本发明涉及一种电动助力转向控制装置及电动助力转向控制方法，尤其涉及一种与用于对辅助转向轮的转向的交流电机进行驱动控制的电流指令值运算相关的电动助力转向控制装置及电动助力转向控制方法。
背景技术：
在现有的电动助力转向控制装置中，为了使转向轮在高速转向时有良好的转向跟随性，利用q轴的电流值(以下称为q轴电流指令值)、因该交流电机的弱磁场控制而产生的d轴的电流值(以下称为d轴电流指令值)来决定输出至交流电机的辅助转矩的指令值。
此外，该现有的电动助力转向控制装置具备如下功能：在规定条件成立，需要限制q轴电流指令值的情况下，以改善转向感觉为目的，不仅限制q轴电流指令值，还以与q轴电流指令值的限制相同的比率来限制d轴电流指令值(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5224032号公报
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
然而，在现有技术中存在如下问题。
图5是表示现有的电动助力转向控制装置中相对于电机转速的d轴电流指令值以及相对于电机转速的辅助转矩的最大值间的关系的图。电机的逆电动势超过电源电压的规定电机转速n1以上的情况下，存在辅助转矩的最大值下降的问题。对于该问题，现有的电动助力转向控制装置进行弱磁场控制。具体而言，现有的电动助力转向控制装置进行控制，以输出基于电机转速的d轴电流指令值，缓解辅助转矩最大值的下降。
此处，如图5所示，在由于某种限制而导致在转速n2以上时需要的d轴电流指令值不足的情况下，在该转速n2以上时，成为辅助转矩最大值进一步下降的原因。
然后，在现有的电动助力转向控制装置中，在规定条件成立，q轴电流指令值受到限制的情况下，以与该限制相同的比率来限制d轴电流指令值。因此，在急速地操作转向轮的情况下，d轴电流指令值不足，从而产生转向追随性变差的问题。
本发明为解决上述问题而得以完成，其目的在于，获得一种电动助力转向控制装置及电动助力转向控制方法，在高速转向区域内对辅助转向轮转向的交流电机施加电流限制时，能够较现有技术提高转向追随性。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的电动助力转向控制装置包括主控制器，该主控制器基于d轴电流指令值及q轴电流指令值来控制用于使交流电机驱动的电机电流，其中，该交流电机用于辅助转向轮的转向，主控制器在对d轴电流指令值与q轴电流指令值的平方和的平方根即dq转换电流指令值施加限制的情况下，包括：d轴电流限制器，该d轴电流限制器基于dq转换电流指令值的限制值即dq转换电流限制值来优先计算出d轴电流限制值，通过将d轴电流指令值限幅到d轴电流限制值以下来计算出限制后的d轴电流指令值；q轴电流限制器，该q轴电流限制器基于dq转换电流限制值以及d轴电流限制器计算出的限制后的d轴电流指令值来计算出q轴电流限制值，通过将q轴电流指令值限幅到q轴电流限制值以下来计算出限制后的q轴电流指令值；以及逆变器控制器，该逆变器控制器基于限制后的d轴电流指令值及限制后的q轴电流指令值来控制电机电流。
另外，本发明所涉及的电动助力转向控制方法由主控制器执行，该主控制器基于d轴电流指令值及q轴电流指令值来控制用于使交流电机驱动的电机电流，其中，该交流电机用于辅助转向轮的转向，该电动助力转向控制方法包括如下步骤：第1步骤，在该第1步骤中，在对d轴电流指令值与q轴电流指令值的平方和的平方根即dq转换电流指令值施加限制的情况下，在主控制其中红获取dq转换电流指令值的限制值即dq转换电流限制值；第2步骤，在该第2步骤中，基于在第1步骤中获取到的dq转换电流限制值来优先计算d轴电流限制值；第3步骤，在该第3步骤中，通过将d轴电流指令值限幅为第2步骤中计算出的d轴电流限制值以下，从而计算出限制后的d轴电流指令值；第4步骤，在该第4步骤中，基于在第1步骤中获取到的dq转换电流限制值以及在第3步骤中计算出的限制后的d轴电流指令值来计算q轴电流限制值；第5步骤，在该第5步骤中，通过将q轴电流指令值限幅为第4步骤中计算出的q轴电路限制值以下，从而计算出限制后的q轴电流指令值；以及第6步骤，在该第6步骤中，基于第3步骤中计算出的限制后的d轴电流指令值及第5步骤中计算出的限制后的q轴电流指令值来控制电机电流。
