马达控制器和电动助力转向装置的制作方法

专利名称：马达控制器和电动助力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种马达控制器和一种具有所述马达控制器的电动助力转向装置。

背景技术：
在许多情况下，设置在电动助力转向装置(EPS)中的马达控制器包括异常检测装置，异常检测装置检测异常，例如由于供电电缆断开或驱动电路的接触损坏而造成在马达的相即U、V或W相的任何一相中发生的故障电流流动。通常，如果异常检测装置检测到异常，即迅速停止马达以进行故障保护。这非常大地改变了EPS的转向特性，从而需要驾驶员增加施加给转向盘的力。
在这方面，例如，日本早期公开专利公报第2003-26020号公开了一种马达控制器，即使在相中已经检测到这种故障之后，该马达控制器仍通过使用除具有故障电流流动的相之外的两相而持续地操作马达。通过这种方式，辅助力持续地施加到转向系统，以辅助驾驶员对转向盘的操纵。这消除了驾驶员负荷的增加。
但是，即使马达通过除其中已经发生电流流动故障的相之外的两相以如上所述的方式得以持续地致动，在将正弦电流输送给所述两相中的每相的情况下(例如，在U相中已经发生电流流动故障而将正弦电流输送给V相和W相的情况下，如图27所示)，则会引起转矩脉动，从而会由于转矩脉动而使转向舒适度下降。具体地，参照将两相驱动模式时马达电流的变化表示在d/q坐标系统中的图28，尽管为马达转矩的目标控制值的q轴电流命令值固定不变，但是实际的q轴电流值却以正弦方式变化。因此，马达在没有获得与所要求的转矩匹配的马达电流的情况下持续运转。
此外，在许多情况下，基于d/q坐标系统中的电流偏差(主要是q轴电流偏差)与预定阈值之间的比较来执行控制系统中异常---例如由于驱动电路故障或者传感器异常而引起的过电流的产生---的检测(例如，参照日本早期公开专利公报第2006-67731号)。但是，如上所述，因为在两相驱动模式时d-q坐标系统中的每个电流值均以正弦形状变化，所以无论控制系统中是否存在异常都会产生电流偏差。因此，存在这样的问题，即在两相驱动模式时无法检测到异常。


发明内容
因此，本发明的目的是提供一种马达控制器和一种电动助力转向装置，当由于在马达的任何一相中产生故障电流流动而导致采取两相驱动模式时，它们精确地检测异常同时有效地抑制转矩脉动的产生。
为了实现上述目的，并且根据本发明的第一方面，提供了一种马达控制器，包括马达控制信号输出部分；和驱动电路，其基于从马达控制信号输出部分输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力。马达控制信号输出部分包括电流命令值计算部分、马达控制信号产生部分和异常检测部分。马达控制信号产生部分通过基于由电流命令值计算部分计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生马达控制信号。异常检测部分基于d/q坐标系统的电流偏差来检测控制系统的异常，并且检测马达的任何一相中的电流流动故障。在异常检测部分检测到发生在马达的任何一相中的电流流动故障的情况下，电流命令值计算部分计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相相应的预定转角处，并且，马达控制信号产生部分通过基于所计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，该马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相。马达控制信号输出部分设置有保护部分，用于将由电流命令值计算部分计算出的相电流命令值限制在预定范围内。在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果马达的转角处于其中相电流命令值受到保护部分限制的范围中，则异常检测部分禁止控制系统的异常检测。
根据本发明的第二方面，提供了一种马达控制器，包括马达控制信号输出部分；和驱动电路，其基于从马达控制信号输出部分输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力。马达控制信号输出部分包括电流命令值计算部分、马达控制信号产生部分和异常检测部分。马达控制信号产生部分通过基于由电流命令值计算部分计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生马达控制信号。异常检测部分基于预定阈值与d/q坐标系统的电流偏差之间的比较来检测控制系统的异常，并且检测马达的任何一相中的电流流动故障。在异常检测部分检测到发生在马达的任何一相中的故障电流流动的情况下，电流命令值计算部分计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相相应的预定转角处，并且，马达控制信号产生部分通过基于所计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，该马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相。马达控制信号输出部分设置有保护部分，用于将由电流命令值计算部分计算出的相电流命令值限制在预定范围内。在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果马达的转角处于其中相电流命令值受到保护部分限制的范围中，则异常检测部分改变阈值以对应于由于对相电流命令值进行限制而产生的d/q坐标系统的电流偏差的波动。
根据本发明的第三方面，提供了一种马达控制器，包括马达控制信号输出部分；和驱动电路，其基于从马达控制信号输出部分输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力。马达控制信号输出部分包括电流命令值计算部分、马达控制信号产生部分和异常检测部分。马达控制信号产生部分通过基于由电流命令值计算部分计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生马达控制信号。异常检测部分基于d/q坐标系统的电流偏差来检测控制系统的异常，并且检测马达的任何一相中的电流流动故障。在异常检测部分检测到发生在马达的任何一相中的电流流动故障的情况下，电流命令值计算部分计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相相应的预定转角处，并且，马达控制信号产生部分通过基于所计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，该马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相。马达控制信号输出部分设置有保护部分，用于将由电流命令值计算部分计算出的相电流命令值限制在预定范围内。在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，异常检测部分计算d/q坐标系统的假定电流命令值，该假定电流命令值对应于由电流命令值计算部分计算出的相电流命令值，并且异常检测部分基于d/q坐标系统的实际电流值与所计算出的假定电流值之间的偏差来执行控制系统的异常检测。
根据本发明的第四方面，提供了一种马达控制器，包括马达控制信号输出部分；和驱动电路，其基于从马达控制信号输出部分输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力。马达控制信号输出部分包括电流命令值计算部分、马达控制信号产生部分和异常检测部分。马达控制信号产生部分通过基于由电流命令值计算部分计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生马达控制信号。异常检测部分检测控制系统的异常并且检测马达的任何一相中的电流流动故障。在异常检测部分检测到发生在马达的任何一相中的电流流动故障的情况下，电流命令值计算部分计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相相应的预定转角处，并且，马达控制信号产生部分通过基于所计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，该马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相。在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，异常检测部分基于其中没有产生故障电流流动的两相中的至少一相的相电流偏差来执行控制系统的异常检测。
根据本发明的第五方面，提供了一种马达控制器，包括马达控制信号输出部分；和驱动电路，其基于从马达控制信号输出部分输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力。马达控制信号输出部分包括电流命令值计算部分、马达控制信号产生部分和异常检测部分。马达控制信号产生部分通过基于由电流命令值计算部分计算出的电流命令值执行电流反馈控制来产生马达控制信号。异常检测部分检测控制系统的异常并且检测马达的任何一相中的电流流动故障。在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，异常检测部分基于其中没有产生电流流动故障的两相的相电流值的总值来执行控制系统的异常检测。
根据本发明的第六方面，提供了一种包括任一上述马达控制器的电动助力转向装置。
从下面结合附图的以示例方式说明本发明原理的描述中，本发明的其它方面和优点将变得清楚了然。



