CN107521554B - 电动助力转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种缓和驾驶者对转向感觉到的不协调感的电动助力转向装置。ECU(50)在检测到异常相时，停止对异常相的绕组(86u、86v、86w)中的任一个的通电，并且对异常相以外的两相的绕组(86u、86v、86w)中的两个通电，车速V越高，使对异常相以外的两相的绕组(86u、86v、86w)中的两个通电的电流值越小。

Description

电动助力转向装置
技术领域
本发明涉及一种电动助力转向(Electric Power Steering)装置，其在方向控制把手(handle)的操作时，从马达(motor)给予辅助驾驶者转向的力(转向辅助力)。
背景技术
设于车辆中的电动助力转向装置是通过使电动马达驱动来产生转向辅助力。作为电动马达，例如使用具有U相、V相、W相绕组的三相交流型马达。三相交流型马达在任一相产生断线等异常时，在通常的控制下无法再驱动。专利文献1、专利文献2揭示了一种使用除发生了异常的相(称作异常相)以外的剩余两相来驱动马达(无刷马达(brushless motor))的控制(称作异常发生时通电控制)。专利文献1、专利文献2的发明是在通过异常发生时通电控制来驱动马达时，当转子的磁极通过异常相、例如U相的绕组上时，加大V相及W相的电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-147531号公报
专利文献2：日本专利特开2012-147532号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
根据专利文献1、专利文献2的发明，由于马达电流的变动幅度变大，转向辅助力的变动幅度也变大，因此驾驶者有时会觉得转向操作有不协调感。例如，当电流急遽增加时，转向辅助力会急遽增加，因此驾驶者会感觉到转向力暂时变轻的不协调感。当电流急遽减少时，转向辅助力急遽减少，因此驾驶者会感觉到转向力暂时变重的不协调感。这种转向辅助力的变化在车辆高速行驶时、或在包含舵角零点的规定范围内(舵角中立点)操作方向控制把手时会显著产生。
而且，当转子的磁极通过异常相时，由于要加大相电流且设为高占空(duty)，因此从电池等电源供给至马达的电源电流将变大。然而，若电源电流大的状态持续，则车辆的保险丝(fuse)有可能熔断。为了防止该现象，在转子的磁极通过异常相时必须限制电源电流，但若限制电源电流，则转向辅助力将减少，驾驶者会感觉到方向盘在转向方向上卡住。
本发明是考虑到此种问题而完成，其目的在于提供一种缓和驾驶者对转向所感觉到的不协调感的电动助力转向装置。
[解决问题之技术手段]
第1发明是一种电动助力转向装置，包括：三相交流型马达，具有三相的绕组；驱动电路，对所述马达的各绕组通电以激磁；驱动控制装置，控制所述驱动电路；以及异常相检测部，检测所述三相中发生了异常的相即异常相，该电动助力转向装置还包括：车速传感器，检测车速，所述驱动控制装置在由所述异常相检测部检测到所述异常相时，控制所述驱动电路，以停止对所述异常相的所述绕组的通电，并且对所述异常相以外的两相的所述绕组进行通电，由所述车速传感器检测出的车速越高，则使对所述异常相以外的两相的所述绕组通电的电流值越小。
根据第1发明，当检测到异常相时，停止对异常相的绕组的通电，并且对异常相以外的两相的绕组进行通电，此时，车速越高，则使对异常相以外的两相的绕组通电的电流值越小。如此，在异常发生时通电控制中，在驾驶者对转向感觉到不协调感的车辆高速行驶时减小转向辅助力，因此能够缓和驾驶者对转向的不协调感。而且，通过在车辆高速行驶时减小转向辅助力，从而能够使车辆稳定地行驶。
所述驱动控制装置也可在由所述车速传感器检测出的车速为规定车速以上时，控制所述驱动电路以停止对所述异常相以外的两相的所述绕组的通电。如此，在驾驶者对转向辅助感觉到不协调感的车辆高速行驶的场景下停止通电而将转向辅助力设为零，因此能够消除驾驶者对转向的不协调感。
第2发明是一种电动助力转向装置，包括：三相交流型马达，具有三相的绕组；驱动电路，对所述马达的各绕组通电以激磁；驱动控制装置，控制所述驱动电路；以及异常相检测部，检测所述三相中发生了异常的相即异常相，所述电动助力转向装置还包括：舵角传感器，检测舵角，所述驱动控制装置在由所述异常相检测部检测到所述异常相时，控制所述驱动电路，以停止对所述异常相的所述绕组的通电，并且对所述异常相以外的两相的所述绕组进行通电，当由所述舵角传感器检测出的所述舵角处于包含零点的规定范围内时，使对所述异常相以外的两相的所述绕组通电的电流值比所述舵角处于所述规定范围外时小。
根据第2发明，当检测到异常相时，停止对异常相的绕组的通电，并且对异常相以外的两相的绕组进行通电，此时，当舵角处于包含零点的规定范围内时，使对异常相以外的两相的绕组通电的电流值比舵角处于规定范围外时小。如此，在异常发生时通电控制中，在驾驶者对转向感觉到不协调感的舵角中立点附近减小转向辅助力，因此能够缓和驾驶者对转向的不协调感。
