专利名称：电动转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动转向系统。
背景技术：
通常，电动转向系统(EPS)具有在电机的任何相(U、V和W相中的任何相)中由于电力供应线路的中断、驱动器电路的接触故障等而发生通电故障时检测电机异常的发生的功能。通电故障的示例包括连接在驱动器电路和每相中的电机线圈之间的电力线路中的中断，以及构成驱动器电路的每个开关元件的开路故障(永久开路故障)。传统上，当检测到该故障时，通常采用立即停止电机并且提供自动防故障装置的配置。然而，作为驱动源的电机的停止导致驾驶员所需的转向努力的某种增加。因此，近年来，即使在发生如上文所述的通电故障之后，仍要求连续动力辅助控制。例如，国际公开第W02005/91488号的小册子公开了当在仅一相中发生通电故障时，通过使用发生通电故障的相以外的两个相作为通电相来使电机继续运行的配置。以上配置还能够通过将与发生通电故障的相对应的指定旋转角度设定为渐近线并且使按正割曲线(基于sec Θ =l/cos Θ的曲线)图案或余割曲线(基于cosec Θ =l/sin Θ的曲线)图案变化的相电流流动到每个通电相来生成均匀的电机转矩。在例如日本专利申请公开第2008-211909 (JP-A-2008-211909)和 2008-211910 (JP-A-2008-211910)号中公开了执行使相电流按正割曲线图案或余割曲线图案流动的两相驱动控制的方法的细节。此外，日本专利申请公开第2004-10024号公开了包括独立设置的双系统电机线圈以及能够独立使每个电机线圈系统通电的多个驱动器电路的配置。在将以上配置应用于EPS时，即使在一个系统中发生通电故障，仍可以通过针对其他系统的电力供应来实现连续的动力辅助控制。然而，当发生通电故障的相以外的两个相被简单地用作通电相时，会出现相当大的转矩波纹(例如，参见JP-A-2008-211909的图9和10)。尽管可以通过按正割曲线图案或余割曲线图案的两相通电来生成均匀的电机转矩，但是能够实际流动的相电流具有极限，并且由于电流极限的执行引起的在渐近线附近出现的电机转矩的下降是不可避免的。即使电机线圈和驱动器电路以及电力供应线路被配置成双系统，只要该配置利用这两个系统的电机转矩，由于一个系统的断电停止引起的动力下降就不可避免。如上文所述，任何传统技术都牵涉在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉的下降，并且在这一点上，存在改进的余地。
发明内容
考虑到上文所述的现有技术的问题进行了本发明，并且本发明提供了一种能够改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉的电动转向系统。根据本发明的一个方面，本发明提供了一种电动转向系统，其包括:转向力辅助装置，其基于由独立设置的双系统电机线圈生成的磁动势向转向系统提供辅助力；以及控制器，其通过对电机线圈的电力供应来控制转向力辅助装置的操作，其中控制器包括命令部，其生成关于用于生成与辅助力对应的电机转矩的电力供应的基础命令；控制信号输出部，其基于基础命令输出独立的双系统控制信号；以及独立的双系统驱动器电路，其基于控制信号向所连接的电机线圈输出三相驱动电力，特征在于电动转向系统包括检测部，其针对每相检测与电机线圈连接的系统的每个电力供应路径中的通电故障的发生，其中当在一个系统中检测到通电故障的发生时，控制信号输出部向针对另一系统的控制信号的输出提供高优先级，以及当发生通电故障的相仅为一个相并且基础命令的值超过针对向控制信号的输出提供高优先级的正常系统设定的上限时，控制信号输出部向发生通电故障的系统中的驱动器电路输出控制信号，以便提供与超过上限的超出量对应的并且将与发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力。根据如上文所述的电动转向系统的配置，可以防止在发生通电故障之后连续控制中的动力下降。当基础命令等于或小于针对向控制信号的输出提供高优先级的正常系统设定的上限时，不执行在发生通电故障的另一系统中将与发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力供应，即不执行两相驱动控制。因此，在低辅助区域中可以维持与发生通电故障之前的转矩特性相似的转矩特性。在高辅助区域中，由于基于两相驱动控制的执行的辅助力的比例降低，因此可以减少通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹的影响。因此，可以有效地改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉。在电动转向系统中，优选的是，控制信号输出部向发生通电故障的系统的通电相输出控制信号，以便通过将与发生通电故障的相对应的指定旋转角度设定为渐近线，使按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流流动。根据如上文所述的电动转向系统的配置，即使在发生通电故障之后的两相驱动控制中，d/q坐标系统中的q轴电流值理论上如正常条件下的三相驱动控制那样，仍变为与q轴电流命令值对应的恒定值。因此，可以有效地防止通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹。在电动转向系统中，优选的是，控制信号输出部限制相电流以便避免过大电流流动的发生，并且当通过相电流极限来限制发生通电故障的系统中的电力供应时，在向控制信号的输出提供高优先级的正常系统中，输出控制信号以便提供超出上限的电力，以便补偿在发生通电故障的系统中的电力供应的限制。这里，上限可以被设定为电力供应的基础命令的最大值的1/2。