專利名稱：電動動力轉向系統(tǒng)的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器，它通過向轉向機構施加由電動機生成的扭矩進行動力輔助轉向。
相關技術描述常規(guī)上已知電動動力轉向系統(tǒng)，其中由諸如三相無電刷電動機的電動機產(chǎn)生的扭矩被傳送到轉向機構，從而執(zhí)行動力輔助轉向。
(專利文獻1)日本特許專利公開187578/2001。
用于輔助該電動動力轉向系統(tǒng)的電動機M和用于控制電動機M的微控制器C之間的關系在圖7中說明，表示用于常規(guī)電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器的功能配置的框圖在圖8中示出。
圖8表示用于控制常規(guī)電動動力轉向系統(tǒng)的微控制器C，輸入微控制器C的值，以及微控制器C控制的電動機M之間的關系。說明書中未說明的電動機M輔助地將扭矩提供給電動動力轉向系統(tǒng)，且電動機M由受微控制器C控制的電源電路52驅(qū)動。這里，通過車輛速度傳感器42獲得的車輛速度V，通過扭矩傳感器43獲得的轉向扭矩T以及由連接到電動機M的分解器R和由轉子角度檢測電路45檢測出的電動機M的轉子角度θre被輸入微控制器C。此外，因為用通過微控制器C施加其上的電流反饋控制電動機M，流經(jīng)電動機M并由電動機電流檢測值41(U相電流檢測值41u，V相電流檢測值41v)檢測的電流(U相電流iua，V相電流iva)被輸入微控制器C。
接著，說明圖9。在該電動機控制器中，由車輛速度傳感器42檢測的車輛速度V和由扭矩傳感器43檢測并通過相位補償電路44進行相位補償?shù)霓D向扭矩T被輸入微控制器C。此外，電動機控制器具備目標電流計算器61，用于確定目標電流命令值Ia*’(流經(jīng)U相、V相和W相的有效電流值)，其中電流被應用于電動機M。為了改善轉向感覺，計算由車輛速度V和通過電動機M的轉子角度θre獲得的轉子角速度ωre確定的會聚校正值Ico*，其中轉子角度θre由分解器R和轉子角度檢測電路45檢測出，被傳遞經(jīng)過轉子角速度計算器65并從其輸出，隨后，該會聚校正值被提供給加法器62。在加法器62中，從目標電流計算器61輸入的目標電流命令值Ia*’(有效值)和從會聚校正器64輸入的會聚校正值Ico*被求和，且會聚補償?shù)哪繕穗娏髅钪礗a*被設定，它表示要應用于電動機M的U相、V相和W相的電流(正弦波電流)振幅。此外，為了使電流值能被處理為與電動機M的轉子角度θre無關的直流電流量，在q軸電流命令值計算器66中，在已執(zhí)行會聚校正后用被應用于目標電流命令值Ia*的d-q坐標變換確定q軸電流命令值iqa*。另一方面，d軸電流命令值ida*被設定為零。
d軸電流命令值ida*和q軸電流命令值iqa*分別被輸入減法器67d和67q。構建這些減法器67d和67q，從而給出d軸電流檢測值ida和q軸電流檢測值iqa，它們是通過傳遞來自檢測實際在電動機M的U相中流動的U相電流iua的U相電流檢測值41u的輸出以及來自檢測實際在V相中流動的V相電流iva的V相電流檢測值41v的輸出經(jīng)過三相AC/d-q坐標變換器(transformer)68而獲得的。結果，d軸電流命令值ida*和d軸電流檢測值ida的偏差，以及q軸電流命令值iqa*和q軸電流檢測值iqa的偏差分別從減法器67d和67q輸出。
從減法器67d和67q輸出的偏差被應用于d軸電流PI(比例積分)控制器69d和q軸電流PI控制器69q；從而分別獲得d軸電壓命令值Vda*和q軸電壓命令值Vqa*。
d軸電壓命令值Vda*和q軸電壓命令值Vqa*被輸入d-q/三相AC坐標變換器72。轉子角度檢測電路45中檢測的轉子角度θre也被輸入該d-q/三相AC坐標變換器72；因此，d-q/三相AC坐標變換器72根據(jù)等式(1)分別將d軸電壓命令值Vda*和q軸電壓命令值Vqa*變換成三相AC坐標系統(tǒng)中的命令值Vua*和Vva*。隨后，所獲得的U相電壓命令值Vua*和V相電壓命令值Vva*被輸入三相PWM(脈寬調(diào)制)調(diào)制器51。
Vva*Vua*Vwa*=[C]-1VdaVqa]]>=23cosθre-sinθrecos(θre-2π3)-sin(θre-2π3)cos(θre-4π3)-sin(θre-4π3)VdaVqa······(1)]]>但是，W相電壓命令值Vwa*不在d-q/三相AC坐標變換器72中計算，而是在W相電壓命令值計算器73中基于已在d-q/三相AC坐標變換器72中計算過的U相電壓命令值Vua*和V相電壓命令值Vva*進行計算。這樣，在W相電壓命令值計算器73中，輸入U相電壓命令值Vua*和V相電壓命令值Vva*，且在W相電壓命令值計算器73中，通過用零減去U相電壓命令值Vua*和V相電壓命令值Vva*獲得W相電壓命令值Vwa*。
與U相電壓命令值Vua*和V相電壓命令值Vva*相類似，W相電壓命令計算器73中計算的W相電壓命令值Vwa*被施加到三相PWM調(diào)制器51。三相PWM調(diào)制器51生成分別與U相電壓命令值Vua*、V相電壓命令值Vva*和W相電壓命令值Vwa*相對應的PWM信號Su、Sv和Sw，且所生成的PWM信號Su、Sv和Sw被輸出到電源電路52。那么，將與PWM信號Su、Sv和Sw相對應的Vua*、Vva*和Vwa*分別應用于電動機M的U相、V相和W相，從而電動機M生成動力輔助轉向所需的扭矩。