所述驱动控制装置也可在由所述舵角传感器检测出的所述舵角处于所述规定范围内时，控制所述驱动电路以停止对所述异常相以外的两相的所述绕组的通电。如此，在驾驶者对转向辅助感觉到不协调感的舵角中立点附近停止通电而将转向辅助力设为零，因此能够消除驾驶者对转向的不协调感。
[发明的效果]
根据本发明，在异常发生时通电控制中，在驾驶者对转向感觉到不协调感的场景下减小转向辅助力，因此能够缓和驾驶者对转向的不协调感。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的电动助力转向装置的概略结构图。
图2是关于所述电动助力转向装置的一部分的电路结构图。
图3是表示对驱动控制装置(Electronic Control Unit，ECU)的输入及输出与ECU的内部结构及功能的图。
图4是表示本实施方式中的ECU的处理的整体的流程图。
图5是通常时通电控制中的ECU的功能框图。
图6是表示通常时通电控制中的各相的扭矩、转向辅助扭矩与各相的电流的波形的一例的图。
图7是ECU的异常判定处理的流程图。
图8是ECU的异常相确定处理的流程图。
图9是异常发生时通电控制中的ECU的功能框图。
图10是将异常相为U相时的电角度与相指示电流相关联的映射图(map)。
图11是将异常相为V相时的电角度与相指示电流相关联的映射图。
图12是将异常相为W相时的电角度与相指示电流相关联的映射图。
图13是表示车速与增益(gain)的关系的图。
图14是对图10所示的映射图进行修正后的映射图。
图15是对图11所示的映射图进行修正后的映射图。
图16是对图12所示的映射图进行修正后的映射图。
图17是表示舵角与增益的关系的图。
具体实施方式
以下，对于本发明的电动助力转向装置，列举较佳的实施方式，并参照附图来进行详细说明。另外，关于成为下述实施方式的基础的结构、及在下述实施方式中进行的通常时通电控制，在所述专利文献1、专利文献2(日本专利特开2012-147531号公报、日本专利特开2012-147532号公报)中有所揭示。
I.一实施方式
A.结构的说明
1.电动助力转向装置10的整体
图1是本发明的一实施方式的电动助力转向装置10(以下也称作“助力转向装置10”)的概略结构图。图2是关于助力转向装置10的一部分的电路结构图。
如图1所示，助力转向装置10具有方向控制把手12(方向盘(steering wheel))、转向轴(steering shaft)14、齿条(rack)轴16、拉杆(tie-rod)18以及作为转向轮的左右前轮20。转向轴14、齿条轴16及拉杆18构成将驾驶者对方向控制把手12的转向动作直接传向前轮20的手动(manual)转向系统。
而且，如图1及图2所示，助力转向装置10具有马达22、蜗杆(worm gear)24、蜗轮(worm wheel gear)26、扭矩传感器(torque sensor)28、车速传感器30、舵角传感器32、电池(battery)34、逆变器(inverter)36、电流传感器38、电流传感器40、分解器(resolver)42、电压传感器44、电压传感器46、电压传感器48以及驱动控制装置50(以下称作“ECU50”)。马达22、蜗杆24及蜗轮26构成辅助驱动系统，该辅助驱动系统生成辅助驾驶者转向的力(转向辅助力)。而且，扭矩传感器28、车速传感器30、舵角传感器32、逆变器36、电流传感器38、电流传感器40、分解器42、电压传感器44、电压传感器46、电压传感器48及ECU50构成控制辅助驱动系统的辅助控制系统。以下，也将辅助驱动系统、辅助控制系统及电池34合称作转舵辅助系统。
2.手动转向系统
转向轴14具备：主转向轴(main steering shaft)52，一体结合于方向控制把手12；小齿轮(pinion)轴54，设有齿条和小齿轮(rack and pinion)机构的小齿轮56；以及万向接头(universal joint)58，连结主转向轴52及小齿轮轴54。
小齿轮轴54的上部、中间部、下部由轴承60a、60b、60c予以支撑，小齿轮56被设在小齿轮轴54的下端部。小齿轮56啮合于可沿车宽方向往复运动的齿条轴16的齿条齿62。
因而，通过驾驶者操作方向控制把手12而产生的转向扭矩Tr(旋转力)经由主转向轴52及万向接头58而传递至小齿轮轴54。然后，转向扭矩Tr被小齿轮轴54的小齿轮56及齿条轴16的齿条齿62转换成推力，齿条轴16沿车宽方向位移。伴随齿条轴16的位移，拉杆18使前轮20转舵，从而能够改变车辆的方向。
3.转舵辅助系统
(1)辅助驱动系统
马达22经由蜗杆24及蜗轮26而连结于齿条轴16。即，马达22的输出轴22a连结于蜗杆24。而且，与蜗杆24啮合的蜗轮26形成于小齿轮轴54，小齿轮轴54连结于齿条轴16。
