專利名稱：電動機的控制裝置及電動轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動機的控制裝置及電動轉(zhuǎn)向裝置。本申請基于2008年5月28日在日本申請的專利申請2008-139802號而主張優(yōu)先 權(quán)，并在此援引其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
目前，在例如利用了無電刷電動機的驅(qū)動力的電動動力轉(zhuǎn)向裝置中，已知有由 解算器檢測出無電刷電動機的旋轉(zhuǎn)角、從而根據(jù)該檢測結(jié)果進行無電刷電動機的驅(qū)動控 制的裝置(例如參照下述專利文獻1)。專利文獻1日本特開2005-274484號公報。然而，在上述專利文獻1所涉及的電動動力轉(zhuǎn)向裝置中，當解算器或編碼器等 直接檢測旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)傳感器發(fā)生異常時，無法以適當?shù)南辔幌驘o電刷電動機接通電 流，因此驅(qū)動控制困難。因此，當檢測出旋轉(zhuǎn)傳感器的異常時，會產(chǎn)生如下等問題停 止無電刷電動機的驅(qū)動控制、或無法減輕駕駛員所需提供的轉(zhuǎn)向力的負擔(dān)、或駕駛員對 轉(zhuǎn)向感覺感到不適。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種即使在直接檢測電動機 的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)傳感器產(chǎn)生異常時、也能夠迅速且精度良好地推定旋轉(zhuǎn)角并同時執(zhí)行適 當?shù)尿?qū)動控制的電動機的控制裝置，以及提供一種能夠防止駕駛員對轉(zhuǎn)向感覺感到不適 的電動轉(zhuǎn)向裝置。為了解決上述課題而達成所述目的，本發(fā)明具有以下的結(jié)構(gòu)。S卩，本發(fā)明的第一方式所涉及的電動機的控制裝置具備旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)，其 檢測電動機的旋轉(zhuǎn)角并輸出旋轉(zhuǎn)角信號；異常檢測機構(gòu)，其檢測所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)有 無異常；旋轉(zhuǎn)角推定機構(gòu)，其推定所述電動機的所述旋轉(zhuǎn)角并輸出推定旋轉(zhuǎn)角信號；驅(qū) 動控制機構(gòu)，其在所述異常檢測機構(gòu)沒有檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)異常時，根據(jù)從所 述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)輸出的所述旋轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制，在所述異常檢測 機構(gòu)檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)異常時，根據(jù)從所述旋轉(zhuǎn)角推定機構(gòu)輸出的所述推定旋 轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制。進而，也可以在本發(fā)明的第二方式所涉及的電動機的控制裝置中，隨著所述異 常檢測機構(gòu)檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)的異常，所述驅(qū)動控制機構(gòu)在從基于所述旋轉(zhuǎn)角 信號的所述電動機的驅(qū)動控制向基于所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制切換 控制處理時，逐漸增大基于所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制的控制量。進而，也可以在本發(fā)明的第三方式所涉及的電動機的控制裝置中，所述旋轉(zhuǎn)角 檢測機構(gòu)具備解算器。另外，本發(fā)明的第四方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置具備第一方式到第三方式中任一方式所述的電動機的控制裝置；轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)，其檢測所述電動動力轉(zhuǎn)向裝置 的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩并輸出轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號；車速檢測機構(gòu)，其檢測所述車輛的速度并輸出車速信 號；轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)，其利用所述驅(qū)動控制機構(gòu)根據(jù)從所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)輸出的所述 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號、從所述車速檢測機構(gòu)輸出的所述車速信號和從所述電動機的控制裝置輸 出的所述旋轉(zhuǎn)角信號或所述推定旋轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制，從所述電動機 產(chǎn)生輔助所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的輔助轉(zhuǎn)矩。進而，也可以 在本發(fā)明的第五方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置中，在從所述車速檢 測機構(gòu)輸出的所述車速信號小于規(guī)定值時，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)允許所述驅(qū)動控制機構(gòu)從 基于所述旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制向基于所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機 的驅(qū)動控制切換控制處理。進而，也可以在本發(fā)明的第六方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置中，在從所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn) 矩檢測機構(gòu)輸出的所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號小于規(guī)定值時，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)允許所述驅(qū)動控 制機構(gòu)從基于所述旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制向基于所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所 述電動機的驅(qū)動控制切換控制處理。進而，也可以在本發(fā)明的第七方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置中，所述轉(zhuǎn)向控制機 構(gòu)具備目標驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu)，該目的驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu)根據(jù)從所述車速檢測機構(gòu)輸出的所 述車速信號及從所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)輸出的所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號設(shè)定所述電動機的目標 驅(qū)動控制量，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)利用所述驅(qū)動控制機構(gòu)根據(jù)由所述目標驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu) 設(shè)定的所述目標驅(qū)動控制量對所述電動機進行驅(qū)動控制，在由所述目標驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu) 設(shè)定的所述目標驅(qū)動控制量小于規(guī)定值時，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)允許所述驅(qū)動控制機構(gòu)從 基于所述旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制向基于所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機 的驅(qū)動控制切換控制處理。