CN104210532A - 电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能在主电源被断开的状态下检测电动机的旋转量时减少消耗电力的电动助力转向装置。电动助力转向装置(10)具备：对车辆的操舵系统(20)赋予辅助转矩的电动机(43)；在唤醒状态下检测所述电动机(43)的旋转量的旋转量检测部(130)；检测所述电动机(43)的反电动势的反电动势检测部(131)。在电动助力转向装置(10)的主电源被断开的情况下，所述旋转量检测部(130)成为睡眠状态，在基于由所述反电动势检测部(131)检测出所述反电动势得出满足了规定的条件时，所述旋转量检测部(130)从所述睡眠状态变成所述唤醒状态。

Description

电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及电动助力转向装置等，涉及在电动助力转向装置中能够检测电动机的旋转量的技术。
背景技术
机动车等车辆可以具备电动助力转向装置，电动助力转向装置产生辅助转矩(assist torque)，该辅助转矩对驾驶员操作转向盘而产生的转向系统(操舵系统)中的转向转矩进行辅助。通过产生辅助转矩，由此电动助力转向装置对驾驶员的转向进行助力，能够减轻驾驶员的负担。
例如专利文献1的图1公开了电动助力转向装置10，根据例如专利文献1的0026段的记载，电动助力转向装置10的控制器26能够根据由车速传感器22检测出的车速、由转向角传感器20检测出的转向角、由路面状态推定部40推定出的路面状态，从而设定辅助转矩。如此，通过电动助力转向装置而使用转向角。另外，不仅是专利文献1的电动助力转向装置10，例如专利文献2的图6所公开的防侧滑装置VSA也使用转向角。
转向角意味着仅表示转向盘的旋转角的相对转向角、或者表示转向盘的旋转角及转速的绝对转向角，绝对转向角能够由例如设于转向盘附近的机械式的转向角传感器来检测。另外，根据例如专利文献3的0015段的记载，可以取代机械式的转向角传感器，专利文献3的图3所公开的控制器(ECU)5的主电路100在钥匙开关12被接通时，用解算器61检测出无刷电动机6的旋转角及转速(绝对电角)，使用无刷电动机6的绝对电角和减速齿轮7的减速比来算出绝对转向角(参照专利文献3的图2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－195142号公报
专利文献2：日本特开2011－162145号公报
专利文献3：日本特开2012－46047号公报
根据专利文献3的0015段的记载，专利文献3的图3所公开的控制器(ECU)5的反馈电路200在钥匙开关12被断开时、即电动助力转向装置的主电源被断开时，仅检测无刷电动机6的转速。换言之，在钥匙开关12被断开时车把1受到操作，为了检测出无刷电动机6的转速，也始终需要对解算器61间歇性地进行励磁。
因而，即使在钥匙开关12被断开时，也始终需要用于对解算器61间歇性地进行励磁的电力。若假设间歇性的励磁周期无限大，而停止解算器61对无刷电动机6的转速的检测，则能够减少反馈电路200的消耗电力。然而，反馈电路200无法检测出由解算器61检测的无刷电动机6的转速的变化(累加或递减)，在钥匙开关12的状态从断开变成接通时，主电路100根据由反馈电路200检测出错误的转速而算出了错误的绝对转向角。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够在电动助力转向装置的主电源被断开的状态下检测电动机的旋转量时减少消耗电力的电动助力转向装置。本发明的其它目的对本领域技术人员来说通过参照以下例示的方式及优选的实施方式、以及附图而得以明确。
以下，为了容易理解本发明的概要，例示本发明涉及的方式。
本发明涉及的第一方式的电动助力转向装置的特征在于，具备：
对车辆的操舵系统赋予辅助转矩的电动机；
在唤醒状态下检测所述电动机的旋转量的旋转量检测部；
检测所述电动机的反电动势的反电动势检测部，
在电动助力转向装置的主电源被断开的情况下，所述旋转量检测部成为睡眠状态，
在基于由所述反电动势检测部检测出的所述反电动势而满足了规定的条件时，所述旋转量检测部从所述睡眠状态转变为所述唤醒状态。
在电动助力转向装置的主电源被断开期间，电动助力转向装置能够使电动机的驱动停止。在该状态下，在转向盘受到驾驶员操作的情况下，产生电动机的反电动势，另一方面，在转向盘没有受到驾驶员操作的情况下，不需要检测电动机的旋转量。因而，在电动助力转向装置的主电源被断开的状态下，仅在基于由反电动势检测部检测出电动机的反电动势而满足了规定的条件时，旋转量检测部从睡眠状态转变成唤醒状态而能够检测电动机的旋转量。换言之，只要基于电动机的反电动势而不满足规定的条件，则旋转量检测部持续处于睡眠状态，因此能够减少检测电动机的旋转量时的消耗电力。
本发明涉及的第二方式的电动助力转向装置在第一方式的基础上，可以构成为，
所述电动机为无刷电动机，
所述反电动势检测部根据所述无刷电动机的至少一相的电压来检测所述反电动势。
在电动助力转向装置的主电源被断开的状态下，在转向盘受到驾驶员操作的情况下，在无刷电动机的相电压、例如三相无刷电动机的U相电压、V相电压、W相电压中分别产生反电动势。因而，反电动势检测部能够根据无刷电动机的至少一相的电压来检测反电动势。
本发明涉及的第三方式的电动助力转向装置在第一或第二方式的基础上，可以构成为，
所述规定的条件是指所述反电动势超过了规定值。
在电动助力转向装置的主电源被断开的状态下，在转向盘受到驾驶员操作的情况下，无刷电动机的反电动势像例如正弦波所示那样变动。因而，在反电动势超过了规定值时，能够推定转向盘受到驾驶员操作，由此，基于反电动势而满足了规定的条件，旋转量检测部从睡眠状态转变成唤醒状态而能够检测电动机的旋转量。