根据如上文所述的电动转向系统的配置，当在发生通电故障的系统中执行两相驱动控制时，可以利用正常系统的转矩消除通过相电流的限制而出现的转矩波纹。因此，可以更有效地改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉。在电动转向系统中，优选的是，控制信号输出部根据车辆速度增加或减少在发生通电故障的系统中将与发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力供应。在该情况下，控制信号输出部可以在车辆速度增加时减少在发生通电故障的系统中将与发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力供应。此外，优选的是，控制信号输出部在车辆速度等于或大于指定值时，将针对发生通电故障的系统的控制信号的输出控制为零。在对辅助的要求高的低车辆速度区域中，即使在考虑通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹(即使生成转矩波纹)之后，通过使用发生通电故障的系统中的转矩来防止动力减少，常常可以实现较好的转向感觉。另一方面，转矩波纹的存在产生了细微转向角度调整的困难。结果，如果优选用于低车辆速度区域的两相驱动控制被直接应用于高车辆速度区域，则在转向角度的改变对车辆属性有大影响的高车辆速度区域中，转向感觉可能下降。根据如上文所述的电动转向系统的配置，在通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹的影响变得明显的高车辆速度区域中，通过减少针对发生通电故障的系统的电力供应或者通过停止该电力供应以便不执行两相驱动控制，可以便利细微转向角度调整。结果，可以在宽的车辆速度区域中改进转向感觉。在电动转向系统中，优选的是，转向力辅助装置利用电机作为驱动源，电机具有由电机线圈共用的定子和转子。根据如上文所述的电动转向系统的配置，可以在不增加装置尺寸的情况下改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉。根据本发明，可以提供能够改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉的电动转向系统。
下文将参照附图在本发明的示例实施例的详细描述中对本发明的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中图1是根据本发明的第一实施例的电动转向系统(EPS)的示意性配置图；图2是图1中所示的电机的示意性配置图；图3是图1中所示的EPS的控制框图；图4是与图3相似的EPS的控制框图；图5是示出根据第一实施例的电动转向系统中的输出优先级确定的操作过程的流程图；图6是示出关于根据第一实施例的电动转向系统中的基础命令的分流输出的操作过程的流程图；图7是图示根据第一实施例的电动转向系统中的电流控制部的示意性配置的控制框图；图8是示出根据第一实施例的电动转向系统中的两相驱动控制期间(U相通电故障期间)的相电流的演进的线图；图9是示出根据第一实施例的电动转向系统中的两相驱动控制期间(U相通电故障期间)的q轴电流的演进的线图；图10是示出根据第一实施例的在发生通电故障之后的连续控制的方面的线图；图11是图示根据本发明的第二实施例的主要部件(命令仲裁部)的示意性配置的控制框图；图12是示出根据第二实施例的在发生通电故障之后的连续控制的方面的线图；图13是示出根据第二实施例的校正命令操作的操作过程的流程图；图14是图示根据第二实施例的主要部件(命令仲裁部)的示意性配置的控制框图；以及图15是示出根据本发明的第三实施例的电动转向系统中的响应车辆速度的车辆 速度增益操作的方面的线图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图描述实施本发明的第一实施例。如图1中所示，本实施例的电动转向系统(EPS) I包括方向盘2、转向轴3、齿条和齿轮系统4以及齿条轴5，使得方向盘2固定到的转向轴3通过齿条和齿轮系统4与齿条轴5连接。与转向操作相关联的转向轴3的旋转通过齿条和齿轮系统4被转换成齿条轴5的往复运动。本实施例的转向轴3包括柱轴3a、中间轴3b和齿轮轴3c，使得这些轴以该顺序连接。与转向轴3的旋转相关联的齿条轴5的往复运动通过连接到齿条轴5的末端的连杆6被传送到转向关节(未示出)，并且因此，车轮7的转向角度，即车辆的行驶方向改变。EPSI包括作为转向力辅助装置的EPS致动器10，其向转向系统提供用于支持转向操作的辅助力；以及作为控制器的ECUl I，其控制EPS致动器10的致动。根据本实施例的EPS致动器10被构造成所谓柱型EPS致动器，使得作为驱动源的电机12通过减速齿轮机构13连接到柱轴3a并且驱动柱轴3a。EPS致动器10还被构造成减小并传送电机12的旋转速度以传送到柱轴3a，从而向转向系统提供作为辅助力的电机转矩。同时，E⑶11与转矩传感器14和车辆速度传感器15连接。E⑶11基于通过来自传感器的输出信号检测到的转向转矩τ和车辆速度V计算提供给转向系统的辅助力(目标辅助力)。E⑶11控制EPS致动器10的致动，即通过针对作为驱动源的电机12的电力供应提供给转向系统的辅助力(动力辅助控制)，以便生成EPS致动器10上的目标辅助力。接下来，将描述根据本实施例的EPS的电气配置。如图2中所示，本实施例的电机12被构造成使得独立双系统电机线圈21Α和21Β绕相同的定子22缠绕。具体地，第一系统电机线圈21Α (21ua、21va和21wa)和第二系统电机线圈21B (21ub、21vb和21wb)分别绕相应的相(U、V和W)的定子22的齿33 (23u、23v和23w)缠绕。