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和车辆的制作方法

本发明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和车辆，该电动机控制装置以具备电流控制单元的三相电流反馈方式经由每个绕组系统的电动机驱动电路来控制具有多系统电动机绕组的电动机。本发明特别是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和车辆，该电动机控制装置具备用于根据多系统电动机绕组的驱动系统的个数来切换并变更电流控制单元的参数的功能，即使在切换系统的时候也不会发生异音和振动。

被搭载在车辆上的电动助力转向装置是用来通过至少基于转向扭矩运算出的电流指令值来对车辆的转向系统施加由电动机(例如，无刷电动机)产生的辅助力的，并且通过由电桥电路构成的逆变器来对其进行驱动控制。

背景技术：

作为在驱动单元中搭载了电动机的装置，有电动助力转向装置(EPS)。电动助力转向装置利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助力)，其将由逆变器所供给的电力来控制的电动机的驱动力通过诸如齿轮等传送机构向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。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，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小，电动机外加电压的调整通常用调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(Duty)来进行。作为电动机，通常使用耐用性强、可维修性优异以及噪音、噪声少的无刷电动机。

如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速装置内的减速齿轮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，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元30。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，进行作为辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，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，来控制供给EPS用电动机20的电流。

此外，转向角传感器14不是必须的，可以不设置转向角传感器14。还有，也可以通过与电动机20连接的诸如分解器之类的旋转位置传感器来获得转向角。

另外，收发车辆的各种信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)40被连接到控制单元30，车速Vs也能够从CAN40处获得。此外，收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。

控制单元30主要由CPU(也包含MCU、MPU和类似装置)构成，该CPU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的功能和动作进行说明。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检测出的(或来自CAN50的)车速Vs被输入到用于运算出电流指令值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并使用辅助图(アシストマップ)等，运算出作为供给电动机20的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控制单元35中。在PI控制单元35中经过了特性改善后的电压控制指令值Vref被输入到PWM控制单元36，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的电流值Im；由电动机电流检测器38检测出的电流值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。

另外，在加法单元32A对来自补偿信号生成单元34的补偿信号CM进行加法运算，通过补偿信号CM的加法运算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再将在加法单元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，使用具有即使发生了电动机故障(也包含异常)也可以继续进行电动机动作的结构的多系统绕组的电动机的实例在增加。例如，在具有两个系统的绕组(两套绕组)的电动机中，定子的线圈被分成两个(两套)系统(U1～W1相和U2～W2相)，即使一个(一套)系统失陷，也可以通过剩下的另一个(另一套)系统使转子旋转，从而可以继续进行辅助控制。

在搭载了这样的电动机的电动机控制装置和电动助力转向装置中，例如日本特开2013-236486号公报(专利文献1)公开了一种用于发生了电动机绕组或逆变器的开路故障时的对策手段。也就是说，专利文献1的装置为用于针对具有复数个系统的绕组的电动机控制由电源供给的电流和外加电压的电动机控制装置，在故障判别单元判别出开路故障的情况下，通过控制故障一侧的逆变器内的开关元件以便停止将电流供应给发生了故障一侧的绕组，从而能够继续将电流供应给没有发生故障的正常一侧的绕组。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-236486号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在专利文献1所公开的装置中，尽管描述了在正常时和故障时切换电流控制单元，但其所公开的具体内容仅仅限于补正q轴电流指令值以便补偿因故障而造成的电动机扭矩特性变化，并没有公开详细内容。因此，可以设想在切换驱动系统的时候产生特性变化，从而发生异音和振动，并且在EPS的场合，会给驾驶员带来不协调的感觉。

因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于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和车辆，该电动机控制装置为了防止因为发生了故障所以切断一方的系统从而造成电动机的电气响应特性发生变化，其结果引起电流响应特性发生变化从而导致发生异音和振动并给驾驶员带来转向不协调感，通过在该故障发生之前与之后切换电流反馈控制单元的参数，使得能够防止其电流响应特性变化。

解决技术问题的手段

本发明涉及一种电动机控制装置，其以具备电流控制单元的三相电流反馈方式经由每个绕组系统的电动机驱动电路来控制具有多系统电动机绕组的电动机，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：具备用于根据所述多系统电动机绕组的驱动系统的个数来切换并变更所述电流控制单元的参数的功能。

