CN102582679B - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动助力转向装置(10)，在尽管正在施加所述q轴电压而所述q轴电流为第1阈值以下的状态下，将相间电压成为零伏特附近的组合的相以外的相检测为异常相。或者电动助力转向装置(10)计算出尽管正在施加q轴电压而q轴电流为第3阈值以下的基准电角，并基于所述基准电角来判定异常相。

Description

电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及在操向方向盘的操作时，由电动机来赋予用于对驾驶员操舵进行辅助的力(操舵助力)的电动助力转向装置。

背景技术

为了能轻快地进行操向方向盘的操作，已知由电动机来赋予用于辅助驾驶员操舵的力(操舵助力)的电动助力转向装置{美国专利申请公开第2007/0176577号公报(以下称为“US 2007/0176577A1”。)、日本特开2009-090817号公报(以下称为“JP 2009-090817A1”。)以及日本特开2006-256542号公报(以下称为“JP 2006-256542A1”)}。

US 2007/0176577A1中，针对电动机的三相，分别检测电流[0055]～[0058]以及图17)，通过对电流是否流动进行判定，来判定有无异常已发生的相(异常相)([0059]～[0060]段落)。并且，异常相已发生的情况下，将异常相以外的正常相作为对象，来控制变换器(inverter)的开关元件(参照摘要以及权利要求15、17)。

另外，JP 2009-090817A1中，对三相中的2相电流(U相电流以及W相电流)进行检测，基于该2相电流来计算出余下的1相的电流，并将其用在之后的变换器控制中(图2、[0023]段落)。相同地，JP 2006-256542A1中，对三相中2相的电流(U相电流以及V相电流)进行检测，基于该2相的电流来计算出余下的1相的电流，并将其用在之后的变换器控制中(图2、[0012]段落、[0018]段落)。

发明内容

如上所述，US 2007/0176577A1中，通过针对三相分别检测电流来确定异常相。但是，在JP 2009-090817A1、JP 2006-256542A1那样的对三相中两相的电流进行检测的构成中，任一相发生了断线等的异常的情况下，则难以确定出异常相。

本发明是鉴于这样的课题而开发的，目的在于提供一种即便在对三相中两相的电流进行检测的情况下，也能确定异常相的电动助力转向装置。

本发明所涉及的电动助力转向装置具备：变换器，其向电动机供给三相的交流电；电流坐标变换单元，其将所述三相中流动的电流变换成作为励磁电流成分的d轴电流与作为转矩电流成分的q轴电流的d-q坐标电流；电压坐标变换单元，其将施加于所述电动机的三相电压变换成d轴电压以及q轴电压；以及异常相检测单元，其在尽管正在施加所述q轴电压而所述q轴电流为第1阈值以下的状态下，将相间电压成为零伏特附近的组合的相以外的相检测为异常相。

根据本发明，在尽管正在施加所述q轴电压而q轴电流为第1阈值以下的状态下，将相间电压成为零伏特附近的组合的相以外的相检测为异常相。由此，只要将根据该q轴电压而不可能取得的值(例如，零或者零附近的值)设定为q轴电流的第1阈值，即便是仅对2相设置电流传感器而不对余下的1相设置电流传感器的构成，也能够进行异常相的检测。从提高对异常的检测精度的观点出发，也可适用于对全部的三相均设置电流传感器的构成。

本发明也可以构成为：所述电动助力转向装置还具备对所述电动机的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元，在所述旋转速度为第2阈值以下时，使所述异常相检测单元工作。由此，例如，如果将电动机的反电动势(逆起電力，back electromotive force)对异常相的确定精度会造成坏影响的旋转速度(包含其附近值)设定为第2阈值，则通过仅在确定的精度得到确保的情况下进行异常相的确定，由此，能够防止误检测。

本发明也可以构成为：驱动全部的三相时并且所述异常相检测单元检测出异常相的情况下，在因该异常相不发挥功能而造成所述电动机的输出降低的电角附近，按照使所述电动机的输出增加的方式来驱动该异常相以外的相。由此，即便是异常相存在的情况下，也能够抑制电动机输出的急剧减小，从而能够稳定地生成来自电动机的操舵助力。

另外，本发明所涉及的电动助力转向装置，其特征在于具备：变换器，其向电动机供给三相的交流电；电流坐标变换单元，其将所述三相中流动的电流变换成作为励磁电流成分的d轴电流与作为转矩电流成分的q轴电流的d-q坐标电流；电压坐标变换单元，其将施加于所述电动机的三相电压变换成d轴电压以及q轴电压；以及旋转角度检测单元，其检测所述电动机的旋转角度，所述电动助力转向装置计算出尽管正在施加所述q轴电压而所述q轴电流为第3阈值以下的基准电角，并基于所述基准电角来判定异常相。

根据本发明，计算出尽管正在施加q轴电压而q轴电流为第3阈值以下的基准电角，并基于所述基准电角来判定异常相。由此，例如，如果将相正常动作时不能取的值(例如，零或者零附近的值)设定为第3阈值，则即便是仅对2相设置电流传感器而不对余下的1相设置电流传感器的构成，也能够进行异常相的检测。从提高对异常的检测精度的观点出发，也可适用于对全部的三相均设置电流传感器的构成。

本发明也可以构成为：在所述d轴电压正在发生的状态下，根据所述d轴电压以及所述q轴电压来计算出补正电角，并基于所述基准电角与所述补正电角来判定异常相。由此，即便因d轴电压的发生而q轴电流成为第3阈值以下的电角发生了从基准电角偏离的情况下，也能够在考虑了d轴电压的影响的基础上，对基准电角进行补正。由此，能够高精度地进行异常相的判定。

本发明也可以构成为：所述电动助力转向装置还具备对所述电动机的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元，在所述旋转速度为第4阈值以下时，判定异常相。由此，例如，如果将电动机的反电动势对异常相的确定精度会造成坏影响的旋转速度(包含其附近值)设定为第4阈值，则通过仅在确定的精度得到确保的情况下进行异常相的确定，由此，能够防止误检测。

通过与添加的附图协同地进行的以下优选实施方式例的说明，本发明的上述以及其他的目的、特征及效果能够更加明确。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的电动助力转向装置的概略构成图。

