加至H桥电路30的高电位线LH。
在下文中，词语“开关”在本公开中意指半导体开关元件。在本实施例中，采用具有寄生二极管的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关。在图1中，由SW来表示开关。
四个桥电路开关SW1、SW2、SW3和SW4在高电位线LH与低电位线LL之间提供H桥电路30。H桥电路30包括并联连接的第一半桥31和第二半桥32。
开关SW1是第一半桥31的上臂开关。开关SW3是第一半桥31的下臂开关。开关SW2是第二半桥32的上臂开关。开关SW4是第二半桥32的下臂开关。
H桥电路30的低电位线LL经由分流电阻器43接地。
电机控制装置101的输出端口P1和输出端口P2分别通过电力电缆71和电力电缆72连接至电机8的第一端子81和第二端子82。第一节点N1位于第一半桥31的中点处，并且通过输出端口P1连接至电机8的第一端子81。第二节点N2位于第二半桥32的中点处，并且通过输出端口P2连接至电机8的第二端子82。通电线LP是通过电机8来连接第一节点N1和第二节点N2的电流路径。
两个通电线开关SW5和SW6沿着寄生二极管彼此相对的方向布置在通电线LP上，并且通过电机8彼此串联连接。通电线开关SW5和SW6用作能够中断H桥电路30与电机8之间的通电线LP的电机继电器。
第三节点N3位于通电线LP上的通电线开关SW5与电机8的第一端子81之间。上拉电阻器41连接在高电位线LH与第三节点N3之间。
通电线开关SW6位于通电线LP上的第四节点N4与电机8的第二端子82之间。下拉电阻器42连接在第四节点N4与地面之间。
如果省略PWM控制、空载时间等的说明，并且简单地描述电机控制装置101的操作，则桥电路开关SW1和SW4在电机8正向旋转的情况下接通。在电机8正向旋转的情况下，通电线开关SW5关断并且通电线开关SW6接通。在该情况下，电机电流Im依次从开关SW1经由第一节点N1、开关SW5的寄生二极管、电机8、开关SW6和第二节点N2流向开关SW4。通电线开关SW5的寄生二极管阻断通电线LP中的反向电流(即，从第二节点N2流向第一节点N1的电流)。
在图1中，用虚线示出了在电机8正向旋转时电机电流Im的电流路径。
在电机8负向旋转的情况下，桥电路开关SW2和SW3接通。在电机8负向旋转的情况下，通电线开关SW5接通并且通电线开关SW6关断。在该情况下，电机电流Im依次从开关SW2经由第二节点N2、开关SW6的寄生二极管、电机8、开关SW5和第一节点N1流向开关SW3。通电线开关SW6的寄生二极管阻断通电线LP中的反向电流(即，从第一节点N1流向第二节点N2的电流)。
因此，根据电机8的旋转方向来切换通电线开关SW5和SW6的接通/关断，并且防止反向电流在电机8中流动。
在本实施例中，分流电阻器43在通电状态下检测电机电流Im。在其他实施例中，可以省略分流电阻器43，并且可以通过布置在通电线LP上的电流传感器来检测电机电流Im。
电机控制装置101的控制单元601通过控制桥电路开关SW1至SW4的接通/关断的时间段(即，通过控制桥电路开关SW1至SW4的占空比)来控制电机8的输出。由于正常操作状态下的直流电机的控制是公知的，因此在本公开中，将省略其详细描述以及相关输入/输出信号的图示。关于控制单元601的结构，将主要描述与后面描述的转向角速度的估计计算有关的部分。
接下来，将描述本实施例的与端子电压的检测有关的特征结构。
当排除通电线LP上的元件、连接端子或布线的电阻时，在正常操作状态下，通电线LP的电压从第一节点N1至第一端子81是相同的。在下文中，从第一节点N1至第一端子81的电压将被称为第一端子电压M1。此外，通电线LP的电压从第二节点N2至第二端子82是相同的。在下文中，从第二节点N2至第二端子82的电压将被称为第二端子电压M2。在第一端子电压M1与第二端子电压M2之间的电压差将被称为端子间电压Vm。