本发明涉及的第四方式的电动助力转向装置在第一或第二方式的基础上，可以构成为，
所述规定的条件是指所述反电动势发生了逆转。
在电动助力转向装置的主电源被断开的状态下，在转向盘受到驾驶员操作的情况下，无刷电动机的反电动势像例如正弦波所示那样变动。因而，在反电动势发生了逆转时，能够推定转向盘受到驾驶员操作，由此，基于反电动势而满足了规定的条件，旋转量检测部从睡眠状态转变成唤醒状态而能够检测电动机的旋转量。
本发明涉及的第五方式的电动助力转向装置在第一或第二方式的基础上，可以构成为，
所述规定的条件是指所述反电动势的累计值超过了规定值。
在电动助力转向装置的主电源被断开的状态下，在转向盘受到驾驶员操作的情况下，无刷电动机的反电动势像例如正弦波所示那样变动。因而，在反电动势的累计值超过了规定值时，能够推定转向盘受到驾驶员操作，由此，基于反电动势而满足了规定的条件，旋转量检测部从睡眠状态转变成唤醒状态而能够检测电动机的旋转量。
本领域技术人员能够容易地理解在不脱离本发明的精神的前提下可以对例示的本发明涉及的方式进行进一步变更。
附图说明
图1表示本发明涉及的电动助力转向装置的简要结构例。
图2表示图1所示的电动机控制部的具体的构成例。
图3(A)表示图1所示的电动机内的解算器的简要结构例，图3(B)表示在对图3(A)所示的固定于转子的解算器绕组以正弦波状的电压进行励磁的状态下电动机旋转时，在固定于定子的一组解算器绕组上检测出的感应电压的变化例，图3(C)表示电动机的旋转角与在一组解算器绕组上检测出的感应电压的关系例。
图4表示在电动助力转向装置的主电源被断开的状态下转向盘受到驾驶员操作时产生的电动机的反电动势(U相电压、V相电压、W相电压)的变化例。
图5表示图1所示的旋转量检测部及反电动势检测部的配置例。
【符号说明】
10…电动助力转向装置、20…操舵系统(转向系统)、21…转向盘、22…转向轴、23…万向轴接头、24…旋转轴(小齿轮轴)、25…齿轮齿条副机构、26…旋转轴(齿条轴)、27…横拉杆、28…转向节、29…转向车辆、31…小齿轮、32…齿条、40…辅助转矩机构(辅助转矩机构)、41…转矩检测部(转向力矩传感器)、42…电动机控制部、43…电动机、44…减速机构、52…球接头、104…惯性修正部、105…阻尼修正部、108…目标电流设定部、107…车速检测部、130…旋转量检测部、131…反电动势检测部、202…车载网络、203…外部设备(电子控制单元)、T…转向力矩、V…车速、V1、V2…感应电压(检测电压)、Vr…励磁电压、Vu、Vv、Vw…相电压(反电动势)θ…旋转角、Θ…转向角
具体实施方式
以下所说明的优选的实施方式用于使本发明容易理解。因而，本领域技术人员应当注意到本发明不应不合理地局限于以下所说明的实施方式。
图1表示本发明涉及的电动助力转向装置的简要结构例。在图1的示例中，电动助力转向装置10具备对车辆的操舵系统20(也称作转向系统)的转向力矩T进行检测的转矩检测部41、对操舵系统20赋予辅助转矩的电动机43、参照转向力矩T来控制电动机43的电动机电流的电动机控制部42。电动机控制部42能够参照转向力矩T及由车速检测部107检测出的车速，但电动机控制部42也可以不参照来自车速检测部107的车速。需要说明的是，电动助力转向装置10取代具备车速检测部107而利用来自车速检测部107的车速，但电动助力转向装置10也可以具备车速检测部107。
在图1的示例中，电动机控制部42不仅对电动机43的电动机电流进行控制，还具备在唤醒状态检测电动机43的旋转量的旋转量检测部130、检测电动机43的反电动势的反电动势检测部131。
在电动助力转向装置10的主电源被断开的期间，电动助力转向装置10或电动机控制部42能够使电动机43的驱动停止。在该状态下，在转向盘(例如方向盘)21受到驾驶员操作的情况下，产生电动机43的反电动势，另一方面，在转向盘21没有受到驾驶员操作的情况下，不需要检测电动机43的旋转量。因而，在电动助力转向装置10的主电源被断开的状态下，仅在基于由反电动势检测部131检测出的电动机的反电动势得出满足了规定的条件时，旋转量检测部130从睡眠状态转变成唤醒状态而能够检测电动机43的旋转量。换言之，只要基于电动机43的反电动势而不满足规定的条件，则旋转量检测部130继续处于睡眠状态，因此能够减少对电动机43的旋转量进行检测时的消耗电力。
在图1的示例中，由旋转量检测部130检测的电动机43的旋转量例如为包括电动机43的转速在内的旋转角θ(绝对电角)，但也可以仅为例如专利文献3中的由反馈电路200来检测那样的电动机43的转速。换言之，由旋转量检测部130检测的电动机43的旋转量例如根据防侧滑装置等外部设备207的用途或者电动机控制部42对电动机电流的控制方法等来决定。因而，在外部设备207需要包括转向盘21的转速在内的旋转角Θ(绝对转向角)的情况下，旋转量检测部130可以不仅检测出包括电动机43的转速在内的旋转角θ(绝对电角)，进而使用绝对电角θ和减速机构44(例如蜗轮机构)的减速比来算出绝对转向角Θ，而将绝对转向角Θ向外部设备207输出或发送。
在图1的示例中，在电动助力转向装置10的主电源被断开的情况下，旋转量检测部130成为睡眠状态，在基于由反电动势检测部131检测出的电动机43的反电动势而满足了规定的条件时，旋转量检测部130从睡眠状态转变成唤醒状态。之后，使用图2～图5对这样的旋转量检测部130及反电动势检测部131的动作的详细情况进行叙述。以下，使用图1对电动助力转向装置10的动作的概要进行说明.