发明效果
根据本发明，在转向轮转向过程中进行电流限制时进行如下控制：在d轴的电流限制值以下的情况下能够输出d轴电流指令值而无关乎q轴电流指令值的限制比率，并较q轴电流指令值优先计算d轴电流指令值。通过采用上述结构，能够在交流电机的高速旋转区域，较现有技术缓和d轴电流指令值的限制。其结果是，能够获得一种电动助力转向控制装置及电动助力转向控制方法，其能较现有技术提高转向追随性。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的电动助力转向控制装置的整体结构图。
图2是用于说明本发明的实施方式1中的电动助力转向控制装置的电流限制方法的图。
图3是用于说明专利文献1中的电动助力转向控制装置的电流限制方法的图。
图4是表示本发明的实施方式1中的ecu所执行的电动助力转向控制方法的一连串处理的流程图。
图5是表示现有的电动助力转向控制装置中相对于电机转速的d轴电流指令值以及相对于电机转速的辅助转矩的最大值间的关系的图。
具体实施方式
下面，利用附图对本发明的电动助力转向控制装置以及电动助力转向控制方法的优选实施方式进行说明。
实施方式1
图1是本发明的实施方式1中的电动助力转向控制装置的整体结构图。更具体而言，该图1所示的电动助力转向控制装置构成为包括：为执行控制而装载于车辆的主控制器10(以下称为ecu10)、辅助方向盘的转向力的电机1、装载于方向盘附近并检测转向转矩的转矩传感器2、检测车速的车速传感器3、检测电机1的旋转角度的旋转变压传感器4、检测ecu10的气氛温度的温度传感器5。
内置cpu的ecu10构成为包括：q轴电流运算器11、电机转速运算器12、d轴电流运算器13、dq转换电流限制值运算器14、d轴电流限制器15、q轴电流限制器16以及逆变器控制器17。
q轴电流运算器11中输入有转矩传感器2所检测出的转向转矩信号trq以及车速传感器所检测出的车速信号vs，并设定q轴电流指令值iq。电机转速运算器12根据旋转变压传感器4所检测出的电机1的旋转角度θ来计算每单位时间的电机转速n。
d轴电流运算器13基于q轴电流运算器11所设定的q轴电流指令值iq以及电机转速运算器12所计算出的单位时间的电机转速n，来设定d轴电流指令值id。
另外，dq转换电流限制值运算器14根据温度传感器5所检测出的气氛温度t来决定电机电流的限制值即dq转换电流限制值idq_lim。
d轴电流限制器15利用dq转换电流限制值运算器14所决定的dq转换电流限制值idq_lim来限制d轴电流运算器13所设定的d轴电流指令值id。另外，q轴电流限制器16利用经d轴电流限制器15限制后的d轴电流指令值id’(以下称为限制后d轴电流指令值id’)以及dq转换电流限制值运算器14所决定的dq转换电流限制值idq_lim来限制q轴电流运算器11所设定的q轴电流指令值iq。
此外，逆变器控制器17利用经q轴电流限制器16限制后的q轴电流指令值iq’(以下称为限制后q轴电流指令值iq’)以及经d轴电流限制器15限制后的d轴电流指令值id’以及旋转变压传感器4所检测出的电机1的旋转角度θ来输出三相电流iu、iv、iw，并使电机1进行驱动。
此处，考虑将电机电流最大值设为dq转换电流额定值idq_max，将d轴电流最大值设为d轴电流额定值id_max的情况。该情况下，d轴电流限制器15根据下式(1)利用dq转换电流限制值idq_lim来计算d轴电流限制值id_lim。此外，d轴电流限制器15根据下式(2)将d轴电流指令值id限制为d轴电流限制值id_lim以下，来计算限制后d轴电流指令值id’。
[数学式1]