被支承用于旋转的转子24设置在齿23 (23u、23v和23w)的径向内侧。就是说，本实施例的电机12具有由双系统电机线圈21A和21B共用的定子22和转子24。转子24通过绕齿23 (23u、23v和23w)缠绕的电机线圈21A和21B生成的磁动势而旋转。本实施例的ECUll被配置成通过独立地向电机线圈21A和21B提供驱动电力来控制电机转矩。如图3中所示，本实施例的E⑶11包括被独立设置成与电机线圈21A和21B连接的两个驱动器电路26A和26B，以及独立地向驱动器电路26A和26B输出控制信号Smc_a和Smc_b的微控制器27。更具体地，驱动器电路26A通过电力线路28A (28ua、28va和28wa)连接到第一系统电机线圈21A，并且驱动器电路26B通过电力线路28B (28ub、28vb和28wb)连接到第二系统电机线圈21B。从微控制器27输出的控制信号Smc_a被输入到驱动器电路26A中，并且另一控制信号Smc_b被输入到驱动器电路26B中。这里，本实施例为驱动器电路26A和26B采用公知的PWM逆变器(脉宽调制器)，其具有作为基本单元的一对串联连接的开关元件并且并联连接与各个相对应的三个臂。从微控制器27输出的控制信号限定每个相臂的ON (接通)占空周期。本实施例的E⑶11被配置成基于控制信号5111(3_&和3111(3_13独立地将驱动器电路26A和26B输出的驱动电力供应给相应的电机线圈21A和21B。具体地，如图4中所示，本实施例的微控制器27包括生成关于针对电机12的电力供应的基础命令Iq*的辅助控制部30以及基于基础命令Iq*输出双系统控制信号Smc_a和Smc_b的控制信号输出部31，以便生成与目标辅助力对应的电机转矩。在本实施例中，作为命令部的辅助控制部30基于由转矩传感器14检测的转向转矩τ和由车辆速度传感器15检测的车辆速度V计算与目标辅助力对应的电流命令值。具体地，辅助控制部30计算电流命令值，使得当转向转矩τ较大或者车辆速度V较低时生成较大的辅助力。辅助控制部30被配置成基于作为关于针对电机12的电力供应的基础命令Iq*的转向转矩τ和车辆速度V，向控制信号输出部31输出电流命令值。同时，配置控制信号输出部的控制信号输出部31接收分别流入各个系统中的各个电机线圈21Α和21Β的相电流值Iu_a、Iv_a、Iw_a和Iu_b、Iv_b> Iw_b以及电机12的旋转角度Θ。在本实施例中，由分别设置在各个系统中的各个电力线路28A和28B上的电流传感器 32A (32ua、32va 和 32wa)和 32B (32ub、32vb 和 32wb)独立检测相电流值 Iu_a、Iv_
a、Iw_a和Iu_b、Iv_b> Iw_b，由共用的旋转角度传感器33检测电机12的旋转角度Θ。本实施例的控制信号输出部31被配置成基于状态量和由辅助控制部30输出的基础命令Iq*来执行电流反馈控制，从而结合驱动器电路26A和26B输出控制信号Smc_a和Smc_b。更具体地，本实施例的控制信号输出部31包括关于第一系统(该系统包括驱动器电路26A、电机线圈2IA和 电力线路28A)的电流控制部35A和PWM转换部36A，以及关于第二系统(该系统包括驱动器电路26B、电机线圈21B和电力线路28B)的电流控制部35B和PWM转换部36B。控制信号输出部31还包括命令仲裁部37，其将从辅助控制部30输入的基础命令Iq*分成用于输出的第一控制命令^*_&和第二控制命令Iq*_b。电流控制部35(35A和35B)被配置成分别基于输入的第一控制命令Iq*_a和第二控制命令Iq*_b独立地执行电流反馈控制。具体地，电流控制部35 (35A和35B)根据电机12的旋转角度Θ将相应系统的相电流值Iu_a、Iv_a、Iw_a和Iu_b、Iv_b> Iw_b转换成d/q坐标系统的d轴电流值和q轴电流值(d/q转换)。第一控制命令Iq*_a和第二控制命令Iq*_b作为q轴电流命令值被输入(d轴电流命令值是“O”)。电流控制部35 (35A和35B)将通过d/q坐标系统中的电流反馈控制的执行获得的d轴电压命令值和q轴电压命令值映射到三个相的交变电流坐标上(d/q逆转换)，并且分别计算相应系统的相电压命令值Vu*_a、Vv*_a、Vw*_a和Vu*_b、Vv*_b、
Vw*—b oPWM转换部36 (36A和36B)被分别配置成基于从相应的电流控制部35 (35A和35B)输入的相电压命令值Vu*_a、Vv*_a、Vw*_a和Vu*_b、Vv*_b、Vw*_b，输出关于相应系统的驱动器电路26A和26B的控制信号Smc_a和Smc_b。接下来，将描述本实施例中的发生通电故障之后的连续控制。如图4中所示，本实施例的微控制器27设置有异常检测部38，其能够检测与电机线圈21A和21B连接的系统的电力供应路径上的通电故障的发生。具体地，本实施例的异常检测部38接收流入系统的电机线圈21A和21B的相电流值Iu_a、Iv_a、Iw_a和Iu_b、Iv_b、Iw_b、指示由控制信号Smc_a和Smc_b限定的相的ON占空的占空信号Sduty_b、以及电机12的旋转角速度ω。作为检测部的异常检测部38被配置成基于状态量针对每相检测系统中的通电故障的发生。就是说，尽管占空/[目号3(11^7_3和Sduty_b指不状态处于关于任何相的通电状态，但是当相电流值是指示断电状态的值时，异常检测部38能够确定在相中发生通电故障。本实施例的异常检测部38还被配置成基于电机的旋转角速度ω添加速度条件，以排除反电动势电压的影响变得明显的高速旋转时段，从而能够准确地检测通电故障的发生。在本实施例中，异常检测部38的异常检测结果作为异常检测信号Str被输入到控制信号输出部31中。本实施例的控制信号输出部31被配置成当在与电机线圈21Α和21Β连接的双系统中的一个中检测到通电故障的发生时，向针对另一系统中的驱动器电路的控制信号的输出提供第一优先级。