还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：所述参数为电动机电感参数；或，所述绕组系统的个数为两个；或，对3相×2个系统的合计6相分别进行电流反馈控制；或，对具有3相×系统间合计的1个系统的合计3相进行电流反馈控制；或，对其中1相是从其他的2相的电流值的合计值运算出的2相×2个系统的合计4相进行电流反馈控制；或，对具有其中1相是从其他的2相的电流值的合计值运算出的2相×系统间合计的1个系统的合计2相进行电流反馈控制；或，在将系统内相间互电感设为M_P，将自电感设为L_P，将系统间他相互电感设为M_S，将系统间同相互电感设为M_L的情况下，2系统电流控制时参数为(L_P－M_P+M_L－M_S)，1系统电流控制时参数为(L_P－M_P)。

通过将本发明的上述电动机控制装置应用在电动助力转向装置中，能够实现在故障发生时不会发生异音和振动并且还不会给驾驶员带来转向不协调感的高可靠性的电动助力转向装置。还有，通过将这样的电动助力转向装置搭载在车辆上，能够更进一步提供车辆的可靠性。

附图说明

图1是表示电动助力转向装置的概要的结构图。

图2是表示电动助力转向装置的控制单元(ECU)的结构示例的图。

图3是表示能够适用本发明的电动机的结构示例的剖视图。

图4是表示能够适用本发明的电动机的绕组结构的示意图。

图5是表示电动机控制装置的结构示例的结构框图。

图6是表示控制运算单元的结构示例的结构框图。

图7是用来说明电动机线圈特性和控制用电动机参数的结构框图。

图8是用来说明电动机线圈特性和控制用电动机参数的结构框图。

图9是表示本发明的结构示例的结构框图。

具体实施方式

首先，参照图3和图4对能够适用本发明的双系统绕组电动机(具有两套绕组的电动机)的示例进行说明。

如图3所示，三相电动机200具有三角形接法绕组结构，并且具有具备定子12S和转子12R的SPM(Surface Permanent Magnet，表面永久磁铁)电动机的结构，其中，定子12S具有朝内侧突出地被形成在内周表面上的作为用于形成槽的磁极的齿T；转子12R为将被旋转自如地配置在该定子12S的内周一侧并被配置成与齿T相对的永久磁铁PM配置在表面上的8极的表面磁铁型的转子。在这里，将定子12S的齿T的个数设定为相数×2n(在这里，n为等于或大于2的整数。)，例如，在将n设定为2的情况下，三相电动机200具有8极和12槽的结构。

另外，如图4所示，作为双系统(两套系统)的每个系统的同相的磁极相对于转子磁铁为同相位的多相电动机绕组的第1三相电动机绕组L1和第2三相电动机绕组L2被卷绕在定子12S的槽SL上。在第1三相电动机绕组L1中，U相线圈U1a、U1b、V相线圈V1a、V1b以及W相线圈W1a、W1b的各一端被相互连接成星形连线；U相线圈U1a、U1b、V相线圈V1a、V1b以及W相线圈W1a、W1b的各另一端被连接到电动机控制装置20，并且，电动机驱动电流I1u、I1v和I1w被分别供应给U相线圈U1a、U1b、V相线圈V1a、V1b以及W相线圈W1a、W1b的各另一端。

还有，在第2三相电动机绕组L2中，U相线圈U2a、U2b、V相线圈V2a、V2b以及W相线圈W2a、W2b的各一端被相互连接成星形连线；U相线圈U2a、U2b、V相线圈V2a、V2b以及W相线圈W2a、W2b的各另一端被连接到电动机控制装置20，并且，电动机驱动电流I2u、I2v和I2w被分别供应给U相线圈U2a、U2b、V相线圈V2a、V2b以及W2a、W2b的各另一端。

另外，各相线圈L1u～L1w的线圈部L1ua、L1ub、L1va、L1vb以及L1wa、L1wb和各相线圈L2u～L2w的线圈部L2ua、L2ub、L2va、L2vb以及L2wa、L2wb以通电电流的方向变成同一方向的方式被卷绕在夹着各个齿T的槽SL上。