图2是所述电动助力转向装置的一部分的电路构成图。

图3是表示第1实施方式中的针对电子控制装置(ECU)的输入及输出以及ECU的内部构成以及功能的图。

图4是第1实施方式中的ECU的整个处理的流程图。

图5是表示通常时通电控制中的ECU的功能的框图。

图6是表示通常时通电控制中的各相的转矩、操舵辅助转矩、各相电流的波形的一个示例的图。

图7是第1实施方式中的ECU进行的异常判定处理的流程图。

图8是第1实施方式中的ECU进行的异常相确定处理的流程图。

图9是第1实施方式的异常发生时通电控制中的ECU的功能性框图。

图10是第1实施方式中的增益设定部的功能框图。

图11是表示U相发生了异常的情况下的异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压之间关系的一个示例的图。

图12是表示V相发生了异常的情况下的异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压之间关系的一个示例的图。

图13是表示W相发生了异常的情况下的异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压之间关系的一个示例的图。

图14是第2实施方式中的ECU进行的异常判定处理的流程图。

图15是表示U相发生异常的状态下d轴电压为零时的V相电流与W相电流的波形的一个示例的图。

图16是表示U相发生异常的状态下d轴电压不为零时的V相电流与W相电流的波形的一个示例的图。

图17是表示d轴电压Vd与q轴电压Vq与补正电角的关系的说明图。

图18是第2实施方式中的ECU进行的异常相确定处理的流程图。

图19是表示异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压的关系的第1变形例的图。

图20是表示异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压的关系的第2变形例的图。

图21是表示异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压的关系的第3变形例的图。

图22是表示异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压的关系的第4变形例的图。

图23是表示异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压的关系的第5变形例的图。

图24是表示异常发生时通电控制中的电动机的电角与各相的输出电压的关系的第6变形例的图。

具体实施方式

I.第1实施方式

A.构成的说明

1.电动助力转向装置10的整体

图1是本发明的第1实施方式所涉及的电动助力转向装置10(以下也称为“动力转向(power steering)装置10”)的概略构成图。图2是动力转向装置10的一部分的电路构成图。

如图1所示，动力转向装置10具有：操向方向盘12(转向轮)、转向轴14、齿条轴16、拉杆(tie rod)18、作为转舵轮的左右的前轮20。转向轴14、齿条轴16以及拉杆(tie rod)18构成了将驾驶员针对操向方向盘12的操舵动作直接传输给前轮20的手动操舵系统。

另外，如图1以及图2所示，动力转向装置10具有：电动机22、蜗轮(worm gear)24、蜗轮齿26、转矩传感器28、车速传感器30、舵偏角传感器32、蓄电池34、变换器36、电流传感器38，40、解析器(resolver)42、电压传感器44，46，48、电子控制装置50(以下称为“ECU50”)。电动机22、蜗轮24以及蜗轮齿26构成了用于生成辅助驾驶员操舵的力(操舵助力)的辅助驱动系统。另外，转矩传感器28、车速传感器30、舵偏角传感器32、变换器36、电流传感器38，40、解析器42、电压传感器44，46，48以及ECU50构成了用于控制辅助驱动系统的辅助控制系统。以下，将辅助驱动系统、辅助控制系统以及蓄电池34合称为转舵辅助系统。

2.手动操舵系统

转向轴14具备：与操向方向盘12一体结合的主转向轴52、设置有齿轮齿条单元的小齿轮(pinion)56的小齿轮轴54、以及连结主转向轴52和小齿轮轴54的万向接头58。

小齿轮轴54的上部、中间部、下部由轴承60a、60b、60c所支撑，小齿轮56设置在小齿轮轴54的下端部。小齿轮56与在车宽方向上可往返移动的齿条轴16的齿条齿62进行啮合。

由此，由驾驶员操作操向方向盘12而产生的操舵转矩Tr(旋转力)，经由主转向轴52以及万向接头58而传达至小齿轮轴54。并且，通过小齿轮轴54的小齿轮56以及齿条轴16的齿条齿62，操舵转矩Tr被变换为推力，齿条轴16在车宽方向上移位。伴随着齿条轴16的移位，拉杆18使前轮20转舵，由此能够变更车辆的方向。

3.转舵辅助系统

(1)辅助驱动系统

电动机22经由蜗轮24以及蜗轮齿26与齿条轴16连结。即，电动机22的输出轴22a与蜗轮24连结。另外，与蜗轮24啮合的蜗轮齿26形成于小齿轮轴54，小齿轮轴54与齿条轴16连结。

电动机22是三相交流无刷式的电机，经由被ECU50所控制的变换器36由蓄电池34被供电。由此，生成基于该电力的驱动力(操舵助力)。该驱动力经由输出轴22a、蜗轮24以及小齿轮轴54(蜗轮齿26以及小齿轮56)而传达至齿条轴16。由此来辅助驾驶员操舵。

(2)辅助控制系统

(a)前馈系传感器类

转矩传感器28设置在小齿轮轴54的中间部的轴承60b与上部的轴承60a之间，基于由磁变形(磁歪)引起的磁特性变化，对操舵转矩Tr进行检测并输出给ECU50。

车速传感器30检测车速V[km/h]并输出给ECU50。舵偏角传感器32检测操向方向盘12的舵偏角0s[度]并输出给ECU50。

操舵转矩Tr、车速V以及舵偏角θs在ECU50中用来进行前馈控制。

(b)变换器36

变换器36为三相桥型的构成，进行直流/交流变换，将来自蓄电池34的直流变换成三相的交流后提供给电动机22。

如图2所示，变换器36具有：三相的相臂70u、70v、70w。U相臂70u由具有上开关元件74u(以下称为“上SW元件74u”)以及二极管76u的上臂元件72、以及具有下开关元件80u(以下称为“下SW元件80u”)以及二极管82u的下臂元件78u来构成。

相同地，V相臂70v由具有上开关元件74v(以下称为“上SW元件74v”)以及二极管76v的上臂元件72v、具有下开关元件80v(以下称为“下SW元件80v”)以及二极管82v的下臂元件78v来构成。W相臂70w由具有上开关元件74w(以下称为“上SW元件74w”)与二极管76w的上臂元件72w、以及具有下开关元件80w(以下称为“下SW元件80w”)与二极管82w的下臂元件78w来构成。