具体地，如图5的流程图中所示，当输入的异常检测信号Str指示检测到通电故障时(步骤101:是)，本实施例的控制信号输出部31确定在与电机线圈21Α连接的第一系统中是否发生通电故障(步骤102)。当在第一系统中发生通电故障时(步骤102:是)，控制信号输出部31向针对与电机线圈21Β连接的第二系统中的驱动器电路26Β的控制信号Smc_b的输出提供较高的优先级(步骤103)。当在第二系统中发生通电故障时(步骤102:否)，控制信号输出部31还向针对第一系统中的驱动器电路26A的控制信号Smc_a的输出提供较高的优先级(步骤104)。此外，本实施例具有如下配置，使得在步骤101中，当控制信号输出部31确定异常检测信号Str没有指示发生通电故障时(步骤101:否)，在步骤104中针对第一系统中的驱动器电路26A的控制信号Smc_a的输出具有较高的优先级。更具体地，在本实施例的控制信号输出部31中，命令仲裁部37基于从辅助控制部30输入的基础命令Iq*计算优先命令Iq*_x和补充命令Iq*_y。命令仲裁部37将优先命令Iq*_x和补充命令Iq*_y分成关于第一系统中的驱动器电路26A的控制信号Smc_a的、作为基础的第一控制命令Iq*_a,以及关于第二系统中的驱动器电路26B的控制信号Smc_b的、作为基础的第二控制命令Iq*_b。具体地，如图6的流程图中所示，本实施例的命令仲裁部37首先确定输入的基础命令Iq*的值(绝对值)是否超过与最大目标辅助力对应的命令最大值Iqjnax的一半(“1/2”)(步骤201)。当基础命令Iq*是命令最大值Iqjnax的“1/2”时(Iq* ( Iq_max/2 ；步骤201:否)，基础命令Iq*的值被设定为优先命令Iq*_x的值，并且将补充命令Iq*_y计算为零(“O”)(Iq*_x=Iq*，lq*_y=0 ;步骤 202)。另一方面，在步骤201中，当基础命令Iq*的值(绝对值)超过命令最大值Iqjnax的“1/2”时(步骤201:是)，在步骤202中命令仲裁部37计算绝对值等于命令最大值Iq_max的“1/2”并且具有与基础命令Iq*相同的符号的优先命令Iq*_x。为了设定与基础命令Iq*相同的符号，可以使用例如输出输入值的符号的所谓的正负号函数。作为补充命令Iq*_y，命令仲裁部37计算基础命令Iq*和优先命令Iq*_x之间的差，其是超过已被设定为优先命令 Iq*_x 的上限(Iq_max/2)的超出量(I Iq*_x | =Iq_max/2, Iq*_y=Iq*_Iq*_x,步骤203)。如上文所述,在本实施例中，计算具有比补充命令Iq*_y大的绝对值的优先命令Iq*_x。控制信号Smc_a和Smc_ b之一的输出优先级基于对优先命令Iq*_x和补充命令Iq*_I的这种划分，该划分是在将从辅助控制部30输入的基础命令Iq*分成用于输出的第一控制命令Iq*_a和弟_■控制命令Iq*_b时执彳丁的。就是说，在本实施例中，如同基础命令Iq*的分流输出，在命令仲裁部37中执行图5的流程图中所示的控制信号Smc_b的输出优先级确定。换言之，当向第一系统提供较高优先级时，命令仲裁部37输出优先命令Iq*_x作为第一控制命令Iq*_a，并且输出补充命令Iq*_y作为第二控制命令Iq*_b (参见图5:步骤104, Iq*_a=Iq*_x, Iq*_b=Iq*_y)。当向第二系统提供较高优先级时，命令仲裁部37被配置成输出优先命令Iq*_x作为第二控制命令Iq*_b，并且输出补充命令Iq*_y作为第一控制命令Iq*_a(参见图5:步骤103，Iq*_b=Iq*_x， Iq*_a=Iq*_y)0本实施例的控制信号输出部41基于异常检测信号Str确定系统中的通电故障的发生或未发生以及发生通电故障的相的数目。当发生通电故障的相仅为一个相时，控制信号输出部31向发生通电故障的系统中的驱动器电路输出控制信号以便供应将发生通电故障的相以外的两个相用作通电相的电力。具体地，如图7中所示，设置在本实施例的控制信号输出部31中的电流控制部35(参见图4)设置有三相驱动控制部41，其计算相电压命令值Vu*_n、Vv*_n和Vw*_n以便在所连接的系统中没有检测到通电故障的发生的正常条件下提供如上文所述的三相驱动电力。在该情况下，符号“_n”指示与第一系统对应的“_a”或与第二系统对应的“_b”。因此，在图7中，例如，当电流控制部35是与第一系统连接的电流控制部35A时，输入到电流控制部35的相电流值Iu_n、Iv_n和Iw_n分别指示“Iu_a、Iv_a和Iw_a”。
除了三相驱动控制部41之外，本实施例的电流控制部35还包括两相驱动控制部42，其在所连接的系统中检测到通电故障的发生并且发生通电故障的相仅为一个相时，计算相电压命令值Vu**_n、Vv**_n和Vw**_n以便供应将发生通电故障的相以外的两个相用作通电相的电力。具体地，如图8中所示，本实施例的两相驱动控制部42通过将与发生通电故障的相对应的指定旋转角度ΘΑ和Θ B设定为渐近线，计算用于使按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流流到通电相的相电压命令值Vu**_n、Vv**_n和Vw**_n，以便供应将发生通电故障的相以外的两个相用作通电相的电力俩相驱动控制)。“正割曲线”和“余割曲线”是分别基于“cos Θ的倒数(正割:SeC Θ )”和“sin Θ的倒数(余割:cosec Θ )”的曲线。图8是示出在U相中发生通电故障的情况的示例。在该情况下与发生通电故障的相对应的指定旋转角度ΘΑ和Θ B分别是90°和270°。