CN110733560A - 马达控制装置 - Google Patents

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CN110733560A CN201910644632.4A CN201910644632A CN110733560A CN 110733560 A CN110733560 A CN 110733560A CN 201910644632 A CN201910644632 A CN 201910644632A CN 110733560 A CN110733560 A CN 110733560A
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河村洋
藤田祐志
泽维尔·约瑟夫·帕兰德雷
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Abstract

本发明提供一种马达控制装置，当通过多个系统的绕组群能够分别产生的最大的扭矩成为不平衡时，能够使总的马达扭矩以恒定的比例变化。存在对第一绕组群的第一辅助控制量(Ias1＊)和对第二绕组群的第二辅助控制量(Ias2＊)中的任一方的上限被限制为比本来的上限小的值的情况。此时，对于转向操纵扭矩(τ1、τ2)的绝对值的变化，ECU以第一辅助控制量(Ias1＊)和第二辅助控制量(Ias2＊)在相同时刻到达各自的上限的方式，运算第一辅助控制量(Ias1＊)和第二辅助控制量(Ias2＊)。

Description

马达控制装置
相关申请的交叉引用
本申请主张于2018年7月19日提出的日本专利申请2018-136093号的优先权，并在此引用包括其说明书、附图和摘要在内的全部内容。
技术领域
本发明涉及马达控制装置。
背景技术
以往，例如如日本特开2011－195089号公报记载那样，公知有一种控制装置，控制施加于车辆的转向操纵机构的辅助扭矩的产生源即马达。该控制装置控制对具有两个系统的线圈的马达的供电。控制装置具有与两个系统的线圈分别对应的两组的驱动电路和微机。各微机通过根据转向操纵扭矩控制各驱动电路，独立地控制对两个系统的线圈的供电。作为马达整体，产生将通过各系统的线圈产生的扭矩合在一起的辅助扭矩。
在具有两个系统的线圈的马达中，假定存在通过各系统的线圈能够产生的最大的扭矩变得不平衡的状况。作为产生这种状况的重要因素考虑了一些现象，例如举出如下一个，即，当两个系统中的任一系统的线圈过热时，为了保护检测出该过热的系统的线圈，仅限制向该线圈的供电。此时，仅由供电受到了限制的系统的线圈产生的扭矩到达上限。因此，在由供电受到了限制的系统的线圈产生的扭矩到达上限的时刻的前后，辅助扭矩相对于转向操纵扭矩的变化比例变化。担忧伴随该变化产生的转向操纵扭矩的变动或者扭矩波动等使驾驶员感到不适。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种马达控制装置，当通过多个系统的绕组群分别能产生的最大的扭矩不平衡时，能够使总的马达扭矩以恒定的比例变化。
本发明的一个方式的马达控制装置具有控制电路，上述控制电路运算与应由具有多个系统的绕组群的马达产生的扭矩对应的控制量，基于根据每个系统分配了该所运算的控制量的个别控制量，根据每个系统独立地控制对上述多个系统的绕组群的供电。对于应由上述马达产生的扭矩的变化，上述控制电路以上述多个系统的个别控制量在相同时刻到达各自的上限的方式，运算上述多个系统的个别控制量。
根据该结构，当多个系统中的任一系统的个别控制量的上限被限制为比本来的上限小的值时，仅该被限制了的系统的个别控制量不到达上限。因此，能够使将多个系统的个别控制量相加得到的总的控制量，以恒定的比例变化。因此，能够使将通过多个系统的绕组群产生的扭矩合在一起的马达扭矩，以恒定的比例变化。
本发明的其他方式为，在上述方式的马达控制装置中，优选上述控制电路根据每个系统，运算能够使上述多个系统的绕组群产生的最大的扭矩，且根据每个系统，运算上述最大的扭矩在将这些最大的扭矩相加得到的合计扭矩中所占的比例，并以该所运算的每个系统的比例，分配上述控制量，由此运算每个上述系统的个别控制量。
根据该结构，当多个系统中的任一系统的个别控制量的上限被限制为比本来的上限小的值时，上述多个系统的个别控制量在相同时刻到达各自的上限。
本发明的又一其他方式为，在上述方式的马达控制装置中，优选上述控制电路基于规定上述马达的旋转速度和上述马达的扭矩的关系的映像，运算能够使每个上述系统产生的最大的扭矩。
根据该结构，能够基于马达的旋转速度，简单地求出能够使每个上述系统产生的最大的扭矩。
本发明的又一其他方式为，在上述方式的马达控制装置中，优选上述控制电路具有数量与根据每个系统独立控制对上述多个系统的绕组群的供电的系统数量相同的个别控制电路。
根据该结构，当多个系统的绕组群中的任一系统的绕组群、或者多个个别控制电路中的任一个别控制电路发生故障时，能够使用剩余的绕组群或者剩余的个别控制电路使马达动作。
本发明的又一其他方式也可以为，在上述方式的马达控制装置中，上述马达产生施加于车辆的转向操纵机构的辅助扭矩。此时，优选上述控制电路基于转向操纵扭矩，运算与应由上述马达产生的上述辅助扭矩对应的控制量。