第一实施例的电机控制装置101包括四个端子电压检测电路51至54，四个端子电压检测电路51至54分别在通电线LP上的两个位置处检测第一端子电压M1和第二端子电压M2。
端子电压检测电路51检测通电线开关SW5与H桥电路30之间的位置的第一端子电压M1a。端子电压检测电路52检测通电线开关SW6与H桥电路30之间的位置的第二端子电压M2a。
端子电压检测电路53检测通电线开关SW5与电机8之间的位置的第一端子电压M1b。端子电压检测电路54检测通电线开关SW6与电机8之间的位置的第二端子电压M2b。
也就是说，在第一实施例中，在通电线开关SW5与H桥电路30之间的位置处、通电线开关SW6与H桥电路30之间的位置处、通电线开关SW5与电机8之间的位置处以及通电线开关SW6与电机8之间的位置处分别针对第一端子电压M1和第二端子电压M2来检测端子电压的两个值。由端子电压检测电路51至54进行的电压检测可以以任何形式例如采用分压电阻的方法来执行。
在下文中，端子电压将由三个字母来表示以区分第一端子电压M1和第二端子电压M2。基于检测值的数目，按照字母顺序如a、b和c来确定第三字母。当未识别出检测值时，将检测值表示为M1#或M2#。将以类似的方式来表示端子间电压Vm。
控制单元601获取由分流电阻器43检测的电机电流Im、由端子电压检测电路51至54检测的第一检测值M1a、M1b和第二检测值M2a、M2b。
接下来，将参考图2来描述控制单元601的详细结构。控制单元601包括AD(模数)转换单元61、端子间电压计算单元62、异常状态确定单元64、转向角速度估计单元65、处理单元66以及补偿控制单元67。
AD转换单元61将从端子电压检测电路51至54获取的第一检测值M1#和第二检测值M2#的模拟信号转换为数字信号。AD转换单元61可以包括与端子电压对应的AD转换器，并且同时对端子电压进行转换。相反，AD转换单元61可以包括公共AD转换器，并且依次对端子电压进行转换。在其他实施例中，端子电压检测电路可以输出数字信号。
端子间电压计算单元62包括减法器621和电压值选择单元622。
减法器621根据公式(1.1)和公式(1.2)来计算两个端子间电压计算值Vma_cal和Vmb_cal。
Vma_cal＝M1a-M2a (1.1)
Vmb_cal＝M1b-M2b (1.2)
电压值选择单元622从两个端子间电压计算值Vma_cal和Vmb_cal中选择具有较小绝对值的一个计算值。电压值选择单元622将所述一个计算值输出作为端子间电压选择值Vm_sel。当两个端子间电压计算值Vma_cal和Vmb_cal的符号不同时，电压值选择单元622将0输出作为端子间电压选择值Vm_sel。后面将参考图3、图4A和图4B来描述细节。
异常状态确定单元64包括减法器641和阈值比较单元642。
减法器641根据使用第一检测值M1a、M1b的公式(2.1)和使用第二检测值M2a、M2b的公式(2.2)来计算第一偏差ΔM1和第二偏差ΔM2。
ΔM1＝|M1a–M1b| (2.1)
ΔM2＝|M2a–M2b| (2.2)
阈值比较单元642将偏差ΔM1和ΔM2中的每个偏差与预定确定阈值ΔMth进行比较。当偏差ΔM1和ΔM2二者都等于或小于确定阈值ΔMth时，异常状态确定单元64确定端子电压处于正常状态。相反，当偏差ΔM1和ΔM2中的至少一个偏差大于确定阈值ΔMth时，异常状态确定单元64确定端子电压处于异常状态，并且向处理单元66输出异常信号。
确定阈值ΔMth被设置为以下电压范围中的最大值，在该范围中确定阈值ΔMth由于端子电压检测电路的检测误差、布线电阻等可能不同。当偏差ΔM1或ΔM2大于确定阈值ΔMth时，存在在两个检测位置之间发生某些问题的可能性。例如，在第一实施例中，存在以下可能性：在连接在通电线LP上的两个检测位置之间的通电线开关SW5或SW6中发生开路故障。
转向角速度估计单元65获取由端子间电压计算单元62计算的端子间电压选择值Vm_sel和由分流电阻器43检测的电机电流Im。
电机8的电压等式由公式(3.1)表示。