参照对在目前属于优选的实施方式的以下描述以及参照附图，可以最好地理解本发明及其目的和优点，在所述附图中 图1是示出根据本发明第一实施方式的电动助力转向装置(EPS)的示意图； 图2是表示图1中的EPS的电气配置的框图； 图3是表示由图1中的EPS执行的用以确定是否已经发生异常的程序的流程图； 图4是示出在U相中已经发生电流流动故障的情况下，当如图1所示的EPS处于两相驱动模式时相电流的变化的曲线图； 图5是示出在V相中已经发生电流流动故障的情况下，当如图1所示的EPS处于两相驱动模式时相电流的变化的曲线图； 图6是示出在W相中已经发生电流流动故障的情况下，当如图1所示的EPS处于两相驱动模式时相电流的变化的曲线图； 图7是示出在U相中已经发生电流流动故障的情况下，当如图1所示的EPS处于两相驱动模式时q轴电流的变化的曲线图； 图8是示出在V相中已经发生电流流动故障的情况下，当如图1所示的EPS处于两相驱动模式时q轴电流的变化的曲线图； 图9是示出在W相中已经发生电流流动故障的情况下，当如图1所示的EPS处于两相驱动模式时q轴电流的变化的曲线图； 图10是表示用于切换图1中的EPS的控制模式的程序的流程图； 图11是表示用于在图1中的EPS的两相驱动模式下产生马达控制信号的程序的流程图； 图12是表示由图1中的EPS执行的用于检测控制系统中的异常的程序的流程图； 图13是示出在U相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据本发明第二实施方式的EPS的两相驱动模式下q轴电流偏差的变化的曲线图； 图14是示出在V相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第二实施方式的EPS的两相驱动模式下q轴电流偏差的变化的曲线图； 图15是示出在W相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第二实施方式的EPS的两相驱动模式下q轴电流偏差的变化的曲线图； 图16是表示由根据第二实施方式的EPS执行的用于检测控制系统中的异常的程序的流程图； 图17是示出在U相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第二实施方式的EPS的两相驱动模式下d轴电流的变化的曲线图； 图18是示出在V相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第二实施方式的EPS的两相驱动模式下d轴电流的变化的曲线图； 图19是示出在W相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第二实施方式的EPS的两相驱动模式下d轴电流的变化的曲线图； 图20是表示由根据本发明第三实施方式的EPS执行的用于检测控制系统中的异常的程序的流程图； 图21是示出在U相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第三实施方式的EPS的两相驱动模式下d/q轴合成矢量的变化的曲线图； 图22是示出在V相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第三实施方式的EPS的两相驱动模式下d/q轴合成矢量的变化的曲线图； 图23是示出在W相中已经发生电流流动故障的情况下，在根据第三实施方式的EPS的两相驱动模式下d/q轴合成矢量的变化的曲线图； 图24是表示由根据本发明第四实施方式的EPS执行的用于检测控制系统中的异常的程序的流程图； 图25是表示由根据本发明第五实施方式的EPS执行的用于检测控制系统中的异常的程序的流程图； 图26是表示由根据本发明第六实施方式的EPS执行的用于检测控制系统中的异常的程序的流程图； 图27是示出传统EPS的两相驱动模式时的相电流的变化的曲线图；以及 图28是示出传统EPS的两相驱动模式时的d轴电流的变化和q轴电流的变化的曲线图。

具体实施例方式 第一实施方式 现在将参照图1到图12描述本发明的第一实施方式。
如图1所示，具有根据第一实施方式的电动助力转向装置(EPS)1的车辆包括从转向盘2延伸的转向轴3。转向轴3通过齿轮齿条机构4连接到齿条轴5。当操纵转向盘2时，转向轴3转动。这种转动通过齿轮齿条机构4而转换成齿条轴5的线性往复运动。当齿条轴5线性往复运动时，能转向的轮6的转向角发生变化。
EPS 1包括EPS作动器10和ECU 11。EPS作动器10是将辅助力施加到车辆的转向系统以辅助驾驶员操纵转向盘2的转向力辅助设备。ECU11用作控制EPS作动器10的操作的控制装置(控制部分)。
EPS作动器10是由马达12驱动的齿条式EPS作动器。马达12与齿条轴5共轴布置。马达12产生辅助转矩，该辅助转矩通过未图示的滚珠螺旋机构传递给齿条轴5。马达12为无刷型马达，并且在由从ECU 11供应的三相或U、V和W相的驱动电力驱动时转动。ECU 11以给转向系统施加合适水平的辅助力的方式来调整由马达12产生的辅助转矩(动力辅助控制)。换句话说，ECU 11起到马达控制器的作用。
转矩传感器14和车速传感器15连接到ECU 11。ECU 11基于分别由转矩传感器14和车速传感器15检测的转向转矩τ和车速V来控制EPS作动器10的操作，并进行动力辅助控制。
下面将说明EPS 1的电气配置。
如图2所示，图2是表示EPS 1的框图，ECU 11具有微型计算机17和驱动电路18。微型计算机17用作输出马达控制信号的马达控制信号输出部分(马达控制信号输出装置)。驱动电路18基于由微型计算机17输出的马达控制信号向马达12供应三相驱动电力。
驱动电路18是公知的PWM变换器，其通过并联连接与三相中的各相相应的三个臂而构成。每个臂包括一对串联连接的开关元件。由微型计算机17输出的马达控制信号限定每个开关元件的接通占空比。当马达控制信号提供给每个开关元件的门接线端时，开关元件响应于马达控制信号而被选择性地接通和断开。这会将安装在车辆中的未示出电源的直流电压转换成三相驱动电力。该驱动电力然后被输送给马达12。
ECU 11具有电流传感器21u、21v、21w和转角传感器22。电流传感器21u、21v、21w中的每一个检测相电流值Iu、Iv、Iw中的相应一个，相电流值Iu、Iv、Iw是供应给马达12的相电流的值。转角传感器22检测马达12的转角θ。基于马达12的转角θ和相电流值Iu、Iv、Iw以及转向转矩τ和车速V，微型计算机17将马达控制信号提供给驱动电路18。
在正常状态下，为了产生马达控制信号，微型计算机17将相电流值Iu、Iv、Iw转换成d/q坐标系统的d轴电流值Id和q轴电流值Iq。微型计算机17因而对d/q坐标系统中的电流进行反馈控制。
微型计算机17包括电流命令值计算部分(电流命令值计算装置)23和马达控制信号产生部分(马达控制信号产生装置)24。电流命令值计算部分23计算电流命令值作为将被施加到转向系统的辅助力---即马达转矩---的目标控制值。更具体地，在正常状态下，基于分别由转矩传感器14和车速传感器15检测到的转向转矩τ和车速V，电流命令值计算部分23计算d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊。电流命令值计算部分23然后将所获得的d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊输出到马达控制信号产生部分24。连同由电流命令值计算部分23提供的d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊，马达控制信号产生部分24接收由电流传感器21u、21v、21w提供的相电流值Iu、Iv、Iw以及由转角传感器22提供的转角θ。因此，基于相电流值Iu、Iv、Iw和转角θ(电角度)，马达控制信号产生部分24对d/q坐标系统中的电流进行反馈控制。结果是，基于由电流命令值计算部分23确定的为d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊的电流命令值，产生马达控制信号。
马达控制信号产生部分24具有第一控制部分24a，该第一控制部分24a通过d/q坐标系统中的电流的反馈控制来计算相电压命令值Vu＊、Vv＊、Vw＊。在正常状态下，马达控制信号产生部分24基于相电压命令值Vu＊、Vv＊、Vw＊产生马达控制信号。
更具体地，相电流值Iu、Iv、Iw和转角θ一起被输入到第一控制部分24a的三相/两相转换部分25。三相/两相转换部分25将相电流值Iu、Iv、Iw转换成d/q坐标系统中的d轴电流值Id和q轴电流值Iq。由电流命令值计算部分23输出的q轴电流命令值Iq＊与q轴电流值Iq一起被输入到减法器26q。由电流命令值计算部分23输出的d轴电流命令值Id＊与d轴电流值Id一起被输入到减法器26q。在图示的实施方式中，电流命令值计算部分23输出零作为d轴电流命令值Id＊。减法器26d获得d轴电流偏差ΔId，减法器26q获得q轴电流偏差ΔIq。d轴电流偏差ΔId和q轴电流偏差ΔIq被分别输入到反馈控制部分27d和反馈控制部分27q。反馈控制部分27d、27q各自进行反馈控制，以便使d轴电流值Id和q轴电流值Iq分别追从d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊。
具体地，反馈控制部分27d通过将由减法器26d提供的d轴电流偏差ΔId乘以预定反馈增益(PI增益)而获得d轴电压命令值Vd＊。反馈控制部分27q通过将由减法器27q输入的q轴电流偏差ΔIq乘以预定反馈增益(PI增益)而获得q轴电压命令值Vq＊。d轴电压命令值Vd＊和q轴电压命令值Vq＊连同转角θ一起被输入到两相/三相转换部分28。两相/三相转换部分28将d轴电压命令值Vd＊和q轴电压命令值Vq＊转换成相电压命令值Vu＊、Vv＊、Vw＊。
相电压命令值Vu＊、Vv＊、Vw＊通过切换控制部分29而被输入到PWM转换部分30。PWM转换部分30产生与相电压命令值Vu＊、Vv＊、Vw＊相应的负荷命令值αu、αv、αw。马达控制信号产生部分24产生具有由负荷命令值αu、αv、αw控制的接通占空比的马达控制信号。微型计算机17输出马达控制信号到驱动电路18的各开关元件的门接线端。通过这种方式，驱动电路18的操作或者通向马达12的驱动电力的供应得到控制。(异常发生时的控制) 参照图2，ECU 11的微型计算机17具有异常检测部分(异常检测装置)31，该异常检测部分31检测EPS 1的异常并识别异常的性质。ECU 11(微型计算机17)以与由异常检测部分31所识别的异常的性质相应的方式改变马达12的控制模式。
通知在EPS作动器10的机械系统中发生异常的异常信号S_tr被输入到异常检测部分31。响应于接收到异常信号S_tr，异常检测部分31检测EPS 1的机械系统中的异常。同样，例如q轴电流命令值Iq＊，q轴电流值Iq，相电流值Iu、Iv、Iw，马达12的转动角速度ω以及负荷命令值αu、αv、αw的状态量被输入到异常检测部分31。基于这些状态量，异常检测部分31检测控制系统中的异常。具体地，异常检测部分31监测q轴电流偏差ΔIq，以检测与控制系统有关的异常，例如转矩传感器14的故障、驱动电路18的故障等，并且在q轴电流偏差ΔIq在预定时间上等于或大于预定阈值的情况下确定在控制系统中存在异常。此外，异常检测部分31基于相电流值Iu、Iv、Iw，转动角速度ω以及负荷命令值αu、αv、αw来检测在马达12的任何一相中的电流流动故障，所述电流流动故障由电力电缆(包括马达线圈)断开或驱动电路18的失效接触引起。
如果X相的相电流值Ix(＝Iu、Iv或Iw)小于或等于预定值Ith(|Ix|≤Ith)并且转动角速度ω小于或等于预定值ω0(|ω|≤ω0)，则根据对应于该相的负荷命令值αx(＝αu、αv或αw)是否持续地保持在与值Ith和ω0相应的预定范围之外来检测该相中的电流流动故障，所述预定范围大于或等于预定值αLo并且小于或等于预定值αHi(αLo≤αx≤αHi)。
相电流值Ix的值Ith设定为0或接近0的值。转动角速度ω的值ω0设定为与马达12的基本速度(最大转数)相应的值。负荷命令值αx的阈值αLo设定为小于正常状态下负荷命令值αx的最小值的值。负荷命令值αx的值αHi设定为大于正常状态下负荷命令值αx的最大值的值。