根据该结构，在多个系统的个别控制量在相同时刻到达各自的上限为止期间，相对于转向操纵扭矩的变化量，总的控制量(将多个系统的个别控制量相加得到的控制量)的变化量恒定。因此，能够使对转向操纵扭矩的辅助扭矩(将通过多个系统的绕组群产生的扭矩合在一起的扭矩)，以恒定的比例变化。因此，能够抑制转向操纵扭矩的变动或者扭矩波动。另外，驾驶员能够获得良好的转向操纵感。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述和其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，
图1是简要表示搭载马达控制装置的一个实施方式的电动助力转向装置的结构图。
图2是一个实施方式的马达控制装置的框图。
图3表示在一个实施方式中马达电流未受限制的情况下，其中的线图A表示转向操纵扭矩和对第一绕组群的第一辅助控制量的关系，线图B表示转向操纵扭矩和对第二绕组群的第二辅助控制量的关系，线图C表示转向操纵扭矩和对马达的作为总和的辅助控制量的关系。
图4是表示在一个实施方式中对第一控制电路的电源电压降低时的转向操纵速度(马达的旋转速度)、和通过第一绕组群和第二绕组群产生的马达的扭矩的关系的线图。
图5是表示在一个实施方式中对第一控制电路和第二控制电路的电源电压、和马达扭矩的限制比例的关系的线图。
图6表示在比较例中，线图A表示转向操纵扭矩和对第一绕组群的辅助控制量的关系，线图B表示转向操纵扭矩和对第二绕组群的辅助控制量的关系，线图C表示转向操纵扭矩和对马达的作为总和的辅助控制量的关系。
图7是在一个实施方式中第一微机和第二微机的控制框图。
图8是表示在一个实施方式中规定马达的旋转速度(转向操纵速度)和马达产生的扭矩的关系的扭矩映像的线图。
图9表示在一个实施方式中对第一绕组群的供电受到限制的情况下，线图A表示转向操纵扭矩和对第一绕组群的辅助控制量的关系，线图B表示转向操纵扭矩和对第二绕组群的辅助控制量的关系，线图C表示转向操纵扭矩和对马达的作为总和的辅助控制量的关系。
具体实施方式
以下，说明将本发明的马达控制装置具体化为电动助力转向装置(以下称为EPS)的ECU(电子控制装置)的一个实施方式。如图1所示，EPS10具备基于驾驶员的转向操作使转向轮转向的转向操纵机构20、辅助驾驶员的转向操作的转向操纵辅助机构30、和控制转向操纵辅助机构30的工作的ECU40。
转向操纵机构20具备通过驾驶员操作的方向盘21和与方向盘21一体旋转的转向传动轴22。转向传动轴22由与方向盘21连结的柱轴22a、与柱轴22a的下端部连结的中间轴22b和与中间轴22b的下端部连结的小齿轮轴22c构成。小齿轮轴22c的下端部与向和小齿轮轴22c相交的方向延伸的齿条轴23(准确而言，形成有齿条齿的部分23a)啮合。因此，转向传动轴22的旋转运动通过小齿轮轴22c和齿条轴23的啮合被变换为齿条轴23的往复直线运动。该往复直线运动经由与齿条轴23的两端分别连结的横拉杆25分别向左右的转向轮26、26传递，由此改变上述转向轮26、26的转向角θw。
转向操纵辅助机构30具备转向操纵辅助力(辅助扭矩)的产生源即马达31。作为马达31，例如采用三相的无刷马达。马达31经由减速机构32与柱轴22a连结。减速机构32对马达31的旋转减速，将该减速了的旋转力传递至柱轴22a。即，通过将马达31的扭矩作为转向操纵辅助力施加于转向传动轴22来辅助驾驶员的转向操作。
ECU40获取设置于车辆的各种传感器的检测结果，作为表示驾驶员的要求、行驶状态和转向操纵状态的信息(状态量)，并根据上述获取的各种信息控制马达31。作为各种传感器，例举车速传感器41、扭矩传感器42a、42b和旋转角传感器43a、43b。车速传感器41检测车速(车辆的行驶速度)V。扭矩传感器42a、42b设置于柱轴22a。扭矩传感器42a、42b检测施加于转向传动轴22的转向操纵扭矩τ1、τ2。旋转角传感器43a、43b设置于马达31。旋转角传感器43a、43b检测马达31的旋转角θm1、θm2。
ECU40使用通过旋转角传感器43a、43b检测出的马达31的旋转角θm1、θm2对马达31进行矢量控制。另外，ECU40基于转向操纵扭矩τ1、τ2和车速V运算目标辅助扭矩，并将用于使转向操纵辅助机构30产生该运算的目标辅助扭矩的驱动电力供给至马达31。
接下来，说明马达31的结构。如图2所示，马达31具有转子51、卷绕于未图示的定子的第一绕组群52和第二绕组群53。第一绕组群52具有U相线圈、V相线圈和W相线圈。第二绕组群53也具有U相线圈、V相线圈和W相线圈。另外，马达31不仅具有旋转角传感器43a、43b，还具有温度传感器44a、44b。温度传感器44a检测第一绕组群52的温度，温度传感器44b检测第二绕组群53的温度。
接下来，详细说明ECU40。
如图2所示，ECU40根据每个系统控制对第一绕组群52和第二绕组群53的供电。ECU40具有控制对第一绕组群52的供电的第一控制电路60和控制对第二绕组群53的供电的第二控制电路70。
第一控制电路60具有第一驱动电路61、第一振荡器62、第一微机63和第一限制控制电路64。从搭载于车辆的电池等直流电源81向第一驱动电路61供给电力。第一驱动电路61与直流电源81(准确而言，直流电源81的正端子)之间通过第一供电线82连接。在第一供电线82设置有点火开关等车辆的电源开关83。该电源开关83在使车辆的行驶用驱动源(发动机等)工作时被操作。在电源开关83接通之后，直流电源81的电力经由第一供电线82供给至第一驱动电路61。在第一供电线82设置有电压传感器65。电压传感器65检测直流电源81的电压Vb1。顺便说一下，经由未图示的供电线向第一微机63和旋转角传感器43a供给直流电源81的电力。