在公式(3.1)中，表示反电动势常数，N表示电机的旋转数，并且R表示电机电阻。
当公式(3.1)被重新排列以使旋转数N为主体时，获得公式(3.2)。
转向角速度估计单元65用端子间电压选择值Vm_sel替代公式(3.2)中的Vm以计算旋转数N。此外，转向角速度估计单元65将旋转数N乘以齿轮比以估计转向角速度Qs。根据公式(3.2)，转向角速度Qs的估计值的绝对值随着端子间电压Vm的绝对值的增大而增大。由转向角速度估计单元65估计的转向角速度Qs被输出至补偿控制单元67。
补偿控制单元67基于从转向角速度估计单元65输出的转向角速度Qs来执行对电机8的辅助量的补偿控制。补偿控制包括JP2003-175850中公开的方向盘返回控制、阻尼器控制以及摩擦补偿控制。在本公开中将省略补偿控制的详细描述。
基本上，补偿控制与转向角速度Qs成比例。也就是说，补偿控制的辅助量的绝对值随着端子间电压Vm的绝对值的增大而增大。
当处理单元66从异常状态确定单元64接收到异常信号时，处理单元66执行异常状态处理。例如，如由图2中的虚线所示，处理单元66可以控制补偿控制单元67以根据异常状态的类型或程度来暂停或限制一部分补偿控制或整个补偿控制。处理单元66可以例如通过点亮警告灯来向驾驶员通知异常状态。
接下来，将参照图3的流程图、图4A和图4B来描述由端子间电压计算单元62执行的端子间电压计算处理。在以下流程图的描述中，S表示处理的步骤。在电机控制装置101的操作期间重复执行该处理。
在S11处，减法器621根据以上公式(1.1)和公式(1.2)来计算两个端子间电压计算值Vma_cal和Vmb_cal。
电压值选择单元622执行从S12至S16的处理。
在S12处，确定两个计算值Vma_cal和Vmb_cal的符号是否相同。当计算值Vma_cal和Vmb_cal的符号中的一个符号为正且另一个符号为负时(S12：否)，处理进行至S13。在S13处，电压值选择单元622将0输出作为端子间电压选择值Vm_sel。
当计算值Vma_cal和Vmb_cal的符号都为正或者都为负时(S12：是)，处理进行至S14。
将参照图4A和图4B来描述S12处的符号确定的技术目的。在图4A和图4B中，用虚线和点划线示出了端子间电压的实际值与计算值Vma_cal、Vmb_cal之间的关系。在图4A中，通过粗实线示出了在确定符号的情况下的端子间电压选择值Vm_sel。在图4B中，通过粗实线示出了在未确定符号的情况下的端子间电压选择值Vm_sel。在下面的第三实施例中，将纵轴的端子间电压计算值改变为端子间电压检测值。
两个计算值Vma_cal和Vmb_cal相对于Vm的实际值具有不同的梯度。计算值的大小关系在一点处反转。也就是说，存在以下范围，在该范围中，计算值的符号不同(即，符号不同的范围)。在图4B所示的处理中，在不考虑符号的情况下选择计算值中的具有较小绝对值的一个计算值。因此，端子间电压选择值Vm_sel在Vma_cal等于-Vmb_cal的实际值X处不连续地变化。当基于根据这样的不连续变化的端子间电压选择值Vm_sel估计的转向角速度Qs来执行补偿控制时，存在影响转向感的可能性。
另一方面，在图4A所示的处理中，在计算值Vma_cal和Vmb_cal的符号不同的范围内，端子间电压选择值Vm_sel被设置为0。因而，端子间电压选择值Vm_sel根据端子间电压的实际值Vm连续地变化。因此，通过基于根据端子间电压的选择值Vm_sel估计的转向角速度Qs的补偿控制来维持极好的转向感。
接下来，在图3的S14至S16处，电压值选择单元622将两个计算值Vma_cal和Vmb_cal的绝对值进行比较，选择并输出计算值中的具有较小绝对值的一个计算值作为端子间电压的选择值Vm_sel。
例如，在图3的S14处，确定|Vma_cal|是否小于|Vmb_cal|。当|Vma_cal|小于|Vmb_cal|时，S14被确定为是(YES)，并且在S15处将Vma_cal选择为选择值Vm_sel。当|Vma_cal|等于或大于|Vmb_cal|时，S14被确定为否(NO)，并且在S16处将Vmb_cal选择为选择值Vm_sel。当Vma_cal在分辨性能的最小单位中等于Vmb_cal时，可以选择任一计算值。
