CN106330035A - 旋转电机控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种旋转电机控制装置。该装置包括第一系统控制器和第二系统控制器、过热保护控制器以及异常检测器。过热保护控制器包括温度估计器和限制电流计算器。温度估计器估计系统温度以及其它温度，其它温度包括以共用的方式连接至多个系统中的两个系统的共用部件的共用部件温度。限制电流计算器基于系统温度和共用部件温度来计算限制电流值。当多个系统中至少之一为异常时，根据所有系统正常时间期间改变系统温度、共用部件温度和/或限制电流值中的至少一个。

Description

旋转电机控制装置
技术领域
本公开内容总体上涉及一种旋转电机控制装置。
背景技术
传统地，已知控制电动助力转向装置的电动马达的电动助力转向控制装置。例如，根据专利文献日本专利第5575205号(专利文献1)中的公开内容，根据电流的量估计热生成的量，以执行过热保护。
在专利文献1中，针对一组三相电路线圈设置一个驱动器。在专利文献1中，没有针对控制装置中的多组驱动器和该组线圈对过热保护进行讨论。
发明内容
本公开内容的目的在于提供能够在多个系统中的一部分系统有异常时提供过热保护的旋转电机控制装置。
本公开内容的旋转电机控制装置控制具有多个绕组群的旋转电机的驱动并且设置有多个逆变器单元和控制单元。
针对多个绕组群中的每个绕组群设置逆变器单元。
控制单元具有电流控制器、过热保护控制器和异常检测器。电流控制器控制供给至多个绕组群的电流。过热保护控制器计算作为供给至多个绕组群中的每个绕组群的电流的最大值(即上限)的限制电流值。异常检测器检测绕组群和逆变器单元的异常。
过热保护控制器包括温度估计器和限制电流计算器。
温度估计器估计系统温度和共用部件温度。
系统温度是作为彼此对应地组合的绕组群与逆变器单元的组合的多个系统中的每个系统的温度。
共用部件温度是连接至多个系统中的两个系统的共用部件的温度。
限制电流计算器基于系统温度或共用部件温度来计算限制电流值。
当多个系统中的至少一个系统为异常并且通过使用剩余系统中的正常运行的至少一个系统来继续驱动旋转电机时，根据所有系统正常时间期间的值改变系统温度、共用部件温度和/或限制电流值中至少之一，其中在所有系统正常时间期间，多个系统中的所有系统在没有异常的情况下操作。以这样的方式，适当地执行在通过使用正常系统继续驱动旋转电机时的过热保护。
附图说明
根据下面参照附图所作出的详细描述，本公开内容的目的、特征和优点将变得更明显，在附图中：
图1是本公开内容的第一实施方式中的转向系统的示意图；
图2是本公开内容的第一实施方式中的旋转电机控制装置的电路图；
图3是本公开内容的第一实施方式中的控制单元的框图；
图4是本公开内容的第一实施方式中的过热保护控制器的框图；
图5A是本公开内容的第一实施方式中的板温度的说明图；
图5B是本公开内容的第一实施方式中的估计的温升的说明图；
图5C是本公开内容的第一实施方式中的部件温度连同板温度和估计的温升的说明图；
图6是示出了本公开内容的第一实施方式中的电流的上限的图；
图7是本公开内容的第一实施方式中的过热保护控制的流程图；
图8A是在本公开内容的第二实施方式中的当马达处于旋转状态时的电流的图；
图8B是在本公开内容的第二实施方式中的当马达处于停止状态时的电流的图；
图9是本公开内容的第二实施方式中的过热保护控制的流程图；以及
图10是本公开内容的第三实施方式中的旋转电机控制装置的框图。
具体实施方式
在下文中，基于附图来描述本公开内容的旋转电机控制装置。在下面的实施方式中，将相同的附图标记分配给相同/类似部件，以节省对相同部件的重复描述。
(第一实施方式)
在图1至图7中示出了本公开内容的第一实施方式中的旋转电机控制装置。
本公开内容的第一实施方式中的旋转电机控制装置10被应用于电动助力转向设备8，以用于辅助驾驶员的转向操作。
对于驱动单元1，两部分(即作为旋转电机的马达80和旋转电机控制装置10)的一体组合充当驱动单元1。马达80和旋转电机控制装置10还可以被设置成两个分立部件。
如图1所示，转向系统90包括作为转向构件的方向盘91、转向轴92、小齿轮96、齿条轴97、轮胎98、电动助力转向设备8等。
方向盘91与转向轴92连接。转向轴92具有扭矩传感器94，扭矩传感器94检测在驾驶员操作方向盘91时向转向轴92输入的转向扭矩。小齿轮96被形成在转向轴92的末端处，并且小齿轮96与齿条轴97啮合。一对轮胎98经由拉杆等连接至齿条轴97的两端。
当驾驶员旋转方向盘91时，与方向盘91连接的转向轴92旋转。转向轴92的旋转运动通过小齿轮96转变成齿条轴97的平移运动，并且该对轮胎98转向了与齿条轴97的平移运动的量相应的角度。
电动助力转向设备8设置有：马达80，马达80输出辅助扭矩，以辅助驾驶员对方向盘91的转向操作；旋转电机控制装置10，旋转电机控制装置10控制马达80的驱动；以及减速齿轮89，减速齿轮89作为动力传动单元减小马达80的旋转速度并且将动力输出至转向轴92。
虽然在本实施方式中电动助力转向设备8为“柱辅助”式，其用马达80生成的扭矩来辅助转向轴92的旋转，但是设备8还可以是“齿条辅助”式，其辅助齿条轴97的驱动。换言之，本实施方式中的驱动对象是转向轴92，马达80的驱动对象还可以是齿条轴97。