第一驱动电路61是PWM变频器，将串联连接的2个场效应型晶体管(FET)等的开关元件作为基本单位即腿部，将与三相(U、V、W)的各相对应的3个腿部并列连接从而形成。第一驱动电路61基于通过第一微机63生成的指令信号Sc1对各相的开关元件进行开关，将从直流电源81供给的直流电变换为三相交流电。通过第一驱动电路61生成的三相交流电经由由总线或者电缆等构成的各相的供电路径84供给至第一绕组群52。在供电路径84设置有电流传感器66。电流传感器66检测从第一驱动电路61向第一绕组群52供给的电流Im1。
第一振荡器(时钟产生电路)62生成用于使第一微机63动作的同步信号即时钟。第一微机63根据通过第一振荡器62生成的时钟，执行各种处理。第一微机63基于通过扭矩传感器42a检测出的转向操纵扭矩τ1和通过车速传感器41检测出的车速V，运算应使马达31产生的目标辅助扭矩，从而运算与该运算的目标辅助扭矩的值对应的辅助控制量。辅助控制量成为为产生目标辅助扭矩应向马达31供给的电流量所对应的值。第一微机63基于辅助控制量运算对第一绕组群52的第一辅助控制量。第一辅助控制量成为在使马达31整体产生目标辅助扭矩的基础上应向第一绕组群52供给的电流量、换言之应通过第一绕组群52产生的扭矩所对应的值。第一微机63基于第一辅助控制量，运算应对第一绕组群52供给的电流的目标值即第一电流指令值。
而且，第一微机63通过执行使向第一绕组群52供给的实际的电流的值追随于第一电流指令值的电流反馈控制，生成对第一驱动电路61的指令信号Sc1(PWM信号)。指令信号Sc1规定第一驱动电路61的各开关元件的占空比。所谓占空比，是指在脉冲周期中所占的开关元件的接通时间的比例。第一微机63使用通过旋转角传感器43a检测出的马达31(转子51)的旋转角θm1，控制对第一绕组群52的通电。通过第一驱动电路61向第一绕组群52供给与指令信号Sc1对应的电流，第一绕组群52产生与第一辅助控制量对应的扭矩。
第一限制控制电路64根据通过电压传感器65检测出的直流电源81的电压Vb1和马达31(第一绕组群52)的发热状态，运算用于限制向第一绕组群52供给的电流量的限制值Ilim1。基于抑制直流电源81的电压Vb1的降低的观点、或者保护马达31免于过热的观点，限制值Ilim1被设定为向第一绕组群52供给的电流量的上限值。
当通过电压传感器65检测出的直流电源81的电压Vb1为电压阈值以下时，第一限制控制电路64根据此时的电压Vb1的值运算限制值Ilim1。电压阈值以EPS10的辅助保证电压范围的下限值为基准被设定。另外，当通过温度传感器44a检测出的第一绕组群52(或者其周边)的温度Tm1为温度阈值以下时，第一限制控制电路64运算限制值Ilim1。
当为使马达31整体产生目标辅助扭矩从而第一绕组群52应产生的扭矩所对应的第一辅助控制量的绝对值、或者应对第一绕组群52供给的电流的目标值即第一电流指令值的绝对值为限制值Ilim1以下时，第一微机63将第一辅助控制量的绝对值或者第一电流指令值的绝对值限制为限制值Ilim1。
第二控制电路70具有与第一控制电路60基本相同的结构。即，第二控制电路70具有第二驱动电路71、第二振荡器72、第二微机73和第二限制控制电路74。
从直流电源81也向第二驱动电路71供给电力。在第一供电线82中，在电源开关83与第一控制电路60之间设置有连接点Pb。该连接点Pb与第二驱动电路71之间通过第二供电线85连接。在电源开关83接通之后，直流电源81的电力经由第二供电线85供给至第二驱动电路71。在第二供电线85设置有电压传感器75。电压传感器65检测直流电源81的电压Vb2。
通过第二驱动电路71生成的三相交流电经由由总线或者电缆等构成的各相的供电路径86供给至第二绕组群53。在供电路径86设置有电流传感器76。电流传感器76检测从第二驱动电路71向第二绕组群53供给的电流Im2。
第二微机73基于通过扭矩传感器42b检测出的转向操纵扭矩τ2和通过车速传感器41检测出的车速V，运算应使马达31产生的目标辅助扭矩，从而运算与该运算的目标辅助扭矩的值对应的辅助控制量。但是，通过第二微机73运算的辅助控制量作为备用。当第一微机63正常动作时，第二微机73基于通过第一微机63运算的辅助控制量，运算对第二绕组群53的第二辅助控制量。第二微机73基于第二辅助控制量，运算应对第二绕组群53供给的电流的目标值即第二电流指令值。
而且，第二微机73通过执行使向第二绕组群53供给的实际的电流的值追随于第二电流指令值的电流反馈控制，生成对第二驱动电路71的指令信号Sc2。通过第二驱动电路71向第二绕组群53供给与指令信号Sc2对应的电流，第二绕组群53产生与第二辅助控制量对应的扭矩。
第二限制控制电路74根据通过电压传感器75检测出的直流电源81的电压和马达31(第二绕组群53)的发热状态，运算用于限制向第二绕组群53供给的电流量的限制值Ilim2。