在图1的示例中，电动助力转向装置10具备对从车辆的转向盘21至车辆的转向车轮(例如前轮)29、29的转向系统20赋予辅助转矩的辅助转矩机构40(也称作辅助转矩机构)。另外，电动助力转向装置10具备例如齿轮齿条副机构25作为转向机构。
在图1的示例中，操舵系统20构成为，在转向盘21上经由转向轴22(也称作转向柱)及万向轴接头23、23连结旋转轴24(也称作小齿轮轴)，且在旋转轴24上经由齿轮齿条副机构25连结齿条轴26，在旋转轴26(也称作齿条轴)的两端经由左右的横拉杆27、27及转向节28、28连结左右的转向车轮29、29。齿轮齿条副机构25具备小齿轮轴24所具有的小齿轮31及齿条轴26所具有的齿条32。
根据转向系统20，通过驾驶员对转向盘21进行操作，由此该转向力矩经由齿轮齿条副机构25而能够使转向车轮29、29转向。
在图1的示例中，辅助转矩机构40构成为，利用转向力矩传感器等转矩检测部41检测出通过对转向盘21进行转向而在转向系统20中产生的转向力矩T，基于该检测信号(也称作转矩信号)在电动机控制部42中产生控制信号，根据该控制信号在电动机43中产生与转向力矩T对应的辅助转矩，将辅助转矩经由减速机构44向旋转轴24传递，进而将辅助转矩从旋转轴24向转向系统20的齿轮齿条副机构25传递。
优选的是，辅助转矩机构40能够利用在车速传感器等车速检测部107中检测出的因车辆前进而在车辆上产生的车速V，基于该车速信号和转矩信号这两者而在电动机控制部42中产生控制信号。由此，辅助转矩表示与转向力矩T及车速V对应的值。另外，如后所述，更优选的是，辅助转矩与转向力矩T及车速V一并由例如包括电动机43的转子的转速在内的旋转角θ(旋转信号、相对电角)等来决定或修正。
需要说明的是，根据辅助转矩向转向系统20赋予的部位，电动助力转向装置10可以分类为小齿轮助力型、齿条助力型、转向柱助力型等。图1的电动助力转向装置10表示小齿轮助力型，但电动助力转向装置10也可以适用于齿条助力型、转向柱助力型等。
根据电动助力转向装置10，利用在转向系统20的转向力矩加上电动机43的辅助转矩而得到的复合转矩，由此能够利用齿条轴26使转向车轮29、29转向。
电动机43例如为无刷电动机，无刷电动机可以内置有解算器等旋转传感器。该旋转传感器用于对无刷电动机中的不包括转子的转速在内的旋转角θ所引起的电动机旋转信号(也称作解算器信号)进行检测。需要说明的是，电动机控制部42内的旋转量检测部130不仅基于来自旋转传感器(解算器)的电动机旋转信号(解算器信号)来检测出电动机43的不包括转子的转速在内的旋转角θ(旋转信号、相对电角)，还可以计数电动机43的转子的转速来算出电动机43的包括转子的转速在内的旋转角θ(绝对电角)，进而能够使用绝对电角θ和减速机构44的减速比来算出包括转向盘21的转速在内的旋转角Θ(绝对转向角)。
图2表示图1所示的电动机控制部42的具体的构成例。在图2的示例中，电动机控制部42例如由电子控制单元(ECU)构成，不仅具备图1的旋转量检测部130及反电动势检测部131，还具备具有持续电源生成部的电源电路133。另外，电动机控制部42为了控制电动机43的电动机电流，还具有例如日本特开2010－47238号公报所公开那样的微分处理部102、相位修正部103、惯性修正部104、阻尼修正部105、目标电流设定部108、加法运算部109、减法运算部110、偏差运算部111、PI设定部112、非干涉化控制部113、运算部114、dq－三相转换部115、电动机驱动部116、电动机电流检测部118、119、及三相－dq转换部120。需要说明的是，车速检测部107例如由电子控制单元(ECU)构成，车速检测部107例如经由CAN等车载网络202与电动机控制部42连接。电动机控制部42可以通过包括有线及无线的任意的方式来接收来自车速检测部107的车速V。例如防侧滑装置等外部设备207例如由电子控制单元(ECU)构成，外部设备207可以通过任意的方式接收来自电动机控制部42或旋转量检测部130的例如绝对转向角Θ。
在图2的示例中，电源电路133具有主电源生成部和持续电源生成部，例如持续电源线+B及接地线GND被向电源电路133输入。这里，持续电源线+B与搭载于车辆的电池(未图示)的+端子(正极)连接，接地线GND与该电池的－端子(负极)或车辆的车身连接。另外，电源电路133参照点火开关IGN的接通状态/断开状态，在点火开关IGN的接通状态下接通动力转向装置10的主电源，而在点火开关IGN的断开状态下断开动力转向装置10的主电源。
在动力转向装置10的主电源被接通时，电源电路133内的主电源生成部根据持续电源线+B的电位和接地线GND的电位，来生成电动机控制部42内的旋转量检测部130及反电动势检测部131以外的所有的电路(例如目标电流设定部108、电动机驱动部116等)的电源。电动机控制部42能够利用由电源电路133内的主电源生成部生出的电源的电力来驱动电动机43。另一方面，在动力转向装置10的主电源被断开时，不会由电源电路133内的主电源生成部生成电源，电动机43的驱动停止。
