CN106794861A - 电动机的控制装置以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电动机(140)的控制装置(150)以及控制方法,该电动机具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统,并在电动助力转向系统中产生转向辅助力,其中,诊断各变换器(1A、1B)的故障,在诊断为一个变换器故障的情况下,一方面使故障变换器的输出比例减少为0%,另一方面使正常变换器的输出比例增大为100%,抑制在诊断为故障诊断以后的所有变换器的总输出下降。而且,控制装置(150)将诊断为故障以后进行转向作为条件,进行使对所有变换器的总输出的限制值根据正常变换器的检测温度逐渐降低的过热保护处理。

Description

电动机的控制装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统的电动机的控制装置以及控制方法。
背景技术
以往,作为具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统的电动机的控制装置以及控制方法,公知的有,例如,如专利文献1所示,对在车辆用的电动助力转向系统中产生转向辅助力的一个电动机,从两台变换器供应电流。
此处,在其中一个变换器故障,将从该故障变换器对电动机的输出强制停止的情况下,为了避免由所有变换器的总输出的下降导致的转向力的急剧增加,可以想到的是为了能够通过另一个正常的变换器输出相当于两台变换器的量而使各变换器的容量为两倍的程度,但是会引起产品成本的上升。
因此,在专利文献1的电动机的控制装置以及控制方法中,在其中一个变换器故障的情况下,在使故障变换器的输出强制停止的同时,使从另一个正常的变换器向电动机供应的电流为正常时的两倍,出于过热保护的观点,在经过一定时间以后,使从正常的变换器向电动机供应的电流逐渐减少。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2012-111474号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,驾驶员在故障前后不连续地进行转向,例如,在故障前暂时结束转向,故障后经过所述一定时间以后重新开始转向,在该情况下,因为从另一个正常的变换器供应的电流的值低于正常时的两倍,所以未从故障变换器供应的这部分电流不能通过正常的变换器充分地补充。因此,由于与故障前相比转向力急剧增加而影响操纵性能,所以可能有车辆的行驶安全性能降低的风险。
本发明为鉴于上述问题点作出的发明,目的在于提供电动机的控制装置以及控制方法,在通过利用从多台变换器供应的电流驱动的电动机产生转向辅助力的电动助力转向系统中,即使在驾驶员在一部分的变换器的故障前后不连续地进行转向的情况下,也会抑制在故障后的转向力的急剧增加。
用于解决课题的技术方案
因此,在本发明的电动机的控制装置以及控制方法中,将电动机作为控制对象,该电动机具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统,并在电动助力转向系统中产生转向辅助力,诊断各通电系统中的变换器的故障;在诊断为一部分通电系统中的变换器故障的情况下,一方面使诊断为故障的故障变换器的输出比例减少,另一方面使未诊断为所述故障的正常变换器的输出比例增大,抑制诊断为所述故障后的所有变换器的总输出下降。而且,将诊断为所述故障以后进行转向作为条件,使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。此处,在各通电系统的变换器的故障中,也可以包括控制变换器的输出的控制部。
发明效果
根据本发明的电动机的控制装置以及控制方法,在利用由从多台变换器供应的电力驱动的电动机产生转向辅助力的电动助力转向系统中,即使在一部分的变换器的故障前后驾驶员不连续转向的情况下,也能抑制在故障以后的转向力急剧增加,因此能够使车辆的行驶安全性提高。
附图说明
图1是本发明的实施方式中适用了电动机的控制装置以及控制方法的电动助力转向系统的概略结构图。
图2是本发明的实施方式中电动机的控制装置的功能框图。
图3是表示本发明的实施方式中的第一变换器和第二变换器的输出比例以及对所有变换器总输出的限制值的设定处理的一个例子的流程图。
图4是表示本发明的实施方式中,将图3的第二通电系统故障时的处理作为内容的子程序的一个例子的流程图。
图5是表示本发明的实施方式中,将图3的第一通电系统故障时的处理作为内容的子程序的一个例子的流程图。
图6是表示本发明的实施方式中,将图3的所有通电系统故障时的处理作为内容的子程序的一个例子的流程图。
图7是表示本发明的实施方式中过热保护用电流限制值的设定处理的一个例子的流程图。
图8是表示本发明的实施方式中的所有通电系统的正常诊断时的过热保护图表,(a)为第一变换器用,(b)为第二变换器用。
图9是表示本发明的实施方式中,第二通电系统故障诊断时的第一变换器的第一故障时用过热保护图表的说明图。
图10是表示本发明的实施方式中,第一变换器和第二变换器的电流限制值·输出比例、对所有变换器的总输出的限制值以及正常变换器相关的温度的变化的时间图。
图11是表示本发明的实施方式中,图9的第一故障时用过热保护图表的其他例子的说明图。
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明用于实施本发明的实施方式。
图1表示本发明的电动机的控制装置以及控制方法的一个实施方式,表示适用于在车辆用的电动助力转向系统中产生转向辅助力的电动机的例子。
图1中表示的电动助力转向系统100是设置在车辆200中并通过电动机140产生转向辅助力的系统。
电动助力转向系统100构成为包括:方向盘110、转向转矩传感器120、转向角度传感器130、电动机140、包括变换器的电子控制单元(ECU)150、使电动机140的旋转减速并传递至转向轴170(小齿轮轴)的减速机160。
转向转矩传感器120、转向角度传感器130以及减速机160设置在转向柱180内,该转向柱180内包含旋转轴170。
在转向轴170的前端设置有小齿轮171,该小齿轮171旋转时,齿条172相对于车辆200的行进方向向左右水平移动。在齿条172的两端分别设置有车轮201的转向机构202,并且通过齿条172的水平移动改变车轮201的朝向。
转向转矩传感器120检测通过车辆200的驾驶员进行转向操作而在转向轴170上产生的转向转矩,并将检测到的转向转矩的信号ST向电子控制单元150输出。
转向角度传感器130将在通过车辆200的驾驶员进行转向操作而使方向盘110旋转时的转向轴170的旋转角度作为转向角度检测,并将检测到的转向角度的信号SA向电子控制单元150输出。
转向转矩信号ST以及转向角度信号SA、车速传感器190输出的车速的信号VSP等用于决定转向辅助力的状态量的信息被输入具备微型计算机(运算处理装置)的电子控制单元150。
而且,电子控制单元150基于转向转矩信号ST、转向角度信号SA、车速信号VSP等车辆200的驾驶状态控制电动机140,基于电动机140产生的转矩控制转向辅助力。需要说明的是,虽然在图1所示的例子中,利用含有变换器的电子控制单元150构成控制电动机140的电动机的控制装置,但也可以将作为驱动电路的变换器从电子控制单元150分离而独立构成。在该情况下,电子控制单元150中除变换器之外的部分构成电动机的控制装置。
图2是表示电子控制单元(ECU)150的控制功能的一个例子的功能框图。需要说明的是,本发明的电动机的控制装置以及控制方法能够适用于具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统的电动机,但是为了便于说明,将具备两个由变换器和三相绕组构成的通电系统的电动机作为一个例子进行说明。
在图2中,电子控制单元150包括由相同的结构构成的第一变换器1A以及第二变换器1B,从第一变换器1A以及第二变换器1B双方向一个电动机140供应电力。
电动机140是具有由星形联结的三相绕组UA、VA、WA构成的第一绕组群2A和由同样为星形联结的三相绕组UB、VB、WB构成的第二绕组群2B的三相同步电动机,第一绕组群2A以及第二绕组群2B共用磁路。
而且,第一绕组群2A(三相绕组UA、VA、WA)与第一变换器1A直接连接,第二绕组群2B(三相绕组UB、VB、WB)与第二变换器1B直接连接,电力从第一变换器1A供应至第一绕组群2A,从第二变换器1B供应至第二绕组群2B。