关于上SW元件74u、74v、74w与下SW元件80u、80v、80w，例如可采用MOSFET或者IGBT。

另外，以下将各相臂70u、70v、70w统称为相臂70，将各上臂元件72u、72v、72w统称为上臂元件72，将各下臂元件78u、78v、78w统称为下臂元件78，将各上SW元件74u、74v、74w统称为上SW元件74，将各下SW元件80u、80v、80w统称为下SW元件80。

在各相臂70，上臂元件72与下臂元件78的中点84u、84v、84w分别与电动机22的绕组86u、86v、86w连结。以下，将绕组86u、86v、86w统称为绕组86。

各上SW元件74及各下SW元件80由来自ECU50的驱动信号UH、VH、WH、UL、VL、WL来驱动。

(C)反馈系传感器类

电流传感器38检测电动机22的绕组86u中的U相的电流(U相电流Iu)并输出给ECU50。相同地，电流传感器40检测绕组86w中的W相的电流(W相电流Iw)并输出给ECU50。另外，电流传感器38、40如果是对电动机22的三相中的2相进行检测的情况，也可以是对U相与W相的组合以外的电流进行检测的情况。

解析器42对电动机22的输出轴22a或者外转子(未图示)的旋转角度的电角θ进行检测并输出给ECU50。

电压传感器44对U相臂70u的中点84u的电压(以下称为“U相电压Vu”)进行检测并输出给ECU50。电压传感器46对V相臂70v中点84v的电压(以下称为“V相电压Vv”)进行检测并输出给ECU50。电压传感器48对W相臂70w中点84w的电压(以下称为“W相电压Vw”)进行检测并输出给ECU50。

(d)ECU50

图3中示出了对ECU50的输入和输出以及ECU50的内部构成及功能。ECU50基于来自各传感器的输出值，来对电动机22的输出进行控制。

如图1以及图3所示那样，ECU50具有作为硬件构成的输入输出部90、运算部92、存储部94。如图3所示那样，ECU50的运算部92具有：异常判定功能100、异常相确定功能102、通电控制功能104。通电控制功能104进一步包括通常时通电控制功能106、异常发生时通电控制功能108。这些功能通过执行存储于存储部94的程序来实现(详情后述)。

(3)蓄电池34

蓄电池34是可输出低电压(本实施方式中为12伏特)的蓄电装置，例如能够利用铅蓄电池等的2次电池。

B.ECU50的处理以及功能

1.整个流程

图4表示本实施方式中的ECU50的整个处理的流程图。步骤S1中，ECU50利用通常时通电控制功能106来执行通常时通电控制。通常时通电控制中，利用变换器36的3个相臂70(图2)对电动机22的输出进行控制(详情后述)。

步骤S2中，ECU50(异常判定功能100)基于来自解析器42的电角θ来计算出电动机22的旋转速度ω[度/sec]。

步骤S3中，ECU50(异常判定功能100)判定在步骤S2中计算出的旋转速度ω是否为阈值TH_ω以下。阈值TH_ω是用于判定是否进行步骤S4中的异常判定处理的阈值。更具体而言，阈值TH_ω被存储于存储部94中，且是用于对所述异常判定处理的精度越成为不充分时电动机22是否使过度的反电动势产生进行判定的阈值。

旋转速度ω大于阈值TH_ω的情况下(S3：否)，返回至步骤S1。旋转速度ω为阈值TH_ω以下的情况下(S3：是)，则在步骤S4中，ECU50利用异常判定功能100来执行异常判定处理。步骤S4的异常判定处理的结果为未发生异常的情况下(S5：否)，返回至步骤S1。

步骤S4的异常判定处理的结果为发生异常的情况下(S5：是)，则在步骤S6中，ECU50执行异常相确定处理。接下来，ECU50基于所述异常相确定处理的结果，在步骤S7中执行异常发生时通电控制(详情后述)。

2.通常时通电控制(通常时通电控制功能106)

图5是通常时通电控制中的ECU50的功能的框图。如图5所示那样，通常时通电控制中的ECU50具有：转矩指令值计算部110、相位补偿部112、三相-dq变换部114、q轴电流目标值计算部116、第1减法器118、q轴PI控制部120、d轴电流目标值设定部122、第2减法器124、d轴PI控制部126、dq-三相变换部128、PWM控制部130。利用这些的构成要素来进行变换器36的控制。另外，作为变换器36的控制系统，基本上能够利用JP 2009-090817A1、JP 2006-256542A1中所记载的系统，也可对本实施方式中省略的构成要素附加地适用。

转矩指令值计算部110基于来自转矩传感器28的操舵转矩Tr与来自车速传感器30的车速V来计算转矩指令值(以下称为“第1转矩指令值Tr_c1”)。相位补偿部112针对第1转矩指令值Tr_c1而计算出进行了相位补偿处理的转矩指令值(以下称为“第2转矩指令值Tr_c2”)。

三相-dq变换部114利用来自电流传感器38的U相电流Iu、来自电流传感器40的W相电流Iw、来自解析器42的电角θ来进行三相-dq变换，计算出作为d轴方向的电流成分(磁场电流成分)的d轴电流Id与作为q轴方向的电流成分(转矩电流成分)的q轴电流Iq。并且，三相-dq变换部114将q轴电流Iq输出给第1减法器118，并将d轴电流Id输出给第2减法器124。

在此，三相-dq变换的处理是将U相电流Iu、W相电流Iw、以及由U相电流Iu、W相电流Iw所求取的V相电流Iw(＝-Iu-Iw)的组，通过与电角θ对应的变换矩阵而变换为d轴电流Id与q轴电流Iq的组的处理。

q轴电流目标值计算部116基于来自相位补偿部112的第2转矩指令值Tr_c2、来自车速传感器30的车速V、来自舵偏角传感器32的舵偏角θs、来自解析器42的电角θ，来计算出q轴电流Iq的目标值(以下称为“q轴电流目标值Iq_t”)。q轴电流目标值计算部116例如将基准辅助控制、惯性控制、减震(damper)控制进行组合来计算出q轴电流目标值Iq_t。关于基准辅助控制、惯性控制以及减震控制，例如能够利用JP 2009-090817A1、JP 2006-256542A1或者特开2009-214711号公报中所记载的内容。该d轴电流目标值Id_t具有作为用于使第2转矩指令值Tr_c2的转矩在电动机22的输出轴22a发生的d轴电流以及q轴电流的前馈指令值的含义。