马达80通过从作为电源的电池5(参照图2)供给的电力被驱动，并且马达80使减速齿轮89往复地(即向前或向后)旋转。
接着，基于图2来描述电动助力转向设备8的电气配置。
在图2中，为了附图的可读性，从附图省略了控制线等。
马达80是三相无刷马达，并且具有分别缠绕在未示出的定子上的第一绕组群81和第二绕组群82。
第一绕组群81具有U1线圈811、V1线圈812和W1线圈813。第二绕组群82具有U2线圈821、V2线圈822和W2线圈823。
旋转电机控制装置10设置有第一逆变器单元11、第二逆变器单元12、电容器21、扼流线圈22、旋转角传感器25、温度传感器26、专用集成电路(ASIC)27、控制单元30等。
旋转电机控制装置10的电子部件安装在板60上(参照图1)。
第一逆变器单元11设置有第一逆变器110、第一继电器单元13和第一电流检测器15。
第二逆变器单元12设置有第二逆变器120、第二继电器单元14和第二电流检测器16。
第一逆变器110是三相逆变器，并且被设置成六个开关元件111至116的桥接。
U相的作为成对元件的开关元件111和114的接合点与U1线圈811连接。
V相的作为成对元件的开关元件112和115的接合点与V1线圈812连接。
W相的作为成对元件的开关元件113和116的接合点与W1线圈813连接。
第二逆变器120是三相逆变器，并且被设置成六个开关元件121至126的桥接。
U相的作为成对元件的开关元件121和124的接合点与U2线圈821连接。
V相的作为成对元件的开关元件122和125的接合点与V2线圈822连接。
W相的作为成对元件的开关元件123和126的接合点与W2线圈823连接。
第一继电器单元13具有电力继电器131和反向连接保护继电器132。
电力继电器131被布置在电池5与第一逆变器110之间的位置处并且在电池5与第一逆变器110之间传导或中断电流。
反向连接保护继电器132被布置在电力继电器131与第一逆变器110之间的位置处。反向连接保护继电器132具有相对于电力继电器131的二极管反向连接的寄生二极管，并且防止电流在电池5偶然地反向连接时反向流动。
第二继电器单元14具有电力继电器141和反向连接保护继电器142。
电力继电器141被布置在电池5与第二逆变器120之间的位置处，并且在电池5与第二逆变器120之间传导或中断电流。
反向连接保护继电器142被布置在电力继电器141与第二逆变器120之间的位置处。反向连接保护继电器142具有相对于电力继电器142的二极管反向连接的寄生二极管，并且防止电流在电池5偶然地反向连接时反向流动。
虽然开关元件111至116、121至126和继电器131、132、141和142分别是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，但这些部件还可以被设置为绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
第一电流检测器15具有U1电流检测元件151、V1电流检测元件152和W1电流检测元件153。
U1电流检测元件151被布置在开关元件114的低电位侧，并且检测被供给至U1线圈811的电流。
V1电流检测元件152被布置在开关元件115的低电位侧，并且检测被供给至V1线圈812的电流。
W1电流检测元件153被布置在开关元件116的低电位侧，并且检测被供给至W1线圈813的电流。
U1电流检测元件151的检测值被指定为U1电流检测值Iu1，V1电流检测元件152的检测值被指定为V1电流检测值Iv1，并且W1电流检测元件153的检测值被指定为W1电流检测值Iw1。
第二电流检测器16具有U2电流检测元件161、V2电流检测元件162和W2电流检测元件163。
U2电流检测元件161被布置在开关元件124的低电位侧，并且检测被供给至U2线圈821的电流。
V2电流检测元件162被布置在开关元件125的低电位侧，并且检测被供给至V2线圈822的电流。
W2电流检测元件163被布置在开关元件126的低电位侧，并且检测被供给至W2线圈823的电流。
U2电流检测元件161的检测值被指定为U2电流检测值Iu2，V2电流检测元件162的检测值被指定为V2电流检测值Iv2，并且W2电流检测元件163的检测值被指定为W2电流检测值Iw2。
本实施方式的电流检测元件151至153、161至163分别是分流电阻器。
根据本实施方式，以与第一绕组群81对应的方式设置第一逆变器单元11，并且以与第二绕组群82对应的方式设置第二逆变器单元12。
在下文中，将第一绕组群81和第一逆变器单元11的组合描述为第一系统201，而将第二绕组群82和第二逆变器单元12的组合描述为第二系统202。此外，第一系统201中的部件可以被指定为“第一系统部件”，而第二系统202中的部件可以被指定为“第二系统部件”。
电容器21和扼流线圈22被布置在第一逆变器110与电池5之间的位置处以及在第二逆变器120与电池5之间的位置处，并且充当滤波电路。
电容器21和扼流线圈22减小从驱动单元1传递至其它装置(在其之间共用来自电池5的电力供给)的噪声，同时减小从与驱动单元1共用电池5的其它装置传递的噪声。此外，电容器21通过储存电荷来辅助对第一逆变器110和第二逆变器120的电力的供给。
旋转角传感器25被提供作为磁性检测器，其检测与马达80的轴上的磁体的旋转一起旋转的旋转磁场，以用于检测马达80的旋转角。
