專利名稱：電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過基于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作來對(duì)馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
以往，電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置基于駕駛員進(jìn)行的轉(zhuǎn)向操作來設(shè)定目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩，并控制馬達(dá)的通電，以將該目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩施加給轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。還已知有使用無刷直流(DC)馬達(dá)作為馬達(dá)的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置。在使用了無刷直流馬達(dá)的情況下，通常使用在兩相旋轉(zhuǎn)磁通量坐標(biāo)系(d_q坐標(biāo)系)中表示的向量控制來控制馬達(dá)的通電。這樣的馬達(dá)的通電控制通過具有微型計(jì)算機(jī)的輔助控制裝置來進(jìn)行。輔助控制裝置在通過向量控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的情況下，例如基于駕駛員輸入到方向盤的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩以及車速來設(shè)定目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩，并計(jì)算用于產(chǎn)生該目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩的q軸目標(biāo)電流。同時(shí)計(jì)算作為弱勵(lì)磁控制電流的d軸目標(biāo)電流。為了馬達(dá)在高速下容易旋轉(zhuǎn)，以弱勵(lì)·磁控制電流隨著旋轉(zhuǎn)速度的増加而增加的方式來計(jì)算d軸目標(biāo)電流。輔助控制裝置檢測(cè)流經(jīng)馬達(dá)的電流并將其轉(zhuǎn)換成d_q坐標(biāo)系的電流，以q軸電流與q軸目標(biāo)電流相等、并且d軸電流與d軸目標(biāo)電流相等的方式來控制三相逆變器(馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路)的開關(guān)元件的占空比。這樣的通過在d_q坐標(biāo)系中表示的向量控制來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置例如在日本專利文獻(xiàn)特開平2001-187578號(hào)、日本專利文獻(xiàn)特開平2009-247147號(hào)、日本專利文獻(xiàn)特開平2009-247181號(hào)等中被提出。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在車輛的行駛中，如前輪輪胎撞擊到路緣石等路面突起物的情況那樣，從輪胎對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加了較大的力(以下，稱為反向輸入)的情況下，前輪(轉(zhuǎn)向輪)急劇地被轉(zhuǎn)向。因此，齒條桿向軸向移動(dòng)，轉(zhuǎn)向盤與和齒條桿連結(jié)的轉(zhuǎn)向軸一起高速地轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，在設(shè)置在齒條的頂端的齒條球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)(rack end)部件與形成在齒條罩上的止動(dòng)部發(fā)生了撞擊的情況下，會(huì)產(chǎn)生較大的撞擊聲。因此，有時(shí)使駕駛員產(chǎn)生不快感。在轉(zhuǎn)向盤由于這樣的反向輸入而被轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，如果在與該旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上由馬達(dá)產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩，則能夠使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)減速，但實(shí)際上由于轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)、即馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)非?？?，因此無法在馬達(dá)中產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。這在無刷直流馬達(dá)的特性上是沒有辦法的，但通過適當(dāng)?shù)乜刂谱鳛槿鮿?lì)磁電流的d軸電流，能夠抑制轉(zhuǎn)矩的降低。圖26表示在固定的驅(qū)動(dòng)電壓下的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度與能夠由馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(最大轉(zhuǎn)矩)的關(guān)系。在該曲線圖中，轉(zhuǎn)矩在與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向上產(chǎn)生的情況下由正值表示，在與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上產(chǎn)生的情況下由負(fù)值表示。因此，曲線圖的上方表示轉(zhuǎn)向輔助時(shí)的特性，曲線圖的下方表示馬達(dá)由于外力而被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(稱為再生吋)的特性。另外，用虛線示出的特性表示在流過被設(shè)定為最佳值的d軸電流并進(jìn)行弱勵(lì)磁時(shí)能夠得到的理論上的最大轉(zhuǎn)矩特性。
根據(jù)該特性圖可知，通過適當(dāng)?shù)乜刂芼軸電流，在理論上對(duì)于反向輸入能夠在某種程度上抑制轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)。但是，實(shí)際上，由于反向輸入而馬達(dá)被轉(zhuǎn)動(dòng)的速度非?？?，因此在用于以往的輔助控制裝置上的微型計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力下難以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩。其主要原因之一在干輔助控制裝置進(jìn)行控制d軸電流和q軸電流的ニ自由度控制。另外，用于求出最佳的d軸目標(biāo)電流的計(jì)算式復(fù)雜，因此使用利用了被限制的參數(shù)的映射來計(jì)算d軸目標(biāo)電流，因此該值不會(huì)為最佳值。由于上述情況，無法良好地抑制基于反向輸入的轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)，會(huì)使駕駛員產(chǎn)生不快感。另外，如果提高微型計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力(處理速度)，則能夠増大轉(zhuǎn)矩，但會(huì)導(dǎo)致成本提聞。本發(fā)明是為了應(yīng)對(duì)上述問題而完成的，其目的在于，在反向輸入作用于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)而馬達(dá)被轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，在馬達(dá)中產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩來抑制轉(zhuǎn)向盤被轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能夠以低成本實(shí)施。