马达22为三相交流无刷型，经由受ECU50控制的逆变器36而从电池34接受电力供给。并且，生成与该电力相应的驱动力(转向辅助力)。该驱动力经由输出轴22a、蜗杆24及小齿轮轴54(蜗轮26及小齿轮56)而传递至齿条轴16。由此，辅助驾驶者的转向。
(2)辅助控制系统
(a)前馈(feedforward)系传感器类
扭矩传感器28被设在小齿轮轴54的中间部的轴承60b与上部的轴承60a之间，基于因磁致伸缩引起的磁特性的变化来检测转向扭矩Tr，并输出至ECU50。
车速传感器30检测车速V[km/h]，并输出至ECU50。舵角传感器32检测方向控制把手12的舵角θs[度]，并输出至ECU50。
转向扭矩Tr、车速V及舵角θs在ECU50中被用于前馈控制。
(b)逆变器36
逆变器36采用三相全桥(full-bridge)型结构，进行直流/交流转换，将来自电池34的直流转换成三相的交流而供给至马达22。
如图2所示，逆变器36具有三相的相臂(arm)70u、70v、70w。U相臂70u包含：上臂元件72u，具有上开关(switching)元件74u(以下称作“上SW元件74u”)及二极管(diode)76u；以及下臂元件78u，具有下开关元件80u(以下称作“下SW元件80u”)及二极管82u。
同样，V相臂70v包含：上臂元件72v，具有上开关元件74v(以下称作“上SW元件74v”)及二极管76v；以及下臂元件78v，具有下开关元件80v(以下称作“下SW元件80v”)及二极管82v。W相臂70w包含：上臂元件72w，具有上开关元件74w(以下称作“上SW元件74w”)及二极管76w；以及下臂元件78w，具有下开关元件80w(以下称作“下SW元件80w”)及二极管82w。
对于上SW元件74u、74v、74w与下SW元件80u、80v、80w，例如采用金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。
另外，以下，将各相臂70u、70v、70w总称作相臂70，将各上臂元件72u、72v、72w总称作上臂元件72，将各下臂元件78u、78v、78w总称作下臂元件78，将各上SW元件74u、74v、74w总称作上SW元件74，将各下SW元件80u、80v、80w总称作下SW元件80。
在各相臂70中，上臂元件72与下臂元件78的中点84u、84v、84w连结于马达22的绕组86u、86v、86w。以下，将绕组86u、86v、86w总称作绕组86。
各上SW元件74及各下SW元件80通过来自ECU50的驱动信号UH、VH、WH、UL、VL、WL而驱动。
(c)反馈(feedback)系传感器类
电流传感器38检测马达22的绕组86u中的U相的电流(U相电流Iu)，并输出至ECU50。同样，电流传感器40检测绕组86w中的W相的电流(W相电流Iw)，并输出至ECU50。另外，电流传感器38、40只要检测马达22的三相中的两个相，则也可检测U相与W相的组合以外的电流。
分解器42对马达22的未图示的输出轴或外转子的旋转角度即电角度θ进行检测。
电压传感器44检测U相臂70u的中点84u处的电压(以下称作“U相电压Vu”)，并输出至ECU50。电压传感器46检测V相臂70v的中点84v处的电压(以下称作“V相电压Vv”)，并输出至ECU50。电压传感器48检测W相臂70w的中点84w处的电压(以下称作“W相电压Vw”)，并输出至ECU50。
(d)ECU50
图3表示对ECU50的输入及输出与ECU50的内部结构及功能。ECU50基于来自各传感器的输出值来控制马达22的输出。
如图1及图3所示，ECU50具有输入/输出部90、运算部92及存储部94，以作为硬件(hardware)的结构。如图3所示，ECU50的运算部92具有异常判定功能100、异常相确定功能102及通电控制功能104。其中，通电控制功能104还包含通常时通电控制功能106与异常发生时通电控制功能108。这些功能是通过执行存储在存储部94中的程序(program)来实现(详细后述)。
(3)电池34
电池34是可输出低电压(本实施方式中为12伏特(volt))的蓄电装置，例如可利用铅蓄电池等二次电池。
B.ECU50的处理及功能
1.整体的流程
图4是表示本实施方式中的ECU50的处理的整体的流程图。在步骤S1中，ECU50使用通常时通电控制功能106来执行通常时通电控制。在通常时通电控制中，使用逆变器36的三个相臂70(图2)来控制马达22的输出(详细后述)。
在步骤S2中，ECU50基于来自分解器42的电角度θ来算出马达22的转速ω[度/sec]。
在步骤S3中，ECU50判定在步骤S2中算出的转速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是用于判定马达22是否产生了造成所述异常判定处理的精度不够充分的程度的、过度的反电动势的阈值，且存储在存储部94中。