第一变换器1A以及第二变换器1B分别是各相中各使用两个开关元件的三相输出变换器,将直流电转换为三相交流电并输出。
第一变换器1A具有检测第一变换器1A相关的温度TA并输出信号的第一温度传感器(温度检测器)16A,第二变换器1B具有检测第二变换器1B相关的温度TB并输出信号的第二温度传感器(温度检测器)16B。第一温度传感器16A设置在例如第一变换器1A的基板上等、第一变换器1A的内部或第一变换器1A的附近。第二温度传感器16B也同样地设置在第二变换器1B的内部或附近。
需要说明的是,在第一变换器1A以及第二变换器1B的位置接近的情况下,第一变换器1A以及第二变换器1B也可以共用一个检测第一变换器1A相关的温度TA以及第二变换器1B相关的温度TB的温度传感器。
第一变换器1A内置有分别检测流向第一绕组群2A的各绕组UA、VA、WA的输出电流的值的第一输出电流检测器(省略图示),第二变换器1B内置有分别检测流向第二绕组群2B的各绕组UB、VB、WB的输出电流的值的第二输出电流检测器(省略图示)。另外,第一变换器1A内置有检测从车载电源供应的电源电流(输入电流)的值的第一电源电流检测器(省略图示),同样地,第二变换器1B内置有检测从车载电源供应的电源电流的值的第二电源电流检测器(省略图示)。
目标辅助转矩运算部20基于通过驾驶员对图1的方向盘施加的转向力(根据转向转矩信号ST的转向转矩)、根据车速信号VSP的车速以及根据转向角度信号SA的转向角度等,运算目标辅助转矩(电动机140的输出转矩的目标值)。
磁极角度运算部21输入对固定于电动机140的旋转体即转子(省略图示)的永磁铁的磁极的角度进行检测的磁极位置传感器(省略图示)的输出信号,运算磁极角度(磁极位置),马达旋转运算部5基于磁极角度的信息运算电动机140的转速,将转速的信号发送至目标电流值运算部3以及输出电压运算部4。
目标电流值运算部3基于目标辅助转矩的数据和电动机140的转速的数据运算d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*。
输出电压演算部4基于由目标电流值运算部3运算的d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*、和基于内置于第一变换器1A的第一输出电流检测器以及内置于第二变换器1B的第二输出电流检测器这两个检测器的检测结果的d轴实际电流值Id以及q轴实际电流值Iq,进行反馈控制。即,输出电压运算部4以使d轴实际电流值Id接近d轴电流指令值Id*、且q轴实际电流值Iq接近q轴电流指令值Iq*的方式,运算d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq
具体来说,输出电压运算部4以使d轴实际电流值Id和d轴电流指令值Id*的差值(偏差)、以及q轴实际电流值Iq和q轴电流指令值Iq*的差值(偏差)接近零的方式,使用矢量控制用的马达模型公式运算d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq
由输出电压运算部4运算的d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq在电压分配部26被使用。
电压分配部6基于d轴电压指令值Vd以及q轴电压指令值Vq、和第一电压分配常数VA%(第一变换器1A的输出比例)以及第二电压分配常数VB%(第二变换器1B的输出比例),运算用于第一绕组群2A(第一变换器1A)的d轴电压指令值Vd1以及q轴电压指令值Vq1、和用于第二绕组群2B(第二变换器1B)的d轴电压指令值Vd2以及q轴电压指令值Vq2。具体来说,电压分配部6基于d轴电压指令值Vd、q轴电压指令值Vq以及第一电压分配常数VA%,运算d轴电压指令值Vd1以及q轴电压指令值Vq1。另外,电压分配部6基于d轴电压指令值Vd、q轴电压指令值Vq以及第二电压分配常数VB%,运算d轴电压指令值Vd2以及q轴电压指令值Vq2。
需要说明的是,在第一电压分配常数VA%和第二电压分配常数VB%的总和为100%,且第一电压分配常数%=第二电压分配常数%=50%时,d轴电压指令值Vd1=d轴电压指令值Vd2,并且,q轴电压指令值Vq1=q轴电压指令值Vq2,第一变换器1A和第二变换器1B的输出比例为50%:50%。
在电压分配部6运算的d轴电压指令值Vd1以及q轴电压指令值Vq1在第一输出功率运算部7A被使用。另外,在电压分配部6运算的d轴电压指令值Vd2以及q轴电压指令值Vq2在第二输出功率运算部7B被使用。
第一输出功率运算部7A基于d轴电压指令值Vd1、q轴电压指令值Vq1以及第一变换器1A的电源电压,运算第一变换器1A的PWM(Pulse Width Modulation)控制中的d轴功率Dutyd1以及q轴功率Dutyq1。
第二输出功率运算部7B基于d轴电压指令值Vd2、q轴电压指令值Vq2以及第二变换器1B的电源电压,运算第二变换器1B的PWM控制中的d轴功率Dutyd2以及q轴功率Dutyq2。
在第一输出功率运算部7A运算的d轴功率Dutyd1、q轴功率Dutyq1以及电动机140的磁极角度的信息在第一二相三相变换部8A被使用,第一二相三相变换部8A基于这些信息运算对第一绕组群2A的三相的各相的功率指令值DutyU1、DutyV1和DutyW1。
在第二输出功率运算部7B运算的d轴功率Dutyd2和q轴功率Dutyq2以及电动机140的磁极角度的信息在第二二相三相变换部8B被使用,第二二相三相变换部8B基于这些信息运算对第二绕组群2B的三相的各相的功率指令值DutyU2、DutyV2和DutyW2。
需要说明的是,第一变换器1A和第二变换器1B的输出比例的变更能够通过在二相三相变换部8A、8B运算的功率指令值的修正处理实施,如图2所示的结构,通过对输入二相三相变换器8A、8B前的信号进行修正并变更所述输出比例的结构,即使电动机140的绕组的相位不同,也能够以高精度控制输出比例。
在第一二相三相变换部8A运算的功率指令值DutyU1、DutyV1、DutyW1在第一死区补偿部9A被使用,第一死区补偿部9A运算实施了死区补偿的功率指令值DutyU1、DutyV1、DutyW1,生成对各相的PWM信号即PWM(U1)、PWM(V1)和PWM(W1)。
另外,在第二二相三相变换部8B运算的功率指令值DutyU2、DutyV2、DutyW2在第二死区补偿部9B被使用,第二死区补偿部9B运算实施了死区补偿的功率指令值DutyU2、DutyV2、DutyW2,生成对各相的PWM信号即PWM(U2)、PWM(V2)和PWM(W2)。
死区补偿是指,为了使变换器1A和1B中的上下桥臂不短路,在进行PWM控制的情况下,用于抑制死区电压导致的电压降低等的处理,所述PWM控制是基于例如三角波和功率指令值的比较结果将PWM信号的上升延迟死区的部分并生成栅极信号。
在第一死区补偿部9A实施了死区补偿的功率指令值DutyU1、DutyV1、DutyW1变换为对第一变换器1A的各相的PWM信号即PWM(U1)、PWM(V1)、PWM(W1),基于这些PWM(U1)、PWM(V1)、PWM(W1),生成并输出对各相的开关元件的栅极信号。在第一变换器1A中,各相的开关元件输入栅极信号并被驱动,由此,流向第一绕组群2A的各绕组UA、VA、WA的输出电流通过PWM控制被调整。
另外,在第二死区补偿部9B实施了死区补偿的功率指令值DutyU2、DutyV2、DutyW2变换为对第二变换器1B的各相的PWM信号即PWM(U2)、PWM(V2)、PWM(W2),基于这些PWM(U2)、PWM(V2)、PWM(W2),生成并输出对各相的开关元件的栅极信号。在第二变换器1B中,各相的开关元件输入栅极信号并被驱动,由此,流向第二绕组群2B的各绕组UB、VB、WB的输出电流通过PWM控制被调整。
流向第一绕组群2A的各绕组UA、VA、WA的输出电流iu1、iv1、iw1由如上所述地内置于第一变换器1A的第一输出电流检测器检测,检测结果被输出至第一三相二相变换部10A。第一三相二相变换部10A将输出电流iu1、iv1和iw1变换为d轴实际电流值Id1和q轴实际电流值Iq1。
另外,流向第二绕组群2B的各绕组UB、VB、WB的电流iu2、iv2、iw2由如上所述地内置于第二变换器1B的第二输出电流检测器检测,检测结果被输出至第二三相二相变换部10B。第二三相二相变换部10B将输出电流iu2、iv2和iw2变换为d轴实际电流值Id2和q轴实际电流值Iq2。
在第一三相二相变换部10A运算的d轴实际电流值Id1和在第二三相二相变换部10B运算的d轴实际电流值Id2在第一加法器11A相加,相加结果作为电动机140中的d轴实际电流值Id在输出电压运算部4被使用。