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征在于，一種電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，包括永久磁鐵同步馬達(dá)(20)，所述永久磁鐵同步馬達(dá)被設(shè)置在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10)上并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩；驅(qū)動(dòng)電路(30)，所述驅(qū)動(dòng)電路向所述馬達(dá)輸出三相驅(qū)動(dòng)電壓來驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)；以及兩軸電流控制單元(110)，所述兩軸電流控制単元使用d-q坐標(biāo)系來計(jì)算用于控制在d軸方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)的d軸電流和在q軸方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)的q軸電流的驅(qū)動(dòng)指令值，并將與所述驅(qū)動(dòng)指令值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出到所述驅(qū)動(dòng)電路，所述d-q坐標(biāo)系確定了作為沿基于所述馬達(dá)的永久磁鐵的磁場(chǎng)的方向的d軸和作為與所述d軸正交的方向的q軸，所述電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置包括高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元(Sll S13)，所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元檢測(cè)所述馬達(dá)以在通常的轉(zhuǎn)向操作中不能被檢測(cè)出的高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；電流絕對(duì)值控制單元(150)，所述電流絕對(duì)值控制單元在將在所述d-q坐標(biāo)系中表示的所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓向量的絕對(duì)值設(shè)定為所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓限制值的狀態(tài)下，計(jì)算所述輸出電壓向量相對(duì)于所述d軸的相位角，并且所述電流絕對(duì)值控制單元將與所述計(jì)算出的相位角和所述電壓限制值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出到所述驅(qū)動(dòng)電路，所述相位角用于使流經(jīng)所述馬達(dá)的馬達(dá)電流的絕對(duì)值與目標(biāo)電流絕對(duì)值相等；以及控制切換單元(S13 S15)，當(dāng)由所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，所述控制切換單元取代所述兩軸電流控制單元而使所述電流絕對(duì)值控制単元工作。在本發(fā)明的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置中，在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上設(shè)置有永久磁鐵同步馬達(dá)，從驅(qū)動(dòng)電路輸出三相驅(qū)動(dòng)電壓來驅(qū)動(dòng)永久磁鐵同步馬達(dá)。作為永久磁鐵同步馬達(dá)能夠使用三相無刷直流馬達(dá)等。永久磁鐵同步馬達(dá)(以下簡(jiǎn)稱為馬達(dá))被兩軸電流控制單元驅(qū)動(dòng)控制。兩軸電流控制単元通過使用了 d-q坐標(biāo)系的電流向量控制計(jì)算對(duì)d軸電流和q軸電流進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)指令值，并將與驅(qū)動(dòng)指令值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路，所述d-q坐標(biāo)系確定了作為沿基于設(shè)置在馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的磁場(chǎng)的方向(磁場(chǎng)貫穿的方向)的d軸和作為與d軸正交的方向(從d軸使電氣角提前/2的方向)的q軸。例如，兩軸電流控制單元檢測(cè)從轉(zhuǎn)向盤被輸入到轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，并設(shè)定與該轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩。并且，兩軸電流控制単元能夠構(gòu)成為計(jì)算用于馬達(dá)產(chǎn)生目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩的q軸目標(biāo)電流和弱勵(lì)磁控制用的d軸目標(biāo)電流，并計(jì)算用于使實(shí)際流經(jīng)馬達(dá)的q軸電流、d軸電流分別與q軸目標(biāo)電流、d軸目標(biāo)電流相等的電壓指令值，并且將與電壓指令值對(duì)應(yīng)的PWM控制信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路。d軸目標(biāo)電流例如可以設(shè)定為在馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度(角速度)為高速的情況下，隨著其旋轉(zhuǎn)速度的增加而弱勵(lì)磁變大。在車輛行駛中，例如，在由于前輪輪胎撞擊了路緣石的情況等而在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上施加了反向輸入的情況下，違反了駕駛員的意志而前輪被轉(zhuǎn)向。在該情況下，馬達(dá)也與其相配合地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是當(dāng)反向輸入大時(shí)，其旋轉(zhuǎn)速度變得非常大，轉(zhuǎn)向盤被高速地轉(zhuǎn)動(dòng)。在馬達(dá)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的情況下，在馬達(dá)的特性上，因反電動(dòng)勢(shì)的影響能夠輸出的轉(zhuǎn)矩變小，但是如果在與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向相反方向上產(chǎn)生盡可能大的轉(zhuǎn)矩，則能夠使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)減速。但是，由于隨著馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的増加而驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)頻率(三相驅(qū)動(dòng)電壓的正弦波的頻率)上升，因此在基于兩軸電流控制単元的電流向量控制中，會(huì)產(chǎn)生控制延遲，在馬達(dá)中能夠產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變小。因此，在本發(fā)明中，高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元檢測(cè)馬達(dá)以在通常的轉(zhuǎn)向操作中不能檢測(cè)出的高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。并且，當(dāng)檢測(cè)出馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，控制切換単元取代兩軸電流控制單元而使電流絕對(duì)值控制単元工作。 電流絕對(duì)值控制單元在將在d-q坐標(biāo)系中表示的驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓向量的絕對(duì)值設(shè)定為驅(qū)動(dòng)電路的電壓限制值的狀態(tài)下，計(jì)算用于使流經(jīng)馬達(dá)的馬達(dá)電流的絕對(duì)值和目標(biāo)電流絕對(duì)值相等的輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角，并且電流絕對(duì)值控制單元將與計(jì)算出的相位角和電壓限制值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路。即，電流絕對(duì)值控制單元不是如兩軸電流控制單元那樣進(jìn)行控制d軸電流和q軸電流的ニ自由度控制，而是進(jìn)行僅控制馬達(dá)電流的絕對(duì)值的一自由度控制。在該情況下，用于控制馬達(dá)電流的絕對(duì)值的操作對(duì)象為輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角(相對(duì)于d軸在q軸方向提前的相位角)。