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的第一方式所涉及的電動機的控制裝置，即使在直接檢測電動機的 旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)產(chǎn)生異常時，也能夠迅速且精度良好地推定旋轉(zhuǎn)角并同時執(zhí)行 適當?shù)尿?qū)動控制。能夠防止例如電動機失步而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變動、或者例如電動機失步而停 止等不良情況的產(chǎn)生。進而，根據(jù)本發(fā)明的第二方式所涉及的電動機的控制裝置，在控制處理的切換 時，逐漸增大基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū)動控制的控制量，由此能夠防止電動機 的輸出急劇變動的情況。進而，根據(jù)本發(fā)明的第三方式所涉及的電動機的控制裝置，能夠穩(wěn)步地對電動 機進行驅(qū)動控制。另外，根據(jù)本發(fā)明的第四方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置，即使在直接檢測電動機 的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)產(chǎn)生異常時，也能夠迅速且精度良好地推定旋轉(zhuǎn)角并同時執(zhí) 行適當?shù)尿?qū)動控制。能夠防止例如電動機失步而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變動、或者例如電動機失步而 停止等不良情況的產(chǎn)生，能夠防止轉(zhuǎn)向感覺劣化，并且能夠抑制車輛的行駛動作變得不穩(wěn)定。進而，根據(jù)本發(fā)明的第五方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置，在直接檢測電動機的旋 轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)產(chǎn)生異常時，通過失效保護處理暫時停止電動機的驅(qū)動控制。因此，電動機成為不輸出輔助轉(zhuǎn)矩的停止狀態(tài)，接著開始執(zhí)行基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動 機的驅(qū)動控制。因此，在例如橫擺角速度增益相對高、轉(zhuǎn)向?qū)囕v行為的影響變大的高速行駛 狀態(tài)下，若從基于旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū)動控制向基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū) 動控制切換控制處理，則存在電動機的輸出變動變得過大、車輛行為變得不穩(wěn)定的可能 性。相對于此，在本發(fā)明中，在橫擺角速度增益相對低、轉(zhuǎn)向?qū)囕v行為的影響變 小、但路面負載相對大因此需要大的輔助轉(zhuǎn)矩的低速行駛狀態(tài)下，允許從基于旋轉(zhuǎn)角信 號的電動機的驅(qū)動控制向基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū)動控制切換控制處理，因此 能夠適當降低駕駛員的轉(zhuǎn)向負載。進而，根據(jù)本發(fā)明的第六方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置，在直接檢測電動機的旋 轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)產(chǎn)生異常時，通過失效保護處理暫時停止電動機的驅(qū)動控制。因 此，電動機成為不輸出輔助轉(zhuǎn)矩的停止狀態(tài)，接著開始執(zhí)行基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動 機的驅(qū)動控制。因此，在電動機的停止狀態(tài)下，駕駛員的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩增大，若在該狀態(tài)下開始執(zhí) 行基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū)動控制，則轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩過大變動，存在駕駛員對轉(zhuǎn)向 感覺感到不適、車輛行為不穩(wěn)定的可能性。相對于此，在本發(fā)明中，由于在駕駛員的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩相對小時允許從基于旋轉(zhuǎn)角 信號的電動機的驅(qū)動控制向基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū)動控制切換控制處理，因 此能夠防止轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩變動大的情況。進而，根據(jù)本發(fā)明的第七方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置，在直接檢測電動機的旋 轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)產(chǎn)生異常時，通過失效保護處理暫時停止電動機的驅(qū)動控制。因 此，電動機成為不輸出輔助轉(zhuǎn)矩的停止狀態(tài)，接著開始執(zhí)行基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動 機的驅(qū)動控制。因此，若在目標驅(qū)動控制量相對大的狀態(tài)下，從基于旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū) 動控制向基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū)動控制切換控制處理，則轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩過大變 動，存在駕駛員對轉(zhuǎn)向感覺感到不適、或車輛行為不穩(wěn)定的可能性。相對于此，在本發(fā)明中，在目標驅(qū)動控制量相對小時，允許從基于旋轉(zhuǎn)角信號 的電動機的驅(qū)動控制向基于推定旋轉(zhuǎn)角信號的電動機的驅(qū)動控制切換控制處理，因此能 夠防止轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩變動大的情況。


圖1是本發(fā)明的一實施方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的一實施方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向輔助機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖2所示的A-A線剖視圖。圖4是本發(fā)明的一實施方式所涉及的解算器的結(jié)構(gòu)圖。圖5A是本發(fā)明的一實施方式所涉及的解算器的結(jié)構(gòu)圖。圖5B是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的解算器的電壓振幅的相位變化的一例 的圖。
圖5C是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的解算器的輸出電壓的相位變化的一例 的圖。圖6是本發(fā)明的一實施方式所涉及 的電動機的控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖7是圖6所示的FET電橋的結(jié)構(gòu)圖。圖8A是表示圖6所示的FET電橋的各晶體管的接通(導(dǎo)通)狀態(tài)的圖。圖8B是表示圖6所示的FET電橋的各晶體管的斷開(截止)狀態(tài)的圖。圖9是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的相間電壓比Vun/Vvn與旋轉(zhuǎn)角θ m的 對應(yīng)關(guān)系的框圖。圖10是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的相間電壓Vvn與旋轉(zhuǎn)角θ m的對應(yīng)關(guān) 系的框圖。圖11是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的各相間電感Lun、Lvn, Lwn與旋轉(zhuǎn) 角θ m的對應(yīng)關(guān)系的框圖。圖12是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tq、電動機電流、驅(qū)動方向 反轉(zhuǎn)標記的標記值的變化的一例的框圖。圖13是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tq、電動機電流、驅(qū)動方向 反轉(zhuǎn)標記的標記值的變化的一例的框圖。圖14是表示作為與本發(fā)明的實施方式相對的比較例的現(xiàn)有技術(shù)的一例所涉及的 電動機控制塊的結(jié)構(gòu)的圖。