就是说，如图9中所示，通过如上文所述的按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流的流动，即使在发生通电故障之后的两相驱动控制中，如同正常条件下的三相驱动控制，d/q坐标系统中的q轴电流值(图9中的Iq_n，实线的波形)理论上仍变为与q轴电流命令值(图9中的控制命令Iq*_n，交替的一长一短的虚线的波形)对应的恒定值。然而，本实施例的两相驱动控制部42将相电流值(图8中所示的示例中的1^和Iw_n)限制为极限值(I I_lim|)或更小以便避免通电相中的电流的过度流动的发生。因此，在变为渐近线的指定旋转角度Θ A和Θ B附近形成的电流极限范围(Θ1- Θ 2和Θ 3- Θ 4)内，限制电力供应，S卩q轴电流(Iq*_n)减少。然而，除了电流极限范围之外，计算相电压命令值Vu**_n、Vv**_n和Vw**_n,使得生成具有与输入的控制命令Iq*_n对应的恒定值(Iq_n)的q轴电流。因此，可以防止通过两相驱动控制的执行而出现转矩波纹。对于通过将与发生通电故障的相对应的指定旋转角度设定为渐近线，使按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流流动而进行的两相驱动控制的细节，请参考JP-A-2008-211909 和 JP-A-2008-211910 中的公开内容。如图7中所示，在本实施例的控制信号输出部31中，在三相驱动控制部41中计算的相电压命令值Vu*_n、Vv*_n和Vw*_n以及在两相驱动控制部42中计算的Vu**_n、Vv**_η和Vw**_n通过异常检测信号Str被输入到切换控制部43中。就是说，在本实施例的控制信号输出部31中，当输入的异常检测信号Str指示“没有检测到所连接的系统中的通电故障的发生”时，切换控制部43将从三相驱动控制部41输入的相电压命令值Vu*_n、Vv*_n和Vw*_n输出到所连接的PWM转换部36 (正常控制)。另一方面，当异常检测信号Str指示“检测到所连接的系统中的通电故障的发生并且发生通电故障的相仅为一个相”时，切换控制部43将在两相驱动控制部42中计算的Vu**_n、Vv**_n和Vw**_n输出到所连接的PWM转换部36 (临时控制)。因此，本实施例具有如下配置，使得在当发生通电故障时发生通电故障的相仅为一个相的情况下，在发生通电故障的系统中也供应将发生通电故障的相以外的两个相用作通电相的电力。当异常检测信号Str指示“发生通电故障的相未被定位”时，本实施例的切换控制部43不输出在三相驱动控制部41中计算的相电压命令值Vu*_n、Vv*_n和Vw*_n或者在两相驱动控制部42中计算的Vu**_n、Vv**_n和Vw**_n。顺便提及，当“发生通电故障的相未被定位”时，通电故障常发生在所有两个或三个相中。因此，本实施例采用如下配置:在发生通电故障的系统中停止电力供应并且立即提供自动防故障装置。接下来，将描述如上文所述的本实施例的EPS的动作。如上文所述，在本实施例的EPSl中，EPS致动器10利用作为驱动源的电机12，电机12基于在独立双系统电机线圈21A和2IB中生成的磁动势生成电机转矩(参见图2)。在E⑶11侧的微控制器27中，向与电机线圈2IA和2IB连接的驱动器电路26A和26B输出独立双系统控制信号Smc_a和Smc_b的控制信号输出部31基于由辅助控制部30输出的基础命令Iq*计算优先命令Iq*_x和补充命令Iq*_y。控制信号输出部31将优先命令Iq*_x和补充命令Iq*_y分成用于生成输出到第一系统中的驱动器电路26A的控制信号Smc_a的第一控制命令Iq*_a以及用于生成输出到第二系统中的驱动器电路26B的控制信号Smc_b的第二控制命令Iq*_b (参见图4和5)。因此，如图10中所示，EPS致动器10生成的辅助力等于基于根据优先命令Iq*_x流入向控制信号输出提供高优先级的系统中的优先电流Iq_x的电机转矩与基于根据补充命令Iq*_y流入另一系统中的电机线圈中的补充电流Iq_y的电机转矩的和。如果正常地向电机线圈21A和21B供应电力，则生成的辅助力理论上等于由基础命令Iq*指示的目标辅助力。然而，在当检测到发生通电故障时停止针对发生通电故障的系统的电力供应的配置中，在发生通电故障之后的连续控制中能够施加到转向系统的辅助力下降到与命令最大值Iqjnax的“ 1/2”对应的值，命令最大值Iqjnax的“ 1/2”被设定为优先电流Iq_x的上限，即最大目标辅助力的一半(图10中的通过交替的一长两短的虚线示出的波形L)。与动力下降相关联的针对驾驶员的负担的增加可能导致转向感觉的下降。然而，即使在如以上配置中的那样检测到发生通电故障之后，当发生通电故障的相仅为一个相时，借助于执行针对发生通电故障的系统中的驱动器电路的控制信号输出，以便供应将发生通电故障的相以外的两个相用作通电相的电力，可以防止如上文所述的连续控制中的动力下降。借助于执行控制信号输出以便使按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流流到通电相，可以防止通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹。此外，当与目标辅助力对应的基础命令Iq*是被设定为优先电流Iq_x的上限的命令最大值Iq_max的“ 1/2”或更小时,不计算补充命令Iq*_y (lq*_y=0)。就是说,在发生通电故障的系统中不执行两相驱动控制。因此，在低辅助区域中维持与发生通电故障之前的转矩特性相似的转矩特性。在高辅助区域中，由于基于两相驱动控制的执行的辅助力的比例下降，因此可以减少转矩波纹的影响。通过图10中的交替的一长一短的虚线示出的波形M是当在包括作为驱动源的具有单系统电机线圈的普通电机的通常配置中执行与本实施例相似的两相驱动控制时的输出波形(参考示例)。根据本实施例，可以获得如下效果。(I)控制信号输出部31向与独立双系统电机线圈21A和21B连接的驱动器电路26A和26B输出独立双系统控制信号Smc_a和Smc_b。