兩軸電流控制單元以及電流絕對(duì)值控制單元以預(yù)定的控制周期(計(jì)算周期)重復(fù)驅(qū)動(dòng)指令值(用于控制驅(qū)動(dòng)電路的工作的控制值)的計(jì)算以及驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的輸出，但是在電流絕對(duì)值控制單元中進(jìn)行ー自由度控制，因此與兩軸電流控制單元相比能夠減少每個(gè)控制周期的計(jì)算量(用于計(jì)算驅(qū)動(dòng)指令值所需的計(jì)算量)。因此，即使不提高計(jì)算器(例如，微型計(jì)算機(jī))的計(jì)算能力，也能夠使電流絕對(duì)值控制單元中的控制周期比兩軸電流控制單元中的控制周期短，從而能夠抑制控制延遲。由此，即使是馬達(dá)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，也能產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明，在由于反向輸入而轉(zhuǎn)向盤被轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，能夠良好地對(duì)轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行制動(dòng)。另外，通過該制動(dòng)，能夠減少當(dāng)齒條球關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)部件撞擊到止動(dòng)部時(shí)產(chǎn)生的撞擊聲。因此，能夠減少駕駛員的不快感。另外，由于能夠不提高計(jì)算器的能力而進(jìn)行實(shí)施，因此不會(huì)導(dǎo)致成本提高。另外，在將控制切換單元構(gòu)成為當(dāng)駕駛員為了例如緊急避讓等以比通常的操作速度快的速度進(jìn)行了轉(zhuǎn)向操作時(shí)取代兩軸電流控制單元而使電流絕對(duì)值控制單元工作的情況下，能夠在避讓操作方向上產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩，駕駛員的避讓操作變得容易。此外，也可以避免使高旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元檢測(cè)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的范圍包含緊急避讓時(shí)的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度。在該情況下，僅在由于反向輸入而馬達(dá)以高速被轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下電流絕對(duì)值控制單元工作。另外，本發(fā)明其他的特征在于，所述電流絕對(duì)值控制單元(150)包括旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元(164)，所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度；以及相位角計(jì)算單元(152)，所述相位角計(jì)算單元基于所述目標(biāo)電流絕對(duì)值、所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓限制值、以及由所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度來計(jì)算所述輸出電壓向量相對(duì)于所述d軸的相位角。在本發(fā)明中，當(dāng)被檢測(cè)出馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，相位角計(jì)算單元基于表示馬達(dá)電流的絕對(duì)值的目標(biāo)值的目標(biāo)電流絕對(duì)值、驅(qū)動(dòng)電路的電壓限制值、由旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)出的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度來計(jì)算輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角。馬達(dá)電流的絕對(duì)值能夠根據(jù)馬達(dá)的d-q坐標(biāo)系中的電壓方程式將輸出電壓向量的絕對(duì)值和相位角、以及馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度作為參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。因此，能夠簡(jiǎn)單地計(jì)算用于使馬達(dá)電流的絕對(duì)值與目標(biāo)電流絕對(duì)值相等的相位角(輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角)。驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)根據(jù)由該相位角計(jì)算單元計(jì)算出的相位角和電壓限制值而被設(shè)定。在該情況下，驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)只要是設(shè) 定為將由相位角計(jì)算單元計(jì)算出的相位角和馬達(dá)的電氣角相加而得的相位角的三相驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)即可。其結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過前饋控制簡(jiǎn)單地將驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓的相位控制為用于使馬達(dá)電流的絕對(duì)值和目標(biāo)電流絕對(duì)值相等的角度，即使是在馬達(dá)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，也能產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩。另外，本發(fā)明其他的特征在于，所述電流絕對(duì)值控制單元(150)包括電流檢測(cè)単元(38、163)，所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)所述馬達(dá)電流的絕對(duì)值；以及反饋控制単元(154、155、156)，所述反饋控制單元基于所述目標(biāo)電流絕對(duì)值和由所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值的偏差來調(diào)整由所述相位角計(jì)算單元計(jì)算出的相位角。在本發(fā)明中，當(dāng)檢測(cè)出馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，反饋控制単元基于目標(biāo)電流絕對(duì)值和由電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值的偏差來調(diào)整由相位角計(jì)算單元計(jì)算出的相位角。因此，能夠補(bǔ)償前饋控制中的模型誤差和干擾產(chǎn)生的影響，從而驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓的相位能夠更加適當(dāng)?shù)乇辉O(shè)定。其結(jié)果是，在馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠產(chǎn)生更大的轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明其他的特征在于，所述反饋控制單元包括方向判定単元(154)，所述方向判定單元判定所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的方向與由所述馬達(dá)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向是一致還是不一致，所述反饋控制単元當(dāng)所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和所述產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向一致時(shí)，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值小的情況下增加所述相位角，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值大的情況下減小所述相位角，當(dāng)所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和所述產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向不一致時(shí)，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值小的情況下減小所述相位角，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值大的情況下増加所述相位角。