電動機控制裝置以及搭載了該電動機控制裝置的電動助力轉向裝置和車輛的制作方法

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本發(fā)明涉及一種電動機控制裝置以及搭載了該電動機控制裝置的電動助力轉向裝置和車輛，該電動機控制裝置以具備電流控制單元的三相電流反饋方式經由每個繞組系統(tǒng)的電動機驅動電路來控制具有多系統(tǒng)電動機繞組的電動機。本發(fā)明特別是涉及一種電動機控制裝置以及搭載了該電動機控制裝置的電動助力轉向裝置和車輛，該電動機控制裝置具備用于根據多系統(tǒng)電動機繞組的驅動系統(tǒng)的個數來切換并變更電流控制單元的參數的功能，即使在切換系統(tǒng)的時候也不會發(fā)生異音和振動。

被搭載在車輛上的電動助力轉向裝置是用來通過至少基于轉向扭矩運算出的電流指令值來對車輛的轉向系統(tǒng)施加由電動機(例如，無刷電動機)產生的輔助力的，并且通過由電橋電路構成的逆變器來對其進行驅動控制。

背景技術：

作為在驅動單元中搭載了電動機的裝置，有電動助力轉向裝置(EPS)。電動助力轉向裝置利用電動機的旋轉力對車輛的轉向機構施加轉向輔助力(輔助力)，其將由逆變器所供給的電力來控制的電動機的驅動力通過諸如齒輪等傳送機構向轉向軸或齒條軸施加轉向輔助力。為了準確地產生轉向輔助力的扭矩，這樣的現(xiàn)有的電動助力轉向裝置進行電動機電流的反饋控制。反饋控制調整電動機外加電壓，以便使轉向輔助指令值(電流指令值)與電動機電流檢測值之間的差變小，電動機外加電壓的調整通常用調整PWM(脈沖寬度調制)控制的占空比(Duty)來進行。作為電動機，通常使用耐用性強、可維修性優(yōu)異以及噪音、噪聲少的無刷電動機。

如圖1所示，對電動助力轉向裝置的一般結構進行說明。轉向盤(方向盤)1的柱軸(轉向軸或方向盤軸)2經過減速裝置內的減速齒輪3、萬向節(jié)4a和4b、齒輪齒條機構5、轉向橫拉桿6a和6b，再通過輪轂單元7a和7b，與轉向車輪8L和8R連接。另外，在柱軸2上設有用于檢測出轉向盤1的轉向扭矩的扭矩傳感器10和用于檢測出轉向角θ的轉向角傳感器14，對轉向盤1的轉向力進行輔助的電動機20通過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對用于控制電動助力轉向裝置的控制單元(ECU)30進行供電，同時，經過點火開關11，點火信號被輸入到控制單元30?？刂茊卧?0基于由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Ts和由車速傳感器12檢測出的車速Vs，進行作為輔助(轉向輔助)指令的電流指令值的運算，通過對電流指令值實施補償等而得到的電壓控制指令值Vref，來控制供給EPS用電動機20的電流。

此外，轉向角傳感器14不是必須的，可以不設置轉向角傳感器14。還有，也可以通過與電動機20連接的諸如分解器之類的旋轉位置傳感器來獲得轉向角。

另外，收發(fā)車輛的各種信息的CAN(Controller Area Network，控制器局域網絡)40被連接到控制單元30，車速Vs也能夠從CAN40處獲得。此外，收發(fā)CAN40以外的通信、模擬/數字信號、電波等的非CAN41也可以被連接到控制單元30。

控制單元30主要由CPU(也包含MCU、MPU和類似裝置)構成，該CPU內部由程序執(zhí)行的一般功能，如圖2所示。

參照圖2對控制單元30的功能和動作進行說明。如圖2所示，由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Ts和由車速傳感器12檢測出的(或來自CAN50的)車速Vs被輸入到用于運算出電流指令值Iref1的電流指令值運算單元31中。電流指令值運算單元31基于被輸入進來的轉向扭矩Ts和車速Vs并使用輔助圖(アシストマップ)等，運算出作為供給電動機20的電流的控制目標值的電流指令值Iref1。電流指令值Iref1經由加法單元32A被輸入到電流限制單元33中；被限制了最大電流的電流指令值Irefm被輸入到減法單元32B中；減法單元32B運算出電流指令值Irefm與被反饋回來的電動機電流值Im之間的偏差I(Irefm-Im)；該偏差I被輸入到用于進行轉向動作的特性改善的PI控制單元35中。在PI控制單元35中經過了特性改善后的電壓控制指令值Vref被輸入到PWM控制單元36，然后再經由作為驅動單元的逆變器37來對電動機20進行PWM驅動。電動機電流檢測器38檢測出電動機20的電流值Im；由電動機電流檢測器38檢測出的電流值Im被反饋到減法單元32B。逆變器37由作為驅動元件的FET(場效應晶體管)的電橋電路構成。