换句话说，参照图3，在步骤101，异常检测部分31确定由电流传感器21u、21v、21w之一检测到的X相的相电流值Ix(的绝对值)是否小于或等于值Ith。如果确定相电流值Ix小于或等于值Ith(步骤101是)，则在随后的步骤102中，异常检测部分31确定转动角速度ω(的绝对值)是否小于或等于值ω0。如果确定转动角速度ω小于或等于值ω0(步骤102是)，则在随后的步骤103中，异常检测部分31确定负荷命令值αx是否小于值αLo或大于值αHi。如果确定负荷命令值αx小于值αLo或大于值αHi(步骤103是)，则在步骤104中，异常检测部分31确定在X相中很有可能已经发生电流流动故障。
如果确定相电流值Ix大于预定值Ith(步骤101否)、转动角速度ω大于阈值ω0(步骤102否)或者负荷命令值αx大于或等于值αLo并且小于或等于值αHi(步骤103否)，则在步骤105中，异常检测部分31确定X相没有电流流动故障。
如果在X相中发生电流流动故障，那么X相的相电流值Ix降至零。下面是X相的相电流值Ix变为零或接近零的值的除发生电流流动故障之外的其它两种可能情况。
·--马达12的转动角速度ω达到基本速度(最大转数)。
·--电流命令值为零或接近零的值。
因此，异常检测部分31将X相的相电流值Ix与被设定为零或接近零的值的值Ith进行比较。通过这种方式，异常检测部分31确定相电流值Ix是否为零或接近零的值(步骤101)。然后，异常检测部分31确定是否由于除故障电流流动之外的上述两种情况中的任何一种情况而使得相电流值Ix为零或接近零的值(步骤102、103)。如果这两种情况都被排除在外，则异常检测部分31确定在X相中很有可能已经发生故障电流流动。也就是说，如果在马达12的转动角速度ω没有增加到在其中相电流值Ix降至零或接近零的值---即降至小于或等于值Ith的值---的水平的情况下，负荷命令值αx达到极端水平，则异常检测部分31确定在X相中很有可能已经发生电流流动故障。异常检测部分31针对U、V和W相中的各相执行如图3所示的程序来确定是否已经发生异常。
虽然在出于图示目的的图3中将其省略，不过仅在电源电压大于或等于对马达12进行驱动所需的规定电压时才进行异常确定程序。异常检测部分31仅在X相中很有可能已经发生故障电流流动故障的确定被持续保持超过预定时间时，才在步骤104中做出在X相中已经发生故障电流流动的最终确定。
ECU 11(微型计算机17)基于异常检测部分31的确定结果来切换马达12的控制模式。具体地，异常检测部分31输出确定结果作为异常检测信号S_tm。电流命令值计算部分23和马达控制信号产生部分24依据由异常检测部分31输出的异常检测信号S_tm计算电流命令值并产生马达控制信号。这会切换由微型计算机17操作的马达12的控制模式。
更具体地，ECU 11根据三种控制模式操作，它们是“正常模式”，用于正常状态；“辅助暂停模式”，用于在已经发生异常并因此而需要停止马达12时的情况；以及“两相驱动模式”，用于在马达12的任何一相中已经发生电流流动故障时的情况。只要由异常检测部分31提供的异常检测信号S_tm对应于正常控制模式，那么电流命令值计算部分23以上述方式计算用于正常状态的d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊，同时信号产生部分24同样以上述方式产生用于正常状态的马达控制信号。
如果由异常检测部分31提供的异常检测信号S_tm对应于辅助暂停模式，那么电流命令值计算部分23计算d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊，并且马达控制信号产生部分24以使马达12停止的方式产生马达控制信号。如果在机械系统或转矩传感器14中发生异常，或者如果在供电系统中发生了例如过电流的异常，那么ECU 11的控制模式被切换到辅助暂停模式。根据辅助暂停模式，马达12可立即停止。或者，可通过逐渐减小马达12的输出或者辅助力来停止马达12。在后一种情况下，由电流命令值计算部分23提供的q轴电流命令值Iq＊(的绝对值)逐渐减小。在停用马达12之后，微型计算机17将驱动电路18的开关元件切换到断开状态，并且断开未图示的电源继电器。
如果由异常检测部分31提供的异常检测信号S_tm对应于两相驱动模式，那么马达控制信号产生部分24产生马达控制信号，该控制信号激励除发生电流流动故障的相之外的两相。对应于两相驱动模式的异常检测信号S_tm携带所需的用于标识出在其中已经发生电流流动故障的相的信息。
在两相驱动模式中，除了在与具有故障电流流动的相相应的特定转角处之外，电流命令值计算部分23以这样的方式计算相电流命令值，以产生与所要求的转矩或者马达转矩的目标控制值(q轴电流命令值Iq＊)匹配的马达电流。马达控制信号产生部分24通过参照相应的相电流命令值对相电流进行反馈控制来产生马达控制信号。
具体地，如果由异常检测部分31输出的异常检测信号S_tm对应于两相驱动模式，那么根据其中已经发生电流流动故障的相，电流命令值计算部分23使用下面表达式(1)、(2)和(3)中的其中之一来计算正常起作用的两相中的一相的电流命令值。
如果在U相中已经发生电流流动故障 如果在V相中已经发生电流流动故障 如果在W相中已经发生电流流动故障 使用表达式(1)到(3)计算出的相电流命令值根据具有位于与具有故障电流流动的相相应的特定转角θA、θB(θA＜θB)处的渐近线的正割曲线(余弦的倒数)或余割曲线(正弦的倒数)而变化。参照图4，其中在U相中已经发生电流流动故障，但是在V和W相中保持正常的电流流动，转角θA和转角θB分别是90°和270°。参照图5，其中在V相中已经发生电流流动故障，但是在U和W相中保持正常的电流流动，转角θA和转角θB分别是30°和210°。参照图6，其中在W相中已经发生电流流动故障，但是在U和V相中保持正常的电流流动，转角θA和转角θB分别是150°和330°。
因为U、V和W相的马达线圈12u、12v和12w中的每个实际上具有可应用电流的上限(绝对值)，所以针对于通过前面提到的表达式(1)到(3)计算出的相电流命令值执行将所述值限制在预定范围内的如下所述的保护程序。因此，在如图4到6所示的示例中，当转角处于预定范围内时，以及当转角处于从θ1到θ2的范围内以及从θ3到θ4的范围内时，相电流命令值的绝对值取固定的最大值。
根据基于以这种方式获得的相电流命令值而产生的马达控制信号，来操作马达12。除了在转角θA、θB处之外，这会产生与所要求的转矩(q轴电流命令值Iq＊)匹配的马达电流(q轴电流值Iq)。在例如本实施方式的将保护程序应用于相电流命令值的情况下，在如图7到9所示的示例中，除了各个转角θA、θB附近的范围之外，以及除了其中转角从θ1到θ2和从θ3到θ4的范围之外，产生与所要求的转矩(q轴电流命令值Iq＊)匹配的马达电流(q轴电流值Iq)。因此，不管马达12中的哪一相已经发生故障电流流动，转矩脉动都得到抑制。因此，在保持令人满意的转向舒适度的同时，辅助力得以持续地施加给转向系统。
更具体地，如图2所示，马达控制信号产生部分24具有第二控制部分24b，第二控制部分24b通过依据由电流命令值计算部分23提供的相电流命令值Ix＊(＝Iu＊、Iv＊或Iw＊)而对相电流进行反馈控制，来计算相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊。如果异常检测部分31的异常检测信号S_tm对应于两相驱动模式，则马达控制信号产生部分24基于由第二控制部分24b获得的相电压命令值Vu＊＊、VV＊＊、Vw＊＊产生马达控制信号。第二控制部分24b仅对控制相进行反馈控制，所述控制相是除具有故障电流流动的相之外的两相中的其中之一。通过这种方式，第二控制部分24b获得控制相的相电压命令值。基于该相电压命令值，第二控制部分24b确定相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊。换句话说，基于该相电压命令值，第二控制部分24b确定相电压命令值中的其余两个。
具体地，第二控制部分24b具有控制相选择部分32，该控制相选择部分32接收相电流值Iu、Iv、Iw以及异常检测信号S_tm。根据异常检测信号S_tm，控制相选择部分32从除具有故障电流流动的相之外的两相中选择对其相电流进行反馈控制的相，即控制相。
从电流命令值计算部分23输出的相电流命令值Ix＊被输入到保护部分(保护装置)33。保护部分33执行保护程序以将所输入的相电流命令值Ix＊限制在预定范围内。具体地，保护部分33将相电流命令值Ix＊(的绝对值)限制在由下面表达式(4)表示的范围内从而输出受限值作为相电流命令值Ix＊＊。
-Ix_max≤Ix＊＊≤Ix_max...(4) 在表达式(4)中，值Ix_max是可以供应给X相(U、V或W相)的电流的上限。该上限根据驱动电路18的各个开关元件的额定电流等进行确定。表达式(4)与在这种上限的限制下相电流命令值Ix＊＊应该满足的条件有关。
在保护部分33中应用保护程序之后的相电流命令值Ix＊＊，与从控制相选择部分32输出的控制相的相电流值Ix一起，被输入到减法器34。减法器34通过用相电流命令值Ix＊减去相电流值Ix而获得相电流偏差ΔIx。减法器34然后将所获得的相电流偏差ΔIx输出到反馈控制部分35。反馈控制部分35通过用相电流偏差ΔIx乘以预定反馈增益(PI增益)来计算控制相的相电压命令值Vx＊(＝Vu＊、Vv＊或Vw＊)。
由反馈控制部分35获得的相电压命令值Vx＊被输入到相电压命令值计算部分36。相电压命令值计算部分36基于相电压命令值Vx＊计算相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊。
电流不能流过其中已经发生电流流动故障的相。在两相驱动模式中，除具有故障电流流动的相之外的两相偏移π/2(180°)。因此，具有故障电流流动的相的相电压命令值为零。通过变换被选择作为控制相的相的相电压命令值的符号，而获得除被选择作为控制相的起作用相之外的起作用相的相电压命令值。第二控制部分24b然后将以这种方式获得的相电压命令值(Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊)发送给切换控制部分29。
切换控制部分29接收由异常检测部分31提供的异常检测信号S_tm。如果异常检测部分31的异常检测信号S_tm对应于两相驱动模式，那么切换控制部分29将由第二控制部分24b提供的相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊，而不是由第一控制部分24a提供的相电压命令值Vu＊、Vv＊、Vw＊，输出到PWM转换部分30。PWM转换部分30因此产生具有与相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊相应的接通占空比的马达控制信号。马达控制信号然后被输出到驱动电路18。
下面将说明由微型计算机17执行的用于在两相驱动模式中产生马达控制信号的程序以及用于切换控制模式的程序。