此外，在上述專利文獻1中，提供了異常鑒別單元74，用于鑒別是否出現(xiàn)諸如偏移的異常，其中單元74被配置用于根據(jù)從三相AC/d-q坐標變換器68輸出的d軸電流檢測值ida和q軸電流檢測值iqa鑒別是否出現(xiàn)異常。假如U相電流iua、V相電流iva和W相電流iwa中的每一個都具有振幅Ia，則d軸電流ida和q軸電流iqa由以下的等式(2)表達，其可理解為與轉子角度θre無關。因此，異常鑒別單元74可獲得與轉子角度θre無關的d軸電流ida和q軸電流iqa，并根據(jù)所獲得的d軸電流ida和q軸電流iqa確定是否存在異常。如在該文獻中所描述的，不需要計算流經(jīng)電動機M的電流有效值。
idaiqa=0-32Ia······(2)]]>但是，在以上描述的專利文獻1中，根本沒有描述用于異常鑒別的任何具體實施方法。這樣，例如，它沒有描述使用振幅Ia、d軸電流檢測值ida和q軸電流檢測值iqa中的哪部分。
因此，本發(fā)明的目的在于提供具體的實施手段，用于方便地在用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制系統(tǒng)中進行異常鑒別。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的電動動力轉向系統(tǒng)包括d-q命令值設定單元，它用于為要施加到電動機的電流確定d-q坐標系中的d軸和q軸電流命令值；電流檢測器，它用于檢測電動機中實際流動的三相AC電流；三相AC/d-q坐標變換器，它用于將電流檢測器檢測出的三相AC電流變換成d-q坐標系中的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值；電壓控制器，它用于根據(jù)由d-q命令值設定單元確定的d軸電流命令值和q軸電流命令值以及根據(jù)從三相AC/d-q坐標變換器輸出的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值控制施加到電動機的電壓；以及異常鑒別單元，它用于通過比較q軸電流命令值和q軸電流檢測值或者通過比較d軸電流命令值和d軸電流檢測值來鑒別是否已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常?？梢苑奖愕卦陔妱觿恿D向系統(tǒng)的電動機控制器的控制系統(tǒng)中進行異常鑒別。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的電動動力轉向系統(tǒng)中，如果q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的差等于或大于第一預定值或者d軸電流命令值和d軸電流檢測值之間的差等于或大于第二預定值，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常；從而，可吸收獲得q軸電流檢測值或d軸電流檢測值的延時。
在根據(jù)本發(fā)明第三方面的電動動力轉向系統(tǒng)中，如果q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的差等于或大于第一預定值或者d軸電流命令值和d軸電流檢測值之間的差等于或大于第二預定值的狀態(tài)已持續(xù)等于或大于預定時間段的一段時間，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常；因此，可以吸收諸如q軸電流檢測值或d軸電流檢測值中生成的噪聲的錯誤。
在根據(jù)本發(fā)明第四方面的電動動力轉向系統(tǒng)中，如果異常鑒別單元鑒別出已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常，則關閉對電動機的電流施加；因此，可防止異常動力輔助轉向。
在根據(jù)本發(fā)明第五方面的電動動力轉向系統(tǒng)中，當電動機的旋轉速度等于或高于預定值時，禁止異常鑒別；因此，可以防止由于電動機轉動生成的感生電壓的影響造成的錯誤鑒別。
根據(jù)本發(fā)明第六方面的電動動力轉向系統(tǒng)包括d-q命令值設定單元，它用于為要施加到電動機的電流確定d-q坐標系中的d軸和q軸電流命令值；電流檢測器，它用于檢測電動機中實際流動的三相AC電流；三相AC/d-q坐標變換器，它用于將電流檢測器檢測出的三相AC電流變換成d-q坐標系中的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值；電壓控制器，它用于根據(jù)由d-q命令值設定單元確定的d軸電流命令值和q軸電流命令值以及根據(jù)從三相AC/d-q坐標變換器輸出的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值控制施加到電動機的電壓；合成矢量命令值計算器，它用于通過q軸電流命令值和d軸電流命令值的矢量合成計算合成矢量命令值；合成矢量檢測值計算器，它用于通過q軸電流檢測值和d軸電流檢測值的矢量合成計算檢測值；以及異常鑒別單元，它用于通過比較合成矢量命令值和合成矢量檢測值鑒別是否已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。可以方便地在電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器的控制系統(tǒng)中進行異常鑒別。