另外，在加法單元32A對來自補償信號生成單元34的補償信號CM進行加法運算，通過補償信號CM的加法運算來進行轉向系統(tǒng)的特性補償，以便改善收斂性和慣性特性等。補償信號生成單元34先在加法單元34-4將自對準扭矩(SAT)34-3與慣性34-2相加，然后，在加法單元34-5再將在加法單元34-4得到的加法結果與收斂性34-1相加，最后，將在加法單元34-5得到的加法結果作為補償信號CM。

在這樣的電動助力轉向裝置中，使用具有即使發(fā)生了電動機故障(也包含異常)也可以繼續(xù)進行電動機動作的結構的多系統(tǒng)繞組的電動機的實例在增加。例如，在具有兩個系統(tǒng)的繞組(兩套繞組)的電動機中，定子的線圈被分成兩個(兩套)系統(tǒng)(U1～W1相和U2～W2相)，即使一個(一套)系統(tǒng)失陷，也可以通過剩下的另一個(另一套)系統(tǒng)使轉子旋轉，從而可以繼續(xù)進行輔助控制。

在搭載了這樣的電動機的電動機控制裝置和電動助力轉向裝置中，例如日本特開2013-236486號公報(專利文獻1)公開了一種用于發(fā)生了電動機繞組或逆變器的開路故障時的對策手段。也就是說，專利文獻1的裝置為用于針對具有復數個系統(tǒng)的繞組的電動機控制由電源供給的電流和外加電壓的電動機控制裝置，在故障判別單元判別出開路故障的情況下，通過控制故障一側的逆變器內的開關元件以便停止將電流供應給發(fā)生了故障一側的繞組，從而能夠繼續(xù)將電流供應給沒有發(fā)生故障的正常一側的繞組。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-236486號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術問題

在專利文獻1所公開的裝置中，盡管描述了在正常時和故障時切換電流控制單元，但其所公開的具體內容僅僅限于補正q軸電流指令值以便補償因故障而造成的電動機扭矩特性變化，并沒有公開詳細內容。因此，可以設想在切換驅動系統(tǒng)的時候產生特性變化，從而發(fā)生異音和振動，并且在EPS的場合，會給駕駛員帶來不協(xié)調的感覺。

因此，本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種電動機控制裝置以及搭載了該電動機控制裝置的電動助力轉向裝置和車輛，該電動機控制裝置為了防止因為發(fā)生了故障所以切斷一方的系統(tǒng)從而造成電動機的電氣響應特性發(fā)生變化，其結果引起電流響應特性發(fā)生變化從而導致發(fā)生異音和振動并給駕駛員帶來轉向不協(xié)調感，通過在該故障發(fā)生之前與之后切換電流反饋控制單元的參數，使得能夠防止其電流響應特性變化。

解決技術問題的手段

本發(fā)明涉及一種電動機控制裝置，其以具備電流控制單元的三相電流反饋方式經由每個繞組系統(tǒng)的電動機驅動電路來控制具有多系統(tǒng)電動機繞組的電動機，本發(fā)明的上述目的可以通過下述這樣實現(xiàn)，即：具備用于根據所述多系統(tǒng)電動機繞組的驅動系統(tǒng)的個數來切換并變更所述電流控制單元的參數的功能。

還有，本發(fā)明的上述目的還可以通過下述這樣更有效地實現(xiàn)，即：所述參數為電動機電感參數；或，所述繞組系統(tǒng)的個數為兩個；或，對3相×2個系統(tǒng)的合計6相分別進行電流反饋控制；或，對具有3相×系統(tǒng)間合計的1個系統(tǒng)的合計3相進行電流反饋控制；或，對其中1相是從其他的2相的電流值的合計值運算出的2相×2個系統(tǒng)的合計4相進行電流反饋控制；或，對具有其中1相是從其他的2相的電流值的合計值運算出的2相×系統(tǒng)間合計的1個系統(tǒng)的合計2相進行電流反饋控制；或，在將系統(tǒng)內相間互電感設為M_P，將自電感設為L_P，將系統(tǒng)間他相互電感設為M_S，將系統(tǒng)間同相互電感設為M_L的情況下，2系統(tǒng)電流控制時參數為(L_P－M_P+M_L－M_S)，1系統(tǒng)電流控制時參數為(L_P－M_P)。

