本发明专利技术提供一种电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置。该电动机控制装置通过按照控制装置的状态来设定频率特性，基于其设定值自动地调整控制增益，使得能够更简单地并且以更高的精度来实现所希望的性能。本发明专利技术的电动机控制装置具备用于运算出用来将转向辅助力赋予给车辆的转向系统的电动机的电流指令值的电流指令值运算单元和以电流指令值为基准并经由反馈机构对在电动机中流动的电动机电流进行控制的反馈单元，其具备控制装置状态检测单元和特性变更单元，该控制装置状态检测单元检测出电动机控制装置的至少一个状态，并将其作为控制装置状态输出，该特性变更单元根据控制装置状态，实时变更反馈单元的闭环响应特性的设定。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置
本专利技术涉及一种电动机控制装置，该电动机控制装置基于成为转向指令的电流指令值并经由反馈机构，对在电动机中流动的电动机电流进行控制。本专利技术尤其涉及一种电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置，该电动机控制装置能够实时变更反馈机构的特性。
技术介绍
利用电动机的旋转力对车辆的转向系统进行辅助控制的电动助力转向装置(EPS)，将电动机的驱动力经由减速装置通过诸如齿轮或皮带之类的传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力(辅助力)。为了准确地产生转向辅助力的扭矩，这样的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压以便使电流指令值与电动机电流检测值之间的差变小，一般来说，通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(dutyratio)来进行电动机外加电压的调整。参照图1对电动助力转向装置的一般结构进行说明。如图1所示，转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩的扭矩传感器10和用于检测出转向角θ的转向角传感器14，对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)30进行供电，并且，经过点火开关11，点火(IG)信号被输入到控制单元30中。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Ts和由车速传感器12检测出的车速Vs，进行辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，由通过对电流指令值实施补偿等而得到的电压控制指令值Vref来控制供应给EPS用电动机20的电流。此外，转向角传感器14并不是必须的，也可以不设置转向角传感器14，还有，也可以从与电动机20相连接的诸如分解器之类的旋转传感器处获得转向角。另外，用于收发车辆的各种信息的CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)100被连接到控制单元30，车速Vs也能够从CAN100处获得。此外，用于收发CAN100以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN101也可以被连接到控制单元30。尽管控制单元30主要由MCU(也包含CPU、MPU等)构成，但该MCU内部由程序执行的一般功能如图2所示。参照图2对控制单元30的功能以及动作进行说明。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Ts和由车速传感器12检测出(或来自CAN100)的车速Vs被输入到用来运算出电流指令值Iref1的电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于被输入进来的转向扭矩Ts和车速Vs并利用辅助图(assistmap)等来运算出作为供应给电动机20的电动机电流的控制目标值的电流指令值Iref1。电流指令值Iref1经由加法单元32A被输入到电流限制单元33中，被限制了最大电流的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中，减法单元32B运算出被限制了最大电流的电流指令值Irefm与被反馈回来的电动机电流值Im之间的偏差I(＝Irefm－Im)，该偏差I被输入到用于进行转向动作的特性改善的PI(比例积分)控制单元35中。在PI控制单元35中经过特性改善后得到的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制单元36中，然后再经由作为驱动单元的逆变器37来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电动机电流值Im，检测出的电动机电流值Im被反馈到减法单元32B。逆变器37由作为驱动元件的FET(场效应晶体管)的电桥电路构成。还有，在加法单元32A与来自补偿信号生成单元34的补偿信号CM相加，通过补偿信号CM的相加来进行转向系统的特性补偿，以便改善收敛性和惯性特性等。补偿信号生成单元34先在加法单元34-4将自对准扭矩(SAT)34-3与惯性34-2相加，然后在加法单元34-5将在加法单元34-4得到的加法结果与收敛性34-1相加，最后将在加法单元34-5得到的加法结果作为补偿信号CM。在这样的电动助力转向装置中，为了提高车辆与驾驶者的转向的一体感，尽管一方面期望“设定高的电流控制系统的响应性”，但另一方面，为了减少起因于被包含在从传感器处获得的转向扭矩、电动机电流检测值中的检测噪声的声音、振动，还期望“提高噪声抗扰性”。然而，一般而言，因为提高电流控制系统的响应性的话，则噪声抗扰性会下降，所以存在“电流控制系统的响应性与噪声抗扰性难以兼顾”的问题。作为解决这个问题的方法，例如，利用二自由度控制。