就这样，第1三相电动机绕组L1的各相线圈L1u～L1w的线圈部L1ua、L1ub、L1va、L1vb以及L1wa、L1wb和第2三相电动机绕组L2的各相线圈L2u～L2w的线圈部L2ua、L2ub、L2va、L2vb以及L2wa、L2wb分别被卷绕在相互不同的12个齿上。也就是说，依照下面的顺序将L1ua、L1ub、L1va、L1vb以及L1wa、L1wb和L2ua、L2ub、L2va、L2vb以及L2wa、L2wb分别卷绕安装在12个齿上，即，首先，沿顺时针方向按照L1ua、L1va、L1wa的顺序沿着同一卷绕方向将作为第一系统的相线圈L1ua、L1va、L1wa分别卷绕安装在齿上，接下来，沿顺时针方向按照L2ua、L2va、L2wa的顺序沿着同一卷绕方向将作为第二系统的相线圈L2ua、L2va、L2wa分别卷绕安装在齿上，然后，沿顺时针方向按照L1ub、L1vb、L1wb的顺序沿着同一卷绕方向将作为第一系统的相线圈L1ub、L1vb、L1wb分别卷绕安装在齿上，最后，沿顺时针方向按照L2ub、L2vb、L2wb的顺序沿着同一卷绕方向将作为第二系统的相线圈L2ub、L2vb、L2wb分别卷绕安装在齿上。因此，第1三相电动机绕组L1和第2三相电动机绕组L2的同相的线圈部被卷绕安装成不会同时与由转子12R的各个磁极的永久磁铁PM形成的同一的磁通链接。从而，由第1三相电动机绕组L1的各个线圈部和第2三相电动机绕组L2的各个线圈部构成将彼此的磁干涉抑制到最小限度的磁路。

参照图5对电动机控制装置的示例进行说明。在图5所示的电动机控制装置的示例中，从各自的逆变器分别将电流供应给具有这样的双系统绕组的三相电动机，在一方的逆变器的开关单元发生了不能导通的OFF故障(开路故障)的情况下，确定发生了故障的故障开关单元，并且，控制除了故障开关单元之外的开关单元，同时，还控制除了包含故障开关单元在内的故障逆变器之外的正常逆变器。

电动机控制装置100具备控制运算单元110、电动机驱动电路120A以及120B和电动机电流切断电路130A以及130B，其中，用于运算出电动机电流指令值的控制运算单元110包括异常检测单元111；从控制运算单元110输出的电压指令值V1*被输入到电动机驱动电路120A中，从控制运算单元110输出的电压指令值V2*被输入到电动机驱动电路120B中；电动机电流切断电路130A被插在电动机驱动电路120A的输出一侧与三相电动机200的第1电动机绕组L1之间，电动机电流切断电路130B被插在电动机驱动电路120B的输出一侧与三相电动机200的第2电动机绕组L2之间。

三相电动机200具备用于检测出转子的旋转位置的诸如霍尔元件之类的旋转位置传感器101，来自旋转位置传感器101的检测值被输入到转子旋转角检测电路102中，转子旋转角检测电路102检测出转子旋转角θm。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被输入到电动机控制装置100内的控制运算单元110中，同时，从转子旋转角检测电路102输出的转子旋转角θm也被输入到电动机控制装置100内的控制运算单元110中。另外，从电动机200的第1电动机绕组L1的各相线圈输出后再从电动机驱动电路120A内的电流检测电路121A输出的电动机电流I1d和从电动机200的第2电动机绕组L2的各相线圈输出后再从电动机驱动电路120B内的电流检测电路121B输出的电动机电流I2d均被输入到控制运算单元110中。还有，从作为直流电源的电池103经由噪声滤波器104将直流电流供应给电动机驱动电路120A以及120B。

在控制运算单元110中，当电动机驱动电路120A和120B均为正常的时候，基于转向转矩Ts和车速Vs并参照预先设定的图A(マップA)，运算出电流指令值I1*(或I2*)；当电动机驱动电路120A和120B均为异常的时候，基于转向转矩Ts和车速Vs并参照预先设定的图B(マップB)，运算出电流指令值I1*(或I2*)。

还有，在控制运算单元110中，基于运算出的电流指令值I1*(或I2*)和转子旋转角θm，运算出矢量控制的d-q坐标系的d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*，并且，按照转子旋转角θm对运算出的d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*进行2相/3相变换，以便运算出U相电流指令值Iu*、V相电流指令值Iv*和W相电流指令值Iw*。然后，控制运算单元110运算出已经运算出的U相电流指令值Iu*、V相电流指令值Iv*和W相电流指令值Iw*与由电流检测电路121A以及121B检测出的电流检测值的每一相的加法值之间的电流偏差ΔIu、ΔIv和ΔIw，并且通过对这些运算出的电流偏差ΔIu、ΔIv和ΔIw进行PI控制运算等，以便运算出针对电动机驱动电路120A以及120B的三个相的电压指令值V1*和V2*，然后将运算出的三个相的电压指令值V1*和V2*输入到电动机驱动电路120A以及120B中。