另外,在第一三相二相变换部10A运算的q轴实际电流值Iq1和在第二三相二相变换部10B运算的q轴实际电流值Iq2在第二加法器11B相加,相加结果作为电动机140中的q轴实际电流值Iq在输出电压运算部4被使用。
在电压分配常数运算部12中使用,在第一三相二相变换部10A运算的d轴实际电流值Id1以及q轴实际电流值Iq1、在第一二三相二相变换部10B运算的d轴实际电流值Id2以及q轴实际电流值Iq2、在第一电流限制值运算部13A运算的第一电流限制值CA%、在第二电流限制值运算部13B运算的第二电流限制值CB%、以及在综合电流限制值运算部14运算的综合电流限制值CT%。
电压分配常数运算部12基于d轴实际电流值Id1以及q轴实际电流值Iq1、d轴实际电流值Id2以及q轴实际电流值Iq2、第一电流限制值CA%、第二电流限制值CB%、以及综合电流限制值CT%的输入信号,运算指定第一变换器1A的输出比例的第一电压分配常数(第一变换器1A的输出比例的指令值)VA%和指定第二变换器1B的输出比例的第二电压分配常数(第二变换器1B的输出比例的指令值)VB%。
在第一电流限制值运算部13A中使用,在第一过热防止逻辑部15A设定的第一过热保护用电流限制值HA%、在第一故障诊断部17A设定的第一诊断结果标识FA、由所述第一电源电流检测器检测的第一变换器1A的电源电流值、从第一温度传感器16A输出的第一变换器1A相关的温度TA、以及由所述第一输出电流检测器检测的输出电流iu1、iv1、iw1的值。
另外,在第二电流限制值运算部13B中使用,在第二过热防止逻辑部15B设定的第二过热保护用电流限制值HB%、在第二故障诊断部17B设定的第二诊断结果标识FB、由所述第二电源电流检测器检测的第二变换器1B的电源电流值、从第二温度传感器16B输出的第二变换器1B相关的温度TB、以及由所述第二输出电流检测器检测的输出电流iu2、iv2、iw2的值。
进一步地,在第一电流限制值运算部13A以及第二电流限制值运算部13B中共同使用,根据转向转矩信号ST的转向ST、根据转向角度信号SA的转向角度、从目标辅助转矩运算部20输出的目标辅助转矩、从磁极角度运算部21输出的磁极角度、马达旋转运算部5输出的马达转速、以及从目标电流值运算部3输出的q轴电流指令值Iq*以及d轴电流指令值Id*。
向第一过热防止逻辑部15A输入从第一温度传感器(温度检测器)16A输出的第一变换器1A相关的温度TA,另外,向第二过热防止逻辑部15B输入从第二温度传感器(温度检测器)16B输出的第二变换器1B相关的温度TB。
而且,第一过热防止逻辑部15A根据第一变换器1A相关的温度TA,设定用于抑制第一变换器1A变为过热状态的电流限制值即第一过热保护用电流限制值HA%(上限比例)。同样地,第二过热防止逻辑部15B根据第二变换器1B相关的温度TB,设定用于抑制第二变换器1B变为过热状态的电流限制值即第二过热保护用电流限制值HB%(上限比例)。过热状态是指,第一变换器1A或者第二变换器1B的构成部件可能发生由温度上升导致的故障(过热故障)的状态。
即,第一过热防止逻辑部15A以及第二过热防止逻辑部15B分别使第一过热保护用电流限制值HA%和第二过热保护用电流限制值HB%变化,以将相对于第一变换器1A相关的温度TA以及第二变换器1B相关的温度TB的上升实际供应的电流限制为较低。
需要说明的是,如后所述,在第一过热防止逻辑部15A中使用,来自第一故障诊断部17A的第一诊断结果标识FA和来自第二故障诊断部17B的第二诊断结果标识FB,即使第一变换器1A相关的温度TA相同,在第一过热防止逻辑部15A设定的第一过热保护用电流限制值HA%也因第一诊断结果标识FA以及第二诊断结果标识FB的值而不同。同样地,在第二过热防止逻辑部15B中使用,来自第一故障诊断部17A的第一诊断结果标识FA和来自第二故障诊断部17B的第二诊断结果标识FB,即使第二变换器1B相关的温度TB相同,在第二过热防止逻辑部15B设定的第二过热保护用电流限制值HB%也因第一诊断结果标识FA以及第二诊断结果标识FB的值而不同。关于第一过热保护用电流限制值HA%以及第二过热保护用电流限制值HB%的详细设定在后文说明。
第一故障诊断部17A以及第二故障诊断部17B实施针对电动机140的驱动控制系统的故障诊断。第一故障诊断部17A对由第一变换器1A和控制第一变换器1A的输出的第一控制部(电压分配部6、第一输出功率运算部7A、第一二相三相变换部8A以及第一死区补偿部9A)构成的包含第一变换器1A的通电系统(以下称为“第一通电系统”)诊断故障的有无。第二故障诊断部17B对由第二变换器1B和控制第二变换器1B的输出的第二控制部(电压分配部6、第二输出功率运算部7B、第二二相三相变换部8B以及第二死区补偿部9B)构成的包含第二变换器1B的通电系统(以下称为“第二通电系统”)诊断故障的有无。
第一故障诊断部17A使用第一诊断结果标识FA作为表示故障诊断结果的标识,如果第一通电系统(第一变换器1A以及第一控制部)正常则将第一诊断结果标识FA设定为1(开启),在诊断为有故障的情况下设定为零(关闭),并存储在内置于电子控制单元150中的RAM(Random Access Memory)等。同样地,第二故障诊断部17B使用第二诊断结果标识FB作为表示故障诊断结果的标识,如果第二通电系统(第二变换器1B以及第二控制部)正常则将第二诊断结果标识FB设定为1(开启),在诊断为有故障的情况下设定为零(关闭),并存储在内置于电子控制单元150中的RAM等。
第一诊断结果标识FA的信号在第一电流限制值运算部13A、第一过热防止逻辑部15A以及第二过热防止逻辑部15B中被使用,并且,将第一变换器1A的输出作为开启·关闭的指令信号,向在第一变换器1A设置的半导体继电器等输出停止机构输出。而且,在第一通电系统中没有故障的正常状态的情况下,第一变换器1A的输出停止机构变为产生输出的开启状态(电动机140的驱动状态),在第一通电系统中有故障的故障状态的情况下,第一变换器1A的输出停止机构变为使输出停止的关闭状态(电动机140的驱动停止状态)。
同样地,第二诊断结果标识FB的信号在第二电流限制值运算部13B、第一过热防止逻辑部15A以及第二过热防止逻辑部15B中被使用,并且,将第二变换器1B的输出作为开启·关闭的指令信号,向在第二变换器1B设置的半导体继电器等输出停止机构中输出。而且,在第二通电系统中没有故障的正常状态的情况下,第二变换器1B的输出停止机构变为产生输出的开启状态(电动机140的驱动状态),在第二通电系统中有故障的故障状态的情况下,第二变换器1B的输出停止机构变为使输出停止的关闭状态(电动机140的驱动停止状态)。
第一电流限制值运算部13A基于来自第一过热防止逻辑部15A的第一过热保护用电流限制值HA%、来自第一故障诊断部17A的第一诊断结果标识FA、为了判定通过方向盘110转向是否进行而提供必要参数的各种信号,运算第一电流限制值CA%。在第一电流限制值运算部13A运算的第一电流限制值CA%在第二电流限制值运算部13B、综合电流限制值运算部14以及电压分配常数运算部12中被使用。同样地,第二电流限制值运算部13B基于来自第二过热防止逻辑部15B的第二过热保护用电流限制值HB%、来自第二故障诊断部17B的第二诊断结果标识FB、为了判定通过方向盘110转向是否进行而提供必要参数的各种信号,运算第二电流限制值CB%。在第二电流限制值运算部13B运算的第二电流限制值CB%在第一电流限制值运算部13A、综合电流限制值运算部14以及电压分配常数运算部12中被使用。
综合电流限制值运算部14将第一电流限制值CA%和第二电流限制值CB%的总和作为综合电流限制值CT%进行运算(综合电流限制值CT%=第一电流限制值CA%+第二电流限制值CB%),运算出的综合电流限制值CT%在电压分配常数运算部12以及目标电流值运算部3中被使用。
而且,目标电流值运算部3利用综合电流限制值CT%修正基于目标辅助转矩等运算的目标电流值,运算d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*。即目标电流值运算部3在综合电流限制值CT%为100%的情况下,基于目标电流值的原值运算d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*,在综合电流限制值CT%为不足100%的值的情况下,基于将目标电流值减少修正的值运算d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*。因此,目标电流限制值CT%被用作对所有变换器的总输出的限制值。