接下来，说明转向操纵扭矩和辅助控制量的关系。这里，从第一控制电路60向第一绕组群52供给的电流(第一辅助控制量或者第一电流指令值)的最大值、和从第二控制电路70向第二绕组群53供给的电流(第二辅助控制量或者第二电流指令值)的最大值设定为相同的值。向第一绕组群52和第二绕组群53供给的电流的最大值为与马达31能够产生的最大的扭矩对应的电流的最大值(100％)的一半(50％)。
如图3中的线图A的线图所示，当在横轴上标记转向操纵扭矩τ1，在纵轴上标记第一辅助控制量Ias1＊制图时，转向操纵扭矩τ1和第一辅助控制量Ias1＊的关系如以下所述。即，随着转向操纵扭矩τ1的绝对值增加，第一辅助控制量Ias1＊的绝对值线性增加。在转向操纵扭矩τ1的绝对值到达扭矩阈值τth0之后，第一辅助控制量Ias1＊的绝对值成为最大。该第一辅助控制量Ias1＊的最大值(绝对值)为与马达31能够产生的最大的扭矩的一半(50％)对应的值。
如图3中的线图B的线图所示，当在横轴上标记转向操纵扭矩τ2，在纵轴上标记第二辅助控制量Ias2＊制图时，转向操纵扭矩τ2和第二辅助控制量Ias2＊的关系如以下所述。即，随着转向操纵扭矩τ2的绝对值增加，第二辅助控制量Ias2＊的绝对值线性增加。在转向操纵扭矩τ2的绝对值到达扭矩阈值τth0之后，第二辅助控制量Ias2＊的绝对值成为最大。该第二辅助控制量Ias2＊的最大值(绝对值)为与马达31能够产生的最大的扭矩的一半(50％)对应的值。
如图3中的线图C的线图所示，当在横轴上标记转向操纵扭矩τ1、τ2，在纵轴上标记将第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊相加得到的作为总和的辅助控制量Ias＊制图时，转向操纵扭矩τ1、τ2和辅助控制量Ias＊的关系如以下所述。即，随着转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值增加，总的辅助控制量Ias＊的绝对值线性增加。在转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值到达扭矩阈值τth0之后，总的辅助控制量Ias＊的绝对值成为最大。该总的辅助控制量Ias＊的最大值(绝对值)为与马达31能够产生的最大的扭矩(100％)对应的值。
因此，通过第一绕组群52产生的扭矩和通过第二绕组群53产生的扭矩为基本相同的值，取得平衡。作为马达31，产生将上述两个系统的扭矩合在一起的扭矩。但是，担忧产生通过第一绕组群52能够产生的最大的扭矩和通过第二绕组群53能够产生的最大的扭矩不同的不平衡的状况。作为这两个系统的最大的扭矩成为不平衡的状况，例如考虑以下三种状况(A1)、(A2)、(A3)。
(A1)虽然位于辅助保证电压范围内但向第一驱动电路61和第二驱动电路71供给的电源电压不同，并且驾驶员进行高速转向操纵的状况。
(A2)当向第一驱动电路61和第二驱动电路71中的任一方供给的电源电压已经降低时，为了抑制这以上的电源电压的降低，在电源电压已经降低的系统即第一绕组群52或者第二绕组群53产生的扭矩受到限制的状况。
(A3)为了保护第一绕组群52或者第二绕组群53免于过热，在过热保护对象即第一绕组群52或者第二绕组群53产生的扭矩受到限制的状况。
顺便说一下，在状况(A1)、(A2)中，两个系统中的电源电压的变动例如因直流电源81、交流发电机的供给电压和线束的电阻值的差别、或者劣化等产生。
状况(A1)的一个例子如以下所述。即，如图4中的线图所示，在转向操纵速度ω(马达31的旋转速度)和马达31的扭矩Tm的关系中，随着转向操纵速度ω增加，由第一绕组群52和第二绕组群产生的扭矩Tm减少。这里，例如，当向第一驱动电路61供给的电源电压降低为比向第二驱动电路71供给的电源电压低的值时，在转向操纵速度为规定值ωth(＞0)时，第一绕组群52能够产生的扭矩T1成为比第二绕组群53能够产生的扭矩T2小的值。
状况(A2)的一个例子如以下所述。即，如图5中的线图所示，当通过电压传感器65、75检测出的直流电源81的电压Vb1、Vb2为比第一电压阈值Vth1大的值时，电压Vb1、Vb2为正常值，通过第一绕组群52和第二绕组群53产生的扭矩不受限制(100％输出)。当电压Vb1、Vb2为第一电压阈值Vth1以下时，通过第一绕组群52和第二绕组群53产生的扭矩根据电压Vb1、Vb2的值受到限制。当电压Vb1、Vb2的值比第二电压阈值Vth2(＜Vth1)大并且位于第一电压阈值Vth1以下的范围内时，随着电压Vb1、Vb2的值变小，通过第一绕组群52和第二绕组群53产生的扭矩的值被限制得越小。当电压Vb1、Vb2的值为第二电压阈值Vth2以下的值时，通过第一绕组群52和第二绕组群53产生的扭矩被限制为0(零)(0％输出)。
接下来，说明当通过第一绕组群52能够产生的最大的扭矩和通过第二绕组群53能够产生的最大的扭矩不同的不平衡状况产生时，转向操纵扭矩τ1、τ2和总的辅助控制量Ias＊的关系。这里，将通过第一绕组群52产生的扭矩因状况(A1)～(A3)中的任一个而受到限制的情况作为示例。通过第一辅助控制量Ias1＊受到限制，向第一绕组群52供给的电流量受到限制，进而通过第一绕组群52产生的扭矩的值受到限制。