二自由度控制为能够独立地设定诸如鲁棒稳定性、外部干扰去除特性之类的反馈特性和相对于目标值的输出响应特性(目标值响应特性)这两种控制特性的控制系统，其由反馈控制要素和前馈控制要素这两种要素构成，通过反馈控制要素来设定反馈特性，通过前馈控制要素来设定目标值响应特性。通过将二自由度控制应用于电动助力转向装置，就可以个别地设定从电流指令值到电动机电流值的目标值响应特性和反馈机构的反馈特性。尽管目标值响应特性和反馈特性均对响应性和噪声抗扰性有影响，但因为尤其是目标值响应特性对响应性有很大贡献，并且，反馈特性对噪声抗扰性有很大贡献，所以通过个别地设定目标值响应特性和反馈特性，就能够兼顾彼此冲突的性能。例如，日本专利第5034633号公报(专利文献1)提出了一种利用了二自由度控制的控制方法。在专利文献1中，通过在被作为前馈控制要素以及反馈控制要素使用的控制器的系数中考虑运算时间迟延，并且，用二阶或更高阶来构成闭环内的控制器(反馈控制要素)，使得能够很好地兼顾响应性和噪声抗扰性。然而，对控制器的性能的要求一年比一年高，即使像专利文献1那样把响应性和噪声抗扰性很好地兼顾起来，但由于所需性能随电动助力转向装置(EPS)的状态而发生变化，从而有时这种对应会变得不够充分。例如，在超过一半的车速区域，期望“即使为微小的转向，但车辆还是追随微小的转向，而不是噪声性能”。因此，为了提高响应性，期望“将目标值响应特性中的响应频率(指令值响应频率)以及反馈特性中的响应频率(闭环响应频率)均设定得较高”。另一方面，在停车或诸如车辆爬行行驶中之类的极低车速的时候，因为对如前所述的“起因于检测噪声的声音、振动”的灵敏度增加，尤其是在保持转向(保舵)的时候，会明显地感觉到如前所述的“起因于检测噪声的声音、振动”，所以需要提高噪声抗扰性，并且期望“设定低的闭环响应频率”，从而根据车速状态而所需要的性能变成了权衡关系(trade-offrelation)。尽管在专利文献1中提出了一种追加了“基于作为EPS的状态之一的电动机角速度来调整反馈特性的增益”的功能的控制方法，但是依然需要构成一种“能够根据EPS的状态以更高的自由度来变更特性”的控制器。作为用于按照EPS的状态来变更控制器的特性的方法，例如有日本专利第5548645号公报(专利文献2)所提出的方法。在专利文献2中，通过根据车辆状态或转向状态来决定补正增益，并且，对d轴电流控制器的P(比例)增益以及I(积分)增益进行补正，使得能够按照EPS的状态来变更控制器的特性。现有技术文献专利文献专本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动机控制装置，其具备用于运算出用来将转向辅助力赋予给车辆的转向系统的电动机的电流指令值的电流指令值运算单元和以所述电流指令值为基准并经由反馈机构对在所述电动机中流动的电动机电流进行控制的反馈单元，其特征在于：具备控制装置状态检测单元和特性变更单元，所述控制装置状态检测单元检测出所述电动机控制装置的至少一个状态，并将其作为控制装置状态输出，所述特性变更单元根据所述控制装置状态，实时变更所述反馈单元的闭环响应特性的设定。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.10 JP 2015-0806641.一种电动机控制装置，其具备用于运算出用来将转向辅助力赋予给车辆的转向系统的电动机的电流指令值的电流指令值运算单元和以所述电流指令值为基准并经由反馈机构对在所述电动机中流动的电动机电流进行控制的反馈单元，其特征在于：具备控制装置状态检测单元和特性变更单元，所述控制装置状态检测单元检测出所述电动机控制装置的至少一个状态，并将其作为控制装置状态输出，所述特性变更单元根据所述控制装置状态，实时变更所述反馈单元的闭环响应特性的设定。2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：所述特性变更单元计算出作为所述闭环响应特性的设定的用来变更定常增益以及响应频率的设定。3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于：所述特性变更单元具备定常增益计算单元、响应频率计算单元和系数计算运算单元，所述定常增益计算单元根据所述控制装置状态来计算出所述定常增益的设定值，所述响应频率计算单元根据所述控制装置状态来计算出所述响应频率的设定值，所述系数计算运算单元计算出用于实现所述定常增益以及所述响应频率的各个设定值的所述反馈单元的控制单元的传递函数的各种系数。4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于：在所述响应频率计算单元以及所述定常增益计算单元的至少一方，计算出的所述各个设定值的变化量被限制为不超过所规定的值。5.根据权利要求3或4所述的电动机控制装置，其特征在于：所述电动机控制装置在所述响应频率计算单元以及所述定常增益计算单元的至少一方，针对所述控制装置状态，计算出个别设定值，并且，具备用于计算出所述控制装置状态的设定优先级的优先级决定单元，根据所述个别设定值以及所述设定优先级来计算出最终设定值并将其输入到所述系数计算运算单元中。6.根据权利要求3或4所述的电动机控制装置，其特征在于：所述电动机控制装置在所述响应频率计算单元以及所述定常增益计算单元的至少一方，针对所述控制装置状态，计算出个别设定值，并且，将所述个别设定值中的最大值输入到所述系数计算运算单元中。7.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于：所述反馈单元的结构为能够个别地设定所述闭环响应特性以及指令值响应特性的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉田圭太，今村洋介，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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