另外,电压分配部6基于第一电压分配常数VA%,运算用于第一绕组群2A的d轴电压指令值Vd1以及q轴电压指令值Vq1,基于第二电压分配常数VB%,运算用于第二绕组群2B的d轴电压指令值Vd2以及q轴电压指令值Vq2。由此,电子控制单元150构成为:在第一通电系统或第二通电系统的至少一个发生故障的情况下,通过变更用于第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%的运算的第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%,能够变更第一变换器1A和第二变换器1B的输出比例。
在上述的电子控制单元150中,第一过热防止逻辑部15A、第二过热防止逻辑部15B、第一电流限制值运算部13A、第二电流限制值运算部13B、综合电流限制值14以及电压分配常数运算部12一起构成输出修正部18。该输出修正部18在通过第一故障诊断部17A或第二故障诊断部17B诊断为一部分通电系统中的变换器有故障的情况下,一方面使诊断为故障的故障变换器的输出比例减少,另一方面使未诊断为故障的正常变换器的输出比例增大,抑制在诊断为故障以后(以下,称为“故障诊断后”)所有变换器的总输出的下降。而且,构成为,将诊断为故障以后进行转向作为条件,为了进行过热保护而使对所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
图3的流程图表示的是在电子控制单元150中,通过除第一过热防止逻辑部15A以及第二过热防止逻辑部15B之外的输出修正部18、第一故障诊断部17A以及第二故障诊断部17B,运算综合电流限制值CT%和第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%的运算处理的一个例子。
图3的流程图中表示的处理程序通过电子控制单元150每隔设定时间(例如每隔1ms)的嵌入处理来实施。需要说明的是,通过使第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%的初始值为50%,使第一变换器1A和第二变换器1B的输出比例为50%:50%,并且使对所有变换器的总输出的限制值即综合电流限制值CT%作为100%而开始。
在步骤1001(图中简称为“S1001”。以下同样如此。)中,通过第一故障诊断部17A使用公知的方法对第一通电系统诊断有无故障。在诊断为未发生故障的情况下,前进至步骤1002(是)。另一方面,在诊断为发生故障的情况下,前进至步骤1003(否)。
在步骤1002中,通过第二故障诊断部17B使用公知的方法对第二通电系统诊断有无故障。在诊断为未发生故障的情况下,推定为第一通电系统以及第二通电系统均为无故障的正常状态,前进至为了进行过热保护处理的步骤1004(是)。另一方面,在诊断为发生故障的情况下,推定为第二通电系统发生故障,前进至为了进行第二通电系统的故障时处理的步骤1011(否)。
在步骤1003中,也通过第二故障诊断部17B对第二通电系统使用公知的方法诊断有无故障。在诊断为未发生故障的情况下,推定为第一通电系统发生故障,前进至为了进行第一通电系统的故障时处理的步骤1012(是)。另一方面,另一方面,在诊断为发生故障的情况下,推定为第一通电系统以及第二通电系统双方发生故障,前进至为了进行所有通电系统故障时处理的步骤1013(否)。
在步骤1004中,在第一电流限制值运算部13A中,为了判断第一变换器1A的过热保护的必要性,判定当前的第一电流限制值CA%是否比第一过热保护用电流限制值HA%大。第一过热保护用电流限制值HA%是通过在第一过热防止逻辑部15A中并行实施的后述处理根据第一变换器1A相关的温度TA运算的,并在第一电流限制值运算部13A中被使用。
在判定为当前的第一电流限制值CA%比第一过热保护用电流限制值HA%大的情况下前进至步骤1005(是),另一方面,在判定为当前的第一电流限制值CA%低于第一过热保护用电流限制值HA%的情况下省略步骤1005并前进至步骤1006(否)。
在步骤1005中,作为第一电流限制值CA%采用第一过热保护用电流限制值HA%,使第一电流限制值CA%降低至第一过热保护用电流限制值HA%为止。这是由于,在步骤1004中判定为当前的第一电流限制值CA%比用于抑制第一变换器1A的过热状态的第一过热保护用限制值HA%大,即,判断为如果以当前的第一电流限制值CA%持续通电则不能防止第一变换器1A变为过热状态。
在步骤1006中,在第二电流限制值运算部13B中,为了判断第二变换器1B的过热保护的必要性,判定当前的第二电流限制值CB%是否比第二过热保护用电流限制值HB%大。第二过热保护用电流限制值HB%是通过在第二过热防止逻辑部15B中并行实施的后述处理根据第二变换器1B相关的温度TB运算的,并在第二电流限制值运算部13B中被使用。
在判定为当前的第二电流限制值CB%比第二过热保护用电流限制值HB%大的情况下前进至步骤1007(是),另一方面,在判定为当前的第二电流限制值CB%低于第二过热保护用电流限制值HB%的情况下省略步骤1007并前进至步骤1008(否)。
在步骤1007中,作为第二电流限制值CB%采用第二过热保护用电流限制值HB%,使第二电流限制值CB%降低至第二过热保护用电流限制值HB%为止。这是由于,在步骤1006中判定为当前的第二电流限制值CB%比用于抑制第二变换器1B的过热状态的第二过热保护用限制值HB%大,即,判断为如果以当前的第二电流限制值CB%持续通电则不能防止第二变换器1B变为过热状态。
在步骤1008中,在综合电流限制值运算部14中,将第一电流限制值CA%和第二电流限制值CB%的总和作为综合电流限制值CT%运算。通过在目标电流值运算部3中使用该综合电流限制值CT%,能够限制由第一变换器1A以及第二变换器1B构成的所有变换器的总输出。
在步骤1009中,在电压分配常数运算部12中,将第一电流限制值CA%相对于综合电流限制值CT%的比例作为第一电压分配常数VA%运算(第一电压分配常数VA%=第一电流限制值CA%/综合电流限制值CT%)。
在步骤1010中,与步骤1009相同,在电压分配常数运算部12中,将第二电流限制值CB%相对于综合电流限制值CT%的比例作为综合电流限制值CT%运算(第二电压分配常数VB%=第二电流限制值CB%/综合电流限制值CT%)。
通过在电压分配部6使用该第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%,决定第一变换器1A和第二变换器1B的输出比例。
在步骤1011中,因诊断为第二通电系统发生故障而进行第二通电系统故障时处理,该处理结束后,前进至步骤1004,关于第二通电系统故障时处理子程序的内容在后文说明。
在步骤1012中,因诊断为第一通电系统发生故障而进行第一通电系统故障时处理,该处理结束后,前进至步骤1004,关于第一通电系统故障时处理子程序的内容在后文说明。
在步骤1013中,因诊断为第一通电系统以及第二通电系统双方发生故障而进行所有通电系统故障时处理,该处理结束后,前进至步骤1004,关于所有通电系统故障时处理子程序的内容在后文说明。
图4的流程图是在图3的步骤1011中表示的第二通电系统故障时处理子程序的一个例子。需要说明的是,故障时处理标识P1的初始值为0。
在步骤2001中,判定表示步骤2002~步骤2008的故障时处理是否实施的故障时处理标识P1是否为零。如后文所述,此处的故障时处理标识P1在实施步骤2002~步骤2007之后运行步骤2008时从零变更为1。
在判定故障时处理标识P1为零的情况下前进至为了进行故障时处理的步骤2002(是),另一方面,在判定故障时处理标识P1为1的情况下,由于故障时处理已实施,因此省略步骤2002~步骤2008的故障时处理,前进至为了进行通过图3的步骤1004~步骤1007的过热保护处理的步骤1004(否)。
在步骤2002中,将诊断为故障的第二通电系统中包含的第二变换器1B的输出强制停止。具体来说,在步骤1002中诊断为第二通电系统有故障的情况下,第二故障诊断部17B将第二诊断结果标识FB设定为1,通过基于该第二诊断结果标识的信号被输入至第二变换器1B的输出停止机构,使第二变换器1B的输出停止。
在步骤2003中,在第一电流限制值运算部13A中,对当前的第一电流限制值CA%加上当前的第二电流限制值CB%作为新的第一电流限制值CA%,另外,在第二电流限制值运算部13B中将新的第二电流限制值CB%变更为0%。