温度传感器26检测板60的温度。
本实施方式的温度传感器26是热敏电阻器或热敏电阻。
ASIC 27具有预驱动器275、信号放大器(未示出)、稳压器等。
预驱动器275基于稍后提及的电压指令值Vu1、Vv1、Vw1、Vu2、Vv2、和Vw2生成驱动信号并且将所生成的驱动信号输出至开关元件111至116、121至126的栅极。
信号放大器使电流检测元件151至153、161至163的检测值、旋转角传感器25的检测值和温度传感器26的检测值放大，并且将经放大的检测值输出至控制单元30。
稳压器是使供给至控制单元30等的电压稳定的稳定化电路。
在本实施方式中，与第一系统201和第二系统202二者连接的部件被指定为共用部件，该共用部件例如是电容器21、扼流线圈22、ASIC 27等。
控制单元30对旋转电机控制装置10的整体(即总体上)进行控制，并且主要被实现为执行各种数据处理的微控制器。
由控制单元30执行的每个处理可以是通过由CPU执行预先存储的程序的软件处理或者可以是通过专用电子电路进行的硬件处理。
如图3所示，控制单元30具有第一系统控制器31、第二系统控制器41、异常检测器50和过热保护控制器55。注意，从图3省略了旋转角传感器25、温度传感器26和预驱动器275等。
第一系统控制器31具有3相到2相转换器32、电流指令值计算器33、限流器34、稳压器35和2相到3相转换器36。
第二系统控制器41具有3相到2相转换器42、电流指令值计算器43、限流器44、稳压器45和2相到3相转换器46。
如从上文容易理解的是，第一系统控制器31和第二系统控制器41具有相同的功能块。因此，下面的描述聚焦于第一系统控制器31的功能块，并且在适当的情况下省略与第二系统控制器41有关的描述。第二系统控制器41中的计算值具有根据第一系统控制器31中的相应计算值的末位数字后缀1变换的末位数字后缀2。
3相到2相转换器32基于从旋转角传感器25获得的电角度θ来执行对U1电流检测值Iu1、V1电流检测值Iv1和W1电流检测值Iw1的直轴交轴(dq)转换，并且计算d轴电流检测值Id1和q轴电流检测值Iq1。
电流指令值计算器33基于根据转向扭矩、车速等计算的扭矩指令值trq*来计算d轴电流指令值Id1*和q轴电流指令值Iq1*。
限流器34基于从过热保护控制器55输出的第一电流限制值I1_lim对d轴电流指令值Id1*和q轴电流指令值Iq1*进行限制，并且计算d轴限制指令值Id1**和q轴限制指令值Iq1**。
当d轴电流指令值Id1*和q轴电流指令值Iq1*的电流矢量的大小等于或小于第一电流限制值I1_lim时，d轴电流指令值Id1*和q轴电流指令值Iq1*被设置为d轴限制指令值Id1**和q轴限制指令值Iq1**。
当d轴电流指令值Id1*和q轴电流指令值Iq1*的电流矢量的大小大于第一电流限制值I1_lim时，限流器34对值Id1*和值Iq1*进行限制，以使得该电流矢量的大小变得等于第一电流限制值I1_lim。
限流器34可以对d轴分量和q轴分量进行限制，以使得限制值具有与d轴电流指令值Id1*和q轴电流指令值Iq1*相同的相，或者限流器34可以在限制q轴分量的情况下将d轴电流指令值Id1*设置为d轴限制指令值Id1**，以使得该电流矢量的大小变得等于第一电流限制值I1_lim。
稳压器35通过PI计算等来计算d轴电压指令值Vd1，以使得作为d轴电流检测值Id1与d轴限制指令值Id1**的偏差的d轴电流偏差ΔId1收敛于0。
稳压器35通过PI计算等来计算q轴电压指令值Vq1，以使得作为q轴电流检测值Iq1与q轴限制指令值Iq1**的偏差的q轴电流偏差ΔIq1收敛于0。
2相到3相转换器36基于电角度θ来执行d轴电压指令值Vd1和q轴电压指令值Vq1的逆dq转换，并且计算U1电压指令值Vu1、V1电压指令值Vv1和W1电压指令值Vw1。
异常检测器50基于电流检测值Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2和Iw2以及其它值来检测驱动单元1的异常。异常检测结果被输出至过热保护控制器55。
根据本实施方式，当第二系统202有异常时，通过使用第一系统201继续驱动马达80，并且当第一系统201有异常时，使用第二系统202继续驱动马达80。
过热保护控制器55对在第一系统201和第二系统202中流动的电流进行限制，以使得不会引起驱动单元1的每个部件过热。
如图4所示，过热保护控制器55具有温度估计器550和限制电流计算器555。
温度估计器550具有板温度计算器551、温升估计器552和加法器553。
板温度计算器551基于由温度传感器26所检测的热敏电阻电压Vb来计算作为板60的温度的板温度Tb。
温升估计器552对每个部件的温度上升进行估计。每个部件的估计温升ΔT由公式(1)来表示。公式(1)中的术语K是温度估计系数并且针对每个部件被设置。术语I是供给至每个部件的电流。
ΔT＝K×I2…公式(1)
例如，当对开关元件111的温度进行估计时，U1电流检测值Iu1用作为公式(1)中的I。
在共用部件中流动的电源电流Ie由公式(2)来计算。公式(2)中的术语I1是在第一系统中相分支之前的电流，而术语I2是第二系统202中相分支之前的电流。相分支之前的电流I1和I2由公式(3-1)和(3-2)来估计。
Ie＝I1+I2...公式(2)