还有，由被设置在电动机电流切断电路130A与电动机200的第1电动机绕组L1之间的异常检测电路131A检测出的电动机电流检测值I1ud、I1vd以及I1wd和由被设置在电动机电流切断电路130B与电动机200的第2电动机绕组L2之间的异常检测电路131B检测出的电动机电流检测值I2ud、I2vd以及I2wd均被输入到控制运算单元110中。另外，控制运算单元110具备异常检测单元111，该异常检测单元111通过对被输入进来的I1ud～I1wd以及I2ud～I2wd和控制运算单元110自身运算出的各相电流指令值Iu*、Iv*以及Iw*进行比较，以便检测出作为构成逆变器122A以及122B的开关元件的场效应晶体管(FET)Q1～Q6的开路故障(OFF故障)和短路故障(ON故障)。在异常检测单元111中，当检测出构成逆变器122A以及122B的FET的开路故障或短路故障的时侯，将异常检测信号SAa或SAb输入到检测出异常的电动机驱动电路120A或电动机驱动电路120B的栅极驱动电路123A或栅极驱动电路123B中。

从控制运算单元110输出的三个相的电压指令值V1*和V2*被输入到电动机驱动电路120A以及120B中以便形成栅极信号。电动机驱动电路120A以及120B具备兼作异常时电流控制单元的栅极驱动电路123A以及123B和逆变器122A以及122B。还有，从栅极驱动电路123A以及123B输出的栅极信号被输入到逆变器122A以及122B中。

当来自控制运算单元110的电压指令值V1*以及V2*被分别输入到栅极驱动电路123A以及123B的时候，栅极驱动电路123A以及123B基于电压指令值V1*以及V2*和三角波的载波信号Sc来形成6个PWM信号，并将这些PWM信号输入到逆变器122A以及122B中。

还有，在异常检测信号SAa没有从控制运算单元110被输入到栅极驱动电路123A的正常的情况下，栅极驱动电路123A将三个高电平栅极信号输出到电动机电流切断电路130A，并且，还将两个高电平栅极信号输出到电源切断电路124A；在异常检测信号SAa从控制运算单元110被输入到栅极驱动电路123A的异常的情况下，栅极驱动电路123A将三个低电平栅极信号同时输出到电动机电流切断电路130A以便切断电动机电流，并且，还将两个低电平栅极信号同时输出到电源切断电路124A以便切断电池电力。

同样地，在异常检测信号SAb没有从控制运算单元110被输入到栅极驱动电路123B的正常的情况下，栅极驱动电路123B将三个高电平栅极信号输出到电动机电流切断电路130B，并且，还将两个高电平栅极信号输出到电源切断电路124B；在异常检测信号SAb从控制运算单元110被输入到栅极驱动电路123B的异常的情况下，栅极驱动电路123B将三个低电平栅极信号同时输出到电动机电流切断电路130B以便切断电动机电流，并且，还将两个低电平栅极信号同时输出到电源切断电路124B以便切断电池电力。

电池103的电池电流经由噪声滤波器104和电源切断电路124A后被输入到逆变器122A中，平滑用电解电容器CA被连接到逆变器122A的输入一侧。还有，电池103的电池电流经由噪声滤波器104和电源切断电路124B后被输入到逆变器122B中，平滑用电解电容器CB被连接到逆变器122B的输入一侧。

逆变器122A和逆变器122B均为具有作为开关元件的六个场效应晶体管(FET)Q1～Q6并且并联连接了通过串联连接两个FET而形成的三个开关臂SAu、SAv以及SAw的结构。还有，通过从栅极驱动电路123A输出的栅极信号被输入到逆变器122A中的场效应晶体管(FET)Q1～Q6的各个栅极，以便使得U相电流Iu、V相电流Iv以及W相电流Iw从各个开关臂SAu、SAv以及SAw的FET间经由电动机电流切断电路130A后被输入到电动机200的第1绕组L1。同样地，通过从栅极驱动电路123B输出的栅极信号被输入到逆变器122B中的场效应晶体管(FET)Q1～Q6的各个栅极，以便使得U相电流Iu、V相电流Iv以及W相电流Iw从各个开关臂SAu、SAv以及SAw的FET间经由电动机电流切断电路130B后被输入到电动机200的第2绕组L2。