第1减法器118计算q轴电流目标值Iq_t与q轴电流Iq之间的偏差(＝Iq_t-Iq)(以下称为“q轴电流偏差ΔIq”)并输出给q轴PI控制部120。q轴PI控制部120按照q轴电流偏差ΔIq接近于零的方式，通过作为反馈控制的PI控制(比例·积分控制)，来运算q轴电压的目标值(以下称为“q轴电压目标值Vq_t”)并输出给dq-三相变换部128。

d轴电流目标值设定部122设定将电动机22的绕组86作为磁铁所需的d轴电流Id的目标值(以下称为“d轴电流目标值Id_t”)并输出给第2减法器124。

第2减法器124计算出d轴电流目标值Id_t与d轴电流Id之间的偏差(＝Id_t-Id)(以下称为“d轴电流偏差ΔId”)并输出给d轴PI控制部126。d轴PI控制部126按照使d轴电流偏差ΔId接近于零的方式，通过作为反馈控制的PI控制(比例·积分控制)，运算作为d轴电压的目标值的d轴电压目标值Vd_t，并输出给dq-三相变换部128。

dq-三相变换部128利用来自q轴PI控制部120的q轴电压目标值Vq_t、来自d轴PI控制部126的d轴电压目标值Vd_t、以及来自解析器42的电角θ，进行dq-三相变换，计算出U相、V相、W相的电压目标值(以下称为“相电压目标值Vu_t、Vv_t、Vw_t”)，并输出给PWM控制部130。另外，dq-三相变换处理是将d轴电压目标值Vd_t以及q轴电压目标值Vq_t的组，通过与电角θ对应的变换矩阵而变换为相电压目标值Vu_t、Vv_t、Vw_t的组的处理。

PWM控制部130根据这些相电压目标值Vu_t、Vv_t、Vw_t，通过脉宽调制(PWM)控制并经由变换器36对电动机22的各相绕组86进行通电。PWM控制部130通过控制变换器36的各上SW元件74以及各下SW元件80的导通截止来对各相的绕组86进行通电。

更具体而言，PWM控制部130按照每个开关周期来生成对各相臂70的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL。在此，整个1开关周期中的占空值DUT设为100％时，下SW元件80的占空值DUT2是按照从100％中减去针对上SW元件74的占空值DUT1的方式进行运算，并且，使空载时间(dead time)dt反映于上SW元件74以及下SW元件80各自的占空值DUT1、DUT2，但实际成为所输出的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL。

利用上述那样的通常时通电控制时，作为通常时通电控制中的各相所发生的转矩(以下称为“U相转矩Tr_u”、“V相转矩Tr_v”、“W相转矩Tr_w”)、作为其合计的电动机22输出的转矩(以下称为“电动机转矩Tr_m”)、以及作为各相中的电流(U相电流Iu，V相电流Iv，W相电流Iw)，例如能够获得图6所示的波形。

3.异常判定处理(异常判定功能100)

图7是ECU50进行的异常判定处理(异常判定功能100)的流程图(图4的S4的详细)。在步骤S11中，ECU50通过运算来求取d轴电压Vd与q轴电压Vq。具体而言，ECU50利用电角θ对来自电压传感器44的U相电压Vu、来自电压传感器46的V相电压Vv、来自电压传感器48的W相电压Vw进行三相-dq变换，来求取d轴电压Vd与q轴电压Vq。

在步骤S12中，ECU50判定由步骤S11所求取的q轴电压Vq是否超过阈值TH_Vq。阈值TH_Vq是用于判定q轴电压Vq是否被输出的阈值。

q轴电压Vq未超过阈值TH_Vq的情况下(S12：否)，则在步骤S13中，ECU50判定为未发生异常，返回至图4的处理。q轴电压Vq超过了阈值TH_Vq的情况下(S12：是)，进入步骤S14。

在步骤S14中，ECU50判定q轴电流Iq是否为零。由此，能够判定q轴电流Iq是否发生。取代该判定，设置涉及q轴电流Iq的绝对值的正的阈值，通过判定q轴电流Iq是否为该阈值以下，也能够判定与q轴电压Vq对应的q轴电流Iq有无发生。

在q轴电流Iq不为零的情况下(S14：否)，进入步骤S13。q轴电流Iq为零的情况下(S14：是)，尽管正在输入q轴电压Vq，但却没有q轴电流Iq流通。该情况下，关于任意一个的相(相臂70)可认为发生了电流未发生的异常(例如，电力线的断线或者从PWM控制部130至各SW元件74、80为止的信号线的断线)。在此，ECU50在步骤S15中对异常的发生进行确定(在该时间点，尚未确定发生异常的相)。

4.异常相确定处理(异常相确定功能102)

图8是ECU50进行的异常相确定处理(异常相确定功能102)的流程图(图4的S6的详细)。在步骤S21中，ECU50判定来自电压传感器46的V相电压Vv与来自电压传感器48的W相电压Vw之间的相关电压(以下称为“VW相间电压Vvw”)的绝对值是否小于阈值THv。VW相间电压Vvw被定义为V相电压Vv与W相电压Vw之间的差(Vvw＝Vv-Vw)。阈值THv是用于判定VW相间电压Vvw是否为零或者为零附近的值(换而言之，V相电压Vv与W相电压Vw是否大致相等)的阈值。

VW相间电压Vvw的绝对值小于阈值THv的情况下(S21：是)，成为VW相间电压Vvw大致为零的情形，可知：V相与W相正常地发挥功能。由此可知：断线等的异常发生的是U相。在此，在步骤S22中，ECU50确定U相发生异常。VW相间电压Vvw的绝对值不小于阈值THv的情况下(S21：否)，进入步骤S23。