在上文中，端子间电压计算处理结束。
接下来，将参照图5来描述由异常状态确定单元64执行的异常端子电压确定处理。
在S21处，减法器641根据以上使用第一检测值M1a、M1b的公式(2.1)和使用第二检测值M2a、M2b的公式(2.2)来计算第一偏差ΔM1和第二偏差ΔM2。
在S22处，阈值比较单元642确定第一偏差ΔM1是否等于或小于确定阈值ΔMth。在S23处，阈值比较单元642确定第二偏差ΔM2是否等于或小于确定阈值ΔMth。当第一偏差ΔM1等于或小于确定阈值ΔMth时(S22：是)并且第二偏差ΔM2等于或小于确定阈值ΔMth时(S23：是)，处理进行到S24。在S24处，异常状态确定单元64确定端子电压处于正常状态，并且结束处理。
另一方面，当第一偏差ΔM1和第二偏差ΔM2中的至少一个偏差大于确定阈值ΔMth，即，S22和S23中的至少一个被确定为“否”时，处理进行至S25。在S25处，异常状态确定单元64向处理单元66输出异常信号。在S26处，接收到异常信号的处理单元66执行异常状态处理。
在上文中，异常端子电压确定处理结束。
(效果)
(1)将通过与比较例进行比较来描述包括以下第二实施例和第三实施例的本实施例的效果。将参照图10至图11来描述比较例的结构和操作。在图10所示的比较例的控制单元609中，与第一实施例基本相似的元件将由与第一实施例相同的符号来表示。
在比较例中，针对第一端子电压M1和第二端子电压M2中的每个端子电压来检测一个值。端子间电压计算单元68通过从第一端子电压M1中减去第二端子电压V2来计算一个端子间电压Vm。端子间电压计算单元68将端子间电压Vm输出至转向角速度估计单元65。转向角速度估计单元65基于端子间电压Vm和电机电流Im来估计转向角速度Qs。
当端子电压处于正常状态时，补偿控制单元67基于估计的转向角速度Qs来执行补偿控制。
异常状态确定单元69包括累加器691和比较器692。累加器691计算第一端子电压M1和第二端子电压M2的总和(M1+M2)。比较器692将端子电压的总和(M1+M2)与最大/最小阈值进行比较。最大/最小阈值等于(电池电压B±预定值δ1)。当端子电压的总和(M1+M2)大于最大阈值或者当端子电压的总和(M1+M2)小于最小阈值时，异常状态确定单元69确定端子电压处于异常状态，并向处理单元669输出异常信号。
当处理单元669接收到异常信号时，处理单元669将转向角速度Qs固定至预定值。当端子电压处于异常状态时，补偿控制单元67基于固定的转向角速度Qs来执行补偿控制。也就是说，在比较例中，根据异常状态的判断结果来确定固定转向角速度Qs的必要性。在异常状态确定结束之前，将不执行补偿控制。
将参照图11和图12来描述端子电压处于异常状态时比较例的电机控制装置的行为。
图11和图12的辅助量表示由基于转向角速度Qs的估计值执行的补偿控制提供的辅助量。辅助量根据例如用户的转向扭矩的变化而随时间变化。端子电压的和还根据电池电压的变化而随时间变化。假定端子电压在图11和图12中的白色箭头所示的时刻处发生异常。
在比较例中，采用等于(电池电压B±预定值δ1)的值作为端子电压的总和(M1+M2)的阈值。由于本公开的目的是限制过量辅助，因此以下描述集中于最大阈值，即(电池电压B+预定值δ1)。示出最小阈值即(电池电压B－预定值δ1)仅用于参考。
如图11所示，用于异常状态确定的预定值δ1被设置为相对低的值。当端子电压的总和(M1+M2)由于异常状态而增大时，该总和超过最大阈值，并且检测到异常端子电压。在这样的情况下，固定转向角速度Qs，并且输出恒定的辅助量。
然而，在用于补偿控制的转向角速度Qs被固定时，实际转向角速度变化。取决于转向角速度Qs的固定值，存在随着时间的流逝而输出大于补偿控制的预期值的辅助量的指向值的可能性。过量的辅助量降低了转向感。此外，存在由于例如由过量电流引起的发热而在另一位置处发生故障的可能性。