在本發(fā)明中，方向判定單元判定馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的方向和由馬達(dá)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向是一致還是不一致。使馬達(dá)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向能夠通過作用在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測(cè)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的方向能夠通過馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行檢測(cè)。在馬達(dá)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、并且馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的方向和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向一致的情況下，符合駕駛員進(jìn)行緊急避讓用的轉(zhuǎn)向操作的情況。在這樣的情況下，反饋控制単元在馬達(dá)電流的絕對(duì)值比目標(biāo)電流絕對(duì)值小的情況下增加相位角(通過相位角計(jì)算單元計(jì)算出的相位角)，在馬達(dá)電流的絕對(duì)值比目標(biāo)電流絕對(duì)值大的情況下減少相位角。由此，使得馬達(dá)電流的絕對(duì)值接近目標(biāo)電流絕對(duì)值。
另外，在馬達(dá)處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、并且馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的方向和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向不一致的情況下，符合馬達(dá)由于作用在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的反向輸入而被轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。在這樣的情況下，反饋控制単元在馬達(dá)電流的絕對(duì)值比目標(biāo)電流絕對(duì)值小的情況下減少相位角，在馬達(dá)電流的絕對(duì)值比目標(biāo)電流絕對(duì)值大的情況下增加相位角。由此，使得馬達(dá)電流的絕對(duì)值接近目標(biāo)電流絕對(duì)值。其結(jié)果是，在本發(fā)明中，在緊急避讓用的轉(zhuǎn)向操作時(shí)、以及在轉(zhuǎn)向盤由于來自路面的反向輸入而被轉(zhuǎn)動(dòng)吋，能夠使馬達(dá)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩。本發(fā)明其他的特征在于，所述目標(biāo)電流絕對(duì)值被設(shè)定為所述驅(qū)動(dòng)電路的電流限制值。根據(jù)本發(fā)明，由于目標(biāo)電流絕對(duì)值被設(shè)定為驅(qū)動(dòng)電路的電流限制值、即能夠流過驅(qū)動(dòng)電路的最大電流，因此能夠在馬達(dá)中產(chǎn)生最大限度的轉(zhuǎn)矩。因此，即使反向輸入作用在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上而轉(zhuǎn)向盤被急劇地轉(zhuǎn)動(dòng)，也能夠使最大的制動(dòng)力作用于轉(zhuǎn)向盤。另外，本發(fā)明其他的特征在于，所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元包括檢測(cè)所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元(164)，并且當(dāng)所述檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)速度超過基準(zhǔn)速度(coth)時(shí)，所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)單元判定為處于所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，能夠簡(jiǎn)單地檢測(cè)馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，本發(fā)明其他的特征在于，包括基準(zhǔn)速度改變單元(S12)，所述基準(zhǔn)速度改變單元隨著所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)加速度的増加而減小所述基準(zhǔn)速度(《th)。在本發(fā)明中，當(dāng)檢測(cè)馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，基準(zhǔn)速度改變單元隨著馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)加速度的增加而減小基準(zhǔn)速度。施加在馬達(dá)上的外力越大，馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)加速度越大。例如，在由于前輪輪胎撞擊到路緣石的情況等在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上施加了大的反向輸入的情況下，馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)加速度非常大。因此，在該情況下，判定馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的基準(zhǔn)速度減少。由此，電流絕對(duì)值控制単元在較早的定時(shí)取代兩軸電流控制單元開始工作。因此，能夠使抑制轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)期間變長(zhǎng)。在通過電流絕對(duì)值控制單元對(duì)馬達(dá)進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)控制的情況下，由于增強(qiáng)弱勵(lì)磁，因此容易從馬達(dá)產(chǎn)生工作聲。為了抑制工作聲的產(chǎn)生，只要較高地設(shè)定判定馬達(dá)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的基準(zhǔn)速度即可，在那樣的情況下，在馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度開始上升的初期，不會(huì)從兩軸電流控制單元切換到電流絕對(duì)值控制單元。因此，當(dāng)在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上施加了大的反向輸入的情況下，轉(zhuǎn)向盤的制動(dòng)會(huì)發(fā)生延遲。因此，在本發(fā)明中，由于隨著馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)加速度的増加而減小基準(zhǔn)速度，因此能夠兼顧轉(zhuǎn)向盤的制動(dòng)和降低工作聲的產(chǎn)生。此外，馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)加速度通過在時(shí)間上對(duì)旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行微分而求出。本發(fā)明其他的特征在于，包括基準(zhǔn)速度改變單元(S12)，所述基準(zhǔn)速度改變單元(S12)隨著被輸入到所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的增加而減小所述基準(zhǔn)速度。在馬達(dá)由于反向輸入而被轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，反向輸入越大，被輸入到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的大小越大。因此，在本發(fā)明中，由于隨著轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的增加而減小基準(zhǔn)速度，因此能夠兼顧轉(zhuǎn)向盤的制動(dòng)和降低工作聲的產(chǎn)生。