电动机电流切断电路130A具有三个电流切断用场效应晶体管(FET)QA1、QA2以及QA3；电动机电流切断电路130B具有三个电流切断用场效应晶体管(FET)QB1、QB2以及QB3。还有，电动机电流切断电路130A以及130B的场效应晶体管(FET)QA1～QA3以及QB1～QB3将各自的寄生二极管D的阴极设为逆变器122A以及122B侧，使各自朝同一方向连接。

另外，电源切断电路124A具有这样的串联电路结构，即，两个场效应晶体管(FET)QC1、QC2的漏极彼此被相互连接，并且寄生二极管成为反方向；电源切断电路124B具有这样的串联电路结构，即，两个场效应晶体管(FET)QD1、QD2的漏极彼此被相互连接，并且寄生二极管成为反方向。还有，场效应晶体管(FET)QC1和QD1的源极被相互连接后，再被连接到噪声滤波器104的输出一侧；场效应晶体管(FET)QC2和QD2的源极被连接到逆变器122A以及122B的场效应晶体管(FET)Q1、Q2以及Q3的各个源极。

图6示出了控制运算单元110的详细的结构示例。如图6所示，补偿控制运算单元113例如基于电动机角速度ω运算出用于补偿横摆率的收敛性的收敛性补偿值，基于电动机角加速度α运算出用于补偿相当于因电动机200的惯性而发生的扭矩的量并且防止惯性感或控制响应性的恶化的扭矩补偿值，基于估计或检测出的SAT运算出用于补偿电动机200的辅助力的SAT补偿值，然后基于这些运算出的补偿值运算出补偿信号Icom。通过补偿信号Icom在加法单元114与来自电流指令值运算单元112的电流指令值Irefa相加，运算出补偿后的电流指令值Irefb。补偿后的电流指令值Irefb被输入到d-q轴电流指令值运算单元140中。

d-q轴电流指令值运算单元140具备d轴电流指令值运算单元141、q轴电流指令值运算单元142、感应电压模型运算单元143和2相/3相变换单元144。d轴电流指令值运算单元141基于电流指令值Irefa和电动机角速度ω运算出d轴电流指令值Id*。感应电压模型运算单元143基于电动机旋转角θm和电动机角速度ω运算出d-q轴感应电压模型EMF(Electro Magnetic Force)的d轴EMF成分ed(θ)和q轴EMF成分eq(θ)。q轴电流指令值运算单元142基于从感应电压模型运算单元143输出的d轴EMF成分ed(θ)以及q轴EMF成分eq(θ)、由d轴电流指令值运算单元141运算出的d轴电流指令值Id*、电流指令值Irefb和电动机角速度ω运算出q轴电流指令值Iq*。

2相/3相变换单元144将2相的d轴电流指令值Id*和q轴电流指令值Iq*变换成3相电流指令值Ia*、Ib*和Ic*，并将电流指令值Ia*、Ib*和Ic*输入到电压指令值运算单元150。

电压指令值运算单元150基于U相电流指令值Iu*、V相电流指令值Iv*以及W相电流指令值Iw*和由电流检测电路121A以及121B检测出的电流检测值I1d以及I2d运算出电压指令值V1*以及V2*。具体而言，电压指令值运算单元150首先基于由电流检测电路121A以及121B检测出的电流检测值I1d以及I2d运算出各相电流检测值Iu、Iv以及Iw，然后，通过从U相电流指令值Iu*、V相电流指令值Iv*以及W相电流指令值Iw*中减去各相电流检测值Iu、Iv以及Iw，以便运算出电流偏差ΔIu、ΔIv以及ΔIw。接下来，通过对电流偏差ΔIu、ΔIv以及ΔIw进行PI控制运算等，以便运算出针对电动机驱动电路120A以及120B的三个相的电压指令值V1*和V2*。在异常检测单元111没有检测出异常的正常状态下，三个相的电压指令值V1*和V2*作为彼此均为相同值被输出，在通常情况下，电动机驱动电路120A以及120B各自分担并承包50％的转向辅助所需要的电流量。