如图10所示，在步骤201，微型计算机17首先确定是否已经发生任何异常。如果确定异常已经发生(步骤201是)，那么在步骤202微型计算机17确定所述异常是否发生在控制系统中。如果确定异常发生在控制系统中(步骤202是)，那么在随后的步骤203中，微型计算机17确定控制模式是否是两相驱动模式。如果确定驱动模式不是两相驱动模式(步骤203否)，那么在随后的步骤204中，微型计算机17确定控制系统的异常是否是产生了故障电流流动相，即是否是在马达12的任何一相中产生了故障电流流动。如果确定控制系统的异常是产生了故障电流流动相(步骤204是)，那么在步骤205中微型计算机17选择两相驱动模式作为控制模式。结果是，用于激励除发生电流流动故障的相之外的两相的马达控制信号被产生并被输出。
如已经描述的，为了在两相驱动模式中产生马达控制信号，计算出根据具有位于与发生故障电流流动的相相应的特定转角θA、θB处的渐近线的正割或余割曲线而发生变化的相电流命令值。参照相电流命令值，对相电流执行反馈控制。
具体地，参照图11，在步骤301中，微型计算机17首先确定在U相中是否已经发生电流流动故障。如果确定在U相中已经发生故障电流(步骤301是)，那么在步骤302中，微型计算机17使用上面列出的表达式(1)计算V相的相电流命令值Iv＊。在随后的步骤303中，微型计算机17针对于相电流命令值Iv＊执行保护程序，并输出被限制在预定范围内的相电流命令值Iv＊＊。然后，在步骤304中，微型计算机17根据相电流命令值Iv＊＊对V相电流进行反馈控制以获得V相的相电压命令值Vv＊。在随后的步骤305中，微型计算机17基于相电压命令值Vv＊确定相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊(Vu＊＊＝0，Vv＊＊＝Vv＊，Vw＊＊＝-Vv＊)。
如果在步骤301确定U相中没有发生电流流动故障(步骤301否)，那么在步骤306中微型计算机17确定在V相中是否已经发生电流流动故障。如果确定在V相中已经发生故障电流流动(步骤306是)，那么在随后的步骤307中，微型计算机17使用前面列出的表达式(2)计算U相的相电流命令值Iu＊。在随后的步骤308中，微型计算机17针对于相电流命令值Iu＊执行保护程序，并输出被限制在预定范围内的相电流命令值Iu＊＊。然后，在步骤309中，微型计算机17根据相电流命令值Iv＊＊对U相电流进行反馈控制以获得U相的相电压命令值Vu＊。在随后的步骤310中，微型计算机17基于相电压命令值Vu＊确定相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊(Vu＊＊＝Vu＊，Vv＊＊＝0，Vw＊＊＝-Vu＊)。
如果在步骤306确定在V相中没有发生电流流动故障(步骤306否)，那么在步骤311中微型计算机17使用前面列出的表达式(3)计算V相的相电流命令值Iv＊。在随后的步骤312中，微型计算机17针对于相电流命令值Iv＊执行保护程序，并输出被限制在预定范围内的相电流命令值Iv＊＊。然后，在步骤313中，微型计算机17根据相电流命令值Iv＊＊对V相电流进行反馈控制以获得V相的相电压命令值Vv＊。在随后的步骤314中，微型计算机17基于相电压命令值Vv＊确定相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊(Vu＊＊＝-Vv＊，Vv＊＊＝Vv＊，Vw＊＊＝0)。
然后，在步骤315，微型计算机17依据在步骤305、310或314中获得的相电压命令值Vu＊＊、Vv＊＊、Vw＊＊产生马达控制信号，并将马达控制信号输出给驱动电流18。
如果在步骤201中确定不存在异常(步骤201否)，那么在步骤206，微型计算机17选择正常控制模式作为控制模式。结果是，如已经描述的，对d/q坐标系统中的电流执行反馈控制以产生并输出马达控制信号。如果在步骤202中确定异常没有发生在控制系统中(步骤202否)，或者如果在步骤203中确定控制模式是两相驱动模式(步骤203是)，或者如果在步骤204中确定控制系统的异常不是产生了故障电流流动相(步骤204否)，那么在步骤207中微型计算机17选择辅助暂停模式作为控制模式。结果是，马达控制信号以使马达12的操作停止以及使电源继电器断开的方式而得以产生和输出。
控制系统的异常检测
接下来，将对本实施方式中对控制系统中的异常进行检测的方式进行描述。
如上所述，当在两相驱动模式中产生马达控制信号时，相电流命令值根据具有位于与其中已经发生故障电流流动的相相应的预定转角θA、θB处的渐近线的正割曲线或余割曲线而变化，并且相电流反馈控制基于相电流命令值执行(参照图4到图6)。因此，理论上，除转角θA、θB之外，产生了与所要求的转矩(q轴电流命令值Iq＊)匹配的马达电流(q轴电流Iq)(参照图7到9)。结果是，转矩脉动的产生得以抑制，并且能够连续给转向系统施加辅助力同时保持令人满意的转向舒适度。异常检测部分31基于q轴电流偏差ΔIq与预定阈值I1之间的比较来检测控制系统中异常的产生。因为以如上方式产生了与所要求的转矩(q轴电流命令值Iq＊)匹配的马达电流(q轴电流Iq)，所以控制系统的异常在理论上理应能够在两相驱动模式中检测出来。
但是，因为各相的马达线圈12u、12v和12w具有可应用电流的(绝对值的)上限，所以在两相驱动模式时计算出的每相的电流命令值要经过保护程序的处理，用于将所述值限制在预定范围内(参照图4到6)。因此，如图7到9所示，在转角θA、θB的附近，不管在控制系统中是否存在异常，都会产生q轴电流偏差ΔIq，从而存在控制系统的异常被错误检测出的可能。考虑到这一点，根据本实施方式，当马达12的任何一相中已经发生电流流动故障时，即在两相驱动模式时，异常检测部分31不利用q轴电流偏差ΔIq执行控制系统的异常检测(禁用控制系统的异常检测)。相电流命令值Ix＊在其中绝对值变为可应用电流的最大值Ix_max或更高(Ix＊≥Ix_max，Ix＊≤-Ix_max)的转角θ的范围内受到限制。因此，通过将上限值+Ix_max和下限值-Ix_max代入前面提到的表达式(1)到(3)中的每一个表达式，并且对表达式(1)到(3)求转角θ的解，则能够明确相电流命令值Ix＊在其中受到限制的转角θ的范围。
具体地，在U相中已经发生电流流动故障的情况下，限定包括有与两条渐近线之一相应的转角θA的限制范围的转角θ1和θ2通过解下面的表达式(5)、(6)、(7)和(8)来确定，表达式(5)、(6)、(7)和(8)通过将上限值+Ix_max和下限值-Ix_max代入前面提到的表达式(1)而获得。
当Iq＊≥0时， ∴ ∴ 当Iq＊＜0时， ∴ ∴ 为表达式(5)到(8)的解的转角θ1、θ2各自由为余弦逆函数的反余弦表示。因此，由于表达式cos(-θ)＝cos θ和cos(θ+2π)＝cosθ成立，所以根据下面的表达式(9)和(10)确定出限定包括有转角θB的限制范围的转角θ3和θ4，转角θB与转角θA的相位偏移2π。
θ3＝2π-θ2…(9) θ4＝2π-θ1…(10) 在V相中已经发生电流流动故障的情况下，限定包括有转角θA的限制范围的转角θ1和θ2通过解下面的表达式(11)、(12)、(13)和(14)来确定，表达式(11)、(12)、(13)和(14)通过将上限值+Ix_max和下限值-Ix_max代入前面提到的表达式(2)而获得。
当Iq＊≥0时， ∴ ∴ 当Iq＊＜0时， ∴ ∴ 为表达式(11)到(14)的解的转角θ1、θ2各自由为正弦逆函数的反正弦表示。因此，由于表达式sin(π-θ)＝sinθ成立，所以在限定包括有转角θA的限制范围的转角θ1和θ2与限定包括有转角θB的限制范围的转角θ3和θ4之间成立有下面的表达式(15)和(16)。转角θ3和θ4通过解表达式(15)和(16)而得以确定。
∴ ∴ 在W相中已经发生电流流动故障的情况下，限定包括有转角θB的限制范围的转角θ3和θ4通过解下面的表达式(17)、(18)、(19)和(20)来确定，表达式(17)、(18)、(19)和(20)通过将上限值+Ix_max和下限值-Ix_max代入前面提到的表达式(3)而获得。
当Iq＊≥0时， ∴ ∴ 当Iq＊＜0时， ∴ ∴ 为表达式(17)到(20)的解的转角θ3、θ4各自由为正弦逆函数的反正弦表示。因此，由于表达式sin(π-θ)＝sinθ成立，所以在限定包括有转角θB的限制范围的转角θ3和θ4与限定包括有转角θA的限制范围的转角θ1和θ2之间成立有下面的表达式(21)和(22)。转角θ1和θ2通过解表达式(21)和(22)而得以确定。
∴ ∴ 如上所述，异常检测部分31计算转角θ1和θ2以及转角θ3和θ4，转角θ1和θ2限定包括有与两条渐近线之一相应的转角θA的限制范围，转角θ3和θ4限定包括有与另一条渐近线相应的转角θB的限制范围。此外，在所检测到的马达12的转角θ位于任一限制范围内的情况下(在θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4的情况下)，异常检测部分31不执行控制系统的异常检测。因此，能够防止控制系统的异常被错误检测，并且能够提高在两相驱动模式时控制系统的异常检测的精确度。
更详细地描述，如图12所示，如果在步骤401中异常检测部分31获取q轴电流命令值Iq＊、q轴电流值Iq以及转角θ作为用于检测控制系统异常的状态量，那么在步骤402，异常检测部分31首先计算q轴电流偏差ΔIq(ΔIq＝Iq＊-Iq)。接下来，在步骤403，异常检测部分31确定测量标记是否为打开。在确定测量标记不是打开而是关闭的情况下(步骤403否)，在步骤404，异常检测部分31初始化经时测量计数器，即，将计数器的值t设定为零(t＝0)。在步骤403中确定测量标记为打开的情况下(步骤403是)，则在步骤404，异常检测部分31不执行计数器的初始化。
接下来，在步骤405，异常检测部分31确定控制模式是否是两相驱动模式。在确定控制模式不是两相驱动模式的情况下(步骤405否)，即在确定控制模式是正常控制模式的情况下，则在步骤406，异常检测部分31确定q轴电流偏差ΔIq(的绝对值)是否等于或大于阈值I1。在确定q轴电流偏差ΔIq(的绝对值)等于或大于阈值I1的情况下(|ΔIq|≥I1，步骤406是)，异常检测部分31在步骤407打开测量标记，并在步骤408使计数器的值t增加一(t＝t+1)。在步骤406中，在确定q轴电流偏差ΔIq(的绝对值)小于阈值I1的情况下(|ΔIq|＜I1，步骤406否)，异常检测部分31在步骤409关闭测量标记。
接下来，在步骤410，异常检测部分31确定计数器的值t是否等于或大于阈值t1。在确定计数器的值t等于或大于阈值t1的情况下(步骤410是)，在步骤411，异常检测部分31确定在控制系统中已经发生异常。
换句话说，在异常检测部分31确定q轴电流偏差ΔIq(的绝对值)等于或大于阈值I1的情况下，异常检测部分31打开测量标记，并开始计算持续时间。此外，在其中q轴电流偏差ΔIq(的绝对值)等于或大于阈值I1的状态持续预定时间或更长的情况下，确定在控制系统中存在异常。