圖15是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的d_q軸與軸的對應(yīng)關(guān)系的一例 的圖。圖16是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電動機控制塊的結(jié)構(gòu)的圖。圖17是本發(fā)明的一實施方式所涉及的旋轉(zhuǎn)時推定器的塊結(jié)構(gòu)圖。圖18Α是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的切換指示信號與車速的對應(yīng)關(guān)系的 一例的圖。圖18Β是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的切換指示信號與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的對應(yīng)關(guān) 系的一例的圖。圖19是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置的動作、特別是電動機 的驅(qū)動控制時檢測到解算器的異常的情況的處理的流程圖。圖20是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置的動作、特別是旋轉(zhuǎn)角 推定器及切換部的動作的流程圖。圖21是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置的動作、特別是旋轉(zhuǎn)角 推定器及切換部的動作的流程圖。圖22是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的電動轉(zhuǎn)向裝置的動作、特別是旋轉(zhuǎn)角 推定器及切換部的動作的流程圖。圖23是本發(fā)明的一實施方式的第一變形例所涉及的電動機的控制裝置的結(jié)構(gòu) 圖。圖24是本發(fā)明的一實施方式的第二變形例所涉及的電動機的控制裝置的結(jié)構(gòu) 圖。圖25是表示本發(fā)明的一實施方式的變形例所涉及的電動機控制塊的結(jié)構(gòu)的圖。
圖26是本發(fā)明的一實施方式的變形例所涉及的旋轉(zhuǎn)時推定器的塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的電動機的控制裝置及電動轉(zhuǎn)向裝置的一實施方 式。本實施方式的電動機的控制裝置(后述)搭載于圖1所示的作為車輛用轉(zhuǎn)向裝置 的電動轉(zhuǎn)向裝置 1 的 ECU (Electronic Control Unit) 50。例如如圖1所示，該電動轉(zhuǎn)向裝置1在從連結(jié)到車輛的方向盤2的轉(zhuǎn)向軸3及連 結(jié)到轉(zhuǎn)向軸3的萬向聯(lián)軸器4至轉(zhuǎn)向輪(車輪)5、5的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，具備收容在構(gòu)成轉(zhuǎn)向 齒輪箱的殼體6內(nèi)的轉(zhuǎn)向機構(gòu)7、對該轉(zhuǎn)向機構(gòu)7產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助力的轉(zhuǎn)向輔助機構(gòu)8。轉(zhuǎn)向機構(gòu)7具備齒條齒輪副機構(gòu)10，該齒條齒輪副機構(gòu)10的齒輪軸11與萬向聯(lián) 軸器4連結(jié)。并且，齒輪軸11上具備的齒輪12與能夠沿車寬方向往復(fù)移動的齒條軸13上具 備的齒條14相互嚙合。通過各軸承15a、15b、15c將齒輪軸11的例如下部、中間部、上部支承為能夠 旋轉(zhuǎn)，齒輪12設(shè)置在齒輪軸11的下端部。齒條軸13在沿殼體6的車寬方向延伸的大致圓筒狀的齒條殼體6a內(nèi)，經(jīng)由軸承 16支承為能夠沿軸長度方向往復(fù)移動。齒條殼體6a的兩端具備開口的開口部，齒條軸13的端部13a從開口部突出。在齒條軸13的各端部13a固定有外徑大于齒條軸13的外徑的齒條端板17，進而 在齒條端板17固定有齒條端頭18。齒條端頭I8具備球接頭19，在該球接頭19連結(jié)橫拉桿20，在橫拉桿20連接轉(zhuǎn) 向輪(前輪)5。在齒條殼體6a的兩端的開口部附近的外周面上形成有向徑向內(nèi)方突出的圓環(huán)凹 槽6b ο并且，在齒條殼體6a的圓環(huán)凹槽6b安裝有能夠沿齒條軸13的軸長方向伸縮的折 皺狀的齒條端蓋21的端部。進而，齒條軸13的端部13a、齒條端板17、齒條端頭18、 球接頭19收容在齒條端蓋21內(nèi)，橫拉桿20貫通齒條端蓋21而向外方突出。轉(zhuǎn)向輔助機構(gòu)8具備產(chǎn)生用于減輕方向盤2的轉(zhuǎn)向力的轉(zhuǎn)向輔助力的電動機所構(gòu) 成的電動機31、蝸桿32、渦輪33、解算器34。進而，蝸桿32及渦輪33收容在構(gòu)成轉(zhuǎn) 向齒輪箱的殼體6內(nèi)。電動機31與軸支承于殼體6的蝸桿32連結(jié)，該蝸桿32與和齒輪軸11 一體設(shè)置 的渦輪33嚙合。蝸桿32及渦輪33構(gòu)成減速機構(gòu)，通過蝸桿32和渦輪33增大電動機31 所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而將其向齒輪軸11傳遞。另外，在齒輪軸11的中間部的軸承15b與上部的軸承15c之間配置有根據(jù)磁致 伸縮所引起的磁特性的變化檢測出轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)向輸入)的磁致伸縮式的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器 40。轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40具備在齒輪軸11的外周面隔開軸向規(guī)定間隔而設(shè)置成相互 反向的各向異性的兩個磁致伸縮膜(例如鍍Ni-Fe等具有磁各向異性的磁致伸縮膜)41、42、與各磁致伸縮膜41、42對置配置的兩個檢測線圈43、44、連接到各檢測線圈43、 44的檢測電路45、46。各檢測電路45、46將因轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩作用到各磁致伸縮膜41、42 時產(chǎn)生的反磁致伸縮特性而引起的各檢測線圈43、44的電感的變化轉(zhuǎn)換成電壓變化而向 ECU (Electric Control Unit) 50輸出。ECU50根據(jù)各檢測電路45、46的輸出計算出作用在 轉(zhuǎn)向軸3的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩。
并且，ECU50根據(jù)由轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(即駕駛員從方向盤 2輸入的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩)的大小，確定需要向電動機31供給的目標電流。進而，ECU50通過 進行例如PID控制等控制而使在電動機31中流動的電流與目標電流一致，由此從電動機 31產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的輔助轉(zhuǎn)矩，該輔助轉(zhuǎn)矩經(jīng)由減速機構(gòu)向齒輪軸11傳遞。由此， 電動機31所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向輔助力與駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入同方向地作用，通過將電動機31的輔 助轉(zhuǎn)矩加上駕駛員的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩而得到的復(fù)合轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)向輪5進行轉(zhuǎn)向。例如如圖2所示，電動機31具備通過螺栓以比殼體6突出的方式安裝在殼體 6的側(cè)部、且閉塞殼體6的側(cè)部開口的蓋61 ；通過螺栓安裝在蓋61上的有底筒狀的電動 機殼62;設(shè)置為能夠繞旋轉(zhuǎn)軸O旋轉(zhuǎn)、具有永久磁鐵63a的轉(zhuǎn)子63 ；以覆蓋轉(zhuǎn)子63的外 周部的方式在徑向?qū)χ门渲谩⒕哂挟a(chǎn)生使轉(zhuǎn)子63旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場的多相的定子繞組64a 的定子64。定子64通過壓入等收容在例如電動機殼62內(nèi)，在轉(zhuǎn)子63的內(nèi)周部固定有與旋 轉(zhuǎn)軸O同軸配置的輸出軸65。并且，電動機31的蓋61及電動機殼62經(jīng)由兩個軸承66將輸出軸65支承為能