控制信号输出部31还基于关于电力供应的基础命令Iq*计算优先命令Iq*_x和补充命令Iq*_b，用于当在一个系统中检测到发生通电故障时，划分针对另一系统的优先命令Iq*_x，并且因此，向针对另一系统的控制信号输出提供高优先级。当发生通电故障的相仅为一个相并且基础命令Iq*的值(绝对值)超过优先命令Iq*_x的上限(Iq_max/2)时，控制信号输出部31基于与超过上限的超出量对应的补充命令Iq*_y，向发生通电故障的系统输出控制信号以便供应将发生通电故障的相以外的两个相用作通电相的电力。根据以上配置，可以防止在发生通电故障之后的连续控制中的动力下降。由于当基础命令Iq*是优先电流Iq_x的上限(Iq_max/2)或更小时不计算补充命令Iq*_y (Iq*_y=0)，因此在发生通电故障的系统中不执行两相驱动控制。因此，在低辅助区域中可以维持与发生通电故障之前的转矩特性相似的转矩特性。在高辅助区域中，由于基于两相驱动控制的执行的辅助力的比例降低，因此可以减少通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹的影响。因此，可以有效地改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉。(2)控制信号输出部31执行针对发生通电故障的系统的控制信号输出，以便通过将与发生通电故障的相对应的指定旋转角度ΘΑ和Θ B设定为渐近线，使按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流流到供应将两个相用作通电相的电力的发生通电故障的系统中的通电相(两相驱动控制)。根据以上配置，即使在发生通电故障之后的两相驱动控制中，d/q坐标系统中的q轴电流值理论上如正常条件下的三相驱动控制那样，仍变为与q轴电流命令值对应的恒定值。因此，可以有效地防止通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹。(3 )EPS致动器10利用作为驱动源的电机12，其具有由双系统电机线圈2IA和2IB共用的定子22和转子24。因此，可以在不增加装置尺寸的情况下改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉。在下文中，将参照附图描述实施本发明的第二实施例。为了便于描述，与第一实施例相同的配置被提供了相同的附图标记和符号，并且不再重复描述。如图11中所示，本实施例与第一实施例的不同之处在于设置在控制信号输出部51 (31)中的命令仲裁部52 (37)的配置(参见图4)。具体地，本实施例的命令仲裁部52包括优先级输出部53，其确定关于第一系统中的驱动器电路26A的控制信号Smc_a的输出和关于第二系统中的驱动器电路26B的控制信号Smc_b的输出之间的优先级；以及分流控制部54，其将输入的基础命令Iq*分成优先命令Iq*_x和补充命令Iq*_y。由本实施例的优先级输出部53执行的输出优先级确定以及由分流控制部54执行的分流输出的操作过程分别与由第一实施例中的命令仲裁部37执行的输出优先级确定的操作过程(参见图5)和分流输出的操作过程(参见图6)相同。本实施例的命令仲裁部52还包括计算校正命令Iq*_z的校正命令操作部55。优先级输出部53接收在使得校正命令Iq*_z被添加到优先命令Iq*_x的校正之后的优先级命令Iq*_x’。优先级输出部53被配置成基于输出优先级确定的结果，将校正之后的优先级命令Iq*_x’和补充命令Iq*_y分成用于输出的第一控制命令1卩*_3和第二控制命令Iq*_b0更具体地，如图12中所示，在两相驱动期间，本实施例的校正命令操作部55计算对通过发生通电故障的系统的通电相中的电流极限的执行而出现的电力供应的限制，即电流极限范围(Θ1- Θ 2和Θ 3- Θ 4)内的补充电流(Iq_y)的下降进行补偿的校正命令Iq*_
Zo在图12中，交替的一长一短的虚线的波形示出了补充命令Iq*_y，并且在电流极限范围内具有波谷的交替的一长两短的虚线的波形示出了补充电流Iq_y。通过在电流极限范围内具有波峰的实线的波形示出了校正命令Iq*_z。具体地，如图13的流程图中所示，本实施例的校正命令操作部55首先确定在发生通电故障之后的两相驱动控制是否正在进行(步骤301)。当确定两相驱动控制正在进行时(步骤301:是)，校正命令操作部55获取由分流控制部54输出的补充命令Iq*_y (步骤302)。校正命令操作部55接下来基于补充命令Iq*_y计算通过两相驱动控制的执行而生成的补充电流Iq_y的估值(Iq_y_a)(补充电流估计操作,步骤303)。本实施例的校正命令操作部55计算作为校正命令Iq*_z的值,即从补充命令Iq*_y中减去补充电流估值Iq_y_a (Iq*_z=Iq*_y_Iq_y_a,步骤 304)。基于异常检测信号Str执行步骤301中的两相驱动控制的执行确定。通过基于补充命令Iq*_y计算各相的电流命令值，并且在执行电流极限的假设下，通过在电流极限之后执行相电流命令值的d/q转换，来执行步骤303中的补充电流估值Iq_y_a的操作。当在步骤301中确定两相驱动控制未在进行时(步骤301:否)，将校正命令Iq*_z计算为零(“O”) (lq*_z=0，步骤 305)。就是说，在两相驱动期间，当通过发生通电故障的系统的通电相中的电流极限的执行来限制电力供应时，本实施例的控制信号输出部51将优先命令Iq*_z校正为超过为向控制信号输出提供高优先级的正常系统设定的优先电流Iq_x的上限(参见图10，Iq_max/2)的值。控制信号输出部51被配置为针对向控制信号输出提供高优先级的正常系统输出基于校正之后的优先命令Iq*_x’的控制信号，并且因此对通过发生通电故障的系统中的电流极限的执行而出现的电力供应的限制进行补偿。