在步骤S23中，ECU50判定来自电压传感器48的W相电压Vw与来自电压传感器44的U相电压Vu之间的相关电压(以下称为“WU相间电压Vwu”)的绝对值是否小于所述阈值THv。WU相间电压Vwu被定义为W相电压Vw与U相电压Vu之间的差(Vwu＝Vw-Vu)。由此能够判定WU相间电压Vwu是否为零或者为零附近的值(换而言之，W相电压Vw与U相电压Vu是否大致相等)。

WU相间电压Vwu的绝对值小于阈值THv的情况下(S23：是)，成为所谓的WU相间电压Vwu大致为零的情形，可知W相与U相正常地发挥功能。由此可知：发生断线等的异常的是V相。在此，步骤S24中，ECU50确定V相发生异常。WU相间电压Vwu的绝对值不小于阈值THv的情况下(S23：否)，进入步骤S25。

在步骤S25中，ECU50判定来自电压传感器44的U相电压Vu与来自电压传感器46的V相电压Vv之间的相关电压(以下称为“UV相间电压Vuv”)的绝对值是否小于所述阈值THv。UV相间电压Vuv被定义为U相电压Vu与V相电压Vv之间的差(Vuv＝Vu-Vv)。由此能够判定UV相间电压Vuv是否为零或者为零附近的值(换而言之，U相电压Vu与V相电压Vv是否大致相等)。

UV相间电压Vuv的绝对值小于阈值THv的情况下(S25：是)，成为所谓的UV相间电压Vuv大致为零的情形，可知U相与V相正常地发挥功能。由此可知：发生断线等的异常的是W相。在此，步骤S26中，ECU50确定W相发生异常。UV相间电压Vuv的绝对值不小于阈值THv的情况下(S25：否)，不能确定异常发生的相(异常相)。作为这样的情况，例如认为：有2个相发生异常，电流不流通。在该情况下，步骤S27中，ECU50判定为不能确定异常相。并且，通过ECU50具有的失效保护(fail safe)功能来停止电动机22。

5.异常发生时通电控制(异常发生时通电控制功能108)

(1)整体

图9是异常发生时通电控制中的ECU50的功能性框图。以下，对于与图5相同的构成要素赋予相同的参照标号并省略其说明。

如图9所示那样，异常发生时通电控制中的ECU50具有：转矩指令值计算部110、相位补偿部112、增益设定部140、异常相确定功能102、基准电压计算部142、旋转速度计算部144、补正电压计算部146、第1加法器148、第2加法器150、第3加法器152、PWM控制部130。利用这些的构成要素来进行变换器36的控制。

(2)转矩指令值计算部110以及相位补偿部112

与通常时通电控制相同地，转矩指令值计算部110基于来自转矩传感器28的操舵转矩Tr与来自车速传感器30的车速V来计算出第1转矩指令值Tr_c1。相位补偿部112针对第1转矩指令值Tr_c1进行相位补偿处理，计算出第2转矩指令值Tr_c2。

(3)增益设定部140

图10是表示增益设定部140的功能框图。增益设定部140基于第2转矩指令值Tr_c2与车速V计算出增益Gph。如图10所示，增益设定部140具有：绝对值变换部160、2相通电用的输出电压表162、2相通电用的车速增益表164、第1乘法器166、比率限度(レ一トリミツト)处理部168、正弦变换器170、第2乘法器172。

绝对值变换部160对第2转矩指令值Tr_c2的绝对值进行计算并输出。2相通电用的输出电压表162输出与第2转矩指令值Tr_c2的绝对值相应的输出电压Vout。输出电压Vout用于设定与第2转矩指令值Tr_c2相应的电动机22的输出。

2相通电用的车速增益表164输出与车速V相应的比率R1。比率R1例如在车速V高时，减小电动机22的输出，用于防止过度地操作操向方向盘12等。第1乘法器166计算出输出电压Vout与比率R1的积Vout×R1并输出。积Vout×R1成为在驾驶员进行的操舵转矩Tr中已反映了车速V的值。

比率限度处理部168按照积Vout×R1的前次值与本次值的偏差ΔD的绝对值不超过正的阈值TH_ΔD的方式进行调整。即，偏差ΔD的绝对值为阈值TH_ΔD以下的情况下，将偏差ΔD直接作为更新值P1来输出。偏差ΔD为比阈值TH_ΔD大的正的值的情况下，将阈值TH_ΔD作为更新值P1来输出。在偏差ΔD比阈值TH_ΔD乘以“-1”后的值要小的情况下(ΔD＜-TH_ΔD)，将阈值TH_ΔD乘以“-1”后的值作为更新值P1来输出。

正弦变换器170在第2转矩指令值Tr_c2为正时，输出“1”，在第2转矩指令值Tr_c2为负时，输出“-1”。通过利用正弦变换器170而能够以左右来区分操舵方向。

第2乘法器172将更新值P1与来自正弦变换器170的输出值“-1或者1”的积作为增益Gph来输出。

(4)基准电压计算部142

返回图9，基准电压计算部142基于增益Gph、电角θ以及异常相确定功能102的确定结果(任意一相是否发生异常)来计算出各相的基准电压(以下称为“基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base”)。

具体而言，在U相发生异常的情况下，利用下式(1)～(6)来计算出基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base。基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base是根据驾驶员的操舵动作而设定的相电压增益。

(a)0°≤Φ＜180°的情况下

Vu_base＝0                 (1)

Vv_base＝Gph×(1-0.5sinΦ) (2)

Vw_base＝-Gph×(1-0.5sinΦ)(3)

(b)180°≤Φ＜360°的情况下

Vu_base＝0                  (4)

Vv_base＝Gph×(-1-0.5sinΦ) (5)

Vw_base＝-Gph×(-1-0.5sinΦ)(6)

另外，上述式(1)～(6)中，Φ定义为电角θ与27θ°的和(Φ＝θ+270)。但设为0°≤Φ＜360°。由此，各基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base例如成为如图11所示那样。在U相发生异常的情况下，如果是通常时通电控制(三相通电控制)，则电角θ为90°以及270°时，不发生电动机22的操舵助力。但是，在异常发生时通电控制中，如图11所示那样，电角θ为90°以及270°的附近，基准电压Vv_base、Vw_base增大。由此，电角θ为90°以及270°时，能够减轻电动机22的操舵助力成为不发生时的影响。