此外，所謂的“轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的增加”不只是表示轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩自身的増加，還包含根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩設(shè)定的控制值(例如，馬達(dá)電流指令值、輔助轉(zhuǎn)矩指令值等)的増加。本發(fā)明其他的特征在于，包括第二高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元(S21)，所述第二高速、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元檢測(cè)由所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)速度超過了大于所述基準(zhǔn)速度的第二基準(zhǔn)速度(oth2)的狀態(tài)；以及第二相位角計(jì)算單元(201)，所述第二相位角計(jì)算單元存儲(chǔ)有設(shè)定了所述輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角和所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的映射，并且當(dāng)由所述第二高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元檢測(cè)出所述旋轉(zhuǎn)速度超過了所述第二基準(zhǔn)速度的狀態(tài)時(shí)，使用所述映射根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)出的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算所述相位角。在馬達(dá)非?？斓匦D(zhuǎn)的狀態(tài)下，即使相位角在一定程度上發(fā)生變化，流經(jīng)馬達(dá)的電流也幾乎不發(fā)生變化。因此，不需要進(jìn)行嚴(yán)密的電流控制。因此，在本發(fā)明中，在馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度超過了比基準(zhǔn)速度大的第二基準(zhǔn)速度的狀態(tài)下，第二相位角計(jì)算單元使用設(shè)定了輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角和馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的映射，來計(jì)算輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角。第二相位角計(jì)算單元以預(yù)定的控制周期(計(jì)算周期)計(jì)算相位角，但是由于根據(jù)映射計(jì)算相位角，因此與相位角計(jì)算單元相比每個(gè)控制周期的計(jì)算量少。因此，即使不提高計(jì)算器(例如，微型計(jì)算機(jī))的計(jì)算能力，也能夠使第二相位角計(jì)算單元中的控制周期比相位角計(jì)算單元中的控制周期短，即使是馬達(dá)非常快地旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，也能夠抑制控制延遲。 此外，在上述說明中，在括弧內(nèi)示出的符號(hào)是幫助理解發(fā)明的，并不是被限定于通過所述符號(hào)來規(guī)定發(fā)明的各構(gòu)成要件的實(shí)施方式。


圖I是電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置的概略構(gòu)成圖；圖2是表示通?？刂颇Ｊ街械妮o助ECU的微型計(jì)算機(jī)的處理的功能框圖；圖3是表示高旋轉(zhuǎn)控制模式中的輔助ECU的微型計(jì)算機(jī)的處理的功能框圖；圖4是表示輔助轉(zhuǎn)矩映射的曲線圖；圖5是表示弱勵(lì)磁映射的曲線圖；圖6是不進(jìn)行弱勵(lì)磁情況下的電壓向量線圖；圖7是進(jìn)行弱勵(lì)磁情況下的電壓向量線圖；圖8是馬達(dá)產(chǎn)生正向的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電壓向量線圖；圖9是馬達(dá)產(chǎn)生負(fù)向的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的電壓向量線圖；圖10是表示由于相位角的變化而電流絕對(duì)值發(fā)生變化的原理的電壓向量線圖；圖11是表示相位限制范圍的電壓向量線圖；圖12是表示模式切換控制例程的流程圖；圖13是表示閾值設(shè)定映射的曲線圖；圖14是表示其他例子的閾值設(shè)定映射的曲線圖；圖15是表示旋轉(zhuǎn)速度的推移、旋轉(zhuǎn)加速度的推移、閾值的推移的曲線圖；圖16是表示僅執(zhí)行通?？刂颇Ｊ?沒有控制延遲)的情況下的馬達(dá)輸出特性的曲線圖；圖17是表示僅執(zhí)行通?？刂颇Ｊ?有控制延遲)的情況下的馬達(dá)輸出特性的曲線圖；圖18是表示實(shí)施方式中的馬達(dá)輸出特性的曲線圖19是馬達(dá)以非常高的速度被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電壓向量線圖；圖20是表示第二實(shí)施方式涉及的模式切換控制例程的流程圖；圖21是表示在第二實(shí)施方式涉及的第二高速旋轉(zhuǎn)控制模式中的輔助ECU的微型計(jì)算機(jī)的處理的功能框圖；圖22是表示第二實(shí)施方式涉及的相位角設(shè)定映射的曲線圖；圖23是表示第二實(shí)施方式涉及的馬達(dá)輸出特性的曲線圖；圖24表示在僅執(zhí)行通?？刂颇Ｊ?沒有控制延遲)的情況下的馬達(dá)輸出特性的曲線圖；圖25是表示第三實(shí)施方式涉及的高旋轉(zhuǎn)控制模式中的輔助ECU的微型計(jì)算機(jī)的處理的功能框圖；圖26是表示理論上的馬達(dá)輸出特性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的ー實(shí)施方式涉及的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行說明。圖I表示該實(shí)施方式涉及的車輛的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置的概略構(gòu)成。該電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置作為主要部分包括通過轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向操作而對(duì)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10 ;被安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10上并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)20 ;用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路30 ;以及控制馬達(dá)20的工作的電子控制裝置100。以下，將電子控制裝置100稱為輔助E⑶100。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10是用于通過轉(zhuǎn)向盤11的旋轉(zhuǎn)操作而對(duì)左右前輪FWL、FWR轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，并具有轉(zhuǎn)向軸12，轉(zhuǎn)向盤11連接在所述轉(zhuǎn)向軸12的上端并且一體地旋轉(zhuǎn)。在該轉(zhuǎn)向軸12的下端以一體地旋轉(zhuǎn)的方式連接有小齒輪13。小齒輪13與形成在齒條桿14上的齒條齒嚙合，并與齒條桿14 一起構(gòu)成齒條小齒輪機(jī)構(gòu)。在齒條桿14的兩端經(jīng)由轉(zhuǎn)向橫拉桿15L、15R可轉(zhuǎn)向地連接有左右前輪FWL、FWR的轉(zhuǎn)向節(jié)(省略圖示)。左右前輪FWL、FWR根據(jù)齒條桿14隨著轉(zhuǎn)向軸12繞軸線的旋轉(zhuǎn)而在軸線方向的位移被左右轉(zhuǎn)向。在齒條桿14上安裝有馬達(dá)20。馬達(dá)20相當(dāng)于本發(fā)明的永久磁鐵同步馬達(dá)，在本實(shí)施方式中，使用作為其代表例的三相無刷直流馬達(dá)。馬達(dá)20的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由滾珠絲杠機(jī)構(gòu)16以能夠傳遞動(dòng)力的方式與齒條桿14連接，通過馬達(dá)20的旋轉(zhuǎn)在左右前輪FWL、FWR上施加轉(zhuǎn)向カ而輔助轉(zhuǎn)向操作。滾珠絲杠機(jī)構(gòu)16作為減速器和旋轉(zhuǎn)-直線轉(zhuǎn)換器而發(fā)揮作用，使馬達(dá)20的旋轉(zhuǎn)減速并轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)而傳遞給齒條桿14。