在根據(jù)本發(fā)明第七方面的電動動力轉向系統(tǒng)中，如果合成矢量命令值和合成矢量檢測值之間的差等于或大于預定值，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常；因此，可吸收獲得q軸電流檢測值或d軸電流檢測值的延時。
在根據(jù)本發(fā)明第八方面的電動動力轉向系統(tǒng)中，如果合成矢量命令值和合成矢量檢測值之間的差等于或大于預定值的狀態(tài)持續(xù)等于或大于預定時間段的時間段，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常；因此，可以吸收諸如q軸電流檢測值或d軸電流檢測值中生成的噪聲的錯誤。
在根據(jù)本發(fā)明第九方面的電動動力轉向系統(tǒng)中如果異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常，則關閉對電動機的電流施加；因此，可避免異常動力輔助轉向。
在根據(jù)本發(fā)明第十方面的電動動力轉向系統(tǒng)中，當電動機的旋轉速度等于或高于預定值時，禁止異常鑒別；因此，可以避免由于電動機轉動生成的感生電壓的影響造成的錯誤鑒別。
附圖概述

圖1是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器的功能配置的框圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器工作的時序圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器工作的時序圖；圖4是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器工作的時序圖；圖5是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器工作的時序圖；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明實施例的用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器工作的時序圖；圖7是說明根據(jù)本發(fā)明實例的電動動力轉向系統(tǒng)的配置的電路圖；圖8是說明用于控制電動動力轉向系統(tǒng)的電動機和用于控制電動機的微控制器之間的關系的示圖；以及圖9是說明用于常規(guī)電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器的功能配置的框圖。
具體實施例方式
以下，將詳細說明根據(jù)本發(fā)明的實施例。圖1是用于說明根據(jù)本發(fā)明的用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機M的功能配置的框圖。這里，在圖1中，具有同圖9中的那些相同標號的塊同圖9所示的那些塊相類似地工作；因此，省去了其詳細描述。
在該實施例中，為了實現(xiàn)用于確定是否將會聚補償目標電流命令值Ia*正確地施加入電動機M的手段，其中會聚補償目標電流命令值Ia*是通過將目標電流計算器61中指定的目標電流命令值Ia*’同電流的會聚補償值Ico*相加而計算出的，提供了d軸電流偏差確定單元101d和q軸電流偏差確定單元101q。通過三相AC/d-q坐標變換器68獲得的d軸電流命令值Ida*和d軸電流檢測值Ida被輸入d軸電流偏差確定單元101d，而通過三相AC/d-q坐標變換器68獲得的q軸電流命令值Iqa*和d軸電流檢測值Ida被輸入q軸電流偏差確定單元101q。按這種方式，比較這兩個輸入值，確定已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
以下，將使用圖2到圖5說明q軸電流偏差確定單元101q的工作。
圖2到圖5說明了q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的關系，以及與這些關系相對應，表示鑒別電動機控制器中的異常鑒別結果的異常標記的變化。設定以q軸電流命令值為中心的預定允許水平Dqo，且當q軸電流檢測值Iqa位于該允許水平內(nèi)時，即當滿足以下的等式(3)時，確定控制系統(tǒng)處于正常運行中；結果異常標記變成“0”。
iqa*-Dqo＜iqa＜iqa*+Dqo·····(3)在不滿足以上等式(3)的情況，即其中q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的差iqdev超過q軸電流允許水平Dqo的情況，持續(xù)預定時間T時，則確定控制系統(tǒng)異常，且異常標記被設定為“1”(圖2，圖3)。