夠旋轉(zhuǎn)。此外，例如如圖3所示，電動機31的定子64具備排列成環(huán)狀的多個分割鐵心 64b、絕緣性的繞線管64c、在繞線管64c上多重卷繞而成的定子繞組64a。該定子64通 過壓入等收容在例如由沖壓成型等成型的電動機殼62內(nèi)。分割鐵心64b通過例如大致T字型的多個硅鋼板沿旋轉(zhuǎn)軸O方向?qū)盈B而構(gòu)成， 包括外周側(cè)的磁軛部64bl和內(nèi)周側(cè)的齒部64b2。在磁軛部64bl的周向的兩端面的一個 端面上設(shè)有向周向突出的凸部，在另一個端面上設(shè)有能夠與凸部嵌合的凹部，在周向相 鄰的分割鐵心64b、64b的一方的磁軛部64bl的凸部與另一方的磁軛部64bl的凹部嵌合 從而形成圓環(huán)狀的磁軛。齒部64b2具有比磁軛部64bl的周向?qū)挾刃〉闹芟驅(qū)挾龋瑥拇?軛部64bl朝向徑向內(nèi)方的轉(zhuǎn)子63突出。并且，在齒部64b2安裝有例如由絕緣性樹脂材 料等構(gòu)成的繞線管64c。另外，電動機31的轉(zhuǎn)子63具備例如永久磁鐵63a、磁鐵罩63b、背部磁軛(back yoke)63c>輸出軸65而構(gòu)成。大致筒狀的背部磁軛63c通過例如大致環(huán)狀的多個硅鋼板沿旋轉(zhuǎn)軸O方向?qū)盈B而 構(gòu)成。在背部磁軛63c的內(nèi)周部安裝有輸出軸65，在背部磁軛63c的外周面上沿周向隔 開規(guī)定間隔而配置有多個永久磁鐵63a。并且，磁鐵罩63b以覆蓋多個永久磁鐵63a的外 周面的方式配置。例如如圖2所示，電動機31的輸出軸65經(jīng)由聯(lián)軸器67與蝸桿32的蝸桿軸32a連結(jié)。蝸桿軸32a與電動機31的輸出軸65同軸配置，經(jīng)由兩個軸承68支承在殼體6上且能夠旋轉(zhuǎn)。此外，安裝在殼體6內(nèi)的兩個軸承68中，電動機31側(cè)的一個軸承68通 過擋圈69被限制在軸長度方向上的向電動機31側(cè)的移動。例如如圖2、圖4及圖5A所示，解算器34具備固定在電動機31的旋轉(zhuǎn)軸51上 的具有凸極35a的解算器轉(zhuǎn)子35 ；具有勵磁線圈36a以及兩個第一及第二輸出線圈36b、 36c的解算器定子36。進而，例如如圖5A所示，兩個第一及第二輸出線圈36b、36c相互以相位差為 90°配置。另外，例如如圖5B所示，在解算器34的勵磁線圈36a上施加電壓振幅由sin波 構(gòu)成的勵磁電壓時，隨著解算器轉(zhuǎn)子35的旋轉(zhuǎn)(即電動機31的旋轉(zhuǎn)軸65的旋轉(zhuǎn))，在 各第一及第二輸出線圈36b、36c上感應(yīng)出與旋轉(zhuǎn)角θ m對應(yīng)的電壓振幅的包絡(luò)即C0s波 輸出電壓及sin波輸出電壓。這些cos波輸出電壓及sin波輸出電壓通過RD轉(zhuǎn)換處理而 被檢測出，進而計算出sin波輸出電壓與cos波輸出電壓的比即比tan θ，例如如圖5C所 示，根據(jù)比tan θ的值的反正切值taiT1計算出旋轉(zhuǎn)角θ m。在本實施方式的電動轉(zhuǎn)向裝置1中，例如如圖6所示，電動機的控制裝置70具 備以蓄電池71為直流電源的FET電橋72、控制部73，且搭載于ECU50上。在該電動機的控制裝置70中，通過FET電橋72接收從控制部73輸出的控制指 令而進行電動機31的驅(qū)動。例如如圖7所示，F(xiàn)ET電橋72具備使用多個FET (例如MOSFET Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)電橋連接而成的電
橋電路，該電橋電路通過脈寬調(diào)制(PWM)后的信號驅(qū)動。 該電橋電路例如通過電橋連接各相成對的高電平側(cè)及低電平側(cè)U相晶體管UH、 UL、高電平側(cè)及低電平側(cè)V相晶體管VH、VL、高電平側(cè)及低電平側(cè)W相晶體管WH、 WL而構(gòu)成。進而，各晶體管UH、VH、WH中，漏電極與蓄電池71 (+B)連接而構(gòu)成高 電平側(cè)臂，各晶體管UL、VL、WL中，源極接地而構(gòu)成低電平側(cè)臂。另外，在各相連 接有高電平側(cè)臂的各晶體管UH、VH、WH的源極與低電平側(cè)臂的各晶體管UL、VL、 WL的漏電極。FET電橋72例如在電動機31的驅(qū)動時等，根據(jù)從控制部73輸出而向各晶體管 UH、VH、WH、UL、VL、WL的柵極輸入的開關(guān)指令即柵極信號(即PWM信號)， 切換各相成對的各晶體管的接通(導(dǎo)通)/斷開(截止)狀態(tài)。由此，F(xiàn)ET電橋72將從 蓄電池71供給的直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力，使向三相的定子繞組64a的通電順次換 向。從而，在各相的定子繞組64a中通過交流的U相電流Iu及V相電流Iv及W相電流 Iw ο此外，升壓電路74具備例如電容器、由晶體管構(gòu)成的電荷泵電路，切換各晶體 管的接通(導(dǎo)通)/斷開(截止)狀態(tài)的柵極信號(即，指示升壓電路74的升壓動作的信 號)從控制部73輸入。并且，升壓電路74對構(gòu)成FET電橋72的高電平側(cè)臂的各晶體管UH、VH、WH
的柵極電壓進行升壓。另外，在蓄電池71與FET電橋72及升壓電路74之間、及FET電橋72與電動 機31的三相中的任意二相(例如U相及V相)的定子繞組64a、64a之間設(shè)有由繼電器驅(qū)動電路75a驅(qū)動開閉的繼電器75b。并且，從控制部73向繼電器驅(qū)動電路75a輸入用 于控制繼電器75b的開閉動作的繼電器驅(qū)動信號?？刂撇?3在構(gòu)成旋轉(zhuǎn)正交坐標的Y-δ坐標上進行電流的反饋控制(矢量控 制)，例如根據(jù)駕駛員從方向盤2輸入的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩、從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40輸出的信號(轉(zhuǎn) 矩檢測信號Tq)及車速傳感器78輸出的車速V等 計算出目標δ軸電流ISC。進而，根 據(jù)電動機31的旋轉(zhuǎn)速度com( = dem/dt)及δ軸電流I δ等計算出目標γ軸電流I γ C。 另外，根據(jù)目標Y軸電流IYc及目標δ軸電流ISc計算出三相的各相輸出電壓Vu、 Vv> Vw,根據(jù)各相輸出電壓Vu、Vv> Vw向FET電橋72輸入柵極信號即PWM信號。 同時，進行控制使得實際上將從FET電橋72向電動機31供給的各相電流Iu、Iv、Iw的 檢測值在Υ-δ坐標上轉(zhuǎn)換而得到的Y軸電流IY及δ軸電流Ιδ與目標γ軸電流IYC 及目標δ軸電流ISc的各偏差為零。在后詳細敘述關(guān)于γ-δ坐標上的電流的反饋控 制。例如在電動機31起動時，控制部73為了通過正弦波狀的電流，比較各相輸出電 壓Vu、Vv、Vw與三角波等的載波信號，從而生成驅(qū)動FET電橋72的各晶體管UH、 VH、WH、UL、VL、WL接通/斷開的柵極信號(即，PWM信號)。然后，在FET電 橋72中切換三相的各相成對的各晶體管的接通(導(dǎo)通)/斷開(截止)狀態(tài)。通過該切 換將從蓄電池71供給的直流電力轉(zhuǎn)換成三相交流電力，使向三相的電動機31的各定子繞 組64a的通電順次換向，由此在各定子繞組64a中通過交流的U相電流Iu及V相電流Iv 及W相電流Iw。此外，用于通過脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動各晶體管UH、UL及VH、VL及WH、
WL接通/斷開的PWM信號的占空比、即接通/斷開的比率的圖(數(shù)據(jù))預(yù)先存儲在控 制部73中。向控制部73輸入如下檢測信號從檢測從FET電橋72向電動機31的各相的定 子繞組64a每次供給的各相電流Iu、Iv、Iw中的至少兩個(例如U相電流Iu、W相電 流Iw等)的電流傳感器76輸出的檢測信號(例如U相檢測電流Ius、W相檢測電流Iws 等)；從檢測用于推定例如坐標轉(zhuǎn)換的處理等中使用的電動機31的轉(zhuǎn)子63停止時的旋轉(zhuǎn) 角em(g卩，轉(zhuǎn)子63的磁極從規(guī)定的基準旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)角度，電動機31的輸出軸65的 旋轉(zhuǎn)位置)所必需的各相電壓Vu、Vv> Vw的至少兩個(例如U相電壓Vu、V相電壓 Vv等)及連接電動機31的多相的定子繞組64a的中點的電壓(中點電壓)Vn的電壓傳感 器77輸出的檢測信號；從檢測車輛的速度(車速)V的車速傳感器78輸出的檢測信號。該控制部73具備例如相位補正部81、目標電流設(shè)定部82、第一補正運算部83、 慣性補正部84、微分運算部85、第二補正運算部86、衰減補正部87、磁場控制部88、 電流偏差算出部89、電流控制部90、非干涉控制器91、電壓補正部92、Y δ -三相轉(zhuǎn)換 部93、PWM信號生成部94、第一及第二相間電壓算出部95a，95b、旋轉(zhuǎn)角推定器96、 切換部97、三相-γ δ轉(zhuǎn)換部98、RD轉(zhuǎn)換器99、異常檢測部100、旋轉(zhuǎn)信號切換控制部 101、旋轉(zhuǎn)信號切換器102、電流限制控制部103。相位補正部81對轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40輸出的轉(zhuǎn)矩檢測信號Tq在從車速傳感器78 輸出的各車速V進行相位補正的處理。目標電流設(shè)定部82根據(jù)由相位補正部81進行相位補正的處理后的轉(zhuǎn)矩檢測信號Tq、從車速傳感器78輸出的車速V運算用于指定從FET電橋72向電動機31供給的各 相電流Iu、Iv、Iw的電流指令。該電流指令特別指旋轉(zhuǎn)的正交坐標上的Y軸目標電流 IYc及δ軸目標電流ISc中的δ軸目標電流ISC。