若转速ω并非阈值TH_ω以下(S3：否(NO))，则返回步骤S1。若转速ω为阈值TH_ω以下(S3：是(YES))，则在步骤S4中，ECU50使用异常判定功能100来执行异常判定处理。若步骤S4的异常判定处理的结果为未发生异常(S5：否)，则返回步骤S1。
若步骤S4的异常判定处理的结果为发生了异常(S5：是)，则在步骤S6中，ECU50执行异常相确定处理。然后，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(详细后述)。
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的功能框图。如图5所示，通常时通电控制中的ECU50具有扭矩指令值计算部110、相位补偿部112、三相-dq转换部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-三相转换部128及脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)控制部130。使用这些构成要素来进行逆变器36的控制。另外，作为逆变器36的控制系统，基本上可使用日本专利特开2009-090817号公报或日本专利特开2006-256542号公报所记载者，对于本实施方式中省略的构成要素也可附加地适用。
扭矩指令值计算部110基于来自扭矩传感器28的转向扭矩Tr与来自车速传感器30的车速V，来算出第1扭矩指令值Tr_c1。相位补偿部112对第1扭矩指令值Tr_c1进行相位补偿处理而算出第2扭矩指令值Tr_c2。
三相-dq转换部114使用来自电流传感器38的U相电流Iu、来自电流传感器40的W相电流Iw与来自分解器42的电角度θ来进行三相-dq转换，算出作为d轴方向的电流成分(励磁电流成分)的d轴电流Id与作为q轴方向的电流成分(扭矩电流成分)的q轴电流Iq。并且，三相-dq转换部114将q轴电流Iq输出至第1减法器118，将d轴电流Id输出至第2减法器124。
另外，三相-dq转换是如下所述的处理，即，将U相电流Iu、W相电流Iw和根据它们求出的V相电流Iv(＝-Iu-Iw)的组，通过与电角度θ相应的转换矩阵而转换成d轴电流Id与q轴电流Iq的组。
q轴电流目标值计算部116基于来自相位补偿部112的第2扭矩指令值Tr_c2、来自车速传感器30的车速V、来自舵角传感器32的舵角θs与来自分解器42的电角度θ，来算出q轴电流Iq的目标值即q轴电流目标值Iq_t。在q轴电流目标值计算部116中，例如将基准辅助控制、惯性(inertia)控制与阻尼器(damper)控制加以组合而算出q轴电流目标值Iq_t。对于基准辅助控制、惯性控制及阻尼器控制，例如可使用日本专利特开2009-090817号公报、日本专利特开2006-256542号公报或日本专利特开2009-214711号公报中记载者。该q轴电流目标值Iq_t具备作为用于使马达22的输出轴22a产生第2扭矩指令值Tr_c2的扭矩的、d轴电流及q轴电流的前馈指令值的含义。
第1减法器118算出q轴电流目标值Iq_t与q轴电流Iq的偏差(＝Iq_t-Iq)(以下称作“q轴电流偏差ΔIq”)并输出至q轴PI控制部120。q轴PI控制部120以使q轴电流偏差ΔIq接近零的方式，通过作为反馈控制的PI控制(比例积分控制)，来运算q轴电压的目标值即q轴电压目标值Vq_t，并输出至dq-三相转换部128。
d轴电流目标值设定部122设定使马达22的绕组86成为磁铁所需的d轴电流Id的目标值(以下称作“d轴电流目标值Id_t”)，并输出至第2减法器124。
第2减法器124算出d轴电流目标值Id_t与d轴电流Id的偏差(＝Id_t-Id)(以下称作“d轴电流偏差ΔId”)，并输出至d轴PI控制部126。d轴PI控制部126以d轴电流偏差ΔId接近零的方式，通过作为反馈控制的PI控制(比例积分控制)，来运算d轴电压的目标值即d轴电压目标值Vd_t，并输出至dq-三相转换部128。
dq-三相转换部128使用来自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与来自分解器42的电角度θ来进行dq-三相转换，算出U相、V相、W相的相电压目标值Vu_t、Vv_t、Vw_t，并输出至PWM控制部130。另外，dq-三相转换是如下所述的处理，即，将d轴电压目标值Vd_t及q轴电压目标值Vq_t的组，通过与电角度θ相应的转换矩阵而转换成相电压目标值Vu_t、Vv_t、Vw_t的组。
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，经由逆变器36来对马达22的各相的绕组86进行通电。PWM控制部130通过对逆变器36的各上SW元件74及各下SW元件80的通断(ON/OFF)进行控制，从而对各相的绕组86进行通电。