如图6中的线图A的线图所示，当第一辅助控制量Ias1＊的限制程度根据转向操纵状态、电源电压和马达31的发热状态变动时，这里的第一辅助控制量Ias1＊的上限值ILIM设定为本来的上限值IUL1的一半，即与马达31能够产生的最大的扭矩的1/4(25％)对应的值。另外，在转向操纵扭矩τ1的绝对值到达扭矩阈值τth1(＜τth0)的时刻，第一辅助控制量Ias1＊到达上限值ILIM。
如图6中的线图B的线图所示，由于第二辅助控制量Ias2＊的上限值未被限制，所以在转向操纵扭矩τ2的绝对值到达扭矩阈值τth0的时刻，第二辅助控制量Ias2＊到达上限值IUL2。即，在转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1以后，产生第一辅助控制量Ias1＊的最大值(通过第一绕组群52能够产生的最大的扭矩)和第二辅助控制量Ias2＊的最大值(通过第二绕组群53能够产生的最大的扭矩)不同的不平衡状况。
如图6中的线图C的线图所示，在转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1为止期间，随着转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值增加，将第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊相加得到的总的辅助控制量Ias＊的绝对值线性增加。在转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1以后，相对于转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值的增加，总的辅助控制量Ias＊的绝对值也线性增加。但是，在转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1以后，第一辅助控制量Ias1＊被限制为上限值ILIM(＜IUL1)。因此，在转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值到达扭矩阈值τth1以后，总的辅助控制量Ias＊的绝对值的增加量相对于转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值的增加量的比例(辅助增益)小于转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值到达扭矩阈值τth1之前。结果是，在转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值到达扭矩阈值τth0之后，总的辅助控制量Ias＊的绝对值成为最大。此时，总的辅助控制量Ias＊的最大值(绝对值)成为与马达31能够产生的最大的扭矩的75％对应的值。
这样，在转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1的时刻，仅第一辅助控制量Ias1＊(通过第一绕组群52产生的扭矩)到达上限值，由此在转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1的前后，辅助增益的值变化。这里，转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1之后的辅助增益成为比转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1之前的辅助增益小的值。
这里，所谓辅助增益，是指表示总的辅助控制量Ias＊相对于转向操纵扭矩τ1、τ2的变化比例(倾斜度)的值，是指辅助控制量Ias＊的绝对值除以转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值得到的值。顺便说一下，由于总的辅助控制量Ias＊与马达31产生的总的辅助扭矩对应，所以辅助增益也能说成是表示辅助扭矩相对于转向操纵扭矩τ1、τ2的变化比例的值。
因此，因为在转向操纵扭矩τ1、τ2到达扭矩阈值τth1的前后辅助增益变化，所以担忧转向操纵扭矩τ1、τ2的变动或者扭矩波动等使驾驶员感到不适。为了消除这种担忧，在本实施方式中，如以下那样构成第一微机63和第二微机73。
如图7所示，第一微机63具有第一辅助控制电路91、微分器92、第一扭矩推断电路93、第一控制量运算电路94和第一电流控制电路95。
第一辅助控制电路91基于转向操纵扭矩τ1和车速V，运算辅助控制量Ias＊。辅助控制量Ias＊对应于为了产生与转向操纵扭矩τ1和车速V对应的适当大小的目标辅助扭矩应向马达31供给的作为总和的电流量。第一辅助控制电路91运算值(绝对值)随着转向操纵扭矩τ1的绝对值增大或者随着车速V变慢而增大的辅助控制量Ias＊。
微分器92通过在时间上对由旋转角传感器43a检测出的马达31的旋转角θm1进行微分，运算马达31的旋转速度Nm1。顺便说一下，马达31的旋转速度Nm1也是反映转向操纵速度的状态量。
第一扭矩推断电路93基于通过第一限制控制电路64运算的限制值Ilim1、通过电压传感器65检测出的直流电源81的电压Vb1、和通过微分器92运算的马达31的旋转速度Nm1，运算通过第一绕组群52能够产生的最大的扭矩CH1M。第一扭矩推断电路93使用储存在第一微机63的未图示的存储装置的扭矩映像，运算最大的扭矩CH1M。