通過將本發(fā)明的上述電動機控制裝置應用在電動助力轉向裝置中，能夠實現(xiàn)在故障發(fā)生時不會發(fā)生異音和振動并且還不會給駕駛員帶來轉向不協(xié)調感的高可靠性的電動助力轉向裝置。還有，通過將這樣的電動助力轉向裝置搭載在車輛上，能夠更進一步提供車輛的可靠性。

附圖說明

圖1是表示電動助力轉向裝置的概要的結構圖。

圖2是表示電動助力轉向裝置的控制單元(ECU)的結構示例的圖。

圖3是表示能夠適用本發(fā)明的電動機的結構示例的剖視圖。

圖4是表示能夠適用本發(fā)明的電動機的繞組結構的示意圖。

圖5是表示電動機控制裝置的結構示例的結構框圖。

圖6是表示控制運算單元的結構示例的結構框圖。

圖7是用來說明電動機線圈特性和控制用電動機參數的結構框圖。

圖8是用來說明電動機線圈特性和控制用電動機參數的結構框圖。

圖9是表示本發(fā)明的結構示例的結構框圖。

具體實施方式

首先，參照圖3和圖4對能夠適用本發(fā)明的雙系統(tǒng)繞組電動機(具有兩套繞組的電動機)的示例進行說明。

如圖3所示，三相電動機200具有三角形接法繞組結構，并且具有具備定子12S和轉子12R的SPM(Surface Permanent Magnet，表面永久磁鐵)電動機的結構，其中，定子12S具有朝內側突出地被形成在內周表面上的作為用于形成槽的磁極的齒T；轉子12R為將被旋轉自如地配置在該定子12S的內周一側并被配置成與齒T相對的永久磁鐵PM配置在表面上的8極的表面磁鐵型的轉子。在這里，將定子12S的齒T的個數設定為相數×2n(在這里，n為等于或大于2的整數。)，例如，在將n設定為2的情況下，三相電動機200具有8極和12槽的結構。

另外，如圖4所示，作為雙系統(tǒng)(兩套系統(tǒng))的每個系統(tǒng)的同相的磁極相對于轉子磁鐵為同相位的多相電動機繞組的第1三相電動機繞組L1和第2三相電動機繞組L2被卷繞在定子12S的槽SL上。在第1三相電動機繞組L1中，U相線圈U1a、U1b、V相線圈V1a、V1b以及W相線圈W1a、W1b的各一端被相互連接成星形連線；U相線圈U1a、U1b、V相線圈V1a、V1b以及W相線圈W1a、W1b的各另一端被連接到電動機控制裝置20，并且，電動機驅動電流I1u、I1v和I1w被分別供應給U相線圈U1a、U1b、V相線圈V1a、V1b以及W相線圈W1a、W1b的各另一端。

還有，在第2三相電動機繞組L2中，U相線圈U2a、U2b、V相線圈V2a、V2b以及W相線圈W2a、W2b的各一端被相互連接成星形連線；U相線圈U2a、U2b、V相線圈V2a、V2b以及W相線圈W2a、W2b的各另一端被連接到電動機控制裝置20，并且，電動機驅動電流I2u、I2v和I2w被分別供應給U相線圈U2a、U2b、V相線圈V2a、V2b以及W2a、W2b的各另一端。

另外，各相線圈L1u～L1w的線圈部L1ua、L1ub、L1va、L1vb以及L1wa、L1wb和各相線圈L2u～L2w的線圈部L2ua、L2ub、L2va、L2vb以及L2wa、L2wb以通電電流的方向變成同一方向的方式被卷繞在夾著各個齒T的槽SL上。