在V相发生异常的情况下，利用下述式(7)～(12)来计算基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base。

(C)0°≤Φ＜180°的情况下

Vv_base＝0                 (7)

Vw_base＝Gph×(1-0.5sinΦ) (8)

Vu_base＝-Gph×(1-0.5sinΦ)(9)

(d)180°≤Φ＜360°的情况下

Vv_base＝0                 (10)

Vw_base＝Gph×(-1-0.5sinΦ)(11)

Vu_base＝-Gph×(-1-0.5sinΦ)        (12)

另外，在上式(7)～(12)中，Φ定义为电角θ与150°的和(Φ＝θ+150)。但设为0°≤Φ＜360°。由此，各基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base例如成为图12所示那样。在V相发生异常的情况下，如果是通常时通电控制(三相通电控制)，则电角θ为30°以及210°时，变成不发生电动机22的操舵助力。但是，在异常发生时通电控制中，如图12所示，电角θ为30°以及210°附近，增大基准电压Vw_base、Vu_base。由此，电角θ为30°以及210°时，能够减轻电动机22的操舵助力成为不发生时的影响。

在W相发生异常的情况下，利用下述式(13)～(18)来计算基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base。

(e)0°≤Φ＜180°的情况下

Vw_base＝0(13)

Vu_base＝Gph×(1-0.5sinΦ) (14)

Vv_base＝-Gph×(1-0.5sinΦ)(15)

(f)180°≤Φ＜360°的情况下

Vw_base＝0                  (16)

Vu_base＝Gph×(-1-0.5sinΦ) (17)

Vv_base＝-Gph×(-1-0.5sinΦ)(18)

另外，在上述式(13)～(18)中，Φ定义为电角θ与30°的和(Φ＝θ+30)。但设为0°≤Φ＜360°。由此，各基准电压Vu_base、Vv_base、Vw_base例如成为如图13所示那样。在W相发生异常的情况下，如果是通常时通电控制(三相通电控制)，则电角θ为150°以及330°时，变成不发生电动机22的操舵助力。但是，在异常发生时通电控制中，如图13所示，电角θ为150°以及330°的附近，增大基准电压Vu_base、Vv_base。由此，电角θ为150°以及330°时，能够减轻电动机22的操舵助力成为不发生时的影响。

(5)旋转速度计算部144

图9的旋转速度计算部144基于来自解析器42的电角θ来计算出电动机22的旋转速度ω。

(6)补正电压计算部146

补正电压计算部146基于电角θ、旋转速度ω、异常相确定功能102的确定结果(任意一个相是否发生异常)来计算出各相的补正电压(以下称为“补正电压Vu_emf、Vv_emf、Vw_emf”)。各补正电压Vu_emf、Vv_emf、Vw_emf用于抵消电动机22所产生的感应电压。

具体而言，在U相发生异常的情况下，利用下述式(19)～(21)来计算补正电压Vu_emf、Vv_emf、Vw_emf。

Vu_emf＝0                    (19)

Vv_emf＝-(√3/2)Ke×ω×sinΦ(20)

Vw_emf＝(√3/2)Ke×ω×sinΦ (21)

另外，在上述式(19)～(21)中，Φ定义为电角θ与270°的和(Φ＝θ+270)。但设为0°≤Φ＜360°。另外，Ke为1相的感应电压常数。“√3/2”为将感应电压从三相成分变换成2相成分时的系数。

在V相发生异常的情况下，利用下述式(22)～(24)来计算补正电压Vu_emf、Vv_emf、Vw_emf。

Vv_emf＝0                    (22)

Vw_emf＝-(√3/2)Ke×ω×sinΦ(23)

Vu_emf＝(√3/2)Ke×ω×sinΦ (24)

另外，在上述式(22)～(24)中，Φ定义为电角θ与150°的和(Φ＝θ+150)。但设为0°≤Φ＜360°。

在W相发生异常的情况下，利用下述式(25)～(27)来计算补正电压Vu_emf、Vv_emf、Vw_emf。

Vw_emf＝0                    (25)

Vu_emf＝-(√3/2)Ke×ω×sinΦ(26)

Vv_emf＝(√3/2)Ke×ω×sinΦ (27)

另外，在上述式(25)～(27)中，Φ定义为电角θ与30°的和(Φ＝θ+30)。但设为0°≤Φ＜360°。

(7)第1加法器148、第2加法器150以及第3加法器152

图9的第1加法器148将U相的基准电压Vu_base与补正电压Vu_emf的和作为U相电压目标值Vu_t而输出。第2加法器150将V相的基准电压Vv_base与补正电压Vv_emf的和作为V相电压目标值Vv_t而输出。第3加法器152将W相的基准电压Vw_base与补正电压Vw_emf的和作为W相电压目标值Vw_t而输出。

(8)PWM控制部130

与通常时通电控制同样地，PWM控制部130根据相电压指令值Vu_t、Vv_t、Vw_t，通过脉宽调制(PWM)控制并经由变换器36对电动机22的各相的绕组86进行通电。PWM控制部130通过控制变换器36的各SW元件74、80的导通截止来对各相绕组86进行通电。

C.第1实施方式的效果

如上所述，根据第1实施方式，尽管正在施加q轴电压Vq(图7的S12：是)而q轴电流Iq为零的状态(S14：是)下，将相间电压为零伏特附近的组合的相以外的相检测为异常相(图8)。由此，即便是只存在用于相电流检测的2个电流传感器38、40的构成，也能够检测异常相。

第1实施方式中，电动机22的旋转速度ω为阈值TH_ω以下时(图4的S3：是)进行异常判定处理(S4)。由此，在因电动机22所产生的反电动势对异常相的确定的精度会造成坏影响这样的情况下，通过仅在确定的精度得到确保的情况下进行异常相的确定，由此，能够防止误检测。

第1实施方式中，在进行通常时通电控制时，ECU50检测出异常相的情况下(图4的S5：是)，在因该异常相不发挥功能而电动机22的输出降低的电角θ附近，按照使电动机22的输出增加的方式来驱动该异常相以外的相(参照图11～图13)。由此，即便在存在异常相的情况下，也能够抑制电动机22输出的急剧减小，能够稳定地生成来自电动机22的操舵助力。