id′＝min(id，id_lim)(2)
接着，q轴电流限制器16根据下式(3)利用限制后d轴电流指令值id’以及dq转换电流限制值idq_lim来计算q轴电流限制值(iq_lim)。此外，q轴电流限制器16根据下式(4)将q轴电流指令值iq’限制为q轴电流限制值id_lim以下，来计算限制后q轴电流限制值iq’。
[数学式2]
iq′＝min(iq，iq_lim)(4)
也就是说，本实施方式1中的ecu10按照以下步骤进行电流指令值的运算。
(步骤1)在由于dq转换电流限制值idq_lim使得d轴电流指令值id及q轴电流指令值iq像例如过热保护限制那样受到某种限制的情况下，首先，根据上式(1)、(2)来计算限制后d轴电流指令值id’。
接着(步骤2)，根据上式(3)、(4)在dq转换电流限制值idq_lim的范围内，计算限制后q轴电流指令值iq’。
换言之，本实施方式1中的电动助力转向控制装置的技术特征在于，在优先计算出最佳的限制后d轴电流指令值id’后，计算出最佳的限制后q轴电流指令值iq’。其结果是，能够获得可实现高转向追随性的电动助力转向控制装置。
因此，接下来，与专利文献1的现有电流限制方法相比较来详细说明由本实施方式1中的电动助力转向控制装置所得到的效果。图2是用于说明本发明的实施方式1中的电动助力转向控制装置的电流限制方法的图。另一方面，图3是用于说明专利文献1中的电动助力转向控制装置的电流限制方法的图。
示出本实施方式1中的电流控制方法的图2是以横轴为q轴电流指令值，以纵轴为d轴电流指令值的电机电流的矢量图，各标号表示以下内容。
·半圆21：dq转换电流限制值idq_lim为dq转换电流指令值的额定值idq_max时的半圆
·半圆22：通过电流限制而使得dq转换电流限制值idq_lim限制为小于半圆21的值时的半圆
·直线23：d轴电流限制值id_lim为d轴电流指令值的额定值id_max时的限制值
·直线24：d轴电流限制值id_lim因电流限制而低于直线23时的限制值
·合成矢量31：q轴电流指令值与d轴电流指令值合成后的dq转换电流指令值idq*，矢量的大小等于半圆21下的dq转换电流限制值时的合成矢量
·d轴矢量32：作为与合成矢量31对应的d轴分量的表示限制后d轴电流指令值id’的矢量
·q轴矢量33：作为与合成矢量31对应的q轴分量的表示限制后q轴电流指令值iq’的矢量
·合成矢量41：q轴电流指令值与d轴电流指令值合成后的dq转换电流指令值idq*，矢量的大小等于半圆22下的dq转换电流限制值时的合成矢量
·d轴矢量42：作为与合成矢量41对应的d轴分量的表示限制后d轴电流指令值id’的矢量
·q轴矢量43：作为与合成矢量41对应的q轴分量的表示限制后q轴电流指令值iq’的矢量
接着，基于该图2来详细说明电流限制启动、dq转换电流限制值idq_lim从半圆21的状态下降到半圆22的状态时的本实施方式1所涉及的电流控制方法。
在dq转换电流限制值idq_lim变小的情况下，d轴电流限制值id_lim根据上式(1)从直线23下降到直线24。其结果是，限制后d轴电流指令值id’根据上式(2)计算出，从矢量32下降到矢量42。也就是说，优先计算出限制后d轴电流指令值id’。
接着，根据上式(3)求出q轴电流限制值iq_lim，其结果是，限制后q轴电流指令值iq’根据上式(4)计算出，从矢量33下降到矢量43。然后，最终，流过电机1的电流称为矢量42与矢量43的合成矢量41。
另一方面，示出专利文献1中的电流控制方法的图3是与上述图2相同、以横轴为q轴电流指令值、以纵轴为d轴电流指令值的电机电流的矢量图，各标号表示以下内容。此外，与图2相同的标号表示相同内容，并省略说明。
·合成矢量51：q轴电流指令值与d轴电流指令值合成后的dq转换电流指令值idq*，矢量的大小等于半圆22下的dq转换电流限制值时的合成矢量
·d轴矢量52：作为与合成矢量51对应的d轴分量的表示限制后d轴电流指令值id’的矢量