就這樣，第1三相電動機繞組L1的各相線圈L1u～L1w的線圈部L1ua、L1ub、L1va、L1vb以及L1wa、L1wb和第2三相電動機繞組L2的各相線圈L2u～L2w的線圈部L2ua、L2ub、L2va、L2vb以及L2wa、L2wb分別被卷繞在相互不同的12個齒上。也就是說，依照下面的順序將L1ua、L1ub、L1va、L1vb以及L1wa、L1wb和L2ua、L2ub、L2va、L2vb以及L2wa、L2wb分別卷繞安裝在12個齒上，即，首先，沿順時針方向按照L1ua、L1va、L1wa的順序沿著同一卷繞方向將作為第一系統(tǒng)的相線圈L1ua、L1va、L1wa分別卷繞安裝在齒上，接下來，沿順時針方向按照L2ua、L2va、L2wa的順序沿著同一卷繞方向將作為第二系統(tǒng)的相線圈L2ua、L2va、L2wa分別卷繞安裝在齒上，然后，沿順時針方向按照L1ub、L1vb、L1wb的順序沿著同一卷繞方向將作為第一系統(tǒng)的相線圈L1ub、L1vb、L1wb分別卷繞安裝在齒上，最后，沿順時針方向按照L2ub、L2vb、L2wb的順序沿著同一卷繞方向將作為第二系統(tǒng)的相線圈L2ub、L2vb、L2wb分別卷繞安裝在齒上。因此，第1三相電動機繞組L1和第2三相電動機繞組L2的同相的線圈部被卷繞安裝成不會同時與由轉子12R的各個磁極的永久磁鐵PM形成的同一的磁通鏈接。從而，由第1三相電動機繞組L1的各個線圈部和第2三相電動機繞組L2的各個線圈部構成將彼此的磁干涉抑制到最小限度的磁路。

參照圖5對電動機控制裝置的示例進行說明。在圖5所示的電動機控制裝置的示例中，從各自的逆變器分別將電流供應給具有這樣的雙系統(tǒng)繞組的三相電動機，在一方的逆變器的開關單元發(fā)生了不能導通的OFF故障(開路故障)的情況下，確定發(fā)生了故障的故障開關單元，并且，控制除了故障開關單元之外的開關單元，同時，還控制除了包含故障開關單元在內的故障逆變器之外的正常逆變器。

電動機控制裝置100具備控制運算單元110、電動機驅動電路120A以及120B和電動機電流切斷電路130A以及130B，其中，用于運算出電動機電流指令值的控制運算單元110包括異常檢測單元111；從控制運算單元110輸出的電壓指令值V1*被輸入到電動機驅動電路120A中，從控制運算單元110輸出的電壓指令值V2*被輸入到電動機驅動電路120B中；電動機電流切斷電路130A被插在電動機驅動電路120A的輸出一側與三相電動機200的第1電動機繞組L1之間，電動機電流切斷電路130B被插在電動機驅動電路120B的輸出一側與三相電動機200的第2電動機繞組L2之間。

三相電動機200具備用于檢測出轉子的旋轉位置的諸如霍爾元件之類的旋轉位置傳感器101，來自旋轉位置傳感器101的檢測值被輸入到轉子旋轉角檢測電路102中，轉子旋轉角檢測電路102檢測出轉子旋轉角θm。由扭矩傳感器10檢測出的轉向扭矩Ts和由車速傳感器12檢測出的車速Vs被輸入到電動機控制裝置100內的控制運算單元110中，同時，從轉子旋轉角檢測電路102輸出的轉子旋轉角θm也被輸入到電動機控制裝置100內的控制運算單元110中。另外，從電動機200的第1電動機繞組L1的各相線圈輸出后再從電動機驅動電路120A內的電流檢測電路121A輸出的電動機電流I1d和從電動機200的第2電動機繞組L2的各相線圈輸出后再從電動機驅動電路120B內的電流檢測電路121B輸出的電動機電流I2d均被輸入到控制運算單元110中。還有，從作為直流電源的電池103經由噪聲濾波器104將直流電流供應給電動機驅動電路120A以及120B。

在控制運算單元110中，當電動機驅動電路120A和120B均為正常的時候，基于轉向轉矩Ts和車速Vs并參照預先設定的圖A(マップA)，運算出電流指令值I1*(或I2*)；當電動機驅動電路120A和120B均為異常的時候，基于轉向轉矩Ts和車速Vs并參照預先設定的圖B(マップB)，運算出電流指令值I1*(或I2*)。

還有，在控制運算單元110中，基于運算出的電流指令值I1*(或I2*)和轉子旋轉角θm，運算出矢量控制的d-q坐標系的d軸電流指令值Id*和q軸電流指令值Iq*，并且，按照轉子旋轉角θm對運算出的d軸電流指令值Id*和q軸電流指令值Iq*進行2相/3相變換，以便運算出U相電流指令值Iu*、V相電流指令值Iv*和W相電流指令值Iw*。然后，控制運算單元110運算出已經運算出的U相電流指令值Iu*、V相電流指令值Iv*和W相電流指令值Iw*與由電流檢測電路121A以及121B檢測出的電流檢測值的每一相的加法值之間的電流偏差ΔIu、ΔIv和ΔIw，并且通過對這些運算出的電流偏差ΔIu、ΔIv和ΔIw進行PI控制運算等，以便運算出針對電動機驅動電路120A以及120B的三個相的電壓指令值V1*和V2*，然后將運算出的三個相的電壓指令值V1*和V2*輸入到電動機驅動電路120A以及120B中。