I1＝Id1×Vd1+Iq1×Vq1...公式(3-1)
I2＝Id2×Vd2+Iq2×Vq2...公式(3-2)
在加法器553中，将估计温升ΔT与板温度Tb相加，并且计算部件温度Ts。
虽然绕组群81和82没有安装在板60上，但是板温度Tb被认为是“环境温度”，并且以与安装在板60上的每个部件的温度相同的方式来计算绕组群81和82的温度。
如图5A所示，板温度Tb随着时间流逝而上升。此外，如图5B所示，估计温升ΔT以与电流的波动相应的波动也随着时间流逝而上升。
在本实施方式中，通过将估计温升ΔT与板温度Tb相加来适当地估计每个部件的部件温度Ts(参照图5C)。
图5A、图5B和图5C仅出于说明的目的，因此不是定量精确的。
返回到图4的描述，限制电流计算器555计算第一电流限制值I1_lim和第二电流限制值I2_lim，其中，第一电流限制值I1_lim对供给至第一系统201的电流的上限进行限制，而第二电流限制值I2_lim对供给至第二系统202的电流的上限进行限制。
基于图6来描述第一系统温度T1与第一系统201中的上限电流Ih1之间的关系。
基于第一系统温度T1来计算第一系统201的上限电流Ih1。例如，第一系统温度T1可以被设置为部件温度，即第一系统201中的开关元件111至116、继电器131和132、电流检测元件151至153以及线圈811至813的温度中的最高温度，或者第一系统温度T1可以被设置为这些部件中的所有部件或一部分部件的温度的平均值或其它计算值。可替选地，在计算第一系统201中的部件中的每个部件的上限电流之后，可以将计算出的上限电流中的最低值选择作为上限电流Ih1。
如图6中的实线La所示，当第一系统温度T1小于阈值温度Tth时上限电流Ih1为预设值Ia。此外，当第一系统温度T1大于阈值温度Tth时上限电流Ih1随着第一系统温度T1上升而减小。可以任意地设置预设值Ia、曲线的倾斜度和阈值温度Tth。
基于第二系统温度T2来计算第二系统202的上限电流Ih2。例如，第二系统温度T2可以被设置为部件温度，即第二系统202中的开关元件121至126、继电器141和142、电流检测元件161至163以及线圈821至823的温度中的最高温度，或者第二系统温度T2可以被设置为这些部件中的所有部件或一部分部件的温度的平均值或其它计算值。可替选地，在计算第二系统202中的部件中的每个部件的上限电流之后，可以将计算出的上限电流中的最低值选择作为上限电流Ih2。
基于共用部件温度Te来计算作为电源电流Ie的上限的电源上限电流Ihe。例如，可以以与上面相同的方式，即如Ih1和Ih2那样，通过将共用部件的温度中的最高温度设置为共用部件温度Te或者通过将共用部件的温度的平均值或其它计算值设置为共用部件温度Te，来计算共用部件温度Te。此外，在计算共用部件中的每个共用部件的上限电流之后，可以将最低值设置为电源上限电流Ihe。
因为第二系统202的上限电流Ih2的计算和电源上限电流Ihe的计算的细节与对第一系统201的上限电流Ih1的计算的细节相同，所以省略了对Ih2/Ihe的计算的说明。
预设值Ia、曲线的倾斜度和阈值温度Tth可以是与关于上限电流Ih1的计算的值相同的值，或者可以与关于上限电流Ih1的计算的值不同。
当系统201和系统202二者均正常时，即在所有系统正常时间，根据任意设置的分配系数D1和D2将电源上限电流Ihe分配至第一系统201和第二系统202。
供给至第一系统201的第一电源上限电流Ihe1和供给至第二系统202的第二电源上限电流Ihe2由公式(4-1)和公式(4-2)来表示。
根据本实施方式，分配系数D1和D2彼此相等，并且电源电流Ie应均匀地分配给第一系统201和第二系统202。
Ihe1＝Ihe×D1/(D1+D2)...公式(4-1)
Ihe2＝Ihe×D2/(D1+D2)...公式(4-2)
第一电流限制值I1_lim被认为是上限电流Ih1和第一电源上限电流Ihe1中的较小值。第二电流限制值I2_lim被认为是上限电流Ih2和第二电源上限电流Ihe2中的较小值。
第一电流限制值I1_lim被输出至限流器34，并且第二电流限制值I2_lim被输出至限流器44。
现在，描述下述情况：两个系统201、202之一有异常并且由两个系统201、202中的另一系统继续驱动马达80。下面的描述基于下述假设：第二系统202有异常，并且由第一系统201继续驱动马达80。
在下文中，通过使用K1、K2、Ke来执行温度估计。也就是说，温度估计系数K1用于第一系统部件的温度估计、温度估计系数K2用于第二系统部件的温度估计以及温度估计系数Ke用于共用部件的温度估计。如上所述，针对部件中的每个部件设置温度估计系数K1、K2和Ke。
当通过使用两个系统之一来继续驱动马达80时，电源电流Ie的最大值大约为正常时间的一半。因此，在这样的情况下来自共用部件的生成的热量大约为正常时间的四分之一。因此，用于通过正常时间系数Ke来估计共用部件的温度的温度估计可能导致高于实际的温度估计。因此，在本实施方式中，在一个系统驱动马达80时，系数Ke被调整成具有用于产生较低估计温度的较小值。
此外，当根据正常时间增大第一系统201的辅助量以通过第一系统201来补偿由于第二系统202停止引起的不足时，与正常时间相比，增大在第一系统201中流动的电流量。