这样，在点火开关IGN的接通状态下，除旋转量检测部130及反电动势检测部131以外的动力转向装置10或电动机控制部42进行动作，另一方面，在点火开关的断开状态下，除旋转量检测部130及反电动势检测部131以外的动力转向装置10或电动机控制部42停止。
电源电路133内的持续电源生成部始终基于持续电源线+B的电位和接地线GND来生成电动机控制部42内的旋转量检测部130及反电动势检测部131的电源。然而，在与动力转向装置10的主电源被断开时的转向盘21的操作无关而使旋转量检测部130始终对电动机31的旋转量进行检测的情况下，旋转量检测部130的消耗电力会变多(比较例1)。假设与动力转向装置10的主电源被断开时的转向盘21的操作无关而使旋转量检测部130间歇地检测电动机31的旋转量，在每次检测电动机31的旋转量时电池的剩余容量也会降低(比较例2)。
因而，优选图2所示的电动机控制部42内的旋转量检测部130及反电动势检测部131通过由电源电路133内的持续电源生成部生成的电源的电力来监视动力转向装置10的主电源被断开时的转向盘21的操作，仅在转向盘21受到驾驶员操作时检测电动机31的旋转量。在图2的示例中，具体而言，在点火开关IGN被断开的期间，旋转量检测部130原则上为睡眠状态，另一方面，仅在点火开关IGN被断开而转向盘21受到驾驶员操作时，旋转量检测部130从睡眠状态转变成唤醒状态来检测电动机31的旋转量。由于仅在转向盘21受到驾驶员操作时旋转量检测部130才会起动，因此能够减少动力转向装置10的主电源被断开时的旋转量检测部130的消耗电力。另外，只要转向盘21没有受到驾驶员操作，则不检测电动机31的旋转量，因此能够抑制动力转向装置10的主电源被断开时的电池的剩余容量的降低。需要说明的是，反电动势检测部131至少对动力转向装置10的主电源被断开时的转向盘21的操作所引起的电动机43的反电动势进行检测，在基于电动机43的反电动势得出满足了规定的条件时，将唤醒信号向旋转量检测部130发送。
在图2的示例中，在电动助力转向装置10的主电源被断开的情况下，旋转量检测部130成为睡眠状态，不对电动机43的解算器进行励磁。具体而言，处于睡眠状态的旋转量检测部130内的励磁电压生成部不生成对解算器的励磁电压Vr，因而，旋转量检测部130内的角度转换部不会根据来自解算器的感应电压V1、V2(检测电压)来检测电动机43的旋转角θ(相对电角)。另一方面，励磁电压生成部通过从睡眠状态转变成唤醒状态，由此生成励磁电压Vr。同样，旋转量检测部130内的角度转换部通过从睡眠状态转变成唤醒状态，由此不仅能够根据来自解算器的感应电压V1、V2(检测电压)来检测电动机43的旋转角θ(相对电角)，还能够计数电动机43的转速来算出包括电动机43的转速在内的旋转角θ(绝对电角)。此时，即在电动助力转向装置10的主电源被断开的期间从睡眠状态转变成唤醒状态时，旋转量检测部130内的角度转换部可以使用绝对电角θ和减速机构44的减速比来算出包括转向盘21的转速在内的旋转角Θ(绝对转向角)。
在图2的示例中，在电动助力转向装置10的主电源接通期间，即在点火开关IGN接通的期间，旋转量检测部130处于唤醒状态，能够对电动机43的解算器进行励磁，而检测出电动机43的旋转角θ(相对电角)，并算出包括电动机43的转速在内的旋转角θ(绝对电角)及/或包括转向盘21的转速在内的旋转角Θ(绝对转向角)。在此，包括电动机43的转速在内的旋转角θ(绝对电角)及/或包括转向盘21的转速在内的旋转角Θ(绝对转向角)被用于例如防侧滑装置等外部设备207中。另一方面，电动机43的旋转角θ(相对电角)例如用于电动机43的电动机电流的控制中，具体而言，旋转量检测部130或角度转换部将与电动机43的旋转角θ(相对电角)对应的信号向dq－三相转换部115和三相－dq转换部120输出。而且，旋转量检测部130或角度转换部根据电动机43的旋转角θ(相对电角)来算出电动机43的旋转角速度ω，并将与该旋转角速度ω对应的信号向微分处理部102、阻尼修正部105和非干涉化控制部113输出。
在图2的示例中，旋转量检测部130对电动机43的解算器进行励磁来检测电动机43的旋转角θ(相对电角)，但在电动机43的解算器发生了故障时或者电动机43不具有解算器时等，旋转量检测部130也可以执行电动机43的旋转角θ(相对电角)的推定来算出电动机43的旋转角θ(绝对电角)及/或转向盘21的旋转角Θ(绝对转向角)。具体而言，旋转量检测部130可以根据例如日本特开2009－248962号公报(0026段～0029段、0033段)所公开那样的基于三相电压Vu、Vv、Vw、三个检测驱动电流Iu、Iv、Iw及反电动势常数[V/rpm]而求出的电动机43的旋转角速度ω，来执行电动机43的旋转角θ(相对电角)的推定。需要说明的是，由图2的电动机控制部42进行的电动机电流的控制方法的详情(利用电动机43的旋转角θ(相对电角)的dq－三相转换部115及三相－dq转换部120的动作、以及利用电动机43的旋转角速度ω的微分处理部102、阻尼修正部105、非干涉化控制部113的动作等)见后述。