在轉(zhuǎn)向軸12上設(shè)有轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器21。轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器21例如通過分解器等檢測(cè)被安裝在轉(zhuǎn)向軸12的中間部的扭桿(省略圖示)的扭轉(zhuǎn)角度，基于該扭轉(zhuǎn)角檢測(cè)出作用在轉(zhuǎn)向軸12上的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tr。轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tr不只是其大小，還根據(jù)正負(fù)值來識(shí)別轉(zhuǎn)向方向。此外，在本實(shí)施方式中，通過分解器檢測(cè)扭桿的扭轉(zhuǎn)角度，但也能夠通過其他的旋轉(zhuǎn)角 傳感器等進(jìn)行檢測(cè)。在馬達(dá)20上設(shè)有旋轉(zhuǎn)角傳感器22。該旋轉(zhuǎn)角傳感器22被組裝到馬達(dá)20內(nèi)，輸出與馬達(dá)20的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度位置對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)，例如由分解器或者霍爾傳感器構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)角傳感器22將與馬達(dá)20的旋轉(zhuǎn)角0 m對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)輸出給輔助ECU 100。輔助ECU100根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)計(jì)算馬達(dá)20的電氣角ΘΓ。此外，馬達(dá)20的電氣角0r可以不使用旋轉(zhuǎn)角傳感器22而基于在馬達(dá)20中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)來進(jìn)行估計(jì)。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路30 是通過由 MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的六個(gè)開關(guān)元件31 36構(gòu)成三相逆變器電路而成的。具體地說，采用以下構(gòu)成將串聯(lián)連接第一開關(guān)元件31和第二開關(guān)元件32的電路、串聯(lián)連接第三開關(guān)元件33和第四開關(guān)元件34的電路、串聯(lián)連接第五開關(guān)元件35和第六開關(guān)元件36的電路并聯(lián)連接，并引出從各串聯(lián)電路中的兩個(gè)開關(guān)元件間(31-32、33-34,35-36)向馬達(dá)20的電カ供應(yīng)線37。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路30設(shè)置有檢測(cè)流經(jīng)馬達(dá)20的電流的電流傳感器38。該電流傳感器38檢測(cè)三相中的任意兩相(例如，U相和V相)的電流的大小和方向(正負(fù))，并將表示所檢測(cè)出的電流iu、iv的檢測(cè)信號(hào)輸出給輔助ECU 100。W相的電流iw由于能夠根據(jù)其他的兩相電流(iu、iv)計(jì)算(iw = -(iu+iv)),因此在本實(shí)施方式中通過電流傳感器38僅檢測(cè)兩相，但也可以通過電流傳感器38檢測(cè)三相。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路30的各開關(guān)元件31 36各自的柵極與輔助E⑶100連接，并通過從輔助E⑶100輸出的PWM控制信號(hào)控制占空比。由此，馬達(dá)20的驅(qū)動(dòng)電壓被控制。輔助E⑶100將由CPU、ROM、RAM等構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)作為主要部而構(gòu)成。輔助ECU 100與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器21、旋轉(zhuǎn)角傳感器22、電流傳感器38、以及檢測(cè)車速的車速傳感器25連接，并輸入表示轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tr、旋轉(zhuǎn)角em、馬達(dá)電流iu、iv、車速Sp的檢測(cè)信號(hào)。然后，基于輸入的檢測(cè)信號(hào)，控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路30的各開關(guān)元件31 36的占空比，以得到與駕駛員的轉(zhuǎn)向操作對(duì)應(yīng)的最佳的轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩(以下，簡(jiǎn)稱為輔助轉(zhuǎn)矩)。接著，對(duì)電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置的電源供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行說明。電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置由車載電源裝置80進(jìn)行電源供應(yīng)。車載電源裝置80通過將作為額定輸出電壓12V的一般的車載電池的主電池81、以及通過發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的額定輸出電壓14V的交流發(fā)電機(jī)82并聯(lián)連接來構(gòu)成。車載電源裝置80與電源供應(yīng)源線83和接地線84連接。電源供應(yīng)源線83分岔為控制系統(tǒng)電源線85和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86?？刂葡到y(tǒng)電源線85作為用于向輔助ECU100進(jìn)行電源供應(yīng)的電源線而發(fā)揮作用。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86作為向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路30和輔助ECU 100這兩者進(jìn)行電源供應(yīng)的電源線而發(fā)揮作用?？刂葡到y(tǒng)電源線85與點(diǎn)火開關(guān)87連接。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86與主電源繼電器88連接。該主電源繼電器88通過來自輔助ECU 100的控制信號(hào)而接通，形成向馬達(dá)20供應(yīng)電カ的電路?？刂葡到y(tǒng)電源線85與輔助ECU100的電源+端子連接，但也經(jīng)由連結(jié)線90與跟主電源繼電器88相比為負(fù)載側(cè)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86連接。另外，在控制系統(tǒng)電源線85上，在與點(diǎn)火開關(guān)87相比靠負(fù)載側(cè)(輔助E⑶100側(cè))的位置設(shè)置ニ極管89，并且使其陽極朝向車載電源裝置80側(cè)。在連結(jié)線90上設(shè)置ニ極管91，并且使其陽極朝向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86側(cè)。因此，構(gòu)成以下電路結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)由連結(jié)線90從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86向控制系統(tǒng)電源線85進(jìn)行電源供應(yīng)，但也不能從控制系統(tǒng)電源線85向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86進(jìn)行電源供應(yīng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電源線86以及接地線84與馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路30的電源輸入部連接。另外，接地線84還與輔助E⑶100的接地端子連接。