還有，由被設置在電動機電流切斷電路130A與電動機200的第1電動機繞組L1之間的異常檢測電路131A檢測出的電動機電流檢測值I1ud、I1vd以及I1wd和由被設置在電動機電流切斷電路130B與電動機200的第2電動機繞組L2之間的異常檢測電路131B檢測出的電動機電流檢測值I2ud、I2vd以及I2wd均被輸入到控制運算單元110中。另外，控制運算單元110具備異常檢測單元111，該異常檢測單元111通過對被輸入進來的I1ud～I1wd以及I2ud～I2wd和控制運算單元110自身運算出的各相電流指令值Iu*、Iv*以及Iw*進行比較，以便檢測出作為構成逆變器122A以及122B的開關元件的場效應晶體管(FET)Q1～Q6的開路故障(OFF故障)和短路故障(ON故障)。在異常檢測單元111中，當檢測出構成逆變器122A以及122B的FET的開路故障或短路故障的時侯，將異常檢測信號SAa或SAb輸入到檢測出異常的電動機驅動電路120A或電動機驅動電路120B的柵極驅動電路123A或柵極驅動電路123B中。

從控制運算單元110輸出的三個相的電壓指令值V1*和V2*被輸入到電動機驅動電路120A以及120B中以便形成柵極信號。電動機驅動電路120A以及120B具備兼作異常時電流控制單元的柵極驅動電路123A以及123B和逆變器122A以及122B。還有，從柵極驅動電路123A以及123B輸出的柵極信號被輸入到逆變器122A以及122B中。

當來自控制運算單元110的電壓指令值V1*以及V2*被分別輸入到柵極驅動電路123A以及123B的時候，柵極驅動電路123A以及123B基于電壓指令值V1*以及V2*和三角波的載波信號Sc來形成6個PWM信號，并將這些PWM信號輸入到逆變器122A以及122B中。

還有，在異常檢測信號SAa沒有從控制運算單元110被輸入到柵極驅動電路123A的正常的情況下，柵極驅動電路123A將三個高電平柵極信號輸出到電動機電流切斷電路130A，并且，還將兩個高電平柵極信號輸出到電源切斷電路124A；在異常檢測信號SAa從控制運算單元110被輸入到柵極驅動電路123A的異常的情況下，柵極驅動電路123A將三個低電平柵極信號同時輸出到電動機電流切斷電路130A以便切斷電動機電流，并且，還將兩個低電平柵極信號同時輸出到電源切斷電路124A以便切斷電池電力。

同樣地，在異常檢測信號SAb沒有從控制運算單元110被輸入到柵極驅動電路123B的正常的情況下，柵極驅動電路123B將三個高電平柵極信號輸出到電動機電流切斷電路130B，并且，還將兩個高電平柵極信號輸出到電源切斷電路124B；在異常檢測信號SAb從控制運算單元110被輸入到柵極驅動電路123B的異常的情況下，柵極驅動電路123B將三個低電平柵極信號同時輸出到電動機電流切斷電路130B以便切斷電動機電流，并且，還將兩個低電平柵極信號同時輸出到電源切斷電路124B以便切斷電池電力。

電池103的電池電流經由噪聲濾波器104和電源切斷電路124A后被輸入到逆變器122A中，平滑用電解電容器CA被連接到逆變器122A的輸入一側。還有，電池103的電池電流經由噪聲濾波器104和電源切斷電路124B后被輸入到逆變器122B中，平滑用電解電容器CB被連接到逆變器122B的輸入一側。

逆變器122A和逆變器122B均為具有作為開關元件的六個場效應晶體管(FET)Q1～Q6并且并聯(lián)連接了通過串聯(lián)連接兩個FET而形成的三個開關臂SAu、SAv以及SAw的結構。還有，通過從柵極驅動電路123A輸出的柵極信號被輸入到逆變器122A中的場效應晶體管(FET)Q1～Q6的各個柵極，以便使得U相電流Iu、V相電流Iv以及W相電流Iw從各個開關臂SAu、SAv以及SAw的FET間經由電動機電流切斷電路130A后被輸入到電動機200的第1繞組L1。同樣地，通過從柵極驅動電路123B輸出的柵極信號被輸入到逆變器122B中的場效應晶體管(FET)Q1～Q6的各個柵極，以便使得U相電流Iu、V相電流Iv以及W相電流Iw從各個開關臂SAu、SAv以及SAw的FET間經由電動機電流切斷電路130B后被輸入到電動機200的第2繞組L2。