另一方面，在步骤405中，在确定控制模式是两相控制模式的情况下(步骤405是)，则在步骤412中，异常检测部分31根据表达式(5)到(22)计算转角θ1和θ2以及转角θ3和θ4，其中，转角θ1和θ2限定包括有与两条渐近线之一相应的转角θA的限制范围，转角θ3和θ4限定包括有与另一条渐近线相应的转角θB的限制范围。在步骤413，异常检测部分31确定在前面步骤401中获取的转角θ是否位于任一限制范围内。在确定转角θ偏离任一限制范围的情况下(0＜θ≤θ1、θ2≤θ≤θ3或θ4≤θ≤2π，步骤413否)，则异常检测部分31执行步骤406之后的过程。在确定转角θ位于任一限制范围内的情况下(θ1＜θ＜θ2或θ3＜θ＜θ4，步骤413是)，异常检测部分31执行步骤410之后的过程而不执行步骤406到步骤409的过程。
第一实施方式具有下面的优点。
微型计算机17基本上通过比较q轴电流偏差ΔIq与阈值I1来检测控制系统的异常。微型计算机17设置有异常检测部分31，在马达12的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，该异常检测部分31检测故障电流流动。在马达12的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，针对于除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相，计算出根据具有位于预定转角θA和θB处的渐近线的正割曲线或余割曲线而发生变化的相电流命令值。相电流的反馈控制基于所获得的相电流命令值执行，从而产生马达控制信号。当进行相电流的反馈控制时，相电流命令值被限制在预定范围内。在马达12的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果转角θ位于其中对相电流命令值进行限制的范围(限制范围)内，那么微型计算机17不执行用于检测控制系统异常的过程。
根据如上所述的结构，除了分别包括有与渐近线相应的转角θA和θB的限制范围(θ1＜θ＜θ2和θ3＜θ＜θ4)之外，产生了与所要求的转矩(q轴电流命令值Iq＊)相应的马达电流(q轴电流值Iq)。因此，即使在马达12的任何一相中已经发生电流流动故障，转矩脉动的产生也得到抑制，并且能够在保持令人满意的转向舒适度的同时，持续地将辅助力施加给转向系统。此外，在其中不管控制系统中是否存在异常都会产生q轴电流偏差ΔIq的限制范围中，不执行利用q轴电流偏差ΔIq的控制系统的异常检测。因此，防止了控制系统的异常的错误检测，并且能够提高两相驱动模式时的控制系统异常的检测精确度。
第二实施方式 下面将参照图13到图19描述根据本发明的第二实施方式。第二实施方式与如上所述的第一实施方式的主要不同点在于用以检测控制系统的异常的方式。在下面的描述中，相同的参考标号用于与第一实施方式中的部分相同的部分，并且将省略对这些部分的描述。
在第二实施方式中，在当马达12的任何一相中已经发生电流流动故障时所检测到的马达12的转角θ位于任一限制范围内的情况下(在θ1＜θ＜θ2或θ3＜θ＜θ4的情况下)，异常检测部分31以对应于由对相电流命令值Ix＊进行限制而产生的q轴电流偏差ΔIq的波动的方式，来改变在利用q轴电流偏差ΔIq的控制系统的异常检测中所使用的阈值(参照图13到15)。
详细地描述，在当马达12的任何一相中已经发生电流流动故障时所检测到的转角θ位于任一限制范围内的情况下，异常检测部分31对应于由于相电流命令值Ix＊受到限制而产生的q轴电流偏差ΔIq的波动来计算校正项β。具体地，依据其中已经发生电流流动故障的相并且依据q轴电流命令值Iq＊的符号，异常检测部分31通过解下面表达式(23)到(34)中的任何一个表达式来计算校正项β，并且通过使用所述校正项β来改变用于利用q轴电流偏差ΔIq的控制系统的异常检测的阈值。
在U相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/2或者3π/2＜θ＜θ4的情况下 在U相中已经发生电流流动故障并且π/2＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜3π/2的情况下 在V相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/6或者7π/6＜θ＜θ4的情况下 在V相中已经发生电流流动故障并且π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜7π/6的情况下 在W相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜5π/6或者11π/6＜θ＜θ4的情况下 在W相中已经发生电流流动故障并且5π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜11π/6的情况下 对于限定出包括有转角θA的限制范围的转角θ1和θ2以及限定出包括有转角θB的限制范围的转角θ3和θ4，参照图13到15以及前面提到的表达式(5)到(22)。
将校正项β加到正常时的阈值I1或-I1。通过基于校正之后的阈值执行控制系统的异常检测，提高了控制系统的异常检测的精确度。
接下来，将描述在第二实施方式中对控制系统的异常进行检测的方式。
在下面的图16中的流程图中，步骤501到513的过程与前面提到的对第一实施方式进行说明的图12中的流程图的步骤401到413的过程相同。因此，将省略对图16中的步骤501到513的描述。
如图16所示，在确定控制模式是两相驱动模式(步骤505是)并且确定转角θ位于在步骤512中计算出的任一限制范围内(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4，步骤513是)的情况下，在步骤514，依据其中已经发生电流流动故障的相并且依据转角θ的大小，异常检测部分31根据上面提到的表达式(23)到(34)中的任何一个表达式来计算校正项β。
接下来，在步骤515，异常检测部分31确定q轴电流偏差ΔIq是否等于或大于通过将校正项β加到值(+I1)而获得的值，其中值(+I1)是通过将阈值I1的符号设定为正值而获得的值。在确定q轴电流偏差ΔIq小于校正后的阈值的情况下(步骤515否)，在步骤516，异常检测部分31确定q轴电流偏差ΔIq是否等于或小于通过将校正项β加到值(-I1)而获得的值，其中值(-I1)是通过将阈值I1的符号设定为负值而获得的值。在步骤515中确定q轴电流偏差ΔIq等于或大于校正后的阈值的情况下(ΔIq≥I1+β，步骤515是)，或者在步骤516中确定q轴电流偏差ΔIq等于或小于校正后的阈值的情况下(ΔIq≤-I1+β，步骤516是)，则异常检测部分31执行步骤507和508的过程。换句话说，在步骤507将测量标记打开，并且在步骤508使计数器的值t增加一(t＝t+1)。
另一方面，在步骤516中，在确定q轴电流偏差ΔIq大于校正后的阈值的情况下(ΔIq＞-I1+β，步骤516否)，也就是在确定q轴电流偏差ΔIq位于合适范围内的情况下，则在步骤517中，异常检测部分31关闭测量标记。
之后，在步骤510中异常检测部分31确定计数器的值t是否等于或大于阈值t1。在确定计数器的值t等于或大于阈值t1的情况下(步骤510是)，则在步骤511中异常检测部分31确定在控制系统中存在异常。
根据如上所述的第二实施方式，能够避免当转角θ位于任一在转角θA和θB的附近的限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内时对控制系统的异常的错误检测。因此，能够提高控制系统异常的检测精确度。
第三实施方式 下面将参照图20到23描述根据本发明的第三实施方式。第三实施方式与如上所述的第一实施方式的主要不同点在于用以检测控制系统的异常的方式。在下面的描述中，相同的参考标号用于与第一实施方式中的的部分相同的部分，并且将省略对这些部分的描述。
在第三实施方式中，当在马达12的任何一相中已经发生电流流动故障时，异常检测部分31计算假定的d轴电流命令值Id＊，从而在执行d/q坐标系统中的反馈控制时能够以与前面提到的相电流反馈控制相同的方式在其余两相中产生根据具有位于转角θA和θB处的渐近线的正割曲线或余割曲线而变化的相电流。换句话说，根据两相驱动模式时的相电流反馈控制，异常检测部分31计算对应于相电流命令值Ix＊的假定的d轴电流命令值Id＊。异常检测部分31计算d轴电流命令值Id＊与实际d轴电流值Id之间的偏差，即d轴电流偏差ΔId，并将d轴电流偏差ΔId与预定阈值I2进行比较，从而执行控制系统中的异常检测。
在使根据具有位于转角θA和θB处的渐近线的正割曲线或余割曲线而变化的相电流在其中没有产生故障电流流动的两相中流通的情况下(参照图4到6)，如图17到19所示，在d/g坐标系统中产生了根据具有位于转角θA和θB处的渐近线的正切曲线而变化的d轴电流(Id)。因此，为了基于在两相驱动模式时在d/q坐标系统中的反馈控制的执行而在两相中产生根据具有位于转角θA和θB处的渐近线的正弦曲线或余弦曲线而变化的相电流，必需计算如图17到19所示的根据具有位于转角θA和θB处的渐近线的正切曲线而变化的d轴电流命令值Id＊。
即使在两相驱动模式时，d轴电流值Id也与转角θ相应的方式发生规则变化。因此，通过检测d轴电流值Id的变化也能够以与监视q轴电流变化的情况相同的方式来确定控制系统中是否存在异常。在第三实施方式中，通过如上所述地计算出假定的d轴电流命令值Id＊、基于实际d轴电流值Id相对于d轴电流命令值Id＊的如下特性---即与d轴电流命令值Id＊和d轴电流值Id之间的偏差相应的d轴电流偏差ΔId是否处于合适的范围(±I2)内，来执行控制系统中的异常检测。
在当两相驱动模式时转角θ位于转角θA和θB附近的任一限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内的情况下，执行如上所述的将相电流命令值限制在预定范围内的保护程序。因此，在限制范围内，d轴电流值Id并未根据具有位于转角θA和θB处的渐近线的正切曲线而发生变化。因此，在第三实施方式中，在转角θ位于任一限制范围内的情况下，异常检测部分31考虑到在限制范围内所执行的保护程序的结果---即考虑到相电流命令值Ix＊受到限制的事实---来计算假定的d轴电流命令值Id＊。
具体地，在转角θ位于除在转角θA和θB附近的限制范围之外的其它范围(0＜θ≤θ1、或θ2≤θ≤θ3或θ4≤θ≤2π)内的情况下，依据其中已经发生电流流动故障的相，异常检测部分31通过解下面表达式(35)到(37)中的任何一个表达式来计算假定的d轴电流命令值Id＊。
在U相中已经发生电流流动故障的情况下 在V相中已经发生电流流动故障的情况下 在W相中已经发生电流流动故障的情况下 对于限定出包括有转角θA的限制范围的转角θ1和θ2以及限定出包括有转角θB的限制范围的转角θ3和θ4，参照图13到15以及前面提到的表达式(5)到(22)。