如图8中的线图所示，扭矩映像Mp是根据电压Vb1规定马达31的旋转速度Nm1和最大的扭矩CH1M的关系的三维映像。设定扭矩映像Mp是为了运算值随着马达31的旋转速度Nm1变快、或者电压Vb1的值减小而减小的扭矩CH1M。因此，如果知道马达31的旋转速度Nm1和电压Vb1，能够根据扭矩映像Mp求出扭矩CH1M。
另外，当通过第一限制控制电路64运算限制值Ilim1时，使限制值Ilim1(例如用百分比等表示的使用比例)反映于使用扭矩映像Mp根据马达31的旋转速度Nm1和电压Vb1获得的扭矩CH1M，由此能够求出扭矩CH1M。另外，还假定当之前的状况(A2)、(A3)同时产生时等，通过第一限制控制电路64运算多个限制值Ilim1。此时，第一扭矩推断电路93使用多个限制值Ilim1中的值最小的限制值。
如图7所示，第一控制量运算电路94基于通过第一辅助控制电路91运算的辅助控制量Ias＊、通过第一扭矩推断电路93运算的扭矩CH1M和后述通过第二微机73运算的扭矩CH2M，运算对第一绕组群52的第一辅助控制量Ias1＊。顺便说一下，扭矩CH2M是通过第二绕组群53能够产生的最大扭矩。第一控制量运算电路94使用下式(B1)运算第一辅助控制量Ias1＊。
Ias1＊＝Ias＊×CH1M/(CH1M+CH2M) (B1)
第一电流控制电路95基于第一辅助控制量Ias1＊，运算应对第一绕组群52供给的电流的目标值即第一电流指令值。而且，第一电流控制电路95通过执行使向第一绕组群52供给的实际的电流Im1的值追随于第一电流指令值的电流反馈控制，生成对第一驱动电路61的指令信号Sc1。
第二微机73具有与第一微机63基本相同的结构。即，第二微机73具有第二辅助控制电路101、微分器102、第二扭矩推断电路103、第二控制量运算电路104和第二电流控制电路105。
第二辅助控制电路101基于转向操纵扭矩τ2和车速V，运算备用的辅助控制量Ias＊。第二扭矩推断电路103基于通过第二限制控制电路74运算的限制值Ilim2、通过电压传感器75检测出的直流电源81的电压Vb2、和通过微分器102运算的马达31的旋转速度Nm2，运算通过第二绕组群53能够产生的最大的扭矩CH2M。第二扭矩推断电路103也使用扭矩映像Mp运算最大的扭矩CH2M。
第二控制量运算电路104基于通过第一辅助控制电路91运算的辅助控制量Ias＊、通过第一扭矩推断电路93运算的扭矩CH1M、通过第二扭矩推断电路103运算的扭矩CH2M，运算对第二绕组群53的第二辅助控制量Ias2＊。第二控制量运算电路104使用下式(B2)运算第二辅助控制量Ias2＊。
Ias2＊＝Ias＊×CH2M/(CH1M+CH2M) (B2)
第二电流控制电路105基于第二辅助控制量Ias2＊，运算应对第二绕组群53供给的电流的目标值即第二电流指令值。而且，第二电流控制电路105通过执行使向第二绕组群53供给的实际的电流Im2的值追随于第二电流指令值的电流反馈控制，生成对第二驱动电路71的指令信号Sc2。
通过这样构成第一微机63和第二微机73，能够获得以下作用。这里，也将通过第一绕组群52产生的扭矩因之前的状况(A1)～(A3)中的任一个而受到限制的情况作为示例。通过第一辅助控制量Ias1＊受到限制，向第一绕组群52供给的电流量受到限制，进而通过第一绕组群52产生的扭矩的值受到限制。
如图9中的线图A的线图所示，这里的第一辅助控制量Ias1＊的上限值ILIM也为本来的上限值IUL1的一半，即设定为与马达31能够产生的最大的扭矩的1/4(25％)对应的值。如之前的式(B1)所示，根据通过第一绕组群52能够产生的最大的扭矩CH1M在马达31能够产生的最大的扭矩(＝CH1M+CH2M)中所占的比例(比率)，分配辅助控制量Ias＊作为对第一绕组群52的第一辅助控制量Ias1＊。因此，与通过第一绕组群52产生的扭矩未受限制的情况相比，第一辅助控制量Ias1＊(绝对值)的增加量相对于转向操纵扭矩τ1(绝对值)的增加量的比例(倾斜度)减小。而且，在转向操纵扭矩τ1的绝对值到达扭矩阈值τth2的时刻，第一辅助控制量Ias1＊到达上限值ILIM。扭矩阈值τth0、τth1、τth2的大小关系如下式(C)所示。
τth1＜τth2＜τth0 (C)
如图9中的线图B的线图所示，第二辅助控制量Ias2＊的上限值未受限制。但是，如之前的式(B2)所示，根据通过第二绕组群53能够产生的最大的扭矩CH2M在马达31能够产生的最大的扭矩(＝CH1M+CH2M)中所占的比例(比率)，分配辅助控制量Ias＊作为对第二绕组群53的第二辅助控制量Ias2＊。因此，与通过第二绕组群53产生的扭矩未受限制的情况相比，第二辅助控制量Ias2＊(绝对值)的增加量相对于转向操纵扭矩τ2(绝对值)的增加量的比例(倾斜度)增大。而且，在转向操纵扭矩τ2的绝对值到达扭矩阈值τth2的时刻，第二辅助控制量Ias2＊到达上限值IUL2。
这样，通过根据扭矩CH1M、CH2M在马达31能够产生的最大的扭矩(＝CH1M+CH2M)中所占的比例，设定第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊，第一辅助控制量Ias1＊到达上限值ILIM的时刻和第二辅助控制量Ias2＊到达上限值IUL2的时刻相同。因此，相对于转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值的变化，作为总和的辅助控制量Ias＊的变化如以下所述。