電動機電流切斷電路130A具有三個電流切斷用場效應晶體管(FET)QA1、QA2以及QA3；電動機電流切斷電路130B具有三個電流切斷用場效應晶體管(FET)QB1、QB2以及QB3。還有，電動機電流切斷電路130A以及130B的場效應晶體管(FET)QA1～QA3以及QB1～QB3將各自的寄生二極管D的陰極設為逆變器122A以及122B側，使各自朝同一方向連接。

另外，電源切斷電路124A具有這樣的串聯(lián)電路結構，即，兩個場效應晶體管(FET)QC1、QC2的漏極彼此被相互連接，并且寄生二極管成為反方向；電源切斷電路124B具有這樣的串聯(lián)電路結構，即，兩個場效應晶體管(FET)QD1、QD2的漏極彼此被相互連接，并且寄生二極管成為反方向。還有，場效應晶體管(FET)QC1和QD1的源極被相互連接后，再被連接到噪聲濾波器104的輸出一側；場效應晶體管(FET)QC2和QD2的源極被連接到逆變器122A以及122B的場效應晶體管(FET)Q1、Q2以及Q3的各個源極。

圖6示出了控制運算單元110的詳細的結構示例。如圖6所示，補償控制運算單元113例如基于電動機角速度ω運算出用于補償橫擺率的收斂性的收斂性補償值，基于電動機角加速度α運算出用于補償相當于因電動機200的慣性而發(fā)生的扭矩的量并且防止慣性感或控制響應性的惡化的扭矩補償值，基于估計或檢測出的SAT運算出用于補償電動機200的輔助力的SAT補償值，然后基于這些運算出的補償值運算出補償信號Icom。通過補償信號Icom在加法單元114與來自電流指令值運算單元112的電流指令值Irefa相加，運算出補償后的電流指令值Irefb。補償后的電流指令值Irefb被輸入到d-q軸電流指令值運算單元140中。

d-q軸電流指令值運算單元140具備d軸電流指令值運算單元141、q軸電流指令值運算單元142、感應電壓模型運算單元143和2相/3相變換單元144。d軸電流指令值運算單元141基于電流指令值Irefa和電動機角速度ω運算出d軸電流指令值Id*。感應電壓模型運算單元143基于電動機旋轉角θm和電動機角速度ω運算出d-q軸感應電壓模型EMF(Electro Magnetic Force)的d軸EMF成分ed(θ)和q軸EMF成分eq(θ)。q軸電流指令值運算單元142基于從感應電壓模型運算單元143輸出的d軸EMF成分ed(θ)以及q軸EMF成分eq(θ)、由d軸電流指令值運算單元141運算出的d軸電流指令值Id*、電流指令值Irefb和電動機角速度ω運算出q軸電流指令值Iq*。

2相/3相變換單元144將2相的d軸電流指令值Id*和q軸電流指令值Iq*變換成3相電流指令值Ia*、Ib*和Ic*，并將電流指令值Ia*、Ib*和Ic*輸入到電壓指令值運算單元150。

電壓指令值運算單元150基于U相電流指令值Iu*、V相電流指令值Iv*以及W相電流指令值Iw*和由電流檢測電路121A以及121B檢測出的電流檢測值I1d以及I2d運算出電壓指令值V1*以及V2*。具體而言，電壓指令值運算單元150首先基于由電流檢測電路121A以及121B檢測出的電流檢測值I1d以及I2d運算出各相電流檢測值Iu、Iv以及Iw，然后，通過從U相電流指令值Iu*、V相電流指令值Iv*以及W相電流指令值Iw*中減去各相電流檢測值Iu、Iv以及Iw，以便運算出電流偏差ΔIu、ΔIv以及ΔIw。接下來，通過對電流偏差ΔIu、ΔIv以及ΔIw進行PI控制運算等，以便運算出針對電動機驅動電路120A以及120B的三個相的電壓指令值V1*和V2*。在異常檢測單元111沒有檢測出異常的正常狀態(tài)下，三個相的電壓指令值V1*和V2*作為彼此均為相同值被輸出，在通常情況下，電動機驅動電路120A以及120B各自分擔并承包50％的轉向輔助所需要的電流量。