II.第2实施方式

A.构成的说明(与第1实施方式的区别)

由ECU50利用的软件的一部分内容在第1实施方式与第2实施方式中不同，但硬件的构成相同。由此，以下对于相同构成要素赋予相同的参照标号并省略其说明。

B.ECU50的处理以及功能

1.概要(与第1实施方式的区别)

ECU50的整个处理的流程在第1实施方式与第2实施方式中相同。即，即便在第2实施方式中，也能够利用与图4的流程图以及图5的功能性框图。第2实施方式中，图4的步骤S4的具体处理与第1实施方式不同。即，第2实施方式中，取代第1实施方式的异常判定处理(图7)，而采用图14所示的异常判定处理。

2.异常判定处理(异常判定功能100)

图14是第2实施方式中的ECU50所进行的异常判定处理(异常判定功能100)的流程图(图4的S4的详细)。步骤S31～S34与第1实施方式(图7)的步骤S11～S14相同。

在步骤S35中，ECU50存储q轴电流Iq成为零时的电角θ(以下称为“异常发生时电角θ1”)，在步骤S36中，与图7的步骤S15相同，来确定异常的发生(该时刻点，尚未确定出发生异常的相)。

3.异常相确定处理(异常相确定功能102)

(1)测定原理

第2实施方式的异常相确定处理(图4的S6)是在任意一个相发生断线等异常时，在该相所固有的电角θ，关注电动机22中电流不流通的情况来确定异常相。

具体而言，在d轴电压Vd未被输出的状态(Vd＝0)，U相发生异常的情况下，电动机22中电流不流通的电角θ成为90°与270°。在d轴电压Vd未被输出的状态下且V相发生异常的情况下，电动机22中电流不流通的电角θ成为30°与210°。在d轴电压Vd未被输出的状态下且W相发生异常的情况下，电动机22中电流不流通的电角θ成为150°与330°。以下，将在d轴电压Vd未被输出的状态下，与异常相对应，将电动机22中电流不流通的电角θ称为基准电角θb1。

另外，d轴电压Vd被输出的情况下(Vd≠0)，由于各相的电动机端子电压偏离，电动机22中电流不流通的电角θ从基准电角θb1发生偏离。U相发生异常的状态下d轴电压Vd为零时，V相电流Iv与W相电流Iw例如成为如图15所示那样。另一方面，U相发生异常的状态下d轴电压Vd不为零时，V相电流Iv与W相电流Iw例如成为如图16所示那样。

在此，第2实施方式中，尽管d轴电压Vd被输出而q轴电流Iq成为零的情况下，存储该时刻点的电角θ(异常发生时电角θ1)，并且确定从基准电角θb1的偏差量(以下称为“补正电角θc”)。并且，基于以补正电角θc对基准电角θb1进行补正后的电角θ(补正后基准电角θb2)是否与异常发生时电角θ1一致，来判定在作为判定对象的相是否发生异常。

(2)补正电角θc的确定方法

d轴电压Vd不为零的情况下，补正电角θc能表示为d轴电压Vd与q轴电压Vq的合成向量的相位(参照图17)。由此，通过预先将d轴电压Vd及q轴电压Vq与补正电角θc之间的关系进行图示化，从而能够确定补正电角θc。

(3)异常相确定处理的流程

图18是ECU50进行的异常相确定处理(异常相确定功能102)的流程图(图4的S6的详细内容)。在步骤S41中，ECU50基于d轴电压Vd以及q轴电压Vq来确定补正电角θc(参照图17)。

在步骤S42中，ECU50计算出各相的补正后基准电角θb2。即，由于U相的基准电角θb1为90°以及270°，所以补正后基准电角θb2为“90°-θc”与“270°-θc”。由于V相的基准电角θb1为30°以及210°，所以补正后基准电角θb2为“30°-θc”与“210°-θc”。由于W相的基准电角θb1为150°以及330°，所以补正后基准电角θb2为“150°-θc”与“330°-θc”。以下，为说明的容易化，将U相的2个补正后基准电角θb2称为“补正后基准电角θu1、θu2”，将V相的2个补正后基准电角θb2称为“补正后基准电角θv1、θv2”，将W相的2个补正后基准电角θb2称为“补正后基准电角θw1、θw2”。

步骤S43中，ECU50判定异常发生时电角θ1是否为U相的补正后基准电角θu1、θu2中的任意一个。在异常发生时电角θ1为异常发生时电角θ1为U相的补正后基准电角θu1、θu2中的任意一个的情况下(S43：是)，可知发生断线等异常的是U相。在此，步骤S44中，ECU50确定U相发生异常。异常发生时电角θ1并不为U相的补正后基准电角θu1、θu2中任意一个的情况下(S43：否)，进入步骤S45。

步骤S45中，ECU50判定异常发生时电角θ1是否为V相的补正后基准电角θv1、θv2中的任意一个。在异常发生时电角θ1为V相的补正后基准电角θv1、θv2中的任意一个的情况下(S45：是)，可知发生断线等异常的是V相。在此，步骤S46中，ECU50确定V相发生异常。异常发生时电角θ1不为V相的补正后基准电角θv1、θv2中任意一个的情况下(S45：否)，进入步骤S47。

步骤S47中，ECU50判定异常发生时电角θ1是否为W相的补正后基准电角θw1、θw2中的任意一个。异常发生时电角θ1为W相的补正后基准电角θw1、θw2中的任意一个的情况下(S47：是)，可知发生断线等异常的是W相。在此，步骤S48中，ECU50确定W相发生异常。异常发生时电角θ1不为W相的补正后基准电角θw1、θw2中任意一个的情况下(S47：否)，不能确定出发生异常的相(异常相)。作为这样的情况，例如可认为是在2个相发生了异常，电流不流通。该情况下，步骤S49中，ECU50判定为不能确定异常相。该情况下，通过ECU50具有的失效保护功能来停止电动机22。

另外，图18的处理中，判断了异常发生时电角θ1是否与各相的补正后基准电角θb2一致，不用说也可进行考虑了测定误差等的处理。例如，设定以夹着U相的补正后基准电角θu1的2个阈值所定义的区域，只要异常发生时电角θ1处于该区域内，则可判定发生断线等异常的是U相。