如图9中的线图C的线图所示，当转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值到达扭矩阈值τth2时，总的辅助控制量Ias＊的绝对值成为最大。此时，总的辅助控制量Ias＊的最大值(绝对值)成为与马达31能够产生的最大的扭矩的75％对应的值。但是，在转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值到达扭矩阈值τth2为止期间，辅助控制量Ias＊(绝对值)的增加量相对于转向操纵扭矩τ1、τ2(绝对值)的增加量的比例(倾斜度)和通过第一绕组群52产生的扭矩未受限制的情况相同。
即，通过以第一辅助控制量Ias1＊到达上限值ILIM的时刻、和第二辅助控制量Ias2＊到达上限值IUL2的时刻相同的方式，控制第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊，维持辅助增益(倾斜度)的值恒定。由于辅助增益的值不变化，所以能够抑制转向操纵扭矩τ1、τ2的变动。另外，能够抑制扭矩波动恶化，进而能够抑制NV(噪声和振动)特性恶化。
因此，根据本实施方式，能够获得以下效果。
(1)存在对第一绕组群52的第一辅助控制量Ias1＊和对第二绕组群53的第二辅助控制量Ias2＊中的任一方的上限被限制为比本来的上限小的值的情况。此时，对于转向操纵扭矩τ1、τ2(即，目标辅助扭矩)的绝对值的变化，ECU40以第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊在相同时刻到达各自的上限的方式，运算第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊。
由此，当第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊中的任一方的上限被限制为比本来的上限小的值时，不会有该被限制了的第一辅助控制量Ias1＊或者第二辅助控制量Ias2＊的某一方先达到上限的情况。因此，至第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊在相同时刻到达各自的上限为止，在此期间，对于转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值的变化，能够使将第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊相加得到的总的辅助控制量Ias＊，以恒定的比例变化。进而，能够使将通过第一绕组群52和第二绕组群53分别产生的扭矩合在一起得到的马达扭矩，以恒定的比例变化。
因此，能够抑制转向操纵扭矩τ1、τ2的变动或者扭矩波动。另外，驾驶员能够获得良好的转向操纵感。
(2)如式(B1)、(B2)所示，ECU40运算在第一绕组群52能够产生的最大的扭矩CH1M和在第二绕组群53能够产生的最大的扭矩CH2M。另外，根据每个系统运算最大的扭矩CH1M、CH2M在将上述最大的扭矩CH1M、CH2M相加得到的合计扭矩(CH1M+CH2M)中所占的比例。而且，ECU40通过以该所运算的每个系统的比例分配辅助控制量Ias＊，运算第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊。
这样的话，当第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊中的任一方的上限被限制为比本来的上限小的值时，对于转向操纵扭矩τ1、τ2的绝对值的变化，第一辅助控制量Ias1＊和第二辅助控制量Ias2＊分别在相同时刻到达各自的上限。
(3)ECU40使用规定马达31的旋转速度Nm1、Nm2和马达31能够产生的扭矩的关系的扭矩映像Mp，运算在每个系统能够产生的最大的扭矩CH1M、CH2M。根据该结构，ECU40能够基于马达31的旋转速度Nm1、Nm2，简单地求出在每个系统能够产生的最大的扭矩CH1M、CH2M。
(4)ECU40具有根据每个系统独立地控制对第一绕组群52和第二绕组群53的供电的第一控制电路60和第二控制电路70。因此，当第一绕组群52和第二绕组群53中的任一方、或者第一控制电路60和第二控制电路70中的任一方发生故障时，能够使用剩余的正常的绕组群或者剩余的正常的控制电路使马达31动作。因此，能够提高对马达31的动作的可靠性。
此外，本实施方式也可以如以下那样变更来实施。在本实施方式中，虽然ECU40使用扭矩映像Mp根据每个系统运算出通过第一绕组群52和第二绕组群53能够产生的最大的扭矩CH1M、CH2M，但也可以使用公式等来运算。
在本实施方式中，虽然ECU40具有相互独立的第一控制电路60和第二控制电路70，但也可以根据产品规格等，例如将第一微机63和第二微机73构建为单一的微机。
近年来，积极地开发用于实现系统代替驾驶的自动驾驶功能的自动驾驶系统。但是，在自动驾驶系统中，包含为了更加提高车辆的安全性或者便利性而支持驾驶员的驾驶操作的ADAS(先进驾驶支持系统)等的协调控制系统。在车辆中搭载自动驾驶系统时，在车辆中，进行ECU40和其他车载系统的控制装置的协调控制。所谓协调控制，是指多种车载系统的控制装置彼此协作地控制车辆的动作(举动)的技术。