即使不滿足以上等式，當這種情況不持續(xù)預定時間T時，就確定控制系統(tǒng)為正常，且異常標記變成“0”(圖4，圖5)。
當通過以上的異常鑒別手段確定出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常時，即當異常標記被設定為“1”時，為了防止異常動力輔助轉向，關閉對電動機的電流施加。
通過在q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的差超出允許水平的狀態(tài)持續(xù)預定時間時確定已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常，即使在q軸電流檢測值iqa瞬時和廣泛地波動并超出允許水平的情況中，由于噪聲等，控制系統(tǒng)不被確定為異常；結果，電動機控制器可以繼續(xù)其正常操作。
圖6是說明使用d軸電流命令值和d軸電流檢測值的異常鑒別操作的時序圖；但是，因為操作同通過上述q軸電流進行的操作相同，所以省去其詳細說明。
在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，雖然已說明了提供d軸電流偏差確定單元101d和q軸電流偏差確定單元101q兩者的情況，但為了簡化用于控制系統(tǒng)的異常確定手段，其可被配置，從而僅使用q軸電流偏差確定單元101q，或者僅使用d軸電流偏差確定單元101d。
此外，在上述實施例中，雖然已說明了獨立執(zhí)行關于q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的差或者d軸電流命令值和d軸電流檢測值之間的差是否位于允許水平之內(nèi)的確定，但可以使用合成矢量命令值(它是q軸電流命令值和d軸電流命令值的矢量合成)和合成矢量檢測值(它是q軸電流檢測值和d軸電流檢測值的矢量合成)確定在控制系統(tǒng)中是否出現(xiàn)任何異常。
此外，盡管控制系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，但由于電動機M的旋轉產(chǎn)生的感生電壓的影響，會出現(xiàn)q軸或d軸電流命令值以及q軸或d軸電流檢測值的偏差超出允許水平的情況；但是，通過配置系統(tǒng)以使得當電動機M的旋轉速度等于或高于預定值時禁止故障確定，則可以避免基于感生電壓的影響的錯誤鑒別。
此外，在上述實施例中，當已檢測出任何異常時，系統(tǒng)被控制以便用微控制器C中安裝的軟件通過電源電路52關閉對電動機M的電流施加；但是，開關裝置可設置于電源電路52之外以便即使在電源電流52處于異常狀態(tài)時也能關閉對電動機M的電流施加。
圖7是用于說明本發(fā)明實例的電路圖。標號8表示供電給電動動力轉向系統(tǒng)的電池；標號9表示用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器；而標號52表示上述電源電路52，它由用于放大來自微控制器C的輸出電流的預驅(qū)動器52a、包括功率MOSFET(金屬氧化物場效應晶體管)的三相橋電路52b和電容器52c構成。作為用于連接/斷開電池8和預驅(qū)動器52a的第一開關裝置的標號11包括一中繼，標號10是用于連接/斷開電池8和三相橋電路52b的第二開關裝置，而標號12是用于連接/斷開電動機M中的至少兩個相和電源電路52的第三開關裝置，它們都構建于電動機控制器9中。這里，在該實例中提供給部件的標號同上述實施例中的其對應物相同；因此，省去了其說明。
在該實例中，當微控制器C檢測出任何異常時，預驅(qū)動器52a被驅(qū)動以通過三相橋電路52b停止電動機M的驅(qū)動，且第一到第三開關裝置也被關閉，隨后停止電動機M的驅(qū)動。結果，即使當基于電源電路52的故障檢測出任何異常時，可以無誤地停止電動機的驅(qū)動。
此外，雖然在該實施例中提供了第一到第三的三個開關裝置，但只要提供它們中的一個就可獲得類似效果。
權利要求
1.一種用于通過將電動機生成的扭矩應用于轉向機構而執(zhí)行動力輔助轉向的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于d-q命令值設定單元，它用于為要施加到電動機的電流確定d-q坐標系中的d軸和q軸電流命令值；電流檢測器，它用于檢測電動機中實際流動的三相AC電流；三相AC/d-q坐標變換器，它用于將電流檢測器檢測出的三相AC電流變換成d-q坐標系中的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值；電壓控制器，它用于根據(jù)由d-q命令值設定單元確定的d軸電流命令值和q軸電流命令值以及根據(jù)從三相AC/d-q坐標變換器輸出的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值控制施加到電動機的電壓；以及異常鑒別單元，它用于通過比較q軸電流命令值和q軸電流檢測值或者通過比較d軸電流命令值和d軸電流檢測值來鑒別是否已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