在比较例中，在考虑三个值(即，两个端子电压和电池电压)的偏差的情况下，设置用于确定异常状态的预定值δ1。如图12所示，当考虑到偏差将预定值δ1设置为相对高的值时，端子电压的总和(M1+M2)由于异常状态而增大，但不超过最大阈值。因此，未检测到异常端子电压。在这样的情况下，基于根据异常端子电压M1和M2计算的端子间电压Vm所估计的转向角速度Qs来执行补偿控制。因此，存在输出超过所需辅助量的过量辅助量的可能性。
总之，在比较例中，采用转向角速度的估计值的补偿控制可能受到异常端子电压的影响。也就是说，比较例的电机控制装置缺乏鲁棒性。
与以上比较例相反，将参照图6来描述当端子电压处于异常状态时本实施例的电机控制装置的行为。在图6中，将示出端子间电压Vm的时间相关变化，而不是图11和图12的端子电压的总和(M1+M2)。在本实施例中，虽然不将端子间电压Vm本身与确定阈值进行比较，但是将示出端子间电压Vm的最大偏差以用于与比较例的最大阈值进行比较。
在本实施例中，在端子间电压值中，具有最小绝对值的一个端子间电压值被选择作为端子间电压选择值Vm_sel，并且基于选择值Vm_sel来估计转向角速度Qs。
特别是在第一实施例中，在根据在多个位置处检测到的第一检测值M1#和第二检测值M2#计算的计算值Vm#_cal中，选择具有最小绝对值的一个计算值作为选择值Vm_sel。在以下第三实施例中，端子间电压检测值对应于在第一实施例的效果中描述的端子间电压计算值。
当端子电压处于异常状态时，取决于异常状态的原因，存在以下可能性：一个端子间电压计算值受异常端子电压的强烈影响，并且另一个端子间电压计算值受异常端子电压的微弱影响或不受异常端子电压的影响。例如，在图6中，Vma_cal是不受异常端子电压影响的正常值，Vmb_cal是受异常端子电压影响的异常值。
在本实施例中，为了限制过量辅助，选择端子间电压计算值中的具有最小绝对值的一个端子间电压计算值作为端子间电压选择值Vm_sel，并且基于选择值Vm_sel来估计转向角速度Qs。在图6中，选择具有较小绝对值的Vma_cal，并且计算转向角速度Qs。因此，在补偿控制中不输出过量指向值，并且输出与正常辅助量类似的辅助量。
因此，提高了端子电压处于异常状态时的补偿控制的鲁棒性，并且限制了过量辅助。
此外，在本实施例中，以与异常状态确定无关的方式来执行端子间电压选择值Vm_sel的计算。基于根据精确选择的值Vm_sel估计的转向角速度Qs来执行补偿控制，而不管异常状态确定的结果。因此，在本实施例中，与基于异常状态确定的结果来确定固定转向角速度Qs的必要性的比较例相比，提高了补偿控制的响应性。
(2)在本实施例中，当端子间电压的两个计算值Vma_cal和Vmb_cal的符号不同时，端子间电压计算单元62将端子间电压的选择值Vm_sel设置为0。因而，端子间电压的选择值Vm_sel根据端子间电压的实际值Vm的变化而连续地变化，并且确保了端子间电压的连续性。因此，在基于根据端子间电压的选择值Vm_sel估计的转向角速度Qs的补偿控制中，维持了极好的转向感。
(3)在第一实施例和下面的第二实施例中，当第一偏差ΔM1和第二偏差ΔM2中的至少一个偏差大于确定阈值ΔMth时，异常状态确定单元64确定端子电压处于异常状态，并且向处理单元66输出异常信号。因而，即使当异常端子电压对检测值的影响取决于检测位置的状况而变化时，也能检测到异常端子电压。
在比较例中，在考虑三个值(两个端子电压和电池电压)的偏差的情况下，设置用于确定异常状态的阈值。当扩大正常范围以覆盖偏差时，存在异常状态未被检测到的可能性。特别是，当未检测到端子间电压的过量值的异常状态时，存在通过补偿控制连续输出过量指向值的可能性。
相反，在第一实施例和第二实施例中，在考虑第一端子电压中的第一检测值M1#中的检测误差或第二端子电压中的第二检测值M2#中的检测误差的情况下来设置确定阈值ΔMth。确定阈值ΔMth被准确地设置。也就是说，提高了检测异常状态的性能。