在針對這樣的雙系統(tǒng)繞組電動機(具有兩套繞組的電動機)的電動機控制裝置中，對在一個系統(tǒng)繞組驅動狀態(tài)(一套繞組驅動狀態(tài))情況下的電動機線圈特性和控制用電動機參數進行說明。

考慮了相間電感的電動機1相(U相)線圈的電壓方程式由下述式1表示。

(式1)

其中，

V_nu：U相電動機線圈兩端(中性點與電動機端子之間)電壓[V]

I_u、I_v、I_w：U相、V相、W相電動機線圈電流[A]

L_u：U相電動機線圈自電感[H]

M_uv、M_uw：U相與V相之間、U相與W相之間的互電感[H]

R_u：U相電動機線圈電阻[Ω]

ω_e：電動機電角速度[rad/s]

Φ_f：電角速度電動勢系數(∝扭矩常數)[V/(rad/s)]＝[Wb]

假定在上述式1中通過反電動勢補償功能將表示反電動勢的項ω_eΦ_f完全取消并將該項省略的話，則下述式2成立。

(式2)

在這里，假定互電感M_uv＝M_uw并用M_P(系統(tǒng)間他相互電感[H])來表示這些互電感M_uv和M_uw，而且，還用L_P(系統(tǒng)間同相互電感[H])來表示L_U，然后再整理上述式2的話，則可以獲得下述式3。

(式3)

在這里，因為根據三相電動機的繞組原理下述式4成立，所以使用下述式4來整理上述式3的話，則可以獲得下述式5和式6。

(式4)

(式5)

(式6)

因此，電動機1相(U相)線圈的傳遞函數P_mu(s)可以由下述式7表示。

(式7)

因此，如圖7所示，當通過與式7的電動機線圈串聯(lián)來構成電流反饋控制系統(tǒng)的時候，用于使Irefu→Iu的傳遞函數相當于響應頻率f_FB[Hz]的一階滯后模型的電流反饋控制單元C_FBu(s)可以由下述式8表示。

(式8)

如圖7所示，在U相的相電流指令值Irefu經由作為反饋路徑的基于式8的電流反饋控制單元和基于式7的電動機線圈后從而獲得電動機相電流Iu的情況下，因為(L_P－M_P)s+R_u被分子分母抵消從而形成反饋控制回路，所以輸入輸出的傳遞函數可以由下述式9表示。對于其他的相的電流來說，也是同樣的。

(式9)

接下來，對在兩個系統(tǒng)繞組驅動狀態(tài)(兩套繞組驅動狀態(tài))情況下的電動機線圈特性和控制用電動機參數進行說明。

與一個系統(tǒng)繞組驅動狀態(tài)的場合同樣地，假定通過反電動勢補償將電動機反電動勢完全取消，并且考慮系統(tǒng)間/相間的互電感的話，則電動機1系統(tǒng)/1相(第一系統(tǒng)/U相)線圈的電壓方程式可以由下述式10表示。

(式10)

其中，

V'_1nu：第一系統(tǒng)U相通電有效輸入電壓[V]

I_1u、I_1v、I_1w：第一系統(tǒng)U相、V相、W相電動機線圈電流[A]

I_2u、I_2v、I_2w：第二系統(tǒng)U相、V相、W相電動機線圈電流[A]

L_1u：第一系統(tǒng)U相電動機線圈自電感[H]

M_1u1v：第一系統(tǒng)U相與第一系統(tǒng)V相之間的互電感[H]

M_1u2w：第一系統(tǒng)U相與第二系統(tǒng)W相之間的互電感[H]

R_1u：第一系統(tǒng)U相電動機線圈電阻[Ω]

在這里，假定M_1u1v＝M_1u1w并用M_P(系統(tǒng)內相間互電感[H])來表示M_1u1v和M_1u1w，還假定M_1u2v＝M_1u2w并用M_S(系統(tǒng)間他相互電感[H])來表示M_1u2v和M_1u2w，而且，還用M_L(系統(tǒng)間同相互電感[H])來表示M_1u2u，然后再整理上述式10的話，則可以獲得下述式11。作為其前提，下述式12成立。

(式11)

(式12)

另外，假定I_1u＝I_2u(系統(tǒng)間同相的電流同步)并用I_u來表示I_1u和I_2u的話，則下述式13和式14成立。

(式13)

(式14)

因此，電動機1系統(tǒng)/1相(第一系統(tǒng)/U相)線圈的傳遞函數P_m1u(s)可以由下述式15表示。

(式15)

因此，如圖8所示，當通過與式15的電動機線圈串聯(lián)來構成電流反饋控制系統(tǒng)的時候，用于使Iref1u→I1u的傳遞函數相當于響應頻率f_FB[Hz]的一階滯后模型的電流反饋控制單元C_FB1u(s)可以由下述式16表示。