在本实施方式中,由于当前的第一电流限制值CA%为初始值的50%,且当前的第二电流限制值CB%为初始值的50%,因此将第一电流限制值CA%变更为100%,并且将第二电流限制值CB%变更为0%。由此,使诊断为正常的第一通电系统中包含的第一变换器1A的输出比例增大为100%,另一方面,使诊断为故障的第二通电系统中包含的第二变换器1B的输出比例减少为0%。
另一方面,在当前的第一电流限制值CA%以及当前的第二电流限制值CB%由过热保护等导致例如均降低至40%的情况下,将第一电流限制值CA%变更为80%,并且将第二电流限制值CB%变更为0%。
在诊断为故障前的第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%例如均为50%的情况下,综合电流限制值CT%(=第一电流限制值CA%+第二电流限制值CB%)在故障前后一直为100%不变。因此,由于在目标电流值运算部3中基于目标辅助转矩运算的目标电流值未被利用综合电流限制值CT%减少修正,因此抑制了诊断为故障以后的所有变换器的总输出的下降。因此,在诊断为故障以后重新开始转向时,能够抑制与诊断为故障前相比转向力急剧增加。
另外,第二变换器1B的输出通过在步骤2002中第二诊断结果标识FB的信号从第二故障诊断部17B输入至第二变换器1B的输出停止机构中而直接关闭,但是在步骤2003中,如果第二通电系统的第二控制部没有故障也能够从第二控制部限制,从而能够双重地停止输出。
在步骤2004~步骤2006中,基于在步骤2003变更的第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%,分别运算综合电流限制值CT%、第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%。由此,根据第二通电系统发生故障的诊断结果,设定第一变换器1A和第二变换器1B的输出比例以及所有变换器的总输出的限制值。步骤2004~步骤2006的详细处理内容因为与步骤1008~步骤1010相同而省略说明。
在步骤2007中,在第一电流限制值运算部13A中,判定通过方向盘110转向是否进行。
具体来说,除d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*以外,转向转矩ST、电动机140的磁极角度(磁极位置)、电动机140的转速、方向盘110的转向角度SA、方向盘110的转速、流向第一绕组群2A的各绕组UA、VA、WA的输出电流iu1、iv1、iw1或电源电流等各参数的检测值或运算值、或者将这些各参数的值通过公知的方法推定的推定值为一定值以上的情况下,能够判定通过方向盘110转向。
在步骤2007中,在判定为通过方向盘110转向的情况下前进至步骤2008(是),另一方面,在判定为没有通过方向盘110转向的情况下重复步骤2007(否)。
在步骤2008中,如上所述,将表示步骤2002~步骤2006的故障时处理已实施的故障时处理标识P1设定为1,然后,前进至为了进行过热保护处理的步骤1004。
在步骤2007中在未转向的情况下不跳转至步骤2008乃至步骤1004~步骤1007的过热保护处理的原因是为了避免第一电流限制值CA%因第一过热保护用电流限制值HA%而降低。由此,在重新开始转向时,综合电流限制值CT%变得与诊断为故障前的值相同,对所有变换器的总输出的限制值在故障诊断前后也不变化。因此,由于相对于在目标辅助转矩运算部20运算的目标辅助转矩而电动机140等实际产生的转向辅助力与诊断为故障前相比难以变化,所以能够抑制转向力以对车辆200的操纵性造成的影响急剧增加的现象。
图5的流程图是在图3的步骤1012中表示的第一通电系统故障时处理子程序的一个例子。需要说明的是,故障时处理标识P2的初始值为0。
虽然步骤2001~步骤2008是包含第二变换器1B的第二通电系统在故障情况下的故障时处理等,但是因为步骤3001~步骤3008是包含第一变换器1A的第一通电系统故障的情况下的故障时处理等,由于实施与步骤2001~步骤2008相同的处理,因此简单说明。
在步骤3001中,与步骤2001相同,在判定表示步骤3002~步骤3008的故障时处理是否实施的故障时处理标识P2为表示未实施故障时处理的零的情况下前进至为了进行故障时处理的步骤3002(是)。另一方面,在判定故障时处理标识P2为表示已实施故障时处理的1的情况下,省略步骤3002~步骤3008的故障时处理,前进至为了进行图3的步骤1004~步骤1007的过热保护处理的步骤1004。
在步骤3002中,与步骤2002相同,将诊断为故障的第一通电系统中包含的第一变换器1A的输出强制停止。
在步骤3003中,与步骤2003相同,在第二电流限制值运算部13B中,对当前的第二电流限制值CB%加上当前的第一电流限制值CA%作为新的第二电流限制值CB%,另外,在第一电流限制值运算部13A中将新的第一电流限制值CA%变更为0%。步骤3004~步骤3006与步骤2004~步骤2006相同。
在步骤3007中,与步骤2007相同,在第二电流限制值运算部13B中,判定是否进行通过方向盘110转向,在判定为方向盘110转向的情况下前进至步骤3008(是),另一方面,在判定为方向盘110未转向的情况下重复步骤3007(否)。
在步骤3008中,与步骤2008相同,将表示步骤3002~步骤3006的故障时处理已实施的故障时处理标识P2设定为1。在步骤3008结束以后,前进至为了进行过热保护处理的步骤1004。
图6的流程图是在图3的步骤1013中表示的所有变换器故障处理时子程序的一个例子。
在步骤4001中,将诊断为故障的所有通电系统中包含的第一变换器1A以及第二变换器1B这两个变换器的输出强制停止。具体来说,在步骤1001中诊断为第一通电系统有故障的情况下,通过第一故障诊断部17A将第一诊断结果标识FA设定为1,在步骤1003中诊断为第二通电系统有故障的情况下,通过第二故障诊断部17B将第二诊断结果标识FB设定为1。然后,通过基于第一诊断结果标识FA的信号输入至第一变换器1A的输出停止机构,且基于第二诊断结果标识FB的信号输入至第二变换器1B的输出停止机构,使第一变换器1A以及第二变换器1B所有变换器的输出停止。
在步骤4002中,在第一电流限制值运算部13A中使新的第一电流限制值CA%为0%,另外,在第二电流限制值运算部13B中将新的第二电流限制值CB%变更为0%,前进至步骤1004。
需要说明的是,因为在步骤4002中设定为第一电流限制值CA%=0%且第二电流限制值CB%=0%,所以在步骤4002的处理结束以后,为了减轻电子控制单元150的处理负担也可以省略过热保护处理(步骤1004~步骤1007)。
另外,在步骤4002的处理结束后,在步骤1009以及步骤1010中,在运算“第一电压分配常数VA%=第一电流限制值CA%/综合电流限制值CT%”以及“第二电压分配常数VB%=第二电流限制值CB%/综合电流限制值CT%”的情况下,第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%均设定为0%。
图7的流程图表示的是在电子控制单元150中,根据第一通电系统以及第二通电系统的故障的有无,设定第一过热保护用电流限制值HA%或第二过热保护用电流限制值HB%的处理的一个例子,即,输出修正部18中第一过热防止逻辑部15A以及第二过热防止逻辑部15B,和第一故障诊断部17A以及第二故障诊断部17B中的处理内容的一个例子。
图7的流程图中表示的处理子程序通过电子控制单元150的每隔设定时间(例如每隔1ms)的嵌入处理来实施。
在步骤5001~步骤5003中,在第一故障诊断部17A或者第二故障诊断部17B中,进行与前述的步骤1001~步骤1003相同的处理。通过这些处理,在诊断为第一通电系统以及第二通电系统均正常的情况下前进至步骤5004,在诊断为第一通电系统正常但第二通电系统故障的情况下前进至步骤5005,在诊断为第二通电系统正常但第一通电系统故障的情况下前进至步骤5006。在诊断为第一通电系统以及第二通电系统均故障的情况下,不设定第一过热保护用电流限制值HA%以及第二过热保护用电流限制值HB%并结束本处理程序。
在步骤5004中,在第一过热防止逻辑部15A以及第二过热防止逻辑部15B中,参照正常时用过热保护图表,设定第一过热保护用电流限制值HA%和第二过热保护用电流限制值HB%。
在正常时用过热保护图表中有图8(a)所示的第一正常时用过热保护图表和图8(b)所示的第二正常时用过热保护图表这两者。第一正常时用过热保护图表相对于第一变换器1A相关的温度TA关联第一过热保护用电流限制值HA%并预先存储在第一过热防止逻辑部15A中。第一过热保护用电流限制值HA%是使第一通电系统中、例如第一变换器1A中,耐热性较低的特定的构成部件不发生过热故障的上限电流值。