如图1中双点划线所示，在车辆中，例如搭载统一控制各种车载系统的控制装置的上位ECU(ADAS－ECU)200。上位ECU200基于当时的车辆的状态求出最优的控制方法，并根据该所求的控制方法对各种车载控制装置指示各自的控制。上位ECU200介入通过ECU40执行的控制中。上位ECU200通过在驾驶席等设置的未图示的开关的操作，在接通与断开之间切换自己的自动驾驶控制功能。
当上位ECU200的自动驾驶控制功能被接通时，方向盘21的操作的执行主体是上位ECU200，ECU40通过基于来自上位ECU200的指令的马达31的控制，执行使转向轮26、26转向的转向控制(自动转向操纵控制)。上位ECU200例如运算转向角指令值θ1＊、θ2＊，作为用于使车辆在目标车道上行驶的指令值。转向角指令值θ1＊、θ2＊是根据当时的车辆的行驶状态，为使车辆沿车道行驶所需的转向角θw的目标值(应附加于现在的转向角θw的角度)，或是反映转向角θw的状态量(例如小齿轮轴22c的旋转角即小齿轮角)的目标值。ECU40使用通过上位ECU200运算的转向角指令值θ1＊、θ2＊控制马达31。
如图2中双点划线所示，转向角指令值θ1＊是针对第一微机63的值。另外，转向角指令值θ2＊是针对第二微机73的值。第一微机63通过执行使实际的转向角θw追随于转向角指令值θ1＊的角度反馈控制，运算应对第一绕组群52供给的电流的目标值即第一电流指令值。第二微机73通过执行使实际的转向角θw追随于转向角指令值θ2＊的角度反馈控制，运算应对第二绕组群53供给的电流的目标值即第二电流指令值。顺便说一下，实际的转向角θw能够基于通过旋转角传感器43a、43b检测出的马达31的旋转角θm1、θm2来运算。
通常时，针对对马达31要求的产生扭矩，通过第一绕组群52产生的扭矩和通过第二绕组群53产生的扭矩各自承担一半(50％)。另外，通常时，2个转向角指令值θ1＊、θ2＊设定为基本相同的值。但是，当两个系统的绕组群(52、53)中的任一方发生故障时，通过剩余的正常系统的绕组群继续马达31的动作。此时，上位ECU200也可以运算适于通过剩余的正常系统的绕组群的马达31的控制的转向角指令值。
在本实施方式中，虽然独立地控制对两个系统的绕组群(52、53)的供电，但当马达31具有三个以上系统的绕组群时，也可以独立地控制对上述三个以上系统的绕组群的供电。此时，优选ECU40具有与系统数量相同数量的控制电路。当马达31例如具有三个系统的绕组群时，各系统的控制电路基于下式(D1)～(D3)运算针对第一至第三绕组群的单独的辅助控制量Ias1＊、Ias2＊、Ias3＊。
Ias1＊＝Ias＊×CH1M/(CH1M+CH2M+CH3M) (D1)
Ias2＊＝Ias＊×CH2M/(CH1M+CH2M+CH3M) (D2)
Ias3＊＝Ias＊×CH3M/(CH1M+CH2M+CH3M) (D3)
其中，CH3M是通过第三绕组群能够产生的最大的扭矩。当马达31具有四个以上系统的绕组群时，也能基于与两个系统或者三个系统的情况相同的想法，运算针对各系统的绕组群的单独的辅助控制量。
在本实施方式中，作为EPS10，示例出将马达31的扭矩传递至转向传动轴22(柱轴22a)的类型，但也可以是将马达31的扭矩传递至齿条轴23的类型。
在本实施方式中，虽然将马达控制装置具体化为控制EPS10的马达31的ECU40，但也可以具体化为用于除EPS10以外的其他设备的马达的控制装置。

Claims (5)

1.一种马达控制装置，其中，具有控制电路，
所述控制电路运算与应由具有多个系统的绕组群的马达产生的扭矩对应的控制量，基于根据每个系统分配了该所运算的控制量的个别控制量，根据每个系统独立地控制对所述多个系统的绕组群的供电，
其中，
对于应由所述马达产生的扭矩的变化，所述控制电路以所述多个系统的个别控制量在相同时刻到达各自的上限的方式，运算所述多个系统的个别控制量。
2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其中，
所述控制电路根据每个系统，运算能够使所述多个系统的绕组群产生的最大的扭矩，且根据每个系统，运算所述最大的扭矩在将这些最大的扭矩相加得到的合计扭矩中所占的比例，并以该所运算的每个系统的比例，分配所述控制量，由此运算每个所述系统的个别控制量。
3.根据权利要求2所述的马达控制装置，其中，
所述控制电路基于规定所述马达的旋转速度和所述马达的扭矩的关系的映像，运算能够使每个所述系统产生的最大的扭矩。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的马达控制装置，其中，
所述控制电路具有数量与根据每个系统独立控制对所述多个系统的绕组群的供电的系统数量相同的个别控制电路。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的马达控制装置，其中，
所述马达产生施加于车辆的转向操纵机构的辅助扭矩，
所述控制电路基于转向操纵扭矩，运算与应由所述马达产生的所述辅助扭矩对应的控制量。
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