在针对这样的双系统绕组电动机(具有两套绕组的电动机)的电动机控制装置中，对在一个系统绕组驱动状态(一套绕组驱动状态)情况下的电动机线圈特性和控制用电动机参数进行说明。

考虑了相间电感的电动机1相(U相)线圈的电压方程式由下述式1表示。

(式1)

其中，

V_nu：U相电动机线圈两端(中性点与电动机端子之间)电压[V]

I_u、I_v、I_w：U相、V相、W相电动机线圈电流[A]

L_u：U相电动机线圈自电感[H]

M_uv、M_uw：U相与V相之间、U相与W相之间的互电感[H]

R_u：U相电动机线圈电阻[Ω]

ω_e：电动机电角速度[rad/s]

Φ_f：电角速度电动势系数(∝扭矩常数)[V/(rad/s)]＝[Wb]

假定在上述式1中通过反电动势补偿功能将表示反电动势的项ω_eΦ_f完全取消并将该项省略的话，则下述式2成立。

(式2)

在这里，假定互电感M_uv＝M_uw并用M_P(系统间他相互电感[H])来表示这些互电感M_uv和M_uw，而且，还用L_P(系统间同相互电感[H])来表示L_U，然后再整理上述式2的话，则可以获得下述式3。

(式3)

在这里，因为根据三相电动机的绕组原理下述式4成立，所以使用下述式4来整理上述式3的话，则可以获得下述式5和式6。

(式4)

(式5)

(式6)

因此，电动机1相(U相)线圈的传递函数P_mu(s)可以由下述式7表示。

(式7)

因此，如图7所示，当通过与式7的电动机线圈串联来构成电流反馈控制系统的时候，用于使Irefu→Iu的传递函数相当于响应频率f_FB[Hz]的一阶滞后模型的电流反馈控制单元C_FBu(s)可以由下述式8表示。

(式8)

如图7所示，在U相的相电流指令值Irefu经由作为反馈路径的基于式8的电流反馈控制单元和基于式7的电动机线圈后从而获得电动机相电流Iu的情况下，因为(L_P－M_P)s+R_u被分子分母抵消从而形成反馈控制回路，所以输入输出的传递函数可以由下述式9表示。对于其他的相的电流来说，也是同样的。

(式9)

接下来，对在两个系统绕组驱动状态(两套绕组驱动状态)情况下的电动机线圈特性和控制用电动机参数进行说明。

与一个系统绕组驱动状态的场合同样地，假定通过反电动势补偿将电动机反电动势完全取消，并且考虑系统间/相间的互电感的话，则电动机1系统/1相(第一系统/U相)线圈的电压方程式可以由下述式10表示。

(式10)

其中，

V'_1nu：第一系统U相通电有效输入电压[V]

I_1u、I_1v、I_1w：第一系统U相、V相、W相电动机线圈电流[A]

I_2u、I_2v、I_2w：第二系统U相、V相、W相电动机线圈电流[A]

L_1u：第一系统U相电动机线圈自电感[H]

M_1u1v：第一系统U相与第一系统V相之间的互电感[H]

M_1u2w：第一系统U相与第二系统W相之间的互电感[H]

R_1u：第一系统U相电动机线圈电阻[Ω]

在这里，假定M_1u1v＝M_1u1w并用M_P(系统内相间互电感[H])来表示M_1u1v和M_1u1w，还假定M_1u2v＝M_1u2w并用M_S(系统间他相互电感[H])来表示M_1u2v和M_1u2w，而且，还用M_L(系统间同相互电感[H])来表示M_1u2u，然后再整理上述式10的话，则可以获得下述式11。作为其前提，下述式12成立。

(式11)

(式12)

另外，假定I_1u＝I_2u(系统间同相的电流同步)并用I_u来表示I_1u和I_2u的话，则下述式13和式14成立。

(式13)

(式14)

因此，电动机1系统/1相(第一系统/U相)线圈的传递函数P_m1u(s)可以由下述式15表示。

(式15)

因此，如图8所示，当通过与式15的电动机线圈串联来构成电流反馈控制系统的时候，用于使Iref1u→I1u的传递函数相当于响应频率f_FB[Hz]的一阶滞后模型的电流反馈控制单元C_FB1u(s)可以由下述式16表示。

(式16)