·q轴矢量53：作为与合成矢量51对应的q轴分量的表示限制后q轴电流指令值iq’的矢量
接着，与上述图2的情况相同，基于该图3来详细说明电流限制启动、dq转换电流限制值idq_lim从半圆21的状态下降到半圆22的状态时的专利文献1所涉及的电流控制方法。
在专利文献1中，为了使得相当于限制后的dq转换电流指令值的矢量51成为与半圆22所示的大小相当的dq转换电流限制值，以相同比率减小d轴电流指令值及q轴电流指令值，计算出矢量52、矢量53。
因此，限制后d轴电流指令值与限制后q轴电流指令值分别像矢量52、矢量53那样下降，限制后d轴电流指令值与限制后q轴电流指令值的合成电流成为矢量51那样。
此处，若比较图2及图3的结果可知，与限制后d轴电流指令值与限制后q轴电流指令值的合成值即dq转换电流指令值的矢量41、矢量51的相同点在于，均由半圆22的大小来限制。
另一方面，在比较表示限制后d轴电流指令值id’的矢量42与矢量52的情况下，进行本实施方式1的电流限制后的矢量42比进行专利文献1的电流限制后的矢量52要大，能有更多的d轴电流流过。其结果是，本实施方式1中的电流限制方法相较专利文献1中的电流限制方法，能够提高转向追随性。
图4是表示本发明的实施方式1中的ecu10所执行的电动助力转向控制方法的一连串处理的流程图。首先，一开始在步骤s401中，与现有技术相同，通过q轴电流运算器11计算出q轴电流指令值iq，通过d轴电流运算器13计算出d轴电流指令值id。
接着，在步骤s402中，dq转换电流限制值运算器14计算dq转换电流限制值idq_lim。此外，对如下情况进行说明：在基于上述图1的示例中，dq转换电流限制值运算器14根据温度传感器5所检测出的气氛温度t来决定电机电流的限制值即dq转换电流限制值idq_lim。
然而，dq转换电流限制值idq_lim并非限定为是基于温度传感器5所检测出的温度检测值来计算出的情况。高速转向区域内，对辅助转向轮的转向的交流电机施加电流限制的值可以由ecu10从外部获取，或者也可以基于其他检测值算出，能够适用现有技术。
接着，在步骤s403，d轴电流限制器15基于步骤s402中计算出的dq转换电流限制值idq_lim并利用上式(1)来计算d轴电流限制值id_lim。也就是说，d轴电流限制值id_lim相比q轴电流限制值iq_lim优先计算出。
然后，在步骤s404，d轴电流限制器15利用上式(2)将步骤s401中计算出的d轴电流指令值id限幅为步骤s403中计算出的d轴电流限制值id_lim以下，来计算限制后的d轴电流指令值id’。
接着，在步骤s405中，q轴电流限制器16基于步骤s402中计算出的dq转换电流限制值idq_lim及步骤s404所计算出的限制后的d轴电流指令值id’并利用上式(3)来计算q轴电流限制值iq_lim。
然后，在步骤s406中，q轴电流限制器16利用上式(4)将步骤s401中计算出的q轴电流指令值iq限幅为步骤s405中计算出的q轴电流限制值iq_lim以下，来计算限制后的q轴电流指令值iq’。
然后，最后，在步骤s407中，逆变器控制器17利用步骤s404中计算出的限制后的d轴电流指令值id’、步骤s406中计算出的限制后的q轴电流指令值iq’来控制用于驱动电机1的三相电流iu、iv、iw。
由此，本实施方式1中的电动助力转向控制方法的技术特征在于，通过步骤s403～步骤s406，在优先决定出限制后的d轴电流指令值id’后，决定出限制后的q轴电流指令值iq’。其结果是，在高速转向区域内，对辅助转向轮的转向的交流电机施加有电流限制时，相比现有技术能提高转向追随性。
如上所述，根据实施方式1，构成为在转向轮转向过程中进行电流限制时，在d轴的电流限制值以下的情况下能够输出d轴电流指令值而无关乎q轴电流指令值的限制比率，并较q轴电流指令值优先计算d轴电流指令值。其结果是，在交流电机的高旋转区域内，能够相比现有技术，取消对d轴电流指令值的限制，最大限度地提高转向追随性。