在转角θ位于任一限制范围(θ1＜θ＜θ2或θ3＜θ＜θ4)内的情况下，依据其中已经发生电流流动故障的相并且依据q轴电流命令值Iq＊的符号，异常检测部分31通过解下面表达式(38)到(49)中的任何一个表达式来计算假定的d轴电流命令值Id＊。
在U相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/2或者3π/2＜θ＜θ4的情况下 在U相中已经发生电流流动故障并且π/2＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜3π/2的情况下 在V相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/6或者7π/6＜θ＜θ4的情况下 在V相中已经发生电流流动故障并且π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜7π/6的情况下 在W相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜5π/6或者11π/6＜θ＜θ4的情况下 在W相中已经发生电流流动故障并且5π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜11π/6的情况下 将根据表达式(35)到(49)的任何一个而确定的假定d轴电流命令值Id＊和实际d轴电流值Id之间的偏差---即d轴电流偏差ΔId---与预定阈值I2进行比较。通过基于比较结果而执行控制系统的异常检测来提高控制系统异常的检测精确度。
接下来，将描述在第三实施方式中对控制系统的异常进行检测的方式。
在下文所参照的图20中的流程图中，步骤601到612的过程与前面提到的对第一实施方式进行说明的图12中的流程图的步骤401到412的过程相同，不同点只是在步骤601中所获取的状态量还包括q轴电流命令值Id＊和q轴电流值Id。因此，省略对图20中的步骤601到612的描述。
如图20所示，在确定控制模式是两相驱动模式的情况下(步骤605是)，则在步骤612中异常检测部分31计算限制范围。之后，异常检测部分31根据前面提到的表达式(35)到(49)中的任何一个表达式，依据其中已经发生电流流动故障的相并且依据q轴电流命令值Id＊的符号，来计算假定d轴电流命令值Id＊。接下来，在步骤614中，异常检测部分31对所计算出的假定d轴电流命令值Id＊与实际d轴电流值Id之间的偏差---即d轴电流偏差ΔId---进行计算，并且在步骤615中确定所计算出的d轴电流偏差ΔId(的绝对值)是否等于或大于预定阈值I2。在确定d轴电流偏差ΔId(的绝对值)等于或大于预定阈值I2的情况下(ΔId≥I2，步骤615是)，异常检测部分31执行步骤607和608的过程。换句话说，在步骤607中将测量标记打开，并且在步骤608中使计数器的值t增加一(t＝t+1)。
另一方面，当在步骤615中，在确定d轴电流偏差ΔId(的绝对值)小于预定阈值I2的情况下(ΔId＜I2，步骤615否)，即在确定d轴电流偏差ΔId位于合适范围中的情况下，则在步骤616中，异常检测部分31关闭测量标记。
之后，在步骤610，异常检测部分31确定计数器的值t是否等于或大于阈值t1。在确定计数器的值t等于或大于阈值t1的情况下(步骤610是)，则在步骤611中，异常检测部分31确定控制系统中存在异常。
根据如上所述的第三实施方式，能够避免当转角θ位于任一在转角θA和θB的附近的限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内时对控制系统的异常的错误检测。因此，提高了控制系统异常的检测精确度。
第四实施方式 下面将参照图24描述根据本发明的第四实施方式。第四实施方式与如上所述的第三实施方式的主要不同点在于用以检测控制系统的异常的方式。在下面的描述中，相同的参考标号用于与第三实施方式中的部分相同的部分，并且将省略对这些部分的描述。
在第四是实施方式中，异常检测部分31以与如上所述的第三实施方式中的情况相同的方式计算假定d轴电流命令值Id＊。此外，异常检测部分31计算d轴电流命令值Id＊与q轴电流命令值Iq＊的合成矢量Idq＊(参照图21到23)。d/q坐标系统中的假定的电流命令值的合成矢量Idq＊对应于d轴电流命令值Id＊与q轴电流命令值Iq＊的和的平方根。下面描述的d/q坐标系统中的实际电流值的合成矢量Idq对应于d轴电流值Id与q轴电流值Iq的和的平方根。异常检测部分31通过监视合成矢量Idq＊的变化来执行控制系统中的异常检测。
详细地描述，依据转角θ是否位于任一限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内并且依据其中已经发生电流流动故障的相，异常检测部分31通过解下面表达式(50)到(53)中的任何一个表达式来计算d/q坐标系统中的假定电流命令值的合成矢量Idq＊。
在转角θ不位于任一限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内并且在U相中已经发生电流流动故障的情况下 在转角θ不位于任一限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内并且在V相中已经发生电流流动故障的情况下 在转角θ不位于任一限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内并且在W相中已经发生电流流动故障的情况下 在转角θ位于任一限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内并且在U、V和W相的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下 对于限定出包括有转角θA的限制范围的转角θ1和θ2以及限定出包括有转角θB的限制范围的转角θ3和θ4，参照图13到15以及前面提到的表达式(5)到(22)。
对以如上所述方式确定的d/q坐标系统中假定电流命令值的合成矢量Idq＊和d/q坐标系统中实际电流值的合成矢量Idq(d轴电流值Id与q轴电流值Iq的合成矢量)之间的偏差ΔIdq与预定阈值I3进行比较。基于比较结果执行控制系统的异常检测。
接下来，将描述在第四实施方式中对控制系统的异常进行检测的方式。
在下文所参照的图24中的流程图中，步骤701到713的过程与前面提到的对第三实施方式进行说明的图20中的流程图的步骤601到613的过程相同。因此，将省略对图24中步骤701到713的描述。
如图24所示，在步骤713中，异常检测部分31以与第三实施方式中的情况相同的方式计算假定d轴电流命令值Id＊，随后在步骤714中计算d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊的合成矢量Idq＊。接下来，在步骤715中异常检测部分31计算d/q坐标系统中实际电流值的合成矢量(d轴电流值Id与q轴电流值Iq的合成矢量)与合成矢量Idq＊之间的偏差ΔIdq(ΔIdq＝Idq＊-Idq)，并在步骤716中确定所计算出的偏差ΔIdq是否等于或大于预定阈值I3。在确定偏差ΔIdq(的绝对值)等于或大于预定阈值I3的情况下(ΔIdq≥I3，步骤716是)，异常检测部分31执行步骤707和708的过程。换句话说，在步骤707中将测量标记打开，并且在步骤708中使计数器的值t增加一(t＝t+1)。
另一方面，在步骤716中，在确定偏差ΔIdq(的绝对值)小于预定阈值I3的情况下(ΔIdq＜I3，步骤716否)，即在偏差ΔIdq位于合适范围内的情况下，则在步骤717，异常检测部分31关闭测量标记。
之后，在步骤710，异常检测部分31确定计数器的值t是否等于或大于阈值t1。在确定计数器的值t等于或大于阈值t1的情况下(步骤710是)，则在步骤611中，异常检测部分31确定在控制系统中存在异常。
根据如上所述的第四实施方式，能够避免当转角θ位于任一在转角θA和θB的附近的限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内时对控制系统的异常的错误检测。因此，提高了控制系统异常的检测精确度。
第五实施方式 将参照图25描述根据本发明的第五实施方式。第五实施方式与如上所述的第一实施方式的主要不同点在于用以检测控制系统的异常的方式。在下面的描述中，相同的参考标号用于与第一实施方式中的部分相同的部分，并且将省略对这些部分的描述。
在第五实施方式中，在两相驱动模式时，异常检测部分31选择两个被激励相(在其中没有发生电流故障的两相)中的一相作为确定相。异常检测部分31通过监视确定相中的相电流偏差来执行控制系统中的异常检测。
换句话说，只要控制系统中存在异常，则通过基于根据具有位于转角θA和θB处的渐近线的正弦曲线或余弦曲线而发生变化的相电流命令值而执行相电流反馈控制，那么除转角θA和θB之外，确定相中的相电流值Iy都以追从相电流命令值Iy＊的方式而连续变化。因此，通过将相电流值Iy和相电流命令值Iy＊之间的偏差---即相电流偏差ΔIy---与预定阈值I4进行比较，能够在两相驱动模式时在很广的转角范围上提高对控制系统异常的检测精确度。
接下来，将描述在第五实施方式中对控制系统的异常进行检测的方式。
在下文所参照的图25中的流程图中，步骤801到811的过程与前面提到的对第一实施方式进行说明的图12中的流程图的步骤401到411的过程相同，不同点只是在步骤801中获取的状态量还包括相电流值Iu、Iv和Iw以及相电流命令值Iu＊、Iv＊和Iw＊。因此，将省略对图25中的步骤801到811的描述。
如图25所示，在确定控制模式是两相驱动模式的情况下，异常检测部分31在步骤812中选择两个被激励相中的一相作为确定相。能够例如依据其中已经发生电流流动故障的相来预先确定两个被激励相中哪一相被选择作为确定相。随后，在步骤813，异常检测部分31计算确定相中的相电流偏差ΔIy(ΔIy＝Iy＊-Iy)，并在步骤814中确定所计算出的相电流偏差ΔIy(的绝对值)是否等于或大于预定阈值I4。在确定相电流偏差ΔIy(的绝对值)等于或大于预定阈值I4的情况下(|ΔIy|≥I4，步骤814是)，异常检测部分31执行步骤807到808的过程。换句话说，在步骤807中将测量标记打开，并且在步骤808中使计数器的值t增加一(t＝t+1)。
另一方面，在步骤814中，在确定相电流偏差ΔIy(的绝对值)小于预定阈值I4的情况下(|ΔIy|＜I4，步骤814否)，即在相电流偏差ΔIy处于合适范围内的情况下，则在步骤815，异常检测部分31关闭测量标记。
之后，在步骤810，异常检测部分31确定计数器的值t是否等于或大于阈值t1。在确定计数器的值t等于或大于阈值t1的情况下(步骤810是)，则在步骤811中，异常检测部分31确定控制系统中存在异常。
根据如上所述的第五实施方式，能够避免当转角θ位于任一在转角θA和θB的附近的限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内时对控制系统的异常的错误检测。因此，提高了控制系统异常的检测精确度。