如上所述，在本实施例中，基于根据端子间电压的精确选择值Vm_sel估计的转向角速度Qs来执行补偿控制，而不管异常状态确定的结果。限制输出过量的指向值，而不管用于异常状态确定的阈值的设置。
(4)在第一实施例和第二实施例中，在通电线开关SW5与H桥电路30之间的位置处、在通电线开关SW6与H桥电路30之间的位置处、在通电线开关SW5与电机8之间的位置处以及在通电线开关SW6与电机8之间的位置处检测第一检测值M1a、M1b和第二检测值M2a、M2b。因而，当在通电线开关SW5或SW6中发生开路故障时，异常状态确定单元64检测到异常端子电压。
(第二实施例)
接下来，将参考图7来描述第二实施例。
第二实施例的电机控制装置102除了包括第一实施例的端子电压检测电路51至54之外，还包括端子电压检测电路55和56。端子电压检测电路55检测毗邻电机8的第一端子81的第一端子电压M1c。端子电压检测电路56检测毗邻电机8的第二端子82的第二端子电压M2c。检测值M1c和M2c通过连接至电机控制装置102的检测端口P3和P4的信号电缆73和74输入至端子电压检测电路55和56。
通过将检测值M1c和M2c的第三输入添加至第一实施例的图2中来获得第二实施例的控制单元602的结构。由于控制单元602的结构是根据图2实现的，因此将省略其图示。通过参照图2的部分，在控制单元602中，第一检测值M1a、M1b、M1c和第二检测值M2a、M2b、M2c在AD转换单元61中被转换成数字信号并且由端子间电压计算单元62获取。
基于所获取的6个检测值M1a、M1b、M1c、M2a、M2b和M2c，端子间电压计算单元62计算三个计算值Vma_cal、Vmb_cal和Vmc_cal。Vmc_cal等于M1c－M2c。端子间电压计算单元62选择并输出计算值中的具有最小绝对值的一个计算值作为端子间电压选择值Vm_sel。在|Vma_cal|<|Vmb_cal|≒|Vmc_cal|的情况下，端子间电压计算单元62选择Vma_cal作为选择值Vm_sel。
第二实施例的端子间电压的选择与公知的多数方法不同。
当计算值Vma_cal、Vmb_cal和Vmc_cal中的至少一个计算值的符号与其他计算值不同时，端子间电压计算单元62将选择值Vm_sel设置为0。换言之，仅当计算值Vma_cal、Vmb_cal和Vmc_cal的所有符号彼此相同时，才比较绝对值并选择计算值中的具有最小绝对值的一个计算值。
异常状态确定单元64的减法器641分别根据三个第一检测值M1a、M1b、M1c中的两个第一检测值和三个第二检测值M2a、M2b、M2c中的两个第二检测值来计算偏差ΔM1和ΔM2。例如，关于第一端子电压，减法器641计算M1a与M1b之间、M1b与M1c之间以及M1c与M1a之间的三个偏差ΔM1。
当由减法器641计算的偏差ΔM1和偏差ΔM2中的至少一个偏差大于确定阈值ΔMth时，阙值比较单元642确定端子电压处于异常状态，并且向处理单元66输出异常信号。
在第二实施例中，除了在电机控制装置102中检测的端子电压的检测值M1a、M1b、M2a、M2b以外，还基于通过电力电缆71和72毗邻电机8检测的检测值M1c和M2c来执行端子间电压计算和端子电压异常状态确定。
因而，第二实施例实现了与第一实施例类似的效果。另外，在第二实施例中，即使当电力电缆71和72断开并且对转向角速度Qs的估计的影响减小时，也能检测到异常状态。
作为第二实施例的修改，可以在四个或更多个位置处检测第一端子电压M1和第二端子电压M2。例如，当除了通电线开关SW5和SW6的元件或连接端子布置在通电线LP上时，在元件或连接端子的两端检测端子电压。因而，即使当在元件或连接端子中发生诸如开路故障或断开等异常状态时，也能检测到该异常状态。
(第三实施例)
接下来，将参考图8和图9来描述第三实施例。