第二正常时用过热保护图表对第二变换器1B相关的温度TB关联第二过热保护用电流限制值HB%并预先存储在第二过热防止逻辑部15B中。第二过热保护用电流限制值HB%是使第二通电系统中、例如第二变换器1A中耐热性较低的特定的构成部件不发生过热故障的上限电流值。在本实施方式中,由于第一变换器1A和第二变换器1A为相同结构,因此第一正常时用过热保护图表和第二正常时用过热保护图表相同,但在第一变换器1A和第二变换器1B具有不同结构的情况下,第一正常时用过热保护图表和第二正常时用过热保护图表也可以不同。
对正常时用过热保护图表中、例如第一正常时用过热保护图表更具体地说明,使温度TA和第一过热保护用电流限制值HA%以如下方式关联:第一变换器1A相关的温度TA在达到规定温度TAnor之前固定为50%,随着从规定温度TAnor上升而第一过热保护用电流限制值HA%从50%逐渐变低,在温度TA中最大温度TAmax时第一过热保护用电流限制值HA%变为零。
由此,在前述的步骤1004中,在第一变换器1A相关的温度TA不足规定温度TAnor的情况下,如果当前的第一电流限制值CA%为初始值的50%,则不会低于第一过热保护用电流限制值HA%,因此在前述的步骤1005中不进行使第一电流限制值CA%降低的处理。
另一方面,若温度TA从规定温度TAnor向最大温度TAmax上升则第一过热保护用电流限制值HA%逐渐降低,因此在前述的步骤1004中判定为,第一电流限制值CA%比第一过热保护用电流限制值HA%大。由此,通过实施前述的步骤1005而第一电流限制值CA%逐渐降低,在最大温度TAmax以上的温度TA下限制为不向第一变换器1A供应电流。对于第一变换器1A相关的温度TA的变化的第一过热保护用电流限制值HA%的降低量的变化率被设定为:相对于第一变换器1A的温度上升,转向力对车辆200的操纵性造成的影响不急剧增加。
第一正常时用过热保护图表中的最大温度TAmax是比耐热临界温度TAlim低的温度,耐热临界温度TAlim是指在不向第一变换器1A供应电流的情况下在第一变换器1A中的特定的构成部件(例如,开关半导体)发生过热故障时的构成部件温度(例如,开关半导体的触点附近的温度等)。通过像这样使用与耐热临界温度TAlim不同的最大温度TAmax,考虑到由其他的构成部件的发热导致的影响、由特定的构成部件和温度传感器16A的位置关系导致的温度差等,进一步降低第一变换器1A的过热故障的可能性。
在第一正常时用过热保护图表中未达到规定温度TAnor时第一过热保护用电流限制值HA%为50%,在第二正常时用过热保护图表中未达到规定温度TBnor时第二过热保护用电流限制值HB%为50%。这是由于如果第一通电系统以及第二通电系统没有故障,则将从第一变换器1A以及第二变换器1B供应的电流等分,为了在第一变换器1A以及第二变换器1B中使与电流值的平方大致成比例的发热量的总和为最小,而将第一变换器1A和第二变换器1B的输出比例的初始值设为50%:50%。
另外,第一过热保护用电流限制值HA%在规定温度TAnor以上时从50%逐渐减少并在最大温度TAmax时变为0,并且,第二过热保护用电流限制值HB%在规定温度TBnor以上时从50%逐渐减少并在最大温度TBmax时变为0的理由如下。即,以第一正常时用过热保护图表为例说明的话,原因在于,在以50%的第一过热保护用电流限制值HA%向第一变换器1A供应电流的情况下,在第一变换器1A相关的温度TA中,第一通电系统中耐热性较低的特定的构成部件变为与达到最大温度TAmax时相同的温度状态是在规定温度TAnor
在第一过热防止逻辑部15A中,基于从第一温度传感器16A得到的第一变换器1A相关的温度TA,通过参照第一正常时用过热保护图表,设定第一过热防止用电流限制值HA%。同样地,在第二过热防止逻辑部15B中,基于从第二温度传感器16B得到的第二变换器1B相关的温度TB,通过参照第二正常时用过热保护图表,设定第二过热防止用电流限制值HB%。
在步骤5005中,参照在诊断为第一通电系统正常但第二通电系统故障的情况下的故障时用过热保护图表(以下,称为“第一故障时用过热保护图表”),设定第一过热保护用电流限制值HA%。
第一故障时用过热保护图表如图9所示,相对于第一变换器1A相关的温度TA关联第一过热保护用电流限制值HA%并预先存储在第一过热防止逻辑部15A中。
对第一故障时用过热保护图表进一步具体地说明的话,使温度TA和第一过热保护用电流限制值HA%以如下方式关联,随着第一变换器1A相关的温度TA从规定温度TAabn上升,第一过热保护用电流限制值HA%从100%逐渐降低,在温度TA中在最大温度TAmax时第一过热保护用电流限制值HA%变为零。
在第一故障时用过热保护图表中未达到规定温度TAabn时第一过热保护用电流限制值HA%为100%的原因在于,若诊断为第二通电系统故障,则将第一电流限制值CA%从50%变更为100%,因此根据变更,能够在步骤1004中恰当地判断过热保护的必要性。
与前述的正常时用过热保护图表相同,在第一通电系统中的耐热性低的特定的构成部件中不发生过热故障的上限电流值即第一过热保护用电流限制值HA%随着第一变换器1A相关的温度TA从最大温度TAmax变低而变高,但是第一过热保护用电流限制值HA%达到100%是在规定温度TAabn下。该规定温度TAabn比前述的正常时过热保护图表中的规定温度TAnor低。
将第二通电系统故障时的第一过热保护用电流限制值HA%、和在正常时用过热保护图表中表示的第二通电系统正常时的第一过热保护用电流限制值HA%比较的话,在第一变换器1A相关的温度TA(在正常时的情况下也可以是温度TB)中从最大温度TAmax降低至规定温度TAnor为止是相同的,但是正常时的第一过热保护用电流限制值HA%在未达到规定温度TAnor时固定为50%,与此相对故障时的第一过热保护用电流限制值HA%随着从未达到规定温度TAnor到降低至规定温度TAabn而进一步上升,在未达到规定温度TAabn时固定为100%。
而且,将第二通电系统故障时的第一故障时用过热保护图表中的第一过热保护用电流限制值HA%、和正常时用过热保护图表中的第一过热保护用电流限制值HA%与第二过热保护用电流限制值HB%的相加值即所有变换器的过热保护用电流限制值(HA%+HB%)进行比较的话,均随着温度TA(在正常时的情况下也可以是温度TB)从最大温度TAmax降低而逐渐上升达到100%。但是,正常时的所有变换器的过热保护用电流限制值(HA%+HB%)达到100%是在规定温度TAnor,第二通电系统故障时的电流限制值HA%达到100%是在比规定温度TAnor低的规定温度TAabn。因此,伴随温度TA的上升的第一电流限制值CA%的降低率在诊断为第一通电系统以及第二通电系统均未故障的正常诊断时、和在诊断为其中一个第二通电系统故障的故障诊断时不同。
特别是,在过热保护处理(步骤1004~步骤1007)中,在诊断为第二通电系统故障的情况下第一电流限制值CA%开始降低的下限温度(规定温度TAabn)比在诊断为第一通电系统以及第二通电系统均正常的情况下的第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%开始降低的下限温度(规定温度TAnor)低。这是由于,因为在诊断为第二通电系统故障的情况下通过诊断为正常的第一通电系统中包含的第一变换器1A供应两台变换器的量的输出,所以通过过热保护处理,从比在诊断为正常的情况下还低的温度限制电流,避免由包含第一变换器1A的第一通电系统的过热导致的二次故障。
进一步说明的话,在过热保护处理(步骤1004~步骤1007)中,在诊断为第二通电系统故障的情况下第一电流限制值CA%伴随第一变换器1A的温度TA的上升而从100%降低的降低率比在诊断为第一通电系统以及第二通电系统均正常的情况下第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%降低的降低率缓慢。这是由于,考虑到两台的量的电流向诊断为正常的第一通电系统中包含的第一变换器1A集中且构成部件的温度上升速度变快,通过放缓相对于第一变换器1A相关的温度TA的上升的第一电流限制值CA%的降低速度(即,相对于第一变换器1A的温度上升的所有变换器的总输出的降低速度),使转向力伴随温度上升不急剧增加。
在步骤5006中,参照在诊断为第二通电系统正常但第一通电系统故障的情况下的故障时用过热保护图表(以下,称为“第二故障时用过热保护图表”)设定第二过热保护用电流限制值HB%。