4.异常发生时通电控制(异常发生时通电控制功能108)

第2实施方式中，在对异常发生时通电控制进行执行之时的ECU50具备与第1实施方式相同的功能(参照图9～图13以及与其关联的记载)。

C.第2实施方式的效果

如上所述，根据第2实施方式，计算出尽管正在施加q轴电压Vq(图14的S32：是)而q轴电流Iq为零的(S34：是)补正后基准电角θb2(图18的S42)，并基于补正后基准电角θb2来判定异常相(S43～S49)。由此，即便是只存在用于相电流检测的2个电流传感器38、40的构成，也能够检测异常相。

根据第2实施方式，通过d轴电压Vd以及q轴电压Vq来确定补正电角θc(参照图17)，基于基准电角θb1与补正电角θc来判定异常相。由此，即便由于d轴电压Vd的发生而q轴电流Iq成为零的电角θ偏离了基准电角θb1的情况下(参照图16)，也能够在考虑了d轴电压Vd的影响的基础上对基准电角θb1进行补正。由此，能够高精度地进行异常相的判定。

第2实施方式在电动机22的旋转速度ω为阈值TH_ω以下时(图4的S3：是)进行了异常判定处理(S4)。由此，在因电动机22所产生的反电动势对异常相的确定的精度会造成坏影响这样的情况下，通过仅在确定的精度得到确保的情况下进行异常相的确定，由此，能够防止误检测。

III.变形例

另外，本发明并不限于上述各实施方式，基于该说明书的记载内容，毫无疑问也可采用各种各样构成。例如，能够采用以下的构成。

A.异常相的确定

上述各实施方式中，作为用于判定任意一个相是否发生异常的判断基准，采用了q轴电流Iq为零的情况(图7的S14以及图14的S34)。但是，本发明并不限于此，也可以设置零附近的正的阈值以及负的阈值，将q轴电流Iq是否处于正的阈值以及负的阈值之间作为判断基准。或者也可以将q轴电流Iq的绝对值是否为零附近的正的阈值以下作为判断基准。

上述第2实施方式中，利用在基准电角θb1中反映了补正电角θc的补正后基准电角θb2来判定异常相，但是，在只针对d轴电压Vd未发生的情况下限定判定时，也能利用基准电角θb1来判定异常相。

B.异常发生时通电控制中的各值的输出的变形例

图19～图24表示异常发生时通电控制中的电动机22的电角θ与各相的输出电压之间关系的第1变形例～第6变形例。换而言之，图19～图24的示例表示增益设定部140(图9)中的处理的变形例。并且，图19～图24中的任意一者均以W相发生断线的情况为前提。

图19是与电角θ、第2转矩指令值Tr_c2以及车速V对应并以梯形波来输出U相电压Vu以及V相电压V的示例。

图20是与电角θ、第2转矩指令值Tr_c2以及车速V对应并以“(1-0.5sinθ)”的波形来输出U相电压Vu以及V相电压Vv的示例。

图21是与电角θ、第2转矩指令值Tr_c2以及车速V对应并以“1/Cos(θ-60°)”的波形来输出U相电压Vu以及V相电压Vv的示例。在此，对于成为比通常时通电控制中的最大电压的1.5倍要大的电压，进行限度控制(设置上限值以及下限值的控制)。

图22是与电角θ、第2转矩指令值Tr_c2以及车速V对应并以“1/Cos(θ-60°)”的波形来输出U相电压Vu以及V相电压Vv的示例。在此，对于成为比通常时通电控制中的最大电压的2倍要大的电压，进行限度控制。

图23是与电角θ、第2转矩指令值Tr_c2以及车速V对应并以“1/Cos(θ-60°)”的波形来输出U相电压Vu以及V相电压Vv的示例。在此，对于成为比通常时通电控制中的最大电压的3倍要大的电压，进行限度控制。

图24是与电角θ、第2转矩指令值Tr_c2以及车速V对应并以“1/Cos(θ-60°)”的波形来输出U相电压Vu以及V相电压Vv的示例。

C.电动机22的旋转速度ω的利用

上述各实施方式中，比较旋转速度ω与阈值TH_ω，仅在旋转速度ω为阈值TH_ω以下(图4的S3：是)时进行异常判定处理(S4)。但是，也可以是不对旋转速度ω与阈值TH_ω进行比较的构成。

Claims (5)

1.一种电动助力转向装置(10)，其具备：

变换器(36)，其向电动机(22)供给三相的交流电；

电流坐标变换单元(114)，其将所述三相中流动的电流变换成作为励磁电流成分的d轴电流与作为转矩电流成分的q轴电流的d-q坐标电流；

电压坐标变换单元(120、126)，其将施加于所述电动机(22)的三相电压变换成d轴电压以及q轴电压；

异常相检测单元(102)，其在尽管正在施加所述q轴电压而所述q轴电流为第1阈值以下的状态下，将相间电压成为零伏特附近的组合的相以外的相检测为异常相；以及

对所述电动机(22)的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元(100)，

在所述旋转速度为第2阈值以下时，使所述异常相检测单元(102)工作，

所述第2阈值是用于对所述异常相检测单元所引起的异常相的检测精度越不充分时所述电动机是否产生过度的反电动势进行判定的阈值。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置(10)，其特征在于，

驱动全部的三相时并且所述异常相检测单元(102)检测出异常相的情况下，在因该异常相不发挥功能而造成所述电动机(22)的输出降低的电角附近，按照使所述电动机(22)的输出增加的方式来驱动该异常相以外的相。

3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置(10)，其特征在于，具备：

旋转角度检测单元(42)，其检测所述电动机(22)的旋转角度，

所述电动助力转向装置(10)计算出尽管正在施加所述q轴电压而所述q轴电流为第3阈值以下的基准电角，并基于所述基准电角来判定异常相。

4.根据权利要求3所述的电动助力转向装置(10)，其特征在于，

在所述d轴电压正在发生的状态下，

根据所述d轴电压以及所述q轴电压来计算出补正电角，

并基于所述基准电角与所述补正电角来判定异常相。

5.根据权利要求3或4所述的电动助力转向装置(10)，其特征在于，

在所述旋转速度为第4阈值以下时，判定异常相。