如图8所示，第三实施例的电机控制装置103包括端子间电压检测电路57和58。端子间电压检测电路57和58不像第一实施例那样单独地检测第一端子电压M1和第二端子电压M2。端子间电压检测电路57和58直接检测端子间电压Vm。端子间电压检测电路57在H桥电路30与通电线开关SW5、SW6之间的位置处检测第一端子电压M1a与第二端子电压M2a之间的端子间电压Vma。端子间电压检测电路58在电机8与通电线开关SW5、SW6之间的位置处检测第一端子电压M1b与第二端子电压M2b之间的端子间电压Vmb。
如图9所示，在控制单元603中，AD转换单元61将端子间电压的检测值Vma_sns、Vmb_sns转换为数字信号，并且端子间电压计算单元63获取检测值Vma_sns和Vmb_sns。端子间电压计算单元63选择并输出检测值Vma_sns和Vmb_sns中的具有较小绝对值的一个检测值作为端子间电压选择值Vm_sel。当检测值Vma_sns和Vmb_sns的符号不同时，端子间电压计算单元63将选择值Vm_sel设置为0。
第三实施例的控制单元603不包括异常状态确定单元和处理单元，并且仅执行端子间电压计算。此外，在第三实施例中，实现了与第一实施例的(1)和(2)类似的效果。
作为第三实施例的修改，可以在通电线LP上的三个或更多个位置处检测端子间电压Vm。例如，与第二实施例类似，可以在毗邻电机8的第一端子81和第二端子82的位置处检测端子间电压。
在这样的情况下，端子间电压计算单元63将三个或更多个检测值Vm#_sns中的具有最小绝对值的一个检测值输出作为选择值Vm_sel。当三个或更多个检测值Vm#_sns中的至少一个检测值的符号与其他检测值不同时，端子间电压计算单元63将选择值Vm_sel设置为0。
(其他实施例)
(a)在第一实施例和第二实施例中，在通电线LP上的多个位置处检测第一端子电压和第二端子电压的第一检测值M1#和第二检测值M2#。在其他实施例中，在同一位置处检测第一检测值M1#和第二检测值M2#中的一部分检测值或所有检测值。
在这样的情况下，例如，通过不同的AD转换器将检测值转换为数字信号。因而，即使在AD转换器中的一些AD转换器具有故障时，也能检测到异常状态。电压检测的逻辑可以取决于端子电压的检测值而改变。
(b)在以上实施例的图1、图7和图8中，分别描述了端子电压检测电路51至56以及端子间电压检测电路57和58。然而，检测电路的一部分功能可以共同地应用于检测值。端子电压检测电路和端子间电压检测电路的数量不限于多于一个。
(c)可以采用不同于MOSFET的场效应晶体管或诸如IGBT的晶体管作为四个桥电路开关SW1、SW2、SW3、SW4。当采用不具有寄生二极管的晶体管时，可以将在集电极与发射极之间并联连接的续流二极管假定为寄生二极管。
虽然仅选择了所选择的示例性实施例和示例来示出本公开，但是根据本公开，对本领域技术人员明显的是，在不偏离本公开的如在所附权利要求中所限定的范围的情况下可以做出各种改变和修改。此外，仅为了说明而提供根据本公开的示例性实施例和示例的前述描述，而不是为了限制由所附权利要求及其等同方案限定的本公开的目的。

Claims (9)

1.一种用于电动助力转向装置的电机控制装置，所述电机控制装置在直流电机(8)的第一端子(81)与第二端子(82)之间施加端子间电压(Vm)并且控制所述直流电机的通电，所述直流电机产生辅助扭矩，所述电机控制装置包括：
四个桥电路开关(SW1、SW2、SW3、SW4)，所述四个桥电路开关提供H桥电路(30)，所述H桥电路包括彼此并联连接的第一半桥(31)和第二半桥(32)，所述第一半桥连接至所述第一端子，并且所述第二半桥连接至所述第二端子；
端子电压检测电路(51～56)，所述端子电压检测电路检测所述第一端子的第一端子电压的多个第一检测值(M1#)和所述第二端子的第二端子电压的多个第二检测值(M2#)；
端子间电压计算单元(62)，所述端子间电压计算单元根据所述多个第一检测值和所述多个第二检测值来计算多个端子间电压计算值(Vm#_cal)，并且将所述多个端子间电压计算值中的具有最小绝对值的一个端子间电压计算值输出作为端子间电压选择值(Vm_sel)；