关于第二故障时用过热保护图表,由于在本实施方式中第一变换器1A和第二变换器1B为相同结构,所以与第一故障时用过热保护图表相同,因此省略说明。
图10的时间图示意性地表示的是在诊断为第二通电系统故障的时刻前后,第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%、综合电流限制值CT%、和第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%的时间变化的一个例子。需要说明的是,假设驾驶员在故障前的时刻t1暂时结束转向,在诊断为故障后的时刻t3重新开始转向。
在时刻t1下,第一通电系统以及第二通电系统中未发生故障,第一变换器1A相关的温度TA(也可以是第二变换器1B相关的温度TB)不超过图4的正常时用过热保护图表中的规定温度TAnor,所以第一电流限制值CA%以及第二电流限制值CB%为初始值的50%不变。而且,综合电流限制值CT%为100%,第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%为50%。因此,第一变换器1A以及第二变换器1B的输出比例为50%:50%。并且控制为,所有变换器的总输出的限制值为100%不变,电动机140的产生转矩为根据目标辅助转矩的值。
在时刻t2下,若诊断为第二通电系统发生故障,则将第二电流限制值CB%从50%变更为0%,相应地,将第一电流限制值CA%从50%变更为100%。由此,使第一电压分配常数VA%和第二电压分配常数VB%的比例即输出比例为100%:0%,禁止来自故障的第二通电系统中包含的第二变换器的输出,并且使综合电流限制值CT%为与时刻t2前的时刻t1相同的100%不变。
而且,在时刻t3重新开始转向时,开始图3的步骤1004~步骤1007的过热保护处理,在时刻t4第一变换器1A相关的温度TA超过图9中的第一故障时用过热保护图表的规定温度TAabn时,通过使第一电流限制值CA%从100%逐渐降低,而综合电流限制值CT%以及第一电压分配常数CA%从100%逐渐降低。
也就是说,在诊断为故障以后重新开始转向的情况下,相对于在目标辅助转矩运算部20运算的目标辅助转矩电动机140等(包括减速机160)实际产生的转向辅助力,与诊断为故障以前相比基本没有变化。而且,在利用这样的转向辅助力辅助转向力的状态下重新开始转向,然后,转向力由于过热保护而逐渐变大。
因此,即使在第二通电系统的故障诊断前后驾驶员不连续地进行转向的情况下,也能够使驾驶员感知故障而不带来有损车辆200的操纵性的程度的过度的不协调感,进而能够使车辆200的行驶安全性提高。
可以想到如下情况,由于例如在时刻t1下第一变换器1A相关的温度TA已超过规定温度TAabn等原因,而在从时刻t2到时刻t3为止的非转向期间中的温度TA超过了规定温度Aabn。但是,在这种情况下也同样,由于只要不通过方向盘110转向,过热保护处理就不实施,因此第一电流限制值CA%不降低。即便如此,在非转向期间目标辅助转矩不运算,或设定为零,第一变换器1A由于无输出而不发热地变为自然冷却状态,因此不立即实施过热保护处理也没有问题。
假设在驾驶员在故障诊断前后连续地持续进行转向的情况下,如果在时刻t2诊断为第二通电系统故障,则将第二电流限制值CB%变更为0%,并且将第一电流限制值CA%变更为100%,使过热保护处理在步骤2007或步骤3007不待命地立即实施。而且,在第一变换器1A相关的温度TA超过规定温度TAabn时使第一电流限制值CA%逐渐降低,从而综合电流限制值CT%以及第一电压分配常数CA%逐渐降低。因此,能够抑制诊断为故障以后转向力急剧增加,能够使驾驶员感知故障而不带来有损车辆200的操纵性的程度的过度的不协调感。
在前述的实施方式中,将图9所示的内容作为一个例子对第一故障时用过热保护图表进行了说明,但是不仅限于此,也可以使用图11所示的内容设定第一过热保护用电流限制值HA%。
图9的第一故障时用过热保护图表(以下,称为“图表1”)的最大温度TAmax比图11的第一故障时用过热保护图表(以下,称为“图表2”)中的最大温度TAmax1高,在图表1以及图表2中相对于温度TA的上升第一过热保护用电流限制值HA%降低的倾斜部有如下不同,与在图表1中相比,其在图表2中向低温侧偏移。因此,图表1的规定温度TAabn在图表2中也相对较低。
像这样将图表2的第一过热保护用电流限制值HA%相对图表1向低温侧偏移的理由如下。
即,在诊断为正常的第一通电系统中包含的第一变换器1A中耐热性低的特定的构成部件和温度传感器16A的温度差是由特定的构成部件和温度传感器16A之间的传热损失等引起的。而且,温度传感器16A与特定的构成部件的温度差由于流向诊断为正常的第一变换器1A的电流量在故障时增加,而有有可能在故障使比正常时变大。另外,虽然在温度传感器16A的检测温度中基本不会出现,但是也可以想到特定的构成部件受到其他的构成部件的发热的影响。由此,即使是相同的温度TA,在故障时的特定的构成部件的实际温度有可能比正常时高。因此,为了更可靠地阻止由在诊断为正常的第一通电系统中的第一变换器1A的过热导致的二次故障的发生,使图表2的第一过热保护用电流限制值HA%相对于图表1向低温侧偏移。
使用在第一过热保护逻辑部中存储的图表1和图表2中的哪一个图表设定的第一过热保护用电流限制值HA%,也可以基于第一电流限制值运算部13A决定被诊断为正常的第一通电系统中第一变换器1A的输出的参数、例如、第一电流限制值CA%、d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*、流向第一绕组群2A的各绕组UA、VA、WA的电流iu1、iv1、iw1或电源电流来决定。
需要说明的是,在如上所述的实施方式中,例如,在诊断为第二通电系统故障的情况下,将第二变换器1B的输出强制停止,并且,将第二电流限制值CB%设定为0%。但是,第一故障诊断部17A以及第二故障诊断部17B能够诊断第一通电系统以及第二通电系统中的故障模式,根据诊断的故障模式,例如,可能会有在诊断为故障的第二通电系统中的第二变换器1B能够输出的情况。在这样情况下,也可以代替在诊断为故障的第二通电系统中的第二变换器1B的输出完全停止,而容许第二变换器1B的最小限度的输出,使其辅助诊断为正常的第一通电系统中的第一变换器1A的输出。例如,在前述的实施方式中,也可以省略步骤2002,在步骤2003中,使第二电流限制值CB%向α%(>0%)降低,并且对当前的第一电流限制值CA加上当前的第二电流限制值CB%(≠α%)以后减去α从而运算出新的第一电流限制值CA%(CA%=CA%+CB%-α%)。
在前述的实施方式中,作为过热保护处理,输出修正部18(特别是第一电流限制值运算部13A以及第二电流限制值运算部13B)在例如诊断为第二通电系统发生故障的情况下,以使对诊断为正常的第一通电系统的第一变换器1A的第一电流限制值CA%基于与第一变换器1A相关的温度TA对应的第一过热保护用电流限制值HA%降低、而使综合电流限制值CT%逐渐降低的方式,通过根据诊断为正常的通电系统中包含的变换器(以下,称为“正常变换器”)相关的温度使对正常变换器的输出的限制值减少,从而使对所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。像这样的输出修正部18中的过热保护处理,也可以代替使用正常变换器相关的温度,而如以下三个例子这样,使用其他参数进行。
作为第一个例子的过热保护处理,输出修正部18在例如诊断为第二通电系统发生故障的情况下,在诊断为故障之后进行转向时,也可以基于诊断为正常的第一通电系统中的第一变换器1A的输入电流或输出电流的变化、或者第一变换器1A的输入电流或输出电流的累计值,使对第一变换器1A的第一电流限制值CA%减少,而使综合电流限制值CT%逐渐降低。
作为第二个例子的过热保护处理,输出修正部18在例如诊断为第二通电系统发生故障的情况下,在诊断为故障之后进行转向时,也可以基于在目标电流值运算部3中运算的d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*的变化,或者这些指令值的累计值,使对诊断为正常的第一通电系统的第一变换器1A的第一电流限制值CA%减少,而使综合电流限制值CT%逐渐降低。