第六实施方式 将参照图26描述根据本发明的第六实施方式。第六实施方式与如上所述的第一实施方式的主要不同点在于用以检测控制系统的异常的方式。在下面的描述中，相同的参考标号用于与第一实施方式中的部分相同的部分，并且将省略对这些部分的描述。
在第六实施方式中，在两相驱动模式时，异常检测部分31监视两个被激励相(在其中没有发生电流故障的两相)的相电流值Iy1和Iy2，并将相电流值Iy1和相电流值Iy2的总值Iz(的绝对值)与预定阈值I5进行比较。基于比较结果执行控制系统的异常检测。
根据基尔霍夫(Kirchhoff)定律，只要控制系统中不存在异常，那么两个被激励相的相电流值Iy1和Iy2的总值Iz理应为零。因此，在总值Iz(的绝对值)偏离0并且超出合适范围的情况下，能够确定控制系统中存在异常。
如图26所示，在确定控制模式是两相驱动模式的情况下(步骤905是)，则在步骤912中，异常检测部分31计算两个被激励相的相电流值Iy1和Iy2的总值Iz(Iz＝Iy1+Iy2)。随后，在步骤913，异常检测部分31确定所计算出的总值Iz(的绝对值)是否等于或大于预定阈值I5。在确定总值ΔIz(的绝对值)等于或大于预定阈值I5的情况下(|Iz|≥I5，步骤913是)，异常检测部分31执行步骤907和908的过程。换句话说，在步骤907中将测量标记打开，并且在步骤908中使计数器的值t增加一(t＝t+1)。
另一方面，在确定总值Iz(的绝对值)小于预定阈值I5的情况下(|Iz|＜I5，步骤913否)，即在确定总值Iz位于合适范围内的情况下，则在步骤914中，异常检测部分31关闭测量标记。
之后，在步骤910，异常检测部分31确定计数器的值t是否等于或大于阈值t1。在确定计数器的值t等于或大于阈值t1的情况下(步骤910是)，则在步骤911中异常检测部分31确定在控制系统中存在异常。
图26中步骤901到911的过程与前面提到的对第一实施方式进行说明的图12中的流程图的步骤401到411的过程相同，不同点只是在步骤901中获取的状态量还包括相电流值Iu、Iv和Iw。因此，将省略对步骤901到911的描述。
根据如上所述的第六实施方式，即使在两相驱动模式时也能够精确地检测控制系统的异常。特别是，因为能够避免当转角θ位于任一在转角θA和θB的附近的限制范围(θ1＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜θ4)内时对控制系统的异常的错误检测，因此能够在很广的转角范围上提高对控制系统异常的检测精确度。此外，本实施方式中用以对控制系统中的异常进行检测的方式具有如下优点，即其可以应用于不利用相电流反馈的两相驱动模式中。
可对示出的实施方式作如下修改。
虽然在所示出的实施方式中本发明实施为电动助力转向装置(EPS)的马达控制器，但是本发明还可以实施为除用在EPS之外的其它用途的马达控制器。
在所示出的实施方式中，作为马达控制器的ECU 11以三种控制模式操作，即正常控制模式、辅助暂停模式和两相驱动模式。然而，ECU 11可以以除实施方式中的那些模式之外的任何合适的模式进行操作，只要在发生故障电流流动时使用除发生所述故障的相之外的两相来操作马达12。此外，异常检测部分31可以使用除实施方式中的程序之外的任何合适程序来确定异常是否已经发生。
在所示出的实施方式中，电流命令值计算部分23输出除具有故障电流流动之外的两相中的其中之一的相电流命令值。马达控制信号产生部分24计算使用由电流命令值计算部分23提供的相电流命令值的相的相电压命令值。马达控制信号产生部分24然后确定其它两相的相电压命令值。但是，本发明不限于此。电流命令值计算部分23可以输出除具有电流流动故障的相之外的两相的相电流命令值。
在所示的实施方式中，使用表达式(1)到(3)，如果在U相或W相中发生电流流动故障，则计算V相的相电流命令值Iv＊。此外，如果这种故障发生在V相中，则计算U相的相电流命令值Iu＊。但是，本发明不限于此。也就是说，如果在U相或V相中发生电流流动故障，可以计算W相的相电流命令值(Iw＊)。此外，如果在W相中发生这种故障，那么可以计算V相的相电流命令值(Iv＊)。在这种情况下，表达式(1)到(3)需要将符号变反后再应用。
在马达12任何一相中发生电流流动故障时即得以确定的相电压命令值，不一定必须精确地等于使用表达式(1)到(3)计算出的值。即使相电流命令值被设定为基本上根据具有位于特定转角处的渐近线的正割或余割曲线或者以与此类似的方式而发生变化的值，也能够确保与所示出的实施方式的那些优点类似的优点。不过，通过表达式(1)到(3)获得的相电流命令值是最佳的，因为这些值导致产生与所要求的转矩最佳匹配的马达电流。
在如上所述的各个实施方式中，正常时控制系统的异常检测是通过利用q轴电流偏差ΔIq来执行的，但是，也可以通过利用d/q坐标系统中的合成矢量偏差或d轴电流偏差ΔId来执行。在通过利用d轴电流偏差ΔId执行正常时控制系统的异常检测的情况下，则在如上所述的第二实施方式中可以改变用在利用d轴电流偏差ΔId的控制系统的异常检测中的阈值。此外，在通过利用d/q坐标系统中的合成矢量偏差执行正常时控制系统的异常检测的情况下，则在如上所述的第二实施方式中可以改变用在利用合成矢量偏差的控制系统的异常检测中的阈值。
在如上所述的第三实施方式中，计算d轴电流命令值Id＊，作为与在两相驱动模式时用在控制系统异常检测中的相电流命令值Ix＊相应的假定电流命令值，并且d轴电流偏差ΔId被用于控制系统的异常检测中。此外，在如上所述的第四实施方式中，计算合成矢量Idq＊作为前面提到的假定电流命令值，并且合成矢量的偏差ΔIdq被用于控制系统的异常检测中。但是，结构不限于这些，而是可以计算q轴电流命令值作为假定电流命令值，并且q轴电流偏差可以用于控制系统的异常检测中。
在如上所述的第四实施方式中，在计算合成矢量Idq＊时使用的表达式(50)到(53)是通过集合d轴电流命令值Id＊和q轴电流命令值Iq＊的和的平方根而引入的，不过，d轴电流命令值Id＊在每个表达式中都没有出现。因此，在使用这些表达式的情况下，无需预先计算d轴电流命令值Id＊。
权利要求
1.一种马达控制器，包括
马达控制信号输出装置；以及
驱动电路，所述驱动电路基于从所述马达控制信号输出装置输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力，
其中，所述马达控制信号输出装置包括
电流命令值计算装置；
马达控制信号产生装置，所述马达控制信号产生装置通过基于由所述电流命令值计算装置计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生所述马达控制信号；和
异常检测装置，所述异常检测装置基于d/q坐标系统的电流偏差来检测控制系统的异常，并且，所述异常检测装置检测马达的任何一相中的电流流动故障，
所述马达控制器的特征在于，在所述异常检测装置检测到发生在马达的任何一相中的电流流动故障的情况下，所述电流命令值计算装置计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相对应的预定转角处，并且，所述马达控制信号产生装置通过基于所述计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，所述马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相，
其中，所述马达控制信号输出装置设置有保护装置，所述保护装置用于将由所述电流命令值计算装置计算出的所述相电流命令值限制在预定的范围内，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果马达的转角处于所述相电流命令值受到所述保护装置限制的所述范围中，则所述异常检测装置禁止控制系统的异常检测。
2.一种马达控制器，包括
马达控制信号输出装置；以及
驱动电路，所述驱动电路基于从所述马达控制信号输出装置输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力，
其中，所述马达控制信号输出装置包括
电流命令值计算装置；
马达控制信号产生装置，所述马达控制信号产生装置通过基于由所述电流命令值计算装置计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生所述马达控制信号；和
异常检测装置，所述异常检测装置基于预定阈值与d/q坐标系统的电流偏差之间的比较来检测控制系统的异常，并且，所述异常检测装置检测马达的任何一相中的电流流动故障，
所述马达控制器的特征在于，在所述异常检测装置检测到发生在马达的任何一相中的故障电流流动的情况下，所述电流命令值计算装置计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相对应的预定转角处，并且，所述马达控制信号产生装置通过基于所述计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，所述马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相，
其中，所述马达控制信号输出装置设置有保护装置，所述保护装置用于将由所述电流命令值计算装置计算出的所述相电流命令值限制在预定的范围内，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果马达的转角处于所述相电流命令值受到所述保护装置限制的所述范围中，则所述异常检测装置改变所述阈值以对应于由于对所述相电流命令值进行限制而产生的d/q坐标系统的电流偏差的波动。
3.根据权利要求2所述的马达控制器，其中，依据马达的其中已经发生电流流动故障的相，所述电流命令值计算装置基于下面表达式(1)到(3)中的任何一个表达式来计算所述相电流命令值
在U相中已经发生电流流动故障的情况下
在V相中已经发生电流流动故障的情况下
在W相中已经发生电流流动故障的情况下
在表达式(1)到(3)中，θ表示转角、Iq＊表示q轴电流命令值、Iu＊表示U相电流命令值、而Iv＊则表示V相电流命令值，
其中，所述保护装置将所述相电流命令值限制在由下面表达式(4)表示的范围内
-Ix_max≤Ix＊＊≤Ix_max...(4)
在表达式(4)中，Ix＊＊表示相电流命令值、Ix_max表示可应用相电流值的上限，
其中，所述异常检测装置基于所述q轴电流偏差与所述阈值之间的所述比较来检测控制系统的异常，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果马达的转角处于所述相电流命令值受所述保护装置限制的所述范围内，则所述异常检测装置基于下面表达式(5)到(16)中的任何一个表达式来计算用于改变所述阈值的校正项β
在U相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/2或者3π/2＜θ＜θ4的情况下