如上文所述，根据本实施例，当在发生通电故障的系统中执行两相驱动控制时，可以利用正常系统的转矩消除通过相电流的限制而出现的转矩波纹。因此，可以更有效地改进在发生通电故障之后的连续控制中的转向感觉。在下文中，将参照附图描述实施本发明的第三实施例。为了便于描述，与第一实施例和第二实施例相同的配置被提供了相同的附图标记和符号，并且不再重复描述。如图14中所示，本实施例与第一实施例和第二实施例的不同之处也在于设置在控制信号输出部61 (31、51)中的命令仲裁部62 (37、52)的配置(参见图4和图11)。具体地，如图14中所示，本实施例的命令仲裁部62设置有优先级输出部53和分流控制部54，以及计算车辆速度增益Kv的车辆速度增益操作部63。优先级输出部53接收由分流控制部54输出的优先命令Iq*_x以及已通过乘以车辆速度增益操作部63输出的车辆速度增益Kv进行校正的补充命令Iq*_y’。更具体地，当在发生通电故障的系统中执行两相驱动控制时，本实施例的车辆速度增益操作部63根据在发生通电故障之后的车辆速度V来改变输出的车辆速度增益Kv。具体地，如图15中所示，当车辆速度V等于或小于指定速度VO时，车辆速度增益操作部63输出“ I ”，并且当车辆速度V等于或大于指定速度Vl时，车辆速度增益操作部63输出“O”。在车辆速度VO和车辆速度Vl之间的区域中，车辆速度增益Kv被设定为随着车辆速度变快而变小。在未发生通电故障的正常条件下，车辆速度增益操作部63被配置成与车辆速度无关地输出“I”作为车辆速度增益Kv (图15中的通过交替的一长一短的虚线示出的波形N)。就是说，在对辅助的要求高的低车辆速度区域中，在多数情况下，即使在考虑通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹之后，通过使用发生通电故障的系统中的转矩来防止动力减少，仍能够实现较好的转向感觉。另一方面，转矩波纹的存在产生了细微转向角度调整的困难。结果，在转向角度的改变对车辆属性有大影响的高车辆速度区域中，转向感觉可能下降。考虑到上文，本实施例的命令仲裁部62在等于或大于指定速度Vl的高车辆速度区域中将补充命令Iq*_y的值校正为“0”，在高车辆速度区域中通过这种两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹的影响变得明显。即使在高车辆速度区域中，通过停止针对发生通电故障的系统的控制信号的输出，即通过停止两相驱动控制的执行，并且通过便利细微转向角度调整，仍能够实现有利的转向感觉。如上文描述的本实施例，根据车辆速度V，通过在发生通电故障的系统中改变两相驱动控制，即通过增加或减少将发生通电故障的相以外的两个相用作通电相的电力供应，可以在宽的车辆速度区域中改进转向感觉。上述实施例可以进行如下修改。尽管上述实施例在所谓的柱型EPSl中实施本发明，但是本发明可以应用于所谓的齿轮型或齿条辅助型EPS。在上述实施例中，EPS致动器10利用作为驱动源的电机12，其具有由双系统电机线圈21A和21B共用的定子22和转子24。然而，本发明不限于此并且可以被实施成如下配置，使得每个电机线圈具有分离的定子或分离的转子。此外，可以使用将两个电机用作驱动源的配置。
每个系统中的电机线圈可以具有使得各相彼此移位的配置。在上述实施例中，E⑶11具有独立地与电机线圈2IA和2IB连接的两个驱动器电路26A和26B。然而，对于使得每个系统具有备用驱动器电路的配置，系统中的驱动器电路的数目没有特别限制。在上述实施例中，作为两相驱动控制的一个方面，使通过将与发生通电故障的相对应的指定旋转角度ΘΑ和ΘB设定为渐近线而按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流流动。然而，本发明不限于此，并且两相驱动控制的该方面可以被修改为使得执行每个通电相的相位移位180°的两相正弦通电(简单两相驱动)。就是说，通过使用发生通电故障的系统中的转矩来防止动力减少，可以改进转向感觉。特别地，在对辅助的要求高的低车辆速度区域中，可以实现显著的效果。然而，如果考虑通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹，优选的是具有如实施例中所述的通电波形。在上述实施例中，优先电流Iq_x的上限被设定为与最大目标辅助力对应的命令最大值Iqjnax的“ 1/2”;然而，上限不限于此，并且可以根据电机线圈的规格被设定为任何值。
在上述实施例中，即使在未发生通电故障的正常条件下，基础命令Iq*和优先命令Iq*_x之间的差，即超过被设定为优先命令Iq*_x的上限的超出量被视为补充命令Iq*_I: (Iq*_y=Iq*-1q*_x)o通过将优先命令Iq*_x分成用于生成输出到第一系统中的驱动器电路26A的用于输出的控制信号Smc_a的第一控制命令Iq*_a，向与第一系统对应的控制信号5!11(3_&的输出提供高优先级。然而，本发明不限于此，并且在正常条件下的系统划分没有特别限制。例如，本发明可以采用在生成各系统的控制信号Smc_b时使用的配置。在上述第二实施例中，基于补充命令Iq*_y计算通过两相驱动控制的执行而生成的补充电流Iq_y的估值(Iq_y_a),并且将从补充命令Iq*_y中减去补充电流估值Iq_y_a的值计算为校正命令Iq*_z: (Iq*_z=Iq*_y_Iq_y_a)。然而,校正命令Iq*_z的操作方法不限于此，并且可以使用补充电流Iq_y的检测值(相电流值的d/q转换之后的q轴电流值)替代补充电流估值Iq_y_a。在上述第三实施例中，在等于或大于指定速度Vl的高车辆速度区域中停止针对发生通电故障的系统的控制信号的输出，在高车辆速度区域中通过两相驱动控制的执行而出现的转矩波纹的影响变得明显。