(式16)

如圖8所示，在U相的相電流指令值Iref1u經由作為反饋路徑的基于式16的電流反饋控制單元和基于式15的電動機線圈后從而獲得電動機相電流I1u的情況下，因為(L_P－M_P+M_L－M_S)s+R_1u被分子分母抵消從而形成反饋控制回路，所以輸入輸出的傳遞函數可以由上述式9表示。對于其他的相的電流來說，也是同樣的。

如上所述，不論是一個系統(tǒng)繞組驅動狀態(tài)的場合還是兩個系統(tǒng)繞組驅動狀態(tài)的場合，都可以通過變更電流反饋控制單元和電動機線圈的參數，從而總是能夠獲得相同的傳遞函數。本發(fā)明以這樣的前提為基礎，如圖9所示，為這樣的結構，即，具備電壓指令值運算單元150A和電壓指令值運算單元150B，并且，從用于檢測并判別出故障或異常的故障判別單元160輸出參數切換信號PSW和故障系統(tǒng)切斷指令FSS。

也就是說，在本發(fā)明的電動機控制裝置中，如上所述那樣生成的q軸電流指令值Iq*、d軸電流指令值Id*以及電動機電角度θm被輸入到電流指令值提前角補償單元以及2相/3相變換單元163中，各相電流指令值Iu*、Iv*以及Iw*被輸入到電壓指令值運算單元150A內的電動機相電流控制單元151A和電壓指令值運算單元150B內的電動機相電流控制單元151B中。還有，電動機電角度θm被輸入到電動機旋轉次數運算單元162中，由電動機旋轉次數運算單元162運算出的電動機旋轉次數與電動機電角度一起被輸入到電壓指令值運算單元150A內的反電動勢補償單元152A和電壓指令值運算單元150B內的反電動勢補償單元152B中。電動機相電流控制單元151A和反電動勢補償單元152A的各個輸出分別被相加，加法結果作為各相電壓指令值V1*被輸入到電動機驅動電路161A中，由電動機驅動電路161A內的電流檢測單元檢測出的各相電流檢測值I1d被反饋到電動機相電流控制單元151A。同樣地，電動機相電流控制單元151B和反電動勢補償單元152B的各個輸出分別被相加，加法結果作為各相電壓指令值V2*被輸入到電動機驅動電路161B中，由電動機驅動電路161B內的電流檢測單元檢測出的各相電流檢測值I2d被反饋到電動機相電流控制單元151B。

故障判別單元160如上所述那樣判定故障(還包括異常)，在故障發(fā)生的時侯，產生故障系統(tǒng)切斷指令并將其輸入到電動機驅動電路161A和電動機驅動電路161B中，以便切斷故障系統(tǒng)的電路。將參數切換信號PSW輸入到電動機相電流控制單元151A和電動機相電流控制單元151B中，并且根據進行驅動的繞組系統(tǒng)的個數來變更參數。也就是說，在正常時的兩個系統(tǒng)進行驅動的情況下，采用式16的參數(L_P－M_P+M_L－M_S)；在一個系統(tǒng)發(fā)生了故障并且另外一個系統(tǒng)進行驅動的情況下，采用式8的參數(L_P－M_P)。

就這樣，在以具備電流控制單元的三相電流反饋方式經由每個繞組系統(tǒng)的電動機驅動電路來控制具有多系統(tǒng)電動機繞組的電動機的電動機控制裝置中，通過具備用于根據多系統(tǒng)電動機繞組的驅動系統(tǒng)的個數來切換并變更電流控制單元的參數的功能，即使因切換發(fā)生了故障的系統(tǒng)從而導致電動機的電氣響應特性發(fā)生變化，也可以通過切換電流反饋控制單元的參數來對應，從而能夠實現(xiàn)不會發(fā)生異音和振動并且沒有轉向不協(xié)調感的電動機控制裝置。

盡管在上述實施方式中對具有雙系統(tǒng)繞組的三相電動機進行了說明，但本發(fā)明也可以同樣適用于具有三個系統(tǒng)以上的多系統(tǒng)電動機繞組的電動機。

附圖標記說明

1 轉向盤(方向盤)

2 柱軸(轉向軸或方向盤軸)

10 扭矩傳感器

12 車速傳感器

14 轉向角傳感器

20 電動機

30 控制單元(ECU)

100 電動機控制裝置

101 旋轉位置傳感器

103 電池