在U相中已经发生电流流动故障并且π/2＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜3π/2的情况下
在U相中已经发生电流流动故障的情况下，θ1到θ4满足下面的表达式，其中，Iq＊表示q轴电流命令值、Ix_max表示可应用电流值的上限，
θ3＝2π-θ2
θ4＝2π-θ1
在V相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/6或者7π/6＜θ＜θ4的情况下
在V相中已经发生电流流动故障并且π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜7π/6的情况下
在V相中已经发生电流流动故障的情况下，θ1到θ4满足下面的表达式，其中，Iq＊表示q轴电流命令值、Ix_max表示可应用电流值的上限，
在W相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜5π/6或者11π/6＜θ＜θ4的情况下
在W相中已经发生电流流动故障并且5π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜11π/6的情况下
在W相中已经发生电流流动故障的情况下，θ1到θ4满足下面的表达式，其中，Iq＊表示q轴电流命令值、Ix_max表示可应用电流值的上限，
。
4.一种马达控制器，包括
马达控制信号输出装置；以及
驱动电路，所述驱动电流基于从所述马达控制信号输出装置输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力，
其中，所述马达控制信号输出装置包括
电流命令值计算装置；
马达控制信号产生装置，所述马达控制信号产生装置通过基于由所述电流命令值计算装置计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生所述马达控制信号；和
异常检测装置，所述异常检测装置基于d/q坐标系统的电流偏差来检测控制系统的异常，并且，所述异常检测装置检测马达的任何一相中的电流流动故障，
所述马达控制器的特征在于，在所述异常检测装置检测到发生在马达的任何一相中的电流流动故障的情况下，所述电流命令值计算装置计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相对应的预定转角处，并且，所述马达控制信号产生装置通过基于所述计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，所述马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相，
其中，所述马达控制信号输出装置设置有保护装置，所述保护装置用于将由所述电流命令值计算装置计算出的所述相电流命令值限制在预定的范围内，并且
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，所述异常检测装置计算d/q坐标系统的假定电流命令值，所述假定电流命令值对应于由所述电流命令值计算装置计算出的所述相电流命令值，并且，所述异常检测装置基于d/q坐标系统的实际电流值与所述计算出的假定电流值之间的偏差来执行控制系统的异常检测。
5.根据权利要求4所述的马达控制器，其中，依据马达的其中已经发生电流流动故障的相，所述电流命令值计算装置基于下面表达式(17)到(19)中的任何一个表达式来计算所述相电流命令值
在U相中已经发生电流流动故障的情况下
在V相中已经发生电流流动故障的情况下
在W相中已经发生电流流动故障的情况下
在表达式(17)到(19)中，θ表示转角、Iq＊表示q轴电流命令值、Iu＊表示U相电流命令值、而Iv＊则表示V相电流命令值，
其中，所述保护装置将所述相电流命令值限制在由下面表达式(20)表示的范围内
-Ix_max≤Ix＊＊≤Ix_max...(20)
在表达式(20)中，Ix＊＊表示相电流命令值、Ix_max表示可应用相电流植的上限，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，所述异常检测装置基于下面表达式(21)到(23)中的任何一个表达式来计算假定d轴电流命令值作为所述假定电流命令值
在U相中已经发生电流流动故障的情况下
在V相中已经发生电流流动故障的情况下
在W相中已经发生电流流动故障的情况下
在表达式(21)到(23)中，θ表示转角、Id＊表示d轴电流命令值、Iq＊表示q轴电流命令值，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果马达的转角处于所述相电流命令值受到所述保护装置限制的所述范围中，则所述异常检测装置基于下面表达式(24)到(35)中的任何一个表达式来计算所述假定d轴电流命令值
在U相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/2或者3π/2＜θ＜θ4的情况下
在U相中已经发生电流流动故障并且π/2＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜3π/2的情况下
在U相中已经发生电流流动故障的情况下，θ1到θ4满足下面的表达式，其中，Iq＊表示q轴电流命令值、Ix_max表示可应用电流值的上限，
θ3＝2π-θ2
θ4＝2π-θ1
在V相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜π/6或者7π/6＜θ＜θ4的情况下
在V相中已经发生电流流动故障并且π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜7π/6的情况下
在V相中已经发生电流流动故障的情况下，θ1到θ4满足下面的表达式，其中，Iq＊表示q轴电流命令值、Ix_max表示可应用电流值的上限，
在W相中已经发生电流流动故障并且θ1＜θ＜5π/6或者11π/6＜θ＜θ4的情况下
在W相中已经发生电流流动故障并且5π/6＜θ＜θ2或者θ3＜θ＜11π/6的情况下
在W相中已经发生电流流动故障的情况下，θ1到θ4满足下面的表达式，其中，Id＊表示d轴电流命令值、Iq＊表示q轴电流命令值、Ix_max表示可应用电流值的上限，
。
6.根据权利要求4所述的马达控制器，其中，依据马达的其中已经发生电流流动故障的相，所述电流命令值计算装置基于下面表达式(36)到(38)中的任何一个表达式来计算所述相电流命令值
在U相中已经发生电流流动故障的情况下
在V相中已经发生电流流动故障的情况下
在W相中已经发生电流流动故障的情况下
在表达式(36)到(38)中，θ表示转角、Iq＊表示q轴电流命令值、Iu＊表示U相电流命令值、而Iv＊则表示V相电流命令值，
其中，所述保护装置将所述相电流命令值限制在由下面表达式(39)表示的范围内
-Ix_max≤Ix＊＊≤Ix_max...(39)
在表达式(39)中，Ix＊＊表示相电流命令值、Ix_max表示可应用相电流值的上限，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，所述异常检测装置基于下面表达式(40)到(42)中的任何一个表达式来计算所述d轴电流命令值和所述q轴电流命令值的合成矢量作为所述假定电流命令值
在U相中已经发生电流流动故障的情况下
在V相中已经发生电流流动故障的情况下
在W相中已经发生电流流动故障的情况下
在表达式(40)到(42)中，Idq＊表示d轴电流命令值和q轴电流命令值的合成矢量、Iq＊表示q轴电流命令值，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，如果马达的转角处于所述相电流命令值受到所述保护装置限制的所述范围中，则所述异常检测装置基于下面表达式(43)来计算所述d轴电流命令值和所述q轴电流命令值的所述合成矢量
在表达式(43)中，Idq＊表示d轴电流命令值和q轴电流命令值的合成矢量、Ix_max表示可应用电流值的上限。
7.一种马达控制器，包括
马达控制信号输出装置；以及
驱动电路，所述驱动电流基于从所述马达控制信号输出装置输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力，
其中，所述马达控制信号输出装置包括
电流命令值计算装置；
马达控制信号产生装置，所述马达控制信号产生装置通过基于由所述电流命令值计算装置计算出的电流命令值执行d/q坐标系统的电流反馈控制来产生所述马达控制信号；和
异常检测装置，所述异常检测装置用于检测控制系统的异常并且检测马达的任何一相中的电流流动故障，
所述马达控制器的特征在于，在所述异常检测装置检测到发生在马达的任何一相中的电流流动故障的情况下，所述电流命令值计算装置计算出根据正割曲线或余割曲线发生变化的相电流命令值，其中所述正割曲线或余割曲线的渐近线位于与已经发生电流流动故障的相对应的预定转角处，并且，所述马达控制信号产生装置通过基于所述计算出的相电流命令值执行相电流反馈控制来产生马达控制信号，所述马达控制信号用于激励除其中已经发生电流流动故障的相之外的其它两相，
其中，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，所述异常检测装置基于其中没有产生故障电流流动的两相中的至少一相的相电流偏差来执行控制系统的异常检测。
8.一种马达控制器，包括
马达控制信号输出装置；以及
驱动电路，所述驱动电流基于从所述马达控制信号输出装置输出的马达控制信号向马达输送三相驱动电力，
其中，所述马达控制信号输出装置包括
电流命令值计算装置；
马达控制信号产生装置，所述马达控制信号产生装置通过基于由所述电流命令值计算装置计算出的电流命令值执行电流反馈控制来产生所述马达控制信号；和
异常检测装置，所述异常检测装置用于检测控制系统的异常并且检测马达的任何一相中的电流流动故障，
所述马达控制器的特征在于，在检测到在马达的任何一相中已经发生电流流动故障的情况下，所述异常检测装置基于其中没有发生电流流动故障的两相的相电流值的总值来执行控制系统的异常检测。
9.一种包括根据权利要求1至8中任一项所述的马达控制器的电动助力转向装置。
全文摘要
本申请涉及马达控制器和电动助力转向装置。在马达控制器中，在检测到在马达的任何一相中发生电流流动故障的情况下，计算根据具有位于与其中已经发生电流流动故障的相相应的预定转角处的渐近线的正割曲线或余割曲线而发生变化的相电流命令值。所计算出的电流命令值以变为处于预定范围内的方式受到限制。在马达的转角位于其中相电流命令值受到限制的范围中的情况下，禁止进行利用d/q坐标系统的电流偏差的控制系统的异常检测。
文档编号B62D5/04GK101323316SQ20081012522
公开日2008年12月17日 申请日期2008年6月16日 优先权日2007年6月14日
发明者铃木浩 申请人:株式会社捷太格特