更具体而言，PWM控制部130在每个开关周期，生成对各相臂70的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL。此处，若将一个开关周期整体中的占空值DUT设为100％，则下SW元件80的占空值DUT2是作为从100％减去对上SW元件74的占空值DUT1所得者而运算，进而，使停滞时间(dead time)dt反映到上SW元件74及下SW元件80各自的占空值DUT1、DUT2中者成为实际输出的驱动信号UH、UL、VH、VL、WH、WL。
若使用如上所述的通常时通电控制，则作为通常时通电控制中的各相所产生的扭矩(以下称作“U相扭矩Tr_u”、“V相扭矩Tr_v”、“W相扭矩Tr_w”)、作为其合计的马达22所输出的扭矩(以下称作“马达扭矩Tr_m”)、与各相中的电流(以下称作“U相电流Iu”、“V相电流Iv”、“W相电流Iw”)，例如可获得图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通过运算求出d轴电压Vd与q轴电压Vq。具体而言，ECU50使用电角度θ来对来自电压传感器44的U相电压Vu、来自电压传感器46的V相电压Vv与来自电压传感器48的W相电压Vw进行三相-dq转换，求出d轴电压Vd与q轴电压Vq。
在步骤S12中，ECU50判定在步骤S11中求出的q轴电压Vq是否超过了阈值TH_Vq。阈值TH_Vq是用于判定是否输出有q轴电压Vq的阈值。
若q轴电压Vq未超过阈值TH_Vq(S12：否)，则在步骤S13中，ECU50判定为未发生异常，返回图4的处理。若q轴电压Vq超过了阈值TH_Vq(S12：是)，则进入步骤S14。
在步骤S14中，ECU50判定q轴电流Iq是否为零。由此，能够判定是否产生了q轴电流Iq。也可取代该判定，而设置关于q轴电流Iq的绝对值的正阈值，通过判定q轴电流Iq是否为该阈值以下，从而判定有无产生与q轴电压Vq对应的q轴电流Iq。
若q轴电流Iq并非为零(S14：否)，则进入步骤S13。若q轴电流Iq为零(S14：是)，则尽管输出有q轴电压Vq，也将无q轴电流Iq流动。此时可以说，某个相(相臂70)发生了未产生电流的异常(例如从电力线或PWM控制部130到各SW元件74、80为止的信号线的断线)。因此，ECU50在步骤S15中，确定异常的发生(在此时刻尚未确定到发生了异常的相)。
4.异常相确定处理(异常相确定功能102)
图8是ECU50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的相间电压(以下称作“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之差(Vvw＝Vv-Vw)。阈值THv是用于判定VW相间电压Vvw是否为零或其附近的值(换言之，V相电压Vv与W相电压Vw是否大致相等)。
若VW相间电压Vvw的绝对值小于阈值THv(S21：是)，则可知VW相间电压Vvw大致为零，V相与W相正常发挥功能。因此可知发生断线等异常的是U相。因此，在步骤S22中，ECU50确定为U相发生了异常。若VW相间电压Vvw的绝对值并非小于阈值THv(S21：否)，则进入步骤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的相间电压(以下称作“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之差(Vwu＝Vw-Vu)。由此，能够判定WU相间电压Vwu是否为零或其附近的值(换言之，W相电压Vw与U相电压Vu是否大致相等)。
若WU相间电压Vwu的绝对值小于阈值THv(S23：是)，则可知WU相间电压Vwu大致为零，W相与U相正常发挥功能。因此可知发生断线等异常的是V相。因此，在步骤S24中，ECU50确定为V相发生了异常。若WU相间电压Vwu的绝对值并非小于阈值THv(S23：否)，则进入步骤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的相间电压(以下称作“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之差(Vuv＝Vu-Vv)。由此，能够判定UV相间电压Vuv是否为零或其附近的值(换言之，U相电压Vu与V相电压Vv是否大致相等)。
若UV相间电压Vuv的绝对值小于阈值THv(S25：是)，则可知UV相间电压Vuv大致为零，U相与V相正常发挥功能。因此可知发生断线等异常的是W相。因此，在步骤S26中，ECU50确定为W相发生了异常。若UV相间电压VuV的绝对值并非小于阈值THv(S25：否)，则无法确定发生了异常的相(异常相)。作为此种情况，例如考虑有两个相发生了异常而无电流流动。此时，在步骤S27中，ECU50判定为无法确定异常相。并且，通过ECU50所具有的失效保护(failsafe)功能来停止马达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的功能框图。以下，对于与图5相同的构成要素标注相同的参照符号并省略其说明。