此外，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)正交坐標的Y-δ坐標例如以轉(zhuǎn)子63的永久磁鐵的場磁極的磁 通方向為、軸(場磁軸)、以與該、軸正交的方向為S軸(轉(zhuǎn)矩軸)，且與轉(zhuǎn)子63的 旋轉(zhuǎn)相位同步旋轉(zhuǎn)。由此，作為與從FET電橋72向電動機31的各相供給的交流信號相 對的電流指令，賦予作為直流信號的Y軸目標電流I Yc及δ軸目標電流I δ c。第一補正運算部83將由目標電流設(shè)定部82計算出的δ軸目標電流ISc加上從 慣性補正部84輸出的慣性補正項而得到的值作為新的δ軸目標電流ISc輸出。慣性補正部84根據(jù)例如轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40輸出的轉(zhuǎn)矩檢測信號Tq及從車速傳 感器78輸出的車速V及從微分運算部85輸出的旋轉(zhuǎn)速度com( = dem/dt)的時間微分 值(=d m/dt)，運算慣性力矩的慣性補正項。此外，作為旋轉(zhuǎn)速度com，采用從后述的旋轉(zhuǎn)時推定器96b輸出的推定轉(zhuǎn)速ωr 或從后述的RD轉(zhuǎn)換器99輸出的檢測轉(zhuǎn)速ω d。第二補正運算部86將從由第一補正運算部83補正后的δ軸目標電流I δ c減去 從衰減補正部87輸出的衰減補正項而得到的值作為新的δ軸目標電流ISc輸出。衰減補正部87根據(jù)例如轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40輸出的轉(zhuǎn)矩檢測信號Tq及從車速傳 感器78輸出的車速V及從微分運算部85輸出的旋轉(zhuǎn)速度com( = dem/dt)，運算衰減 系數(shù)的衰減補正項。電流限制控制部103根據(jù)從后述的旋轉(zhuǎn)信號切換控制部101輸出的電流限制信 號，將向電流偏差算出部89輸出的δ軸目標電流I δ c的值設(shè)定零。另外，電流限制控制部103根據(jù)從后述的旋轉(zhuǎn)信號切換控制部101輸出的漸變指 示信號、即指示使S軸目標電流I δ C的值從零逐漸增大的信號，使向電流偏差算出部89 輸出的δ軸目標電流I δ c的值以從零逐漸增大至從第二補正運算部86輸出的δ軸目標 電流I S c的值為止的方式變化。此外，電流限制控制部103在沒有從后述的旋轉(zhuǎn)信號切換控制部101輸出電流限 制信號或漸變指示信號的情況下，不變更從第二補正運算部86輸出的δ軸目標電流ISc 的值而將其向電流偏差算出部89輸出。磁場控制部88為了抑制反電動勢隨著例如電動機31的旋轉(zhuǎn)速度com的增大而增 大，以等效地減弱轉(zhuǎn)子63的磁場量的方式將與控制電流相位的弱磁場控制的弱磁場電流 相對的目標值作為Y軸補正電流進行補正。即，磁場控制部88將γ軸目標電流Iyc根 據(jù)旋轉(zhuǎn)速度補正后的γ軸補正電流作為新的γ軸目標電流Iyc輸出，其中，所述 Y軸目標電流I Yc根據(jù)從后述的三相-Y δ轉(zhuǎn)換部98輸出的δ軸電流Ιδ而計算出。電流偏差算出部89具備計算γ軸目標電流I γ c與γ軸電流I γ的偏差ΔI Y的 Y軸電流偏差算出部89a、計算δ軸目標電流ISc與δ軸電流Ιδ的偏差ΔΙδ的軸電 流偏差算出部89b。此外，Y軸電流IY及δ軸電流I δ從計算將各相電流Iu、Iv、Iw的檢測值在 Υ-δ坐標上轉(zhuǎn)換而得到的Y軸電流IY及δ軸電流I δ的三相-γ δ轉(zhuǎn)換部98輸出。電流控制部90具備通過例如PID(比例積分微分)動作控制放大偏差ΔΙΥ而計算出Y軸電壓指令值Δ VY的Y軸電流PI控制器90a、控制放大偏差ΔΙδ而計算出δ 軸電壓指令值Δ V δ的δ軸電流PI控制器90b。另外，非干涉控制器91根據(jù)例如γ軸電流I Y及δ軸電流I δ、預(yù)先存儲的γ 軸電感LY (也可以用后述的d軸電感Ld代替)及δ軸電感LS (也可以用后述的q軸電 感Lq代替)、從后述的旋轉(zhuǎn)角推定器96的旋轉(zhuǎn)時推定器96b輸出的旋轉(zhuǎn)速度com(與推 定轉(zhuǎn)速ωι·同等)，計算出抵消相對于γ軸及δ軸的各干涉分量的γ軸補償項VYC( = or · Lq · Ιδ)及δ軸補償項V δ c(= ωΓ · Lq · Iy),從而抵消在Y軸與δ軸之 間相互干涉的速度電動勢分量而獨立控制Y軸及S軸。電壓補正部92具備將在Y軸電壓指令值Δ ν Y上加上Y軸補償項V Y c而得到 的值作為、軸電壓指令值V Y的、軸電壓運算部92a、將在δ軸電壓指令值Δνδ上 加上δ軸補償項VSc而得到的值作為δ軸電壓指令值V δ的δ軸電壓運算部92b。
的電動機31的旋轉(zhuǎn)位置 相當?shù)男D(zhuǎn)角9m將γ-δ坐標上的Υ軸電壓指令值及δ軸電壓指令值νδ轉(zhuǎn)換 成作為靜止坐標的三相交流坐標上的電壓指令值即U相輸出電壓Vu、V相輸出電壓Vv 及W相輸出電壓Vw。PWM信號生成部94根據(jù)從后述的旋轉(zhuǎn)信號切換控制部101輸出的PWM驅(qū)動允 許信號、即允許電動機31的PWM驅(qū)動的信號，比較各相輸出電壓Vu、Vv、Vw、三角 波等載波信號，從而生成驅(qū)動FET電橋72的各晶體管UH、VH、WH、UL、VL、WL 接通/斷開的柵極信號(即，PWM信號)，由此在電動機31中通過正弦波狀的電流。另外，PWM信號生成部94在例如電動機31的停止狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)角推定時，根 據(jù)從后述的旋轉(zhuǎn)角推定器96的停止時推定器96a輸出的指令信號Vsa輸出驅(qū)動FET電橋 72的各晶體管UH、VH、WH、UL、VL、WL接通/斷開的由各脈沖構(gòu)成的規(guī)定的柵極 信號。該規(guī)定的柵極信號指示FET電橋72在電動機31的相端子間(例如U相-V相端 子間等)以圖8A及圖8B所示的通電模式施加規(guī)定矩形波、例如具有電動機31的驅(qū)動時 的PWM頻率(例如20kHz等)的兩倍的頻率(例如40kHz等)作為可聽頻率外的頻率的 規(guī)定電壓值(例如12V等)的矩形波的交流電壓、或脈沖狀(例如10 μ sec左右)的矩形 波的交流電壓(例如12V等)。另外，PWM信號生成部94在例如電動機31的停止狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)角推定時， 如后所述，在從旋轉(zhuǎn)角θ m的多個候補中選擇單一的推定值之際，在從后述的旋轉(zhuǎn)角推 定器96的停止時從推定器96a輸出的指令信號Vsb的輸入產(chǎn)生的情況下，根據(jù)基于轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)矩生成的各相輸出電壓Vu、Vv、Vw,輸出驅(qū)動FET電橋72的各晶體管UH、VH、 WH、UL、VL、WL接通/斷開的由各脈沖構(gòu)成的規(guī)定的柵極信號。詳細而言，該規(guī)定的柵極信號從后述的旋轉(zhuǎn)角θ m的多個候補中將單一的推定 值9m作為假設(shè)推定值，使用該假設(shè)推定值，向FET電橋72指示在輔助死區(qū)內(nèi)通過規(guī) 定微小電流來驅(qū)動電動機31，根據(jù)電動機31的轉(zhuǎn)向輔助力是否與駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入同方 向地作用，確定假設(shè)推定值是否為正。假設(shè)推定值為正時，從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩超過輔助死區(qū)內(nèi) 的范圍的時刻起使用該推定值對電動機進行驅(qū)動控制并進行輔助。在假設(shè)推定值不為正 時，使用另一個推定值對電動機進行驅(qū)動控制并進行輔助。詳細情況后述。另外，PWM信號生成部94輸出指示升壓電路74的升壓動作的信號(例如切換升壓電路74所具備的電荷泵電路的各晶體管的接通(導(dǎo)通)/斷開(截止)狀態(tài)的柵極信 號等)。另外，在沒有從后述的旋轉(zhuǎn)信號切換控制部101輸出PWM驅(qū)動允許信號時， PWM信號生成部94輸出指示停止向電動機31的通電的柵極信號。第一及第二相間電壓算出部95a、95b具備動作放大器，根據(jù)由各電壓傳感器77 檢測出的各相電壓Vu、Vv及中點電壓Vn，第一相間電壓算出部95a計算出U相間電壓 Vun ( = Vu-Vn)，第二相間電壓算出部95b計算出V相間電壓Vvn ( = Vv_Vn)。旋轉(zhuǎn)角推定器96具備根據(jù)從后述的旋轉(zhuǎn)信號切換控制部101輸出的推定指示信 號而動作的停止時推定器96a及旋轉(zhuǎn)時推定器96b。并且，切換部97根據(jù)電動機31的狀態(tài)選擇停止時推定器96a或旋轉(zhuǎn)時推定器 96b，將從停止時推定器96a輸出的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s或從旋轉(zhuǎn)時推定器96b輸出的旋轉(zhuǎn) 時推定旋轉(zhuǎn)角θ r作為旋轉(zhuǎn)角em輸出。例如，切換部97在電動機31停止時選擇停止時推定器96a，在電動機31旋轉(zhuǎn)時 選擇旋轉(zhuǎn)時推定器96b。切換部97根據(jù)位于旋轉(zhuǎn)時推定器96b內(nèi)的后述的圖17中的停止判定器163所輸 出的切換信號，切換來自停止時推定器96a的輸出與來自旋轉(zhuǎn)時推定器96b的輸出。詳 細而言，在圖17中所示的電動勢的大小(Eex · cos θ e)小于規(guī)定值時，停止判定器163 判斷電動機31停止并產(chǎn)生選擇停止時推定器96a的信號。