图3(A)表示图1所示的电动机43内的解算器的简要结构例，图3(B)表示在对图3(A)所示的固定于转子的解算器绕组以正弦波状的电压进行励磁的状态下电动机43旋转时，在固定于定子的一组解算器绕组上检测出的感应电压V1、V2的变化例，图3(C)表示电动机43的旋转角θ和在一组解算器绕组上检测出的感应电压V1、V2的关系例。图1或图2的旋转量检测部130在唤醒状态下检测电动机43的旋转量，具体而言，旋转量检测部130需要对电动机43的解算器等旋转传感器进行励磁或使其启动。
在图3(A)的示例中，解算器由固定于电动机43的转子的解算器绕组和固定于电动机43的定子的一组解算器绕组构成，旋转量检测部130能够对固定于电动机43的转子的解算器绕组以例如正弦波状的电压(Vr＝Vs·sin(2πf·t))进行励磁。这里，Vs表示基准电压，f表示励磁频率。图2的旋转量检测部130内的励磁电压生成部将这样的励磁电压Vr施加到固定于转子的解算器绕组的两端之间。此时，在固定于定子的一组解算器绕组上检测出的感应电压(V1＝Vs'·sin(2πf·t)·sinθ、V2＝Vs'·sin(2πf·t)·cosθ)根据转子相对于定子的角度(即电动机的旋转角θ)和励磁频率f(励磁电压Vr)而变化(参照图3(B))。另外，电动机43的旋转角θ和例如在与励磁频率f相同的取样频率下检测出的感应电压V1、V2的关系例如由图3(C)的示例表示。
因而，旋转量检测部130内的角度转换部能够使用例如图3(C)所示的关系式，将检测出或取样到的感应电压V1、V2转换成电动机43的旋转角θ(相对电角)。另外，角度转换部能够在每次电动机43的旋转角θ(相对电角)通过例如360或0[deg]时对电动机43的转速进行累加或递减，从而算出包括电动机43的转速在内的旋转角θ(绝对电角)。
图4表示在电动助力转向装置10的主电源被断开的状态下转向盘21受到驾驶员操作时产生的电动机43的反电动势(U相电压Vu、V相电压Vv、W相电压Vw)的变化例。在图4的示例中，当响应转向盘21的操作而使电动机43以一定的角速度例如正向旋转两周时，电动机43的反电动势、即三相电压Vu、Vv、Vw分别根据电动机43的旋转角θ(相对电角)而例如像正弦波所示那样变动。在此，由于电动机43的三相电压Vu、Vv、Vw中的一相电压(例如Vv)的相位相对于其余的两相电压(例如Vu、Vw)的相位错开±120[deg]，因此通过仅检测出电动机43的至少一相的电压，就能够监视电动机43的反电动势。换言之，图2的电动机控制部42内的反电动势检测部131仅检测或监视例如电动机43的一相电压即W相电压Vw，但反电动势检测部131可以仅监视例如另一相电压即U相电压Vu，或者还可以仅监视例如两相电压即U相电压Vu及W相电压Vw，或者还可以监视电动机43的所有相的电压即U相电压Vu、V相电压Vv及W相电压Vw。
在图4的示例中，三相电压Vu、Vv、Vw各自的振幅依赖于电动机43的角速度，在例如转向盘21未被操作且电动机43的角速度为零时，三相电压Vu、Vv、Vw分别为零。另外，在转向盘21被缓缓地操作而使电动机43的角速度较小时，三相电压Vu、Vv、Vw各自的振幅较小，另一方面，在转向盘21被急速地操作而使电动机43的角速度较大时，三相电压Vu、Vv、Vw各自的振幅较大。因而，在反电动势检测部131仅检测例如W相电压Vw的情况下，当检测出的W相电压Vw超过规定值(第一规定值)时，可以推定转向盘21受到驾驶员操作。在此，规定值(第一规定值)优选设定为比转向盘21被缓缓地操作时的W相电压Vw的振幅小。如此，在例如W相电压Vw超过规定值(第一规定值)时，即在满足了规定的条件时，反电动势检测部131生成唤醒信号，旋转量检测部130响应该唤醒信号而从睡眠状态转变成唤醒状态。
需要说明的是，优选在唤醒状态下算出或监视包括电动机43的转速在内的转角θ(绝对电角)时，旋转量检测部130判定旋转角θ(绝对电角)是否没有变化。在电动机43的旋转角θ(绝对电角)没有变化的情况下，能够在旋转角θ(绝对电角)没有变化之后，将旋转量检测部130从唤醒状态转变成睡眠状态。由此，能够减少旋转量检测部130的消耗电力。
此外，优选的是，旋转量检测部130判定或推定是否在车厢内存在乘客或驾驶员。具体而言，旋转量检测部130优选借助例如车载网络202来参照无钥匙进入系统的门锁开关(未图示)的接通状态/断开状态，即使在例如点火开关IGN被断开的情况下，若例如门锁开关被断开，则可以推定在车厢内存在乘客。这种情况下，由于转向盘21可能受到驾驶员操作，因此旋转量检测部130可以维持唤醒状态。另外，在点火开关IGN被断开且例如门锁开关被接通时，旋转量检测部130能够从唤醒状态转变成睡眠状态。在此，旋转量检测部130也可以取代参照门锁开关的状态而参照例如来自设于车辆的座椅上的重量传感器(未图示)的信号，在点火开关IGN被断开且重量传感器未检测到乘客或驾驶员的体重时，旋转量检测部130能够从唤醒状态转变成睡眠状态。