如图9所示，异常发生时通电控制中的ECU50具有扭矩指令值计算部110、相位补偿部112、映射图设定部140、修正范围设定部142、车速增益设定部144、映射图修正部146、指示电流计算部148、舵角增益设定部150、第1乘法器152、第2乘法器154、第3乘法器156、电流/电压转换部158及PWM控制部130。使用这些构成要素来进行逆变器36(参照图3)的控制。
(2)扭矩指令值计算部110及相位补偿部112
与通常时通电控制同样，扭矩指令值计算部110基于来自扭矩传感器28的转向扭矩Tr与来自车速传感器30的车速V，算出第1扭矩指令值Tr_c1。相位补偿部112对第1扭矩指令值Tr_c1进行相位补偿处理而算出第2扭矩指令值Tr_c2。
(3)映射图设定部140
映射图设定部140基于第2扭矩指令值Tr_c2与异常相确定功能102的确定结果(哪个相发生了异常)，从存储在存储部94中的映射图M中选择要使用的映射图M。
在存储部94(参照图3)中，存储在异常发生时通电控制中使用的映射图M。作为映射图M，有异常相为U相时所使用的映射图Mvw(参照图10)、异常相为V相时所使用的映射图Mwu(参照图11)与异常相为W相时所使用的映射图Muv(参照图12)。如图10～图12所示，在各映射图M(Mvw、Mwu、Muv)中，设定有在异常发生时通电控制时所检测的电角度θ、与应指示的相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i的关联。进而，电角度θ与相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i的关联是针对每个扭矩指令值(此处为第2扭矩指令值Tr_c2)而设定。
如图10所示，在映射图Mvw中，设定有电角度θ在以90°及270°为中心的规定范围(此处为±10°)内达到最大的V相指示电流值Iv_i及W相指示电流值Iw_i。如图11所示，在映射图Mwu中，设定有电角度θ在以30°及210°为中心的规定范围(此处为±10°)内达到最大的W相指示电流值Iw_i及U相指示电流值Iu_i。如图12所示，在映射图Muv中，设定有电角度θ在以150°及330°为中心的规定范围(此处为±10°)内达到最大的U相指示电流值Iu_i及V相指示电流值Iv_i。
(4)修正范围设定部142
修正范围设定部142基于异常相确定功能102的确定结果(哪个相发生了异常)，来设定映射图M的修正范围(电角度θ的范围)。修正范围是根据发生异常的相，即根据映射图M来设定。例如，当异常相为U相时，图10所示的映射图Mvw中，V相指示电流值Iv_i及W相指示电流值Iw_i并非最大的0°～80°、100°～260°、280°～360°被设定为修正范围。当异常相为V相时，图11所示的映射图Mwu中，W相指示电流值Iw_i及U相指示电流值Iu_i并非最大的0°～20°、40°～200°、220°～360°被设定为修正范围。当异常相为W相时，图12所示的映射图Muv中，U相指示电流值Iu_i及V相指示电流值Iv_i并非最大的0°～140°、160°～320°、340°～360°被设定为修正范围。
(5)车速增益设定部144
车速增益设定部144输出与来自车速传感器30的车速V相应的增益G1。图13所示的车速V-增益G1的关系被存储在存储部94中。如图13所示，车速V越高，则增益G1越小，在规定车速Vth以上，增益G1为0。若输出0作为增益G1，则后述的映射图修正部146中，相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i为零。由此，通电停止，转向辅助将停止。
(6)映射图修正部146
映射图修正部146对于由映射图设定部140所选择的映射图M中的、由修正范围设定部142所设定的修正范围的相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i，使用从车速增益设定部144输出的增益G1来进行修正。具体而言，将相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i与增益G1相乘。通过使用增益G1来修正相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i，从而获得与车速V相应的相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i。此时，车速V越高，则相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i越小。