另一方面，在前述的電動勢的 大小(Eex · cos θ e)大于規(guī)定值時，停止判定器163判斷電動機31旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生選擇旋轉(zhuǎn) 時推定器96b的信號。旋轉(zhuǎn)角推定器96的停止時推定器96a在電動機31停止時利用電動機31的電感 根據(jù)旋轉(zhuǎn)角θ m變化這一關(guān)系，推定停止時旋轉(zhuǎn)角θ s。另外，旋轉(zhuǎn)角推定器96的旋轉(zhuǎn)時推定器96b在電動機31旋轉(zhuǎn)時，利用電動機31 所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度變化這一關(guān)系，推定旋轉(zhuǎn)時推定旋轉(zhuǎn)角er。詳細而言，旋轉(zhuǎn)角推定器96的停止時推定器96a根據(jù)從第一及第二相間電壓算 出部95a、95b輸出的各相間電壓Vun、Vvn,選定停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的多個候補。從該 多個候補中將單一的推定值作為假設(shè)推定值，使用該假設(shè)推定值向FET電橋72指示在輔 助死區(qū)內(nèi)通過規(guī)定微小電流來驅(qū)動電動機31。此時，根據(jù)從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40輸出的轉(zhuǎn) 矩檢測信號Tq判斷電動機31的轉(zhuǎn)向輔助力是否與駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入同方向地作用，根據(jù) 此確定假設(shè)推定值是否為正。在假設(shè)推定值為正時，將該值作為停止時旋轉(zhuǎn)角θs的推 定值輸出，并自轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩超過輔助死區(qū)內(nèi)的范圍的時刻起，使用該推定值對電動機31進 行驅(qū)動控制并進行輔助。在假設(shè)推定值不為正時，輸出另一個推定值，并自轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩超 過輔助死區(qū)內(nèi)范圍的時刻起，使用該推定值對電動機31進行驅(qū)動控制并進行輔助。詳細而言，根據(jù)位于旋轉(zhuǎn)時推定器96b內(nèi)的后述的圖17中的δ軸感應(yīng)電壓推定 部151所輸出的電動勢的大小(Eex · cos θ e)，在因電動機31旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的 值小于規(guī)定值時，圖17中的停止判定器163推定電動機31停止并輸出切換信號。并且，切換部97選擇基于停止時推定器96a的旋轉(zhuǎn)角推定。例如在電動機31停止狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)角推定時，使FET電橋72的各晶體管UH、 VH、WH、UL、VL、WL反復(fù)如下兩種狀態(tài)，從而驅(qū)動FET電橋72使得輸出指示在電動機31的U相-V相端子間施加規(guī)定矩形波(例如40kHz且12V)的交流電壓的指令信 號Vsa，所述兩種狀態(tài)是指例如圖8A所示的接通高電平側(cè)U相晶體管UH及低電平側(cè)V 相晶體管VL、且斷開其他晶體管VH、WH、UL、WL的狀態(tài)，及例如圖8B所示的接通 高電平側(cè)U相晶體管UH、且斷開其他晶體管VH、WH、UL、VL、WL的狀態(tài)?；蛘?，在進行一次圖8A所示的通電模式的狀態(tài)后，進行一次圖8B所示的通電 模式的狀態(tài)，由此輸出指示施加脈沖狀(例如10 μ sec左右)的矩形波的交流電壓(例如 12V等)的指令信號Vsa。然后，根據(jù)在電動機31的U相-V相端子間施加規(guī)定矩形波時的U相間電壓Vun 與V相間電壓Vvn之比(相間電壓比)Vun/Vvn，通過例如預(yù)先設(shè)定的與規(guī)定的第一映射 對應(yīng)的映射檢索，取得停止時旋轉(zhuǎn)角θ s。此外，該第一映射是表示例如相間電壓比Vun/Vvn與停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的規(guī)定 的對應(yīng)關(guān)系的映射，例如如圖9所示，在以電角(edeg)計從0°到360°的范圍內(nèi)，停止 時旋轉(zhuǎn)角θ s的四個值Θ1、…、0 4與相間電壓比\^11/^^11的適當?shù)膯我恢祵?yīng)。艮口， 相間電壓比Vun/Vvn的兩周期成為以電角(edeg)計的360°。例如，在相間電壓比Vun/Vvn = 1.5時，停止時旋轉(zhuǎn)角θ s = θ 1( = 100° )、 θ 2( = 150° )、θ 3( = 280° )、θ 4( = 330° )與該相間電壓比對應(yīng)。并且，停止時推定器96a根據(jù)在電動機31的U相-V相端子間施加規(guī)定矩形波 時的V相間電壓Vvn，通過例如預(yù)先設(shè)定的與規(guī)定的第二映射對應(yīng)的映射檢索，選擇由 第一映射檢索出的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的四個值θ 1、…、θ 4中的任兩個。該第二映射是表示例如V相間電壓Vvn與停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的規(guī)定的對應(yīng)關(guān)系 的映射，例如如圖10所示，在以電角(edeg)計從0°到360°的范圍內(nèi)，停止時旋轉(zhuǎn)角 θ s的四個值φ 、...、φ4與V相間電壓Vvn的適當?shù)膯我恢祵?yīng)。S卩，各相間電壓Vvn 的兩周期成為以電角(edeg)計的360°。此外，蓄電池電壓(即，F(xiàn)ET電橋72的電源電壓)變動時，為了得到準確的停 止時旋轉(zhuǎn)角θ s，檢測蓄電池電壓Vb，使用該值對檢測出的V相間電壓Vvn進行補正， 使用補正后的V相間電壓Vvn來檢索第二映射，得到停止時旋轉(zhuǎn)角98的四個值91、...、 φ4。因此，例如如圖6所示，在停止時推定器96a與蓄電池71 (+B)之間設(shè)置具備動作放 大器的電壓跟隨器電路71a，該電壓跟隨器電路71a的輸出被向停止時推定器96a輸入。例如相間電壓比Vun/Vvn = 1.5時的V相間電壓Vvn為Vvn = 2.3 (V)時，滿足 條件的旋轉(zhuǎn)角中，停止時旋轉(zhuǎn)角0s = cpl (= 100° )、φ2 (= 175° )、φ3 ( = 280° )、 ψ4 ( = 355° )與相間電壓比對應(yīng)。因此，在由第一映射檢索出停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的四個值θ 1(= 100° )、θ 2(= 150° )、Θ 3( = 280° )、Θ 4( = 330° )的情況下，將與第二映射的檢索結(jié)果相等的值 θ K= 100° )、Θ 3( = 280° )這兩個選擇為停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的推定值候補。此外，在FET電橋72的通電切換中，例如如圖8Α及圖8Β所示，在對U相及 V相的各定子繞組64a通電的情況下，由于在U相及V相的各定子繞組64a中流動的電 流的大小相等，因此相間電壓比Vun/Vvn如下述式⑴所示，等于阻抗比Zun/Zvn。并 且，在各阻抗 Zun( = Run+j · ω · Lun)，Zvn ( = Rvn+j · ω · Lvn)中，由于角頻率 ω (ω = 2 π f,例如f= 40kHz)高，且角頻率足夠大，因此各繞組電阻Run、Rvn與各電
15抗(ω · Lun) > (ω · Lvn)相比十分小，因此相間電壓比Vun/Vvn與相間電感比Lun/
Lvn大致相等。另外，由于脈寬At短(例如10 μ sec)，電流的變化率(Δ I/At)大，各繞組電 阻Run、Rvn所導(dǎo)致的電壓降低與各電感Lun、Lvn所導(dǎo)致的電壓降低相比十分小，因此 相間電壓比Vun/Vvn如下述式(2)所示，與相間電感比Lun/Lvn大致相等。式1
Vun Zun Run + j · ω. Lun Lun ,-=-=--- - "-(I)
Vvn Zvn Rvn + j. ω' Lvn Lvn式2
r/_ I · Run + —. Lun τ
dtLun— =-%-" "Ζ~~ ''' (2)
Vvn r D , "I Lvn I ‘ Rvn +--Lvn
dt各相間電感Lun、Lvn> Lwn因電動機31的凸極性而產(chǎn)生，例如如圖11所示， 分別具有以電角(edeg)計120°的相位差并根據(jù)停止時旋轉(zhuǎn)角θ8變化，該變化的兩周期 成為以電角(edeg)計的360°。在表示電動機31的電感變化的圖11中，例如各相間電感Lun、Lvn> Lwn的平 均值約為72 μ H,各相間電感Lun、Lvn> Lwn在最小值(例如58 μ H)與最大值(例如 86 μ H)之間變動。從而，能夠從近似于相間電感比Lun/Lvn的相間電壓比Vun/Vvn檢測停止時旋