因此，用于通过正常时间系数K1来估计第一系统部件的温度的温度估计可能导致高于实际的温度估计。因此，当在一个系统驱动马达80时根据正常时间增大辅助量时，温度系数K1被调整成具有比正常时间更大的值。
当根据正常时间增大第一系统201中的辅助量时，在图6中由短划线Lb来示出上限电流Ih1。也就是说，在系统温度T1小于阈值温度Tth时上限电流Ih1采用比正常时间的预设值Ia更大的值Ib。
此外，在一个系统驱动马达80时，在电源上限电流Ihe中仍然(即很可能)有足够的余量，上限电流Ih1被设置为第一电流限制值I1_lim。
另一方面，当将第一系统201的辅助量减小为比正常时间小以避免转向操作的辅助由于双重故障(即系统201、202二者均发生故障)而完全停滞的情况时，在第一系统201中流动的电流的量变得比正常时间更少。
因此，用于通过正常时间系数K1来估计第一系统部件的温度的温度估计可能导致不正确的温度估计。
因此，在一个系统驱动马达80时，即当控制要根据正常时间减小的辅助量时，可以将温度估计系数K1调整为比正常时间更小的值。
当根据正常时间减小第一系统201中的辅助量时，如图6所示，由单点链线Lc来表示上限电流Ih1。也就是说，在系统温度T1小于阈值温度Tth时上限电流Ih1采用比正常时间的预设值Ia更小的值Ic。
注意，在图6中，阈值温度Tth和倾斜度在正常时间和一个系统驱动时间二者中是相同的。然而，在一个系统驱动时的阈值温度Tth和倾斜度可以不同于正常时间的阈值温度Tth和倾斜度。
上面的方案也适用于第一系统201有异常并且由第二系统202执行一个系统驱动的情况。
基于图7中的流程图来描述本实施方式的过热保护控制。在电动助力转向设备8发动(即启动)期间由过热保护控制器55以预定的间隔来执行过热保护控制。
计算周期可以与第一系统控制器31和第二系统控制器41中的正常反馈控制的计算周期相同，或者可以与正常反馈控制的计算周期不同。
在作为处理的第一步骤的步骤S101中，温度估计器550确定在两个系统中的一个系统中(即，在图7中的许多系统中的一部分系统中)是否发生异常。
当确定所有系统201和202是正常的(S101：否)时，处理进行至S105。当确定在一些系统中发生异常(S101：是)时，处理进行至S102。因为当所有系统为异常时不能继续驱动马达80，所以在这样的情况下不执行该处理。
在S102中，温升估计器552将与共用部件的温度估计有关的温度估计系数Ke改变成与正常时间不同的值。详细地，将温度估计系数Ke设置为比正常时间更小的值。
在S103中，温度估计器550确定是否要根据所有系统正常时间的输出来改变正常系统的输出。
当确定将不根据所有系统正常时间的输出来改变正常系统的输出(S103：否)时，处理进行至S105。当确定要根据所有系统正常时间来改变正常系统的输出(S103：是)时，处理进行至S104。
在S104中，温升估计器552改变正常系统的温度估计系数。也就是说，如果正常系统是第一系统201，则改变温度估计系数K1，而如果正常系统是第二系统202，则改变温度估计系数K2。
当第一系统201的输出被改变成比所有系统正常时间更大的值时，温度估计系数K1被改变成比所有系统正常时间更大的值。
当第一系统201的输出被改变成比所有系统正常时间更小的值时，温度估计系数K1被改变成比所有系统正常时间更小的值。
当第二系统202的输出被改变成比所有系统正常时间更大的值时，温度估计系数K2被改变成比所有系统正常时间更大的值。
当第二系统202的输出被改变成比所有系统正常时间更小的值时，温度估计系数K2被改变成比所有系统正常时间更小的值。
在S105中，温度估计器550计算部件温度Ts。当温度估计系数在S102或S104中未被改变时，使用设定的预设温度估计系数。
在S106中，限制电流计算器555基于部件温度Ts计算第一电流限制值I1_lim和第二电流限制值I2_lim。
根据本实施方式，当在两个系统中的一个系统中发生异常时，假设由正常系统继续驱动马达80。当通过使用正常系统继续驱动马达80时，每个部件中流动的电流可以与在所有系统201和202正常的时间不同。
根据本实施方式，当由正常系统继续驱动马达80时，因为根据所有系统201和202正常的时间改变温度估计系数K1、K2和Ke，所以适当地估计每个部件的温度。
此外，通过当由正常系统继续驱动马达80时将限制电流值I1_lim和I2_lim增大成比正常时间更大，补偿了辅助量的不足。
此外，通过当由正常系统继续驱动马达80时将限制电流值I1_lim和I2_lim减小成比正常时间更小，降低了正常系统的故障风险。
如上面详尽地描述的，本实施方式的旋转电机控制装置10控制具有多个绕组群81和82的马达80的驱动，并且包括多个逆变器单元11和12以及控制单元30。
分别针对绕组群81和82设置逆变器单元11和12。更实际地，以与第一绕组群81对应的方式设置第一逆变器单元11，而以与第二绕组群82对应的方式设置第二逆变器单元12。
控制单元30具有第一系统控制器31和第二系统控制器41、过热保护控制器55和异常检测器50。
第一系统控制器31和第二系统控制器41对供给至绕组群81和82的电流进行控制。
过热保护控制器55对限制电流值I1_lim和I2_lim进行计算，限制电流值I1_lim和I2_lim是供给至绕组群81和82的电流的上限。
异常检测器50对绕组群81和82以及逆变器单元11和12的异常进行检测。