另外，在旋转量检测部130处于睡眠状态的情况下，若例如门锁开关被断开，则也可以将来自门锁开关的信号视作唤醒信号。具体而言，即使在反电动势检测部131不发送唤醒信号的情况下，若例如门锁开关被断开，则旋转量检测部130能够从睡眠状态变成唤醒状态。在车厢内存在乘客或驾驶员的情况下，转向盘21可能受到驾驶员操作，因此旋转量检测部130能够从睡眠状态转变成唤醒状态。
其中，在图4的示例中，电动机43的反电动势、即三相电压Vu、Vv、Vw分别根据电动机43的旋转角θ(相对电角)而像例如正弦波所示那样进行变动。因而，例如三相之间的电压、即例如三个线间电压(第一线间电压(＝Vu－Vw)、第二线间电压(＝Vv－Vw)及第三线间电压(＝Vw－Vu))分别也像例如正弦波所示那样进行变动。换言之，反电动势检测部131可以取代判定例如W相电压Vw是否超过规定值(第一规定值)，而判定例如第三线间电压(＝Vw－Vu)是否超过规定值(第二规定值)。在反电动势检测部131检测或监视至少一相电压的情况下，经由例如接地线GND的噪声容易反映到例如W相电压Vw上，另一方面，在反电动势检测部131检测或监视至少一个线间电压的情况下，经由例如接地线GND的噪声不易反映到例如第三线间电压(＝Vw－Vu)上。如此，在电动机43的反电动势由例如第三线间电压(＝Vw－Vu)构成来取代由例如W相电压Vw构成的情况下，对噪声的抵抗性得以提高。
另外，反电动势检测部131可以取代判定电动机43的反电动势(例如W相电压Vw、例如第三线间电压(＝Vw－Vu))是否超过规定值(第一规定值、第二规定值)，而判定电动机43的反电动势(例如W相电压Vw、例如第三线间电压(＝Vw－Vu))是否发生逆转。根据图4的示例，电动机43的反电动势、即三相电压Vu、Vv、Vw分别根据电动机43的旋转角θ(相对电角)而发生逆转，因此通过检测或监视至少一相电压或至少一个线间电压，由此能够检测或监视转向盘21的操作。在反电动势检测部131判定电动机43的反电动势是否超过规定值(第一规定值、第二规定值)的情况下，规定值的设定困难，另一方面，在反电动势检测部131判定电动机43的反电动势是否发生逆转的情况下，作为逆转的基准的零的设定较为容易。如此，在将规定的条件设为电动机43的反电动势发生逆转来取代电动机43的反电动势超过规定值(第一规定值、第二规定值)的情况下，容易构建反电动势检测部131，且使反电动势检测部131的检测精度提高。
而且，也可以将规定的条件设为电动机43的反电动势(例如W相电压Vw、例如第三线间电压(＝Vw－Vu))的累计值超过规定值(第三规定值、第四规定值)。在此，规定值(第三规定值)可以设定为在例如转向盘21被缓缓操作的情况下从W相电压Vw发生了逆转时起至W相电压Vw的振幅达到规定值(第一规定值)时为止的反电动势的累计值。另外，规定值(第四规定值)能够设定为在例如转向盘21被缓缓操作的情况下从第三线间电压(＝Vw－Vu)发生了逆转时起至第三线间电压(＝Vw－Vu)的振幅达到规定值(第二规定值)时为止的反电动势的累计值。如此，在将规定的条件设为电动机43的反电动势的累计值超过规定值(第三规定值、第四规定值)来取代电动机43的反电动势超过规定值(第一规定值、第二规定值)的情况下，相对于经由例如接地线GND的噪声的抵抗性得以提高。
图5表示图1所示的旋转量检测部130及反电动势检测部131的配置例。在图5的示例中，电动机控制部42由具有例如MAIN微机、超小型微机等两个微机的电子控制单元(ECU)构成，可以与两个微机分别对应而将两个旋转量检测部130配置于电动机控制部42。在此，两个微机中的一方(MAIN微机)实现电动助力转向装置10的主电源被接通时的电动机控制部42对电动机电流的控制方法，两个微机中的另一方(超小型微机)实现电动助力转向装置10的主电源被断开时的电动机控制部42对转向盘21的监视方法。
在电动助力转向装置10的主电源被接通的情况下，例如与MAIN微机对应的旋转量检测部130(第一旋转量检测部)在唤醒状态下进行检测，对电动机43的解算器进行励磁来算出包括电动机43的转速在内的旋转角θ(绝对电角)，另一方面，例如与超小型微机对应的旋转量检测部130(第二旋转量检测部)处于睡眠状态。在电动助力转向装置10的主电源从接通变成断开时，旋转量检测部130(第一旋转量检测部)在将电动机43的旋转角θ(绝对电角)写入电动机控制部42内的例如EEPROM等永久性存储部之后从唤醒状态转变成睡眠状态。
在电动助力转向装置10的主电源从接通变成断开时，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)原则上继续处于睡眠状态。另外，在电动助力转向装置10的主电源被断开的期间，或者在旋转量检测部130(第一旋转量检测部)及旋转量检测部130(第二旋转量检测部)中的任一方皆不计算电动机43的旋转角θ(绝对电角)的期间，反电动势检测部131检测电动机43的反电动势，并在基于反电动势而满足了规定的条件时，生成唤醒信号。