轉(zhuǎn)角θ S。例如，相對于電動機31的繞組電阻Run(例如ΙΟιηΩ)、角頻率ω (例 如 2 31 X40X 103rad/sec),繞組電阻 Run( = 10Χ1(Γ3Ω) < < 阻抗 ω · Lun(= 18100Χ10_3Ω)，如上述式(1)所示，可以無視繞組電阻Run。另外，相對于蓄電池71的電壓，各阻抗Zun、Zvn相對高，因此在U相及V相 的各定子繞組64a中流動的電流的大小(例如0.1A左右)相對小，能夠防止因旋轉(zhuǎn)角推 定時施加在電動機31的相端子間的矩形波的通電而在電動機31上產(chǎn)生不必要的轉(zhuǎn)矩的情況。進而，停止時推定器96a根據(jù)從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40輸出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩Tq，將基于 例如圖9所示的第一映射及例如圖10所示的第二映射選擇出的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的兩個 值(例如θ 1、θ 3)中的任一個選擇為假設(shè)推定值。選擇出的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的兩個推定值候補(例如Θ1、θ 3)具有以電角 (edeg)計180°的相位差，因此與各值(例如θ 1、θ 3)對應(yīng)的轉(zhuǎn)子63的磁場方向、即 磁極的方向為相互反向。因此，在兩個各推定值候補(例如θ 1、θ 3)中，對電動機31進行同樣的通電 時，一方面，對駕駛員的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩進行輔助，從而在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方向同樣的方向產(chǎn) 生電動機31的輔助轉(zhuǎn)矩，另一方面，增加駕駛員的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，從而在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方 向相反的方向上產(chǎn)生電動機31的輔助轉(zhuǎn)矩。從而，通過觀察轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩能夠判定推定值候補是否適當。例如，如圖12或圖13的時間圖所示，在由轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn) 矩(轉(zhuǎn)矩檢測信號)Tq為零期間(即，時刻tl以前的期間)，電動機31處于停止狀態(tài)， 停止時推定器96a根據(jù)第一映射及第二映射取得兩個推定值候補(例如θ 1、θ 3)作為停 止時旋轉(zhuǎn)角θ s。這里，停止時推定器96a將停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的兩個推定值候補(例如 θ 1、θ 3)中的任一個(例如θ 1)選擇為可以說是暫時的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的推定值(假 設(shè)推定值)。此外，在圖12或圖13所示的示例中，在檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩檢測信 號)Tq為零期間，電動機31處于停止狀態(tài)，但當微小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生時，也與電動機31停止 的情況相同。并且，例如如圖12或圖13所示的時刻tl以后那樣，根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入由 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩檢測信號)Tq開始從零向增大趨勢變化時， 停止時推定器96a根據(jù)停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的假設(shè)推定值與駕駛員的轉(zhuǎn)向輸入同方向地作用 電動機31的轉(zhuǎn)向輔助力，從而向PWM信號生成部94輸出經(jīng)由FET電橋72在電動機31 上暫時通過規(guī)定微小電流(時刻β 時刻t3的期間)的指令信號Vsb。此外，該規(guī)定微小電流的通電在由轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩 檢測信號)Tq在規(guī)定的輔助下限轉(zhuǎn)矩(輔助死區(qū))以下的狀態(tài)(例如圖12或圖13所示的 時刻tl到時刻t4期間)下執(zhí)行。并且，停止時推定器96a在因例如圖12或圖13所示的時刻t2到時刻t3期間在 電動機31上通過規(guī)定微小電流(電動機電流)而引起的、例如圖12所示的由轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳 感器40檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩檢測信號)Tq的增大速度降低或轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩檢測信 號)Tq減少的情況下，在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方向同樣的方向上產(chǎn)生電動機31的輔助轉(zhuǎn)矩， 判斷停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的假設(shè)推定值(例如Θ1)的設(shè)定適當，并將該假設(shè)推定值(例如 θ 1)設(shè)定為通過規(guī)定微小電流前電動機31的停止狀態(tài)下的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的推定值。另外，例如如圖13所示，在電動機31上通過規(guī)定微小電流(電動機電流)而引 起的、由轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器40檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩檢測信號)Tq的增大速度增大的情 況下，在與駕駛員的轉(zhuǎn)向方向不同的(即相反)的方向上產(chǎn)生電動機31的輔助轉(zhuǎn)矩。在 該情況下，判斷停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的假設(shè)推定值(例如Θ1)的設(shè)定不適當，判斷將該假 設(shè)推定值(例如θ 1)以外的值、即停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的兩個值(例如θ 1、θ 3)中的另 一個(例如θ 3)設(shè)定為停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的推定值的情況是適當?shù)?，并例如如圖13所示 的時刻t3以后那樣，在指示電動機31的驅(qū)動方向反轉(zhuǎn)的驅(qū)動方向反轉(zhuǎn)標記的標記值中設(shè) 定“1”，將停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的兩個值(例如θ 1、θ 3)中的另一個(例如θ 3)設(shè)定為 通過規(guī)定微小電流前電動機31停止狀態(tài)下的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s的推定值。另外，例如如圖12或圖13所示的時刻t4以后那樣，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩檢測信號) Tq超過輔助下限轉(zhuǎn)矩時，使用設(shè)定好的停止時旋轉(zhuǎn)角θ s起動電動機31。在電動機31的旋轉(zhuǎn)速度變?yōu)橐?guī)定速度以上的驅(qū)動狀態(tài)下，U相間電壓Vun 或V相間電壓Vvn由于電動機31旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，與停止中的規(guī)定值相比增大， 因此在使用在電動機31的線間施加交流電壓時的相間電壓比來檢測根據(jù)電動機31的旋轉(zhuǎn) 角θ m變化的電感的方法中產(chǎn)生誤差，推定變得困難。從而，在該情況下，旋轉(zhuǎn)角推定 器96的旋轉(zhuǎn)時推定器96b推定電動機31旋轉(zhuǎn)，且切換部97選擇基于停止時推定器96a的旋轉(zhuǎn)角推定。并且，旋轉(zhuǎn)時推定器96b基于根據(jù)轉(zhuǎn)子63的磁極位置而變動的感應(yīng)電壓 推定旋轉(zhuǎn)時推定旋轉(zhuǎn)角9r。該推定原理在例如圖14所示的使用了利用了旋轉(zhuǎn)傳感器(解算器)201的現(xiàn)有的 d_q軸的矢量控制塊200中，相對于實際的電動機31所具有的d_q軸，設(shè)定例如圖15及 下述式(3)所示的具有相位差θ e(=實際旋轉(zhuǎn)角θ -旋轉(zhuǎn)時推定旋轉(zhuǎn)角er)及旋轉(zhuǎn)速度 ωε W Y" δ 軸。并且，如圖17所示那樣推定在具有與d軸及q軸相比相位差θ e的相位角的Y 軸及δ軸上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，如圖17所示根據(jù)推定出的在γ軸及δ軸上產(chǎn)生的感應(yīng)電 壓求解相位差9e。進而，進行控制，以使該相位差θ e如圖16所示那樣收斂為零，實 際的旋轉(zhuǎn)角(實際旋轉(zhuǎn)角)θ與旋轉(zhuǎn)時推定旋轉(zhuǎn)角er相等。式3θ e = θ - θ r · · · (3)另外，如下述式(4)、(5)所示那樣表示d_q軸上的電流(d軸電流Id及q軸電 流Iq)及電壓(d軸電壓指令值Vd及q軸電壓指令值Vq)、y-δ軸上的電流(γ軸電流 IY及S軸電流I δ)及電壓(Υ軸電壓VY及δ軸電壓νδ)。