接著，對(duì)輔助E⑶100進(jìn)行的馬達(dá)20的控制進(jìn)行說明。輔助E⑶100通過使用了d-q坐標(biāo)系的電流向量控制來控制馬達(dá)20的旋轉(zhuǎn)，所述d-q坐標(biāo)系將設(shè)置在馬達(dá)20的轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵的磁場(chǎng)貫穿的方向確定為d軸、將與d軸正交的方向(電氣角相對(duì)于d軸提前了 η /2的方向)確定為q軸。將電流向量的d軸分量稱為d軸電流，將q軸分量稱為q軸電流。q軸電流以產(chǎn)生馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方式來起作用。另ー方面，d軸電流不以產(chǎn)生馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的方式起作用，而是被使用在弱勵(lì)磁控制上。輔助E⑶100在進(jìn)行這樣的電流向量控制時(shí)，通過檢測(cè)電氣角er來確定d-q坐標(biāo)。該電氣角ΘΓ根據(jù)由旋轉(zhuǎn)角傳感器22檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角信號(hào)來求出。電氣角0r為貫穿U相線圈的軸與d軸構(gòu)成的角度。輔助E⑶100選擇性地實(shí)施通?？刂颇Ｊ胶透咝D(zhuǎn)控制模式中的一者，所述通?？刂颇Ｊ疆?dāng)馬達(dá)20在不超過以通常的轉(zhuǎn)向操作被轉(zhuǎn)動(dòng)的速度的范圍內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行，所述高旋轉(zhuǎn)控制模式在馬達(dá)20比以通常的轉(zhuǎn)向操作被轉(zhuǎn)動(dòng)的速度快地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行。 關(guān)于切換這兩種控制模式的條件在后面敘述。首先，對(duì)通?？刂颇Ｊ竭M(jìn)行說明。圖2是表示在通常控制模式中由輔助E⑶100的微型計(jì)算機(jī)的程序控制處理的功能的功能框圖。輔助ECU100具有在通常動(dòng)作模式中エ作的兩軸電流控制部110。兩軸電流控制部110相當(dāng)于本發(fā)明的兩軸電流控制單元，并具有兩軸電流指令部101、偏差計(jì)算部102、反饋控制部103、兩相/三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部104、PWM控制信號(hào)產(chǎn)生部105、三相/兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部106、電氣角計(jì)算部107、旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算部108。兩軸電流指令部101包括計(jì)算q軸指令電流i:的q軸電流計(jì)算部IOlq和計(jì)算d軸指令電流i/的d軸電流計(jì)算部101d。q軸電流計(jì)算部IOlq輸入從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器21輸出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tr以及從車速傳感器25輸出的車速Sp，通過參考圖4所示的輔助映射來計(jì)算目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩T'該情況下，目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩T*被設(shè)定為隨著轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tr的増加而增カロ，并隨著車速Sp的增加而減少。該目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩T*被設(shè)定為與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tr的方向(由符號(hào)識(shí)別)相同的方向。q軸電流計(jì)算部IOlq將目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩Tl余以轉(zhuǎn)矩常數(shù)，來計(jì)算出d-q坐標(biāo)系中的q軸指令電流(q軸目標(biāo)電流)。另外，d軸電流計(jì)算部IOld輸入由后述的旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算部108計(jì)算出的馬達(dá)20的旋轉(zhuǎn)速度ωΓ，并通過參考圖5所示的弱勵(lì)磁映射來計(jì)算d軸指令電流i/(d軸目標(biāo)電流)。d軸指令電流i/在旋轉(zhuǎn)速度的大小|ωΓ|小于等于設(shè)定值ω 的情況下被設(shè)定為零(id* = O),在旋轉(zhuǎn)速度ω r的大小I ω r I超過設(shè)定值ω I的情況下,設(shè)定為弱勵(lì)磁隨著I ω r |的増加而增加。此外，使用在弱勵(lì)磁控制的d軸電流由負(fù)的值表示。此外，在本說明書中，關(guān)于具有方向性的檢測(cè)值和計(jì)算值，在討論其大小的情況下，該值設(shè)為表示不區(qū)分方向(正負(fù))的絕對(duì)值的值。如上所述,計(jì)算出的q軸指令電流i/和d軸指令電流i/被輸出給偏差計(jì)算部102。偏差計(jì)算部102包括q軸電流偏差計(jì)算部102q和d軸電流偏差計(jì)算部102d。q軸電流偏差計(jì)算部102q計(jì)算從q軸指令電流i/減去q軸實(shí)際電流而得的偏差Δ iq。d軸電流偏差計(jì)算部102d計(jì)算從d軸指令電流i/減去d軸實(shí)際電流id而得的偏差Δ id。q軸實(shí)際電流i,以及d軸實(shí)際電流id是將實(shí)際流經(jīng)馬達(dá)20的線圈的三相電流的檢測(cè)值iu、iv、iw轉(zhuǎn)換為d-q坐標(biāo)系的兩相電流而得的。從該三相電流iu、iv、iw至d_q坐標(biāo)系的兩相電流id、iq的轉(zhuǎn)換通過三相/兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部106進(jìn)行。三相/兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部106輸入從電氣角計(jì)算部107輸出的電氣角Qr,并基于該電氣角Qr將由電流傳感器38檢測(cè)出的三相電流iu、iv、iw( = - (iu+iv))轉(zhuǎn)換成d-q坐標(biāo)系的兩相電流id、從三相坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成d-q坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣C由下式(I)表示。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，包括 永久磁鐵同步馬達(dá)，所述永久磁鐵同步馬達(dá)被設(shè)置在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩； 驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路向所述馬達(dá)輸出三相驅(qū)動(dòng)電壓來驅(qū)動(dòng)所述馬達(dá)；以及兩軸電流控制單元，所述兩軸電流控制単元使用d-q坐標(biāo)系來計(jì)算用于控制在d軸方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)的d軸電流和在q軸方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)的q軸電流的驅(qū)動(dòng)指令值，并將與所述驅(qū)動(dòng)指令值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出到所述驅(qū)動(dòng)電路，所述d-q坐標(biāo)系確定了作為沿基于所述馬達(dá)的永久磁鐵的磁場(chǎng)的方向的d軸和作為與所述d軸正交的方向的q軸， 所述電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置的特征在于，包括 高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元，所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)所述馬達(dá)以在通常的轉(zhuǎn)向操作中不能被檢測(cè)出的高速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)； 電流絕對(duì)值控制單元，所述電流絕對(duì)值控制單元在將在所述d-q坐標(biāo)系中表示的所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓向量的絕對(duì)值設(shè)定為所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓限制值的狀態(tài)下，計(jì)算所述輸出電壓向量相對(duì)于所述d軸的相位角，并且所述電流絕對(duì)值控制單元將與所述計(jì)算出的相位角和所述電壓限制值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)輸出到所述驅(qū)動(dòng)電路，所述相位角用于使流經(jīng)所述馬達(dá)的馬達(dá)電流的絕對(duì)值與目標(biāo)電流絕對(duì)值相等；以及 控制切換單元，當(dāng)由所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)單元檢測(cè)出所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，所述控制切換單元取代所述兩軸電流控制單元而使所述電流絕對(duì)值控制單元工作。