在电动助力转向装置10的主电源被断开的情况下，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)原则上响应来自反电动势检测部131的唤醒信号而从睡眠状态转变成唤醒状态。此时，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)参照例如EEPROM中的电动机43的旋转角θ(绝对电角)，从而计算出自存储在EEPROM中的旋转角θ(绝对电角)的变化量δθ(绝对电角)。在此，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)也可以在变化量δθ(绝对电角)没有变化之后，从唤醒状态转变成睡眠状态。在旋转量检测部130(第二旋转量检测部)从唤醒状态转变成睡眠状态时旋转量检测部130(第一旋转量检测部)处于睡眠状态的情况下，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)利用变化量δθ(绝对电角)来更新EEPROM的旋转角θ(绝对电角)，并将更新后的旋转角θ(绝对电角)写入EEPROM。
另外，在电动助力转向装置10的主电源从断开变成接通时旋转量检测部130(第二旋转量检测部)处于睡眠状态的情况下，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)继续处于睡眠状态，另一方面，在电动助力转向装置10的主电源从断开变成接通时旋转量检测部130(第二旋转量检测部)处于唤醒状态的情况下，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)从唤醒状态转变成睡眠状态。在旋转量检测部130(第二旋转量检测部)从唤醒状态转变成睡眠状态时旋转量检测部130(第一旋转量检测部)处于唤醒状态的情况下，旋转量检测部130(第二旋转量检测部)也可以将变化量δθ(绝对电角)向旋转量检测部130(第一旋转量检测部)发送。此时，旋转量检测部130(第一旋转量检测部)可以用变化量δθ(绝对电角)来更新EEPROM的旋转角θ(绝对电角)。
其中，还存在将搭载于车辆的蓄电池(第一蓄电池)因例如车辆的维护等而从车辆取下的情况。这种情况下，旋转量检测部130(第一旋转量检测部、第二旋转量检测部)已经无法再维持唤醒状态。另外，反电动势检测部131也无法生成唤醒信号。因而，为了在第一蓄电池从车辆取下的情况下仍继续进行电动机43的旋转角θ(绝对电角)的算出，车辆中也可以追加设置第二蓄电池(未图示)。即，电动助力转向装置10能够通过来自第一蓄电池或第二蓄电池中的任一方的电力继续进行电动机43的旋转角θ(绝对电角)的算出。
替代上述结构，在车辆不具备第二电池的情况下，电动助力转向装置10能够判定是否维持预先设定在例如RAM等非永久性存储部(未图示)中的值。在例如电动助力转向装置10的ECU或微机内的RAM因电池(第一电池)的取下而被初始化的情况下，电动助力转向装置10经由例如车载网络202向例如仪表ECU(未图示)发送警告信号，仪表ECU能够使例如仪表内的警告灯(未图示)等警告部点亮。通过警告部的点亮，由此驾驶员能够识别出用于例如防侧滑装置等外部设备207中的电动机43的旋转角θ(绝对电角)不准确的可能性。同时，优选例如防侧滑装置等外部设备207的动作也停止。
然而，即使在电动机43的旋转角θ(绝对电角)不准确的情况下，在车辆直线前进时，具体而言，在例如转向力矩T为零且车速V为规定值以上时，电动助力转向装置10也能学习或利用电动机43的旋转角θ(绝对电角)的中点或转向盘21的旋转角Θ(绝对转向角)的中点，来校正或改写上述的旋转角Θ、θ(绝对电角)。之后，电动助力转向装置10停止警告信号的生成或发送，由此能够使警告部熄灭，且使例如防侧滑装置等外部设备207的动作再次开始。
以下，说明图2的电动机控制部42对电动机电流的控制方法。在图2的示例中，相位修正部103根据从车速检测部107输入的车速信号V对从转向力矩检测部41输入的转向力矩信号T进行相位修正，并将该修正转向力矩信号T'向目标电流设定部108输出。惯性修正部104根据从转向力矩检测部41输入的转向力矩信号T、从车速检测部107输入的车速信号V、及将与旋转角速度ω对应的信号通过微分处理部102(微分运算部102)进行微分而得到的角加速度(即，旋转角速度ω的时间微分值)所对应的信号，从而生成用于进行惯性力矩所涉及的惯性修正的惯性修正信号di，并将该惯性修正信号di向加法运算部109输出。阻尼修正部105根据从转向力矩检测部41输入的转向力矩信号T、从车速检测部107输入的车速信号V、与旋转角速度ω对应的信号，从而生成用于进行阻尼系数所涉及的阻尼修正的阻尼修正信号dd，并将该阻尼修正信号dd向减法运算部110输出。