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權(quán)利要求
1.一種電動機的控制裝置，其特征在于，具備旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)，其檢測電動機的旋轉(zhuǎn)角并輸出旋轉(zhuǎn)角信號； 異常檢測機構(gòu)，其檢測所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)有無異常； 旋轉(zhuǎn)角推定機構(gòu)，其推定所述電動機的所述旋轉(zhuǎn)角并輸出推定旋轉(zhuǎn)角信號； 驅(qū)動控制機構(gòu)，其在所述異常檢測機構(gòu)沒有檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)異常時，根 據(jù)從所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)輸出的所述旋轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制，在所述異 常檢測機構(gòu)檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)異常時，根據(jù)從所述旋轉(zhuǎn)角推定機構(gòu)輸出的所述 推定旋轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機的控制裝置，其特征在于， 隨著所述異常檢測機構(gòu)檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)的異常，所述驅(qū)動控制機構(gòu)在從基于所述旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制向基于所述推 定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制切換控制處理時，逐漸增大基于所述推定旋轉(zhuǎn)角 信號的所述電動機的驅(qū)動控制的控制量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動機的控制裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)具備解算器。
4.一種電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1 3中任一項所述的電動機的控制裝置；轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)，其檢測所述電動動力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩并輸出轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號；車速檢測機構(gòu)，其檢測所述車輛的速度并輸出車速信號；轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)，其利用所述驅(qū)動控制機構(gòu)根據(jù)從所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)輸出的所述 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號、從所述車速檢測機構(gòu)輸出的所述車速信號和從所述電動機的控制裝置輸 出的所述旋轉(zhuǎn)角信號或所述推定旋轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制，從所述電動機 產(chǎn)生輔助所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的輔助轉(zhuǎn)矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 在從所述車速檢測機構(gòu)輸出的所述車速信號小于規(guī)定值時，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)允許所述驅(qū)動控制機構(gòu)從基于所述旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū) 動控制向基于所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制切換控制處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，在從所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)輸出的所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號小于規(guī)定值時， 所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)允許所述驅(qū)動控制機構(gòu)從基于所述旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū) 動控制向基于所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制切換控制處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)具備目標驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu)，該目的驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu)根據(jù)從所述車 速檢測機構(gòu)輸出的所述車速信號及從所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩檢測機構(gòu)輸出的所述轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號設(shè) 定所述電動機的目標驅(qū)動控制量，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)利用所述驅(qū)動控制機構(gòu)根據(jù)由所述目標驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu)設(shè)定的所 述目標驅(qū)動控制量對所述電動機進行驅(qū)動控制，在由所述目標驅(qū)動量設(shè)定機構(gòu)設(shè)定的所述目標驅(qū)動控制量小于規(guī)定值時，所述轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)允許所述驅(qū)動控制機構(gòu)從基于所述旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制向基于 所述推定旋轉(zhuǎn)角信號的所述電動機的驅(qū)動控制切換控制處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動機的控制裝置及電動轉(zhuǎn)向裝置，所述電動機的控制裝置具備旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)，其檢測電動機的旋轉(zhuǎn)角并輸出旋轉(zhuǎn)角信號；異常檢測機構(gòu)，其檢測所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)有無異常；旋轉(zhuǎn)角推定機構(gòu)，其推定所述電動機的所述旋轉(zhuǎn)角并輸出推定旋轉(zhuǎn)角信號；驅(qū)動控制機構(gòu)，其在所述異常檢測機構(gòu)沒有檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)異常時，根據(jù)從所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)輸出的所述旋轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制，在所述異常檢測機構(gòu)檢測到所述旋轉(zhuǎn)角檢測機構(gòu)異常時，根據(jù)從所述旋轉(zhuǎn)角推定機構(gòu)輸出的所述推定旋轉(zhuǎn)角信號對所述電動機進行驅(qū)動控制。
文檔編號B62D5/04GK102027670SQ200980117560
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者清水康夫, 米田篤彥 申請人:本田技研工業(yè)株式會社