例如，若对图10所示的映射图Mvw进行修正，则获得图14所示的映射图M′vw。映射图M′vw中，0°～80°、100°～260°、280°～360°的V相指示电流值Iv_i及W相指示电流值Iw_i比修正前大。若对图11所示的映射图Mwu进行修正，则获得图15所示的映射图M′wu。映射图M′wu中，0°～20°、40°～200°、220°～360°的W相指示电流值Iw_i及U相指示电流值Iu_i比修正前大。若对图12所示的映射图Muv进行修正，则获得图16所示的映射图M′uv。映射图M′uv中，0°～140°、160°～320°、340°～360°的U相指示电流值Iu_i及V相指示电流值Iv_i比修正前大。若对图10～图12所示的各映射图M与图14～图16所示的各映射图M′进行比较，则图14～图16所示的修正后的各映射图M′中，相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i的最大值与最小值之差小(I′d＜Id)。
(7)指示电流计算部148
指示电流计算部148使用修正后的映射图M′，求出与来自分解器42的电角度θ对应的两相的相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i中的两个。此时，异常相的相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i中的任一个为零(通电停止)。
(8)舵角增益设定部150
舵角增益设定部150输出与来自舵角传感器32的舵角θs相应的增益G2。图17所示的舵角θs-增益G2的关系被存储在存储部94中。如图17所示，增益G2在舵角θs为包含舵角中立点即零的第1范围θs1内为0，在第2范围θs2内伴随θs的增加而渐增，在第3范围θs3内为1。另外，图17表示舵角θs的绝对值。
(9)第1乘法器152、第2乘法器154及第3乘法器156
第1乘法器152将由指示电流计算部148所求出的U相指示电流值Iu_i与从舵角增益设定部150输出的增益G2相乘，并作为U相目标电流值Iu_t输出。第2乘法器154将由指示电流计算部148所将求出的V相指示电流值Iv_i与从舵角增益设定部150输出的增益G2相乘，并作为V相目标电流值Iv_t输出。第3乘法器156将由指示电流计算部148所求出的W相指示电流值Iw_i与从舵角增益设定部150输出的增益G2相乘，并作为W相目标电流值Iw_t输出。
(10)电流/电压转换部158
电流/电压转换部158将从第1乘法器152输出的U相目标电流值Iu_t转换为电压，并作为U相电压目标值Vu_t输出。而且，电流/电压转换部158将从第2乘法器154输出的V相目标电流值Iv_t转换为电压，并作为V相电压目标值Vv_t输出。而且，电流/电压转换部158将从第3乘法器156输出的W相目标电流值Iw_t转换为电压，并作为W相电压目标值Vw_t输出。
(11)PWM控制部130
与通常时通电控制同样，PWM控制部130根据相电压目标值Vu_t、Vv_t、Vw_t，通过脉宽调制(PWM)控制，经由逆变器36来对马达22的各相的绕组86进行通电。PWM控制部130通过对逆变器36的各SW元件74、80的通断进行控制，从而对各相的绕组86进行通电。
其结果，当异常相为U相时，与V相目标电流值Iv_t相当的电流通电至V相，与W相目标电流值Iw_t相当的电流通电至W相。当异常相为V相时，与U相目标电流值Iu_t相当的电流通电至U相，与W相目标电流值Iw_t相当的电流通电至W相。当异常相为W相时，与V相目标电流值Iv_t相当的电流通电至V相，与U相目标电流值Iu_t相当的电流通电至U相。
C.本实施方式的效果
如上所述，本实施方式的电动助力转向装置10包括：三相交流型马达22，具有三相的绕组86u、86v、86w；逆变器36(驱动电路)，对马达22的各绕组86u、86v、86w通电以激磁；ECU50(驱动控制装置)，控制逆变器36；异常相确定功能102(异常相检测部)，检测三相中发生了异常的相即异常相；以及车速传感器30，检测车速V。ECU50在通过异常相确定功能102检测到异常相时，控制逆变器36，以停止对异常相的绕组(绕组86u、86v、86w中的任一个)的通电，并且对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)进行通电。此时，由车速传感器30检测出的车速V越高，ECU50使对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)通电的电流值越小。