2.如權(quán)利要求I所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在干， 所述電流絕對(duì)值控制單元包括 旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元，所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度；以及相位角計(jì)算單元，所述相位角計(jì)算單元基于所述目標(biāo)電流絕對(duì)值、所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓限制值、以及由所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度來計(jì)算所述輸出電壓向量相對(duì)于所述d軸的相位角。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在干， 所述電流絕對(duì)值控制單元包括 電流檢測(cè)單元，所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)所述馬達(dá)電流的絕對(duì)值；以及反饋控制単元，所述反饋控制單元基于所述目標(biāo)電流絕對(duì)值和由所述電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值的偏差來調(diào)整由所述相位角計(jì)算單元計(jì)算出的相位角。
4.如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在干， 所述反饋控制單元包括方向判定単元，所述方向判定単元判定所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的方向與由所述馬達(dá)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向是一致還是不一致， 所述反饋控制單元 當(dāng)所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和所述產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向一致時(shí)，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值小的情況下增加所述相位角，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值大的情況下減小所述相位角，當(dāng)所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向和所述產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向不一致時(shí)，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值小的情況下減小所述相位角，在所述檢測(cè)出的馬達(dá)電流的絕對(duì)值比所述目標(biāo)電流絕對(duì)值大的情況下增加所述相位角。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在干， 所述目標(biāo)電流絕對(duì)值被設(shè)定為所述驅(qū)動(dòng)電路的電流限制值。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在干， 所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元包括檢測(cè)所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元，并且當(dāng)所述檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)速度超過基準(zhǔn)速度時(shí)，所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元判定為處于所述高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在干， 包括基準(zhǔn)速度改變單元，所述基準(zhǔn)速度改變單元隨著所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)加速度的增加而減小所述基準(zhǔn)速度。
8.如權(quán)利要求6所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在干， 包括基準(zhǔn)速度改變單元，所述基準(zhǔn)速度改變單元隨著被輸入到所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的増加而減小所述基準(zhǔn)速度。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)動(dòng)カ轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，包括 第二高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元，所述第二高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元檢測(cè)由所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)速度超過了大于所述基準(zhǔn)速度的第二基準(zhǔn)速度的狀態(tài)；以及 第二相位角計(jì)算單元，所述第二相位角計(jì)算單元存儲(chǔ)有設(shè)定了所述輸出電壓向量相對(duì)于d軸的相位角和所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的映射，并且當(dāng)由所述第二高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)単元檢測(cè)出所述旋轉(zhuǎn)速度超過了所述第二基準(zhǔn)速度的狀態(tài)時(shí)，使用所述映射根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)單元檢測(cè)出的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算所述相位角。
全文摘要
前饋控制部(152)基于目標(biāo)電流絕對(duì)值(|i|*)、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(30)的電壓限制值(Vlim)、以及馬達(dá)(20)的旋轉(zhuǎn)速度(ωr)計(jì)算在d-q坐標(biāo)系中表示馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(30)的輸出電壓的電壓向量相對(duì)于d軸的相位角(θFF)。反饋控制部(155)計(jì)算基于目標(biāo)電流絕對(duì)值(|i|*)和實(shí)際電流絕對(duì)值(|i|)的偏差(Δi)的相位角(θFB)。PWM控制信號(hào)產(chǎn)生部(159)輸出PWM控制信號(hào)，以從馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路(30)輸出使電氣角提前相位角(θFF+θFB)的三相驅(qū)動(dòng)電壓。由此，當(dāng)在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(10)上作用了大的反向輸入的情況下，抑制了轉(zhuǎn)向盤(11)因在馬達(dá)(20)中產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)矩而被轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B62D6/00GK102687385SQ201080059110
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者青木健一郎 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社