注意，绕组群和逆变器单元的异常不仅可以指示绕组群81和82或逆变器单元11和12的异常，而且还可以指示连接线等的异常连同信号异常等。
过热保护控制器55包括温度估计器550和限制电流计算器555。
温度估计器550对系统温度T1、T2和共用部件温度Te进行估计。
系统温度T1和T2分别是被设置成对应的绕组群81和82以及逆变器单元11和12的组合的第一系统201的温度和第二系统202的温度。更实际地，第一系统温度T1是第一系统201的温度，而第二系统温度T2是第二系统202的温度。
共用部件温度Te是与多个系统201和202二者连接的共用部件的温度。
限制电流计算器555基于系统温度T1、T2或共用部件温度Te对限制电流值I1_lim和I2_lim进行计算。
下面的描述基于下述假设：在第二系统202中发生异常，而第一系统201是正常系统。然而，在第二系统202为正常系统的情况下，针对第一系统异常情况的控制基本上相同。
在本实施方式中，当检测到作为系统的一部分的第二系统202的异常并且通过使用作为其中没有发生异常的正常系统的第一系统201来继续驱动马达80时，根据所有系统正常时间(即根据在所有系统201和202正常时所测量的值)改变系统温度T1、T2、共用部件温度Te和/或限制电流值I1_lim及I2_lim中的至少之个(即，这些值中的一个或更多个值、或这些值中的一个或更多个值的任意组合)。
过热保护控制器55中的各种计算通常被设计成基于下述假设：所有系统201、202正常地操作并且通过使用所有系统201、202来驱动马达80。因此，通过使用仅一个系统(即通过使用仅正常系统201并且不使用异常系统202)来驱动马达80可能不是最佳可执行的。
鉴于这样的情况，根据本实施方式，当通过使用第一系统201继续驱动马达80时，改变系统温度T1、T2、共用部件温度Te和/或限制电流值I1_lim及I2_lim中的至少一个。
以这样的方式，适当地执行在通过使用第一系统201来继续驱动马达80时的过热保护。
当检测到第二系统202的异常并且通过使用第一系统201来继续驱动马达80时，温度估计器550将共用部件温度Te估计成比正常低的值，即与系统201、202中的所有系统正常操作的时间相比更低的值。
当通过使用仅正常系统来继续驱动马达80时，在共用部件中流动的电流量很可能比所有系统正常时间更小。因此，共用部件温度Te被估计为比所有系统正常时间更低。以这样的方式，适当地估计当通过使用绕组群81和82中的正常绕组群来继续驱动马达80时的共用部件温度Te。
当根据所有系统正常时间改变对第一系统201的电流的供给量时，温度估计器550根据所有系统正常时间改变作为与第一系统201有关的系统温度的第一系统温度T1。
例如，当与所有系统正常时间相比增大对第一系统201的电流的供给量时，温度估计器550将第一系统温度T1估计为比所有系统正常时间更高。
此外，例如，当与所有系统正常时间相比减小对第一系统201的电流的供给量时，温度估计器550将第一系统温度T1估计为比所有系统正常时间更低。
因此，根据对作为正常系统的第一系统201的电流的供给量，适当地估计第一系统温度T1。
与所有系统正常时间相比，限制电流计算器555增大被供给至第一系统201的电流的限制电流值I1_lim。
例如，“与所有系统正常时间相比限制电流计算器增大被供给至正常系统的限制电流值”(CL 7)意味着限制电流值I1_lim被设置成无穷大并且不执行电流限制操作。以这样的方式，可以补偿由于异常第二系统202的停止引起的扭矩不足。
与所有系统正常时间相比，限制电流计算器555可以减小被供给至第一系统201的电流的限制电流值I1_lim。以这样的方式，降低了正常系统中发生异常以及不能继续驱动马达80的风险。
本公开内容的马达80用于电动助力转向设备8中并且向转向轴92输出辅助扭矩，用于辅助驾驶员对方向盘91的转向操作。
因此，甚至当在系统的一部分系统中发生异常时，通过使用正常系统仍能够适当地继续辅助转向操作。
根据本实施方式，第一系统控制器31和第二系统控制器41分别与“电流控制器”对应。
(第二实施方式)
基于图8和图9来描述本公开内容的第二实施方式。
根据本实施方式，温升估计器552中的计算与上述实施方式不同。
图8A示出了在马达80旋转期间在开关元件中的一个开关元件中流动的电流，并且图8B示出了在马达80停止时间期间在开关元件中的一个开关元件中流动的电流。在下文中，将开关元件111用作示例。
如图8A所示，在马达80旋转时，成正弦波形的AC电流Im在开关元件111中流动。另一方面，如图8B所示，当马达80停止时，基本上为直流的电流Is在开关元件111中流动。因此，与当马达80处于旋转状态时相比，当马达80处于停止状态时开关元件111中的热生成的量更大。
因此，根据本实施方式，取决于马达80是旋转还是处于停止状态而改变温度估计系数K。
更实际地，对于每个部件，当系数Km用于旋转马达的温度估计并且系数Ks用于处于停止状态的马达的温度估计时，Ks的值被设置成比Km的值大(即，Ks>Km)。
在这样的情况下，例如，马达旋转时间与马达停止时间之间的温度估计系数的变化仅为系数K1、K2，而不改变用于共用部件的系数Ke。换言之，并非控制装置中的所有部件都需要根据马达80的操作状态而改变系数。
基于图9中所示的流程图来描述本实施方式的过热保护控制。