在第二个例子的过热保护处理中,为了更高精度地推定第一变换器1A以及第二变换器1B的温度上升,优选的是,基于在d轴电流指令值Id*以及q轴电流指令值Iq*的值上考虑了在输出修正部18得到的第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%乃至综合电流限制值CT%的值,使对第一变换器1A的第一电流限制值CA%减少,而使综合电流限制值CT%降低。作为考虑了第一电压分配常数VA%以及第二电压分配常数VB%乃至综合电流限制值CT%的值,可以例举的有例如电压分配部6的输出即用于第一绕组群2A(第一变换器1A)的d轴电压指令值Vd1以及q轴电压指令值Vq1、和用于第二绕组群2B(第二变换器1B)的d轴电压指令值Vd2以及q轴电压指令值Vq2。
作为第三个例子的过热保护处理,输出修正部18在例如诊断为第二通电系统发生故障的情况下,在诊断为故障之后进行转向时,也可以基于电动机140的转速的变化或者该转速的累计值,使对第一变换器1A的第一电流限制值CA%减少,而使综合电流限制值CT%逐渐降低。
除了这些过热保护处理以外,输出修正部18也可以通过基于电动机140的磁极角度的变化或累计值、转向转矩的变化或累计值、方向盘110的角度的变化或累计值、或者方向盘110的转速的变化或累计值,使对正常变换器的输出的限制值减少,而使对所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。通过使用这些参数,能够在过热保护处理中,推定正常变换器相关的温度。输出修正部18也可以构成为,考虑由正常变换器的放热导致的温度降低,对用于推定正常变换器相关的温度的前述累计值伴随着时间的经过而作减法。
如上所述,本发明的电动机的控制装置以及控制方法能够适用于具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统的电动机。
在前述的实施方式中,在通电系统为N(2以上的自然数)个的情况下,绕组和变换器的组合也各自为N台,但是对各变换器的电流限制值的初始值为(100/N)%。在变换器中的M(1以上的自然数且M>N)台诊断为故障的情况下,作为故障时处理,将诊断为故障的变换器的输出停止,且将电流限制值设定为0%,同时,将对诊断为正常的变换器的电流限制值从(100/N)%提升为(100/(N-M))%即可。
前述的实施方式有时是以第二通电系统故障且第一通电系统正常为前提进行说明的情况,同样地,也可以是以第一通电系统故障且第二通电系统正常为前提进行说明。
附图标记说明
1A:第一变换器
1B:第二变换器
2A:第一绕组群
2B:第二绕组群
3:目标电流运算部
4:输出电压运算部
5:马达旋转运算部
6:电压分配部
12:电压分配常数运算部
13A:第一电流限制值运算部
13B:第二电流限制值运算部
14:综合电流限制值运算部
15A:第一过热逻辑部
15B:第二过热逻辑部
16A:第一温度传感器
16B:第二温度传感器
17A:第一故障诊断部
17B:第二故障诊断部
18:输出修正部
100:电动助力转向系统
110:方向盘
140:电动机
150:电子控制单元

Claims (15)

1.一种电动机的控制装置,该电动机具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统,并在电动助力转向系统中产生转向辅助力,所述电动机的控制装置的特征在于,构成为包括:
故障诊断部,其诊断各通电系统中的变换器的故障;
输出修正部,其在通过所述故障诊断部诊断为一部分通电系统中的变换器故障的情况下,一方面使诊断为故障的故障变换器的输出比例减少,另一方面使未诊断为所述故障的正常变换器的输出比例增大,抑制诊断为所述故障后的所有变换器的总输出下降;
所述输出修正部构成为,将诊断为所述故障以后进行转向作为条件,使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
2.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部通过根据所述正常变换器相关的温度使对所述正常变换器的输出的限制值减少,由此使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
3.如权利要求2所述的电动机的控制装置,其特征在于,
所述正常变换器相关的温度是由设置于所述正常变换器的内部的温度检测器检测出的温度。
4.如权利要求2所述的电动机的控制装置,其特征在于,
所述输出修正部构成为,在所述各通电系统中的变换器均诊断为未故障的情况下,也根据所述正常变换器相关的温度,使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低,
使对所述所有变换器的总输出的限制值降低的降低量在所述各通电系统中的变换器均诊断为未故障的正常诊断时和所述一部分通电系统中的变换器诊断为故障的故障诊断时不同。
5.如权利要求4所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在所述正常变换器相关的温度中,对所述所有变换器的总输出的限制值降低的下限温度在所述故障诊断时比在所述正常诊断时低。
6.如权利要求4所述的电动机的控制装置,其特征在于,
相对于所述正常变换器相关的温度的增减,使对所述所有变换器的总输出的限制值降低的降低量的变化在所述故障诊断时比在所述正常诊断时缓慢。
7.如权利要求4所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在所述正常变换器相关的温度中,对所述所有变换器的总输出的限制值变为0时的温度在所述故障诊断时比所述正常诊断时低。
8.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部基于所述正常变换器的输入电流或输出电流的变化、或者所述正常变换器的输入电流或输出电流的累计值,使对所述正常变换器的输出的限制值减少,并使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
9.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部基于对所述正常变换器的电流指令值的变化或累计值,使对所述正常变换器的输出的限制值减少,并使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
10.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部基于所述电动机的转速的变化或累计值,使对所述正常变换器的输出的限制值减少,并使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
11.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部基于所述电动机的磁极角度的变化或累计值,使对所述正常变换器的输出的限制值减少,并使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
12.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部基于转向转矩的变化或累计值,使对所述正常变换器的输出的限制值减少,并使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
13.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部基于方向盘的角度的变化或累计值,使对所述正常变换器的输出的限制值减少,并使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
14.如权利要求1所述的电动机的控制装置,其特征在于,
在诊断为所述故障以后进行转向时,所述输出修正部基于方向盘的转速的变化或累计值,使对所述正常变换器的输出的限制值减少,并使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
15.一种电动机的控制方法,该电动机具备多个由变换器和对应多个相的绕组构成的通电系统,并在电动助力转向系统中产生转向辅助力,所述电动机的控制方法的特征在于,
诊断各通电系统中的变换器的故障;
在一部分通电系统中的变换器诊断为故障的情况下,一方面使诊断为故障的故障变换器的输出比例减少,另一方面使未诊断为所述故障的正常变换器的输出比例增大,抑制诊断为所述故障后的所有变换器的总输出下降;
将诊断为故障以后进行转向作为条件,使对所述所有变换器的总输出的限制值逐渐降低。
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