根据本实施方式，当检测到异常相时，停止对异常相的绕组(绕组86u、86v、86w中的任一个)的通电，并且对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)通电，此时，车速V越高，则使对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)通电的电流值越小。如此，在异常发生时通电控制中，在驾驶者对转向感觉到不协调感的车辆高速行驶时减小转向辅助力，因此能够缓和驾驶者对转向的不协调感。而且，通过在车辆高速行驶时减小转向辅助力，从而能够使车辆稳定地行驶。
进而，ECU50在由车速传感器30检测出的车速V为规定车速Vth以上时，控制逆变器36以停止对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)的通电。如此，在驾驶者对转向辅助感觉到不协调感的车辆高速行驶的场景下停止通电而将转向辅助力设为零，因此能够消除驾驶者对转向的不协调感。
而且，本实施方式的电动助力转向装置10具备检测舵角θs的舵角传感器32。并且，ECU50在由异常相确定功能102检测到异常相时，控制逆变器36，以停止对异常相的绕组(绕组86u、86v、86w中的任一个)的通电，并且对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)进行通电。此时，ECU50在由舵角传感器32检测出的舵角θs处于包含零点的第1范围θs1(规定范围)内时，使对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)通电的电流值比舵角θs处于第1范围θs1外时小。
根据本实施方式，当检测到异常相时，停止对异常相的绕组(绕组86u、86v、86w中的任一个)的通电，并且对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)进行通电，此时，当舵角θs处于包含零点的第1范围θs1内时，使对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)通电的电流值比舵角θs处于第1范围θs1外时小。如此，在异常发生时通电控制中，在驾驶者对转向感觉到不协调感的舵角中立点附近减小转向辅助力，因此能够缓和驾驶者对转向的不协调感。
进而，ECU50在由舵角传感器32检测出的舵角θs处于第1范围θs1内时，控制逆变器36，以停止对异常相以外的两相的绕组(绕组86u、86v、86w中的两个)的通电。如此，在驾驶者对转向辅助感觉到不协调感的舵角中立点附近停止通电而将转向辅助力设为零，因此能够消除驾驶者对转向的不协调感。
而且，ECU50通过映射图修正部146，对于针对每个映射图M所设定的修正范围(电角度θ的范围)，利用根据车速V所设定的增益G1来进行修正。此时，映射图M中，相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i并非最大的电角度θ的范围被设定为修正范围。如此，通过修正映射图M，从而能够抑制电流值的变动，能够使转向辅助力稳定。因此，能够消除驾驶者对转向的不协调感。
II.变形例
另外，在所述B.5中说明的异常发生时通电控制中，使用了将电角度θ与相指示电流值Iu_i、Iv_i、Iw_i相关联的映射图M(Mvw、Mwu、Muv)，但也可使用将电角度θ与相指示电压值相关联的映射图M。

Claims (3)

1.一种电动助力转向装置，其特征在于，包括：
三相交流型马达，具有三相的绕组以及电角度；
驱动电路，对所述马达的各绕组通电以激磁；
驱动控制装置，控制所述驱动电路；
异常相检测部，检测所述三相中发生了异常的相即异常相；
修正范围设定部，设定所述电角度的修正范围；
车速传感器，检测车速；以及
舵角传感器，检测舵角，
其中，
所述驱动控制装置在由所述异常相检测部检测到所述异常相时，控制所述驱动电路，以停止对所述异常相的所述绕组的通电，并且对所述异常相以外的两相的所述绕组进行通电，
并且所述修正范围设定部在对所述异常相以外的两相的所述绕组通电的电流值不是最大值时，设定所述修正范围，
由所述车速传感器检测出的车速越高，则使对所述异常相以外的两相的所述绕组通电的电流值越小，
当由所述舵角传感器检测出的所述舵角处于包含零点的规定范围内时，所述驱动控制装置降低对所述异常相以外的两相的所述绕组通电的电流值，使其比所述舵角处于所述规定范围外时小。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述驱动控制装置在由所述车速传感器检测出的车速为规定车速以上时，控制所述驱动电路以停止对所述异常相以外的两相的所述绕组的通电。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于：
所述驱动控制装置在由所述舵角传感器检测出的所述舵角处于所述规定范围内时，控制所述驱动电路以停止对所述异常相以外的两相的所述绕组的通电。
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