在S201中，温升估计器552执行马达80的马达旋转确定。根据本实施方式，当根据电角度θ计算的电角速度ω大于确定阈值时，确定马达80正在旋转。此外，替代使用电角速度，转向角速度可以用于马达旋转确定。
S202至S207的处理基本上与图7中的S101至S106的处理相同，从而在本实施方式中不再重复。然而，与针对马达旋转时间相比，针对马达停止时间将用于温度计算的温度估计系数调整成具有更大的值。可以针对马达旋转时间和马达停止时间二者存储温度估计系数，或者可以仅针对上述两种情况之一存储温度估计系数，其中，从存储的温度估计系数计算另一种情况的温度估计系数，即，通过使两个温度估计系数中的一个温度估计系数乘以转换系数以用于计算另一温度估计系数。
与在马达80处于旋转状态时相比，温度估计器550在马达80处于停止状态时针对系统温度T1、T2和/或共用部件温度Te中至少之一估计更高的值。
因此，根据马达80的驱动状态，适当地估计系统温度T1、T2和共用部件温度Te。
(第三实施方式)
在图10中示出了本公开内容的第三实施方式。
本实施方式的旋转电机控制装置10正如上述实施方式那样应用于电动助力转向设备8并且对输出辅助扭矩的马达80的驱动进行控制。
如图10所示，本实施方式的旋转电机控制装置10在来自更高控制级的车辆控制器70的指令下执行针对马达80和其它装置的协作控制，例如针对发动机装置、制动装置和马达80之间的协作的布置。更实际地，协作控制意味着在许多装置(例如电动助力转向设备8和布置在车辆中的其它装置)的协作下针对期望操作来控制车辆。具体地，在协作控制中包括传动比可变控制、自动驾驶、自动泊车、车道保持辅助、紧急机动(即碰撞避免)等。
车辆控制器70将协作控制信号传送至发动机控制装置71、制动控制装置72、旋转电机控制装置10等，并且以综合的方式对“行驶”、“进行转弯”和“停止”的操作进行操作。
在协作控制中，当协作装置有异常时，协作装置可能不能执行协作控制。因此，根据本实施方式，当由异常检测器50检测到异常时，将与当前异常有关的信息(图7中的“异常通知”)传送至车辆控制器70。当检测到异常时，控制单元30拒绝接收协作控制信号，以使得电动助力转向设备8不用于协作控制。
本实施方式中的电动助力转向设备8用于协作控制，该协作控制基于来自车辆控制器70的协作控制信号来布置车辆中的装置之间的协作。当由异常检测器50检测到异常时，控制单元30拒绝接收协作控制信号。
因此，防止车辆由于异常装置(例如存在异常的电动助力转向设备8)的协作控制而发生不期望/未预料的行为。
(其它实施方式)
(a)逆变器单元
在上述实施方式中，逆变器、继电器单元和电流检测器被包括在逆变器单元中。
在不同的实施方式中，逆变器单元可以仅包括逆变器和继电器单元，或者可以包括逆变器和电流检测器，或者可以仅包括逆变器。此外，逆变器单元可以包括除上面的装置以外的其它装置。换言之，本公开内容的说明书中的“逆变器单元”是指针对旋转电机中的绕组群中的每个绕组群的装置的单元。
在上述实施方式中，电流检测元件是分流电阻器。
在不同的实施方式中，电流检测元件可以是除分流电阻器以外的元件，即可以是霍尔IC等。此外，在上述实施方式中被设置在开关元件的低电位侧的电流检测元件在不同的实施方式中可以被设置在除开关元件的低电位侧以外的其它位置处。
此外，在不同的实施方式中，旋转角传感器可以是除磁性检测器以外的任何传感器/装置，例如旋转变压器等。类似地，在不同的实施方式中，温度传感器可以是除热敏电阻以外的任何传感器/装置。
(b)共用部件
在上述实施方式中，共用部件包括电容器、扼流线圈和ASIC。
在不同的实施方式中，共用部件可以排除电容器、扼流线圈和/或ASIC的一部分中的至少一个并且还可以包括除上述部件以外的其它部件。
(c)板
在上述实施方式中，逆变器单元和共用部件安装在一个板/基板上。
在不同的实施方式中，逆变器单元和共用部件可以安装在多个板/基板上。
(d)系统温度、共用部件温度
在不同的实施方式中，可以针对充当第一系统的部件中的至少一部分计算第一系统温度，而不是针对系统中的所有部件计算温度。同样适用于第二系统温度和共用部件温度。
在上述实施方式中，通过将估计的温升与板温度相加来估计每个部件的温度。
在不同的实施方式中，可以通过将估计的温升与“环境”温度即除板以外的其它附近的物质的温度相加来估计每个部件的温度。此外，还可以用除上面的方法以外的任何方法来估计每个部件的温度。
在第二实施方式中，取决于旋转电机处于停止状态还是处于旋转状态而改变温度估计系数。
在不同的实施方式中，可以根据扭矩指令值或电流指令值来改变温度估计系数。例如，鉴于在旋转电机处于停止状态并且指令值大于确定阈值时热生成的量增大的情况，与其它情况例如当旋转电机处于旋转状态时或当指令值小于确定阈值时的情况相比，这样的情况下的系统温度和/或共用部件温度中至少之一可以被估计为更高的值。
在上述实施方式中，温度估计器改变用于改变温度估计的温度估计系数。
在不同的实施方式中，温度估计器可以改变除用于改变温度估计的温度估计系数以外的其它因子。
(e)过热保护控制器
在上述实施方式中，当在多个系统的一部分系统中发生异常并且通过使用正常系统来继续驱动旋转电机时，根据所有系统正常时间改变系统温度、共用部件温度和限制电流值。
在不同的实施方式中，当在多个系统的一部分系统中发生异常并且通过使用正常系统继续驱动旋转电机时，需要根据所有系统正常时间改变系统温度、共用部件温度和/或限制电流值中至少之一，即不一定需要根据所有系统正常时间改变上述温度中的所有温度。