2.如權利要求1所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，如果q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的差等于或大于第一預定值或者d軸電流命令值和d軸電流檢測值之間的差等于或大于第二預定值，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
3.如權利要求1所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，如果q軸電流命令值和q軸電流檢測值之間的差等于或大于第一預定值或者d軸電流命令值和d軸電流檢測值之間的差等于或大于第二預定值的狀態(tài)已持續(xù)等于或大于預定時間段的一段時間，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
4.如權利要求1所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，如果異常鑒別單元鑒別出已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常，則關閉對電動機的電流施加。
5.如權利要求1所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，當電動機的旋轉速度等于或高于預定值時，禁止異常鑒別。
6.一種用于通過將電動機生成的扭矩應用于轉向機構而執(zhí)行動力輔助轉向的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于d-q命令值設定單元，它用于為要施加到電動機的電流確定d-q坐標系中的d軸和q軸電流命令值；電流檢測器，它用于檢測電動機中實際流動的三相AC電流；三相AC/d-q坐標變換器，它用于將電流檢測器檢測出的三相AC電流變換成d-q坐標系中的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值；電壓控制器，它用于根據(jù)由d-q命令值設定單元確定的d軸電流命令值和q軸電流命令值以及根據(jù)從三相AC/d-q坐標變換器輸出的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值控制施加到電動機的電壓；合成矢量命令值計算器，它用于通過q軸電流命令值和d軸電流命令值的矢量合成計算合成矢量命令值；合成矢量檢測值計算器，它用于通過q軸電流檢測值和d軸電流檢測值的矢量合成計算檢測值；以及異常鑒別單元，它用于通過比較合成矢量命令值和合成矢量檢測值鑒別是否已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
7.如權利要求6所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，如果合成矢量命令值和合成矢量檢測值之間的差等于或大于預定值，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
8.如權利要求6所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，如果合成矢量命令值和合成矢量檢測值之間的差等于或大于預定值的狀態(tài)持續(xù)等于或大于預定時間段的時間段，則異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
9.如權利要求6所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，如果異常鑒別單元鑒別已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常，則關閉對電動機的電流施加。
10.如權利要求6所述的電動動力轉向系統(tǒng)，其特征在于，當電動機的旋轉速度等于或高于預定值時，禁止異常鑒別。
全文摘要
一個目的在于在用于電動動力轉向系統(tǒng)的電動機控制器中提供具體現(xiàn)實的方法用于在其控制系統(tǒng)中方便地進行異常鑒別。電動動力轉向系統(tǒng)包括d－q命令值設定單元，它用于為要施加到電動機的電流確定d－q坐標系中的d軸和q軸電流命令值；電流檢測器，它用于檢測電動機中實際流動的三相AC電流；三相AC/d－q坐標變換器，它用于將電流檢測器檢測出的三相AC電流變換成d－q坐標系中的d軸電流檢測值和q軸電流檢測值；電壓控制器，它用于根據(jù)d軸電流命令值和q軸電流命令值以及根據(jù)d軸電流檢測值和q軸電流檢測值控制施加到電動機的電壓；以及異常鑒別單元，它用于通過比較q軸電流命令值和q軸電流檢測值或者通過比較d軸電流命令值和d軸電流檢測值來鑒別是否已出現(xiàn)系統(tǒng)控制異常。
文檔編號B62D5/04GK1741368SQ200510052619
公開日2006年3月1日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權日2004年8月27日
發(fā)明者喜福隆之, 上月宏之, 松下正樹 申請人:三菱電機株式會社