如图8所示，在U相的相电流指令值Iref1u经由作为反馈路径的基于式16的电流反馈控制单元和基于式15的电动机线圈后从而获得电动机相电流I1u的情况下，因为(L_P－M_P+M_L－M_S)s+R_1u被分子分母抵消从而形成反馈控制回路，所以输入输出的传递函数可以由上述式9表示。对于其他的相的电流来说，也是同样的。

如上所述，不论是一个系统绕组驱动状态的场合还是两个系统绕组驱动状态的场合，都可以通过变更电流反馈控制单元和电动机线圈的参数，从而总是能够获得相同的传递函数。本发明以这样的前提为基础，如图9所示，为这样的结构，即，具备电压指令值运算单元150A和电压指令值运算单元150B，并且，从用于检测并判别出故障或异常的故障判别单元160输出参数切换信号PSW和故障系统切断指令FSS。

也就是说，在本发明的电动机控制装置中，如上所述那样生成的q轴电流指令值Iq*、d轴电流指令值Id*以及电动机电角度θm被输入到电流指令值提前角补偿单元以及2相/3相变换单元163中，各相电流指令值Iu*、Iv*以及Iw*被输入到电压指令值运算单元150A内的电动机相电流控制单元151A和电压指令值运算单元150B内的电动机相电流控制单元151B中。还有，电动机电角度θm被输入到电动机旋转次数运算单元162中，由电动机旋转次数运算单元162运算出的电动机旋转次数与电动机电角度一起被输入到电压指令值运算单元150A内的反电动势补偿单元152A和电压指令值运算单元150B内的反电动势补偿单元152B中。电动机相电流控制单元151A和反电动势补偿单元152A的各个输出分别被相加，加法结果作为各相电压指令值V1*被输入到电动机驱动电路161A中，由电动机驱动电路161A内的电流检测单元检测出的各相电流检测值I1d被反馈到电动机相电流控制单元151A。同样地，电动机相电流控制单元151B和反电动势补偿单元152B的各个输出分别被相加，加法结果作为各相电压指令值V2*被输入到电动机驱动电路161B中，由电动机驱动电路161B内的电流检测单元检测出的各相电流检测值I2d被反馈到电动机相电流控制单元151B。

故障判别单元160如上所述那样判定故障(还包括异常)，在故障发生的时侯，产生故障系统切断指令并将其输入到电动机驱动电路161A和电动机驱动电路161B中，以便切断故障系统的电路。将参数切换信号PSW输入到电动机相电流控制单元151A和电动机相电流控制单元151B中，并且根据进行驱动的绕组系统的个数来变更参数。也就是说，在正常时的两个系统进行驱动的情况下，采用式16的参数(L_P－M_P+M_L－M_S)；在一个系统发生了故障并且另外一个系统进行驱动的情况下，采用式8的参数(L_P－M_P)。

就这样，在以具备电流控制单元的三相电流反馈方式经由每个绕组系统的电动机驱动电路来控制具有多系统电动机绕组的电动机的电动机控制装置中，通过具备用于根据多系统电动机绕组的驱动系统的个数来切换并变更电流控制单元的参数的功能，即使因切换发生了故障的系统从而导致电动机的电气响应特性发生变化，也可以通过切换电流反馈控制单元的参数来对应，从而能够实现不会发生异音和振动并且没有转向不协调感的电动机控制装置。

尽管在上述实施方式中对具有双系统绕组的三相电动机进行了说明，但本发明也可以同样适用于具有三个系统以上的多系统电动机绕组的电动机。

附图标记说明

1 转向盘(方向盘)

2 柱轴(转向轴或方向盘轴)

10 扭矩传感器

12 车速传感器

14 转向角传感器

20 电动机

30 控制单元(ECU)

100 电动机控制装置

101 旋转位置传感器

103 电池

110 控制运算单元

111 异常检测单元

112 电流指令值运算单元

113 补偿控制运算单元

120A、120B 电动机驱动电路

121A、121B 电流检测电路

122A、122B 逆变器

123A、123B 栅极驱动电路

124A、124B 电源切断电路

130A、130B 电动机电流切断电路

131A、131B 异常检测电路

140 d-q轴电流指令值运算单元

141 d轴电流指令值运算单元

142 q轴电流指令值运算单元

143 感应电压模型运算单元

150、150A、150B 电压指令值运算单元

160 故障判别单元

200 双系统绕组电动机