在图2的示例中，目标电流设定部108根据修正转向力矩信号T'和车速信号V，来算出两相目标电流Id1、Iq1并将它们输出。目标电流Id1、Iq1是在与无刷电动机(电动机43)的内转子上的永久磁铁所形成的旋转磁通同步的旋转坐标系中，分别对应于与永久磁铁同一方向的d轴及与d轴正交的q轴的电流。将上述的目标电流Id1、Iq1分别称作“d轴目标电流Id1”及“q轴目标电流Iq1”。
加法运算部109将目标电流Id1、Iq1加上惯性修正信号di(惯性修正电流di)，并输出相加得到的值、即惯性修正后目标电流Id2、Iq2。减法运算部110从惯性修正后目标电流Id2、Iq2减去阻尼修正信号dd(阻尼修正电流dd)，并输出相减得到的值、即阻尼修正后目标电流Id3、Iq3。将该阻尼修正后目标电流Id3、Iq3分别称作“d轴最终目标电流Id*”、“q轴最终目标电流Iq*”。偏差运算部111从d轴及q轴最终目标电流Id*、Iq*分别减去从三相－dq转换部120输入的d轴及q轴的检测电流Id、Iq，并将相减得到的值、即偏差DId、DIq向PI设定部112输出。
在图2的示例中，PI设定部112通过执行使用了偏差DId、DIq的运算，以使d轴及q轴的检测电流Id、Iq追随d轴及q轴最终目标电流的方式分别算出d轴及q轴的目标电压Vd、Vq。非干涉化控制部113及运算部114将d轴及q轴的目标电压Vd、Vq修正为d轴及q轴的修正目标电压Vd'、Vq'并向dq－三相转换部115输出。详细而言，非干涉化控制部113根据从三相－dq转换部120输入的d轴及q轴的检测电流Id、Iq、及从电动机旋转角检测部130输入的内转子的旋转角速度ω，来算出用于d轴及q轴的目标电压Vd、Vq修正的非干涉化控制修正值。运算部114通过从d轴及q轴的目标电压Vd、Vq分别减去非干涉化控制修正值，由此算出d轴及q轴的修正目标电压Vd'、Vq'并向dq－三相转换部115输出。
在图2的示例中，dq－三相转换部115将d轴及q轴的修正目标电压Vd'、Vq'变换为三相目标电压Vu*、Vv*、Vw*并向电动机驱动部116输出。电动机驱动部116包括未图示的PWM电压产生部及逆变器电路。PWM电压产生部生成与三相目标电压Vu*、Vv*、Vw*对应的PWM控制电压信号UU、VU、WU并向逆变器电路输出。逆变器电路产生与PWM控制电压信号UU、VU、WU对应的三相交流驱动电流Iu、Iv、Iw，并将这三相交流驱动电流Iu、Iv、Iw经由三相驱动电流路117分别向无刷电动机(电动机43)供给。三相交流驱动电流Iu、Iv、Iw为分别用于对无刷电动机(电动机43)进行PWM驱动的正弦波电流。
在图2的示例中，在三相驱动电流路117中的两相设有电动机电流检测部118、119。各电动机电流检测部118、119检测向无刷电动机(电动机43)供给的三相驱动电流Iu、Iv、Iw中的两相驱动电流Iu、Iw并向三相－dq转换部120输出。三相－dq转换部120根据检测驱动电流Iu、Iw来算出其余的驱动电流Iv。而且，三相－dq转换部120将上述的三相检测驱动电流Iu、Iv、Iw变换为两相的d轴及q轴的检测电流Id、Iq。
需要说明的是，为了方便说明，在图2中分别示出了加法运算部109、减法运算部110、偏差运算部111、PI设定部112和运算部114这样的一组电路要素。实际上，上述的电路要素组可以针对两个目标电流Id1、Id2分别独立设置。
本发明并不局限于上述例示的实施方式，而且，本领域技术人员能够在权利要求书所限定的范围内对上述例示的实施方式容易进行变更。

Claims (5)

1.一种电动助力转向装置，其特征在于，
该电动助力转向装置具备：
对车辆的操舵系统赋予辅助转矩的电动机；
在唤醒状态下检测所述电动机的旋转量的旋转量检测部；以及
检测所述电动机的反电动势的反电动势检测部，
在电动助力转向装置的主电源被断开的情况下，所述旋转量检测部成为睡眠状态，
在基于由所述反电动势检测部检测出的所述反电动势而满足了规定的条件时，所述旋转量检测部从所述睡眠状态转变为所述唤醒状态。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述电动机为无刷电动机，
所述反电动势检测部根据所述无刷电动机的至少一相的电压来检测所述反电动势。
3.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述规定的条件是指所述反电动势超过了规定值。
4.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述规定的条件是指所述反电动势发生了逆转。
5.根据权利要求1或2所述的电动助力转向装置，其特征在于，
所述规定的条件是指所述反电动势的累计值超过了规定值。
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