然而，本发明不限于此并且可以具有如下配置，其中在车辆速度V增加时，通过发生通电故障的系统中的两相驱动控制的执行来减少电力供应。尽管本发明具有该配置，但是在高车辆速度区域中仍能够减少转矩波纹并且能够便利细微转向，同时保证了低车辆速度区域中所需的辅助力。当实施本发明时，例如，如图15中所示的速度VO和速度Vl之间的区域(中间区域)可以被设定为宽的。再者，第二实施例的配置和第三实施例的配置可以组合。因此，可以更有效地改进转向感觉。接下来，将描述根据以上实施例理解的技术思想。电机控制器包括:命令部，其生成关于电力供应的基础命令；命令信号输出部，其基于基础命令输出独立双系统控制信号；以及独立双系统驱动器电路，其基于输入的控制信号向所连接的电机线圈输出三相驱动电力，并且特征在于:设置有检测部，其能够针对每相检测与电机线圈连接的系统的电力供应路径中的通电故障的发生；当在一个系统中检测到通电故障的发生时，控制信号输出部向针对另一系统的控制信号的输出提供高优先级；以及，当发生通电故障的相仅为一个相并且基础命令的值超过针对向控制信号的输出提供高优先级的正常系统设定的上限时，控制信号输出部向发生通电故障的系统中的驱动器电路输出控制信号，以便提供与超过上限的超出量对应的并且将与发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力。
权利要求
1.一种电动转向系统，包括:转向力辅助装置(10)，其基于由独立设置的双系统电机线圈(21A、21B)生成的磁动势向转向系统提供辅助力；以及控制器(11)，其通过对所述电机线圈(21A、21B)的电力供应来控制所述转向力辅助装置(10)的操作，其中所述控制器(11)包括:命令部(30)，其生成关于用于生成与所述辅助力对应的电机转矩的所述电力供应的基础命令；控制信号输出部(31)，其基于所述基础命令输出独立的双系统控制信号；以及独立的双系统驱动器电路(26A、26B)，其基于所述控制信号向所连接的所述电机线圈(21A、21B)输出三相驱动电力，特征在于所述电动转向系统包括: 检测部(38)，其针对每相检测与所述电机线圈(21A、21B)连接的系统的每个电力供应路径中的通电故障的发生，其中 当在一个系统中检测到通电故障的发生时，所述控制信号输出部(31)向针对另一系统的所述控制信号的输出提供高优先级，以及 当发生通电故障的相仅为一个相并且所述基础命令的值超过针对向所述控制信号的输出提供高优先级的正常系统设定的上限时，所述控制信号输出部(31)向发生通电故障的系统中的所述驱动器电路(26A、26B)输出所述控制信号，以便提供与超过所述上限的超出量对应的并且将与发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力。
2.根据权利要求1所述的电动转向系统，其特征在于: 所述控制信号输出部(31)向所述发生通电故障的系统的通电相输出所述控制信号，以便通过将与所述发生通电故障的相对应的指定旋转角度设定为渐近线，使按正割曲线图案或余割曲线图案变化的相电流流动。
3.根据权利要求2所述的电动转向系统，其特征在于: 所述控制信号输出部(31)限制所述相电流以便避免过大电流流动的发生，并且当通过相电流极限来限制所述发生通电故障的系统中的电力供应时，在向所述控制信号的输出提供高优先级的正常系统中，输出所述控制信号以便提供超出所述上限的电力，以便补偿在所述发生通电故障的系统中的电力供应的限制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动转向系统，其特征在于: 所述上限被设定为所述电力供应的基础命令的最大值的1/2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动转向系统，其特征在于: 所述控制信号输出部(31)根据车辆速度增加或减少在所述发生通电故障的系统中将与所述发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力供应。
6.根据权利要求5所述的电动转向系统,其特征在于:所述控制信号输出部(31)在车辆速度增加时减少在所述发生通电故障的系统中将与所述发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力供应。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的电动转向系统，其特征在于: 所述控制信号输出部(31)在车辆速度等于或大于指定值时，将针对所述发生通电故障的系统的所述控制信号的输出控制为零。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动转向系统，其特征在于: 所述转向力辅助装置(10)利用电机(12)作为驱动源，所述电机(12)具有由所述电机线圈(21A、21B)共用的定子(22)和转子(24)。
全文摘要
在电动转向系统中，控制信号输出部向与独立双系统电机线圈连接的驱动器电路输出独立双系统控制信号。当在一个系统中检测到发生通电故障时，控制信号输出部向针对另一系统的控制信号的输出提供高优先级。当发生通电故障的相仅为一个相并且基础命令(Iq*)的值超过优先命令(Iq*_x)的上限(Iq_max/2)时，控制信号输出部向发生通电故障的系统中的驱动器电路输出控制信号，以便基于与超过上限的超出量对应的补充命令(Iq*_y)提供将与发生通电故障的相不同的两个相用作通电相的电力。
文档编号H02P29/02GK103079962SQ201180043134
公开日2013年5月1日 申请日期2011年9月6日 优先权日2010年9月7日
发明者铃木浩 申请人:株式会社捷太格特