(f)旋转电机
在上述实施方式中，旋转电机是三相无刷马达。
在不同的实施方式中，旋转电机可以是具有四个相或更多相的交流(AC)马达或有刷直流(DC)马达或任何类型的马达。此外，在上述实施方式中用作电动马达的旋转电机在不同的实施方式中可以是用作马达和发电机二者的马达-发电机。
(g)驱动单元
上述实施方式中，驱动单元设置有与两组绕组群对应的两个逆变器单元，并且旋转电机是由两个电路系统来驱动的。在不同的实施方式中，系统的数目可以不仅是两个，而且也可以是三个或更多个。
在上述实施方式中，驱动单元被应用于电动助力转向设备。在不同的实施方式中，驱动单元可以应用于除电动助力转向设备以外的装置。
在第三实施方式中，电动助力转向设备用于协作控制。在不同的实施方式中，电动助力转向设备不需要用于协作控制。
虽然已经参照附图并且结合本公开内容的优选实施方式描述了本公开内容，但应当注意的是，各种变化和修改对于本领域技术人员而言变得明显，并且这样的变化、修改和概述的方案将被理解为在由所附权利要求限定的本公开内容的范围内。

Claims (10)

1.一种旋转电机控制装置(10)，用于驱动具有用于多个系统的多个绕组群(81，82)的旋转电机(80)，所述旋转电机控制装置包括：
多个逆变器单元(11，12)，每个单元分别针对每个绕组群而被设置；以及
控制单元(30)，所述控制单元(30)包括：
电流控制器(31，41)，所述电流控制器(31，41)控制被供给至所述多个绕组群的电流；
过热保护控制器(55)，所述过热保护控制器(55)计算被供给至所述多个绕组群的电流的上限作为限制电流值；以及
异常检测器(50)，所述异常检测器(50)检测所述多个绕组群和所述多个逆变器单元的异常，
其中，所述过热保护控制器(55)包括：
温度估计器(550)，所述温度估计器(550)：(i)针对所述多个系统中的每个系统估计被设置为对应绕组群和逆变器单元的集合的系统温度(T1，T2)；以及(ii)估计在所述多个系统之间被共用的共用部件(21，22，27)的共用部件温度(Te)；以及
限制电流计算器(555)，所述限制电流计算器(555)基于所述系统温度或所述共用部件温度来计算所述限制电流值，以及
当所述多个系统中的至少一个系统为异常并且通过使用剩余系统中的正常运行的至少一个系统来继续驱动所述旋转电机时，根据所有系统正常时间期间的值改变所述系统温度(T1，T2)、所述共用部件温度(Te)和/或所述限制电流值(I1_lim，I2_lim)中的至少一个，其中在所述所有系统正常时间期间，所述多个系统中的所有系统在没有异常的情况下操作。
2.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置，其中，当所述多个系统中的至少一个系统为异常并且通过使用剩余系统中的正常运行的至少一个系统来继续驱动所述旋转电机时，所述温度估计器将所述共用部件温度(Te)估计为比所述所有系统正常时间更低的值。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制装置，其中，当根据所述所有系统正常时间改变对所述正常系统的电流的供给量时，所述温度估计器(550)根据所述所有系统正常时间改变所述正常系统的所述系统温度的估计。
4.根据权利要求3所述的旋转电机控制装置，其中，当根据所述所有系统正常时间增大对所述正常系统的电流的所述供给量时，所述温度估计器(550)将所述正常系统的所述系统温度的估计改变为比所述所有系统正常时间更高。
5.根据权利要求3所述的旋转电机控制装置，其中，当根据所述所有系统正常时间减小对所述正常系统的电流的所述供给量时，所述温度估计器(550)将所述正常系统的所述系统温度的估计改变为比所述所有系统正常时间更低。
6.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制装置，其中，当所述旋转电机处于停止状态时，所述温度估计器(550)将所述系统温度和所述共用部件温度中的至少一个的估计改变为比所述旋转电机正在旋转的旋转状态更高。
7.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制装置，其中，所述限制电流计算器(555)将供给至所述正常系统的所述限制电流值增大为比所述所有系统正常时间的所述值更大。
8.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制装置，其中，所述限制电流计算器(555)将供给至所述正常系统的所述限制电流值减小为比所述所有系统正常时间的所述值更小。
9.根据权利要求1或2所述的旋转电机控制装置，其中，所述旋转电机(80)被包括在电动助力转向设备(8)中，所述旋转电机向驱动对象(92)输出辅助扭矩，用于辅助驾驶员对转向构件(91)的转向操作。
10.根据权利要求9所述的旋转电机控制装置，其中，所述电动助力转向设备(8)被包括在协作控制中，在来自车辆控制器(70)的协作控制信号下执行所述协作控制以与其它车辆内装置协作，以及
当所述异常检测器(50)检测到异常时，所述控制单元(30)拒绝接收所述协作控制信号。
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