转向角速度估计单元(65)，所述转向角速度估计单元基于所述端子间电压选择值和在所述直流电机中流动的电机电流(Im)来估计转向角速度(Qs)；以及
补偿控制单元(67)，所述补偿控制单元基于由所述转向角速度估计单元估计的转向角速度来对所述直流电机的辅助量执行补偿控制。
2.根据权利要求1所述的电机控制装置，其中，
当所述多个端子间电压计算值中的至少一个端子间电压计算值的符号与所述多个端子间电压计算值中的另一个端子间电压计算值的符号不同时，所述端子间电压计算单元将所述端子间电压选择值设置为零。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制装置，还包括：
异常状态确定单元(64)，所述异常状态确定单元根据所述多个第一检测值中的两个值来计算第一偏差(ΔM1)并且根据所述多个第二检测值中的两个值来计算第二偏差(ΔM2)，并且在所述第一偏差和所述第二偏差中的至少一个偏差大于确定阈值(ΔMth)时，确定所述第一端子电压和所述第二端子电压中的至少一个端子电压处于异常状态。
4.根据权利要求1或2所述的电机控制装置，其中：
所述第一半桥具有第一节点(N1)，所述第一节点位于所述第一半桥的中点处；
所述第二半桥具有第二节点(N2)，所述第二节点位于所述第二半桥的中点处；
所述第一节点和所述第二节点通过经由所述直流电机的通电线(LP)相连接；以及
所述多个第一检测值和所述多个第二检测值包括在所述通电线上的两个或更多个不同位置处检测的值。
5.根据权利要求4所述的电机控制装置，还包括：
通电线开关(SW5、SW6)，所述通电线开关断开所述通电线，并且布置在所述通电线上的所述第一节点与所述第一端子之间的位置和所述通电线上的所述第二节点与所述第二端子之间的位置中的至少一个位置处。
6.根据权利要求5所述的电机控制装置，其中：
所述通电线开关布置在所述通电线上的所述第一节点与所述第一端子之间的位置上；以及
所述多个第一检测值包括在所述H桥电路与所述通电线开关之间的位置处以及在所述直流电机与所述通电线开关之间的位置处检测的两个值。
7.根据权利要求5所述的电机控制装置，其中：
所述通电线开关布置在所述通电线上的所述第二节点与所述第二端子之间的位置上；以及
所述多个第二检测值包括在所述H桥电路与所述通电线开关之间的位置处以及在所述直流电机与所述通电线开关之间的位置处检测的两个值。
8.一种用于电动助力转向装置的电机控制装置，所述电机控制装置在直流电机(8)的第一端子(81)与第二端子(82)之间施加端子间电压(Vm)并且控制所述直流电机的通电，所述直流电机产生辅助扭矩，所述电机控制装置包括：
四个桥电路开关(SW1、SW2、SW3、SW4)，所述四个桥电路开关提供H桥电路(30)，所述H桥电路包括彼此并联连接的第一半桥(31)和第二半桥(32)，所述第一半桥连接至所述第一端子，并且所述第二半桥连接至所述第二端子；
端子间电压检测电路(57、58)，所述端子间电压检测电路检测所述端子间电压的多个检测值(Vm#_sns)；
端子间电压计算单元(63)，所述端子间电压计算单元从所述端子间电压检测电路获取所述多个检测值，并且将所述多个检测值中的具有最小绝对值的一个检测值输出作为端子间电压选择值(Vm_sel)；
转向角速度估计单元(65)，所述转向角速度估计单元基于所述端子间电压选择值和在所述直流电机中流动的电机电流(Im)来估计转向角速度(Qs)；以及
补偿控制单元(67)，所述补偿控制单元基于由所述转向角速度估计单元估计的转向角速度来对所述直流电机的辅助量执行补偿控制。
9.根据权利要求8所述的电机控制装置，其中：
当所述多个检测值中的至少一个检测值的符号与所述多个检测值中的另一个检测值的符号不同时，所述端子间电压计算单元将所述端子间电压选择值设置为零。
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